CH337246A - Process for the isolation of electrical conductors, devices and aggregates - Google Patents

Process for the isolation of electrical conductors, devices and aggregates

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CH337246A
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
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Description

  

  Verfahren zur Isolierung elektrischer Leiter, Geräte und Aggregate    Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein  Verfahren zur Isolierung elektrischer Leiter, Geräte  und Aggregate, welches dadurch gekennzeichnet ist,  dass man als Isolierstoff ein hochmolekulares     Poly-          carbonat    verwendet.  



  Es wurde nämlich gefunden, dass hochmolekulare       Polycarbonate    in Form von z. B.     Press-,        Spritzguss-          oder        Gusskörpern,    Filmen, Fasern und     LUberzügen     hervorragend als elektrische Isolierstoffe geeignet  sind. Hochmolekulare     Polycarbonate    können z. B.

    durch Umsetzung von aromatischen     Dioxyverbindun-          gen,    insbesondere von     Di-monooxyaryl-alkanen,    allein  oder im Gemisch mit     aliphatischen    oder     cycloalipha-          tischen        Dioxyverbindungen,

      mit     aliphatischen    oder  aromatischen     Diestern    der Kohlensäure oder mit       Phosgen    oder von     Bis-chlorkohlensäureestern    aroma  tischer     Dioxyverbindungen    mit freien aromatischen  oder     aliphatischen        Dioxyverbindungen    hergestellt  werden, z. B. nach dem in der Schweizer Patentschrift  Nr. 335081 beschriebenen Verfahren. Besonders ge  eignete     Polycarbonate    erhält man so unter Verwen  dung von z.

   B. folgenden     Di-monooxyaryl-alkanen:          4,4'-Dioxy-diphenylmethan,        4,4'-Dioxy-diphenyldi-          methylmethan,        4,4'-Dioxy-diphenyl-1,1-cyclohexan,          4,4'-Dioxy-3,3'-dimethyldiphenyl,l,l-cyclohexan,    2,2'  Dioxy-4,4'-di-tert.butyl-diphenyldimethyhnethan und       4,4'-Dioxy-diphenyl-3,4-n-hexan,        2,2-(4,4'-Dioxy-di-          phenyl)-butan,        2,2-(4,4'-Dioxy-diphenyl)-pentan,        3,3'-          (4,4'-Dioxy-diphenyl)-pentan,        2,2-(4,

  4'-Dioxy-diphe-          nyl)-3-methyl-butan,        2,2-(4,4'-Dioxy-diphenyl)-hexan,          2,2-(4,4'-Dioxy-diphenyl)-4-methyl-pentan,    2,2-(4,4'-         Dioxy-diphenyl)-heptan,        4,4-(4,4'-Dioxy-diphenyl)-          heptan    und     2,2-(4,4'-Dioxy-diphenyl)-tridecan.     



  Andere, für den     Aufbau    hochmolekularer     Poly-          carbonate    geeignete     Dioxyverbindungen    sind z. B.:       Äthylenglykol,        Diäthylenglykol,        Triäthylenglykol,          Polyäthylenglykol,        Thiodiglykol,        Äthylendithiodigly-          kol,        Propandiol-1,2    und die aus     Propylenoxyd-1,2     hergestellten     Di-    bzw.

   Polyglykole,     Propandiol-1,3,          Butandiol-1,3,        Butandiol-1,4,        2-Methylpropandiol-          1,3,        Pentandiol-1,5,        2-Äthylpropandiol-1,3,        Hexan-          diol-1,6,        Octandiol-1,8,        2-Äthylhexandiol-1,3,        Decan-          diol-1,10,        Chinit,        Cyclohexandiol-1,2,    o-, m-,     p-          Xylylenglykol,        2,2-(4,

  4'-Dioxy-dicyclohexyl)-propan,          2,6-Dioxy-dekahydronaphthalin,        Hydrochinon,        Re-          sorcin,        Brenzkatechin,        4,4'-Dioxy-diphenyl,        2,2'-Di-          oxy-diphenyl,        1,4-Dioxy-naphthalin,        1,6-Dioxy-naph-          thalin,        2,6-Dioxy-naphthalin,        1,2-Dioxy-naphthalin,          1,5-Dioxy-anthracen,        1,4-Dioxy-chinoiin,        2,

  2'-Dioxy-          dinaphthyl-l,l'    und o-, m-,     p-Oxybenzylalkohol.     



  Ein hochmolekulares     Polycarbonat,    das z. B. durch  Umsetzung von     4,4'-Dioxy-diphenyldimethylmethan     mit     Phosgen    hergestellt worden ist und das den     K-          Wert    75 hat, hat in Form eines 70     ,u    dicken, aus  einer Lösung gegossenen Films folgende Eigenschaf  ten:

   Isolationswiderstand bei 20  7 X     1016,f2    X cm,  bei 160  3 X     101192    X cm, Durchschlagsfestigkeit bei       50 /o    relativer Feuchtigkeit 2700     KV/cm,    Oberflä  chenwiderstand bei 809/o relativer Feuchtigkeit  19 X     1013.i2,        Dielektrizitätskonstante    bei 20-130   2,5, bei 160  2,8, Verlustfaktor     (Tangens        ö)    bei 20   10 X     10--1    (800 Hz), wobei das anomale     Dispersions-          gebiet    erst oberhalb 130  beginnt.

    
EMI0001.0112     
  
    Die <SEP> mechanischen <SEP> Eigenschaften <SEP> sind:
<tb>  Bruchlast <SEP> kg/cm2 <SEP> Dehnung <SEP> % <SEP> Stossfestigkeit <SEP> cm <SEP> kg/cm2
<tb>  verstreckt <SEP> unverstreckt <SEP> verstreckt <SEP> unverstreckt <SEP> verstreckt <SEP> unverstreckt
<tb>  15-17 <SEP> 8 <SEP> 32-40 <SEP> 180 <SEP> - <SEP> 800-900              Die        Feuchtigkeitsaufnahme        beträgt        bei        95%        re-          lativer    Feuchtigkeit in 24 Stunden 0,5 0/0, die Wasser  dampfdurchlässigkeit  0,

  8 X     10-s        g/Stunde    X cm X mm     Hg.     Ausserdem ist dieses     Polycarbonat    sehr temperatur  beständig. Bei einer     60,u    dicken Folie aus     unver-          strecktem        Polycarbonat    tritt nach einer Lagerung in  Luft während 12 Wochen bei 140  praktisch noch  kein Abfall der Festigkeitswerte ein. Auch ist wäh  rend dieser Zeit noch kein Kristallisieren des     unver-          streckten    Materials zu beobachten.  



  Die hochmolekularen     Polycarbonate    sind ferner  gegen chemische     Agentien,    insbesondere gegen Säu  ren und Laugen, sehr beständig, ebenso gegen die  Einwirkung von Licht und atmosphärischen Ein  flüssen.  



  Auf Grund einer guten     Verarbeitbarkeit    durch  z. B. thermoplastische Verformung oder aus Lösun  gen sind die     Polycarbonate    in der Elektrotechnik  vielseitig verwendbar. So können im     Press-,        Spritz-          oder        Giessverfahren    beliebig geformte Gegenstände,  z. B. Blöcke, gegebenenfalls mit Einlassungen von  Leitern, Kondensatoren, Widerständen und Röhren,  hergestellt werden, wobei die geringe Leitfähigkeit  und Oberflächenleitfähigkeit auch in feuchter Atmo  sphäre besonders     vorteilhaft    ist.  



  Aus dem     Schmelzfluss    oder aus Lösungen können  Folien und Fasern hergestellt werden, die zum Um  wickeln bzw. Umspinnen von z. B. elektrischen Lei  tern verwendet werden können. Gegebenenfalls kön  nen die so isolierten Leiter für kurze Zeit auf eine  Temperatur oberhalb des     Erweichungspunktes    des       Polycarbonats    erhitzt werden, wodurch die einzelnen       Folienschichten    oder     Fasern    miteinander verschweisst  werden.  



  Aus dem     Schmelzfluss    oder aus Lösungen herge  stellte Folien können auf Grund der geringen Tem  peraturabhängigkeit der     Dielektrizitätskonstante    und  des Verlustwinkels der     Polycarbonate    insbesondere  vorteilhaft als     Dielektrikum    für elektrische Konden  satoren verwendet werden. Zu diesem Zweck kann  die     Polycarbonatfolie    als solche zwischen die strom  führenden Beläge eingelegt oder um diese gewickelt  werden, oder die stromführenden Beläge können,  z. B. durch Aufdampfen von Metallen, auf die     Poly-          carbonatfolien    aufgebracht werden. Schliesslich kön  nen auch aussergewöhnlich dünne Filme, z.

   B. mit  Dicken von     Bruchteilen    eines     ,ce,    aus Lösungen auf  Metallfolien hergestellt werden, die bei gleichmässiger  Dicke eine gute Haftfestigkeit auf Folien besitzen,  so dass auch auf diese Weise Kondensatoren vorteil  haft hergestellt werden können. Die     Polycarbonate     schädigen dabei die Metalle nicht.  



  Ferner können elektrische Leiter direkt mit den       Polycarbonaten    aus Lösungen oder aus der Schmelze  überzogen werden. Dabei ist die hohe Elastizität und  Härte neben den günstigen elektrischen Eigenschaften  der     Polycarbonate,    insbesondere ihre aussergewöhn  lich hohe Durchschlagsfestigkeit, von besonderem  Vorteil. Schliesslich können Papiere, Gewebebahnen,    Glasgespinste und Glasmatten mit Lösungen der       Polycarbonate    getränkt und so mit dem Kunststoff  imprägniert und als Isoliermaterial von z. B. elektri  schen Leitern verwendet werden.  



  Die niedrige     Dielektrizitätskonstante,    der niedrige  Verlustwinkel und der hohe Isolationswiderstand sol  cher Isolierungen wirken sich besonders günstig bei  der Isolierung von     Hochfrequenzkabeln    und     -leitern     aus.  



  Die elektrischen Eigenschaften aus Lösungen ge  wonnener Fasern, Folien und Überzüge können in  manchen Fällen durch ein nachträgliches Erwärmen,  vorzugsweise auf oberhalb 100 , jedoch unterhalb des  Schmelzpunktes der     Polycarbonate,    verbessert wer  den, ebenso die Haftfestigkeit auf Unterlagen.  



  Den     Polycarbonaten    können gegebenenfalls Füll  stoffe, Pigmente und Weichmacher zugesetzt werden.  Als Füllstoffe können z. B. Kaolin, Talkum, Glas  und Glimmer, als Weichmacher z. B.     Phthalsäure-          und        Phosphorsäureester    verwendet werden.  



  Die grosse Zahl der hochmolekularen     Polycar-          bonate    erlaubt es, bei gleichbleibenden, günstigen elek  trischen Eigenschaften die physikalischen Eigen  schaften der Isolierstoffe, z. B. in bezug auf Festig  keit, Dehnung, Elastizität und     Erweichungspunkt,    in  weiten Grenzen zu variieren und dem vorgesehenen  Verwendungszweck anzupassen.



  Method for insulating electrical conductors, devices and units The present invention relates to a method for insulating electrical conductors, devices and units, which is characterized in that a high molecular weight polycarbonate is used as the insulating material.



  It has been found that high molecular weight polycarbonates in the form of z. B. molded, injection molded or cast bodies, films, fibers and LUberzügen are ideally suited as electrical insulating materials. High molecular weight polycarbonates can e.g. B.

    by reacting aromatic dioxy compounds, in particular di-monooxyaryl-alkanes, alone or in a mixture with aliphatic or cycloaliphatic dioxy compounds,

      with aliphatic or aromatic diesters of carbonic acid or with phosgene or of bis-chlorocarbonic acid esters aroma table dioxy compounds with free aromatic or aliphatic dioxy compounds are prepared, for. B. by the method described in Swiss Patent No. 335081. Particularly ge suitable polycarbonates are obtained using z.

   B. the following di-monooxyaryl-alkanes: 4,4'-dioxy-diphenylmethane, 4,4'-dioxy-diphenyldimethylmethane, 4,4'-dioxy-diphenyl-1,1-cyclohexane, 4,4'-dioxy -3,3'-dimethyldiphenyl, l, l-cyclohexane, 2,2'-dioxy-4,4'-di-tert-butyl-diphenyldimethylethane and 4,4'-dioxy-diphenyl-3,4-n-hexane, 2,2- (4,4'-Dioxy-diphenyl) -butane, 2,2- (4,4'-Dioxy-diphenyl) -pentane, 3,3'- (4,4'-Dioxy-diphenyl ) pentane, 2.2- (4,

  4'-Dioxy-diphenyl) -3-methyl-butane, 2,2- (4,4'-Dioxy-diphenyl) -hexane, 2,2- (4,4'-Dioxy-diphenyl) -4- methylpentane, 2,2- (4,4'-dioxy-diphenyl) -heptane, 4,4- (4,4'-dioxy-diphenyl) -heptane and 2,2- (4,4'-dioxy- diphenyl) tridecane.



  Other dioxy compounds suitable for building high molecular weight polycarbonates are z. E.g .: ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, thiodiglycol, ethylene dithiodiglycol, 1,2-propanediol and the di- or 1,2-diol produced from propylene oxide.

   Polyglycols, propanediol-1,3, butanediol-1,3, butanediol-1,4, 2-methylpropanediol-1,3, pentanediol-1,5, 2-ethylpropanediol-1,3, hexanediol-1,6, 1,8-octanediol, 2-ethylhexanediol-1,3, decanediol-1,10, quinite, 1,2-cyclohexanediol, o-, m-, p-xylylene glycol, 2,2- (4,

  4'-Dioxy-dicyclohexyl) propane, 2,6-dioxy-decahydronaphthalene, hydroquinone, resorcinol, pyrocatechol, 4,4'-dioxy-diphenyl, 2,2'-dioxy-diphenyl, 1,4- Dioxy-naphthalene, 1,6-Dioxy-naphthalene, 2,6-Dioxy-naphthalene, 1,2-Dioxy-naphthalene, 1,5-Dioxy-anthracene, 1,4-Dioxy-quinoline, 2,

  2'-dioxydinaphthyl-l, l 'and o-, m-, p-oxybenzyl alcohol.



  A high molecular weight polycarbonate, e.g. B. has been produced by reacting 4,4'-dioxy-diphenyldimethylmethane with phosgene and which has a K value of 75, has the following properties in the form of a 70 u thick film cast from a solution:

   Insulation resistance at 20 7 X 1016, f2 X cm, at 160 3 X 101192 X cm, dielectric strength at 50 / o relative humidity 2700 KV / cm, surface resistance at 809 / o relative humidity 19 X 1013.i2, dielectric constant at 20-130 2.5, at 160 2.8, loss factor (tangent ö) at 20 10 X 10--1 (800 Hz), whereby the anomalous dispersion area only begins above 130.

    
EMI0001.0112
  
    The <SEP> mechanical <SEP> properties <SEP> are:
<tb> breaking load <SEP> kg / cm2 <SEP> elongation <SEP>% <SEP> impact strength <SEP> cm <SEP> kg / cm2
<tb> stretched <SEP> undrawn <SEP> stretched <SEP> undrawn <SEP> stretched <SEP> undrawn
<tb> 15-17 <SEP> 8 <SEP> 32-40 <SEP> 180 <SEP> - <SEP> 800-900 The moisture absorption is 0.5 0/0 in 24 hours at 95% relative humidity, the water vapor permeability 0,

  8 X 10-s g / hour X cm X mm Hg. In addition, this polycarbonate is very temperature-resistant. In the case of a 60 .mu.m thick film made of unstretched polycarbonate, there is practically no drop in strength values after storage in air for 12 weeks at 140. Also during this time no crystallization of the undrawn material can be observed.



  The high molecular weight polycarbonates are also very resistant to chemical agents, in particular to acids and alkalis, as well as to the action of light and atmospheric influences.



  Due to good processability by z. B. thermoplastic deformation or from Lösun gene, the polycarbonates are versatile in electrical engineering. Objects of any shape can be used in the pressing, injection molding or casting process, e.g. B. blocks, optionally with inlets of conductors, capacitors, resistors and tubes, are made, the low conductivity and surface conductivity is particularly advantageous in a humid atmosphere.



  Films and fibers can be produced from the melt flow or from solutions that wrap around or around spinning z. B. electrical Lei tern can be used. If necessary, the conductors insulated in this way can be heated for a short time to a temperature above the softening point of the polycarbonate, as a result of which the individual film layers or fibers are welded together.



  Films produced from the melt flow or from solutions can be used particularly advantageously as a dielectric for electrical capacitors due to the low temperature dependence of the dielectric constant and the loss angle of the polycarbonates. For this purpose, the polycarbonate film can be inserted as such between the current-carrying coverings or wrapped around them, or the current-carrying coverings can, for. B. by vapor deposition of metals on the polycarbonate films are applied. Finally, exceptionally thin films, e.g.

   B. with thicknesses of fractions of a, ce, can be produced from solutions on metal foils, which have good adhesion to foils with a uniform thickness, so that capacitors can also be produced advantageously in this way. The polycarbonates do not damage the metals.



  Furthermore, electrical conductors can be coated directly with the polycarbonates from solutions or from the melt. In addition to the favorable electrical properties of the polycarbonates, in particular their extraordinarily high dielectric strength, the high elasticity and hardness are of particular advantage. Finally, papers, fabric webs, spun glass and glass mats can be impregnated with solutions of the polycarbonates and thus impregnated with the plastic and used as an insulating material for e.g. B. electrical conductors are used.



  The low dielectric constant, the low loss angle and the high insulation resistance of such insulation have a particularly beneficial effect on the insulation of high-frequency cables and conductors.



  The electrical properties from solutions of fibers, foils and coatings obtained from solutions can in some cases be improved by subsequent heating, preferably to above 100, but below the melting point of the polycarbonates, as can the adhesion to substrates.



  If appropriate, fillers, pigments and plasticizers can be added to the polycarbonates. As fillers, for. B. kaolin, talc, glass and mica, as plasticizers z. B. phthalic acid and phosphoric acid esters can be used.



  The large number of high molecular weight polycarbonates allows the physical properties of the insulating materials, eg. B. in terms of strength, elongation, elasticity and softening point, to vary within wide limits and to adapt to the intended use.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Isolierung elektrischer Leiter, Ge räte und Aggregate, dadurch gekennzeichnet, dass man als Isoliermaterial ein hochmolekulares Poly karbonat verwendet. UNTERANSPROCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man ein Polykarbonat verwendet, das mindestens teilweise aus einem Di-monooxyaryl- alkan hergestellt ist. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man elektrische Leiter isoliert. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man Kondensatoren isoliert. 4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man Widerstände isoliert. 5. PATENT CLAIM A method for insulating electrical conductors, devices and assemblies, characterized in that a high molecular weight poly carbonate is used as the insulating material. SUB-CLAIM 1. The method according to claim, characterized in that a polycarbonate is used, which is at least partially made from a di-monooxyaryl alkane. 2. The method according to claim, characterized in that electrical conductors are insulated. 3. The method according to claim, characterized in that capacitors are isolated. 4. The method according to claim, characterized in that resistors are isolated. 5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man Rohre, die zur Aufnahme elektrischer Leiter dienen, isoliert. 6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man das Isoliermaterial in Form von Presskörpern verwendet. 7. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man das Isoliermaterial in Form von Spritzkörpern verwendet. B. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man das Isoliermaterial in Form von Gusskörpern verwendet. 9. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man das Isoliermaterial in Form von Folien verwendet. 10. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man das Isoliermaterial als Über zug aufträgt. Method according to patent claim, characterized in that pipes which serve to accommodate electrical conductors are insulated. 6. The method according to claim, characterized in that the insulating material is used in the form of pressed bodies. 7. The method according to claim, characterized in that the insulating material is used in the form of injection molded bodies. B. The method according to claim, characterized in that the insulating material is used in the form of cast bodies. 9. The method according to claim, characterized in that the insulating material is used in the form of films. 10. The method according to claim, characterized in that the insulating material is applied as a train. <B>11.</B> Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man das Isoliermaterial in Faser form verwendet. 12. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man Isoliermaterial verwendet, das Füllstoff enthält. 13. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man Isoliermaterial verwendet, das Pigment enthält. 14. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man Isoliermaterial verwendet, das Weichmacher enthält. <B> 11. </B> Method according to claim, characterized in that the insulating material is used in fiber form. 12. The method according to claim, characterized in that insulating material is used which contains filler. 13. The method according to claim, characterized in that insulating material is used which contains pigment. 14. The method according to claim, characterized in that insulating material is used which contains plasticizers.
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