Isolierte, elektrische Leitung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine elektrische Leitung mit halogenfreier, wärmebeständiger und flammwidriger Isolation, welche verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen flüssige Medien und mechanische Beanspruchungen aufweist.

[0002] Für die Herstellung von isolierten, elektrischen Leitungen, die im Brandfall möglichst geringe Mengen Qualm und keine korrosiven und toxischen Gase freisetzen, werden bereits halogenfreie Isolationsmaterialien, z.B. Polyäthylen, Aethylen-Propylen-Terpolymer, usw. verwendet. Ebenfalls bekannt ist, dass die Lösungsmittelbeständigkeit sowie auch die Kurzzeittemperaturbeständigkeit dieser Materialien durch Vernetzung verbessert werden kann. Die Flammwidrigkeit halogenfreier Isolationsmaterialien wird - wie ebenfalls bekannt ist - durch Zugabe von Metallhydraten (z.B. Aluminiumoxytrihydrat, Magnesiumhydroxid) mindestens weitgehend erreicht.

[0003] Elektrische Leitungen mit halogenfreien Isolationen, welche solche Hydrate enthalten, weisen jedoch gegenüber Leitungen mit hydratfreien Isolationsmaterialien den Nachteil einer verminderten Resistenz gegen gewisse flüssige Medien, z.B. flüssige Kohlenwasserstoffe, wie Benzin, Mineralöl, Lösungsmittel, usw., auf. Das heisst, dass diese Isolationsmaterialien nach längerer Lagerung in Mineralölen, z.B. Oel ASTM Nr. 2, bzw. Treibstoffen, z.B. Benzin, im Vergleich zu hydratfreien Materialien stärker quellen und ihre mechanische Festigkeit stärker reduziert wird. Bei längerer Lagerung im Wasser neigen hydrathaltige Isolationsmaterialien ausserdem zu grösserer Wasseraufnahme. Dies führt zu einer Verschlechterung ihrer elektrischen Eigenschaften, namentlich zur Redüktion des Isolationswiderstandes und zur Erhöhung der Dielektrizitätskonstante, was sehr unerwünscht ist.

[0004] Es ist ferner bekannt, Leitungen mit einer ersten Isolationsschicht aus thermoplastischem Polyvinylchlorid und einer zweiten Schicht aus Polyamid oder mit einer ersten Schicht aus Olefinpolymer und einer zweiten Schicht aus einem vernetzten Vinylidenfluoridcopolymer herzustellen. Diese zweischichtigen Isolationsmaterialien enthalten aber ebenfalls Halogene, die im Brandfall korrosive Gase bilden.

[0005] Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile der bisher bekannten wärmebeständigen, flammwidrigen, halogenfreien, isolierten Leitungen zu beheben. Dies geli.ngt dadurch, dass ein erstes halogenfreies Isolationsmaterial durch ein zweites Isolationsmaterial aus Polyamid, einem thermoplastischen, halogenfreien Polyesterelastomer, z.B. "Hytrel 4056" der Firma DuPont, oder einem aromatischen, halogenfreien Polyäther, wie "PEEK" der Firma ICI, zusätzlich geschützt wird. Bei günstiger Wahl des Materials für die Schutzschicht lässt sich überdies die Abriebfestigkeit und die Gleitfähigkeit der solcherart zweischichtig isolierten, elektrischen Leitung verbessern.

[0006] Als für die Bildung einer Schutzschicht im Sinne der Erfindung besonders geeignete Materialien haben sich Polyamid 6.6 , d.h. Polyhexamethylenadipamid und Polyamid 12, d.h. Polylaurinlactam, erwiesen.

[0007] Die erste Isolationsschicht wird mit Vorteil in einer Dicke von ca. 0,2 bis 2 mm hergestellt, während die äussere Schutzschicht verhältnismässig dünn sein kann und im allgemeinen etwa 0,1 bis 0,5 mm beträgt.

Beispiel 1

[0008] Eine Kupferlitze aus 50 Einzeldrähten von 0,25 mm Durchmesser mit einem Gesamtquerschnitt von 2,5 mm² und einem Durchmesser von 2,1 mm, wurde auf übliche Art mit einer ersten Isolationsschicht aus mit bis zu ca. 50 mit Aluminiumoxytrihydrat gefülltem "Radox-125" -Copolymer ("Radox 125" ist das eingetragene Warenzeichen für Polyolefin-Copolymere der Firma Huber & Suhner AG) versehen, so dass der Aussendurchmesser der Leitung 3,6 mm betrug. Die Isolationsschicht wurde dann durch Einwirkung energiereicher Elektronenstrahlen mit einer Dosis von 5 bis 20 Mrad vernetzt. Auf die so erhaltene elektrische Leitung wurde durch Extrusion eine 0,1 mm dicke Schutzschicht aus Polyamid 6.6 (z.B. Typ "Zytel BK 157", Lieferant DuPont) gelegt, so dass eine doppelt isolierte, elektrische Leitung mit einem Aussendurchmesser von 3,8 mm erzeugt wurde.

[0009] Die doppelschichtig isolierte Leitung wurde während 72 Stunden in Mineralöl des Typs ASTM Nr. 2 bei einer Temperatur von 100°C und in Dieselöl während 168 Stunden bei einer Temperatur von 70°C gelagert. Unmittelbar anschliessend wurde die Leitung einer Wickelprüfung um einen Metalldorn, dessen Durchmesser dem dreifachen Leitungsdurchmesser entspricht, unterzogen, ohne dass dabei die Proben eine Veränderung aufwiesen.

[0010] Der Abtriebtest nach der deutschen Norm VG 95218, mit einer 0,3 mm dicken Klinge, belastet mit 0,6 kg, ergab bei 1000 Abriebhüben eine Abriebtiefe von maximal 0,2 mm, gegenüber 0,5 mm bei der ungeschützten Isolationsschicht.

[0011] Die Flammwidrigkeitsprüfung nach der Publikation IEC 332-1 wurde von der doppelschichtig isolierten Leitung bestens erfüllt.

Beispiel 2

[0012] Eine Kupferlitze aus 50 Einzeldrähten von 0,25 mm Durchmesser mit einem Gesamtquerschnitt von 2,5 mm und einem Durchmesser von 2,1 mm wurde auf übliche Art mit einer ersten Isolationsschicht aus mit bis zu ca. 50 % mit Aluminiumoxytrihydrat gefülltem "Radox-125"-Copolymer versehen, so dass der Aussendurchmesser der Leitung 3,2 mm betrug. Die Isolationsschicht wurde dann durch die Einwirkung energiereicher Elektronenstrahlen mit einer Dosis von 5 bis 20 Mrad vernetzt. Auf die so erhaltene elektrische Leitung wurde durch Extrusion eine 0,3 mm dicke Schutzschicht aus Polyamid 6.12 (z.B. Typ L20H der Firma Ems-Chemie AG) gelegt, so dass eine doppelschichtig isolierte, elektrische Leitung mit einem Aussendurchmesser von 3,8 mm erzeugt wurde.

[0013] Die doppelschichtige Leitung wurde auf ihre Widerstandsfähigkeit gegen die Einwirkung von Wasser mit einer Temperatur von 75°C gemäss der Publikation ICEA_-S-68 geprüft (ICEA = Insulated Cable Engineers Association USA), wobei alle verlangten elektrischen Eigenschaftswerte eingehalten wurden. '

[0014] Nach Lagerung in Mineralöl und Dieselöl, wie in Beispiel 1 beschrieben, zeigten die Leitungen gemäss dem Ausführungsbeispiel 2 keine Veränderungen.

[0015] Der Abriebtest wurde mit den gleichen Ergebnissen wie in Beispiel 1 durchgeführt.

[0016] Die Flammwidrigkeitsprüfung nach der Publikation IEC 332-1 wurde sicher erfüllt.

[0017] Leitungen nach den Beispielen 1 und 2 sind ausserdem beständig gegen Kältemittel (z.B. "Freon" der Firma DuPont).

[0018] Leitungen nach Beispiel 2 sind beständig gegen Termitenfrass.

Beispiel 3

[0019] Eine Kupferlitze aus 50 Einzeldrähten von 0,25 mm Durchmesser mit einem Gesamtquerschnitt von 2,5 mm² und einem Durchmesser von 2,1 mm wurde auf übliche Art mit einer ersten Isolationsschicht mit bis zu ca. 50 % mit Aluminiumoxytrihydrat gefülltem "Radox-125" -Copolymer versehen, so dass der Aussendurchmesser der Leitung 3,2 bis 3,4 mm betrug. Auf die so erhaltene elektrische Leitung wurde durch Extrusion eine 0,2 bis 0,3 mm dicke Schutzschicht aus thermoplastischem Polyesterelastoner (z.B. Typ "Hytrel 4056" der Firma DuPont) gelegt, so dass eine doppelschichtig isolierte, elektrische Leitung mit einem Aussendurchmesser von 3,6 bis 3,8 mm erzeugt wurde.

[0020] Die doppelschichtige Leitung ist wasserbeständig gemäss den Anforderungen der Publikation ICEA-S-68 und beständig gegen Mineralöl und Dieselöl, was - wie in Beispiel 1 beschrieben - untersucht wurde.

[0021] Die Anforderungen des Abriebtestes, wie in Beispiel 1 beschrieben, werden ebenfalls erfüllt.

[0022] Die Dauerwärmebeständigkeit der Leitung beträgt 125°C.

Beispiel 4

[0023] Eine Kupferlitze aus 50 Einzeldrähten von 0,25 mm Durchmesser mit einem Gesamtquerschnitt von 2,5 mm² mit einem Durchmesser von 2,1 mm wurde auf übliche Art mit einer ersten Isolationsschicht aus mit bis zu ca. 50 % mit Aluminiumoxytrihydrat gefülltem "Radox-125" - Copolymer versehen, so dass der Aussendurchmesser der Leitung 3,6 mm betrug. Auf die so erhaltene elektrische Leitung wurde durch Extrusion eine 0,1 mm dicke Schutzschicht aus aromatischem Polyäther (z.B. Typ "PEEK" der Firma ICI) gelegt, so dass eine doppelschichtig isolierte, elektrische Leitung mit einem Aussendurchmesser von 3,8 mm erzeugt wurde.

[0024] Die doppelschichtige Leitung ist wasserbeständig gemäss den Anforderungen der Publikation ICEA-S-68 und beständig gegen Mineralöl und Dieselöl und Benzin (Prüfung wie in Beispiel 1 beschrieben).

[0025] Die Anorderungen des Abriebtestes, wie in Beispiel 1 beschrieben, wurden ebenfalls erfüllt. Ebenso diejenigen des Flammtestes nach der Publikation IEC 332-1.

[0026] Die Dauerwärmebeständigkeit der Leitung beträgt 12₅°C.

Ansprüche

1. Isolierte, elektrische Leitung mit flammwidriger, halogenfreier Isolation, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine innere Isolationsschicht aus halogenfreiem, vernetztem Polyolefin-Copolymer und eine äussere Schutzschicht aus einem Polyamid, einem thermoplastischen, halogenfreien Polyesterelastomer oder einem halogenfreien aromatischen Polyäther aufweist.

2. Isolierte, elektrische Leitung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Schicht aus Polyhexamethylenadipamid besteht.

3. Isolierte, elektrische Leitung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Schicht aus Polylaurinlactam besteht.

4. Isolierte, elektrische Leitung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Schicht aus einem thermoplastischen, halogenfreien Polyesterlastomer besteht.

5. Isolierte, elektrische Leitung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Schicht aus einem halogenfreien, aromatischen Polyäther besteht.