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Dokumentenidentifikation DE69930532T2 08.03.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001116243
Titel ISOLIERUNG VON ELEKTRISCHEN LEITUNGEN
Anmelder Tyco Electronics UK Ltd., Dorcan, Swindon, GB
Erfinder RODWAY, Henry, Giles, Calne Wiltshire SN11 8DJ, GB
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69930532
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 17.09.1999
EP-Aktenzeichen 999476336
WO-Anmeldetag 17.09.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/GB99/03116
WO-Veröffentlichungsnummer 2000017889
WO-Veröffentlichungsdatum 30.03.2000
EP-Offenlegungsdatum 18.07.2001
EP date of grant 22.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.03.2007
IPC-Hauptklasse H01B 3/44(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H01B 7/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Isolierung für elektrischen Draht oder Kabel (im folgenden "Draht"), in der an einer Grenzfläche zwischen einer Schicht aus Material auf Polyolefinbasis und einer Schicht aus Material auf Polyvinylidenfluoridbasis eine starke Bindung erreicht wird. Die Erfindung ist besonders gut verwendbar bei mehrschichtiger Isolierung elektrischer Drähte und ermöglicht, eine hochleistungsfähige Bindung zwischen Schichten derartiger Materialien zu erreichen und dabei ein akzeptierbares Gleichgewicht in den komplexen Beziehungen anderer Anforderungen an das Drahtverhalten beizubehalten, die spezialisiert sind und sich von den Kriterien für andere Artikelarten unterscheiden, wie z. B. Formkörper oder Verpackungsfolien.

Nachstehend werden die folgenden Abkürzungen benutzt.

  • PJ = Hauptmantel; pro-rad = Vernetzungsbeschleuniger; TMPTM = Trimethylolpropantrimethacrylat; ASTM = American Society for Testing and Materials; PVDF = Polyvinylidenfluorid; VDF = Vinylidenfluorid; HFP = Hexafluorpropylen; HDPE = Polyethylen hoher Dichte, Niederdruckpolyethylen; EEA = Ethylen/Ethylacrylat; EMA = Ethylen/Methylacrylat; EVA = Ethylen/Vinylacetat; EA Ethylacrylat; MA = Methylacrylat; VA = Vinylacetat.

Doppelwand-Drahtisolierung, die eine innere Polyolefinschicht (Kern) und eine äußere Schicht aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) (Hauptmantel oder PJ) aufweist, ist seit 30 Jahren im Handel erhältlich und ist von mehreren verschiedenen Herstellern beziehbar. Diese Produkte weisen alle ein vernachlässigbares Haftvermögen zwischen der inneren Schicht (Polyolefin) und der äußeren Schicht (PVDF) auf, die infolgedessen leicht trennbar sind. Es mußten bestimmte Nachteile hingenommen werden, die von dieser mangelnden Bindung herrühren, welche die Robustheit der Konstruktion beschränkt. Zum Beispiel kann die äußere Isolierschicht reißen und sich von der inneren Schicht ablösen, wenn sie mechanischer Spannung, der Einwirkung bestimmter Fluide, Kontakt mit scharfen Gegenständen oder Schlageinwirkung ausgesetzt ist. Abrieb- und Dauerbiegeermüdungsfestigkeit der Isolierung sowie Knitterbeständigkeit beim Biegen (das zu Schwierigkeiten beim Abdichten des Drahts oder beim Einsetzen in Durchführungen oder Verbinder führen kann) werden gleichfalls durch zwei leicht trennbare Isolierschichten beeinträchtigt. Es wurde nicht für möglich gehalten, Schichten aus zwei so unterschiedlichen Materialklassen wie Polyolefinen und Polyvinylidenfluoriden (PDVF) auf einem Draht mit kommerziell akzeptierbarer Wirtschaftlichkeit und Fertigungsausbeute zu verbinden. Außerdem könnten verfügbare Bindungsverfahren die Drahtleistungseigenschaften auf nicht akzeptierbare Weise beeinflussen. Das herkömmliche Herangehen an die Bindung von Polyolefinen und PVDF ist die Verwendung eines Verbindungsschichtmaterials (z. B. US-A-5 589 028), aber diese sind gewöhnlich teuer und beeinträchtigen bei Verwendung auf Draht andere Eigenschaften, z. B. die Hitzealterung, und erhöhen die Komplexität der Fertigungsprozesses bei der Bildung der zusätzlichen Schicht. Außerdem kann ihre Wirksamkeit im Sinne der entwickelten Bindungsstärke beschränkt sein.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jetzt entdeckt worden, daß die unterschiedlichen Isoliermaterialien eines Kerns auf Polyolefinbasis und eines Hauptmantels (PJ) auf Polyvinylidenfluoridbasis mit einem beträchtlichen Haftvermögen auf einem elektrischen Draht oder Kabel miteinander verbunden werden können; daß diese Bindung gewöhnlich die oben erwähnten Robustheitsprobleme auf einem Draht vermindert oder beseitigt; und daß diese Bindung entgegen der Erwartung ohne nichtakzeptierbare Auswirkungen auf Rißausbreitungsbeständigkeit, Kosten oder das allgemeine Gleichgewicht der Drahtleistungseigenschaften erreicht werden kann.

Bei der erfindungsgemäßen Draht- oder Kabelisolierung wird unerwartet eine erhebliche Bindungsfestigkeit durch eine Kombination aus einer ausgewählten Formulierung einer Schicht auf Polyolefinbasis im Kontakt mit einer Schicht auf Polyvinylidenfluoridbasis und durch eine Vernetzungsreaktion erreicht, die vorzugsweise durch Anwendung von Strahlung, insbesondere von ionisierender Strahlung, bewirkt wird.

Die Erfindung stellt dementsprechend einen elektrischen Draht bereit, der aufweist:

  • (i) mindestens eine erste Schicht aus einem Material auf Polyolefinbasis, das mindestens 20 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 40 Gew.-%, stärker bevorzugt mindestens 60 Gew.-% oder mindestens 80 Gew.-% (der gesamten Materialzusammensetzung) eines carbonylhaltigen Polymers (Homopolymer oder Copolymer oder Terpolymer) aufweist, wobei der oder mindestens ein Monomerbestandteil des Polymers ein Carbonsäureester, vorzugsweise ein Acrylat oder Acetat, insbesondere ein Alkylacrylat (vorzugsweise Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat oder Butylacrylat) ist, wobei das Monomer selbst mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 9 Gew.-%, stärker bevorzugt mindestens 15 Gew.-% des Co- oder Terpolymers, falls dieses verwendet wird, ausmacht und der Rest oder der größte Teil des Rests des Co- oder Terpolymers von einem Olefinmonomer, vorzugsweise Ethylen, abgeleitet ist, im Kontakt mit
  • (ii) mindestens einer zweiten Schicht aus einem Material, das mindestens 10 Gew.-%, stärker bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, oder mindestens 90 Gew.-% Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder besonders bevorzugt eines Copolymers auf VDF-Basis mit einem teilweise oder voll fluorierten Comonomer, am stärksten bevorzugt eines Copolymers von Vinylidenfluorid (VDF) und Hexafluorpropylen (HFP) enthält;
wobei die Schichten (i) und (ii), während sie sich im Kontakt miteinander befinden, einer Vernetzungsreaktion ausgesetzt worden sind, vorzugsweise durch Strahlung, stärker bevorzugt durch ionisierende Strahlung, die ausreicht, um die Ablösefestigkeit zwischen den Schichten auf mindestens 5 N zu erhöhen, vorzugsweise um die Bindungsfestigkeit im Vergleich zu derjenigen zwischen den unvernetzten Schichten um mindestens 50% zu erhöhen, stärker bevorzugt um mindestens 100%, insbesondere um mindestens 150% oder 1000%.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung stellen wir einen elektrischen Draht mit einer Isolierung bereit, die aufweist:

  • (i) mindestens eine erste Schicht aus einer Formulierung auf Polyolefinbasis, wobei mindestens 20 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 40 Gew.-%, stärker bevorzugt mindestens 60 Gew.-% oder am stärksten bevorzugt mindestens 80 Gew.-% des Polymeranteils der Formulierung aus einem carbonylhaltigen Polymer (Homopolymer oder Copolymer oder Terpolymer) bestehen, wobei der oder mindestens ein Monomerbestandteil des Polymers ein Carbonsäureester, vorzugsweise ein Acrylat oder Acetat ist, insbesondere ein Alkylacrylat (vorzugsweise Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat oder Butylacrylat), wobei das Monomer selbst mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 9 Gew.-%, stärker bevorzugt mindestens 15 Gew.-% des Co- oder Terpolymers, falls dieses verwendet wird, ausmacht, und der Rest oder der größte Teil des Rests des Co- oder Terpolymers vorzugsweise von einem Olefinmonomer abgeleitet ist, vorzugsweise von Ethylen; im Kontakt mit
  • (ii) mindestens einer zweiten Schicht aus einer anderen Materialformulierung, die mindestens 10 Gew.-%, stärker bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, noch stärker bevorzugt mindestens 90 Gew.-% und insbesondere 100 Gew.-%, bezogen auf die zweite Schicht, Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder besonders bevorzugt eines Copolymers auf VDF-Basis mit einem teilweise oder voll fluorierten Comonomer enthält; am stärksten bevorzugt eines Copolymers von Vinylidenfluorid (VDF) und Hexafluorpropylen (HFP);
wobei die Schichten (i) und (ii), während sie sich im Kontakt miteinander befinden, einer Vernetzungsreaktion ausgesetzt worden sind, vorzugsweise durch Strahlung, stärker bevorzugt durch ionisierende Strahlung, die ausreicht, um eine Schichtentrennung der beiden Schichten während des weiter unten beschriebenen Acetontauchversuchs zu verhindern, oder die ausreicht, um die Ablösefestigkeit zwischen den Schichten gemäß dem weiter unten beschriebenen ASTM B1876-95-Verfahren auf mindestens 5 N zu erhöhen, vorzugsweise um die Bindungsfestigkeit im Vergleich zu derjenigen zwischen den unvernetzten Schichten um mindestens 50%, stärker bevorzugt um mindestens 100%, insbesondere um mindestens 500% oder 1000% zu erhöhen.

Vorzugsweise sind die entsprechenden Schichten bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts oder Erweichungspunkts des Polymermaterials in mindestens einer der Schichten miteinander in Kontakt gebracht worden und tendieren folglich dazu, die Enge ihres Grenzflächenkontakts zu maximieren und so möglicherweise die Bildung von haftfördernden Grenzflächenvernetzungen in der anschließenden Vernetzungsreaktion zu fördern.

Die Schicht (i) auf Polyolefinbasis kann zusätzlich zu dem Polymeranteil der Formulierung, für den die Bedingungen oben festgesetzt worden sind, alles andere, was erforderlich ist, in Form von Zusätzen enthalten, wie z. B. Antioxidationsmittel, Pigmente, Füllstoffe, Flammschutzmittel usw., die an sich bekannt sind, um dem Polymer die erforderlichen mechanischen, thermischen, elektrischen usw. Eigenschaften zu verleihen.

Die Schicht (ii) auf Polyvinylidenfluoridbasis kann gleichfalls andere, an sich bekannte Zusätze enthalten, um ihr zusätzlich zur Bindung erforderliche Eigenschaften zu verleihen.

Vorteile der Erzielung einer starken Bindung gemäß der vorliegenden Erfindung sind unter anderem:

  • – Abriebfestigkeit der Oberflächenschicht und der Isolierung als Ganzes kann zunehmen, wenn sie (die Oberflächenschicht) an ein Substratmaterial gebunden ist;
  • – verbesserte Beständigkeit gegen Ablösen, besonders wenn eine der Schichten beschädigt/perforiert ist;
  • – verbesserte Beständigkeit gegen Blasenbildung der beiden Schichten bei Wärmeeinwirkung;
  • – verbesserte Beständigkeit gegen Schichtentrennung/Knittern/Kräuseln zwischen den beiden Schichten, z. B. infolge mechanischer Spannung oder Chemikalieneinwirkung, beispielsweise von Lösungsmitteln;
  • – Erzielen einer verminderten Kräuselung beim Biegen des Drahts und Verbesserung der obigen Eigenschaften unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer hinreichenden Durchdrückfestigkeit und Kerbenausbreitungsbeständigkeit, wobei die letztere unerwartet ist, da man von festhaftenden Schichten normalerweise erwartet, daß sie einen Einschnitt oder eine Kerbe in der äußeren Schicht ziemlich leicht auf die innere Schicht übertragen.

Die in der vorliegenden Patentanmeldung beschriebene Bindungsfestigkeit kann durch die Ablösefestigkeit zwischen zwei verbundenen Streifen der betreffenden Materialien gemessen werden. Ein Standardverfahren, das für einen derartigen Test angewandt werden kann, ist ASTM 1876-95. Nach dieser Definition könnte eine merkliche Bindung eine Bindung sein, für welche die Ablösekraft größer ist als 5 N, und eine starke Bindung könnte eine Bindung mit einer Ablösekraft sein, die größer als 10 N ist. Ein bequemes Verfahren zur Beurteilung der Bindungsfestigkeit zwischen den Schichten (i) und (ii), wenn sie auf einem Draht angebracht worden sind, besteht darin, eine Drahtprobe mit einer Gesamtlänge von 60 mm während einer Zeitspanne von 1 Stunde bei 23 (±3)°C in Aceton zu legen (z. B. Fisher Scientific UK, AR-geprüfte Acetonqualität) und zwar bis zu einer Tiefe des Acetons, die 70% der Länge der Drahtprobe entspricht. Drähte mit vernachlässigbarer Bindung der Isolierschichten erfahren eine Ausdehnung des Polyvinylidenfluorid-Hauptmantels (PVDF-PJ) entlang der Drahtachse, die unabhängig von irgendeiner Ausdehnung des Polyolefinkerns ist, und/oder eine Faltenbildung des Hauptmantels (PJ), so daß er sich stellenweise von dem Kern ablöst. Wenn dies auftritt, führt die oben erwähnte Ausdehnung des Hauptmantels typischerweise zu einer Hauptmantel-"Röhre", die sich nach dem obigen Test um 1 mm oder mehr über das abgeschnittene Ende des Kerns in dem Probendraht hinaus ausdehnt. Drähte mit merklich gebundenen Isolierschichten erfahren eine Ausdehnung des Kerns und des Hauptmantels (PJ) zusammen, ohne Trennung, über das abgeschnittene Ende des Leiters hinaus entlang der Drahtachse und/oder eine gemeinsame Kräuselung der Kern- und Hauptmantelschichten ohne Schichtentrennung. Jede derartige Kräuselung des Kerns und des Hauptmantels zusammen kann von der Kräuselung des Hauptmantels allein unterschieden werden, indem man einen Querschnitt der Kräuselungen unter dem Mikroskop prüft.

Verfahren zur Herstellung des Drahts können jeden Prozeß einschließen, der einen engen Kontakt zwischen den oben erwähnten Schichten (i) und (ii) herbeiführt. Beispiele sind unter anderem der Auftrag eines Materials auf eine vorgeformte Schicht des anderen Materials, doppel- oder mehrwandige Extrusion zur Bildung von Isolierschichten, die jeweils die eine oder andere der oben erwähnten beiden Materialklassen enthalten. Das Material (i) auf Olefinbasis ist vorzugsweise die innere Schicht, und das Material auf Polyvinylidenfluoridbasis (PVDF) (ii) ist vorzugsweise die äußere Schicht auf dem Draht. Die aus den zwei verschiedenen Materialien bestehenden Schichten könnten koextrudiert, hintereinander extrudiert, in mehreren Durchgängen extrudiert oder durch andere Mittel aufgebracht werden. Bekannte Drahtisolierverfahren, wie z. B. das Schlauchstreckstrangpressen, können zur Bildung einer oder mehrerer von den Schichten angewandt werden, aber das an sich bekannte Druckstrangpressen wird für eine optimale Haftung der zweiten und jeder nachfolgenden Isolierschicht, die auf eine vorgeformte darunterliegende Schicht aufzubringen ist, bevorzugt.

Die Isolierung auf dem Draht wird einer Vernetzungsreaktion ausgesetzt, die chemische Reagenzien erfordern kann, wie z. B. Peroxide, aber vorzugsweise durch Strahlung ausgeführt wird, insbesondere aus einer Quelle ionisierender Strahlung, die imstande ist, die Bildung von freien Radikalen und damit von Vernetzungen in den Polymeren zu verursachen, von denen einige vorzugsweise im Bereich der Grenzfläche zwischen den beiden Materialien gebildet werden sollten. Daher ist wünschenswert, daß die Strahlung in das Material zumindest bis zur Grenzfläche eindringt, obwohl dies nicht unbedingt wesentlich ist, beispielsweise wenn die Ionen- oder Radikalbeweglichkeit den Fortgang von molekularen Reaktionen an oder in der Nähe der Grenzfläche nach dem Strahlungsprozeß ermöglicht. Die Strahlungsquelle könnte z. B. ein Radioisotop oder eine Röntgenstrahlungsquelle sein, oder möglicherweise eine nichtionisierende radikalerzeugende Quelle, z. B, eine UV-Quelle, ist aber vorzugsweise ein Elektronenstrahl, stärker bevorzugt ein Elektronenstrahl, der eine Strahlendosis von mehr als 2 Mrad, vorzugsweise mindestens 5 Mrad, stärker bevorzugt mindestens 10 Mrad, am stärksten bevorzugt mindestens 15 Mrad, in das Material abgibt.

Es ist festgestellt worden, daß Erhöhungen der Grenzflächenbindungsfestigkeit durch Verwendung bestimmter Zusatzstoffe erzielt werden können. Zu den Zusatzstoffen gehört vorzugsweise ein Vernetzungsbeschleuniger ("pro-rad") in dem Material auf Polyolefinbasis und/oder in dem Material auf PVDF-Basis. In dem Polyolefinmaterial und/oder in dem Material auf PVDF-Basis können bekannte Vernetzungsmaterialien verwendet werden, vorzugsweise auf der Basis von Methacrylat/Acrylat, und besonders bevorzugt diejenigen vom Typ Trimethylolpropantrimethacrylat (TMPTM).

EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE:

Alle in den untenstehenden Tabellen angegebenen Ergebnisse wurden durch Prüfung gepreßter Tafeln aus den beiden Materialien ermittelt, die nach dem gewöhnlichen, an sich bekannten Polymerbehandlungsverfahren hergestellt wurden. Die Tafeln wurden zusammengepreßt, um sie Fläche an Fläche zu verbinden, und die verbundene Einheit wurde bestrahlt, wie angegeben. Wegen der relativ leichten Messung der Bindungsfestigkeit an Tafeln wurden für diese Demonstrationsversuche Tafeln statt Drähte verwendet. Die Bedingungen für diese Experimente waren die folgenden:

  • Tafelabmessungen: 150 mm × 150 mm × 0,85 mm
  • Preßtemperatur: 200°C
  • Preßdauer: 2 Minuten vorwärmen, 1 Minute unter Druck
  • Preßdruck: 20–40 Tonnen über eine 300 mm × 300 mm-Metallplatte

Abkühlungsbedingungen: 2 Minuten zwischen wassergekühlten 300 mm × 300 mm-Metallplatten bei dem oben angegebenen Druck.

BEISPIELE DES DRAHTAUFBAUS

Ein elektrischer Draht, dessen Isolierung aus zwei gemäß der vorliegenden Erfindung miteinander verbundenen Polymerschichten besteht, wurde wie folgt hergestellt:

Die innere (d. h. näher am Drahtleiter liegende) Isolierschicht war ein Material auf Polyolefinbasis, das überwiegend aus (a) einem Ethylen/Ethylacrylat-Copolymer (EEA), das 15 Gew.-% Ethylacrylat (EA) enthielt, und (b) Niederdruckpolyethylen (HDPE) in einem Gewichtsverhältnis von etwa 8:2 Copolymer:HDPE bestand, mit üblichen weiteren Zusätzen, die in kleineren Anteilen vorhanden waren, einschließlich Vernetzungsbeschleuniger, Stabilisatoren, Antioxidationsmittel, Pigmente und Prozeßhilfsstoffe in einem Gesamtgehalt von 24 Gew.-%. Diese Schicht wurde auf den metallischen Leiter druckextrudiert.

Die äußere Isolierschicht bestand überwiegend aus einem Polyvinylidenfluorid/Hexafluorpropylen-Copolymer (PVDF/HFP) mit einem Gehalt von 10 Gew.-% HFP, das in diesem Beispiel einen Vernetzungsbeschleuniger enthält, und aus weiteren bekannten Zusatzstoffen, wie z. B. Pigmenten, Weichmachern, Stabilisatoren, Antioxidationsmitteln und Verfahrenshilfsstoffen in üblichen Anteilen von insgesamt 7,5 Gew.-%. Diese äußere Schicht wurde in einem separaten Vorgang auf die vorgeformte innere Schicht druckextrudiert. Dieses beschichtete Drahtprodukt wurde dann durch einen Elektronenstrahl geschickt und empfing eine Strahlungsdosis von 20 Mrad.

In einem zweiten Beispiel wurde ein Draht wie oben hergestellt, in dem der Vernetzungsbeschleuniger in der inneren Schicht aus 4% Trimethylolpropantrimethacrylat (TMPTM) bestand und die äußere Isolierschicht ausschließlich aus dem Polyvinylidenfluorid/Hexafluorpropylen-Copolymer (PVDF/HFP) mit einem Gehalt von 10 Gew.-% HFP bestand. Dieses beschichtete Drahtprodukt wurde dann durch einen Elektronenstrahl geschickt und empfing eine Strahlungsdosis von 20 Mrad. Dieser Draht wurde dem Aceton-Tauchversuch ausgesetzt, der bestätigte, daß die Isolierschichten signifikant miteinander verbunden waren.

In einem dritten Beispiel wurde ein Draht von gleichem Aufbau wie im zweiten Beispiel durch hintereinander erfolgende Druckextrusion der inneren und der äußeren Isolierschichten hergestellt. Dieses beschichtete Drahtprodukt wurde dann durch einen Elektronenstrahl geführt und empfing eine Strahlungsdosis von 20 Mrad. Dieser Draht wurde dem Aceton-Tauchtest ausgesetzt, der bestätigte, daß die Isolierschichten merklich miteinander verbunden waren.

DEMONSTRATION VERBESSERTER LEISTUNG VON DRÄHTEN, DIE WIE IM OBIGEN ZWEITEN BEISPIEL AUFGEBAUT SIND, GEGENÜBER DEM IM HANDEL ERHÄLTLICHEN DRAHT

Ein Draht mit dem obigen Aufbau und Herstellungsprozeß (als Draht A bezeichnet) wurde mit einem marktführenden, im Handel erhältlichen Polyolefin/PVDF-Doppelwanddraht (als Draht B bezeichnet) von den gleichen Abmessungen in einer Reihe von Tests zur Drahtrobustheit verglichen, die für rauhe Handhabungs- und Endanwendungsmilieus von Bedeutung sind. Man erhielt die folgenden Ergebnisse.

BEISPIEL ZUR VERBESSERUNG DER KRATZABRIEBFESTIGKEIT

  • Methode: Ausrüstung = Kratzabriebvorrichtung vom herkömmlichen Typ, Drahtstärke 0,75 mm2 (Leiterquerschnitt), Schneidentyp flach, Breite 3,5 mm, senkrecht zum Draht gehalten, mit abgerundeten Rändern, Radius 0,05 mm, auf jeder Seite, angewandte Last 1,8 kg, Hublänge 10 cm bei 55 Takten/Minute.

BEISPIEL ZUR VERBESSERUNG DER KALTSCHLAGZÄHIGKEIT

  • Methode: Drahtstärke 6 mm2 (Leiterquerschnitt), Schlaggewicht 800 g, Fallhöhe 275 mm bis zum Amboß, auf den Draht mit Abmessungen von 7 mm × 2 mm aufschlagende Amboßfläche erweitert sich auf 3,4 mm über eine 45°-Schräge auf jeder Seite, Umgebungstemperatur 5°C. Visuelle Erfassung der Rißausbreitung der Isolierung.

BEISPIEL ZUR VERBESSERUNG DER LÖSUNGSMITTELBESTÄNDIGKEIT

  • Methode: Drahtstärke 0,75 mm2, Drahtlänge 60 mm, Acetontauchlänge 75% der Drahtlänge, Eintauchzeit 1 Stunde, Temperatur 23°C.


Anspruch[de]
Elektrischer Draht oder Kabel mit einer Isolierung, die aufweist:

(i) mindestens eine erste Schicht aus einem Material auf Polyolefinbasis, das mindestens 20 Gew.-% (der gesamten Materialzusammensetzung) eines carbonylhaltigen Polymers (Homopolymer oder Copolymer oder Terpolymer) aufweist, wobei der oder mindestens ein Monomerbestandteil des Polymers ein Acrylat oder Acetat oder ein anderer Carbonsäureester ist, wobei das Monomer selbst mindestens 5 Gew.-% des Co- oder Terpolymers, falls dieses verwendet wird, ausmacht und der Rest des Co- oder Terpolymers von Ethylen oder einem anderen olefinischen Monomer abgeleitet ist; im Kontakt mit

(ii) mindestens einer zweiten Schicht aus einem Material, das mindestens 10 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Materialzusammensetzung, Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder eines Copolymers auf VDF-Basis mit einem teilweise oder voll fluorierten Comonomer enthält;

wobei die Schichten (i) und (ii), während sie sich im Kontakt miteinander befinden, einer Vernetzungsreaktion ausgesetzt worden sind, die ausreicht, um die an verklebten Streifen der beiden zur Bildung der Schichten verwendeten Materialien bestimmte Ablösefestigkeit zwischen den beiden Schichten auf mindestens 5 N zu erhöhen, gemessen nach dem Prüfverfahren gemäß ASTM B 1876-95.
Elektrischer Draht oder Kabel mit einer Isolierung, die aufweist:

(i) mindestens eine erste Schicht aus einem Material auf Polyolefinbasis, wobei mindestens 20 Gew.-% des Polymeranteils der Formulierung aus einem carbonylhaltigen Polymer (Homopolymer oder Copolymer oder Terpolymer) bestehen, wobei der oder mindestens ein Monomerbestandteil des Polymers ein Acrylat oder Acetat oder ein anderer Carbonsäureester ist, wobei das Monomer selbst mindestens 5 Gew.-% des Co- oder Terpolymers, falls dieses verwendet wird, ausmacht und der Rest oder der größte Teil des Co- oder Terpolymers von Ethylen oder einem anderen olefinischen Monomer abgeleitet ist; im Kontakt mit

(ii) mindestens einer zweiten Schicht aus einer anderen Materialformulierung, die mindestens 10 Gew.-%, bezogen auf die zweite Schicht, Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder eines Copolymers auf VDF-Basis und Hexafluorpropylen (HFP) oder eines anderen Copolymers auf VDF-Basis mit einem teilweise oder voll fluorierten Comonomer enthält;

wobei die Schichten (i) und (ii), während sie sich im Kontakt miteinander befinden, einer Strahlungsvernetzungsreaktion oder einer anderen Vernetzungsreaktion ausgesetzt worden sind, die ausreicht, um eine Schichtentrennung der beiden Schichten während eines einstündigen Acetontauchversuchs bei 23°C zu verhindern, oder die ausreicht, um die an verklebten Streifen der beiden zur Bildung der Schichten verwendeten Materialien bestimmte Ablösefestigkeit zwischen den beiden Schichten auf mindestens 5 N zu erhöhen, gemessen nach dem Prüfverfahren gemäß ASTM B1876-95; oder die ausreicht, um die Ablösefestigkeit im Vergleich zu derjenigen zwischen den unvernetzten Schichten um mindestens 100% zu erhöhen.
Draht oder Kabel nach Anspruch 1, wobei die Schichten (i) und (ii), während sie sich im Kontakt miteinander befinden, einer Vernetzungsreaktion ausgesetzt worden sind, die ausreicht, um eine Schichtentrennung der beiden Schichten während eines einstündigen Acetontauchversuchs bei 23°C zu verhindern. Draht oder Kabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vernetzungsreaktion die Bindungsfestigkeit im Vergleich zu derjenigen zwischen unvernetzten Schichten um mindestens 500% oder 1000% erhöht hat. Draht oder Kabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die entsprechenden Schichten vor der Vernetzung jeder der beiden Schichten und bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts oder Erweichungspunkts des Polymermaterials in mindestens einer der Schichten miteinander in Kontakt gebracht worden sind. Draht oder Kabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schicht auf Polyvinylidenfluoridbasis ein Copolymer aus VDF und Hexafluorpropylen (HFP) aufweist, wobei das Copolymer den größeren Gewichtsanteil des Materials, vorzugsweise im wesentlichen das gesamte Material in dieser Schicht bildet. Draht oder Kabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schicht auf Polyvinylidenfluoridbasis ein Copolymer aus VDF und Hexafluorpropylen (HFP) mit einem HFP-Gehalt von 8–12 Gew.-% aufweist. Draht oder Kabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schicht auf Polyolefinbasis ein Gemisch aus Polethylen und dem carbonylhaltigen Polymer aufweist. Draht oder Kabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, der (das) eine innere Schicht aus dem Material auf Polyolefinbasis und eine äußere Schicht aus dem Material auf Polyvinylidenfluoridbasis aufweist. Draht oder Kabel nach Anspruch 9, wobei die äußere Schicht auf die innere Schicht druckextrudiert worden ist. Draht oder Kabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vernetzungsreaktion durch ionisierende Strahlung bewirkt worden ist. Draht oder Kabel nach einem der vorstehenden Ansprüche mit mehreren abwechselnden Schichten aus den Materialien, welche die Schichten (i) und (ii) bilden. Draht oder Kabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, der (das) mindestens einen Vernetzungsbeschleuniger in dem Material einer oder beider Schichten (i) und (ii) enthält. Draht oder Kabel nach Anspruch 13, wobei der Vernetzungsbeschleuniger Trimethylolpropantrimethacrylat (TMPTM) oder ein anderer multifunktioneller Acrylat- oder Methacrylatester ist. Draht oder Kabel nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Vernetzungsbeschleuniger nur dem Material der Schicht (i) zugesetzt worden ist. Draht oder Kabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schicht (ii) auf Polyvinylidenbasis lichtdurchlässig ist und im wesentlichen nur PVDF oder das VDF-Copolymer enthält. Verfahren zur Herstellung eines Drahts oder Kabels nach einem der vorstehenden Ansprüche, das die folgenden Schritte aufweist: Inkontaktbringen der Schichten (i) und (ii) auf einem elektrischen Leiter und Anwendung der Vernetzungsreaktion auf die Schichten, während sich diese im Kontakt miteinander befinden. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die entsprechenden Schichten (a) vor der Vernetzung jeder der beiden Schichten und (b) bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts oder Erweichungspunkts des Polymermaterials in mindestens einer der Schichten miteinander in Kontakt gebracht werden. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Schicht (i) auf den Leiter druckextrudiert wird und/oder die Schicht (ii) über der Schicht (i) druckextrudiert wird. Verfahren nach Anspruch 17, 18 oder 19, wobei die Schichten (i) und (ii) in einem einzigen Durchgang des Leiters von einer Abgabevorrichtung zu einer Aufnahmevorrichtung des Extrusionsprozesses auf den Draht koextrudiert oder hintereinander extrudiert werden.






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