DD261798A1 - Polyethylen-formmassen zur herstellung von kabelaussenmaenteln - Google Patents
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Abstract
Polyethylen-Formmassen fuer die Herstellung von Kabelaussenmaenteln, die neben hoher Spannungsrissbestaendigkeit, hohe mechanische Festigkeitseigenschaften, ausgezeichnete Alterungsbestaendigkeit sowie Kaeltebestaendigkeit und eine verbesserte Verarbeitbarkeit bei Erhalt der guten elektrischen Isolationseigenschaften aufweisen. Die erfindungsgemaessen Formmassen enthalten Polyethylen niederer Dichte, Mischpolymerisate aus Ethylen und alpha-Olefinen, n-Alkangemische mit Kettenlaengen von C 12 bis C 40 und Alterungsschutzmittel, die in ueblicher Weise vermischt werden.
Description
Die Erfindung betrifft Polyethylen-Formmassen, die geeignet sind zur Herstellung von Kabelaußenmänteln mit erhöhten Gebrauchswerten, wie Spannungsrißbeständigkeit, mechanische Festigkeitseigenschaften, Alterungsbeständigkeit sowie Kältebeständigkeit und verbesserter Verarbeitbarkeit. Die Formmassen sind insbesondere als Kabelaußenmantelmaterial geeignet, können jedoch auch zur Herstellung von Rohren eingesetzt werden.
Polyethylen niederer Dichte wird infolge seiner ausgezeichneten elektrischen Isolationseigenschaften und guten Verarbeitbarkeit zur Ummantelung von Kabeln eingesetzt. Dabei zeigt sich, daß als Kabelaußenmantel das Langzeitverhalten, insbesondere die Beständigkeit gegen Spannungsrißkorrosion, nicht ausreicht. Bei der Einwirkung von umgebenden oberflächenaktiven Medien kommt es zur Zerstörung des Schutzmantels.
Es ist nach DE-AS 1719261 bekannt, die Spannungsrißbeständigkeit durch eine Vergrößerung des Molekulargewichtes, direkte Polymerisation von Ethylen mit einem alpha-Olefin oder durch Zugabe von Additiven zu Polyethylen zu erhöhen.
Bei der Zugabe von Additiven zu Polyethylen haben sich unterschiedliche Produkte bewährt. Die wichtigsten Substanzklassen sind Polyisobutylen, verschiedene Kautschuke, Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisate sowie Wachse, die — einzeln oder in Kombination dem Polyethylen zugesetzt — eine Erhöhung der Spannungsrißbeständigkeit bewirken. Bei diesen Formmassen muß man jedoch mit einem oder mehreren derfolgenden Nachteile rechnen:
Verschlechterung der Kältebeständigkeit; Verschlechterung der thermischen Stabilität und der Alterungsstabilität; Verschlechterung der Festigkeitseigenschaften, da sich infolge der Unverträglichkeit dieser Substanzen mit Polyethylen Zweiphasensysteme ausbilden; Verschlechterung der Verarbeitbarkeit, Verschlechterung der elektrischen Isolationseigenschaften.
Ziel der Erfindung ist, Polyethylen-Formmassen zur Herstellung von Kabelaußenmänteln mit verbesserten Eigenschaften sowie verbesserter Verarbeitbarkeit zu entwickeln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Polyethylen-Formmassen herzustellen, die bei ausgezeichneter Verarbeitbarkeit zur Herstellung von Kabelaußenmänteln mit verbesserter Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit, Kältebeständigkeit, Langzeitbeständigkeit und mechanischer Festigkeit geeignet sind. Diese Aufgabe wird durch Polyethylen-Formmassen zur Herstellung von Kabelaußenmänteln oder Rohren aus Polyethylen niederer Dichte, Mischpolymerisaten aus Ethylen und alpha-Olefinen, einem n-Alkangemisch der Kettenlängen C 12 bis C 40 unter Zusatz von Alterungsschutzmitteln gelöst, wobei
erfindungsgemäß die Formmassen 78 bis 10Gew.-% eines Polyethylene niederer Dichte, 5 bis 85 Gew.-% eines Mischpolymerisates aus Ethylen und alpha-Olefinen, 2 bis 10Gew.-% eines n-Alkangemisches sowie 1 bis 4Gew.-% eines stabilisierenden Rußes und 0,05 bis 0,5 Gew.-% Antioxydans enthalten. Als Mischpolymerisate werden Produkte eingesetzt, die durch katalytische Copolymerisation von Ethylen mit alpha-Olefinen, insbesondere Buten-1 bis Octen-1 oder deren Gemischen, hergestellt werden, wobei der Comonomerengehalt 0,1 bis 10Mol.-% beträgt. Als n-Alkangemische werden mit Vorteil Gemische der Kettenlänge C12 bis C40, vorzugsweise C20 bisC36, mit einem n-Alkangehaltvon mindestens 90% und einer Viskosität kleiner 15 mPas eingesetzt. Als Polyethylen niederer Dichte werden vorteilhafterweise Produkte eingesetzt, die nach den üblichen Verfahren der radikalischen Ethylenpolymerisation unter hohem Druck mit einem Schmelzindex von 0,1 bis 5,0g/10 min und einer Dichte von 0,915 bis 0,935g/cm3, vorzugsweise von 0,918 bis 0,925g/cm3, hergestellt werden. Mit Vorteil hat das in den Formmassen enthaltende Mischpolymerisat aus Ethylen und alpha-Olefin einen Schmelzindex von 0,1 bis 5,0 g/10 min und eine Dichte von 0,9 bis 0,935 g/cm3.
Als besonders vorteilhaft haben sich Formmassen erwiesen, die 78 bis 60Gew.-% eines Polyethylene niederer Dichte, 5 bis 30Gew.-% eines Mischpolymerisates aus Ethylen und Buten-1 und 5 bis 10Gew.-% eines n-Alkangemisches enthalten. Auch Formmassen aus 25 bis 10Gew.-% eines Polyethylene niederer Dichte, 70 bis 85Gew.-% eines Mischpolymerisates aus Ethylen und Octen-1 und 5 bis 10Gew.-% eines n-Alkangemisches verfugen über besonders vorteilhafte Eigenschaften. Als stabilisierende Rußzusätze werrdenSpezial-Rußsorten eingesetzt, die zur Stabilisierung von Polyolefinen geeignet sind und eine niedrige Feuchtigkeitsadsorption, sowie geringe Teilchengröße aufweisen. Den Formmassen können weitere Alterungsschutzmittel und Gleitmittel zugesetzt werden.
Ausführungsbeispiele
Entsprechend Tabelle 1 werden die Mischungsbestandteile aus Polyethylen niederer Dichte, Mischpolymerisat aus Ethylen und einem alpha-Olefin, n-Alkangemischen, Ruß und einem Wärmestabilisator durch Schmelzemischung auf einem kontinuierlich arbeitenden Homogenisierungsaggregat bei 453 K plastifiziert, homogenisiert und anschließend granuliert.
Zusammensetzung der Formmassen in Gew.-%
Beisp. Polyethylen niederer Dichte Ethylen-Buten-1 Copolymeresmit Ethylen-Buten-1
4,5 Mol.-% Buten-1 Copolymeresmit
5 Mol.-% Buten-1
i = 0,25 i = 1,1 i = 2,5
Dichte = 0,921 Dichte = 0,923 Dichte = 0,918
1 (Vergleich) 97,4 — —
2 71,4 20 —
3 61,4 30 —
4 (Vergleich) 67,4 30 —
5 22 — 67,4
6 12 — —
Beisp. Ethylen-Octen-1 Copolymeres mit n-Alkangemisch
3 Mol.-% Octen-1 n-Alkangehalt = 94%
i = 0,95 Kettenlänge C 20-C 36
Dichte = 0,926 Viskosität bei 373 K7mPas
1 (Vergleich) — —
2 — 6,0
3 — 6,0
4 (Vergleich) — —
5 — 8,0
6 77,4 8,0
Alle Mischungen enthalten 2,5Gew.-% Ruß und 0,1 Gew.-% Stabilisator (4,4'-Thio-bis-3-methyl-6-tert.-butylphenol) i2,16 in g/10min; Dichte in g/cm3
Die hergestellten Formmassen werden nach folgenden Verfahren geprüft:
Prüfverfahren TGL Bemerkungen
— Dichte 14075
— Schmelzindex 29996
— Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit 29996 MethodeA
— Zugfestigkeit und Bruchdehnung nach 14070 gepreßter Schulterstab Alterung 115 x 6 χ 2, Prüfgeschwindigkeit C nach TGL 29 996 Alterung: 10Tage bei 100 0C
— Erweichungstemperatur nach Vicat 17 274
— Kältebeständigkeit 29996/03
Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Formmassen sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle
| Vergleich | Beisp. 2 | Beisp. 3 | Vergleich | Beisp. 5 | Beisp. 6 | |
| Eigenschaften | Beisp. 1 | 0,45 | 0,46 | Beisp. 4 | 0,38 | 0,36 |
| Schmelzindex | 0,31 | 0,33 | ||||
| (g/10min) | 0,9310 | 0,929 | 0,930 | 0,930 | ||
| Dichte (g/cm3) | 0,931 | 18,6 | 21,3 | 0,929 | 23,2 | 23,1 |
| Zugfestigkeit | 15,4 | 19,7 | ||||
| nach Alterung (N/mm) | 764 | 868 | 863 | 852 | ||
| Bruchdehnung nach Alterung (%) | 688 | 380 | 383 | 804 | 393 | 393 |
| Erweichungstemperatur nach | 378 | 383 | ||||
| Vicat (K) | > 1 000 | >1000 | >1000 | >1000 | ||
| Spannungsrißbeständigkeit (h) | 20 | 173 | 173 | 70 | 173 | 173 |
| Kältebeständigkeit (K) | 173 | 173 | ||||
Tabelle 3 verdeutlicht die Verbesserung derVerarbeitbarkeit der erfindungsgemäßen Formmassen bzgl. einer Erniedrigung der Viskosität im Verarbeitungsbereich sowie des spezifischen Energieverbrauches zur Extrusion von 1 kg Schmelze.
Schmelzindex (g/10 min)
| B | C |
| Il | 1) |
| Viskosität im | Spezifischer |
| Verarbeitungsbereich | Energieverbrauch |
| zurSchmelzeextru- | |
| ny=102sec~1 | sion |
| (Pa.s) | (kWh/kg) |
| 1,5 -103 | 4,2 ·10~3 |
| 1,30· 103 | 4,0-10"3 |
| 1,25· 103 | 3,8-10"3 |
| 1,6-103 | 4,25-10"3 |
| 1,35-103 | 3,9-10~3 |
| 1,35· 103 | 4,0·10~3 |
Beisp. 1 (Vergleich) Beisp. 2 Beisp. 3 Beisp. 4 (Vergleich) Beisp. 5 Beisp. 6
0,31 0,45 0,46 0,33 0,38 0,36
T) gemessen an einem Verarbeitungsextruder
Zum Vergleich hat ein Ethylen-Buten-1 Copolymeres mit 4,5 Mol-% Buten-1 unter gleichen Versuchsbedingungen einen Schmelzindex von 1,1 g/10 min, eine Viskosität von 1,7 (Pas) sowie einen spezifischen Energieverbrauch zur Schmelzeextrusion von 5,8 -10~3 (kWh/kg).
Claims (6)
1. Polyethylen-Formmassen zur Herstellung von Kabelaußenmänteln oder Rohren aus Polyethylen niederer Dichte, Mischpolymerisation aus Ethylen und alpha-Olefinen, einem n-Alkangemisch der Kettenlänge C 12 bis C 40 unter Zusatz von Alterungsschutzmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmassen 78 bis 10 Gew.-% eines Polyethylene niederer Dichte, 5 bis 85 Gew.-% eines Mischpolymerisates aus Ethylen und alpha-Olefinen, 2 bis 10 Gew.-% eines n-Alkangemisches und 1 bis 4 Gew.-% stabilisierenden Mengen Ruß und 0,05 bis 0,5 Gew.-% Antioxydans enthalten.
2. Polyethylen-Formmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymerisat aus Ethylen und alpha-Olefin als Comonomeres Buten-1 bis Octen-1 oder deren Gemisch enthält, wobei der Comonomerengehalt 0,1 bis 10 Mol.-% beträgt.
3. Polyethylen-Formmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als n-Alkangemische Gemische der Kettenlängen C 12 bis C 40, vorzugsweise C 20 bis C 36, mit einem n-Alkangehalt von mindestens 90 % und einer Viskosität kleiner 15 mPas eingesetzt werden.
4. Polyethylen-Formmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyethylen niederer Dichte einen Schmelzindex von 0,1 bis 5,0 g/10 min und eine Dichte von 0,915 bis 0,935g/cm3 und das Mischpolymerisat aus Ethylen und alpha-Olefin einen Schmelzindex von 0,1 bis 5,0g/10 min und eine Dichte von 0,9 bis 0,935g/cm3 hat.
5. Polyethylen-Formmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmassen 78 bis 60 Gew.-% eines Polyethylens niederer Dichte, 5 bis 30 Gew.-% eines Mischpolymerisates aus Ethylen und Buten-1 und 5 bis 10 Gew.-% eines n-Alkangemisches enthalten.
6. Polyethylen-Formmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmassen 25 bis 10 Gew.-% eines Polyethylens niederer Dichte, 70 bis 85 Gew.-% eines Mischpolymerisates aus Ethylen und Octen-1 und 5 bis 10 Gew.-% eines n-Alkangemisches enthalten.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD24889983A DD261798A1 (de) | 1983-03-17 | 1983-03-17 | Polyethylen-formmassen zur herstellung von kabelaussenmaenteln |
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| DD261798A1 true DD261798A1 (de) | 1988-11-09 |
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| DD (1) | DD261798A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006000244A1 (en) * | 2004-06-28 | 2006-01-05 | Prysmian Cavi E Sistemi Energia S.R.L. | Cable with environmental stress cracking resistance |
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1983
- 1983-03-17 DD DD24889983A patent/DD261798A1/de not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
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| WO2006000244A1 (en) * | 2004-06-28 | 2006-01-05 | Prysmian Cavi E Sistemi Energia S.R.L. | Cable with environmental stress cracking resistance |
| AU2004320951B2 (en) * | 2004-06-28 | 2011-10-13 | Prysmian Cavi E Sistemi Energia S.R.L. | Cable with environmental stress cracking resistance |
| AU2004320951B9 (en) * | 2004-06-28 | 2011-12-01 | Prysmian Cavi E Sistemi Energia S.R.L. | Cable with environmental stress cracking resistance |
| US8475920B2 (en) | 2004-06-28 | 2013-07-02 | Prysmian Cavi E Sistemi Energia Srl | Cable with environmental stress cracking resistance |
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