DE2365507A1 - Gehaertetes produkt einer aethylenhaltigen polymermischung sowie damit isolierter metallischer elektrischer leiter - Google Patents

Description

Gehärtetes Produkt einer äthylenhaltigen Polymermischung sowie damit isolierter metallischer elektrischer Leiter.

Die vorliegende Frfindung betrifft ein neues gehärtetes Produkt einer äthylenhaltigen Polymermischung und sie betrifft weiter einen mit einer solchen Mischung isolierten metallischen elektrischen Leiter.

Diese Mischung ist erfindungsgemäß dadurch ausgezeichnet, daß sie mindestens ein thermoplastisches Polyolefin ausgewählt aus Polyäthylen, Blends von Polyäthylen und anderen Polymeren und Copolymeren von Äthylen und anderen polymerisierbaren Materialien sowie Füllstoffteilchen umfaßt, die kombiniert sind in einem Polyphasensystem einander durchsetzender diskontinuierlicher Phasen, das Mischphasen von Polyolefin ucid Füllstoff einschließlich schichtförmigem Füllstoff und polymerem Material und Zwischenphasen im wesentlichen aus Polyolefin umfaßt und daß sie ein Vernetzungsmittel dispergiert enthält.

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Dieser spezielle Mischungsaufbau ist mit eine.m besonderen Verfahren erhältlich, bei dem das Vermischen von Teilchen dps thermoplastischen Materials mit Füllstoffteilchen erfolgt, während die Oberflächenbereiche der thermoplastischen Teilchen geschmolzen werden, woraufhin sich der Füllstoff mit der schmelzenden Oberfläche der thermoplastischen Teilchen vermischt und die. erhaltene oberflächliche Mischung von Oberflachenschmelze und Füllstoff durch die abtragende Wirkung des Vermischens von den darunterliegenden thermoplastischen Teilchen entfernt wird. Dieses Verfahren des Vermischens und Schmelzens wird fortgesetzt mit nacheinanderfolgendem Oberflächenschmelzen, Vermischen von Schmelze und Füllstoff und Wegführen der vermischten Bestandteile, womit die thermoplastischen Teilchen fortschreitend verkleinert werden und der Füllstoff aufgebraucht wird, bis schließlich der gesamte Füllstoff im wesent-

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liehen verbraucht und die Teilchen des thermoplastischen Materials durch das Schmelzen und Wegführen der geschmolzenen Bereiche im wesentlichen abgetragen sind. Bei diesem Grad des Vermischens liegt ein Mischprodukt mit einzigartigen strukturellen Systemen vor, die Kohäsionskörper-Teilchen willkürlicher Größenverteilung der miteinander vermischten Ingredienzien umfassen, kombiniert in unterschiedlichen physika .ischen Mustern diskontinuierlicher Polyphasen, die einander durchse ;ze,n und diskrete Mischphasen aus polymerem Material und Füllstoff umfassen, die das polymere Material und den Füllstoff in geschichteten Anordnungen einschließen sowie Zwischen phasen im wesentlichen aus polymerem Material aufweisen. Fin weiteres Mischen führt zum Zerkleinern der Teilchen willkürlicher Größe zu einem feineren und gleichmäßigeren Bereich und ein ausgedehntes Mischen danach führt zu einer graduellen Verringerung der diskontinuierlichen Polyphasen der beschriebenen Mischung, wobei eine im wesentlichen kontinuierliche Phase und eine homogene Konsistenz erhalten wird.

Die vorliegende Frfindung umfaßt weiter elektrisch isolierte Leiter unter Verwendung der gehärteten Produkte der einzigartigen polymeren Mischungen der vorliegenden Frfindung, wobei ihre unterschiedlichen Figenschaften besonders deutlich werden.

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Die Frfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Reihenfolge und Stufen der Ingredienzien durch das besondere Mischverfahren,

Fig. 2 und 3 Abbildungen eines Querschnittes der gleichen vermischten Ingredienzien bei 800-facher Vergrößerung, wobei Fig. 2 die kontinuierliche homogene Phase eines bekannten Produktes wiedergibt und Fig. 3 das Schichtsystem der bevorzugten Produkte der vorliegenden Frfindung darstellt und

Fig. 4 eine perspektiviscl e Ansicht eines Teiles eines metallischen Leiters, der mit einem Mischprodukt isoliert ist, das nach dem besont eren Verfahren erhalten wurde.

Das besondere Verfahren ζ im Vermischen thermoplastischen Materials mit Füllstoff umfaßt in erster Linie das Vermischen von Teilen des thermoplastischen pol 'meren Materials mit Füllstoffteilchen und während des Mischens 'as fortschreitende Schmelzen der Oberflächenbereiche der thermoplastischen Teile, wodurch das Vermischen zum Anhaften der füllstoffteilchen an den zähflüssigen geschmolzenen Oberflächenbereichen der thermoplastischen Teile und zu deren Vermischen damit führt und außerdem die Mischung aus polymerer Schmelze und Füllstoff von der Polymerteile-Substruktur entfernt wird.

Für diesen Zweck ist im wesentlichen jede Mischvorrichtung brauchbar, die eine ausreichende Bewegung schafft, um ein intensives Durchsetzen zwischen den Teilen des thermoplastischen polymeren Materials und des Füllstoffes aufrecht zu erhalten. Um jedoch die Durchführung des gesamten Mischverfahrens zu beschleunigen und aus weiter unten noch näher zu erläuternden Gründen ist es jedoch sehr bevorzugt, daß das Mischen in einem Kreiselmischer hoher Energie und hoher Geschwindigkeit durchgeführt wird, z.B. der Henschel-Mischvorrichtung nach der US-Patentschrift 2 945 634, die geeignet ist für die Durchführung einer sehr kräftigen Durch-

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Setzung von Teilchen. Di=Se Art Mischvorrichtung arbeitet im allgemeinen mit Kreiselgeschwindigkeiten innerhalb des ungefähren Bereiches von etwa 1000 bi:3 2000 Umdrehungen pro Minute.

Die zum Schmelzen der Te .le des thermoplastischen polymeren Materials erforderliche Hitz* kann im wesentlichen jeder Quelle oder Kombination von Quellen entnommen wprden. Sie kann entweder durch die Reibung der kollidie 'enden Teilchen intern erzeugt oder von einer externen Wärmequelle zugpführt werden oder beides und man kann die Ingredienzien auch unter Verwendung irgendeiner dieser Quellen in geeigneter Weise vorerhitzen, um die Geschwindigkeit zur Vervollständigung des Verfahrens zu beschleunigen. Das bevorzugte Vorgehen bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt die interne Erzeugung mindestens eines Teiles der erforderlichen Wärmeenergie durch intensives mechanisches Zerreiben der Teile des polymeren Materials und durch die Wirkung des Vermischens und Kollidierens mit dem Füllstoff bei hohen Energien und Geschwindigkeiten. Ein wirksames internes Erhitzen allein durch Teilchenzerkleinerung, das ausreicht, um das erforderliche Schmelzen der meisten thermoplastischen polymeren Materialen zu bewirken, ist mit dem Henschel-Mischer bei hohen Kreiselgeschwindigkeiten möglich.

Um die Geschwindigkeit des Verfahren zu erhöhen, ist es jedoch bevorzugt, die intern erzeugte Wärme durch zusätzliche Heizeinrichtungen, wie Frhitzer oder Wärmequellen, zu vergrößern, wobei diese Heizeinrichtu:igen innerhalb oder um den Mischbehälter herum angeordnet sind, um wirksamer die Temperatur des thermoplastischen Materials bis zu dessen Schmelzbereich zu erhöhen. Die Verwendung solcher zusätzlichen Heizquellen zur Beschleunigung der Geschwindigkeit des Verfahrens ist besonders dann von Bedeutung, wenn man einige der höher schmelzenden thermoplastischen polymeren Matprialien vermischen will.

Zusätzlich zur Gewährung der Vorteile einer praktischen Quelle sehr wirksamer Mengen intern erzeugter Wärme zur Unterstützung des Schmelzens des thermoplastischen polymeren Materials sind die

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Krpisplmischpr hoher Fnergie und hohpr Gpschwindigkpxt, wip sip obpn beschripben wurden, am wirksamstpn hinsichtlich andprpr Aspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens und insbesondere bei der Teilchenzerkleinprung und Schaffung ρϊπργ Turbulenz, die rasch das Abtragen der thermoplastischen polymeren Teilchen bewirkt.

Die Wirkung des beschriebenen Vermischens und Schmelzens sowie die diesen zuordenbaren physikalischen Phänomene, wplchps die Basis der vorliegenden Frfindung umfaßt, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 näher erläutert, welche die Rpihpnfolge und Stuf pn der Materialien und die Wirkungen bei ihrem Vprmischen darstellt.

Anfänglich durchsetzen und/oder kollidieren die Teilchpn des thermoplastischen polymeren Materials A und die Füllstoffteilchpn B einfach miteinander als Folge der Bewegung beim Mischen, wie dies als Stufe I in Fig. 1 dargestellt ist, bis die Temperatur der thermoplastischen polymeren Teile, sei es durch Zprkleinerung oder Zuführen von Wärme von außen, bis zum Schmelzen der speziellen thermoplastischen polymeren Zusammensetzung erhöht ist, wobei ein fortschreitendes Erweichen und Flüssigwerden der Oberflächenbereiche, der thermoplastischen polymeren Teilchen stattfindet. Dies ist als Stufe II dargestellt, worin der äußere oder Oberf lächenbereich 10 des thermoplastischen Teilchens A im wespntliehen geschmolzen ist und so zähflüssig wurde.

Der mit den thermoplastischen polymeren Teilchen A in dieser Stufe zusammentreffende Füllstoff B wird durch Adhäsion der Füllstoffteilchen an den aufnahmefähigpn weichen und geschmolzenen zähflüssigen Oberflächenbereichen der thermoplastischen Teilchen leicht damit vermischt. Diese Wirkung ist als Stufe III dargestellt, in der die klebrige Obeifläche 10 der polymerpn Teile A den damit zusammentreffenden Füllstoff B adhäsiv umfaßt, wobei ein äußerer Bereich 12 aus miteinander vermischtem Füllstoff und Polymerschmelze gebildet wird, der zusammengesetzt ist aus piner Ablagerungsschicht von Füllstoff, die an einem Oberflächenfilm geschmolzenen polymeren Materials haftpt. Der Abripb der einander durch-

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setzenden und zusammenstoßenden Ingredienzien führt während des Vermischens zu einer kontinuierlichen Entfernung schalenförmiger Bereiche der Mischung aus Füllstoff und polymerer Schmelze wegen der dichteren Masse der kombinierten Mischung aus Füllstoff und polymerer Schmelze 14, wobei sich diese Mischung in'bruchstückartigen Teilen von dem unmittelbar darunterliegenden weichen oder geschmolzenen polymeren Material auf der Teilchen-Substruktur abtrennt. Diese Abtrennung ist als Stufe IV dargestellt. Diese bruchstückartigen Segmente 1.4 bilden eine neue physikalische Phase C des Systems, nämlich eine Mischung aus Füllstoff und geschmolzenem Polymer, die typischerweise in Form einer im wesentlichen einzigen Schicht oder Ablagerung von Füllstoffteilchen, die an einem Film zähflüssiger Schmelze des polymeren Materials haften, vorkommt.

Wegen der Art ihrer Bildung, bei der eine Schicht oder Ablagerung des Füllstoffes an einer Oberfläche geschmolzenen polymeren Materials haftet, umfassen die bruchstückartigpn Mischspgmente Grundeinheiten, deren Struktur vorwiegend im wesentlichen aus schichtartig angeordnetem Füllstoff besteht, der adhäsiv durch eine filmartige Masse thermoplastischen Materials umfaßt wird. Die Eigenschaften der Mischung, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt werden, beruhen in erster Linie auf dieser einzigartigen Struktur der Mischphase oder deren Agglomeration, wenn diese, wie nachfolgend erläutert, aufbewahrt wird.

Das Vermischen der Teile thermoplastischen polympren Materials A mit dpm Füllstoff B und das Schmelzen des thermoplastischen polymerpn Materials wird in Anwesenheit der dabpx pntstphpndpn Mischung fortgpsptzt, bis im wesentlichpn der gesamte Füllstoff durch Vermischen mit gpschmolzenpm polymerem Material aufgenommen worden ist und die Tpüp des polymeren Materials durch Schmplzen im wesentlichen verbraucht sind, unabhängig von weiterem Vermischen mit Füllstoff, wpnn dpr Füllstoff schon vorher aufgebraucht wurde. Das Vermischen dps erfindungsgemäßen Vprfahrrns umfaßt dah^r ein fortgesetztes Mischpn und Schmelzen, um ein fortscheit pndes Vermischen und Fntfernpn der Mischung von dpn Polymertpilch^n zu bpwirken, was so lange ausgeführt wird, bis der Füllstoff durch das

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Mischen im wesentlichen verbraucht wurde, so daß im wesentlichen kein freier oder unvermischter Füllstoff zurückbleibt und die Teilchen des polymeren Materials durch Schmelzen im wesentlichen aufgebraucht sind. Das restliche geschmolzene, im wesentlichen jedoch unvermischte polymere Material ist in Stufe V und den folgenden Stufen der Fig. 1 als Phase D gezeigt. Es findet daher eine fortschreitende Wirkung auf die Materialien statt, nachdem einmal der Schmelzbereich ies jeweiligen thermoplastischen Polymers erreicht ist, doch ist es nicht notwendig, das Vermischen ohne Unterbrechungen bis zum Ende zu führen, nachdem man es einmal begonnen hat, sondern :nan kann in im wesentlichen jeder Stufe des Verfahrens aufhören un>3 danach ohne nachteilige Wirkungen, ausgenommen einem Zeitverlust, wieder weiter vermischen.

Das Ausmaß, bis zu dem das Vermischen durchgeführt wird, kann jedoch den Erfordernissen fü:· gegebene Mischprodukte angepaßt werden. Wenn z.B. das Mischprodukt einem weiteren Mischvorgang unterworfen werden kann, wie dies in e nigen Extrusionsvorrichtungen oder anderen Verfahren vorkommt, kann es unnötig sein, das Vermischen so weit fortzusetzen, daß der gesamte Füllstoff durch Vermischen mit dem polymeren Material aufgenommen ist und/oder daß das gesamte polymere Material durch Schmelzen aufgebraucht ist. Zur Definition der vorliegenden Frfindung kann daher ausgeführt werden, daß das Mischverfahren nur bis zu einem Ausmaß durchgeführt werden sollte, daß mindestens ein Hauptteil von mehr als 50 % des Gesamtfüllstoffes durch Vermischen mit dem polymeren Material aufgebraucht ist und auch daß mindestens eine Hauptmenge von mehr als 50 % des polymeren Materials durch Schmelzen verbraucht ist.

Das Vermischen des Füllstoffes mit dem geschmolzenen Oberflächenmaterial der polymeren Teilchen und die Entfernung der Mischung von der darunterliegenden Struktur der polymeren Teilchen bis der Füllstoff im wesentlichen aufgebraucht und die polymeren Teilchen durch Schmelzen im wesentlichen verschwunden sind, wobei sich die neuen Phasen der vermischten Bestandteile C und geschmolzenen polymeren Materials D gebildet haben, ist in Stufe V der Fig. 1 dargestellt. In dieser Stufe hat das Produkt die Konsistenz feuchten

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Sandes.

Es ist zu beachten, daß die zweidimensionale Darstellung in Fig. die unterschiedliche Schichtstruktur, die bei dem Verfahren in den Mischphasen entsieht, nicht richtig wiedergeben kann. Diese Schichtstruktur <^!er Mischphasen umfaßt eine Schicht oder Ablagerung von Füllsioffteilchen, die verbunden sind mit filmartigen Segmenten geschmolzenen Polymers oder die geschichteten Einheiten, die aus einer Vi* lzahl solcher zusammengeballter Mischsegmente zusammengpsetzt ί ind.

Offensichtlich w· gen der generell klebrigen zähflüssigen Natur des geschmolzenen polymeren Materials während des Mischens und Schmelzens weisen die bruchstückartigen Segmente der vermischten Bestandteile eine merklich»³ Tendenz auf, sich rasch miteinander zu vprbinden und so Zusamm^nballungen willkürlicher Größe der Mischphase C allein zu bilden und sich auch mit Körpern geschmolzenen polymeren Materials, das die Phase D umfaßt, zu verbinden und auf diese Weise diskontinuierliche Polyphasen-Agglomerate der Mischphase C allein oder zusammen mit der geschmolzenen polymeren Phase D zu bilden, wobei dE.nn letztere, wie in Stufe VI gezeigt, eingestreut ist und die getrennte Form, in der sie zuerst gebildet und in Stufe V dargestellt ist, nicht mehr beibehält. Die zusammengeballten Segmente umfassen üblicherweise relativ große weiche Klumpen. Eine kurze Fortführung des Vermischens, verbunden mit einer Verringerung der Temperatur des Materials, verkleinert jedoch die willkürlichen Agglomerate zu einem relativ gleichmäßigeren Größenbereich der Teile, wobei dies® Produkt nicht wieder agglomeriert, wenn man es bei Temperaturen unterhalb des Schmelzbereiches des Polymers hält.

Das Mischprodukt, das man beim Durchführen des Vermischens und Schmelzens in dem Maße erhält, wie der Füllstoff aufgenommen wird und die Teile des polymeren Materials durch Schmelzen im wesentlichen verschwinden, unabhängig ob dabei die Agglomerate willkürlicher Größe gebildet werden, die in Stufe VI dargestellt sind oder ob nach kurzem Zerkleinern ein relativ gleichförmiger

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Größenbereich erhalten wird, besteht aus einem einzigartigen Polyphasensystem von Kohäsionskörper-Teilchen der Agglomeraten 16 unzusammenhängender Phasen, die ineinander eingelagert sind und diskrete Mischphasen C aus polymerem Material und Füllstoff einschließlich schichtartiger Anordnungen derselben und pinigp eingelagerte Phasen D aus im wesentlichen polymerem Material umfassen,

Die relativen Anteile von polymerem Material und Füllstoff ebenso wie die Größe des Füllstoffes und der Grad des Vermischens bestimmen das Ausmaß der eingelagerten Phase aus im wesentlichen polymerem Material im System, falls eine solche Phase vorhanden ist.

Andererseits führt ein fortgesetztes Mischen bei ungefähr der Schmelztemperatur des polymeren Materials dazu, daß die Kohäsionskörper-Teilchen oder deren Agglomerate schließlich miteinander zu einer großen Masse verschmelzen, die bei diesen Mischbedingungen im wesentlichen stabil ist und in Stufe VII gezeigt ist. Das Beenden des Mischens und Abk ihlen führt zu einem Körper oder relativ großen Einheiten mit characte?istischer zerreibbarer Konsistenz, wodurch das Material durch mi.de Bewegung leicht zu Teilchen zerbrochen werden kann, wobei deren Größenbereich entsprechend dem Grad der Zerkleinerung verringert wird.

Wird jedoch das Mischen unter Erhitzen fortgesetzt, dann verschmizt das Material wieder zu einer einzigpn Masse oder einer Vielzahl großer Massen, die bnim Abkühlen wieder eine zerreibbare Konsistenz aufweisen, die wieder leicht zu Teilchen zerkleinert werden kann. Die Aufeinanderfolge von Verschmelzen und Zerkleinern kann im wesentlichen beliebig oft wiederholt werden, ohne daß nachteilige Wirkungen auf das vermischte Material die Folge sind, mit Ausnahme einer graduellen Zerstörung des vorherigen charakteristischen Polyphasen systems aus Kohäsionskörper-Teilchen der Ingredienzien, kombiniert in diskontinuierlichen Phasen, die einander durchsetzen und diskrete Mischphasen C mit schichtartigem polymerem Material und Füllstoff und irgendwelche eingestreuten Phasen D aus im wesentlichen polymerem Material umfassen und in dem Maße, in dem di*> Bestandteile der Mischung fortschreitend

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gleichförmiger ineinander dispergiert werden, nähert man sich einem Einphasenzustand im wesentlichen durchgehender Homogenität. Durch häufiges Wiederholen der vorgenannten Stufen erhält man außerdem ein Produkt ähnlich dem mit bekannten Innenmischern, wie einem Banbury-Mischer, ohne daß hierzu nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der bei den bekannten Verfahren erforderliche Aufwand an Vorrichtungen und Überwachung des Verfahrens zur Vermeidung der Nachteile des Überhitzens und dergleichen erforderlich wäre. In diesem Produkt ist der Füllstoff in im allgemeinen gleichförmiger Weise durch eine zusammenhängende Matrix polymeren Materials verteilt.

Die in der Mischphase vorhandene einzigartige Schichtstruktur umfaßt ein charakteristisches Muster von Schichten aus Füllstoffteilchen, die an filmähnlicheii Bereichen des Polymers haften, wobei diese Schichtstruktur dem erfindungsgemäßen Verfahren die Entstehung verdankt.

Fig. 2 der Zeichnung gibt einen Querschnitt durch ein mit Füllstoff versehenes gehärtetes Polymer wieder, das in bekannter Weise in einem Banbury-Mischer hergestellt wurde und Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch das gleiche mit Füllstoff versehene gehärtete Polymermaterial, das nach dem besonderen Verfahren erhalten wurde.

Die Zusammensetzung der Misch mg war ein Standardproduktionsansatz, der Polyäthylen und Ton-Fülls ;off in einem Gewichtsverhältnis von 2 Teilen Polymer zu 1 Teil Ton enthidt und in dem noch geringe Mengen üblicher Additive, wie Konservierungsmittel und Härtungsmittel, vorhanden waren. Das gemischte Produkt sowohl nach dem üblichen Verfahren mit dem Ba lbury-Mischer als auch das nach dem besonderen Verfahren wurde in gleicher Weise und Dicke auf einen Kupferdraht Größe 14 als Isolation aufgetragen und durch Vernetzen des Polyäthylens gehärtet. Der Draht wurde von der Isolation entfernt und es wurdmfür die mikroskopische Untersuchung und das Anfertigen von Aufnahmen gleiche Proben geschnitten.

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Da das Schneiden der Proben zur Freisetzung eines innrmn ch ps zur mechanischen Verzerrung der p;eschnittenen Oberflächen des Materials führt durch Aufdrücken <M.nrr oberflächlichen Orientierung in Richtung des Schnittes, wurden die durch das Schneiden freigesetzten Oberflächen einer Veraschungsbehandlung bei niedriger Temperatur ausgesetzt, um die künstlich eingeführte Ausrichtung der geschnittenen Oberflächen auszugleichen. Diese Behandlung wurde unter Verwendung eines plasmatischen Niedrigtemperatur-Veraschers Modell PL ?OO vorgenommen und die geschnittene Oberfläche jeder Probe wurde mit Padiofrequenzwellen angeregt, welche den zweiatomigen Sauerstoff zu monoatomarem Sauerstoff umwandelten, welch letzterer die Polymermatrix verbrannte und so das innere Muster des Füllstoffes freisetzte. Die Proben identischer Zusammensetzung wurden dieser Behandlung 1 Minute bei 30 Watt ausgesetzt.

Die Abbildung der Fig. ?■ des nach einem bekannten Verfahren mit einem Banbury-Mischer hergestellten gefüllten polymeren Materials zeigt ein im wesentlichen homogenes zusammenhängendes Füllstoffsystem, " wobei der Füllstoff die hellen vorspringenden Körper 20 umfaßt, das gleichmäßig in eirer Polymermatrix dispergiert ist, die Polymermatrix ist das mit 22 bezeichnete dunkelfarbige Hintergrundmaterial, während der Abbildung der Fig. 3 klar das schichtartige Muster des Füllstoffes, den hellfarbigen vorspringenden Körpern in der mit *M bnzⁿichmtm Schicht und des dazwischen liegenden Polymers, dem dunkelfarbigen Hintergrundmaterial ?6 entnommen werden kann, das nach c em hier angewendeten Verfahren erhalten wurde.

Die relativen Anteile von polymerem Material und Füllstoff, die nach dem besonderen Verfahren miteinander vermischt werden können, sind umfassend und das Verfahren ist ausreichend vielseitig, um damit die meisten Ansätze zu vermischen. In seinem breiteren Umfang kann der Anteil des Füllstoffes im Bereich von 5 bis 200 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des thermoplastischen polymeren Materials liegen. Fs ist ,jedoch zu beachten, daß Faktoren, wie die relativen Größen und Dichten oder treffender die relativen Schüttdichten einiger Füllstoffe ebenso wie die Absorptionskapazität

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und dip intprnpn Strukturpn bpstiramtpr Füllstoffe, wi.p Diatomppn°rdp, pinpn bpdputpndpn Finfluß auf dip rplativpn Gpwichtsanteilp von polymprpin Matprial zu Füllstoff habpn und so kann ps zwpckmäßig odpr sogar notwendig werdpn, dip Antpilp sppzifisch pinzustpllpn. Für dir am mpistpn vprwpndptnn Füllstoffp, wip Ton, umfaßt d«r bpvorzagtp Antpil 25 bis 1.50 Gpwichtstpüp Füllstoff pro 1OO Gpwichtstpilp polymprpn Matprials. Unabhängig von dpr Mpngp dps Füllstoffps solltp das Vprmischpn und Schmplzpn nach dpm hipr angewendeten Vprfahrpn so ausgpführt wprdpn, spi ps kontinuiprlich od>r mit Unterbrpchungpn, daß im wespntlichen dpr gpsamtp frpip Füllstoff durch Vprmischpn mit gpschmolzpnem polymprpm Matpria] aufgpbraucht ist und daß durch Schmelzpn im wpspntlichpn allp Tpile dps thprmoplastischpn polymprpn Matprials vprschwundpn sind.

Füllstoff muß nicht bpi ßpginn dps Mischvorgangps vorhandpn spin, doch ist spin? Anwesenheit zur Vermischung und Fntfprnung dpr prhaltpnpn Mischung erforderlich. Dpr Füllstoff kann dahnr zu dpm Mischsystpm hinzugpfügt wprdpn, nachdem das Eührpn pingp-Ipitpt ist und man sich dpm Schmplztpmppraturbprpich dps polymprpn Matprials gpnähprt odpr diespn prrpicht hat. Auch kann man dpn Füllstoff schrittwpisp währpnd dps Vprfahrpns, spx ps kontinuiprlich odpr portionswpisp, ,jeder Mpngp odpr Art hinzugpbpn, wpnn mphr als pinp Art Füllstoff eingpmischt wprdpn soll.

Bpstandtpüp, dip physikalisch instabil sind odpr bpi dpn Tpmppratur^n dps Schmplzbprpichps dpr jeweiligpn polymprpn Zusammpnsptzung dpr Mischung pinp unprwünschte Veränderung prlpidpn, was während dps Vprmischpns pinpn vorhprrschendpn Zustand bpgründpn kann, wie dips für einigp pcroxydischp Vprnatzungsmittpl für Polyolpfinp dpr Fall ist, könnpn in das Produkt nach dpm Vprmischpn und Abkühlen untprhalb der pmpfindlichpn Tpmp&ratur für das Matprial zugegpbpn und durch Vprmischpn in dem vermischten Material disprrgiert werden, ohne daß pin wesentlicher Anstipg dpr Temperatur vprursacht wird. Dip Zugabp solchpr temperaturpmpfindlichpr Bestandteilp wird im allgpmpinen am schnellsten dui'ch vorhprigps Übprtragen dps hpißpn Mischproduktes in eine zwpitp Mischpinhpit,

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dip mit Kühlmitteln versehen ist, bewirkt, in dpr dann dip Zugabpn und das Vermischen naih pinpm geeigneten Abkühlpn vprvollständigt werden.

Die thprmoplastischen polymprpn Matprialipn, die nach dem hipr angewendetpn Verfahre ι gpmischt wprdpn könnpn, umfasspn im wpspntlichen alle polymerpn Materialien, dip durch Anwendung von Wärme schmelzen oder weich oder relativ flüssig odpr zähflüssig werden, ohne unerwünschte chpnische Veränderungen oder Verunreinigungen zu erleiden und die daher den Verfahrensbpdingungpn unterworfen werden können. Beispiele solcher brauchbarer polymerer Matprialipn, die ausreichpnd thermoplastische Figpnschaftpn für dip Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweisen, sind Polyäthylen, Vinylharze, Polyamide, Polyester, Vinylidene, Allylverbindungen, Styrol, einschließlich ungehärtptpr Elastomer^, wie Neoprpn, Styrolbutadien und Äthylenpropylen. Mit anderen Worten, das besondere Verfahren kann im wesentlichen bei den glpichpn polymeren Materialipn angewandt werden, einschließlich vieler sogenannter Elastomere, die auch nach den bpkannten Verfahren gpmischt wprd°n können,

Die Schmelztemperatur-Bedingungen für im wespntlichpn alle solche thermoplastischen polymeren Materialien sind leicht ermittelbar, wie aus bekannten Handbüchern und ähnlichen Publikationen oder von Herstellprn und Vprkäufern solcher Materialien. In jedem Falle kann die Schmelz- od^r Erweichungstemperatur durch einfache empirische Mittel festgestpllt wprden. Die während des Vermischens oder bei jeder anderen Stufρ des Verfahrens angewandte Temperatur sollte jpdoch nip so hoch siein, daß sip die jpwpiligp polymprp Zusammensetzung oder irgendeinen anderen Bestandteil verunreinigt oder in irgendeiner Weise irreparabel beschädigt.

Das polympre Matprial solltp vorzugsweise in Teilchenform eingesetzt werden, im Gegensatz zu einem oder mehreren relativ großen Körpern oder Klumpen. Perlen oder Pellets des polymeren Materials mit Durchmessern von 2 bis 8 mm sind bevorzugt, da sie die Optimalisierung des Mischverfahrens fördern und die wirtschaftlichste Form für den Kauf dpr meisten Polymere bilden. Das erfindungsge-

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mäßp Vprfahrpn ist jedoch wirksam b«i polymprpn Tpüchpn in pinem Größpnbprnich, dpr von rplativ f einpn Pulvern mit Durcfr-

von ptwa 0,15 mm bis zu Stücken mit Durchmpssprn von ptwa 2 1/2 cm odpr mphr rpicht. So wurden nach dpm besonderen Verfahren in pinpm Küchpnmischer thprmoplastischp Tpilchpn von 10 χ IG χ 20 mm wirksam vprmischt.

Dip Füllstoffp U'Tifasspn allp relativ feinpn pulvprartigpn Materialipn, dip ihrp dimpnsionelle Intpgrität bpi d^r im Mischvprfahren angewandtpn T^mp^ratur bpibehaltpn. Dip Bptripbstemperatur wird durch dip Schmelztemperatur dps jeweiligen polymprpn Matprials bestimmt und dpr Füllstoff solltp sich bpi d^r Mischtpmperatur, bpi dpr das damit zu vprmischpndp Polymer schmilzt, nicht merklich prwpichpn odpr vnrschlpchtprn. So kann pinp sppzipllp Füllstoff-Zusammpnsptzung <⁵in bpsond^rs zufripdpnstpllpndpr Bpstandtr>il zum Vprmischpn mit p:.nig.°n Polymprpn spin, wip solchpn mit rplativ gpringpn Schmplzj)unk:pn, währpnd dipsp Zusammpnsptzung für dip Vprwpndung mit andpr^n, wip z.B. solchpn mit pinpm hohpn Schmelzpunkt, nicht so wirksam ist. Brauchbare Tpilchpngrößpn für Füllstoffe umfasspn z.B. solche von etwa 149 Mikron Durchmpsspr bis zu solchen von etwa Σ-7 Mikron Durchmpsser odpr wenigpr, wie Füllstoff pn mit Durchmesiiprn kleiner als 1 Mikron. Im Falle fasprförmiger oder langgestrpcl· ter odpr irregulär gestaltetpr Füllstoffp sollten die angpgebpripn Größen auf die kleinsten Querschnittsdimensionen dpr Teilchen angpwandt werden, wpgpn des Mechanismus des Vermischpns sollten die Füllstoffe von relativ geringerpr Größp als die polymerpn Tpilchen sein, damit die Füllstoffteilchen durch Adhäsion in den zähflüssigen geschmolzenen Oberflächenteilen des polymerpn Matprials eingemischt wprden können.

Für die Zwpcke der vorliegendpn Frfindung umfassen die Füllstoffe im allgemeinen allp üblichen Füllstoffe und festen Mischingredienzien oder Mittel, die in polymeren Mischungen verwendet werdpn. Sip schlipßen natürliche odpr synthetische und mineralische odpr nicht-mineralische Stoffe ein und sie können jede Konfiguration, wie Kugeln, Platten odpr Fasprn habpn, die als feine Festkörper-

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teilchen erhältlich sind und ausreichende thermische Beständigkeit aufweisen, um ihre feste Struktur mindestens bei der Schmelztemperatur des jeweiligen polymeren Materials, mit dem sie vermischt werden sollen, beizubehalten. Typische Füllstoffe schließen Tone, Büß, Holzmehl, entweder mit oder ohne Öl, verschiedene Formen von Siliciumdioxyd, einschließlich gewöhnlichem Sand, Glas, Metalle und Metalloxyde, wie Aluminiumoxyd und Titanoxyd, Magnesiumoxyd, Calciumcarbonat, Bariumcarbonat, Magnesiumcarbonat,Bariumsulfat, Antimontrioxyd, Calciumsilikat, Diatomeenerde, Fullererde, Glimmer, Talk, Schiefermehl, vulkanische Asche, Baumwollflocken, Glasfasern, Asbest und viele andere ein, sei es, daß sie in erster Linie zur Kostenverringerung, Verstärkung, zur Massevergrößerung (im Fnglisehen "bulking" genannt), Pigmentierung oder für welchen Zweck auch immer verwendet werden.

Neben den vorgenannten üblichen Füllstoffen können auch alle anderen Mischungsbestandteile, welche die genannten Temperaturerfordernisse erfüllen, ringemischt werden, wie Vulkanisationsmittel,Beschleuniger, Alterungs- und Schutzstoffe, wie Antioxydantion und gegen Licht und Wärme stabilisierend" Mittel.

Flüssige Bestandteile und solche, die nicht die geeignete Temperaturbeständigkeit besitzen, können nach dem Vermischen gemäß der vorliegenden Frfindung und Abkühlen in die Mischung eingebracht und darin dispergiert werden.

Nachfolgend wird di<* Frfindung anhand von Beispielen näher erläutert. Diese Beispiele beschreiben das besondere Mischverfahren der vorliegenden Anmeldung einschließlich Demonstrationen der Anwendungsbedingungen des Verfahrens, verschiedener Materialien, die nach diesem Verfahren gemischt werden können sowie die mit dem Verfahren erhältlichen Mischprodukte. In einigen dieser Beispiele wurde das Mischverfahren im Laboratoriumsmaßstab durchgeführt, um sowohl die Durchführungszeit als auoh die Mengen der eingesetzten Materialien möglichst gering zu halten und eine engere und detailliertere Beobachtung und Untersuchung der physikalischen Frscheinungen aufgrund des Vermischens vornehmen zu können.

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BpI den Vprsuchpti im Laboratoriumsmaßstab wurdpn dip Bpstandtpilp in einem\Kuchen-Nahrungsmittpl-Mixer mitpinandpr vprmischt, wobei dpr Mixer pinpn Waring-Mixer umfaßte mit pinpr Rührblattgeschwindigkpit von 875 bis 1750 Umdrehungpn pro Minute odpr pin ähnlichps von dpr Gpnpral Flpctric Company hprgpstelltps Gprät. Dpr üblichp Küchenmixer, dpr pinpn transparpntpn Mischbehälter von üblicherwpisp 1 1 odpr ttiPhr Fassungsvprmögpn aufwpist und im untprpn Tpü des Mischbphältnrs mit pinptn pinp Viplzahl von Flügpln aufwpispndpn Hochgpschwindigkpitskrpispl versehpn ist, stpllt pinpn Mixpr klpinpn Maßstabes dar, dpr jpdoch dip Leistungsfähigkeit und dip wpspntlichpn Konstruktionsmprkmalp pinpr käuflichpn Hpnschel-Mischvorrichtung rplativ großpr Kapazität aufwpist. Bpi dipspn Vprsuchen wurde kpinp äußprp Wärmp vprwpndet, ausgenommen wpnn darauf hingewiespn ist, daß dip Bpstandtpilp zur Vprringprung dpr Zpit, dip erforderlich ist, um das polymer? Matprial bis zum Schmplzbprpich zu bringen, vorerhitzt wurden.

Die anderen beispielhaften Mischverfahren wurdpn in einpm kommerziellpn Hpnschpl-Mischpr derart durchgeführt, wip pr in der US-Patentschrift 2 945 634 beschrieben ist und dpr ein Fassungsvermögen von etwa 115 1 (entsprechend 30 gallons) hatte und wobei die Mischkammer mit pin^m Mantpl vprsphen war, um den Inhalt der Mischkammer mit Dampf erhitzen oder mit Wasser kühlen zu könnpn. Dieser Mischpr hattp pinp Rührprblattgpschwindigkpit von 1700 und 1400 Umdrphungpn pro Minutp. ^inp pxtprne Wärmezufuhr erfolgte Jpdoch nur, wenn dips in dpn ]3pispinlen besonders prwähnt ist.

ßpispiel I

Dieses Beispipl illustriprt d\e w^spntlichp Wechsplwirkung dps thermoplastischen Materials mit dpm Füllstoff, indrm dip wirkungpn dpr Durchführung dpr Handhabungsstufpn dps Vprfahrens allein mit Teilchen aus Polyäthylpnmaterial gezpigt werden. 100 g Polyäthylen-Pellets (es wurde das R4-Polyäthylen geringer Dichtp der Sinclair Koppprs Co. vprwpndet) von etwa 4 mm Durchmesspr wurden in einpm Standard-Küchenmixer, Modell BL10 der General Electric Company pingpfüllt, wobpi dpr Mischpr mit pinpm Qupcksilberthermo-

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ausgerüstpt war, das durch din Kappp dps Mischbphältprs hindurch sich mit spinpr Spitzp bis nach untpn in dip Iosp Massr dpr Ppllpts prstrpcktp. Dpr Mischer wurde bei pinpr hohpn Gpschwindigkpit von ptwa 1500 bis 1750 Uvndrphungpn pro Minute bptätigt und während 14 Minut-en stieg dip Thermomptprablpsung gradupll bis auf 90 °C. Βρϊ dxpspr Tpmppratur konnte man das t^ilwpisp Zusammmklumppn dpr Pellets bpobachtpn. Währpnd pinpr w^itpren Mischzeit von 2 Minuten stipg die Temperatur wpitpr bis auf 97 °C und der

gesamtp Ppllpts-Batch agglomeriprtp und haftptp an dpn dps Mischgerätes außerhalb aßr Rpxchweite des Rührblattes.

Während der nächsten 14 Minui;pn Mischzeit bpi hoher Gpschwindigkeit blipb die Tpmppratur im wpsentlich^n bei 07 °C konstant und ps trat im wesentlichen kpinc. Änderung der Größe odrr Gestalt dpr Ppllpts auf. Gruppen von Pellets, die an den v/änden dps Mixprgpfäßps haftPten, glitten lang,¹ am dip Gefäßwände hprab bis in dip Reichwpite dpr Rührprblätter₄ wo dip agglomerierten Grupppn zr>rbrochpn und di^ ppllets wieder gpgpn dip Gpfäßwände getrieben wurden, wo sie sich wipdpr zu Grupppn agglomerieren könnt pn, dip an den Wänden hafteten und die wipderum langsam nach unten glittpn und der Zyklus wiederholt? sich.

Aus der Beobachtung des vorbeschriebenen Phänortipns ergibt sich, daß beim Mischen von thprmoplastischen polympren Teilchpn allein die Temppratur ansteigt, bis dpr Oberflächpnbereich dpr polympren Teilchpn schmilzt und dpr dab^i pntstphendp geschmolzenp Obprflächenfilm auf dpn Teilchen als Schmiermittel wirkt, der ,jede weitere merkliche Temperaturerhöhung, przeugt durch das Mischen, vermeidet.

Beispir.1 U

100 {ζ der gleichen R4-Polyäthylen-Pellpts gpringpr Dicht ρ mit ptwa 4 mm Durchmpsspr und 50 g Ton, und zwar der 3071 Whitetex-Ton, wurden in einem ^T!,^raring-Küchenmixpr angpordn^t. Nach dem Mischen bei hoher Geschwindigkeit erhöhte sich die Temperatur der Mischung als Frgebnis der durch das Mischen erzeugtpn wärme auf etwa 1Ο5 C,

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dpm ptwaigpn Schmelzpunkt dps Polyäthylens. Βρϊ dieser Temperatur wurde unterwarteterweise beobachtet, daß dip Fließeigenschaften der Mischung sich von Zähflüssigkeit zur leichten Beweglichkeit ändprten und daß eine mprkliche .Verringprung der Größe der Ppllpts stattfand. Nachdem die Mischungstpmppratur 135 °C erreicht hatte, wurdp das Mischen beendet, und man ließ die Mischung sich auf etwa "OO °C abkühlpn. Dann wurde das Mischen wieder aufgpnommen und fortgesetzt, bis die Tpmperatur wieder auf 135 °C angestiegen war, woraufhin man das Mischen wieder untprbrach und die Mischung sich bis auf 100 °C abkühlen ließ. Diesps abwechsplnde Erhitzen durch den mechanischen Abrieb des kräftigen Mischpns, gefolgt vom Abkühlen während pinpr Ruheperiode, führte zu einem frpi fließenden Pulvpr. Das produkt bestand aus Tpilchpn, dip eine Größe im Bereich von sehr großer Feinheit bis zu Durchmessern von 0,5 mm aufwiesen. Fine Probe dieses Pulvers wurde bpi pinpr Tpmppratur von 150 °C zu pinnr Folie von etwa 0,075 bis 0,125 mm Dicke gepreßt, was zeigt, daß ein hoher Grad der Vermischung zwischen dem Polyäthylenmaterial und dem Füllstoff stattgefunden hatte.

Beispiel III

Diesps Beispiel illustriert die Bedeutung der Mischtemperatur im Bezug auf das beim Mischverfahren eingesptztp spezielle thermoplastische Material. Unter Verwendung der gleichen Ingredienzien wurden die Mischbedingungen des Beispiels II eingehalten, einschließlich der Gesamtmischzeit mit der Ausnahmp jedoch, daß man dip Tpmppratur der Mischung niemals 81 °C übersteigpn lipß, womit die Temppratur wesentlich untprhalb des Schmelzbpreiches des Polyäthylens blipb. Das Frgpbnis dipsps Mischvprfahrpns war, daß dip Polyäthylpnpellets hinsichtlich Größe oder Gestalt im wesentlichen unverändert blipben und eine zu einer Folie verarbeitete Probe zeigte, daß im wesentlichen keine Vermischung zwischen dem Polyäthylenmaterial und den Füllstoffteilchen stattgefunden hatte. D.h. die Temppratur muß den Erweichungspunkt übersteigen und den Schmelzbereich des jpwpiligen thermoplastischen Materials erreichen, damit die Vorteile des besonderen JMischverfahrens erzielt werden.

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Beispiel IV

Unter den in Beispiel II beschriebenen Bedingungen wurden dip gleichen Bestandteile wieder vermischt, einschließlich des Mischens der Bestandteile bis zu einer Mischungstemperatur von 135 C und abwechselndem Abkü.ilen bis auf 100°C durch Beendigung des Mischvorganges. Dieser Zyklus des Mischens und Erhitzens und dann Anhaltens und Abkühlens wurde wiederholt, bis das aus den vermischten Ingredienzien gebildete Pulver zu einem großen weichen Klumpen zusammengeschmolzen war, der den Mischer zum Stillstand kommen ließ. Nach dem Abkühlen wurde dieser Klumpen ein zerreibbarer Festkörper, der leicht zu kleineren Teilstücken zerbrochen werden konnte.

Beispiel V

Das Mischverfahren wurde in einem etwa 115 1 fasspnden Henschel-Mischer, Modell JSS-35D, ausgeführt. Die Mischungsingredienzien bestanden aus etwa 15 kg (entsprechend 33 US-Pfund) der gleichen Polyäthylen-Pellets mit 4 mm Durchmesser, etwa 7 1/2 kg (entsprechen H6,6 US-Pfund) 3071 Whitetex-Ton, etwa 0,75 kg (entsprechend 1,65 US-Pfund) Ruß der Marke Thermax MT der Firma R.T. Vanderbilt und etwa 0,25 kg (entsprechend 0,58 US-Pfund) des Antioxydationsmittels Polytrimethyldihydrochinolin der Marke Flectol H der Firma Monsanto. Dip Bestandteile wurden in dem Henschel-Mischer bei der hohen Geschwindigkeit von etwa 1700 Umdrehungen pro Minute vermischt, bis die Temperatur etwa 116 ⁰C erreichte, woraufhin man den Mischer auf eine geringere Geschwindigkeit von etwa 1400 Umdrehungpn pro Minute einstellte und Kühlwasser durch die Umhüllung des Mischbehälters leitete. Dann gab man etwa 0,5 kg (entsprechend 1,09 US-Pfund) des Vernetzungsmittels Dicumylpproxyd dpr Marke Di-cup R der Firma Hercules sowie 30 ml Siliconflüssigkeit zu der Mischung hinzu und dispergierte beides darin. Danach beendete man das Mischen und ließ dip Mischung sich bis 82 ⁰C abkühlen und nahm dann die Mischung aus dem Mischbehälter heraus. Die .vermischten Bestandteile hatten die Form eines frei fließenden Pulvers, das einen geringen Anteil von etwa 15 bis 25 Vol.-% von Pellets der Größe bis zu 20 χ 30 χ 6 mm enthielt. Durch Aufschnei-

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dpn der Pellets stellte man fest, daß sie durch, und durch gleichmäßig schwarz waren und dies zeigt, daß der Ruß in der Mischung aus undurchsichtigptn Polyäthylpnmatprial und weißem Tonfüllstoff dispergiert war. Eine Analyse der Pellets ergab, daß sie einen Polymer-Füllstoff-Prozentanteil aufwiesen, der vergleichbar war den Produkten, die aus gleichen Ansätzen in einem üblichen Banbury-Mischer erhalten werden und daß das besondere Verfahren zu einem tatsächlichen Vermischen des Füllstoffes mit einer Polymermatrix geführt hatte und daß nicht nur ein bloßps mechanisches Schütteln oder Vermengen der Teilchen des Polymers und Füllstoffs stattgefunden hattp.

Dieses Mischprodukt wurde in jeder von zwei Formen durch Fxtrudieren auf einen Draht aufgebracht, wobei die eine Extrusion mit einer Probe der Mischung, die direkt aus dem Mischer genommen war, durchgeführt wurde und die andere Fxtrusion mit einer Probe des Materials, dasbei etwa 90 C (entsprechend 190 °F) gemahlen und zu kleinen Pellets granuliert worden war, bevor man es zum Fxtrudieren benutzte. Das Extrudieren wurde ausgeführt mit einem Royle 2,3 1/2 Zoll (90 cm)-Fxtruder und die Mischung wurde in einer etwa 1,2 mm (entsprechend 3/64 Zoll) dicken Schicht auf einen Kupferdraht Nr. 14 aufgebracht. Die extrudierten Produkte wurden direkt vom Fxtruderkopf in eine Dampfvulkanisationsrohrkamrner von ntwa 200 ⁰C (entsprechend 400 ⁰F). eingeführt, die stromabwärts einen Kühlwasserschenkpl aufwies. Der mit der Mischung aus Polymei* und Füllstoffen bedeckte Draht wurde auf eine Aufnahmespule gewickelt und dann 4 Stunden in einem Ofen in Luft von etwa 90 °C (entsprechend 190 °F) angeordnet. Dip von jeder dieser Proben der Mischung gebildete Isolation wurde dann mit einer Isolation identischer Zusammensetzung verglichen, die in üblicher Weise in einem Banbury-Mischer hergestellt worden war und dann, wie die anderen Proben, aufgebracht wurde.

Die Proben jedes Drahtes, die mit der direkt durch Extrudieren aufgebrachten Mischung und die erst heiß gemahlene und dann extrudierte Mischung und die im Banbury-Mischer hergestellte Mischung

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wurden dann zu Teststücken zerschnitten, dip aus etwa 165 cm (pntsprpchpnd 5 US-Fuß 5 Zoll)-Läne;pn isolierten Drahtps bpstandpn und der Zentralbereich von etwa 106 cm (pntsprpchend 3 US-Fuß 6 Zoll) wurde mit Silbprfarbe bpstrichpn, um als geerdete Abschirmung zu dienen. An den FndstÜckpn wurde nicht-linparp Siliciumcarbid-Farbp aufgebracht, um dip Belastung am Silberfarbp-Isolations-Übprgang zu vermindern. Jpde dieser Proben wurde dann einer Spannungsbelastung mittels eines Auslösers unterworfpn, dpr auch die für jede Probe erforderliche Zeit bis zum Durchbruch aufzeichnete. Die maximale Belastung des Leitprs wurde bei 1050 Volt pro 0,025 mm (Fffektivwert) gehalten. Die Spannungsdauerfestigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Proben, verglichen mit der Spannungsdauerf estigk'eit dpr in herkömmlicher Weise mit einem Banbury-Mischer hergestellten Mischungen ist in der folgenden Zusammenstellung angegeben.Dabei stellen die angegebenen Stunden mittlere Werte der Beständigkeit gegenüber beschleunigten Testspannungsbedingungen für TO verschiedene Testeinheiten jeder der Proben dar.

konventionelle e "f indungsgpmäßp Mischung

Banbury- dirpkt durch Fxtru- vorgpmahlen und

Mischung dieren aufgebracht pelletisiert

436 h 658 h 692 h

Obwohl eine Frklärung für diese verbesserte hohe Spannungsbeständigkeit des nach dem besonderen Verfahren hergestellten Isolationsmatprials gpgenübpr der glpichen Zusammensetzung, die nach bekannten Mischverfahren erhalten wurde, nicht gegeben werden soll, erscheint es doch wegen der Identität der Zusammensetzung und anderer Umstände logisch anzunehmen, daß diese größere Spannungsbeständigkeit dem einzigartigen strukturellen System einschließlich der Schichtung von Füllstoff und polymerem Material, die durch das besondere Verfahren hervorgebracht wird, zuzuschreiben ist.

Beispiel VI

100 g Polyäthylen-Pellets mit etwa 4 mm Durchmesser und 50 g

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calcinierter Ton wurden in pinpn Waring-Nahrungsmittel-Mixpr mit zwei Geschwindigkeiten und pinpin Qupcksilberthprmomptpr eingefüllt. Durch Mischpn bei hoher Geschwindigkeit von etwa 1700 Umdrehungen pro Minutp führte die durch den mechanischen Teilchenabrieb erzeugte Hitze in 9 Minuten zu einer Temperatur von 103 °C. Dann gab man 1,5 g Vinylsilan in dpn Mischer und führte das Mischen 2 weitere Minuten bis zu einer Temperatur von 125 C fort. Danach unterbrach man das Mischen 2 Minuten und während dieser Zeit fiel die Temperatur auf 109 °C, woraufhin man das Vermischen bei hoher Geschwindigkeit für eine weitere Minute wieder aufnahme, wodurch die Temperatur 1.22 ⁰C erreichte. Dann unterbrach man das Mischen wiederum, und die Mischung kühlte sich beim Ruhen bis auf 107 ⁰C ab. Bei dieser Stufe gab man 3,0 g Thermax-Ruß unter Mischen mit hoher Geschwindigkeit für eine weitere Minute hinzu, wobei Temperatur auf ItS C stieg, gefolgt von 3-minütigem Unterbrechen des Mischens mit einem Temperaturabfall auf 1.04 °C. Dann wurden unter Mischen bei hoher Geschwindigkeit für 1 Minute 1,75 g Antioxydationsmittel Flectol H und 3,30 g Härtungsmittel Di-tfC-cumylperoxyd (Di-Cup R) hinzugegeben, wobei die Temperatur auf 115 ⁰C stieg. Das Mischen wurde wieder unterbrochen und 3-minütiges Stillstehen führte zu einem Temperaturabfall bis 98 ⁰C.

Währpnddieser abwechselnden Misch- und Heizstufen, gefolgt von Ruhe- und Λbkühlungsstuf en, begannen dip Bestandteile der Mischung, sich miteinander zu vereinigen, bis sie so zusammengeflossen waren, daß pin weiteres Vermischen nicht mphr festgestellt werden konnte.

Die erhaltene zusammengpflossene Mischung wurde dann weiter abgekühlt, woraufhin man den Mischer auf eine relativ langsame Geschwindigkeit pinstplltp, bei der die zusammengeflossene und abgekühlte Masse rasch in frei fließende kleine Pellpts zerbrochen wurde. Mit fortgesetztem Mischen stieg dip Temperatur der Masse kleiner Pellets auf etwa 100 ⁰C, woraufhin sie ernput zusammenfloß- und das weitere Vermischen blockierte. Nach dem Stehenlassen und Abkühlen wurde dip zusammengpflosspne Massp wieder durch An-

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stellen des Mischers zu kleinen frei fließenden Pellets zerbrochen.' Dieser Zyklus des Zusammenschmelzens durch dip beim Mischen entstehende Hitze und das Zerkleinern dei" abgekühlten zusammengeschmolzenen Masse wurde sechsmal wiederholt und dip schließlich erhaltenen zerkleinerten kleinen Pellets wurden aufbewahrt.

Das gesamte Beispiel wurde nochmals mit im wesentlichen den gleichen Ergebnissen wiederholt.

Die folgenden Beispiele illustrieren die Anwendung des besonderen Verfahrens auf andere polymere Materialien einschließlich Flastomerer.

Beispiel VII

Fin fester Block von ¹OO g Äthylenpropylengummi-Polymer Vistalon 404 von Fnjay (nachfolgend FPF-Polymer genannt) wurde in lange Stücke von 20 χ 15 χ 10 mm geschnitten. Diese Stücke des FPB-PoIvmers und 50 g 3071 Wh it et ex-Ton wurden in dem Behälter eines Waring-Küchenmixers angeordnet und Behälter und Inhalt in einem Luftofen 2 1/2 Stunden auf 150 ⁰C vorerhitzt. Durch Vermischen bei hoher Fnergie und Geschwindigkeit stieg die Temperatur der Mischung auf 200 °C. Während dieser Zeit änderte sich die Rheologie der Mischung von anfänglicher Zähigkeit in den oberen Bereichen, wobei nur das Material benachbart dem Führer eine merkliche Bewegung zeigte, bis zu einem Zustand großer Mobilität und turbulentem Fließverhalten ähnlich dem einer Flüssigkeit, obwohl das Material aus Festkörperteilchen bestand.Gleichzeitig wurden die Stücke des FPF-Polymers graduell in der Größe verringert und schließlich schienen Sie zu verschwinden. Bei diesem Zeitpunkt des Verschwindens der FPR-Polymerstücke verringerte sich die Mobilität der Teilchenmischung bis ,zu einem Punkt, bei dem die gesamte Mischung eine im wesentlichen einzige stagnierende Masse war, in derderrotierende Rührer umständlich einen Hohlraum ausarbeitete.

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Nach Bändigung dps Mischr>ns sackte dip Mischung als eine einzige Masse auf dpn Boden dps Mischers, und dort linß man sip lippen und sich auf ptwa 160 °C abkühlen. Dann gab man 20 ml Wasser zu dpr stehenden Mischung und stplltp d^n Mixpr an. Durch das Vermischen wurde die Massp rasch zprbrochpn od?r zu frpi fließenden ppllpts pulverisiert. Nach dem Abkühlpn dps Mischgefäßes wurden dip Pellets dpr Mischung gemischt und man gab pinp gpringp Mpngp Ton hinzu, um dip dauprndp Trennung dpr Ppllpts vonpinandpr sicherzustellen und schließlich wurdpn noch 3,3 g Di -öC- cumylpproxyd als Härtungsmittpl hinzugpgpbpn (Di-Cup).

Dpn folgenden Tabpllen kann dip brpitp Anwpndbarkeit dps bpsondpr^n Verfahrens auf pinp Viplzahl von polymerpn und/oder elastomeren Matprialipn pntnommpn wprden, wobpi pinp Viplzahl von Füllstoffmatprialipn untpr vprschipd^nstpn B^dingungpn pxngpmischt wurdp. Diesp ßpispiple und Datfn sind in Tabpllpnform gpgpbpn, um Platz zu sparpn und Wiederholungen zu vermeiden. Im allgpmeinpn bezipht sich Tabelle I auf verschiedene polymerp und elastomere Materialien, Tabelle II bezieht sich auf Füllstoffbeispiele und Tabelle III demonstriert das bpsondprp Verfahren mit Formpn und Artpn von Polyäthylen. Die ßpdingungen bpi der Anwpndung des erfindungsgpmäßen Verfahrens in diesen tabellarisch zusammpngpstPiltpn Bpxspielen und dip nachfolgenden Tpsteinrichtungpn sowie dip damit gpwonnpnpn Tpstprg^bnissp sind in den Tabpll^n in abgpkürztpr Form wiedergegeben und dip Bedeutung der Abkürzungen wird nachfolgend gegeben.

Erläuterung der in den folgenden Tabellen verwendetpn Abkürzungen

Ct, Temp, bedeutet dpn ersten Mischzyklus, bei dem alle zu vermischpndpn Ingrpdipnzipn mit Ausnahmp dps Härtungsmittpls vorhandpn sind. Dpr Batch wird dann bis zu dem in C angegpbenpn Temperaturbereich gemischt und bei diespm Tpmppraturbpreich gphaltpn, währpnd sich die pingegebpnpn Polymerteilch^n graduell verkleinern bei gleichzeitigem fortschreitendem Verschwinden des losen Füllstoffes und dpr Bildung der Tpilchpn der Mischung, was

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schließlich zu oinpr zusammpngpflosspnpn Massρ dor gpschmolzpnpn gpfülltpn Mischung führt, dip bpim Abkühlpn vprklpxnrrbar wird.

C?, Temp, bpdputpt drn zwpxtpn Mischzyklus, bpi dpm das abgpkühltp zprklpinprbarp Matprial von C zu rührbarpn Tnilch^n z^rbrochTi wird, dpnpn man das Härtungsmittpl hinzugibt und wob<->i man dann dip Tpxlch^nmischung rührt und prhitzt, bis dip T^ilchpn pinp zusammpngpf losspn ^ Massp bildpn, was in dpm angpgpbpnpn Tpmppraturbprpxch in ⁰C

Fall ist.

C3, Tpmp. bpdputpt dpn dritten Mischzyklus, bpi dpm das abgpkühltp zprklpxnprbarp flatprial dps Zyklus C2 prnput zu rührbarpn Tpxlchpn z^rbrochra wird, nochmals gprührt und bis zum ZusammpnfIxpßpn prhitzt wird, was in dpm angpgpbpnpn Tpmppraturbprpxch in °C prfolgt. Zusätzlich zu Härtungsmittpin und wpxtprpn Füllstoffpn kann dip Zugabp wpitprpr Additi^p bis zu dipspr Stufp vprzögprt wprdpn odpr im Anschliß an dipsp Mischzyklpn prfolgpn.

WB bpdputpt dip Warinf-Mischpr Modpll 1041 oder 5011 mit

pinpm 1 1 fasspndpi transparpntpn Glasbphältpr. Dpr Bphältprdpckpl ist mit pin pm Qupcksilbprthprmomptpr ausgprüstpt, das sich nach untpn prstrpckt, so daß dip Qupcksilbprkugpl g< radp obprhalb dps Rührprs angpordnpt ist.

CS bpdputpt pinpn Kali start, d.h. sowohl das Gpfäß als

auch dip zu vprmisr:hpndpn Ingrpdxpnzxpn bpfindpn sich pingangs bpi Raumtptnppratur.

MHO bpdputpt nur mpchanischp Wärmp, d.h. dip zum Schmplz^n

dps Polymprs ρ rf ordprlichp ^T^ärm wird lpdiglich durch das mpchanischp Mischpn dps Rührprs przpugt.

CBS bpdputpt, daß man dip Mischung durch Stphpnlasspn ab

kühlt.

VTC bpdeutpt, daß man dip Tpmppratur pxnstpllt durch Rpgu-

liprpn dpr N'xschprgpschwindigkpit mittpls pinps Variac-Transformators, dpr in Rpxhp mit dpm Mixprmotor gpschaltpt ist.

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AA bpdputPt, ps bpfindpt sich innprhalb dps Mischprgpf äßps

odpr pinpr anderen Mischkammpr atmosphärischp Luft.

HM stPht für dpn Hpnschpl-Mischpr, Modpll JSS-35D, mit

pinpm Fassungsvprmögpn von ptwSL 135 1 (pntsprpchpnd 35 gallons), variablpn Gpschwindigkpitpn und pinpr Ummantplung für Kühlwasser.

CBJW bpdputpt, daß dip Mischung durch Wasspr in dpr Umhüllung

gpkühlt ist.

Suffix HPP bpdputpt hpiß gpprpßtp Tpilchpn, d.h. daß din kpin Härtungsmittpl pnthaltpndpn Tpilchpn dirpkt in dpn Hohlraum pinpr Formprpssp gebracht wprdpn und dip Prpssp langsam übpr mphrprp Minutpn gpschlosspn wird, gefolgt vom Kühlpn dpr Pr<=ssp und Hprausnphmpn dpr Tpstplattp mit pinpr Dickp von ptwa 1,9 mm (pntsprpchpnd 75/1000 Zoll), wobpi dip Plattp auf dipsp Wpxsp mit minimalnr Scherwirkung gpformt wurdp.

Suffix PCP bpdeutpt druckgphärtptp Tpilchpn, was im wesentlichen dassplbp bpdputpt wip HPP mit dpr Ausnahmp, daß dip Tpilchpn Härtungsmittpl pnthaltpn, weshalb man dip mit dpr iiinimalpn Schprwirkung gpformtp Platte hpiß in dpr Prpsi.p bpläßt, bis sip gphärtpt ist, bevor man dip Testplat :p abkühlt und hprausnimmt.

Suffix MLD bedeutet, daß dip Mischungstpilchpn kurz auf pinpm Zwpxwalz^nmischpr bpi pinpr Tpmppratur gpknptet wprden, bpi dpr 'inp kontinuiprlichp Plast ifizxprung prrpicht wird. Das jiusmaß dps Knptpns ist dpm angpnähprt, das dip Mischungstpilchpn bpi dirpktem Hindurchführen durch pinen gpwöhnlichpn Fxtrudpr oder pin Spritzgußgrrät nrhalten hättpn. Das gpknptetp Material wurde dann zu piner gphärtptpn Plattp gppreßt, wxp der mit dpm obigpn Suffix PCP.

(T/F) bpdeutpt dip numprischpn Frgnbnissp dei' üblichpn Zug-

untersuchungpn an dpn HPP-, P^-CP- und MLD-T pst platt pn odpr an dpr gehärt^tpn Isolation, dip von pinpm Mptalllpxt^r abgpstrpift wurde. Dip Zugpxgpnschaftpn sind in kg/cm" (US-Pfund/Zoll ') und dip Dehnungswprte in % an-

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gegeben. Bpide WPJtp sind bei Rauratemperatür ermittelt.

(T/F)„ hat die gl-eiche Bedeutung (T/F)_rt mit der Ausnahme, daß

die Untersuchungen,bpi 150 C ausgeführt wurden. Die meßbaren Zug-Dehnungs-Figenschaften bei dieser ratur zeigen, daß das gefüllte polymere System chemisch

vernetzt oder gehärtet ist.

% ToI.Extr. bedeutet den Gew.-%-Gehalt des gehärteten Probestückes, das durch siedendes Toluol in ?4 Stunden, extrahierbar ist. Diese Untersuchung ist zusammen mit den Werten unter (T/E)„ brauchbar für die Bestimmung des chemisehen Vernptzpns oder Härtens-,

SG bedeutet spezifisches Gewicht des Testköpers und ist

brauchbar für das Anzeigpn der Anwpsenheit von Füllstoff pn in den polymeren Teststücken.

In den folgenden Ansätzen bedeutet 33 Ton calcinierten Ton, 3071 behandelter Ton ist ein Ton, der mit 1 % Methylsilicontetramer nach der US-Patentschrift 3 148 169 behandelt wurde und DIDP bedeutet Diisodecylphthalat.

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Tabelle I

lhgre- Gewichtsdienzien teile

(Spalte 1)

tischbedingungen VB,

MHO, AA, CBS, VTC obei Ausnahmen unter erfahrens Variationen

angegeben sind

(Spalte 2)

Verfahrens-Variationen

(Spalte 3)

Testergebnisse an gehärteten Platten, die direkt
aus Mischungsteilchen
hergestellt wurden

(Spalte It) __

Testergebnisse an gehärteten Platten, die nach kurzem heißem Mahlen aus Mischungsteilchen hergestellt wurden
(Spalte 5)

Temp. ⁰C (T/E) (T/E)„ % ToI
° ^H Extr.

SG

(T/E) (T/E),, % ToI SG ° Extr.

CD CO OO

Athylenvinylacetat-Copolymer (DQD 1868) · Pellets 4 χ
3,5 mm 100 Plectol H 1, 3071 behandelter Ton 50 Di Cup R 3»

Cl C2

C3 C4

C5

II7-I30 68-86

7^-79 75-80 75-80 W TÖ73
(1197)/ (147)/
22

142 17

(2012)/ (244)/
220 65

Athylenvinylacetat (DQD
1868)-Pellets 100 Benzoylperoxyd-Pulver (gelöst
in Toluol) 2,

Cl

C2

8O-I3O 50-80

man gab Holzmehl m 8 75,5 Portionen in dem Maße hin-(1078)/ zu, in dem die Mischung 120 nach Zugabe des vorherigen Anteils gerade zu einer stagnierenden Masse zusammenfloß. Man verwendete eine in die Teilchen eingetauchte Luftdüse, um das Lösungsmittel zu'entfernen

0,98

111

(1585)/
440

Chloriniertes Cl

Polyäthylen von duPont ID321,
Klumpen (35x
20 χ 15 mn 173 C2

3071 behandelter Ton 63 Di Cup R 0,9

163-1ÖO

man erhitzte das Mischge- 40 faß und dessen Inhalt auf (569)/ 170⁰C, bevor man mit dem 715 Vermischen begann. Für das Mischen wurde eine Stickstof f atmosphäre verwendet. Man gab das Peroxyd zu den gerührten Mischungsteilchen und mischte bei 40⁰C ohne Koagulation

1,51

38,7
(553)/
940 ·

Ports. Tabelle I

ent
ο co co

(Spalte 1)	(Spalte 2)	(Spalte 3)	(Spalte 4)	(Spalte 5)
Äthylenpropy-	Cl 150-200	Man erhitzte das Mischgefäß	45 112,6	12,5 31,4
len-Gummi		und Inhalt vor dem Vermischen'(64)/	(178)/
Enjay Vista-		auf 1500C. Nach dem Koagulieren 263	608
Ion 4θ4 Klum		wurde Wasser hinzugegeben, um
pen (20 χ 15		die Mischung vor C2 zu kühlen.
χ 10 ran) 300	C2 50-80	Es wurde Wasser hinzugegeben,
3071 behandel		um die Mischung vor C3 zu
ter Ton 50		kühlen.
Di Cup R 3,3	C3 55-60
		Man erhielt kleine Kugeln ge
		füllten EPR. Durch geeignete
		periodische Zugabe geringer
		Mengen Füllstoff konnten die
Gummiteilchen für längere Zeit
in Form frei fließender Teilr
chen gehalten werden

Tabelle II

'St X)

Ingre- Gewichts-

20

Mischbedingungen WB,

Ausnahmen unter

75

Cl

75

Cl

(Spalte 2)

Verfahrens -

Testergebnisse

94

Ö6

117

rade in dem Moment hinzu

4)

Testergebnisse an gehär-

1

dienzien teile

I3

CS, MHO, AA, CBS, VTC,

Verfahrens Variationen

C2

C2

Temp. 0C

Variationen

teten Platten,

(134O)/

(1222)/

(1658)/

gegeben, in dem die Mi

% ToI SG

teten Platten, die nach

5

wobei

angegeben sind

3

C3

,3

C3

; an gehär-

cc;

33

322

Extr.

kurzem heißem Mahlen aus

γ

3?

Cl

115-124

, die direkt

schung nach der vorherigen

16,5 0,94

Mischungsteilchen herge

C2

80-101

aus Mischungsteilchen

Füllstoffzugabe zu einer

stellt wurden

(Spalte 1)

C3

80-101

(Spalte 3)

hergestellt wurden

stagnierenden Masse zu

(Spalte 5)

Cl

sammenfloß.

(T/E) . (T/EL % ToI SG

C2

(Spalte

0 Extr.

Polyäthylen

LOO

C3

,3

(T/E) (T/EL

160 6,6

10b 0,6

(R4)-Pellets

O Ά

(2274)/(94)/

(1548)/(8)/

(4,0 ram Durch

435 79

370 10

20

115-124

21,5 0,99

1.

80-101

5

80-101

3

115-130

11,4 1,03

86-101

LOO

86-101

90 1,9

(1286)/(27)/

220 31

5

206 14

3

(2932)/(202)/

messer) 100

45Ο 232

Holzmehl

105-120

10,6 0,91

Flectol H

86-101

Thermax MT

86-101

Di Cup R

wie oben +

3 Teile

Man gab den Füllstoff

151 10,2

ASTM Nr. 2 Öl

in 10 Anteilen hinzu.

(2l42)/(l46)/

Polyäthylen

Jeder Anteil wurde ge

310 65

(R4) :

behandeltes

abgerauchtes

Siliciumdioxyd

Flectol H

Thermax MT

Di Cup R

Polyäthylen

(R4) :

behandeltes

ab gerauchtes

Siliciumdioxyd

Di Cup R

cn cn O

Ports. Tabelle II

co oo ro

(Spalte 1)	100	•50	20	(Spalte 2)	II5-I3I	(Spalte 3)	(Spalte 4)	3009-19-Pellets enthiel	0	I3	51	(Spalte 5)
Polyäthylen		5	3,3	Cl	86-101		109 50,	ten bei der Zugabe bereits				107 0,35
(R4)	100	1,75		C2	86-101		(1558)/	Peroxyd				(1528)/ (5)/
rotes Eisen	3,3		150	C3			10					100 602
oxyd 556O			60
Di Cup R	100	100			105-115			,0	I5	03
Polyäthylen		BaunwollfSBern		Cl	86-101		103 ö				112
(r4)	20	(1x3-30/1000		C2			(i486)/				(1606)/
Pyrex Glas		Zoll)					80				130
wolle	1,0	Di Cup R
Vinylsilan	3,3	Polyäthylen-
(3933)	100	Pellets
Di Cup R		Titandioxyd		105-128			,0.	1	,14
Polyäthylen	hydriertes AIu-		Cl	86-101		öö 8,8 11				167 10,6
%dral 705	mrniumoxyd		C2	77-101		(1251)/(126)/				(2372)/(152)/
	Thermax MT		C3			34 95				420 132
	Flectol H
Di Cup R
Polyäthylen
(R4)		110-126			B	0	»95
Cl	86-101		öö 0,05 7				101
C2			(1256)/(12)				(1437)/
			22 8				60
	*
	100-105			»0	1	,74
Cl		Man gab den TiO?-Füll-	109 12,ö 6				125 22 6,4· 1,56
		stoff in 12 Anteilen	(1560)/(183)/				(1765)/(31O)/
		hinzu. Man hielt die	15 45				80 155
		Mischtenperatur. Die

cn cn cn

Tabelle III

CD CD OO K>

Ingre- Gewichts-

1,75

1,75

Mischbedingungen VJB,

Verfahrens-

Testergebnisse an gehärte-| Testergebnisse, an gehärte

direkt ten Platten, die nach kur-

bei

hinzu. Auch das Silan-

iXürT

zem heißem Mahlen aus Mi

159

t

dienzien teile

50

CS, MHO, CBS, VTC,webe:

Variationen

ten Platten, die

aus Mischungsteilchen her

Püllstoffbehandlungsmittel,

EL.2 1,21

schungsteilchen herge

(2264)/

Ik

50,5

5

Ausnahmen unter Ver

und Kommentare

gestellt wurden

das in dieser Stufe einge

stellt wurden

245

I

5

fahrensvariationen an

arbeitet werden kann,oder

3,3

gegeben sind und

zu Beginn des Vermischens.

(Spalte 5)

1,5

Kommentare

(Spalte 4)

Die Zugabe des SiIicon-Tetra

(T/E) (T/EL % ToI SG 0 Ή Extr.

(Spalte 1}

(3pctlOc 2)

(Spalte 3)

(T/E)o (TZE^ ]

mers und des SC3933 zeigen

99 16 15,7 1,21

0,5

Temp. 0C

75 15

beide die physikalische und

(1414)/ (23O)/

Polyäthylen

3,3

Cl 135-145

(IO7I)/ (214)/

chemische Modifikation der

10 70

hoher Dichte

ger Dichte 100

C2 100-125

nur zur Euqilibrierung,

10 50

Füllstoffe "in situ" mit

(Monsanto MPE

Plectol H

keine Härtungsmittel

diesem Verfahren.

240-17555)-

Vlhitetex-Ton

zugabe

Pellets (3,0 χ

Thermax MT

C3 65-90

man gaü aas Kärlungs-

3,5 nm Durch

SC3933 Silan-

mittel zu den gerührten

8,7 1,18

Behandlungs-

Teilchen hinzu. Es er

mittel

folgte kein Zusammen

Silicon-

fließen zu einer Masse.

Tetramer

Di Cup R

109 3,4

Cl 100-125

(1564)/ (48)/

80 15

C2 85-100

man gab das Härtungsmit

messer) "X" 100

Plectol H

3071 behandel

ter Ton

Thermax MT

Di Cup R

Polyäthylen

(R4)-Pellets

(4,0 mm Durch

messer) gerin

cn cn O

CD CD OO

	(Spalte	Ports. Tabelle III	2)	(Spalte 3)	(Spalte 4)	92	Mischtemperatur erforder	7,5	(Spalte 5)	164 12,2
(Spalte 1)	Cl	100-124		74	(1305)/	lich.		92	(2332)/ (174)/
Polyäthylen-				(IO52)/	50	Nur zur Euqilibrierung,		(1305)/	410 165
(R4)-Pellets				30				140
(4,0 rnm Durch	C2	88-100
messer) gerin						keine Hartungsmittelzugabe.
ger Dichte 100						Man gab das Härtungsmittel
Plectol H 1,75						zu den gerührten Teilchen
behandelter					110	hinzu. Es erfolgte kein
Ton 50					(157O)/	Zusammenfließen zu einer Masse.	11,7
Di Cup R 4,9	Cl	100-120		345			171
Polyäthylen-							(2433)/
(RiJ)-Pellets						205 A
(4,0 mm Durch	C2	79-100	Man erhielt Mischungs		I
messer) gerin			teilchen frei von losem
ger Dichte 100			Füllstoff
Flectol H 1,51
Thermax MT 40				2,9
Di Cup R 3,30	Cl	130-145	Das Mischungsverhalten
Polyäthylen-			war sehr ähnlich dem
(DFD6OO5)-			mit Polyäthylen-Pellets
Pellets			geringer Dichte. Es war
(2,5x3,5 urn)			lediglich eine höhere
hohen Moleku
largewi chtes,
geringer	C2	IO3-I55
Dichte 100
Plectol H 1,75	C3	97-100
3071 behandel
ter Ton 50,5
Thermax MT 5
Di Cup R 3,3

cd cn cn

Zu der in Tabelle III mit "X" bezeichneten ersten Mischung wurden außerdem außerdem noch Ergebnisse an Mischungsteilchen nach direktem Einführen in einen üblichen Extruder, Extrudieren auf einen Draht, Dampfhärten und Entfernen vom Draht ermittelt:

(T/E) (T/E)„ % ToI SG

° ^H Extr.

183 21 5,7 0,94

(2593)/ (299)/

60 i}0

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■ _ 35 -

Dip vorlxpgpndp Frfindung umfaßt dip oharaktpristischpn und vortpilhaften Mischungsproduktρ dps gpfülltpn polymeren Matprials des besonderen Vprfahrpns sowie dprpn Vprwpndung, pinschlipßlich durch Druck oder in andprer wpise gpformtpr ΤρϊΙρ daraus und dipsp sowohl im ungphärtptpn thprmoplastischpn Zustand als auch im hitzpg*=härtptpn Zustand. Dip Frfindung umfaßt insbpsonderp Mischungpn aus Polyäthylpn und Blends oder Copolymprp, dip PoIyäthylpn enthalten mit Füllstoffpn, dip nach dpm bpsondprrn Vprfahrpn hprgpstpllt wurdpn, für dip Vprwpndung als plpktrisch isoliprpndps Matprial in Kombination mit mptallischpn plpktrischpn Leitern, wie dpm isoliprtpn Draht oder Kabpl 30 der Fig. 4. Dip pinzigartigp Schichtstruktur dps Füllstoffps und Polymprmatprials aufgrund dps bpsonderpn Vprfahrpns prsctipint bpi dipspr Vprwpndung bpsondprs dputlich durch Vprbpsserung dpr ßpständigkeit der elektrischpn Isolationsmischung gpgpnübpr hohpn Spannungsbplastungpn. Obwohl das Vprfahren zum Hprstpllpn von Mischung gefüllter thermoplastischer polymerer Materialien und die damit erhältlichen charakteristischen Produkte für die Verwendung in piner Vielzahl von geformten Produkten brauchbar sind, ist die vorlipgendp Frfindung jpdoch i'nsbPSondPTP gprichtpt auf härtbarp grfülltp polymprn PoIvolefinverbindungpn für dip Vprwpndung als Isolationsmatprial für mptallischp Leitpr und die härtbarpn gpfülltpn polympren Verbindungpn dpr vorlipgpnd^n Frfindung sind mit dpn üblichpn Vorrichtungen und Vprfahren leicht extrudierbar zu einer Isolationsschicht 32 auf einpm Draht odpr Kabpllpiterstrang 34.

Darübpr hinaus sind dip Mischprodukt ρ d«s bpsondprpn Vprfahrpns aus dem ursprünglich thermoplastisches polymeres Material enthaltenden Zustand härtbar ;;u einpm im wpspntlichen hitzegeh art et en. Zustand, was unter Anwendung üblicher Vprfahr<=n möglich ist pinschlipßlich dpr Vprwpndung von Hartungsmittpin, wip vprnetzpnden Pproxydpn oder durch ßpstrahlung, je nach d<=m, was für die sppzipllen polymrrpn Bestandtei! ρ gppignpt ist. So könnpn dip bpvorzugtpn Polyäthylpn pnthaltpndrn Mischungpn dpr vorliegpndpn Erfindung wirksam durch Zugabe gppigi;pton vernptznndpn Peroxyds und ausreichendps Frhitzen zur Aktivierung des Peroxyds durch dpssen thermischp Zersptzung gehärtpt werden, wip dips z.B. in dpn US-Patrntschriftpn ? 388 424 und 3 07Q 370 beschripbpn ist.

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Claims (2)

1. Anspruch ρ

   "*. Metallischer elektrischer Lpit^r mit einer plektrisch isolierenden Schicht darauf, die thermoplastisches polympres
   Material und Füllstoffe umfaßt und im wesentlichen aus teilchenförmigen Kohäsionskörpprn der vermischtpn Ingredienzien
   in einptn Polyphasensystem aus einander durchsetzenden diskontinuierlichen Phasen besteht, welches diskretp Mischphaspn aus polymer^m Material und Füllstoff einschließlich schichtförmigem Füllstoff und polymprem Material und Zwischenphaspn aus im wpsentlichen polymerem Material umfaßt.
2. 2. Gehärtetes Produkt einer Mischung, die dadurch
   gekennzeichnet ist, daß sie mindestens ein
   thermoplastisches Polyolefin ausgewählt aus Polyäthylen,
   Blends von Polyäthylen und anderen Polymeren und Copolymeren von Äthylen und anderen polymerisierbaren Materialien sowie
   Füllstoffteilchen'umfaßt, die kombiniert sind in einem Polyphasensystem einander durchsetzender diskontinuierlicher
   Phasen, das Mischphasen von Polyolefin und Füllstoff einschließlich schientformigern Füllstoff und polymerem Material und Zwischenphasen im wesentlichen aus Polyolefin umfaßt und daß sie ein Vernetzungsmittel dispergiert enthält.

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