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DE69015302T2 - Isolierte elektrische Leiter. - Google Patents

Isolierte elektrische Leiter.

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Publication number
DE69015302T2
DE69015302T2 DE69015302T DE69015302T DE69015302T2 DE 69015302 T2 DE69015302 T2 DE 69015302T2 DE 69015302 T DE69015302 T DE 69015302T DE 69015302 T DE69015302 T DE 69015302T DE 69015302 T2 DE69015302 T2 DE 69015302T2
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DE
Germany
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composition
weight
vulcanizable
semiconductive
carbon black
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Application number
DE69015302T
Other languages
English (en)
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DE69015302D1 (de
Inventor
Norman Marshall Burns
Asghar Kharazi
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Union Carbide Chemicals and Plastics Technology LLC
Original Assignee
Union Carbide Chemicals and Plastics Technology LLC
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Publication date
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Application filed by Union Carbide Chemicals and Plastics Technology LLC filed Critical Union Carbide Chemicals and Plastics Technology LLC
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Description

  • Diese Erfindung betrifft vulkanisierbare halbleitende Zusammensetzungen, die abstreifbare, halbleitende Isolierungs-Abschirmzusammensetzungen zur Isolierung elektrischer Leiter zur Verfügung stellen.
  • Der Aufbau isolierter elektrischer Leiter, z. B. Drähte und Kabel, die zur Anwendung für mittlere und hohe Voltzahlen ausgelegt werden, ist auf dem Fachgebiet bekannt und umfaßt gewöhnlich einen Kern als Leiter, der eine oder mehrere Stränge eines leitenden Metalls oder einer Metallegierung wie Kupfer oder Aluminium, eine halbleitende Schutzschicht, eine Isolierschicht wie z. B. vernetzten Polyethylen- oder Ethylenpropylen-Kautschuk und eine halbleitende Isolierungs-Abschirmschicht, die die genannte Isolierschicht überlagert, umfaßt. Eine Vielzahl neutraler Drähte, die gewöhnlich aus Kupfer bestehen, können eingebettet sein in oder herumgewickelt sein um die Schicht der halbleitenden Isolierungs-Abschirmung, gegebenenfalls in Form eines konzentrischen Ringes um das isolierte Kabel herum.
  • Die Schutzschicht für den Leiter, die Isolierschicht und die darübergelagerte halbleitende Abschirmschicht können mittels bekannter Verfahren mit zwei Durchläufen oder mit einem Einzeldurchlauf-Dreifach-Extrudier-Verfahren hergestellt werden. Das Verfahren mit zwei Durchläufen ist ein solches, bei dem die Schutzschicht für den Leiter und die Isolierung zuerst in Tandemanordnung extrudiert und vernetzt werden, und zwar vor dem Extrudieren und Vernetzen der halbleitenden Isolierungs- Abschirmschicht. Bei dem Dreifach-Extrudieren in einem Durchlauf (manchmal ein Tandem-Extrudieren, wenn die Schutzschicht für den Leiter zuerst extrudiert wird, gefolgt vom Extrudieren der Isolierungs- und Isolierungs-Abschirmschicht mit einem dualen Spritzkopf) werden die halbleitende Schutzschicht für den Leiter, die Isolierschicht und die darüberliegende halbleitende Isolierungs-Abschirmschicht in einem gewöhnlichen Spritzkopf stranggepreßt und gleichzeitig in einem einzigen Vorgang gehärtet (vernetzt), um die Verfahrensschritte und eine Verschmutzung zwischen den Schichten zu minimieren. Aus naheliegenden Gründen wird das Dreifach-Extrudierverfahren in einem Durchlauf von den Herstellern bevorzugt. Das gleichzeitige Härten der Isolierschicht und deren darüberliegenden halbleitenden Abschirmschicht bei dem Dreifach-Extrudierverfahren bewirkt im allgemeinen, daß die Abschirmschicht in den meisten Fällen stärker an die Isolierschicht gebunden ist als dies der Fall wäre, wenn zwei Durchlaufverfahren angewendet werden. Die Bildung der Bindung zwischen der Isolier- und der Isolsierungs-Abschirmschicht macht die spätere Trennung der zwei Schichten (Isolier- und halbleitende Abschirmschicht), wie sie bei Spleißen oder Endverbindungen vorgenommen wird, sehr schwierig und zeitraubend. Eine solche starke Bindung macht auch die halbleitende Schicht anfällig dafür, Kohlenstoffrückstände auf der Isolierung selbst dann zu hinterlassen, wenn diese schließlich abgetrennt wurde. Daher ist eine abziehbare halbleitende Abschirmung, die leicht und sauber von der Isolierung eines isolierten Leiters abgetrennt werden kann, der mittels eines Dreifach-Extrudierverfahrens in einem Vorgang hergestellt wurde, auf dem Fachgebiet sehr erwünscht. Es ist normalerweise üblich, die Isolierungs-Abschirmschicht aus Ethylen-Vinylacetat (EVA)- und Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR)-Mischungen unter Verwendung von Ruß mit großer Oberfläche, z. B. 120-270 m² pro g, herzustellen, um die erforderliche Leitfähigkeit zu erzielen. Dies ist jedoch leider mit Problemen verbunden, weil es schwierig ist, den Ruß in einer rauhen Oberfläche der Isolierungs-Abschirmung zu dispergieren, und von noch größerer Bedeutung ist die Schwierigkeit bei der Montage, die Isolierungs-Abschirmung zur gegebenen Zeit von der Isolierung abzuziehen. Zusätzlich - wie bereits oben erwähnt - führt die übermäßig große Haftung zwischen der Isolierungs-Abschirmung und der Isolierung zu Ablagerungen von Kohlenstoffrückständen auf der Isolierung zum Zeitpunkt des Abziehens. Dieses kann das Treeing-Phänomen in der Isolierung fördern, was wiederum schließlich zu einem elektrischen Ausfall des Kabels führen kann.
  • Nach dem Stande der Technik ist man ständig auf der Suche nach vulkanisierbaren, halbleitenden Zusammensetzungen, die verwendet werden können, um abziehbare Isolierungs-Abschirm-Zusammensetzungen für elektrische Leiter zur Verfügung zu stellen. In US-A-4 150 193 wird eine vulkanisierbare halbleitende Isolierungs-Abschirmzusammensetzung beschrieben, die im wesentlichen besteht aus (bezogen auf das Gesamtgewicht der genannten Zusammensetzung): (A) etwa 40 bis 90 Gew.-% eines Ethylen- Vinylacetat-Copolymers, das etwa 27 bis 45 Gew.% Vinylacetat, bezogen auf das Gesamtgewicht des genannten Polymers, enthält, (B) etwa 3 bis etwa 15 Gew.-% eines Polyethylen-Homopolymers mit geringer Dichte und niedrigem Molekulargewicht, mit einem Zahlendurchschnitt des Molekulargewichts von etwa 2.000 bis etwa 10.000, einer Dichte von etwa 0,85 bis zu etwa 0,93 g pro ccm und einem Schmelzindex von 20 bis 500, bestimmt nach ASTM- S-1238 bei 125º C, (C) etwa 8 bis etwa 45 Gew.-% Ruß und (D) etwa 0,2 bis etwa 5 Gew.-% eines organischen Peroxid-Vernetzungsmittels.
  • Diese Literaturstelle unterscheidet sich von der vorliegenden Erfindung insofern, als die patentierte Zusammensetzung keinen Acrylnitril-Butadien-Kautschuk enthält und der in den Beispielen verwendete Ruß eine Oberfläche von 68 m²/g hat.
  • Weiterhin sind in US-A 4 246 142 die Komponenten der vorliegenden Erfindung beschrieben worden, jedoch ist der verwendete Ruß kein solcher mit geringer Oberfläche, wie er in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • Schließlich sind in US-A-3 873 494 und FR-A-1 258 665 Zusammensetzungen beschrieben worden, die denen der vorliegenden Erfindung ähnlich sind, jedoch wird weder der spezielle Typ von Ruß wie in der vorliegenden Erfindung beschrieben, noch die Vorteile die sich von deren Verwendung ableiten.
  • Es wurde nun gefunden, daß erfindungsgemäß eine Isolierungs- Abschirmung für eine abziehbare halbleitende Isolierungs-Abschirmzusanmensetzung für elektrisch isolierbare Leiter hergestellt werden kann, die die Schwierigkeiten nach dem Stand der Technik verkleinert und eine abschälbare Isolierungs- Abschirmung geschaffen wird, die bei der Montage leicht abgeschält werden kann und die im wesentlichen keine Rußrückstände auf der Isolierung hinterläßt.
  • Im weitesten Sinne schafft die vorliegende Erfindung eine vulkanisierbare halbleitende Isolierungs-Abschirmzusammensetzung, im wesentlichen bestehend aus (bezogen auf das Gesamtgewicht der genannten Zusammensetzung): (A) etwa 40-65 Gew.-% eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymers, das 27-45 Gew.- % Vinylacetat, bezogen auf das Gesamtgewicht des genannten Polymers enthält, (B) etwa 5 - etwa 30 Gew.-% eines Acrylnitril-Butadien-Copolymers, das etwa 25 - etwa 55 Gew.-% Acrylnitril, bezogen auf das Gesamtgewicht des genannten Polymers, enthält, (C) etwa 25 - etwa 45 Gew.-% Ruß mit einer Oberfläche von 30 bis 60 m² pro g und (D) etwa 0,2 - etwa 5 Gew.-% eines organischen Peroxid-Vernetzungsmittels.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Erzeugnis zur Verfügung, das das vernetzte Produkt der erfindungsgemäßen, wie oben definierten, vulkanisierbaren halbleitenden Abschirmzusammensetzung umfaßt, das direkt mit einem vernetzten Polyolefin-Substrat verbunden ist. Das genannte Erzeugnis kann jede gewünschte Form oder Gestalt haben, z. B. kann es eine laminierte Platte oder Folie sein, die offensichtlich geeignet ist festzustellen, ob das vernetzte Produkt als leicht abziehbare Isolierungungs-Abschirmung für einen elektrischen Leiter, wie oben beschrieben, geeignet ist oder nicht.
  • Das vernetzte Olefin des genannten erfindungsgemäßen Erzeugnisses ist vorzugsweise die Hauptisolierung eines isolierten elektrischen Leiters, wobei das vernetzte Produkt der genannten vulkanisierbaren Zusammensetzung die äußere halbleitende Abschirmung für die genannte Isolierung darstellt. Dementsprechend kann das erfindungsgemäße bevorzugte Erzeugnis im besonderen als ein isolierter elektrischer Leiter, z. B. ein elektrischer Draht, ein elektrisches Kabel, beschrieben werden, die als Hauptisolierung ein vernetztes Polyolefin und als äußere halbleitende Abschirmung für die genannte Isolierung das vernetzte Produkt umfassen, das man durch Vernetzen der erfindungsgemäßen, vulkanisierbaren, halbleitenden Isolierungs-Abschirmzusammensetzung erhält, die bereits oben definiert wurde.
  • Die vulkanisierbaren Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren und/oder deren Herstellungsverfahren, die erfindungsgemäß angewendet werden können, sind auf dem Fachgebiet bekannt. Das hier verwendete Ethylen-Vinylacetat-Copolymer sollte von etwa 27 bis etwa 45 Gew.-% Vinylacetat, bezogen auf das Gesamtgewicht des genannten Polymers, enthalten, da man annimmt, daß Copolymere, die weniger als 27 Gew. -% Vinylacetat enthalten, halbleitende Isolierungs-Abschirmungen mit schlechterer Abziehbarkeit ergeben; Copolymere dagegen, die mehr als 45 Gew. -% Vinylacetat enthalten, können wegen ihrer niedrigen Schmelzpunkte zu schwer verarbeitbar sein. Die Menge des in der erfindungsgemäßen vulkanisierbaren, halbleitenden Isolierungs-Abschirmzusammensetzung vorhandenen Ethylen-Vinylacetat-Copolymers kann von etwa 40 bis etwa 65 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der vulkanisierbaren Zusammensetzung, vorzugsweise etwa 40 bis 60 Gew. -%, betragen. Obwohl es allgemein bevorzugt wird, nur eine Art Ethylen-Vinylacetat-Copolymer in einer gegebenen Zusammensetzung zu verwenden, umfassen die erfindungsgemäßen vulkanisierbaren Zusammensetzungen auch die Verwendung von Mischungen von zwei oder mehr Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren mit verschiedenen Mengen an Vinylacetat.
  • Die vulkanisierbaren Acrylnitril-Butadien-Copolymere und/oder die Verfahren zu deren Herstellungg sind auf dem Fachgebiet bekannt. Solche Copolymere werden auf dem Fachgebiet allgemein auch als Niltrilkautschuk oder einfach als NBR bezeichnet. Die erfindungsgemäß verwendbaren Acrylnitril-Butadien- Copolymere können von etwa 25 bis etwa 55 Gew.-% Acrylnitril, bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymers, vorzugsweise etwa 30 bis etwa 35 Gew.-%, enthalten. Es können gegebenenfalls auch Mischungen solcher Copolymere mit verschiedenen Gewichtsanteilen an Acrylnitril verwendet werden.
  • Die Art des erfindunsgemäß verwendeten Ruß ist kritisch und muß innerhalb der vorgeschriebenen Bereiche verwendet werden, um die Vorteile der Erfindung sicherzustellen. Es kann jede Art von Ruß wie Ofenruß, Kanalruß oder Acetylenruß verwendet werden, vorausgesetzt daß diese elektrisch leitfähig sind, und weiterhin unter der Voraussetzung, daß sie eine geringe Oberfläche im Bereich von 30 bis 60 m²/g, vorzugsweise im Bereich von 40 bis 50 m²/g, aufweisen. Die Verwendung von Ruß mit einer Oberfläche von weniger als 30 m²/g würde die Haftung verringern, übermäßige Mengen von Ruß dagegen können verwendet werden, um eine aufgetretene geringere Leitfähigkeit zu kompensieren. Die Verwendung von Ruß mit einer Oberfläche von mehr als 60 m²/g würde zu übermäßiger Haftung führen.
  • Die Menge an in der Zusammensetzung vorhandenem Ruß beträgt von etwa 25 bis etwa 45 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorzugsweise etwa 35 bis 40%.
  • Es kann jedes Peroxid-Vernetzungsmittel, das bisher in herkömmlichen halbleitenden Zusammensetzungen verwendet wurde, erfindungsgemäß eingesetzt werden. Beispiele solcher Peroxid- Vernetzungsmittel umfassen z. B. Di-α-cumylperoxid und 2,5- Dimethyl-2,5-di(tert.-butylperoxy)-hexen. Obwohl die bevorzugte Menge an hier verwendetem Vernetzungsmittel jeweils entsprechend dem besonderen verwendeten Copolymer und anderen derartigen Bedingungen variieren kann, liegt die bevorzugte Menge im Bereich von etwa 0,2 bis 5, vorzugsweise etwa 0,6 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der vulkanisierbaren halbleitenden Zusammensetzung.
  • Ob eine spezielle vulkanisierbare Zusammensetzung einen mit einem vernetzten Polyolefin isolierten elektrischen Leiter mit einer abziehbaren halbleitenden Isolierungs-Abschirmung ausstattet, kann im allgemeinen durch Messung der Haftung bei einem Laminat aus vernetztem Polyolefin und dem vernetzten Produkt der vulkanisierbaren halbleitenden Zusammensetzung nach ASTM-D 903 bestimmt werden.
  • Obowhl der tatsächliche Haftungsgrad solcher Schichten auf einem Leiter etwas größer sein kann als der, den man bei einem entsprechendem Laminat erhält, dient der obige Test doch als zweckmäßige Richtlinie zur Bestimmung solcher Ergebnisse.
  • Es versteht sich natürlich, daß die erfindungsgemäße vulkanisierbare halbleitende Isolierungs-Abschirmzusammensetzung gegebenenfalls auch andere herkömmliche Additive in gewöhnlich verwendeten Mengen, wie sie normalerweise für halbleitende Zusammensetzungen verwendet werden, enthalten kann. Beispiele solcher Additive sind z. B. Alterungsschutzmittel, Verarbeitungshilfsmittel, Stabilisatoren, Antioxidantien, Vernetzungsverstärker und -Verzögerungsmittel, Pigmente, Füllmittel, Gleitmittel, UV-Stabilisatoren und Antihaftmittel. Die Gesamtmenge solcher Additive, die gewöhnlich verwendet werden, betragen normalerweise nicht mehr als etwa 0,05 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Isolierungs-Abschirmzusammensetzung. Z. B. wird es im allgemeinen bevorzugt, etwa 0,2 bis etwa 1 Gew. -%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Isolierungs-Abschirmzusammensetzung, eines Antioxidationsmittels wie einem polymerisierten 1,2-Dihydro-2,4-trimethylchinolin zu verwenden.
  • Wie oben dargelegt, besteht eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung in einem Erzeugnis, das das vernetzte Produkt der wie oben definierten erfindungsgemäßen vulkanisierbaren halbleitenden Abschirmzusammensetzung, das direkt mit einem vernetzten Polyolefin-Substrat verbunden ist, enthält. Dieses Erzeugnis kann jede gewünschte Form oder Gestalt haben, z. B. kann es eine laminierte Platte oder Folie sein, die offensichtlich zur Bewertung geeignet ist, ob das genannte vernetzte Produkt als leicht abziehbare Isolierungs-Abschirmung für einen elektrischen Leiter - wie oben beschrieben - geeignet ist.
  • Mehr bevorzugt stellt das vernetzte Ethylen-Copolymer des genannten Erzeugnisses die Hauptisolierung eines isolierten elektrischen Leiters dar, wobei das vernetzte Produkt der genannten vulkanisierbaren Zusammensetzung die äußere halbleitende Abschirmung für diese Isolierung bildet. Dementsprechend kann das bevorzugte erfindungsgemäße Erzeugnis genauer als ein isolierter elektrischer Leiter, z. B. ein elektrischer Draht, ein elektrisches Kabel etc., beschrieben werden, das als Hauptisolierung ein vernetztes Polyolefin und als äußere halbleitende Abschirmung für diese Isolierung das vernetzte Produkt enthält, das durch Vernetzen der erfindungsgemäßen vulkanisierbaren halbleitenden Isolsierungs-Abschirmzusammensetzung erhalten wurde, das bereits vorstehend definiert wurde.
  • Die Verwendung eines Erzeugnisses, das eine vernetzte Abschirmung enthält und direkt mit einem vernetzten Polyolefin- Substrat verbunden ist, sowie die Art der Herstellung ist derart bekannt, daß keine weitere Beschreibung erforderlich ist, um es dem Fachmann zu ermöglichen, die Herstellungsweise und Verwendung des genannten Erzeugnisses zu verstehen. Zum Beispiel kann die vulkanisierbare halbleitende Abschirmzusammensetzung auf ein vernetztes Polyolefin-Subtrat extrudiert und darauf gehärtet (vernetzt) werden, oder diese kann auf ein unvernetztes Polyolefin-Substrat extrudiert und beide vernetzbaren Schichten können gleichzeitig gehärtet werden. Weitere Verwendungen von Polyolefin-Isolierungszusammensetzungen, die gegebenenfalls herkömmliche Additive wie Füllmittel, Alterungschutzmittel, Talkum, Ton, Kalziumcarbonat und andere Verarbeitungshilfsmittel zusammen mit einem herkömmlichen Vernetzungsmittel enthalten, sind auf dem Fachgebiet ebenso bekannt wie die herkömmlichen halbleitenden Abschirmzusammensetzungen für Leiter.
  • Die folgenden Beispiele dienen der Beschreibung der vorliegenden Erfindung und sollen diese nicht darauf beschränken. Alle darin und in den nachfolgenden Ansprüchen genannten Teile, Prozentangaben und Anteile beziehen sich auf das Gewicht, soweit nichts anderes angegeben wird.
    • Glossar
  • EVA = Ethylen-Vinylacetat-Copolymer
  • NBR = Butadien-Acrylnitril-Copolymer
    • Beispiel 1 und Vergleichsbeispiele 1 und 2
  • Es wurden drei vulkanisierbare halbleitende Zusammensetzungen, die die folgenden Bestandteilen enthielten, hergestellt, wobei die Mengen aller Bestandteile auf das Gesamtgewicht jeder Zusammensetzung bezogen sind. Tabelle I Vergleichsbeispiel 1 (Gew.-%) Vergleichsbeispiel 2 Vulkanisierbare Zusammensetzung Beisp. 1 EVA* NBR** Ruß Stabilisator Dicumylperoxid *Ethylen (etwa 67 Gew.-%)/Vinylacetat (etwa 33 Gew.% )-Copolymer; Schmelzindex etwa 30. ** Butadien (etwa 67 Gew.-%)/Acrylnitril (etwa 33 Gew.-%)- Copolymer-Elastomer; Mooney-Viskosität etwa 50. ¹ ASTM N-550-Qualität; Oberfläche 42 m²/g. ² ASTM N-351-Qualität; Oberfläche 68 m²/g. ³P-Ruß; Oberfläche 170 m²/g
  • Jede Zusammensetzung wurde in gleicher Weise hergestellt, indem die Komponenten gleichförmig in einem Labor-Chargen-Intensiv-Mischer vermischt wurden. Nach Zugabe der Bestandteile liefen die Mischerrotoren mit gesenktem Kolben bis zum Eintreten des Schmelzens. Zu diesem Zeitpunkt wurde der Kolben herausgehoben, um die Charge umzuwenden. Dann wurde der Kolben wieder eingeführt und das Mischen fortgesetzt. Die Charge wurde entfernt, als die Temperatur 110º C erreicht hatte.
  • Um die Eigenschaften der Abziehbarkeit dieser Zusammensetzungen als halbleitende Isolierungs-Abschirmungen zu bewerten, wurde aus jeder der Zusammensetzungen ein Laminat aus einer Mischung von Polyethylen/Ethylen-Vinylacetat/Acrylnitril-Butadien hergestellt. Solche Laminate wurden aus Labortestplatten hergestellt, wobei die Polyethylenplatte in jedem Falle von einer vernetzbaren Polyethylen-Homopolymer-Zusammensetzung stammte, die aus Polyethylen-Homopolymer (98%) mit einem Zahlendurchschnittsmolekulargewicht von etwa 25.000 bis 30.000 und einem Schmelzindex von etwa 2 (ASTM-D-1238 bei 190º C), aus Dicumylperoxid (2%) und Antioxidationsmitteln (0,4%) bestand; die Platte aus einer Ethylen-Vinylacetat/Acrylnitril- Butadien (EVA/NBR)-Mischung stammte von den vulkanisierbaren Zusammensetzungen nach Beispiel 1 und nach Vergleichsbeispielen 1 und 2.
  • Die Laminate aus einer Polyethylen/EVA/NBR-Mischung wurden hergestellt, indem die vernetzbaren Polyethylenplatten in einer Form mit einer Vertiefung mit den Maßen 20 cm x 20 cm x 0,19 cm (8" x 8" x 0,075") formgepreßt wurden. Die Form wurde in eine Presse gegeben und auf 120º C vorerhitzt. Nach 5 Minuten bei einem Druck von 13,8 MPa (2.000 psi) wurde der Druck auf 345 MPa (50.000 psi) erhöht und nach weiteren 3 Minuten wurde die Form in einer Geschwindigkeit von etwa 10º C/Min. bei gleichem Druck abgekühlt. Dieses Verfahren wurde verwendet, um unvernetzte Platten herzustellen. Die Platten aus ungehärteten vulkanisierbaren EVA/NBR-Mischungen mit den Maßen 20 cm x 20 cm x 0,19 cm (8" x 8" x 0,075") wurden danach einzeln unter den gleichen Bedingungen formgepreßt. Es wurden dann Laminate hergestellt, indem jede Platte aus einer vulkanisierbaren EVA/NBR-Mischung mit einer unvernetzten Polyethylenplatte zusammengepreßt wurde. Zwischen der halbleitenden Schicht und der Isolierschicht wurde an einem Rand entlang ein Streifen einer Polyesterfolie eingelegt, um die zwei Schichten auf eine Länge von etwa 2,5 cm (1") zu trennen. Die Laminate wurden dann gleichzeitig bei 180º C und 64 MPa (10.000 psi) 15 Minuten lang vernetzt. Die vernetzten Laminate wurden dann mit etwa 10º C/Minute bei gleichem Druck abgekühlt. Dieses Verfahren soll das Extrudieren und Vernetzen von Kabeln, die mit dem Dreifach-Extrusionsverfahren hergestellt werden, simulieren.
  • Nach 24-stündigem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die Haftung zwischen den Laminaten getestet, indem die Kräfte gemessen wurden, die erforderlich waren, die halbleitende EVA/NBR- Schicht von der Polyethylen-Isolierung bei Streifen von 20 cm x 1,25 cm (8" x 1/2"), die aus dem Testlaminat gestanzt worden waren, abzuziehen. Die Polyesterfolie, die die Ränder der Schichten trennte, wurde entfernt. Die freien Ränder der Schichten wurden etwa 1,25 cm (1/2") auseinandergezogen, um das Abschälen einzuleiten. Der Test erfolgte auf einem Instron-Zugfestigkeits-Tester, indem die freien Ränder der EVA/NBR-Schicht in dem oberen, beweglichen Teil der Maschine festgeklemmt wurden, wobei das Laminat auf einer Schwungrad- Vorrichtung, die auf dem Instron-Tester angebracht war, verankert wurde. Die Kräfte (in kg bzw. pounds), die erforderlich waren, die halbleitende EVA/NBR-Schicht von der Polyethylen- Isolierung in einen Winkel von 90º abzuziehen oder abzutrennen, wurde aufgezeichnet. Die Testergebnisse für jedes Laminat (wobei diese Ergebnisse einen Testdurchschnitt aus wenigstens 5 Laminaten für jede vulkanisierbare halbleitende Zusammensetzung darstellen) werden in der folgenden Tabelle II angegeben. Tabelle II Laminat-Haftung Beispiel kg/1,25cm - Streifen (lbs/1/2"-Streifen) Beispiel 1 Vergleichsbeisp. 1 Vergleichsbeisp. 2
  • Die Dispersion von Ruß in der halbleitenden Mischung wurde durch Extrudieren eines flachen, 10 cm (4")-breiten und 0,5 mm (20 mils)-dicken Streifens bewertet, und die Oberflächenqualität wurde visuell bewertet. Das Erscheinungsbild der Ruß- Dispersion in jeder vulkanisierbaren halbleitenden Zusammensetzung wird in der folgenden Tabelle III angegeben. Tabelle III Beispiel Erscheinungsbild der Ruß-Dispersion Beispiel 1 Vergleichsbeisp. 1 glatt geringfügig verbessert sandig
  • Wenn die vernetzte halbleitende EVA/NBR-Abschirmschicht von der vernetzten Polyethylen-Isolierung in jedem der Beispiele 1 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 sauber abgelöst wurde, zeigen die obigen Ergebnisse, daß die Verwendung von Ruß (ASTM-N-550-Qualität) mit einer Oberfläche von 42 m²/g in der halbleitenden EVA/NBR-Zusammensetzung die Haftung mit der vernetzten Polyethylen-Isolierung wesentlich reduzierte, und zwar um 27 bis 60%, wenn die halbleitende Zusammensetzung und das Polyethylen gleichzeitg in Laminatform vulkanisiert worden waren. Darüber hinaus verbessert die Verwendung von Ruß (ASTM- N-550-Qualität) mit einer Oberfläche von 42 m²/g in der halbleitenden EVA/NBR-Zusammensetzung die Dispersion von Ruß in der EVA/NBR-Mischung wesentlich und ergibt eine glattere Oberfläche der extrudierten Isolierungs-Abschirmung.
    • Beispiel 2
  • Die vulkanisierbare halbleitende Zusammensetzung nach Beispiel 1 wurde verwendet, um ein isoliertes elektrisches Kabel in der folgenden Weise herzustellen:
  • Ein Standard-Aluminium-Leiter wurde nacheinander beschichtet mit: einer herkömmlichen halbleitenden Leiter-Abschirmschicht (0,64 mm, 0,025" dick); mit einer Isolierschicht (6,60 mm, 0,260" dick), die aus einem vernetzbaren Polyethylen-Homopolymer (98%) mit einem Zahlendurchschnitts-Molekulargewicht von etwa 25.000 bis 30.000 und einem Schmelzindex von etwa 2 (ASTM D-1238 bei 190º C), Dicumylperoxid (2%) und Antioxidationsmitteln (0,4%) hergestellt worden war; und einer halbleitenden Isolierungs-Abschirmschicht (1,40 mm, 0,055" dick), die aus einer vulkanisierbaren EVA/NBR-enthaltenden Zusammensetzung nach Beispiel 1 hergestellt worden war.
  • Bei Herstellung des Kabels wurden alle drei Schichten: Leiter- Abschirmung, Isolierung und Isolierungs-Abschirmung nacheinander extrudiert und gleichzeitig gehärtet, und zwar entweder in Dampf oder in einem vulkanisierbaren Rohr mit trockenem Stickstoff. Dieses Verfahren ist auf dem Fachgebiet bekannt als Dreifach-Extrudieren in einem Arbeitsgang.
  • Die Haftung der Isolierungs-Abschirmung an der Isolierung des isolierten Kabels wurde nach dem gleichen Verfahren bewertet, wie es in Beispiel 1 beschrieben wurde. Die Isolierungs- Abschirmung wurde sauber und in einem Stück von der Isolierung abgezogen und hatte einen Haftgrad von 4,5 bis 5,4 kg (10 bis 12 Pounds) pro 1,25 cm (1/2")-Streifen. Das zeigt die ausgezeichnete Abziehbarkeit der Isolierungsabschirm-Zusammensetzung, wie sie in dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 beschrieben wurde.
  • Es wurde ein isoliertes elektrisches Vergleichskabel hergestellt und in gleicher Weise getestet, wobei die Isolierungs- Abschirmzusammensetzung nach Vergleichsbeispiel 2 verwendet wurde, die Ruß (P-Qualität) mit einer Oberfläche von 170 m²g enthielt. Die Isolierung wurde sauber und in einem Stück abgezogen, zeigte jedoch einen Haftgrad von 5,4 bis 9,1 kg (12 bis 20 Pounds) pro 1,25 cm (1/2")-Streifen.

Claims (10)

1. Vulkanisierbare halbleitende Isolierungs-Abschirmzusammensetzung, im wesentlichen bestehend aus (bezogen auf das Gesamtgewicht der genannten Zusammensetzung):
(A) 40-65 Gew.-% eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymers, das 27-45 Gew. -% Vinylacetat, bezogen auf das Gesamtgewicht des genannten Polymers enthält,
(B) 5-30 Gew.-% eines Acrylnitril-Butadien-Copolymers, das 25-55 Gew.-% Acrylnitril, bezogen auf das Gesamtgewicht des genannten Polymers, enthält,
(C) 25-45 Gew.-% Ruß mit einer Oberfläche von 30 bis 60 m² pro g und
(D) 0,2-5 Gew.-% eines organischen Peroxid-Vernetzungsmittels.
2. Vulkanisierbare Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin der genannte Ruß eine Oberfläche von 40 bis 50 m²/g aufweist.
3. Vulkanisierbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-2, worin der genannte Ruß in der genannten Zusammensetzung in einer Menge von 35 bis 40%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist.
4. Vulkanisierbare Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-3, worin das genannten Ethylen-Vinylacetat-Copolymer in der genannten Zusammensetzung in einer Menge von 40 bis 60%, bezogen auf das Gewicht der genannten Zusammensetzung, anwesend ist.
5. Erzeugnis, das das vernetzte Produkt einer vulkanisierbaren halbleitenden Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-4 umfaßt.
6. Erzeugnis nach Anspruch 5, worin der in der genannten vulkanisierbaren halbleitenden Zusammensetzung enhaltene Ruß eine Oberfläche von 40 bis 50 m²/g hat.
7. Erzeugnis nach einem der Ansprüche 5-6, worin der in der genannten vulkanisierbaren halbleitenden Zusammensetzung vorhandene Ruß in einer Menge von 35 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der genannten Zusammensetzung, anwesend ist.
8. Erzeugnis nach einem der Ansprüch 5-7, worin das in der genannten vulkanisierbaren halbleitenden Zusammensetzung vorhandene Ethylen-Vinylacetat-Copolymer in einer Menge von 40 bis 60%, bezogen auf das Gewicht der genannten Zusammensetzung, anwesend ist.
9. Elektrischer Leiter, der als eine darin enthaltene Halbleiterschicht eine Zusammensetzung oder das vernetzte Produkt der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-4 enthält.
10. Zusammensetzung oder vernetztes Produkt der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-4, die direkt mit einem vernetzten Polyolefin-Substrat verbunden sind.
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