DE3047269C2

DE3047269C2 - "Thermoplastische Polymermischung"

Info

Publication number: DE3047269C2
Application number: DE3047269A
Authority: DE
Inventors: Bartholomeus Dipl.-Ing. Ivanfy; Hans-Anton Dipl.-Ing. 4330 Mülheim Mayer; Daljit Dipl.-Ing. 4300 Essen Parmar
Original assignee: AEG Telefunken Kabelwerke AG
Current assignee: Ivanfy Bartholomeus Dipl-Ing 45479 Muelheim
Priority date: 1980-12-16
Filing date: 1980-12-16
Publication date: 1983-08-04
Also published as: EP0054424A3; ATE23177T1; EP0054424B1; EP0054424B2; EP0054424A2; DE3047269A1

Description

_ ίο

a) als elastomere Komponente ein Athylen-Cöpo-

lymer, mit mindestens 38% Comoriomer-Anteil in einer Gewichtsmenge von mindestens 50% des Polymergemisches.

b) als plastomere Komponente ein Äthylen-Copolymer mit mindestens 70% Äthylen-Anteil, in einer Gewichtsmenge von höchstens 50% des Polymergemisches:

c) als Füllstoff Aluminiumoxydhydrat oder/und Magnesiumhydroxyd und ggf. Magnesiumcar- _M bonat in einer Gewichtsmenge von 180—320% des Polymergemisches.

2. Polymermischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Comonomer-Anteil der elastomeren Komponente ein Vinylacetat ist ^₅

3. Polymermischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer hochfesten und auch ohne Weichmacher extrudierbaren Mischung die elastomere Komponente 60—80% des Gewichts der Polymermischung _χ beträgt

4. Verfahren zur Herstellung der Polymermischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Extruders mit einer Schnecke mit folgenden Merkmalen: ^

— Kernprogressive Einzugszone in einer Länge von 7 — 17 D, vorzugsweise 10—15 D (D=Durchmesser der Schnecke), mit einer Gangtiefe von 0,08—0,19 D für D < 90 mm bzw. _w 0,01 D bis 0,24 D für D > 90 mm bei einer Kompression von 1 :1,05 bis 1 :1,7, vorzugsweise 1 :1,2 bis 1 :1,5.

— Kompressionsanne AusstoBzone in einer Länge von 4 —13 D, vorzugsweise 5-8D₁ mit einer _4S Gangtiefe von 0,08-0,18 D für D<90 mm bzw. 0,1 D -0,22 D für D > 90 mm, bei einer Kompression von 1 :1 bis 1 :1,2, vorzugsweise 1 :1.

5. Verwendung der Polymermischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für die Herstellung von Kabelmantel

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Die Erfindung bezieht sich auf eine thermoplastische Polymermischung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie durch die DE-OS 25 54 802 bekannt «, ist, und auf einen Extruder zur Verarbeitung einer solchen Mischung.

Für viele Anwendungsfälle, insbesondere auch für Kabelmäntel, werden Kunststoffe benötigt, welche nicht brennbar oder schwer entflammbar sind und eine gute _ω mechanische Festigkeit aufweisea Da halogenhaltige Kunststoffe im Brandfall durch schädliche Gasentwicklung sekundär Schäden verursachen, wurde stattdessen beispielsweise an sich brennbares vernetztes Polyäthylen- verwendet; welches mit die Flammfestigkeit bewirkenden anorganischen Zusätzen vermischt ist Die Herstellkosten sind jedoch im Vergleich zu beispielsweise PVC relativ hoch, da eint--ausreichende mechanische Festigkeit nur durch Vernetzen erreicht wurden konnte- Darüber hinaus ist Polyäthylen nur im bekannten Maße aufnahmefähig für: Füllstoffe, da die Mischungen bei zu hohen Füllstoffgehalten-»verstrammen«, einen 'zu geringen mechanischen Zusammenhalt aufweisen und schwer verarbeitbar sind.' Die nach der DE-OS 2554 802 bekannte Ausfüllmischling, welche keinen hohen Anforderungen bezüglich mechanischer Festigkeit erfüllen muß, wäre z. B. für Kabelmäntel oder Kabelisolierungen nicht geeignet ..,-."

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde; eine kostengünstige Pqlymennischüng zu ffiukji, weiche einerseits trotz Halogenfreiheit flammwidrig und andererseits mechanisch fest und gut verarbeitbar ist

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 gekennzeichnet Vinylacetat gemäß Anspruch 2 gewährleistet eine besonders gute Verarbeitbarkeit und ist darüber hinaus preisgünstig. Ein vorteilhafter Extruder zur Verarbeitung erfindungsgemäßer Mischungen weist die Merkmale des Anspruchs 5 auf.

Die erfindungsgemäße thermoplastische bzw. thermoelastische Polymermischung ist kostengünstig herstellbar, da keine Vernetzung erforderlich und der Anteil an preisgünstigen Füllstoffen hoch ist Überraschenderweise ergeben sich dennoch Zugfestigkeiten und Druckfestigkeiten, die sogar höher sein können als bei PVC Die hohe Füllung mit Metallhydroxyden wie insbesondere Aluminiumoxydhydrat ergibt eine außergewöhnlich gute Flammwidrigkeit (Oxygenindex). Bei Verwendung für Kabel verbleibt im Brandfall ein Aschegerüst welches die Aufrechterhaltung der elektrischen Isolierfähigkeit garantiert Bei 850" C ergeben sich Notlaufeigenschaften für eine Dauer von mindestens 20 Minuten, wie es bisher nur bei Verwendung vemetzter Kunststoffe möglich war.

Der plastomere Bestandteil der erfindungsgemäßen Mischung verstärkt wegen des hohen Äthylenanteils die mechanische Festigkeit Die hohe Füllung mit Metallhydroxyd ist bei erfindungsgemäßer Zugabe der elastomeren Komponente Äthylenvinylacetat (EVA) möglich, wobei auch ohne Vernetzung und trotz extrem hoher Füllung mit Metallhydroxyd erstaunlich hohe Festigkeitswerte erreicht werden.

Die Verarbeitbarkeit der erfindungsgemäßen Mischung ist trotz der hohen Füllung auch ohne Zugabe brennbarer und im Brandfall tropfender Weichmacher so gut, daß Kabelmantel wie üblich extrudiert werden können. Wegen der plastomeren Komponente müssen die Temperaturen bei der Verarbeitung erfindungsgemäßer Mischungen beispielsweise in einem Stempelkneter größer als 100⁰C, möglichst aber größer als 120"C sein. Da aber solche polaren Mischungen dazu neigen, an Metallen zu kleben, muß mit einer kühlen Kneterwand gearbeitet werden, wobei Temperaturen von weniger als 50° C angestrebt und 80° C nicht überschritten werden dürfen. Ein Zusatz von Trennmitteln, die in der Regel nicht flammwidrig sind, sollte vermieden Werden und ist nicht erforderlich.

Bei der Verarbeitung erfindungsgemäßer Mischungen in einem Extruder, beispielsweise zur Herstellung von Kabelumhüllungen, läßt sich ein besonders hoher

Materialdurchsatz problemlos erreichen, wenn die Extniderschnecke erfradüngsgemäß gestaltet wird. Dabei hat sich gezeigt, daß nur zwei Funkbonsbereiche erforderlich sind, nämlich eine Einzugs- und eine Ausstoßzone. Versuche mit verschiedenen dimensionierten Schnecken ergaben, daß bei erfindungsgemäß angegebenen Parametern, wobei insbesondere die kompressionsarme oder sogar kompressionslose Ausstoßzone wichtig ist, hohe Fertigungsgeschwiridigkeiten bei relativ geringer Antriebsleistung möglich sind.

Die vorteilhaften Eigenschaften, und die wesentlichen Gewichts-Bestandteile einiger erfindungsgemäßer Mischungen sollen durch die folgenden Beispiele verdeutlicht werden, wobei die Beispiele 1 und 2 für Kabelmäntel, das Beispiel 3 für feste Kabelinnenmäntel und das Beispiel 4 für die Aderisolierung eines Kabels besonders geeignet sind.

Beispiel 1

EVA-HastonW* (40% VA) 65 Teile

EVA-PIastomer (9% VA) 35 Teile

Aluminiumoxydhydrat 200 Teile

Anox HB. Alterungsschutzmittel 1 Teil

RußKetjenblackFEF 2J5 Teile

Zerreißfestigkeit: 8 N/mm²
Bruchdehnung: 150%
Oxygenindex größer als 45

Beispiel 2

EVA-Elastomer|45%VA) 60 Teile

Äthylencopolymer (0-20% VA) 40 Teile

Trennmittel 5 Teile

Aluminhimoxydhydrat 150 Teile Magnesiumverbindung (Magnesiunv-

carbonat, Magnesiumhydroxid) 50 Teile

Flectol H, Alterungsschutzmittel 1 Teil

TiO₂ 1 Teil

Zerreißfestigkeit: 7,5-9 N/mm² Bruchdehnung: 140-190%
Oxygenindex ca. 45—50

Beispiel 3

EVA-Elastomer(40% VA)	100 Teile
Aluminiumoxydhydrat	250 Teile
Trennmittel	5TeHe
Alterungsschutzmittel
AgeRite Resin D	!Teil

Zerreißfestigkeit: ca. 5 N/mm²
Bruchdehnung: ca. 200%
Oxygenindex ca. 50

B e i s ρ i e I 4

EVA-Elastomer(40%VA) 60 Teile

Äthylen-Copor/mer (0-20% VA) 40 Teile

Aluminiumoxydhydrat

(elektrolytarm) 200 Teile

Alterungsschutzmittel

VülkanösHS 1 Teil

PCD(PoIycarbodimid) 2 Teile

Pigment 1 Teil

Zerreißfestigkeit:7—8 N/min²
Bruchdehnung: 150 -180%
Oxygenindex — LOI >45,

Bei diesen Mischungen wurde Ahinüniumoxydhydrat mit einer spezifischen Oberfläche der Teilchen von mehr als 6 nWGramm gewählt Besonders vorteilhafte Ergebnisse für Oxygenindex und Festigkeit ergaben sich bei spezifischen Oberflächen von mehr als 10 m²/ Gramm. Gute Ergebnisse wurden auch bei Verwendung von Magiiesiumhydroxyd mit einer Teilchengröße von überwiegend <44 um

Selbstverständlich können den erfindungsgemäßen Mischungen zusätzlich Füllstoffe zugegeben werden wie z. B. Kaoline, Talkum, Metallkarbonate wie Kreide und Magnesium-Karbonat «A.uch andere Zusatzstoffe wie zusätzliche Polymere, Alterungsschutzmittel und Verarbeitungshilfsmittel können zugesetzt werden. Die erfindungsgemäßen Polymermischungen weisen auch ohne Vernetzung hervorragende mechanische Festigkeitswerte auf und bestehen härteste Brandprüfungen.

Eine die Festigkeit noch weiter erhöhende Vernetzung, peroxidisch oder durch energiereiche Strahlen, ist in Sonderfällen denkbar. Erfindungsgemäße Mischungen weisen gute elektrische Eigenschaften (zur Verwendung als Isoliermischungen) auf und können deshalb auch für elektrisch hochwertige Kabel wie Fernmeldekabel, Koaxialkabel, auch solche mit Lufträumen (ZeIl-PE, Scheibchen-PE) oder Hochspanmingskabel verwendet werden. Dabei besteht keine Gefahr, daß die Aderisolierungen deformieren oder schmelzen, weil die bei einer CV-Vulkanisation erforderliche hohe Verweildauer bei hohem Druck und hoher Temperatur entfällt Selbstverständlich ist die Verwendung erfindungsgemäßer Mischungen nicht auf elektrische Kabel beschränkt sondern überall dort sinnvoll, wo preisgünstige, flammfeste und auch ohne Vernetzung mechanisch feste Stoffe benötigt werden. Eine Verarbeitung zu langgestreckten flächigen Gütern wie Platten, Bänder und Profilen ist ohne Schwierigkeiten möglich.

Claims

Patentansprüche: '■ : ,

1. Thermoplastische Polymermischung auf der Basis von Äthylen-Cbpolymeren, welche mit anofganischen, die Flammfestigkeit bewirkenden FQH-stoffen gefüllt ist und im Bedarfsfall weitere Fülloder Zusatzstoffe enthält, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile: