DE3047269C2 - "Thermoplastische Polymermischung" - Google Patents
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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
50
55
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.
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
Bruchdehnung: 150%
Oxygenindex größer als 45
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
Oxygenindex ca. 45—50
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
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,
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 (1)
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:
Priority Applications (3)
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