CH294476A - Composition isolante. - Google Patents

Description

  Composition isolante.    L'invention a pour objet une composition  isolante ayant un pouvoir diélectrique élevé  et qui convient notamment à l'isolement des  conducteurs     électriques.     



  La composition selon l'invention est carac  térisée en ce qu'elle contient un polyéthylène  qui est, à l'état isolé,     semi-rigide    et isolant, un  copolymère caoutchouteux et     vulcanisable    au  soufre,     d'isobutylène    et d'une     dioléfine,    au  moins un     isobutylène        polymérisé    et un adhésif  résineux. Cette composition     petit    se présenter  sous forme d'un ruban, d'une feuille ou d'une  pâte.  



  Les isolants souples, utilisés jusqu'ici, sont  généralement constitués par des matières à  base de caoutchouc et on sait. depuis longtemps  qu'ils ont certaines caractéristiques indésira  bles.     Alors    que ces matières, à base de     caont-          choue,    ont des propriétés isolantes excellentes,  elles sont néanmoins rapidement détériorées  sous certaines conditions d'usage. Ainsi, plu  sieurs de ces matières durcissent et se fen  dillent en étant soumises à des     températures     relativement élevées ou basses. Toutes sont  détériorées rapidement en présence d'ozone.

    Pour cette raison, on a rencontré jusqu'ici des  difficultés importantes pour isoler convenable  ment les conducteurs utilisés pour des fils  ou des appareils à haute tension ou à une ten  sion relativement élevée pour lesquels des  décharges par effet,     corona,    des     formations     d'arcs ou d'autres conditions productrices  d'ozone sont susceptibles de se produire. Il en  est de même en ce qui concerne les rubans    isolants à base de caoutchouc qui sont utilisés  sur une grande échelle     polir    former une gaine  caoutchouteuse autour d'un conducteur ou  d'une connexion.

   L'usage de ces rubans caout  choutés est. commode, mais comme ils sont cons  titués principalement en caoutchouc non vul  canisé, avec un accélérateur,     ils    ont pour  inconvénient d'être     autovulcanisateurs    de sorte  que leur efficacité est relativement limitée.  En outre, ces rubans sont adhésifs de sorte  qu'ils ont une tendance à coller à eux-mêmes.  Souvent ils s'enroulent sur eux-mêmes de sorte  que leur application sur le fil ou tout autre  objet à isoler est plutôt difficile et longue.  



  La. nouvelle composition, pour des teneurs  déterminées en ses composants, n'est pas  affectée par des séjours de très     longue    durée  dans des concentrations élevées d'ozone, elle  est stable et son     efficacité    est donc très  longue; de plus, elle n'est pas particulière  ment collante et elle n'a pas une tendance à  adhérer très fortement. à, elle-même. La com  position décrite ici a des propriétés diélec  triques égales ou supérieures à celles des  rubans caoutchoutés et des isolants fabriqués  jusqu'ici.

   La nouvelle composition, quand elle  est utilisée sous la forme d'un ruban ou d'une  feuille, a la propriété très avantageuse d'être       autoétanche,    c'est-à-dire, en étant enroulé  autour d'un conducteur ou tout autre objet,  le ruban ou la feuille se contracte et s'agglo  mère jusqu'à former un corps homogène qui  ne peut plus être enlevé par couches après  avoir durci pendant peu de temps. La matière,      après durcissement, ne se présente plus sous  la forme de couches correspondant aux spires  suivant     lesquelles    la matière a été enroulée.  Ainsi, si le ruban est enroulé autour d'un  conducteur de la manière usuelle, on obtient la  formation d'une gaine continue dans laquelle il  n'existe aucune ligne ou zone de séparation  entre les parties superposées de la matière.

    Les propriétés de la composition peuvent être  modifiées     d'une    manière substantielle suivant  l'usage auquel elle est     destinée.    Ainsi, elle  peut être rendue très souple et molle quand  on l'utilise pour des conditions de tempéra  tures très     basses    pour lesquelles les isolants  ordinaires deviennent friables et cassants.  D'autre part, on peut modifier ses propriétés  de manière telle qu'elle résiste à des tempéra  tures élevées et qu'elle continue à adhérer au  conducteur en restant sur celui-ci sans aucune  tendance à glisser le long ou à se détacher  de celui-ci.

   On peut obtenir des compositions,  ayant des caractéristiques optima, qui sont capa  bles de supporter des températures     faisant     partie d'une zone très étendue et qui inter  viennent d'une manière très efficace entre  une température inférieure à -20  C et une  température bien supérieure à 38  C.  



  Une caractéristique particulièrement nou  velle de la composition est que pour des pro  portions déterminées     d'isobutS-lène    polymérisé  à bas et à haut     poids    moléculaire, ou     d'isobut.y-          lène    polymérisé à poids moléculaire moyen, on  peut se rendre compte, de visu, du degré  d'allongement optimum qui doit être atteint  avant que la matière soit appliquée sur l'objet.  qui doit être isolé. On préfère se servir d'un  ruban en une composition dont la couleur  change quand il est tendu suffisamment pour  qu'il puisse ensuite se contracter ou rétrécir  en vue de rendre l'isolement     autoétanche.     



  Généralement, les formes spéciales d'exé  cution de la composition, sous forme de ruban,  qui ont     les    propriétés les plus avantageuses  pour leur usage industriel, sont constituées  par un mélange d'au moins:       ca)    un polyéthylène ayant un poids molé  culaire relativement élevé,    b) de     l'isobtitylène        polymérisé    ayant un  poids moléculaire intermédiaire ou un mélange  de polymères     d'isobutylène    dont certains ont  un poids moléculaire élevé et d'autres un  poids moléculaire relativement bas,       c)    un copolymère, caoutchouteux et     vul-          canisable    au soufre,

       d'isobuty    lève et d'une       dioléfine    dans les proportions     approximatives     de 98:2 et  d) un adhésif résineux.  



  Le constituant polyéthylène peut compor  ter une proportion réduite d'un     antioxydant     tel qu'une amine     aromatique.    Un antioxydant  typique peut être constitué par 350;o de       ctiphényl-paraphénylène-dia.mine    et 6501o de       phényl-u-naphty        1-amine.     



  On croit que la résistance à la détériora  tion par l'effet de l'ozone est due, dans une  large mesure, au fait que cette composition  contient. très peu de produits non saturés,  le seul composé non saturé en présence étant  la     dioléfine    (isoprène). Par conséquent, quel  ques liaisons existent seulement pour fixer       l'oxygène,    cette fixation étant. la cause d'une  modification ou d'une décomposition du     copo-          lymère    avec changement     des    propriétés iso  lantes de la composition.  



  On     suppose    que les fonctions des divers  constituants de la nouvelle     composition    iso  lante sont les suivantes: Le polyéthylène agit  comme une charge inerte avec de bonnes pro  priétés isolantes. Il sert également à déter  miner le degré     d'extension    convenable si la  composition est utilisée sous la forme d'un  ruban ou d'une feuille. Le polyéthylène     semi-          rigide    est un bon isolant, mais sa résistance  physique est relativement faible.  



  Le copolymère caoutchouteux est fortement  compatible avec le polyéthylène et il a pour  fonction de réduire la rigidité du polyéthylène  tout en procurant un pouvoir     d'allongement     plus grand à la matière.  



       L'isobuty        lène    polymérisé augmente la  résistance à la rupture de la matière et paraît  accroître également la. résistance de la com  position à     l'oxydation,    surtout l'oxydation  par l'ozone. Quand il est, utilisé avec un poids      moléculaire convenable, il réduit également  le caractère     caoutchouteux    du copolymère.  



  Les adhésifs résineux, dont question     phis     haut, ont un effet plastifiant et obligent la  matière à couler quand une pression est  exercée sur celle-ci, de sorte que le produit  colle à lui-même. L'adhésif résineux peut être  choisi dans un groupe important de     résines     synthétiques ou naturelles ou leurs dérivés,  ces substances se distinguant par leur faculté  de rendre     les    produits collants.

   Parmi les  adhésifs résineux, qui peuvent être utilisés  pour l'objet de l'invention, on peut citer  les     résines        coumarone-indène,    les styrènes       c < -méthylés,    les résines     phénol-formaldéhyde,     les résines du genre     alkyde,    les résines de  terpène,     les    résines de bois, par exemple la  colophane, les esters de la colophane, tels  que les gommes estérifiées, les     diterpènes          l;

  ydrogénés,    les     abiétates    de     pentaérythrol,     l'alcool     hydroabiétylique,    l'acide     déhydro-          abiétique,    les     résinates    de zinc, les dérivés de  la résine de gutta-percha et bien d'autres.  



  Les     meilleurs    résultats sont obtenus avec  les dérivés de l'acide     abiétique    du genre spé  cifié plus haut. L'adhésif résineux préféré  est l'acide     déhydro-abiétique    quia un pouvoir  rotatoire spécifique, dans le benzène, de       19,5,    un indice d'acide de 158 et un indice  de saponification de 164.  



  Un ne comprend pas bien la raison pour  laquelle la présence du polyéthylène permet  d'obtenir un changement de couleur indi  quant. le degré d'allongement,     mais    on croit  que, par l'extension de la composition, on fait  sortir une certaine quantité du polyéthylène  hors du mélange, ce qui fait     passer    la compo  sition d'une couleur verdâtre à une couleur  blanche.  



  Les proportions des divers constituants  de la nouvelle composition peuvent varier  notablement. La proportion du polyéthylène,  qui est lui-même une charge inerte, peut  varier entre des limites écartées. S'il     Tairait     complètement défaut dans la composition, il  en résulterait l'inconvénient que la composi  tion obtenue ne comporterait pas un moyen  pour indiquer son pouvoir d'allongement opti-         muni    et qu'on pourrait donc se rendre diffi  cilement compte si la matière a été suffisam  ment tendue pour être dans un état tel qu'elle  procure une étanchéité convenable.

   Le poly  éthylène intervient également pour     restrein.-          dr    e le cheminement des autres substances et  règle, par     conséquent,    la déformation de la  composition.  



  Les autres matières coopèrent avec le  polyéthylène pour réduire l'effet du choc ther  mique sur le     polyéthylène    qui se fendrait,  s'il était utilisé seul, en étant chauffé et,  ensuite, refroidi brusquement.  



  Le copolymère caoutchouteux a pour effet  de donner à. la composition un caractère caout  chouteux et il tend également à donner     ait     produit la résistance physique qui manque  au polyéthylène. Si le copolymère n'était pas  présent dans la composition, le produit  obtenu ne s'allongerait pas du tout. Même       avec        5%        de        copolymère,        la        matière        n'est        pas     très élastique et elle a une tendance à casser  en étant tendue.  



  Quand la teneur en copolymère est au-des  sus de 25 0/0, la composition est très molle et  difficile à manipuler.  



  Généralement, la proportion du     copoly-          mère        oscille        entre    5     et        20        %        en        poids.     Ordinairement, la composition contient     un     mélange     d'isobutylène    polymérisé à poids  moléculaire réduit et d'un     isobutylène     polymérisé à poids moléculaire élevé. Égale  ment dans ce cas les proportions de ces  constituants sont susceptibles de varier  considérablement.

   Quand     l'isobutylène    poly  mérisé à bas poids moléculaire fait défaut, la  matière ne colle pas bien, elle se rompt quand  on la tend trop et elle se déchire facilement.  Ceci se produit quand la teneur en     isobuty-          lène    polymérisé à poids moléculaire réduit       atteint        jusqu'à        4%        en        l'absence        d'isobutylène          polymérisé    à poids moléculaire moyen.  



       Quand        plus        de        25%        de        l'isobutylène        poly-          mérisé    (à poids moléculaire réduit) sont en  présence, la composition devient très collante  et coule en étant chauffée à tel point     qu\ane     composition, qui contient     301/o    du polymère  à poids moléculaire réduit ne peut pas être      travaillée sur une calandre, car elle colle aux  rouleaux et ne peut pas être détachée de  ceux-ci.  



       L'isobutylène        polymérisé,    à poids     molécu-          S    laine plus élevé, a une     tendance    à réduire le  pouvoir d'allongement de la composition, mais  il améliore l'élasticité de celle-ci.

   Quand cette  matière fait. défaut, la composition est. peu  solide et casse facilement..     ï4Tên        ie    si la teneur       0en    cette matière atteint jusqu'à. 5 0/0, ce défaut  persiste jusqu'à, un certain. degré.     Quand    une  quantité allant     jusqu'a        401/o    de     l'isobLitvlèiie     à poids moléculaire plus élevé est en présence,  la matière devient très     dire,    elle ne s'étend       s    pas facilement et elle a l'aspect de la corne.

    Les quantités totales des     polymères        d'iso-          butylène    peuvent donc varier entre     911/o    et  65% par rapport à. la composition.  



  Les polymères     d1sobutylène    sont des pro  ,     duits    que l'on trouve dans le commerce et ils  se distinguent par leurs poids moléculaires,       comme    indiqué     phis    haut.  



  Les poids moléculaires de ces polymères  [ont obtenus par la méthode de     Staudinger     par laquelle on détermine la viscosité intrin  sèque et le poids moléculaire moyen par -.;     is-          eosité,        comme    spécifié dans la     circulaire.          @     32001 du Standard Inspection     Laboratory,     du<B>28</B> février     1944.     



  L'adhésif résineux, en proportions déter  minées, procure le pouvoir collant et l'effet       d'étanchéité.    Si l'adhésif faisait défaut, la  composition pourrait être allongée, mais elle  ne deviendrait pas facilement étanche. Quand       on        ajoute        environ        1%        de        l'adhésif,        l'extensibi-          lité    de la. matière est notablement augmentée:  et le pouvoir collant est suffisamment accru  pour que l'on obtienne un certain effet  d'étanchéité.

   La quantité maximum de     l'adhé-          sif        est        limitée    à     environ        20        %,        car,        au-delà        de     cette proportion, l'adhésif rend la matière très  collante et cassante et elle est difficile à. tra  vailler.     Lorsque    la.

   proportion d'adhésif       atteint        25%,        le        produit        devient        si        gluant        et        si     collant qu'il ne peut pas être travaillé sur une  calandre pour lui donner la forme d'une  feuille ou d'un ruban; généralement, la    teneur en adhésif résineux est comprise entre  1     et        20        %        en        poids.     



  Il résulte, de ce qui précède, que les pro  portions des divers constituants peuvent être  modifiées d'une manière considérable pour  obtenir,     malgré    cela, une composition auto  étanche et isolante qui convient à l'usage dans  diverses conditions. Toutefois, pour un usage  industriel et pour la fabrication, on obtient les  meilleurs résultats quand les constituants de  la composition sont utilisés à peu près dans       ies        proportions    suivantes en poids:

    
EMI0004.0068     
  
    polyéthylène, <SEP> P. <SEP> _M. <SEP> environ <SEP> 20 <SEP> 000 <SEP> 50010
<tb>  copolymère <SEP> caoutchouteux <SEP> 1.3,5%
<tb>  isobutvlène <SEP> polymérisé
<tb>  <B>P. <SEP> M. <SEP> 100000</B> <SEP> à <SEP> <B>115000</B> <SEP> 22,5%
<tb>  isobutvlène <SEP> polymérisé
<tb>  P. <SEP> _I. <SEP> 1.0 <SEP> 000 <SEP> à <SEP> 20 <SEP> 000 <SEP> <B>101/o</B>
<tb>  adhésif <SEP> résineux <SEP> 4 <SEP> 0/0       Cette composition peut. être allongée aisé  ment, niais elle est.     très    solide, de sorte qu'elle  ne casse que     lorsqu'elle    est soumise à des  efforts d'extension considérables. Elle est       légèrement    collante, niais sa     surface    n'est pas  poisseuse.

   Elle est-     légèrement        verdâtre    en  n'étant pas tendue, niais devient     blanchâtre          quand    elle est suffisamment     allongée    pour  qu'elle     puisse    ensuite se contracter pour pro  curer l'effet d'étanchéité voulu. La matière  revient lentement à son état initial,     contraire-          Ir:ent    à. ce que fait le caoutchouc, mais     malgré     cela elle reprend, en     substance,    sa condition  détendue quand elle cesse d'être soumise à une  traction.

   La pression, produite par la con  traction de la matière, est     vraisemblablement.     la cause que les couches de la matière se fon  dent les unes dans les     autres    et se lient ou  collent suffisamment     entre    elles pour former  un corps sensiblement     homogène.     



  La composition peut. d'ailleurs subir  d'autres modifications. On peut, par exemple,  utiliser un seul     isobutylène        polymérisé    à     1,1     place des polymères     d'isobutylène        indiqués     plus haut dans l'exemple spécifique et. dans  les autres exemples dont. question ci-dessus.  Le poids moléculaire moyen de ce polymère  unique est alors à peu près le même que la      moyenne des poids moléculaires combinés des  deux     isobutylènes    polymérisés.

   Ainsi, par       exemple,        -Lui        isobutylène    polymérisé ayant un  poids moléculaire d'environ 60 000 à 75 000  peut remplacer, suivant une quantité égale en  poids, les quantités ajoutées des deux     iso-          butylènes        polymérisés    cités dans l'exemple  spécifique. Le résultat obtenu est, à peu près  le même, car il semble que le     degré    de poly  mérisation de la matière règle les propriétés  qui lui procurent sa solidité et son élasticité.  



  lia composition, pour des teneurs en ces  constituants pouvant varier entre de larges       lÏmites,    est stable dans des conditions de tem  pératures variables et en présence d'ozone,  contrairement à ce qui se produit pour les       ruban,,    en caoutchouc et les autres matières  isolantes caoutchouteuses connues jusqu'ici,  elle peut alors être utilisée dans des conditions  pour lesquelles les matières isolantes caout  chouteuses connues ne donnent pas de résul  tats     satisfaisants.    De plus, elle a la propriété  que son utilisation est améliorée par suite de  son     eliangement    de couleur.

   Sous forme d'un  ruban, elle     permet.    d'obtenir une liaison plus  solide entre les     différentes    couches de la  matière et sa     durée    d'efficacité est plus longue  que celle obtenue avec les rubans isolants  utilisés     jusqu'ici.  

Claims (1)

1. REVENDICATION Composition isolante de pouvoir diélec trique élevé, caractérisée en. ce qu'elle contient rur polyéthylène qui, à l'état isolé, est semi- rigide et isolant, un copolymère caoutchouteux et vulcanisable au soufre, d'isobutylène et d'une dioléfine, au moins un isobutylène poly mérisé et un adhésif résineux. <B>SOUS-REVENDICATIONS:</B> 1.

   Composition isolante selon la revendica tion, caractérisée en ce que sa teneur en poly- éthyIène est. é--ale à environ 50% en poids. 2. Composition isolante selon la revendi cation, caractérisée en ce que le poids molé culaire du polyéthylène est égal à environ 20000. 3. Composition isolante selon la revendi cation, caractérisée en ce que les proportions de l'isobutylène et de la dioléfine dans le copolymère sont 98:2. 4.

   Composition isolante selon la revendi cation, caractérisée en ce que sa teneur en copolymère est comprise entre 5 et 20% en poids. 5. Composition isolante selon la revendi cation, caractérisée en ce que sa teneur en copolymère est d'environ 13,5% en poids. 6.

   Composition isolante selon la revendi cation, caractérisée en ce que sa teneur en isobutylène -polymérisé est comprise entre 9 et 65 % en poids. 7. Composition isolante selon la revendi cation, caractérisée en ce que le poids molé culaire moyen de l'isobutylène polymérisé est compris entre 60 000 et 75 000. 8.

   Composition isolante selon la revendi cation, caractérisée en ce que sa teneur en adhésif résineux est comprise entre 1 et 20% en poids. 9. Composition isolante selon la revendi cation, caractérisée en ce que sa teneur en dhésif résineux est égale à environ 4 % en poids. 10.

   Composition isolante selon la revendi cation, caractérisée en ce que l'adhésif rési neux est la collophane. 11. Composition isolante selon la revendi cation, caractérisée en ce que l'adhésif rési neux est un ester de collophane. 12. Composition isolante selon la rev endi- cation, caractérisée en ce que l'adhésif rési- r.ieux est de l'acide déhydro-abiétique. 13. Composition isolante selon la revendi cation, caractérisée en ce que l'adhésif résineux est. un résinate de zinc. 14.

   Composition isolante selon la revendi cation, caractérisée en ce que l'adhésif rési neux est de l'alcool hydroabiétyligue. 15. Composition isolante selon la revendi cation, caractérisée en ce qu'elle contient environ 22,5 % en poids d'un isobutylène poly- rnérisé ayant un poids moléculaire compris entre<B>100000</B> et<B>115000</B> et environ 10% en poids d'un isobutylène polymérisé ayant un poids moléculaire compris entre<B>10000</B> et 20000.

   <B>16.</B> Composition isolante selon la revendi cation, caractérisée en ce qu'elle est. sous la forme d'une pâte.