DE69613393T2

DE69613393T2 - Behandelte kohlenstoffartige zusammensetzungen und verbesserte polymerzusammensetzungen

Info

Publication number: DE69613393T2
Application number: DE69613393T
Authority: DE
Inventors: Jameel Menashi; F. Reed; S. Whitehouse
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2016-11-20
Also published as: CN1125117C; KR19990071567A; WO1997019132A1; ATE202130T1; US6953825B1; ZA969647B; NO311087B1; DE69613393D1; HK1015806A1; MY136105A; PE25997A1; EP0862596B1; CA2238748A1; NO982301D0; AR004344A1; CN1207751A; JP2000511212A; EP0862596A1; TW412558B; NO982301L

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft behandelte kohlenstoffartige Zusammensetzungen, die ein kohlenstoffartiges Material, vorzugsweise einen Ruß umfassen, das mit einem Esterpolymer behandelt ist. Die vorliegende Erfindung betrifft auch polymere Zusammensetzungen, die das behandelte kohlenstoffartige Material und mindestens ein Polymer umfassen.

Stand der Technik

Kohlenstoffartige Materialien umfassen Ruß, Graphit und Kohlenstofffasern, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
Ruße, die durch ein Furnace-Verfahren hergestellt werden, weisen im allgemeinen Schüttdichten im Bereich von 0,02 bis 0,1 Gramm/Kubikzentimeter (g/cm³) auf und sind im allgemeinen als flockige Ruße bekannt. Flockige Ruße sind im allgemeinen leicht in Flüssigkeiten und in einigen polymeren Systemen zu dispergieren. Flockige Ruße sind jedoch im allgemeinen auch kohäsiv und daher beispielsweise beim Transportieren und Wiegen schwierig zu handhaben.
Flockige Ruße werden durch verschiedene Arten von mechanischen Prozessen agglomeriert, und zwar entweder in trockenem Zustand oder mit Hilfe einer Flüssigkeit, um Pellets mit verbesserten Handhabungseigenschaften herzustellen. Übliche flüssige Pelletisiermittel sind Öle und Wasser. Das Verfahren zum Agglomerieren von flockigen Rußen zur Bildung von Rußpellets wird üblicherweise als Pelletisieren bezeichnet.
Leider weisen die üblicherweise verwendeten Verdichtungs- oder Agglomerationsverfahren (Pelletisieren) auf die Dispersionseigenschaften des Rußes nachteilige Wirkungen auf. Es ist daher in der Technik bekannt, dass beim Pelletisieren von Rußen ein feines Gleichgewicht zwischen akzeptablen Handhabungseigenschaften und einer einfachen Dispersion bzw. Dispergierbarkeit besteht.
Ein Verfahren zum Pelletisieren von Ruß ist im US-Patent Nr. 2,065,371 beschrieben, das ein typisches Nasspelletisierverfahren beschreibt, wobei der flockige Kohlenstoff und eine Flüssigkeit, normalerweise Wasser, vereinigt und gerührt werden, bis sich runde Kügelchen gebildet haben. Diese Kügelchen werden dann unter Bildung von Rußpellets getrocknet, wobei der Wassergehalt vorzugsweise auf unter 1% reduziert wird.
In Patenten des Standes der Technik wird auch die Verwendung von Bindemittelzusätzen in einem Nasspelletisierverfahren beschrieben, um die Handhabungseigenschaften der Pellets weiter zu verbessern.
Der Bau isolierter elektrischer Leiter, d. h. Drähte und Kabel, die für mittlere und hohe Spannungen ausgelegt sind, ist in der Technik bekannt. Typische Konstruktionen enthalten einen Leiterkern, der ein oder mehrere Stränge eines leitenden Metalls oder Legierung wie Kupfer oder Aluminium; eine Schicht einer halbleitenden Schutz- bzw. Abschirmverbindung; eine Isolierschicht wie beispielsweise vernetzten Polyethylen- oder Ethylenpropylenkautschuk und eine Schicht einer halbleitenden isolierenden Schutzverbindung, die über der Isolierung liegt, umfasst.
Die Leiterschutzhülle, die Isolierschutzhülle und die darüber liegende halbleitende Schutzschicht können entweder mittels eines zweistufigen oder eines einfachen dreistufigen Extrusionsverfahrens gebildet werden. Als zweistufiges Verfahren wird ein Verfahren bezeichnet, bei dem die Leiterschutzhülle und die Isolierschicht zusammen extrudiert werden und dann vor der Extrusion der Halbleiterlsolierschicht quervernetzt werden. Als einstufiges Dreifach-Extrusionsverfahren wird ein Verfahren bezeichnet, bei dem die Leiterschutzhülle, die Isolierschutzhülle und die halbleitende Schutzhülle alle in einem herkömmlichen Extrusionskopf extrudiert und gleichzeitig quervernetzt werden. Das einstufige Dreifach-Extrusionsverfahren minimiert die Produktionsschritte und ist daher ein bevorzugtes Herstellungsverfahren. Darüber hinaus bewirkt das einstufige Dreifach-Extrusionsverfahren im allgemeinen eine vollständigere Bindung der halbleitenden Schutzschicht mit der Isolierschicht, als das bei einem zweistufigen Verfahren der Fall ist.
Um die isolierten elektrischen Drähte zu spleißen oder an den Enden zusammenzufügen sollte die halbleitende Schutzschicht im allgemeinen von der Isolierschicht abgestreift werden. Das Abstreifen der halbleitenden Schutzschicht von der Isolierschutzschicht ist häufig sehr schwierig. Wenn die halbleitende Schutzschicht Ruß enthält, erhält man häufig einen kohlenstoffhaltigen Rückstand auf der Oberfläche der Isolierschutzhülle. Der Kohlenstoffrückstand kann nachteiligerweise in der Isolierschicht das sogenannte Treeing fördern, das letztendlich zu einem elektrischen Durchschlag des Kabels führt. Es ist daher vorteilhaft und erwünscht, dass eine halbleitende Schutzschicht eine geringe Abstreifkraft aufweist (leicht aufzutrennen ist), wenn sie von der Isolierschicht entfernt wird und dass die halbleitende Schutzschicht minimale Mengen'an Kohlenstoffrückständen auf der Oberfläche der Isolierschicht zurückläßt.
Abstreifbare Zusammensetzungen für leitende Schilde sind solche, die von einer quervernetzten Isolierschicht getrennt werden können, ohne merkliche Rückstandsmengen auf der Isolierschicht zurückzulassen. Die Kraft, die zum Abtrennen einer abstreifbaren Leiterschutzhüllenzusammensetzung erforderlich ist, ist beträchtlich geringer als die Kraft, die zum Trennen von gebundenen Schutzzusammensetzungen erforderlich ist.
Die Preisdifferenz zwischen abstreifbaren und gebundenen halbleitenden Schutzhüllenzusammensetzungen, die auf existierenden technischen Ansätzen beruhen, ist beträchtlich. Es wäre vorteilhaft, kosteneffektivere abstreifbare Formulierungen herzustellen als diejenigen, die aus den bislang verwendeten technischen Ansätzen entwickelten.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung umfasst behandelte kohlenstoffartige Zusammensetzungen, die in ihrer trockenen Form verbesserte Handhabungseigenschaften aufweisen und die Polymerzusämmensetzungen verbesserte Leistungskennwerte verleihen. Kohlenstoffartige Materialien umfassen Ruß, Graphit und Kohlenstofffasern, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Die behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzungen umfassen:
ein kohlenstoffartiges Material, vorzugsweise einen Ruß und
0,05 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bezogen auf das behandelte kohlenstoffartige Material, mindestens eines Esterpolymerbehandlungsmittels, das mindestens ein Monomer umfasst, das ausgewählt ist aus mindestens einer der folgenden Gruppen:
i) Vinylalkohol oder einem Ester aus Vinylalkohol und einer Carbonsäure, die 1-20 Kohlenstoffatome enthält;
ii) Acrylsäure oder einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure; oder
iii) Methacrylsäure oder einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Methacrylsäure.
Das Esterpolymer-Behandlungsmittel umfasst darüber hinaus vorzugsweise Ethylen, ein Alphaolefin oder ein aromatisches Vinylmonomer. Noch bevorzugter ist das Esterpolymer-Behandlungsmittel ein Polymer, das aus einer der folgenden Gruppen ausgewählt ist:
a) Ethylen und Vinylacetat;
b) Ethylen und einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure;
c) Styrol und einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure; und
d) Ethylen, Vinylacetat und einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure.
Für die Verwendung in der erfindungsgemäßen behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzung geeignete kohlenstoffartige Materialien umfassen Ruß, Graphit und Kohlenstofffaser, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Der Ruß kann jeder beliebige Ruß sein, beispielsweise ein Furnace-Ruß, ein Thermalruß, ein Acetylenruß und ein durch ein Vergasungsverfahren hergestellter Ruß. Obwohl in den erfindungsgemäßen kohlenstoffartigen Zusammensetzungen jeder Ruß verwendet werden kann, sind Ruße besonders bevorzugt, die eine Jodzahl (I&sub2;-Zahl) von 10 bis 1800 mg/g und einen Flocken-Dibutylphthalatabsorptionswert (DBP) von 40 bis 350 cm³/100 g aufweisen.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch neue Polymerzusammensetzungen, die umfassen:
eine Polymerkomponente und
0,5 bis 74 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung, einer behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzung, die ein kohlenstoffartiges Material, vorzugsweise einen Ruß, umfasst, und bezogen auf das Gewicht der behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzung 0,05-50 Gew.-% mindestens eines Esterpolymerbehandlungsmittels umfasst, welches mindestens ein Monomer umfasst, das ausgewählt ist aus mindestens einer der folgenden Gruppen:
i) Vinylalkohol oder einem Ester aus Vinylalkohol und einer Carbonsäure, die 1-20 Kohlenstoffatome enthält;
ii) Acrylsäure oder einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure oder
iii) Methacrylsäure oder einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Methacrylsäure.
Die Polymerzusammensetzungen können andere herkömmliche Additive wie Härtungsmittel, Verarbeitungshilfen, Kohlenwasserstofföle, Beschleuniger, Koagenzien, Antioxidationsmittel und dergleichen enthalten.
Für die Verwendung in den erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzungen geeignete kohlenstoffartige Materialien umfassen Ruß, Graphit und Kohlenstofffaser, wobei Ruß bevorzugt ist, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
Für die Verwendung in den erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzungen bevorzugte Behandlungsmittel umfassen die Behandlungsmittel, die zuvor bezüglich der erfindungsgemäßen behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzungen beschrieben wurden.
Obwohl in der erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzung jedes Polymer verwendet werden kann, umfassen für die Verwendung in den erfindungsgemäßen Polymerzusämmensetzungen bevorzugte Polymere, sind jedoch nicht auf diese beschränkt:
a) Propylenhomopolymere, Ethylenhomopolymere und Ethylencopolymere und Pfropfpolymere, wobei die Comonomeren atisgewählt sind aus Buten, Hexen, Propen, Okten, Vinylacetat, Acrylsäure, Methacrylsäure, C&sub1;-C&sub8;-Alkylestern von Acrylsäure, C&sub1;- C&sub8;-Alkylester von Methacrylsäure, Maleinanhydrid, Halbestern von Maleinanhydrid und Kohlenmonoxid;
b) Elastomere, ausgewählt aus Naturkautschuk, Polybutadien, Polyisopren, statistischem Styrolbutadienkautschuk (SBR), Polychloropren, Acrylnitrilbutadien, Ethylenpropylen- Co- und -Terpolymere, Ethylenpropylendienrnonomer (EPDM); und
c) Homopolymere und Copolymere von Styrol, einschließlich linearer und radialer Styrol-Butadien-Styrol-Polymere, Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und Styrolacrylnitril (SAN).
Die erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzungen können auf jede in der Technik bekannte Art und Weise der Kombination von Polymeren und teilchenförmigen Komponenten hergestellt werden. Eine erfindungsgemäße Polymerzusammensetzulng, die vorteilhafterweise als halbleitende Zusammensetzung zur Verwendung in Draht- und Kabelanwendungen eingesetzt werden kann, umfasst:
25-55 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung, einer erfindungsgemäßen behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzung, wobei das kohlenstoffartige Material vorzugsweise ein Ruß ist;
0 bis 2 Gew.-% eines Stabilisators, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung;
0 bis 2 Gew.-% eines Antioxidationsmittels, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung;
0 bis 10 Gew.-% eines Vernetzungsmittels, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung;
wobei der Rest ein Polymer, ein Verschnitt oder ein Gemisch von Polymeren ist, die ausgewählt sind aus der folgenden Gruppe:
einem Ethylenhomopolymer;
einem Propylenhomopolymer;
mit einem oder mehreren Alphaolefinen, wie Propylen, Buten, Hexen oder Okten, polymerisiertes Ethylen;
mit Propylen und einem Dienmonomer, vorzugsweise Norbornen, polymerisiertes Ethylen; und
Ethylen, das mit einem oder mehreren Monomeren polymerisiert ist, die ausgewählt sind aus Vinylacetat, das vorzugsweise 16-45 Gew.-% Vinylacetatmonomer umfasst, bezogen auf das Gewicht des Ethylenvinylacetats; Acrylsäure; Methacrylsäure; C&sub1;-C&sub8;-Alkylestern von Acrylsäure; C&sub1;-C&sub8; Alkylestern von Methacrylsäure; Maleinanhydrid; oder einem Monoester, der abgeleitet ist von Fumarsäure oder Maleinsäure, Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid.
Die erfindungsgemäße Polymerzusammensetzung kann darüber hinaus ein zusätzliches Polymer umfassen, wie beispielsweise Acrylnitrilbutadienelastomer, das vorzugsweise 25-55 Gew.-% Acrylnitril enthält.
Für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung geeignete Vernetzungsmittel enthalten: organische Peroxide, wie Dicumylperoxid; Schwefel und Schwefeldonorsysteme. Wenn das verwendete Vernetzungsmittel ein organisches Peroxid ist, kann die erfindungsgemäße Polymerzusammensetzung darüber hinaus 0 bis 10 Gew.-% eines Vinylsilans, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung umfassen.
Eine erfindungsgemäße Polymerzusammensetzung, die vorteilhafterweise als eine Masterbatch-Formulierung eingesetzt werden kann, umfasst:
20-80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung, einer erfindungsgemäßen behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzung, worin das kohlenstoffartige Material vorzugsweise ein Ruß ist; und
80 - 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung, mindestens eines Polymers, ausgewählt aus einem Ethylenhomopolymer oder -copolymer, wobei das Comonomer vorzugsweise ausgewählt ist aus Hexen, Propen, Buten, Okten, Vinylacetat, Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat, Propylenhomopolymeren oder -copolymeren; oder Styrolhomopolymeren oder -copolymeren einschließlich linearer oder radialer Styrol-Butadien-Styrol-Polymeren, Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und Styrolacrylnitril (SAN).
Vorzugsweise ist das Ethylenhomopolymer oder -copolymer Polyethylen, Polyethylen niedriger Dichte, lineares Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen hoher Dichte oder ein Polyethylenwachs. Die Polymerzusammensetzung kann darüber hinaus Antioxidationsmittel, Peroxidzersetzer, gehinderte Aminlichtschutzmittel, substituierte Benzophenon-UV-Adsorber und/oder Verarbeitungshilfen enthalten.
Die vorliegende Erfindung umfasst darüber hinaus aus den erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzungen hergestellte Erzeugnisse.
Ein bevorzugtes Erzeugnis ist ein extrudiertes Erzeugnis, beispielsweise ein Profil, ein Rohr, ein Band oder ein Film. Ebenfalls bevorzugt als erfindungsgemäßes Erzeugnis ist ein Kabel für mittlere oder hohe Spannungen, umfassend:
einen metallisch leitenden Kern;
eine halbleitende Schutzhülle;
eine Isolierschicht; und
eine äußere halbleitende Schicht, wobei eine erfindungsgemäße Polymerzusammensetzung in der halbleitenden Schutzhülle und/oder der äußeren halbleitenden Schicht: verwendet wird. Eine erfindungsgemäße Polymerzusammensetzung, die zur Verwendung als eine Masterbatch-Formulierung vorteilhaft ist, kann verwendet werden, um ein Erzeugnis herzustellen, das umfasst:
1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Erzeugnisses, einer erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzung; und
99 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 98 bis 95 Gew.-% eines Polymers, bezogen auf das Gewicht des Erzeugnisses.
Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse können unter Verwendung herkömmlicher Techniken, wie sie vom Durchschnittsfachmann verwendet werden, hergestellt werden.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzungen ist, dass die erfindungsgemäßen behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzungen in trockener Form verbesserte Handhabungseigenschaften aufweisen.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzungen, bei denen das kohlenstoffartige Material ein Ruß ist, ist es, dass die behandelten Ruße in trockener Form verbesserte Handhabungseigenschaften aufweisen im Vergleich zu herkömmlichen flockigen oder pelletisierten Rußen:
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzungen ist es, dass die Polymerzusammensetzungen verbesserte rheologische, Verarbeitungs- oder mechanische Eigenschaften aufweisen. Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzungen und der Polymerzusammensetzungen ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung umfasst behandelte kohlenstoffartige Zusammensetzungen, die in trockener Form verbesserte Handhabungseigenschaften aufweisen und Polymerzusammensetzungen verbesserte Leistungskennwerte verleihen.
Die erfindungsgemäßen behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzungen umfassen:
ein kohlenstoffartiges Material, vorzugsweise einen Ruß, und
0,05 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 20 Gew.-%, noch bevorzugter 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des behandelten kohlenstoffartigen. Materials, mindestens eines Esterpolymerbehandlungsmittels, das mindestens ein Monomer umfasst, das ausgewählt ist aus mindestens einer der folgenden Gruppen:
i) Vinylalkohol oder einem Ester von Vinylalkohol und einer Carbonsäure, die 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthält;
ii) Acrylsäure oder einen C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure; oder
iii) Methacrylsäure oder einen C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Methacrylsäure.
Beispiele für einen Ester aus Vinylalkohol und einer Carbonsäure, die 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthält, umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Vinylacetat, Vinylproprionat und Vinylbutyrat. Vorzugsweise umfasst das Polymerbehandlungsmittel darüber hinaus Ethylen, ein Alphaolefin oder ein aromatisches Vinylmonomer. Bevorzugter ist das Esterbehandlungsmittel ein Polymer, das aus einer der folgenden Gruppen ausgewählt ist:
a) Ethylen und Vinylacetat;
b) Ethylen und einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure;
c) Styrol und einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure; und
d) Ethylen, Vinylacetat und einem C&sub1;-C&sub8; Alkylester von Acrylsäure.
Für die Verwendung in den erfindungsgemäßen behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzungen geeignete kohlenstoffartige Materialien umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Ruß, Graphit und Kohlenstofffaser. Der Ruß kann jeder Ruß sein, wie beispielsweise ein Furnace-Ruß, ein Thermal-Ruß, ein Acetylen-Ruß und ein durch ein Vergasungsverfahren hergestellter Ruß. Obwohl in den erfindungsgemäßen kohlenstoffartigen Zusammensetzungen jeder beliebige Ruß verwendet werden kann, sind Ruße besonders bevorzugt, die eine Jodzahl (I&sub2;-Zahl) von 10 bis 1800 mg/g und einen Flocken-Dibutylphthalatabsorptionswert (DBP) von 40 bis 350 cm³/100 g aufweisen.
Die behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzungen können auf jede in der Technik bekannte Art und Weise hergestellt werden, wie beispielsweise durch physikalisches Mischen der Komponenten, Schmelzmischen der Komponenten oder Kombinieren der Komponenten, während das kohlenstoffartige Material pelletisiert wird.
Wenn ein Ruß in den erfindungsgemäßen kohlenstoffartigen Zusammensetzungen als kohlenstoffartiges Material verwendet wird, werden die behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzungen vorzugsweise durch ein Pelletisierungsverfahren hergestellt, indem man:
einen flockigen Ruß in einem Nadelpelletisierer mit einer wässrigen Dispersion in Kontakt bringt, die ein Esterpolymer- Behandlungsmittel enthält, das aus den vorhergehenden Verbindungsgruppen ausgewählt ist; und
Erwärmen der nassen Pellets unter kontrollierten Temperatur- und Zeitparametern, so dass das Wasser von den Pellets entfernt wird, das Esterpolymer-Behandluncjsmittel jedoch nicht wesentlich zersetzt wird und die Endkonzentration des Polymer- Behandlungsmittels auf dem trockenen Ruß 0,05 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des behandelten Rußes, beträgt.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch neue Polymerzusammensetzungen, die umfassen:
eine Polymerkomponente und
0,5 bis 74 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung, einer behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzung, die ein kohlenstoffartiges Material, vorzugsweise einen Ruß, und 0,05 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 20 Gew.-%, bevorzugter 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzung, mindestens eines Esterpolymer-Behandlungsmittels umfasst, das mindestens ein Monomer umfasst, das ausgewählt ist aus mindestens einer der folgenden Gruppen:
i) Vinylalkohol oder einem Ester von Vinylalkohol und einer Carbonsäure, die 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthält;
ii) Acrylsäure oder einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure; oder
iii) Methacrylsäure oder einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Methacrylsäure.
Die Polymerzusammensetzungen können andere herkömmliche Additive enthalten, wie beispielsweise Härtungsmittel, Verarbeitungshilfen, Kohlenwasserstofföle, Beschleuniger, Coagenzien, Antioxidationsmittel und dergleichen.
Geeignete kohlenstoffartige Materialien zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzungen umfassen, sind jedoch nicht auf diese beschränkt: Ruft Graphit und Kohlenstofffaser, wobei Ruß bevorzugt ist.
Bevorzugte Behandlungsmittel für die Verwendung in den erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzungen umfassen die zuvor bezüglich der erfindungsgemäßen behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzungen beschriebenen Behandlungsmittel. Vorzugsweise umfasst das Esterpolymer-Behandlungsmitael darüber hinaus Ethylen, ein Alphaolefin oder ein aromatisches Vinylmonomer. Bevorzugter ist das Esterpolymer-Behandlungsmittel ein Polymer, das aus einer der folgenden Gruppen ausgewählt ist:
a) Ethylen und Vinylacetat;
b) Ethylen und einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure;
c) Styrol und einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure; und
d) Ethylen, Vinylacetat und einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure.
Obwohl jedes Polymer in der erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzung verwendet werden kann, umfassen bevorzugte Polymere zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzungen, sind jedoch nicht darauf beschränkt:
a) Propylenhomopolymere, Ethylenhomopolymere und Ethylencopolymere und Pfropfpolymere, wobei die Comonomeren ausgewählt sind aus Buten, Hexen, Propen, Okten, Vinylacetat, Acrylsäure, Methacrylsäure, C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure, C&sub1;- C&sub8;-Alkylester von Methacrylsäure, Maleinanhydrid, Halbester von Maleinanhydrid und Kohlenmonoxid;
b) Elastomere, die ausgewählt sind aus Naturkautschuk, Polybutadien, Polyisopren, statistischem Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Polychloropren, Acrylnitrilibutadien, Ethylenpropylenco- und -terpolymere, Ethylenpropylendienmonomer (EPDM); und
c) Homopolymere und Copolymere von Styrol, einschließlich linearer und radialer Styrol-Butadien-Styrol-Polymere, Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und Styrolacrylnitril (SAN).
Die erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzungen können auf jede beliebige in der Technik zum Kombinieren von Polymeren und teilchenartigen Komponenten bekannte Weise hergestellt werden. Eine erfindungsgemäße Polymerzusammensetzung, die vorteilhafterweise als eine halbleitende Zusammensetzung zur Verwendung in Draht- und Kabelanwendungen eingesetzt werden kann, umfasst:
25-55 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung, einer behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzung, die ein kohlenstoffartiges Material, vorzugsweise einen Ruß, umfasst, und 0,05 bis
50 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 20 Gew.-%, bevorzugter 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzung, mindestens eines Esterpolymer- Behandlungsmittels, das mindestens ein Monomer umfasst, das ausgewählt ist aus mindestens einer der folgenden Gruppen:
i) Vinylalkohol oder einem Ester aus Vinylalkohol und einer Carbonsäure, die 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthält;
ii) Acrylsäure oder einen C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure; oder
iii) Methacrylsäure oder einen C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Methacrylsäure;
0 bis 2 Gew.-% eines Stabilisators, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung,
0 bis 2 Gew.-% eines Antioxidationsmittels, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung,
0 bis 10 Gew.-% eines Vernetzungsmittels, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung;
wobei der Rest ein Polymer oder ein Verschnitt oder ein Gemisch von Polymeren ist, die aus der folgenden Gruppe ausgewählt sind:
einem Ethylenhomopolymer;
einem Propylenhomopolymer;
Ethylen, das mit einem oder mehreren Alphaolefinen, wie Propylen, Buten, Hexen oder Okten, polymerisiert ist;
Ethylen, das mit Propylen und einem Dienmonomer, vorzugsweise Norbornen, polymerisiert ist; und
Ethylen, das mit einem oder mehreren Monomeren polymerisiert ist, die ausgewählt sind aus Vinylacetat, das bezogen auf das Ethylenvinylacetat vorzugsweise 16 bis 45 Gew.-% Vinylacetatmonomer, Acrylsäure; Methacrylsäure; C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure; C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Methacrylsäure; Maleinanhydrid; oder einem Monoester, der von Fumar- oder Maleinsäure abgeleitet ist, Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid umfasst.
Beispiele für einen Ester aus Vinylalkohol und einer Carbonsäure, die 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthält, umfassen Vinylacetat, Vinylproprionat und Vinylbutyrat, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
Vorzugsweise umfasst das Esterpolymer-Behandlungsmittel, das in der kohlenstoffartigen Zusammensetzung eingesetzt wird, darüber hinaus Ethylen, ein Alphaolefin oder ein aromatisches Vinylmonomer. Bevorzugter ist das Ester-Behandlungsmittel ein Polymer, das ausgewählt ist aus einer der folgenden Gruppen:
a) Ethylen und Vinylacetat;
b) Ethylen und einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure;
c) Styrol und einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure; und
d) Ethylen, Vinylacetat und einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure.
Die erfindungsgemäße Polymerzusammensetzung kann darüber hinaus ein Zusatzpolymer enthalten, wie beispielsweise Acrylnitrilbutadienelastomer, das vorzugsweise 25 bis 55 Gew.-% Acrylnitril, bezogen auf das Gewicht des Acrylnitrilbutadienelastomers, enthält.
Zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzung geeignete Vernetzungsmittel umfassen organische Peroxide, wie beispielsweise Dicumylperoxid; Schwefel und Schwefeldonorsysteme. Wenn das verwendete Vernetzungsmittel ein organisches Peroxid ist, kann die erfindungsgemäße Polymerzusammensetzung darüber hinaus 0 bis 10 Gew.-% eines Vinylsilans, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung, umfassen.
Eine erfindungsgemäße Polymerzusammensetzung, die vorteilhafterweise als eine Masterbatch-Formulierung verwendet werden kann, umfasst:
20-80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung, einer behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzung, die ein kohlenstoffartiges Material, vorzugsweise einen Ruß, umfasst, und 0,05-50 Gew.-%, vorzugsweise 0,5-20 Gew.-%, bevorzugter 1-10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzung, mindestens eines Esterpolymer-Behandlungsmittels, das mindestens ein Monomer umfasst, das ausgewählt ist aus mindestens einer der folgenden Gruppen:
i) Vinylalkohol, oder einem Ester aus Vinylalkohol und einer Carbonsäure, die 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthält;
ii) Acrylsäure oder einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure; oder
iii) Methacrylsäure oder einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Methacrylsäure; und
80 - 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung, von mindestens einem Polymer, das ausgewählt ist aus einem Ethylenhomopolymer oder -copolymer, wobei das Comonomer vorzugsweise ausgewählt ist aus Hexen, Propen, Buten, Okten, Vinylacetat, Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat; Propylenhomopolymeren oder -copolymeren; oder Styrolhomopolymeren oder -copolymeren einschließlich linearen und radialen Styrol-Butadien-Styrol-Polymeren, Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und Styrolacrylnitril (SAN).
Vorzugsweise ist das Ethylenhomopolymer oder -copolymer Polyethylen, Polyethylen niedriger Dichte, lineares Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen hoher Dichte oder ein Polyethylenwachs. Die Polymerzusammensetzung kann darüber hinaus Antioxidationsmittel, Peroxidzersetzer, gehinderte Aminlichtschutzmittel, substituierte Benzophenon-UV-Adsorber und/oder Verarbeitungshilfen enthalten.
Vorzugsweise umfasst das Polymer-Behandlungsmittel darüber hinaus Ethylen, ein Alphaolefin oder ein aromatisches Vinylmonomer. Bevorzugter ist das Esterpolymer-Behandlungsmittel ein Polymer, das aus einer der folgenden Gruppen ausgewählt ist:
a) Ethylen und Vinylacetat;
b) Ethylen und einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure;
c) Styrol und einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure; und
d) Ethylen, Vinylacetat und einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure.
Die vorliegende Erfindung umfasst darüber hinaus Erzeugnisse, die aus den erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzungen hergestellt sind.
Ein bevorzugtes Erzeugnis ist ein extrudiertes Erzeugnis, wie beispielsweise ein Profil, ein Rohr, ein Band oder ein Film. Ebenso bevorzugt als erfindungsgemäßes Erzeugnis ist ein Kabel für mittlere oder Hochspannung, das umfasst:
einen metallisch leitenden Kern;
eine halbleitende Schutzhülle;
eine Isolierschicht; und
eine äußere halbleitende Schicht, wobei eine erfindungsgemäße Polymerzusammensetzung in der halbleitenden Schutzhülle und/oder der äußeren halbleitenden Schicht verwendet wird. Eine erfindungsgemäße Polymerzusammensetzung zur Verwendung als eine Masterbatch-Formulierung kann verwendet werden, um ein Erzeugnis herzustellen, das umfasst:
1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 2-5 Gew.-%, einer erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzung bezogen auf das Gedicht des Erzeugnisses; und
99 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 98 - 95 Gew.-% eines Polymers, bezogen auf das Gewicht des Erzeugnisses.
Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse können unter Verwendung herkömmlicher, vom Durchschnittsfachmann verwendeter, Techniken hergestellt werden.
Die Effektivität und die Vorteile der verschiedenen Aspekte und Ausführungsformen der folgenden Erfindung werden durch die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht, wobei die folgenden Testverfahren verwendet wurden.
Es wurden folgende Testverfahren bei der Bestimmung und Bewertung der analytischen Eigenschaften der in den folgenden Beispielen eingesetzten Ruße verwendet. Der DBP (Dibutylphthalatadsorptionswert) der in den Beispielen verwendeten Ruße, angegeben in Kubikzentimeter DBP pro 100. Gramm Ruß (cm³/100 g) wurde gemäß der in ASTM D2414 dargelegten Vorgehensweise bestimmt. Die Jodzahl (I&sub2;-Zahl) der in den Beispielen verwendeten Ruße, angegeben in Milligramm pro Gramm (mg/g), wurde gemäß dem ASTM Testverfahren D1510 bestimmt.
Die Abschälkraft wurde bestimmt, indem ein Plättchen der halbleitenden Zusammensetzung hergestellt wurde, wobei eine erhitzte hydraulische Presse (Temperatur 130ºC) verwendet wurde, um ein 1, 2 Millimeter (mm) dickes Plättchen herzustellen. Ein 2 mm dickes Polyethylenplättchen, das 1% Dicumylperoxid enthielt, wurde auf ähnliche Weise hergestellt. Die beiden Plättchen wurden unter einem Druck von 100 psi zusammen laminiert und einem 15-minütigen Härtungszyklus bei 180ºC ausgesetzt. Das erhaltene Laminat ließ man unter Druck auf Umgebungstemperatur abkühlen. Die Abstreifkraft, die zum Delaminieren der Zusammensetzungsschicht von der Polyethylenschicht bei einem Schälwinkel von 180º und einer Abtrenngeschwindigkeit von 3,94 inch/Minute erforderlich war, wurde als Schälkraft aufgezeichnet. Der Messfehler beträgt typischerweise ± 0,1 1b/0,5 in.
Die in den folgenden Beispielen beschriebenen Rußpellets wurden unter Verwendung der folgenden Testverfahren bewertet. Die Pellets wurden auf Pelletmassenfestigkeit gemäß dem Testverfahren ASTM D1937 bewertet.
Die Dispersion der behandelten Rußzusammensetzungen wurde durch Extrudieren der Zusammensetzungen unter Bildung eines Bandes und Messen der Anzahl und Größe der Oberflächenimperfektionen in den Bandzusammensetzungen gemessen, wobei ein optisches Mikroskop mit 100facher Vergrößerung und einer reflektierenden Lichtquelle verwendet wurden.
Die Effektivität und die Vorteile der folgenden Erfindung werden durch die folgenden Beispiele näher veranschaulicht.

Beispiel 1

Es wurden 27 Polymerzusammensetzungen A-Z und AA hergestellt, wobei drei Ruße, CB1, CB2 und CB3 verwendet wurden, die die in der folgenden Tabelle 1 dargelegten Eigenschaften aufweisen.
Es wurden Rußpellets hergestellt, indem der flockige Ruß mit einer Polymeremulsion, falls eine verwendet wurde, und Wasser unter Bildung von nassen Pellets in einem kontinuierlichen Nadelpelletisierer vereinigt wurden. Die erhaltenen nassen Pellets wurden bei einer Temperatur getrocknet, die ausreichte, um das Wasser zu entfernen, ohne eine Zersetzung des Polymers zu verursachen. Es wurde in diesen Versuchen gefunden, dass Trockentemperaturen im Bereich von 120ºC bis 180ºC akzeptabel waren.
Es wurden die folgenden Polymeremulsionen als Polymer-Behandlungsmittel verwendet:

Bezug Beschreibung

VINNAPAS EV2 Ethylen, Vinylacetatcopolymeremulsion
Feststoffgehalt: 50%
Viskosität: 11.000 +/- 4. OC10 mPa·s
Partikelgröße: 0,5-1,0 Mikron
Zugfestigkeit: 0,3 N/mm²
Dehnung beim Reißen: 3000%
Glasübergangstemperatur: -3W
VINNAPAS EP17 Ethylen, Vinylacetatcopolymeremulsion
Feststoffgehalt: 60%
Viskosität: 3.800 +/- 100 mPa·s
Partikelgröße: 0,9 Mikron
Zugfestigkeit: 6 N/mm²
Dehnung beim Reißen: 700%
Glasübergangstemperatur: +3W
VINNAPAS LL462 Ethylen, Vinylacetatcopolymeremulsion
etwa 44% Ethylen
Feststoffgehalt: 40%
Teilchengröße: 0,3 Mikron
Zugfestigkeit: 0,6 N/mm²
Dehnung beim Reißen: 1000%
Glasübergangstemperatur: -27ºC
VINNAPAS LL870 Ethylen, Vinylacetatcopolymeremulsion
etwa 43% Ethylen
Feststoffgehalt: 60%
Partikelgröße: etwa 1 Mikron
Glasübergangstemperatur: -26ºC
VINNAPAS EAF60 Ethylen, Vinylacetat, Acrylatemulsion
Feststoffgehalt: 60%
Viskosität: 12000 +/- 4000 mPa·s
Partikelgröße: 0,1 - 0,8 Mikron
Zugfestigkeit: 0,4 N/mm²
Dehnung beim Reißen: 2500%
VINAMUL32869 Ethylen, Vinylacetatcopolymeremulsion
etwa 3-5% Ethylen
Feststoffgehalt: 50%
Viskosität: 300 mPa·s
Partikelgröße: 0,1 - 0,3 Mikron
Glasübergangstemperatur: +10ºC
AIRFLEX 410 Ethylen, Vinylacetatcopolymeremulsion
Feststoffgehalt: 55%
Viskosität: 490 mPa·s
Glasübergangstemperatur: +4ºC
VINNAPAS ist eine eingetragene Marke der Wacker GmbH.
VINAMUL ist eine eingetragene Marke der Vinamul Ltd.
AIRFLEX ist eine eingetragene Marke von Air Products and Chemicals, Inc.
Die Polymerzusammensetzungen wurden durch Vereinigen von trockenem Ruß, mit oder ohne Polymerbehandlungsmittel mit ELVAX EVA Harzen (hergestellt und vertrieben von DuPont Corporation, Wilmington, Delaware) unter Verwendung eines Banbury-Mischers hergestellt, wobei Zusammensetzungen hergestellt wurden, die 40 Gew.-% Ruß, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, 0,5 Gew.-% AGERITE MA Antioxidationsmittel (hergestellt und vertrieben von R. T. Vanderbilt Company Inc.), bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, 1,0 Gew.-% VUL-CUP R Peroxid-Härtungsmittel (hergestellt und vertrieben von Hercules Inc., Wilmington, Delaware), bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, enthielten, wobei der Rest EVA-Harz und Bindemittel war. Die Mischtemperatur wurde unterhalb 150ºC gehalten, um ein frühzeitiges Härten der Verbindung zu minimieren.
Die Schälkraft einer jeden Zusammensetzung wurde dann unter Verwenden der zuvor beschriebenen Vorgehensweise bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengestellt. TABELLE 2
Tabelle 2 zeigt den Nutzen der Verwendung von behandelten Rußzusammensetzungen auf eine verminderte Abstreifkraft. Dieser Effekt ist für verschiedene polymere Bindemittelzusammensetzungen, verschiedene Bindemitteleintragsmengen und verschiedene Vinylacetat-haltige EVA-Harze feststellbar.

Beispiel 2

Dieses Beispiel veranschaulicht die verbesserte Festigkeit der erfindungsgemäßen behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzungen, wenn Ruß als das kohlenstoffartige Material verwendet wird, im Vergleich zu unbehandelten Rußpellets.
Es wurden elf Rußpelletzusammensetzungen BB-LL hergestellt, wobei CB1 aus dem obigen Beispiel 1 verwendet wurde. Die Rußpelletzusammensetzungen CC-LL waren erfindungsgemäße behandelte Rußzusammensetzungen. Die Rußzusammensetzung BB war eine Rußpelletkontrollzusammensetzung, die ohne ein Behandlungsmittel hergestellt worden war. Es wurden zwanzig Proben einer jeden Rußpelletzusammensetzung für die weitere Bewertung hergestellt.
Es wurden Rußpellets hergestellt, indem der flockige Ruß mit einer Esterpolymeremulsion, falls eine verwendet wurde, und Wasser in einem kontinuierlichen Nadelpelletisierer vereinigt wurde, um nasse Pellets zu bilden. Die so erhaltenen nassen Pellets wurden bei einer Temperatur getrocknet, die ausreichte, um das Wasser zu entfernen, ohne ein Zersetzen des Polymers zu verursachen. Es wurden in diesen Versuchen Trockentemperaturen im Bereich von 120º bis 180ºC als akzeptabel gefunden.
Die verwendeten Esterpolymeremulsionen waren VINNAPASS LL462 Ethylen, Vinylacetatcopolymeremulsion; VINNAPAS LL870 Ethylen, Vinylacetatcopolymeremulsion und VINNAPAS EAF60 Ethylen, Vinylacetat, Acrylatemulsion; die die in Beispiel 1 beschriebenen Eigenschaften aufweisen.
Jedes der Rußpellets wurde dann auf seine Pelletmassenfestigkeit geprüft, wobei das zuvor beschriebene Verfahren verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3 - Rußpelletfestigkeit
Die Ergebnisse veranschaulichen, dass die erfindungsgemäßen Rußpelletzusammensetzungen, die unter Verwendung eines Esterpolymer-Behandlungsmittels hergestellt wurden, verbesserte Pelletfestigkeit im Vergleich zu einem Kontrollrußpellet, das ohne Behandlungsmittel hergestellt worden ist, aufweisen. Ein Durchschnittsfachmann würde erwarten, dass die Verbesserung der Festigkeit dazu führen würde, dass die erfindungsgemäßen Rußpelletzusammensetzungen während der Beförderung und dem Transport geringeren Pelletabrieb aufweisen würde, was in den folgenden Verfahrensvorgängen zu weniger Problemen der Handhabung durch Staub führen würde.

Beispiel 3

Dieses Beispiel veranschaulicht die verbesserten Dispersionseigenschaften, die erfindungsgemäße Esterpolymer-behandelte kohlenstoffartige Zusammensetzungen in Polymerzusammensetzungen zeigen.
Es wurden fünf Polymerzusammensetzungen MM-QQ hergestellt, wobei der in Beispiel 1 beschriebene Ruß CB1 verwendet wurde. Es wurden Rußpellets hergestellt, indem der flockige Ruß mit oder ohne eine Polymeremulsion und Wasser unter Bildung nasser Pellets in einem kontinuierlichen Nadelpelleaisierer hergestellt wurde. Die erhaltenen nassen Pellets wurden bei einer Temperatur getrocknet, die ausreichte, um das Wasser zu entfernen, ohne ein Zersetzen des Polymers zu verursachen. In diesen Versuchen wurde gefunden, dass Trockentemperaturen im Bereich von 120ºC bis 180ºC akzeptabel sind.
Die verwendeten Esterpolymeremulsionen waren VINNAPAS LL462 Ethylen, Vinylacetatcopolymeremulsion und VINNAPAS EAF60 Ethylen, Vinylacetat, Acrylatemulsion, die die in Beispiel 1 beschriebenen Eigenschaften aufweisen.
Die Polymerzusammensetzungen wurden durch Vereinigung von trockenem Ruß mit oder ohne Polymer-Behandlungsmittel unter Verwendung eines Banbury-Mischers mit ELVAX EVA-Harzen hergestellt, wobei Zusammensetzungen hergestellt wurden, die 40 Gew.-% Ruß, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, 0,5 Gew.-% AGERITE MA Antioxidationsmittel, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, 1,0 Gew.-% VUL-CUP R Peroxid Härtungsmittel, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, enthielten, wobei der Rest EVA-Harz und Bindemittel war. Die Mischtemperatur wurde unterhalb 150ºC gehalten, um ein vorzeitiges Härten der Verbindung zu minimieren.
Die Polymerzusammensetzungen wurden extrudiert, wobei ein Einschnecken-Extruder, der mit einer Schlitzdüse zum Erzeugen von Bändern ausgestattet war, verwendet wurde. Die Oberfläche des Bandes wurde geprüft und die Fläche von nicht dispergiertem Ruß unter Verwendung des zuvor beschriebenen Testverfahrens gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 4 angegeben. Tabelle 4 - Dispersionseigenschaften
Diese Ergebnisse veranschaulichen, dass die extrudierten Polymerzusammensetzungen mm, NN, OO, PP und QQ, die unter Verwendung einer behandelten Rußzusammensetzung, die mit einem Esterpolymer-Behandlungsmittel hergestellt worden war, hergestellt wurden, einen reduzierten Prozentsatz an undispergiertem Ruß aufweisen, und zwar im Vergleich zur Polymerzusammensetzung mm, einer ähnlichen extrudierten Polymerzusammensetzung, die mit einem unbehandelten Ruß hergestellt worden war. Ein Durchschnittsfachmann würde erwarten, dass die Verbesserung der Dispersionsqualität einem Hersteller die Herstellung eines verbesserten extrudierten Gegenstandes ermöglichen würde.
Die hier beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben lediglich veranschaulichenden Charakter und sollen den Umfang der Erfindung nicht einschränken.

Claims

1. Behandelte kohlenstoffartige Zusammensetzung, umfassend: ein kohlenstoffartiges Material und

bezogen auf das Gewicht des behandelten kohlenstoffartigen Materials 0,05 Gew.-% bis 50 Gew.-% mindestens eines Esterpolymerbehandlungsmittels, das mindestens ein Monomer umfasst, das ausgewählt ist aus mindestens einer der folgenden Gruppen:

i) Vinylalkohol oder einem Ester aus Vinylalkohol und einer Carbonsäure, die 1-20 Kohlenstoffatome enthält;

ii) Acrylsäure oder einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure; oder iii) Methacrylsäure oder einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Methacrylsäure.

2. Polymerzusammensetzung, umfassend: eine Polymerkomponente und

bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung 0,5 bis 74 Gew.-% einer behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzung, die ein kohlenstoffartiges Material und bezogen auf das Gewicht der behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzung 0,05-50 Gew.-% mindestens eines Esterpolymerbehandlungsmittels umfasst, welches mindestens ein Monomer umfasst, das ausgewählt ist aus mindestens einer der folgenden Gruppen:

ii) Acrylsäure oder einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure oder iii) Methacrylsäure oder einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Methacrylsäure.

3. Polymerzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das Polymer ausgewählt ist aus mindestens einer der folgenden Verbindungen:

a) Propylenhomopolymere, Ethylenhomopolymere und Ethylencopolymere und Pfropfpolymere, wobei die Comonomere ausgewählt sind aus Buten, Hexen, Propen, Okten, Vinylacetat, Acrylsäure, Methacrylsäure, C&sub1;-C&sub8;- Alkylestern von Acrylsäure, C&sub1;-C&sub8;-Alkylestern von Methacrylsäure, Maleinanhydrid, Halbestern von Maleinanhydrid und Kohlenmonoxid;

b) Elastomeren, ausgewählt aus Naturkautschuk, Polybutadien, Polyisopren, statistischem Styrolbutadienkautschuk (SBR), Polychloropren, Acrylnitrilbutadien, Ethylenpropylen-, Co- und -Terpolymeren, Ethylenpropylendienmonomer (EPDM); und

c) Homopolymeren und Copolymeren von Styrol einschließlich linearem und radialem Styrol-Butadien-Styrolpolymer, Acrylnitril-Butadien- styrol (ABS) und Styrolacrylnitril (SAN).

4. Polymerzusammensetzung, umfassend:

25-55 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung, einer behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzung, die ein kohlenstoffartiges Material umfasst und bezogen auf das Gewicht der behandelten kohlenstoffartigen Zusammensetzung 0,05-50 Gew.-% mindestens eines Esterpolymerbehandlungsmittels umfasst, welches mindestens ein Monomer umfasst, das ausgewählt ist aus mindestens einer der folgenden Gruppen:

ii) Acrylsäure oder einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure; oder

iii) Methacrylsäure oder einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Methacrylsäure;

0-2 Gew.-% eines Stabilisators bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung,

0-2 Gew.-% eines Antioxidationsmittels, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung,

0-10 Gew.-% eines Vernetzungsmittels, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung;

wobei der Rest ein Polymer ist, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist:

einem Ethyhen-Homopolymer;

einem Propylen-Homopolymer;

Ethylen, das mit einem oder mehreren Alpha-Olefinen wie Propylen, Buten, Hexen oder Okten polymerisiert ist;

Ethylen, das mit Propylen und einem Dienmonomer, vorzugsweise Norbornen, polymerisiert ist; und Ethylen, das mit einem oder mehreren Monomeren polymerisiert ist, die ausgewählt sind aus Vinylacetat, das vorzugsweise 16-45 Gew.-% Vinylacetatmonomer umfasst, bezogen auf das Ethylenvinylacetat; Acrylsäure; Methacrylsäure; C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure; C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Methacrylsäure; Maleinanhydrid; oder einem Monoesterderivat von Fumar- oder Maleinsäure, Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid oder Gemischen davon.

5. Polymerzusammensetzung nach Anspruch 4, wobei das Vernetzungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem organischen Peroxid; Schwefel und einem Schwefel-Donor-System.

6. Polymerzusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das Vernetzungsmittel ein organisches Peroxid ist.

7. Polymerzusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das organische Peroxid Dicumylperoxid ist.

8. Polymerzusammensetzung nach Anspruch 6, darüber hinaus umfassend 0-10 Gew.-% eines Vinylsilans, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung.

9. Polymerzusammensetzung nach Anspruch 4, wobei das Polymer Ethylenvinylacetat ist.

10. Polymerzusammensetzung nach Anspruch 9, wobei das Ethylenvinylacetat 16-45 Gew.-% Vinylacetatmonomer, bezogen auf das Gewicht des Ethylenvinylacetats, enthält.

11. Polymerzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das Polymer Ethylenpropylendienmonomer (EPDM) ist,

12. Polymerzusammensetzung nach Anspruch 4, darüber hinaus umfassend ein Acrylnitrilbutadienelastomer, das 25 - 55 Gew.-% Acrylnitril, bezogen auf das Gewicht des Acrylnitril-Butadien-Elastomers enthält.

13. Polymerzusammensetzung nach Anspruch 4, wobei die Polymerzusammensetzung halbleitend ist.

14. Polymerzusammensetzung, umfassend:

20-80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung einer behandelten kohlenstoffartigeri Zusammensetzung, die ein kohlenstoffartiges Material umfasst und 0,05-50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der behandelten kohlenstoffartigen

Zusammensetzung mindestens eines Esterpolymerbehandlungsmittels umfasst, welches mindestens ein Monomer umfasst, das ausgewählt ist aus mindestens einer der folgenden Gruppen:

i) Vinylalkohol, oder einem Ester aus Vinylalkohol und einer Carbonsäure, die 1-20 Kohlenstoffatome enthält;

ii) Acrylsäure oder einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure; oder

iii) Methacrylsäure oder einem C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Methacrylsäure; und

20-80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polymerzusammensetzung mindestens eines Polymers, das ausgewählt ist aus einem Ethylenhomopolymer oder -copolymer, wobei das Comonomer vorzugsweise ausgewählt ist aus Hexen, Propen, Buten, Okten, Vinylacetat, Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat; Propylenhomopolymere oder -copolymere; oder Styrolhomopolymere oder -copolymere einschließlich linearer und radialer Styrol-Butadien-Styrol- Polymerer, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und Styrolacrylnitril (SAN).

15. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das kohlenstoffartige Material ein Ruß ist.

16. Zusammensetzung nach einem Ansprüche: 1 und 4-15, wobei das Esterpolymerbehandlungsmittel darüber hinaus umfasst: Ethylen, ein Alpha-Olefin, oder ein aromatisches Vinylmonomer.

17. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 und 4-15, wobei das Esterpolymerbehandlungsmittel ein Polymer ist, das Ethylen und Vinylacetat umfasst.

18. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 und 4-15, wobei das Esterpolymerbehandlungsmittel ein Polymer ist, das Ethylen und einen C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure umfasst.

19. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 und 4-15, wobei das Esterpolymerbehandlungsmittel ein. Polymer ist, das Styrol und einen C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure umfasst.

20. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 und 4-15, wobei das Esterpolymerbehandlungsmittel ein Polymer ist, das Ethylen, Vinylacetat und einen C&sub1;-C&sub8;-Alkylester von Acrylsäure umfasst.

21. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 und 4-20, wobei das Esterpolymerbehandlungsmittel in einer Menge von 0,5-20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des behandelten kohlenstoffartigen Materials vorliegt.

22. Zusammensetzung nach Anspruch 21, wobei das Esterpolymerbehandlungsmittel in einer Menge von 1-10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des behandelten kohlenstoffartigen Materials vorliegt.

23. Behandelte kohlenstoffartige Zusammensetzung nach Anspruch 15, wobei der Ruß eine Jodzahl (I&sub2;-Zahl) von 10- 1800 mg/g und einen Flockendibutylphthalatabsorptionswert (DBP) von 40-350 aufweist.

24. Erzeugnis, gebildet aus der Polymerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 2, 4 oder 14.

25. Erzeugnis nach Anspruch 24, wobei das Erzeugnis ein extrudiertes Erzeugnis ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: einem Profil, einem Rohr, einem Band und einem Film.

26. Erzeugnis nach Anspruch 24, wobei die Polymerzusammensetzung von Anspruch 4 eine halbleitende Zusammensetzung ist und das Erzeugnis ein elektrisches Kabel ist, umfassend:

einen metallisch leitenden Kern;

eine halbleitende Schutzhülle;

eine Isolierschicht; und

eine äußere halbleitende Schicht, wobei die Polymerzusammensetzung nach Anspruch 4 in der halbleitenden Schutzhülle und/oder der äußeren halbleitenden Schicht verwendet wird.

27. Erzeugnis nach Anspruch 26, wobei die Polymerzusammensetzung nach Anspruch 4 an die Isolier-schicht direkt gebunden ist und die Isolier-schicht ein Ethylenhomopolymer oder -copolymer umfasst.

28. Erzeugnis nach Anspruch 24 rückbezogen auf Anspruch 14, wobei das Erzeugnis umfasst:

1-10%, bezogen auf das Gewicht des Erzeugnisses der Polymerzusammensetzung von Anspruch 14 und 99-90% eines Polymers, bezogen auf das Gewicht des Erzeugnisses.