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Dokumentenidentifikation DE69300427T2 22.02.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0559226
Titel Isolierter elektrischer Draht für Hochspannungsgleichstrom.
Anmelder Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka, JP
Erfinder Hayami, Hiroshi, c/o Osaka Works, Konohana-ku, Osaka-shi, Osaka, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, Anwaltssozietät, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69300427
Vertragsstaaten DE, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 05.03.1993
EP-Aktenzeichen 931036024
EP-Offenlegungsdatum 08.09.1993
EP date of grant 06.09.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.02.1996
IPC-Hauptklasse H01B 7/34
IPC-Nebenklasse H01B 3/44   C08K 3/22   C08K 3/32   C08K 5/524   C08L 27/06   

Beschreibung[de]
Umfeld der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen isolierten elektrischen Draht fuhr Hochspannungsgleichstrom, der z.B. als Hochspannungsverkabelung von Fernsehempfängern oder als Hochspannungsverkabelung von elektronischen Instrumenten oder Bauteilen verwendet werden kann.

Hintergrund der Erfindung

Ein herkömmlicher isolierter elektrischer Draht fuhr Hochspannungsgleichstrom, der in solchen Anwendungen wie bei der Hochspannungsverkabelung von Fernsehempfängern oder ähnlichen Geräten verwendet wird, umfaßt die in den Patenten JP-B-51-8465 und JP-B-60-38805 sowie in dem Gebrauchsmuster JP-B-U-56-55859 geoffenbarten Anwendungen. Die hier verwendeten Ausdrucke "JP-B" und "JP-B-U" bedeuten eine "geprüfte japanische Patentveröffentlichung" beziehungsweise eine "geprufte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung".

Die JP-B-51-8465 offenbart einen isolierten elektrischen Draht, der einen Leiter, eine darauf aufgebrachte Isolationsschicht aus Polyethylen und eine auf der äußeren Oberfläche der Isolationsschicht aufgebrachte Mantelschicht umfaßt. Die Mantelschicht umfaßt eine Harzzusammensetzung, die als Hauptbestandteil ein Ethylen/Vinylacetat/Vinylchlorid-Terpolymer enthält. Der elektrische Draht ist in seiner flammenhemmenden Wirkung hervorragend und besitzt auch bei hohen Temperaturen ausgezeichnete elektrische Eigenschaften.

Das japanische Gebrauchsmuster JP-B-U-56-55859 offenbart eine Hochspannungsverkabelung für Fernsehempfänger, die einen Leiter mit einer aus drei Schichten aufgebauten Umhüllung umfaßt. Die Umhüllung ist zusarnmengesetzt aus einer, - auf den Leiter aufgebrachten -, Polyethylen-Isolierung, einer, - auf die äußere Oberfläche der Isolierung aufgebrachten -, flammenhemmenden Harzschicht, die aus mit Elektronenstrahlen vernetztem Polyvinylchlorid besteht, und einer, - auf die äußere Oberfläche der flammenhemmenden Harzschicht aufgebrachten -, Mantelschicht aus vernetztem Polyethylen.

Die JP-B-60-38805 offenbart einen isolierten elektrischen Draht, der einen Leiter, eine auf den Leiter aufgebrachte Isolationsschicht, die aus einer Harzzusammensetzung mit Polyethylen als Hauptbestandteil besteht, und eine, - auf die äußere Obertläche der Isolationschicht aufgebrachte -, flammenhemmende Schutzschicht umfaßt.

Aus dem oben Gesagten ergibt sich, daß alle herkömmlichen isolierten elektrischen Drähte für Hochspannungsgleichstrom so aufgebaut sind, daß eine Isolationsschicht, die aus einer Harzzusammensetzung auf Polyethylen-Basis besteht, auf den Leiter aufgebracht wird, und daß außerdem eine flammenhemmende Schutzschicht auf der äußeren Oberfläche der Isolationsschicht aufgebracht wird.

Die Verwendung der oben beschriebenen, herkömmlichen isolierten elektrischen Drähte für Hochspannungsgleichstrom ergibt das Problem, daß bei längerem Gebrauch die Durchschlagsspannungen dieser Drähte deutlich abfallen, obwohl die Anfangswerte der Durchschlagsspannung extrem hoch sind und bei etwa 300 kV liegen.

Die Verwendung dieser herkömmlichen isolierten elektrischen Drähte unter relativ milden elektrischen Anforderungen hat bei den üblichen Anwendungen keinerlei Probleme ergeben. Die elektrischen Anforderungen, unter denen isolierte elektrischen Drähte verwendet werden, sind jedoch streng geworden. zum Beispiel steigt bei Fernsehempfängern die an den Leiter des elektrischen Drahtes angelegte Spannung infolge des neueren Trends die Bildschirmgröße der Fernsehempfänger, - das heißt, die Größe der Kathodenröhren -, zu erhöhen. Da außerdem der Trend anhält, die Zahl der benutzer-gesteuerten Funktionen, die ein einzelner Fernsehempfänger besitzen sollte, zu erhöhen, wird innerhalb des Fernsehempfängers der Platz für die Kabel knapp;

daraus ergibt sich z.B. eine Anordnung der Konstruktion, bei der das Hochspannungskabel der geerdeten Schaltung sehr nahe kommt.

Aus dem oben Gesagten ergibt sich, daß bei den herkömmlichen isolierten elektrischen Drähten nach längerem Gebrauch die Verminderung der Durchschlagsspannung eine beträchtliche Gefahr bedeutet, daß es zu einem elektrischen Durchschlag kommt. Daher ist in dieser Hinsicht eine Verbesserung notwendig geworden.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen isolierten elektrischen Draht für Hochspannungsgleichstrom bereit zu stellen, bei dem nicht die Gefahr besteht, daß er bei längerem Gebrauch an einer Verminderung der Durchschlagsspannung leidet, um so das oben genannte Problem des bisherigen Standes der Technik zu beseitigen.

Andere Aufgaben und Auswirkungen der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.

Die vorliegende Erfindung stellt einen isolierten elektrischen Draht für Hochspannungsgleichstrom bereit, welcher einen Leiter mit einer darauf aufgebrachten Isolationsschicht, umfassend eine Polyethylenharz- Zusammensetzung, und eine Mantelschicht, die auf der äußeren Oberfläche der Isolationsschicht aufgebracht ist, umfaßt, wobei die Mantelschicht eine flammenhemmende Harzzusammensetzung umfaßt, die ein mit Polyvinylchlorid gepfropftes Polyolefinharz umfaßt, wobei die flammenhemmende Harzzusammensetzung entweder (i) einen Bleiverbindungsstabilisator und ein Hydrotalcit oder (ii) einen Bleiverbindungsstabilisator und eine Phosphorigsäureester- Verbindung enthalt. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Bleiverbindungsstabilisator ein zweibasisches Bleiphosphit.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform des isolierten elektrischen Drahtes für Hochspannungsgleichstrom entsprechend der vorliegenden Erfindung.

Genaue Beschreibung der Erfindung

In der Fig. 1 bedeutet die Zahl 1 einen Leiter, die Zahl 2 eine Isolationsschicht die eine Polyethylenharzzusammen- Setzung mit Polyethylen als Hauptbestandteil umfaßt, und die Zahl 3 eine Mantelschicht, die eine flammenhemmende Harz zusammensetzung umfaßt.

Die Mantelschicht 3 umfaßt eine flammenhemmende Harzzusammensetzung, die ein mit Polyvinylchlorid gepfropftes Polyolefinharz als Hauptbestandteil umfaßt. Die flammenhemmende Harzzusammensetzung enthält außerdem entweder (i) die Kombination eines Bleiverbindungsstabilisators mit einem Hydrotalcit oder (ii) die Kombination eines Bleiverbindungsstabilisators mit einer Phosphorigsäureester- Verbindung.

Der entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendete Leiter des elektrischen Drahtes ist nicht besonders begrenzt durch das Material, seinen Aufbau, den äußeren Durchmesser und dergleichen. Der Durchmesser beträgt im allgemeinen 0,40 bis 1,40 mm, und vorzugsweise 0,51 bis 1,02 mm. Beispiele des Leiters umfassen einen festen Draht wie z.B. aus Weichkupfer, der einen Zinn- oder Nickel-Überzug haben kann und einen verdrillten Draht wie z.B. aus Weichkupfer, der einen Zinn- oder Nickel-Überzug haben kann.

Beispiele für die, in der Isolationsschicht verwendeten, Polyethylenharzzusamensetzung enthaltenen Polyethylene umfassen Hart-Polyethylen (high-density polyethylene) Weich-Polyethylen (low-density polyethylene), lineares Weich-Polyethylen (linear low-density polyethylene), und α-Olefin-Copolymere wie z.B. Ethylen/Propylen-Copolymere und Ethylen/l-Buten-Copolymere. Diese Harze können allein oder als Mischung aus zwei oder mehreren Harzen verwendet werden. Falls gewünscht, können auch solche Bestandteile wie ein Antioxidationsmittel und ein Hilfsmittel zur Verbesserung der Prozess-stabilität in die Isolationschicht eingearbeitet werden.

Beispiele für das mit Polyvinylchlorid gepfropfte Polyolefinharz, aus dem die Mantelschicht besteht, umfassen mit Polyvinylchlorid gepfropfte Ethylen/Vinylacetat-Copolymere, mit Polyvinylchlorid gepfropfte Ethylen/Methylmethacrylat- Copolymere, mit Polyvinylchlorid gepfropfte chlorierte Polyethylene, und mit Polyvinylchlorid gepfropfte Ethylen/Ethylacrylat-Copolymere.

Der Gehalt an gepfropftem Polyvinylchlorid in einem mit Polyvinylchlorid gepfropftem Polyolefinharz ist nicht besonders begrenzt, solange die gewünschte flammenhemmende Wirkung erzielt wird. Im allgemeinen beträgt der Anteil an gepfropftem Polyvinylchlorid vorzugsweise etwa 30 bis 80 Gewichts-%, besser noch 50 bis 70 Gewichts-%, bezogen auf die Gesamtmenge des gepfropften Polyvinylchloridharzes. Mengen von weniger als 30 Gewichts-% an gepfropftem Polyvinylchlorid sind nicht zu empfehlen, da dann eine ausreichende Flammenfestigkeit vielleicht nicht erzielt werden kann, während gepfropfte Mengen von mehr als 80 Gewiclits-% dazu tendieren, die Vorteile der Verwendung des Polyolefinharzes hinsichtlich der elektrischen und physikalischen Eigenschaften der Mantelschicht zu vermindern.

Das Polyolefinharz, auf das Polyvinylchlorid aufgepfropft wird, ist vorzugsweise ein Ethylen-Copolymer.

Der Ethylen-Gehalt in dem Ethylen-Copolymeren, das das "Rückgrat" des gepfropften Polymeren bildet, ist nicht besonders begrenzt. Im allgemeinen beträgt der Ethylen- Gehalt vorzugsweise 30 bis 75 Gewichts-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Ethylen-Copolymeren. Wenn der Ethylen-Gehalt außerhalb dieses Bereiches liegt, dann können sich möglicherweise die spezifischen Eigenschaften der Ethylen- Copolymere nicht entfalten.

Außerdem können auch andere Olefin-Monomere mit dem Ethylen- Copolymeren copolymerisiert werden.

In dem mit Polyvinylchlorid gepfropften Polyolefinharz können verschiedene Arten von Zusatzstoffen eingebaut werden, wie z.B. ein Verarbeitungshilfsmittel (processing stabilizer), ein organisches oder anorganisches Flammenschutzmittel, ein zusätzliches Flammenschutzmittel, ein Farbstoff, ein Schmierstoff, ein Antioxidationsmittel, und ein Vernetzungsmittel, z.B. ein polyfunktionelles Monomer.

Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Hydrotalcit ist ein zusammengesetztes basisches Carbonat, das sowohl ein zweiwertiges Metallion (wie z.B. Magnesium) als auch ein dreiwertiges Metallion (wie z.B. Aluminium) enthält. Das Hydrotalcit wird im allgemeinen in Pulverf orm (Teilchengröße von 0,1 bis 3 um) verwendet. Entsprechende spezifische Beispiele umfassen

Mg4,5Al(OH)&sub1;&sub3; CO&sub3; 3,5 H&sub2;O,

Mg0,67Al0,33 (OH)&sub2; (CO&sub3;)0,17 0,5H&sub2;O, und

Mg0,67Al0,33 (OH)&sub2; (CO&sub3;)0,17 0 - 0,3H&sub2;O .

Die in der vorliegenden Erfindung als Beispiele verwendeten Phosphorigsäureester-Verbindungen umfassen Alkylester und Alkylarylester der Phosphorigsäure. Viele der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Phosphorigsäureester- Verbindungen sind Flüssigkeiten, wenn aber die Phosphorigsäureester-Verbindung fest ist, dann wird sie im allgemeinen in Pulverform (Teilchengröße von 0,1 bis 3 um) verwendet. Entsprechende spezifische Beispiele umfassen die folgenden Verbindungen:

(TBu: tert-Butyl-Gruppe)

Die Menge an Hydrotalcit oder an Phosphorigsäureester- Verbindung, die eingebaut werden soll, beträgt vorzugsweise 1 bis 20 Gewichtsteile, noch besser 3 bis 10 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewicht steile des mit Polyvinylchlorid gepfropften Polyolefinharzes, speziell aus der Sicht der Durchschlagsspannung nach der Hitzealterung. Sogar wenn die einzubauende Menge an Hydrotalcit oder an der Phosphorigsäureester-Verbindung über die Obergrenze hinaus gesteigert wird, so ist das nicht empfehlenswert, da die Wirkung des Zusatzes nicht auf eine ausreichende Höhe gesteigert werden kann, und entsprechend der großen zugesetzten Menge ein Kostennachteil entsteht.

Zur Verwendung als Bleiverbindungsstabilisator können in der vorliegenden Erfindung alle herkömmlichen Bleiverbindungsstabilisatoren benutzt werden, obwohl vom Standpunkt der Erhaltung der mechanischen Eigenschaften der Mantelschicht nach der Hitzealterung besonders ein zweibasisches Bleiphosphat vorzuziehen ist. Bessere Ergebnisse werden erhalten, wenn ein zweibasisches Bleiphosphit in Verbindung mit dem Hydrotalcit oder der Phosphorigsäurester-Verbindung verwendet wird. Die Verwendung eines zweibasischen Bleiphosphits als Bleiverbindungsstabilisator ermöglicht somit, daß das elektrische Hochspannungskabel für Gleichstrom eine höhere Zuverlässigkeit über einen längeren Zeitraum bietet.

Die zuzusetzende Menge des Bleiverbindungsstabilisators beträgt im allgemeinen 1 bis 10 Gewichtsteile, vorzugsweise 3 bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des mit Polyvinylchlorid gepfropften Polyolefinharzes.

Zur Herstellung des elektrischen Drahtes gemäß der vorliegenden Erfindung werden die oben beschriebenen Isolations- und Mantelschichten durch eine übliche Technik, wie z.B. durch Beschichten mit einem Extruder (extrusion coating), auf den Leiter aufgebracht.

Die erhaltene Isolationsschicht und die Mantelschicht können durch Bestrahlung mit ionisierenden Strahlen, wie z.B. Elektronenstrahlen, vernetzt werden. Ein chemisches Vernetzungsmittel, wie z.B. ein organisches Peroxid, kann der Isolationsschicht und der Mantelschicht zugesetzt werden, bevor die Schichten aufgebracht werden, um die Polymeren zu vernetzen.

Die Dicke der Isolationsschicht beträgt im allgemeinen 0,30 bis 1,40 mm, und vorzugsweise 0,40 bis 1,20 mm. Die Dicke der Mantelschicht beträgt im allgemeinen 0,20 bis 1,50 mm, und vorzugsweise 0,30 bis 1,20 mm. Die Dicke dieser Schichten ist jedoch nicht besonders begrenzt.

Das elektrische Hochspannungskabel für Gleichstrom der vorliegenden Erfindung kann für Anwendungen wie z.B. die Hochspannungsverkabelung von Fernsehempfängern, für Hochspannungskabel mit einer Abschirmungsschicht, für die Hochspannungsverkabelung in verschiedenen elektronischen Instrumenten, Bauteilen und dergleichen verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung wird jetzt genauer erklärt werden unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele, was aber nicht als Beschränkung des Umfangs der Erfindung angesehen werden sollte. In den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen sind die Angaben von Teilen, Prozenten und dergleichen gewichtsbezogen, falls nichts anderes angegeben wird.

Beispiele 1 bis 12 und Vergleichsbeispiele 1 bis 7

Ein verdrillter Leitungsdraht (äußerer Durchmesser: 0,78 mm), der aus 7 mit Zinn überzogenen Weichkupferdrähten (Dicke des Zinnüberzuges: Etwa 0,5 um; äußerer Durchmesser: 0,26 mm) besteht, wurde als Leiter verwendet. Eine durch Mischen von 100 Gewichtsteilen Hart-Polyethylen (Dichte: 0,954; Schmelzflußrate: 0,8; ASTM D1238) mit 0,3 Gewichtsteilen Pentaerythrityl-tetrakis(3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat) erhaltene Zusammensetzung wurde nach einer Schmelzextrusionsmethode auf den Leiter extrudiert, so daß eine Isolationsschicht (äußerer Durchmesser: 2,98 mm) erhalten wurde.

Harzzusammensetzungen für eine Mantelschicht wurden auf die folgende Weise hergestellt: Eine Mischung von 100 Gewicht steilen eines mit Polyvinylchlorid gepfropften Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren (PVC-grafted EVA, - EVA- Gehalt: 55 Gewichts-% ; Polymerisationsgrad des Polyvinylchlorids: 1400; Hersteller: Sumitomo Chemical Industries, Ltd., Japan), 0,5 Gewichtsteilen Stearinsäure, 25 Gewichtsteilen "Dechloran Plus 25" (Perchlorpentacyclodecan, Hersteller: Hooker Chem.), 15 Gewichtsteilen Antimontrioxid, 25 Gewichtsteilen Ton, und 0,5 Gewichtsteilen 4,4'-Thiobis(6-t-butyl-3-methylphenol), zusammen mit Bleiverbindungsstabilisatoren, Hydrotalcit und/oder Phosphorigsäureester- Verbindungen, - wie nachstehend in den Tabellen 1 bis 7 beschrieben -, wurde in einem auf 140ºC vorgeheizten offenen Walzenmischer geknetet und dann granuliert.

Jede der, für die zukünftige Mantelschicht hergestellten, Harzzusammensetzungen wurde durch Schmelzextrusion auf die schon vorhandene Isolationsschicht aufgespritzt, um einen äußeren Durchmesser von 5,20 mm herzustellen. Die erhaltene Umhüllung (Isolationsschicht und Mantelschicht) wurde mit Elektronenstrahlen vernetzt (Beschleunigungsspannung: 2 MV; Dosis: Bis zu 10 Mrad), um dadurch einen isolierten elektrischen Draht für Hochspannungsgleichstrom zu erhalten.

Bei jeder Probe wurde die Anfangsdurchschlagsspannung in Wasser bei Raumtemperatur, die Anfangszugfestigkeit der Mantelschicht (entsprechend den UL-Standards), die Anfangsdehnung der Mantelschicht (entsprechend den UL-Standards), und der spezifische Durchgangswiderstand (volume resistivity) der Mantelschicht gemessen. Außerdem wurde jede Probe in einem thermostatisierten Ofen bei 136ºC 7 Tage lang der Hitzealterung unterworfen und dann wurde die Durchschiagsspannung in Wasser bei Raumtemperatur, die Retention der Zugfestigkeit der Mantelschicht, die Retention der Dehnung der Mantelschicht, und der spezifische Durchgangswiderstand der Mantelschicht gemessen.

Die Retention der Zugfestigkeit und der Dehnung wurde durch die folgende Formel definiert:

Retention (%) = (Wert nach der Alterung)/Anfangswert * 100

Die Messung der Durchschlagsspannung in Wasser wurde auf folgende Weise durchgeführt: Jede Probe eines elektrischen Drahtes wurde so in einen Wasserbehälter gelegt, daß die Länge des im Wasser untergetauchten Teils der Probe etwa 10 m betrug. Zur Messung der Durchschlagsspannung wurde dann ein positives elektrisches Potential an den Leiter der Probe angelegt, wobei das Wasser geerdet blieb, und das Potential wurde mit einer Geschwindigkeit von 10 kV/sec erhöht. Die Zahl der geprüften Proben für jedes Beispiel oder Vergleichsbeispiel betrug 5. Für den Fall, daß der Durchschlag nicht erfolgte, bevor das Potential 300 kv erreichte, wurde die Erhöhung des Potentials noch eine Minute fortgesetzt. Wenn dies immer noch keinen Durchschlag verursachte, wurde die Durchschiagsspannung der Probe mit mehr als 300 kv angegeben.

Die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen Ergebnisse werden nachstehend in den Tabellen 1 bis 7 zusammengefaßt. In den Tabellen 1 bis 7, werden die Mengen der Bestandteile, das heißt, PVC-gepfropftes EVA, die Bleiverbindungsstabilisatoren, Hydrotalcit, und Phosphorigsäureester-Verbindungen als Gewichtsteile angegeben.

Tabelle 1
Beispiel Bestandteile PVC-gepfropftes EVA Dreibasisches Bleisulfat Hydrotalcit Phosphorigsäureester-Verb. (1) Eigenschaften des Drahtes Anfangsdurchschlagsspannung(kV) Durchschlagsspannung in Wasser nach der Alterung (kV) Eigenschaften d.Mantelschicht Spezifischer Anfangsdurchgangswiderstand (*) Spezifischer Durchgangswiderstand nach d.Alterung (*) Anfangszugfestigkeit (kg/mm²) Anfangsdehnung (%) Retention der Zugfestigkeit nach der Alterung (%) Retention der Dehnung nach der Alterung (%) (*) bedeutet (10¹² Ωcm)
Tabelle 2
Beispiel Vergleichsbeispiel Bestandteile PVC-gepfropftes EVA Dreibasisches Bleisulfat Phosphorigsäureester-Verb. (2) Eigenschaften des Drahtes Anfangsdurchschlagsspannung(kV) Durchschlagsspannung in Wasser nach der Alterung (kV) Eigenschaften d.Mantelschicht Spezifischer Anfangsdurchgangswiderstand (*) Spezifischer Durchgangswiderstand nach d.Alterung (*) Anfangszugfestigkeit (kg/mm²) Anfangsdehnung (%) Retention der Zugfestigkeit nach der Alterung (%) Retention der Dehnung nach der Alterung (%) (*) bedeutet (10¹² Ωcm)
Tabelle 3
Beispiel Bestandteile PVC-gepfropftes EVA Zweibasisches Bleiphosphit Hydrotalcit Phosphorigsäureester-Verb. (1) Eigenschaften des Drahtes Anfangsdurchschlagsspannung (kV) Durchschlagsspannung in Wasser nach der Alterung (kV) Eigenschaften d.Mantelschicht Spezifischer Anfangsdurchgangswiderstand (*) Spezifischer Durchgangswiderstand nach d.Alterung (*) Anfangszugfestigkeit (kg/mm²) Anfangsdehnung (%) Retention der Zugfestigkeit nach der Alterung (%) Retention der Dehnung nach der Alterung (%) (*) bedeutet (10¹² Ωcm)
Tabelle 4
Beispiel Vergleichsbeispiel Bestandteile PVC-gepfropftes EVA Zweibasisches Bleiphosphit Phosphorigsäureester-Verb. (1) Eigenschaften des Drahtes Anfangsdurchschlagsspannung (kV) Durchschlagsspannung in Wasser nach der Alterung (kV) Eigenschaften d.Mantelschicht Spezifischer Anfangsdurchgangswiderstand (*) Spezifischer Durchgangswiderstand nach d.Alterung (*) Anfangszugfestigkeit (kg/mm²) Anfangsdehnung (%) Retention der Zugfestigkeit nach der Alterung (%) Retention der Dehnung nach der Alterung (%) (*) bedeutet (10¹² Ωcm)
Tabelle 5
Beispiel Vergleichsbeispiel Bestandteile PVC-gepfropftes EVA Dreibasisches Bleiphthalat Hydrotalcit Phosphorigsäureester-Verb. (2) Eigenschaften des Drahtes Anfangsdurchschlagsspannung(kV) Durchschlagsspannung in Wasser nach der Alterung (kV) Eigenschaften d.Mantelschicht Spezifischer Anfangsdurchgangswiderstand (*) Spezifischer Durchgangswiderstand nach d.Alterung (*) Anfangszugfestigkeit (kg/mm²) Anfangsdehnung (%) Retention der Zugfestigkeit nach der Alterung (%) Retention der Dehnung nach der Alterung (%) (*) bedeutet (10¹² Ωcm)
Tabelle 6
Beispiel Vergleichsbeispiel Bestandteile PVC-gepfropftes EVA Dreibasisches Bleimaleat Hydrotalcit Phosphorigsäureester-Verb. (1) Eigenschaften des Drahtes Anfangsdurchschlagsspannung(kV) Durchschlagsspannung in Wasser nach der Alterung (kV) Eigenschaften d.Mantelschicht Spezifischer Anfangsdurchgangswiderstand (*) Spezifischer Durchgangswiderstand nach d.Alterung (*) Anfangszugfestigkeit (kg/mm²) Anfangsdehnung (%) Retention der Zugfestigkeit nach der Alterung (%) Retention der Dehnung nach der Alterung (%) (*) bedeutet (10¹² Ωcm)
Tabelle 7
Vergleichsbeispiel Bestandteile PVC-gepfropftes EVA Hydrotalcit Phosphorigsäureester-Verb. (1) Eigenschaften des Drahtes Anfangsdurchschlagsspannung (kV) Durchschlagsspannung in Wasser nach der Alterung (kV) Eigenschaften d.Mantelschicht Spezifischer Anfangsdurchgangswiderstand (*) Spezifischer Durchgangswiderstand nach d.Alterung (*) Anfangszugfestigkeit (kg/mm²) Anfangsdehnung (%) Retention der Zugfestigkeit nach der Alterung (%) Retention der Dehnung nach der Alterung (%) (*) bedeutet (10¹² Ωcm)

Anmerkung: Die Zusammensetzung des Vergleichsbeispiels 6 wurde während des Knetens versengt (scorched).

Hydrotalcit:

Mg4,5Al&sub2; (OH) &sub1;&sub3;CO&sub3; 3, 5H&sub2;O (durchschnittlicher Teilchendurchmesser: 0,4 um)

Phosphorigsäureester-Verbindung (1):

Spezifisches Gewicht: 0,98; Viskosität: 1000 Zentipoise;

Hersteller: Adeka Argus Chemical Co., Ltd.

(R: C&sub1;&sub2;-C&sub1;&sub5;-Alkylgruppe)

Phosphorigsäureester-Verbindung (2):

Schmelzpunkt: 183ºC; Hersteller: Adeka Argus Chemical Co., Ltd.

In den Beispielen 1 bis 4 wurde dreibasisches Bleisulfat als Bleiverbindungsstabilisator in den Harzzusammensetzungen für die Mantelschicht verwendet. In der Kombination mit diesem Bleiverbindungsstabilisator wurde Hydrotalcit in einer Menge von 3 Gewichtsteilen (Beispiel 1) beziehungsweise von 10 Gewichtsteilen (Beispiel 2) verwendet. Beide Werte der Durchschlagsspannung (der Anfangswert und der Wert nach der Hitzealterung) der elektrischen Drähte der Beispiele 1 und 2 waren höher als 300 kV, und zeigten keine Verminderung der Durchschlagsspannung durch die Hitzealterung.

In den Beispielen 3 und 4 wurde dreibasisches Bleisulfat in der Kombination mit einer Phosphorigsäureester-Verbindung verwendet. Beide Werte der Durchschiagsspannung (der Anfangswert und der Wert nach der Hitzealterung) waren höher als 300 kV, und zeigten keine Verminderung der Durchschlagsspannung durch die Hitzealterung.

In den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurde nur dreibasisches Bleisulfat verwendet. Obwohl die Anfangsdurchschlagsspannungen der beiden elektrischen Drähte höher als 300 kv waren, verminderten sich die Durchschlagsspannungen nach der Hitzealterung unabhängig von der Menge des zugesetzten dreibasischen Bleisulfats.

In den Beispielen 5 bis 8 wurde zweibasisches Bleiphosphit als Bleiverbindungsstabilisator in den Harzzusammensetzungen für die Mantelschicht verwendet.

In den Beispielen 5 und 6 wurde zweibasisches Bleiphosphit in der Kombination mit Hydrotalcit verwendet. Beide Werte der Durchschlagsspannung (der Anfangswert und der Wert nach der Hitzealterung) der elektrischen Drähte der Beispiele 5 und 6 waren höher als 300 kV, und zeigten keine Verminderung der Durchschlagsspannung durch die Hitzealterung.

In den Beispielen 7 und 8 wurde der Bleiverbindungsstabilisator in der Kombination mit einer Phosphorigsäureester-Verbindung verwendet. Beide Werte der Durchschlagsspannung (der Abfangswert und der Wert nach der Hitzealterung) waren höher als 300 kV, und zeigten keine Verminderung der Durchschiagsspannung durch die Hitzealterung.

Außerdem betrugen in den Beispielen 5 bis 8, die Retentionswerte der Zugfestigkeit der Mantelschicht und die Retentionswerte der Dehnung der Mantelschicht nach der Hitzealterung bis etwa 90 % der Anfangswerte, was beweist, daß auch die mechanischen Eigenschaften der Mantelschicht hochwertig geblieben waren. Das bedeutet, daß die elektrischen Drähte der Beispiele 5 bis 8 nicht nur keine Verminderung der Durchschiagsspannung zeigen, sondern auch bei Gebrauch über einen längeren Zeitraum eine höhere Zuverlässigkeit besitzen.

Im Vergleichsbeispiel 3 wurde nur zweibasisches Bleiphosphit verwendet. Obwohl die Anfangsdurchschlagsspannung mehr als 300 kV betrug, war die Durchschlagsspannung nach der Hitzealterung niedrig. Die Retention der Dehnung nach der Hitzealterung betrug ebenfalls nur 69 %, was schlechter war als die Werte in den Beispielen 5 bis 8.

In den Beispielen 9 und 10, wurde dreibasisches Bleiphthalat als Bleiverbindungsstabilisator in den Harzzusammensetzungen für die Mantelschicht verwendet.

Im Beispiel 9 wurde dreibasisches Bleiphthalat in der Kombination mit Hydrotalcit verwendet. Beide Werte der Durchschlagsspannung (der Anfangswert und der Wert nach der Hitzealterung) waren höher als 300 kv, und zeigten keine Verminderung der Durchschiagsspannung durch die Hitzealterung.

Im Beispiel 10 wiirde der Bleiverbindungsstabilisator in der Kombination mit einer Phosphorigsäureester-Verbindung verwendet. Beide Werte der Durchschlagsspannung (der Anfangswert und der Wert nach der Hitzealterung) waren höher als 300 kv, und zeigten keine Verminderung der Durchschlagsspannung durch die Hitzealterung.

Im Vergleichsbeispiel 4 wurde nur dreibasisches Bleiphthalat verwendet. Obwohl die Anfangsdurchschlagsspannung mehr als 300 kv betrug, war die Durchschiagsspannung nach der Hitzealterung niedrig.

In den Beispielen 11 und 12 wurde dreibasisches Bleimaleat als Bleiverbindungsstabilisator in den Harzzusammensetzungen für die Mantelschicht verwendet.

Im Beispiel 11 wurde dreibasisches Bleimaleat in der Kombination mit Hydrotalcit verwendet. Beide Werte der Durchschlagsspannung (der Anfangswert und der Wert nach der Hitzealterung) waren höher als 300 kv, und zeigten keine Verminderung der Durchschlagsspannung durch die Hitzealterung.

Im Beispiel 12 wurde der Bleiverbindungsstabilisator in der Kombination mit einer Phosphorigsäureester-Verbindung verwendet. Beide Werte der Durchschlagsspannung (der Anfangswert und der Wert nach der Hitzealterung) waren höher als 300 kv, und zeigten keine Verminderung der Durchschlagsspannung durch die Hitzealterung.

Im Vergleichsbeispiel 5 wurde nur dreibasisches Bleimaleat verwendet. Obwohl die Anfangsdurchschlagsspannung mehr als 300 kv betrug, war die Durchschlagsspannung nach der Hitzealterung niedrig.

Im Vergleichsbeispiel 6 wurde nur Hydrotalcit ohne Zusatz irgend eines Bleiverbindungsstabilisators verwendet. Diese Rezeptur ergab aber das Problem, daß die Zusammensetzung während des Knetens versengt (scorched) wurde.

Im Vergleichsbeispiel 7 wurde nur eine Phosphorigsäureester- Verbindung ohne Zusatz irgend eines Bleiverbindungsstabilisators verwendet. Die Anfangszugfestigkeit und die Anfangsdehnung waren beide schlecht und der Anfangswert der Durchschlagsspannung war auch niedrig.

Aus den obigen Resultaten ergibt sich, daß nur diejenigen Proben der elektrischen Drähte, bei denen die Mantelschicht aus einer Harzzusammensetzung hergestellt wurde, die einen Bleiverbindungsstabilisator in der Kombination mit entweder einem Hydrotalcit oder mit einer Phosphorigsäureester- Verbindung enthält, keine Verminderung des Wertes der Durchschiagsspannung durch die Hitzealterung zeigen.

Es ergibt sich außerdem, daß die elektrischen Drähte, bei denen die Mantelschicht aus einer Harzzusammensetzung hergestellt wurde, die zweibasisches Bleiphosphit als Bleiverbindungsstabilisator in der Kombination mit entweder einem Hydrotalcit oder einer Phosphorigsäureester-Verbindung enthalten, darin vorteilhafter sind, daß die Retention der mechanischen Eigenschaften der Mantelschicht nach der Hitzealterung hoch ist, und daß daher diese elektrischen Drähte auch bei Gebrauch über einen längeren Zeitraum eine höhere Zuverlässigkeit besitzen.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann ein isolierter elektrischer Draht für Hochspannungsgleichstrom erhalten werden, der durch Hitzealterung keine Verminderung der Durchschlagsspannung erleidet und durch Hitzealterung nur eine kleine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Mantelschicht erfährt, und der daher eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit über einen längeren Zeitraum besitzt. Daher ist der eiektrische Draht der vorliegenden Erfindung von hohem Wert für die Verwendung als Hochspannungsdraht für verschiedene Arten von elektronischen Geräten und Bauteilen, unter Einschluß von Fernsehempfängern.

Obwohl die Erfindung genau und unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen derselben beschrieben wurde, ist es für einen erfahrenen Fachmann offensichtlich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen dieser Erfindung durchgeführt werden können, ohne vom Umfang derselben, wie er in den Anspruchen definiert wurde, abzuweichen


Anspruch[de]

1. Isolierter elektrischer Draht für Hochspannungsgleichstrom, welcher einen Leiter mit einer darauf aufgebrachten Isolationsschicht, umfassend eine Polyethylenharzzusaininensetzung, und eine Mantelschicht, die auf der äußeren Oberfläche der Isolationsschicht aufgebracht ist, umfaßt, wobei die Mantelschicht eine flammenhemmende Harzzusammensetzung umf aßt, die ein mit Poiyvinylchlorid gepfropftes Polyolefinharz umf aßt, wobei die flammenhemmende Harzzusammensetzung entweder (i) einen Bleiverbindungsstabilisator und ein Hydrotalcit oder (ii) einen Bleiverbindungsstabilisator und eine Phosphorigsäureesterverbindung enthält.

2. Isolierter elektrischer Draht für Hochspannungsgleichstrom nach Anspruch 1, worin der Bleiverbindungsstabilisator ein zweibasiges Bleiphosphit ist.

3. Isolierter elektrischer Draht für Hochspannungsgleichstrom nach Anspruch 1, worin die Menge des Bleiverbindungsstabilisators 1 bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des mit Polyvinylchlorid gepfropften Polyolefinharzes beträgt.

4. Isolierter elektrischer Draht für Hochspannungsgleichstrom nach Anspruch 1, worin das Hydrotalcit ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Mg4.5Al(OH)&sub1;&sub3;CO&sub3; 3.5H&sub2;O,

Mg0.67Al0.33(OH)&sub2;(CO&sub3;)0.17 0.5H&sub2;O und

Mg0.67Al0.33(OH)&sub2;(CO&sub3;)a0,17 0-0.3H&sub2;O.

5. Isolierter elektrischer Draht für Hochspannungsgleichstrom nach Anspruch 1, worin die Phosphorigsäureesterverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Alkylestern von Phosphorigsäure und Alkylarylestern von Phosphorigsäure.

6. Isolierter elektrischer Draht für Hochspannungsgleichstrom nach Anspruch 1, worin die Menge des Hydrotalcits oder der Phosphorigsäureesterverbindung 1 bis 20 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des mit Polyvinylchlorid gepfropften Polyolefinharzes beträgt.

7. Isolierter elektrischer Draht für Hochspannungsgleichstrom nach Anspruch 1, worin die Menge des gepfropften Polyvinylchlorids 30 bis 80 Gew.-% beträgt, bezogen auf die Menge des Polyolefinharzes und des Polyvinylchorids, das dazugepfropft worden ist.

8. Isolierter elektrischer Draht für Hochspannungsgleichstrom nach Anspruch 1, worin das Polyolefinharz, zu dem Vinylchlorid gepfropft wird, ein Ethylen-Copolymer ist.







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