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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der
Japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-307333 ,
die am 28. November 2007 eingereicht wurde und deren Offenbarung
hiermit ausdrücklich durch Bezug in ihrer Gänze
aufgenommen wird.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Nichthalogenharz-Zusammensetzung,
ein isoliertes elektrisches Kabel, das einen Leiter und eine Isolierschicht
hat, die rund um den Umfang des Leiters aufgebracht ist und aus
der gleichen Nichthalogenharz-Zusammensetzung gebildet ist, sowie
einen Kabelstrang, der ein solches isoliertes elektrisches Kabel
aufweist.
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Herkömmlicherweise
wird ein isoliertes elektrisches Kabel, das z. B. in einem Fahrzeug
angeordnet wird, hergestellt, indem ein Kupferdraht mit einer Harz-Zusammensetzung
ummantelt wird, die als einen Bestandteil ihres Grundharzes ein
Polyvinylchlorid(PVC)-Harz enthält. Diese Harz-Zusammensetzung
wird im Allgemeinen als eine "PVC-Harz-Zusammensetzung" bezeichnet.
Da das Polyvinylchloridharz ein zwar brennbares, aber selbstverlöschendes
Material ist, erreichte es ein hohes Niveau an Schwerentflammbarkeit.
Zusätzlich lässt sich die Härte des Polyvinylchlorid
leicht steuern, indem diesem ein Weichmacher zugesetzt wird. Des
Weiteren erreicht ein Polyvinylchlorid-Harz ein hohes Niveau an
Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb. Inzwischen ist als Nachteil
bekannt, dass ein Polyvinylchloridharz bei Brandeinwirkung, besonders
während oder nach seiner Veraschung, giftige oder gesundheitsschädliche
Gase wie Halogen enthaltende Gase (z. B. Chlorwasserstoff) freisetzen
kann und somit eine Belastung für Gesundheit und die Umwelt
darstellt.
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Um
den zuvor genannten Nachteil zu überwinden, wurde eine
Nichthalogenharz-Zusammensetzung genauestens untersucht und entwickelt,
die auf einem Polyolefin basiert. Die
japanischen Veröffentlichungen der
Patentanmeldungen Nr. 2003-313377 ,
2007-56204 ,
2007-63343 betreffen eine solche
Polyolefin enthaltenden Nichthalogenharz-Zusammensetzung. In einer
solchen Polyolefin enthaltenden Nichthalogenharz-Zusammensetzung
wurde die Schwerentflammbarkeit durch Zusetzen eines anorganischen
Brandschutzadditivs wie eines Metallhydroxids erhöht.
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Um
ein erwünschtes Niveau an Schwerentflammbarkeit zu erreichen,
sollte die anorganische, die Schwerentflammbarkeit bewirkende Komponente
jedoch in einer großen Menge zur Nichthalogenharz-Zusammensetzung
zugegeben werden. In diesem Fall hat die Schwerentflammbarkeit verleihende
Komponente im allgemeinen einen negativen Einfluss auf die mechanischen
Eigenschaften wie Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb (im
folgenden auch Abriebwiderstand genannt), Biegbarkeit (Flexibilität),
Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkender Wärme
etc. der fertigen Nichthalogenharz-Zusammensetzung.
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Derzeit
wird im Allgemeinen ein Leiter mit der Nichthalogenharz-Zusammensetzung
bedeckt, um ein isoliertes elektrisches Kabel herzustellen. In einem
Kabelbaum oder Kabelstrang wird ein isoliertes elektrisches Kabel,
dessen Leiter mit der Nichthalogenharz-Zusammensetzung bedeckt ist,
jedoch typischerweise zusammen mit einem isolierten elektrischen
Kabel eingesetzt, dessen Leiter mit der herkömmlichen PVC-Harz-Zusammensetzung
bedeckt ist. In einem konkreten Einzelfall können z. B.
zwei derart unterschiedlich isolierte elektrische Kabel in/zu einem
Strang zusammengebunden sein. In diesem Fall besteht das Problem,
dass der Weichmacher, der in der PVC-Zusammensetzung enthalten ist,
im allgemeinen von der durch die PVC-Zusammensetzung gebildeten
Isolierhülle im Laufe der Zeit zu der Isolierhülle
wandert, die aus der Nichthalogenharz-Zusammensetzung gebildet ist.
Dies führt dazu, dass die Widerstandsfähigkeit
gegen langeinwirkende Wärme erheblich vermindert oder verschlechtert
wird.
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Die
vorliegende Erfindung trägt zur Lösung der im
vorangegangenen genannten Probleme bei. Mit anderen Worten betrifft
die vorliegende Erfindung eine Nichthalogenharz-Zusammensetzung,
die ein anorganisches Brandschutzadditiv aufweist und die ein bemerkenswert
erhöhtes Niveau an mechanischen Eigenschaften wie Abriebswiderstand,
Schwerentflammbarkeit, Biegbarkeit und Widerstandsfähigkeit
gegen langeinwirkende Wärme erreicht. Die vorliegende Erfindung
betrifft auch ein isoliertes elektrisches Kabel, das einen Leiter
und eine Isolierschicht hat. Die Isolierschicht ist rund um den
Umfang des Leiters aufgebracht und aus der zuvor genannten Nichthalogenharz-Zusammensetzung
gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet. Die
Erfindung betrifft auch einen Kabelstrang, der mindestens ein isoliertes
elektrisches Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung
aufweist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In
einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Nichthalogenharz-Zusammensetzung.
Diese weist auf: (A) 100 Gewichtsanteile eines Grundharzes, das
zu etwa 50 bis 75 Gewichtsprozent ein Polypropylen, zu etwa 20 bis
40 Gewichtsprozent ein Propylen-alpha-olefin-copolymers und zu etwa
5 bis 10 Gewichtsprozent ein Polyethylen niedriger Dichte aufweist,
(B) etwa 50 bis 100 Gewichtsanteile eines Metallhydroxids, (C) etwa
3 bis 5 Gewichtsanteile eines phenolischen Antioxidanzes und (D)
etwa 0,5 bis 2 Gewichtsanteile eines Hydrazin enthaltenden Metallfängerreagenzes.
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In
einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Nichthalogenharz-Zusammensetzung. Diese weist
auf: (A) 100 Gewichtsanteile eines Grundharzes, das zu etwa 50 bis
75 Gewichtsprozent ein Polypropylen, zu etwa 20 bis 40 Gewichtsprozent
ein Propylen-alpha-olefin-copolymer und zu etwa 5 bis 10 Gewichtsprozent
ein Polyethylen niedriger Dichte aufweist, (B) etwa 50 bis 100 Gewichtsanteile
eines Metallhydroxids, (C) etwa 3 bis 5 Gewichtsanteile eines phenolischen
Antioxidanzes, (D) etwa 0,1 bis 1,0 Gewichtsanteile eines Salicylsäure
enthaltenden Metallfängerreagenzes, (E) etwa 3 bis 5 Gewichtsanteile
eines Hydrazin enthaltenden Metallfängerreagenzes und (F)
etwa 1 bis 10 Gewichtsanteile eines Metalloxids.
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In
noch einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein
isoliertes elektrisches Kabel. Dieses weist einen Leiter und eine
Isolierschicht auf. Die Isolierschicht ist rund um den Umfang des
Leiters aufgebracht und aus der wie oben beschriebenen Nichthalogenharz-Zusammensetzung
gebildet.
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In
noch einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen
Kabelstrang oder Kabelbaum. Dieser weist eine Mehrzahl isolierter
elektrischer Kabel auf. Dabei sind die isolierten elektrischen Kabel
in einem Bündel zusammengefasst und weisen mindestens ein
wie oben beschriebenes isoliertes elektrisches Kabel auf.
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Im
Folgenden wird eine Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlicher
beschrieben. Die Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist auf: (A)
100 Gewichtsanteile eines Grundharzes, das zu 50 bis 75 Gewichtsprozent
ein Polypropylen, zu 20 bis 40 Gewichtsprozent ein Propylen-alpha-olefin-copolymer
und zu 5 bis 10 Gewichtsprozent ein Polyethylen niedriger Dichte
aufweist, (B) 50 bis 100 Gewichtsanteile eines Metallhydroxids,
(C) 3 bis 5 Gewichtsanteile eines phenolischen Antioxidanzes und (D)
0,5 bis 2 Gewichtsanteile eines Hydrazin enthaltenden Metallfängerreagenzes,
basierend auf der Summe der Gewichtsanteile des Grundharzes.
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Propylen-Homopolymer
kann als das Polypropylenharz verwendet werden. Das Polypropylenharz
erzielt im Allgemeinen hohe Niveaus an mechanischen Eigenschaften
wie Dehnbeanspruchbarkeit und Abriebswiderstand, sowie chemischem
Widerstand.
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Zu
Bestandteilen des Propylen-alpha-olefin-copolymers (d. h. ein Copolymer
von Propylen und einem alpha-Olefin), die im Rahmen der vorliegenden
Erfindung eingesetzt werden können, zählen, ohne
jedoch darauf beschränkt zu sein, 1-Buten, 1-Penten, 4-Methyl-1-penten,
1-Hexen, 1-Octen, 1-Decen, 1-Dodecen oder eine Kombination daraus.
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Ein
Propylen-alpha-olefin-copolymer, das in der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden kann, kann z. B. ein statistisches Copolymer von
Propylen und 1-Guten sein, ein statistisches Copolymer von Propylen und
1-Hexen, oder eine Kombination davon, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Ein
Harz von Polyethylen niedriger Dichte, das in der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden kann, kann z. B. ein statistisch verzweigtes Polyethylen
sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. In einer bevorzugten Ausführungsform
wird ein Polyethylenharz niedriger Dichte mit einer Dichte von etwa
0,910 bis etwa 0,930 eingesetzt. Das Harz von Polyethylen niedriger
Dichte bewirkt ein niedrigeres Härteniveau im Vergleich
zu linearem Polyethylenharz hoher Dichte.
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Das
Grundharz enthält etwa 50 bis 75 Gewichtsprozent an Polypropylen,
etwa 20 bis 40 Gewichtsprozent eines Propylen-alpha-olefin-copolymers
und etwa 5 bis 10 Gewichtsprozent des Polyethylens niedriger Dichte.
Wenn das Harz von Polypropylen in einer Menge von weniger als 50
Gewichtsprozent vorhanden wäre, würde der fertigen
Nichthalogenharz-Zusammensetzung kein ausreichender Abriebswiderstand
verliehen (vgl. z.B. Vergleichsbeispiel A-1 ff.). Wenn dagegen das
Harz von Polypropylen in einer Menge von mehr als etwa 75 Gewichtsprozent
vorhanden wäre, würde die Biegbarkeit (Flexibilität)
der Nichthalogenharz-Zusammensetzung vermindert werden (vgl. z.
B. Vergleichsbeispiel A-20). Wenn des Weiteren der Polypropylen-Bestandteil in
einer Menge von weniger als etwa 50 Gewichtsprozent vorhanden wäre,
wären entweder das Propylen-alpha-olefin-copolymer oder
das Harz von Polyethylen niedriger Dichte in einer Menge vorhanden,
die den erwünschten Bereich übersteigt. Wenn zusätzlich
das Propylen-alpha-olefin-copolymer in einer Menge von weniger als
etwa 20 Gewichtsprozent vorhanden wäre, würde
die Biegbarkeit der fertigen Nichthalogenharz-Zusammensetzung vermindert
(vgl. Vergleichsbeispiel A-20 und ff.). Wenn das Propylen-alphaolefin-copolymer in
einer Menge von mehr als etwa 40 Gewichtsprozent vorhanden wäre,
würde der Abriebswiderstand der fertigen Nichthalogenharz-Zusammensetzung
vermindert (vgl. Vergleichsbeispiel A-22 und ff.). Wenn ferner das Harz
von Polyethylen niedriger Dichte in einer Menge von weniger als
etwa fünf Gewichtsprozent vorhanden wäre, wäre
der Abriebswiderstand der fertigen Nichthalogenharz-Zusammensetzung
vermindert (vgl. Vergleichsbeispiel A-23 und ff.). Wenn andererseits
das Harz von Polyethylen niedriger Dichte in einer Menge von mehr
als etwa 10 Gewichtsprozent vorhanden wäre, würde
die Biegbarkeit der Nichthalogenharz-Zusammensetzung vermindert
(vgl. Vergleichsbeispiel A-24 und ff.).
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Der
Nichthalogenharz-Zusammensetzung wird ein Metallhydroxid zugesetzt,
um ihr Schwerentflammbarkeit zu verleihen. Zu Beispielen eines Metallhydroxids,
das im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann,
zählen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Magnesiumhydroxid,
Aluminiumhydroxid, Antimontrioxid, Antimonpentoxid, Zinkborat oder
eine Kombination davon.
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Das
Metallhydroxid ist in einer Menge von etwa 50 bis 100 Gewichtsanteilen
vorhanden, basierend auf 100 Gewichtsanteilen des verwendeten Grundharzes.
Wenn das Metallhydroxid in einer Menge von weniger als etwa 50 Gewichtsanteilen
vorhanden wäre, würde der fertigen Nichthalogenharz-Zusammensetzung
keine ausreichende Schwerentflammbarkeit verliehen werden (vgl.
Vergleichsbeispiel A-25). Wenn andererseits das Metallhydroxid in
einer Menge von mehr als etwa 100 Gewichtsanteilen vorhanden wäre,
würde die Schwerentflammbarkeit nicht im Verhältnis
zur erhöhten Dosierung desselben steigen. Außerdem
wären die Dehnbeanspruchbarkeit (also betreffend die Zugdehnung)
und die Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende Wärme
vermindert (vgl. Vergleichsbeispiel A-26).
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Das
phenolische Antioxidanz, das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt
werden kann, kann z. B. ein 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol, Tetrakis[methylen-3-(3',5'-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat]methan,
Octadecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat, 3,9-Bis-{2-[3-(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)propionyloxy]-1,1-dimethylethyl}-2,4,8,10-tetraoxaspiro[5,5]-undecan,
1,3,5-Tris-2[3(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionyloxy]ethylisocyanat,
1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)-benzol,
Tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)-isocyanurat, 1,3,5-Tris(4-tert-butyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl)-isocyanurat,
Pentaerythritol-tetrakis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat,
Triethylenglycol-N-bis-3-(3-tert-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl)-propionat,
1,6Hexandiol-bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat],
2,2-Thiobis-diethylenbis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat],
2,2'-Methylen-bis-(4-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2'-Methylen-bis-(4-ethyl-6-tert-butylphenol),
2,2'-Methylen-bis-(4,6-di-tert-butylphenol), 2,2'-Ethyliden-bis-(4,6-di- tert-butylphenol)
(Cheminox 1129), 2,2'-Butyliden-bis-(4-methyl-6-tert-butylphenol),
4,4'-Butyliden-bis-(3-methyl-6-tert-butylphenol), 2-Tert-butyl-6-(3-tert-butyl-2-hydroxy-5-methylbenzyl)-4-methylphenyl-acrylat, 2,4-Di-tert-amyl-6-[1-(3,5-di-tert-amyl-2-hydroxyphenyl)ethyl]phenylacrylat,
ein Tocopherol oder eine Kombination davon sein, ist jedoch nicht
darauf beschränkt.
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Ein
Tocopherol, das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden
kann, kann z. B. ein α-Tocopherol (d. h. 5,7,8-Trimethyltocol), β-Tocopherol
(d. h. 5,8-Dimethyltocol), γ-Tocopherol (d. h. 7,8-Dimethyltocol), δ-Tocopherol
(d. h. 8-Methyltocol) oder eine Kombination davon sein, ist jedoch
nicht darauf beschränkt.
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Das
phenolische Antioxidanz ist in einer Menge von etwa 3 bis 5 Gewichtsanteilen
vorhanden, basierend auf 100 Gewichtsanteilen des verwendeten Grundharzes.
Wenn das phenolische Antioxidanz in einer Menge von weniger als
etwa 3 Gewichtsanteilen vorhanden wäre, würde
die erwünschte Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende
Wärme nicht erreicht werden (siehe Vergleichsbeispiel A-27).
Wenn im Gegensatz dazu das phenolische Antioxidanz in einer Menge
von mehr als etwa 5 Gewichtsanteilen vorhanden wäre, würde
die Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende Wärme
nicht im Verhältnis zu seiner erhöhten Dosierung steigen.
Ferner würde eine Blutung der Nichthalogenharz-Zusammensetzung
auftreten (siehe Vergleichsbeispiel A-28).
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Das
Hydrazin enthaltende Metallfängerreagenz, das in der vorliegenden
Erfindung eingesetzt werden kann, kann z. B. 2-Ethyloxy-2'-ethyloxanilid,
5-Tert-butyl-2-ethoxy-2'-ethyloxanilid, N,N-Diethyl-N',N'-diphenyloxamid,
N,N'-diethyl-N,N'-diphenyloxamid, Oxalsäure-bis(benzilidenhydrazid),
Thiodipropionsäure-bis(benzylidenhydrazid), Isophthalsäure-bis(2-phenoxypropionylhydrazid),
Bis(salicyloylhydrazin), N-Salicyliden-N'- salicyloylhydrazon, 2',3-Bis{[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionyl]}propionohydrazid
oder eine Kombination davon sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Das
Hydrazin enthaltende Metallfängerreagenz wird in einer
Menge von etwa 0,5 bis 2 Gewichtsanteilen zugesetzt, basierend auf
100 Gewichtsanteilen des verwendeten Grundharzes. Wenn das Hydrazin
enthaltende Metallfängerreagenz in einer Menge von weniger
als etwa 0,5 Gewichtsanteilen vorhanden wäre, würde
der fertigen Nichthalogenharz-Zusammensetzung keine ausreichende
Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende Wärme
verliehen werden (siehe Vergleichsbeispiel A-29). Wenn im Gegensatz
dazu das Hydrazin enthaltende Metallfängerreagenz in einer
Menge von mehr als etwa 2 Gewichtsanteilen vorhanden wäre,
würde die Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende
Wärme nicht im Verhältnis zu seiner erhöhten
Dosierung steigen. Ebenso würde eine Blutung der Nichthalogenharz-Zusammensetzung
auftreten (siehe Vergleichsbeispiel A-30).
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Die
im vorangehenden erwähnte Nichthalogenharz-Zusammensetzung
wird in einem im Voraus festgelegten Kombinationsverhältnis
wie oben erwähnt gemischt. Die Nichthalogenharz-Zusammensetzung
gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt auf Grund
der Zugabe des Propylen-alpha-olefin-copolymers eine erhöhte
Biegbarkeit. Es weist durch die Zugabe des Harzes von Polyethylen
niedriger Dichte auch eine erhöhte Abrieb-Widerstandsfähigkeit
auf. Ferner erzielt es durch die Zugabe des Metallhydroxids eine
höhere Schwerentflammbarkeit. Durch die Zugabe des phenolischen
Antioxidanzes und des Hydrazin enthaltenden Metallfängerreagenzes
erreicht es ferner eine verstärkte Widerstandsfähigkeit
gegen langeinwirkende Wärme.
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Da
des Weiteren eine Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung keine
Halogenkomponente enthält, erzeugt es während
oder nach des Prozesses seiner Veraschung keine Halogen enthaltenden
Gase. Auch ist die Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht
quervernetzt und sie kann leicht wieder verwendet werden. Darüber
hinaus kann die Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weitere
Bestandteile wie z. B. ein Färbemittel, ein Gleitmittel,
ein Antistatikum, ein Treibmittel usw. enthalten oder eine Kombination
davon, solange diese nicht die der vorliegenden Erfindung immanente
Wirkung wesentlich nachteilig beeinflusst oder zumindest diese Wirkung
nicht vollständig aufhebt.
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Die
Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im allgemeinen
durch Mischen und Kneten der im vorangegangenen erwähnten
Bestandteile hergestellt. Die Herstellung der Nichthalogenharz-Zusammensetzung
gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung kann basierend auf herkömmlichen Technologien
durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Nichthalogenharz-Zusammensetzung
gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hergestellt werden, indem die im Vorangehenden erwähnten
Bestandteile mittels eines Hochgeschwindigkeitsrührgeräts
im voraus gemischt werden und die erhaltende Zusammensetzung anschließend
mittels eines herkömmlichen Mischgeräts wie eines
Einwellenextruders, eines Zweiwellenextruders, einer Knetvorrichtung,
einer Walzenmühle etc. geknetet wird.
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Wie
bereits erwähnt, eignet sich eine wie oben beschriebene
Nichthalogenharz-Zusammensetzung besonders für die Verwendung
in einem Kabelmantel und als Isolationswerkstoff für ein
Kabel. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine solche Verwendung.
Im folgenden werden ein isoliertes elektrisches Kabel, das mit der
Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bedeckt ist, sowie
ein Kabelstrang, der ein entsprechendes elektrisches Kabel darin
angeordnet aufweist, ausführlicher beschrieben. Zu Beispielen
eines so herstellbaren isolierten elektrischen Kabels zählen,
ohne darauf beschränkt zu sein, Kabel, die einen Einzeldraht,
einen Flachdraht, einen abgeschirmter Draht, eine Litzenleitung
oder eine Mehrzahl an Einzeldrähten, Adern, Fasern oder
Litzenleitungen etc. aufweisen. Das isolierte elektrische Kabel
weist einen Leiter auf, der von einem isolierenden Material umgeben
ist, das auf der Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet
ist. Der Leiter ist aus einem Metallmaterial wie Kupfer, Aluminium
und so weiter hergestellt und ist im Allgemeinen von linearer Form.
In diesem Fall können als Leiter ein Einzeldraht oder eine
Mehrzahl Einzeldrähte eingesetzt werden. Des Weiteren kann
zwischen dem Leiter und dem Isoliermaterial ein zusätzliches
Isoliermaterial eingefügt werden.
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Um
das isolierte elektrische Kabel herzustellen, kann die Nichthalogenharz-Zusammensetzung
auf dem Leiter mittels verschiedener bekannter Techniken aufgebracht
werden. Zum Beispiel kann ein herkömmlicher Strangpressapparat
eingesetzt werden. Eine Strangpresse, die in der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden kann, ist z. B. ein Einwellenextruder, der einen
Zylinder mit einem Durchmesser Φ im Bereich von etwa 20
mm bis etwa 90 mm und einem L/D im Bereich von etwa 10 bis 40 aufweist.
Sie weist ferner eine Schraube, eine Lochscheibe, einen Kreuzkopf,
einen Verteiler, einen Stutzen und eine Form auf. Die Nichthalogenharz-Zusammensetzung,
die z. B. in den Einwellenextruder eingeführt wird, wird
geschmolzen und mit Hilfe der Schraube geknetet. Anschließend
wird sie in der gewünschten Menge über die Lochscheibe
in den Kreuzkopf eingeführt. Die geschmolzene Nichthalogenharz-Zusammensetzung
fließt mit Hilfe des Verteilers um den Umfang des Stutzens
und wird durch die Form extrudiert. Dabei entsteht das elektrische
Kabel, dessen Leiter ringsum mit der Nichthalogenharz-Zusammensetzung
umgeben ist.
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Danach
kann eine Mehrzahl an isolierten elektrischen Kabeln zu einen Bündel
zusammengefasst werden, wodurch ein Kabelstrang entsteht. Die Enden
des isolierten elektrischen Kabels sind typischerweise nicht von
der Nichthalogenharz-Zusammensetzung bedeckt und können
somit mit einem anderen Leiter verbunden werden. So kann z. B. ein
Anschluss mit dem Ende des isolierten elektrischen Kabels verbunden
sein. Der Anschluss weist beispielsweise ein Anschlussstück
auf, das im Allgemeinen dadurch hergestellt wird, dass eine metallische
Platte gefaltet wird, sowie ein Anschlussgehäuse, das aus
Kunstharz gebildet ist. Das Anschlussstück wird elektrisch
mit dem Leiter verbunden und vom Anschlussgehäuse aufgenommen.
Der Anschluss wird in einen anderen Anschluss eingesetzt, der in
einer anderen elektrischen Vorrichtung gebildet ist. Der Kabelstrang
oder Kabelbaum wird so konfiguriert, dass er Elektrizität
und/oder Steuersignale zu elektrischen Vorrichtungen leiten kann.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung weist somit die Nichthalogenharz-Zusammensetzung
100 Gewichtsanteile des Grundharzes, inklusive etwa 50 bis 75 Gewichtsprozent
des auf Polypropylen basierenden Harzes, etwa 20 bis 50 Gewichtsprozent
des Propylen-alpha-olefin-copolymers und etwa 5 bis 10 Gewichtsprozent
des Polethylens niedriger Dichte auf, sowie etwa 50 bis 100 Gewichtsanteile
eines Metallhydroxids, etwa 3 bis 5 Gewichtsanteile eines phenolischen
Antioxidanzes und etwa 5 bis 20 Gewichtsanteile eines Hydrazin enthaltenden
Metallfängerreagenzes, basierend auf 100 Gewichtsanteilen
des verwendeten Grundharzes. Die mechanischen Eigenschaften wie
Abriebswiderstand, Schwerentflammbarkeit, Biegbarkeit und Widerstandsfähigkeit
gegen langeinwirkende Wärme können mit dieser
Nichthalogenharz-Zusammensetzung außergewöhnlich
erhöht werden.
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Ein
isoliertes elektrisches Kabel gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ferner einen Leiter auf, der aus dem Isoliermaterial
der Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt
ist. Somit behält das isolierte elektrische Kabel ausgezeichnete
mechanische Eigenschaften wie Abriebswiderstand, Schwerentflammbarkeit,
Biegbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende
Wärme bei.
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Ein
Kabelstrang oder Kabelbaum gemäß der vorliegenden
Erfindung weist mindestens ein wie oben beschriebenes isoliertes
elektrisches Kabel auf. Daher behält der Kabelstrang ausgezeichnete
mechanische Eigenschaften wie Abriebswiderstand, Schwerentflammbarkeit,
Biegbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende
Wärme.
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Im
Folgenden wird eine Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß der
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich
beschrieben. Die Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß der zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist auf: (A)
100 Gewichtsanteile eines Grundharzes, das 50 bis 75 Gewichtsprozent
eines Polypropylens, 20 bis 40 Gewichtsprozent eines Propylen-alpha-olefin-copolymers
und 5 bis 10 Gewichtsprozent eines Polyethylens niedriger Dichte
enthält, (B) 50 bis 100 Gewichtsanteile eines Metallhydroxids,
(C) 3 bis 5 Gewichtsanteile eines phenolischen Antioxidanzes, (D)
0,1 bis 1,0 Gewichtsanteile eines Salicylsäure enthaltenden
Metallfängerreagenzes, (E) 3 bis 5 Gewichtsanteile eines Hydrazin
enthaltenden Metallfängerreagenzes und (F) 1 bis 10 Gewichtsanteile
eines Metalloxids.
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Zwischen
der Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der
Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß der zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht insofern
kein wesentlicher Unterschied, als das Grundharz, welches Polypropylenharz,
Propylen-alpha-olefin-copolymer und ein Harz von Polyethylen niedriger
Dichte aufweist, ein Metallhydroxid und ein phenolisches Antioxidanz
verwendet werden. Soweit im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die gleichen Bestandteile verwendet werden
wie sie in der im vorherigen beschriebenen ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wurden, werden diese mit Ausnahme
ihrer Dosierung nicht erneut erläutert.
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Das
Grundharz weist zu etwa 50 bis 75 Gewichtsprozent Polypropylen,
etwa 20 bis 40 Gewichtsprozent Propylen-alpha-olefin-copolymer und
etwa fünf bis 10 Gewichtsprozent des Harzes von Polyethylen
niedriger Dichte auf. Wenn das auf Propylen basierende Harz in einer
Menge von weniger als etwa 50 Gewichtsprozent vorhanden wäre,
würde der fertigen Nichthalogenharz-Zusammensetzung kein
ausreichender Abriebswiderstand verliehen (siehe Vergleichsbeispiele
B-12 und B-16). Wenn dagegen das auf Polypropylen basierende Harz
in einer Menge von mehr als etwa 75 Gewichtsprozent vorhanden wäre,
würde die Biegbarkeit der fertigen Nichthalogenharz-Zusammensetzung
vermindert werden (siehe Vergleichsbeispiel B-15). Wenn des Weiteren
das Polypropylenharz in einer Menge von weniger als etwa 50 Gewichtsprozent
vorhanden wäre, wären entweder das Propylen-alpha-olefin-Copolymer
oder das Polyethylenharz niedriger Dichte in einer Menge oberhalb
des gewünschten Bereichs vorhanden. Wenn zusätzlich
das Propylen-alpha-olefin-copolymer in einer Menge von weniger als
etwa 20 Gewichtsprozent vorhanden wäre, würde
die Biegbarkeit der fertigen Nichthalogenharz-Zusammensetzung vermindert
(siehe Vergleichsbeispiel B-17). Wenn das Propylen-alpha-olefin-copolymer
in einer Menge von mehr als etwa 40 Gewichtsprozent vorhanden wäre,
würde der Abriebswiderstand der fertigen Nichthalogenharz-Zusammensetzung
vermindert (siehe Vergleichsbeispiel B-18). Wenn ferner das Polyethylen
niedriger Dichte in einer Menge von weniger als etwa 5 Gewichtsprozent
oder mehr als etwa 10 Gewichtsprozent vorhanden wäre, wäre
der Abriebswiderstand der fertigen Nichthalogenharz-Zusammensetzung
vermindert (siehe Vergleichsbeispiele B-19 und B-20).
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Das
Metallhydroxid ist in einer Menge von etwa 50 bis 100 Gewichtsanteilen
vorhanden, basierend auf 100 Gewichtsanteilen des verwendeten Grundharzes.
Wenn das Metallhydroxid in einer Menge von weniger als etwa 50 Gewichtsanteilen
vorhanden wäre, würde der fertigen Nichthalogenharz-Zusammensetzung
keine ausreichende Schwerentflammbarkeit verliehen werden (siehe
Vergleichsbeispiel B-1). Wenn dagegen das Metallhydroxid in einer
Menge von mehr als etwa 100 Gewichtsanteilen vorhanden wäre,
würde die Schwerentflammbarkeit nicht im Verhältnis
zur erhöhten Dosierung steigen. Gleichzeitig würden
die Dehnbeanspruchbarkeit und die Widerstandsfähigkeit
gegen langeinwirkende Wärme vermindert (siehe Vergleichsbeispiel
B-2).
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Das
phenolische Antioxidanz ist in einer Menge von etwa 3 bis 5 Gewichtsanteilen
vorhanden, basierend auf 100 Gewichtsanteilen des verwendeten Grundharzes.
Wenn das phenolische Antioxidanz in einer Menge von weniger als
etwa 3 Gewichtsanteilen vorhanden wäre, würde
der fertigen Nichthalogenharz-Zusammensetzung die erwünschte
Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende Wärme
nicht verliehen werden (siehe Vergleichsbeispiel B-4). Wenn dagegen
das phenolische Antioxidanz in einer Menge von mehr als etwa 5 Gewichtsanteilen
vorhanden wäre, würde die Widerstandsfähigkeit
gegen langeinwirkende Wärme nicht im Verhältnis
zu seiner erhöhten Dosierung steigen. Ferner würde
die Nichthalogenharz-Zusammensetzung durch ihre entsprechende Oberfläche
bluten (siehe Vergleichsbeispiel B-5).
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Das
Salicylsäure enthaltenden Metallfängerreagenz,
das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, kann z.
B. N,N'-Disalicyliden-ethylendiamin, N,N'-Disalicyliden-1,2-propylendiamin,
N,N'-Disalicyliden-N'-methyldipropylentriamin, 3-(N-salicyloyl)amino-1,2,4-triazol,
Decamethylendicarbonsäure-bis-(N'-salicyloylhydrazid) oder
eine Kombination davon sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Das
Salicylsäure enthaltenden Metallfängerreagenz
ist in einer Menge von etwa 0,1 bis 1,0 Gewichtsanteilen vorhanden,
basierend auf 100 Gewichtsanteilen des verwendeten Grundharzes.
Wenn das Salicylsäure enthaltenden Metallfängerreagenz
in einer Menge von weniger als etwa 0,1 Gewichtsanteilen vorhanden wäre,
würde keine Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende
Wärme erzielt werden (siehe Vergleichsbeispiel B-6). Wenn
dagegen das Salicylsäure enthaltenden Metallfängerreagenz
in einer Menge von mehr als etwa 1,0 Gewichtsanteilen vorhanden
wäre, würde die Widerstandsfähigkeit
gegen langeinwirkende Wärme nicht im Verhältnis
zur erhöhten Dosierung des Salicylsäure enthaltenden
Metallfängerreagenzes steigen. Zusätzlich würde
die Dehnbeanspruchbarkeit vermindert sein (siehe Vergleichsbeispiel
B-7).
-
Das
Hydrazin enthaltende Metallfängerreagenz ist in einer Menge
von etwa 3 bis 5 Gewichtsanteilen vorhanden, basierend auf 100 Gewichtsanteilen
des verwendeten Grundharzes. Wenn das Hydrazin enthaltenden Metallfängerreagenz
in einer Menge von weniger als etwa 3 Gewichtsanteilen vorhanden
wäre, würde der fertigen Nichthalogenharz-Zusammensetzung
keine Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende Wärme verliehen
werden (siehe Vergleichsbeispiel B-8). Wenn dagegen das Hydrazin
enthaltenden Metallfängerreagenz in einer Menge von mehr
als etwa 5 Gewichtsanteilen vorhanden wäre, würde
die Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende Wärme
nicht im Verhältnis zur erhöhten Dosierung des
Hydrazin enthaltenden Metallfängerreagenzes steigen. Zusätzlich
würde die Nichthalogenharz-Zusammensetzung dadurch bluten
(siehe Vergleichsbeispiel B-9).
-
Als
Metalloxid kann jedes beliebige Metalloxid verwendet werden. Beispiele
sind, ohne darauf beschränkt zu sein, Zinkoxid, Magnesiumoxid,
Aluminiumoxid oder eine Kombination davon.
-
Das
Metalloxid ist in einer Menge von etwa 1 bis 10 Gewichtsanteilen
vorhanden, basierend auf 100 Gewichtsanteilen des verwendeten Grundharzes.
Wenn das Metalloxid in einer Menge von weniger als etwa einem Gewichtsanteil
vorhanden wäre, wäre die Widerstandsfähigkeit
gegen langeinwirkende Wärme vermindert (siehe Vergleichsbeispiel
B-10). Wenn dagegen das Metalloxid in einer Menge von mehr als etwa
10 Gewichtsanteilen vorhanden wäre, würde sowohl
die Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende Wärme
als auch die Dehnbeanspruchbarkeit vermindert werden (siehe Vergleichsbeispiel
B-11).
-
Die
Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß der zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält
ein Propylen-alpha Olefin-Copolymer, um der Zusammensetzung eine
gute Biegbarkeit zu verleihen. Es enthält ferner ein Harz
eines Polyethylens niedriger Dichte, um ihm einen guten Abriebswiderstand zu
verleihen. Des Weiteren enthält es ein Metallhydroxid,
um ihr eine gute Schwerentflammbarkeit zu verleihen. Es enthält
ferner ein phenolischen Antioxidanz, ein Salicylsäure enthaltendes
Metallfängerreagenz und ein Hydrazin enthalten des Metallfängerreagenz,
um ihr eine gute Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende
Wärme zu verleihen, insbesondere in einem Fall wo ein isoliertes
elektrisches Kabel eine Isolierschicht aufweist, die aus der Nichthalogenharz-Zusammensetzung
gemäß der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung gebildet ist, zusammen mit einem isolierten
elektrischen Kabeln verwendet wird, das eine Isolierschicht aufweist,
die aus einer PVC-Harz-Zusammensetzung hergestellt ist. In manchen
Fällen kann ein herkömmliches isoliertes elektrisches
Kabel mit einer Isolierschicht aus einer Nichthalogenharz-Zusammensetzung,
die nicht der im vorangehenden beschriebenen Nichthalogenharz-Zusammensetzung
gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht, zusammen
mit einem isolierten elektrischen Kabel verwendet werden, das eine
Isolierschicht aus einer PVC-Harz-Zusammensetzung aufweist. In solchen
Fällen wandert der Weichmacher, der in der PVC-Harz-Zusammensetzung
enthalten ist, zur Nichthalogenharz-Zusammensetzung. Durch dieses
Phänomen wird bei einem isolierten elektrischen Kabel,
das eine Isolierschicht enthält, die aus der herkömmlichen
Nichthalogenharz-Zusammensetzung gebildet ist, die Widerstandsfähigkeit
gegen langeinwirkende Wärme bedenklich stark vermindert.
Wenn jedoch die Zusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt wird, würde der Weichmacher, wenn
er von der PVC-Harz-Zusammensetzung zur Nichthalogenharz-Zusammensetzung
wandert, durch die Gegenwart des im vorangehenden erwähnten
Antioxidanzes, des Metallfängerreagenzes und des Metalloxides
daran gehindert werden, die Widerstandsfähigkeit der mittels der
Nichthalogenharz-Zusammensetzung gebildeten Isolierschicht gegen
langeinwirkende Wärme negativ zu beeinflussen.
-
Da
ferner eine Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß dieser
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung niemals eine
Halogen-Komponente enthält, kommt es nicht zur Bildung
Halogen-haltiger Gase bei Brandeinwirkung, besonders während
oder nach der Veraschung der Nichthalogenharz-Zusammensetzung. Da
außerdem eine Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß dieser
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht quervernetzt
ist, kann sie einfach wiederverwertet werden. Eine Nichthalogenharz-Zusammensetzung
gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung kann weitere Bestandteile aufweisen, wie ein Färbemittel,
ein Gleitmittel, ein Antistatikum, ein Treibmittel oder eine Kombination
davon, solange diese nicht die der vorliegenden Erfindung immanente
Wirkung wesentlich nachteilig beeinflussen oder zumindest diese
Wirkung nicht vollständig aufheben.
-
Eine
Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß dieser
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist auf: (A)
100 Gewichtsanteile eines Grundharzes, das zu etwa 50 bis 75 Gewichtsprozent
ein Polypropylen, zu etwa 20 bis 40 Gewichtsprozent ein Propylen-alpha-olefin-copolymer
und zu etwa 5 bis 10 Gewichtsprozent ein Polyethylen niedriger Dichte
enthält, (B) etwa 50 bis 100 Gewichtsanteile eines Metallhydroxids,
(C) etwa 3 bis 5 Gewichtsanteile eines phenolischen Antioxidanzes,
(D) etwa 0,1 bis 1,0 Gewichtsanteile eines Salicylsäure
enthaltenden Metallfängerreagenzes, (E) etwa 3 bis 5 Gewichtsanteile
eines Hydrazin enthaltenden Metallfängerreagenzes und (F)
etwa 1 bis 10 Gewichtsanteile eines Metalloxids. Dadurch sind die
mechanischen Eigenschaften wie Abriebswiderstand, Schwerentflammbarkeit,
Biegbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende
Wärme erheblich erhöht. Eine Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß dieser
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt außerdem
selbst dann eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen
langeinwirkende Wärme, wenn sie über einen längeren
Zeitraum mit einer PVC-Harz-Zusammensetzung in Berührung
ist.
-
Ein
isoliertes elektrisches Kabel kann einen Leiter aufweisen und es
kann eine Isolierschicht um den Umfang des Leiters herum aufgebracht
sein, wobei diese Isolierschicht aus der Nichthalogenharz-Zusammensetzung
gemäß der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung gebildet sein kann. In solchen Fällen behält
das isolierte elektrische Kabel die hervorragenden mechanischen
Eigenschaften wie Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb, Schwerentflammbarkeit,
Biegbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende Wärme.
Ein solches isoliertes elektrisches Kabel kann die hervorragende
Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende Wärme
selbst dann behalten, wenn es über einen längeren
Zeitraum mit einem anderen isolierten elektrischen Kabel zu einem
Bündel zusammen gefasst ist, das eine aus einer PVC-Harz-Zusammensetzung gebildete
Isolierbeschichtung aufweist. Im Ergebnis kann das isolierte elektrische
Kabel. über einen langen Zeitraum stabil bleiben.
-
Ein
Kabelbaum gemäß dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist eine Mehrzahl an elektrischen Kabeln,
insbesondere isolierten elektrischen Kabeln, auf. Es weist mindestens
ein wie oben beschriebenes isoliertes elektrisches Kabel auf. Daher
behält dieser Kabelstrang hervorragende mechanische Eigenschaften
wie Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb, Schwerentflammbarkeit,
Biegbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende
Wärme. Darüber hinaus bewahrt auch ein solcher
Kabelbaum die Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende
Wärme, in dem ein isoliertes elektrisches Kabel gemäß der
vorliegenden Erfindung und ein oder mehrere andere isolierte elektrische
Kabel, die eine aus einer PVC-Harzzusammensetzung gebildete Isolierbeschichtung
haben, zusammengefasst sind.
-
Falls
es sich nicht aus dem Zusammenhang klar anders ergibt, umfassenden
die Singular-Formen „ein", „eine" und „der", „die", „das",
wenn hier verwendet, auch den jeweiligen Plural.
-
Die
vorliegende Erfindung wird ferner durch die folgenden nicht einschränkenden
Beispiele veranschaulicht.
-
Beispiele
-
Der
Erfinder stellte ein elektrisches Kabel her, indem er einen elektrischen
Leiter mit einer Zusammensetzung gemäß der ersten
bzw. der zweiten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
ummantelte. Danach wurde das elektrische Kabel überprüft
und evaluiert.
-
Im
Folgenden wird jedes für die Herstellung eingesetzte Ausgangsmaterial
der im Vorangehenden beschriebenen Harzzusammensetzung mit Handelsnamen
und Hersteller (in Japan) aufgeführt.
-
Als
Polypropylenbestandteil wurde ein Propylenhomomonomer von SunAllomer
Ltd. eingesetzt. Dieses ist kommerziell als PS201A erhältlich
(MFR = 0,5 g/10 min). Propylen-alpha-olefincopolymer wurde von Sumimoto
Chemical Co., Ltd. bezogen. Es ist unter der Bezeichnung Excellene
FX CX 1001 erhältlich (MFR = 1,0 g/10 min). Das Polyethylenharz
niedriger Dichte wurde von Japan Polyethylene Corporation bezogen. Es
ist als Novatec LD ZE41K erhältlich (MFR = 0,5 g/10 min).
Als Metallhydroxid wurde Magnesiumhydroxid von Kyowa Chemistry Industry
Co., Ltd eingesetzt. Es ist als Kisuma 5A erhältlich und
hat eine durchschnittliche Partikelgröße von 0,8 μm.
Als phenolisches Antioxidanz wurde Pentaerythriol-tetrakis-[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat]
von Chiba Specialty Chemicals Co. Ltd. bezogen. Es ist als Irganox
1010 erhältlich. Als Salicylsäure enthaltendes
Metallfängerreagenz wurde 3-(N-Salicyloyl)-amino-1,2-4-triazol
von ADEKA Corporation bezogen. Es ist als adekastabu CDA-1 erhältlich.
Als Hydrazin enthaltendes Metallfängerreagenz wurde 2',3-bis{[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionyl]}propionohydrazid
von Chiba Specialty Chemicals Co. Ltd. bezogen.
-
Es
ist als Irganox MD 1024 erhältlich. Als Metalloxid wurde
Zinkoxid von Mitsui Mining & Smelting
Co., Ltd. bezogen.
-
Beispiel A
-
Beispiel
A wurde als Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung definiert.
Jede der Nichthalogenharz-Zusammensetzungen in Beispiel A wurde
hergestellt, indem ein Polypropylenharz mit Propylen-alpha-olefin-copolymer,
einem Polyethylenharz niedriger Dichte, einem Metallhydroxid, einem
phenolischen Antioxidanz und einem Hydrazin enthaltenden Metallfängerreagenz
in einem wie in Tabelle 1 angegebenen Mischungsverhältnis
gemischt wurde. Die so erhaltene Zubereitung wurde mittels eines
200 ml Henschel-Mischgeräts gemischt und dann mittels eines
Gleichdralldoppelschneckenextruders (Zweiwellen-Gleichdrallextruder)
geknetet (Φ40 mm). Beim Einsatz eines Zweiwellenextruders
wurde eine Form auf 200°C gebracht. Dann wurde die Zusammensetzung
einem Extruder für elektrische Kabel (Φ60 mm,
L/D = 24,5, FF-Welle) zugeführt. Sie wurde auf einem Leiter
mit einer Fläche von 0,3395 mm2 unter
den Bedingungen einer Geschwindigkeit von 600 mm/min und einer Temperatur
von 230°C extrudiert. Dabei entstand ein isoliertes elektrisches
Kabel mit einem Außendurchmesser von 1,20 mm. In dieser Anordnung
bestand der Leiter aus sieben Einzeldrähten. Jeder Draht
hatte einen Durchmesser von 0,2485 mm. An dem so erhaltenen elektrischen
Kabel wurden Prüfung und Evaluierung durchgeführt.
Die weiter unten folgende Tabelle 1 zeigt die Testergebnisse, die
für die Zubereitung von Beispiel A erhalten wurden.
-
Zugdehnung
-
Eine
Zugdehnungsprüfung wurde gemäß JIS
37721 durchgeführt. Im einzelnen wurde der isolierte elektrische
Draht auf eine Länge von 150 mm zurecht geschnitten. Danach
wurde der Leiter vom isolierten elektrischen Kabel entfernt, so
dass ein röhrenförmiges Prüfmuster erhalten
wurde, das nur von der Nichthalogenharz-Zusammensetzung gebildet
wurde. Jedes der Prüfmuster hatte ein Paar an Markierungen,
die in einen Abstand von 50 mm voneinander entfernt waren. Beide
Endbereiche des Prüfmusters wurden mit der Spannvorrichtung
eines Dehnungstestgeräts bei Raumtemperatur verbunden.
Sie wurden mit einer Geschwindigkeit von 25 bis 500 mm/Minute gezogen.
Danach wurde der Abstand zwischen dem Markierungspaar gemessen.
Für alle folgenden Daten muss die Dehnung größer
als oder gleich 500% seien, damit das Prüfmuster als den
Test „bestanden" bewertet werden kann. Ein Prüfmuster,
das eine Dehnung von weniger als 500% hat, wird als diesen JIS
B7721 Test „nicht bestanden" bewertet.
-
Schwerentflammbarkeit
-
Ein
isoliertes elektrisches Kabel mit einer Länge von 600 mm
wurde mit einem Winkel von etwa 45° geneigt ausgelegt.
Ein Bereich des Kabels, das 500 ± 5 mm vom oberen Endbereich
des isolierten elektrischen Kabel entfernt war, und das ein Teil
des isolierten elektrischen Kabels war, wurde einer reduzierenden
Flamme ausgesetzt. Im Einzelnen wurde diese Behandlung mit Hilfe
eines Bunsenbrenners für 15 Sekunden durchgeführt.
Um die Flammschutzeigenschaften des Prüfmusters zu evaluieren,
wurde die Zeit bis zum Verlöschen der Flamme gemessen.
Für die folgenden Daten muss die Zeit bis zum Verlöschen
der Flamme maximal 70 Minuten betragenden, damit das Prüfmuster
als den Test „bestanden" bewertet werden kann. Ein Prüfmuster, das
eine längere Zeit bis zum Verlöschen der Flamme
hat als 70 Minuten, wird als diesen JIS B7721 Test „nicht bestanden"
bewertet.
-
Widerstandsfähigkeit gegen mechanischen
Abrieb
-
Die
Abrieb-Widerstandsfähigkeit wurde mittels eines Schabe-Prüfers
bestimmt. Mit anderen Worten wurde ein isoliertes elektrisches Kabel
mit einer Länge von etwa einem Meter auf einer Haltevorrichtung
platziert und daran befestigt. Um das isolierte elektrische Kabel
zu tragen, wurde ein Flansch verwendet, der eine Klavierleiste besaß,
die an ihrem spitzen Bereich einen Durchmesser von 45 mm hatte.
Im Einzelnen wurde der Flansch mittels eines beliebigen Druckelements
gegen das isolierte elektrische Kabel gepresst, sodass er mit dem
isolierten elektrischen Kabel in Berührung kam. An diesem
Punkt wurde das elektrische Kabel einer Last von 7 N ausgesetzt.
Der Flansch fuhr fort, sich bis zu dem Punkt hin- und herzubewegen,
an dem die Nichthalogenharz-Zusammensetzung vom isolierten elektrischen
Draht entfernt worden war und die Klavierleiste des Flansches mit
dem leitenden Bereich des isolierten elektrischen Kabels in Berührung
kam. Die Strecke für die Hin- und Her-Bewegung betrug 14
mm. Die Zahl der Hin- und Her-Bewegungen wurde für jedes Prüfmuster
aufgezeichnet. Für die folgenden Daten muss die Zahl der
Hin- und Her-Bewegungen größer als 300 seien,
damit das Prüfmuster als den Test „bestanden"
bewertet werden kann. Ein Prüfmuster, das eine Zahl an
Hin- und Her-Bewegungen von weniger als 300 hat, wird als den Abriebswiderstands-Test „nicht
bestanden" bewertet.
-
Beweglichkeits- bzw. Biegbarkeitseigenschaften
-
Ein
plattenförmiges Prüfmuster mit einer Länge
von 80 mm, einer Breite von 5 mm und einer Dicke von 1,5 mm wurde
erstellt. Ein Endbereich des Prüfmusters wurde an einer
feststehenden Grundfläche befestigt, so dass der andere
Endbereich des Prüfmusters sich horizontal von der Grundfläche
aus erstreckte. Danach wurde ein Bereich, der 10 mm vom zuvor genannten
anderen Endbereich entfernt war, für einen Zeitraum von
30 Sekunden mit einem Gewicht von 20 g belastet. Anschließend
wurde das Ausmaß der Biegung des Prüfmusters gemessen.
Für die folgenden Daten muss das Ausmaß der Biegung
des Prüfmusters gleich oder größer als
15 mm sein, um den Test zu bestehen. Ein Prüfmuster, das
ein Ausmaß der Biegung von weniger als 15 mm hatte, wurde
den Test der Biegbarkeitseigenschaften als „nicht bestanden"
bewertet.
-
Blutungseigenschaften
-
Die
Oberfläche des isolierten elektrischen Kabels wurde einer
visuellen Prüfung unterzogen. Ein Prüfmuster,
bei dem kein Bluten der Nichthalogenharz-Zusammensetzung aufgetreten
war, wurde als den Test „bestanden" bewertet. Dagegen wurde
ein Prüfmuster als diesen Test „nicht bestanden"
bewertet, wenn Bluten der Nichthalogenharz-Zusammensetzung aufgetreten
war.
-
Widerstandsfähigkeit
gegen langeinwirkende Wärme I
-
Das
isolierte elektrische Kabel wurde für 100 Stunden bei einer
Temperatur von 150°C belassen. Danach wurde es entlang
seines Umfangs gebogen. Ein Prüfmuster wurde als den Test „bestanden"
bewertet, wenn es nicht brach. Dagegen wurde ein Prüfmuster
als den Test „nicht bestanden" bewertet, wenn es brach. Tabelle
1: Beispiel A
- +
- = bestanden
-
Vergleichsbeispiel A
-
Im
Folgenden wird Vergleichsbeispiel A näher beschrieben.
Die unten folgenden Tabellen 2 bis 4 zeigen die Zubereitungen in
Gewichtsprozent und/oder Gewichtsanteilen, die im Vergleichsbeispiel
A eingesetzt wurden. Die Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel
A wies im Wesentlichen ein Polypropylenharz, ein Propylen-alpha-olefin-copolymer,
ein Harz aus Polyethylen niedriger Dichte, ein Metallhydroxid, ein
phenolischen Antioxidanz und ein Hydrazin enthaltendes Metallfängerreagenz
auf. Die so erhaltene Nichthalogenharz-Zusammensetzung wurde auf
den Leiter aufgebracht, was ein isoliertes elektrisches Kabel ergab.
An dem so erhaltenen isolierten elektrischen Kabel wurde eine Prüfung
und Evaluierung durchgeführt. Die unten folgenden Tabellen
2 bis 4 zeigen die Prüfergebnisse, die die Zubereitungen
des Vergleichsbeispiels A ergaben.
-
Die
bei der Zubereitung einer Nichthalogenharz-Zusammensetzung verwendeten
Bestandteile, das Verfahren zur Herstellung der Nichthalogenharz-Zusammensetzung,
das Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Kabels
und das Verfahren zum prüfen und evaluieren eines isolierten
elektrischen Kabels entsprechen dem bereits oben beschriebenen Beispiel
A und werden hier nicht wiederholt, um unnötige Überlappung
zu vermeiden. Tabelle
2: Vergleichsbeispiel A
- +:
- bestanden,
- –:
- nicht bestanden
Tabelle
3: Vergleichsbeispiel A - +:
- bestanden,
- –:
- nicht bestanden
Tabelle
4: Vergleichsbeispiel A - +:
- bestanden,
- –:
- nicht bestanden
-
Wie
aus Tabelle 1 oben entnommen werden kann, zeigte die Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß Beispielen
A-1 bis A-10 eine ausgezeichnete Zugdehnbarkeit, eine ausgezeichnete
Schwerentflammbarkeit, Abrieb-Widerstandsfähigkeit, Biegbarkeit,
Blutungseigenschaften und Widerstandsfähigkeit gegen lang
einwirkende Wärme I.
-
Wie
Tabellen 2 bis 4 oben entnommen werden kann, ergab dagegen eine
Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß Vergleichsbeispielen
A-1 bis A-30 im Vergleich zu einer Nichthalogenharz-Zusammensetzung
gemäß Beispielen A-1 bis A-10 eine schwache Zugdehnbarkeit,
Schwerentflammbarkeit, Abrieb-Widerstandsfähigkeit, Biegbarkeit,
Blutungseigenschaften und Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende
Wärme I.
-
Beispiel B
-
Eine
Nichthalogenharz-Zusammensetzung nach Beispiel B wurde gemäß der
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt.
Tabellen 5 bis 7 unten zeigen die Zubereitungen in Gewichtsprozent
und/oder Gewichtsanteilen, die im Beispiel B eingesetzt wurden.
Die Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß Beispiel
B wies im Wesentlichen Polypropylenharz, Propylen-alpha-olefin-copolymer,
ein Harz aus Polyethylen niedriger Dichte, ein Metallhydroxid, ein
phenolischen Antioxidanz, ein Salicylsäure enthaltendes
Metallfängerreagenz, ein Hydrazin enthaltendes Metallfängerreagenz
und ein Metalloxid auf. Die so erhaltene Nichthalogenharz-Zusammensetzung
wurde auf den Leiter aufgebracht, was ein isoliertes elektrisches Kabel
ergab. An dem so erhaltenen isolierten elektrischen Kabel wurde
eine Prüfung und Evaluierung durchgeführt. Die
unten folgenden Tabellen 5 bis 7 zeigen die Prüfergebnisse,
die die Zubereitungen des Beispiels B ergaben.
-
Die
bei der Zubereitung einer Nichthalogenharz-Zusammensetzung verwendeten
Bestandteile, das Verfahren zur Herstellung der Nichthalogenharz-Zusammensetzung,
das Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Kabels
und das Verfahren zum prüfen und evaluieren eines isolierten
elektrischen Kabels entsprechen dem bereits oben beschriebenen Beispiel
A und werden hier nicht wiederholt, um unnötige Überlappung
zu vermeiden.
-
Widerstandsfähigkeit
gegen langeinwirkende Wärme II
-
Es
wurde ein Strang aus isolierten elektrischen Kabeln eingesetzt,
der sowohl mindestens ein isoliertes elektrisches Kabel gemäß der
vorliegenden Erfindung enthielt als auch mindestens ein isoliertes
elektrischer Kabel, das hergestellt worden war, indem ein Leiter
mit einer PVC-Harz-Zusammensetzung ummantelt worden war. Ein auf
Polyvinylchlorid basierendes Klebeband wurde um das Bündel der
isolierten elektrischen Kabel gewickelt. Das Bündel der
isolierten elektrischen Kabel wurde für einen Zeitraum
von 100 Stunden bei einer Temperatur von 150°C belassen.
Danach wurde dem Strang isolierter elektrischer Kabeln nur ein isoliertes
elektrisches Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung
entnommen. Das ausgewählte isolierte elektrische Kabel
wurde um einen kabelähnlichen Stab gebogen, der den gleichen
Durchmesser hatte wie das isolierte elektrische Kabel. Ein Prüfmuster,
d. h. ein ausgewähltes isoliertes elektrisches Kabel, wurde
als den Test „bestanden" bewertet, wenn kein Riss in der
Nichthalogenharz-Zusammensetzung auftrat. Dagegen wurde ein Prüfmuster
als den Test „nicht bestanden" bewertet, wenn ein Riss
in der Halogenfreien Harzzusammensetzung auftrat. Tabelle
5: Beispiel B
![Figure 00300001](https://patentimages.storage.googleapis.com/41/fd/b5/846e5fe1128b9d/00300001.png)
- +
- = bestanden,
- Salicylsäure-Fängerreagenz:
- Salicylsäure
enthaltendes Metallfängerreagenz
Tabelle
6: Beispiel B - +
- = bestanden,
- Salicylsäure-Fängerreagenz:
- Salicylsäureenthaltendes
Metallfängerreagenz
Tabelle
7: Beispiel B - +
- = bestanden
-
Vergleichsbeispiel B
-
Im
Folgenden wird Vergleichsbeispiel B näher beschrieben.
Die unten folgenden Tabellen 8 bis 10 zeigen die Zubereitungen in
Gewichtsprozent und/oder Gewichtsanteil(en), die/der im Vergleichsbeispiel
B eingesetzt wurde(n). Die Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel
B wies im Wesentlichen in der Regel ein Propylen-alpha-olefin-copolymer,
in der Regel ein Polypropylenharz, in der Regel ein Harz aus Polyethylen
niedriger Dichte, ein Metallhydroxid, ein phenolischen Antioxidanz,
ein Salicylsäure enthaltendes Metallfängerreagenz,
ein Hydrazin enthaltendes Metallfängerreagenz und in der
Regel ein Metalloxid auf. Die so erhaltende Nichthalogenharz-Zusammensetzung
wurde auf einen Leiter aufgebracht, was ein isoliertes elektrisches
Kabel ergab. An dem so erhaltenen isolierten elektrischen Kabel
wurde eine Prüfung und Evaluierung durchgeführt.
Die unten folgenden Tabellen 8 bis 10 zeigen die Prüfergebnisse,
die die Zubereitungen des Vergleichsbeispiels B ergaben.
-
Die
bei der Zubereitung einer Nichthalogenharz-Zusammensetzung verwendeten
Bestandteile, das Verfahren zur Herstellung der Nichthalogenharz-Zusammensetzung,
das Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Kabels
und das Verfahren zum prüfen und evaluieren entsprechen
dem bereits oben beschriebenen Beispiel B und werden hier nicht
wiederholt, um unnötige Überlappung zu vermeiden. Tabelle
8: Vergleichsbeispiel B
- +
- = bestanden,
- –:
- nicht bestanden,
- Salicylsäure-Fängerreagenz:
- Salicylsäure
enthaltendes Metallfängerreagenz
Tabelle
9: Vergleichsbeispiel B - +
- = bestanden,
- –:
- nicht bestanden,
- Salicylsäure-Fängerreagenz:
- Salicylsäure
enthaltendes Metallfängerreagenz
Tabelle
10: Vergleichsbeispiel B - +
- = bestanden,
- –:
- nicht bestanden
-
Wie
aus den vorangehenden Tabellen 5 bis 7 entnommen werden kann, zeigte
die Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß Beispielen
B-1 bis B-24 eine hervorragende Zugdehnbarkeit, eine hervorragende
Schwerentflammbarkeit, Abrieb-Widerstandsfähigkeit, Biegbarkeit,
Blutungseigenschaften und Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende
Wärme I. Betreffend der Widerstandsfähigkeit gegen
langeinwirkende Wärme II zeigte das Kabel, das mit der
Nichthalogenharz-Zusammensetzung von Beispiel B ummantelt war, ebenfalls
eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende
Wärme II, obwohl es mit einem isolierten elektrischen Kabel
in Berührung war, das mit einer PVC-Harz-Zusammensetzung
ummantelt war.
-
Wie
Tabellen 8 bis 10 oben entnommen werden kann, ergab dagegen eine
Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß Vergleichsbeispielen
B-1, B-2 und B-4 bis B-20 im Vergleich zu einer Nichthalogenharz-Zusammensetzung
gemäß Beispiel B eine schwache Zugdehnbarkeit,
Schwerentflammbarkeit, Abrieb-Widerstandsfähigkeit, Biegbarkeit,
Blutungseigenschaften und Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende
Wärme I. Obwohl des Weiteren eine Nichthalogenharz-Zusammensetzung
(bzw. das isolierte elektrische Kabel) gemäß Vergleichsbeispiel
B, insbesondere Vergleichsbeispiel B-3, ausreichende mechanische
Eigenschaften, Schwerentflammbarkeit und Biegbarkeit zeigte, hatte
es eine verschlechterte Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende
Wärme, wenn es mit einem isolierten elektrischen Kabel
in Berührung war, das mit einer PVC-Harz-Zusammensetzung
ummantelt war. Auch hatte eine Nichthalogenharz-Zusammensetzung
gemäß Vergleichsbeispielen B-21 und B-22, in denen
der Propylen-alpha-olefin-copolymer-Bestandteil durch ein Ethylen-alpha-olefin-copolymer
ersetzt war, ausreichende Biegbarkeit, aber eine verschlechterte
Abrieb-Widerstandsfähigkeit.
-
Gemäß eines
Aspekts der vorliegenden Erfindung weist die Nichthalogenharz-Zusammensetzung
auf: (A) 100 Gewichtsanteile eines Grundharzes, das zu etwa 50 bis
75 Gewichtsprozent ein Polypropylen und zu etwa 20 bis 40 Gewichtsprozent
ein Propylen-alpha-olefin-copolymer und zu etwa 5 bis 10 Gewichtsprozent ein
Polyethylen niedriger Dichte enthält, (B) etwa 50 bis 100
Gewichtsanteile eines Metallhydroxids, (C) etwa 3 bis 5 Gewichtsanteile
eines phenolischen Antioxidanzes und (D) etwa 0,5 bis 2 Gewichtsanteile
eines Hydrazin enthaltenden Metallfängerreagenzes. Dadurch
zeigt es im Vergleich zu einer herkömmlichen Nichthalogenharz-Zusammensetzung
hervorragende mechanische Eigenschaften wie Abriebswiderstand, Schwerentflammbarkeit,
Biegbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende
Wärme erheblich erhöht.
-
Gemäß eines
weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung weist die Nichthalogenharz-Zusammensetzung
auf: (A) 100 Gewichtsanteile eines Grundharzes, das zu etwa 50 bis
75 Gewichtsprozent ein Polypropylen, zu etwa 20 bis 40 Gewichtsprozent
ein Propylen-alpha-olefin-copolymer und zu etwa 5 bis 10 Gewichtsprozent
ein Polyethylen niedriger Dichte enthält, (B) etwa 50 bis
100 Gewichtsanteile eines Metallhydroxids, (C) etwa 3 bis 5 Gewichtsanteile
eines phenolischen Antioxidanzes, (D) etwa 0,1 bis 1,0 Gewichtsanteile
eines Salicylsäure enthaltenden Metallfängerreagenzes,
(E) etwa 3 bis 5 Gewichtsanteile eines Hydrazin enthaltenden Metallfängerreagenzes
und (F) etwa 1 bis 10 Gewichtsanteile eines Metalloxids. Dadurch
zeigt es im Vergleich zu einer herkömmlichen Nichthalogenharz-Zusammensetzung
hervorragende mechanische Eigenschaften wie Abriebswiderstand, Schwerentflammbarkeit,
Biegbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende
Wärme. In einem Fall wo die oben beschriebene Nichthalogenharz-Zusammensetzung über
einen längeren Zeitraum mit einer PVC-Harzzusammensetzung
in Berührung ist, bewahrt sie darüber hinaus auch eine
gute Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende Wärme.
-
Gemäß noch
eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung weist ein isoliertes
elektrisches Kabel einen Leiter und eine Isolierschicht auf, welche
rund um den Umfang des Leiters aufgebracht und aus der Nichthalogenharz-Zusammensetzung
gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist.
Dieses Kabel zeigt daher im Vergleich zu einem herkömmlichen
isolierten elektrischen Kabel hervorragende mechanische Eigenschaften
wie Abriebswiderstand, Schwerentflammbarkeit, Biegbarkeit und Widerstandsfähigkeit
gegen langeinwirkende Wärme. In einem Fall wo ein isoliertes elektrisches
Kabel, das eine Isolierschicht hat, die aus einer Nichthalogenharz-Zusammensetzung
gemäß der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung hergestellt ist, und ein isoliertes elektrisches
Kabel, das mittels einer PVC-Harz-Zusammensetzung hergestellt ist,
in Berührung gebracht werden, bewahrt das erstere ebenfalls
eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende
Wärme.
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Gemäß noch
eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung weist ein Kabelstrang
mindestens ein isoliertes elektrisches Kabel gemäß der
vorliegenden Erfindung auf. Der Kabelstrang zeigt daher im Vergleich zu
einem herkömmlichen Kabelstrang hervorragende mechanische
Eigenschaften wie Abriebswiderstand, Schwerentflammbarkeit, Biegbarkeit
und Widerstandsfähigkeit gegen langeinwirkende Wärme.
-
Es
ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt
und beschrieben worden. Für den Fachmann werden sich jedoch
bei der Durchsicht der vorliegenden Offenbarung verschiedene Veränderungen und
Varianten ergeben.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-307333 [0001]
- - JP 2003-313377 [0004]
- - JP 2007-56204 [0004]
- - JP 2007-63343 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - JIS 37721 [0056]
- - JIS B7721 [0056]
- - JIS B7721 [0057]