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Polyäthylen enthaltende verformbare Masse
Die Erfindung bezieht sich auf Massen, die feste Polymerisate des Äthylens, gegebenenfalls mit einem kleinen Gehalt von Sauerstoff, enthalten. Diese Polymerisate können gewonnen werden, wenn Äthylen, mit oder ohne einen kleinen Sauerstoffgehalt, einem sehr hohen Druck und mässig erhöhten Temperaturen gemäss der britischen Patentschrift Nr. 471590 unterworfen wird. Die Polymerisate, ob sie nun Sauerstoff enthalten oder nicht, werden nachstehend als "Polythene" bezeichnet.
Die Polythene haben gewöhnlich ein Molekulargewicht von etwa 4000 aufwärts, z. B. 10. 000- 30.000 oder mehr. Sie sind in massiver Form, zäh und homartig. Sie können gespritzt, gegossen, geformt oder auf andere Weise in verschiedene Formen, z. B. Platten, Röhren, Blocks, Filme, Bänder, Fasern gebracht und als Überzug auf Draht aufgebracht werden. Polythene haben ganz besonders gute elektrische Isolationssowie dielektrische Eigenschaften.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Veränderung bzw. Verbesserung bestimmter Eigenschaften von Polythenen, insbesondere die Erhöhung der Biegsamkeit und des Kerbbiegewiderstandes, sowie die Verbesserung im plastischen Bereich, ohne ernstlichen nachteiligen Einfluss auf die anderen wertvollen, insbesondere elektrischen Isolationseigenschaften. Ein weiteres Ziel ist die Schaffung von Polythene enthaltenden Massen mit wertvollen technischen Eigenschaften.
Es wurde gefunden, dass es möglich ist, den Polythenen gummiartige Materialien unter
Bildung von im wesentlichen homogenen Pro- dukten einzuverleiben, die biegsamer sind und einen verbesserten plastischen Bereich sowie einen erhöhten Kerbbiegewiderstand im Vergleich mit dem ursprünglichen Polythen aufweisen.
Unter dem Ausdruck"gummiartige Materialien" sind zu verstehen : unvulkanisierter Natur-
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die wie Butadien konjugierte Doppelbindungen enthalten, ferner Guttapercha sowie jene linearen, aus ungesättigten Kohlenwasserstoffen erhältlichen, im wesentlichen gesättigten Polymerisate, die in ihren mechanischen Eigenschaften dem rohen oder unvulkanisienen Kautschuk ähnlich sind, beispielsweise Polyisobutylen.
Ein verbesserter plastischer Bereich ist dann gegeben, wenn die Masse in einem weiteren Temperaturbereich als das ursprüngliche Polythen erweicht.
Unter dem Ausdruck"Kerbbiegewiderstand" ist das Widerstandsvermögen gegen eine Deformation zu verstehen, wenn in das unter Spannung befindliche Material eine Kerbe geschnitten wird. Ein Stück des in Rede stehenden Materials, z. B. eine flache rechteckige Platte, wird durch Verbiegung gespannt und in den entstehenden Bogen mehr oder weniger normal hiezu eine Kerbe eingeschnitten. Bei einigen Materialien werden die Ausmasse der Kerbe grösser, bis schliesslich ein Bruch eintritt, während bei anderen Materialien die Grösse der Kerbe sich überhaupt nicht ändert. Die letzteren Materialien haben einen höheren Kerbbiegewiderstand als die ersteren.
Eine Masse gemäss der vorliegenden Erfindung besteht im wesentlichen aus einer homogenen Mischung von Polythen und einem oder mehreren gummiartigen Materialien der vorstehend definierten Art, wobei der Anteil des Polythens
5-95 Gew.-% der Gesamtmenge an Polythen und gummiartigem Material beträgt.
Die Erfindung bezieht sich primär auf aus
Polythenen und gummiartigen Materialien allein bestehende Massen. Gewünschtenfalls können jedoch eine oder mehrere andere Substanzen vorhanden sein, wie Füllstoffe, zusammen- bindende Bestandteile (z. B. Paraffinwachs und andere Kohlenwasserstoffwachse und Bitumen) oder färbende Bestandteile.
Die Veränderung der Eigenschaften des
Polythens wird bereits erkennbar, wenn auch nur ein ganz kleiner Anteil, etwa 5-10% an
Polyisobutylen einverleibt worden ist, insbe- sondere die erhöhte Biegsamkeit. Anderseits können auch grosse Mengen von Polyisobutylen einverleibt werden, z. B. 70-95%, wodurch ein Produkt von unterschiedlichem Charakter gebildet wird. Hinsichtlich Aussehen, Kohäsion und Festigkeit ist es den Polyisobutylenen, die weich und gummiartig sind und eine sehr geringe
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Festigkeit haben, ganz unähnlich. Das günstigste Verhältnis der Bestandteile kann für einen gegebenen Zweck durch Vorversuche ermittelt werden und ist bei verschiedenen gummiartigen Materialien natürlich auch verschieden.
Die elektrischen Isolationseigenschaften der Polyisobutylen-Polythen-Massen sind gleich jenen des ursprünglichen Polyrhens und die Masse kann, ebenso wie das ursprüngliche Polythen, in der Hitze in verschiedene, für handelsübliche Zwecke brauchbare Formen gebracht werden, z. B. durch Spritzverfahren, Pressverformung oder Giessen. Diese Massen können insbesondere mit den üblichen in der Gummiindustrie verwendeten Typen von Spritzmaschinen mit Pressschnecke gespritzt werden, u. zw. mit grösserer Leichtigkeit als eines der ursprünglichen Materialien allein und es können auf diesem Wege biegsame Schläuche, Stäbe, isolierte Drähte u. dgl. hergestellt werden.
Die erfindungsgemässen Produkte sind insbesondere brauchbar als isolierende bzw. dielektrische Medien für submarine Telephonund Telegraphenkabel, Hochfrequenzkabel und Starkstromkabel. Sie sind auch zur Erzeugung von Golfballüberzügen geeignet.
Die bevorzugte Methode zur Herstellung der Massen besteht in der Behandlung der Ausgangsmaterialien, Polythen und beispielsweise Polyisobutylen, mittels heisser Mischwalzen von der in der Gummiindustrie benützten Art.
Die Mischtemperatur, d. h. die Temperatur, auf welche die Walzen und gewünschtenfalls die Ausgangsmaterialien erhitzt werden, liegt zweckmässigerweise bei 110-150 C. An
Stelle von Mischwalzen können auch andere
Maschinen, wie z. B."Wemer-Pfleiderer"-oder "Banbury"-Mischer, verwendet werden und in solchen Fällen können gewünschtenfalls Lösungs- mittel, z. B. Xylol, die bei der Mischtemperatur flüssig bleiben, zugesetzt werden, um das Ver- mischen zu erleichtern. Das Lösungsmittel wird hierauf durch Erhitzen der Masse ent- fernt.
Ein anderes Verfahren zur Mischung von
Polythen und gummiartigem Material zur Bildung eines gleichmässigen Produktes besteht in der gemeinsamen Ausfällung aus geeigneten Lösungs- mitteln, wie Kohlenwasserstofflösungsmitteln, z. B. durch Entfernung der flüchtigen Kohlen- wasserstofflösungsmittel mittels Verdampfung oder durch Zusatz einer Fällungsflüssigkeit, die für
Polythen und das gummiartige Material ein
Nichtlöser ist und mit dem Kohlenwasserstoff- lösungsmittel mischbar ist. So kann entweder eine Benzollösung von Polythen und Polyiso- butylen verdampft werden oder aber es kann Äthylalkohol oder Azeton einer Lösung der beiden Bestandteile in Benzol, Kohlenstoff- tetrachlorid oder hochsiedendem Petroläther zu- gesetzt werden.
Die Erfindung ist in den folgenden Beispielen ohne Beschränkung auf diese näher erläutert.
Die Teile sind als Gewichtsteile angegeben.
Beispiel l : Polythen vom Molekulargewicht von etwa 20.000 und Polyisobutylen vom Molekulargewicht von etwa 100.000 werden zu gleichen Gewichtsanteilen mittels auf etwa 1200 C erhitzten Mischwalzen vermischt. Das von den Walzen abgenommene Produkt ist eine einheitliche feste Masse. Die Zugfestigkeit des Produktes ist ungefähr 0'6 kg/mm2. Dieser Wert kann durch Kaltbearbeitung etwas gesteigert werden.
Die Dehnung beim Bruchpunkt ist ungefähr 500% und die bleibende Dehnung ungefähr 250%. Im Vergleich hiezu hat das als Ausgangsmaterial verwendete Polythen eine Zugfestigkeit von ungefähr 0-7 kglmm2, eine Dehnung beim Bruchpunkt von 300% und eine bleibende Dehnung von etwa 300% ; das als Ausgangsmaterial dienende Polyisobutylen hat eine sehr niedere Zugfestigkeit (ungefähr 0-1), eine Dehnung beim Bruchpunkt von ungefähr 1000% und eine bleibende Dehnung von beinahe Null.
Da das Produkt biegsamer und plastischer ist und einen höheren Kerbbiegewiderstand hat als das ursprüngliche Polythen, sowie fester bzw. leichter spritzbar ist als das ursprüngliche Polyisobutylen, ist dieses Produkt für viele industrielle Zwecke wertvoll. Es ist bei etwa 100-200 C auf dem Wege des Spritzverfahrens oder auf andere Weise in die Form von Filmen, Röhren, Bändern und Fasern verarbeitbar und kann zum Überziehen von Draht angewendet werden. Es ist gegen Wasser und viele Chemikalien hoch widerstandsfähig, so dass es in geeigneter Form für Umhüllungen und Schutzzwecke im allgemeinen angewendet werden kann.
Seine ausgezeichneten dielektrischen Eigenschaften, die denen des ursprünglichen Polythens gleichwertig sind, machen es zur Anwendung für elektrische Isolation, insbesondere bei Hochfrequenz und/oder Hochspannung, sehr geeignet.
Eine in gleicher Weise hergestellte Masse mit einem Gehalt von 30% Polythen und 70% Polyisobutylen ähnelt dem vorerwähnten Produkt in seinem Aussehen, besitzt eine Zugfestigkeit von etwa 0-45 kgmm2 und eine Bruchdehnung von 550%.
Beispiel 2 : Polythen mit einem Molekulargewicht von ungefähr 15.000 und Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von ungefähr 200.000 werden bei 120 C im Verhältnis von 80% der erstgenannten Substanz zu 20% der letzteren auf den Walzen miteinander vermischt.
Das Produkt wird von den Walzen abgenommen, bei 120 C in eine Gummispritzapparatur eingebracht und daraus als biegsames Rohr gespritzt.
Beispiel3 : 50 Teile Polythen vom Molekulargewicht 20.000 werden mit 25 Teilen festem Polyisobutylen und 15 Teilen Paraffinwachs auf Kautschukmischwalzen vermischt. Die entstehende Mischung besitzt einen grossen plastischen Bereich von ungefähr 50 C auf- wärts, sowie ausgezeichnete dielektrische Eigen- schaften, wobei ihre spezifische Induktions- kapazität nur 2-25 beträgt.
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Beispiel 4 : 70 Teile Polythen vom Molekulargewicht 30. 000 werden mit 30 Teilen reinem, unvulkanisiertem Crêpegummi bei 140 C auf Mischwalzen vermischt. Hiebei entsteht ein zähes, thermoplastisches Material, das bei etwa 120 C gespritzt werden kann.
Beispiele : 60 Teile Polythen vom Molekulargewicht 15.000 werden bei 110 C in einem Werner-Pfleiderer-Mischer mit 40 Teilen Guttapercha vermischt. Es wird ein zur Verwendung als Dielektrikum geeignetes thermoplastisches Material erhalten.
Beispiel 6 : Ein für Hochfrequenz geeignetes Kabel mit sehr kleiner Abnahme wird durch Spritzen einer Mischung aus 60% Polythen mit dem Molekulargewicht 20.000 und 40% festen Polyisobutylen über einen Kupferleiter gebildet, worauf über die Isolation ein Kupferband gewickelt und so ein konzentrisches Kabel erzeugt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Polyäthylen enthaltende verformbare Masse, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus einem homogenen Gemisch von Polyäthylen (Polythen) und einem oder mehreren plastisch verformbaren, gummiastigen Materialien, mit einem Polythenanteil von 5 bis 95 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Polythen und gummiartigem Material, besteht.