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WÄRMEBESTÄNDIGER LEITFÄHIGER DRAHT FÜR HOHE GLEICHSPANNUNG - Dokument DE69221981T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69221981T2 19.02.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0536423
Titel WÄRMEBESTÄNDIGER LEITFÄHIGER DRAHT FÜR HOHE GLEICHSPANNUNG
Anmelder Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka, JP
Erfinder HAYAMI, Hiroshi, Osaka Works of Sumitomo, Konohana-ku, Osaka-shi, Osaka 554, JP
Vertreter H. Wilcken und Kollegen, 23552 Lübeck
DE-Aktenzeichen 69221981
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 24.04.1992
EP-Aktenzeichen 929095495
WO-Anmeldetag 24.04.1992
PCT-Aktenzeichen JP9200535
WO-Veröffentlichungsnummer 9220075
WO-Veröffentlichungsdatum 12.11.1992
EP-Offenlegungsdatum 14.04.1993
EP date of grant 03.09.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.02.1998
IPC-Hauptklasse H01B 7/34
IPC-Nebenklasse H01B 3/30   H01B 3/44   C08K 3/22   C08L 23/04   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft wärmebeständige Hochspannungs- Zuleitungsdrähte für Gleichstrom, die Eigenschaften aufweisen, welche bei Temperaturbewertung höher als 125ºC die UL Standards erfüllen und zur Verwendung beispielsweise für die Verkabelung in Fernsehgeräten, elektromagnetischen Kochern, Kopierapparaten, Computern und anderen elektronischen Geräten vorgesehen sind.

Es ist für die in Fernsehgeräten, elektromagnetischen Kochern, Kopierapparaten, Computern und anderen elektronischen Geräten verwendeten isolierten Drähte wichtig, daß sie sicher gegen Feuer sind, und derartige isolierte Drähte, wie sie durch die Elektrogeräteverordnung in Japan, die UL Standards in den Vereinigten Staaten und die CSA Standards in Kanada zugelassen sind, werden für diese Zwecke verwendet.

Zusätzlich ist auch die Sicherheit gegen Hochspannung wichtig, da die in den Hochspannungsbereichen von elektronischen Geräten verwendeten feuerbeständigen, isolierten Drähte Gleichstrom mit so hohen Spannungen von 10 bis 40 kV führen.

Als Verfahren zur Bewertung von Hochspannungsdrähten für elektronische Geräte ist eines, beschrieben in Abschnitt 758 des UL Standards, bekannt. Bei dem dort beschriebenen Bewertungsverfahren werden (1) der Hochspannungs-Durchschneide- Test und (2) der Feuerbeständigkeits-Test als technisch schwierig zu bestehen erachtet.

Fig. 2 ist zur Erläuterung des Hochspannungs-Durchschneide-Tests entsprechend dem Abschnitt 758 im UL Standard vorgesehen. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, wird an beiden Enden eines Drahtes 13, der über zwei parallele Bohrstangen 11 mit 0,8 mm (1/32") Durchmesser gehängt ist, in einem auf dem Temperaturniveau gehaltenen Bad jeweils ein Gewicht 10 von 454 g (1 pound) angebracht, und wenn eine 1,5 mal so hohe Spannung aus der Gleichspannungsquelle 12 angelegt wird, darf innerhalb von 7 Stunden kein Versagen stattfinden.

Fig. 3 ist zur Erläuterung des Feuerbeständigkeits-Tests entsprechend dem UL Standard vorgesehen. Wie in der Zeichnung gezeigt, muß, wenn ein zur Abschirmung gegen Bewegungen der umgebenden Luft in einem Behältnis 14 vertikal angeordneter Draht 18 einem Feuer von einem Brenner 15 ausgesetzt ist, das Feuer innerhalb von 60 Sekunden ausgelöscht sein und am Boden angeordnete Absorptionsbaumwolle 17 darf nicht aufgrund von heruntertropfendem, brennendem Material Feuer fangen, und darüberhinaus darf ein oben angeordnetes Packpapier 16 weder Feuer fangen noch versengt werden.

Um diese zwei Erfordernisse zu erfüllen, wurden doppelschichtige Drähte verwendet, die aus einer inneren Polyäthylen-Isolierung und einer äußeren Umhüllung aus einer flammverzögernden Harzzusammensetzung bestehen.

Beispielsweise wird über einen Draht berichtet, bei dem zum Bestehen des Hochspannungs-Durchschneide-Tests Polyäthylen mit einem Schmelzpunkt höher als 105 ºC über den Leiter beschichtet wird und die flammverzögernde Umhüllung, umfassend hauptsächlich Äthylen-Vinylacetat-Vinylchlorid-Kopolymer, die Polyäthylen-Isolierung umgebend beschichtet ist. (Siehe die japanische Patentveröffentlichung Nr. 41786/1977)

Es wird auch berichtet, daß die äußere Schicht des gleichartigen, doppelschichtigen Drahtes Polyvinylchlorid-gepfropftes, chloriertes Polyäthylen (japanische Patentveröffentlichung Nr. 15058/1979), chlorosulfoniertes Polyäthylen umfaßt. (japanische Patent-Offenlegungs-Veröffentlichung Nr. 42755/1974)

Diese isolierten Drähte erreichen VW-1 Niveau Flammverzögerung durch Beschichtung des Polyäthylens mit einer hoch feuerbeständigen Harzzusammensetzung, welche die leichte Entflammbarkeit von Polyäthylen ausgleicht, während es die ausgezeichneten Isolierungseigenschaften und Kriechstromfestigkeit von Polyäthylen erhält.

Diese isolierten Drähte haben jedoch eine obere Grenze bei einer Temperaturbewertung von 105ºC, weil die äußere Harzzusammensetzungsschicht PVC-Anteile oder Chlorid enthaltende Monomere als wiederholte Einheiten hat.

Es gibt auch einige Beispiele von einschichtigen Hochspannungs- Zuleitungsdrähten im Stand der Technik, wobei die Isolierung dieser Drähte ein flammverzögerndes Harz, wie chloriertes Polyäthylen, ist. Diese Drähte haben aber eine Obergrenze bei einer Temperaturbewertung von 105ºC, so daß diese Hochspannungsdrähte nicht bei höheren Temperaturen verwendet werden können.

Ein Verfahren, um eine flammverzögernde Polyäthylen-Zusammensetzung durch Zugabe eines Flammverzögerungsmittels herzustellen, ist auch bekannt. Jedoch ist die Spannungsbeständigkeit dieser flammverzögernden Polyäthylen- Zusammensetzung schlechter, so daß Hochspannungs-Zuleitungsdrähte mit ausgezeichneten Eigenschaften durch Verwendung einer derartigen flammverzögernden Polyäthylen-Zusammensetzung als Isolierung nicht erhalten worden sind.

Andererseits sind die Anforderungen für die Verwendung von Hochspannungs- Zuleitungsdrähten anwachsend strenger geworden. Elektronische Geräte sind kleiner und kleiner geworden, und viele Funktionen wurden erforderlich, die in einer steigenden Menge von Verkabelung und steigenden Anforderungen an die Sicherheit und Wärmebeständigkeit des Verkabelungsmaterials resultieren. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wurde der Einsatz einiger wärmebeständiger Harze, die nicht Polyolefine sind, in Betracht gezogen.

Im allgemeinen wurden als in einer Umgebung von mehr als 105ºC verwendete Hochspannungs-Zuleitungsdrähte Drähte mit vulkanisiertem Silikongummi eingesetzt.

Silikongummi-isolierte Hochspannungs-Zuleitungsdrähte haben ausgezeichnete Flexibilität und elektrische Eigenschaften, aber die Silikongummi-Isolierung wird leicht durch Kratzen gegen metallische Kanten während der Verkabelungsoperation aufgerissen. Das verursacht manchmal Risse in der Isolierung und führt im schlechtesten Fall zu einem dielektrischen Zusammenbruch.

Einige Techniken, beispielsweise die Beschichtung der Silikongummi-isolierten Drähte mit einer Glasfasergeflecht-Umhüllung oder einer Harzumhüllung, sind bekannt, aber im allgemeinen sind Silikongummi-isolierte Drähte teuer, und die Gesamtkosten werden viel höher, wenn derartige schützende Umhüllungen übernommen werden. Und zusätzlich wird auch der Durchmesser des geschützten Drahtes so groß, daß die Handhabung bei der Verkabelungsoperation schwierig wird.

Hochspannungsdrähte für Gleichstrom, die derartige Fluorokarbonharze wie etwa Tetrafluoroäthylen und Tetrafluoroäthylen-Hexafluoroäthylen-Kopolymer als Isoliermaterialien verwenden, sind auch bekannt. Sie sind ausgezeichnete Drähte mit Wärmebeständigkeit von höher als 150ºC, aber sie sind teurer als Silikongummi-isolierte Drähte und daher außer für spezielle Zwecke praktisch nicht anwendbar.

Die EP-A-474252, datiert mit 7. September 1991, die Prioritäten vom 7. September 1990 und 19. April 1991 beanspruchend und am 11. März 1992 veröffentlicht, offenbart eine flammverzögernde Harzzusammensetzung, die durch Bestrahlen einer Harzzusammensetzung mit ionisierender Strahlung erhalten wird, wobei die Harzzusammensetzung besteht aus 100 Gewichtsteilen eines thermoplastischen Harzes, von 100 bis 250 Gewichtsteilen Magnesiumhydroxid und von 1 bis 10 Gewichtsteilen einer Organosilikon-Verbindung, die durch folgende Formel repräsentiert wird:

wobei R eine Alkylgruppe repräsentiert, die eine Methacryl- oder Acrylgruppe enthält, und X¹, X² und X³ jeweils eine Alkylgruppe, eine Alkoxylgruppe oder eine Halogengruppe repräsentieren; und einen isolierten elektrischen Draht, der durch Beschichtung der obigen flammverzögernden Harzzusammensetzung auf einen Leiter, gefolgt von Bestrahlung, erhalten wird.

Die vorliegende Erfindung besteht in einem wärmebeständigen Hochspannungs-Zuleitungsdraht für Gleichstrom, der einen Leiter und eine den Leiter umgebende Isolierschicht aus einer Harzzusammensetzung auf Polyolefinbasis, die mit ionisierender Strahlung bestrahlt wurde, umfaßt, wobei die Harzzusammensetzung 5 bis 50 Gewichtsteile eines halogenhaltigen Flammverzögerungsmittels pro 100 Gewichtsteile Harz enthält und durch Zugabe von mehr als 1 Gewichtsteil und weniger als 10 Gewichtsteilen einer Organosilan-Verbindung, die durch die allgemeine Formel I, wie oben beschrieben, dargestellt wird, während des Beimischens von mehr als 100 Gewichtsteilen und weniger als 200 Gewichtsteilen eines Metallhydroxids zu 100 Gewichtsteilen eines Polyolefinharzes hergestellt wird.

Damit kann derart ein wärmebeständiger Hochspannungs-Zuleitungsdraht für Gleichstrom mit einer Temperaturbewertung von 125ºC geschaffen werden, der den lotrechten Flammenwiderstandstest (VW-1) gemäß dem UL Standard erfüllt und der unter Verwendung von nicht teuren Materialien wirtschaftlich hergestellt werden kann.

Derartige Zuleitungsdrähte haben beträchtlichen Nutzen bei der Erfüllung der Anforderungen höherer Wärmebeständigkeitseigenschaften im Bereich von Hochspannungsdrähten für Gleichstrom.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:

Fig. 1(A) und (B) Querschnittsdarstellungen von Ausführungsformen des Hochspannungs-Zuleitungsdrahtes für Gleichstrom gemäß der vorliegenden Erfindung sind;

Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung des Hochspannungs-Durchschneide- Tests ist; und

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung des VW-1 Verbrennungs-Tests ist.

Die Temperaturbewertung von 125ºC, auf die hier Bezug genommen wird, bedeutet, daß das Produkt den oben erwähnten Hochspannungs-Durchschneide-Test des UL Standards bei einer Testtemperatur von 125ºC besteht und auch die folgenden Wärmealterungstests erfüllt.

Im Fall des Polyäthylen-isolierten Drahtes mit Temperaturbewertung von 125ºC ist es gefordert, daß nach dem Wärmealterungstest für 7 Tage bei 158ºC und für 60 Tage bei 136ºC die Erhaltung der Zugfestigkeit mehr als 70% ist und daß die Erhaltung der Streckung mehr als 65% ist.

Im Fall der Temperaturbewertung von 150ºC ist es gefordert, daß nach dem Wärmealterungstest für 7 Tage bei 180ºC und für 60 Tage bei 158ºC die Erhaltung der Zugfestigkeit mehr als 70% ist und daß die Erhaltung der Streckung mehr als 65% ist.

Und der Hochspannungs-Zuleitungsdraht für Gleichstrom kann durch Extrudieren der besagten flammverzögernden Polyolefinharz-Zusammensetzung über den Leiter, gefolgt von Bestrahlung mit ionisierender Strahlung hergestellt werden.

Fig. 1(A) und (B) sind Querschnittsansichten der Hochspannungs-Drähte für Gleichstrom gemäß der vorliegenden Erfindung, und 1 steht für den Leiter, während 2 und 3 für die Beschichtungsfilme aus der oben erwähnten Harzzusammensetzung stehen; 2 und 3 können von der gleichen oder von unterschiedlicher Zusammensetzung innerhalb des Bereiches der oben erwähnten Zusammensetzungen sein.

Es ist überflüssig zu erwähnen, daß den obigen Harzzusammensetzungen, wenn gewünscht, Antioxidantien, Gleitmittel, Färbepigmente, Füllstoffe und andere Additive zugegeben werden können.

Als Polyolefinharze können, zusätzlich zu Polyäthylen, solche Äthylen-α- Olefin-Kopolymere wie etwa Äthylen-Vinylacetat-Kopolymer, Äthylen-Methylacrylat- Kopolymer, Äthylen-Äthylacrylat-Kopolymer, Äthylen-Methylmetacrylat-Kopolymer, Äthylen-1-Buten-Kopolymer, Äthylen-1-Hexen-Kopolymer und Äthylen-Propylen- Gummi genannt werden, und unter diesen sind Äthylen-Vinylacetat-Kopolymer, Äthylen-Methylacrylat-Kopolymer, Äthylen-Äthylacrylat-Kopolymer unter dem Gesichtspunkt ihrer Flexibilität und Extrudierbarkeit besonders bevorzugt.

Als das halogenhaltige Flammverzögerungsmittel können als Beispiele derartige chloridhaltige Verzögerer wie etwa Perchloropentacyclodekan, derartige bromidhaltige Verzögerer wie etwa bromierte Diphenylether-Derivate, bromierte Bisphenol-Derivate, bromierte Epoxyharz-Derivate und bromierte Phthalimide, und ein derartiger phosphorhaltiger Verzögerer wie bromiertes Phosphat erwähnt werden, und es ist auch möglich, die Flammverzögerungswirkung durch Verwendung von zusätzlichen Flammverzögerungsmitteln, wie Antimontrioxid, Zinkborat und Molybdänoxid, in Kombination damit zu verbessern.

Die halogenhaltigen Flammverzögerungsmittel werden im Bereich von 5 bis 50 Gewichtsteilen im Hinblick auf die lotrechte Flammwiderstandseigenschaft (VW-1) des Hochspannungsdrahtes für Gleichstrom mit einer Isolierschicht dicker als 1,0 mm verwendet, und wenn sie mit weniger als 5 Gewichtsteilen verwendet werden, ist die Flammverzögerungswirkung unbefriedigend, während, wenn sie mit mehr als 50 Gewichtsteilen verwendet werden, der Wärmealterungswiderstand schlechter wird.

Beispiele der Metallhydroxide sind Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid und Kalziumhydroxid, und davon ist Magnesiumhydroxid mit einer Partikelgröße im Bereich von 0,1 bis 3 µm im Hinblick auf seine Extrusions-Verarbeitbarkeit bevorzugt, und die Teilchen ohne Oberflächenbehandlung mit Fettsäuresalzen, Silankupplungsagentien oder anderen Agentien sind im Hinblick auf ihre Hochspannungs- Durchschneide-Eigenschaft und anfängliche Zugfestigkeit bevorzugt.

Die bevorzugte Menge an zuzugebendem Metallhydroxid ist im Hinblick auf die Hochspannungs-Durchschneide-Eigenschaft im Bereich von 100 bis 200 Gewichtsteilen, und wenn sie weniger als 100 Gewichtsteile ist, ist die Hochspannungs- Durchschneide-Eigenschaft unbefriedigend, während, wenn sie mehr als 200 Gewichtsteile ist, die Extrusionsoperation unerwünschterweise beeinflußt wird.

Als organische Silanverbindungen, wie in der obigen allgemeinen Formel dargestellt, können beispielsweise

γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan,

γ-Acryloxypropyltrimethoxysilan,

γ-Methacryloxypropyldimethoxymethylsilan erwähnt werden, und vorzugsweise wird

γ-Methacryloxyäthyltrimethoxysilan verwendet, und die Organosilanverbindung wird zugegeben, wenn das geschmolzene Polyolefinharz, das Metallhydroxid und das halogenhaltige Flammverzögerungsmittel mit der Mischvorrichtung gemischt wird.

Die bevorzugte Menge der zuzugebenden Organosilanverbindung ist im Hinblick auf die Ausgeglichenheit zwischen der Hochspannungs-Durchschneide- Eigenschaft und der anfänglichen Zugfestigkeit bis zum Bruch im Bereich von 1 bis 10 Gewichtsteilen, wobei die Menge des Metallhydroxids im Bereich von 100 bis 200 Gewichtsteilen ist.

Wenn die zugegebene Menge an Organosilanverbindungen geringer ist als 1 Gewichtsteil, ist die Hochspannungs-Durchschneide-Eigenschaft unzureichend, und die anfängliche Zugfestigkeit bis zum Bruch ist niedriger als der Wert von 1,06 kg/mm², der für Polyolefin-isolierte Drähte in den UL Standards gefordert wird, während die Zugabe der Organosilanverbindungen in mehr als 10 Gewichtsteilen zu einem unerwünschten Effekt bei der Flammverzögerung führt.

In die obigen Harzzusammensetzungen können, wenn gewünscht, derartige anorganische Füllstoffe wie Talk, Ton, Kalziumkarbonat, Magnesiumkarbonat und Zinkoxid-Antimon-Trioxid, Zinkborat, ein Antioxidans, Färbepigment, derartige, das Vernetzen beschleunigende multifunktionalisierte Monomere wie Trimethylolpropan- Trimethacrylat, und andere Additive zugegeben werden, und das Mischen dieser Ingredientien kann durch Verwendung von derartigen wohlbekannten Mischapparaten wie einem Banbury-Mixer, einer Druckknetmaschine, einer offenen Mischwalze und mono- und biaxialen Mixern getan werden.

Das Beschichten des Leiters mit diesen Harzzusammensetzungen kann durch Verwendung bekannter Schmelzextruder ausgeführt werden, und die Isolierung kann über dem Leiter als einzelne Schicht oder in mehreren Schichten des selben Materials geformt werden.

Vernetzen durch Bestrahlung mit ionisierender Strahlung kann ausgeführt werden durch Verwendung von α-Strahlung, einem Elektronenstrahl (β-Strahlung), γ-Strahlung, Röntgenstrahlung, Ultraviolettstrahlung oder anderer aus den Quellen der ionisierenden Strahlungen, aber im Hinblick auf derartige industrielle Vorteile wie Übertragungsdistanz, Bestrahlungsdosis und für die Bestrahlung erforderliche Zeit ist ein Elektronenstrahl als Strahlungsquelle erwünscht.

BEISPIELE

Probedrähte wurden wie folgt hergestellt: Die in den Tabellen 1 bis 3 gezeigten Harzzusammensetzungen wurden zusammen mit Polyolefinharz geknetet, Füllstoffe, eine Organosilanverbindung, ein Antioxidans und andere Additive wurden gleichzeitig durch Verwendung einer offenen Mischwalze zugegeben, auf 130ºC erwärmt, und die Mischung wurde zu Pellets geformt. Die Pellets wurden dazu verwendet, über einen geglühten Kupferdraht mit 0,8 mm Durchmesser extrudiert zu werden, um isolierte Drähte mit Durchmessem von 2,27 mm und 4,23 mm zu erhalten, die mit einem Elektronenstrahl von 2 MV Beschleunigungsspannung bestrahlt wurden, um die Probedrähte herzustellen.

Tabelle 1
Tabelle 1 (Fortsetzung)

Schmelzflußrate: 190ºC, 2160 g Beladung (g/10 minuten) EVA: Äthylenvinylazetat-Kopolymer

Alterungsbedingungen A: 158ºC, 7 Tage (Geer-Ofen) EEA: Äthylenäthylacrylat-Kopolymer

Alterungsbedingungen B: 136ºC, 60 Tage (Geer-Ofen) EEA: Äthylenmethylacrylat-Kopolymer

Tabelle2
Tabelle 2 (Fortsetzung)

Schmelzflußrate: 190ºC, 2160 g Beladung (g/10 minuten)

Alterungsbedingungen A: 158ºC, 7 Tage (Geer-Ofen)

Alterungsbedingungen B: 136ºC, 60 Tage (Geer-Ofen)

Tabelle 3
Tabelle 3 (Fortsetzung)

Schmelzflußrate: 190ºC, 2160 g Beladung (g/10 minuten)

Alterungsbedingungen A: 158ºC, 7 Tage (Geer-Ofen)

Alterungsbedingungen B: 136ºC, 60 Tage (Geer-Ofen)

Den in den Tabellen 1 bis 3 beschriebenen Zusammensetzungen wurden zusätzlich zu den gezeigten Ingredientien 10 Gewichtsteile Antimontrioxid, 3 Gewichtsteile Pentaerythrityltetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat], 1 Gewichtsteil Distearyl-Thiodipropionat und 0,5 Gewichtsteile Zinkstearat gemeinsam, gegen 100 Gewichtsteile Polyolefinharz, zuformuliert.

Der Hochspannungs-Durchschneide-Test in den Tabellen 1 bis 3 wurde durchgeführt, indem in einem auf 125ºC gehaltenen Geer-Ofen jedes der beiden Enden eines Probedrahtes mit einer Last von 0,454 kg (1 pound) belastet und die dielektrische Zusammenbruchszeit durch Anlegen eines Gleichstromes mit 15 kV an die Proben mit 2,27 mm ∅ und 60 kV an jene mit 4,23 mm ∅ bei jeweils n = 3 gemessen wurde, und der Test wurde als bestanden gewertet, wenn 3 Proben länger als 8 Stunden unbeschädigt blieben.

Beim Wärmealterungstest mit den Probedrähten mit 2,27 mm ∅ Durchmesser wurde die Erhaltung der Zugfestigkeit und der Streckung der Proben gemessen, die einer Alterung durch Erwärmung für 7 Tage auf 158ºC und dann für 60 Tage auf 136ºC unterworfen worden waren.

Hier gilt: Erhaltung (%) = (Wert der wärmegealterten Probe/Anfänglicher Wert) x 100, und die Proben wurden als bestanden gewertet, wenn sie höhere Werte als 70% bei der Erhaltung der Zugfestigkeit und höhere Werte als 65% bei jener der Streckung zeigten. Der Verbrennungstest wurde gemäß dem VW-1 Verfahren für n = 5 ausgeführt.

Die Merkmale der Harzbeschichtungen beim Hochspannungs- Durchschneidetest, Wärmealterungstest, Verbrennungstest und anderen Tests in bezug auf ihre Zusammensetzung sind wie im folgenden angegeben.

In den Beispielen 1 bis 7 wurden derartige Harzzusammensetzungen, enthaltend Magnesiumhydroxid ohne Oberflächenbehandlung im Bereich von 100 bis 200 Gewichtsteilen, halogenhaltiges Flammverzögerungsmittel im Bereich von 5 bis 50 Gewichtsteilen und eine Organosilanverbindung, wie durch die allgemeine Formel [1] angegeben, im Bereich von 1 bis 10 Gewichtsteilen, gegen 100 Gewichtsteile des Olefinharzes, über den Leiter extrudiert und durch Elektronenstrahl-Bestrahlung vernetzt. Diese Proben bestanden den Hochspannungs-Durchschneide-Test, und sowohl die 2,27 mm ∅ als auch die 4,23 mm ∅ Proben bestanden den Verbrennungstest. Sie zeigten die anfängliche Zugfestigkeit im Bereich von 1,1 bis 1,3 kg/mm², erfüllten die in den UL Standards geforderte Zugfestigkeit höher als 1,06 kg/mm² und bestanden beide den Wärmealterungstest bei 158ºC für 7 Tage und 136ºC für 60 Tage. Diese Proben zeigten etwa 3 bis 6 kg/mm² als Young-Modul (E-Modul) in der Isolierschicht, was demonstriert, daß sie Materialien mit ausgezeichneter Flexibilität waren.

Im Vergleichsbeispiel 1 enthielt die Probe 200 Gewichtsteile Magnesiumhydroxid ohne Oberflächenbehandlung, 20 Gewichtsprozent eines halogenhaltigen Flammverzögerungsmittels und 5 Gewichtsteile einer durch die allgemeine Formel [1] gegebenen Organosilanverbindung und wurde nicht zum Vernetzen mit einem Elektronenstrahl bestrahlt. Diese Probe konnte den Hochspannungs-Durchschneide-Test nicht bestehen und erreichte nicht den in den UL Standards für die Zugfestigkeit geforderten Wert von 1,06 kg/mm².

Im Vergleichsbeispiel 2 wurde eine Harzzusammensetzung für die Isolierschicht verwendet, der nicht die durch die allgemeine Formel [1] gegebene Organosilanverbindung zugegeben worden war. Die Probe konnte den Hochspannungs-Durchschneide-Test nicht bestehen.

Im Vergleichsbeispiel 3 wurde Magnesiumhydroxid verwendet, dessen Oberfläche zuvor mit Oleat behandelt worden war. Die Probe bestand den VW-1 Test, zeigte aber eine Zugfestigkeit von weniger als 1,06 kg/mm² und bestand nicht den Hochspannungs-Durchschneide-Test und den Wärmealterungstest.

Die Probe im Vergleichsbeispiel 4 verwendete zuvor mit Vinylsilan oberflächenbehandeltes Magnesiumhydroxid und bestand den VW-1 Test, zeigte aber eine Zugfestigkeit niedriger als 1,06 kg/mm² und konnte auch den Hochspannungs- Durchschneide-Test und den Wärmealterungstest nicht bestehen.

Im Vergleichsbeispiel 5 wurde zuvor mit γ-Methacryloxypropyl- Trimethoxysilan oberflächenbehandeltes Magnesiumhydroxid verwendet. Die Probe bestand den Verbrennungstest, aber die anfängliche Zugfestigkeit war niedriger als 1,06 kg/mm², und sie konnte den Hochspannungs-Durchschneide-Test nicht bestehen und zeigte nach dem Wärmealterungstest weniger als 65% der verbleibenden Streckung.

Im Vergleichsbeispiel 6 wurde anstelle der durch die allgemeine Formel gegebenen Organosilanverbindung Vinyltriäthoxysilan verwendet. Die Probe bestand nicht den Hochspannungs-Durchschneide-Test und erfüllte nicht den geforderten Wert von 1,06 kg/mm² für die anfängliche Zugfestigkeit.

Im Vergleichsbeispiel 7 wurde ein polyfunktionalisiertes Monomer von Trimethylolpropanetrimethacrylat zugegeben, welches vielfach als Vernetzungs- Beschleuniger für Polyolefin und andere thermoplastische Harze verwendet wurde, um die Vernetzungs-Effizienz bei der Elektronenstrahl-Bestrahlung zu beschleunigen, die Probe konnte aber den Hochspannungs-Durchschneide-Test nicht bestehen, und die 4,23 mm ∅ Probe bestand nicht den Verbrennungstest.

Die Probe im Vergleichsbeispiel 8 enthielt 80 Gewichtsteile Magnesiumhydroxid, dessen Oberfläche nicht behandelt war, und konnte den Hochspannungs-Durchschneide-Test nicht bestehen.

Die Probe in Vergleichsbeispiel 9 enthielt 240 Gewichtsteile Magnesiumhydroxid. Sie bestand den Hochspannungs-Durchschneide-Test, ist aber von fraglicher Bedeutung für die praktische Anwendung, weil sie leicht unbefriedigendes Aussehen nach der Extrusion und weniger als 100% der anfänglichen Streckung hatte.

Im Vergleichsbeispiel 10 wurde der Probe kein halogenhaltiges Flammverzögerungsmittel zugegeben. Sie bestand den Hochspannungs- Durchschneide-Test, aber beim VW-1 Test bestand die Probe mit 2,27 mm ∅, während die mit 4,23 mm ∅ nicht bestand.

In den Proben der Vergleichsbeispiele 11 und 12 wurde kein halogenhaltiges Flammverzögerungsmittel, sondern statt dessen Tributyl-Phosphat und Ammonium- Polyphosphat, Phosphorartige Verzögerer, verwendet. Im Vergleich mit Vergleichsbeispiel 10 wurde gefunden, daß die Ersetzungen den Flammwiderstand herabsetzten und auch unerwünschte Effekte auf die Hochspannungs-Durchschneide- Merkmale ausübten.

In den Vergleichsbeispielen 13 und 14 wurden pro 100 Gewichtsteilen des Polyolefinharzes 2 Gewichtsteile Dicumyl-Peroxid zugegeben, um thermisch härtbare Harzzusammensetzungen zu ergeben, und sie wurden über den Leiter extrudiert und durch komprimierten Dampf hitze-gehärtet. Die Probe von Vergleichsbeispiel 14 erfüllte die Hochspannungs-Durchschneide-Merkmale, zeigte aber unerwünschterweise unter 100% der anfänglichen Streckung, während die Probe von Vergleichsbeispiel 13 die anfänglichen Streckungsmerkmale erfüllte, aber den Hochspannungs-Durchschneide-Test und Wärmealterungstest nicht bestehen konnte und Unausgeglichenheit in ihren Merkmalen zeigte.

Somit kann ein Hochspannungs-Zuleitungsdraht für Gleichstrom, der die erforderliche Hochspannungs-Durchschneide-Eigenschaft und Flammwiderstand (VW-1) besteht, mit Wärmebewertung höher als 125ºC und ausgezeichneter Flexibilität durch Herstellen einer Harzzusammensetzung unter Zugeben von mehr als 100 Gewichtsteilen und weniger als 200 Gewichtsteilen Magnesiumhydroxid ohne Oberflächenbehandlung, mehr als 5 Gewichtsteilen und weniger als 50 Gewichtsteilen eines halogenhaltigen Flammverzögerungsmittels und mehr als 1 Gewichtsteil und weniger als 10 Gewichtsteilen einer durch die allgemeine Formel gegebenen Organosilanverbindung zu 100 Gewichtsteilen EVA, EEA oder einem anderen Polyolefinharz und Mischen zur Herstellung einer Harzzusammensetzung erhalten werden, welche dann über den Leiter extrudiert wird und durch einen Elektronenstrahl bestrahlt wird, in anderen Worten, durch Verwendung einer solchen Harzzusammensetzung, die durch Zugabe einer durch die allgemeine Formel gegebenen Organosilanverbindung im Herstellungsprozeß der Zusammensetzung gemacht wird, während des Heißschmelzknetens einer Mischung von Polyolefinharz, Magnesiumhydroxid ohne Oberflächenbehandlung, halogenhaltigem Flammverzögerungsmittel und anderen Füllstoffen, und durch Bestrahlen durch eine derartige Strahlung wie einen Elektronenstrahl.


Anspruch[de]

1. Wärmebeständiger Hochspannungs-Zuleitungsdraht für Gleichstrom, der einen Leiter (1) und eine den Leiter umgebende Isolierschicht (2, 3) aus einer Harzzusammensetzung auf polyolefinbasis, die mit ionisierender Strahlung bestrahlt wurde, umfaßt, wobei die Harzzusamensetzung 5 bis 50 Gewichtsteile eines halogenhaltigen Flammverzögerungsmittels pro 100 Gewichtsteile Harz enthält und durch Zugabe von mehr als 1 Gewichtsteil und weniger als 10 Gewichtsteilen einer Organosilanverbindung, die durch die unten beschriebene allgemeine Formel dargestellt ist , während des Beimischens von mehr als 100 Gewichtsteilen und weniger als 200 Gewichtsteilen eines Metallhydroxids zu 100 Gewichtsteilen eines Polyolefinharzes hergestellt wird;

wobei R für eine Alkygruppe steht, die eine Acryloder Methacrylgruppe enthält, und X¹, X² und X³ aus Alkoxy, Alkyl und Halogen ausgewählte Atomgruppen darstellen.

2. Zuleitungsdraht nach Anspruch 1, wobei das halogenhaltige Flammverzögerungsmittel aus Perchlorpentacyclodecan, bromierten Diphenyletherderivaten, bromierten Bisphenolderivaten, bromierten Epoxidharzderivaten, bromiertem Phthalimid und bromierten Phosphaten ausgewählt ist.







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