DE69837723T2 - Zusammensetzung für einen elektrische leitung - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung für Elektrokabel. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung für isolierende und halbleitende Schichten eines Elektrokabels mit besseren Eigenschaften in bezug auf die Wasserbäumchenbildung und einem geringeren Verlustfaktor.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Elektrokabel, und insbesondere Stromkabel für Mittel- und Hochspannung, können aus einer Vielzahl von Polymerschichten bestehen, die um den elektrischen Leiter herum extrudiert sind. Bei Stromkabeln wird der elektrische Leiter gewöhnlich zuerst mit einer inneren Halbleiterschicht, gefolgt von einer isolierenden Schicht, danach mit einer äußeren Halbleiterschicht, gefolgt von Wassersperrschichten, falls vorhanden, und auf der Außenseite mit einer Mantelschicht überzogen. Die Schichten des Kabels basieren auf unterschiedlichen Arten von Ethylenkunststoffen, die gewöhnlich vernetzt sind.
  • Die isolierende Schicht und die halbleitenden Schichten eines Elektrokabels umfassen normalerweise einen Ethylenkunststoff. Der Begriff "Ethylenkunststoff steht im allgemeinen und im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung für einen Kunststoff, der auf Ethylenhomopolymeren und/oder Copolymeren von Ethylen basiert, wobei das Ethylenmonomer den wesentlichen Teil der Masse bildet. Polyethylenkunststoffe können folglich aus Homopolymeren oder Copolymeren von Ethylen bestehen, wobei die Copolymere Pfropfcopolymere oder Co polymere von Ethylen und einem oder mehreren Monomeren sein können, die mit Ethylen copolymerisiert werden können.
  • LDPE (Polyethylen niedriger Dichte, d.h. Polyethylen, das durch Radikalpolymerisation bei hohem Druck hergestellt worden ist), das durch den Zusatz von Peroxid, z.B. Dicumylperoxid, vernetzt worden ist, stellt gegenwärtig im Zusammenhang mit der Extrusion eines Kabels das vorherrschende Isolationsmaterial für Kabel dar.
  • Die innere halbleitende Schicht umfaßt normalerweise ein Ethylencopolymer, wie ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) und ein Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer (EEA) oder ein Ethylen-Butylacrylat-Copolymer (EBA), zusammen mit einer ausreichenden Menge von Ruß, damit die Zusammensetzung halbleitend wird. Die Zusammensetzung der äußeren halbleitenden Schicht unterscheidet sich in Abhängigkeit davon, ob sie ablösbar sein muß oder nicht. Eine ablösbare halbleitende Schicht umfaßt normalerweise ein Ethylencopolymer, wie ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA), wahlfrei zusammen mit einem Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), und ausreichend Ruß, damit die Zusammensetzung halbleitend wird. Eine nicht ablösbare (verbundene) äußere halbleitende Schicht kann EVA, EEA oder EBA zusammen mit einer ausreichenden Menge Ruß umfassen, damit die Zusammensetzung halbleitend wird.
  • Eine Einschränkung für den Ethylenkunststoff besteht darin, daß er in Gegenwart von Wasser und unter der Einwirkung von starken elektrischen Feldern zur Bildung von baumartig verzweigten Defekten, sogenannten Wasserbäumchen, neigt, die zum Durchschlagen und dem möglichen elektrischen Versagen führen können. Diese Neigung wird vom Vorhandensein von Unregelmäßigkeiten, Mikrohohlräumen und Verunreinigungen im Material stark beeinflußt. Die Wasserbäumchenbildung ist insbesondere seit den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts sorgfältig untersucht worden, als Polymermaterialien, und insbesondere vernetztes Polyethylen zum vorherrschenden Isolationsmaterial für Elektrokabel für Mittel- und Hochspannungen wurden. In den letzten Jahren haben diese Untersuchungen Verbesserungen beim Aufbau der Kabel, dem Herstellungsverfahren und der Qualität und Reinheit der verwendeten Materialien mit sich gebracht. Diese Verbesserungen führten zu einer längeren Haltbarkeit der hergestellten Kabel.
  • Aus der Europäischen Patentschrift EP-A-0 057 604 ist bekannt, die Wasserbäumchenbildung zu hemmen, indem einer halbleitenden Zusammensetzung, die hauptsächlich aus einem Polyolefin und 5 bis 50 Gew.-% Ruß besteht, bezogen auf das Gewicht der gesamten Zusammensetzung, ein Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht von etwa 1000 bis 20000 in einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.-% zugesetzt wird. Diese Zusammensetzung ist für halbleitende Schichten von Elektrokabeln gedacht, und es wird behauptet, daß es durch den Zusatz von Polyethylenglycol möglich wird, Wasserbäumchen zu beseitigen, die aus der Grenzfläche zwischen der isolierenden Schicht und der halbleitenden Schicht in die isolierende Schicht wachsen.
  • US-Patentschrift US-A-4,812,505 offenbart zudem eine Zusammensetzung, die als isolierende Schicht in Elektrokabeln verwendet werden kann und gegenüber der Wasserbäumchenbildung resistent ist. Die Zusammensetzung umfaßt ein Copolymer von Ethylen und mindestens einem α-Olefin mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie 1-Buten, 1-Hexan oder 1-Octen, und umfaßt außerdem einen Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht im Bereich von etwa 1000 bis 20000 in einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.-%.
  • Trotz der Zusammensetzungen gemäß dieses Standes der Technik und der Beständigkeit gegenüber der Wasserbäumchenbildung, die sie erreichen, besteht Bedarf nach Materialien mit noch besseren Eigenschaften in bezug auf die Beständigkeit gegenüber der Wasserbäum chenbildung (WTR), der elektrischen Durchschlagfestigkeit und den dielektrischen Verlustfaktor.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Es wurde nunmehr überraschenderweise festgestellt, daß hervorragende Ergebnisse in bezug auf die Beständigkeit gegenüber der Wasserbäumchenbildung und die elektrische Durchschlagfestigkeit in Kombination mit einem deutlich niedrigen dielektrischen Verlustfaktor erreicht werden können, wenn in Zusammensetzungen für Elektrokabel ein Zusatz aus einem bestimmten Glycerolfettsäureester, gegebenenfalls in Kombination mit weiteren Zusätzen, wie z.B. Polyethylenglycolen, eingeführt wird.
  • Die vorliegende Erfindung stellt somit eine Zusammensetzung für ein Elektrokabel bereit, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen Ethylenkunststoff und eine Verbindung der allgemeinen Formel (I) umfaßt R1O[C3H5(OR2)O]nR3 (I)worin
    n = 3-20, aufgrund der kommerziellen Verfügbarkeit vorzugsweise 5 und stärker bevorzugt n = 3-12 ist,
    R1, R2 und R3, die gleich oder verschieden sind, für Wasserstoff oder den Rest einer Carbonsäure mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen stehen,
    mit der Maßgabe, daß es mindestens 2 ungebundene OH-Gruppen und mindestens einen Rest einer Carbonsäure mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen im Molekül gibt.
  • Weitere unterscheidende Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung und der zugehörigen Ansprüche deutlich.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Die Verbindung der allgemeinen Formel (I) ist ein Mono- oder Polyglycerolether, wobei zumindest eine OH-Gruppe mit einer Carbonsäure mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen einen Ester bildet. Die Verbindung der Formel (I) ist vorzugsweise ein Monoester, d.h. sie enthält einen Rest einer Carbonsäure mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen pro Molekül. Außerdem bildet die esterbildende Carbonsäure den Ester vorzugsweise mit einer primären Hydroxylgruppe der Glycerolverbindung. Die Verbindung der Formel (I) kann 3 bis 20, vorzugsweise 3 bis 15, besonders bevorzugt 3 bis 8 Glyceroleinheiten einschließen, d.h. in der Formel (I) ist n 3 bis 20, vorzugsweise 3 bis 15 und besonders bevorzugt 3 bis 12.
  • Wenn R1, R2 und R3 in der Formel (I) nicht für Wasserstoff stehen, bezeichnen sie den Rest einer Carbonsäure mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen. Diese Carbonsäuren können gesättigt oder ungesättigt und verzweigt oder nicht verzweigt sein. Erläuternde, jedoch nicht einschränkende Beispiele solcher Carbonsäuren sind Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Oleinsäure, Linolsäure und Linolensäure. Wenn der Carbonsäurerest ungesättigt ist, kann die Nichtsättigung ausgenutzt werden, um die Verbindung der Formel (I) an den Ethylenkunststoff der Zusammensetzung zu binden und somit die Wanderung der Verbindung aus der Zusammensetzung wirksam zu verhindern. In der Formel (I) können R1, R2 und R3 für den gleichen Carbonsäurerest, wie Stearoyl, oder unterschiedliche Carbonsäurereste, wie Stearoyl und Oleyl, stehen.
  • Um das Wandern und Austreten zu verhindern, sollte die Verbindung der Formel (I) mit der Zusammensetzung, in die sie eingeführt wird, und insbesondere mit dem Grundharz aus Ethylenkunststoff der Zusammensetzung, kompatibel sein.
  • Die Verbindungen der Formel (I) sind bekannte chemische Verbindungen oder können nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Folglich wird eine Verbindung der Formel (I), bei der n = 3 ist, von I.C.I. als Atmer 184 (oder 185) vertrieben, und eine, bei der n durchschnittlich 8 beträgt, mit einem Fettsäurerest pro Molekül kann von I.C.I. unter der Bezeichnung SCS 2064 erhalten werden. Als weitere Beispiele von Verbindungen der Formel (I) können jene genannt werden, die von Danisco A/S, Dänemark unter den Handelsbezeichnungen TS-T215, TS-T216, TS-T219 und TS-T220 erhältlich sind. Diese sind jeweils Verbindungen mit 6 Glyceroleinheiten, d.h. n = 6, und haben einen Fettsäurerest pro Molekül. Bei TS-T-215 stammt der Fettsäurerest von Stearinsäure (steacic acid)/Palmitinsäure (1:1), bei TS-T216 stammt er von Behensäure, bei TS-T219 stammt er von Oleinsäure und bei TS-T220 gibt es zwei Esterreste von Oleinsäure an jeder Polyglyceryleinheit. Weitere kommerzielle Sorten werden von Daicel Chemical Co. mit 4, 6 bzw. 10 Glyceroleinheiten in den Polyglyceryleinheiten geliefert.
  • Die Verbindung der Formel (I) wird in einer Menge in die erfindungsgemäße Zusammensetzung eingeführt, die eine Hemmung der Bildung von Wasserbäumchen bewirkt. Das bedeutet im allgemeinen, daß die Verbindung der Formel (I) in einer Menge von etwa 0,05 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise von 0,1 bis 1 Gew.-% der Zusammensetzung eingeführt wird.
  • Zusätzlich zur Verbindung der Formel (I) kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung neben der erfindungsgemäßen Verbindung der Formel (I) herkömmliche Zusätze, wie Antioxidantien, um der Zersetzung durch Oxidation, Strahlung usw. entgegenzuwirken; Gleitmittelzusätze, wie Stearinsäure; vernetzende Zusätze, wie Peroxide, die sich beim Erwärmen zersetzen und die Vernetzung einleiten; und andere die Wasserbäumchenbildung verzögernde Zusätze enthalten. Die Gesamtmenge der Zusätze, einschließlich der Verbindung der Formel (I), in der er findungsgemäßen Zusammensetzung sollte etwa 10 Gew.-% der Zusammensetzung nicht übersteigen.
  • Es ist festgestellt worden, daß es in einigen Fällen besonders vorteilhaft ist, wenn zusätzlich zur Verbindung der Formel (I) in der Zusammensetzung ein weiterer Zusatz, wie z.B. Polyethylenglycole, enthalten ist. Eine solche Kombination von Zusätzen kann einige elektrische Eigenschaften weiter verbessern. Die Polyethylenglycole haben vorzugsweise ein Molekulargewicht von mehr als etwa 1000, wie von etwa 1000 bis etwa 50000 und vorzugsweise von etwa 4000 bis etwa 30000. Die Menge jedes dieser weiteren Zusätze beträgt bis zu etwa 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 5 Gew.-% und stärker bevorzugt 0,05 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 1 Gew.-%, mit der vorstehend genannten Voraussetzungen, daß die Gesamtmenge von WTR- und Stabilisatorzusätzen in der Zusammensetzung etwa 10 Gew.-% der Zusammensetzung nicht übersteigen sollte.
  • Neben der Verbindung der Formel (I) und den anderen vorstehend genannten herkömmlichen und wahlfreien Zusätzen umfaßt die erfindungsgemäße Zusammensetzung vorwiegend einen Ethylenkunststoff, wie es bereits angegeben worden ist. Die Wahl und Zusammensetzung des Ethylenkunststoffs ändern sich in Abhängigkeit davon, ob die Zusammensetzung als eine isolierende Schicht eines Elektrokabels oder als innere oder äußere halbleitende Schicht eines Elektrokabels gedacht ist.
  • Eine Zusammensetzung für eine isolierende Schicht eines Elektrokabels kann z.B. etwa 0,05 bis etwa 10 Gew.-% der Verbindung der Formel (I) zusammen mit anderen herkömmlichen und wahlfreien Zusätzen und 0 bis etwa 4 Gew.-% eines Vernetzungsmittels aus einem Peroxid umfassen, wobei der Rest der Zusammensetzung im wesentlichen aus einem Ethylenkunststoff besteht. Ein solcher Ethylenkunststoff ist vorzugsweise ein LDPE, d.h. ein Ethylenhomopolymer oder ein Copoly mer von Ethylen und einem oder mehreren α-Olefinen mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie 1-Buten, 4-Methyl-1-penten, 1-Hexen und 1-Octen. Die Menge des Comonomers (der Comonomere) aus einem α-Olefin kann im Bereich von etwa 1 bis etwa 40 Gew.-% des Ethylenkunststoffs liegen.
  • In ähnlicher Weise kann eine Zusammensetzung für eine halbleitende Schicht eines Elektrokabels etwa 0,05 bis etwa 10 Gew.-% der Verbindung der Formel (I) zusammen mit anderen herkömmlichen und wahlfreien Zusätzen, etwa 30 bis 80 Gew.-% eines Ethylenkunststoffs, Ruß in einer Menge, die zumindest ausreicht, damit die Zusammensetzung halbleitend wird, vorzugsweise etwa 15 bis 45 Gew.-% Ruß, 0 bis etwa 30 Gew.-% eines Acrylnitril-Butadien-Copolymers und 0 bis etwa 4 Gew.-% eines Vernetzungsmittels aus einem Peroxid umfassen. In diesem Zusammenhang ist der Ethylenkunststoff ein Ethylencopolymer, wie EVA, EMA, EEA oder EBA.
  • Um diese Erfindung verständlicher zu machen, sind nachfolgend einige erläuternde, nicht begrenzende Beispiele aufgeführt. In diesen Beispielen beziehen sich alle Prozentsätze und Teile auf das Gewicht, wenn es nicht anders angegeben ist.
  • In den folgenden Beispielen wurden die Polymerzusammensetzungen nach dem sogenannten Ashcraft-Test auf die Beständigkeit gegenüber der Wasserbäumchenbildung (WTR) getestet. Dieses Testverfahren ist bei Ashcraft, A.C., "Water Treeing in Polymeric Dielectrics", World Electrotechnical Congress in Moskau, UdSSR, 22. Juni 1977 beschrieben. Mit dem Ashcraft-Test werden mit einer Nadel in formgepreßten Bechern gut definierte Effekte hervorgerufen und zwar deutliche, wassergefüllte Vertiefungen. An das Wasser wird eine Spannung von 5 kV/6 kHz angelegt, wohingegen der Boden des Bechers geerdet wird. Die Temperatur wird konstant bei 65°C gehalten. Die durchschnittliche Länge der Wasserbäumchen nach einer 72stündigen Alterung wird als Merkmal der Wachstumsrate der Wasserbäumchen im bestimmten Material angesehen. Die durchschnittliche Länge der Wasserbäumchen wird als Prozent (%) der Länge der Wasserbäumchen eines ähnlichen Bezugsmaterials ohne Zusätze angegeben.
  • In den folgenden Beispielen erfolgte der Test der Durchschlagfestigkeit der Zusammensetzungen bei Testkabeln nach einem Verfahren, das von Alcatel AG & Co, Hannover, Deutschland entwickelt worden ist und in einem Artikel von Land H.G., Schädlich Hans, "Model Cable Test for Evaluating the Ageing Behavior unter Water Influence of Compounds for Medium Votage Cables", Conference Proceedings, Jicable 91, 24. bis 28. Juni 1991, Versaille, Frankreich beschrieben ist. Als Wert der Durchschlagfestigkeit werden 63% von Emax aus dem Weibull-Diagramm in kV/mm festgelegt. Die Durchschlagfestigkeit wurde nach einer Alterung von 1000 h bei 9 kV/mm in Wasser mit 85/70°C gemessen.
  • Die Bestimmung des Verlustfaktors (tan δ) der Materialien in den Beispielen wurde bei 50 Hz und 130°C gemäß ASTM 150 (1987) durchgeführt. Die Messung erfolgte bei 3,0 mm formgepreßten Plaques bei 500 V direkt nach dem Formpressen.
  • Beispiele 1 bis 16 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3
  • In diesen Beispielen wurden 16 Zusammensetzungen (15 erfindungsgemäße und 1 Vergleich) für die Verwendung als isolierende Schichten von Elektrokabeln (Beispiele 1 bis 16) zusammen mit 3 Bezugszusammensetzungen (Vergleichsbeispiele 1 bis 3) hergestellt. Die Zusammensetzungen wurden auf herkömmliche Weise hergestellt, indem die Komponenten in einem Extruder vermengt wurden. Die Zusammensetzungen der Materialien der Beispiele 1 bis 16 und der Vergleichbeispiele 1 bis 3 sind in Tabelle 1 zusammen mit deren Eigenschaften (WTR, Durchschlagfestigkeit und Verlustfaktor) aufgeführt, die wie vorstehend erläutert bestimmt wurden. Alle Zusammensetzungen waren vernetzte Zusammensetzungen und enthielten ein Vernetzungsmittel (Dicumylperoxid) in einer Menge von etwa 2 Gew.-Teilen/100 Teile Polymerzusammensetzung. Tabelle 1
    Zusammensetzung Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3
    Harz:
    LDPE (Dichte = 0,924 g/cm3; MFR2 = 2) 99 98,73 98,80
    Verbindung der Formel (I):
    Glycerylmonostearat 0,075
    Polyglycerylmonofettsäureester (SCS 2064) 0,35 0,35
    Polyethylenglycol (PEG 20000) 0,25 0,25 0,25
    Irganox 1035 0,25 0,2 0,2
    Irganox PS 802 0,4 0,4 0,4
    Oleamid 0,025
    NMP (N-Methylpyrrolidon) 0,07
    Calciumhydroxystearat (CS-6, ACAD)
    Vernetzungsmittel, Teile/100 Teile der Polymerzusammensetzung 1,9 2,3 2,2
    Eigenschaften
    Wasserbäumchen, % Länge des Bezugs 44,5 52,5 44
    Durchschlagfestigkeit, kV/mm 49,4 >72,1 64,3
    Verlustfaktor (E-4), 130°C 7,1 0,7 0,2
    Tabelle 1 (Fortsetzung)
    Zusammensetzung Beispiel 4 Beispiel 5
    Harz:
    LDPE (Dichte = 0,924 g/cm3; MFR2 = 2) 98,97 98,96
    Verbindung der Formel (I):
    Glycerylmonostearat
    Polyglycerylmonofettsäureester (SCS 2064) 0,35 0,35
    Polyethylenglycol (PEG 20000) 0,25 0,25
    Irganox 1035
    Irganox PS 802 0,33 0,34
    Oleamid
    NMP (N-Methylpyrrolidon) 0,1 0,1
    Calciumhydroxystearat (CS-6, ACAD)
    Vernetzungsmittel, Teile/100 Teile der Polymerzusammensetzung 2,15 1,5
    Eigenschaften
    Wasserbäumchen, % Länge des Bezugs
    Durchschlagfestigkeit, kV/mm
    Verlustfaktor (E-4), 130°C 0,3 0,4
    Tabelle 1 (Fortsetzung)
    Zusammensetzung Beispiel 6 Beispiel 7 Beispiel 8
    Harz:
    LDPE (Dichte = 0,924 g/cm3; MFR2 = 2) 98,8 99,2 98,63
    Verbindung der Formel (I):
    Glycerylmonostearat 0,35 0,15
    Polyglycerylmonofettsäureester (SCS 2064) 0,6
    Polyethylenglycol (PEG 20000) 0,25
    Irganox 1035 0,2 0,2 0,2
    Irganox PS 802 0,4 0,4 0,4
    Oleamid 0,05
    NMP (N-Methylpyrrolidon) 0,07
    Calciumhydroxystearat (CS-6, ACAD)
    Vernetzungsmittel, Teile/100 Teile der Polymerzusammensetzung 1,9 1,9 2,2
    Eigenschaften
    Wasserbäumchen, % Länge des Bezugs 44,5 37,0
    Durchschlagfestigkeit, kV/mm 61,3 52,5
    Verlustfaktor (E-4), 130°C 20,6 1,5 1,8
    Figure 00130001
    Tabelle 1 (Fortsetzung)
    Zusammensetzung Beisp. 14 Beisp. 15 Beisp. 15
    Harz:
    LDPE (Dichte = 0,924 g/cm3; MFR2 = 2,5) 98,8 98,75 99,0
    Verbindung der Formel (I):
    Hexaglycerylmonobehenat TS-T216 0,35
    Hexyglyceryldioleat 0,40
    Decaglycerylmonolaurat (Daicel) 0,40
    Polyethylenglycol (PEG 20000) 0,25 0,25 -
    Irganox 1035 0,20 0,20 0,20
    Irganox PS 802 0,40 0,40 0,40
    Vernetzungsmittel, Teile/100 Teile:
    Dicumylperoxid 1,70 1,70 1,70
    α-Methylstyrol-Dimer 0,40 0,40 0,40
    Eigenschaften
    Durchschlagfestigkeit, kV/mm 70 68,5 75,1
    Verlustfaktor (E-4), 130°C, nicht entgast <0,2 6,0 0,4
    Tabelle 1 (Fortsetzung)
    Zusammensetzung Vergl.-Beispiel 1 Vergl.-Beispiel 2 Vergl.-Beispiel 3
    Harz:
    LDPE (Dichte = 0,924 g/cm3; MFR2 = 2) 98,85 99,25 99,8
    Verbindung der Formel (I):
    Glycerylmonostearat
    Polyglycerylmonofettsäureester (SCS 2064)
    Polyethylenglycol (PEG 20000) 0,25
    Rhodianox TBM 6P* 0,25 0,25 0,2
    Seenox 412S** 0,4 0,4
    Oleamid 0,1 0,1
    NMP (N-Methylpyrrolidon)
    Calciumhydroxystearat (CS-6, ACAD) 0,15 0,15
    Vernetzungsmittel, Teile/100 Teile der Polymerzusammensetzung 1,9 1,8 2
    Eigenschaften
    Wasserbäumchen, % Länge des Bezugs 43 63,5 90
    Durchschlagfestigkeit, kV/mm 46,4 46 41,4
    Verlustfaktor (E-4), 130°C 37,9 7,2 2
    • * = 4,4'-Thiobis-(2-methyl-5-t-butylphenol)
    • 1. ** = Pentaerythritoltetrakis[3-(n-dodecylthio)propionat]
  • Beim Vergleich der Eigenschaften der verschiedenen Zusammensetzung in Tabelle 1 wird deutlich, daß die Verbindung der Formel (I), insbesondere wenn n in der Formel (I) mehr als 1 beträgt, ein wirksamer WTR-Zusatz ist und insbesondere zu einem geringen Verlustfaktor führt. Es wird auch deutlich, daß beim Kombinieren der Verbindung der Formel (I) mit einem anderen Zusatz, wie Polyethylenglycol, die elektrischen Eigenschaften in einigen Fällen weiter verbessert werden können.
  • Beim Vergleich von z.B. den Beispielen 11, 12 und 13 wird folglich festgestellt, daß die Zusammensetzung von Beispiel 11, die eine Verbindung der Formel (I) (SCS 2064), jedoch kein Polyethylenglycol enthält, eine Durchschlagfestigkeit von 52,5 kV/mm aufweist, die Zusammensetzung von Beispiel 12 (die ein Vergleichsbeispiel ist), die Polyethylenglycol, jedoch keine Verbindung der Formel (I) enthält, eine Durchschlagfestigkeit von 55,4 kV/mm aufweist, wohingegen die Zusammensetzung von Beispiel 13, die eine Kombination einer Verbindung der Formel (I) und ein Polyethylenglycol enthält, eine synergistisch erhöhte Durchschlagfestigkeit von 87 kV/mm aufweist. Beispiel 16 zeigt jedoch, daß zumindest der Polyglycerylester in diesem Beispiel sowohl für die Durchschlagfestigkeit als auch den Verlustfaktor hervorragende Werte erzielt, ohne daß überhaupt Polyethylenglycol erforderlich ist.
  • Beispiele 17 bis 18 und Vergleichsbeispiel 4
  • In diesem Beispiel wurden zwei Zusammensetzungen für die Verwendung als halbleitende Schichten von Elektrokabeln (Beispiele 17 und 18) zusammen mit einer Bezugszusammensetzung (Vergleichsbeispiel 4) hergestellt. Die Zusammensetzungen wurden auf herkömmliche Weise hergestellt, indem die Komponenten in einem Extruder vermengt wurden. Die Zusammensetzungen der Materialien der Beispiele 17 bis 18 und des Vergleichsbeispiels 4 sind in Tabelle 2 zusammen mit deren Eigenschaften (WTR, Durchschlagfestigkeit und Verlustfaktor) aufgeführt, die wie vorstehend erläutert bestimmt wurden. Tabelle 2
    Zusammensetzung Beisp. 17 Beisp. 18 Vergl.-Beispiel 4
    Harz:
    LDPE (Dichte = 0,924 g/cm3; MFR2 = 2)
    EBA (17% BA; Dichte = 0,924 g/cm3; MFR2 = 7) 59,95 59,85 60,35
    Verbindung der Formel (I):
    Glycerylmonostearat 0,4
    Triglycerylmonofettsäurester
    (Atmer 184, 185) 0,5
    Polytrimethyldihydrochinolin
    (Vulcanox HPG) 0,65 0,65 0,65
    Ruß 39 39 39
    Vernetzungsmittel, Teile/100 Teile der Zusammensetzung 1,1 1,1 1,1
    Eigenschaften
    Durchschlagfestigkeit, kV/mm 46 62,7 41
  • Beim Vergleich der Eigenschaften der Zusammensetzungen in Tabelle 2 wird deutlich, daß die Durchschlagfestigkeit mit dem Zusatz der Verbindung der Formel (I) zunimmt. Die Zunahme der Durchschlagfestigkeit ist besonders signifikant, wenn ein Triglycerylmonofettsäureester zugesetzt wird, d.h. wenn in der Formel (I) n > 1 ist.

Claims (9)

  1. Zusammensetzung für ein Elektrokabel, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Ethylenkunststoff und eine Verbindung der allgemeinen Formel (I) umfaßt R1O[C3H5(OR2)O]nR3 (1)worin n = 3-20, R1, R2 und R3, die gleich oder verschieden sind, für Wasserstoff oder den Rest einer Carbonsäure mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen stehen, mit der Maßgabe, daß es mindestens 2 ungebundene OH-Gruppen und mindestens einen Rest einer Carbonsäure mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen im Molekül gibt.
  2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei n = 3-12.
  3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei R1, R2 und R3, die gleich oder verschieden sind, für Wasserstoff, Lauroyl, Myristoyl, Palmitoyl, Stearoyl, Oleyl, Linoloyl und Linolenoyl stehen.
  4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verbindung der Formel (I) in einer Menge von 0,05 bis 2 Gew.-% der Zusammensetzung vorliegt.
  5. Zusammensetzung nach Anspruch 4, wobei die Verbindung der Formel (1) in einer Menge von 0,1 bis 1 Gew.-% der Zusammensetzung vorliegt.
  6. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 wobei die Zusammensetzung ferner ein Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht im Bereich von etwa 1000 bis etwa 50000 in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 5 Gew.-% der Zusammensetzung umfaßt.
  7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei die Zusammensetzung eine Verbindung der Formel (I), die einen Rest einer Carbonsäure mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen im Molekül enthält und wobei n = 3-12, zusammen mit einem Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht im Bereich von etwa 4000 bis etwa 30000 umfaßt, und wobei die Summe der Menge der Verbindung der Formel (I) und des Polyethylenglycols im Bereich von 0,2 bis 2 Gew.-% der Zusammensetzung liegt.
  8. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Zusammensetzung eine isolierende Schicht eines Elektrokabels bildet.
  9. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Zusammensetzung Ruß in einer ausreichenden Menge enthält, damit die Zusammensetzung halbleitend wird und eine halbleitende Schicht eines Elektrokabels bildet.
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