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DE2439490A1 - Polymere masse und isolierte produkte - Google Patents

Polymere masse und isolierte produkte

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DE2439490A1
DE2439490A1 DE2439490A DE2439490A DE2439490A1 DE 2439490 A1 DE2439490 A1 DE 2439490A1 DE 2439490 A DE2439490 A DE 2439490A DE 2439490 A DE2439490 A DE 2439490A DE 2439490 A1 DE2439490 A1 DE 2439490A1
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Description

Polymere Masse und isolierte Produkte
Organische polymere Massen, wie Polyolefine und Elastomere, die üblicherweise als dielektrische Isolationsmaterialien für elektrische Drähte und andere Leiter benutzt werden, umfassen Materialien, die typischerweise sehr einem Verlust der physischen Form oder der strukturellen Integrität unterliegen, wenn man sie Flammen- oder Verbrennungstemperaturen aussetzt. Der Verlust der physischen Form oder der strukturellen Integrität in diesen polymeren Massen bei den Temperaturen einer Flamme oder unter Verbrennungsbedingungen ist normalerweise begleitet vom Fließen und Tropfen ihrer brennbaren Komponenten, die eine besonders gefährliche Quelle des Materials für die Ausbreitung von Flammen und Feuer sein können. ' ■
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Diese Quelle der Flammen- und Feuerausbreitung aufgrund des Fließens und Tropfens brennbarer organischer elektrischer Isolationsmaterialien ist wegen der allgemeinen Anwesenheit oder großen Nähe von.ölen und anderen hoch brennbaren Schmiermitteln und Materialien, die wiederum weiter die Feuergefahr und ihre Ausbreitung fördern können, besonders kritisch an örtlichkeiten innerhalb und um Motoren und Maschinen herum.
Die vorliegende Erfindung umfaßt eine polymere Masse mit dielektrischen Eigenschaften, die wirksam für den Einsatz als elektrische Isolation für elektrische Drähte und Kabel und andere Leiter angepaßt ist und die einen hohen Grad der Beständigkeit gegen einen Verlust der physischen Integrität oder gegen Fließen und Tropfen bei Flammen- oder Verbrennungstemperaturen aufweist. Die polymere Masse der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Kombination von Ingredienzien, die Polyäthylen-Äthylenvinylacetat-Copolymer, hydratisiertes Aluminiumoxyd und Silikon-Elastomer einschließt, in der das Copolymer vernetzend zu einem hitzegehärteten Zustand mittels eines freie Radikale bildenden organischen Peroxyds gehärtet ist.
Elektrische Leiter, isoliert mit den polymeren Massen der vorliegenden Erfindung, sind besonders geeignet für den Gebrauch als Starkstromleitungen (power lines) oder Zuleitungsdrähte und für die Verdrahtung elektrischer Motoren und Maschinen, in denen sie besonders brauchbar und wirksam sind bei der Verhinderung der Ausbreitung von Feuer oder Verbrennung.
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer polymeren Masse mit einem hohen Grad der Beständigkeit gegen Fließen und Tropfen bei Flammen- oder Verbrennungstemperaturen.
Weiter soll die vorliegende Erfindung eine verbesserte polymere elektrische Isolation mit geeigneten elektrischen Eigenschaften und einer verbesserten strukturellen Integrität bei hohen Temperaturen schaffen, die dem Fließen und Tropfen widersteht, wenn sie Flammen- und Verbrennungstemperaturen ausgesetzt ist.
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Schließlich soll die vorliegende Erfindung einen elektrischen Draht oder ein elektrisches Kabel oder andere Leiter schaffen, die mit einer neuen polymeren Masse verbesserter Hochtemperatureigenschaften isoliert sind, welche die Gefahr von Feuer und dessen Ausbreitung reduziert. '
Die vorliegende Erfindung umfaßt eine neue polymere Masse, die zusammengesetzt ist aus einer spezifischen Kombination von Ingredienzien und bestimmte vorteilhafte Eigenschaften ergibt.
Die polymere Masse der vorliegenden Erfindung enthält im wesentlichen ein Copolymer aus Polyäthylen und Äthylenvinylacetat sowie hydratisiertes Aluminiumoxyd und Silikon-Elastomer in den folgenden relativen Anteilen in Gew.-Teilen:
Ingredienzien
Polyäthylen-Äthylenvinylacetat-Copolymer
hydratisiertes Aluminiumoxyd Silikon-Elastomer
Das Polyäthylen-Äthylenvinylacetat-Copolymer für den Gebrauch in der vorliegenden Erfindung umfaßt solche Copolymere, die zusammengesetzt sind aus etwa 70 bis 95 Gew.-Teilen Äthylen und etwa 30 bis 5 Gew.-Teilen Äthylenvinylacetat und typischerweise solche aus etwa 80 Gew.-Teilen Äthylen und etwa 20 Gew.-Teilen Äthylenvinylacetat. Die Äthylenvinylacetat-Komponente umfaßt vorzugsweise etwa 1 Mol Äthylen auf 1 Mol Vinylacetat.
Anteile bevorzugter
Bereich
breiter
Bereich		 ' 100
100 50 - 125
25 - 150 5 - 20
2-25
Das hydratisierte Aluminiumoxyd oder Aluminiumtrihydrat (AIpO '3HpO) ist vorzugsweise in Form relativ'feiner Teilchen von
etwa 0,1 bis 1 Mikron vorhanden.
Silikon-Elastomere, die für die polymere Masse der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, schließen Organopolysiloxane ein, die zu einem gummiartigen, elastischen, im wesentlichen festen Zustand
509810/1 IH
-H-
kondensiert wurden und eine Brookfield-Viskosität von mindestens 1 000 000 Centipoise haben und vorzugsweise eine Brookfield-Viskosität von mehr als etwa 8 000 000 Centipoise aufweisen. Ein typisches Silikon-Elastomer für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Masse ist z.B. ein Dimethylpolysiloxan der folgenden chemischen Struktur:
—fSi— 0 4-
CH, j
Eine andere Klasse von Silikon-Elastomeren für den Einsatz in der vorliegenden Erfindung sind Methylpheny!polysiloxane. Weitere Beispiele von Silikon-Elastomeren, die brauchbar sind für die erfindungsgemäßen Massen, umfassen die Organopolysiloxane, die in der US-PS 2 888 419 genannt und im einzelnen in den US-PS 2 448 756, 2 457 688, 2 484 595, 2 490 357, 2 521 528 und 2 541 identifiziert sind. .
Die polymeren Massen der vorliegenden Erfindung, die ein Polyäthylen-Äthylenvinylacetat-Copolymer umfassen, sind durch die Zugabe eines Härtungsmittels und Erhitzen der Mischung zu einem hitzegehärteten Zustand vernetzt. Wirksam brauchbare Härtungsmittel umfassen solche Materialien, die eine vernetzende Härtung der äthylenhaltigen Copolymere bewirken, wie organische Peroxyde, die sich unter Bildung freier Radikale zersetzen, wenn man sie auf erhöhte Temperaturen erhitzt. Tertiäre organische Peroxyde, wie Di-c^rcumylperoxyd, sind bevorzugt, da deren Temperaturen für die Zersetzung und Einleitung des vernetzenden Härtens in einem praktischen Bereich"für die meisten Herstellungsschritte liegen. Geeignete Peroxyd-Härtungssysteme für das äthylenhaltige Copolymermaterial der vorliegenden Erfindung sind weiter in den US-PS 2 888 424, 3 079 370, 3 086 966 und 3 214 422 beschrieben. Spezifische tertiäre Diperoxyde schließen folgende ein: 2,5-Dimethyl-2,5-(t-butyl-peroxy)-hexan, 2,5-Dimethyl-2,5-(t-butyl-peroxy)-hexin-3, Di-t£-bis-( t-butyl-peroxy)-diisopropylbenzol und ähnliche Diperoxyverbindungen.
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Das. Verhältnis von Peroxyd-Härtungsmittel zu dem äthylenhaltigen Copolymermaterial hängt, von den in dem gehärteten Produkt gewünschten physikalischen und chemischen Eigenschaften ab, wie dem Grad der Lösungsmittelbeständigkeit oder der Zugfestigkeit in der Hitze. Mengen von Peroxyd-Härtungsmittel von etwa 2 bis 10 Gew.-Teilen des Polyäthylen-Äthylenvinylacetat-Copolymers genügen den meisten Anforderungen und üblicherweise sind etwa-3 bis 8 Gew,-Teile für die Masse für die meisten elektrischen Isolationszwecke genügend.
Die polymeren Massen der vorliegenden Erfindung können andere Ingredienzien, Additive und Agenzien enthalten, je nach dem beabsichtigten Einsatz der Produkte und den erforderlichen oder erwünschten Eigenschaften. So können z.B. die anderen Komponenten Antioxydantien, Schutzmittel, Schmiermittel, Entformungsmittel, Pigmente oder Färbemittel, anorganische Füllstoffe, Verarbeitungshilfsmittel, wasserfest machende Mittel, Kupplungsmittel usw. enthalten.
Die folgenden Beispiele sind bevorzugte und typische polymere Massen der vorliegenden Erfindung und sie demonstrieren deren erhöhte Beständigkeit gegen Fließen und Tropfen bei Flammen- oder Verbrennungstemperaturen. In den Beispielen sind die Anteile der Ingredienzien jeder Masse in relativen Gew.-Teilen angegeben.
Ingredienzien · ' Beispiele
1 2 3 4 5
Polyäthylen-Äthylenvinylacetat-Copolymer
(82 Teile Äthylen/l8 Teile Vinylacetat ^ '
D^D-1868 Union Carbide) 100 1OtT 100 100 100
hydratisiertes Aluminiumoxyd 100 100 50 50 25
Silikon-Elastomer (General Electric CE-903 Dimethylpolysiloxan**) 6 6 5 - 5
Dicumylperoxyd-Härtungsmittel 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5
Antioxydant - Agerite-Resin D (polymeri-
siertes l,2-Dihydro-2,2,4-trimethylchinolin) 2 2.2 Z- 2
Kalziumstearat 0,5 0,5 ~ ~ ~
Vinylsilan 11 I»2 1^2 1^
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* - Copolymer aus 91»5 Teilen Äthylen und 8,5 Teilen Äthylen-
vinylacetat
** - Mooney-Plastizität (ML 88 0C (entsprechend 190 0P) 1 4) von 8-15
Die Ingredienzien der Massen jedes Beispiels wurden in einem erhitzten Polymermischer bei Temperaturen im Bereich von bis zu etwa 88 0C (entsprechend 190 0F) vermischt, wobei das Peroxyd-Härtungsmittel zuletzt hinzugegeben und die Temperatur der Ingredienzien danach unterhalb der Härtungstemperatur gehalten wurde, um ein "Anbrennen" (im Englischen "scorching" genannt) oder vorzeitiges Härten der Masse zu verhindern.
Die Massen jedes Beispiels wurden durch Extrudieren auf einen Kupferdrahtleiter mit einem Durchmesser von etwa 0,8 mm (entsprechend AWG Nr. 20) in einer Wandstärke von etwa 0,8 mm (entsprechend 1/32 Zoll) aufgebracht und durch Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 204 0C (entsprechend 400 0F) für etwa 0,6 Minuten gehärtet. Proben der Drähte, die mit jeder Masse isoliert waren, wurden dem vertikalen UL-Flammentest (UL 83) ausgesetzt, um ihre Tropfeigenschaften bei Flammentemperatur zu bestimmen. Die Massen der Beispiele 1, 2, 3 und 5 zeigten kein Tropfen, während die Zusammensetzung des Beispiels 4 starkes Tropfen brennender, geschmolzener Isolation aufwies.
Eine perspektivische Ansicht eines typischen, gemäß der vorliegenden Erfindung isolierten elektrischen Leiters ist in der Zeichnung dargestellt. Dieser isolierte Leiter 10 umfaßt einen metallischen Leiter 12, der aus einem einzigen Strang besteht, wie dargestellt, oder ein Bündel einzelner Stränge sein kann, und er weist eine darüberliegende elektrisch, isolierende Beschichtung 14 aus einer polymeren Masse gemäß der vorliegenden Erfindung auf, die beständig ist gegen Fließen und Tropfen bei Flammentemperaturen.
Die Begriffe Flamraentemperaturen oder. Verbrennungstemperaturen, wie sie in der vorstehenden Beschreibung und den nachfolgenden Patentansprüchen verwendet Werden, sind als solche Temperaturbedin-
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gungen zu verstehens bei denen die Oxydation so rasch stattfindet, daß die Oxydationsprodukte glühen.
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Claims (20)

Patentansprüche
1. Polymere Masse, die beständig gegen Fließen und Tropfen bei Flammentemperaturen ist, gekennzeichnetdurch ein vernetzend gehärtetes Produkt aus den folgenden Ingredienzien in relativen Gew.-Teilen:
100 Teile Polyäthylen-Äthylenvinylacetat-Copolymer, etwa 25 bis 150 Teile hydratisiertes Aluminiumoxyd, etwa 2 bis 25 Teile Silikon-Elastomer und etwa 2 bis 10 Teile eines tertiären Organo-Peroxyd-Härtungsmittels.
2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Polyäthylen-Ä'thylenvinylaceta Copolymer etwa 70 bis 95 Gew.-Teile Äthylen und etwa 30 bis 5 Gew.-Teile Äthylenvinylacetat umfaßt.
3. Masse nach Anspruch 2,' dadurch gekennzeichnet , daß das Silikon-Elastomer eine Viskosität von mehr als 1 000 000 Centipoise aufweist.
1J. Masse nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß das Silikon-Elastomer Dimethylpolysiloxan ist.
5. Masse nach Anspruch 3, dadurch gekenn-
. zeichnet , daß das Silikon-Elastomer Methylphenylpolysiloxan ist.
6. Masse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß sie etwa 0,5 bis 3 Gew.-Teile Vinylsilan umfaßt.
7. Polymere Masse, die beständig ist gegen Fließen und Tropfen bei Flammentemperaturen, gekennzeichnet durch das vernetzend gehärtete Produkt der folgenden Ingredienzien in relativen Gew.-Teilen:
100 Teile Polyäthylen-Äthylenvinylacetat-Copolymer mit etwa
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70 bis. 95 Gew.-Teilen Äthylen und etwa 30 bis 5 Gew*-Teilen Äthylenvinylacetat,
etwa 50 bis 150 Teile hydratisiertes Aluminiumoxyd, etwa 5 bis 20 Teile Silikon-Elastomer mit einer Viskosität von mindestens 1 000 000 Centipoise und
etwa 3 bis 8 Teile eines tertiären organischen Peroxyd-Härtungsmittels.
8. Masse nach Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet , daß das Silikon-Elastomer ein Dimethyipolysiloxan mit der folgenden chemischen Struktur ist
Si-O-
Jn
9. Masse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Silikon-Elastomer Methylphenylpolysiloxan ist. .
10. Polymere Masse, die beständig ist gegen Fließen und Tropfen bei Flammentemperaturen, gekennzeichnet durch das vernetzend gehärtete Produkt der folgenden Ingredienzien in relativen Gew.-Teilen: 100 Teile Polyäthylen-Äthylenvinylacetat-Copolymer mit etwa 82 Gew.-Teilen Äthylen Und etwa l8 Gew.-Teilen Äthylenvinylacetat,
etwa 100 Teile hydratisiertes Aluminiumoxyd, etwa 6 Teile Dimethylpolysiloxan-Silikon-Elastomer mit einer Viskosität von mindestens etwa 1 000 000 Centipoise und etwa 4,5 Teile tertiäres organisches Peroxyd-Härtungsmittel.
11. Zu einem hitzegehärteten Zustand härtbare polymere Masse, die, beständig ist gegen Fließen und Tropfen bei Flammentemperaturen, dadurch gekennzeichnet ,daß sie in relativen Gevi.-Teilen folgende Bestandteile umfaßt:
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100 Teile Polyäthylen-Äthylenvinylacetat-Copolymer, etwa 25 bis 150 Teile hydratisiertes Aluminiumoxydj .etwa 2 bis 25 Teile Silikon-Elastomer und etwa. 2 bis 10 Teile eines tertiären organischen Peroxyd-Härtungsmittels.
12. Masse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß das Copolymer etwa 70 bis 95 Gew,-Teile Äthylen und etwa 30 bis 5 Gew.-Teile Äthylenvinylacetat umfaßt.
13. Masse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Silikon-Elastomer eine Viskosität von mehr als etwa 1 000 000 Centipoise hat.
14. Masse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß das Silikon-Elastomer Dimethylpolysiloxan ist.
15. Masse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß das Silikon-Elastomer Methylphenylpolysiloxan ist.
16. Elektrischer Leiter mit einer dielektrischen polymeren Isolation, die beständig ist gegen-Fließen und Tropfen bei Flammentemperaturen, dadurch gekennzeichnet
• daß er einen metallischen Leiter umfaßt, der mit einer vernetzend gehärteten polymeren Masse isoliert ist, die in relativen Gew.-Teilen folgende Bestandteile umfaßt: 100 Teile Polyäthylen-Äthylenvinylacetat-Copolymer, etwa 25 bis I50 Teile hydratisiertes Aluminiumoxyd, etwa 2 bis 25 Teile Silikon-Elastomer und etwa 2 bis 10 Teile eines tertiären Organo-Peroxyd-Härtungsmittels.
17. Leiter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß das Polyäthylen-Äthylenvinylacetat- Copolymer etwa 70 bis 95 Gew.-Teile Äthylen und etwa 30 bis
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5 Gew.-Teile Athylenvinylacetat umfaßt und·das Silikon-Elastomer eine Viskosität von mehr als etwa 1 000 000 Centipoise aufweist.
18. Leiter nach Anspruch 17 9 dadurch g e k e η η — zeichnet , daß das Silikon-Elastomer Dimethylpolysiloxan ist.
19· Elektrischer Leiter mit einer dielektrischen polymeren Isolation, die beständig ist gegenüber Fließen und Tropfen bei Flammentemperaturen, gekennzeichnet durch einen metallischen Leiter, der mit einer vernetzend gehärteten polymeren Zusammensetzung isoliert ist, die in relativen Gew.-Teilen folgende Bestandteile umfaßt: 100 Teile Polyäthylen-Äthylenvinylacetat-Copolymer mit etwa 70 bis 95 Gew.-Teilen Äthylen und etwa 30 bis 5 Gew.-Teilen Athylenvinylacetat,
etwa 50 bis 150 Teile hydratisiertes Aluminiumoxyd, etwa 5 bis 20 Teile Silikon-Elastomer mit einer Viskosität von mindestens 1 000 000 Centipoise und
etwa 3 bis 8 Teile eines tertiären Organo-Peroxyd-Härtungsmittels,
20. Leiter nach Anspruch 19, dadurch gek en η zeichnet , daß das Silikon-Elastomer Dimethylpolysiloxan ist.
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DE2439490A 1973-08-22 1974-08-17 Äthylenvinylacetat-Copolymermasse Expired DE2439490C2 (de)

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