Die elektrische Kabelindustrie entwickelt sich ständig weiter, wobei Sicherheit und Umweltkonformität zunehmend an Bedeutung gewinnen. Flammwidrige Kabel mit geringer Rauchentwicklung (LSFR) werden in vielen Anwendungen, bei denen Brandsicherheit ein kritisches Anliegen ist, zum Standard. Diese Kabel sind so formuliert, dass sie die Rauchentwicklung minimieren und die Freisetzung gefährlicher halogenierter Verbindungen bei hohen Temperaturen oder Flammeneinwirkung verhindern. Um diese strengen Sicherheitsstandards zu erreichen, integrieren Hersteller häufig hohe Mengen an mineralischen Flammschutzmitteln, wie Magnesiumhydroxid (MDH) und Aluminiumhydroxid (ATH), in die Polymermatrix. Die erfolgreiche Integration dieser Füllstoffe, ohne die Gesamtleistung des Materials zu beeinträchtigen, ist jedoch eine erhebliche Herausforderung. Genau hier wird der strategische Einsatz eines spezialisierten Kompatibilisators unerlässlich.

Die Leistungslücke bei LSFH-Verbindungen

Mineralische Flammschutzmittel sind zwar wirksam, aber anorganisch und polarer Natur. Wenn sie in unpolare Polymermatrices, die üblicherweise in Kabeln verwendet werden, wie Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), gemischt werden, neigen sie dazu, Agglomerate zu bilden, anstatt sich gleichmäßig zu verteilen. Diese schlechte Dispersion führt zu:

  • Reduzierte mechanische Eigenschaften: Die schwachen Grenzflächen zwischen den Füllstoffpartikeln und dem Polymer wirken als Spannungskonzentrationspunkte, was zu geringerer Zugfestigkeit, Schlagzähigkeit und Dehnung führt.
  • Verarbeitungsschwierigkeiten: Eine inkonsistente Füllstoffverteilung kann zu Schwankungen der Schmelzviskosität und des Verarbeitungsverhaltens führen, was Defekte wie Gele oder Schlieren im Endprodukt zur Folge hat.
  • Suboptimale Flammwidrigkeit: Eine ineffiziente Dispersion bedeutet, dass die flammhemmenden Füllstoffe möglicherweise nicht ihr volles Potenzial entfalten.

Wie Kompatibilisatoren die Leistungslücke schließen

Ein Kompatibilisator ist eine Art Additiv, das speziell dafür entwickelt wurde, die Kompatibilität zwischen verschiedenen Phasen in einer Materialmischung zu verbessern. Bei LSFH-Kabelmischungen modifiziert ein Kompatibilisator typischerweise die Grenzfläche zwischen den mineralischen Füllstoffen und der Polymermatrix. Häufig handelt es sich dabei um funktionalisierte Polyolefine, wie solche, die mit Maleinsäureanhydrid gepfropft sind. Bei der Einarbeitung in die Mischung bewirken diese Kompatibilisatoren Folgendes:

  • Förderung einer gleichmäßigen Dispersion: Der Kompatibilisator umhüllt die Füllstoffpartikel, reduziert ihre Oberflächenenergie und verhindert Agglomeration. Dies gewährleistet eine gleichmäßigere Verteilung der Füllstoffe in der Polymerschmelze, ein wichtiger Vorteil für jeden, der diese Additive für seine Formulierungen kaufen möchte.
  • Verbesserung der Grenzflächenhaftung: Die aufgepfropften funktionellen Gruppen des Kompatibilisators können sowohl mit der Füllstoffoberfläche als auch mit den Polymerketten reagieren oder stark interagieren. Dies schafft eine starke, stabile Grenzfläche und verbessert die mechanische Integrität des Verbundwerkstoffs drastisch. Ein zuverlässiger Hersteller wird Kompatibilisatoren anbieten, die diese Festigkeit liefern.
  • Verbesserung des Schmelzflusses: Durch die Schaffung eines homogeneren Systems und die Reduzierung der Füllstoff-Polymer-Reibung können Kompatibilisatoren den Schmelzindex (MFI) der Mischung verbessern, wodurch die Extrusion und andere Verarbeitungsschritte effizienter werden. Hersteller suchen oft nach Lieferanten, die Additive liefern können, die die Produktion erleichtern.
  • Erhöhung des Sauerstoffindex und Reduzierung von Rauch: Durch die Optimierung der Dispersion und Effizienz der mineralischen Füllstoffe tragen Kompatibilisatoren indirekt zu einem höheren Sauerstoffindex (was eine höhere Entzündungsbeständigkeit bedeutet) und einer reduzierten Rauchabbrandrate bei.

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