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PERFECTIONNEMENTS A L'ISOLEMENT DES CONDUCTEURS ELECTRIQUES POUR HAUTES FREQUENCES
Des éthers sels de celluloses ont souvent été proposés pour servir comme matières isolantes électriques, à la fois sous la forme de fils obtenus de ceséthers sels et sous la forme de cellu-
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-loses naturelles, comme du coton ou du papier, ayant été partiellement éthérifiées.
Dans les brevets 372312 et 395737 on a décrit l'éthérification partielle du coton et du papier jusqu'à l'étape mono-aoétate ou, dans certains cas, jusqu'à l'étape di-acétate. Ces matières à éthérification partielle présentent un accroissement comparativement léger dans la résistance électrique dans des conditions de sécheresse, mais un accroissement très considérable en résistance électrique dans des conditions d'humidité quand on les mesure avec du courant continu, et quand elles sont comparées avec la résistance offerte par les matières cellulosiques non éthérifiées correspondantes.
La cellulose qui a été éthérifiée jusqu'à l'étape mono-acyl a été trouvée comme offrant une grande amélioration,dans les conditions d'humidité, en ce qui concerne le facteur de puissance quand elle est mesurée avec du courant alternatif de fréquences voulues..
Cependant, cette amélioration se réduit rapidement avec l'accroissement de fréquence, ainsi qu'on peut le voir du tableau¯ suivant, montrant le facteur de puissance pour différentes formes de cellulose et pour différentes fréquences. Tous les chiffres indiqués se rapportent à des fils de cellulose ayant une humidité relative de 60% et une température de 25 C.
EMI2.1
<tb>
<tb>
50 <SEP> cycles <SEP> 400 <SEP> cycles <SEP> 800 <SEP> cycles <SEP> 1000 <SEP> cycles <SEP>
<tb> Coton <SEP> lavé <SEP> 0.290 <SEP> 0.100 <SEP> 0.080 <SEP> 0.070
<tb> Coton <SEP> acétylé <SEP> ayant
<tb> 29% <SEP> d'acide <SEP> acétique,
<tb> combiné <SEP> 0. <SEP> 024 <SEP> 0. <SEP> 015 <SEP> 0.009 <SEP> 0. <SEP> 009 <SEP> .
<tb>
Coton <SEP> aoétylé <SEP> ayant
<tb> 55% <SEP> d'acide <SEP> acétique
<tb> combiné <SEP> 0.017 <SEP> 0. <SEP> 008 <SEP> 0. <SEP> 006 <SEP> 0.005
<tb>
On doit noter que l'amélioration en facteur de puissance du coton ayant 55% d'acide acétique combiné sur du coton ayant 29% d'acide aotique combiné, est beaucoup moindre à 1000 cycles qu'à 50 cycles, de sorte que l'on peut supposer qu'aux fréquences radiophoniques, on ne peut obtenir qu'une amélioration très faible ou nulle par rapport à la cellulose primitive bien lavée.
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Dans des conditions de sécheresse, l'amélioration en facteur de puissance pour des fréquences plus basses du courant alternatif, obtenue par l'éthérification partielle, a été trouvée être si petite qu'elle est souvent perdue dans la marge des erreurs expérimentales, et qu'il était seulement possible, après un certain nombres d'essais, d'établir avec certitude cette amélioration.
Cela est représenté par le tableau suivant montrant les facteurs de puissance dans des conditions de sécheresse.
EMI3.1
<tb>
<tb>
50 <SEP> cycles <SEP> 400 <SEP> cycles <SEP> 800 <SEP> cycles, <SEP> 1000 <SEP> cycles
<tb> Coton <SEP> lavé <SEP> 0.0034 <SEP> 0.005 <SEP> 0.006 <SEP> 0. <SEP> 006
<tb> Coton <SEP> ayant <SEP> 29%
<tb> d'acide <SEP> acétique
<tb> combiné. <SEP> 0.003 <SEP> 0. <SEP> 005 <SEP> 0. <SEP> 005 <SEP> 0.0055
<tb> Coton <SEP> ayant <SEP> 55%'
<tb> d'acide <SEP> acétique
<tb> combiné <SEP> 0.003 <SEP> 0. <SEP> 004 <SEP> 0. <SEP> 005 <SEP> 0.005
<tb>
Ces chiffres donnent l'impression que sous des conditions de sécheresse, aucune amélioration dans le facteur de puissance pour les fréquences radiophoniques ne sera assurée par l'acétylation à un haut degré.
L'accroissement en résistance électrique au courant continu, obtenu par éthérification de la cellulose au-delà de l'étape di-acyl, n'est pas généralement suffisamment grand pour justifier la réalisation de ce procédé au-delà de cette étape, mais pour des buts spéciaux, les valeurs plus fortes de résistance en courant continu, sous des conditions d'humidité, qui peuvent être obtenues par éthérisation audelà de l'étape di-acyl, ont conduit à réaliser ces procédés même jusqu'à l'étape d'éthérification complète.
Dans ce but il est nécessaire d'ajouter au bain un diluant inerte, tel que le toluène, pour éviter un gonflement excessif de la matière et un amollissement du fil
Avec le développement de la transmission de fréquences de plus en plus hautes sur les câbles électriques, il devient nécessaire d'utiliser un isolant électrique qui ait une résistance électrique plus élevée et un facteur de puissance plus faible aux fréquences
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élevées que oeux obtenus jusqu'à ce jour. Cependant, ce n'est que récemment que des mesures de résistance à courant alternatif et de facteur de puissance à fréquences supérieures à environ 1 Kilocycle, ont été réalisées avec exactitude, particulièrement en ce qui concerne les matières se présentant sous forme de fil de caret.
Suivant la présente invention, on prévoit un conducteur électrique pour la transmission de courants ayant une fréquence de 10 Kilocycles et au-dessus, lesquels courants peuvent être superposés sur des courants continus ou sur des courants alternatifs de fréquences moindres. Ce conducteur est isolé au moyen d'une matière cellulosique naturelle qui a été éthérifiée jusqu'à et au-delà de l'étape di-acyl sans qu'une perte de résistance à la traction suffisante ne se produise pour empêcher l'application de la matière sur le conducteur, suivant le procédé ordinairement utilisé.
Dans ce but, les seuls éthers cellulosiques qui peuvent être considérés sont ceux d'acides carboxyliques ayant de 2 à 5 atomes de carbone, comme étant ceux qui ont été trouvés oonvenables, mais l'invention peut être réalisée de manière à comprendre des éthers cellulosiques mixtes de ces acides.
Les mesures effectuées de résistance électrique et de facteur de puissance aux hautes fréquences, a confirmé l'opinion précédemment formée en ce qui concerne la manière de se comporter aux hautes fréquences pour les celluloses éthérifiées plus faiblement.
Cependant, on a trouvé que les éthers cellulosiques d'acide carboxylique ayant de 2 à 5 atomes de carbone, préparés par ltéthérifioa- tion de la cellulose naturelle jusqu'à et au-delà de l'étape di-acyl, sans tension appréciable des fibres, possèdent des faoteurs de puissance très faibles aux fréquences plus élevées du courant alternatif, et que l'accroissement du facteur de puissance avec l'accroissement de fréquence est faible oomparé à celui des matières éthérifiées plus faiblement.
Le faoteur de puissanoe 'de fil de caret en coton aoétylisé, ayant 55% d'aoide aoétique combiné .s'accroît par exemple de
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0,0055 pour 1 Kilocyole à 0,008 pour 1000 Kilocyoles sous des oonditions ordinaires d'humidité atmosphérique, tandis que le faoteur de puissance du fil de caret en coton acétylisé ayant 29% d'acide acétique combiné s'accroît sous des conditions semblables de 0,009 pour 1 Kilocycle à 0,015 pour 1000 Kilocyoles. De plus, contrairement aux expériences précédentes faites au moyen de matière acétique plus faiblement -combinée, un grand perfectionnement dans le facteur de puissance à 1000 Kilocycles, même dans des conditions de sécheresse, a été obtenu par l'éthérification du coton à un acide acétique combiné de 55% et au-dessus.
Ainsi, le facteur de puissance du fil de caret en coton acétylisé ayant 29% d'acide acétique combiné est 0,013 pour 1000 Kilocycles dans des conditions de sécheresse, mais celui du fil de caret en coton acétylisé avec un acide acétique de 55% est seulement de 0,005. De même, sous des conditions de sécheresse, le facteur de puissance du coton acétylisé à 55% est beaucoup plus constant entre 1 Kilocycle et 1000 Kilocycles, s'élevant seulement de 0,0045 à 0,0055 pour cette grande rangée de fréquences.
En poursuivant l'acétylisation à un acide acétique combiné de 60 à 62%, un facteur de puissance encore plus faible et une caractéristique fac.teur de puissance-fréquence plus uniforme, peuvent être obtenus offrant, par exemple, pour 1 Kilocycle 0,004, et pour 1000 Kilocycles 0,0043.
La présente invention est d'une valeur particulière quand elle est appliquée à des câbles électriques à conducteurs coaxiaux pour la transmission d'une bande de fréquences très large, et plus spécialement pour des câbles construits ainsi qu'il est décrit dans les brevets 417. 929 et 447.313, dans lesquels suivant l'invention, le ou les séparateurs isolants est ou sont composés de cellulose naturelle éthérifiée à ou au-delà de l'étape di-acyl. Par l'emploi de ces matières pour le séparateur, on a pu élever la limite supérieure de la bande de fréquenoes transmises d'une manière satisfaisante par ce genre de câble comparativement avec des câbles où de la cellu-
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-lose éthérifiée plus faiblement est utilisée comme séparateur.
Par exemple, dans un certain type de câbles coaxiaux isolés avec du coton acétylisé à 29% d'acide acétique combiné, l'affaiblissement pour une fréquence de 2,5 mégacycles était de 7,0 décibels par mille (1609 m.). Quand l'isolement consistant de coton aoétylisé à 55% combiné à de l'acide acétique était utilisé, l'affaiblissement pour cette fréquence était de 59 décibels par mille.
Dans la préparation de la cellulose fortement éthérifiée, plusieurs catalyseurs différents exercent différentes actions sur les propriétés isolantes électriques du produit final, mais ces actions ne sont pas d'importance si grande par rapport aux propriétés relatives au courant alternatif sous des conditions de sécheresse ou d'humidité modérée, qu'elles le sont par rapport à la résistance mesurée pour du courant continu. Cependant, dans plusieurs cas, il est 'désirable d'utiliser une matière isolante pour les câbles électriques, qui n'a pas seulement une haute résistance électrique et un faible facteur de puissance quand elle est mesurée pour du courant alternatif, mais qui a aussi une haute résistanoe pour du courant continu dans des conditions d'humidité.
Dans ce but, des précautions additionnelles, telles que celles décrites dans le brevet anglais; N 30181/36 déposé au nom de Monsieur Lovell Strange Eaton ELLIS, doivent être prises dans le procédé d'éthérification. En particulier, on a trouvé que quand de l'acide sulphurique est employé comme oata- lyseur, non seulement,il y a une diminution dans la résistance à la traction de la matière éthérifiée, mais la résistance en courant oontinu dans des conditions d'humidité est fortement diminuée compara- tiveme nt avec une matière semblable pour la préparation de laquelle un genre de chlorure de zinc a été utilisé comme catalyseur.
Les facteurs de puissance pour oourant alternatif sous des conditions de sécheresse ou d'humidité modérée sont, d'autre part, égaux à ceux de matières utilisant du genre de chlorure de zinc comme catalyseur.
Cependant, sous des conditions de forte humidité, même le facteur de
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puissance pour courant alternatif est malheureusement affecté et par suite, pour l'emploi dans ces conditions, il est désirable que la matière préparée avec de l'acide sulphurique comme cataly - -seur soit évitée.
EXEMPLE 1 :
La constitution du bain pour la préparation des matières devant être utilisées avec des conducteurs électriques conformément à l'invention, peut être la suivante : 50% de toluène, pétrole, ou autre diluant inerte,
25% d'anhydride acétique,
20% d'acide acétique,
5% de chlorure de zinc.
La cellulose peut être immergée dans ce bain pour un temps suffisant afin de permettre que le degré voulu d'éthérification ait lieu de manière à obtenir environ 40 Ohms à une température de 40 à 50 C. dans le cas du coton, celui-ci donnant une matière ayant un pourcentage d'acide acétique combiné d'environ 55%. Après cette opération, le fil de caret acétylisé est retiré du mélange, soigneusement déshydrogéné et lavé.
EXEMPLE 2 :
Des fils de coton, ou autre matière analogue, purifiés par les procédés connus, tels que le blanchiment ou autres, sont soigneu -sement lavés, puis sèches pour ne contenir q'environ 1 à 2% d'humidité, après quoi ils sont mélangés pendant deux heures à 40 C. dans de l'acide acétique contenant environ 2% d'eau. Après cette opération, les fils sont retirés du bain, pressés jusqu'à ne plus contenir que 60% du liquide adhérent, puis immergés dans le bain suivant :
65% de benzène, pétrole ou autre diluant inerte,
15% d'anhydride acétique,
15% d'acide acétique glacial,
5% de chlorure de zinc anhydride.
L'aoétylisation est réalisée de cette manière pour permettre
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la circulation de la liqueur acétylisante à travers la matière cellulosique pendant 25 heures à une température de 40 C. et qui,dans le cas du coton purifié comme ci-dessus, donne un pourcentage d'acide acétique combiné de 56%. Après ce temps, le fil acétylisé est soigneusement lavé, le degré de lavage étant contrôlé en mesurant la conductivité électrique du bain, puis est finalement déshydrogéné et séché à environ 90 C.
REVENDICATIONS.
1 - Conducteur électrique pour la transmission de fréquences de 10 Kilocycles et plus, isolé par une matière cellulosique naturelle éthérifiée jusqu'à et au-delà de l'étape di-aoyl, de manière à former un ou plusieurs éthers sels d'un ou plusieurs acides carboxy- liques ayant de 2 à 5 atomes de carbone, tout en retenant une résistance à la traction suffisante pour permettre à la matière d'être. appliquée sur le conducteur suivant les procédés ordinairement utilisés.
2 - Conducteur électrique tel que revendiqué en 1, dans lequel la matière cellulosique éthérifiée est libre des ions dérivés de l'acide sulphurique.
3 - Conducteur électrique consistant en un câble coaxial dont le ou les séparateurs isolateurs est ou sont composés de celluloses naturelles éthérifiées jusqu'à ou au-delà de l'étape di-acyl, de manière à former un ou plusieurs éthers sels de un ou plusieurs acides corboxyliques ayant de 2 à 5 atomes de carbone, tout en maintenant une résistance à la traction suffisante pour permettre à la matière d'être appliquée sous la forme de séparateurs semblables.