DE2200985B2 - Kunststoffmasse zum Ummanteln und Isolieren von Kabeln - Google Patents
Kunststoffmasse zum Ummanteln und Isolieren von KabelnInfo
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Description
Es ist schon seit langem bekannt, Polyvinylchlorid als Ummantelungsmaterial für elektrische Kabel zu verwenden.
In neuerer Zeit haben aber Polyolefine, insbesondere Polyäthylen, das Polyvinylchlorid auf
diesem Gebiet verdrängt, da die Polyolefine erst bei niedriger Temperatur spröde werden, eine niedrige
Permeabilität für Feuchtigkeit und einen hohen Elastizitätsmodul besitzen, und darüber hinaus auch
chemisch inert sind. Außerdem ist es vorteilhaft, daß sie keine Weichmacher enthalten, so daß eine Wanderung
der Weichmacher nicht in Betracht kommt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Polyolefine gut auf den
Metallschirmen der Kabel haften, wenn diese mit carboxylgruppenhaltigen Polymeren überzogen sind.
Es ist jedoch nachteilig, daß die Kabelummantelungen aus Polyolefinen leicht entflammbar sind und bei der
Einwirkung von ultraviolettem Licht abgebaut werden. Zur Beseitigung der Empfindlichkeit gegenüber ultraviolettem
Licht setzt man den Polyolefinen Ruß zu. Die leichte Entflammbarkeit der Polyolefine beseitigt man
oder reduziert man durch Zugabe einer Kombination aus Antimonoxid und chlorierten Praffinen. Die
Anwesenheit von Ruß setzt aber die synergistischc Wirksamkeit von Antimonoxid als flammverzögerndes
Mittel stark herab.
Es stellt sich deshalb die Aufgabe, eine Kunststoffmasse zum Ummanteln und Isolieren von Kabeln,
bestehend aus einem Polyolefin und Ruß und einer feuerverzögernden Verbindung in ihrer Entflammbarkeit
durch ein Mittel zu reduzieren, das in seiner Wirkung durch die Anwesenheit von Ruß nicht
beeinträchtigt wird.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kunststoffmasse zudem elementaren
Phosphor mit einem spezifischen Gewicht von größer als 2 enthält.
Ak elementarer Phosphor mit einem größeren spezifischen Gewicht ds 2 kommen roter Phosphor mit
einem spezifischen Gewicht von 2,34, schwarzer Phosphor mit einem spezifischen Gewicht von etwa 2,70
und violetter Phosphor mit einem spezifischen Gewicht von etwa 236 in Betracht Es können auch Mischungen
von rotem, schwarzem und violettem Phosphor verwendet werden. Bevorzugt wird roter Phosphor
verwendet der in der Regel ein braun-rotes Pulver aus rhomboedrischen Kristallen darstellt in Wasser und
ίο Schwefelkohlenstoff unlöslich ist und darüber hinaus ungiftig und nicht leuchtend ist Besonders bevorzugt
wird diese Form des Phosphors mit Teilchengröben von weniger als 200 χ 10 -6m, insbesondere weniger als
150 χ 10-6m verwendet
Die in diesen Kunststoffmassen verwendeten feuerverzögernden halogenierten Verbindungen sollen bevorzugt
mehrere Brom- und/oder Chloratome enthalten, wobei die gegebenenfalls kombinierte Konzentration
dieser Halogenatome im Bereich von 25 bis 97 Gew.-%, bezogen auf die halogenierte Verbindung,
liegen soll. Bevorzugt besitzen diese Verbindungen einen Halogengehalt von 50 bis 95 Gew.-%.
Der hier verwendete Ausdruck »Polyolefin« schließt Polymere und Copolymere von «-Monoolefinen, die
2-> insbesondere 2 bis 4 Kohlenstoffatome enthalten, ein; außerdem fallen unter diesen Ausdruck auch die durch
nach Halogenierung, insbesondere Nach-Chlorierung von derartigen Polyolefinen erhaltenen Produkte und
ferner Copolymere von solchen Monoolefinen mit jo geringeren Anteilen an anderen äthylenisch ungesättigten
Monomeren, wie z. B. Vinylacetat und Äthylacrylat.
Der elementare Phosphor wird bevorzugt in einer Konzentration von 0,5 bis 20 Gewichtsteilen auf 100
Teile Polyolefin verwendet, wobei Mengen von 1 bis 10 Γι Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Polyolefin bevorzugt
sind. Das Atomverhältnis von Phosphor zu Halogen kann im Bereich von 4 :1 bis 1 : 6 sein und liegt
bevorzugt im Bereich von 2 :1 bis 1 : 3.
In diesen Kunststoffmassen wird Ruß in einer 4(i Konzentration von bis zu 20 Gewichisteilen, bevorzugt
I bis 10 Gewichtsteilen, auf 100 Gewichtsteile Polyolefin
verwendet.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen noch näher erläutert.
Es werden einige Proben (Proben 1—6) eines festen (nicht aufgeschäumten) Olefinpolymeren hergestellt,
indem ein Olefinpolymeres, elementarer roter Phos-
w phor, Ruß von verschiedener Art und ein chloriertes
Paraffinwachs (Chlorgehalt 70%) in den in Tabelle I angegebenen Mengen abgemischt werden.
Die erhaltenen Proben werden zu Teststäben bei Temperaturen von 140 bis 1800C formverpreßt und auf
V: ihre selbstverlöschenden Eigenschaften in folgender
Weise geprüft: Es wird eine Probe mit den Dimensionen 21 mm χ 9 mm χ 23 cm in einer zugfreien Umfassung
unter einem Winkel von 30° unter der Horizontalen angeordnet. Dann wird eine Gasflamme von einer Höhe
bo von etwa 2,54 cm an das untere Ende der Probe für 5
Sekunden angelegt. Die Flamme wird dann entfernt und es wird die Zeit gemessen, die zur Selbstverlöschung
benötigt wird. Es werden etwa 30 Anzündungen (bis zu 10 für jede von 3 Proben) in Abhängigkeit von der
hi Brenndauer durchgeführt. Die Ergebnisse sind aus
Tabelle I zu ersehen.
Für Vergleichszwecke und zur Demonstration des technischen Fortschritts werden in gleicher Weise
Teststäbe von einigen Massen (Proben Di —D4)
hergestellt, die sich nur dadurch von den vorhin geschilderten Proben unterscheiden, daß sie Antimonoxid
ansteile von rotem elementarem Phosphor enthalten. Die Teststäbe werden in gleicher Weise
geprüft und auch diese Ergebnisse sind in Tabelle I enthalten.
Konzentration der Zusatzstoffe in Teilen auf 100 Teile Polymeres
Probe
Nr.
Polymeres )
Ruüart2)
Ruß Chlorier- Phosphor Antimon- Atom- Mittlere Selbst-
tes Wachs oxid verhältnis verlöschungszeit
Sek.
D1*)
D1*)
5
D,*)
D,*)
92,9%
7,1%
7,1%
92.9%
7,1%
92,9%
92,9%
7,1%
92,9%
92,9%
7,1%
92,9%
92,9%
7,1%
92,9%
92,9%
7,1%
PÄ
PA
PA
PÄ
PA
PA
96,5%
3,5%
3,5%
P.Ä +
Ä/VA
Ä/VA
PÄ +
Ä/VA
PÄ +
Ä/VA
PÄ +
Ä/VA
PÄ +
Ä/VA
PÄ +
Ä/VA
PÄ +
Ä/VA
PÄ +
Ä/VA
PÄ +
Ä/VA
PÄ +
Ä/VA
PÄ +
Ä/VA
Lampenruß Lampenruß Lampenruß Lampenruß Gasruß a) Gasruß a)
Gasruß b) Gasruß b) Gasruß b) Lampenruß
2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5
1,25
10,0 8,0 6,0 8,2 8,0 8,2
8,0 6,59 8,2 8,0 6,18
4,94
3,71
3,71
4,94
4,94
4,94
4,94
| — | IP: ICI | 1,4 |
| - | IP: ICl | 2,0 |
| - | IP: I Ci | 2,8 |
| 8,0 | ISb: 3Cl | -14 |
| - | IP: 1 Cl | 1,4 |
| 8,0 | ISb:3Cl | -7,4 |
| - | IP: ICl | U |
| 6,35 | ISb: 3Cl | -4,7 |
| 8,0 | ISb: 3Cl | -3,7 |
| - | IP:ICI | 1,3 |
') Verglcichsvcrsuch - kein Beispiel nach der l:rllndung.
') PA ^ Mischung aus l>(>
Teilen Polyäthylen von Dichte von O,92g/ccm und einem Schmclzindcx von 0,25 dg/M in. und
aus 4Tcilcn eines niedermolekularen Copolymcrcn aus Äthylen und Propylen.
A/VA - Copolymcres aus 72% Äthylen und 28% Vinylacetat.
A/VA - Copolymcres aus 72% Äthylen und 28% Vinylacetat.
■') Liinipcnrutt mit einem minieren Tcilchendurchmcsscr von IX nm und einem mittleren Obcrlliichcnbcrcich von 3OOm2/g.
GasruU a) mit einem mittleren Tcilchendurchmcsscr von 23 nm und einem mittleren Obcinächcnbcroich von I35ni2/g.
Gasruß h) mit einem mittleren Teilchcndurchmcsscr von 7()nni und einem mittleren Obcrllächcnbcrcich von 28 m2/g.
In Übereinstimmung mit der Arbeitsweise von Beispiel 1 werden einige Proben (Proben 1 bis 4) aus
festen (nicht aufgeschäumten) Olefinpolymeren hergestellt, indem man das Olefinpolymere, elementaren
roten Phosphor, Lampenruß von einem mittleren Teilchendurchmesser von 18 nm und einem mittleren
Oberflächenbereich von 300 m2/g und 1 -(2,4,5-Tribromphenyl)-l-(2,4,6-tribromphenoxy)-äthan
(TBPÄ) in den in Tabelle Il angegebenen Mengen mischt. Die erhaltenen Proben werden zu Teststäben bei Temperaturen
von 140 bis 180°C formverpreßt und werden auf •Ti ihre selbstverlöschenden Eigenschaften in der gleichen
Weise wie in Beispiel 1 geprüft. Die Ergebnisse sind aus Tabelle II zu ersehen.
Auch in diesem Fall werden für Vergleichszwecke und zum Nachweis des technischen Fortschrittes
r>o Teststäbe aus einigen Massen (Proben Ei — E4) hergestellt,
die sich von den vorhin beschriebenen Massen nur durch den Austausch von Antimonoxid gegen den
elementaren roten Phosphor unterscheiden. Auch diese Teststäbe werden in gleicher Weise auf ihre selbstverlö-
Yi sehenden Eigenschaften untersucht und die Ergebnisse
sind ebenfalls in Tabelle 11 angegeben.
Konzentration der Zusatzstoffe in Teilen auf 100 Teile Polvmcrcs
Probe Nr. Polymeres') RuHart
TBPÄ
A/VA
Ä/VA
Ä/VA
2,5
2,5
5,00 4,45
Phosphor
,38 Antimonoxid Aloni-
verhältnis2)
Mittlere Selbstvcrlnschungs/cil
Sek.
1.93
I P : 1 Wi
ISb:3Br
ISb:3Br
8,0
brennt
brennt
Fortsetzung
Probe Nr. Polymeres1) RuUarl
TBPA
Phosphor
Anlimonoxid Alom-
Milllcre Selbsl-
verhi.itnis-) verlöschung.,7eil
Sek.
| 2 | A/AA | 2,5 | 5,00 | 1,38 | - | IP : IBr |
| E2*) | Ä/ÄA | 2,5 | 4,45 | - | 1,93 | ISb :3Br |
| 3 | PB | 2,5 | 5,00 | 1,38 | - | IP : IBr |
| E3*) | PB | 2,5 | 4,45 | - | 1,93 | ISb : 3Br |
| 4 | PP | 2,5 | 5,00 | 1,38 | - | IP: IBr |
| E4*) | PP | 2,5 | 4,45 | - | 1,93 | ISb : 3Br |
*) Vergleichsversuch - kein Beispiel nach der Erfindung.
') Ä/VA - Copolymeres aus 96% Äthylen und 4% Vinylacetat.
Ä/ÄA - Copolymeres aus 80% Äthylen und 20% Äthylacrylat.
PB - Poly(buten-l).
PP - Polypropylen.
2) Optimale Verhältnisse von Phosphor oder Antimon zu Halogen.
2) Optimale Verhältnisse von Phosphor oder Antimon zu Halogen.
5,3
brennt
6,4
brennt
2,1
6,9
In diesem Beispiel wird die bessere Beständigkeit der
Massen gegen den Abbau durch Licht, insbesondere durch UV-Licht gezeigt.
Es werden 100 Teile eines Polymerverschnittes aus 96 in
Teilen Polyäthylen mit einer Dichte von 0,92 g/ccm und einem Schmelzindex von 0,25 dg/Min, und aus 4 Teilen
eines niedermolekularen Copolymeren aus Äthylen und Propylen mit 8,0 Teilen eines chlorierten Paraffinwachses
(Chlorgehalt 70%) und 4,94 Teile elementarer roter J3
Phosphor gemischt, aus dieser Mischung werden für die
prüfung Aufreißstreifen in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durch Formverpressen hergestellt. Gleiche
Aufreißstreifen werden aus dem Polymerverschnit' allein hergestellt. Die erhaltenen Streifen werden der
Einwirkung von ultravioletter Strahlung mit zeitweiliger Wassersprühung für Zeiträume von 1000 Stunden
ausgesetzt. In bestimmten Abständen und am Ende dieses Zeitraumes werden die Zugfestigkeit und die
Dehnung dieser Streifen untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt.
| Tabelle | III | - | Zugfestigkeit Stunden |
in kPa1) | 500 | 653 | 1000 | % Dehnung bei Stunden |
2.S0 | Bruch2) | 1000 |
| Probe Nr. |
Zusatzstoffe in Teilen auf lOOTeile Polymeres |
4.94 | 0 | 250 | 11 | 466 | 11032 | 0 | 588 | 500 | 532 |
| Phosphor Chlorier tes Wachs |
12 273 | 11 790 | 11 | 190 | 10 067 | 650 | 800 | 571 | 49,6 | ||
| 1 | 4,94 8.0 | 14 569 | 17 148 | 13 | 342 | 10U18 | 716 | 787 | 487 | 51,9 | |
| F*) | 8,0 | 15 052 | 16 776 | 12 | 10 894 | 717 | 525 | 595 | 454 | ||
| C*) | 11 859 | 12 135 | 493 | 540 | |||||||
| 2 | |||||||||||
*) Vergleichsversuch - kein Beispiel nach der Erfindung.
') Bestimmt nach der modifizierten ASTM Methode D-378 unter Verwendung einer Probe mit den Dimensionen von
3,175 x 1,27Ox 15,87 mm (1/8" x 0,050" x 5/8") bei einer Abziehgeschwindigkeit von 5.08 cm/Min. 2"/min).
2) Bestimmt nach der modifizierten ASTM Methode D-378 unter Verwendung einer Probe mit den Dimensionen von
3,175 x l,270x 15,87 mm (1/8" x0,050" x5/8") bei einer Abziehgeschwindigkeit von 5,08 cm/Min. 2"/min).
In diesem Beispiel wird die im wesentlichen Ruß von verschiedener Art und einem chlorierten
vernachlässigbare Einwirkung des Phosphors auf die Paraffinwachs (Chlorgehalt 70%) hergestellt. Die
Dielektrizitätskonstante und den Verlustfaktor durch b5 erhaltenen Proben werden zu Prüfstäben bei Tempera-
die Massen nach der Erfindung gezeigt. Dazu werden türen von 140—180°C formverpreßt und dann geprüft,
die in Tabelle IV genauer charakterisierten Massen aus Die Ergebnisse sind in Tabelle IV angegeben; es wurden
einem Olefinpolymeren, elementarem roten Phosphor, die gleichen Materialien verwendet, wie in Beispiel 1.
7 8
Konzentration der Zusatzstoffe in Teilen auf 100 Teile des Polymeren
| Probe | PA Poly | Ä/VA | Rußarl | RuU | Chlorier | Phosphor | 100 KIl | DFXlO"-1 | 1 MH | DFx 10 ■' |
| Nr. | meres | tes Wachs | K | 2,60 | K | 4,89 | ||||
| 1 | 90,6 | 6,9 | _ | _ | _ | _ | 2,34 | 3,27 | 2,33 | 5,18 |
| 2 | 90,6 | 6,9 | Gasruß b) | 5 | - | - | 2,50 | 5,43 | 2,49 | 7,98 |
| 3 | 90,6 | 6,9 | Gasruß b) | 5 | 8,0 | - | 2,46 | 2,88 | 2,42 | 7,14 |
| 4 | 90,6 | 6,9 | Gasruß b) | 5 | - | 4,94 | 2.55 | 3,65 | 2,54 | 4,17 |
| 5 | 90,6 | 6,9 | Gasruß b) | 5 | 8,0 | 4,94 | 2,52 | 7.27 | 2,54 | 7.34 |
| 6 | 92.9 | 7.1 | Lampenruß | 2.5 | - | - | 2.60 | 8,32 | 2.59 | 6,26 |
| 7 | 92,9 | 7,1 | Lampenruß | 2,5 | 8,0 | - | 2,57 | 4,62 | 2,55 | 7,31 |
| 8 | 92,9 | 7,1 | Lampenruß | 2,5 | - | 4,94 | 2,66 | 8,45 | 2,51 | 6,26 |
| 9 | 92,9 | 7,1 | Lampenruß | 2,5 | 8,0 | 4,94 | 2,63 | 3,78 | 2,61 | 5,89 |
| 10 | 92,9 | 7,1 | Gasruß a) | 2,5 | - | - | 2,60 | 6,54 | 2,57 | 4,39 |
| 11 | 92,9 | 7,1 | Gasruß a) | 2,5 | 8,0 | - | 2,55 | 3,21 | 2,53 | 7.86 |
| 12 | 92,9 | 7,1 | Gasruß a) | 2,5 | - | 4,94 | 2,61 | 8,68 | 2,60 | 6,18 |
| 13 | 92,9 | 7,1 | Gasruß a) | 2,5 | 8,0 | 4,94 | 2,62 | 2,59 | ||
Hinweis: 100 KH - 105 Cyclen pro Sekunde.
1 MH - 106 Cyclen pro Sekunde.
1 MH - 106 Cyclen pro Sekunde.
Claims (6)
1. Kunststoffmasse zum Ummanteln und Isolieren von Kabeln, bestehend aus einem Polyolefin,
enthaltend Ruß und eine feuerverzögernde halogenierte Verbindung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kunststoffmasse zudem elementaren Phosphor mit einem spezifischen Gewicht von
größer als 2 enthält
2. Kunststoffmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Polyolefin ein Polyäthylen
ist
3. Kunststoffmasse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der elementare
Phosphor in einer Menge von 0,5 bis 20 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Polyolefin vorhanden ist
4. Kunststoffmasse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß der elementare Phosphor in
einer Menge von 1 bis 10 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Polyolefin vorhanden ist.
5. Kunststoffmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Atom verhältnis
von Phosphor zu Halogen bei 4:1 bis 1 :6 liegt.
6. Kunststoffmasse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Atomverhältnis von Phosphor
zu Halogen bei 2 :1 bis 1 :3 liegt.
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Applications Claiming Priority (6)
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-
1974
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Legal Events
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| OD | Request for examination | ||
| 8230 | Patent withdrawn |