DE19542157A1 - Flammwidrige Mischung - Google Patents
Flammwidrige MischungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine flammwidrige
Mischung auf Basis polymerer Werkstoffe zur Herstellung
elektrischer und/oder optischer Kabel und Leitungen.
Bekannt sind bereits flammwidrige Mischungen auf der
Basis von Polyolefinen, die bestimmte Salze einer
Carbonsäure, wie Magnesiumstearat, in Kombination mit
Silikongummi enthalten und auch für die Isolierung von
Kabeln vorgesehen sind (US-PS 4 273 691). Den zunehmenden
Forderungen der Abnehmer solcher Kabel jedoch, die
dahingehen, ein Ausbreiten der Flamme längs des Kabels im
Brandfall auch in senkrechter Verlegung zu vermeiden
sowie ein Abtropfen bei erhöhten Umgebungstemperaturen
geschmolzenen Isoliermaterials zu verhindern, genügen die
bekannten Mischungen nicht in ausreichendem Maße.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,
Maßnahmen zu treffen, um den genannten Forderungen
gerecht zu werden, darüberhinaus aber auch eine
Möglichkeit zu finden, Flammwidrigkeit und Sicherheit vor
einem Abtropfen, z. B. im Brandfall, bei in der
Kabelindustrie für die unterschiedlichsten Anwendungen
verwendeten Isoliermaterialien sicherzustellen. Dabei
werden eine problemlose Verarbeitbarkeit ebenso verlangt
wie die Möglichkeit, ausgemusterte Kabel einschließlich
der eingesetzten Isoliermaterialien einer
Wiederverwertung zuführen zu können.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die
gleichzeitige Verwendung von
30-160 Teile CaCO₃
2-20 Teile Silikonöl oder -kautschuk
sowie 2-15 Teile Metallsalze einer Carbonsäure,
2-20 Teile Silikonöl oder -kautschuk
sowie 2-15 Teile Metallsalze einer Carbonsäure,
jeweils bezogen auf 100 Teile Basispolymer.
Die Kombination dieser drei Mischungsbestandteile als
flammwidrig oder flammfest machendes System erhöht den
Sauerstoffindex als Maß für die Flammwidrigkeit des
jeweiligen Polymermaterials wesentlich. Ein Abtropfen des
Isoliermaterials, z. B. eines Kabelmantels, im Brandfall
unterbleibt. Darüberhinaus bietet das erfindungsgemäße
System in Verbindung mit polymeren Werkstoffen als
Basismaterialien gute mechanische sowie elektrische
Eigenschaften. Von der Auswahl der
Kombinationskomponenten her ist die Gesamtmischung
kostengünstig herstellbar, die Mischung ist auf
handelsüblichen, bekannten Einrichtungen verarbeitbar,
nicht eingesetzte Materialien können aber auch problemlos
der Wiederverwertung zugeführt werden.
Als Metallsalze, die nach der Erfindung vorteilhaft
einsetzbar sind, kommen neben Barium- oder
Strontiumstearaten vor allem das Calciumstearat und das
Magnesiumstearat in Frage, wobei letzterem in der Regel
der Vorzug gegeben wird.
Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen,
daß mit dem Einbringen der vorgeschlagenen Komponenten in
ihrer Gesamtheit, quasi als flammfest machendes System,
die Eigenschaften der Gesamtmischung durch Variation der
weiteren Komponenten gezielt verändert und die Mischung
so auf die unterschiedlichsten Anwendungen hin optimiert
werden kann. Beispielsweise sind so die Mischungen als
Isoliermaterialien, als Mantelmaterial oder auch als
Ausfüllmaterial innerhalb des Kabels entsprechend
einsetzbar.
In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders
zweckmäßig erwiesen, wenn der Anteil an
CaCO₃ | |
50-100 Teile | |
Silikonöl- oder kautschuk | 10-20 Teile |
Magnesiumstearat | 4-7 Teile |
jeweils bezogen auf 100 Teile Basispolymer, beträgt.
Das Basismaterial kann in Durchführung der Erfindung ein
Polyolefin oder eine Kombination aus wenigstens zwei
Polyolefinen sein, so sind in den jeweiligen
Anwendungsfällen entsprechend Polyolefine mit hoher
und/oder niedriger Dichte geeignet, wie sie unter den
Kurzbezeichnungen HDPE für ein Polyethylen hoher Dichte
und ULDPE, VLDPE oder LDPE für Polyethylen-Typen sehr
niedriger und niedriger Dichte im Handel erhältlich sind.
Da das entsprechend der Erfindung flammwidrig- oder
flammfest machende System in beliebige Polymermischungen
integrierbar ist, können für Anwendungsfälle mit
bestimmten Forderungen auch ein lineares Polyethylen,
oder ein Polypropylen allein oder in Mischung mit anderen
Polyolefinen verwendet werden. Wird auf die Flexibilität
des Endproduktes bei gleichzeitiger Flammwidrigkeit
besonderen Wert gelegt, hat es sich in Weiterführung der
Erfindung als vorteilhaft erwiesen, als Basismaterial ein
thermoplastisches Elastomer (TPE) oder ein Polyolefin-
Elastomer (POE) zu verwenden. Auch Copolymere des
Polyethylens können so eine zweckmäßige Anwendung finden.
Unabhängig von der mit der Erfindung erzielten
Flammfestigkeit können die an die jeweiligen
Verwendungszwecke angepaßten Mischungen als
unvernetzbare, aber auch als vernetzbare Mischungen
problemlos verarbeitet werden.
Die Erfindung sei anhand der nachstehenden
Mischungsbeispiele I-IV näher erläutert. Dabei
betreffen die Mischungsbeispiele I und II Isolier
und/oder Mantelmaterial sog. Installationsleitungen,
während die Mischungsbeispiele III und IV sich auf das
Mantel- oder Isoliermaterial von sog. flexiblen
Schlauchleitungen beziehen. Das Beispiel V betrifft eine
weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer etwas
abweichenden Zusammensetzung.
Lineares Polyethylen: 80-100 Teile
Maleinsäureanhydrid gepfropftes Polyethylen: 2-12 Teile
Silikonöl (z. B. 12500 ST der Fa. Dow) 7-20 Teile
Kreide (CaCO₃): 70-100 Teile
Magnesiumstearat: 5-10 Teile
Alterungsschutzmittel/Antioxidant: 0,6 Teile
Maleinsäureanhydrid gepfropftes Polyethylen: 2-12 Teile
Silikonöl (z. B. 12500 ST der Fa. Dow) 7-20 Teile
Kreide (CaCO₃): 70-100 Teile
Magnesiumstearat: 5-10 Teile
Alterungsschutzmittel/Antioxidant: 0,6 Teile
Eigenschaften:
Zugfestigkeit (MPa): 10,8
Reißdehnung (%): 725
Zugfestigkeit (MPa) nach 7d/80°C: 9,2
Reißdehnung (%) nach 7d/80°C: 640
LOI (Sauerstoffindex): 32
Wärmedruck bei 80°C (%): 5
Zugfestigkeit (MPa): 10,8
Reißdehnung (%): 725
Zugfestigkeit (MPa) nach 7d/80°C: 9,2
Reißdehnung (%) nach 7d/80°C: 640
LOI (Sauerstoffindex): 32
Wärmedruck bei 80°C (%): 5
Diese Mischung ist problemlos compoundierbar, bei guten
thermomechanischen Eigenschaften ist sie auch recyclebar
und kostengünstig in der Herstellung.
Polyethylen niedriger Dichte 0,918: 65-80 Teile
Polyethylen niedriger Dichte 0,918: 15-30 Teile
Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Polyethylen: 2-12 Teile
Silikonöl (z. B. 10000 ST der Fa. Dow): 7-20 Teile
Kreide (CaCO₃): 70-120 Teile
Magnesiumstearat: 4-8 Teile
Alterungsschutzmittel/Antioxidant: 0,6 Teile
Polyethylen niedriger Dichte 0,918: 15-30 Teile
Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Polyethylen: 2-12 Teile
Silikonöl (z. B. 10000 ST der Fa. Dow): 7-20 Teile
Kreide (CaCO₃): 70-120 Teile
Magnesiumstearat: 4-8 Teile
Alterungsschutzmittel/Antioxidant: 0,6 Teile
Eigenschaften:
Zugfestigkeit (MPa): 9,7
Reißdehnung (%): 700
Zugfestigkeit (MPa) nach 7d/80°C: 8,7
Reißdehnung (%) nach 7d/80°C: 630
LOI (Sauerstoffindex): 31
Wärmedruck bei 80°C (%): 10
Zugfestigkeit (MPa): 9,7
Reißdehnung (%): 700
Zugfestigkeit (MPa) nach 7d/80°C: 8,7
Reißdehnung (%) nach 7d/80°C: 630
LOI (Sauerstoffindex): 31
Wärmedruck bei 80°C (%): 10
Auch diese Mischung löst die der Erfindung zugrunde
liegende Aufgabe, die Eigenschaften der Mischung sind
durch Auswahl der weiteren Materialkomponenten gezielt
einstellbar.
Polyolefin Elastomer ENGAGE CL 8001 der Fa. Dow Plastics: 20-40 Teile
Polyolefin Elastomer ENGAGE CL 8003 der Fa. Dow Plastics: 60-80 Teile
Maleinsäureanhydrid gepfropftes Polyethylen: 4-8 Teile
Silikonkautschuk: 5-18 Teile
Kreide: 60-110 Teile
Magnesiumstearat: 5-10 Teile
Alterungsschutzmittel/Antioxidant: 0,6 Teile
Polyolefin Elastomer ENGAGE CL 8003 der Fa. Dow Plastics: 60-80 Teile
Maleinsäureanhydrid gepfropftes Polyethylen: 4-8 Teile
Silikonkautschuk: 5-18 Teile
Kreide: 60-110 Teile
Magnesiumstearat: 5-10 Teile
Alterungsschutzmittel/Antioxidant: 0,6 Teile
Eigenschaften:
Zugfestigkeit (MPa): 13,4
Reißdehnung (%): 730
Zugfestigkeit (MPa) nach 7d/80°C: 12,8
Reißdehnung (%) nach 7d/80°C: 750
LOI (Sauerstoffindex): 31
Wärmedruck bei 80°C (%): 40
Härte, Shore A: 85
Zugfestigkeit (MPa): 13,4
Reißdehnung (%): 730
Zugfestigkeit (MPa) nach 7d/80°C: 12,8
Reißdehnung (%) nach 7d/80°C: 750
LOI (Sauerstoffindex): 31
Wärmedruck bei 80°C (%): 40
Härte, Shore A: 85
Mit der erhöhten Reißdehnung und Zugfestigkeit
insbesondere sowie der erhöhten Flammwidrigkeit bringt
diese Mischung besondere Vorteile bei der Anwendung für
flexible Schlauchleitungen mit sich.
Das in den genannten Beispielen verwendete
Maleinsäureanhydrid gepfropfte Polyethylen trägt mit dazu
bei, die geforderte Flammwidrigkeit zu gewährleisten.
Abweichend von diesen Ausführungsbeispielen der Erfindung
zeigt das Beispiel IV eine Variante, in der auf das
Maleinsäureanhydrid gepfropfte Polyethylen verzichtet
worden ist.
Polyolefin Elastomer (z. B. ENGAGE 8001 der Fa. Dow Plastics): 10-30 Teile
Polyolefin Elastomer (z. B. ENGAGE 8003 der Fa. Dow Plastics): 30-60 Teile
Polypropylen (z. B. Hifax CA 10A der Fa. Montell): 20-40 Teile
Kreide (z. B. Calcit MX 20): 50-90 Teile
Silikonöl (z. B. 12500 ST der der Fa. Dow Corning): 5-15 Teile
Magnesiumstearat: 3-10 Teile
Antioxidant: 0,5 Teile
Polyolefin Elastomer (z. B. ENGAGE 8003 der Fa. Dow Plastics): 30-60 Teile
Polypropylen (z. B. Hifax CA 10A der Fa. Montell): 20-40 Teile
Kreide (z. B. Calcit MX 20): 50-90 Teile
Silikonöl (z. B. 12500 ST der der Fa. Dow Corning): 5-15 Teile
Magnesiumstearat: 3-10 Teile
Antioxidant: 0,5 Teile
Eigenschaften:
Zugfestigkeit (MPa): 16,3
Reißdehnung (%): 630
Zugfestigkeit (MPa) nach 7d/80°C: 16,3
Reißdehnung (%) nach 7d/80°C: 650
LOI (Sauerstoffindex): 30
Wärmedruck bei 80°C (%): 40
Härte, Shore A: 87
Zugfestigkeit (MPa): 16,3
Reißdehnung (%): 630
Zugfestigkeit (MPa) nach 7d/80°C: 16,3
Reißdehnung (%) nach 7d/80°C: 650
LOI (Sauerstoffindex): 30
Wärmedruck bei 80°C (%): 40
Härte, Shore A: 87
Alle die genannten Mischungen sind als Mantel und/oder
Isoliermaterialien für elektrische oder optische Kabel
geeignet, insbesondere auch für solche Produkte, bei
denen bisher als Isolierwerkstoff dem Polyvinylchlorid
der Vorzug gegeben wurde.
Die Kombination der Komponenten
Kreide
Silikonöl oder -kautschuk
und z. B. Magnesium/Calciumstearat
ist in der Gesamtmischung als System zu sehen, das die Flammwidrigkeit und Festigkeit der Mischung bei hohen Umgebungstemperaturen (z. B. Brandfall) gegen Abtropfen als Grundeigenschaft gewährleistet, während andere, dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechende Eigenschaften gezielt durch Variation der weiteren Mischungskomponenten einstellbar sind.
Kreide
Silikonöl oder -kautschuk
und z. B. Magnesium/Calciumstearat
ist in der Gesamtmischung als System zu sehen, das die Flammwidrigkeit und Festigkeit der Mischung bei hohen Umgebungstemperaturen (z. B. Brandfall) gegen Abtropfen als Grundeigenschaft gewährleistet, während andere, dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechende Eigenschaften gezielt durch Variation der weiteren Mischungskomponenten einstellbar sind.
Die Aufbereitung erfindungsgemäßer Mischungen kann in
üblichen Auflagen erfolgen, z. B. in sog. Buss Ko-Knetern
oder Doppelschneckenextrudern, die Extrusion als
Außenmantel, Isolierung oder Innenmantel ist z. B.
mittels herkömmlicher PVC-Extrusionslinien möglich. Das
erfindungsgemäß verwendete Komponentensystem kann zur
Aufbereitung dem Basismaterial unmittelbar zugefügt
werden, mitunter kann es aber auch vorteilhaft sein,
dieses System in Form eines Blends dem Basismaterial
zuzumischen.
Claims (17)
1. Flammwidrige, halogenfreie Mischung auf Basis
polymerer Werkstoffe zur Herstellung elektrischer
und/oder optischer Kabel und Leitungen,
gekennzeichnet durch die gleichzeitige Verwendung
von
30-160 Teile CaCO₃
2-20 Teile Silikonöl oder -kautschuk
sowie 2-15 Teile Metallsalze einer Carbonsäure,
jeweils bezogen auf 100 Teile Basispolymer.
30-160 Teile CaCO₃
2-20 Teile Silikonöl oder -kautschuk
sowie 2-15 Teile Metallsalze einer Carbonsäure,
jeweils bezogen auf 100 Teile Basispolymer.
2. Mischung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
50-100 Teile CaCO₃
7-20 Teile Silikonöl oder -kautschuk
sowie 4-7 Teile Metallsalze einer Carbonsäure,
jeweils bezogen auf 100 Teile Basispolymer.
50-100 Teile CaCO₃
7-20 Teile Silikonöl oder -kautschuk
sowie 4-7 Teile Metallsalze einer Carbonsäure,
jeweils bezogen auf 100 Teile Basispolymer.
3. Mischung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet
durch einen zusätzlichen Anteil von 4,5-6,5 Teile
eines Maleinsäureanhydrid gepfropften Polyethylens.
4. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß das Metallsalz der
Carbonsäure ein Calciumstearat ist.
5. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet daß das Metallsalz der
Carbonsäure ein Magnesiumstearat ist.
6. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet daß das Basispolymer ein
Polyolefin oder eine Kombination aus mindestens zwei
Polyolefinen ist.
7. Mischung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polyolefin ein Polyethylen hoher Dichte ist.
8. Mischung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet
daß das Polyolefin ein Polyethylen niederer Dichte
ist.
9. Mischung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polyolefin ein lineares Polyethylen ist.
10. Mischung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polyolefin ein thermoplastisches Elastomer
ist.
11. Mischung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polyolefin ein Polyolefin-Elastomer ist.
12. Mischung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polyolefin ein Copolymer des Polyethylens
ist.
13. Mischung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polyolefin ein Polypropylencopolymer, z. B.
ein PP-Blockcopolymer, ein PP-Randomcopolymer oder
ein PP-Random-Blockcopolymer ist.
14. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß das Basispolymer vernetzbar ist.
15. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß das Silikonöl ein
Polydimethylsiloxan mit einer Viskosität zwischen
10 000-60 000 cst ist.
16. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet daß das Silikonöl ein
Methylphenysiloxan ist.
17. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet daß ein Aminosilikonöl
verwendet ist.
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---|---|---|---|
DE1995142157 DE19542157B4 (de) | 1995-11-11 | 1995-11-11 | Flammfeste, vernetzte oder unvernetzte Polymermischung |
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---|---|---|---|
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Family
ID=7777265
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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