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Dokumentenidentifikation DE69917782T2 23.09.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001095381
Titel ZUSAMMENSETZUNG FÜR ELEKTRISCHE KABEL
Anmelder Borealis Technology Oy, Porvoo, FI
Erfinder BOSTRÖM, Jan-Ove, S-444 96 Ödsmal, SE;
DAMMERT, Ruth, S-426 50 Västra Frölunda, SE;
GUSTAFSSON, Bill, S-444 41 Stenungsund, SE;
SMEDBERG, Annika, S-444 41 Stenungsund, SE
Vertreter Kador & Partner, 80469 München
DE-Aktenzeichen 69917782
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 01.07.1999
EP-Aktenzeichen 999352313
WO-Anmeldetag 01.07.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/SE99/01196
WO-Veröffentlichungsnummer 0000002207
WO-Veröffentlichungsdatum 13.01.2000
EP-Offenlegungsdatum 02.05.2001
EP date of grant 02.06.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.09.2004
IPC-Hauptklasse H01B 3/44
IPC-Nebenklasse C08L 23/06   C08K 5/372   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung für elektrische Kabel beziehungsweise Stromkabel, insbesondere eine Zusammensetzung für eine isolierende Schicht eines Stromkabels, vorzugsweise eines Stromkabels für Mittel- oder Hochspannung. Die Zusammensetzung enthält einen Ethylenkunststoff und Zusätze, einschließlich eines Vernetzungsmittels aus einem Peroxid und Zusätzen aus einem Antioxidans.

Allgemeiner Stand der Technik

Stromkabel und insbesondere Stromkabel für Mittel- und Hochspannung können aus einer Vielzahl von Polymerschichten bestehen, die um den elektrischen Leiter extrudiert sind. Bei Stromkabeln wird der elektrische Leiter gewöhnlich zuerst mit einer inneren halbleitenden Schicht, gefolgt von einer isolierenden Schicht, danach mit einer äußeren halbleitenden Schicht, gefolgt von Wassersperrschichten, falls vorhanden, und auf der Außenseite einer Umhüllungsschicht überzogen. Die Schichten des Kabels basieren auf unterschiedlichen Arten von Ethylenkunststoffen, die gewöhnlich vernetzt sind.

Die isolierende Schicht des Stromkabels besteht aus einem Ethylenkunststoff. Mit "Ethylenkunststoff" ist im allgemeinen und im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein auf Polyethylen oder einem Ethylencopolymer basierender Kunststoff gemeint, wobei das Ethylenmonomer den wesentlichen Teil der Masse darstellt. Polyethylenkunststoffe können folglich aus Homopolymeren oder Copolymeren von Ethylen bestehen, wobei die Copolymere Pfopfcopolymere und Copolymere von Ethylen und einem oder mehreren Monomeren sein können, die mit Ethylen copolymerisiert werden können. LDPE (Polyethylen niedriger Dichte, d. h. Polyethylen, das durch Radikalpolymerisation bei hohem Druck hergestellt wurde) stellt gegenwärtig das vorherrschende Isolationsmaterial für Kabel dar. Wie vorstehend erwähnt, kann der Ethylenkunststoff auch ein Ethylencopolymer sein, und schließt in diesem Fall 0 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 15 Gew.-% von einem oder mehreren Comonomeren ein, die mit Ethylen copolymerisiert werden können. Solche Monomere sind dem Fachmann allgemein bekannt und es ist keine umfassende Aufzählung erforderlich, als Beispiele können jedoch genannt werden: vinylisch ungesättigte Monomere, wie C3-C8-&agr;-Olefine, z. B. Propen, 1-Buten, 1-Hexen, 4-Methyl-1-penten und 1-Octen; nichtkonjugierte C8-C14-Diene, z. B. 1,8-Octadien und 1,10-Decadien; und vinylisch ungesättigte Monomere, die funktionelle Gruppen, wie Hydroxylgruppen, Alkoxygruppen, Carbonylgruppen, Carboxylgruppen und Estergruppen, enthalten. Solche Monomere können z. B. (Meth)acrylsäure und Alkylester davon, wie Methyl-, Ethyl- und Butyl(meth)acrylat; vinylisch ungesättigte hydrolysierbare Silanverbindungen, wie Vinyltrimethoxysilan; Vinylacetat usw. umfassen. Wenn der Ethylenkunststoff ein Ethylencopolymer ist, sollte die Menge des polaren Comonomers jedoch bei einem Mindestwert gehalten werden, so daß das polare Comonomer höchstens 10 Gew.-% der gesamten Ethylenkunststoffzusammensetzung ausmacht. Neben den nachstehend ausführlicher beschriebenen Zusätzen besteht der Rest der erfindungsgemäßen Zusammensetzung aus einem oder mehreren vorstehend genannten Ethylenkunststoffen. Das bedeutet, daß die Menge des Ethylenkunststoffs in der Zusammensetzung im Bereich von 95 bis 98,8 Gew.-% der Zusammensetzung liegen sollte.

Um die physikalischen Eigenschaften der isolierenden Schicht des Stromkabels zu verbessern und dessen Beständigkeit gegenüber dem Einfluß verschiedener Umweltbedingungen zu erhöhen, enthält der Ethlyenkunststoff Zusätze, deren Gesamtmenge gewöhnlich 0,2 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 bis 4 Gew.-% beträgt. Zu diesen Zusätzen gehören stabilisierende Zusätze, wie Antioxidantien, um der Zersetzung durch Oxidation, Strahlung usw. entgegenzuwirken; Gleitmittelzusätze, wie Stearinsäure; Zusätze für die Beständigkeit gegenüber der Wasserbäumchenbildung, wie Polyethlylenglycol, Silicone, Polyglycerylester usw.; und Vernetzungszusätze, wie Peroxide, die sich beim Erwärmen zersetzen und die Vernetzung des Ethylenkunststoffs der isolierenden Zusammensetzung einleiten, die gewöhnlich in Kombination mit ungesättigten Verbindungen verwendet werden, die Fähigkeit aufweisen, Vernetzungen zu bilden, wenn sie durch radikalbildende Mittel initiiert werden.

Es gibt eine große Anzahl verschiedener Zusätze, und die Anzahl ihrer möglichen Kombinationen ist fast unbegrenzt. Bei der Auswahl eines Zusatzes für eine Polymerzusammensetzung besteht das Ziel darin, die positiven Eigenschaften so gut wie möglich zu optimieren, wohingegen die negativen Eigenschaften minimiert werden sollen. Es ist jedoch gewöhnlich sehr schwierig oder sogar unmöglich, die negativen Eigenschaften vollständig zu eliminieren, die einen Zusatz begleiten können. Es muß folglich als beträchtlicher technischer Fortschritt angesehen werden, wenn angesichts der Anzahl der verschiedenen Zusätze und ihrer möglichen Kombinationen eine Kombination gefunden werden kann, die den Vorteil herkömmlicher Zusätze ohne einen ihrer Nachteile zeigt.

Bekannte Arten von Antioxidantien sind sterisch gehinderte Phenole, aromatische Amine, organische Phosphite und Thioverbindungen.

Ein derartiges bekanntes Antioxidans für Polyethylen und andere Kunststoffharze ist 4,4'-Thio-bis(6-tert.-butyl-m-cresol) und hat die Formel (I):

Dieses Antioxidans kann von verschiedenen Lieferanten unter unterschiedlichen Handelsbezeichnungen erhalten werden, eine davon ist SANTONOX® von Monsanto Co. Die Verbindung ist bekanntlich bei der Verbesserung der Wärmealterungseigenschaften einer Kabelisolierung sehr effizient, und es ist auch bekannt, daß sie beim Vernetzen einer Zusammensetzung mit einem Peroxid vom Dicumylperoxid-Typ in das Polymernetzwerk eingeführt wird, wodurch die Gefahr der Abnahme des Antioxidans in der Kabelisolierung während des Gebrauchs abnimmt. Sie verringert auch die Gefahr der vorzeitigen Vernetzung in einer vernetzbaren Zusammensetzung während der Extrusion. Bei der Verwendung für isolierende Schichten von Stromkabeln wird (I) dem Polyethylenbasisharz gewöhnlich in einer Menge von 0,1 bis 0,5 Gew.-% zugesetzt, wobei dies vom Ausmaß der erwarteten thermooxidativen Belastung abhängt. In einigen Fällen kann die Verwendung von (I) jedoch von unerwünschten Nebenwirkungen begleitet sein, wenn aufgrund der höheren thermooxidativen Belastung höhere Füllmengen erforderlich sind. Da die Löslichkeit von (I) in Polyethylen begrenzt ist, neigt es folglich bei höheren Füllmengen zum teilweisen Ausschwitzen, wodurch auf der Oberfläche des Granulats der Polymerzusammensetzung, dem es zugesetzt wurde, Staub entsteht. Dieser Staub kann eine Gesundheitsgefahr darstellen und ist folglich aus Umweltgesichtspunkten negativ. Außerdem haben diese Staubpartikel von (I) einen so hohen Schmelzpunkt, daß sie bei den Temperaturen nicht schmelzen, die gewöhnlich zum gleichzeitigen Extrudieren und Vernetzen von Polyethylenmaterialien angewendet werden, und erscheinen folglich in der extrudierten Polymerisolation als Partikel oder Körner und machen sie inhomogen. Angesichts dieser Nachteile, die mit (I) verbunden sind, wurde versucht, andere Zusätze zu finden, die es ersetzen können, ohne daß sie dessen Nachteile aufweisen.

Ein gewöhnlich verwendeter Ersatz für das Antioxidans (I) ist eine Kombination der Zusätze mit den Formeln (II) bzw. (III), wie sie nachstehend gezeigt sind: C18H37-O-(C=O)-CH2CH2SCH2CH2-(C=O)-O-C18H37 (II)

Die Verbindungen (II) und (III) sind unter den Handelsbezeichnungen IRGANOX® PS802 bzw. IRGANOX® 1035 allgemein bekannt. Diese Antioxidantien können von Ciba Specialty Chemicals erhalten werden. Bei Hochspannungsisolationszusammensetzungen werden diese beiden Zusätze in der Polymerzusammensetzung jeweils in einer Menge von 0,1 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 Gew.-% verwendet. Obwohl diese Kombination von Zusätzen einige der Nachteile von (I) beseitigt, führt sie gelegentlich zu einer unerwünschten vorzeitigen Vernetzung während der Extrusion der Polymerzusammensetzung, die als sogenannter Scorch, d.h. als Inhomogenität, Ungleichmäßigkeit der Oberfläche und mögliche Verfärbung, in der Isolationsschicht des fertigen Kabels auftritt.

Bei einem Versuch, dieses Problem des Scorch zu beseitigen, wenn die Kombination aus Antioxidans (II) und (III) verwendet wird, wurde ein dritter Zusatz mit der Formel

zugesetzt. Die Verbindung (IV) kann von Nippon Oils and Fats unter der Handelsbezeichnung Nofmer MSD erhalten werden. Diese Verbindung wirkt sowohl durch die Überführung von stark reaktiven Radikalen, die durch die Peroxidzersetzung gebildet wurden, in weniger reaktive, wodurch die Tendenz zum Scorch geringer wird, als auch durch die Bildung von Pfropfbrücken zwischen den Polymerketten, wodurch der abschließende Vernetzungsgrad erhöht wird. Die Kombination der drei Zusätze (II), (III) und (IV) war bei der Verringerung des Scorchproblems erfolgreich und hat auch den abschließenden Vernetzungsgrad der Polymerzusammensetzung erhöht.

Ein Nachteil dieser herkömmlichen Kombination von Zusätzen besteht jedoch darin, daß die diese enthaltende Polymerzusammensetzung bei einigen Anwendungszwecken einen unerwünscht hohen Feuchtigkeitsoder Wassergehalt aufweisen kann. Angesichts der Tatsache, daß Feuchtigkeit zur Bildung sogenannter Wasserbäumchen in den Polymerschichten von Stromkabeln führen kann, wobei diese Bäumchen wiederum die Gefahr des elektrischen Durchschlags deutlich erhöhen, besteht deutlicher Bedarf, den Feuchtigkeitsgehalt so gering wie möglich zu halten. Der Grund für diesen Effekt besteht möglicherweise darin, daß (II) für die Bildung von sauren Zersetzungsprodukten anfällig ist, wenn es einer thermooxidativen Belastung ausgesetzt wird. Solche sauren Substanzen haben den Effekt, die Bildung von Feuchtigkeit durch die Reaktion mit Cumylalkohol zu fördern, der bei der Zersetzung von Dicumylperoxid entsteht, das als Vernetzungsmittel verwendet wird.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Es wurde nunmehr festgestellt, daß die vorstehend genannten Nachteile bei herkömmlichen Antioxidantien durch ein neues nichtphenolisches Antioxidans vermindert, wenn nicht sogar beseitigt werden können. Mit dem erfindungsgemäßen Antioxidans ist es somit möglich, die Vorteile der vorstehend genannten herkömmlichen Zusätze ohne irgendeinen ihrer Nachteile zu erzielen. Das ist als wichtiger und überraschender technischer Fortschritt anzusehen – besonders angesichts der großen Anzahl von Zusätzen und deren Kombinationen, die bereits bekannt sind.

Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung für eine isolierende Schicht eines Stromkabels bereit, wobei die Zusammensetzung bis zu etwa 5 Gew.-% Zusätze, einschließlich einem Antioxidans und einem Vernetzungsmittel aus einem Peroxid, umfaßt, wobei der Rest der Zusammensetzung aus Ethylenkunststoff besteht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Zusatz aus dem Antioxidans eine Verbindung der Formel (V) R1(-(C=O)O-)k(CH2)1-S-(CH2)m(-O-(C=O)-)nR2 (V) einschließt, worin

R1 und R2, die gleich oder verschieden sind, eine C7-C23-Alkylgruppe, C7-C23-Alkenylgruppe, R3-Ar-, Ar-R3- oder Ar- sind, wobei R3 eine C8-C24-Alkylgruppe ist und Ar eine C6-C14-Arylgruppe ist,

k und n, die gleich oder verschieden sind, 0 oder 1 sind,

l und m, die gleich oder verschieden sind, ganze Zahlen mit ≥ 0 sind, mit der Maßgabe, daß die Verbindung frei von Phenolgruppen ist, und daß die Zusammensetzung frei von Verbindungen mit der Formel (VI): R-O-(C=O)-CH2CH2SCH2CH2-(C=O)-O-R (VI) ist, worin R eine C8-C20-Alkylgruppe ist.

In der vorstehenden Formel (V) sind R1 und R2 vorzugsweise gleich und stellen vorzugsweise eine C7-C23-Alkylgruppe, stärker bevorzugt eine C11-C17-Alkylgruppe dar; k und n sind vorzugsweise beide 1; 1 und m sind vorzugsweise gleich und vorzugsweise 1 bis 4, stärker bevorzugt 1 bis 2. In der Formel (VI) können als Beispiele für R Lauryl, Myristyl, Palmityl und Stearyl genannt werden.

Andere unterscheidende Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Ansprüchen deutlich.

Durch die Verwendung der nicht-phenolischen Antioxidansverbindung der Formel (V) und den Auschluß irgendwelcher Zusätze der Formel (VI), wie die der Formel (II) (IRGANOX® PS802), kann der Feuchtigkeitsgehalt der Polymerzusammensetzung und somit Gefahr der Wasserbäumchenbildung im wesentlichen ganz beseitigt werden. Der Grund dafür ist die Wahrscheinlichkeit, daß Verbindungen der Formel (V) für die Bildung von sauren Zersetzungsprodukten weniger anfällig sind, wenn sie einer thermooxidativen Belastung ausgesetzt werden, als die Verbindungen der Formel (VI).

Neben der wesentlich geringeren Bildung von Feuchtigkeit, beinhaltet die erfindungsgemäße Kombination aus Antioxidans/Zusatz Nofmer MSD den Vorteil, daß die verwendete Menge des Vernetzungsmittels aus einem Peroxid im Vergleich mit der normalerweise verwendeten Menge verringert werden kann und immer noch der gleiche Vernetzungsgrad erhalten wird. Angesichts dessen, daß das Vernetzungsmittel aus einem Peroxid eine teure Komponente der Zusammensetzung darstellt, und daß seine Zersetzungsprodukte Methan (feuergefährlich) und Cumylalkohol (Quelle für Wasser) unerwünscht sind, ist es ein wesentlichen Vorteil, daß deren Menge verringert werden kann.

Neben den vorstehend genannten Vorteilen ergibt der erfindungsgemäße Zusatz aus einem Antioxidans eine gute Antioxidationswirkung, er bildet keinen Staub, er führt nicht zu irgendeinem Scorchproblem, er ergibt einen guten Vernetzungsgrad der abschließenden Polymerzusammensetzung und er verleiht der Polymerzusammensetzung gute Wärmealterungseigenschaften.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Wie bereits erwähnt, weist die erfindungsgemäße Zusammensetzung ein Basispolymer aus Ethylenkunststoff auf, wie er vorstehend definiert ist.

Zusätzlich zu dem Basispolymer aus Ethylenkunststoff schließt die erfindungsgemäße Zusammensetzung als Zusatz aus einem Antioxidans mindestens die Verbindung der Formel (V) ein, die vorstehend definiert wurde. Die Menge des Zusatzes aus dem Antioxidans der Formel (V) in der Zusammensetzung sollte im allgemeinen im Bereich von 0,1 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,15 bis 0,35 Gew.-% der Zusammensetzung liegen.

Der Zusatz aus dem Antioxidans der Formel (V) kann mit anderen Antioxidantien, wie sterisch gehinderten Phenolen, kombiniert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Zusatz aus dem Antioxidans der Formel (V) mit einem Antioxidans der Formel (III) kombiniert. Die Menge solcher wahlfrei zugesetzter anderer Antioxidantien sollte im allgemeinen im Bereich von 0,1 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,15 bis 0,35 Gew.-% der Zusammensetzung liegen.

Der Zusatz aus dem Antioxidans der Formel (V) kann gemäß der vorliegenden Erfindung auch mit anderen Arten von Zusätzen, wie Scorch-Hemmstoffen, kombiniert werden, und gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Zusatz aus dem Antioxidans der Formel (V) mit einem Scorch-Hemmstoff der Formel (IV) kominiert. Die Menge des Zusatzes aus dem Scorch-Hemmstoff, wie dem der Formel (IV), sollte im allgemeinen im Bereich von 0,1 bis 1,0 Gew.-%, vorzugsweise von 0,2 bis 0,5 Gew.-% der Zusammensetzung liegen. Mehr als etwa 1,0 Gew.-% Scorch-Hemmstoff werden nicht empfohlen, da der Scorch-Hemmstoff, wenn er in dieser Menge vorliegt, dazu neigt, die Vernetzungsreaktion der Polymerzusammensetzung auf negative Weise beeinflussen.

Zusätzlich zu dem Basispolymer aus Ethylenkunststoff und den Zusätzen, die vorstehend genannt sind, schließt die erfindungsgemäße Zusammensetzung auch ein Vernetzungsmittel aus einem Peroxid ein. Dieses Vernetzungsmittel kann aus bekannten Vernetzungsmitteln aus einem Peroxid, vorzugsweise aus denen ausgewählt werden, die sich bei Temperaturen im Bereich von etwa 160 bis etwa 180°C zersetzen. Es sind einige verschiedene Vernetzungsmittel aus einem Peroxid mit diesem Zersetzungsbereich bekannt, wie Dicumylperoxid und Bis(tbutylperoxy)diisopropylbenzol. Das bevorzugte Vernetzungsmittel aus einem Peroxid ist gemäß der vorliegenden Erfindung Dicumylperoxid. Die Menge des Vernetzungsmittels aus einem Peroxid, die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet wird, beträgt vorzugsweise 1,0 bis 2,4 Gew.-%, stärker bevorzugt 1,1 bis 1,9 Gew.-% und besonders bevorzugt 1,2 bis 1,8 Gew.-% der Zusammensetzung. In diesem Zusammenhang sollte erwähnt werden, daß es aufgrund der Tatsache, daß die erfindungsgemäße Kombination von Zusätzen zu einer wirksameren Vernetzung führt, möglich ist, in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung weniger Vernetzungsmittel aus einem Peroxid zu verwenden, als herkömmlich eingesetzt wird. Folglich kann die Menge des Vernetzungsmittels aus einem Peroxid in dieser Erfindung im Vergleich mit der Menge, die normalerweise in herkömmlichen Zusammensetzungen verwendet wird, um 0,2 bis 0,4 Gew.-% verringert werden.

Wie bereits erwähnt, kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung weitere Zusätze, wie Zusätze für die Beständigkeit gegenüber der Wasserbäumchenbildung, Gleitmittel und dgl., einschließen. Solche herkömmlichen Zusätze sind gemäß der vorliegenden Erfindung in der Gesamtmenge der Zusätze mit bis zu 5 Gew.-% enthalten. Zusätze für die Beständigkeit gegenüber der Wasserbäumchenbildung, wie Polyethylenglycol, können z. B. 0,1 bis 1 Gew.-% der Zusammensetzung ausmachen.

Um das Verständnis der Erfindung weiter zu erleichtern, sind nachstehend einige erläuternde und vergleichende Beispiele aufgeführt. Alle Teile und Prozentsätze beziehen sich auf das Gewicht, wenn es nicht anders angegeben ist. In den Beispielen sind alle Teile und Prozentsätze auf das Gewicht bezogen, wenn es nicht anders angegeben ist.

Beispiel 1

Es wurden vier Polymerzusammensetzungen für isolierende Schichten von Stromkabeln hergestellt. Bei allen Zusammensetzungen wurde ein durch Radikalbildung initiiertes Hochdruckethylenpolymer (LDPE mit einer Dichte von 922 kg/m3 und einem MFR2-Wert von 2 g/10 min) als Basisharz aus dem Ethylenkunststoff verwendet. Diesem Basisharz wurden für die verschiedenen Zusammensetzungen verschiedene Zusätze zugesetzt. In jedem Fall wurden 0,4 Gew.-% des Zusatzes (IV) als Scorch-Hemmstoff und 1,5 Gew.-% Dicumylperoxid als Vernetzungsmittel zugesetzt. Außerdem wurden Kombinationen von Zusätzen der Formeln (I), (II), (III) und (V) in vreschiedenen Mengen zugesetzt, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist. Aus jeder der Zusammensetzungen 1a bis 1 d wurden Filme bzw. Folien hergestellt und diese wurden 40 Minuten bei 250°C vernetzt. Danach wurde bei jedem Film das Zersetzungsprodukt &agr;-Methylstyrol aus dem Dicumylperoxid bestimmt. Da die Menge von &agr;-Methylstyrol in einem direkten Zusammenhang mit der erzeugten Feuchtigkeitsmenge steht, dienten die in Tabelle 1 aufgeführten Mengen von &agr;-Methylstyrol als Maß für die erzeugte Feuchtigkeit.

Wie aus den Werten in Tabelle 1 ersichtlich ist, wird die Feuchtigkeitsmenge bei den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen wesentlich reduziert. Folglich beträgt die Feuchtigkeitsmenge in den erfindungsgemäßen Beispielen 1c und 1d nur etwa 10 bis 15% der von Vergleichsbeispiel 1b.

Tabelle 1
Beispiel 2

In diesem Beispiel wurden die Wärmealterungseigenschaften bestimmt.

Es wurden drei Polymerzusammensetzungen hergestellt, die das gleiche Basisharz wie die Zusammensetzungen in Beispiel 1 enthielten, jedoch mit einem MFR2-Wert von 0,9 g/10 min. Alle Zusammensetzungen enthielten auch 1,5 Gew.-% Dicumylperoxid als Vernetzungsmittel. Außerdem enthielt eine der Zusammensetzungen (2a) 0,2 Gew.-% (I), wohingegen die Zusammensetzung (2b) 0,2 Gew.-% (III), 0,4 Gew.-% (IV) und 0,2 Gew.-% (V) enthielt, und die Zusammensetzung 2c 0,2 Gew.-% (III), 0,4 Gew.-% IV und 0,4 Gew.-% (V) enthielt. Die Zusammensetzungen 2b und 2c waren erfindungsgemäß. Aus den Zusammensetzungen wurden Dumbbell-Teststücke hergestellt und bei 150°C unterschiedlich lange in Bezug auf die thermooxidative Alterung getestet. Die Reißfestigkeit und die Reißdehnung der Zusammensetzungen wurden vor Beginn des Tests und anschließend in vorgegebenen Zeitabständen gemessen. In Tabelle 2 sind diese Werte als erhalten gebliebener Prozentsatz der Reißfestigkeit und erhalten gebliebener Prozentsatz der Reißdehnung angegeben, wobei die Anfangswerte (Alterungszeit 0 Tage) als 100% angenommen wird. Die Forderung, daß die erhalten gebliebene Reißfestigkeit (RUTS) und die erhalten gebliebene Dehnung (RUE) nach 10 Tagen bei 150°C nicht geringer als 75% sein sollte, wird immer üblicher. Der Test wurde gemäß dem Internationalen Standard des IEC 811 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

Aus Tabelle 2 wird deutlich, daß die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen mindestens so gut wie, wenn nicht besser als die herkömmliche Zusammensetzung sind, die (I) als Zusatz aus einem Antioxidans enthält.


Anspruch[de]
  1. Zusammensetzung für eine isolierende Schicht eines Stromkabels, wobei die Zusammensetzung bis zu etwa 5 Gew.-% Zusätze, einschließlich einem Antioxidans und einem Vernetzungsmittel aus einem Peroxid, umfaßt, wobei der Rest der Zusammensetzung aus Ethylenkunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz aus dem Antioxidans eine Verbindung der Formel (V) R1(-(C=O)O-)k(CH2)1-S-(CH2)m(-O-(C=O)-)nR2 (V) einschließt, worin

    worin R1 und R2, die gleich oder verschieden sind, eine C7-C23-Alkylgruppe, C7-C23-Alkenylgruppe, R3-Ar-, Ar-R3- oder Arsind, worin R3 eine C8-C24-Alkylgruppe ist und Ar eine C6-C14-Arylgruppe ist,

    k und n beide 1 sind,

    l und m, die gleich oder verschieden sind, ganze Zahlen mit ≥ 0 sind,

    mit der Maßgabe, daß die Verbindung frei von Phenolgruppen ist, und daß

    die Zusammensetzung frei von Verbindungen mit der Formel (VI): R-O-(C=O)-CH2CH2SCH2CH2-(C=O)-O-R (VI) ist, worin R eine C8-C20-Alkylgruppe ist.
  2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,1 bis 0,5 Gew.-% der Verbindung der Formel (V) enthält.
  3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Formel (V): C17H35-(C=O)O-CH2CH2SCH2CH2-O-(C=O)-C17H35 ist.
  4. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antioxidans 0,5 bis 5 Gew.-% einer sterisch gehinderten Phenolverbindung einschließt.
  5. Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sterisch gehinderte Phenolverbindung die Formel (III) hat:
  6. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,2 bis 1,0 Gew.-% eines Scorch-Hemmstoffs der Formel (VI) enthält:
  7. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1,0 bis 2,4 Gew.-% eines Vernetzungsmittels aus einem Peroxid enthält.
  8. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel aus einem Peroxid Dicumylperoxid ist.
  9. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ethylenkunststoff Polyethylen niedriger Dichte ist.
  10. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ethylenkunststoff bis zu 25 Gew.-% eines Comonomers einschließt.
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