DE3633056A1

DE3633056A1 - Extrudierfaehige mischung fuer halogenfreie, schwer entflammbare umhuellungen

Info

Publication number: DE3633056A1
Application number: DE19863633056
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Dr Rer Nat Hanisch; Richard Winter
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1986-09-29
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1988-04-07

Description

Die Erfindung betrifft eine extrudierfähige Mischung zur Herstellung einer halogenfreien und schwer entflammbaren Umhüllung von langgestrecktem Gut, wie elektrische Kabel oder Leitungen, Rohrbündelkabel, Rohrleitungen und dergl.

Schwer entflammbare Mischungen zur Herstellung der unterschiedlichsten Produkte werden auf vielen technischen Gebieten gefordert. So soll bei spielsweise die Isolierung elektrischer Kabel und Leitungen aus Polyvinyl chlorid unbrennbar sein, wenn solche Kabel oder Leitungen in Bergwerken, auf Schiffen oder in anderen feuergefährlichen oder feuergefährdeten An lagen Verwendung finden. Weichmacherfreies Polyvinylchlorid ist zwar un brennbar für die Herstellung elektrischer Kabel und Leitungen jedoch nicht geeignet. Zu diesem Zweck ist es daher üblich weichmacherhaltiges Poly vinylchlorid zu verwenden, das noch als flammwidrig bezeichnet werden kann. Diese Eigenschaft erhält es durch das bei Erwärmung freiwerdende Chlor wasserstoffgas, das bei der Zersetzung der Isolierung aus dem Polyvinyl chlorid entsteht und die entstehende Flamme zum Erlöschen bringt. Nachtei lig hierbei sind die bekannten Folgeschäden, die sich dadurch ergeben, daß der bei Erwärmung abgespaltene gasförmige Chlorwasserstoff sich mit Wasser oder Wasserdampf zu Salzsäure verbindet, die Metalle, Beton oder sonstige Gegenstände anätzt oder zerstört. Im Bemühen, solche Nachfolgeschäden zu unterbinden, hat man bereits vorgesehen (DE-OS 17 69 343), den polymeren Werkstoffen zur Bindung der unter Wärmeeinwirkung abgespaltenen flüchtigen Säuren sehr feinteiligen, säurebindenden Füllstoff mit einer mittleren Korngröße unter 250 µm zuzugeben. Dieses bekannte Verfahren hat sich in der Praxis nicht durchsetzen können.

Man ist deshalb inzwischen zu halogenfreien Basismaterialien übergegangen, die man durch flammwidrige halogenfreie Zusätze schwer entflammbar einstellt. Bekannt ist in diesem Zusammenhang eine flammwidrige halogenfreie Polymer mischung (DE-OS 28 09 294), die eine definierte Menge an Aluminiumoxidhy drat enthält. Als Basismaterialien werden hierbei Kautschuke oder kaut schukartige Werkstoffe verwendet, die im Zuge der Verarbeitung zum Endpro dukt durch Wärmeeinwirkung chemisch vernetzt werden. Die genannten Werk stoffe sind schwer zu verarbeiten, der maschinelle Aufwand ist groß, das Herstellungverfahren damit kostenaufwendig und die Werkstoffe sind nicht in jedem Fall wirklich halogenfrei.

Der Erfindung liegt daher, ausgehend von den bekannten Möglichkeiten, die Aufgabe zugrunde, halogenfreie und schwer entflammbare Mischungen zu finden, die vom Eigenschaftsbild her den gestellten Anforderungen genügen, die darüber hinaus aber wesentlich kostengünstiger zu verarbeiten sind und ver besserte Wärmestandfestigkeit aufweisen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Mischung ein Copolymer des Ethylens mit einem Comonomer-Anteil von 10-30 Gew.% als Basismaterial und eine die Wärmestandfestigkeit erhöhende polymere Komponente enthält, deren Anteil an der Gesamtmenge Polymer 10-50 Gew.% beträgt.

Eine solche Mischung ist halogenfrei. Folgeschäden im Brandfall sind nicht zu erwarten. Der Copolymerbasisanteil gewährleistet die gute Aufnahmefähig keit von Füllstoffen, die zur Einstellung der geforderten Brandsicherheit notwendig sind. Durch die zusätzliche polymere Komponente erhält eine aus dieser Mischung hergestellte Umhüllung eine den Erfordernissen angepaßte erhöhte Wärmestandfestigkeit, ohne daß ein Vernetzungsschritt nachgeschal tet werden müßte. Zudem läßt die dadurch verbesserte Fließfähigkeit der Mischung während der Extrusion zum Endprodukt erhöhte Fertigungsgeschwindig keiten bei kostengünstigem maschinellen Aufwand zu. Durch die polymere Zu satzkomponente wird neben einer erhöhten mechanischen Formbeständigkeit auch eine für viele Anwendungszwecke gleichzeitig wünschenswerte Ölbe ständigkeit erreicht, die bei einer sonst gleichen Mischung ohne Zusatz komponente in der Regel nur durch eine zusätzliche Vernetzung des Basis materials erzielt werden kann.

Für die Zwecke der Erfindung besonders geeignete Copolymere sind solche auf Acetat- oder Acrylat-Basis, beispielsweise Ethylen-Vinylacetate, Ethy len-Ethylacrylate oder Ethylen-Butylacrylate.

Für die die Wärmestandfestigkeit erhöhende Komponente kommt es wie aus geführt, auf hohe Schmelz- oder Erweichungsbereiche dieser Komponente an. Als besonders vorteilhaft für die Zwecke der Erfindung haben sich erwiesen: Hart-Polyethylene mit einer Dichte <0,92 g/cm³, vorzugsweise 0,94 g/cm³, lineare Polyethylene (LLDPE, VLDPE) mit einer Dichte von 0,88-0,95 g/cm³, aber auch Polypropylen mit einem Schmelzbereich bis 165°C, Polyamide und Polyester.

Durch den Copolymeranteil der Mischung ist die Aufnahmefähigkeit einer hin reichenden Menge an Füllstoffen gewährleistet. Zur Erzielung der geforderten Brandsicherheit können nach der Erfindung deshalb die hierzu geeigneten Füll stoffe, etwa Aluminiumoxidhydrate, Magnesiumhydroxide und ähnliche, in aus reichender Menge problemlos in die Mischung eingebracht werden. Als für die Zwecke der Erfindung ausreichende Menge an solchen Materialien werden 80 bis 180 Teile, bezogen auf 100 Teile Polymer angesehen. Unberücksichtigt bleibt dabei, daß weitere, nicht aktiv flammwidrig wirkende Füllstoffe, wie Kreide, Talkum usw., hinzukommen können. Durch die entsprechend der Erfindung ge wählte Mischungszusammensetzung können die Eigenschaften der hieraus herge stellten Endprodukte noch besser den gestellten Anforderungen angepaßt werden.

In Weiterführung des Erfindungsgedankens können in der Mischung zusätzlich ungesättigte, hydrolisierbare Vinylsilane verwendet werden. Diese werden im Zuge der Compoundierung und Verarbeitung auf die Hauptkette wenigstens einer der polymeren Komponenten aufgepfropft, wobei die Mischung durch Feuchtigkeit vernetzbar wird.

Als eine der Komponenten kann auch ein solches Polymer verwendet werden, das hydrolisierbare Silangruppen bereits aufgepfropft oder einpolymerisiert enthält. Auch in dieser Zusammensetzung werden die erfindungsgemäßen Mischungen zusätzlich durch Feuchtigkeit vernetzbar.

Die erfindungsgemäße Mischung ist zu einer Umhüllung von langgestrecktem Gut auf den unterschiedlichsten technischen Gebieten geeignet. In be sonderem Maße ist an die den äußeren Einflüssen ausgesetzte äußere Um hüllung gedacht, das ist z. B. bei elektrischen Kabeln oder Rohrbündel kabeln der Kabelmantel und bei Rohrleitungen der Schutzmantel. Ein solcher Schutzmantel ist aber auch ein sog. "Kanalrohrkabel", das als "Rohr" ver legt wird und in das nach der Verlegung elektrische Kabel oder Leitungen, insbesondere auch mit Lichtwellenleitern, eingezogen werden.

Für die vorstehenden Anwendungszwecke haben sich z. B. die in den folgenden Beispielen I bis III angeführten Mischungen als besonders geeignet erwiesen.

Beispiel I

Ethylen-Vinylacetat-Copolymer
(EVA) mit einem Acetatanteil von 20% 70 Teile Hartpolyethylen (Dichte 0,96 g/cm³) 30 Teile Aluminiumoxidhydrat130 Teile

Beispiel II

Ethylen-Vinylacetat-Copolymer
(wie Beispiel I) 60 Teile Lineares Polyethylen (Dichte 0,92 g/cm³) 40 Teile Magnesiumhydroxid110 Teile

Beispiel III

Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer 50 Teile Polyethylen (VLDPE) (Dichte 0,9 g/cm³) 50 Teile Aluminiumoxidhydrat140 Teile

Silan (Vinyltrimethoxisilan) 2 Teile Peroxid 0,1 Teil Kondensationskatalysator
(Dibutylzinndilaurat) 0,05 Teile

Claims

1. Extrudierfähige Mischung zur Herstellung einer halogenfreien und schwer entflammbaren Umhüllung von langgestrecktem Gut, wie elek trische Kabel oder Leitungen, Rohrbündelkabel, Rohrleitungen und dergl., gekennzeichnet durch ein Copolymer des Ethylens mit einem Comonomer-Anteil von 10-30 Gew.% als Basismaterial und einer die Wärmestandfestigkeit erhöhenden polymeren Komponente, deren Anteil an der Gesamtmenge Polymer 10-50 Gew.% beträgt.

2. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Comono mere ein Acetat ist.

3. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Comono mere ein Acrylat ist.

4. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekenn zeichnet, daß die die Wärmestandfestigkeit erhöhende polymere Kom ponente ein Hart-Polyethylen mit einer Dichte <0,92 g/cm³, vorzugs weise 0,94 g/cm³, ist.

5. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekenn zeichnet, daß die die Wärmestandfestigkeit erhöhende polymere Kom ponente ein lineares Polyethylen (LLDPE, VLDPE) mit einer Dichte von 0,88-0,95 g/cm³ ist.

6. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekenn zeichnet, daß die die Wärmestandfestigkeit erhöhende hochpolymere Komponente Polypropylen ist.

7. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekenn zeichnet, daß die die Wärmestandfestigkeit erhöhende hochpolymere Kom ponente Polyester ist.

8. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekenn zeichnet, daß die die Wärmestandfestigkeit erhöhende hochpolymere Kom ponente -Polyamid ist.

9. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekenn zeichnet, daß als flammwidriger Zusatz ein Aluminiumoxidhydrat dient.

10. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekenn zeichnet, daß als flammwidriger Zusatz ein Magnesiumhydroxid dient.

11. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekenn zeichnet, daß die genannten flammwidrigen Zusätze als Kombination oder auch mit anderen, nicht aktiv flammwidrig wirkenden Füllstoffzusätzen, wie Kreide, Talkum usw., verwendet werden.

12. Mischung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die flammwidrigen Zusätze 80 bis 180 Teile bezogen auf 100 Teile Basis material betragen.

13. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekenn zeichnet, daß als weiterer Zusatz ungesättigte, hydrolisierbare Silane verwendet sind, die im Zuge der Compoundierung oder Verarbeitung auf die Polymerkette mindestens eines der genannten Polymere aufgepfropft werden.

14. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekenn zeichnet, daß mindestens eine der polymeren Komponenten hydrolisier bare Silane bereits in aufgepfropfter Form oder in die Hauptkette des Polymers bereits einpolymerisiert enthält.