DE69921656T2

DE69921656T2 - Isolierungszusammensetzung für fernmeldekabel

Info

Publication number: DE69921656T2
Application number: DE69921656T
Authority: DE
Inventors: Laila Rogestedt; Hans-Bertil Martinsson; Lars Thorn; Ruth Dammert
Original assignee: Borealis Technology Oy
Current assignee: Borealis Technology Oy
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2019-06-09
Also published as: ATE281692T1; CN1305633A; CA2334789A1; AU4669199A; EP1093658B1; US6180721B1; WO1999065039A1; EP1093658A1; DE69921656D1; CN1255819C; JP2002518786A; BR9911159B1; KR100514550B1; KR20010072608A; AU741335B2; ES2230862T3; RU2220467C2; SE9802087D0; CA2334789C; BR9911159A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Isolierungszusammensetzung bzw. isolierende Zusammensetzung für Kommunikationskabel, die isolierte Kupferleiter aufweisen und für die Daten-, Video- oder Sprachübertragung verwendet werden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine isolierende Zusammensetzung für Datenübertragungsleiter von Kommunikationskabeln, wie einadrige Telekabel und Koaxialkabel.
Allgemeiner Stand der Technik
Telekommunikationskabel bestehen oft aus einer Vielzahl von einadrigen Telekabeln, die von einer Hülle bzw. einem Mantel umgeben werden. Die Anzahl der einadrigen Telekabel kann von wenigen in einem Datenübertragungskabel bis zu 1000 in einem Telefonkabel reichen. Die das Bündel von einadrigen Telekabeln umgebende Hülle besteht aus mindestens einer Schicht und kann aus zwei Schichten, einer inneren Hüllenschicht und einer äußeren Hüllenschicht, bestehen. Um die einadrigen Telekabel weiter zu schützen und zu isolieren, kann z. B. bei Telefonkabeln ein Füllstoff, wie Rohvaseline, in die Hohlräume zwischen den einadrigen Telekabeln und der Hülle eingeführt werden. Jedes einadriges Telekabel besteht normalerweise aus einem festen, 0,4 bis 0,5 mm dicken Kupferleiter, der von einer 0,15 bis 0,25 mm dicken isolierenden Schicht umgeben ist. Die Gesamtdicke des einadrigen Telekabels beträgt somit nur etwa 0,7 bis 1,00 mm.
Ein anderer Typ eines Datenübertragungskabels ist das sogenannte Koaxialkabel, bei dem ein mittlerer Kupferleiter, typischerweise mit einer Dicke von 0,5 bis 2 mm, von einer isolierenden Schicht mit bis zu 2 mm Dicke und danach von einer koaxialen Abschirmung aus Metall umgeben ist, die wiederum von einer äußeren Hülle umgeben wird.
Die erfindungsgemäße isolierende Zusammensetzung ist als isolierende Schicht von einadrigen Telekabeln sowie auch Koaxialkabeln gedacht, der Einfachheit halber wird die Erfindung jedoch nur anhand von einadrigen Telekabeln erklärt und erläutert. Im allgemeinen sind die Eigenschaften, die ein Koaxialkabel haben soll, im wesentlichen die gleichen wie die eines einadrigen Telekabels.
Die isolierende Schicht, die jeden einadrigen Teleleiter umgibt, umfaßt normalerweise eine Polyethylenzusammensetzung mit mittlerer bis hoher Dichte. Die isolierende Schicht kann fest, geschäumt oder eine Kombination davon, wie geschäumt mit einer Außenhaut oder geschäumt mit sowohl einer Innen- als auch einer Außenhaut, sein. Der Schaum wird hergestellt, indem ein Gas, wie Stickstoff, Kohlendioxid, oder ein festes Blähmittel, wie z. B. Azodicarbonamid (Zersetzungstemperatur etwa 200°C) in die Polymerszusammensetzung eingeführt wird. Die Haut/Schaum-Struktur wird hergestellt, indem die Polymerzusammensetzung in zwei oder drei Schichten coextrudiert und eine der coexdrutierten Schichten aufgeschäumt wird.
Besonders wichtige Merkmale der isolierenden Schicht eines einadrigen Telekabels sind eine gute Verarbeitbarkeit, eine hohe thermisch-oxidative Beständigkeit, eine hohe Beständigkeit gegenüber der Spannungsrißbildung (ESCR) und ein guter Oberflächenglanz. Die Bedeutung einer guten Verarbeitbarkeit wird z. B. durch die Tatsache erläutert, daß der Kupferleiter mit einer Beschichtungsgeschwindigkeit von bis zu etwa 2500 m/min mit der isolierenden Schicht mit einer Dicke von nur 0,15 bis 0,25 mm beschichtet wird. Außerdem muß die Beschichtung sehr gleichmäßig sein, und aufgrund der Gefahr eines Kurzschlusses, des Mithörens und anderer Signalstörungen muß ver mieden werden, daß der Kupferleiter irgendwie frei liegt. Eine ungleichmäßige Dicke der isolierenden Schicht führt auch zu Kapazitätsschwankungen. Außerdem werden die einadrigen Telekabel eines Telekommunikationskabels oft sehr strengen Temperaturbedingungen ausgesetzt, und in heißen Ländern können die einadrigen Telekabel Temperaturen von etwa 70 bis 90°C ausgesetzt werden. Um eine gute Wärmebeständigkeit zu erreichen, werden der isolierenden Zusammensetzung normalerweise verschiedene Stabilisatoren, wie Thermooxidationsstabilisatoren und Metalldeaktivatoren, zugesetzt, diese Stabilisatoren sind jedoch teuer, und es wäre wünschenswert, wenn deren Verwendung vermindert oder eliminiert werden könnte. Die Füllstoffe, wie Rohvaseline, und der Kupferleiter haben außerdem oft einen nachteiligen Einfluß auf die Isolation, besonders wenn das einadrige Telekabel hohen Temperaturen ausgesetzt wird. Um diesem nachteiligen Einfluß zu widerstehen, sollte die isolierende Zusammensetzung eine hohe ESCR haben. Schließlich muß der Oberflächenglanz der isolierenden Schicht hoch sein, um eine Staubbildung zu vermeiden, wenn die einadrigen Telekabel verdrillt werden.
Anhand des Vorangegangenen wird deutlich, daß die isolierende Schicht von einadrigen Telekabeln einer Anzahl von völlig unterschiedlichen Bedingungen und Belastungen ausgesetzt wird und eine Kombination von sehr spezifischen und bis zu einem gewissen Grad entgegengesetzten Eigenschaften, insbesondere in bezug auf die Verarbeitbarkeit, die thermisch-oxidative Beständigkeit und die ESCR, zeigen sollte. Eine Verbesserung einer oder mehrerer dieser Eigenschaften und eine Verringerung der Menge der zugesetzten Stabilisatoren wäre sehr erwünscht und stellt einen wichtigen technischen Vorteil dar.
In diesem Zusammenhang sollte erwähnt werden, daß aus WO 97/03124 eine bimodale Zusammensetzung für eine Kabelhülle bekannt ist. Diese Zusammensetzung für eine Kabelhülle besteht aus ei nem multimodalen Olefinpolymergemisch, das durch Polymerisation von mindestens einem α-Olefin in mehr als einer Stufe erhalten wird und eine Dichte von etwa 0,915 bis 0,955 g/cm³ und eine Schmelzfließrate von etwa 0,1 bis 3,0 g/10 min aufweist, wobei das Olefinpolymergemisch mindestens ein erstes und ein zweites Olefinpolymer umfaßt, wobei das erste eine Dichte und eine Schmelzfließrate aufweist, die aus (a) etwa 0,930 bis 0,975 g/cm³ und etwa 50 bis 2000 g/10 min und (b) etwa 0,88 bis 0,93 g/cm³ und etwa 0,01 bis 0,8 g/10 min ausgewählt sind. Es sollte betont werden, daß diese Zusammensetzung keine isolierende Zusammensetzung für einadrige Telekabel sondern eine Zusammensetzung für eine Kabelhülle darstellt, d. h. eine Zusammensetzung für die Außenhülle eines Kabels, z. B. die Hülle, der ein Bündel von einadrigen Telekabeln umgibt, wie es bereits erwähnt wurde. Die Eigenschaften, die eine Zusammensetzung für eine Kabelhülle haben muß, sind nicht die gleichen wie die einer isolierenden Zusammensetzung für ein einadriges Telekabel. Folglich sind eine hohe mechanische Festigkeit und eine geringe Schrumpfung für eine Kabelhülle besonders wichtig, wohingegen die Verarbeitbarkeit und der Oberflächenglanz weniger kritisch sind. Andererseits sind die thermisch-oxidative Beständigkeit, die ESCR und insbesondere die Verarbeitbarkeit für die Isolation eines einadrigen Telekabels von entscheidender Bedeutung. Diese unterschiedlichen Anforderungen an die Eigenschaften einer Kabelhülle gegenüber denen einer Isolation für ein einadriges Telekabel bedeuten, daß eine für eine Kabelhülle optimierte Zusammensetzung als Isolation für ein einadriges Telekabel nicht vorteilhaft ist und umgekehrt.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Es wurde nunmehr festgestellt, daß die vorstehend genannten Ziele durch ein Kommunikationskabel, wie ein einadriges Telekabel oder ein Koaxialkabel, mit einer isolierenden Schicht gelöst werden können, das anstelle eines unimodalen Polyethylenkunststoffs, wie er in herkömmlichen isolierenden Schichten von einadrigen Telekabeln verwendet wird, ein multimodales Olefinpolymergemisch umfaßt, das sowohl in Hinblick auf das Polymergemisch als auch in Hinblick auf die Polymeranteile, die einen Teil davon bilden, bestimmte vorgegebene Werte für die Molekulargewichtsverteilung und die Beständigkeit gegenüber der Spannungsrißbildung (ESCR) zusammen mit bestimmten vorgegebenen Werten für die Dichte und die Schmelzfließrate aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt folglich eine isolierende Zusammensetzung für Kommunikationskabel, wie einadrige Telekabel und Koaxialkabel, bereit, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt: ein multimodales Olefinpolymergemisch, das durch Polymerisation von mindestens einem α-Olefin in mehr als einer Stufe erhalten wird, das eine Dichte von etwa 0,920 bis 0,965 g/cm³, eine Schmelzfließrate (MFR₂) von etwa 0,2 bis 5 g/10 min, ein FRR_21/2 ≥ 60 und eine Beständigkeit gegenüber der Spannungsrißbildung (ESCR) gemäß ASTM D 1693 A/10% Igepal von mindestens 500 h aufweist, wobei das Olefinpolymergemisch mindestens ein erstes und ein zweites Olefinpolymer umfaßt, wobei das erste ausgewählt ist aus (a) einem Olefinpolymer mit geringem Molekulargewicht (MW) mit einer Dichte von etwa 0,925 bis 0,975 g/cm³ und einer Schmelzfließrate (MFR₂) von etwa 300 bis 20000 g/10 min und (b) einem Olefinpolymer mit hohem Molekulargewicht (MW) mit einer Dichte von etwa 0,880 bis 0,950 g/cm³ und einer Schmelzfließrate (MFR₂) von etwa 0,5 bis 20 g/10 min.
"Modalität" eines Polymers steht für die Struktur der Molekulargewichtsverteilung des Polymers, d. h. das Aussehen der Kurve, die die Anzahl der Moleküle als Funktion des Molekulargewichts angibt. Wenn die Kurve ein Maximum aufweist, wird das Polymer als "unimodal" bezeichnet, wohingegen das Polymer als "bimodal", "multimodal" usw. bezeichnet wird, wenn die Kurve ein sehr breites Maxi mum oder zwei oder mehr Maxima aufweist und das Polymer aus zwei oder mehr Anteilen besteht. Nachstehend werden alle Polymere, deren Kurve der Molekulargewichtsverteilung sehr breit ist oder mehr als ein Maximum aufweist, zusammen als "multimodal" bezeichnet.
Die Erfindung stellt außerdem ein einadriges Telekabel bereit, das einen Leiter aufweist, der von einer Isolation umgeben ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Isolation eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfaßt.
Ferner stellt die Erfindung ein Telekommunikationskabel bereit, das eine Vielzahl von einadrigen Telekabeln umfaßt, die jeweils einen Leiter aufweisen, der von einer Isolation umgeben ist, wobei die Vielzahl der einadrigen Telekabel wiederum von einer Hülle umgeben wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Isolation der einadrigen Teleleiter eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfaßt.
Weitere unterscheidende Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung und der zugehörigen Ansprüche deutlich.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Damit die Erfindung besser verstanden wird, erfolgt nachstehend eine ausführliche Beschreibung anhand der Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Telekommunikationskabels mit einadrigen Telekabeln, und
2a bis d zeigen schematische Querschnitte von anderen Arten von einadrigen Telekabeln.
Wie vorstehend erwähnt betrifft ein Gesichtspunkt der Erfindung ein Telekommunikationskabel, und ein Querschnitt eines Telekommunikationskabels ist in 1 gezeigt. Das Telekommunikationskabel 1 umfaßt eine Vielzahl von einadrigen Telekabeln 2, die von einer zweischichtigen Hülle 3 umgeben sind, die aus einer inneren Hülle 4 und einer äußeren Hülle 5 bestehen. Die Hohlräume zwischen den einadrigen Telekabeln und der Hülle sind mit einem Füllstoff 6, wie Rohvaseline, gefüllt. Der Einfachheit halber zeigt 1 ein Kabel mit nur wenigen einadrigen Telekabeln, in der Praxis kann die Anzahl der einadrigen Telekabel jedoch viel höher sein und in einem Kabel bis zu etwa 1000 betragen.
2a bis 2d zeigen unterschiedlichen Arten von einadrigen Telekabeln. Ein einadriges Telekabel besteht im allgemeinen aus einem Metalleiter 7, gewöhnlich ein fester Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,4 bis 0,5 mm. Der Metalleiter wird von einer Isolation 8 umgeben, die fest (2a), geschäumt (2b), geschäumt mit einer Außenhaut (2c) oder geschäumt mit sowohl einer Außenhaut als auch einer Innenhaut (2d) sein kann. Die Isolation 8 weist eine Dicke von 0,15 bis 0,25 mm auf, und es sollte bemerkt werden, daß die Dicke der Isolation 8 in 2 zur Erläuterung übertrieben dargestellt ist.
Wie vorstehend gezeigt, unterscheidet sich die erfindungsgemäße isolierende Zusammensetzung für ein einadriges Telekabel durch die Tatsache, daß sie ein multimodales Olefinpolymergemisch mit einer bestimmten Dichte und Schmelzfließrate zusammen mit bestimmten vorgegebenen Werten für die Molekulargewichtsverteilung und die ESCR umfaßt. Insbesondere beträgt die Molekulargewichtsverteilung, als FRR_21/2 gemessen, der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mindestens 60, vorzugsweise 70 bis 100, und die ESCR der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beträgt mindestens 500 h, vorzugsweise mindestens 2000 h, die gemäß ASTM D 1693 A/10% Igepal gemessen wird, wie es nachstehend ausführlicher erläutert wird. Außerdem kann die isolierende Zusammensetzung verschiedene Stabilisatoren, wie Antioxidantien, Metalldeaktivatoren usw., in Mengen enthalten, die aufgrund der bestimmten Anwendung erforderlich sind.
Es ist bereits bekannt, multimodale, insbesondere bimodale, Olefinpolymere, vorzugsweise multimodale Ethylenkunststoffe, in zwei oder mehr in Reihe verbundenen Reaktoren herzustellen. Als Fälle dieser Art aus dem Stand der Technik können EP 040 992 , EP 041 796 , EP 022 376 und WO 92/12182 genannt werden, die hier in bezug auf die Herstellung von multimodalen Polymeren als Bezug erwähnt werden. Laut dieser Dokumente kann jede und können alle dieser Polymerisationsstufen in der flüssigen Phase, der Suspensions- oder der Gasphase durchgeführt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die hauptsächlichen Polymerisationsstufen vorzugsweise als eine Kombination aus Suspensionspolymerisation/Gasphasenpolymerisation oder Gasphasenpolymerisation/Gasphasenpolymerisation durchgeführt. Die Suspensionspolymerisation erfolgt vorzugsweise in einem sogenannten Reaktor mit geschlossenem Kreis. Die Anwendung der Suspensionspolymerisation in einem Reaktor mit gerührtem Behälter ist in der vorliegenden Erfindung nicht bevorzugt, da ein solches Verfahren für die Erzeugung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung nicht ausreichend flexibel ist und Probleme in bezug auf die Löslichkeit beinhaltet. Um die er findungsgemäße Zusammensetzung mit verbesserten Eigenschaften herzustellen, ist ein flexibles Verfahren gefordert. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, daß die Zusammensetzung in zwei hauptsächlichen Polymerisationsstufen in einer Kombination aus einem Reaktor mit geschlossenem Kreis/Gasphasenreaktor oder Gasphasenreaktor/Gasphasenreaktor erzeugt wird. Es ist besonders bevorzugt, daß die Zusammensetzung in zwei hauptsächlichen Polymerisationsstufen erzeugt wird, in diesem Fall werden die erste Stufe als Suspensionspolymerisation in einem Reaktor mit geschlossenem Kreis und die zweite Stufe als Gasphasenpolymerisation in einem Gasphasenreaktor durchgeführt. Gegebenenfalls kann den hauptsächlichen Polymerisationsstufen eine Vorpolymerisation vorausgehen, in diesem Fall werden bis zu 20 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-% der Gesamtmenge der Polymere erzeugt. Im allgemeinen führt diese Technik durch die Polymerisation mit Hilfe eines Chrom-, Metallocen- oder Ziegler-Natta-Katalysators in einigen aufeinanderfolgenden Polymerisationsreaktoren zu einem multimodalen Polymergemisch. Bei der Herstellung von z. B. einem bimodalen Ethylenkunststoff, der gemäß dieser Erfindung das bevorzugte Polymer darstellt, wird in einem ersten Reaktor unter bestimmten Bedingungen in bezug auf die Monomerzusammensetzung, den Druck von Wasserstoffgas, die Temperatur, den Druck usw. ein erstes Ethylenpolymer hergestellt. Nach der Polymerisation im ersten Reaktor wird das Reaktionsgemisch, einschließlich des erzeugten Polymers, einem zweiten Reaktor zugeführt, in dem eine weitere Polymerisation unter anderen Bedingungen stattfindet. Gewöhnlich wird im ersten Reaktor ein erstes Polymer mit einer hohen Schmelzfließrate (geringem Molekulargewicht) und bei einem mäßigen oder geringen Zusatz eines Comonomers oder überhaupt keinem derartigen Zusatz erzeugt, wohingegen im zweiten Reaktor ein zweites Polymer mit einer geringen Schmelzfließrate (hohem Molekulargewicht) und mit einem größeren Zusatz eines Comonomers erzeugt wird. Als Comonomer werden bei der Copolymerisation von Ethylen gewöhnlich andere Olefine mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen, wie α-Olefine mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, z. B. Propen, Buten, 4-Methyl-1-penten, Hexen, Octen, Decen usw., verwendet. Das entstehende Endprodukt besteht aus einem innigen Gemisch der Polymere aus den beiden Reaktoren, wobei die unterschiedlichen Kurven der Molekulargewichtsverteilung dieser Polymere zusammen eine Kurve der Molekulargewichtsverteilung bilden, die ein breites Maximum oder zwei Maxima aufweist, das heißt, daß das Endprodukt ein bimodales Polymergemisch ist. Da multimodale und insbesondere bimodale Polymere, vorzugsweise Ethylenpolymere, und deren Herstellung zum Stand der Technik gehören, ist hier keine ausführliche Beschreibung erforderlich, es soll jedoch auf die vorstehend genannten Beschreibungen Bezug genommen werden.
Es sollte hervorgehoben werden, daß bei der Herstellung von zwei oder mehr Polymerkomponenten in einer entsprechenden Anzahl von in Reihe verbundenen Reaktoren die Schmelzfließrate, die Dichte und die anderen Eigenschaften nur im Falle der in der ersten Reaktorstufe erzeugten Komponente und im Falle des Endproduktes direkt beim entnommenen Material gemessen werden können. Die entsprechenden Eigenschaften der Polymerkomponenten, die in Reaktorstufen erzeugt werden, die der ersten Stufe folgen, können nur indirekt auf der Basis der entsprechenden Werte der Materialien bestimmt werden, die in die entsprechenden Reaktorstufen eingeführt und aus diesen abgegeben werden.
Obwohl multimodale Polymere und deren Herstellung an sich bekannt sind, war es jedoch bisher nicht bekannt, solche multimodalen Polymergemische in isolierenden Zusammensetzungen für ein einadrige Telekabel zu verwenden. Vor allem war es bisher nicht bekannt, in diesem Zusammenhang multimodale Polymergemische zu verwenden, die vorgeschriebene Werte für Dichte, Schmelzfließrate, Molekulargewichtsverteilung und ESCR aufweisen, wie sie in der vorliegenden Erfindung gefordert sind.
Wie vorstehend betont, ist es bevorzugt, daß das multimodale Olefinpolymergemisch in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung für eine Kabelhülle ein bimodales Polymergemisch ist. Es ist auch bevorzugt, daß dieses bimodale Polymergemisch durch Polymerisation wie vorstehend unter unterschiedlichen Polymerisationsbedingungen in zwei oder mehr in Reihe verbundenen Polymerisationsreaktoren hergestellt worden ist. Aufgrund der so erhaltenen Flexibilität in bezug auf die Reaktionsbedingungen ist es besonders bevorzugt, daß die Polymerisation in einem Reaktor mit geschlossenem Kreis/einem Gasphasenreaktor, einem Gasphasenreaktor/einem Gasphasenreaktor oder einem Reaktor mit geschlossenem Kreis/einem Reaktor mit geschlossenem Kreis als Polymerisation von einem, zwei oder mehreren Olefinmonomeren durchgeführt wird, wobei die verschiedenen Polymerisationsstufen einen unterschiedlichen Comonomergehalt aufweisen. Vorzugsweise werden die Polymerisationsbedingungen in diesem bevorzugten zweistufigen Verfahren so gewählt, daß in einer Stufe, z. B. der ersten Stufe, aufgrund des hohen Gehalts an Kettenübertragungsmittel (Wasserstoffgas) ein vergleichsweise niedermolekulares Polymer mit einem mittleren, geringen oder, was bevorzugt ist, ohne Gehalt an Comonomer erzeugt wird, wohingegen in einer anderen Stufe, z. B. der zweiten Stufe, ein hochmolekulares Polymer mit einem höheren Gehalt an Comonomer erzeugt wird. Die Reihenfolge dieser Stufen kann jedoch genauso gut umgekehrt sein.
Das erfindungsgemäße multimodale Olefinpolymergemisch ist vorzugsweise ein Gemisch von Propylenkunststoffen oder, was besonders bevorzugt ist, Ethylenkunststoffen. Das Comonomer oder die Comonomere werden in der vorliegenden Erfindung aus der Gruppe ausgewählt, die aus α-Olefinen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen besteht, was im Falle im Ethylenkunststoff bedeutet, daß das Comonomer oder die Comonomere aus α-Olefinen mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen ausgewählt sind. Besonders bevorzugte Comonomere sind Buten, 4-Methyl-1-penten, 1-Hexen und 1-Octen.
"Ethylenkunststoff" steht für einen Kunststoff auf der Basis von Polyethylen oder Copolymeren von Ethylen, wobei das Ethylenmonomer den größten Teil der Masse ausmacht.
"Propylenkunststoff" steht für einen Kunststoff auf der Basis von Polypropylen oder Copolymeren von Propylen, wobei das Propylenmonomer den größten Teil der Masse ausmacht.
Angesichts dessen besteht ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Ethylenkunststoffgemisch aus einem niedermolekularen Ethylenhomopolymer, das mit einem hochmolekularen Copolymer von Ethylen und Buten, 4-Methyl-1-penten, 1-Hexen oder 1-Octen gemischt ist.
Die Eigenschaften der einzelnen Polymere im erfindungsgemäßen Olefinpolymergemisch sollten derart gewählt werden, daß das abschließende Olefinpolymergemisch eine Dichte von etwa 0,920 bis 0,965 g/cm³, vorzugsweise von etwa 0,925 bis 0,955 g/cm³, und eine Schmelzfließrate MFR₂ von etwa 0,2 bis 5,0 g/10 min, vorzugsweise von etwa 0,5 bis 2,0 g/10 min aufweist. Gemäß dieser Erfindung kann das durch ein Olefinpolymergemisch erreicht werden, das ein erstes Olefinpolymer mit einer Dichte von etwa 0,925 bis 0,975 g/cm³, vorzugsweise etwa 0,935 bis 0,975 g/cm³, und einer Schmelzfließrate von etwa 300 bis 20000 g/10 min, vorzugsweise etwa 300 bis 2000 g/10 min und besonders bevorzugt etwa 300 bis 1500 g/10 min, und mindestens ein zweites Olefinpolymer mit einer solchen Dichte und einer solchen Schmelzfließrate aufweist, daß das Olefinpolymergemisch die vorstehend angegebene Dichte und Schmelzfließrate erreicht.
Wenn das multimodale Olefingemisch bimodal, d. h. ein Gemisch von zwei Olefinpolymeren (einem ersten Olefinpolymer und einem zweiten Olefinpolymer) ist, wobei das erste Olefinpolymer im ersten Reaktor erzeugt wird und die vorstehend angegebene Dichte und Schmelzfließrate aufweist, können die Dichte und die Schmelzfließrate des zweiten Olefinpolymers, das im zweiten Reaktor erzeugt wird, wie vorstehend angegeben indirekt auf der Basis der Werte der Materialien bestimmt werden, die der zweiten Reaktorstufe zugeführt und aus dieser abgegeben werden.
Falls das Olefinpolymergemisch und das erste Olefinpolymer die vorstehend aufgeführten Werte für Dichte und Schmelzfließrate aufweisen, zeigt eine Berechnung, daß das zweite Olefinpolymer, das in der zweiten Stufe erzeugt wird, eine Dichte in der Größenordnung von etwa 0,880 bis 0,950 g/cm³, vorzugsweise 0,910 bis 0,950 g/cm³, und eine Schmelzfließrate (MFR₂₁) in der Größenordnung von etwa 0,5 bis 20 g/10 min, vorzugsweise etwa 0,7 bis 10 g/10 min aufweisen sollte.
Wie vorstehend angegeben, kann die Reihenfolge der Stufen umgekehrt sein, was bedeuten würde, daß, wenn das abschließende Olefinpolymergemisch eine Dichte von etwa 0,920 bis 0,965 g/cm³, vorzugsweise etwa 0,925 bis 0,955 g/cm³, und eine Schmelzfließrate von etwa 0,2 bis 5,0 g/10 min, vorzugsweise etwa 0,5 bis 2,0 g/10 min hat, und das in der ersten Stufe erzeugte Olefinpolymer eine Dichte von etwa 0,880 bis 0,950 g/cm³, vorzugsweise etwa 0,910 bis 0,950 g/cm³, und eine Schmelzfließrate (MFR₂₁) von 0,5 bis 20 g/10 min, vorzugsweise etwa 0,7 bis 10 g/10 min hat, das zweite Olefinpolymer, das in der zweiten Stufe eines zweistufigen Verfahrens erzeugt wird, gemäß der vorstehend aufgeführten Berechnung eine Dichte in der Größenordnung von 0,925 bis 0,975 g/cm³, vorzugsweise etwa 0,935 bis 0,975 g/cm³, und eine Schmelzfließrate von 300 bis 20000 g/10 min, vorzugsweise etwa 300 bis 2000 g/10 min und besonders bevorzugt etwa 300 bis 1500 g/10 min haben sollte.
Um die Eigenschaften der erfindungsgemäßen isolierenden Zusammensetzung für ein einadriges Telekabel zu optimieren, sollten die einzelnen Polymere im Olefinpolymergemisch in einem solchen Gewichtsverhältnis vorliegen, daß die gedachten Eigenschaften, zu denen die einzelnen Polymere beitragen, auch im abschließenden Olefinpolymergemisch erreicht werden. Als Ergebnis sollten die einzelnen Polymere nicht in derartig geringen Mengen, wie etwa 10 Gew.-% oder darunter, vorliegen, so daß sie keinen Einfluß auf die Eigenschaften des Olefinpolymergemischs haben. Insbesondere ist es bevorzugt, daß die Menge des Olefinpolymers mit einer hohen Schmelzfließrate (mit geringem Molekulargewicht) mindestens 25 Gew.-%, jedoch nicht mehr als 75 Gew.-% des gesamten Polymers, vorzugsweise 35 bis 55 Gew.-% des gesamten Polymers ausmacht, wodurch die Eigenschafen des Endproduktes optimiert werden.
Vorzugsweise werden die Eigenschaften des ersten und des zweiten Polymers der erfindungsgemäßen Zusammensetzung so ausgewählt, daß das erste und das zweite Polymer ein Polymer mit einem geringen Molekulargewicht bzw. ein Polymer mit einem hohen Molekulargewicht umfassen, wobei das Polymer mit dem geringen Molekulargewicht eine Dichte hat. die gleich oder höher als, stärker bevorzugt höchstens 0,05 g/cm³ höher als die des Polymers mit hohem Molekulargewicht ist.
Wie bereits erwähnt sind die Verarbeitbarkeit, die thermisch-oxidative Beständigkeit und die ESCR besonders wichtige Eigenschafen der erfindungsgemäßen isolierenden Zusammensetzung.
Die Verarbeitbarkeit wird hier in bezug auf die Extrudergeschwindigkeit in U/min bei einem gegebenen Ausstoß in kg/h definiert. Es ist immer von Vorteil, wenn die Geschwindigkeit der Extruderschnecke in U/min bei einem gegebenen Ausstoß so gering wie möglich ist (der in den Beispielen verwendete Extruder ist ein Einzelschneckenextruder des Typs Nokia-Maillefer mit einem L/D-Verhältnis von 24/1 und einem Durchmesser von 60 mm, der bei 240°C läuft und beim gegebe nen Ausstoß von 16 kg/h einen 0,5 mm dicken festen Kupferdraht bei einer Geschwindigkeit der Anlage von 510 m/min mit einer isolierenden Zusammensetzung in Form einer 0,24 mm dicken Isolation überzieht). Für eine befriedigende Verarbeitbarkeit ist es ferner von Bedeutung, daß die extrudierte Isolation für das einadrige Telekabel eine gleichmäßige Dicke hat. Diese Eigenschaft wird als Schwankung des Durchmessers oder der Kapazitanz des einadrigen Telekabels und/oder Druckschwankung des Extruders während des Ausstoßes des einadrigen Telekabels gemessen. Diese Schwankungen sollten möglichst gering sein, und die Schwankungen von Durchmesser/Kapazitanz sollten höchstens etwa 3%, vorzugsweise höchstens etwa 2%, besonders bevorzugt höchstens etwa 1% betragen, während die Druckschwankung des Extruders höchstens etwa 2%, vorzugsweise höchstens etwa 1%, besonders bevorzugt 0,5% betragen sollte.
Die thermisch-oxidative Beständigkeit wird mit einem DSC-Gerät als Sauerstoffinduktionszeit (OIT) in Minuten in einem Aluminiumbecher bei 200°C bei einem O₂-Durchsatz vom 80 ml/min gemessen. Alle verglichenen Proben haben den gleichen Gehalt an Zusätzen.
Die Beständigkeit gegenüber der Spannungsrißbildung (ESCR), d. h. die Beständigkeit des Polymers gegenüber einer Rißbildung unter der Einwirkung einer mechanischen Belastung und eines Reagenz in Form eines grenzflächenaktiven Mittels wird gemäß ASTM D 1693 A gemessen, wobei das verwendete Reagenz 10% Igepal CO-630 ist. Die Ergebnisse sind als Prozentsatz der gerissenen Probestäbe nach einer vorgegebenen Zeit in Stunden angegeben. F20 bedeutet z. B., daß 20% der Probestäbe nach der angegebenen Zeit gerissen waren. Die vorliegende Erfindung erfordert eine ESCR von mindestens 500 Stunden, vorzugsweise mindestens 2000 Stunden, d. h. 0/500, vorzugsweise 0/2000.
Die "Schmelzfließrate" (MFR) wird gemäß ISO 1133 gemessen und ist dem früher verwendeten Begriff "Schmelzindex" äquivalent. Die Schmelzfließrate, die in g/10 min angegeben wird, ist ein Merkmal des Fließvermögens und folglich der Verarbeitbarkeit des Polymers. Je höher die Schmelzfließrate, desto geringer die Viskosität des Polymers. Die Schmelzfließrate wird bei 190°C und unterschiedlichen Belastungen, wie 2,1 kg (MFR₂, ISO 1133, Bedingung D) oder 21 kg (MFR₂₁, ISO 1133, Bedingung G) bestimmt. Das Verhältnis der Fließrate ist das Verhältnis zwischen MFR₂₁ und MFR₂ und wird als FRR_21/2 angegeben. Das Verhältnis der Fließrate FRR_21/2, das ein Hinweis auf die Molekulargewichtsverteilung der Zusammensetzung ist, beträgt in der vorliegenden Erfindung mindestens 60, vorzugsweise 70 bis 100.
Um die Erfindung besser zu verstehen, sind nachstehend einige erläuternde, nicht begrenzende Beispiele aufgeführt.
Beispiel 1
In einer Polymerisationsanlage, die aus zwei in Reihe verbundenen Gasphasenreaktoren besteht, und unter Verwendung eines Ziegler-Natta-Katalysators wurden zwei verschiedene bimodale Ethylenkunststoffe polymerisiert (nachstehend als Polymer A bzw. Polymer B bezeichnet). Die Polymerisationen erfolgten so, daß der Anteil aus dem Polymer mit hohem Molekulargewicht im ersten Reaktor (R1) und der Anteil aus dem Polymer mit geringem Molekulargewicht im zweiten Reaktor (R2) erzeugt wurden. Als Bezug wurde ein herkömmlicher unimodaler Ethylenkunststoff (Bez.) für die Isolation eines einadrigen Telekabels verwendet.
Die Materialdaten, wie Schmelzfluß, Dichte, thermisch-oxidative Beständigkeit und ESCR wurden für das Polymer A, B und Bez. bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Tabelle 1
Anhand der Ergebnisse in Tabelle 1 wird deutlich, daß die erfindungsgemäße isolierende Zusammensetzung für ein einadriges Telekabel (Polymer A und B) eine deutlich bessere Beständigkeit gegenüber der Spannungsrißbildung sowie auch eine deutlich bessere thermisch-oxidative Beständigkeit aufweist.
Beispiel 2
Die Verarbeitbarkeit der Polymere in Beispiel 1 (Polymer A, B und Bez.) wurde wie bereits beschrieben bestimmt, indem die Extrudergeschwindigkeit (in U/min), die Druckschwankung des Extruders und die Schwankung des Durchmessers des erzeugten einadrigen Telekabels gemessen wurden. Das einadrige Telekabel wies einen festen 0,5 mm Kupferleiter auf, und der Außendurchmesser des einadrigen Telekabels betrug 0,98 mm. Die Geschwindigkeit der Anlage betrug 510 m/min und die Temperatur 240°C. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Anhand der Ergebnisse in Tabelle 2 wird deutlich, daß die erfindungsgemäße Isolierung für ein einadriges Telekabel im Vergleich mit der als Bezug verwendeten unimodalen Zusammensetzung eine etwa 20% bessere Verarbeitbarkeit in Hinblick auf die Extrudergeschwindigkeit aufweist, daß die Druckschwankung beträchtlich geringer ist und daß die Schwankung des Durchmessers herausragend ist. Daß es keine Schwankungen des Durchmessers gibt, stellt eine wichtige Verbesserung dar und bedeutet, daß das einadrige Telekabel keine unerwünschten Kapazitanzschwankungen aufgrund einer ungleichmäßigen Isolation zeigt.
Beispiel 3
Die mechanischen Eigenschaften des Polymers B in Beispiel 1 und des Bezugspolymers (Bez.) von Beispiel 1 wurden bei Dumbbells gemäß ISO 527-2, 1993/5A gemessen. Die Dumbbells wurden durch Preßformen aus Pellets des betreffenden Materials geformt. Die Dumbbells ließ man unterschiedlich lange gemäß IEC 811-1-2 bei 115°C in einem Ofen altern. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3
Aus Tabelle 3 ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Polymer B im Vergleich mit dem Bezugspolymer wesentlich bessere mechanische Eigenschaften aufweist – sowohl am Anfang (nicht gealtert) als auch nach unterschiedlichen Alterungszeiten.
Einadrige Telekabel wurden auch gemäß Beispiel 2 mit dem Polymer B und dem Bezugspolymer (Bez.) als isolierende Schicht hergestellt. Folglich wiesen die einadrigen Telekabel einen festen 0,5 Kupferleiter auf, der von einer 0,24 mm dicken Isolation aus dem Polymer B bzw. dem Bez. umgeben war. Die mechanischen Eigenschaften Reißfestigkeit und Reißdehnung wurden am Anfang (nicht gealtert) und nach einer zweimonatigen Alterung bei 110°C gemessen. Die OIT wurde am Anfang (nicht gealtert) und nach sechsmonatiger Alterung bei 110°C gemessen. Unmittelbar vor der Messung der Eigenschaften wurde der Kupferleiter aus den einadrigen Telekabeln entfernt, und es wurden die Eigenschaften der verbleibenden Isolation gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Tabelle 4
Aus Tabelle 4 ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Polymer B, wenn es als Isolation für ein einadriges Telekabel verwendet wird, im Vergleich mit dem Bezugspolymer wesentlich bessere Eigenschaften aufweist – sowohl am Anfang (nicht gealtert) als auch nach der Alterung. Wie aus Tabelle 4 im Vergleich mit Tabelle 3 ersichtlich ist, sind die Werte für die Reißfestigkeit und für die Reißdehnung für das Bezugspolymer höher, wenn es als Isolation für ein einadriges Kabel verwendet wird. Das läßt sich durch die Tatsache erklären, daß das Polymer, wenn es als Isolation für ein einadriges Kabel verwendet wird, bei der Extrusion orientiert wird, und diese Orientierung des Polymers eine bessere Reißfestigkeit und Reißdehnung beinhaltet.

Claims

Isoliertes Kommunikationskabel, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation umfaßt: ein multimodales Olefinpolymergemisch, das durch Polymerisation von mindestens einem α-Olefin in mehr als einer Stufe erhalten wird, das eine Dichte von etwa 0,920 bis 0,965 g/cm³, eine Schmelzfließrate (MFR₂) von etwa 0,2 bis 5 g/10 min, ein FRR_21/2 ≥ 60 und eine Beständigkeit gegenüber der Spannungsrißbildung (ESCR) gemäß ASTM D 1693 A/10% Igepal von mindestens 500 h aufweist, wobei das Olefinpolymergemisch mindestens ein erstes und ein zweites Olefinpolymer umfaßt, wobei das erste ausgewählt ist aus (a) einem Olefinpolymer mit geringem Molekulargewicht (MW) mit einer Dichte von etwa 0,925 bis 0,975 g/cm³ und einer Schmelzfließrate (MFR₂) von etwa 300 bis 20000 g/10 min und (b) einem Olefinpolymer mit hohem Molekulargewicht (MW) mit einer Dichte von etwa 0,880 bis 0,950 g/cm³ und einer Schmelzfließrate (MFR₂) von etwa 0,5 bis 20 g/10 min.
Isoliertes Kommunikationskabel nach Anspruch 1, wobei das multimodale Olefinpolymergemisch eine Dichte von etwa 0,925 bis 0,955 g/cm³ und eine MFR₂ von etwa 0,5 bis 2 g/10 min aufweist.
Isoliertes Kommunikationskabel nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Olefinpolymer mit geringem MW eine Dichte von etwa 0,935 bis 0,975 g/cm³ und eine MFR₂ von etwa 300 bis 2000 g/10 min aufweist.
Isoliertes Kommunikationskabel nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Olefinpolymer mit hohem MW eine Dichte von etwa 0,910 bis 0,950 g/cm³ und eine MFR₂₁ von etwa 0,7 bis 10 g/10 min aufweist.
Isoliertes Kommunikationskabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Olefinpolymergemisch ein Gemisch von Ethlyenkunststoffen ist.
Isoliertes Kommunikationskabel nach Anspruch 5, wobei die Zusammensetzung durch koordinationskatalysierte Polymerisation in mindestens zwei Stufen von Ethylen und in mindestens einer Stufe einem α-Olefin-Comonomer mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen erhalten worden ist.
Isoliertes Kommunikationskabel nach Anspruch 6, wobei die Polymerisationsstufen als Suspensionspolymerisation, Gasphasenpolymerisation oder eine Kombination davon durchgeführt worden sind.
Isoliertes Kommunikationskabel nach Anspruch 7, wobei die Suspensionspolymerisation in einem Reaktor mit geschlossenem Kreis durchgeführt worden ist.
Isoliertes Kommunikationskabel nach Anspruch 8, wobei die Polymerisation in einem Verfahren mit Reaktor mit geschlossenem Kreis/Gasphasenreaktor in mindestens einem Reaktor mit geschlossenem Kreis gefolgt von mindestens einem Gasphasenreaktor durchgeführt worden ist.
Isoliertes Kommunikationskabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dichte des Polymers mit geringem MW höchstens 0,05 g/cm³ höher als die des Polymers mit hohem MW ist.
Einadriges Telekabel, das einen Leiter umfaßt, der von einer Isolation umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfaßt.
Telekommunikationskabel, das eine Vielzahl von einadrigen Telekabeln umfaßt, die jeweils einen Leiter aufweisen, der von einer Isolation umgeben wird, wobei die Vielzahl von einadrigen Telekabeln wiederum von einer Hülle umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation der einadrigen Telekabel eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfaßt.