DE1515631A1

DE1515631A1 - Verfahren zur Herstellung von isolierten elektrischen Kabeln

Info

Publication number: DE1515631A1
Application number: DE19651515631
Authority: DE
Inventors: Bork Paul G
Original assignee: Dow Corning Corp
Current assignee: Dow Silicones Corp
Priority date: 1964-12-14
Filing date: 1965-12-09
Publication date: 1969-08-07
Also published as: FR1455497A; NL6516221A; GB1097629A; DE1515631B2; SE310209B; AT274090B

Description

München, den 5. Dezember 1968 Dr.Wg/Fi

P 15 15 631.7 PC 1168/717

' Seit langem wird für die Isolierung von elektrischen Leitern und Kabeln viel Zeit} Mühe und Geld aufgewendet, um neue und bessere Isolationssysteme zu entwickeln, da die bekannten nicht allen Anforderungen genügen. So werden beispielsweise an ein Schiffskabel besondere Anforderungen gestellt. Insbesondere Kabel, die als elektrische Leiter auf Kriegsschiffen Verwendung finden, müssen sehr genauen Betriebsvorschriften genügen und außerdem so billig wie möglich sein· Eines der Hauptprobleme bei der Herstellung von isolierten elektrischen Kabeln für diesen Verwendungszweck besteht darin, solche zu finden, die den sogenannten "Gasflammentest¹¹ (beschrieben in »section 4.7.9 of Military Specification Mil-C-219D") ohne Beeinträchtigung ihrer Isolierung und ihrer elektrischen Eigenschaften bestehen.

Sie vorliegend« Erfindung betrifft die' Herstellung von isolierten elektrischen Kabeln mit verbesserten Eigenschaften, die für militärische Zwecke verwendet werden können, da sie nicht nur des Gaeflaiamenteet bestehen, sondern darüberhinaua keine Beein-

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trächtlgung der Isolier* und elektrischen Eigenschaften erfahren. Mit Hilfe dea erfindungsgemäßen Verfahrens können elektrische Leiter allgemein und insbesondere Kabel isoliert werden.

Die erfindungsgemäß isolierten Kabel bestehen im wesentlichen aus (A) mindestens einem Leiter, (B) einer umspritzten Isolierung aus Organopolysiloxanen auf jedem Leiter« (C) einem wasserdichten Mantel« der alle isolierten Leiter umhüllt und (D) einer Armierung aus Metalldrahtgeflecht.

Wenn gegebenenfalls mehr als ein Leiter in dem Kabel vorhanden ist« werden die einzelnen Leiter nach dem Umspritzen mit der Isolierung miteinander verkabelt, wobei gegebenenfalls ein Füllstoff und/oder ein Bindemittel in dem Kabel mit mehradrigem Aufbau verwendet werden kann, um einen festen, gutgerundeten Zusammenhalt IU erzielen, und Verwicklungen zu verhindern.

Gegebenenfalls können die einzelnen Leiter über der Organopolysiloxanisolierung nooh mit einer abriebfesten Schicht überzogen werden, was selbstverständlich vor der Verkabelung erfolgen muß. Gegebenenfalls können in den erfindungsgemäß erhältlichen Kabeln die einzelnen Leiter mit einem Gemisch aus Organopolysiloxanen und Füllstoffen zu einem mehradrigem Kabel miteinander verbunden werden. Das 1st jedoch nicht unbedingt erforderlich. Bei Durchführung dieser Maßnahme ist es möglich, die Stärke de· wasserdichten Mantels (C) zu vermindern, der in erster Linie als Barriere gegen Feuchtigkeit und andere Verunreinigungen dient.

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Spezielle AusfUhrungsfornen der erfindungsgemäß erhältlichen Kabel sind in den Figuren 1 und 2 der anliegenden Zeichnung dargestellt·

Figur 1 zeigt ein Kabel aus dem Leiter 1, der mit einer Organopolyeiloxanlsolierung 2 umspritzt ist, darüber befindet sich ein Olaaseidengeflecht 3, ein wasserdichter Mantel 4 und eine Metalldrahtarmierung 5.

Figur 2 zeigt ein Kabel aus mehreren Leitern 1, von denen jeder mit einer Organopolysiloxanisolierung 2 umspritzt und mit einem Nylonmantel 7 umgeben ist; die einzelnen Leiter sind durch ein Füll- und/oder Bindemittel 6 verbunden mit einer Therephthalsäure-Äthylenglycol-Polyester Folie 8 und einem Asbestband 3 umwickelt; darüber 1st ein wasserdichter Mantel 4 und eine Metalldrahtarmierung 5 angeordnet·

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von isolierten elektrischen Kabeln ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leiter mit einer zu Elastomeren härtbaren Formmasse, die im wesentlichen aus 100 Gew.-Teilen eines hochviskosen Diorganopolysiloxans, 1 bis 100 Gew.-Teilen eines flüssigen, Vinylgruppen enthaltenden Di organopolysiloxans, worin das Verhältnis von Vinylgruppen zu Si-Atomen mindestens 2,5/1000 beträgt, 5 bis 45 Gew.-Teilen eines verstärkenden Silioiumdioxydfüllstoffes, 20 bis 200 Gew.-Teilen

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eines nicht verstärkenden kieselsäurehaltigen Füllstoffes und einem Härtungsmittel besteht, umspritzt und die Formmasse auf dem Leiter gehärtet wird, dann alle Leiter mit einem wasserdichten Mantel umhüllt und darüber mit einer Metalldrahtarmierung versehen werden.

Wenn die Kabel von mehradrigem Aufbau sind, müssen die einzelnen Leiter nach dem Umspritzen mit der Organopolysiloxanisolierung miteinander verkabelt werden und gegebenenfalls mit einem Füllstoff und/oder Bindemittel auf Organopolysiloxangrundlage verbunden werden.

Gegebenenfalls kann jeder mit Organppolysiloxanen isolierte Leiter noch mit einer zähen, abriebfesten Schicht überzogen werden. In diesem Fall erfolgt die Verkabelungj selbstverständlich erst nach dem Aufbringen der abriebfesten Schicht. Dieser zähe, abriebfeste überzug kann beispielsweise durch Umspritzen mit Polyäthylen oder Nylon hergestellt werden, oder er kann aus Glasseidengeflecht bestehen. Das Vorhandensein eines derartigen Überzugs ist für das Bestehen des "Gasflammentests¹¹ nicht wesentlich. Die Verwendung dieses Überzugs ist jedoch vorteilhaft, wenn der isolierte Leiter durch eine Rohrleitung gezogen oder über eine Scharfe Kante einer Abschlußmuffe gebogen werden soll, wobei die Organopolyeiloxanisolierung beschädigt werden könnte. Der abriebfeste überzug besteht vorzugsweise aus Glasseidengeflecht.

In den Formmassen der angegebenen Zusammensetzung für die iso-

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Iierende Umspritzung der Leiter bedeuten die organischen Substituenten an den Si-Atomen in den flüssigen und hochviskosen Diorganopolysiloxanen beliebige, gegebenenfalls halogen!erte Kohlenwasserstoffreste. Beispiele hierfür sind Alkylreste, wie Methyl-, Äthyl-, Isopropyl-, Butyl-, Decyl-, Dodeoyl-, Ootadecyl- und Myricylreste; Cycloalkylreste, wie Cyclobutyl-, Cyclopentyl- und Cyclohexylreste; Arylreste, wie Phenyl-, Xenyl- und Naphthylreste; Alkarylreste, wie Tolyl-, Xylyl- und Mesitylreste; Aralkylreste, wie Benzyl-, ß-Phenyläthyl- und ß-Phenylpropylreste; Alkenylreste, wie Vinyl-, AlIyI- und Ootadecenylreste; Alklnylreste, wie Propinyl- und Äthinylreste; Cycloalkenylreste, wie Cyclopentenyl- und Cyclohexenylreste; halogenierte Reste der genannten Kohlenwasserstoffreste, wie Chlormethyl-, Jf-Brompropyl-, 3,3,3-Trifluorpropyl-, Chlorcyolohexyl-, Dichlorphenyl-, Bromxenyl-, cx,<x,<x-Trifluortolyl-, Trifluorvinyl- und Brompropargylrestel: Selbstverständlich muß das flüssige Diorganopolysiloxan mindestens einige Vinylreste in dem angegebenen Verhältnis enthalten.

Vorzugsweise werden Formmassen, die folgende wesentliche Bestandteile enthalten, verwendet:

100 Gewichtstelle eines hoohviskosen Methylvinylpolysiloxans, 2-15 Gewiohtsteile eines flüssigen Methylvinylpolysiloxans, worin das Verhältnis von Vinylgruppen zu Si-Atomen mindestens 5A000 beträgt,

20 - 40 Gewiohtsteile eines verstärkenden SiliciumdioxydfUllstoffes

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50 * 125 Gewichtsteile eines nichtverstärkenden kieselsäurehaltigen Füllstoffes und ein Härtungsmittel.

Besonders geeignet hierfür sind Formmassen aus folgenden Bestandteilen:

100 Oewichtsteile eines hochviskosen Methylvinylpolysiloxans, 5,25 Oewichtsteile eines flüssigen Methylvinylpolysiloxans« worin das Verhältnis von Vinylgruppen zu Si-Atomen mindestens 5/1000 beträgt,

30 Gewichtsteile eines verstärkenden Siliciumdioxydfüllstoffes, 85 Gewiohtsteile eines nicht verstärkenden kieselsäurehaltigen Füllstoffee und ein Peroxyd als Härtungsmittel.

Die hoohviskosen und flüssigen Diorganopolysiloxane, die Füllstoffe und Härtungsmittel sind bekannte Produkte. Die verstär-

kenden Füllstoffe sind solche, deren Oberfläche mindestens 50 m /g beträgt, gemessen durch Stickstoffabsorption. Die nicht verstärkenden kieselsäurehaltigen Füllstoffe haben Oberflächen von weniger als 50 m /g und dienen als Streckmittel und damit zur Kostensenkung der Zusammensetzung. Diese nicht verstärkenden Füllstoffe sind Jedoch in nicht genau bekannter Weise an der Wirksamkeit der Isoliermasse beteiligt. Von den bekannten Härtungsmitteln sind im allgemeinen organische Peroxyde bevorzugt. Spezielle Beispiele für Füllstoffe und Härtungsmittel, sowie spezielle Beispiele für bevorzugte Zusammensetzungen der Isoliermasse werden in den folgenden Beispielen aufgeführt.

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Die einzelnen Bestandteile der Formmasse sind zwar bekannt, es war jedoch nicht vorhersehbar, daß durch die kombinierte Verwendung Kabelisolierungen erhalten werden, die höchsten Anforderungen genügen.

Gegebenenfalls können der Isoliermasse noch übliche Zusätze, wie Weichmacher, Pigmente, Hitzestabilisierungsmittel und Mittel zur Verhinderung der Verstrammung zugegeben werden.

Beispiel 1

Durch Vermischen von 100 Gew.-Teilen eines hochviskosen Methylvinylpolysiloxans, etwa 5#25 Gew.-Teilen eines flüssigen Methylvinylpolysiloxans von 10.000 cSt/25° C , worin das Verhältnis der Vinylgruppen zu Si-Atomen etwa 5,7/1000 betrug, J50 Gew.-Teilen eines verstärkenden Siliciumdioxydfüllstoffes, 10 Gew.-Teilen eines flüssigen Phenylmethylpolysiloxanweichmachers, 1,7 Gew.-Teilen einer Cerverbindung als Hitzestabilisierungsmittel, 90 Gew.-Teilen eines nicht verstärkenden Siliciumdioxydfüllstoffes und 0,75 Gew.-Teilen eines Diehlorbenzoylperoxyd-Härtungsmittels wurde eine Formmasse hergestellt.

Mit dieser Formmasse wurden Drahtleiter umspritzt und die Formmasse anschließend gehärtet. Die so isolierten Drähte wurden dann mit einem Kabelmantel umgeben, gefüllt und mit einer Metalldrahtarmierung umgeben. Das so erhaltene Kabel wurde dem Gasflammentest, wie in.-section 4.7.9. der Military Specification M11-C-2194D

beschrieben, unterworfen. Das Kabel bestand die Prüfung. Beispiel 2

Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Abänderung, daß anstelle des nicht verstärkenden Siliciumdioxyds ein Gemisch aus nicht verstärkendem SiliciumdioxydfUllstoff und einem AIuminiumsilikat-Ton als Streckmittel oder ein Aluminiumsilikat-Ton allein in der Formmasse eingesetzt wurde. Folgende Mengen an Streck· bzw. Füllstoffen wurden verwendet:

Formmasse nicht verstärkender Aluminium-SiliciumdioxydfUllstoff silikat-Ton

(1) 70 Gew.-Teile 20 Gew.-Teile

(2) 50 Gew.-Teile 40 Gew.-Teile (5) 20 Gew.-Teile 70 Gew.-Teile

(4) - 90 Gew.-Teile

(5) - 100 Gew.-Teile

Mit diesen fünf Formmassen isolierte Kabel bestanden alle den Gasflammentest.'

Beispiel 3

Aus 100 Gew.-Teilen eines hochviskosen Methylvinylpolysiloxans, 5 Oew.-Teilen flüssigem Methylvinylpolysiloxan gemäß Beispiel 1,

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25 Gew.-Teilen eines verstärkenden Siliciumdioxydfüllstoffes, 13,6 Gew.-Teilen eines flüssigen, Hydroxylgruppen aufweisenden Dimethylpolysiloxan-Weichmachers, 4 Gew.-Teilen eines Hitzestabilisierungsmittels und 90 Gew.-Teilen eines nicht verstärkenden Siliciumdioxyds als Streckmittel wurde eine Formmasse hergestellt.

Aus denselben Bestandteilen, jedoch ohne Zugabe des flüssigen Methylvinylpolysiloxans, wurde eine zweite Formmasse hergestellt.

Mit jeder Formmasse wurden isolierte Kabel hergestellt, die wie in Beispiel 1 geprüft wurden. Die mit der ersten Formmasse hergestellten Kabel bestanden den Test, während die mit der zweiten Formmasse hergestellten Kabel nach 40 Minuten versagten. Daraus geht hervor, daß das Vinylgruppen enthaltende, flüssige Diorganopolysiloxan für die Zusammensetzung von entscheidender Bedeutung ist.

Beispiel 4

Mit der Formmasse aus Beispiel 1 wurden Leiter aus Draht umspritzt und die Formmasse dann gehärtet. Anschließend wurde die Isolierung aus Organopolysiiboxanelastomeren mit einem langkettigen synthetischen Polyamid umspritzt. Sieben der so herge-

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stellten Leiter wurden miteinander verkabelt und die Zv/lschenräume mit einem handelsüblichen Binde- und Füllmittel '(einer Aebest-Leinöl-Paste) ausgefüllt. Die verkabelten Leiter wurden zuerst mit einer wasserabstoßenden Folie aus Therephthalsäure-Xthylenglycol-Polyester und dann mit einem Asbestband umwickelt. Anschließend wurde das Asbestband mit einem wasserdichten Mantel aus plastischen Vinylverbindungen umspritzt. Schließlich wurde über dem wasserdichten Mantel eine Metalldrahtarmierung angebracht und das fertige Kabel mit Aluminiumfarbe besprüht. Das Kabel bestand den Gasflammentest aus Beispiel 1. Die Struktur dieses Kabele ist in Fig. 2 der Abbildung gezeigt.

Beispiel 5

Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde wiederholt« wobei jeweils 11, 17# 65, 25, 35, 50 öder 75 Gew.-Teile des flüssigen Vinylgruppen enthaltenden Diorganopolysiloxans in der Formmasse verwendet wurden. Ee wurden praktisch die gleichen Ergebnisse erhalten.

Beispiel 6

Das Verfahren der vorhergehenden Beispiele wurde wiederholt, wobei anstelle der flüssigen, Vinylgruppen enthaltenden Diorganopolysiloxane solche flüssigen, Vinylgruppen enthaltenden Diorganopolysiloxane verwandet wurden, deren Viskositäten im

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Bereich von 10 biß 1.000.000 cSt/25° C lagen, und worin das Verhältnis der Vinylreste zu Si-Atomen im Bereich von 2,5/1000 lag. Es wurden praktisch die gleichen Ergebnisse erhalten.

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Claims

- Atf -

P a t e η t an s ρ r Ü c h e ;

1· Verfahren zur Herstellung von isolierten elektrischen Kabeln, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leiter mit einer zu Elastomeren härtbaren Formmasse, die im wesentlichen aus 100 Gew.-Teilen eines hochviskosen Diorganopolysiloxans, 1 bis 100 Gew.-Teilen eines flüssigen, Vinylgruppen enthaltenden Diorganopolysiloxans, worin das Verhältnis von Vinylgruppen zu Si-Atomen mindestens 2,5/1000 beträgt, 5 bis 45 Gew.-Teilen eines verstärkenden Siliciumdioxydfüllstoffes, 20 bis 200 Gew.-Teilen eines nicht verstärkenden kieselsäurehaltigen Füllstoffes und einem Härtungsmittel besteht, umspritzt und die Formmasse auf dem Leiter gehärtet wird, dann alle Leiter mit einem wasserdichten Mantel umhüllt und darüber mit einer Metalldrahtarmierung versehen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kabeln von mehradrigem Aufbau die einzelnen Leiter nach dem Umspritzen mit der Organopolysiloxan· isolierschicht miteinander verkabelt und gegebenenfalls mit einem Füllstoff und/oder Bindemittel auf Organopolysiloxan- grundlage verbunden werden.

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Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leiter nach dem Umspritzen mit der Organopolysiloxanisoliersohicht mit einer zähen, abriebfesten Schicht überzogen wird.

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