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Isoliermassen und-lacke für elektrotechnische Zwecke.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Isoliermassen und-lacke für elektrotechnische Zwecke, insbesondere zur Isolierung von Kabeln, Leitungsdrähten u. dgl.
Es ist bekannt, in der Kabelindustrie die isolierenden Eigenschaften des Kautschuks für die Umkleidung von Metalldrähten auszunutzen. Die auf Mastikationswalzen hergestellten Kautschukmischungen werden in den sogenannten Gummi-oder Gummikabelspritzmaschinen weiterverarbeitet, wobei der Kautschuk bei Austritt des blanken Leiters aus dem Kopf der Maschine einheitlich um den Draht gepresst wird. Nach einem andern Verfahren werden aus mastizierten Mischungen dünne Platten ausgezogen, diese in Streifen bestimmter Breite geschnitten und sodann maschinell auf die Metalleiter aufgewickelt oder aufgeschert. Die nach dem einen oder andern Verfahren mit Kautschuk umkleideten Drähte müssen sodann im Dampfautoklaven vulkanisiert werden.
Man hat auch Kautschuk und Celluloseester in einem gemeinsamen Lösungsmittel gelöst und zu Lacken oder Massen verarbeitet, die gummiartige Beschaffenheit aufweisen und zur Imprägnierung von Geweben und Kleidungsstücken sowie zu Isolier-und Klebebändern benutzt werden können. Diese Lacke oder Massen sind jedoch schon wegen ihrer Weichheit und Klebrigkeit wenig geeignet, zur Isolierung von Drähten, Kabeln u. dgl. elektrischen Leitern zu dienen, da mit diesen Mischungen behandelte Drähte oder Kabel aneinanderhaften, so dass beim Abwickeln der Überzug von der Unterlage losgerissen wird ; selbst in ganz kurzen Längen (also nicht kontinuierlich hergestellt) werden derartige Drähte unbrauchbar, da der Überzug sehr leicht abgescheuert wird.
Da Kautschuk die zur Herstellung der Mischung verwendeten Lösungsmittel in erheblichen Mengen zurückhält, ist ferner auch der Isolationswert solcher Massen und Lacke gering. Chlorkautschuk, der beispielsweise durch Einwirkung von elementarem Chlor oder Chlorwasserstoffsäure auf Kautschuk oder durch Chlorierung von Kautschukmilch gewonnen werden kann, weist wesentlich andere Eigenschaften als Kautschuk auf. Vor allem zeichnet er sich dadurch aus, dass er unentflammbar ist ; obwohl Chlorkautschuk auch elektrische Isolationsfähigkeit besitzt, ist er jedoch für die angegebenen Zwecke wegen seiner hohen Brüchigkeit, die sich durch die üblichen Weichmachungsmittel nicht befriedigend beseitigen lässt, wegen seiner raschen Alterung und mangelnden elektrischen Festigkeit nur minder geeignet.
Es ist bekannt, dass Chlorkautschuk mit Harzen im allgemeinen verträglich ist und dass er insbesondere mit Teer absolut homogene Kombinationen gibt, dass er hingegen nicht nur mit Rohkautsehuk, Schellack, Wachs, Paraffin und Ceresin, sondern auch mit Nitrocellulose und Acetylcellulose nicht verträglich ist, so dass man keine homogenen festen Mischungen in Filmen oder plastischen Massen aus diesen Komponenten erzeugen kann.
Die vorliegende Erfindung führt nun zur Schaffung von Isoliermassen und-lacken, insbesondere für die Isolierung elektrischer Leiter, welche allen Anforderungen der Technik in besonders hohem Masse entsprechen. Gegenstand der Erfindung sind Isoliermassen und-lacke, welche halogenisierten Kautschuk, insbesondere Chlorkautschuk, oder andere Säurereste enthaltende Kautschukderivate (wie z. B. Sulfonkautschuk oder acetylierten Kautschuk) gemeinsam mit Celluloseäthern enthalten, wobei diese Komponenten durch ein gemeinschaftliches Lösungsmittel in den plastischen Zustand oder in Lösung gebracht sind.
Man geht beispielsweise von Chlorkautschuk aus, der unter verschiedenen Bezeichnungen, wie Tegofan, Tornesit, im Handel ist. Er stellt eine meistens weisse, pulverförmige Masse dar, die in vielen organischen Lösungsmitteln, worunter sowohl einfache Lösungsmittel als auch Lösungsmittelgemische zu verstehen sind, löslich ist. Je nach der Art der Herstellung unterscheiden sich die Produkte untereinander in ihren Eigenschaften, wozu auch die Löslichkeit gehört. Im allgemeinen ist jedoch Chlorkautschuk unabhängig von der Herstellungsweise in Benzol, Xylol, Toluol, chlorierten Kohlenwasser-
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stoffen, wie Tetrachlorkohlenstoff, Dichloräthylen oder Trichloräthylen, ferner in Estern, wie Essigester u. dgl. löslich.
Auch Äthylacetat, Butylacetat, Phtals ureester und viele andere kommen als Lösungmittel in Betracht. In der Regel verwendet man jedoch nicht die einfachen Lösungsmittel, sondern Lösungsmittelgemische, z. B. Mischungen von Benzol und Essigester oder Xylol und Butylacetat und so weiter. Auch die Celluloseäther-für den vorliegenden Zweck kommen insbesondere Methyl-, Äthyl-
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Natur, z. B. in Chloroform, Benzol, Tetrachlorkohlenstoff, Essigester, Azeton und vielen andern organischen Lösungsmitteln und Lösungsmittelgemischen. Auch Nichtlöser, d. h. Stoffe, die für sich allein keine Lösungsmittel für die angegebenen Komponenten bilden, können zweckmässig mitverwendet werden, wenn sie mit den übrigen Bestandteilen zusammen ein Lösungsmittelgemisch ergeben.
So können bei geeigneter Wahl der sonstigen Bestandteile des Lösungsmittelgemisches z. B. Benzin oder Alkohol mit Vorteil als Bestandteil eines gemeinschaftlichen Lösungsmittels dienen.
Im Sinne der Erfindung werden aus den zahlreichen Lösungsmitteln einfacher oder komplexer Natur solche herausgesucht, in welchen die beiden zusammenwirkenden Komponenten das verwendete Kautschukderivat und der gleichzeitig zur Anwendung kommende Celluloseäther löslich sind ; in einem solchen Lösungsmittel werden die Komponenten gelöst oder zum Quellen gebracht. Je nach der Menge des verwendeten Lösungsmittels erhält man entweder kolloidale Lösungen oder, bei Verwendung geringerer Mengen des Lösungsmittels, als zur völligen Lösung erforderlich ist, pastenförmige bis plastische Massen.
Zweckmässig verfährt man so, dass man die beiden Komponenten gesondert in hiezu geeigneten Lösungsmitteln löst oder quellen lässt und zweckmässig unter Beifügung weiterer Bestandteile des endgültigen Lösungsmittelgemisches die gesonderten Kompositionen zusammenbringt, wobei das eigentliche Lösungsmittelgemisch zustande kommt, das beide Komponenten löst oder zu einer gallertartigen Masse aufquillt. Werden die Komponenten gesondert nur zum Quellen gebracht, so wird die Vereinigung dieser Massen durch bekannte mechanische Hilfsmittel, z. B. Kneter, herbeigeführt.
Sowohl den kolloidalen Lösungen als auch den mehr oder minder plastischen Massen können
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und Glypthalharze, ferner Anonharze, Arrochlore in Betracht. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass ein Weichmachungsmittel verwendet wird, welches nicht etwa eine Komponente ungünstig beeinflusst, und dass nicht durch zu hohe Zusätze an Weichmachern die Eigenschaften des Endproduktes ungünstig beeinflusst werden. Die geeigneten Weichmachungsmittel und die anzuwendende Menge können jeweils durch einige Versuche gefunden werden. Auch Alterungsschutzmittel, beispielsweise : Aldolnaphtylamin, werden im allgemeinen mitverwendet.
Die Lösung aller Komponenten kann in der üblichen Weise durch Rühren und allenfalls gelindes Erwärmen unterstützt werden. Den in dieser Weise aufgebauten Isoliermassen und Isolierlacken können schliesslich gewünschtenfalls auch organische oder anorganische Füllstoffe, wie organische und anorganische Pigmente, Farben usw., je nach dem Verwendungszweck der Erzeugnisse zugesetzt werden.
Die erhaltenen Isoliermassen und-lacke werden in der üblichen Weise zur Anwendung gebracht.
Die Isoliermassen werden beispielsweise auf die blanken oder beliebig umkleideten, insbesondere mit Fasetstoffüberzügen versehenen Leiter aufgepresst oder aufgeschert, wobei man erforderlichenfalls Druck und Wärme anwendet. Man kann aber auch die homogenisierten Isoliermassen in Form von Folien oder Bändern, Streifen, Schnüren oder Geweben aufbringen und diese auf die Leiter unter Druck aufpressen oder die Leiter auch bloss mit solchen Folien, Bändern oder Streifen u. dgl. umkleiden oder umflechten.
Befinden sich die Massen in pastenförmigem Zustande, so kann man sie aufstreichen, allenfalls aufgiessen.
Isolierlacke in flüssiger Form können durch Aufspritzen aufgebracht werden oder in der Weise, dass der zu überziehende Leiter allenfalls mehrmals durch die Lacklösung durchgezogen oder in diese eingetaucht. wird.
An Stelle von Chlorkautschuk können auch andere Halogenderivate des Kautschuks, wie Bromoder Jodkautschuk verwendet werden. Desgleichen kann auch ein Kautschukderivat zur Anwendung gelangen, welches einen andern anorganischen Säurerest, z. B. den Rest der Schwefelsäure oder schwefelgen Säure, oder den Rest einer organischen Säure, z. B. den Acetylrest, enthält. Die Derivate können sowohl die der natürlichen Kautschukkohlenwasserstoffe als auch die von synthetisiertem Kautschuk sein.
Die neuen Isoliermassen und-lacke zeichnen sich vor den bekannten Massen oder Lacken in vielen Hinsichten aus. Gegenüber der Verwendung von Kautschuk besteht ein wesentlicher Vorteil darin, dass eine Vulkanisation entfällt, die dem Kautschuk sonst erst die besonderen Eigenschaftenfür die angegebenen Zwecke verleiht. Ferner aber ist es besonders wichtig, dass die neuen Isoliermassen oder-lacke zufolge ihres Gehaltes an Chlorkautschuk od. dgl. unbrennbar oder schwer entzündlich sind. Da die Brennbarkeit von Isolationsüberzügen zu verschiedenen Malen die Ursache grosser Brände infolge Kurzschluss war, wobei die Flamme längs der brennenden Leitungen weitergeleitet wurde, kommt dieser Eigenschaft der neuen Isoliermassen und-lacke eine besondere Bedeutung zu.
Es ist ferner hervorzuheben, dass die
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neuen Isoliermassen und-lacke eine besonders gute chemische Widerstandsfähigkeit besitzen. Die Widerstandsfähigkeit gegenüber Alkalien, Benzin und Ölen ist bedeutend besser als die von Kautschuk. Die Widerstandsfähigkeit gegenüber Säuren ist mindestens die gleiche wie von vulkanisiertem Kautschuk.
Auch gegen bakteriologische Einflüsse und Insektenfrass sind die neuen Isoliermassen und-lacke weit weniger empfindlich als die bekannten Überzüge auf Grundlage von Kautschuk. Die neuen Erzeugnisse zeichnen sich ferner durch ihre hervorragenden elektrischen Werte aus. Die Durchschlagfestigkeit beträgt beispielsweise bei einem der gemäss der Erfindung hergestellten Lacke bei einer Wandstärke von (} 17 mm etwa 4000 bis 5000 Volt und mehr, der Isolationswiderstand mehrere hundert Megohm. Dabei sind die Isolationsüberzüge auch gegen Feuchtigkeit ausserordentlich widerstandsfähig. Bei mehrtägiger Lagerung in Luft von 95 bis 100% Feuchtigkeitsgehalt konnte eine Abnahme des Isolationswiderstandes nicht festgestellt werden. Schliesslich sei noch erwähnt, dass die Trockenzeit der Lacke sehr gering ist.
Ausführungsbeispiel : Isolierlack :
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<tb>
<tb> 10 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Benzylcellulose
<tb> 10 <SEP> 15 <SEP> Chlorkautschuk
<tb> 6-5 <SEP> Trikresylphosphat
<tb> 40 <SEP> Essigäther
<tb> 8 <SEP> Spiritus
<tb> 6 <SEP> Methylacetat
<tb> "Benzol
<tb> 100
<tb>
Zur Herstellung dieses Lackes wird Chlorkautschuk in einer Mischung von 10 Gewichtsteilen Benzol, 5 Gewichtsteilen Spiritus und 10 Gewichtsteilen Essigäther ohne Erwärmen gelöst, die Benzylcellulose wird in den restlichen Bestandteilen des Lösungsmittelgemisches gleichfalls gelöst. Beide Lösungen werden zentrifugiert, um etwa vorhandene ungelöste Teilchen abzuscheiden. Hierauf werden die Lösungen gut vermischt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Isoliermassen und Isolierlacke für elektrotechnische Zwecke, dadurch gekennzeichnet, dass sie halogenisierten Kautschuk, insbesondere Chlorkautschuk, oder andere Säurereste enthaltende Kautschukderivate (wie z. B. Sulfonkautschuk oder acetylierten Kautschuk) gemeinsam mit Celluloseäthern, insbesondere Methyl-, Äthyl-oder Benzyleellulose, enthalten.
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Insulating compounds and varnishes for electrotechnical purposes.
The present invention relates to insulating compounds and varnishes for electrotechnical purposes, in particular for insulating cables, wires and the like. like
It is known in the cable industry to use the insulating properties of rubber for sheathing metal wires. The rubber mixtures produced on mastication rollers are further processed in what are known as rubber or rubber cable injection machines, with the rubber being pressed uniformly around the wire when the bare conductor emerges from the head of the machine. Another method is to pull thin plates out of masticated mixtures, cut them into strips of a certain width and then machine them onto the metal conductor or shear them. The wires covered with rubber according to one method or another must then be vulcanized in a steam autoclave.
Rubber and cellulose ester have also been dissolved in a common solvent and processed into lacquers or masses which are rubber-like in nature and which can be used for impregnating fabrics and items of clothing and for insulating and adhesive tapes. However, because of their softness and stickiness, these paints or compounds are not very suitable for insulating wires, cables and the like. Like. To serve electrical conductors, since wires or cables treated with these mixtures stick to one another, so that the coating is torn from the base when it is unwound; Even in very short lengths (that is, not produced continuously), such wires are unusable because the coating is very easily rubbed off.
Since rubber retains considerable amounts of the solvents used to produce the mixture, the insulation value of such compounds and paints is also low. Chlorinated rubber, which can be obtained, for example, by the action of elemental chlorine or hydrochloric acid on rubber or by chlorination of rubber milk, has significantly different properties than rubber. Above all, it is characterized by the fact that it is non-flammable; Although chlorinated rubber also has electrical insulation properties, it is, however, only less suitable for the stated purposes because of its high brittleness, which cannot be satisfactorily eliminated by the usual plasticizers, because of its rapid aging and lack of electrical strength.
It is known that chlorinated rubber is generally compatible with resins and that it gives absolutely homogeneous combinations, especially with tar, but that it is not only compatible with raw cheesecloth, shellac, wax, paraffin and ceresin, but also with nitrocellulose and acetylcellulose, so that one cannot produce homogeneous solid mixtures in films or plastic masses from these components.
The present invention now leads to the creation of insulating compounds and paints, in particular for the insulation of electrical conductors, which meet all the requirements of technology to a particularly high degree. The invention relates to insulating compounds and varnishes which contain halogenated rubber, in particular chlorinated rubber, or other rubber derivatives containing acid residues (such as sulfonic rubber or acetylated rubber) together with cellulose ethers, these components being converted to or in the plastic state by a common solvent Solution are brought.
For example, one starts from chlorinated rubber, which is sold under various names, such as Tegofan, Tornesit. It is a mostly white, powdery mass that is soluble in many organic solvents, which include both simple solvents and solvent mixtures. Depending on how they are manufactured, the products differ from one another in terms of their properties, including solubility. In general, however, chlorinated rubber is independent of the production method in benzene, xylene, toluene, chlorinated hydrocarbons
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materials such as carbon tetrachloride, dichloroethylene or trichlorethylene, and also in esters such as ethyl acetate u. like soluble.
Ethyl acetate, butyl acetate, phthalates and many others can also be used as solvents. As a rule, however, the simple solvents are not used, but mixtures of solvents, e.g. B. Mixtures of benzene and ethyl acetate or xylene and butyl acetate and so on. The cellulose ethers - for the present purpose, in particular, methyl, ethyl
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Nature, e.g. B. in chloroform, benzene, carbon tetrachloride, ethyl acetate, acetone and many other organic solvents and solvent mixtures. Even non-solvers, i.e. H. Substances which on their own do not form a solvent for the specified components can also be used appropriately if they result in a solvent mixture together with the other components.
Thus, with a suitable choice of the other ingredients of the solvent mixture z. B. gasoline or alcohol can be used as part of a common solvent.
For the purposes of the invention, from the numerous solvents of simple or complex nature, those are sought out in which the two interacting components, the rubber derivative used and the cellulose ether used at the same time, are soluble; the components are dissolved or swelled in such a solvent. Depending on the amount of solvent used, either colloidal solutions are obtained or, if smaller amounts of the solvent are used than are necessary for complete dissolution, pasty to plastic masses.
The best way to proceed is to dissolve or swell the two components separately in suitable solvents and, expediently, to bring the separate compositions together with the addition of further constituents of the final solvent mixture, the actual solvent mixture being produced which dissolves both components or swells to a gelatinous mass . If the components are only made to swell separately, these masses are united by known mechanical aids, e.g. B. kneader brought about.
Both the colloidal solutions and the more or less plastic masses can
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and glypthal resins, also anon resins and arrochlores. However, care must be taken that a plasticizer is used which does not adversely affect one component, for example, and that the properties of the end product are not adversely affected by too high additions of plasticizers. The suitable plasticizers and the amount to be used can each be found by a few experiments. Anti-aging agents, for example: aldolnaphthylamine, are also generally used.
The dissolution of all components can be assisted in the usual way by stirring and, if necessary, gentle heating. Finally, if desired, organic or inorganic fillers, such as organic and inorganic pigments, paints, etc., can also be added to the insulating masses and insulating varnishes built up in this way, depending on the intended use of the products.
The insulating compounds and varnishes obtained are used in the usual way.
The insulating compounds are, for example, pressed or sheared onto the bare conductors or conductors that are encased in any way, especially those provided with fibrous material, using pressure and heat if necessary. But you can also apply the homogenized insulating materials in the form of foils or tapes, strips, cords or fabrics and press them onto the conductors under pressure or the conductors with such foils, tapes or strips and the like. Like. Dressing or braiding.
If the masses are in a paste-like state, they can be spread on, or if necessary poured on.
Insulating lacquers in liquid form can be applied by spraying on or in such a way that the conductor to be coated is pulled through the lacquer solution or dipped into it several times. becomes.
Instead of chlorinated rubber, other halogen derivatives of rubber, such as bromine or iodine rubber, can also be used. Likewise, a rubber derivative can also be used which contains another inorganic acid residue, e.g. B. the remainder of the sulfuric acid or sulfuric acid, or the remainder of an organic acid, e.g. B. the acetyl radical contains. The derivatives can be those of natural rubber hydrocarbons as well as those of synthesized rubber.
The new insulating compounds and varnishes stand out from the familiar compounds or varnishes in many respects. Compared to the use of rubber, there is a significant advantage that vulcanization is not required, which otherwise gives the rubber the special properties for the stated purposes. Furthermore, however, it is particularly important that the new insulating compounds or paints are non-flammable or difficult to ignite due to their chlorine rubber or the like content. Since the flammability of insulation coatings has been the cause of large fires as a result of short circuits at various times, with the flame being transmitted along the burning lines, this property of the new insulation compounds and varnishes is of particular importance.
It should also be emphasized that the
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new insulation compounds and varnishes have particularly good chemical resistance. Resistance to alkalis, petrol and oils is significantly better than that of rubber. The resistance to acids is at least the same as that of vulcanized rubber.
The new insulating compounds and varnishes are also far less sensitive to bacteriological influences and insect caused damage than the known rubber-based coatings. The new products are also characterized by their excellent electrical values. The dielectric strength of one of the paints produced according to the invention with a wall thickness of (} 17 mm is approximately 4000 to 5000 volts and more, the insulation resistance is several hundred megohms. The insulation coatings are also extremely resistant to moisture. When stored in air for several days 95 to 100% moisture content, a decrease in the insulation resistance could not be determined.Finally, it should be mentioned that the drying time of the paints is very short.
Design example: Insulating varnish:
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<tb> 10 <SEP> parts by weight <SEP> benzyl cellulose
<tb> 10 <SEP> 15 <SEP> chlorinated rubber
<tb> 6-5 <SEP> tricresyl phosphate
<tb> 40 <SEP> vinegar ether
<tb> 8 <SEP> alcohol
<tb> 6 <SEP> methyl acetate
<tb> "Benzene
<tb> 100
<tb>
To produce this lacquer, chlorinated rubber is dissolved in a mixture of 10 parts by weight of benzene, 5 parts by weight of alcohol and 10 parts by weight of acetic ether without heating; the benzyl cellulose is also dissolved in the remaining components of the solvent mixture. Both solutions are centrifuged to remove any undissolved particles. The solutions are then mixed well.
PATENT CLAIMS:
1. Insulating compounds and varnishes for electrotechnical purposes, characterized in that they contain halogenated rubber, in particular chlorinated rubber, or other rubber derivatives containing acid residues (such as sulfonic rubber or acetylated rubber) together with cellulose ethers, in particular methyl, ethyl or benzyl cellulose .