專利名稱：基于聚合物塑料的絕緣材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于聚合物塑料的絕緣材料，其中混入玻璃顆粒以在燃燒時達(dá)到穩(wěn)定性，所述玻璃顆粒由不同軟化溫度的玻璃類物質(zhì)組成(EP0 978128B1)。
例如導(dǎo)電線路和光導(dǎo)線路或電纜的外殼以及導(dǎo)線的絕緣都需要這種絕緣材料。所述的線路是指如強(qiáng)電線路或通信傳輸和/或數(shù)據(jù)傳輸使用的線路。使用這種獨(dú)特的絕緣材料，應(yīng)當(dāng)保證相應(yīng)線路在燃燒狀況下在確定持續(xù)的時間內(nèi)所具有的功能。在該時間內(nèi)，機(jī)器、裝置和設(shè)備還應(yīng)當(dāng)供電，而且在該時間內(nèi)也應(yīng)還能傳輸信息。該時間要這樣測定，即例如在建筑物內(nèi)的所存在的人都能被通知到，并且建筑物內(nèi)的照明保持連通，直到所有人離開，并且如果必要的話，材料還可以被帶到安全的地方。由相應(yīng)線路的安裝人員預(yù)置的時間例如介于30分鐘至3小時之間。
根據(jù)EP0 106 708B1，在已知線路中使用了絕緣材料，該絕緣材料由云母片、聚四氟乙烯(PTFE)層和用PTFE涂層的玻璃織物組成。PTFE在直到約600℃下是穩(wěn)定的。它在更高的溫度下分解為灰分。大多數(shù)情況下，對應(yīng)的絕緣線路不容許具有高燃燒載荷(Brandlast)。燃燒時，由于存在氟，所述線路會散發(fā)出有毒的和化學(xué)腐蝕性氣體(濃煙)，由此金屬線路和導(dǎo)電的或電子的線路會被腐蝕和毀壞。
EP0 968 502A1描述了用于電纜和線路的絕緣材料，該絕緣材料由作為第一組分的聚合物塑料、作為第二組分的玻璃或者陶瓷狀或晶體狀材料和例如作為第三組分的氧化鋁組成。第二組分應(yīng)在高于第一組分的熔融溫度下開始熔融，而第三組分應(yīng)在1000℃范圍內(nèi)熔融。利用這種絕緣材料，在450℃至1210℃范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)對電纜和線路的功能。為此，必須以較高的費(fèi)用，向絕緣材料中混入所提到的非常不同的添加劑，還必須首先使大部分改變以形成封閉層。
開始提到的EP 0 978 128B1公開了用一種防火絕緣材料以使電纜具有功能，在此絕緣材料中將來自堿性玻璃的玻璃料和鈍化玻璃添加到一種有機(jī)硅聚合物中。為了穩(wěn)定，聚合物中僅混入了玻璃。根據(jù)出版文獻(xiàn)(Druckschrift)，堿性玻璃的熔點(diǎn)低于750℃，而鈍化玻璃的熔點(diǎn)不高于710℃。使用該絕緣材料，在700℃范圍內(nèi)形成了一種具有功能確保的玻璃層。因此，對于基于有機(jī)硅聚合物的絕緣材料來說，僅在從約400℃起的大溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)所具有的功能，所述絕緣材料本身首先在相對較高溫度下熔融并由此形成玻璃層。
本發(fā)明的任務(wù)是，改進(jìn)如前所述絕緣材料，即在明顯擴(kuò)大的溫度范圍內(nèi)，確保以低的成本使絕緣線路、電纜和導(dǎo)線得到功能。
根據(jù)本發(fā)明通過如下方式解決所述任務(wù)，本發(fā)明使用了具有不同軟化溫度的至少三種玻璃類物質(zhì)作為玻璃顆粒，即第一種玻璃類物質(zhì)的軟化溫度低于約470℃，第二種玻璃類物質(zhì)的軟化溫度高于約470℃并低于約620℃，第三種玻璃類物質(zhì)的軟化溫度高于約760℃。
為了在燃燒狀況下穩(wěn)定而向絕緣材料中混入玻璃。制造成本也低。該玻璃的優(yōu)點(diǎn)在于，其本身是直接可獲得的。其中燃燒狀況下的轉(zhuǎn)變過程如陶瓷化不是必不可少的。至少三種不同的玻璃類物質(zhì)確保了由相應(yīng)絕緣材料包覆的線路、電纜和導(dǎo)線在寬的溫度范圍內(nèi)具有功能。這種保護(hù)作用在約400℃開始，不超過此溫度時，一般的聚合物是穩(wěn)定的。聚合物從這溫度至800℃和更高的溫度可保持無缺陷。首先，在低于470℃的溫度下，具有不同軟化溫度的至少三種不同的玻璃類物質(zhì)提供了包覆線路、電纜或?qū)Ь€的絕緣玻璃層，所述玻璃層由于其中包含的其它兩種玻璃類物質(zhì)的玻璃顆粒而穩(wěn)定。當(dāng)?shù)诙N玻璃類物質(zhì)幾乎開始熔融時，該穩(wěn)定的玻璃層在燃燒狀況下保持持續(xù)升高的溫度。在800℃和更高的溫度下，由于第三玻璃類物質(zhì)作為絕緣層而至少保持玻璃層一段時間，這時間對于所具有的功能是必要的并且是規(guī)定的。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，絕緣材料中另外還可以混合來自其它玻璃類物質(zhì)的另外的玻璃顆粒，該玻璃顆粒覆蓋在更靠近過渡區(qū)，并在遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過800℃的溫度下仍然確保了理想的保護(hù)功能。
下面將說明本發(fā)明的絕緣材料的實(shí)例。
所有已知的聚合物塑料基本上都可以用作基體材料，優(yōu)選使用防火的和無鹵素的。其實(shí)例是聚乙烯、聚乙烯共聚物、聚酯、聚丙烯、硅氧烷或乙烯醋酸乙烯酯。
絕緣材料中可混入適量玻璃顆粒。其實(shí)例是實(shí)心球或空心球。它們的直徑可以為1μm至70μm，優(yōu)選1μm至20μm。
使用至少三種具有不同軟化溫度的不同玻璃類物質(zhì)來得到功能。其中，100份基體聚合物中，例如分別加入20至120份三種玻璃類物質(zhì)。優(yōu)選實(shí)施方式中，100份基體聚合物中分別加入20至50份玻璃類物質(zhì)。也稱作組合物的絕緣材料能夠以傳統(tǒng)的混合裝置制造。例如，內(nèi)部混合器、雙螺桿擠出機(jī)或聯(lián)合捏合機(jī)(Ko-Kneter)。
可以使用軟化溫度為461℃的焊料玻璃(Lotglas)作為第一種玻璃類物質(zhì)，此溫度低于470℃。該玻璃含有少于10％的SiO2，各為11％的B2O3和Al2O3和75％的PbO。
可以使用軟化溫度為614℃的鐵-易熔玻璃作為第二種玻璃類物質(zhì)，此溫度也位于470℃和620℃之間。該玻璃由58％SiO2和20％Na2O以及各低于10％的Al2O3、K2O、CaO、ZnO、BaO和F組成。
軟化溫度高于760℃的第三種玻璃類物質(zhì)是一種鎢-易熔玻璃。其軟化溫度為765℃。其組成是75％SiO2和16.5％B2O3以及各低于10％的Al2O3、Na2O和K2O。
絕緣材料中可以混入填料，如三氧化鋁水合物、氫氧化鎂、白堊或硅酸鹽，優(yōu)選片狀硅酸鹽如混凝土塊(Betonit)或伊利石(Illite)。100份基體聚合物中例如可以額外地混入例如5至80份這種填料。
近來的損失情況表明，尤其是非常高溫度下所得到的功能具有重要的意義。為此，有利的是，基體材料中可以混入其它的具有非常高軟化溫度的玻璃顆粒。
軟化溫度高于780℃的第四種玻璃類物質(zhì)是一種硼硅酸鹽玻璃，例如儀器玻璃(Gerteglas)G20。其軟化溫度為790℃。它是由78％SiO2和10％B2O3以及各低于10％的Al2O3、Na2O和CaO、BaO組成。
Duran，一種堿硼硅酸鹽玻璃，作為第五種玻璃類物質(zhì)，具有較高的815℃的軟化溫度。該玻璃由80％SiO2和13％B2O3以及各低于10％的Al2O3、Na2O、K2O組成。
權(quán)利要求
1.一種基于聚合物塑料的絕緣材料，其中混入了玻璃顆粒以在燃燒狀況下具有穩(wěn)定性，所述玻璃顆粒由具有不同軟化溫度的玻璃類物質(zhì)組成，其特征在于，使用了具有不同軟化溫度的至少三種玻璃類物質(zhì)作為玻璃顆粒，即第一種玻璃類物質(zhì)的軟化溫度低于約470℃，第二種玻璃類物質(zhì)的軟化溫度高于約470℃并低于約620℃，第三種玻璃類物質(zhì)的軟化溫度高于約760℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的絕緣材料，其特征在于第一種玻璃類物質(zhì)焊料玻璃(Lotglas)的軟化溫度為461℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的絕緣材料，其特征在于第二種玻璃類物質(zhì)鐵-易熔玻璃的軟化溫度為614℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的絕緣材料，其特征在于第三種玻璃類物質(zhì)鎢-易熔玻璃的軟化溫度為765℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的絕緣材料，其特征在于使用了軟化溫度高于780℃的第四種玻璃類物質(zhì)的玻璃顆粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的絕緣材料，其特征在于使用了軟化溫度高于800℃的第五種玻璃類物質(zhì)的玻璃顆粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的絕緣材料，其特征在于玻璃顆粒是實(shí)心球和/或空心球。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的絕緣材料，其特征在于玻璃顆粒的直徑介于1μm和70μm之間，優(yōu)選介于1μm和20μm之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的絕緣材料，其特征在于聚合物塑料是無鹵素的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的絕緣材料，其特征在于聚合物塑料是防火的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于聚合物塑料的絕緣材料，其中加入了玻璃顆粒以在燃燒狀況下達(dá)到穩(wěn)定性，所述玻璃顆粒由具有不同軟化溫度的玻璃類物質(zhì)組成。為了確保非常寬的溫度范圍，使用了至少三種具有不同軟化溫度的玻璃顆粒，即第一種玻璃類物質(zhì)的軟化溫度低于約470℃，第二種玻璃類物質(zhì)的軟化溫度高于約470℃并低于約620℃，第三種玻璃類物質(zhì)的軟化溫度高于約760℃。
文檔編號H01B7/295GK1613899SQ20041007942
公開日2005年5月11日 申請日期2004年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月2日
發(fā)明者弗里德里克·米勒, 克里斯托夫·丁克爾邁耶, 艾爾弗雷德·格默爾 申請人:尼克桑斯公司