Die
Aufgabe bleibt daher das Auffinden einer Lösung für eine Wickelfolie, welche
die Vorteile der Flammwidrigkeit und Wärmebeständigkeit, Abriebfestigkeit,
Spannungsbeständigkeit
und den mechanischen Eigenschaften (wie Elastizität, Flexibilität, Handeinreißbarkeit)
von PVC-Wickelbändern
mit der Halogenfreiheit von textilen Wickelbändern verbindet und darüber hinaus
eine überlegene
Wärmealterungsbeständigkeit aufweist,
wobei eine großtechnische
Produzierbarkeit der Folie durch Phosphorfreiheit in der Folie sichergestellt
sein soll und eine hohe Durchschlagsspannungsfestigkeit und ein
hoher Fogging-Wert bei einigen Anwendungen notwendig ist.
Aufgabe
der Erfindung ist es weiterhin, halogenfreie flammwidrige Wickelfolien
zur Verfügung
zu stellen, welche ein besonders sicheres und schnelles Umwickeln,
insbesondere von Drähten
und Kabeln, zum Markieren, Schützen,
Isolieren, Abdichten oder Bün deln
ermöglichen,
wobei die Nachteile des Standes der Technik nicht oder zumindest
nicht in dem Umfang auftreten.
Im
Zuge der immer komplizierter werdenden Elektronik und der steigenden
Zahl von elektrischen Verbrauchern in den Automobilen werden auch
die Leitungssätze
immer komplexer. Bei steigenden Querschnitten der Kabelbäume wird
die induktive Erhitzung immer größer während die
Wärmeableitung
abnimmt. Dadurch steigen die Anforderungen an die Wärmebeständigkeit
der verwendeten Materialien. Die standardmäßig verwendeten PVC-Materialien
für die
Wickelklebebänder
stoßen
hier an ihre Grenzen. Es besteht daher auch die Aufgabe, Polypropylencopolymere
mit Additivkombinationen zu finden, welche die Wärmebeständigkeit von PVC nicht nur
erreichen sondern sogar übertreffen.
Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Wickelfolie, wie sie im Hauptanspruch niedergelegt
ist. Gegenstand der Unteransprüche
sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Wickelfolie
sowie die Verwendung der Wickelfolie in einem rußgefüllten, alterungsbeständigen und
weichen Klebeband, weitere Anwendungen derselben sowie Verfahren
zur Herstellung der Wickelfolie.
Die
im Folgenden gemachten Angaben in phr bedeuten Gewichtsteile der
betreffenden Komponente bezogen auf 100 Gewichtsteile aller Polymerkomponenten
der Folie. Bei einer Wickelfolie mit Beschichtung (zum Beispiel
mit Klebstoff) werden nur die Gewichtsteile aller Polymerkomponenten
der polyolefin-haltigen Schicht berücksichtigt.
Demgemäß betrifft
die Erfindung eine halogenfreie phosphorfreie flammwidrige Wickelfolie
aus Polyolefin, enthaltend Ruß und
Metallhydroxid, wobei die Wickelfolie eine Brandgeschwindigkeit
(Brennrate) nach FMVSS 302 bei waagerechter Probe unter 200 mm/min,
vorzugsweise unter 100 mm/min aufweist und insbesondere unter den
in der FMVSS 302 genannten Prüfbedingungen
selbstverlöschend
ist.
Die
Dicke der erfindungsgemäßen Folie
liegt im Bereich von 30 bis 180 μm,
bevorzugt 50 bis 150 μm, insbesondere
55 bis 100 μm.
Die Oberfläche
kann strukturiert oder glatt sein. Vorzugsweise ist die Oberfläche leicht
matt eingestellt. Dies kann durch Verwendung eines Füllstoffs
mit einer hinreichend hohen Teilchengröße oder durch eine Walze (zum Beispiel
Prägewalze
am Kalander oder mattierte Chill Roll oder Prägewalze bei der Extrusion)
erreicht werden.
In
bevorzugter Ausführung
ist die Folie ein- oder beidseitig mit einer haftklebrigen Schicht
ausgerüstet, um
die Anwendung einfach zu gestalten, so dass eine Fixierung der Wickelfolie
am Ende des Wickelvorgangs entfällt.
Die
erfindungsgemäße Wickelfolie
ist im wesentlichen frei von flüchtigen
Weichmachern wie zum Beispiel DOP oder TOTM und hat daher ein ausgezeichnetes
Brandverhalten und geringe Emission (Weichmacherausdampfung, Fogging).
Für den Fachmann überraschend
und nicht vorhersehbar ist eine solche Wickelfolie aus Polyolefin, Ruß und Metallhydroxid
herstellbar. Erstaunlicherweise ist auch die thermische Alterungsbeständigkeit
im Vergleich zu PVC als Hochleistungswerkstoff nicht schlechter,
sondern vergleichbar oder sogar besser.
Die
erfindungemäße Wickelfolie
weist in Längsrichtung
eine Kraft bei 1 %-Dehnung von 0,6 bis 5 N/cm auf, vorzugsweise
von 1 bis 4 N/cm, und bei 100 %-Dehnung eine Kraft von 2 bis 20
N/cm, vorzugsweise von 3 bis 10 N/cm.
Insbesondere
ist die Kraft bei 1 %-Dehnung größer gleich
1 N/cm und die Kraft bei 100 -Dehnung kleiner oder gleich 15 N/cm.
Die
1 %-Kraft ist ein Maß für die Steifigkeit
der Folie, und die 100 %-Kraft ist ein Maß für die Anschmiegsamkeit beim
Wickeln bei starker Deformation durch hohe Wickelspannung. Die 100
%-Kraft darf aber auch nicht zu niedrig liegen, weil sonst die Reißfestigkeit
zu gering ist.
Zur
Erreichung dieser Kraftwerte enthält die Wickelfolie vorzugsweise
mindestens ein Polyolefin, insbesondere ein Polypropylen mit einem
Biegemodul von weniger als 900 MPa, bevorzugt 500 MPa oder weniger
und insbesondere von 80 MPa oder weniger. Weiter vorzugsweise ist
das Polyolefin ein Polypropylencopolymer, das aus einem Verfahren
ist, in dem ein PP-Homopolymer oder PP-Randomcopolymer weiter mit Ethylen
und Propylen umgesetzt wird.
Der
bevorzugte Schmelzindex liegt für
die Kalanderverarbeitung unter 5 g/10 min, vorzugsweise unter 1
g/10 min und insbesondere unter 0,7 g/10 min. Für die Extrusionsverarbeitung
liegt der bevorzugte Schmelzindex zwischen 1 und 20 g/10 min, insbesondere
zwischen 5 und 15 g/10 min.
Der
Kristallitschmelzpunkt des Polyolefins liegt zwischen 120 °C und 166 °C, bevorzugt
unter 148 °C, besonders
vorzugsweise unter 145 °C.
Das Polyolefin kann zum Beispiel ein weiches Ethylenhomopolymer oder
Ethylen- oder Propylencopolymer sein. Bei einem Erweichungspunkt
bis 145 °C
stellt sich heraus, dass auch Aluminiumhydroxid mit Polypropylen
kombinierbar ist; dem Fachmann war bei der Extrusion bekannt, dass
sich Aluminiumhydroxid bei Extrusion mit den üblichen Polypropylenen unter
Wasserabspaltung zersetzt.
Der
kristalline Bereich des Copolymers ist vorzugsweise ein Polypropylen
mit Randomstruktur, insbesondere mit einem Gehalt von 6 bis 10 Mol-%
Ethylen. Ein (zum Beispiel mit Ethylen) modifiziertes Polypropylenrandomcopolymer
weist je nach Blocklänge
des Polypropylens und Comonomergehalt der amorphen Phase einen Kristallitschmelzpunkt
zwischen 120 °C
und 145 °C
auf (das ist der Bereich für
kommerzielle Produkte). Ein Polypropylenhomopolymer liegt je nach
Molekulargewicht und Taktizität
zwischen 163 °C
bis 166 °C. Hat
das Homopolymer ein niedriges Molekulargewicht und ist es mit EP-Kautschuk (zum Beispiel
Pfropfung, Reaktorblend) modifiziert, so führt die Schmelzpunktserniedrigung
zu einem Kristallitschmelzpunkt im Bereich von etwa 148 °C bis 163 °C. Für das erfindungsgemäße Polypropylencopolymer
liegt daher der bevorzugte Kristallitschmelzpunkt unter 145 °C und wird
am besten mit einem Comonomer-modifierten Polypropylen mit Randomstruktur
in der kristallinen Phase und copolymerer amorpher Phase erreicht.
Solche
Copolymere weisen einen Zusammenhang zwischen dem Comonomergehalt
sowohl in der kristallinen und als auch in der amorphen Phase, dem
Biegemodul und dem 1 %-Spannungswert der daraus hergestellten Wickelfolie
auf. Ein hoher Comonomergehalt in der amorphen Phase ermöglicht einen
besonders niedrigen 1 %-Kraftwert. Überraschenderweise hat ein
Gehalt an Comonomer in der auch in der harten kristallinen Phase
einen positiven Einfluss auf die Flexibilität der gefüllten Folie.
Bisherige
Versuche eine hohe Flammwidrigkeit halogenfrei zu erzielen basierten
auf Verwendung von sauerstoffhaltigen Ethylencopolymeren wie EVA
oder Ethylen-Acrylat mit relativ hohem LOI-Wert gegenüber normalen
Polyolefinen in Kombination mit niedrigen Mengen an Flammschutzmittel.
In Folge ergeben sich bedingt durch das Basispolymer niedrige Erweichungspunkte
des Produktes und niedrige Zugfestigkeiten. Die neue Erfindung beruht
jedoch auf Polyolefinen mit schlechterem LOI-Wert in Kombination
mit sehr hohen Mengen an Metallhydroxid in Kombination mit Ruß. Die vom
Fachmann befürchteten
Verarbeitungsprobleme können
gelöst
werden. Die resultierenden Wickelfolien überwinden durch den hohen Füllstoffgehalt
das Problem der Handeinreißbarkeit
von Polyolefinfolien, weisen hohe Zugfestigkeiten und überlegene
Flammwidrigkeit auf. Bei Verwendung der bevorzugten Propylencopolymeren
wird auch das Problem des geringen Erweichungspunktes gelöst. In der
speziellen Ausführungsform
mit Polypropylenrandomcopolymer wird festgestellt, dass dieses Polymer
ein außerordentliches
Aufnahmevermögen
für Füllstoffe
aufweist und somit für
die extrem großen
Mengen an Metallhydroxid ganz besonders geeignet ist.
Der
Kristallitschmelzpunkt sollte aber nicht unter 120 °C liegen,
wie es bei EPM und EPDM der Fall ist, weil bei Anwendungen auf Lüftungsrohren,
Bildschirmspulen oder Fahrzeugkabeln die Gefahr des Schmelzens besteht.
Wickelfolien aus Ethylen-Propylen-Copolymeren aus den Klassen der EPM
und EPDM sind daher nicht erfindungsgemäß, was aber nicht ausschließt, dass
solche Polymere zur Feinstellung der mechanischen Eigenschaften
neben dem erfindungsgemäßen Polypropylencopolymer
verwendet werden.
Dem/den
Monomer(en) im Polyolefin werden keine Beschränkungen auferlegt, bevorzugt
werden jedoch α-Olefine
wie Ethylen, Propylen, Butylen-(1), Isobutylen, 4-Methyl-1-penten, Hexen oder
Octen verwendet. Copolymere mit drei oder mehr Comonomeren sind
im Sinn dieser Erfindung eingeschlossen. Es werden als Monomere
für das
Polypropylencopolymer Propylen und Ethylen besonders bevorzugt.
Das Polymer kann weiterhin durch Pfropfung, zum Beispiel mit Maleinsäureanhydrid
oder Acrylatmonomeren, zum Beispiel zur Verbesserung des Verarbeitungsverhaltens
oder der mechanischen Eigenschaften modifiziert sein. Unter Polypropylencopolymer
werden nicht nur Copolymere im strengen Sinne der Polymerphysik
wie zum Beispiel Blockcopolymere verstanden, sondern auch handelsübliche thermoplastische
PP-Elastomere mit unterschiedlichsten Strukturen oder Eigenschaften.
Solche Materialien können
beispielsweise aus PP-Homo- oder
Randomcopolymeren als Vorstufe durch weitere Umsetzung mit Ethylen
und Propylen in der Gasphase im gleichen Reaktor oder in nachfolgenden
Reaktoren hergestellt werden. Beim Einsatz von Randomcopolymer als
Ausgangsmaterial ist die Monomerenverteilung von Ethylen und Propylen
in der sich bildenden EP-Kautschukphase gleichmäßiger, was zu besseren mechanischen
Eigenschaften führt.
Dies ist ein weiterer Grund, warum für die erfindungsgemäße Wickelfolie
ein Polymer mit kristalliner Randomcopolymerphase bevorzugt wird.
Für die Herstellung
können
gängige
Verfahren angewendet werden, als Beispiele seien der Gasphasen-,
Cataloy-, Spheripol-, Novolen-, und der Hypol-Prozess genannt, welche
in Ullmann's Encyclopedia
of Industrial Chemistry, 6. Auflage, Wiley-VCH 2002 beschrieben
sind.
Weiche
olefinbasierte Abmischkomponenten können in nicht zu großer Menge
(unter 50 phr) mitenthalten sein. Dies sind zum Beispiel weiche
Ethylencopolymere wie LDPE, LLDPE, Metallocen-PE, EPM oder EPDM
mit einer Dichte von 0,86 bis 0,92 g/cm3 vorzugsweise
von 0,86 bis 0,88 g/cm3. Auch weiche hydrierte Random-
oder Blockcopolymere aus Ethylen oder (gegebenenfalls substituiertem)
Styrol und Butadien oder Isopren sind geeignet die Flexibilität, die Kraft
bei 1 %-Dehnung und insbesondere die Form der Kraft-Dehnungs-Kurve
der Wickelfolie in den optimalen Bereich zu bringen. Wird neben
dem erfindungsgemäßen Polypropylencopolymer
ein weiteres ethylen- oder propylenhaltiges Copolymer eingesetzt
hat dieses vorzugsweise einen spezifizierten Schmelzindex im Bereich
von ± 50
% des Schmelzindex des Polypropylencopolymers. Dabei bleibt unberücksichtigt,
dass der Schmelzindex ethylenhaltiger Copolymere in der Regel für 190 °C und nicht
wie bei Polypropylen für
230 °C spezifiziert
ist.
Durch
Verwendung von Ethylencopolymeren mit carbonylgruppenhaltigen Monomeren
wie Ethylenacrylat (zum Beispiel EMA, EBA, EEA, EAA) oder Ethylenvinylacetat
kann, wie dem Fachmann geläufig
ist, das Brandverhalten von PP-Polymeren verbessert werden Dies
gilt auch für
die erfindungsgemäße Wickelfolie mit
einem Polymer mit den hier speziell geforderten Eigenschaften. Darüber hinaus
wird festgestellt und beansprucht, dass auch Polyethylenvinylalkohol
und olefinfreie stickstoff- oder sauerstoffhaltige Polymere als
Synergisten geeignet sind, zum Beispiel in Form von Polyvinylalkohol;
Polyamiden und Polyestern mit hinreichend niedrigem Erweichungspunkt
(passend zur Verarbeitungstemperatur von Polypropylen), Polyvinylacetat,
Polyvinylbutyral, Vinylacetatvinyalkoholcopolymer und Poly(meth)acrylate.
Diese stark polaren Materialien gelten dem Fachmann als nicht mit
Polypropylen verträglich,
da der Löslichkeitsparameter
bei mindestens 19 J½ / cm3/2 liegt. Überraschenderweise
erweist sich dies bei der erfindungsgemäßen Abmischung aus speziellem Copolymer
und flammhemmenden Füllstoff
als kein Problem. Bevorzugt werden Polyvinylacetat und Poly(meth)acrylate,
die auch vernetzt sein können.
Diese kann auch eine Core-Shell-Struktur aufweisen, beispielweise
ein Kern aus Polyacrylaten von Alkoholen mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen
und einer Hülle
aus Polymethylmethacryat. Insbesondere stellen sich Acrylat-Impact-Modifier,
welche für
die Modifizierung von PVC hergestellt werden, als besonders geeignet
heraus, da sie schon in kleinen Mengen eine deutliche Verbesserung des
Brandverhaltens bewirken, dabei die Flexibilität der Wickelfolie nicht wesentlich
beeinträchtigen
und trotz ihrer Polarität
die Haftung der Schmelze auf Kalander- oder Kühlwalzen nicht erhöhen.
Eine
weitere Möglichkeit
liegt in der Verwendung von Polyolefinen, bei denen der Sauerstoff
durch Pfropfung (zum Beispiel mit Maleinsäureanhydrid oder einem (Meth)Acrylatmonomer)
eingebracht wird. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Anteil
an Sauerstoff bezogen auf das Gesamtgewicht an allen Polymeren zwischen
0,5 und 5 phr (entspricht auch Gew.-%), insbesondere 0,8 bis 3 phr.
Wird neben dem erfindungsgemäßen Polypropylencopolymer
ein thermoplastisches sauerstoff- oder stickstoffhaltiges Polymer
eingesetzt, hat dieses vorzugsweise einen spezifizierten Schmelzindex
im Bereich von ± 50
% des Schmelzindex des Polypropylencopolymers. Eine spezielle Ausführungsform
ist eine Wickelfolie mit mindestens einer Coextrusionsschicht aus
einem stickstoff- oder sauerstoffhaltigem Polymer, welche mit den
hier offenbarten Flammschutz- und Alterungsschutzmitteln oder Rußen versehen
sein kann, neben einer Schicht aus Polypropylencopolymer.
Als
Flammschutzmittel kommen im wesentlichen nur Hydroxide des Aluminiums
und Magnesiums, in Frage. Bevorzugter Füllstoff als Flammschutzmittel
ist Magnesiumhydroxid.
Zusätze weiterer
Flammschutzmittel sind möglich
werden jedoch vorzugsweise nicht mitwerwendet. Beispiele: Polyphosphate
und Stickstoffverbindungen. Sie sind aber zum Teil wasserempfindlich,
dies kann zu Korrosion oder Verschlechterungen der elektrischen
Eigenschaften wie der Durchschlagspannung führen. Wassereinfluss ist für eine Wickelfolie
in der Fahrgastzelle nicht von Bedeutung. Im Motorraumbereich kann die
Wickelfolie jedoch warm und nass werden. Beispiele für stickstoffhaltige
Flammschutzmittel sind Dicyandiamid, Melamincyanurat und sterisch
gehinderte Amine wie zum Beispiel die Klasse der HA(L)S. Beispiele
für stickstoffhaltige
Flammschutzmittel sind Melamin, Ammelin, Melam, Melamincyanurat.
Roter
Phosphor wirkt literaturbekannterweise bei Verwendung von Magnesiumhydroxid
synergistisch. Auf den Zusatz von rotem Phosphor wird jedoch verzichtet,
da die Verarbeitung gefährlich
ist (Selbstentzündung
von frei werdendem Phosphin beim Einmischen in das Polymer, selbst
bei gecoatetem Phosphor kann noch so viel Phosphin entstehen, dass
für das
Bedienungspersonal eine Gesundheitsgefährdung besteht). Außerdem können bei
Verwendung von rotem Phosphor keine farbigen, sondern nur schwarze
und braune Produkte hergestellt werden. Unter phosphorfrei wird
eine Menge an rotem Phosphor von Null verstanden. Der Fall, dass
die Menge so gering ist, dass sie keine flammhemmende Wirkung entfalten
kann, soll ebenfalls als phosphorfrei angesehen werden. Organische
und anorganische Phosphorverbindungen in Form der bekannten Flammschutzmittel
wie zum Beispiel auf Basis des Triarylphosphats oder Polyphosphat-Salze wirken antagonistisch.
In den bevorzugten Ausführungsformen
wird daher auch auf gebundenen Phosphor verzichtet, soweit es sich
nicht um Phosphite mit Alterungsschutzwirkung handelt. Diese sollten
den Gehalt an chemisch gebundenem Phosphor von 0,5 phr nicht übersteigen.
Das
Flammschutzmittel kann mit einem Coating versehen sein, wobei dieses
auch beim Compoundierprozess nachträglich aufgebracht werden kann.
Geeignete Coatings sind Silane wie Vinlysilan oder freier Fettsäuren (oder
deren Derivate) wie Stearinsäure,
Silikate, Borate, Aluminiumverbindungen, Phosphate, Titanate aber
auch Chelatisierungsmittel. Der Gehalt an freier Fettsäure oder
deren Derivat liegt bevorzugt zwischen 0,3 und 1 Gew.-%.
Besonders
bevorzugt sind gemahlene Magnesiumhydroxide, Beispiele sind Brucit
(Magnesiumhydroxid), Kovdorskite (Magnesiumhydroxydphosphat), Hydromagnesit
(Magnesiumhydroxicarbon) und Hydrotalcit (Magnesiumhydroxid mit
Aluminium und Carbonat im Kristallgitter), wobei die Verwendung
von Brucit besonders bevorzugt ist. Beimengungen von Magnesiumcarbonaten
wie zum Beispiel Dolomit [CaCO3·MgCO3, Mr 184.41] , Magnesit
(MgCO3), Huntit [CaCO3·3MgCO3, Mr 353.05] sind
zulässig.
Für die Alterung
stellt sich ein Gehalt an Calciumcarbonat (als Verbindung oder in
Form eines Mischkristalls aus Calcium und Magnesium und Carbonat)
sogar als vorteilhaft heraus, wobei ein Anteil von 1 bis 4 Gew.-%
Calciumcarbonat als günstig
angesehen wird (der analytische Calciumgehalt wird auf reines Calciumcarbonat
umgerechnet). Der Gehalt an Calcium und Carbonat ist bei Brucit
in vielen Lagerstätten
als Verunreinigung in Form Kreide, Dolomit, Huntit oder Hydrotalcit
vorhanden, kann aber auch dem Magnesiumhydroxid gezielt zugemischt
werden. Die positive Wirkung beruht möglicherweise auf der Neutralisation
von Säuren. Diese
entstehen zum Beispiel aus Magnesiumchlorid, welches in der Regel
als Katalysatorrückstand
in Polyolefinen (zum Beispiel aus Spheripolprozess) anzutreffen
ist. Saure Bestandteile aus der Klebstoffbeschichtung können ebenfalls
in die Folie einwandern und damit die Alterung verschlechtern. Durch
Zumischung von Calciumstearat kann eine ähnliche Wirkung wie durch Calciumcarbonat
erzielt werden, der Zusatz von größeren Mengen verringert aber
bei solchen Wickelbändern
die Klebkraft der Klebstoffbeschichtung und insbesondere die Haftung
einer solchen Klebstoffschicht auf der Wickelfolienrückseite.
Besonders
geeignet ist Magnesiumhydroxid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von mehr
als 2 μm
wobei der Medianwert gemeint ist (d50 ermittelt
durch Laserlichtstreuung nach Cilas) und insbesondere größer oder
gleich 4 μm.
Die spezifische Oberfläche
(BET) liegt vorzugsweise unter 4 m2/g (DIN
66131/66132). Übliche
nass gefällte
Magnesiumhydroxide sind feinteilig, in der Regel liegt die durchschnittliche
Teilchengröße bei 1 μm und darunter,
die spezifische Oberfläche
liegt bei 5 m2/g und mehr. Die obere Grenze
der Teilchengrößeverteilung
d9 7 liegt vorzugsweise
nicht über
20 μm, um
das Auftreten von Löchern
in der Folie und Versprödung
zu vermeiden. Daher ist das Magnesiumhydroxid vorzugsweise gesiebt.
Ein Gehalt an Teilchen mit einem Durchmesser von 10 bis 20 μm gibt der
Folie einen angenehm aussehenden Matteffekt.
Die
bevorzugte Teilchenform ist unregelmäßig kugelig ähnlich der
von Flusskieseln. Sie wird vorzugsweise durch Mahlung erhalten.
Besonders bevorzugt ist Magnesiumhydroxid, welches durch Trockenmahlung in
Gegenwart einer freien Fettsäure
insbesondere von Stearinsäure
hergestellt wurde. Das sich bildende Fettsäurecoating verbessert die mechanischen
Eigenschaften von Mischungen aus Magnesiumhydroxid und Polyolefinen
und verringert das Ausblühen
von Magnesiumcarbonat. Die Verwendung eines Fettsäuresalzes (zum
Beispiel Natriumstearat) ist ebenfalls möglich, hat aber den Nach teil
dass die daraus hergestellte Wickelfolie bei Feuchtigkeit eine erhöhte Leitfähigkeit
aufweist, was bei Anwendungen, bei den die Wickelfolie auch die
Funktion eines Isolierbandes übernimmt,
nachteilig ist. Bei synthetisch gefälltem Magnesiumhydroxid wird die
Fettsäure
wegen der Wasserlöslichkeit
immer in Salzform zugegeben. Dies ist ein weiterer Grund, warum für die erfindungsgemäße Wickelfolie
ein gemahlenes Magnesiumhydroxid gegenüber einem gefällten bevorzugt
wird.
Weniger
bevorzugt werden Aluminium- und Magnesiumhydroxid in Plättchenform.
Dies gilt für
regelmäßige (zum
Beispiel Hexaeder) und unregelmäßige Plättchen.
Dem
Fachmann liegt die Verwendung des feinteiligen synthetischen Magnesiumhydroxids
nahe, da es sehr rein ist und die Flammfestigkeit besser als bei
großen
Teilchen ist. Überraschenderweise
stellte sich heraus, dass sich Compounds aus gemahlenem Magnesiumhydroxid
mit größeren kugeligen
Teilchen beim Kalandrier- und Extrusionsprozess besser verarbeiten
lassen als Compounds aus gemahlenem Magnesiumhydroxid mit kleinen
plättchenförmigen Teilchen.
Feinteiliges plättchenförmiges Magnesiumhydroxid
ergibt wesentlich höhere
Schmelzviskositäten
als größeres kugeliges
Magnesiumhydroxid. Dem Problem kann mit Polymeren mit hohem Schmelzindex
(MFI) begegnet werden, wodurch sich aber die mechanische Stabilität der Schmelze
verschlechtert, was insbesondere für Blasextrusion und Kalandrierung
wichtig ist. In der bevorzugten Ausführungsform lässt sich
die Folie am Kalander leichter von den Walzen abziehen beziehungsweise
der Schlauch bei Blasextrusion steht besser (keine Abrisse des Schmelzschlauches),
wobei die Flammwidrigkeit aber etwas schlechter ist als bei synthetischem
Magnesiumhydroxid wie es der Fachmann bevorzugt. Dem kann man durch
Erhöhung
des Füllstoffgehaltes
begegnen, was aber ein besonders weiches Polymer voraussetzt. Dies
kann ein weiches Ethylenhomopolymer oder Ethylencopolymer sein,
wobei die daraus gefertigte Folie zur Erhöhung der Wärmebeständigkeit vorzugsweise vernetzt
wird. Die spezielle Problemlösung
dieser Erfindung ist ein besonders weiches Polypropylencopolymer
wie oben ausgeführt.
Dieses spezielle Polymer ermöglicht
in besonderem Maße
den Gebrauch hoher Füllstoffmengen
und noch höherer
im Fall von gemahlenem Magnesiumhydroxid mit einem höheren d50-Wert ohne dass die Wickelfolie für die Anwendung
zu steif und unflexibel wird und bedarf keiner Vernetzung. Für Anwendungen
unter dem Einfluss hoher Gebrauchstemperatur können die Schwermetallspuren
von synthetischem Magnesiumhydroxid die Alterung ungünstig beeinflus sen,
was durch die Anwendung der unten genannten speziellen Alterungsschutzkombinationen
verhindert wird.
Die
Menge an Metallhydroxid und Ruß wird
so hoch gewählt,
dass die Wickelfolie flammwidrig, das heißt, verlöschend oder nur langsam brennend
ist. Die Brandgeschwindigkeit nach FMVSS 302 bei waagerechter Probe
liegt für
die erfindungsgemäße Wickelfolie
unter 200 mm/min, vorzugsweise unter 100 mm/min, in einer herausragenden
Ausführungsform
der Wickelfolie ist diese unter diesen Prüfbedingungen selbstverlöschend.
Der Oxygen-Index (LOI) liegt bevorzugt über 20, insbesondere über 23 und
besonders bevorzugt über 27
%. Der Anteil an Metallhydroxid liegt über 120 phr vorzugsweise über 150
phr. Der Anteil Ruß liegt
vorzugsweise bei mindestens 5 phr, insbesondere bei mindestens 10
phr, da er überraschenderweise
einen wesentlichen Einfluss auf das Brandverhalten zeigt. Die Thermoalterungsstabilität liegt überraschenderweise
höher, wenn
die Zugabe des Rußes
(zum Beispiel in Form eines Masterbatches) erst nach dem Mischen
des Polypropylenpolymers mit den Alterungsschutzmitteln (Antioxidantien)
erfolgt. Dieser Vorteil kann genutzt werden, indem zuerst Polymer,
Alterungsschutzmittel und Füllstoff
miteinander compoundiert werden und der Russ erst einem Extruder
der Anlage zur Folienherstellung (Kalander oder Extruder) als Masterbatch
zugegeben wird. Als Zusatznutzen ergibt sich, dass bei Produktwechsel
am Compounder (Stempelkneter oder Extruder wie Zweischneckenextruder
oder Planetwalzenextruder) keine aufwendige Reinigung von Rußrückständen erforderlich
ist. Für
den Fachmann überraschend
lassen sich an der Folienanlage auch ungewöhnlich hohe Mengen Rußmasterbatch
problemlos zugeben, das heißt
nicht nur 1 bis 2, sondern sogar 15 bis 30 phr. Als Ruß können alle
Typen wie zum Beispiel Gasruß,
Acetylenruß,
Thermalruß,
Furnaceruß und
Flammruß verwendet werden,
wobei Flammruß bevorzugt
wird, auch wenn zur Einfärbung
von Folien Furnaceruße üblich sind.
Für eine
optimale Alterung werden Rußtypen
mit einem pH-Wert im Bereich von 6 bis 8 bevorzugt insbesondere Flammruß.
Für die Verarbeitung
werden folgende Verfahren bevorzugt und beansprucht:
- – Mischung
von Polymer und Füllstoff
in einem Kneter im Batchbetrieb oder kontinuierlich (zum Beispiel
von Fa. Banbury), bevorzugt wird ein Teil des Füllstoffs zugegeben, wenn ein
anderer Teil schon mit dem Polymer homogenisiert wurde.
- – Mischung
von Polymer und Füllstoff
in einem Zweischneckenextruder, wobei mit einem Teil des Füllstoffs ein
Vorcompound hergestellt wird, der in einem zweiten Compoundiergang
mit dem Rest des Füllstoffs
vermischt wird.
- – Mischung
von Polymer und Füllstoff
in einem Zweischneckenextruder, wobei der Füllstoff nicht an einer Stelle
in den Extruder gegeben wird, sondern in mindestens zwei Zonen zum
Beispiel durch Benutzung eines Sidefeeders.
Weitere
bei Folien übliche
Additive wie Füllstoffe,
Pigmente, Alterungsschutzmittel, Nucleierungsmittel, Impactmodifier
oder Gleitmittel und andere können
zur Herstellung der Wickelfolie verwendet werden. Diese Additive
werden zum Beispiel im „Kunststoff
Taschenbuch" Hanser
Verlag, Hrsg. H. Saechtling, 28. Ausgabe oder „Plastic Additives Handbook", Hanser-Verlag,
Hrsg. H. Zweifel, 5. Auflage beschrieben. In den folgenden Ausführungen
wird zur Vermeidung von schwer verständlichen chemischen Namen die
jeweilige CAS-Reg.Nr. verwendet.
Die
vorliegende Erfindung hat hauptsächlich
die Abwesenheit von Halogenen und flüchtigen Weichmachern bei hoher
Flammfestigkeit und Flexibilität
zum Ziel. Wie ausgeführt
steigen die thermischen Anforderungen, so dass zusätzlich eine
erhöhte
Beständigkeit
gegenüber
konventionellen PVC-Wickelfolien oder den in Erprobung befindlichen
PVC-freien Folienwickelbändern erreicht
werden soll. Daher wird die vorliegende Erfindung diesbezüglich im
folgenden ausführlich
beschrieben.
Die
erfindungsgemäße Wickelfolie
weist eine Wärmestabilität von mindestens
105 °C nach
3000 Stunden auf, d.h., dass nach dieser Lagerung noch eine Bruchdehnung
von mindestens 100 % vorhanden ist. Sie sollte des weiteren eine
Bruchdehnung von mindestens 100 % nach 20 Tagen Lagerung bei 136 °C (Schnelltest)
beziehungsweise eine Hitzebeständigkeit
von 170 °C
(30 min.) aufweist. In einer hervorragenden Ausgestaltung mit den
beschriebenen Antioxidantien und optional auch mit einem Metalldesaktivator
werden 125 °C nach
2000 Stunden oder sogar 125 °C
nach 3000 Stunden erreicht. Klassische PVC-Wickelfolien auf DOP-Basis
weisen eine Wärmestabilität von 85 °C (Passagierraum)
auf, Hochleistungsprodukte auf der Basis von Polymerweichmacher
erreichen 105 °C
(Motorraum).
Darüber hinaus
muss die Wickelfolie mit einer Kabelummantelung auf Polyolefinbasis
verträglich
sein, das heißt
nach Lagerung des Verbundes Kabel/Wickelfolie darf weder eine Versprödung der
Wickelfolie noch der Kabelisolierung auftreten. Durch die Auswahl
eines oder mehrerer passender Antioxidantien können eine Verträglichkeit
bei 105 °C
vorzugsweise bei 125 °C
(2000 Stunden, insbesondere 3000 Stunden) und eine Kurzzeitwärmebeständigkeit
von 140 °C
(168 Stunden) erreicht werden.
Eine
weitere Voraussetzung für
eine ausreichende Kurzzeitwärmebeständigkeit
und Hitzebeständigkeit
ist ein hinreichender Schmelzpunkt des Polyolefins (mindestens 120 °C) sowie
eine hinreichende mechanische Stabilität der Schmelze etwas oberhalb
des Kristallitschmelzpunktes. Entscheidend ist jedoch die Alterungsstabilisierung
zur Erreichung der oxidativen Beständigkeit ab 140 °C, was insbesondere
durch sekundäre Antioxidantien
wie Phosphite erreicht wird.
Eine
Verträglichkeit
zwischen Wickelfolie und den übrigen
Kabelbaumkomponenten wie Steckern und Rillrohren ist ebenfalls wünschenswert
und ebenfalls durch Anpassung der Rezepturen, insbesondere bezüglich der
Additive, zu erreichen. Als Negativbeispiel sei die Kombination
einer ungeeigneten Polypropylenwickelfolie mit einem kupferstabilisiertem
Polyamidrillrohr aufgeführt,
in diesem Fall sind sowohl das Rillrohr als auch die Wickelfolie
nach 3000 Stunden 105 °C
versprödet.
Zur
Erreichung einer guten Alterungsstabilität und Verträglichkeit fällt der Verwendung der richtigen
Alterungsschutzmittel eine besondere Rolle zu. Dabei ist auch die
Gesamtmenge an Stabilisator zu berücksichtigen, da bei bisherigen
Versuchen zur Herstellung solcher Wickelbänder keine oder nur unter 0,3
phr (x phr bedeutet x Teile auf 100 Teile Polymer oder Polymerblend)
Alterungsschutzmittel verwendet wurden, wie es auch bei Herstellung
sonstiger Folien üblich
ist. Die erfindungsgemäßen Wickelbänder sollten
mindestens enthalten 4 phr eines primären Antioxidants oder vorzugsweise
mindestens 0,3 phr insbesondere mindestens 1 phr einer Kombination
von primären
und sekundären
Antioxidantien, wobei die primäre
und sekundäre
Antioxidantfunktion nicht in verschiedenen Molekülen vorliegen muss sondern
auch in einem Molekül
vereinigt sein kann und bei den Mengenangaben optionale Stabilisatoren
wie Metalldesaktivatoren oder Lichtschutzmittel nicht eingerechnet
sind. In einer bevorzugten Ausführungsform
liegt der Anteil an sekundärem
Antioxidant bei mehr als 0,3 phr. Stabilisatoren für PVC-Produkte
lassen sich nicht auf Polyolefine übertragen. Sekundäre Antioxidantien
bauen Peroxide ab und werden daher bei Dienelastomeren als Teil
von Alterungsschutzpaketen verwendet. Überraschend wurde gefunden,
dass eine Kombination von primären
Antioxidantien (zum Beispiel sterisch gehinderten Phenolen oder
C-Radikalfängern
wie CAS 181314-48-7)
und sekundären
Antioxidantien (zum Beispiel Schwefelverbindungen, Phosphiten oder
sterisch gehinderten Aminen), wobei die beiden Funktionen auch in
einem Molekül
vereinigt sein können,
die Aufgabe auch bei dienfreien Polyolefinen wie Polypropylen löst. Vor
allem wird die Kombination von primärem Antioxidant, vorzugsweise
sterisch gehinderten Phenolen mit einem Molekulargewicht von mehr
als 500 g/mol (vorzugsweise > 700
g/mol), mit einem phosphitischen sekundären Antioxidant (vor allem
mit einem Molekulargewicht > 600
g/mol) bevorzugt. Phosphite oder eine Kombination aus primären und
mehreren sekundären
Alterungsschutzmitteln werden bei Wickelfolien aus Polyolefinen
wie Polypropylencopolymeren bisher nicht eingesetzt. Insbesondere
ist die Kombination aus einem wenig flüchtigen primären phenolischen
Antioxidants und jeweils einem sekundären Antioxidants aus der Klasse
der Schwefelverbindungen (bevorzugt mit einem Molekulargewicht von
mehr als 400 g/mol, insbesondere > 500
g/mol) und aus der Klasse der Phosphite geeignet, wobei die phenolische,
die schwefelhaltigen und die phosphitische Funktionen nicht in drei
verschiedenen Molekülen
vorliegen müssen,
sondern auch mehr als eine Funktion in einem Molekül vereinigt
sein kann.
Beispiele:
- • Phenolische
Funktion:
CAS 6683-19-8, 2082-79-3, 1709-70-2, 36443-68-2,
1709-70-2, 34137-09-2, 27676-62-6, 40601-76-1, 31851-03-3, 991-84-4
- • Schwefelhaltige
Funktion:
CAS 693-36-7, 123-28-4, 16545-54-3, 2500-88-1
- • Phosphitische
Funktion:
CAS 31570-04-4, 26741-53-7, 80693-00-1, 140221-14-3,
119345-01-6, 3806-34-6, 80410-33-9, 14650-60-8, 161717-32-4
- • Phenolische
und schwefelhaltige Funktion:
CAS 41484-35-9, 90-66-4, 110553-27-0,
96-96-5, 41484
- • Phenolische
und aminische Funktion:
CAS 991-84-4, 633843-89-0
- • Aminische
Funktion:
CAS 52829-07-9, 411556-26-7, 129757-67-1, 71878-19-8,
65447-77-0
Die
Kombination von CAS 6683-19-8 (zum Beispiel Irganox 1010) mit Thiopropionsäureester
CAS 693-36-7 (Irganox PS 802) oder 123-28-4 (Irganox PS 800) mit
GAS 31570-04-4 (Irgafos
168) ist besonders bevorzugt. Bevorzugt ist eine Kombination, bei
welcher der Anteil an sekundärem
Antioxidant den des primären übersteigt.
Zusätzlich
können
noch Metalldesaktivatoren zur Komplexierung von Schwermetallspuren,
welche die Alterung katalytisch beschleunigen können, zugefügt werden. Beispiele sind CAS
32687-78-8, 70331-94-1,
6629-10-3, Ethylendiamintetraessigsäure, N,N'-di-salicyliden-1,2-diaminopropan oder
Handelprodukte wie 3-(N-salicylol)-amino-1,2,4-triazol (Palmarole
ADK STAB CDA-1), N,N'-bis[3-(3',5'-di-tert-butyl-4'-hydroxyphenyl)propionyl]hydrazid
(Palmarole MDA.P.10) oder 2,2'-oxamido-bis-[ethyl-3-(tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat]
(Palmarole MDA.P.11.).
Die
Auswahl der genannten Alterungsschutzmittel hat besondere Bedeutung
für die
erfindungsgemäße Wickelfolie,
da mit phenolischen Antioxidantien allein oder selbst in Kombination
mit schwefelhaltigen Costabilisatoren in der Regel keine praxisgerechten
Produkte erreicht werden können.
Bei der Kalanderverarbeitung, bei der auf den Walzen ein relativ
lang andauernder Zutritt von Luftsauerstoff unvermeidlich ist, stellt sich
die Mitverwendung von Phosphitstabilisatoren als praktisch unumgänglich für eine ausreichende
Wärmealterungsstabilität des Produktes
heraus. Selbst bei Extrusionsverarbeitung macht sich der Zusatz
von Phosphiten bei der Alterungsprüfung des Produktes noch positiv
bemerkbar. Für
den Phosphitstabilisator wird eine Menge von mindestens 0,1, vorzugsweise
mindestens 0,3 phr bevorzugt. Insbesondere bei der Verwendung von
natürlichen
Magnesiumhydroxiden wie Brucit können
sich durch wanderungsfähige
Metallverunreinigungen wie Eisen, Mangan, Chrom oder Kupfer Alterungsprobleme
ergeben, die nur durch oben genannte Erkenntnisse der richtigen
Kombination und Menge an Alterungsschutzmitteln vermieden werden.
Gemahlenes Brucit weist, wie oben ausgeführt, eine Reihe von technischen
Vorteilen gegenüber
gefälltem
Magnesiumhydroxid auf, so dass die Kombination mit Antioxidantien
wie beschrieben besonders sinnvoll ist. Für Anwendungen mit hoher Temperaturbelastung
(zum Beispiel als Kabelwickelfolie im Motorraum von Kraftfahrzeugen
oder als Isolierwicklung von Magnetspulen in Fernseh- oder PC-Bildschirmen) wird
eine Ausführungsform
bevorzugt, die neben den Antioxidantien zusätzlich einen Metalldesaktivator
beinhaltet.
Die
Herstellung der Wickelfolie erfolgt auf einem Kalander oder durch
Extrusion wie zum Beispiel im Blas- oder Castprozess. Diese Verfahren
sind zum Beispiel in Ullmann's
Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6. Auflage, Wiley-VCH 2002
beschrieben. Der Compound aus den Hauptkomponenten oder allen Komponenten
kann in einem Compounder wie Kneter (zum Beispiel Stempelkneter)
oder Extruder (zum Beispiel Zweischneckenextruder, Planetwalzenextruder)
hergestellt und dann in eine feste Form (zum Beispiel Granulat) überführt werden,
welche dann in einer Folienextrusionsanlage oder in einem Extruder,
Kneter oder Walzwerk einer Kalanderanlage aufgeschmolzen und weiterverarbeitet
werden. Die erfindungsgemäßen Mengen
an Füllstoff
sind bisher nicht für
Folien, sondern nur dickwandige Produkte (zum Beispiel Kabelisolierungen über 300 μm oder Spritzgussartikel)
praktiziert worden, daher ergeben sich bei den erfindungsgemäßen dünnen Folie
leicht Inhomogenitäten
(Fehlstellen), welche die Durchschlagspannung stark reduzieren.
Der Mischvorgang muss daher so gründlich vorgenommen werden,
dass die aus dem Compound gefertigten Folie eine Durchschlagspannung
von mindestens 3 kV/100 μm
vorzugsweise mindestens 5 kV/100 μm
erreicht. Bevorzugt ist die Herstellung von Compound und Folie in
einem Arbeitsgang. Die Schmelze wird aus dem Compounder direkt einer
Extrusionsanlage oder einem Kalander zugeführt, wobei die Schmelze gegebenenfalls
Hilfseinrichtungen wie Filter, Metalldetektoren oder Walzwerke passieren
kann. Die Folie wird beim Herstellprozess so gering wie möglich orientiert,
um gute Handeinreißbarkeit,
niedrigen Kraftwert bei 1 %-Dehnung
und niedrigen Schrumpf zu erzielen. Aus diesem Grund wird der Kalanderprozess
besonders bevorzugt. Der hohe Füllstoffgehalt
ergibt so hohe Viskositäten,
dass auch deshalb der Kalanderprozess besser geeignet ist. Polymere
auf Basis von Ethylen-Vinylacetat
oder Ethylen-Acrylat sind zwar besonders häufig in Patentschriften beschrieben, da
diese Polymere einen gegenüber üblichen
Polyolefinen verbesserten LOI-Wert verfügen. Sie sind für die Kalanderverarbeitung,
selbst als Additiv in größeren Mengen,
wegen des starken Klebens an den Kalanderwalzen ungeeignet.
Der
Schrumpf der Wickelfolie in Längsrichtung
beträgt
nach Wärmelagerung
(30 Minuten in einem Ofen bei 125 °C auf einer Talkumschicht liegend)
weniger als 5 %, vorzugsweise weniger als 3 %.
Die
mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Wickelfolie liegen bevorzugt
in den folgenden Bereichen:
- • Reißdehnung
in and (Maschinenrichtung) von 300 bis 1000, besonders bevorzugt
von 500 bis 800 %,
- • Reißkraft in
and im Bereich von 4 bis 15, besonders bevorzugt von 5 bis 8 N/cm,
wobei die Folie zur Ermittlung der Daten mit scharfen Klingen zugeschnitten
wurden.
Die
Wickelfolie wird in der bevorzugten Ausführungsform ein- oder beidseitig,
bevorzugt einseitig, mit einer Siegel- oder Haftklebebeschichtung
versehen, um eine notwendige Fixierung des Wickelendes durch ein Klebeband,
Draht oder Verknotung zu vermeiden. Die Menge der Klebstoffschicht
beträgt
jeweils 10 bis 40 g/m2 vorzugsweise 18 bis
28 g/m2 (das ist die Menge nach einer eventuellen
notwendigen Entfernung von Wasser oder Lösungsmittel; die Zahlenwerte
entsprechen auch in etwa der Dicke in μm). In einem Fall mit Klebstoffbeschichtung
beziehen sich die hier gemachten Angaben zur Dicke und zu dickenabhängigen mechanischen
Eigenschaften ausschließlich
auf die polypropylenhaltige Schicht der Wickelfolie ohne Berücksichtung von
Klebstoffschicht oder weiteren Schichten, die in Zusammenhang mit
Klebstoffschichten vorteilhaft sind. Die Beschichtung muss nicht
vollflächig
sein, sondern kann auch teilflächig
ausgeführt
sein. Als Beispiel sei eine Wickelfolie mit je einem haftklebenden
Streifen an den Seitenkanten genannt. Diese kann zu etwa rechteckigen
Blättern
abgeschnitten werden, welche mit dem einem Klebstoffstreifen auf
dem Kabelbündel
aufgeklebt und dann so weit gewickelt werden, bis der andere Klebstoffstreifen
auf der Wickelfoliendrückseite
verklebt werden kann. Eine solche schlauchartige Umhüllung, ähnlich einer
Sleeve-Verpackung, weist den Vorteil auf, dass die Biegsamkeit des
Kabelbaumes durch die Umwicklung praktisch nicht verschlechtert
wird.
Als
Klebstoff kommen alle gängigen
Typen in Frage, vor allem auf Basis von Kautschuk. Solche Kautschuke
können
zum Beispiel Homo- oder Copolymere des Isobutylens, des 1-Butens,
des Vinylacetats, des Ethylens, von Acrylsäureestern, des Butadiens oder
des Isoprens sein. Besonders geeignet sind Rezepturen auf Basis
von Polymeren basierend auf Acrylsäureestern, Vinylacetat oder
Isopren.
Zur
Optimierung der Eigenschaften kann die zum Einsatz kommende Selbstklebemasse
mit einem oder mehreren Additiven wie Klebrigmachern (Harzen), Weichmachern,
Füllstoffen,
Flammschutzmitteln, Pigmenten, UV-Absorbern, Lichtschutz-, Alterungsschutzmitteln,
Photoinitiatoren, Vernetzungsmitteln oder Vernetzungspromotoren
abgemischt sein. Klebrigmacher sind beispielsweise Kohlenwasserstoffharze
(zum Beispiel Polymere auf Basis ungesättigter C5-
oder C9-Monomere), Terpenphenolharze, Polyterpenharze
aus Rohstoffen wie zum Beispiel α-
oder β-Pinen,
aromatische Harze wie Cumaron-Inden-Harze
oder Harze auf Basis Styrol oder α-Methylstyrol,
wie Kolophonium und seine Folgeprodukte, zum Beispiel disproportionierte, dimerisierte
oder veresterte Harze, zum Beispiel wozu Umsetzungsprodukte mit
Glycol, Glycerin oder Pentaerythrit, um nur einige zu nennen, sowie
weitere Harze (wie beispielsweise aufgeführt in Ullmanns Enzyklopädie der
technischen Chemie, Band 12, Seiten 525 bis 555 (4. Auflage), Weinheim).
Bevorzugt werden Harze ohne leicht oxidierbare Doppelbindungen wie
Terpenphenolharze, aromatische Harze und besonders bevorzugt Harze,
die durch Hydrierung hergestellt sind wie zum Beispiel hydrierte
Aromatenharze, hydrierte Polycyclopentadienharze, hydrierte Kolophoniumderivate
oder hydrierte Terpenharze.
Geeignete
Füllstoffe
und Pigmente sind beispielsweise Ruß, Titandioxid, Calciumcarbonat,
Zinkcarbonat, Zinkoxid, Silicate oder Kieselsäure. Geeignete beimischbare
Weichmacher sind beispielsweise aliphatische, cycloaliphatische
und aromatische Mineralöle,
Di- oder Poly-Ester der Phthalsäure,
Trimellitsäure
oder Adipinsäure,
flüssige
Kautschuke (zum Beispiel niedermolekulare Nitril- oder Polyisoprenkautschuke),
flüssige Polymerisate
aus Buten und/oder Isobuten, Acrylsäureester, Polyvinylether, Flüssig- und
Weichharze auf Basis der Rohstoffe von Klebharzen, Wollwachs und
andere Wachse oder flüssige
Silikone. Vernetzungsmittel sind beispielsweise Isocyanate, Phenolharze
oder halogenierte Phenolharze, Melamin- und Formaldehydharze. Geeignete
Vernetzungspromotoren sind zum Beispiel Maleinimide, Allylester
wie Triallylcyanurat, mehrfunktionelle Ester der Acryl- und Methacryläure. Alterungsschutzmittel
sind beispielsweise sterisch gehinderte Phenole, die zum Beispiel
unter dem Handelsnamen IrganoxTM bekannt
sind.
Eine
Vernetzung ist vorteilhaft, da die Scherfestigkeit (zum Beispiel
ausgedrückt
als Holding Power) erhöht
wird und sich damit die Neigung zu Deformationen der Rollen bei
Lagerung (Teleskopieren oder Bildung von Hohlstellen, auch Gaps
genannt) verringert. Auch das Ausquetschen der Haftklebermasse wird
verringert. Dies drückt
sich in kleb freien Seitenkanten der Rollen und klebfreien Kanten
bei der spiralig um Kabel geführten
Wickelfolie aus. Die Holding Power liegt vorzugsweise oberhalb von
150 min.
Die
Klebkraft auf Stahl sollte im Bereich von 1,5 bis 3 N/cm liegen.
Zusammenfassend
weist die bevorzugte Ausführungsform
einseitig eine lösungsmittelfreie
Selbstklebemasse auf, welche durch Coextrusion, Schmelz- oder Dispersionsbeschichtung
zustande gekommen ist. Dispersionsklebstoffe sind bevorzugt insbesondere
solche auf Polyacrylat-Basis.
Vorteilhaft
ist die Verwendung einer Primerschicht zwischen Wickelfolie und
Klebmasse zur Verbesserung der Haftung der Klebmasse auf der Wickelfolie
und somit der Vermeidung von Übertragung
von Klebstoff auf die Folienrückseite
während
des Abwickelns der Rollen.
Als
Primer sind die bekannten Dispersion- und Lösungsmittelsysteme verwendbar
zum Beispiel auf Basis von isopren- oder butadienhaltigen Kautschuk
und/oder Cyclokautschuk. Isocyanate oder Epoxyharze als Additive
verbessern die Haftung und erhöhen
zum Teil auch die Scherfestigkeit des Haftklebstoffes. Physikalische
Oberflächenbehandlungen
wie Beflammung, Corona oder Plasma oder Coextrusionsschichten sind ebenfalls
geeignet, die Haftung zu verbessern. Besonders bevorzugt ist die
Anwendung solcher Verfahren auf lösungsmittelfreie Klebstoffschichten,
insbesondere solche auf Acrylatbasis.
Eine
Beschichtung der Rückseite
kann durch bekannte Releasemittel (gegebenenfalls mit anderen Polymeren
abgemischt) erfolgen. Beispiele sind Stearyl-Verbindungen (zum Beispiel
Polyvinylstearylcarbamat, Stearylverbindungen von Übergangsmetallen
wie Cr oder Zr, Harnstoffe aus Polyethylenimin und Stearylisocyanat,
Polysiloxane (zum Beispiel als Copolymer mit Polyurethanen oder
als Propfcopolymer auf Polyolefin), thermoplastische Fluorpolymere.
Der Begriff Stearyl steht als Synonym für alle geraden oder verzweigten Alkyle
oder Alkenyle mit einer C-Zahl von mindestens 10, wie zum Beispiel
Octadecyl.
Beschreibungen
der üblichen
Klebmassen sowie Rückseitenbeschichtungen
und Primern finden sich zum Beispiel in „Handbook of Pressure Sensitive
Adhesive Technology",
D. Satas, (3. Auflage). Die genannten Rückseiten-Primer- und Klebebeschichtungen
sind in einer Ausführungsform
durch Coextrusion möglich.
Die
Ausführung
der Folienrückseite
kann aber auch zur Erhöhung
der Haftung der Klebmasse auf der Wickelfolienrückseite (zum Beispiel zur Steuerung
der Abrollkraft) dienen. Bei polaren Klebstoffen wie zum Beispiel
auf Basis von Acrylatpolymeren ist die Rückseitenhaftung auf einer Folie
auf Basis von Polypropylenpolymeren oft nicht ausreichend. Zur Erhöhung der
Abrollkraft wird eine Ausführungsform
beansprucht, bei der polare Rückseitenoberflächen durch
Coronabehandlung, Flammvorbehandlung oder Beschichtung/Coextrusion
mit polaren Rohstoffen erzielt werden. Alternativ wird eine Wickelfolie
beansprucht, bei welchem die Stangenware vor dem Schneiden getempert
(in der Wärme
gelagert) wurde. Beide Verfahren können auch in Kombination angewandt
werden. Die erfindungsgemäße Wickelfolie
weist bevorzugt eine Abrollkraft von 1,2 bis 6,0 N/cm, ganz besonders
bevorzugt von 1,6 bis 4,0 N/cm und insbesondere 1,8 bis 2,5 N/cm
bei 300 mm/min Abrollgeschwindigkeit auf. Das Tempern ist bei PVC-Wickelbändern bekannt,
jedoch aus einem anderen Grund. Weich-PVC-Folien besitzen im Gegensatz
zu teilkristallinen Polypropylencopolymerfolien einen breiten Erweichungsbereich
und, da die Klebmasse durch den ausgewanderten Weichmacher wenig
scherfest ist, neigen PVC-Wickelbänder zum Teleskopieren. Diese
unvorteilhafte Rollendeformation, bei welcher der Kern aus den Rollen
seitlich herausgedrückt
wird, kann verhindert werden, wenn das Material vor dem Schneiden
längere
Zeit gelagert wird oder kurze Zeit einer Temperung (befristete Lagerung
in der Wärme)
unterworfen wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich
jedoch um einer Temperung zur Erhöhung der Abrollkraft von Material
mit unpolarer Polypropylenrückseite
und polarem Klebmasse, wie Polyacrylat oder EVA, da diese Klebmasse
auf Polypropylen im Vergleich zu PVC eine extrem geringe Rückseitenhaftung
aufweisen. Eine Erhöhung
der Abrollkraft durch Temperung oder physikalische Oberflächenbehandlung
ist bei Weich-PVC-Wickelbändern
nicht notwendig, da die üblicherweise
eingesetzten Klebmassen eine hinreichend hohe Haftung auf der polaren
PVC-Oberfläche
besitzen. Bei Polyolefinwickelfolien ist die Bedeutung der Rückseitenhaftung
besonders ausgeprägt,
da aufgrund der höheren
Kraft bei 1 %-Dehnung (bedingt durch das Flammschutzmittel und das
Fehlen konventioneller Weichmacher) im Vergleich zu PVC-Folie eine
deutlich höhere
Rückseitenhaftung
beziehungsweise Abrollkraft notwendig ist, um eine hinreichende
Dehnung beim Abrollen für die
Applikation bereitzustellen. Die bevorzugte Ausführungsform der Wickelfolie
wird daher durch Temperung oder physikalische Oberflächenbehandlung
hergestellt, um eine herausragende Abrollkraft und Dehnung während der
Abrollung zu erreichen, wobei die Abrollkraft bei 300 mm/min vorzugsweise
um mindesten 50 % höher
liegt als ohne eine solche Maßnahme.
Die
Wickelfolie wird für
den Fall einer Klebstoffbeschichtung vorzugsweise vorher mindestens
3 Tage, besonders bevorzugt mindestens 7 Tage vor der Beschichtung
gelagert, um eine Nachkristallisation zu erreichen, damit die Rollen
keine Neigung zum Teleskopieren erhalten (wahrscheinlich weil die
Folie beim Kristallisieren schrumpft). Vorzugsweise wird die Folie
an der Beschichtungsanlage über
geheizte Walzen zur Egalisierung (Verbesserung der Planlage) geführt, was
für PVC-Wickelfolien
nicht üblich
ist.
Folien
aus Polyethylen und Polypropylen lassen sich üblicherweise nicht von Hand
ein- oder Abreißen. Sie
lassen sich als teilkristalline Werkstoffe leicht verstrecken und
weisen daher eine hohe Bruchdehnung auf, in der Regel liegt diese
erheblich über
500 %. Beim Versuch, solche Folien zu reißen, tritt anstelle eines Risses eine
Dehnung ein. Selbst hohe Kräfte
können
nicht unbedingt die typisch hohen Bruchkräfte überwinden. Selbst wenn dies
gelingt, wird kein gut aussehender und verklebbarer Abriss erzeugt,
da an beiden Enden ein dünnes
schmales Schwänzchen
entsteht. Dieses Problem lässt
sich auch durch Additive nicht beheben, auch wenn Füllstoffe
in hohen Mengen die Bruchdehnung reduzieren. Verstreckt man Polyolefinfolien
biaxial, wird die Bruchdehnung um mehr als 50 % reduziert, was die
Reißbarkeit
begünstigt.
Der Versuch, dieses Verfahren auf weiche Wickelfolien zu übertragen,
scheiterte jedoch, da der 1 %-Kraftwert erheblich zunimmt und die Kraft-Dehnungs-Kurve
erheblich steiler wird. Dies hat zur Folge, dass sich die Flexibilität und Anschmiegsamkeit
der Wickelfolie drastisch verschlechtert. Außerdem stellt sich heraus,
dass so hoch füllstoffhaltige
Folien wegen einer hohen Zahl von Abrissen produktionstechnisch
kaum verstreckbar sind. Bei Verwendung von mehr als 120 phr Metallhydroxid
ist die Handeinreißbarkeit
von polyolefinischen Wickelfolien sehr gut. Sie kann durch das Schneidverfahren
beim Konfektionieren der Rollen noch verbessert werden. Bei Herstellung
der Wickelfolienrollen werden raue Schnittkanten erzeugt, die bei
mikroskopischer Betrachtung Risse in der Folie ausbilden, die dann
offenbar ein Weiterreißen
begünstigen.
Dies ist insbesondere durch die Anwendung eines Quetschschnitts
mit stumpfen oder definiert gezackten rotierenden Messern auf Ballenware
(Jumbos, Rollen in großer
Länge)
oder durch einen Abstechschnitt mit fest stehenden Klingen oder rotierenden
Messern von Stangenware (Rollen in Produktionsbreite und verkaufsüblicher
Länge)
möglich.
Die Bruchdehnung kann durch einen geeigneten Schliff der Klingen
und Messer eingestellt werden. Bevorzugt ist die Ausführung der Herstellung
von Stangenware mit Abstechschnitt mit stumpfen feststehenden Klingen.
Durch starkes Abkühlen der
Stangen vor dem Schneiden kann die Rissbildung beim Schneidprozess
noch verbessert werden. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Bruchdehnung
der speziell geschnittenen Wickelfolie um mindestens 30 % niedriger
als beim Schnitt mit scharfen Klingen. Bei den besonders bevorzugten,
mit scharten Klingen geschnittenen Folien liegt die Bruchdehnung
bei 500 bis 800 %, in der Ausführungsform
der Folie, deren Seitenkanten beim Schneiden definiert beschädigt werden,
zwischen 200 und 500 %.
Die
Stangenware kann zur Erhöhung
der Abrollkraft vorher einer Wärmelagerung
unterzogen werden. Das Schneiden von konventionellen Wickelbändern mit
Gewebe-, Vlies- und
Folienträger
(zum Beispiel PVC) erfolgt durch Scherenschnitt (zwischen zwei rotierenden
Messern), Abstechschnitt (feststehende oder rotierender Messer werden
in eine rotierende Stange des Produktes gedrückt), Klingenschnitt (die Bahn
wird bei Durchlauf durch scharfe Klingen geteilt) oder Quetschschnitt
(zwischen einem rotierenden Messer und einer Walze).
Das
Schneiden hat zum Ziel, aus Jumbos oder Stangen verkaufsfertige
Rollen zu produzieren, aber nicht raue Schnittkanten zur leichteren
Handeinreißbarkeit
zu erzeugen. Bei Wickelfolien aus PVC ist der Abstechschnitt durchaus üblich, da
das Verfahren bei weichen Folien wirtschaftlich ist. Die Handeinreißbarkeit
ist aber bei PVC schon vom Material her gegeben, da PVC im Gegensatz
zu Polypropylen amorph ist und daher beim Reißen nicht verstreckt, sondern
nur etwas gedehnt wird. Damit die PVC-Folien nicht zu leicht reißen, muss
auf hinreichende Gelierung bei der Folienherstellung geachtet werden
was einer optimalen Produktionsgeschwindigkeit entgegensteht, vielfach
wird deshalb anstelle von Standard-PVC mit einem K-Wert von 63 bis 65
Material mit einem höheren
Molekulargewicht eingesetzt, was K-Werten von 70 und mehr entspricht.
Der Abstechschnitt hat also bei den erfindungsgemäßen Wickelfolien
aus Polypropylen einen anderen Grund als bei solchen aus PVC.
Die
erfindungsgemäße Wickelfolie
ist ausgezeichnet zum Umwickeln von langgestrecktem Gut wie Lüftungsrohren,
Feldspulen oder Kabelsätzen
in Fahrzeugen geeignet.
Die
erfindungsgemäße Wickelfolie
ist ebenfalls für
andere Anwendungen geeignet wie zum Beispiel für Lüftungsrohre im Klimabau, da
die hohe Flexibilität
eine gute Anschmiegsamkeit an Nieten, Sicken und Falzen sichert.
Den heutigen arbeitshygienischen und ökologischen Anforderungen wird
Rechnung getragen, indem auf den Einsatz halogenhaltiger Rohstoffen
verzichtet wird, dies gilt auch für flüchtige Weichmacher, es sei
denn die Mengen sind so gering, dass der Fogging-Wert über 90 %
liegt. Die Halogenfreiheit ist für
die thermische Verwertung von Abfällen, die solche Wickelbänder enthalten,
von außerordentlicher
Bedeutung (zum Beispiel Müllverbrennung
der Kunststofffraktion vom Fahrzeugrecycling). Das erfindungsgemäße Produkt
ist halogenfrei in dem Sinne, dass der Halogenhalt der Rohstoffe
so niedrig ist, dass er für
die Flammwidrigkeit keine Rolle spielt. Halogene in Spurenmengen,
wie sie durch Verunreinigungen, Prozessadditive (Fluorelastomer)
oder als Rückstände von
Katalysatoren (zum Beispiel aus der Polymerisation von Polymeren)
auftreten könnten,
bleiben unberücksichtigt.
Der Verzicht auf Halogene zieht die Eigenschaft der leichten Brennbarkeit nach
sich, was den Sicherheitserfordernissen in elektrischen Anwendungen
wie Haushaltsgeräten
oder Fahrzeugen nicht entspricht. Das Problem mangelnder Flexibilität bei der
Verwendung üblicher
PVC-Ersatzmaterialien wie Polypropylen, Polyethylen, Polyestern,
Polystyrol, Polyamid oder Polyimid für die Wickelfolie wird in der
zugrundeliegenden Erfindung nicht durch flüchtige Weichmacher gelöst, sondern
durch den Einsatz einer Mischung aus einem PP-Copolymer mit einem
Polyolefin mit niedrigem Biegemodul oder Verwendung eines PP-Polymers
mit einem niedrigen Biegemodul. Daher ist es besonders überraschend,
dass selbst die Verwendung von Füllstoffen
mit flammwidriger Wirkung, welche bekanntermaßen die Flexibilität drastisch
bis hin zur völligen
Versprödung
verschlechtern, möglich
ist. Die Flexibilität
ist von herausragender Bedeutung, da bei Anwendung auf Drähten und
Kabeln nicht nur spiralig gewickelt, sondern an Verzweigungsstellen,
Steckern oder Befestigungsclipsen auch faltenfrei kurvenflexibel
gewickelt werden muss. Darüber
hinaus ist erwünscht,
dass die Wickelfolie den Kabelstrang elastisch zusammenzieht. Dieses
Verhalten ist auch zur Abdichtung der Lüftungsrohre notwendig. Diese
mechanischen Eigenschaften können
nur von einem weichen flexiblen Wickelband erreicht werden. Die
Aufgabe, die nötige
Flexibilität
trotz größerer Mengen
an Flammschutzmitteln zu erreichen, wird erfindungsgemäß gelöst. Die
Aufgabe ist bei einem Wickelband aus Polyolefin ungleich schwerer als
bei PVC zu lösen,
da bei PVC keine oder nur geringe Flammschutzmittel notwendig sind
und die Flexibilität leicht
durch konventionelle Weichmacher zu erreichen sind.
Prüfmethoden
Die
Messungen werden bei einem Prüfklima
von 23 ± 1 °C und 50 ± 5 % rel.
Luftfeuchte durchgeführt.
Die
Dichte der Polymeren wird nach ISO 1183 und der Biegemodul nach
ISO 178 ermittelt und in g/cm3 beziehungsweise
MPa ausgedrückt.
(Der Biegemodul nach ASTM D790 beruht auf anderen Abmessungen der
Probekörper,
ist aber im Ergebnis als Zahl vergleichbar.) Der Schmelzindex wird
nach ISO 1133 geprüft und
in g/10 min ausgedrückt.
Die Prüfbedingungen
sind wie marktüblich
230 °C und
2,16 kg für
Polymere mit kristallinem Polypropylen und 190 °C und 2,16 kg für Polymere
mit kristallinem Polyethylen. Der Kristallitschmelzpunkt (Tcr) wird
mit DSC nach MTM 15902 (Basell-Methode) beziehungsweise ISO 3146
ermittelt.
Die
durchschnittliche Teilchengröße des Füllstoffs
wird durch Laserlichtstreuung nach Cilas ermittelt, maßgeblich
ist der Medianwert d50. Die spezifische
Oberfläche
(BET) des Füllstoffs
wird nach DIN 66131/66132 bestimmt.
Das
Zugdehnungsverhalten der Wickelfolie wird an Prüflingen vom Typ 2 (rechteckige
150 mm lange und nach Möglichkeit
15 mm breite Prüfstreifen)
nach DIN EN ISO 527-3/2/300
mit einer Prüfgeschwindigkeit von
300 mm/min, einer Einspannlänge
100 mm und einer Vorkraft von 0,3 N/cm ermittelt. Im Fall von Mustern mit
rauen Schnittkanten sind die Kanten mit einer scharten Klinge vor
dem Zugversuch zu besäumen.
Für die Bestimmung
der Kraft oder Spannung bei 1 %-Dehnung wird hiervon abweichend
mit einer Prüfgeschwindigkeit
von 10 mm/min und einer Vorkraftseinstellung von 0,5 N/cm an einer
Zugprüfmaschine
Modell Z 010 (Hersteller Zwick) gemessen. Die Prüfmaschine ist angegeben, weil
der 1 %-Wert etwas von dem Auswertungsprogramm beeinflusst werden
kann. Das Zugdehnungsverhalten wird, wenn nicht anders angegeben,
in Maschinenrichtung (MD, Laufrichtung) geprüft. Die Kraft wird in N/Streifenbreite
und die Spannung in N/Streifenquerschnitt ausgedrückt, die
Bruchdehnung in %. Die Prüfergebnisse, insbesondere
die Bruchdehnung (Reißdehnung),
sind durch eine hinreichende Zahl von Messungen statistisch abzusichern.
Die
Klebkräfte
werden bei einem Abzugswinkel von 180° nach AFERA 4001 an (nach Möglichkeit)
15 mm breiten Teststreifen bestimmt. Hierbei werden Stahlplatten
nach AFERA-Norm als Prüfuntergrund
verwendet soweit kein anderer Haftgrund genannt ist.
Die
Dicke der Wickelfolie wird nach DIN 53370 bestimmt. Eine eventuelle
Haftklebstoffschicht wird von der gemessenen Gesamtdicke abgezogen.
Die
Holding Power wird nach der PSTC 107 (10/2001) bestimmt, wobei das
Gewicht 20 N beträgt
und die Maße
der Verklebungsfläche
20 mm in der Höhe
und 13 mm in der Breite beträgt.
Die
Abrollkraft wird bei 300 mm/min nach DIN EN 1944 gemessen.
Die
Handeinreißbarkeit
lässt sich
nicht in Zahlen ausdrücken,
auch wenn Bruchkraft, Bruchdehnung und Schlagzugzähigkeit
(alles längs
gemessen) von wesentlichem Einfluss sind.
Bewertung:
- +++
- = sehr leicht,
- ++
- = gut,
- +
- = noch verarbeitbar,
- =
- schwer verarbeitbar,
- ––
- = nur mit hohem Kraftaufwand
abreißbar,
die Enden sind unsauber,
- –––
- = nicht verarbeitbar
Das
Brandverhalten, als Brandgeschwindigkeit oder Brennrate bezeichnet
und in mm/min ausgedrückt,
wird nach MVSS 302 bei waagerechter Probe gemessen. Im Fall einer
einseitigen Haftkleberbeschichtung liegt diese nach oben. Als weitere
Methode wird eine Prüfung
des Oxygen-Index (LOI) vorgenommen. Hierfür wird unter den Bedingungen
der JIS K 7201 geprüft.
Die
Wärmestabilität wird in
Anlehnung an ISO/DIN 6722 bestimmt. Der Ofen wird nach ASTM D 2436-1985
mit 175 Luftwechseln pro Stunde betrieben. Die Prüfzeit beträgt 3000
Stunden. Als Prüftemperaturen
werden 85 °C
(Klasse A), 105 °C
(ähnlich
Klasse B aber nicht 100 °C)
und 125 °C
(Klasse C) gewählt.
Die Schnellalterungen erfolgen bei 136 °C, die Prüfung gilt als bestanden, wenn
die Reißdehnung
nach 20 Tagen Alterung noch mindestens 100 % beträgt.
Bei
der Verträglichkeitsprüfung wird
die Wärmelagerung
auf handelsüblich
Leitern (Kabeln) mit Polyolefinisolierung (Polypropylen oder strahlenvernetztes
Polyethylen) für
Kraftfahrzeuge durchgeführt.
Hierfür werden
Probekörper
aus 5 Leitern von 3 bis 6 mm2 Querschnitt
und 350 mm Länge
mit Wickelfolie durch Umwicklung mit 50 %er Überlappung hergestellt. Nach
der 3000 Stunden-Alterung der Probekörper im Umluftofen (Bedingungen
wie bei der Prüfung
der Wärmestabilität) werden
die Proben bei 23 °C
konditioniert und nach ISO/DIN 6722 von Hand um einen Dorn gewickelt,
der Wickeldorn einen Durchmesser von 5 mm, das Gewicht hat eine
Masse von 5 kg und die Wickelgeschwindigkeit beträgt 1 Umdrehung
pro Sekunde. Die Muster werden anschließend visuell auf Fehler in
der Wickelfolie und in der Drahtisolierung unter der Wickelfolie
untersucht. Der Test ist nicht bestanden, wenn Risse in der Drahtisolierung
erkennbar sind, insbesondere wenn dies schon vor dem Biegen auf
dem Wickeldorn erkennbar ist. Wenn die Wickelfolie Risse aufweist
oder im Ofen geschmolzen ist, gilt der Test ebenfalls als nicht
bestanden. Bei der 125 °C-Prüfung wurden
teilweise auch Muster zu anderen Zeitpunkten geprüft. Als
Prüfzeit
gelten 3000 Stunden soweit nicht im Einzelfall ausdrücklich anders
beschrieben.
Die
Kurzzeitwärmebeständigkeit
wird an Kabelbündeln
aus 19 Drähten
der Type TW mit 0,5 mm2 Querschnitt, welche
in ISO 6722 beschrieben sind, gemessen. Hierzu wird die Wickelfolie
mit 50 % Überlappung
auf das Kabelbündel
gewickelt, das Kabelbündel
um einen Dorn von 80 mm Durchmesser gebogen und in einem Umluftofen
bei 140 °C
gelagert. Nach 168 Stunden wird das Muster dem Ofen genommen und
auf Beschädigungen
(Risse) überprüft.
Für die Ermittlung
der Hitzebeständigkeit
wird die Wickelfolie 30 min bei 170 °C gelagert, 30 min auf Raumtemperatur
abgekühlt
und mit mindestens 3 Windungen mit 50 %-iger Überlappung um einen Dorn von 10
mm Durchmesser gewickelt. Danach wird das Muster auf Beschädigungen
(Risse) überprüft.
Beim
Kältetest
wird der oben beschriebene Probekörper in Anlehnung an ISO/DIS
6722 4 Stunden auf –40 °C abgekühlt und
die Probe von Hand auf einen Dorn von 5 mm Durchmesser gewickelt.
Die Muster werden visuell auf Fehler (Risse) im Klebeband geprüft.
Die
Durchschlagspannung wird nach ASTM D 1000 gemessen. Als Zahl wird
der höchste
Wert genommen, dem das Muster bei dieser Spannung eine Minute standhält. Diese
Zahl wird auf eine Probendicke von 100 μm umgerechnet.
Beispiel:
Eine
Probe von 200 μm
Dicke hält
nach einer Minute eine maximale Spannung von 6 kV stand, die berechnete
Durchschlagspannung beträgt
3 kV/100 μm.
Der
Fogging-Wert wird nach DIN 75201 A ermittelt.
Folgende
Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne deren Umfang zu
beschränken.
Inhalt:
- • Tabellarische
Zusammenstellung der für
die Versuche verwendeten Rohstoffe
- • Beschreibung
der Beispiele
- • Tabellarische
Zusammenstellung der Ergebnisse der Beispiele
- • Beschreibung
der Vergleichsbeispiele
- • Tabellarische
Zusammenstellung der Ergebnisse der Vergleichsbeispiele
Tabellarische
Zusammenstellung der für
die Versuche verwendeten Rohstoffe (die Messbedingungen und Einheiten
werden zum Teil weggelassen, siehe Prüfmethoden)
Beispiel 1
Zur
Herstellung des Trägerfilmes
werden zunächst
in einem gleichläufigen
Doppelschneckenextruder 100 phr Polymer A, 10 phr Vinnapas B 10,
165 phr Magnifin N 5 GV, 10 phr Flammruß 101, 0,8 phr Irganox 1010,
0,8 phr Irganox PS 802 und 0,3 phr Irgafos 168 compoundiert. Das
Magnifin wird zu je 1/3 in den Zonen 1, 3, und 5 zugegeben.
Die
Compoundschmelze wird von der Düse
des Extruders zu einem Walzwerk, von dort durch einen Strainer geführt und
danach über
ein Förderband
in den Spalt eines Kalanders vom Typ „inverted L" gespeist. Mit Hilfe
der Kalanderwalzen wird ein Film mit glatter Oberfläche in einer
Breite von 1500 mm und einer Dicke von 0,08 mm (80 μm) ausgeformt
und auf Thermofixierwalzen nachkristallisiert. Der Film wird eine
Woche gelagert, auf der Beschichtungsanlage mit Walzen bei 60 °C zur Verbesserung
der Planlage egalisiert und nach einer Coronabehandlung mit einem
wässrigen
Acrylathaftkleber Prima) PS 83 D mittels eines Rakels mit einem Auftragsgewicht
von 24 g/m2 aufgetragen. Die Trocknung der
Kleberschicht erfolgt im Trockenkanal bei 70 °C, die fertige Wickelfolie wird
zu Stangen mit 33 m Lauflänge
auf 1-Zoll-Kern (25 mm) gewickelt. Das Schneiden erfolgt durch Abstechen
der Stangen mittels feststehender Klinge mit nicht sehr spitzem
Winkel (straight knife) in 29 mm breite Rollen. Wie auch bei den
nachfolgenden Beispielen im Abstechschnitt wird ein Automat aus den
in der Beschreibung der Erfindung aufgeführten Gründen eingesetzt.
Diese
selbstklebende Wickelfolie zeigt trotz des hohen Füllstoffanteiles
eine gute Flexibilität.
Des weiteren werden auch ohne Zugabe eines sauerstoffhaltigen Polymers
sehr gute Brandeigenschaften erreicht. Die Alterungsbeständigkeit
und die Verträglichkeit
mit PP- und PA-Kabeln und Polyamidrillrohr sind herausragend.
Beispiel 2
Die
Herstellung erfolgt analog Beispiel 1 mit folgenden Änderungen:
Der
Compound beteht aus 100 phr Polymer A, 125 phr Martinal OL 104 G,
15 phr Flammruß 101,
0,8 phr Irganox 1010, 0,1 phr Irganox PS 802, 0,1 phr Sumilizer
TPM, 0,1 phr Sumilizer TPL-R, 0,1 phr Sumilizer TP-D, 0,3 phr Irgafos
168 und 1 phr Irganox MD 1024. Das Martina) wird zu je ½ in den
Zonen 1 und 5 zugeben.
Die
daraus hergestellte Trägerfolie
wird einer einseitigen Flammvorbehandlung unterzogen und nach 10
Tagen Lagerung mit Acronal DS 3458 mittels eines Walzenauftragswerks
bei 50 m/min beschichtet. Die Temperaturbelastung des Trägers wird
durch eine gekühlte
Gegendruckwalze reduziert. Der Masseauftrag beträgt ca. 35 g/m2.
Eine geeignete Vernetzung wird in-line vor der Aufwicklung durch
Bestrahlung mit einer UV-Anlage erreicht, die mit 6 Mitteldruck-Hg-Lampen à 120 W/cm
ausgestattet ist. Die bestrahlte Bahn wird zu Stangen mit 33 m Lauflänge auf
1 1/4-Zoll-Kern (31 mm) gewickelt. Die Stangen werden zur Erhöhung der
Abrollkraft 5 Stunden in einem Ofen bei 60 °C getempert. Das Schneiden erfolgt
durch Abstechen der Stangen mittels feststehender Klinge (straight
knife) in 25 mm breite Rollen.
Nach
3 Monaten Lagerung bei 23 °C
ist aus der Folie kein Alterungsschutzmittel ausgeschwitzt. Folie aus
dem Beispiel 1 weist im Vergleich einen leichten Belag auf, der
nach analytischer Prüfung
aus Irganox PS 802 besteht.
Diese
Wickelfolie zeichnet eine noch höhere
Flexibilität
als die aus Beispiel 1 aus. Die Brandgeschwindigkeit ist für die Anwendung
mehr als ausreichend. Die Folie weist eine leicht matte Oberfläche auf.
Bei der Applikation sind zwei Finger im Kern unterzubringen, was
die Anwendung gegenüber
Beispiel 1 erleichtert.
Beispiel 3
Die
Herstellung erfolgt analog Beispiel 1 mit folgenden Änderungen:
Der
Compound besteht aus 80 phr Polymer A, 20 phr Evaflex A 702, 125
phr Securoc B 10, 0,2 phr Calciumcarbonat, 10 phr Flammruß 101, 0,8
phr Irganox 1010, 0,8 phr Irganox PS 802 und 0,3 phr Irgafos 168.
Die
Folie wird coronabehandelt und auf diese Seite der Klebmasse Rikidyne
BDF 505 (unter Zugabe von 1 Gew.-% Desmodur Z 4470 MPA/X auf 100
Gewichtsteile Klebemasse auf Trockengehalt berechnet) mit 23 g/m2 aufgetragen. Der Kleber wird in einem Wärmekanal
getrocknet und dabei chemisch vernetzt, am Ende des Trockners zu
Jum bos gewickelt, nach 1 Woche auf nicht beschichteten Seite leicht
coronabehandelt und dabei zu Stangen mit 25 m Lauflänge umgewickelt.
Diese werden in einem Ofen 1 Stunde bei 100 °C gelagert. Das Schneiden erfolgt
durch Abstechen der Stangen mittels rotierender leicht stumpfer
Messer (round blade) in Rollen von 15 mm Breite.
Diese
Wickelfolie weist ausgeglichene Eigenschaften aus zeigt eine leicht
matte Oberfläche.
Die Holding Power liegt über
2000 min (dann Messung abgebrochen). Die Bruchdehnung liegt 36 %
niedriger als bei Proben mit Klingenschnitt. Die Abrollkraft liegt
25 höher
als bei Proben ohne Temperung.
Beispiel 4
Die
Herstellung erfolgt analog Beispiel 1 mit folgenden Änderungen:
Der
Compound besteht aus 100 phr Polymer A, 125 phr Magnifin H 5 GV,
10 phr Flammruß 101,
2 phr Irganox 1010, 1,0 phr Irganox PS 802, 0,4 phr Irgafos 168.
Die
Folie wird nach einer Woche Zwischenlagerung einseitig flammvorbehandelt
und mit 30 g/m2 (Trockenauftrag) Airflex
EAF 60 beschichtet. Die Bahn wird mit einer IR-Lampe vorgetrocknet
und in einem Kanal bei 100 °C
endgetrocknet. Anschließend
wird das Band zu Jumbos (Großrollen)
gewickelt. In einem weiteren Arbeitsgang werden die Jumbos abgewickelt
und die unbeschichtete Wickelfolieseite in einer Schneidmaschine
einer schwachen Coronabehandlung zur Steigerung der Abrollkraft
unterzogen und durch stumpfen Quetschschnitt (crush cutting, Trümmerschnitt)
zu 33 m langen Rollen in 19 mm Breite auf 1 %-Zoll-Kern (37 mm Innendurchmesser)
verarbeitet. Die Bruchdehnung liegt 48 % niedriger als bei Proben
mit Klingenschnitt. Die Abrollkraft liegt 60 % höher als bei Proben ohne Coronabehandlung.
Bei der Applikation sind zwei Finger im Kern unterzubringen, was
die Wicklung gegenüber
Beispiel 1 erleichtert.
Beispiel 5
Der
Compound wird einem Stiftextruder (Buss) ohne Ruß mit Unterwassergranulierung
hergestellt. Nach dem Trocknen wird der Compound in einem Betonmischer
mit dem Rußmasterbatch
gemischt.
Die
Trägerfolie
wird auf einer Blasfolienenextrusionsanlage mit nachfolgender Rezeptur
hergestellt: 100 phr Polymer B, 125 phr Brucit 15μ, 20 phr
eines Compounds aus 50 Gew.-% Flammruß 101 und aus 50 Gew.-% Polyethylen,
0,8 phr Irganox 1076, 0,8 phr Irganox PS 800, 0,2 phr Ultranox 626,
0,6 phr Naugard XL-1.
Der
Folienschlauch wird geschlitzt und mit einem Dreieck zu einer flachen
Bahn geöffnet
und über
eine Thermofixierstation geführt,
einseitig coronabehandelt und eine Woche zur Nachkristallisation
gelagert. Die Folie wird an der Beschichtungsanlage über 5 Vorwärmwalzen
zu Egalisierung (Verbesserung der Planlage) geführt, ansonsten erfolgt die
Beschichtung mit Haftkleber analog Beispiel 1, die Stangen werden
5 Stunden bei 65 C getempert und analog Beispiel 1 geschnitten.
Ohne
Thermofixierung weist die Folie einen deutlichen Schrumpf (in der
Breite 5 %, längs
nicht gemessen) während
des Trocknungsvorgangs auf. Die Planlage der frisch hergestellten
Folie ist gut, sie wird gleich nach der Extrusion beschichtet, leider
sind die Rollen nach drei Wochen Lagerung beim 23 °C schon deutlich
teleskopiert.
Dieses
Problem ist auch durch Temperung der Stangen (10 Stunden bei 70 °C) nicht
zu beseitigen.
Danach
wird die Folie vor der Beschichtung eine Woche gelagert, die Rollen
sind nur noch zu einem Teil telekopiert, allerdings ist die Planlage
beim Beschichten so schlecht und der Klebstoffauftrag so ungleichmäßig, dass
in der Anlage Vorwärmwalzen
eingebaut worden sind.
Die
Folien zeichnet sich durch eine gute Hitzebeständigkeit, das heißt ohne
Schmelzen und Versprödung,
bei einer zusätzlichen
Lagerung von 30 min bei 170 °C
aus.
Beispiel 6
Die
Herstellung erfolgt analog Beispiel 1 mit folgenden Änderungen:
Die
Folie enthält
80 phr Polymer C, 20 phr Escorene UL 00119, 130 phr Kisuma 5 A,
15 phr Flammruß 101, 0,8
phr Irganox 1010, 0,8 phr Irganox PS 802, 0,3 phr Irgafos 168.
Dieser
Trägerfilm
wird auf der einen Seite coronabehandelt und eine Woche gelagert.
Die vorbehandelte Seite wird mit einer Haftvermittlerschicht aus
Naturkautschuk, Cyclokaut schuk und 4,4'-Diisocyanato-diphenylmethan (Lösungsmittel
Toluol) von 0,6 g/m2 beschichtet und getrocknet.
Die Klebmassenbeschichtung wird direkt auf die Haftvermittlerschicht
mittels Kommarakel mit einem Auftragsgewicht von 18 g/m2 (bezogen auf
Trockensubstanz) aufgetragen. Die Klebmasse besteht aus einer Lösung einer
Naturkautschukklebemasse in n-Hexan mit einem Feststoffgehalt von
30 Gewichtsprozent. Diese besteht aus 50 Teilen Naturkautschuk, 10
Teilen Zinkoxid, 3 Teilen Kolophoniumharz, 6 Teilen Alkylphenolharz,
17 Teilen Terpenphenolharz, 12 Teilen Poly-β-Pinenharz, 1 Teil Antioxidant
Irganox 1076 und 2 Teilen mineralischem Öl. Die Trocknung des Nachstriches
erfolgt im Trockenkanal bei 100 °C.
Die Folie wird unmittelbar dahinter in einem Verbundschneidautomaten
mit einem Messerbalken mit scharfen Klingen in 19 mm Abstand zu
Rollen auf Standardklebebandkernen (3 Zoll) geschnitten.
Diese
Wickelfolie zeichnet sich trotz hohen Füllstoffanteils durch eine sehr
hohe Flexibilität
aus, die sich in einem geringen Kraftwert bei 1 %-Dehnung widerspiegelt.
Diese Wickefolie hat mechanische Eigenschaften ähnlich denen von Weich-PVC-Wickelbändern, wobei
sie bezüglich
Flammfestigkeit und die Wärmebeständigkeit
sogar überlegen
ist. Die Holding Power liegt bei 1500 min und die Abrollkraft bei
30 m/min (nicht 300 mm/min) beträgt
5,0 N/cm. Der Fogging-Wert liegt bei 62 % (vermutlich bedingt durch
das Mineralöl
des Klebstoffs). Die Rolle lässt
sich aufgrund des großen
Rollendurchmessers nur schräg
zwischen Wickelbrett und Kabelbaum durchziehen, wodurch Falten in
der Wicklung entstehen. Eigenschaften
der Beispiele
Vergleichsbeispiel 1
Zur
Beschichtung wird eine konventionelle Folie für Isolierband von Singapore
Plastic Products-Pte. unter der Bezeichnung F2104S eingesetzt. Die
Folie enthält
nach Herstellerangaben ca. 100 phr (parts per hundred resin) Suspensions-PVC
mit dem K-Wert 63 bis 65, 43 phr DOP (Di-2-ethylhexylphthalat),
5 phr dreibasisches Bleisulfat (TLB, Stabilisator), 25 phr gemahlene
Kreide (Bukit Batu Murah Malaysia mit Fettsäure-Coating), 1 phr Furnaceruß und 0,3
phr Stearinsäure
(Gleitmittel). Die Nenndicke beträgt 100 μm und die Oberfläche ist
glatt aber matt.
Auf
der einen Seite wird der Primer Y01 von Four Pillars Enterprise/Taiwan
aufgetragen (analytisch acrylatmodifizierter SBR-Kautschuk in Toluol)
und darauf 23 g/m2 des Klebstoffs IV9 von
Four Pillars Enterprise/Taiwan (analytisch feststellbare Hauptkomponente:
SBR und Naturkautschuk, Terpenharz und Alkylphenolharz in Toluol).
Die Folie wird unmittelbar nach dem Trockner mit einem Messerbalken
mit scharfen Klingen in 25 mm Abstand in einem Verbundschneidautomaten
zu Rollen geschnitten.
Die
Reißdehnung
nach 3000 h bei 105 °C
ist nicht messbar, da das Muster durch Weichmacherverdampfung in
kleine Stücke
zerfallen ist. Nach 3000 h bei 85 °C beträgt die Reißdehnung 150 %
Vergleichsbeispiel 2
Folgende
Rohstoffe werden in einem Kneter compoundiert: 80 phr Cataloy KS-021
P, 20 phr Evaflex P 1905, 100 phr Magshizu N-3, 8 phr Norvaexcel
F-5, 2 phr Seast 3H und granuliert, wobei die Mischzeit jedoch 2
min beträgt.
In
einem Vorversuch stellt sich heraus, dass bei 4 min Mischzeit der
Schmelzindex des Compounds um 30 % zunimmt (was an dem Fehlen eines
Phosphitstabilisators liegen kann oder an dem stärkeren mechanisch Abbau aufgrund
des extrem niedrigen Schmelzindex des Polypropylenpolymers). Obwohl
der Füllstoff vorgetrocknet
worden ist und sich über
dem Knetcompounder eine Abluftvorrichtung befindet, entsteht an
der Anlage beim Kneten ein penetranter Phosphingeruch.
Die
Trägerfolie
wird anschließend
mittels Extrusion wie in Beispiel 7 beschrieben (wobei alle drei
Extruder mit dem selben Compound befüttert werden) über eine
Schlitzdüse
und Kühlwalze
in einer Dicke von 0,20 mm hergestellt, wobei die Extruderdrehzahl
reduziert wird, bis die Folie eine Geschwindigkeit von 2 m/min erreicht.
Bei
einem Vorversuch kann die Geschwindigkeit von 30 m/min wie in Beispiel
7 nicht erreicht worden, da sich die Anlage wegen überhöhten Druckes
abschaltet (zu hohe Viskosität).
In
einem weiteren Vorversuch wird die Folie mit 10 m/min gefertigt,
die mechanischen Daten in Längs- und
Querrichtung wiesen auf eine starke Längsorientierung, was sich beim
Beschichten durch einen Schrumpf von 20 % in Laufrichtung bestätigt.
Daher
wird der Versuch mit noch geringer Geschwindigkeit wiederholt, was
zu einer technisch einwandfreien (einschließlich Stippenfreiheit), aber
wirtschaftlich nicht tragbaren Folie führte.
Die
Beschichtung erfolgt analog Beispiel 3 jedoch mit einem Klebstoffauftrag
von 30 g/m2 (dieser Kleber hat eine ähnliche
Zusammensetzung wie die der Originalkleber des nachgearbeiteten
Patentbeispiels). Die Folie wird unmittelbar nach dem Trockner mit
einem Messerbalken mit scharten Klingen zu 25 mm breiten Streifen
zerteilt und im Verbund zu Rollen gewickelt.
Das
selbstklebende Wickelband zeichnet sich durch fehlende Flexibilität aus. Gegenüber Beispiel
5 beziehungsweise 6 liegt die Steifigkeit des Vergleichsbeispiels
2 um 4030 % beziehungsweise 19000 % höher.
Die
Steifigkeit lässt
sich bekanntermaßen
aus der Dicke und der Kraft bei 1 %-Dehnung (proportional dem E-Modul)
leicht berechnen. Das Muster weist aufgrund des Gehaltes an rotem
Phosphor und der relativ hohen Dicke ein sehr gutes Brandverhalten
aus (Hinweis: Der LOI-Wert wurde an der 0,2 mm dicken Probe mit
Klebstoff gemessen, der LOI von 30 % in der zitierten Patenschrift
stammt jedoch von einem 3 mm starkem Prüfling ohne Klebstoff).
Vergleichsbeispiel 2a
Die
Durchschlagspannung von 2 kV/100μm
des Vergleichsbeispiels 2 ist für
die Anwendung als Isolierband zu gering, um bei Dicken, die eine
akzeptable Flexibilität
ermöglichen,
eine hinreichende absolute Durchschlagspannung zu erreichen. Die
geringe Bruchdehnung weist auf Inhomogenitäten, die zwar die Handeinreißbarkeit
positiv, jedoch die Durchschlagsspannung negativ beeinflussen.
In
einem ergänzenden
Versuch 2a wird der Compound intensiver gemischt.
Hierdurch
wird eine Verbesserung der Durchschlagsspannung auf 4 kV/100 μm erreicht,
was jedoch mit einer Verschlechterung der Handeinreißbarkeit
und Anhebung der Bruchdehnung auf 570 % einhergeht.
Durch
Anwendung des erfindungsgemäßen Schneidverfahrens
wäre die
Handeinreißbarkeit
vermutlich akzeptabel.
Die
Beispiele der
EP 1
097 976 A1 weisen eine Bruchdehnung in der Größenordnung
von 300 % auf, was generell auf schlechte Durchmischung und damit
niedrige Bruchdehnung und niedrige Durchschlagsspannungen hinweist.
Vergleichsbeispiel 2b
Aufgrund
der aufgetretenen technischen Probleme wird versucht, unter Bedingungen
wie Beispiel 1 mit einem Kalanderprozess zu fertigen, nachdem vorher
zufällig
gefunden worden ist, dass ein niedriger Schmelzindex beim Polypropylenpolymer
für den
Kalanderprozess kein Problem darstellt, sondern im Gegenteil sogar
eine fast zwingende Voraussetzung ist.
Da
die Rezeptur des Beispiels 4 der
EP 1 097 976 A1 von den mechanischen Eigenschaften
her unzulänglich
ist, wird die Rezeptur aus Versuch 1 verarbeitet: 80 phr Cataloy
KS-353 P, 20 phr Evaflex A 702, 100 phr Magshizu N-4, 8 phr Norbaexcell
F5, 2 phr Seast 3H.
Die
Mischung klebt so stark an den Kalanderwalzen, dass kein Folienmuster
erzeugt werden kann. Daher werden erst 0,2 phr Stearinsäure als übliches
Lubricant zugefügt
und mangels Abhilfe zusätzlich
noch 5 phr Baerostab UBZ 639 (gängiges
Kalanderadditiv-Paket aus Stabilisator und Lubricant von Baerlocher),
was das Verarbeitungsproblem auch nicht löst.
Die
Ursache wird in dem hohen Gehalt an EEA-Polymer gesehen, da EEA
und EVA eine hohe spezifische Adhäsion auf Chrom und Stahl aufweisen.
Wie der Fachmann erkennt, wäre
das Problem durch massive Erhöhung
des Füllstoffgehaltes
eventuell lösbar,
da aber ein aus dem Compound hergestellter 0,2 mm dicker Preßling schon
zu steif erscheint, hätte
eine höher
gefüllte
Folie erst recht keine Aussicht auf ausreichende Flexibilität.
Vergleichsbeispiel 3
Das
Beispiel A der WO 97/05206 A1 wird nachgearbeitet.
Die
Herstellung des Compounds wird nicht beschrieben. Die Komponenten
werden daher auf einem Doppelschneckenlaborextruder von 50 cm Länge und
einem L/D-Verhältnis
von 1:10 gemischt: 9,59 phr Evatane 2805, 8,3 phr Attane SL 4100,
82,28 phr Evatane 1005 VN4, 74,3 phr Martina) 99200-08, 1,27 phr
Irganox 1010, 0,71 phr AMEO T, 3,75 phr Masterbatch schwarz (hergestellt
aus je 60 Gew.-% Polyethylen mit MFI = 50 und 40 Gew.-% Furnace
Seast 3 H), 0,6 phr Stearinsäure,
0,60 phr Luwax AL 3.
Der
Compound wird granuliert, getrocknet und auf einer Laboranlage zu
einer Schlauchfolie verblasen und beidseitig geschlitzt. Es wird
versucht, die Folie nach Coronavorbehandlung mit Klebstoff analog
Beispiel 1 zu beschichten, sie weist jedoch zu starken Schrumpf
in Quer- und Längsrichtung
auf, die Rollen sind nach 4 Wochen wegen zu hoher Abrollkraft kaum
noch abwickelbar.
Daher
folgt ein Versuch der Beschichtung mit einem unpolaren Kautschukleber
wie in Beispiel 6, welcher aber an der Lösungsmittelempfindlichkeit
der Folie scheitert. Da die angegebene Schrift eine Klebstoffbeschichtung
nicht beschreibt, wohl aber anzustrebende klebtechnische Eigenschaften,
wird die Folie im Scherenschnitt zwischen einem Satz aus Paaren
von je zwei rotierenden Messern zu 25 mm breiten Streifen zerschnitten
und gewickelt.
Das
selbstklebende Wickelband zeichnet sich durch eine gute Flexibilität und Flammwidrigkeit
aus. Die Handeinreißbarkeit
ist jedoch nicht ausreichend. Besonders nachteilig ist jedoch die
geringe Wärmeformbeständigkeit,
die zum Schmelzen des Klebebandes bei der Durchführung der Alterungsteste führt. Des
weiteren führt
das Wickelband zu einer erheblichen Verkürzung der Lebensdauer der Kabelisolierung
durch Versprödung.
Die hohe Schrumpfneigung ist durch den zu niedrigen Schmelzindex
des Compounds bedingt. Auch bei höherem Schmelzindex der Rohstoffe
sind Probleme zu erwarten, obwohl dadurch der Schrumpf deutlich geringer
wird, denn eine Thermofixierung ist trotz des geringen Erweichungspunktes
der Folie in der genannten Schrift nicht vorsehen. Da das Produkt
keine signifikante Abrollkraft aufweist, ist es kaum auf Drahtbündeln applizierbar.
Der Fogging-Wert liegt bei 73 % (vermutlich bedingt durch das Paraffinwachs).
Vergleichsbeispiel 4
Die
Herstellung des Compounds wird wie beschrieben auf einem Einschneckenlaborextruder
gemischt: 85 phr Lupolex 18 E FA, 6 phr Escorene UL 00112, 9 phr
Tuftec M-1943, 63
phr Magnifin H 5, 1,5 phr Magnesiumstearat, 11 phr Novaexcel F 5,
4 phr Carbon Black FEF, 0,2 phr Irganox 1010, 0,2 phr Tinuvin 622 LD,
wobei eine deutliche Freisetzung von Phosphin zu riechen ist.
Die
Folienherstellung erfolgt wie in Vergleichsbeispiel 3.
Die
Folie weist jedoch eine große
Zahl an Füllstoffstippen
und kleinen Löchern
auf und die Blase reißt während des
Versuchs mehrfach ab. Die Durchschlagsspannung streut stark von
0 bis 3 kV/100 μ.
Daher wird das Granulat zur weiteren Homogenisierung im Extruder
erneut aufgeschmolzen und granuliert. Der jetzt erhaltene Compound
weist nur noch eine geringe Anzahl an Stippen auf. Beschichtung
und Schneiden erfolgt analog Beispiel 1.
Das
selbstklebende Wickelband zeichnet sich auf Grund der Verwendung
von rotem Phosphor durch sehr gut Flammfestigkeit aus. Da das Produkt
keine Abrollkraft aufweist, ist es kaum auf Drahtbündeln applizierbar.
Die Wärmestandsbeständigkeit
ist wegen des niedrigen Schmelzpunktes unzureichend.
Vergleichsbeispiel 5
Das
Beispiel 1 wird wiederholt, wobei der Gehalt an Magnifin auf 100
phr abgesenkt wird.
Vergleichsbeispiel 6
Folgende
Mischung wird in einem Brabender-Plastographen (Mischzeit 5 min.)
hergestellt: 80 phr Elvax 470, 20 phr Epsyn 7506, 50 phr EDAP, 0,15
phr A 0750, 0,15 phr Irganox 1010.
Der
Compound wird in einer beheizten Presse zwischen zwei Blättern silikonisierter
Polyesterfolie zu 0,2 mm dicken Prüflingen gepresst, welche in
25 mm breite und 25 cm langen Streifen geschnitten und auf einem
Kern zu einer kleinen Rolle aufgewickelt werden. Eine Beschichtung
mit Klebstoff erfolgt gemäß der Schrift
nicht.
Diese
Wickelfolie weist weder eine annehmbare Flexibilität noch Beständigkeit
gegen Schmelzen auf. Da das Produkt keine Abrollkraft aufweist,
ist es kaum auf Drahtbündeln
applizierbar. Sie ist schwer handeinreißbar. Die Durchschlagspannung
liegt relativ hoch, da Mischung offensichtlich sehr homogen ist,
der Brabendermischer mischt sehr intensiv und auch das Aminosilan
könnte
einen positiven Beitrag leisten, wofür die Kraft-Dehnungs-Kurven
der zitierten Patentschrift sprechen.
Vergleichsbeispiel 7
Das
Beispiel 1 der WO 00/71634 A1 wird nachgearbeitet.
Folgende
Mischung wird in einem Kneter hergestellt: 80,8 phr ESI DE 200,
19,2 phr Adflex KS 359 P, 30,4 phr Calciumcarbonat-Masterbatch SH3,
4,9 phr Petrothen PM 92049, 8,8 phr Antimonoxid TMS und 17,6 phr
DE 83-R.
Der
Compound wird auf einer Cast-Laboranlage zu Flachfolie verarbeitet,
Corona vorbehandelt, 20 g/m2 JB 720 beschichtet, auf Stangen mit
3-Zoll-Kern gewickelt und durch Abstechen mit feststehender Klinge (Vorschub
von Hand) geschnitten.
Dieses
Wickelband zeichnet sich durch PVC-ähnliches mechanisches Verhalten
aus, dass heißt
hohe Flexibilität
und gute Handeinreißbarkeit.
Nachteilig ist der Einsatz von bromhaltigen Flammschutzmitteln.
Des weiteren ist die Wärmeformbeständigkeit
bei Temperaturen oberhalb von 95 °C
gering, so dass die Folie bei den Alterung- und Verträglichkeitstesten
schmilzt.
Eigenschaften
der Vergleichsbeispiele