DE1694268A1

DE1694268A1 - Haertbare Formmase aus AEthylen-Propylen-Elastomer

Info

Publication number: DE1694268A1
Application number: DE19661694268
Authority: DE
Inventors: Mackenzie Burton Thornley
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1965-04-19
Filing date: 1966-04-13
Publication date: 1971-01-14
Also published as: DE1694268B2; FR1479596A; ES325612A1; GB1138732A; GB1138733A; SE328119B; JPS4324531B1

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf härtbare elastomere Kompositionen, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Kompositionen in gehärteter Form und auf ein isoliertes elektrisches Kabel, welches mit solchen Kompositionen überzogen ist. Bei elektrischen Leitungskabeln oder dergleichen hat man es beim Stand der Technik für notwendig gehalten, eine oder mehrere Schichten oder Lagen aus leitendem oder halbleitendem Material auf Plastikbasis vorzusehen. Unter leitendem oder halbleitendem Material auf 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, nicht leitenden Binder oder einer Grundmasse besteht; während die leitende Komposition einen relativ guten elektrischen Leiter darstellt, hat er dennoch einen grösseren spezifischen Widerstand als der metallische Leiter. JSs ist wichtig, dass die Leitermaterialien wechselseitig mit der Isolierung verträglich sind und an dieser haften um eine praktisch kontinuierliche und enge Berührungsfläche zu schaffen, zum Zwecke

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der Vermeidung jeglicher Konzentrationen elektrischer Felder und eines eventuellen Zusammenbruchs an irgendeiner diskontinuierlichen Stelle, beispielsweise infolge einer Lufttasche in der Berührungsfläche.

Zum Stand der Technik gehören Leiterschichten aus vernetzten Polyäthylen, welches leitenden Kohlenstoff, wie beispielsweise Russ, enthält. Alan 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 vernetzten^ Polyäthylen nicht die gewünschten niederen spezifischen Widerstände besitzen, auf die es bei Hochspannungsanwendungsweisen ankommt. Ferner besitzen die gehärteten Polyäthylenkoaipositionen, die zwar elektrische und thermische Eigenschaften aufweisen, die im allgemeinen besser· sind als die der vulkanisierten elastoaeren Kompositionen des Standes der Technik, nicht die angemessene Stabilität unter ionisierenden Bedingungen oder in Gegenwart von Ozon.

Es wird also gemäss vorliegender Erfindung in erster Linie eine elastomere Leiterkomposition mit niederem spezifischen Widerstand sowie verbesserter Corona- und Ozon-Resistenz geschaffen, die eine spezielle Brauchbarkeit in elektrischen Hochspannungsleitern Desitzt. Ferner wird gemäss vorliegender Erfindung eine elastomere Isolierkomposition geftmdea, welche gleichfalls eine erhöhte Resistenz gegen Gorona-Sntladungen. und Ozon besitzt und die mit den eben genanntem Leiter-Kompositionen gut verträglich ist» Ferner ist es ßegenstasii

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vorliegender Erfindung, elektrische Kabel vorzuschlagen, die die Leiterkomposition gemäss vorliegender Erfindung enthalten, sowie elektrische Kabel, die sowohl die Leiterais auch die Isolierkomposition enthalten.

Der vorliegenden järf indung liegt auch die Erkenntnis zugrunde, aass elektrische Kabel mit Vorteil aus praktisch schwefelfreien, extrudierten und gehärteten Schichten aus leitendem ^lastikcaaterial hergestellt werden, welches aus einem elastoseren Ätaylen-iropylen-Copolymer und einem diskontinuierlich darin vorhandenen hochleitenden Material, wie beispielsweise (| aus leitendes Russ oder dergleichen besteht} ein weiterer Bestandteil dieser elektrischen Kabel ist eine nichtleitende Isolierschicht in kontinuierlichem engen Kontakt mit der eben genannten Leiterschicht, wobei die Isolierschicht aus einem praktisch schwefelfreien elaetomeren vernetzten Äthylen-Propylen-Kopolymer besteht.

Das erfindungsgemässe System aus Leiterschicht und Isolierschicht kann mehrmals vorhanden sein bzw. in,kombinierter Form vorliegen, un die gewünschten ozon- und corona-resistenten elektrischen Leiter zu schaffen, die zu vielerlei Anwendungsweisen geeignet sind, solche mehrfache Lagen an Leiterschichten ozw. Isolierschichten aufweisende Kabel nennt man multiaxiale ™ Kabel. Die Leiterschichten und die Isolierschichten werden vorzugsweise 'durch Extrusion geschaffen bzw. aufgebracht, und zwar entweder einzeln oder in Kombination, wobei die extrudierten Schichten entweder einzeln oder zusammen entweder zur Zeit der Extrusion oder gegebenenfalls zu einem gewissen späteren Zeitpunkt gehärtet werden.

Die gemäss vorliegender Erfindung zu verwendenden Copolymeren

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sind Materialien, die dem Stand der Technik an sich gut bekannt sind, und zwar Polymere aus Äthylen und Propylen mit hoher Dichte oder auch mit niederer Dichte, wobei der Propylenanteil 15 bis 85 Mol Prozent und der Äthylenanteil im allgemeinen zumindest 15 Mol Prozent beträgt. Zu diesen eben definierten Copolymeren gehören auch die geeigneten normalerweise festen Elastomeren, die dem Stand der Technik als Äthylen-Propylen-Kautschuke (EPR) und als Äthylen-Propylen-Terpolymere (EPT und EPDM) bekannt sind, mit Mooney-Viskositäten (S Hinuten bei 1OQ⁰C) von zumindest 25, wobei die bevorzugten Viskositäten etwa den Wert 80 oder etwas darüber erreichen.

Bei der Leiterkomposition gemäss vorliegender Erfindung auf der Basis eines elastomeren Äthylen-Propylen-Copoly niers wird dieses mit einer diskontinuierlich angeordneten bzw. verteilten hoehleitenden Masse vermengt. Unter solchen diskontinuierlich angeordneten hochleitenden Materialien werden elektrische Leiter verstanden, wie beispielsweise hochleitender Russ oder Metallpartikelchen, wobei die leitenden Inhaltsstoffe in beliebiger Partikelform, beispielsweise auch in Paserforin, vorliegen "können. Die kontinuierliche Phase der Komposition besteht aus der Copolymer-Grundmasse. Vorzugsweise wird als Leitermaterial ein Russ eingesetzt, der dem Stand der Technik als extra hochleitender XGP-Russ bekannt ist, ferner eignet sich auch hervorragend Ofenruss. Ein extra hochleitender Russ, der gleichfalls für die praktische Durchführung vorliegender Erfindung hervorragend geeignet ist, ist ein im Handel unter der Bezeichnung "Vulcan XC-72" erhältliches Produkt,welches von der Cabot Carbon Company hergestellt wird und einen trockenen Widerstandswert von etwa 0,27 Ohm-cm bei einer Dichte von O,54^g/cor besitzt. Es lassen sich natürlich auch andere vergleichbare oder äquivalente Russarten verwenden. Im allge-. meinen, wird der Russ in der Leiterkomposition in Anteilen von

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BAD

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zumindest 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Äthylen-Propylen-JSlastomer, zugegen sein und nicht wesentlich den Wert von 100 Gew.-io überschreiten.

Ein überraschender Portschritt, der mit vorliegender .Erfindung erzielt wird, besteht darin, dass die Leiterkompositionen sehr niedrige Volumwiderstandswerte von unterhalb 10 Ohra-cm besitzen. Typische.Widerstandswerte liegen im .Bereich von 1 Ohm-cm bis 10 0hm-cm, wie durch den ASTM-Test 1)991-60 festgestellt wurde. Es wurde ferner überraschenderweise festgestellt, dass diese Widerstandswerte auch innerhalb eines Temperaturbereichs von 2O⁰G bis 100⁰C praktisch stabil bleiben, wobei höchstens kleine Variationen vorkommen.

Bevorzugte Härtemittel für die elastomeren Kompositionen gemäss vorliegender Erfindung sind organische Peroxyde, insbesondere des allgemeinen Typs R-O-O-H oder R-Q-O-R¹, in welchen Formeln die organischen Reste R und R¹ Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Aralkyl-, Acyl-, Alkenyl- und Gycloalkenylreste und ferner solche funktionelle Gruppen darstellen, die weder das Peroxyd in gefährlicher Weise unstabil oder so sehr stabil machen, dass' es unter den bevorzugten Hitzebedingungen nicht mehr reagiert. Ferner kann R oder R* Halogen, die Hydroxyl-, Alkoxy-, Aryloxy-, Carboxy-, Peroxy- und Nitrogruppe bedeuten. Bevorzugt einzusetzende organische Peroxyde sind solche, bei denen R und R¹ jeweils einen Kohlenwasserstoffrest bedeuten, der ein tertiäres Kohlenstoffatom aufweist, welches jeweils an ein Peroxyd-Sauerstoff atom gebunden ist, wobei zumindest eins der beiden . Symbole Rund R¹ zumindest einen aromatischen Rest aufweist. Bevorzugt einzusetzende Peroxyde sind solche, die in der USA-Patentschrift 3 079 370 beschrieben sind. Bin Peroxyd, welches bei der praktischen Durchführung vorliegender Erfindung als

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besonders geeignet befunden wurde, ist Di-alpha-üumylperoxyd, welches hier im folgenden einfach als Dicuiaylperoxyd bezeichnet wird. Die Peroxyde sind im allgemeinen in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Copolymer und vorzugsweise von etwa 1 bis 10 Gewichtsprozent vorhanden.

Andere Härtungsmittel, welche bei der Herstellung der leitenden Kompositionen gemäss vorliegender Erfindung mit Vorteil eingesetzt werden können, sind die Dioxime und deren Derivate einschliesslich aliphatischer Dioxime, beispielsweise Succinaldehyddioxim, 2,5-Hexändiondioxim und Glutaraldehyddioxim, ferner aromatische Dioxime. Bevorzugt einzusetzende Dioxide sind ferner aromatische Chinondioxime, z.3. para-Chinondioxirn, para-Benzochinondioxira, Tetrachlor-para-Benzochinond ioxim und 2,5-Dichlor-para-Benzochinondioxim. Ausser den aromatischen Chinondioximen lassen sich auch deren Tautomere einsetzen, z.B. para-Dinitrosobenzol, Poly-Paradinitrosobenzol.

Die Dioxime werden im allgemeinen in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Äthylen-Propylen-Copolymer, eingesetzt, iäin bevorzugtes Härtungssystem für die leitenden Kompositionen besteht aus einem organischen Peroxyä und einem Dioxim, wobei die entsprechenden Komponenten in den oben genannten anteiligen Mengen vorhanden sind und vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Äthylen-Propylen-Kopolymer, an organischem Peroxyd, beispielsweise einem solchen des Typs R-O-O-R¹, in welcher Formel die Symbole R und R¹ je einen Kohlenwasserst off rest bedeuten, der ein tertiäres Kohlenstoffatom -enthält, das jeweils an ein Peroxyd-Säuerstoffatom gebunden ist, wobei zumindest eines der beiden Symbole -R und R¹ zumindest einen aromatischen Rest enthält und ferner etwa 0,1 bis 5 Gewichts-

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prozent, oezogen auf das Athylen-Propylen-Kopolymer an einem Dioxim, vorzugsweise an einem Chinondioxim.

Ein Athylen-Propylen-Copolymer ist ein praktisch gesättigtes Elastomer, es ist dem Stand der Technik gut bekannt, dass gewisse Schwierigkeiten entstehen, wenn man versucht, die Vernetzung mit Reagentien zu bewirken, die freie Radikale aospalten, beispielsweise mit Dicumylperoxyd. Eb wurde eine Anzahl sogenannter Härtungshilfen beschrieben, jedoch haben die meisten Nachteile mit sich gebracht, so dass die entstandenen vernetzten Polymeren häufig nicht die gewünschten Eigenschaften besassen, beispielsweise gilt dies für extrudierte elektrische Leiterschichten.

Ge,tnäss vorliegender Erfindung wurde nun auch gefunden, dass die Härtung von elastomerem Äthylen-Propylen-Copolymer in der Anwesenheit einer kleinen lienge eines bei normalen Zuständen flüssigen Polybutadiene mit niederem Molekulargewicht, zu einem Produkt hohen Härtungsgrades führt, welches sowohl überragende Hitzealterungseigenschaften als auch elektrische Eigenschaften besitzt. Die bevorzugtermassen einzusetzenden Polybutadiene mit niederem Molekulargewicht sind Dei normalen Temperatur Flüssigkeiten und besitzen Λ

Viskositäten im Grössenordnungsbereich von 500 bis 5.000 Poise, vorzugsweise im Bereich von 900 bis 1.100 Poise. Ein bevorzugtermassen einzusetzendes Polybutadien ist,-wie gefunden wurde, das im Handel unter der Bezeichnung Buton 150 erhältliche Produkt der Enjay Chemical Company, welches weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass es ein Verhältnis von 1,2 bis 3,4- Addition von etwa 3 bis 1 besitzt. Die flüssigen Polybutadiene, die gemäss vorliegender Erfindung eingesetzt werden, können im Grössenordnungsbereich von etwa

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Ι bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Äthylen-Propylen-Copolymer, zugegen sein.

Bei gewissen Anwendungsweisen wurde es als vorteilhaft befunden, eine ternäre Härtungskomposition einzusetzen, die aus einem organischen Peroxyd, einem flüssigen Polybutadien und- einem Vinylsilan besteht. Die sich .davon ableitenden Produkte besitzen, ebenso wie andere Kompositionen gemass vorliegender Erfindung, eine hervorragende Corona-Entladungs- sowie Ozonresistenz und ferner eine unerwartete und sprunghaft fortschrittliche elektrische Y/asserstabilität. Die bevorzugten Vinylsilane, zu denen auch die niederen AlkoxyvinyIsilane, beispielsweise Vinyltris-(2-Methoxyäthoxyl)-Silane,gehören, können in Mengen von etwa 0,25;bis 8 Gewichtsprozent, bezogen auf das Äthylen-Propylen-Copolymer, zugegen sein.

Js wurde"ferner gemäss vorliegender Erfindung gefunden, dass sich die iiigenschaften der gehärteten Kompositionen und insbesondere deren Isoliereigenschaften dadurch noch verbessern lassen, dass man eine kleine Menge an Polyäthylen-Füllstoff in die Basismischung eingibt, aus der das gehärtete Kopolymer entsteht* Die hier zu verwendenden Polyäthylene sind polymere lüiaterialien, die durch die Polymerisation von Äthylen entstanden sind -_t beispielsweise nach der Lehre des USA~Patents 2 153 553 oder gemäss der^[ !»iteratorsteile Modern Plastics Sheyclöpediä, New ..York, 1949, Seiten 268 bis 271* Diese polymere Materialien sind im allgemeinen Peststoffe, wenngleich auch fiüssigeB Polyäthylen nicht ausgeschlossen wird* sie werden durch Polymerisation von Äthylea bei hohen iDeapera türen und Druekeft hergestellt. Die Molekulargewichte dieser Polymeren können im Srössenordnungsbereicli νοώ iÖQÖ Bis 30Ö0Q oder darüber liegen, die Qiheren Molekulargewichte betreffen die festen Pölyätoylenö* Speäieile ieispiölt von hantfelsublickea Poly-'

_BA0 ORlGiNAL

% ft

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■äthylenen, sind die von der Firma E. I. du Pont de Nemours and Company, Inc., Wilmington, Delaware, auf den Marlct gebrachten Produkte mit den Handelsbezeichnungen "Alathons I₁ 3» 10, 12 14,"usw. und ferner die Produkte der Bakelite Company unter der Bezeichnung "Mariex 20, 50", usw. Andere Polyäthylene mit verschiedenen Molekulargewichten sind in der Literaturstelle lawton et al., Industrial and Engineering Chemistry, 46, Seiten 1702-1709 (1954) beschrieben. Eine ausgezeichnete Beschreibung von Niederdruck-Polyäthylen, welches gemäss vorliegender Erfindung verwendet wird, findet sich in Modern Plastics, Band 33, Nr,. 1 (September 1955), ab Seite 85. Die Polyäthylen-Zusatzstoffe sollen vorzugsweise in Mengen bis zu 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Äthylen-Propylen-Kopolymer zugegen sein.

Die Kompositionen der vorliegenden Erfindung können ferner geringe ivie ng en, d.h. bis zu. einigen Prozenten, an Antioxydantien enthalten, deren Auswahl nach den jeweiligen Gegebenheiten erfolgen kann. Zu den konventionellen Antioxydantien, die bei der praktischen Durchführung vorliegender Erfindung einsetzbar sind, gehören Hydrochinon-Äther, verschiedene substituierte Hydrochinon©, mit Kohlenwasserstoff-" resten substituierte Arylamine und verschiedene Anilinderivate, wachsartige Tolylamine, verschiedenartig substituierte Naphthylamine, polymerisierte Hydrochinoline, substituierte Phenylendiamine, verschiedenartig substituierte Phenole und Phenolderivate, die an sich alle dem Stand der Technik gut bekannt sind.

Die Kompositionen gemäss vorliegender Erfindung können ferner gegebenenfalls Füllstoffe, Farbstoffe, Pigmente, Weichmacher, Stabilisatoren, Verfahrenshilfen, Dispergiermittel, Härtehilfen und dergleichen enthalten. Im allgemeinen sollen diese

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BÄD

Additive der leitenden Kompositionen gemäss vorliegender Jlrfindun£ so ausgewählt sein, dass sie die Leitereigenschaften der endgültig ausgehärteten Polymeren nicht nachteilig beeinflussen; „ ausser dem zugesetzten leitenden, ^iss, sollen die Füllstoffe auch nur in relativ kleinen Mengen zugegen sein.

Die Isolierkompositionen gemäss vorliegender Erfindung können jedes geeignete Füllmaterial enthalten, einschliesslich den konventionell benutzten Füllstoffen und deren Derivate, wobei die konventionell eingehaltenen Mengen auch hier verwendet werden. „

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung α er leitenden Kompositionen gemäss vorliegender iJrfindung. Alle Teile sind Gewichtsteile.

3eispiel 1; -·_.-.-

100 Teile Äthylen-Propylen-Kautschuk (Dutral N~35), 8 Teile Dicumylperoxyd (Di-Gup 40C), 1 Teil para-Chinondioxim (GMF-SD), 70 Teile besonders gut leitender Russ (Vulcan XG-72), 5 Teile Zinkoxyd, 5 Teile eines mikrokristallinen Wachses (Sunoco Anti-Ghek) und 5 Teile eines schweren Öls (Circosol 2XH) wurden auf konventionelle Weise gemischt und sodann ausgehärtet..

Die vernetzte elastomere halbleitende Komposition, die gemäss diesem Beispiel hergestellt wurde, besass eine Zugfestigkeit von 123,9 kg/cm², eine Dehnbarkeit von 554· #, einen 200 '/» Modul von 1090, eine Shore Α-Härte von 72, eine Mooney-Viskosität bei 121⁰C von 69, ein. spezifisches Gewicht von 1,142_r einen Oberflächenwiderstand von 123 0hm pro Quadratzoll und einen Volumwiderstand von 7 Ohm-em.' -^; ^^ ; : ;

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Diese Komposition besitzt ferner überragende Alterungseigenschaften, jenessen in prozentualer Unveränderlichkeit, wie aus der folgenden Tabelle I hervorgeht.

Tabelle I

Zeit	Temperatur
7 -2äge	121⁰C
14 Tage	121⁰C
7 Ta^e	15O⁰C

Zugfestigkeit	Dehnbarkeit
74 1°	87 -Io
87 t°	^O Jb
57 Io	75 Io
36 Io	62 Io

14 Tage 15Ö°O

Die Komposition α es Beispiels 1 wurde ferner nach dem" Vermischen au einem No. 12-iy - Strang extrudiert, der aus einem platten, flexiblen und festen Extrudat in Gestalt eines Drahts einer Dicke von υ,5 mm oestand. Sin 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 äes Sxtrudatis zeigte nach einer 25 ;£igen Dehnung bei einer Temperatur von 25⁰C in Anwesenheit von 0,03 Volumprozent Ozon auch nach 100 Stunden keine Brucherscheinungen, Demgegenüber zeigte ein auf ähnliche Weise hergestellter Styrol-Butadien-Kaüt schute, der gleichfalls eine Leiterkomposition darstellte, unter den gleichen Bedingungen iceine OÄonreeistenZi, üin extrüaiertöe Probe stück aus dem letztgenannten Material zerbrachbei der gleichen Beanspruchung in mehrere Stücke.

-ie leitende ölastomäre Komposition gemäss vorliegender

besitzt also eine ungewöhnliche, überraseheßöe und wertvolle Koraßinätlöa Voft Sigenschaf ten, wie guter Özonresistenz, FlexiHilität, iützealterungseigenschäft und

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Leitungsfähigkeit, sie sind daher in idealer und unvorhersehbarer Weise für Hochspannungsanwendungsweisen geeignet.

Beispiel 2;

100 Teile eines Ätnylen-Propylen-Kautschuks (Dutral .N3.5), 70 Teile eines besonders gut leitenden Russes (Vulcan XG72), 8 Teilen Dicumy!peroxyd (Di-Cup-4QC), 1 Teil para-Chinondioxim (GMP-SD), 1 Teil N-N'-di-beta-Naphthy 1-p-Phenylendiamin (AgeRite White), 5 Teile eines mikrokristallinen Wachses (Sunoco Anti-Check), 5 Teile Zinkoxyd und 5 Teile eines schweren Öls (Cicosol 2XH) wurden auf konventionelle Weise vermischt und gehärtet. Die gemäss dem vorliegenden Beispiel hergestellte Komposition besass die gleichen wünschenswerten und aussergewöhnlichen iäigensehaf ten wie die Komposition des Beispiels 1, einschliesslieh einer hervorragenden Verar'oeitbarkeit zu dünnwandigen nixtrudaten, grosse •f/irtschaftlichkeit, Ozonresistenz, Hitzealterungseigenschaften (Messtemperatur etwa 9O⁰C), gute physikalische Eigenschaften und grosse Plexibilität. Wegen ihres überraschend niedrigen Volumwiderstandβ (7,0 Ohm-cm) Und dem niedrigen Oberflächenwiderstand (123 Ohm pro Quadratzoll) eignet sich diese Komposition in idealer und ungewöhnlicher Weise als elektrische Leiter-Komposition bei Hoehspannungskabeln.

ie folgenden Beispiele dienert zur weiteren Srläuterung von Isolierkooipositionen gemäss vorliegender Erfindung» Alle Teile sind Gewichtsteile.

Beispiel 5? - - ' ; . . ■ -

1OÖ feile eines Atb^lea^Propyleii-ISEtsoiiuks (SPR-404), 3 Teile flüssiges Bolybutaiiea CButoii 150) _f 3,Z feile Meumylperoxyd E), 1 Teil polymeyisiertits

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(AgeRite Resin D), 120 Teile eines sogenannten Tetramerbehandelten Whitetex (dieses Füllstoffmaterial ist im USA-Patent 3 148 169 beschrieben), 5 Teile eines Öls elektrischer Güte (Sun XX Oil) und 1 Teil Zinkstearat wurden auf an sich bekannte Waise 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.

Beispiel 4: . ~

JSs wurde zunächst eine Zubereitung hergestellt, die aus 90 Teilen Äthylen-Propylen-Kautschuk ,(Dutral N-35)f 10 Teilen Polyäthylen ' (DYIIH-I)₁ 2 Teilen Dicumylperoxyd (Di-Cup R), 0,5 Teilen Vinyltris-(2-Methoxyäthoxy)-Silan (Vinyl Silan A172), 0,5 Teilen polymerisieren Trimethyldihydrochinolin (AgeRite Resin D), 100 Teilen kalziniertem Ton (Translink Clay), 3 Teilen Zinkoxyd und 2 Teilen Bleidioxyd besteht. Efach einer bevorzugten Ausführungsform wurden die genannten Inhaltsstoffe physikalisch auf an sich bekannte Weise gemischt und sodann mit 3'Gewichts-

■ teilen an flüssigem Polybutadien "(Buton 150) physikalisch vermengt und sodann die Mischung 3 Minuten bei 166 bis 182⁰C hitzebehandelt. Die entstandene Zubereitung stellt ebenso wie die des Beispiels 3 ein hervorragend geeignetes extrudierDares elektrisches Isoliermaterial dar.

Beispiel 5i

100 Teile Äthyl en-Propylen-Kautschuk, 5 Teile flüssiges.Polybutadien (Buton 150), 8 Teile Dicumylperoxyd (Di-Cup 40G),

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60 Teile sogenanntes Tetramer-behandeltes V/hitetex und 5 Teile eines Öls elektrischer Güte (Sun XX oil) wurden auf an sich bekannte Weise miteinander; vermengt und gehärtet.

Beispiel 6;

Dieses Beispiel ist identisch mit Beispiel 5, mit der Ausnahme, dass anstelle des Polyoutadiens diesmal Ό,-25 Teile Schwefel, als typischer Vertreter einer konventionellen Härtehilfe eingesetzt wurden.

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:

Tabelle II Physikalische Eigenschaften

Ursprüngliches» 200 /a Modul in kg/cm* Zugfestigkeit in kg/cm Dehnbarkeit in -/9

Eigenschaften nach. 7-tägiger Hitzebehandlung '

200 i*. Modul in kg/cm²
Zugfestigkeit in kg/cm² Dehnbarkeit in %

Tabelle III Elektrische Eigenschaften bei IQO⁰C

'leistungsfaktor ■(/») " ;' ^:; Spezifische induktive Kapazität .

12 ' ■ 2··^?*-^ν Volumwiderstand (10 0hm pro. crn^ )_;,

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Beispiel 5	Beispiel 6
15,8	11,8
34,7	45,6
555	889
31,1	10,1
45,4	"21,1 ,
415	939
Beispiel 5	Beispiel 6 .
0,76	0,83
2,42	2,58
959.	222
	BAD ORIGINAL
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Die Verwendung von flüssigem Polybutadien als Härtungshilfe führt nicht nur zu einem gehärteten Produkt mit aussergewöhnlichen iiigenschaf ten, sondern bringt auch einen überraschenden Fortschritt bezüglich der Verarbeitbarkeit der ungehärteten Kompositionen, dieser Fortschritt ist in der folgenden Tabelle IV dargelegt, in welcher die iSigenschaften der Produkte der Beispiele 7, S und 9 zusammengefasst sind, bei denen die Härtungshilfen bei sonst gleicher Zusammensetzung aus Schwefel, flüssigem Polybutadien und festem Cis-1,4-Polybutadien bestehen.

Tabelle	Inhaltsstoffe	IV	Beispiel 7	15O⁰C	10,1	Beispiel	8	.	Beispiel 9	«
^PR-404	100	-.121,1	100			100
Vihitetex-Ton		939
Tetraaer-behandelt (1)	60	einigermassen	60		60
Sun XX öl	5		5		5
«erit-Vi'eise	1	1		1
Schwefel	0,25	— '		—
3uton 150	—	5		—
Budene 501 (2)	_-.	—		5
Di-Cup 4ÜC	8	8		8
härtung 3 luinuten bei 180 C			S
ursprüngliche physikalische	Eigenschaften		7
200 -A Modul in kg/cm	16,0	15,		13,2	I
Zugfestigkeit in kg/cm	52,6	34,		36,0
Dehnbarkeit in ,?>	933	555		668
Physikalische Eigenschaften			1 ■
nach 7-täsi£er Alterung bei		8
200 i> MQdul in kg/cm²	n,		25,1
Zugfestigkeit in kg/em	44,	gut	43,1
Dehnbarkeit in jO	415		548
Verarbeitbarkeit	sehr	schlecht

(1) siehe TJSA-Pat ent schrift 3 148 I69

(2) Budene 501=Gis-l,4-Polybutadien (fest)

BAD ORIGINAL

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 Durchschnittsfacomann aufgrund seines Wissens und Könnens bestimmt werden. JJs wurde gemäss vorliegender Erfindung jedoch auch gefunden, dass verbesserte Produkte durch ein neuartiges Misch-Härtungs-Verfahren erzielt werden können, welches anhand der weiter unten folgenden Tabelle V dargelegt wird. .

Dieses neue Misch-Härtungs-System macht es möglich, kalzinierte Tone (n'hitetex jf·?- und Translink-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, nämlich eine Basismischung und eine sogenannte Beschleunigungsmischung. Die Basismischung enthält Polybutadien und alle Inhaltsstoffe der Komposition (siehe bitte Tabelle V) mit Ausnahme von Vinylsilan und Peroxyd . Die Basismischung wird 6 bis 10 Minuten lang in einem Banbury-Mischer gemischt und dann auf eine Temperatur von 160 biß 177⁰C gebracht. Sodann wird die Zubereitung kurz in einer Zweiwalzen-Mühle gemahlen und sodann nach der Entfernung aus der Mühle abkühlen gelassen. Die Endmischung kann in einem Banbury-Mischer, einer Zweiwalzen-Mühle oder dergleichen hergestellt werden. Zuerst wird die Basismischung der Mühle bzw. dem Banbury-Miseher zugeführt und kurz gemischt. Anschliessend erfolgt die Zugabe der Beschleunigungsmischung. Der Mischprozess wird 1 bis 2 Minuten fortgeführt, wobei darauf geachtet wird, daee die Temperatur der Zubereitung im Bereich von 93 bis 107⁰C liegt. Die Beschleunigungsmiechung wird vom Mischer entfernt, abgekühlt und beispielsweise 5 Minuten bei

CLD 98 8-3/"2 QO 9 'bad^:QW©^^l

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einer Temperatur von 180° pressgehärtet oder 1 Minute bei einem Dampfdruck von 16,1 kg/cm .

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 Wässerstaoilität getestet, d.h. diese Zubereitung erfüllt vorzüglich die an eine Kraftstromkabel -Isolierung zu stellenden hohen Anforderungen, Eine kleine Abänderung des Beispiels 13, bei der anstelle des EPR-Copolymers ein Äthylen-Propylen-Terpolymer (SPT) verwendet wurde, ergab ebenfalls gute elektrische Eigenschaften, einschliesslich elektrischer Wasserstabilität. .

Terpolymere, wie sie gemäss vorliegender Erfindung eingesetzt werden, sind beispielsweise die Polymeren, 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 t?he Divisions of Rubber Chemistry, American Chemical Society and Chemical Institute of Canada, Toronto, 7-10. Mai 1963. Mn bevorzugt einzusetzendes Terpolymer ist im USA-Patent 3 000 866 beschrieben. Spezifische Beispiele von geeigneten handelsüblichen Terpolymeren sind: Enjay »EPT 3509"; du Pont 'Wordel 1040« und Naugatuck "Royalene 200», »Royalene X-301» sowie »Royalene X-400".

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Tabelle V Ba a i s-Mis chung

ÜPR Polymer (SPR 404 oder Dutral N-35) Polyäthylen (DYNH-I)

Zinkoxyd

Bleidioxyd

"Plextol-H C¹)

Agerite-Harz D ^ '

Tetramer-behandelter Whitetex-Ion (2) Translink-Ton

Vinylsilan A172^

Buton 150

Flaxon 865 Öl

Besohleuni^unpjsmischun^ Buton 150

Vinyl Silan Al 72 . .

Di-Cup R

Härtung: 5 Miauten bei 18O⁰C 200 ^'Modul*(la kg/cm² )

Zugfestigkeit in kg/cm
Dehnbarkeit in $>

(1) Polymerisiertes Trimtthylehinolin

(2) Siehe bitte USA-Patentschrift Mr. 3 148 169

(3) Vinyltris-(2-Methoxyätlsoxy-)Silan

(4)** Gegebenenfalls 50-190 Teile (^), vorzugsweise 80 - 150 Teile pro 100 ie Gewichtsprozent an Elastomer.

10	11	(4	-	12 -	13
95	100	-	95	100
5	- -	3	5	-
3	3 ;	-	3	3 .
CNJ	CNJ	_	2	2
. "" "*-.	—	1	—	CNJ
0,5	1	3	0,5
	60,7	' 100^⁴
—	68,3	-	IQO^'
-	266	_ 1	-
VJl	-	Ul
—	—	Ul
_	Ul	_
1	.-—-.-■	-1,5
3	3	3
- _	_	58,6
70,1	49.S
203	260	260

^:; ■ ■ -. ■ ^ ' -19-

00988 3/200 9

Die elastomeren Isolier-Kompositionen sind also, wie dargelegt wurde, wirksam bezüglich einer stark verminderten Corona-üntladung, insbesondere in Kombination mit den leitenden Kompositionen aus Athylen-Propylen-Copolyraer; sie sind weiterhin in ungewöhnlicher und unerwarteter V/eise resistant gegen Abbau und Verschlechterung unter Bedingungen der Corona-Entladung und ähnlichen lonieierungs-Phänornenen.

In einer Reihe von Test wurde die Corona-Resistenz dadurch auf übliche Weise bestimmt, dass man gehärtete Probestücke einer. Dicke von 0,62 ram der Isolierkomposition zwischen flachen kreisförmigen iSlektroden anordnet. Die untere Elektrode hat einen Durchmesser von 2,5 cm und runde Kanten eines Radius von 1,6 mm, die obere iälektrode hatte einen Durchmesser von 1,25 cm und abgerundete Kanten nät einem Radius von 0,16 mm; die Testtemperatur, betrug SO⁰O. Die Isolierkonipositionen aus Äthylen-Propylen-Kautschuk, die jeaäss vorliegender 3rfinduhg hergestellt wurden, hatten unter den Bedingungen dieses Tests eine Lebensdauer von 1.300 Minuten. Dagegen oesassen die Hochspannungskabel-Isolationen des Standes der Technik unter den gleichen TestBedingungen nur Lebensdauerzeiten von 25 bis 40 i» des eben genannten viertes, ferner wurde zur Bestimmung der Corona—Resistenz, Draht-Probestücke, die mit der erfindungsgemässen extrudierten und gehärteten Isolierung aus Athylen-Propylen-Gopolyaer versehen waren, in wasser (sogenannte Grundelektrode) unter extremen Corona-Bedingungen getestet, wobei keine Massnahmen ergriffen waren, um die Entladung abzumildern; dre Probestücke wurden bis zu 500 Stunden in dieser weise belastet, ohne dass sie ein Versagen zeigten. Bei gleichen Bedingungen versagen die Hochspannungs-Isolierungen des Standes der Technik innerhalb weniger Minuten.

Alle Kompositionen gemäss vorliegender Srfindung, d.h. sowohl die leitenden als auch die isolierenden Kompositionen, besitzen diese ungewöhnliche Corona-Resistenz. Da durch Corona-Sntladungen infolge

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der atmosphärischen Ionisierung Ozon gebildet wird, besteht eine allgemein anerkannte definitive Messart der Resistenz gegenüber Corona-iSntladungen in der Messung der Stabilität der zu prüfenden Kompositionen bzw, der daraus hergestellten elektrischen Kabel gegenüber einer sogenannten osonolytischen Umgebung. JSs wurde hierbei gefunden, dass alle erfindungsgemäss gehärteten Kompositionen gegen Abbau oder Verschlechterung durch Ozon resistent sind, wenn sie in einer Ämtosphäre mit 0,03 Volumprozent Ozon unter einer 25 #igen Dehnungsbeanspruchung 10 Stunden bei 25⁰C sich befinden. iSine andere Massart 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 relativer Feuchtigkeit gehalten wird. Probestücke der Kompositionen gemäss dieser Erfindung, die auf diese V/eise getestet wurden, zeigten überraschenderweise einen Wechsel im Widerstand von 0 io. Bei den gleichen lestbedingungen zeigt dagegen Probestücke aus elastoraeren Isolationen des Standes der Technik stets beträchtliche Korrosioneerscheinunungen am Kupferdraht und bedeutende Änderungen,des Widerstands.

Die beiliegenden Zeichnugen, die bevorzugte, Ausführungsformen der Erfindung darstellen, dienen zur weiteren -Erläuterung.

Figur 1 ist ein radialer Querschnitt durch ein Hochspannungskabel.

Figur 2 ist ein radialer Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des Hochspannungskabels. ■

Figur 3 ist ein radialer Querschnitt-durch ein Kraftstromkabel und .

Figur 4 ist ein Querschnitt durch ein Röntgen-Kabel.

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-,Blatt 21 -

Eine Ausführungsform dieser Erfindung betrifft neue Gleichstromkabel für hohe Spannungen und niedere Stromstärken, insbesondere

für elektronische Anwendungsweisen. Solche Kabel erfordern eine niedere Stromtransportkapazität in Kombination mit einer hohen dielektrischen Stärke und hohen Corona.-Wid er stands -Werten. Im allgemeinen wird unter einem Hochspannungskabel für niedere Stromstärken im Rahmen dieser Beschreibung ein solches verstanden, welches für Spannungswerte Oberhalb 15 Kilo Volt und im allgemeinen nicht über 100 Kilovolt bestimmt ist. Solche Kabel sind im allgemeinen ferner für maximale Stromstärken von 50 Ampdre bestimmt,

wobei die leitende Kapazität im allgemeinen den Wart von 5 Ampere nicht übersteigt.

Eine grundsätzlich einfachere Ausbildung des erfindungsgemässen Kabels ist in Figur 1 dargestellt, in welcher ein Gleichstrom-Hochs pannungskabel für elektronische Anwandungsweisen geoffenbart ist, welches ein elektrisches· Potential Ja besitzt und aus einem

. linearen metallischen Leiter 1, einem Plastik-Leiter 2, der konzentrisch in Schichtforra 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 Figur 1 zu ersehen, hat das Kabel

- einen Durchmesser D gemessen quer über den Nichtleiter 3 und einen Durchmesser d gemessen über den inneren Plastikleiter 2.

Bei dem Kabel der Figur 1 besteht der Plastikleiter vorzugsweise aus einem gehärteten, vorzugsweise schwefelfreien, im wesentlichen homogenen, elektrisch leitenden, extrudieren elastomeren Material mit einem Volumwiderstand von höchstens 10 Ohm-cm, im allgemeinen im Bereich von 1 bis 10 0hm-cm, wobei der Yolumwiderstand praktisch im Bereich von 2O⁰C bis 100⁰G temperaturunabhängig ist. Diese

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Diese elastomere leitende Komposition ist vorzugsweise ein Äthylen-Copolymer-Kautschuk und besteht aus einem Copolymer von Äthylen und einem C, - C. - Olefin, zum Beispiel Propylen oder Butylen. jäine solche Komposition wird am praktischsten durch eine konventionelle Sxtrusions- 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 Anteil von zumindest 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Copolymer, zugegen ist, sowie einem Peroxyd-Härtemittel. Die Plastik-Leiterschicht 4 der Figur 1 besteht vorzugsweise aus der gleichen Komposition.

Ea 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 irgendwelcher Lufteinschlussβ bzw. von Hohlräumen oder irgendwelchen anderen Gaseinschlussen in Gestalt von Blasen oder dergleichen bedeuten nämlich für ein Hochspannungskabel eine potentielle Quelle des Versagens. Unter den extrem hohen Spannungsbedingungen, die gegebenenfalls vorliegen, kann jeglicher Gaseinschluss zu Ionisierungserscheinungen führen, durch welche infolge einer Materialzerstörung eventuell ein Zusammenbruch des Kabels bedingt wird. Bei dem Kabel der Figur 1 kann eine praktisch hohlraumfreie und im wesentlichen kontinuierliche enge Berührung am einfachsten dadurch erreicht werden, dass manuals Isolierschicht 3 eine extrudierte, gehärtete und im wesentlichen schwefelfreie 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 eine ungewöhnliche Verträglichkeit als auch eine sehr grosse

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" ' ■ ■ . -23-

Adhäsion zu den Leiterkompositionen, aus denen die Leiter 2 und 4 der Figur 1 bestehen.

Der metallische Leiter 1 der Figur 1 kann einfach aus einem einsigen Strang eines geeigneten metallischen Leitermaterials oder auch aus einer Mehrzahl solcher Stränge, die in beliebiger Weise verdreht bzw. verzwirnt sind, oder in anderen Konfigurationen zueinander angeordnet sind, bestehen. Der ^Durchmesser des linearen metallischen Leiters wird im allgemeinen von der in ihm herrschenden Stromdichte abhängen .und ferner von 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 Zugfestigkeitseigenschaften bis zu einer Temperatur von 100⁰G 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 Raumfonnen. Die Auswahl des metallischen Leitermaterial wird dabei im allgemeinen den konventionellen Regeln folgen, die von der Industrie aufgestellt sind und die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind, unter Berücksichtigung des speziellen Zwecks, insbesondere der zu transportierenden Stromladung unter Berücksichtigung der Zugbeanspruchungen und anderer Anforderungen, die an das Kabel gegebenenfalls gestellt werden.

In Figur 2 ist eine speziellere Ausführungsfοπή 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 Figur 2 be-

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steht 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 extrudierte 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.G. Potential wird auf das Kabel zwischen dem Leiter 10 und dem Leiter 14 aufgegeoen. Über der Abschirmschicht 14 befindet sich eine zweite Schicht aus Äthylen-Gopolymer-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 Figur 2 kann dann mit irgendeinem konventionellen Stoff umgeben bzw. umhüllt sein, vorzugsweise mit einer Plastik-Umhüllung. Die entsprechenden konzentrisch angeordneten Plastiklagen 11, 12, 13 und=15 werden auf konventionelle Y/eise durch Extrusion aufgegeben und dann gleichfalls auf an sich bekannte Weise entweder einzeln oder gegebenenfalls zusammen gehärtet. Das Kabel der Figur 2 zeigt, wie bereits oben angegeben wurde, beim Test mit einem Anzeigegerät, welches auf 5 Micro-Coulombs anspricht, bei einem Durchgang von 40 Kilovolt wechselstrom keinerlei Corona-äntladung. Der Test bezüglich der Corona-üitladung wurde gemäsö der Veröffentlichung "Standards for Rubber Insulated Wires and Cables", Teil 6;24. Januar 1964, durchgeführt.

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- Matt 25 -

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us wurde gefunden, dass die äusseren metallischen Lagen 14 und 16" der Ausführungsform der Figur 3 weder im positiven noch im negativen Sinne einen Einfluss auf die Corona-Entladungsfreiheit des Kabels ausüben; es wurden lange Kabelabschnitte mit Erfolg getestet, unter Verwendung der gehärteten Leiter-, schicht 13 als Grundschicht, ohne jede Verwendung irgendwelcher Strukturen oder Lagen, die um diese noch, konzentrisch herum angeordnet gewesen wären.

Während bis jetzt hauptsächlich das triaxiale Hochspannungskabel besprochen wurde, kann auch ein koaxiales Kabel nach U den Lehren dieser Erfindung hergestellt werden, wobei ein solches Kabel aus den Strukturelementen, die in Figur 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 Koaxialkabel dieser Art ist bei einer Belastung mit 40 Kilovolt Wechselstrom ebenfalls frei von Corona-Entladung.

Ein isoliertes elektrisches Kraftkabel für 15 Kilovolt,welches nach der Lehre vorliegender Erfindung hergestellt wurde, ist

in Figur 3 dargestellt. In einer "Sisführungsform des Kabels gemäss Figur 3 besteht dieses Kabel aus einem Kupferstrang 21

der Art No.-2.AWGr, einer extrudierten vernetzten Polyäthylen " (Vulkene) - Isolierschicht 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 Figur 3 einer Standard-Ausführungsform entspricht, mit Ausnahme der Anordnung einer extrudierten Leiter schicht 23, welche die Funktion erfüllt, welche die allgemeinen beim Stand der (Technik bisher spiral-ig gewundβηβι,halbleitenden Bandmaterialien ausübten. Das Kabel gemäss Figur 3 ist nicht nur resistant gegen die Gefahren eines oxydativen und ozonolyti-

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- Blatt 26 -

sehen Abbaues, sondern es besitzt infolge der engen una «continuierlichen Bindung der extrudierten Leiterschicht 23 an die Isolierschicht 22 auch unter solchen Bedingungen, die normalerweise zu einer Trennung der entsprechenden Lagen voneinander und infolge dessen zu einem Zusammenbruch des Kabels führen würden., eine sprunghaft erhöhte Stabilität.

Gemäss einer anderen Ausführungsform des Kraftkabels der Figur 3 wird als Komposition der Isolierschicht 22 eine der bevorzugten Isolierkompositionen der vorgenannten Beispiele gewählt, und zwar wegen der ungewöhnlichen Verträglichkeit der Kompositionen gemäss vorliegender Erfindung, mit dem 3rfolg, dass keine Zonen einer hohen elektrischen Beanspruchung und einer sich daraus ergebenden Ionisierung vorhanden sind.

iäin Röntgenstrahlen-Kabel, welches nach der Lehre vorliegender Erfindung herstellbar ist, ist in Figur 4 dargestellt, Bei einer Ausführungsform des Röntgenstrahlenkabels der Figur 4 besteht dies aus einem aus 2 isolierten Leitern 30 zusammengesetzten Kern, wobei die Leiter ihrerseits aus miteinander verzwirnten, verzinnten Kupferdrähten eines Durchmessers 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-Gopolymer-Isolierkomposition 33, die gemäss vorliegender Erfindung hergestellt wurde, einer 0,15 mm dicken verzinnten Kupfer-Abschirm-Sehrägwicklung (.wobei der Winkel der Schrägwicklung vorzugsweise 65° oder darüber hinaus beträgt) und einer äusseren Deckschicht 35, die vorzugsweise > " aus einer gewobenen schräg gewickelten Faserlage besteht, die

- «AD 0098837 2009 . . ^ΒΛ

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ihrerseits noch, mit einem Lacküberzug versehen ist. Jin XaDeI, welches gesiäss den eben gemachten Angaoen hergestellt wurde, wurde einen Test unterworfen, der bei 50 Kilovolt fLäS όϋ (Vechsölstrora innerhalb von 10 Minuten und oei 135 Kilovolt Gleichstrom innerhalb von 15 Minuten durchgeführt wurde; dieser Test ist ein ;.iass für öle Stabilität des Kabels unter extremen 13etrieb3beäinjungen; es stellte sich heraus, dass in keinem Fall eine wesentlichere Beschädigung oder ein Aboau des Kabels entdeckt werden konnte, ^s wurden andere Kabel-Prooestücke einem stufenweisen Spannungstest unterzogen, wobei die in der folgenden Tabelle zusammengefassten Ergebnisse erhalten wurden:

Tabelle VI

Isolier-Koaposition Länge αes Test-Stücks

Kilovolt Kern zur Grund-Umwicklung

Probestück A Probestück 3 22,5 aa 11,7 m

60 wechselstrom	60 Wechselstrom	Zeit	Zeit
Spitze
70,5	■50	15 Min.	10 Min.
35	60,1	5 Min.	■ 5 Min.
90	63,7	5 iüin.	5 Min.
95	67,1	5 iüini	5 Min.
lüü	70,6	5 Min.	5 Min.
105	74,2	5 Min.	5 Hin.
110	77,8	5 Min.	5 Min.
115	'81,2	5 Min.	5 Min.
120	84,8	4,4 iuin. Versagen 2,8 Ml

Wanädicke beim Versagen

Mittlere Voltzahl pro 0,025 mal beim Versagen

Maximaler Versagegraäient Volt pro 0,025 min

Versagen 0,46 cm 0,47 cm 453

660

446

703

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-23-

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Probestücke von Rö'ntgenstrahlen-Kabel, die wie oben beschrieben hergestellt wurden, wurden extrem scharfen Corona-jSntladungsbedingungen unterworfen. Diese Bedingungen umfassten eine Sequenz von 50 Kilovolt RIVIS mit 10 minütigem "hi-pot", gefolgtvon einem 50 Kilovolt (Spitze) Anstieg jeweils innerhalb 5 Minuten wobei bei einem 60 Kilovolt RMS Stand begonnen wurde. Ss wurden keine Ausfallerscheinungen festgestellt bis zur 75 Kilovolt RMS-Region. Um die Kabelkapazität zu bestimmen, wurde eine Kabellänge der Art hergestellt, dass die JSlektrodenlänge 90 cm betrug unter Verwendung von bedeckten iSlektroden; es herrschte Zimmer- m temperatur. iSs wurden die folgenden Test-Daten erhalten;

Tabelle VII

Volt-Beanspruchung

60 Wechsel	Leistungsfaktor	S.I.C.
pro 0,025 mm	in &	3,35
20	0,31
40	0,30
60	0,30
75	0,30

(Kapazität - 100 Micro-Micro-Farad bei 90 cm).

/ Patentansprüche

009883/2009

Claims

1.) Härtbare, im wesentlichen schwefelfreie polymere. Formmasse, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus normalerweise festem Äthylen-Propylen-dlastomer und 0,1 bis 10 Gewichtsprozent eines organischen Peroxyds, vorzugsweise Dicumylperoxyd,
bezogen auf das i&astomer, besteht.

2.) Härtbare Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie bis zu 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das ülastomer, an Polyäthylen mit einem Molekulargewicht von mindestens 2000 enthält.

3t) Härtbare Formmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Elastomer, an einem Dioxza enthält.

4.) Härtbare Formmasse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie 1 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf
das Elastomer, an normalerweise flüssigem Polybutadien
enthält.

5.) Härtbare Formmasse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Vinylsilari enthält»' vorzugsweise
ein niederes Alkoxyvinylsilan in einer Menge von etwa 0,25 Gewichtsprozent, bezogen auf dasülastomer.

6.) Verfahren zur Herstellung einer härtbaren polymeren Komposition bzw. Formmasse, dadurch gekennzeichnet, dass-man
(1) eine erste Mischung herstellt, die aus einem normalerweise festen Äthylenpropylen-£lastomer, einem kalzinierten ϊοη-JPüllstoff und aus 1 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf

009883/2009 :■■■■ _{BAD 0R1G1NAL}

f/·

- Patentansprüche -

das Elastomer, an normalerweise flüssigem polybutadien besteht» dass man

(2) eine zweite Mischung bereitet, die aus 0,25 bis 8 Gewichtsprozent, bezogen auf das Elastomer, an Vinylsilan und 0,1=bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Elastomer an organischem Peroxyd, besteht, dass aan

(3) die erste i.iischung einer vorläufigen niischungs- und_s SrhitzunöSbehandlung bei einer Temperatur von höchstens 18O⁰C unterwirft, und dass man dann

(4) die zweite Mischung mit dein Produkt der Verfahrens- W stufe (;") vermischt und gleichzeitig auf eine Temperatur von höcnstens 122⁰G erhitzt.

7.)⁼ ?ormmasse nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Elastomer, an Russ enthält.

8.) Elektrische Leiterstruktur bzw. elektrisches Kabel, welches auo einem linearen elektrischen Leiter, der mit entsprechenden agen aus polymerer lei-cender Komposition, die Kohlenstoff -Einzelteile -<3.i enthält unc einer polymeren Isolier-Komposition versehen ist, wobei, oeide · " Kompositionen grundsätzlich aus eineni gewöhnlicher, organischen Polymer aufgebaut sind,besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Leiterkomposition aus einer rxärtbären Formuiasse gemäss Anspruch 7 besteht und dass die polymere Isolierschicht aus einer härtoaren Formmasse der Ansprüche 1 bis 5 oder dem Verfahrensprodukt des » Anspruchs 6 besteht,

9.) Verfahren zur Herstellung einaa. isolierten elektrischen Kaböls, welches aus extrudierten einander benachbarten . Lagen aus polymerer Leiterkomposition und polymerer· Isolierkomposition, die auf einem linearen elektrischen

«Μ 169Λ268

- Patentansprüche -

Leiter angeordnet sind, besteht, wobei diese Kompositionen grundsätzlich aus gewöhnlichem Polymer aufgebaut sind und diese Kompositionen gehärtet werden, dadurca gekennzeichnet, dass die polymere leitende Komposition die härtbare Formmasse des Anspruchs 7 ist.

10.) Verfahren nach Anspruch 9, cuuurcn _oe«cennzeichriet, dass die polymere isolierende ho^osiiion aus α er härtbaren Formmasse der Ansprüche 1 bis 5 oder dem Verfahrensprodukt des Anspruchs ö oesteht.

L e e r s e i t e