DE2311550B1 - Als flammwidriger Isolationswerkstofffür elektrische Leiter verwendbares Weich-Polyvinylchlorid - Google Patents

Description

Die Anmeldung betrifft ein als flammwidriger Isolationswerkstoff für elektrische Leiter verwendbares Weich-Polyvinylchlorid, bei dem das PVC mit einem Phthalat-Weichmacher versetzt ist.

Das heute für die Isolation von elektrischen Leitern und die Ummantelung von elektrischen Kabeln in sehr großem Umfang verwendete PVC hat die nachteilige Eigenschaft, daß es sich oberhalb eines bestimmten Temperaturbereichs zersetzt und dabei flüchtige Gase, hauptsächlich Chlorwasserstoff, abspaltet. Der Chlorwasserstoff kann zusammen mit der Luftfeuchtigkeit Salzsäuredämpfe bilden, welche als Niederschlag erhebliche Korrosionen an Metallen und Mauerwerk verursachen können, so daß die dadurch hervorgerufenen Schäden wesentlich höher als der eigentliche Brandschaden sein können.

Der gasförmig abgespaltene Chlorwasserstoff hat aber auch die gute Eigenschaft, daß er zusammen mit den kohlereichen Rückständen die Flamme abkühlt und sein Vorhandensein die Ursache für die Schwerentflammbarkeit von PVC-Mischungen ist.

So sind beispielsweise reichlich Chlorwasserstoff abspaltende Stoffe, wie Hart-PVC, praktisch unbrennbar oder selbstverlöschend. Hart-PVC ist aber wegen seiner mechanischen Eigenschaften für Isolationen in der Leitungstechnik nicht brauchbar.

Als Isolationen und Ummantelungen in der Leitungs- und Kabeltechnik werden daher ausschließlich Weich-PVC-Mischungen verwendet, bei denen dem PVC neben anderen Stoffen, wie Füllmitteln, Stabilisatoren und Gleitmitteln, entsprechende Mengen eines Weichmachers zugesetzt sind. Für die Entflammbarkeit bzw. Brennbarkeit von Weich-PVC-Mischungen ist die Art und/oder die Menge des Weichmachers ausschlaggebend, weil Weichmacher ab einer bestimmten Temperatur die Entflammbarkeit bzw. Brennbarkeit durch Abspaltung flüchtiger Bestandteile mehr oder weniger fördern.

Als Maß für die Brennbarkeit eines Stoffes wird der Sauerstoff-Index nach Fenimore und Martin verwendet, wobei die Unbrennbarkeit um so größer ist, je größer der Sauerstoff-Index ist. Nach dieser Prüfmethode sind langsam brennende Stoffe durch einen Sauerstoff-Index zwischen 22 und 27 und selbstverlöschende Stoffe durch einen Sauerstoff-Index über 27 charakterisiert.

Es ist bekannt (Zeitschrift »Kunststoffe« 1971, Heft 1, S. 42), daß Phosphat-Weichmacher schwer brennbar und Phthalat-Weichmacher brennbar sind. Ein bekannter Phosphat-Weichmacher, wie Diphenylkresylphosphat, besitzt bei einem Mischungsverhältnis von 30 Teilen auf 100 Teile PVC zwar einen sehr guten Sauerstoff index von 38 (vgl. Zeitschrift »Kunststoffe«, 1971, Heft 1, S. 43, Abb. 1), ist aber wegen unzureichender thermischer Stabilität, Kälteflexibilität und elektrischer Eigenschaften für Isoliermischungen in der Kabel- und Leitungstechnik nicht brauchbar. Die bekannten Phthalat-Weichmacher, wie Diisononylphthalat, besitzen je nach Mischungsverhältnis PVC-Weichmacher einen unterhalb oder nur knapp oberhalb 27 liegenden Sauerstoff-Index.

Es ist auch bekannt (deutsche Offenlegungsschrift 2 051 192), die Entflammbarkeit bzw. Brennbarkeit von Weich-PVC durch Zusatz von Antimontrioxyd zu verbessern. Abgesehen davon, daß die Zugabe von größeren Mengen des Antimontrioxyds wegen seines relativ hohen Preises die Weich-PVC-Mischung erheblich verteuert, verschlechtern sich dadurch auch seine mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Kälteflexibilität.

Der Anmeldung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Weich-PVC-Mischung anzugeben, die nicht nur gegenüber den bekannten Weich-PVC-Mischungen mit Phthalat-Weichmachern einen wesentlich höheren Sauerstoff-Index besitzt, sondern auch die nachstehend genannten mechanischen und elektrischen Bedingungen erfüllt.

Eine Bedingung besteht darin, daß die Weich-PVC-Mischung sowohl an Luft, als auch im Wasserbad einen Isolationswiderstand von >1000 ΜΩ · km bei 20⁰C und >2 M Ω · km bei 70°C besitzt. Außerdem soll die neue Mischung einer Kaltbiegeprüfung bei —20°C standhalten und eine thermische Stabilität bei 200⁰C von >45 min besitzen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Weich-PVC auf 100 Teile PVC 32 Teile Diisodecylphthalat und 3 Teile Antimontrioxyd enthält.

Die besten Ergebnisse wurden mit einer Mischung erzielt, die außer den vorstehend genannten Mengen an PVC, Diisodecylphthalat und Antimontrioxyd, nur noch 8 Teile eines Stabilisators (z. B. dreibasisches Bleisulfat) und insgesamt 1,3 Teile an Gleitmittel enthält.

Als äußeres Gleitmittel wurden 0,5 Teile eines verzweigten Kohlenwasserstoffwachses und als inneres Gleitmittel 0,8 Teile Calziumstearat verwendet.

Diese Mischung besitzt einen Isolationswiderstand von 11000 ΜΩ · km (bei 2O⁰C) bzw. 30 ΜΩ · km (bei 70°C) an Luft und 1616 ΜΩ · km (bei 20°C) bzw. 4,2 M Ω · km (bei 70⁰C) im Wasserbad. Aus dieser Mischung hergestellte Proben bestanden auch die Kaltbiegeprüfung bei — 20⁰C und besaßen eine thermische Stabilität von etwa 180 min bei 200⁰C. Der Sauerstoff-Index beträgt 33. Außerdem besitzt die neue Mischung den nicht unerheblichen Vorteil, daß die gegenüber den bisher üblichen nicht flammwidrigen Weich-PVC-Mischungen mit Dioctylphthalat-Weichmachern nur um 6,4% teurer ist.

Die neue Mischung ist beispielsweise für die Isolierung von Schaltdrähten und Fernsprechadern optimal geeignet.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Als unbrennbarer Isolationswerkstoff für elektrische Leiter verwendbares Weich-Polyvinylchlorid, bei dem das PVC mit einem Phthalat-Weichmacher versetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Weich-PVC auf 100 Teile PVC 32 Teile Diisodecylphthalat und 3 Teile Antimontrioxyd enthält.

2. Isolationswerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Weich-PVC 8 Teile eines Stabilisators und insgesamt 1,3 Teile an Gleitmitteln enthält.

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