PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69305781T2 28.05.1997
EP-Veröffentlichungsnummer 0568923
Titel Hochtemperaturkabel
Anmelder Pirelli Cavi S.p.A., Mailand/Milano, IT
Erfinder Grizante Redondo, Eduardo, Monza (MI), IT;
Castellani, Luca, Corsico (MI), IT;
Zaopo, Antonio, Milan, IT
Vertreter Dr. A. v. Füner, Dipl.-Ing. D. Ebbinghaus, Dr. Ing. D. Finck, Dipl.-Ing. C. Hano, Patentanwälte, 81541 München
DE-Aktenzeichen 69305781
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 29.04.1993
EP-Aktenzeichen 931069678
EP-Offenlegungsdatum 10.11.1993
EP date of grant 06.11.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.05.1997
IPC-Hauptklasse H01B 7/34
IPC-Nebenklasse H01B 3/30   H01B 3/46   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrokabel und/oder Glasfaserkabel, das flammausbreitungsbeständig ist, bei Feuereinwirkung nichtkorrodierende, nur schwachtoxische Gase und Dämpfe freisetzt, hohe Beständigkeit gegenüber Thermokaschierspannung aufweist und bei hohen Betriebstemperaturen, insbesondere bei so hohen Temperaturen wie 150ºC, eingesetzt werden kann.

Die Erfindung betrifft außerdem für die Herstellung der obigen Kabel geeignete Stoffe und ein Verfahren zur Herstellung der Kabel.

Die Polymere, die derzeit zur Herstellung von Elektro- und/oder Glasfaserkabeln verwendet werden, die flammausbreitungsbeständig sind und gleichzeitig so hohen Betriebstemperaturen wie 150ºC zu widerstehen vermögen, sind Ethylentetrafluorethylencopolymere. Die Anwesenheit von Fluor in diesen Polymeren bewirkt, daß bei Feuereinwirkung Fluorwasserstoff frei wird, der eine stark korrodierende toxische Säure darstellt. Die Norm MIL W 22759/18A, die sich auf die Steuerung bzw. Überwachung von Kabeln für militärische und halbmilitärische Zwecke bezieht, die flammausbreitungsbeständig sein müssen und so hohe Betriebstemperaturen wie 150ºC aushalten müssen, schreibt die Verwendung dieser Fluorpolymere vor, wobei in Kauf genommen wird, daß unter Umständen bei Feuereinwirkung korrosive Gase entstehen, insbesondere wenn es sich um elektronische und hochtoxische Teile handelt.

Die obige Norm schließt daher die Verwendung von Polymeren und deren Gemischen mit den mechanischen Eigenschaften aus, die für die Bildung von Leiter- und Kabelbeschichtungen geeignet sind und gleichzeitig folgende Forderungen erfüllen:

Flammausbreitungsbeständigkeit, Entwicklung von nichtkorrodierenden, nur geringe Toxizität aufweisenden halogenfreien Gasen bei Feuereinwirkung,

hohe Beständigkeit gegenüber Thermokaschierspannung, Verwendbarkeit der elektrischen Leiter und Kabel bei so hohen Betriebstemperaturen wie 150ºC.

Bekannte Polymerstoffe, die keine Halogene oder andere chemische Elemente enthalten, die zur Bildung von korrosiven Dämpfen und Gasen führen können, bei Feuereinwirkung nur schwachtoxisch sind und verglichen mit Halogenpolymeren Flammausbreitungsbeständigkeit besitzen, sind Polyphenylsulfide (PFS) und Siliconetherimid-Blockcopolymere (CSEI).

Unter einem Polyphenylsulfid (PFS) versteht man ein geradkettiges oder verzweigtes Polymer, wie es z.B. in der US-PS 3 919 177 beschrieben wird, das am besten durch eine Monomerkette der Formel

dargestellt werden kann, in der R eine Bedeutung hat, ausgewählt unter einem Wasserstoffatom und wenigstens einem Phenylsulfidrest.

Polyphenylsulfide sind z.B. bei der Firma Bayer unter der Handelsbezeichnung TEDUR oder bei der Firma Philips unter der Handelsbezeichnung RYTON erhältlich.

Polyphenylsulfid allein ist für die Herstellung von Beschichtungen für Leiter und/oder Kabel für den Einsatz bei gegebenenfalls 125ºC überschreitenden Temperaturen aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften nicht geeignet.

Eine aus Polyphenylsulfid hergestellte Beschichtung für Leiter und/oder Kabel zeigt nämlich schon bei kurzzeitigem Halten bei Temperaturen von über 125ºC eine spezifische Dehnung von 10%, weshalb sie nicht in Frage kommt, da für Kabel bekannt ist, daß eine Beschichtung für Leiter und/oder Kabel eine spezifische Dehnung von mindestens 50% und vorzugsweise von mindestens 100% haben muß, um Kabeln eine entsprechende Flexibilität zu verleihen.

Der geringe Wert der spezifischen Dehnung (10%) einer Beschichtung für Leiter und/oder Kabel aus Polyphenylsulfid hängt mit der Tatsache zusammen, daß 125ºC die Rekristallisationstemperatur eines Polyphenylsulfids darstellt. In der Tat zeigt kristallines Polyphenylsulfid eine geringe spezifische Dehnung.

Unter Siliconetherimid-Blockcopolyrneren (CSEI) versteht man ein Polymer, wie es z.B. in der Patentschrift WO87/00846 beschrieben wird, das am besten durch die Formel

dargestellt werden kann, worin:

R² ausgewählt ist unter Alkylgruppen mit 1 bis 14 C-Atomen und vorzugsweise eine Propylgruppe darstellt,

R¹ ausgewählt ist unter Alkylgruppen mit 1 bis 14 C-Atomen und vorzugsweise eine Methylgruppe darstellt,

R³ eine zweiwertige aromatische Gruppe mit 6 bis 20 C-Atomen und vorzugsweise eine Bisphenol-A-Gruppe darstellt, und

n und m Zahlen zwischen 4 und 10 bzw. 1 und 3 darstellen.

Ein Beispiel für das in Frage kommende Copolymer ist z.B. jenes, das von der Firma General Electric unter der Handelsbezeichnung SILTEM STM - 1500 erhältlich ist.

Siliconetherimid-Blockcopolymere zeigen eine spezifische Dehnung von über 100%, was sie für die Herstellung von Beschichtungen für Leiter und/oder Kabel geeignet macht.

Da jedoch Siliconetherimid-Blockcopolymere nur eine geringe Beständigkeit gegenüber Thermokaschierspannung, gemessen nach den CEI-Normen 20 bis 34, aufweisen, können sie nicht für die Herstellung von Kabeln verwendet werden, die bei so hohen Betriebstemperaturen wie 150ºC gemäß der Norm MIL W 22759/18A zum Einsatz gelangen, die das Bestehen einer Halteprüfung bei einer Temperatur von 230ºC während 7 Stunden vorsieht.

Da Beschichtungen für Leiter und/oder Kabel, die aus den oben erwähnten beiden Einzelpolymeren hergestellt werden, nur eine geringe Beständigkeit gegenüber Thermokaschierspannung aufweisen, was aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht, hat der Fachmann aufgrund des Standes der Technik keine Veranlassung anzunehmen, daß Gemische aus diesen Polymeren, d.h. aus Polyphenylsulfid (PFS) und Siliconetherimid-Blockcopolymeren (CSEI), selbst wenn sie ausgezeichnet mischbar sein sollten, Temperaturen bezüglich der Beständigkeit gegenüber Thermokaschierspannung erreichen könnten, die hoch genug sind, damit ein damit beschichtetes Kabel bei Betriebstemperaturen von 150ºC einsatzfähig ist und die von der Norm MIL W 22759/18A festgelegten Prüfung besteht.

Der Anmelder hat nun demgegenüber gefunden, daß es möglich ist, flammausbreitungsbeständige Kabel herzustellen, die bei einer Betriebstemperatur einsatzfähig sind, die über der Temperatur liegt, die der Betriebstemperatur für den gemessenen Mittelwert der Polymerkomponenten je nach der Zusammensetzung der Mischung entspricht, und die insbesondere bei Betriebstemperaturen von 150ºC einsatzfähig sind, wobei diese Polymere bei Feuereinwirkung bei Verwendung von Gemischen, die Mischungen aus einem Polyphenylsulfid (PFS) und einem Siliconetherimid-Blockcopolymer (CSEI) enthalten, nichtkorrodierende Gase von geringer Toxizität freisetzen, was beides auf einer synergistischen Wirkung beruht, die zu einer Verbesserung nicht nur im Hinblick auf die Zugspannung und auf die spezifische Dehnung, sondern auch im Hinblick auf die Beständigkeit gegenüber Thermokaschierspannung in der Polymermischung führt.

Eine Voraussetzung für die Erzielung von Kabeln, die Betriebstemperaturen zu widerstehen vermögen, die höher sind als jene, die dem aus dem für die Polymerkomponenten je nach der Zusammensetzung errechneten Mittelwert entsprechen, besteht darin, daß die unverzweigten und verzweigten Polyphenylsulfide (PFS) eine Viskosität von über 110 Pa.s bei = 1000 s&supmin;¹, gemessen mit Hilfe eines Kapillarrheometers mit einer Länge von 30 mm und mit einer 1 mm weiten Öffnung bei 310ºC besitzen sollten, und das Polyphenylsulfid in einer Menge von 15 bis 90 Gew.- Teilen und vorzugsweise von 25 bis 70 Gew.-Teilen vorliegen sollte, und, sollte die Betriebstemperatur 150ºC betragen, es in einer Menge von 50 bis 65 Gew.-Teilen vorliegen sollte.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Kabel, das einen Leiter und wenigstens eine Deckschicht aus einem auf den Leiter aufextrudierten Polymerstoff umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Beschichtung eine Mischung aus einem Polyphenylsulfid und einem Siliconetherimid-Blockcopolymer darstellt, bei dem das Polyphenylsulfid eine Viskosität bei 310ºC von 110 Pa.s oder darüber aufweist und, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Mischung in einer Menge zwischen 15 und 90 Gew.-teilen eingearbeitet ist.

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft einen Stoff zur Bildung von Leiter- und/oder Kabelbeschichtungen, bestehend aus einem Polymerstoffgemisch, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch eine Mischung aus einem Polyphenylsulfid und einem Siliconetherimid-Blockcopolymer darstellt, bei dem das Polyphenylsulfid eine Viskosität bei 310ºC von 110 Pa.s oder darüber aufweist und, bezogen auf 100 Gew.- Teile der Mischung, in einer Menge zwischen 15 und 90 Gew.- Teilen eingearbeitet ist.

Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kabeln, das die Stufe der Extrusion wenigstens einer Deckschicht aus einem Polymerstoffgemisch auf den Leiter umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch eine Mischung aus einem Polyphenylsulfid und einem Siliconetherimid-Blockcopolymer darstellt, bei dem das Polyphenylsulfid eine Viskosität bei 310ºC von 110 Pa.s oder darüber aufweist und, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Mischung, in einer Menge zwischen 15 und 90 Gewichtsteilen eingearbeitet ist.

Die vorliegende Erfindung wird am besten aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung anhand eines Beispiels, das keinen einschränkenden Charakter hat und auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, verständlich. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Stücks des erfindungsgemäßen Kabels;

Fig. 2 ein Diagramm mit den Zugspannungswerten in MPa der Beschichtung für Leiter und/oder Kabel, die aus Mischungen von Polyphenylsulfiden und Siliconetherimid- Blockcopolymeren bestehen, in Abhängigkeit von der Mischungszusammensetzung;

Fig. 3 ein Diagramm mit den spezifischen Dehnungen von Beschichtungen für Leiter und/oder Kabel, die aus Mischungen von Polyphenylsulfid und Siliconetherimid- Blockcopolymeren bestehen, in Abhängigkeit von der Mischungszusammensetzung;

Fig. 4 ein Diagramm mit der Beständigkeit gegenüber Thermokaschierspannung der Beschichtungen für Leiter und/oder Kabel, die aus Mischungen von Polyphenylsulfid und Siliconetherimid-Blockcpolymeren bestehen, in Abhängigkeit von der Mischungszusammensetzung.

Ein erfindungsgemäßes Kabel in der konkreten Ausführungsform gemäß Fig. 1 zeigt einen elektrischen Leiter bzw. Lichtleiter 1, der von wenigstens einer aus dem nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Material hergestellten Deckschicht 2 umgeben ist.

Ist der Leiter 1 ein Lichtleiter, kann dieser z.B. aus einer einzigen Lichtleitfaser, einem Bündel von Lichtleitfasern oder üblicherweise aus einem Lichtleitkern bestehen, in dem Lichtleitfasern untergebracht sind.

Ist der Leiter 1 ein elektrischer Leiter, wie z.B. bei Verwendung als Mikrokabel für Niedervoltsignalanlagen und -überwachungsanlagen (mit einer Spannung von 1 KV oder darunter), kann dieser Leiter z.B. eine Leitungsschnur aus elektrisch leitendem Material, wie etwa aus Kupfer oder Aluminium, sein. So z.B. kann er eine aus 19 aus verzinktem Kupfer hergestellten Strängen gebildete Leitungsschnur mit einem Durchmesser von 0,5 mm² sein. Die der Leitungsschnur anhaftende Deckschicht 2 ist dann 0,2 mm dick und wird durch Aufextrudieren auf den gesamten Umfang der Leitungsschnur gebildet.

Ein erfindungsgemäßer Stoff zur Bildung der Deckschicht 2 besteht aus einem Gemisch, das eine Mischung aus einem nachfolgend definierten Polyphenylsulfid (PFS) und einem nachfolgend definierten Siliconetherimid-Blockcopolymer (CSEI) umfaßt oder vorzugsweise aus dieser Mischung besteht.

Das Polyphenylsulfid (PFS) kann unverzweigt oder verzweigt sein und hat, wie oben angegeben, für die erfindungsgemäßen Zwecke ein Molekulargewicht aufzuweisen, dem eine Viskosität von über 110 Pa.s bei = 1000 s&supmin;¹ , gemessen bei 310ºC mit Hilfe eines Kapillarrheometers mit einer Länge von 30 mm und mit einer 1 mm weiten Öffnung, entspricht.

Das Siliconetherimid-Blockcopolymer wurde bereits oben definiert und ist das einzige derzeit auf dem Markt erhältliche.

Es wurde eine Reihe von Mischungen aus unverzweigten und verzweigten Polyphenylsulfiden (PFS), die auf dem Markt erhältlich sind und unterschiedliche Viskosität aufweisen, mit dem derzeit einzigen erhältlichen Siliconetherimid-Blockcopolymer (CSEI) hergestelt.

Eine Gruppe von Mischungen wurde mit einem verzweigten Polyphenylsulfid (PFS) mit einer Viskosität von über 110 Pa.s und insbesondere von 200 Pa.s bei jeweils 310ºC hergestellt, die dann in unterschiedlichen Verhältnissen mit dem Siliconetherimid-Blockcopolymer (CSEI) in einem Brabender-Mischer gemischt wurden. Die Mischung erfolgte bei einer Temperatur von 300ºC während einer Zeitdauer von 10 Minuten.

Eine zweite Gruppe von Mischungen mit einem unverzweigten Polyphenylsulfid (PFS) mit derselben Viskosität wie oben wurde mit dem Siliconetherimid-Blockcopolymer (CSEI) bei denselben Verhältnissen und unter denselben Bedingungen, wie für die erste Gruppe angegeben, gemischt.

Unter Verwendung der Mischungen der ersten und zweiten Gruppe wurden durch Formen 200 x 200 x 1 mm große Platten hergestellt.

Aus diesen wurden durch Stanzen Prüfstäbe hergestellt, wonach an ihnen bei einer Ziehgeschwindigkeit von 50 mm pro Sekunde entsprechend den Normen CEI 20 - 34 die Zugspannung (CR) und die spezifische Dehnung (AR) ermittelt wurden. Diese mechanischen Eigenschaften wurden ohne Wärmebehandlung ermittelt, die zu einer Umkristallisation des Materials führen kann.

Außerdem wurden unter Verwendung eines dynamischen thermomechanischen Analysators vom Typ DMTA MK -II bis zu einer Frequenz von 1 Hz die Glasumwandlungstemperatur-(Tg-)-werte ermittelt.

In den nachfolgenden Tabellen 1 und 2 sind die Ergebnisse zusammengefaßt, die mit den Mischungen der ersten und zweiten Gruppe erhalten wurden:

Tabelle 1
Tabelle 2

Aus Tabelle 1 und 2 geht hervor, daß

die Tatsache, daß in den obigen Mischungen das Polyphenylsulfid (PFS) unverzweigt oder verzweigt ist, die Ergebnisse nicht beeinflußt, und

die Zweikomponentenpolymere miteinander völlig mischbar sind, so daß für jede Mischungszusammensetzung ein und dieselbe Glasumwandlungstemperatur gilt.

Obwohl die niedrigen Werte für die spezifische Dehnung (AR) in den Tabellen 1 und 2 gegen die Verwendung der oben hergestellten Mischungen aus Polyphenylsulfid und Siliconetherimid- Blockcopolymer für die Herstellung von Kabeln sprechen, wurden dennoch Kabel hergestellt, bei denen unterschiedliche Verhältnisse derselben beiden Polymere enthaltende Mischungen, die zur Bildung der obigen Platten verwendet wurden, durch Extrusion auf eine Leitungsschnur aus verzinktem Kupfer, wie sie oben definiert wurde, aufgebracht wurden.

Diese Mischungen wurden unter Verwendung eines Stetigmischers vom Typ Buss Co-Kneader KKG 4.6 - 7 unter Mischen bei einer Temperatur von 290ºC während einer Zeitdauer von 1 Minute hergestellt.

Für die Beschichtung der oben definierten Leitungsschnur wurde ein Extruder für synthetische Polymere mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Länge von 24 Durchmessern verwendet, der bei der Schmelztemperatur des Produktes von 290ºC arbeitet.

Die erforderlichen Prüfstäbe für die Versuche wurden erhalten, indem man die Leitungsschnüre nach der Beschichtung entnahm.

Die Werte für die Zugspannung (CR) und die spezifische Dehnung (AR) wurden an den aus den Proben der Kabelbeschichtung bestehenden Prüfstäben gemäß den Normen CEI 10 - 34 bei einer Ziehgeschwindigkeit von 50 mm/min ermittelt.

Die Zugspannung (CR) und die spezifischen Dehnung (AR) nach der obigen Norm wurden auch an konditionierten Prüfstäben, d.h. an solchen ermittelt, die einer Wärmebehandlung insbesondere bei einer Temperatur von 150ºC während 4 Stunden unterzogen worden waren.

Außerdem wurden nach der obigen Norm die Zugspannung und die spezifische Dehnung der Leitungsschnurbeschichtungen, die mit den einzelnen die Mischungen darstellenden Polymeren gebildet worden waren, entsprechend den obigen Bedingungen ermittelt.

Schließlich wurden entsprechend den Normen CEI 20-34 Prüfungen bezüglich der Beständigkeit gegenüber der Thermokaschierspannung durchgeführt, und zwar sowohl an mit nichtkonditionierten Mischungen beschichteten Leitungsschnüren als auch an solchen, die mit der aus den einzelnen die Mischungen darstellenden Polymeren gebildeten Beschichtung überzogen worden waren.

Die Ergebnisse der Prüfungen der einzelnen Leitungsschnurbeschichtungen sind in Tabelle 3 zusammengefaßt. Dabei stehen

CR für die Zugspannung, ausgedrückt als MPa, der nicht wärmebehandelten Prüfstäbe,

CRT für die Zugspannung, ausgedrückt als MPa, der wärmebehandelten Prüfstäbe,

AR für die spezifische Dehnung der nicht wärmebehandelten Prüfstäbe,

ART für die spezifische Dehnung der wärmebehandelten Prüfstäbe,

TRM für die Beständigkeit gegenüber Wärmekaschierspannung, ausgedrückt als ºC, der nicht wärmebehandelten Prüfstäbe,

PFS für Polyphenylsulfid und

CSEI für Silikonetherimid-Blockcopolymer.

In den Diagrammen auf der Basis der Werte in Tabelle 3 in Fig. 2, 3 und 4, ist auf der Abszisse der Prozentanteil an Polyphenylsulfid in der Mischung aufgetragen, während auf der Ordinate die folgenden Werte aufgetragen sind:

In Fig. 2 die Zugspannung von Gemischen, ausgedrückt als MPa,

in Fig. 3 die spezifische Dehnung der Mischungen,

in Fig. 4 die Beständigkeit gegenüber Thermokaschierspannung und insbesondere die Temperatur, ausgedrückt als ºC, bei der es zu einer 50%igen Verminderung der Dicke der Kabeldeckschicht kommt.

Fig. 2 zeigt zwei Kurven, und zwar eine durchgehende Linie, welche die Entwicklung der Zugspannungswerte der unkonditionierten Beschichtungen, d.h. der Beschichtungen, die vorgängig nicht wärmebehandelt wurden, darstellt, und eine gestrichelte Linie, welche die Entwicklung der Zugspannungswerte der konditionierten Beschichtungen darstellt.

Fig. 2 zeigt vor allem, daß die Zugspannungswerte nicht bloß additive Werte darstellen, wie man sie aufgrund der Verträglichkeit der beiden Polymere unter Berücksichtigung des Vorliegens eines einzigen Tg-Werts vorhersagen könnte, sondern belegen das Vorliegen einer synergistischen Wirkung in der Mischung im Zusammenhang mit der Zugspannung.

Fig. 2 zeigt außerdem, daß für die Menge an in der Mischung enthaltenen Polyphenylsulfids eine Beschränkung besteht, da die Zugspannung einer Kabelbeschichtung, wie dem Fachmann bekannt ist, über 30 MPa liegen muß. Insbesondere müssen bei der Herstellung von Kabeln Mischungen zurückgewiesen werden, bei denen der Polyphenylsulfidgehalt unter 15 % liegt.

Auch Fig. 3 zeigt zwei Kurven, und zwar eine durchgehende Linie, welche die Entwicklung der spezifischen Dehnung für nichtkonditionierte Beschichtungen darstellt, und eine gestrichelte Linie, welche die Entwicklung der spezifischen Dehnung für konditionierte Beschichtungen darstellt.

Fig. 3 läßt, was die spezifische Dehnung sowohl bei den nichtkonditionierten als auch bei den konditionierten Beschichtungen betrifft, eine nicht vorhersagbare synergistische Wirkung erkennen.

Bei der Kabelherstellung ist es jedoch erforderlich, daß Mischungen zurückgewiesen werden, bei denen der Polyphenylsulfidgehalt bei über 90 % liegt, da jenseits dieses Werts die spezifische Dehnung auf über 50 % absinkt und damit dann unter dem minimalen zulässigen Wert für eine Kabel- oder Leiterbeschichtung liegt.

Fig. 4 zeigt eine sehr ausgeprägte und nicht vorhersagbare synergistische Wirkung in bezug auf die Beständigkeit gegenüber Thermokaschierspannung bei unkonditionierten Beschichtungen, wobei die Entwicklung dieser Beständigkeit durch eine durchgehende Linie dargestellt ist.

Das Diagramm in Fig. 4 zeigt außerdem, daß die Beständigkeit gegenüber Thermokaschierspannung ausgeprägt und nicht vorhersagbar hoch bei Beschichtungen ist, die aus Mischungen mit einem Polyphenylsulfidgehalt von ca. 60 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Mischung bestehen; jedenfalls werden bei Mischungen mit einem Polyphenylsulfidgehalt zwischen 50 und 65 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Mischung bei der Beständigkeit gegenüber der Thermokaschierspannung hohe Werte erreicht.

Diese hohen Beständigkeitswerte zeigen, daß es möglich ist, Kabel herzustellen - zumindest aus Mischungen mit einem Polyphenylsulfidgehalt zwischen 50 und 65 Gew.-Teilen -, die bei Betriebstemperaturen von 150ºC einsatzfähig sind.

Die Überprüfung von Leitern und Kabeln, die mit Mischungen von Polyphenylsulfid und Siliconetherimid-Blockcopolymeren beschichtet wurden, auf ihre Einsatzfähigkeit bei Betriebstemperaturen von 150ºC erfolgte nach der Norm MIL W 22759/18A.

Für die obigen Prüfungen wurden dieselben mit Mischungen mit einem Polyphenylsulfidgehalt zwischen 50 und 65 Gew.-% beschichteten Leiter verwendet, wie sie auch für die Herstellung der Prüfstäbe für die Kabelbeschichtungen verwendet wurden.

Die Ergebnisse der Prüfungen entsprechend der Norm MIL W 22759/18A zeigen, daß alle Kabel mit Beschichtungen, die aus Mischungen hergestellt wurden, die aus einem Polyphenylsulfid (mit einer Viskosität von über 110 Pa.s bei 310ºC) und einem Siliconetherimid-Blockcopolymer (mit denselben Eigenschaften wie oben angegeben) bestehen, bei denen das Polyphenylsulfid in einer Menge zwischen 50 und 65 Gew.-Teilen pro 100 Gew.- Teile Mischung vorliegt, die mit "SHORT-TERM THERMAL STABILITY" bezeichnete Prüfung gemäß der Norm MIL W 22759/18A bestehen, weshalb sie bei Betriebstemperaturen von 150ºC einsatzfähig sind.

Identische Prüfungen entsprechend der genannten Norm wurden an Kabeln mit Beschichtungen, die aus Mischungen hergestellt wurden, die aus Polyphenylsulfid und Siliconetherimid-Blockcopolymer mit einem Polyphenylsulfidgehalt zwischen 50 und 65 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile der Mischung bestanden, durchgeführt, wobei das verwendete Polyphenylsulfid eine Viskosität bei 310ºC von 110 Pa.s oder darunter hatte. Die Kabel bestanden jedoch nicht die "SHORT-TERM THERMAL STABILITY"-Prüfung gemäß der Norm MIL W 22759/18A, weshalb sie für den Einsatz bei Betriebstemperaturen von 150ºC nicht in Frage kommen.

Es wurden noch weitere Prüfungen durchgeführt, um die Toxizität der Gase und Dämpfe, die im Brandfalle aus erfindungsgemäßen Leitern und Kabeln freigesetzt werden, sowie die Flammausbreitungsbeständigkeit zu ermitteln.

Die Prüfungen bezüglich der Toxizität der Gase und Dämpfe, die im Brandfalle aus Kabeln freigesetzt werden, wurden gemäß den Normen CEI 20 - 37 (Teil II) durchgeführt, und zwar an einem erfindungsgemäßen Kabel, d.h. an einem Kabel, dessen Beschichtung aus einer Mischung hergestellt wurde, die aus 60 Gew.- Teilen eines Polyphenylsulfids und 40 Gew.-Teilen eines Siliconetherimid-Blockcopolymers bestand.

Der Toxizitätsindex der Gase und Dämpfe, die im Brandfall aus dem Kabel freigesetzt wurden, hatte den Wert 16 und überstieg bei keiner Zusammensetzung den Wert 22.

Dieselben Versuche bezüglich der Toxizität der Gase und Dämpfe, die im Brandfall aus dem Kabel freigesetzt werden, wurden an einem bekannten Kabel, das für den erfindungsgemäßen Einsatz bei einer Betriebstemperatur von 150ºC gemäß der Norm MIL W 22759/18A geeignet und mit einer Beschichtung aus einem Ethylentetrafluorethylencopolymer hergestellt war und dessen Toxizitätsindex einen Wert von 130 aufwies, durchgeführt.

Die Toxizitätsversuche mit Gasen und Dämpfen, die im Brandfall aus dem Kabel freigesetzt werden, zeigen eindeutig, daß die erfindungsgemäßen Kabel selbst bei so hohen Betriebstemperaturen wie 150ºC einsatzfähig sind und einen erheblich niedrigeren Toxizitätsindex aufweisen als Kabel mit Beschichtungen aus Halogenpolymeren, die gemäß der Norm MIL W 22759/18A eingesetzt werden, um eine Betriebstemperatur von 150ºC zu erreichen.

Die Prüfungen zur Feststellung der Flammausbreitungsbeständigkeit wurden gemäß der Norm IEG 332-2 an erfindungsgemäßen Kabeln, d.h. an Kabeln mit einer Beschichtung aus Mischungen aus Polyphenylsulfid und Siliconetherimid-Blockcopolmer, in welchen das Polyphenylsulfid in einer Menge zwischen 15 und 90 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile der Mischung eingearbeitet war, durchgeführt.

Entsprechend der obigen Norm ließ man während 20 ± 1 Sekunden auf den mittleren Bereich einzelner Stücke von erfindungsgemäßen Kabeln eine Flamme einwirken, wobei die einzelnen Stücke geradlinig waren, von einer Klemme senkrecht herunterhingen und eine Länge von 600 ± 25 mm aufwiesen. Auf diese Weise wurde festgestellt, daß der verbrannte Anteil mehr als 50 mm von der Unterkante der Klemme entfernt war. Gemäß der Norm IEC 332-2 bestanden also alle erfindungsgemäßen Kabel die Prüfung.


Anspruch[de]

1. Kabel, das einen Leiter und wenigstens eine Deckschicht aus einem auf den Leiter aufextrudierten Polymerstoff umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Beschichtung eine Mischung aus einem Polyphenylsulfid und einem Siliconetherimid-Blockcopolymer darstellt, bei dem das Polyphenylsulfid eine Viskosität bei 310ºC von 110 Pa.s oder darüber aufweist und, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Gemischs aus dem Polyphenylsulfid und dem Siliconetherimid-Blockcopolymer, in einer Menge zwischen 15 und 90 Gewichtsteilen eingearbeitet ist.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyphenylsulfid in der Mischung vorzugsweise in einer Menge zwischen 25 und 70 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Mischung, vorliegt.

3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyphenylsulfid in der Mischung insbesondere in einer Menge zwischen 50 und 65 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Mischung, vorliegt.

4. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliconetherimid-Blockcopolymer der Formel

entspricht, wobei R³ eine zweiwertige aromatische Gruppe mit 6 bis 20 C-Atomen darstellt, R¹ und R², welche gleich oder verschieden sein können, ausgewählt sind aus Alkylgruppen mit 1 bis 14 C-Atomen und n sowie m Zahlen zwischen 4 und 10 bzw. 1 und 3 darstellen.

5. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß R¹ eine Methylgruppe, R² eine Propylgruppe und R³ eine Bispbenol-A-Gruppe bedeuten.

6. Stoff zur Bildung von Leiter- und/oder Kabelbeschichtungen, bestehend aus einem Polymerstoffgemisch, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch eine Mischung aus einem Polyphenylsulfid und einem Siliconetherimid-Blockcopolymer darstellt, bei dem das Polyphenylsulfid eine Viskosität bei 310ºC von 110 Pa.s oder darüber aufweist und, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Gemischs, in einer Menge zwischen 15 und 90 Gewichtsteilen eingearbeitet ist.

7. Stoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyphenylsulfid in der Mischung vorzugsweise in einer Menge zwischen 25 und 70 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Mischung, vorliegt.

8. Stoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyphenylsulfid in der Mischung vorzugsweise in einer Menge zwischen 50 und 65 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Mischung, vorliegt.

9. Stoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliconetherimid-Blockcopolymer der Formel

entspricht, wobei R³ eine zweiwertige aromatische Gruppe mit 6 bis 20 C-Atomen darstellt, R¹ und R², welche gleich oder verschieden sein können, ausgewählt sind aus Alkylgruppen mit 1 bis 14 C-Atomen und n sowie m Zahlen zwischen 4 und 10 bzw. 1 und 3 darstellen.

10. Stoff nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß R¹ eine Methylgruppe, R² eine Propylgruppe und R³ eine Bisphenol-A-Gruppe bedeuten.

11. Verfahren zur Herstellung von Kabeln, das die Stufe der Extrusion wenigstens einer Deckschicht aus einem Polymerstoffgemisch auf den Leiter umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch eine Mischung aus einem Polyphenylsulfid und einem Siliconetherimid- Blockcopolymer darstellt, bei dem das Polyphenylsulfid eine Viskosität bei 310ºC von 110 Pa.s oder darüber aufweist und, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Gemischs, in einer Menge zwischen 15 und 90 Gewichtsteilen eingearbeitet ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyphenylsulfid in der Mischung vorzugsweise in einer Menge zwischen 25 und 70 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Mischung, vorliegt.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyphenylsulfid in der Mischung vorzugsweise in einer Menge zwischen 50 und 65 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Mischung, vorliegt.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliconetherimid-Blockcopolymer der Formel

entspricht, wobei R³ eine zweiwertige aromatische Gruppe mit 6 bis 20 C-Atomen darstellt, R¹ und R², welche gleich oder verschieden sein können, ausgewahlt sind aus Alkylgruppen mit 1 bis 14 C-Atomen und n sowie m Zahlen zwischen 4 und 10 bzw. 1 und 3 darstellen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß R¹ eine Methylgruppe, R² eine Propylgruppe und R³ eine Bisphenol-A-Gruppe bedeuten.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com