DE102008057062B4

DE102008057062B4 - Nichthalogenharz-Zusammensetzung, deren Verwendung für ein isoliertes elektrisches Kabel und einen Kabelstrang

Info

Publication number: DE102008057062B4
Application number: DE102008057062A
Authority: DE
Inventors: Makoto Susono-shi Kambe
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2028-11-14
Also published as: US20090133926A1; JP2009127040A; CN101445631A; DE102008057062A1; JP5015740B2; US7888598B2

Abstract

Nichthalogenharz-Zusammensetzung, aufweisend:
(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,
(D) 3 bis 5 Gewichtsanteile eines Hydrazin enthaltenden Metallfängerreagenzes,
(E) 0,1 bis 1,0 Gewichtsanteile eines Salicylsäure enthaltenden Metallfangerreagenzes, und
(F) 1 bis 10 Gewichtsanteile eines Metalloxids.

Description

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.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nichthalogenharz-Zusammensetzung, deren Verwendung für 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 deren Verwendung für einen Kabelstrang, der ein solches isoliertes elektrisches Kabel aufweist.
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.
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.
Um ein erwünschtes Niveau an Schwerentflammbarkeit zu ereichen, 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.
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.
DE 10 2008 003 069 beschreibt eine Harzformulierung, die Polypropylen, ein auf Polyethylen-basierendes Harz, ein auf Olefin-basierendes thermoplastisches Elastomer, ein Metallhydroxid, ein phenolisches Antioxidanz und ein Hydrazin-Derivat enthält.
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 die Verwendung der Nichthalogenharz Zusammensetzung für 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 die Verwendung der Nichthalogenharz-Zusammensetzung für einen Kabelstrang, der mindestens ein isoliertes elektrisches Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Hierin beschrieben ist eine beispielhafte, nicht erfindungsgemäße Nichthalogenharz-Zusammensetzung, die aufweist: (A) 100 Gewichtsanteile eines Grundharzes, das zu 50 bis 75 Gewichtsprozent ein Polypropylen, zu 20 bis 40 Gewichts-Prozent ein Propylen-alpha-olefin-copolymers 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.
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Nichthalogenharz-Zusammensetzung. Diese 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) bis 5 Gewichtsanteile eines phenolischen Antioxidanzes, (D) 3 bis 5 Gewichtsanteile eines Hydrazin enthaltenden Metallfängerreagenzes, (E) 0,1 bis 1,0 Gewichtsanteile eines Salicylsäure enthaltenden Metallfängerreagenzes, und (F) 1 bis 10 Gewichtsanteile eines Metalloxids.
In noch einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der Nichthalogenharz-Zusammensetzung für 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.
In noch einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der Nichthalogenharz-Zusammensetzung für 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.
Im Folgenden wird eine beispielhafte, nicht erfindungsgemäße Nichthalogenharz-Zusammensetzung ausführlicher beschrieben. Diese Nichthalogenharz-Zusammensetzung 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.
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.
Zu Bestandteilen des Propylen-alpha-olefin-copolymers (d. h. ein Copolymer von Propylen und einem alpha-Olefin), die auch 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.
Ein Propylen-alpha-olefin-copolymer, das auch in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, kann z. B. ein statistisches Copolymer von Propylen und 1-Buten sein, ein statistisches Copolymer von Propylen und 1-Hexen, oder eine Kombination davon, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Ein Harz von Polyethylen niedriger Dichte, das auch 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 0,910 bis 0,930 eingesetzt. Das Harz von Polyethylen niedriger Dichte bewirkt ein niedrigeres Härteniveau im Vergleich zu linearem Polyethylenharz hoher Dichte.
Das Grundharz enthält 50 bis 75 Gewichtsprozent an Polypropylen, 20 bis 40 Gewichtsprozent eines Propylen-alpha-olefin-copolymers und 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 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 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 20 Gewichtsprozent vorhanden wäre, würde die Biegbarkeit der fertigen Nichthalogenharz-Zusammensetzung vermindert (vgl. Vergleichsbeispiel A-20 und ff.). Wenn das Propylen-alpha-olefin-copolymer in einer Menge von mehr als 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 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 10 Gewichtsprozent vorhanden wäre, würde die Biegbarkeit der Nichthalogenharz-Zusammensetzung vermindert (vgl. Vergleichsbeispiel A-24 und ff.).
Der Nichthalogenharz-Zusammensetzung wird ein Metallhydroxid zugesetzt, um ihr Schwerentflammbarkeit zu verleihen. Zu Beispielen eines Metallhydroxids, das auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, zählen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Antimontrioxid, Antimonpentoxid, Zinkborat oder eine Kombination davon.
Das Metallhydroxid ist in einer Menge von 50 bis 100 Gewichtsanteilen vorhanden, basierend auf 100 Gewichtsanteilen des verwendeten Grundharzes. Wenn das Metallhydroxid in einer Menge von weniger als 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 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).
Das phenolische Antioxidanz, das auch 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]ethyl-isocyanat, 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, 1,6-Hexandiol-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-methylphenylacrylat, 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.
Ein Tocopherol, das auch 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.
Das phenolische Antioxidanz ist in einer Menge von 3 bis 5 Gewichtsanteilen vorhanden, basierend auf 100 Gewichtsanteilen des verwendeten Grundharzes. Wenn das phenolische Antioxidanz in einer Menge von weniger als 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 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).
Das Hydrazin enthaltende Metallfängerreagenz, das auch in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, kann z. B. 2-Ethyoxy-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.
Das Hydrazin enthaltende Metallfängerreagenz wird in einer Menge von 0,5 bis 2 Gewichtsanteilen zugesetzt, basierend auf 100 Gewichtsanteilen des verwendeten Grundharzes. Wenn das Hydrazin enthaltende Metallfängerreagenz in einer Menge von weniger als 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 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).
Die im vorangehenden erwähnte nicht erfindungsgemäße Nichthalogenharz-Zusammensetzung wird in einem im Voraus festgelegten Kombinationsverhältnis wie oben erwähnt gemischt. Die Nichthalogenharz-Zusammensetzung 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.
Da des Weiteren die beispielhafte, nicht erfindungsgemäße Nichthalogenharz-Zusammensetzung keine Halogenkomponente enthält, erzeugt es während oder nach des Prozesses seiner Veraschung keine Halogen enthaltenden Gase. Auch ist die Nichthalogenharz-Zusammensetzung nicht quervernetzt und sie kann leicht wieder verwendet werden. Darüber hinaus kann die Nichthalogenharz-Zusammensetzung 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.
Die Nichthalogenharz-Zusammensetzung wird im allgemeinen durch Mischen und Kneten der im vorangegangenen erwähnten Bestandteile hergestellt. Die Herstellung der Nichthalogenharz-Zusammensetzung kann basierend auf herkömmlichen Technologien durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Nichthalogenharz-Zusammensetzung 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.
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 beispielhaften, nicht erfindungsgemäße Nichthalogenharz-Zusammensetzung 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 beispielhaften, nicht erfindungsgemäße Nichthalogenharz-Zusammensetzung 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.
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 20 mm bis 90 mm und einem L/D im Bereich von 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.
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.
Somit weist die beispielhafte, nicht erfindungsgemäße Nichthalogenharz-Zusammensetzung 100 Gewichtsanteile des Grundharzes, inklusive 50 bis 75 Gewichtsprozent des auf Polypropylen basierenden Harzes, 20 bis 50 Gewichtsprozent des Propylen-alpha-olefin-copolymers und 5 bis 10 Gewichtsprozent des Polethylens niedriger Dichte auf, sowie 50 bis 100 Gewichtsanteile eines Metallhydroxids, 3 bis 5 Gewichtsanteile eines phenolischen Antioxidanzes und 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.
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.
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.
Im Folgenden wird eine Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. Die Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß der ersten 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) 3 bis 5 Gewichtsanteile eines Hydrazin enthaltenden Metallfängerreagenzes, (E) 0,1 bis 1,0 Gewichtsanteile eines Salicylsäure enthaltenden Metallfängerreagenzes, und (F) 1 bis 10 Gewichtsanteile eines Metalloxids.
Zwischen der beispielhaften, nicht erfindungsgemäße Nichthalogenharz-Zusammensetzung und der Nichthalogenharz-Zusammensetzung gemäß der ersten 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 ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die gleichen Bestandteile verwendet werden wie sie in der im vorherigen beschriebenen beispielhaften, nicht erfindungsgemäße Form verwendet wurden, werden diese mit Ausnahme ihrer Dosierung nicht erneut erläutert.
Das Grundharz weist zu 50 bis 75 Gewichtsprozent Polypropylen, 20 bis 40 Gewichtsprozent Propylen-alpha-olefin-copolymer und fünf bis 10 Gewichtsprozent des Harzes von Polyethylen niedriger Dichte auf. Wenn das auf Propylen basierende Harz in einer Menge von weniger als 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 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 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 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 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 5 Gewichtsprozent oder mehr als 10 Gewichtsprozent vorhanden wäre, wäre der Abriebswiderstand der fertigen Nichthalogenharz-Zusammensetzung vermindert (siehe Vergleichsbeispiele B-19 und B-20).
Das Metallhydroxid ist in einer Menge von 50 bis 100 Gewichtsanteilen vorhanden, basierend auf 100 Gewichtsanteilen des verwendeten Grundharzes. Wenn das Metallhydroxid in einer Menge von weniger als 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 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).
Das phenolische Antioxidanz ist in einer Menge von 3 bis 5 Gewichtsanteilen vorhanden, basierend auf 100 Gewichtsanteilen des verwendeten Grundharzes. Wenn das phenolische Antioxidanz in einer Menge von weniger als 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 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).
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'-methyl-dipropylentriamin, 3-(N-salicyloyl)amino-1,2,4-triazol, Decamethylendicarbonsäure-bis-(N'-salicyloylhydrazid) oder eine Kombination davon sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Das Salicylsäure enthaltenden Metallfängerreagenz ist in einer Menge von 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 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 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 3 bis 5 Gewichtsanteilen vorhanden, basierend auf 100 Gewichtsanteilen des verwendeten Grundharzes. Wenn das Hydrazin enthaltenden Metallfängerreagenz in einer Menge von weniger als 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 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 1 bis 10 Gewichtsanteilen vorhanden, basierend auf 100 Gewichtsanteilen des verwendeten Grundharzes. Wenn das Metalloxid in einer Menge von weniger als 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 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 ersten 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 ersten 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 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 enthält, (B) 50 bis 100 Gewichtsanteile eines Metallhydroxids, (C) 3 bis 5 Gewichtsanteile eines phenolischen Antioxidanzes, (D) 3 bis 5 Gewichtsanteile eines Hydrazin enthaltenden Metallfängerreagenzes, (E) 0,1 bis 1,0 Gewichtsanteile eines Salicylsäure enthaltenden Metallfängerreagenzes und (F) 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 ersten 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 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, das außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegt, wurde mit der beispielhaften Nichthalogenharz-Zusammensetzung 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 B7721 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 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 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 ersten 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

+ = bestanden, Salicylsäure-Fängerreagenz: Salicylsäure enthaltendes Metallfängerreagenz Tabelle 6: Beispiel B
+ = bestanden, Salicylsäure-Fängerreagenz: Salicylsäure enthaltendes 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.
Beschrieben hierin ist eine beispielhafte, nicht erfindungsgemäße Nichthalogenharz-Zusammensetzung, die aufweist: (A) 100 Gewichtsanteile eines Grundharzes, das zu 50 bis 75 Gewichtsprozent ein Polypropylen und zu 20 bis 40 Gewichtsprozent ein Propylen-alpha-olefin-copolymer und zu 5 bis 10 Gewichtsprozent ein Polyethylen niedriger Dichte enthält, (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. 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 Aspekts der vorliegenden Erfindung weist die Nichthalogenharz-Zusammensetzung 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 enthält, (B) 50 bis 100 Gewichtsanteile eines Metallhydroxids, (C) 3 bis 5 Gewichtsanteile eines phenolischen Antioxidanzes, (D) 3 bis 5 Gewichtsanteile eines Hydrazin enthaltenden Metallfängerreagenzes, (E) 0,1 bis 1,0 Gewichtsanteile eines Salicylsäure enthaltenden Metallfängerreagenzes und (F) 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 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.
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.

Claims

Nichthalogenharz-Zusammensetzung, aufweisend: (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, (D) 3 bis 5 Gewichtsanteile eines Hydrazin enthaltenden Metallfängerreagenzes, (E) 0,1 bis 1,0 Gewichtsanteile eines Salicylsäure enthaltenden Metallfangerreagenzes, und (F) 1 bis 10 Gewichtsanteile eines Metalloxids.
Verwendung einer Nichthalogenharz-Zusammensetzung nach Anspruch 1 für ein isoliertes elektrisches Kabel, aufweisend: – einen Leiter und – eine Isolierschicht, die rund um den Umfang des Leiters aufgebracht und aus der Nichthalogenharz-Zusammensetzung gebildet ist.
Verwendung einer Nichthalogenharz-Zusammensetzung nach Anspruch 1 für einen Kabelstrang, der eine Mehrzahl isolierter elektrischer Kabel aufweist, wobei die isolierten elektrischen Kabel in einem Bündel zusammengefasst sind und wobei mindestens eines der Mehrzahl isolierter elektrischer Kabel einen Leiter und eine Isolierschicht, die rund um den Umfang des Leiters aufgebracht und aus der Nichthalogenharz-Zusammensetzung gebildet ist, aufweist.