DE1694268B2 - Curable molding compounds based on ethylene-propylene copolymers - Google Patents
Curable molding compounds based on ethylene-propylene copolymersInfo
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Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind härtbare Formmasssen uuf der Basis von Äthylen-Propylen-Mischpolymerisaten, die ausThe present invention relates to curable molding compounds based on ethylene-propylene copolymers, from
a) einem Äthylen-Propylen-Mischpolymerisat, mit einem mineralischen Füllstoff oder Ruß,a) an ethylene-propylene copolymer with a mineral filler or carbon black,
b) I bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Äth>len-Propylen-Mischpolymerisat, eines unter Normalbedirigungen flüssigen Polybutadien,b) I to 10 percent by weight, based on the ethylene-propylene copolymer, one below Normal conditions liquid polybutadiene,
c) 0,25 bis 8 Gewichtsprozent, bezogen auf das Äthylen-Propylen-Mischpolyrnerisat, eines Vinylsilans, c) 0.25 to 8 percent by weight, based on the ethylene-propylene mixed polymer, of a vinylsilane,
d) 0.1 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Ätliylen-Propylen-Mischpoiymerisat, eines üblichen organischen Peroxyd-Härtemittelsd) 0.1 to 10 percent by weight, based on the Ätliylen-Propylen-Mischpoiymerisat, a customary organic peroxide hardener
bestehen.exist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind ferner diese härtbaren Formmassen dadurch gekennzeichnet, daß das Vinylsilan und das Peroxyd-Härlemittel zunächst für sich gemischt und dann zu den Polymerisatmassen (a+b) hinzugegeben sind.According to a preferred embodiment, these curable molding compositions are further characterized by that the vinylsilane and the peroxide curing agent initially mixed separately and then added to the polymer compositions (a + b).
Dk Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines härtbaren Äthylen-Propylen-Elastomers, bei dem manThe invention also relates to a method for producing a curable ethylene-propylene elastomer, with which one
a) ein Äihylen-Propylen-Elastomer mit mineralischem Füllstoff und mit unter normalen Bedingungen flüssigem Polybutadien versetzt unda) an ethylene-propylene elastomer with mineral Filler and mixed with polybutadiene which is liquid under normal conditions and
b) ein Vinylsilan und ein organisches Peroxyd-Härtemittel, unterhalb der Härtetemperatur, zugibt. b) a vinylsilane and an organic peroxide curing agent, below the curing temperature, is added.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens wird derart gearbeitet, daß man als mineralischen Füllstoff kalziniertes Aluminiumsilikat und als Vinylsilan Vinyl-tris-(2-methoxyäthoxy)-silan hinzufügt. According to a preferred embodiment of this process is carried out in such a way that one as mineral Adding filler calcined aluminum silicate and vinyl-tris- (2-methoxyethoxy) -silane as vinylsilane.
Schließlich betrifft vorliegende Erfindung auch die Veiwendung des erfindungsgemäß hergestellten Äthylen-Propylen-Mischpolymerisats als Isoliermaterial für elektrische Leitungen. Dabei wird nach einer weiterenFinally, the present invention also relates to the use of the ethylene-propylene copolymer produced according to the invention as insulating material for electrical lines. Thereby, after another
so Ausfiihrungsform dieses neue Äthylen-Propylen-Mischpolymerisat gemeinsam mit an sich bekannten leitfähigen Stoffen als Isoliermaterial eingesetzt.See the embodiment of this new ethylene-propylene copolymer used together with known conductive materials as insulating material.
Bei elektrischen Leitungskabeln od. dgl. hat man es beim Stand der Technik für notwendig gehalten, eine oder mehrere Schichten oder Lagen aus leitendem oder halbleitendem Material auf Piastikbasis vorzusehen. Unter leitendem oder halbleitendem Material aui Plastikbasis ist einfach eine Komposition zu verstehen, die aus einer diskontinuierlich (d. h. aus einzelnen Partikelchen bestehenden) leitenden Substanz in Kombination mit einem Plastik- oder einem elastomeren, nichtleitenden Binder oder einer Grundmasse besteht: während die leitende Komposition einen relativ guten elektrischen Leiter darstellt, hat ?r dennoch einen größeren spezifischen Widerstand als der metallisch Leiter. Es ist wichtig, daß die Leitermaterialien wechselseitig mit der Isolierung veträglich sind und an dieser haften, um eine praktisch kontinuierliche und enge Berührungsfläche zu schaffen, zum Zwecke der Vermeidung jeglicher Konzentrationen elektrischer Felder und eines eventuellen Zusammenbruchs an irgendeiner diskontinuierlichen Stelle, beispielsweise infolge einer Lufttasche in der Berührungsfläche.In the case of electrical cables or the like, it has been considered necessary in the prior art to to provide one or more layers or plies of conductive or semiconductive material based on plastic. Conductive or semiconductive plastic-based material is simply a composition that of a discontinuous (i.e., composed of discrete particles) conductive substance in combination with a plastic or an elastomeric, non-conductive binder or a base material insists: while the conductive composition makes a relatively good electrical conductor, it still has a greater specific resistance than the metallic conductor. It is important that the conductor materials are mutually compatible with the insulation and adhere to this to a practically continuous and to create close contact surfaces for the purpose of avoiding any concentrations of electrical Fields and a possible breakdown at some discontinuous point, for example as a result of an air pocket in the contact area.
Zum Stand der Technik gehören Leiterschichten aus vernetztem Polyäthylen, welches leitenden Kohlenstoff, wie beispielsweise Ruß, enthält. Man hat gefunden, daß eine solche Leiterschicht sehr brauchbar ist in Kombination mit einer Isolierschicht aus einer vernetzten Polyäthylen-Komposition, wobei beide durch Extrusion entstehen und die Härtung jeder Schicht zum Zeitpunkt der Extrusion oder gegebenenfalls auch später stattfindet. Jedoch hat sich herausgestellt, daß die leitenden Kompositionen auf der Basis von vernetztem Polyäthylen nicht die gewünschten niederen spezifischen Widerstände besitzen, auf die es bei Hochspannungsanwendungsweisen ankommt. Ferner besitzen die gehärteten Polyäthylenkompositionen, die zwar elektrische und thermische Eigenschaften aufweisen, die im allgemeinen besser sind als die der vulkanisierten elastomeren Kompositionen des Standes der Technik, nicht die angemessene Stabilität unter ionisierenden Bedingungen oder in Gegenwart von Ozon.The state of the art includes conductive layers made of cross-linked polyethylene, which contains conductive carbon, such as carbon black. Such a conductor layer has been found to be very useful is in combination with an insulating layer made of a cross-linked polyethylene composition, both arising from extrusion and the hardening of each layer at the time of extrusion or where appropriate also takes place later. However, it has been found that the conductive compositions are based on of crosslinked polyethylene do not have the desired low resistivities to which it matters in high voltage applications. Furthermore, the hardened polyethylene compositions have which have electrical and thermal properties that are generally better than that of the prior art vulcanized elastomeric compositions, does not provide adequate stability under ionizing conditions or in the presence of ozone.
Zum nächstkommenden Stand der Technik sind die USA.-Patentschrift 2 938 012 sowie die britische Patentschrift 898 264 zu nennen, die beide flüssiges Polybutadien als Inhaltsstoff einer härtbaren Äthylen-Propylen-Elastomer-Komposition nicht vorschlagenThe closest prior art is the US Pat. No. 2,938,012 and the British Patent specification 898 264 should be mentioned, both of which are liquid polybutadiene as an ingredient of a curable ethylene-propylene-elastomer composition not suggest
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)zw. nahelegen. Es sind zwar gewisse Inhaltsstoffe des 85 Molprozent and tier Äthylenanteil im allgemeinen) betw. suggest. There are certain ingredients of the 85 mole percent and the ethylene content in general
rfndungsgemäß hergestellten Elastomers, beispiels- zumindest 15 Molprozent beträgt. Zu diesen ebenElastomer produced according to the invention, for example, is at least 15 mol percent. To these
veise das organische Peroxyd-Härtemittel an sich als definierten Copolymeren gehören auch die geeignetenalternatively the organic peroxide hardener per se as defined copolymers also include the suitable ones
iolches bekannt, jedoch ist die Kombination der normalerweise festen Elastomeren, die dem StandSuch is known, however, is the combination of the normally solid elastomers that make up the state of the art
[nhaltsstoffe der erfindungsgemäßen härtbaren Form- 5 der Technik als Äthylen-Propylen-Kautschuke (EPR)[Ingredients of the curable mold according to the invention - 5 of the technology as ethylene-propylene rubbers (EPR)
[nassen auch in den vorgenannten Literaturstellen und als Äthylen-PropylenTerpolymere (EPT und[wet also in the aforementioned literature references and as ethylene-propylene terpolymers (EPT and
nicht vorbeschrieben. EPDM) bekannt sind, mit Mooney-Viskositätennot prescribed. EPDM) are known with Mooney viscosities
Im einzelnen beschreibt die USA.-Patentschrift (8 Minuten bei 100"C) von zumindest 25, wobei dieSpecifically, the U.S. patent describes (8 minutes at 100 "C) of at least 25, the
2 938 012 ein Verfahren zur Vernetzung von normaler- bevorzugten Viskositäten etwa den Wert 80 oder2 938 012 a process for crosslinking normal-preferred viscosities about the value 80 or
weise festem Polymer, nämlich von Polyäthylen und io etwas darüber erreichen.wise solid polymer, namely of polyethylene and io achieve something about it.
Copolymeren des Äthylens und Prcpylens, das darin Bei der Leiterkomposition gemäß vorliegender Erbesteht, daß man das Polymer in Anwesenheit von findung auf der Basis eines elastomeren Äthylen-Bis-(3,4-dichlor-a,a-dimethylbenzyl)-peroxyd bei er- Propylen-Copolymers wird dieses mit einer diskontihöhter Temperatur vernetzt. nuierlich angeordneten bzw. verteilten hochleitendenCopolymers of ethylene and propylene, which is contained in the conductor composition according to the present invention, that the polymer is in the presence of a device based on an elastomeric ethylene bis (3,4-dichloro-a, a-dimethylbenzyl) peroxide in the case of propylene copolymers, this is crosslinked at a higher temperature. nuely arranged or distributed highly conductive
Das britische Patent 898 264 beschreibt ein Verfahren 15 Masse vermengt. Unter solchen diskontinuierlich zur Mischvulkanisation von amorphen gesättigten angeordneten hochleitenden Materialien werden elek-Copolymeren aus Äthylen und a-Olefinen, einem irische Leiter verstanden, wie beispielsweise hochsauren Füller, Schwefel und bestimmten Peroxyden, leitender Ruß oder Metallpartikelchen, wobei die die gegebenenfalls mit Halogenatomen substituiert leitenden Inhaltsstoffe in beliebiger Partikelform, sind durch Erhitzen auf den Temperaturbereich 110 20 beispielsweise auch in Faserform, vorliegen können, bis 220°C. Die kontinuierliche Phase der Komposition bestehtBritish Patent 898 264 describes a method of 15 mass blending. Among such discontinuous For the mixed vulcanization of amorphous, saturated, arranged highly conductive materials, elec-copolymers are used from ethylene and α-olefins, an Irish conductor understood, such as highly acidic fillers, sulfur and certain peroxides, conductive carbon black or metal particles, the the conductive ingredients, optionally substituted with halogen atoms, in any particle form, can also be present in fiber form, for example, by heating to the temperature range 110 20, up to 220 ° C. The continuous phase of the composition consists
Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die aus de>· Copolymer-Grundmasse. Vorzugsweise wirdIn contrast, the present invention is based on the copolymer base. Preferably will
überraschende Erkenntnis zugrunde, daß ein unter als Leitermaterial ein Ruß eingesetzt, der dem StandSurprising knowledge is based on the fact that a carbon black is used as a conductor material, which corresponds to the prior art
normalen Bedingungen flüssiges Polybutadien eine der Technik als extra hochleitender XCF-Ruß bekanntnormal conditions liquid polybutadiene one of the art known as extra high conductivity XCF carbon black
sehr fortschrittliche Härtungshilfe ist. 35 ist, ferner eignet sich auch hervorragend Ofenruß. Einis very advanced curing aid. 35 is, and furnace soot is also excellent. A
Es wird also gemäß vorliegender Erfindung in erster extra hochleitender Ruß, der gleichfalls für die prak-Linie eine elastomere Leiterkomposition mit niederem tische Durchführung vorliegender Erfindung hervorspezifischen Widerstand sowie verbesserter Corona- ragend geeignet ist, besitzt einen trockenen Wider- und Ozon-Resistenz geschaffen, die eine spezielle standswert von etwa 0,27 Ohm-cm bei einer Dichte Brauchbarkeit in elektrischen Hochspannungsleitern 30 von 0,54 g/cm3. Es lassen sich natürlich auch andere besitzt. Ferner wird gemäß vorliegender Erfindung vergleichbare oder äquivalente Rußarten verwenden, eine elastomere Isolierkomposition gefunden, welche Im allgemeinen wird der Ruß in der Leiterkomposition gleichfalls eine erhöhte Resistenz gegen Corona- in Anteilen von_ wenigstens 50 Gewichtsprozent, beEntladungen und Ozon besitzt, und die mit den eben zogen auf das Äthylen-Propylen-Elastomer, zugegen genannten Leiter-Kompositionen gut verträglich ist. 35 sein und nicht wesentlich den Wert von 100 Gewichts-It is therefore according to the present invention in the first extra highly conductive carbon black, which is also outstandingly suitable for the prak line an elastomeric conductor composition with low tables implementation of the present invention, excellent specific resistance and improved corona, has a dry resistance and ozone resistance created which a specific stand value of about 0.27 ohm-cm at a density usefulness in electrical high-voltage conductors 30 of 0.54 g / cm 3 . It can of course also be owned by others. Furthermore, according to the present invention, comparable or equivalent types of carbon black are used, an elastomeric insulating composition is found which, in general, the carbon black in the conductor composition also has an increased resistance to corona in proportions of at least 50 percent by weight, discharges and ozone, and which are also associated with the above on the ethylene-propylene-elastomer, on the other hand, said conductor compositions are well tolerated. 35 and not substantially the value of 100 weight
Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Erkennt- prozent überschreiten.The present invention also lies in exceeding the recognition percentage.
nis zugrunde, daß elektrische Kabel mit Vorteil aus Ein überraschender Fortschritt, der mit der vorpraktisch schwefelfreien, extrudierten und gehärteten liegenden Erfindung erzielt wird, besteht darin, daß die Schichten a. s leitendem Plastikmaterial hergestellt Leiterkompositionen sehr niedrige Voiumwiderstandswerden, welches aus einem elastomeren Äthylen- 40 werte von unterhalb 10 Ohm-cm besitzen. Typische Propylen-Copolymer und einem diskontinuierlich Widerstandswerte liegen im Bereich von 1 Ohm-cm darin vorhandenen hochleitenden Material, wie bei- bis 10 Ohm-cm, wie durch den ASTM-Test D991-60 spielsweise aus leitendem Ruß od. dgl. besteht; ein festgestellt wurde. Es wurde ferner überraschenderweiterer Bestandteil dieser elektrischen Kabel ist eine weise festgestellt, daß diese Widerstandswerte auch nichtleitende Isolierschicht «n kontinuierlichem engen 45 innerhalb eines Temperaturbereichs von 20 bis 100° C Kontakt mit der eben genannten Leiterschicht, wobei praktisch stabil bleiben, wobei höchstens kleine die Isolierschicht aus einem praktisch schwefelfreien Variationen vorkommen.nis based that electrical cables with advantage from A surprising advance that with the pre-practical sulfur-free, extruded and hardened lying invention is achieved, is that the Layers a. s conductive plastic material is made of conductor compositions with very low volume resistance, which consists of an elastomeric ethylene 40 values below 10 ohm-cm. Typical Propylene copolymer and a discontinuous resistance values are in the range of 1 ohm-cm highly conductive material present therein, such as at- to 10 ohm-cm, as determined by ASTM test D991-60 For example, from conductive soot or the like. Consists of; a was established. It also became surprisingly wider Part of this electrical cable is a way of saying that these resistance values too Non-conductive insulating layer in a continuous narrow 45 within a temperature range of 20 to 100 ° C Contact with the conductor layer just mentioned, remaining practically stable, with at most small the insulating layer from a practically sulfur-free variations occur.
p'astomeren vernetzten Äthylen-Propylen-Copolymer Bevorzugte I lärtemiUel für die elastomeren Kompo-elastomeric crosslinked ethylene-propylene copolymers Preferred I lärtemiUel for the elastomeric compo-
besteht. sitionen gemäß vorliegender Erfindung sind organischeconsists. Positions according to the present invention are organic
Das System aus Leiterschicht und Isolierschicht 50 Peroxyde, insbesondere des allgemeinen TypsThe system of conductor layer and insulating layer 50 peroxides, in particular of the general type
kann mehrmals vorhanden sein bzw. in kombinierter R-O — O — H oder R — O — O — R', in welchencan be present several times or in combined R-O-O-H or R-O-O-R ', in which
Form vorliegen, um die gewünschten ozon- und Formeln die organischen Reste R und R' Alkyl-,Form are present to the desired ozone and formulas the organic radicals R and R 'alkyl,
corona-rcMstenten elektrischen Leiter zu schaffen, die Cycloalkyl-, Aryl-, Aralkyl-, Acyl-, Alkenyl- undCorona-resistant electrical conductors to create the cycloalkyl, aryl, aralkyl, acyl, alkenyl and
zu vielerlei Anwendungsweisen geeignet sind, solche Cycloalkenylreste und ferner solche funklionellenare suitable for many applications, such cycloalkenyl radicals and also those functional
mehrfache Lagen an Leiterschichten bzw. Isolier- 55 Gruppen darstellen, die weder das Peroxyd in ge-represent multiple layers of conductor layers or insulating groups that neither contain the peroxide in
schichten aufweisende Kabel nennt man multiaxiale fährlicher Weise unstabil oder so sehr stabil machen,cables with layers are called multiaxial dangerous ways of making them unstable or making them very stable,
Kabel. Die Leiterschichten und die Isolierschichten daß es unter den bevorzugten Hitzebedingungen nichtCable. The conductor layers and the insulating layers do not exist under the preferred heat conditions
werden vorzugsweise durch Extrusion geschaffen bzw. mehr reagiert. Ferner kann R oder R' Halogen, dieare preferably created or more reacted by extrusion. Furthermore, R or R 'can be halogen, the
aufgebracht, und zwar entweder einzeln oder in Hydroxyl-, Alkoxy-, Aryloxy-, Carboxy-, Peroxy- undapplied, either individually or in hydroxyl, alkoxy, aryloxy, carboxy, peroxy and
Kombination, wobei die extrudierten Schichten ein- 60 Nitrogruppe bedeuten. Bevorzugt einzusetzende orga-Combination, where the extruded layers mean a nitro group. Organizations to be used with preference
weder einzeln oder zusammen entweder zur Zeit der nische Peroxyde sind solche, bei denen R und R'neither individually nor together either at the time of the niche Peroxides are those in which R and R '
Extrusion oder gegebenenfalls zu einem gewissen jeweils einen Kohlenwasserstoff rest bedeuten, der einExtrusion or optionally to a certain extent each mean a hydrocarbon residue that is a
späteren Zeitpunkt gehärtet werden. tertiäres Kohlenstoffatom aufweist, welches jeweils anlater hardened. having tertiary carbon atom, which in each case
Die gemäß vorliegender Erfindung zu verwendenden ein Peroxyd-Sauerstoffatom gebunden ist, wobei zu-According to the present invention to be used a peroxide-oxygen atom is bonded, whereby to-
Copolymeren sind Materialien, die dem Stand der 65 mindest eins der beiden Symbole R und R' zumindestCopolymers are materials that have at least one of the two symbols R and R 'at least
Technik an sich gut bekannt sind, und zwar Polymere einen aromatischen Rest aufweist. Bevorzugt ein-Technique well known per se, namely polymers having an aromatic radical. Preferred one
aus Äthylen und Propylen mit hoher Dichte oder auch zusetzende Peroxyde sind solche, die in der USA.·from ethylene and propylene with high density or clogging peroxides are those that are used in the USA.
mit niederer Dichte, wobei der Propylenanteil 15 bis Patentschrift 3 079 370 beschrieben sind. Ein Peroxydwith low density, the propylene content 15 being described in patent specification 3,079,370. A peroxide
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welches bei der praktischen Durchführung vorliegender prozent, bezogen auf das Äthylen-Propylen-Copoly-which in the practical implementation of the percentage, based on the ethylene-propylene copoly-
Erfindung als besonders geeignet befunden wurde, ist mer, zugegen icinInvention found to be particularly suitable is mer, versus icin
Di-Ä-Cumylperoxyd, welches hier im folgenden ein- Bei gewissen Anwendungsweisen wude es als vorteilfach als Dicumylperoxyd bezeichnet wird. Die Per- haft befunden, eine ternärc Härtungskomposition oxyde werden in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichts- 5 einzusetzten, die aus einem orp-inischen Peroxyd, prozent, bezogen auf das Copolymer und vorzugsweise einem flüssigen Polybutadien und einem Vinylsilan von etwa 1 bis 10 Gewichtsprozent eingesetzt. besteht. Die sich davon ableitenden Produkte besitzen,Di-Ä-cumyl peroxide, which will be used here in the following is called dicumyl peroxide. The permanent found, a ternary hardening composition Oxides are used in an amount of 0.1 to 10 weight- 5, which consists of an orp-inischen peroxide, percent, based on the copolymer and preferably a liquid polybutadiene and a vinylsilane used from about 1 to 10 percent by weight. consists. The products derived therefrom have,
Andere Härtungsüiittcl, welche bei der Herstellung ebenso wie andere Kompositionen gemäß vorliegenderOther Härtungsüiittcl, which in the production as well as other compositions according to the present
der leitenden Kompositionen gemäß vorliegender Erfindung, eine hervorragende Corona-Entladungs-of the conductive compositions according to the present invention, an excellent corona discharge
Erfindung mit Vorteil eingesetzt werden können, sind io sow··* Ozonresistenz und ferner eine unerwartete undInvention can be used with advantage, are io and ozone resistance and also an unexpected and
die Dioxime und deren Derivate einschließlich alipha- sprunghaft fortschrittliche elektrische Wasserstabilität,the dioximes and their derivatives including aliphatic leaps and bounds of advanced electrical water stability,
tischer Dioxime, beispielsweise Succinaldehyddioxim, Die bevorzugten Vinylsilane, μ denen auch dieRoommate dioxime, for example Succinaldehyddioxim The preferred vinyl silanes, even where μ
2,5-Hexandiondioxim und Glutaiaidehyddioxim, ier- niederen Alkoxyvinylsilane, beispielsweise Vinyltris-2,5-hexanedione dioxime and glutaiaidehyddioxime, ier- lower alkoxyvinylsilanes, for example vinyltris-
ner aromatische Dioxime. Bevorzugt einzusetzende (2-methoxyäthoxyl)-silane, gehören, können in Mengenaromatic dioximes. Preferred to be used (2-methoxyethoxyl) -silanes, include, can in amounts
Dioxime sind ferner aromatische Chinondioxime, z. B, 15 von 0,25 bis 8 Gewichtsprozent, bezogen auf dasDioximes are also aromatic quinone dioximes, e.g. B, 15 from 0.25 to 8 percent by weight, based on the
para-Chinondioxim, para-Benzochinondioxim, Tetra Äthylen-rropJen-fOpolymcr, zugegen sein.para-quinone dioxime, para-benzoquinone dioxime, tetra-ethylene-prophen-fOpolymcr, be present.
chlor-para-benzochinondioxim und 2,5-Dichlor-para- Es wurde ferner gemäß vorliegender Erfindungchloro-para-benzoquinonedioxime and 2,5-dichloro-para-It was also made in accordance with the present invention
benzochinondioxim. Außer den aromatischen Chinon- gefunden, daß sich die Eigenschaften der gehärtetenbenzoquinonedioxime. Besides the aromatic quinone found that the properties of the hardened
dioximen lassen sich auch deren Tautomere einsetzen, Kompositionen und insbesondere deren Isoliereigen-dioximes, their tautomers can also be used, compositions and, in particular, their isolation properties
z. B. para-Dinitrosobenzol, Poly-paradinitrosobrnzol. 20 schäften dadurch noch verbessern lassen, daß man einez. B. para-dinitrosobenzene, poly-paradinitrosobenzene. 20 shafts can be improved by one
Die Dioxime werden in einer Menge von 0,: bis kleine Menge an Polyäthylen-Füllstoff in die Basis-The dioximes are in an amount of 0,: to small amount of polyethylene filler in the base
10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Äthylen-Pro- mischung eingibt, aus der das gehärtete Copolymer10 percent by weight, based on the ethylene mixture, from which the cured copolymer
pylen-Copolymer, eingesetzt. Ein bevorzugtes Hai- entsteht Die hier /u verwendenden Polyäthylene sindpylene copolymer, used. A preferred shark arises. The polyethylenes used here are
tungssystem für die leitenden Kompositionen besteht pohmere Materialien, die durch die Polymerisationmanagement system for the conductive compositions consists of pohmere materials, which by the polymerization
aus einem organischen Peroxyd und einem Dioxim. 25 von Ethylen entstanden sind, beispielsweise nach derfrom an organic peroxide and a dioxime. 25 originated from ethylene, for example after the
w -bei die entsprechenden Komponenten in den oben- Lehre des USA.-Patents 2 153 io3 oder gemäß derw -with the corresponding components in the above- teaching of the USA. Patent 2 153 io3 or according to the
genannten anteiligen Mengen vorhanden sind und Literaturstelle Modem Plastics Encyclopedia. NewProportional quantities mentioned are available and reference Modem Plastics Encyclopedia. New
vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 10 Gewichts- York. 1949, S. 268 bis 271. Diese polymere Materialienpreferably in an amount of 1 to 10 york by weight. 1949, pp. 268-271. These polymeric materials
prozent, bezogen auf das Äthylen-Propyien-Copolymer. sind im allgemeinen Feststoffe, wenngleich auchpercent, based on the ethylene-propylene copolymer. are generally solids, albeit also
an organischem Peroxyd, beispielsweise eir.im solchen 30 flüssiges Polyäthylen nicht ausgeschlossen wird; siein organic peroxide, for example in such a liquid polyethylene, is not excluded; she
des Typs R — Γ - υ - R', in welch·, r Formel <l%e werden durch Polymerisation von Äthylen bei hohenof the type R - Γ - υ - R ', in which ·, r formula <l % e are by polymerization of ethylene at high
Sjmboic κ und R' je einen Kohlenwass?rstoffrest Temperaturen und Drücken hergestellt. Die Molekuh;Sjmboic κ and R 'each produced a hydrocarbon residue at temperatures and pressures. The molecule;
bedeuten, der ein tertiäres Kohieribtofl^vum enthält. gewichte dieser Polymeren können im Großen-mean, which contains a tertiary cohieribofl ^ vum. weights of these polymers can largely
das jeweils an ein Peroxyd-Sauerstoff atom gebunden Ordnungsbereich von 2000 bis 30 000 oder darübereach bound to a peroxide-oxygen atom in the range of 2000 to 30,000 or more
ist, wobei zumindest eines der beiden Symbole R und R' 35 liegen, die höheren Molekulargewichte betreffen die zumindest einen aromatischen Re«t enthält und ferner festen Polyäthylene. Andere Polyäthylene mit ver-is, with at least one of the two symbols R and R '35, the higher molecular weights relate to Contains at least one aromatic substance and also solid polyethylene. Other polyethylenes with
0,1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf da«; Äthylen- schiedenen Molekulargewichten sind in der Literatur-0.1 to 5 percent by weight, based on da «; Ethylene different molecular weights are in the literature
Propylen-Copolymer an einem Diox:m, vorzugsweise stelle Lawtoi et al.. Industrial and EngineeringPropylene copolymer on a diox : m, preferably Lawtoi et al .. Industrial and Engineering
an einem Chinondioxim. Chemistry. 46. S. 1702 bis 1709 (1954). beschrieben.on a quinone dioxime. Chemistry. 46. pp. 1702-1709 (1954). described.
Ein Äihylen-Propylen-Copolymer ist ein praktisch 40 Eine ausgezeichnete Beschreibung von Niederdruckgesättigtes Elastomer, es is.i dem Stand der Technik Polyäthylen, welches gemäß vorliegender Erfindung gut bekannt, daß gewisse Schwierigkeiten entstehen, verwendet wird, findet sich in Modem Plastics. Bd. 33. wenn man versucht, die Vernetzung mit Reagentien Nr. 1 (September 1955), ab S. S5. Die Polyäthylenzu bewirken, die freie Radikale abspalten, beispiels- Zusatzstoffe sollen in Mengen bis zu 25 Gewichtsweise mit Dicumylperoxyd. Ls wurde eine Anzahl so- 45 prozent, bezogen auf das Äthylen-Propyien-Copolymer genannter Härtungshilfen beschrieben, jedoch haben zugegen sein.An ethylene-propylene copolymer is a practically 40 An excellent description of low pressure saturated elastomer, it is.i the prior art polyethylene, which according to the present invention well known that certain difficulties arise when used is found in Modem Plastics. Vol. 33. if one tries to crosslink with reagents No. 1 (September 1955), from p. S5. The polyethylene too cause that split off free radicals, for example additives should be added in amounts up to 25 by weight with dicumyl peroxide. The number was 45 percent, based on the ethylene-propylene copolymer mentioned curing aids described, but have to be present.
die meisten Nachteile mit sich gebracht, so daß die Die Mischungen der vorliegenden Erfindung könnenbrought most of the disadvantages so that the blends of the present invention can
entstandenen vernetzten Polymeren häufig nicht die ferner geringe Mengen, d. h. bis zu einigen Prozenten,resulting crosslinked polymers often do not contain the further small amounts, d. H. up to a few percent,
gewünschten Eigenschaften besaßen, beispielsweise an Antioxydantien enthalten, deren Auswahl nach denpossessed desired properties, for example, contain antioxidants, their selection according to the
gilt dies für extrudierte elektrische Leiterschichten. 50 jeweiligen Gegebenheiten erfolgen kann. Zu denthis applies to extruded electrical conductor layers. 50 respective circumstances can take place. To the
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde nun konventionellen Antioxydantien. die bei der prakgefunden, daß die Härtung von elastomerem Äthylen- tischen Durchführung vorliegender Erfindung ein-Propylen-Copolymer in der Anwesenheit einer kleinen setzbar sind, gehöhren Hydrochinon-Äther. ver-Menge eines bei normalen Zuständen flüssigen Poly- schiedene substituierte Hydrochinone, mit Kohlenbutadiens mit niederem Molekulargewicht, zu einem 55 Wasserstoffresten substituierte Arylamine und verProdukt hohen Härtungsgrades führt, welches so- schiedene Anilinderivate, wachsartige Tolylamine wohl überragende Hitzealterungseigenschaften als verschiedenartig substituierte Naphthylamine, poly auch elektrische Eigenschaften besitzt.Diebevorzugter- merisierte Hydrochinoline, substituierte Phenylen maßen einzusetzenden Polybutadiene mit niederem diamine, verschiedenartig substituierte Phenole um Molekulargewicht sind bei normalen Temperatur 60 Phenolderivate, die an sich alle dem Stand der Technil Flüssigkeiten und besitzen Viskositäten im Größen- gut bekannt sind.In accordance with the present invention, there were now conventional antioxidants. found at the prak, that the curing of elastomeric ethylene tables carrying out the present invention is a propylene copolymer in the presence of a small settable belong hydroquinone ethers. ver-crowd a polydifferent substituted hydroquinones, which are liquid in normal conditions, with carbon butadiene with low molecular weight, arylamines substituted to form a hydrogen radical and verProdukt high degree of hardening, which leads to various aniline derivatives, waxy tolylamines probably superior heat aging properties as variously substituted naphthylamines, poly also has electrical properties. The preferred ter- rmerized hydroquinolines, substituted phenyls Measured polybutadienes to be used with lower diamine, variously substituted phenols Molecular weight at normal temperature are 60 phenol derivatives, all of which in themselves represent the state of the art Liquids and viscosities on a large scale are well known.
Ordnungsbereich von 500 bis 5000 Poise, vorzugsweise Die Kompositionen gemäß vorliegender Erfindun;Order range from 500 to 5000 poise, preferably the compositions according to the present invention;
im Bereich von 900 bis 1100 Poise. Ein bevorzugter- können ferner gegebenenfalls Füllstoffe, Farbstoffein the range of 900 to 1100 poise. A preferred one can also optionally fillers, dyes
maßen einzusetzendes Polybutadien ist dadurch ge- Pigmente, Weichmacher, Stabilisatoren. VerfahrensPolybutadiene to be used in a reasonable manner is therefore pigments, plasticizers, stabilizers. Procedure
kennzeichnet, daß es ein Verhältnis von 1,2 bis 3,4 65 hilfen. Dispergiermittel, Härtehilfen u. dgl. enthaltenindicates that there is a ratio of 1.2 to 3.4 65 help. Contain dispersants, hardening aids and the like
Addition von etwa 3 bis 1 besitzt. Die flüssigen PoIv- Im allgemeinen sollen diese Additive der leitende!Addition of about 3 to 1 possesses. The liquid PoIv- In general, these additives are supposed to be the most conductive!
butadiene, die gemäß vorliegender Erfindung eingesetzt Kompositionen gemäß vorliegender Erfindung so ausbutadienes, the compositions according to the present invention used in accordance with the present invention
werden, können im Bereich von 1 bis 10 Gewichts- gewählt sein, daß sie die Leitereigenschaften der end can be selected in the range of 1 to 10 weight that they the conductor properties of the end
gjültig ausgehärteten Polymeren nicht nachteilig betinflussen; außer dem zugesetzten leitenden Ruß •ollen die Füllstoffe auch nur in relativ kleinen Mengen tugegen sein.not adversely affecting cured polymers; apart from the added conductive carbon black, the fillers only roll in relatively small quantities be fair.
Die Isolierkompositionen gemäß vorliegender Er-ί ndung können jedes geeignete Füllmaterial enthalten, tinschließlich den konventionell benutzten Füllstoffen Und deren Derivate, wobei die konventionell eingehaltenen Mengen auch hier verwendet werden.The insulating compositions according to the present Er-ί The invention may contain any suitable filler material, including those conventionally used fillers And their derivatives, the conventionally adhered to Quantities are also used here.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der leitenden Kompositionen gemäß vorliegender Erfindung. Alle Teile sind Gewichtsteile.The following examples serve to further illustrate the conductive compositions herein Invention. All parts are parts by weight.
100 Teile Äthylen-Propyien-Kautschuk, 8 Teile Dicumylperoxyd, 1 Teil para-Chinondioxim, 70 Teile besonders gut leitender Ruß, 5 Teile Zinkoxyd, 5 Teile eines mikrokristallinen Wachses und 5 Teile eines schweren Öls wurden auf konventionelle V/eise gemischt und sodanr ausgehärtet.100 parts of ethylene propylene rubber, 8 parts of dicumyl peroxide, 1 part of para-quinone dioxime, 70 parts particularly good conductive carbon black, 5 parts of zinc oxide, 5 parts of a microcrystalline wax and 5 parts of a heavy oils were mixed in the conventional way and then cured.
Die vernetzte elastomere halbleitende Komposition, die gemäß diesem Beispiel hergestellt wurde, besaß eine Zugfestigkeit von 123,9 kg/cm2, eine Dehnbarkeit von 354",,, einen 200°o-Modul von 1090, eine Shore-Α-Härte von 72. eine Mooney-Viskosität bei 121'C von 69, ein spezifisches Gewicht von 1,142, einen Oberflächenwiderstand von 123 Ohm pro Quadrat/oll und einen Volumwiderstand von 7 Ohm-cm.The crosslinked elastomeric semiconducting composition produced according to this example had a tensile strength of 123.9 kg / cm 2 , an extensibility of 354 ″, a 200 ° o modulus of 1090, a Shore Α hardness of 72 a Mooney viscosity at 121 ° C. of 69, a specific gravity of 1.142, a surface resistance of 123 ohms per square / inch and a volume resistivity of 7 ohm-cm.
Diese Komposition besitzt ferner überragende Alterungseigenschaften, gemessen in prozentualer Unveränderlichkeit, wie aus der folgenden Tabelle I hervorgeht.This composition also has outstanding aging properties, measured as a percentage Immutability, as shown in Table I below.
3535
festigkeittrain
strength
4545
Die Mischung des Beispiels 1 wurde ferner nach dem Vermischen zu einem Nr. 12-19-Strang extrudiert, der aus einem glatten, flexiblen und festen Extrudat in Gestalt eines Drahts einer Dicke von 0.5 mm bestand. Ein 90 cm langes Stück dieses Extrudats zeigte nach Eintauchen in Wasser einen elektrischen Widerstand von 7000 Ohm zwischen dem Leiter und dem Wasser. Die Ozon-Resistenz wurde als ausgezeichnet befunden, ein weiteres Probestück des Extrudats zeigte nach einer 25%igen Dehnung bei einer Temperatur von 25 · C in Anwesenheil von 0,03 Volumprozent Ozon auch nach 100 Stunden keine Brucherscheinungen. Demgegenüber zeigte ein auf ähnliche Weise hergestellter Styrol-Butadien-Kautschuk, der gleichfalls eine Leiterkomposition darstellte, unter den gleichen Bedingungen keine Ozonresislenz. Ein extrudiertes Probestück aus dem letztgenannten Material zerbrach bei der gleichen Beanspruchung in mehrere Stücke.The mixture of Example 1 was further extruded after blending into a No. 12-19 strand, the consisted of a smooth, flexible and strong extrudate in the form of a wire with a thickness of 0.5 mm. A 90 cm long piece of this extrudate exhibited electrical resistance when immersed in water of 7000 ohms between the conductor and the water. The ozone resistance was found to be excellent, Another test piece of the extrudate showed after a 25% elongation at a temperature of 25 ° C in the presence of 0.03 percent by volume of ozone, no breakage symptoms even after 100 hours. In contrast showed a similarly produced styrene-butadiene rubber, which is also a conductor composition showed no ozone resistance under the same conditions. An extruded specimen from the latter material broke into several pieces under the same stress.
Die leitende elastomere Masse gemäß vorliegender Erfindung besitzt also eine ungewöhnliche, überraschende und wertvolle Kombination von Eigenschaften, wie guter Ozonresistenz, Flexibilität, Hitzealterungseigenschaft und Leitungsfähigkeit, sie sind daher in idealer und unvorhersehbarer Weise für Hochspannungsanwendungsweisen geeignet.The conductive elastomeric composition of the present invention thus has an unusual, surprising one and valuable combination of properties such as good ozone resistance, flexibility, heat aging property and conductivity, making them ideal and unpredictable for high voltage applications.
100 Teile eines Äthylen-Propylen-Kautschuks, 70 Teile eines besonders gut leitenden Rußes, 8 Teile Dicumylperoxyd, 1 Teil para-Chinondioxim, 1 Teil N,N'-di-/9-Naphthyl-para-phenylendiamin, 5 Teile eines mikrokristallinen Wachses, 5 Teile Zinkoxyd und 5 Teile eines schweren Öls wurden auf konventioneile Weise vermischt und gehärtet. Die gemäß dem vorliegenden Beispiel hergestellte Komposition besaß die gleichen wünschenswerten und außergewöhnlichen Eigenschaften wie die Komposition des Beispiels 1, einschließlich einer hervorragenden Verarbeitbarkeit zu dünnwandigen Extrudaten. große Wirtschaftlichkeit, Ozonresistenz, Hitzealterungseigenschaften (Meßtemperatur etwa 90cC), gute physikalische Eigenschaften und große Flexibilität. Wegen ihres überraschend niedrigen Volumwiderstands (7,0 Ohm-cm) und dem niedrigen Oberflächen widerstand (123 Ohm pro Quadratzoll) eignet sich diese Komposition in idealer und ungewöhnlicher Weise als elektrische Leiter-Komposition bei Hochspannungskabeln.100 parts of an ethylene-propylene rubber, 70 parts of a particularly good conductive carbon black, 8 parts of dicumyl peroxide, 1 part of para-quinone dioxime, 1 part of N, N'-di- / 9-naphthyl-para-phenylenediamine, 5 parts of a microcrystalline wax , 5 parts of zinc oxide and 5 parts of a heavy oil were mixed and hardened in the conventional manner. The composition prepared according to the present example had the same desirable and exceptional properties as the composition of Example 1, including excellent processability into thin-walled extrudates. great economy, ozone resistance, heat aging properties (measuring temperature about 90 c C), good physical properties and great flexibility. Because of its surprisingly low volume resistance (7.0 ohm-cm) and the low surface resistance (123 ohms per square inch), this composition is ideally and unusually suitable as an electrical conductor composition in high-voltage cables.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung von Tsolierkompositionen gemäß vorliegender Erfindung. Alle Teile sind Gewichtsteile.The following examples serve to further illustrate the insulation compositions according to the present invention Invention. All parts are parts by weight.
lOOTeilc eines Äthylen-Propylen-Kautschuks, 3 Teile flüssiges Polybutadien, 3,2 Teile Dicumylperoxyd, 1 Teil polymerisieries Trimethyldihydrochinolin, 120 Teile eines mit einem flüssigen Silikon behandelten Aluminiumsilikats, 5 Teile eines Öls elektrischer Güte und 1 Teil Zinkstearat wurden auf an sich bekannte Weise vermengt und gehärtet. Die Komposition dieses Beispiels ist besonders wertvoll als extrudierbares elektrisches Isoliermaterial infolge ihrer außergewöhnlichen Corona-Resistenz, ihrer niederen spezifischen induktiven Kapazität, ihres niederen Leistungsfaktors, ferner wegen ihrer Kriechstromfestigkeit, ihrer Flexibilität. Ozonresistenz, ausgezeichneten Verarbeitbarkeit und niederen Gestehungskosten.100 parts of an ethylene-propylene rubber, 3 parts liquid polybutadiene, 3.2 parts dicumyl peroxide, 1 part polymerized trimethyldihydroquinoline, 120 parts of an aluminum silicate treated with a liquid silicone, 5 parts of an electrical grade oil and 1 part of zinc stearate were mixed and hardened in a manner known per se. The composition of this The example is particularly valuable as an extrudable electrical insulation material due to its exceptional properties Corona resistance, their low specific inductive capacity, their low power factor, also because of their tracking resistance, their flexibility. Ozone resistance, excellent workability and lower prime costs.
Es wurde zunächst eine Zubereitung hergestellt, die aus 90 Teilen Äthylen-Propyien-Kautschuk, 10 Teilen Polyäthylen. 2 Teilen Dicumylperoxyd, 0,5 Teilen Vinyl-tris-(2-methoxyäthoxv)-silan, 0,5 Teilen polymerisierten Trimethyldihydrochinolin, 100 Teilen kalziniertem Ton, 3 Teilen Zinkoxyd und 2 Teilen Bleidioxyd besteht. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wurden die genannten Inhaltsstoffe physikalisch auf an sich bekannte Weise gemischt und sodann mit 3 Gewichtsteilen an flüssigem Polybutadien physikalisch vermengt und sodann die Mischung 3 Minuter bei 166 bis 182°C hitzebehandelt. Die entstandene Zubereitung stellt ebenso wie die des Beispiels 3 eir hervorragend geeignetes extrudierbares elektrische; Isoliermaterial her.A preparation was first made which consisted of 90 parts of ethylene propylene rubber and 10 parts Polyethylene. Polymerized 2 parts of dicumyl peroxide, 0.5 part of vinyl tris (2-methoxyethoxy) silane, 0.5 part Trimethyldihydroquinoline, 100 parts of calcined clay, 3 parts of zinc oxide and 2 parts of lead dioxide consists. According to a preferred embodiment, the ingredients mentioned were physical mixed in a known manner and then physically with 3 parts by weight of liquid polybutadiene and then the mixture is heat-treated at 166 to 182 ° C for 3 minutes. The resulting The preparation, like that of Example 3, is an eminently suitable extrudable electrical; Insulating material.
100 Teile Äthylen-Propyien-Kautschuk, 5 Teile flüs siges Polybutadien, 8 Teile Dicumylperoxyd, 60 Teil mit einem flüssigen Silikon behandelten Aluminium silikats und 5 Teile eines Öls elektrischer Gut (Sun XX oil) wurden auf an sich bekannte Weis miteinander vermengt und gehärtet.100 parts of ethylene propylene rubber, 5 parts of liquid polybutadiene, 8 parts of dicumyl peroxide, 60 parts Aluminum silicate treated with a liquid silicone and 5 parts of an oil for electrical goods (Sun XX oil) were mixed with one another and hardened in a manner known per se.
409520/41409520/41
Dieses Beispiel ist identisch mit Beispiel 5, mit der Ausnahme, daß an Stelle des Polybutadiens diesmal 0,25 Teile Schwefel, als typischer Vertreter einer konventionellen Härtehilfe eingesetzt wurden.This example is identical to example 5, with the Exception that instead of the polybutadiene this time 0.25 part of sulfur, as a typical representative of a conventional curing aid were used.
Es wurden Vergleichsversuche durchgeführt, bezüglich physikalischer und elektrischer Eigenschaften der Produkte der Beispiele 5 und 6, die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen II und III zusammengefaßt: Comparative tests were carried out with regard to the physical and electrical properties of the products of Examples 5 and 6, and the results are summarized in Tables II and III below:
Physikalische EigenschaftenPhysical Properties
Ursprünglicher 200 %-Modul in kg/cm2 Original 200% modulus in kg / cm 2
Zugfestigkeit in kg/cm2 Tensile strength in kg / cm 2
Dehnbarkeit in % Extensibility in%
Eigenschaften nach 7tägigerProperties after 7 days
Hitzebehandlung
200%-Modul in kg/cm2 Heat treatment
200% modulus in kg / cm 2
Zugfestigkeit in kg/cm2 Tensile strength in kg / cm 2
Dehnbarkeit in % Extensibility in%
Beispiel 5 Beispiel 6Example 5 Example 6
15,815.8
34,7 55534.7 555
31,1 45,4 41531.1 45.4 415
11,8 45,6 88911.8 45.6 889
10,1 21,1 93910.1 21.1 939
Elektrische Eigenschaften bei 100° C ι Beispiel 5Electrical properties at 100 ° C. Example 5
Leistungsfaktor (°0) Power factor (° 0 )
Spezifische induktive Kapazität
Volumwiderstand (10ia Ohm pro cm2) Specific inductive capacity
Volume resistance (10 ia ohms per cm 2 )
0,76 2,420.76 2.42
959959
0,83 2,580.83 2.58
222222
Die Verwendung von flüssigem Polybutadien als Härtungshilfe führt nicht nur zu einem gehärteten Produkt mit außergewöhnlichen Eigenschaften, sondern bringt auch einen überraschenden Fortschritt bezüglich der Verarbeitbarkeit der ungehärteten Kompositionen. Dieser Fortschritt ist in der folgenden Tabelle IV dargelegt, in welcher die EigenschaftenThe use of liquid polybutadiene as a curing aid not only leads to a cured one Product with exceptional properties but also brings surprising progress regarding the workability of the uncured compositions. This advance is in the following Table IV set out in which the properties
*o der Produkte der Beispiele 7, 8 und 9 zusammengefaßt sind, bei denen die Härtungshilfen bei sonst gleicher Zusammensetzung aus Schwefel, flüssigem Polybutadien und festem cis-l,4-Polybutadien bestehen. * o of the products of Examples 7, 8 and 9 combined are, in which the hardening aids with otherwise the same composition of sulfur, liquid Polybutadiene and solid cis-1,4-polybutadiene consist.
Pabelle IVTable IV
Inhaltsstoffeingredients
Äthylen-Propylen-Terpolymer Ethylene-propylene terpolymer
Mit flüssigem Silikon behandelter Aluminiumsilikat-Ton Aluminum silicate clay treated with liquid silicone
Elektrisch durchschlagfestes Öl Electrically puncture resistant oil
Zinkoxyd-Füller Zinc oxide filler
Schwefel sulfur
Flüssiges Polybutadien Liquid polybutadiene
Festes cis-l,4-Polybutadien Solid cis-1,4-polybutadiene
Dicumyl-Peroxyd Dicumyl peroxide
Härtung 3 Minuten bei 18O0C
Ursprüngliche physikalische EigenschaftenCuring 3 minutes at 18O 0 C.
Original physical properties
200%-Modul in kg/cm2 200% modulus in kg / cm 2
Zugfestigkeit in kg/cm2 Tensile strength in kg / cm 2
Dehnbarkeit in % Extensibility in%
Physikalische Eigenschaften nach 7tägiger Alterung bei 1500CPhysical properties after 7 days aging at 150 0 C
200%-Modul in kg/cm2 200% modulus in kg / cm 2
Zugfestigkeit in kg/cm2 Tensile strength in kg / cm 2
Dehnbarkeit in % Extensibility in %
Verarbeitbarkeit Processability
100100
100100
100100
Während im allgemeinen konventionelle Vermischung- und Härtungsverfahren praktischerweise bei vorliegender Erfindung angewendet werden, gibt es gewisse Fälle, wie beispielsweise beim vorgenannten Beispiel 4, bei denen gewisse Variationen der üblichen Verfahren zu noch besseren Produkten führen. Solche verfahrenstechnischen Modifikationen können vom Durchschnittsfachmann auf Grand seines Wissens und Könnens bestimmt werden. Es wurde gemäß vorliegender Erfindung jedoch auch gefunden, daß verbesserte Produkte durch ein neurartiges Misch-Härtungs-Verfahren erzielt werden können, welches an Hand der weiter unten folg senden Tabelle V dargelegt wird. While conventional blending and curing processes generally are practically employed in the present invention, there are certain instances, such as in Example 4 above, where certain variations of the conventional processes result in even better products. Such procedural modifications can be determined by the average person skilled in the art to the extent of his knowledge and ability. It has also been found, in accordance with the present invention, however, that improved products can be obtained by a novel mix-curing process which is set out in Table V below.
Dieses neue Misch-Härtungs-System macht es möglich, kalzinierte Tone einzusetzen, wobei die guten elektrischen Eigenschaften beibehalten und die physikalischen Eigenschaften, die für Hochspannungskabel notwendig sind, sogar noch verbessert werden. Dieses Mischverfahren erfordert zwei Komponenten, nämlicb eine Basismischung und eine sogenannte Beschleunigungsmischung. Die Basismischung enthält Poly butadien und alle Inhaltsstoffe der Kompositior This new mixed-hardening system makes it possible to use calcined clays while maintaining the good electrical properties and even improving the physical properties that are necessary for high-voltage cables. This mixing process requires two components, namely a base mix and a so-called acceleration mix. The basic mixture contains polybutadiene and all the ingredients of the composite
(s. bitte Tabelle V) mit Ausnahme von Vinylsilan unc Peroxyd. Die Basismischung wird 6 bis 10 Minutei lang in einem Banbury-Mischer gemischt und dam auf eine Temperatur von 160 bis 1770C gebracht So dann wird die Zubereitung kurz in einer Zweiwalzen Mühle gemahlen und sodann nach der Entfernung aus der Mühle abkühlen gelassen. Die Endmischun kann in einem Banbury-Mischer, einer Zweiwalzec Mühle od. dgl. hergestellt werden. Zuerst wird di (Please see Table V) with the exception of vinylsilane and peroxide. The base mixture is blended 6 to 10 Minutei long in a Banbury mixer and shaped dam to a temperature of 160-177 0 C So then the preparation is briefly ground in a two-roll mill and allowed to cool then after removal from the mill. The final mix can be prepared in a Banbury mixer, a Zweiwalzec mill or the like. First, di
iasismischung der Mühle bzw. dem Banbury-Mischer ■ugeführt und kurz gemischt. Anschließend erfolgt 4ie Zugabe der Beschleunigungsmischung. Der Mischf rozeß wird 1 bis 2 Minuten fortgeführt, wobei darauf teachtet wird, daß die Temperatur der Zubereitung im Bereich von 93 bis 107°C liegt. Die Beschleunigungsmischung wird vom Wischer entfernt, abgekühlt und beispielsweise 5 Minuten bei einer Temperatur von 180° C preßgehärtet oder 1 Minute bei einem Dampfdruck von 16,1 kg/cm2.Basic mixing of the grinder or the Banbury mixer ■ ucted and briefly mixed. The acceleration mixture is then added. The mixing process is continued for 1 to 2 minutes, during which it is taught that the temperature of the preparation is in the range from 93 to 107 ° C. The acceleration mixture is removed from the wiper, cooled and, for example, press cured for 5 minutes at a temperature of 180 ° C. or for 1 minute at a vapor pressure of 16.1 kg / cm 2 .
In der weiter unten aufgeführten Tabelle V sind die Daten und Zubereitungen beschrieben, aus denen zu entnehmen ist, wie spezifisch dieses Misch-Härtungs-System bezüglich der mit kalziniertem Ton gefüllten Kompositionen ist. Die Komposition gemäß Beispiel 13 wurde mit Erfolg als 35-kV-Kraftstromkabel-Isolierung mit großer elektrischer Wasserstabilität getestet, d. h.,Table V below describes the data and preparations from which to it can be seen how specific this mixed-hardening system is with respect to those filled with calcined clay Compositions is. The composition of Example 13 has been used successfully as 35 kV power cable insulation tested with great electrical water stability, d. H.,
diese Zubereitung erfüllt vorzüglich die an eine Kraftstromkabel-lsolierung zu stellenden hohen Anforderungen. Eine kleine Abänderung des Beispiels 13, bei der an Stelle des EPR-Copolymers ein Äthylen-Propylen-Terpolymer (EPT) verwendet wurde, ergab ebenfalls gute elektrische Eigenschaften, einschließlich elektrischer Wasserstabilität.this preparation perfectly fulfills the requirements of a power cable insulation the high demands to be made. A small modification of example 13 in which an ethylene-propylene terpolymer instead of the EPR copolymer (EPT) also gave good electrical properties including electrical water stability.
Terpolymers wie sie gemäß vorliegender Erfindung eingesetzt werden, sind beispielsweise die Polymeren,Terpolymers as used according to the present invention are, for example, the polymers
ίο die in folgenden Literaturstellen beschrieben sind: Philadelphia Rubber Group Symposium, 24. Januar 1964; The New York Rubber Group Symposium, 18. Oktober 1963; Joint Meeting of the Divisions of Rubber Chemistry, American Chemical Society andίο which are described in the following references: Philadelphia Rubber Group Symposium, Jan. 24, 1964; The New York Rubber Group Symposium, October 18, 1963; Joint Meeting of the Divisions of Rubber Chemistry, American Chemical Society and
is Chemical Institute of Canada, Toronto, 7 bis 10. Mai 1963. Ein bevorzugt einzusetzendes Terpolymer ist im USA.-Patent 3 000 866 beschrieben.is Chemical Institute of Canada, Toronto, May 7-10 1963. A preferred terpolymer to be used is described in U.S. Patent 3,000,866.
Basis-Mischung 10Basic mixture 10
1111th
1212th
1313th
Athylen-Propylen-Terpolymer Ethylene-propylene terpolymer
Polyäthylen Polyethylene
Zinkoxyd Zinc oxide
Bleidioxyd Lead dioxide
Polymerisiertes Trimethyldihydrochinolin Polymerized trimethyldihydroquinoline
Mit flüssigem Silikon behandelter Aluminiumsilikat-Ton Aluminum silicate clay treated with liquid silicone
Ton volume
Vinyltris-(2-methoxyäthoxy)-silan Vinyl tris (2-methoxyethoxy) silane
Flüssiges Polybutadien Liquid polybutadiene
Elektrisch durchschlagfestes öl Electrically dielectric oil
BeschleunigungsmischungAcceleration mix
Flüssiges Polybutadien Liquid polybutadiene
Vinyl-Silan Vinyl silane
Oicumyl-Peroxyd Oicumyl Peroxide
Härtung: 5 Minuten bei ISO0CCure: 5 minutes at ISO 0 C
200%-Modul (in kg/cma) 200% module (in kg / cm a )
Zugfestigkeit in kg/cm2 Tensile strength in kg / cm 2
Dehnbarkeit in % Extensibility in%
95
5
3
2
0,595
5
3
2
0.5
100«>100 «>
70,1
20370.1
203
100100
3
23
2
1
31
3
60,7
68.3
26660.7
68.3
266
95 5 3 2 0,595 5 3 2 0.5
100<4> 1100 < 4 > 1
49,8 26049.8 260
100100
3 23 2
100*)100 *)
1.5 31.5 3
58,6 70,4 26058.6 70.4 260
*) Gegebenenfalls 50 bis 190 Teile (°/0), vorzugsweise 80 bis 150 Teile (°/0) pro 100% Gewichtsprozent an Elastomer.*) Optionally 50 to 190 parts (° / 0 ), preferably 80 to 150 parts (° / 0 ) per 100% weight percent of elastomer.
Die elastomeren Isolier-Kompositionen sind also, wie dargelegt wurde, wirksam bezüglich einer stark verminderten Corona-Entladung, insbesondere in Kombination mit den leitenden Kompositionen aus Äthylen-Propylen-Copolymer; sie sind weiterhin in ungewöhnlicher und unerwarteter Weise resistent gegen Abbau und Verschlechterung unter Bedingungen der Corona-Entladung und ähnlichen Ionisierungs-Phänomenen. Thus, as has been pointed out, the elastomeric insulation compositions are effective in terms of strength reduced corona discharge, especially in combination with the conductive compositions Ethylene-propylene copolymer; they continue to be unusually and unexpectedly resistant to Degradation and deterioration under conditions of corona discharge and similar ionization phenomena.
In einer Reihe von Tests wurde die Corona-Resistenz dadurch auf übliche Weise bestimmt, daß man gehärtete Probestücke einer Dicke von 0,62 mm der Isolierkomposition zwischen flachen kreisförmigen Elektroden anordnet Die untere Elektrode hat einen Durchmesser von 2,5 cm und runde Kanten eines Radius von 1,6 mm, die obere Elektrode hatte einen Durchmesser von 1,25 cm und abgerundete Kanten mit einem Radius von 0,16 mm; die Testtemperatur betrug 800C. Die Isolierkompositionen aus Äthylen-Propylen-Kautschuk, die gemäß vorliegender Erfindung hergestellt wurden, hatten unter den Bedingungen dieses Tests eine Lebensdauer von 1300 Minuten. Dagegen besaßen die Hocbspannungskabel-| Isolationen des Standes der Technik unter den gleichet Testbedingungen nur Lebensdauerzeiten von 25 40% des eben genannten Wertes. Ferner wurde zui, Bestimmung der Corona-Resistenz^raht-Probestücke die mit der erfindungsgemäßen extrudierten unc| gehärteten Isolierung aus Äthylen-Propylen-Copolyl mer versehen waren, in Wasser (sogenannte Grund elektrode) unter extremen Corona-Bedingungen geIn a series of tests, corona resistance was determined in the usual manner by placing hardened specimens 0.62 mm thick of the insulating composition between flat circular electrodes. The lower electrode is 2.5 cm in diameter and has rounded edges of a radius 1.6 mm, the top electrode 1.25 cm in diameter and rounded edges with a 0.16 mm radius; the test temperature was 80 0 C. The Isolierkompositionen of ethylene-propylene rubber, which according to the present invention were prepared under the conditions of this test had a service life of 1300 minutes. In contrast, the high voltage cable | State-of-the-art insulation under the same test conditions only lasts between 25 and 40% of the value just mentioned. In addition, determination of the corona resistance test pieces that were extruded according to the invention with the unc | hardened insulation made of ethylene-propylene copolyl mer were provided in water (so-called ground electrode) under extreme corona conditions ge
testet, wobei keine Maßnahmen ergriffen waren, ur| die Entladung abzumildern; die Probestücke wurde bis zu 500 Stunden in dieser Weise belastet, ohne da[ sie ein Versagen zeigten. Bei gleichen Bedingunge versagen die Hochspannungs-Isolierungen des Standi der Technik innerhalb weniger Minuten.tests with no action taken, ur | to moderate the discharge; the specimens was loaded in this way for up to 500 hours without showing any failure. With the same conditions the high-voltage insulations of the prior art fail within a few minutes.
Alle Kompositionen gemäß vorliegender Erfindun d. h. sowohl die leitenden als auch die isolierend« Kompositionen, besitzen diese ungewöhnliche CoronAll compositions according to the present invention. H. both the conductive and the insulating " Compositions possess this unusual coron
Resistenz. Da durch Corona-Entladungen infolge der atmosphärischen Ionisierung Ozon gebildet wird, besteht eine allgemein anerkannte definitive Meßart der Resistenz gegenüber Corona-Entladungen in der Messung der Stabilität der zu prüfenden Kompositionen bzw. der daraus hergestellten elektrischen Kabel gegenüber einer sogenannten ozonolytischen Umgebung. Es wurde hierbei gefunden, daß alle erfindungsgemäß gehärteten Kompositionen gegen Abbau oder Verschlechterung durch Ozon resistent sind, wenn sie in einer Atmosphäre mit 0,03 Volumprozent Ozon unter einer 25%igen Dehnungsbeanspruchung 10 Stunden bei 25 0C sich befinden. Eine andere Meßart der Stabilität unter ionisierenden Bedingungen ist der sogenannte »Coast Guard Corrosion Test«, bei dem ein gewundenes Probestück aus Kupferdraht 7 Tage bei 7O0C in einer Atmosphäre mit 100%iger relativer Feuchtigkeit gehalten wird. Probestücke der Kompositionen gemäß dieser Erfindung, die auf diese Weise getestet wurden, zeigten überraschenderweise einen Wechsel im Widerstand von 0 %. Bei den gleichen Testbedingungen zeigen dagegen Probestücke aus elastomeren Isolationen des Standes der Technik stets beträchtliche Korrosionserscheinun on am Kupferdraht und bedeutende Änderungen des Widerstandes.Resistance. Since ozone is formed by corona discharges as a result of atmospheric ionization, a generally recognized, definitive way of measuring resistance to corona discharges is to measure the stability of the compositions to be tested or the electrical cables made from them in relation to a so-called ozonolytic environment. It has been found in this case that all the cured compositions according to the invention against degradation or deterioration are resistant to ozone when they are located in an atmosphere containing 0.03 volume percent ozone under a 25% elongation stress for 10 hours at 25 0 C. Another type of measurement of stability under ionizing conditions, the so-called "Coast Guard Corrosion Test," in which a spiral specimen of copper wire 7 days at 7O 0 C in an atmosphere with 100% relative humidity is maintained. Samples of the compositions according to this invention tested in this way surprisingly showed a change in resistance of 0%. Under the same test conditions, on the other hand, test pieces made of elastomeric insulation from the prior art always show considerable signs of corrosion on the copper wire and significant changes in resistance.
Die Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen, u-ene" zur weiteren Erläuterung.The drawings, which illustrate preferred embodiments of the invention, serve for further purposes Explanation.
F i g. 1 ist ein radialer Querschnitt durch ein Hochspar.nungskabel; F i g. 1 is a radial cross-section through a high savings cable;
F i g. 2 ist ein radialer Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des Hochspannangskabels;F i g. 2 is a radial cross section through another Embodiment of the high tension cable;
F i g. 3 ist ein radialer Querschnitt durch ein Kraftstromkabel, undF i g. 3 is a radial cross section through a power cable, and
F i g. 4 ist ein Querschnitt durch ein Röntgen-Kabel.F i g. 4 is a cross section through an X-ray cable.
Eine Ausführungsform dieser Erfindung betrifft neue Gleichstromkabel für hohe Spannungen und niedere Stromstärken, insbesondere für elektronische Anwendungsweisen. Solche Kabel erfordern eine niedere Simmtransportkapazität in Kombination mit einer hohen dielektrischen Stärke und hohen Corona-Widerstands-Werten. Im allgemeinen wird unter einem Hochspannungskabel für niedere Stromstärken im Rahmen dieser Beschreibung ein solches verstanden, welches für Spannungswerte oberhalb 15 Kilovolt und im allgemeinen nicht über 100 Kilovolt bestimmt ist. Solche Kabel sind im allgemeinen ferner für maximale Stromstärkea von 50 Ampere bestimmt, wobei die leitende Kapazität im allgemeineil den Wert von 5 Ampere nicht übersteigt.One embodiment of this invention relates to new high voltage and low voltage direct current cables Currents, especially for electronic applications. Such cables require a lower one Simm transport capacity in combination with a high dielectric strength and high corona resistance values. In general, under a high voltage cable for low currents in the In the context of this description, understood as such, which for voltage values above 15 kilovolts and is generally not determined above 100 kilovolts. Such cables are also generally available for maximum A current of 50 amperes is determined, the conductive capacitance generally being the value of Does not exceed 5 amps.
Eine grundsätzlich einfachere Ausbildung des erfindungsgemäßen Kabels ist in F ι g. 1 dargestellt, in welcher ein Gleichstrom-Hochspannungskabel für elektronische Anwendungsweisen geoffenbart ist, welches ein elektrisches Potential E besitzt und aus einem linearen metallischen Leiter 1, einem Plastik-Leiter 2, der konzentrisch in Schichtform unter enger Berührung auf dem metallischen Leiter liegt, einer ebenfalls konzentrisch in Schichtform auf dem Plastik-Leiter in enger und kontinuierlicher Berührung aufliegenden nichtleitenden Isolierschicht 3 und einem zweiten abschirmenden Plastik-Leiter 4, der konzentrisch in Schichtform in kontinuierlich enger Berührung um den nichtleitenden Isolator angeordnet ist, besteht, wie in Fig.] zu ersehen, hat das Kabel einen Du ich messer n, gemessen quer über den Nichtleiter 3, und einen Durchmesser d, gemessen über den inneren Plastikleiter 2.A fundamentally simpler design of the cable according to the invention is shown in FIG. 1, in which a direct current high-voltage cable for electronic applications is disclosed, which has an electrical potential E and also consists of a linear metallic conductor 1, a plastic conductor 2, which lies concentrically in layer form with close contact on the metallic conductor As can be seen in FIG , the cable has a diameter Du I n, measured across the dielectric 3, and a diameter d, measured over the plastic inner conductor. 2
Bei dem Kabel der F i g. 1 besteht der PlastikleiterIn the cable of FIG. 1 is made up of the plastic ladder
vorzugsweise aus einem gehärteten, vorzugsweise schwefelfreien, im wesentlichen homogenen, elektrisch leitenden, extrudierten elastomeren Material mit einem Volumwiderstand von höchstens 10 -Ohm-cm, im allgemeinen im Bereich von 1 bis 10 Ohm-cm, wobei der Volumwiderstand praktisch im Bereich von 20 bis 1000C temperaturunabhängig ist.preferably of a hardened, preferably sulfur-free, substantially homogeneous, electrically conductive, extruded elastomeric material with a volume resistance of at most 10 ohm-cm, generally in the range from 1 to 10 ohm-cm, the volume resistance practically in the range from 20 to 100 0 C is independent of temperature.
Diese elastomere leitende Komposition ist vorzugsweise ein Äthylen-Copolymer-Kautschuk und besteht aus einem Copolymer von Äthylen und einem C-C1-Olefin, z. B. Propylen oder Butylen. Eine solche Komposition wird am praktischsten durch eine konventionelle Extrusions- und Härtungstechnik aus den in den obigen Beispielen angegebenen Kompositionen hergestellt und besteht aus einem elastomeren Copolymer aus Äthylen und Propylen, einem besonders gut leitenden Ruß, der in einem Anteii von zumnidc ' 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Copolymer zugegen ist, sowie einem Peroxyd-Härtemittel. Die Piastik-Leiterscnicht 4 der F i g. 1 besteht \orzugs weise aus der gleichen Komposition.This elastomeric conductive composition is preferably an ethylene copolymer rubber and consists of a copolymer of ethylene and a CC 1 olefin, e.g. B. propylene or butylene. Such a composition is most practically produced by a conventional extrusion and curing technique from the compositions given in the above examples and consists of an elastomeric copolymer of ethylene and propylene, a particularly good conductive carbon black, which is based in an amount of at least 50 percent by weight on the copolymer is present, as well as a peroxide curing agent. The plastic conductor not 4 of FIG. 1 preferably consists of the same composition.
Es ist für die Praxis vorliegender Erfindung wichtig, daß sich die leitenden Schichten 2 und/oder 4 mit der Isolierschicht 3 in kontinuierlicher und enger Berührung befinden. Die Anwesenheit irgendweH^"· Lufieinschlüsse bzw. von Hohlräumen oder irgendwelchen anderen Uaseinschlüssen, in Gestalt von Blasen od. dgl. bedeuten nämlich für ein Hochspannungskabel eine potentielle Quelle des Versagens. Unter den extrem hohen Spannungsbedingungen, die gegeber.;;;falls vorliegen, kann jeglicher Gaseinschluß zu Ionisierungserscheinunt.n führen, durch welche infolge einer Materialzerstorung eventuell ein Zusammenbruch des Kabels bedingt wird. Bei dem Kabel der F i g. 1 kann eine praktisch hohlraumfreie und im wesentlichen kontinuierliche enge Berührung am einfachsten dadurch erreicht weiden, daß man als Isolierschicht 3 eine extrudierte, gehärtete und im wesentlichen schwefclfreie Komposition aus dem oben beschriebenen Äthylen-Copolymer-Kautschuk verwendet. Solch eine Kautschuk-Komposition aus den Isolier-Materialien, die in den obigen Beispielen beschrieben sind, stellt ein überraschend geeignetes elektrisches Isoliermaterial dar, und besitzt weiterhin sowohl "ine ungewöhnliche Verträglichkeit als auch eine sehr groß" Adhäsion /u den Leiterkompositionen, aus denen die Leiter 2 und 4 der I i g. 1 bestellen.It is important for the practice of the present invention that the conductive layers 2 and / or 4 be in continuous and close contact with the insulating layer 3. The presence of any air pockets or voids or any other air pockets, in the form of bubbles or the like, represent a potential source of failure for a high-voltage cable. may be any gas entrapment to Ionisierungserscheinun t .n perform, possibly by means of which a breakdown of the cable is caused due to a Materialzerstorung. g in the cable of F i. 1, a virtually void-free and substantially continuous intimate contact most simply by grazing accomplished by an extruded, hardened and essentially sulfur-free composition of the ethylene copolymer rubber described above is used as the insulating layer 3. Such a rubber composition of the insulating materials described in the above examples is a surprisingly suitable electrical insulating material, and still owns both "ine u Ordinary compatibility as well as a very high level of adhesion / u the conductor compositions that make up the conductors 2 and 4 of the I i g. 1 order.
Der metallische Leiter 1 der F i g. 1 kann einfach aus einem einzigen Strang eines geeigneten metallischen Leitermaterials oder auch mis einer Mehrzahl solcher Stränge, die in beliebiger Weise verdreht bzw. verzwirnt sind, oder in anderen Konfigurationen zueinander angeordnet *ind. bestehen. Der Durchmesser des linearen metallischen Leiters wird im allgemeinen von der in ihm herrschenden Stromdichte abhängen und feiner \on den rein physikalischen Beanspruchungen, denen das Kabel gegebenenfalls unterworfen wird. Das spezifische Leitermaterial, welches ausgesucht wird, wird im allgemeinen aus einem üblichen leitenden Metall bestehen, welches seine elektrischen und Zugfestigkeitscigenschaften bis zu einer Temperatur von 100 C beibehält. So kann beispielsweise der Leiter aus Kupfer, Aluminium. Stahl und den entsprechenden Legierungen bestehen, und zwar in Gestalt dünner metallischer Stränge oder Schichten und sich davon ableitenden Raumformen. Die Auswahl des metallischen Leitermaterials wird dabei im allgemeinen denThe metallic conductor 1 of FIG. 1 can simply be made from a single strand of a suitable metallic Conductor material or also mis a plurality of such Strands that are twisted or twisted in any way, or in other configurations with respect to one another arranged * ind. exist. The diameter of the linear metallic conductor becomes generally depend on the current density prevailing in it and, more precisely, on the purely physical stresses, to which the cable may be subjected. The specific conductor material that is selected will generally consist of a common conductive metal, which reflects its electrical and tensile strength properties Maintains up to a temperature of 100 C. For example, the head can be made out Copper, aluminum. Steel and the corresponding alloys exist, in fact thinner in shape metallic strands or layers and spatial shapes derived from them. Choosing the metallic Conductor material is generally the
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konventionellen Regeln folgen, die von der Industrie aufgestellt sind und die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind, unter Berücksichtigung des spezieilen Zwecks, insbesondere der zu transportierenden Stromladung unter Berücksichtigung der Zugbeanspruchungen und anderer Anforderungen, die an das Kabel gegebenenfalls gestellt werden.Follow conventional rules used by the industry are set up and which are known to the average person skilled in the art, taking into account the specific Purpose, in particular the current charge to be transported, taking into account the tensile loads and other requirements that may be placed on the cable.
In F i g. 2 ist eine speziellere Ausführungsform des Hochspannungskabels, insbesondere für elektronische Anwendungsweisen gemäß vorliegender Erfindung dargestellt, es handelt sich hier um den Querschnitt eines triaxialen 40 Kilovolt Kabels, der zum Transport eines Stroms von etwa 20 Ampere bestimmt ist. Bei dieser Kabel-Ausführungsform der F i g. 2 besteht der Leiter 10 aus einem sogenannten 12 AWG 7 kupferüberzogenen Stahlstrang, der von einer extrudierten Leiterschicht 11 umgeben ist, die aus einer Leiterkomposition des Beispiels 2 besteht. Um die Leiterschicht 11 ist in kontinuierlichem und engem Kontakt eine extrudiene Isolierschicht, die in Beispiel 3 beschrieben ist, angeordnet. Sodann ist eine zweite konzentrische Leiterschicht 13 auf die Isolierschicht 12 in kontinuierlicher und enger Berührung extrudiert, wobei um diese Schicht 13 ein zweiter metallischer Leiter angeordnet ist, beispielsweise eine verzinnte Kupferabschirmschicht 14. Das 40 Kilovolt D. C. Potential wird auf das Kabel zwischen dem Leiter 10 und dem Leitet 14 aufgegeben. Über der Abschirmschicht 14 befindet sich eine zweite Schicht aus Äthylen-Copolymer-Kautschuk-Isolation, die aus dem gleichen Material wie die Schicht 12 besteht und extrudiert ist. Über der konzentrischen Schicht 12 befindet sich ein zweiter metallischer Leiter 16, beispielsweise eine verzinnte Kupferabschirmlage. Das elektrische Potential zwischen den Leitern 16 und 14 kann bis zu 600 Volt betragen. Das gesamte Kabel gemäß F i g. 2 kann dann mit irgendeinem konventionellen Stoff umgeben bzw. umhüllt sein, vorzugsweise mit einer Plastik-Umhüllung. Die entsprechenden konzentrisch angeordneten Plastiklagen U, 12, 13 und 15 werden auf konventionelle Weise durch Extrusion aufgegeben und dann gleichfalls auf an sich bekannte Weise entweder einzeln oder gegebenenfalls zusammen gehärtet. Das Kabel der F i g. 2 zeigt, ««ie bereits oben angegeben wurde, beim Test mit einem Anzeigegerät, welches auf 5 Micro-Coulombs anspricht, bei einem Durchgang von 40 Kilovolt Wechselstrom keinerlei Corona-Entladung. Der Test bezüglich der Corona-Entladung wurde gemäß der IPCEA-NEM A-Veröffentlichung »Standards for Rubber Insulated Wires and Cables«, Teil 6; 24. Januar 1964, durchgeführt.In Fig. 2 shows a more specific embodiment of the high-voltage cable, in particular for electronic applications according to the present invention; this is the cross-section of a triaxial 40 kilovolt cable, which is intended to transport a current of approximately 20 amperes. In this cable embodiment of FIG. 2, the conductor 10 from a so-called 12 AWG 7 copper-clad steel strand, which is surrounded by an extruded conductor layer 11, which consists of a conductor composition of Example. 2 An extruded insulating layer, which is described in Example 3, is arranged around the conductor layer 11 in continuous and close contact. Then a second concentric conductor layer 13 is extruded onto the insulating layer 12 in continuous and close contact, with a second metallic conductor arranged around this layer 13, for example a tinned copper shielding layer 14. The 40 kilovolt DC potential is applied to the cable between the conductor 10 and given up to head 14. Above the shielding layer 14 there is a second layer of ethylene copolymer rubber insulation, which consists of the same material as the layer 12 and is extruded. A second metallic conductor 16, for example a tinned copper shielding layer, is located above the concentric layer 12. The electrical potential between conductors 16 and 14 can be up to 600 volts. The entire cable according to FIG. 2 can then be surrounded or sheathed with any conventional material, preferably with a plastic sheath. The corresponding concentrically arranged plastic layers U, 12, 13 and 15 are applied in a conventional manner by extrusion and then likewise hardened in a manner known per se, either individually or optionally together. The cable of FIG. 2 shows, as already stated above, no corona discharge whatsoever when tested with a display device which responds to 5 micro-coulombs with a passage of 40 kilovolts alternating current. The test with regard to the corona discharge was carried out in accordance with the IPCEA-NEM A publication “Standards for Rubber Insulated Wires and Cables”, Part 6; January 24, 1964.
Es wurde gefunden, daß die äußeren metallischen Lagen 14 und 16 der Ausführungsform der F i g. 3 weder im positiven noch im negativen Sinne einen Einfluß auf die Corona-Entladungsfreiheit des Kabels ausüben; es wurden lange Kabelschnitte mit Erfolg getestet, unter Verwendung der gehärteten Leiterschicht 13 als Grundschicht, ohne jede Verwendung irgendwelcher Strukturen oder Lagen, die um diese noch konzentrisch herum angeordnet gewesen wären.The outer metallic layers 14 and 16 of the embodiment of FIGS. 3 neither in a positive nor in a negative sense has an influence on the freedom from corona discharge of the cable exercise; long cable cuts became successful tested using the hardened conductor layer 13 as a base layer, without any use any structures or layers that would have been arranged concentrically around them.
Während bis jetzt hauptsächlich das triaxiale Hochspannungskabel besprochen wurde, kann auch ein koaxiales Kabel nach den Lehren dieser Erfindung hergestellt werden, wobei ein solches Kabel aus den Strukturelementen, die in F i g. 2 dargestellt sind, besteht, wobei diesmal die erste metallische Lage 14 an sich die Außenschicht ist, die lediglich noch mit einer konventionellen Deckschicht belegt ist. Ein 40 Kilovolt Koaxia'kabel dieser Art ist bei einer Belastung mit 40 Kilovolt Wechselstrom ebenfalls frei von Corona-Entladung.While the triaxial high voltage cable has mainly been discussed so far, a coaxial cable can be made according to the teachings of this invention, such cable being made from the Structural elements that are shown in FIG. 2 is shown, this time the first metallic layer 14 per se is the outer layer, which is only covered with a conventional top layer. A 40 kilovolt coaxial cables of this type are also free when loaded with 40 kilovolt alternating current of corona discharge.
Ein isoliertes elektrisches Kraftkabel für 15 Kilovolt, welches nach der Lehre vorliegender Erfindung hergestellt wurde, ist in F i g. 3 dargestellt. In einer Ausführungsform des Kabels gemäß F i g. 3 besteht dieses Kabel aus einem Kupferstrang 21 der Art Nr. 2 AWG, einer extrudierten vernetzten Polyäthylen(Vulkene)-Isoherschicht 22, einer extrudierten leitenden Abschirmschicht 23, die gemäß Beispiel 2 hergestellt wurde und aus einer leitenden Umhüllung 24. Es ist leicht zu ersehen, daß das Kabel der F i g. 3 einer Standard-Ausführungsform entspricht, mit AusnahmeAn insulated electrical power cable for 15 kilovolts, which is manufactured according to the teaching of the present invention is is in FIG. 3 shown. In one embodiment of the cable according to FIG. 3 consists of this Cable made from a copper strand 21 of the type no. 2 AWG, an extruded cross-linked polyethylene (Vulkene) insulation layer 22, an extruded conductive shielding layer 23 made according to Example 2 and a conductive sheath 24. It can be readily seen that the cable of FIG. 3 one Standard embodiment corresponds, with the exception
is der Anordnung einer extrudierten Leiterschicht 23, welche die Funktion erfüllt, welche die allgemeinen beim Stand der Technik bisher spiralig gewundenen halbleitenden Bandmaterialien ausübten. Das Kabel gemäß F i g. 3 ist nicht nur resistent gegen die Ge-is the arrangement of an extruded conductor layer 23, which fulfills the function which the general in the prior art so far spirally wound exercising semiconducting tape materials. The cable according to FIG. 3 is not only resistant to the
*o fahren eines oxydativen und ozonolytischen Abbaues, sondern es besitzt infolge der engen und kontinuierlichen Bindung der extrudierten Leiterschicht 23 an die Isolierschicht 22 auch unter solchen Bedingungen, die normalerweise zu einer Trennung der entsprechenden Lagen voneinander und infolgedessen zu einem Zusammenbruch des Kabels führen würden, eine sprunghaft erhöhte Stabilität,* o driving an oxidative and ozonolytic degradation, rather, it has the extruded conductor layer 23 due to the tight and continuous bond the insulating layer 22 even under such conditions that normally lead to a separation of the corresponding Laying apart from each other and, as a result, would lead to a breakdown of the cable, one increased stability by leaps and bounds,
Gemäß einer anderen Ausführungsform des Kraftkabels der F i g. 3 wird als Komposition der Isolier-According to another embodiment of the power cable of FIG. 3 is used as a composition of the insulating
schicht 22 eine der bevorzugten) Isolierkompositionen der vorgenannten Beispiele gewählt, und zwar wegen der ungewöhnlichen Verträglichkeit der Kompositionen gemäß vorliegender Erfindung, mit dem Erfolg, daß keine Zonen einer hohen elektrischen Beanspruchung und einer sich daraus ergebenden Ionisierung vorhanden sind.layer 22 selected one of the preferred) insulating compositions of the aforementioned examples, namely because of the unusual compatibility of the compositions according to the present invention, with the success, that no zones of high electrical stress and resulting ionization available.
Ein Röntgenstrahlen-Kabel, welches nach der Lehre vorliegender Erfindung herstellbar ist, ist in F i g. 4 uargestellt. Bei einer Ausführungsform des Röntgen-An X-ray cable, which after the teaching Can be produced according to the present invention is shown in FIG. 4 shown. In one embodiment of the X-ray
*o strahlen-Kabels der F i g. 4 besteht dies aus eine"i aus 2 isolierten Leitern 30 zusammengesetzten Kern, wobei die Leiter ihrerseits aus miteinander verzwirnten, verzinnten Kupferdrähten einesDurchmessers von 0,22 mm bestehen; auf den Kernen befinden sich zwei nicht isolierte Leiter 31, die ebenfalls aus verzwirnten, verzinnten Kupferdrähten eines Durchmessers von 0,15 mm, aus einer extrudierten gehärteten Leiterkomposition 32, die gemäß Beispiel 2 hergestellt wurde, einer extrudierten und gehärteten Äthylen-Propylen-Copolymer-Isolierkomposition 33, die gemäß vorliegender Erfindung hergestellt wurde, einer 0,15 mm dicken verzinnten Kupfer-Abschirm-Schrägwicklung (wobei der Winkel der Schrägwicklung vorzugsweise 65C oder darüber hinaus beträgt) und einer äußeren Deckschicht 35, die vorzugsweise aus einer gewobenen schräg gewickelten Faserlage besteht, die ihrerseits noch mit einem Lacküberzug versehen ist. Ein Kabel, welches gemäß den eben gemachten Angaben hergestellt wurde, wurde einem Test unterworfen, der bei 50 Kilovolt RMS 60 Wechselstrom innerhalb von 10 Minuten und bei 135 Kilovolt Gleichstrom innerhalb von 15 Minuten durchgeführt wurde; dieser Test ist ein Maß für die Stabilität des Kabels unter extremen Betriebsbedingungen; es stellte sich heraus.* o ray cable of the F i g. 4, this consists of a core composed of 2 insulated conductors 30, the conductors in turn consisting of twisted, tinned copper wires with a diameter of 0.22 mm; on the cores there are two non-insulated conductors 31, which are also made of twisted, tinned Copper wires with a diameter of 0.15 mm, from an extruded hardened conductor composition 32, which was produced according to Example 2, an extruded and hardened ethylene-propylene copolymer insulating composition 33, which was produced according to the present invention, a 0.15 mm thick tinned Copper shield skewed winding (with the angle of the skewed winding preferably being 65 ° C or more) and an outer cover layer 35, which preferably consists of a woven, diagonally wound fiber layer, which in turn is provided with a varnish coating was prepared, was subjected to a test that be i 50 kilovolt RMS 60 alternating current was carried out within 10 minutes and at 135 kilovolt direct current within 15 minutes; this test is a measure of the stability of the cable under extreme operating conditions; it turned out.
daß in keinem Fall eine wesentlichere Beschädigung oder ein Abbau des Kabels entdeckt weden konnte. Es wurden andere Kabel-Probestücke einem stufenweisen Spannungstest unterzogen, wobei die in derthat no major damage or degradation of the cable could be discovered. Other cable coupons were subjected to a staged tension test using those shown in FIG
409 520/419409 520/419
folgenden Tabelle zusammengefaßten Ergebnisse erhalten wurden:The following table summarized results were obtained:
Probestücke von Röntgenstrahlen-Kabel, die wie oben beschrieben hergestellt wurden, wurden extrem scharfen Corona-Entladungsbedingungen unterworfen. Diese Bedingungen umfaßten eine Sequenz von 50 KiIovolt RMS mit lOminutigem »hi-pot«, gefolgt von einem 50 Kilovolt (Spitze) Anstieg jeweils innerhalb 5 Minuten, wobei bei einem 60 Kilovolt RMS Stand begonnen wurde. Es wurden keine Ausfallerscheinungen festgestellt bis zur 75 Kilovolt RMS-Region. Um dieSamples of x-ray cables that like described above were subjected to extremely severe corona discharge conditions. These conditions included a sequence of 50 kiIovolt RMS with a 10 minute "hi-pot" followed by one 50 kilovolt (peak) increase within 5 minutes, starting at a 60 kilovolt RMS level became. No failure symptoms were found up to the 75 kilovolt RMS region. To the
ίο Kabelkapazität zu bestimmen, wurde eine Kabellänge der Art hergestellt, daß die Elektrodenlänge 90 cm betrug unter Verwendung von bedeckten Elektroden; es herrschte Zimmertemperatur. Es wurden die folgenden Test-Daten erhalten:ίο To determine cable capacity, a cable length was used made such that the electrode length was 90 cm using covered electrodes; it was room temperature. The following test data were obtained:
(kapazität — 100 Micro-Micro-Farad bei 90 cm).(capacity - 100 micro-micro farads at 90 cm).
Hiei.'ii 1 Blatt ZeichnungenHiei.'ii 1 sheet of drawings
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1966
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