EoW May 2008

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3. Mischungen Die Extrusion von lediglich ethylenhaltigem Elastomere mit hohem Molekulargewicht führt wegen der Schmelzbrüche in der Regel zu einer groben Extrudatoberfläche. Mit dem Hinzufügen von Füllmaterial wird die Oberflächenglätte des Extrudats sowie die mechanische Festigkeit der Mischung verbessert. Weitere Zusatzstoffe wie z. B. Weichmacher, Schmiermittel, Antioxidante, Vernetzungsmittel, UV-Absorber, flammbeständige Materialien, werden oft eingesetzt, um die Funktionalität der Mischung zu erhöhen. Die Zusammensetzung der Elastomermischung bestimmt zwar die Leistung des Endverbrauchs des Produkts, doch bestimmen die Eigenschaften der Elastomermatrix den Typ und die Qualität der verschiedenen Inhaltsstoffe, die in der Mischung eingesetzt werden oder werden sollten. bieten hervorragende Geschwindigkeiten und eine angemessene Dispersion für eine effektive Produktion von Kunststoffmischungen. Für eine geeignete Zuführung der kontinuierlichen Mischer, müssen die Mischungskomponenten jedoch granulat- oder pulverförmig sein. Chargeninnenmischer, wie z. B. Banbury® (Farrel Corporation) oder Mischwalzwerke mit zwei Walzen werden in der Regel verwendet, um Elastomermischungen vorzubereiten. Amorphe Polymere mit niedriger Viskosität und großer MWD eignen sich am besten für das Walzwerkmischen. Mischungen, die auf hochkristallinen Elastomeren mit hoher Viskosität basieren, lassen sich sehr schwer durch Mischwalzwerke mischen. Dazu eignet sich der Banbury-Kneter am besten, dank des hohen Mischwirkungsgrads und der angemessenen Zykluszeiten. Granulatförmige oder bröcklige agglomerierende Elastomere können leicht im Chargenmischer gemischt werden, weil die bröckligen Agglomerationen locker zusammengepreßt sind und daher leicht im Banbury-Kneter unter der Schertätigkeit auseinanderbrechen können. Je nachAnwendung können die vomWalzwerk- oder Chargenmischer erzeugten Elastomermischungen entweder durch den Strainer-Extruder laufen oder direkt in den Extruder zugeführt werden, wie in Bild 8 dargestellt. 4. Drahtextrusion Für die Draht- und Kabelproduktion, werden die auf amorphen Elastomeren basierenden Mischungen ambestenmit einer Gummischnecke extrudiert, während halbkristalline Elastomere am bestem mit einer Polyethylenschnecke laufen. Amorphe Elastomermischungen werden in der Regelbandartigzugeführtwährendhalbkristalline Elastomere normalerweise als Granulat oder als Würfel zugeführt werden. Ethylenhaltige Elastomermischungen können mit Einsatz von kalten oder warmen Zuführeinrichtungen extrudiert werden. Extruder mit langen Zylindern und Kaltzuführung entnehmen gemischte Bänder bei Umgebungstemperaturen und erfordern in der Regel eine Mischung mit hoher Rohfestigkeit bei Raumtemperatur. Elastomere mit ausreichender Kristallisation sollten für Mischungen eingesetzt werden, die eine kalte Zuführung vorsehen, oder die Extruderschnecke reißt sonst das Band aus, was wiederum eine unregelmäßige Zuführung bewirkt. Extruder mit kurzen Zylindern und Warmzuführung werden mit Bändern aus dem Lager zugeführt, wo sie zuvor in einem Walzwerk erwärmt wurden. Kontinuierliche Schneckenmischer

Für diese Dienen, weist ENB die schnellste und DCPDdielangsamsteAushärtungsgeschwindigkeit auf. Das Vorhandensein von Diene erhöht die Möglichkeit für EPDM zu verzweigen und führt zu wiederholenden CH2-Einheiten aus einer Seitenkette vom Hauptpolymer-Grundstruktur. Durch die Abzweigung wird die Polymerviskosität bei höheren Scherengeschwindigkeiten verringert, um verbesserte Extrusionsmerkmale zu bieten, während die Polymerviskosität bei niedrigeren Scherengeschwindigkeiten erhöht wird; um die Widerstandfähigkeit beim Durchhang zu bessern. Im Allgemeinen bietet DCPD im Gegensatz zu ENB die beste Möglichkeit mehrere lange Kettenabzweigung zu schaffen. 2.4 Chlorgehalt Ähnlichwie beimHinzufügen von halogenhaltigen Additiven zu Polymer zur Verbesserung des Zündwiderstands, führt das Vorhandensein von Chlor an der Grundstruktur von CM zu einer Erhöhung der Eigenschaften des Zünd- und Brennwiderstands beim Polymer. Wie in Bild 7 dargestellt, steigt der Zündwiderstand (gemäß Angabe der höheren (LOI-) Sauerstoffgrenzwerte) entsprechend der Zunahme des CPE-Chlorgehalts. Das Vorhandensein von Chlor steigert den Widerstand gegenüber Kohlenwasserstoffölen und -treibstoffen für CPE-basierte Mischungen, deswegen wird in der Regel CPE mit höherem Chlorgehalt dort gewählt, wo der Öl- und Treibstoffwiderstand eine kritische Leistungseigenschaft der Kabelanwendungen darstellt.

Mit gesteigerter Kristallisation verbessert sich auch die kalte Rohfestigkeit. Polymere mit höherem Molekulargewicht können mehr Füllmaterial aufnehmen und weisen höhere physikalische Eigenschaften auf, einschließlich gesteigerter Zug- und Reißfestigkeit, sie müssen allerdings für die Behandlung optimiert werden. 2.2 Molekulargewichtverteilung Die MWD von ethylenhaltigen Elastomeren beeinflußt die Verarbeitungseigenschaften. Eine größere MWD zeigt eine verbesserte Walzmischung, erhöhte warme Rohfestigkeit, Extrusionseigenschaften und im Allgemeinen ein besseres Oberflächenaussehen bei der Extrusion. Aushärtungsgeschwindigkeit und -zustand können jedoch dabei für größere MWD Elastomere niedriger sein. Im Allgemeinen weisen größere MWD-Polymere eine bessere Verarbeitungsfähigkeit, jedoch niedrigere Aushärtungsmerkmale im Vergleich zu kleineren MWD-Gegenstücken auf. 2.3 Dien Ähnlich wie bei vernetzten Polyethylen, können Polyolefinelastomere, EPDM und CM mit Peroxid vernetzt werden. Für EPDM wird durch die Einlagerung von Dien die Fähigkeit einer Aushärtung mit Schwefel geboten. Dennoch wird die Aushärtung von Peroxid bei der Stromkabelisolierung bevorzugt, denn höhere elektrische Eigenschaften können in der Regel eher durch die Aushärtung von Peroxid als durch jene aus Schwefel erzielt werden. Die am verbreitesten eingesetzten Diene-Termonomere schließen Ethylidennorbornen (ENB) und Dicyclopentadien (DCPD) ein.

Bild 4 ▼ ▼ : Wärme- und Ölbeständigkeit verschiedener Elastomere

Fluorelastomer

Silikon

Fluorsilikon

Polyolefin-Elastomer

Chloriertes Polyethylen

Chlorsulfoniertes Polyethylen

Ethylen-Propylene- Kautschuk

Polyacrylat

ASTM D2000

Butyl-Kautschuk Styren-Butadien-Kautschuk

Polychloropren

Nitril

Wärmebeständigkeit (°C)

Naturkautschuk

ASTM #3 Öl max.Volumenerhöhung

Bild 5 ▼ ▼ : Flexibilitätsbereich von olefinischen Ethylen-

Erhöhung des Moduls

Flexibel

Starr

Nichtpolare Polymere Polare (Co) Polymere

Polyolefin-Elastomere

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EuroWire – Mai 2008