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MATIERE ISOLANTE ET PROCEDE DE
FABRICATION DE CETTE MATIERE. '
L'invention se rappore à une matière isolante ainsi qu' à la méthode utilisée pour la fabriquer, et plus particulièrement elle concerne des matières isolantes ou diélectriques comprenant du styrène polymérisé.
Le but de la présente invention est de prévoir un isolant à base de styrène polymérisé qui soit relativement dur sans être cassant à la température ambiante, et s.'amollisse très légèrement aux températures élevées d'utilisation, tout en ayant de bonnes caractéristiques de fluidité à des températures plus élevées d'en- viron 1000 centigrades, de manière qu'il peut.être amené à s'écou- ler d'abord dans la position voulue. On a aussi cherché à améliorer la caractéristique diélectrique et d'isolation en accroissant la proportion de styrène polymérisé qui peut être pratiquement utilisée dans une matière diélectrique..
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Le styrène polymérisé, ou "polystyrène" comme il est souvent appelé, a des propriétés excellentes d'isolation et de diélectrique. Pour permettra,de l'utiliser facilement comme iso- lait autour des conducteurs, comme par exemple dans les câbles et les joints de câble, il est ordinairement mélangé avec une matière plastique quelconque, comme par exemple du styrène méthyle alpha polymérisé, de faible poids moléculaire, qui peut être compris entre 200 et 600, de sorte que quand le mélange est chauffé, il devient assez fluide pour s'écouler dans la position qu'il doit occuper, tandis que quand il est refroidi à la température ordi- naire, il durcit. Ce polystyrène,.amené à l'état plastique, et sa méthode de fabrication sont bien connus.
Un polystyrène de poids moléculaire élevé, par exemple d'environ 80.000 m.w. a jusqu'ici été employé dans ce but, car ce poids moléculaire élevé avait été trouvé jusqu'à présent nécessaire pour éviter une 'fragilité exces- sive à la température ambiante, et une mollesse excessive aux tem- pératures élevées d'opération d'environ 85 centigrades. Une quen- tité relativement grande de matière plastique était nécessaire pour cela, et un rapport entre le polystyrène et la matière plas- tique, trouvé satisfaisante comprenait environ en poids 55 % de matière plastique et seulement environ .45 % polystyrène-.
Les matières plastiques utilisées ne sont pas de bons isolants ayant des facteurs de puissance et des çonstantes diélec- triques plus élevées que le polystyrène lui-même. Par conséquent il est désirable d'employer une proportion aussi grande que possi- ble de polystyrène-dans le mélange conforme avec une bonne fluidité et ensuite de bonnes caractéristiques de durcissement.
Suivant la présente invention, on accroît la proportion possible de polystyrène par rapport aux matières plastiques en mé- langeant du styrène polymérisé, de faible poids moléculaire, avec du styrène polymérisé, de poids moléculaire élevé. Non seulement cela permet d'obtenir des propriétés électriques améliorées, mais la substance ainsi obtenue à une caractéristique, en-fonction de la
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température et de la viscosité, meilleur aux températures -voisines de celles d'opération, et elle est plus'rigide que tous les polys- tyrènes correspondant de poids moléculaire élevé, tandis qu' aux températures plus.é,levées, telles que 1400 centigrades et au delà, elle est plus fluide,
ce qui permet de réaliser plus facilement le. procédé de fabrication.
Le polystyrène de poids moléculaire élevé peut -avoir un poids moléculaire compris dans une rangée allant d'environ 80.000 à 120.000; et le polystyrène de 'poids moléculaire faible peut avoir un poids moléculaire compris dans une rangée allant d'environ 6.000 à 20.000, quoique ces poids moléculaires puissent varier en- tre des limites considérables. Une quelconque'des matières plasti- ques trouvées satisfaisantes ppur des polystyrènes à poids molécu- laires élevés peut être utilisée.
Des matières plastiques convenables pour le but poursui- vi sont des-composée de-carbone homocyclique stables ayant deux bu trois .anneaux fusionnés, qui ont un point d'ébullition plus élevé que 240 centigrades, qui possède un moment électrique. faible, et qui sont capable de foisonner le polystyrène. Par un composé sta- ble on. veut désigner un composé 'qui ne s'altère pas quand il est exposé à l'air ou soumis à des températures allant jusqu'à 150 centigrades. Par un composé qui possède un faible moment électri- que, on veut désigner un composéqui n'a pas de groupes polaires ou a des- groupes polaires disposés symétriquement, ou a un simple groupe de chlore, de carboxylique, d'éther carboxylique, ou d'éther ne contenant pas plus que cinq atomes de carboné.
Par un composé capable de foisonner le polystyrène on veut désigner un composé aromatique ne possédant pas de groupes oxyde, hydioxylique ou keto, et aussi soit sans chaîne latérale, ou ayant,seulement des chaînes latérales ne contenant pas' plus que .cinq atomes de carbone. Des exemples de tels composés sont des isoamylnaphtalènes, des phénan- thrènes, des méthyles abictates, des dihydro méthylabictates, des [alpha]-propylnaphtalènes, des ss-méthylnaphtalènes, des fluorènes, des
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)à-naphthyln26thyléthe% 'des !3-naphthyléthy1éthers. et un mélange de cotahydroanthracènes, et .des octahydrophénantnrenes.
Des proportions trouvées convenables sont approximative- ment : 50 % en poids du polystyrèbe à poids moléculaire élevé; 30 % én poids de polystyrène à poids moléculaire faible; et 20 % en poids de matière plastique. Toutefois ces proportions peuvent varier considérablement. L'amélioration obtenue par le nouveau mélange commence à se manifester aussitôt que quelque polystyrène à poids moléculaire faible est ajouté, avec la possibilité de ré- duire la proportion de matière plastique.
Une méthode satisfaisante pour réaliser la matière envi- sagée, est de mélanger le polystyrène de faible poids moléculaire avec la matière plastique à une température d'environ 60 centigra- des. On élève ensuite la température à environ 140 à 1500 centigra- des, de préférence dans un mélangeur approprié. On ajoute alors lentement le polystyrène de poids moléculaire élevé, tandis que l'on mélange les substances dans le dit appareil, L'opération dé mélan- ge est de préférence réalisée dans une atmosphère inerte ou sous une pression réduite. Cette manière particulière d'effectuer le mélange ne doit pas être nécessairement suivie, car'd'autres métho- des peuvent être facilement imaginées.
La matière obtenue'par la présente invention a l'a- vantage d'avoir la proportion.relativement élevée de styrène polymé- risé voulue, le mélange en contenant jusque 80 %, tout en ayant en- core la bonne caractéristique de fluidité voulue à environ 100 centigrades. Par l'emploi des substances précédemment connues, il n'était pas pratique d'utiliser beaucoup plus que 80 % de polystyrè- ne dans le mélange, car si le polystyrène ordinaire de poids molé- culaire élevé a été employé avec seulement 20 % de matière plasti- ,que, de grandes difficultés étaient rencontrées pour obtenir un composé uniforme libre de vides, de même qu'il était plus difficile- . ment amené à l'état fluide aux températures voulues de 1000 centigra. des.
Si d'autre part le polystyrène de faible poids moléculaire a
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été utilisé seul dans une proportion quelconque, la situation au-' rait été même plus mauvaise parce que alors la matière serait si casasnte à la température ambiante qu'elle se brise si-elle est soumise à un dur choc, et elle'est si molle aux températures élevées d'opération d'environ 85 centigrades, auxquelles les câbles élec- triques fonctionnent souvent, qu'elle s'écoule. Le mélange de po- lystyrène à haut poids moléculaire avec du polystyrène à faible poids moléculaire, conformémént'à l'invention, s'écoule et est juste assez fluide aux hautes températures d'environ 1000 centi- grades.
De plus il n'est pas plus dassant à la température am- bian-te et se ramollit moins à 85 centigrades que quand le polysty- rêne' dans le mélange'est'entièrement de poids moléculaire élevé.
Cela est une caractéristique extrêmement désirable car la matière, bien que facilement fluide à la température convenable de 100 centigrades, est suffisamment rigide sous les conaitions d'opération des conducteurs électriques pour maintenir sa forme sans déformation.