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Diese
Erfindung betrifft eine halogenfreie Harzzusammensetzung, einen
ummantelten Draht, der mit der halogenfreien Harzzusammensetzung ummantelt
ist, und einen Kabelstrang mit einer Vielzahl der ummantelten Drähte.
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Ein
elektrischer, ummantelter Draht, bei dem ein leitfähiger
Draht, wie zum Beispiel ein Kupferdraht, mit einer Harzzusammensetzung,
die auf einem Polyvinylchloridharz basiert, ummantelt ist, wird gewöhnlich
als ummantelter Draht für das Verdrahten in einem Fahrzeug
verwendet. Ein Polyvinylchloridharz hat gute Materialeigenschaften,
wie zum Beispiel eine große Flammschutzleistung aufgrund
eines selbstlöschenden Materials, und eine gute Einstellbarkeit
der Härte durch Hinzufügen eines Weichmachers
und eine hohe Verschleißfestigkeit. Das Polyvinylchloridharz
erzeugt jedoch gesundheitsschädliche Gase, wie zum Beispiel
Halogengas, wenn es durch Verbrennung oder Fahrzeugbrand brennt,
und es verursacht Umweltprobleme.
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Um
dieses Problem zu überwinden, ist in den letzten Jahren
eine halogenfreie Harzzusammensetzung basierend auf einem Polyolefinharz
entwickelt worden (zum Beispiel wird Bezug auf Patentdokument 1
genommen: veröffentlichte
Japanische Patentanmeldung Nr. 2005-248110 ).
In Patentdokument 1 wird die halogenfreie Harzzusammensetzung, die
ein amorphes Olefincopolymer, ein aromatisches Vinyl-konjugiertes
Diene-Blockcopolymer mit einem Wasserstoffadditiv, und ein Polyolefinharz
enthält, als die halogenfreie Harzzusammensetzung beschrieben,
die die Wetterbeständigkeit, Formbarkeit, Wärmebeständigkeit,
Abriebfestigkeit und Deformationswiederherstellbarkeit verbessert.
In dem Patentdokument 1 kann ebenfalls ein anorganisches Flammschutzmittel,
wie zum Beispiel Magnesiumhydroxid, als ein Flammschutzmittel zu
der halogenfreien Harzzusammensetzung hinzugegeben werden.
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Um
eine gewünschte Flammschutzleistung zu erhalten, ist es
jedoch erforderlich, eine große Menge des anorganischen
Flammschutzmittels in eine Grundharzzusammensetzung der halogenfreien Harzzusammensetzung
hinzuzugegeben. Dies resultiert darin, das die mechanischen Eigenschaften,
die Abriebfestigkeit und die Flexibilität der halogenfreien Harzzusammensetzung
signifikant verschlechtert werden.
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Um
das oben genannte Problem zu überwinden, ist es ein Ziel
der vorliegenden Erfindung, eine halogenfreie Harzzusammensetzung,
die ihre mechanischen Eigenschaften, Abriebfestigkeit, Flammschutzleistung
und Flexibilität verbessert, sogar wenn Flammschutzmittel
hinzugegeben wird, und einen damit ummantelten Draht und einen Kabelstrang mit
mindestens einem ummanteltem Draht bereitzustellen.
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Um
das Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen, beinhaltet eine
halogenfreie Harzzusammensetzung eine Grundharzzusammensetzung aus 100
Gewichtsteilen, die 45 bis 65 Gew.-% eines Polypropylenharzes, 15
bis 30 Gew.-% eines Hochdruckpolyethylenharzes und 15 bis 30 Gew.-%
eines thermoplastischen Styrolelastomers beinhaltet; und ein Metallhydrat
aus, 80–120 Gewichtsteilen; und wobei das thermoplastische
Styrolelastomer ein aromatisches Vinylkonjugiertes Diene-Blockcopolymer ist;
und wobei eine Höchsttemperatur eines dynamischen Verlustfaktors
(tan δ) des thermoplastischen Styrolelastomers, die in
einem Bereich von –100°C bis 50°C durch
ein dynamisches viskoelastisches Messgerät gemessen wird,
zwischen 0–30°C eingestellt wird.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung beinhaltet ein ummantelter Draht einen leitfähigen
Draht, und eine Ummantelung, die den leitfähigen Draht
ummantelt, und wobei die Ummantelung aus der oben genannten halogenfreien
Harzzusammensetzung gebildet wird.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Kabelstrang, der durch Vereinigen
(„banding") einer Vielzahl von ummantelten Drähten
gebildet wird, mindestens einen Draht der Vielzahl von ummantelten
Drähten, die mit dem oben genannten ummantelten Draht aufgebaut
sind.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist die halogenfreie Harzzusammensetzung,
die die Grundharzzusammensetzung aus 100 Gewichtsteilen, die 45
bis 65 Gew.-% des Polypropylenharzes, 15 bis 30 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 15 bis 30 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers hat;
und ein Metallhydrat aus 80–120 Gewichtsteilen beinhaltet,
dadurch gekennzeichnet, das das thermoplastische Styrolelastomer
das aromatische Vinyl-konjugierte Diene-Blockcopolymer ist, und
das die Höchsttemperatur eines dynamischen Verlustfaktors
(tan δ) des thermoplastischen Styrolelastomers, die in
einem Bereich von –100°C bis 50°C durch
ein dynamisches viskoelastisches Messgerät gemessen wird,
zwischen 0–30°C eingestellt wird, so dass die mechanischen
Eigenschaften, die Abriebfestigkeit, die Flammschutzleistung und
die Flexibilität der Harzkomponente durch Aufrechterhalten
der mechanischen Eigenschaften des Polypropylenharzes und Verbessern
der Abriebfestigkeit und der Flexibilität der Harzzusammensetzung
durch das Hochdruckpolyethylenharz und das thermoplastische Styrolelastomer
verbessert werden kann, sogar wenn eine große Menge Flammschutzmittel
hinzugegeben wird.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung, wird die Ummantelung, die den Leiter ummantelt,
aus der oben genannten halogenfreien Harzzusammensetzung gebildet,
so dass die mechanischen Eigenschaften, die Abriebfestigkeit, die
Flammschutzleistung und die Flexibilität des Drahtes verbessert
werden können.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird mindestens ein Draht der Vielzahl von
ummantelten Drähten aus dem oben genannten ummantelten Draht
aufgebaut, so dass die mechanischen Eigenschaften, die Abriebfestigkeit,
die Flammschutzleistung und die Flexibilität des Kabelstrangs
verbessert werden können.
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Eine
halogenfreie Harzzusammensetzung einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird wie folgt beschrieben. Die halogenfreie
Harzzusammensetzung beinhaltet eine Grundharzzusammensetzung aus
100 Gewichtsteilen, die 45 bis 65 Gew.-% eines Polypropylenharzes,
15 bis 30 Gew.-% eines Hochdruckpolyethylenharzes und 15 bis 30 Gew.-%
eines thermoplastischen Styrolelastomers; und ein Metallhydrat aus
80–120 Gewichtsteilen hat. Das thermoplastische Styrolelastomer
wird aus einem aromatischen Vinyl-konjugierten Diene-Blockcopolymer
gebildet und eine Höchsttemperatur eines dynamischen Verlustfaktors
(tan δ) des thermoplastischen Styrolelastomers, die in
einem Bereich von –100°C bis 50°C durch
ein dynamisches viskoelastisches Messgerät gemessen wird,
wird zwischen 0–30°C eingestellt.
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Als
Beispiele des oben genannten Polypropylenharzes können
ein Propylenhomopolymer, ein Random-Propylen-Ethylen Copolymer,
ein Random-Propylen-α-Olefin Copolymer und ein Random-Propylen-Ethylen-α-Olefin
Copolymer genannt werden. Als ein α-Olefin kann ein α-Olefin
mit einer Kohlenstoffzahl von 4 bis 12, zum Beispiel 1-Buten, 1-Penten,
4-Methyl-1-penten, 1-Hexen, 1-Octen, 1-Decen und 1-Dodecene genannt
werden. Diese α-Olefine können alleine oder zusammen
mit zwei oder mehreren Arten davon verwendet werden.
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Diese
Polypropylenharze können alleine oder zusammen mit zwei
oder mehreren Arten davon verwendet werden. Zusätzlich
ist das Polypropylenharz nicht auf die genannten Harze beschränkt,
sondern andere Polypropylenharze als die genannten Harze können
innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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Das
oben genannte Hochdruckpolyethylenharz ist ein Polyethylenharz,
das durch ungeordnetes („randomly") Binden von Ethylen
mit einer Verzweigung gebildet wird. Das Hochdruckpolyethylenharz mit
einer Dichte von nicht weniger als 0.910 bis 0.930 wird verwendet.
Das Hochdruckpolyethylenharz hat eine geringere Härte als
das Niederdruckpolyethylenharz, das durch Binden von Ethylen in
einer geraden Kette gebildet wird.
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Das
thermoplastische Styrolelastomer ist ein aromatisches Vinyl-konjugiertes
Diene-Blockcopolymer und wird zu einem Blockpolymer aufgebaut, dass
aus einem Polymerblock, der eine Struktureinheit hat, die sich von
einer aromatischen Vinylverbindung als ein Hauptkörper
(aromatischer Vinylblock) ableitet, und einem Polymerblock, der
eine Struktureinheit hat, die sich von einer konjugierten Dienverbindung
als ein Hauptkörper (konjugierter Dienblock) ableitet,
aufgebaut.
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Als
Beispiele der oben genannten aromatischen Vinylverbindung können
Styrol, α-Methylstyrol, p-Methylstyrol, Vinyltoluol, Monochlorstyrol,
Dichlorstyrol, Monobromstyrol, Dibromstyrol, Fluorstyrol, p-tert-Butylstyrol,
Ethylstyrol und Vinylnaphthalen genannt werden. Das Styrol ist insbesondere
gewünscht. Diese Verbindungen können alleine oder zusammen
mit zwei oder mehreren Arten davon verwendet werden. Die aromatische
Vinylverbindung ist nicht auf diese Verbindungen beschränkt
und es können andere aromatische Verbindungen als die oben genannten
Verbindungen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung angewendet
werden.
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Als
Beispiele der oben genannten konjugierten Dien-Verbindung können
1,3-Butadien und Substitutions-konjugierte Diene genannt werden.
Das Substitutions-konjugierte Dien ist bevorzugt und, zum Beispiel,
können Isopren, 2,3-Dimethyl-1,3-butadien, 2-Neopentyl-1,3-butadien,
2-Chlor-1,3-butadien, 2-Cyano-1,3-butadien, geradkettiges Substitutions-konjugiertes
Pentadien, geradkettiges Substitutions-konjugiertes Hexadien genannt
werden. Das Isopren ist gewünschter. Diese Verbindungen
können alleine oder zusammen mit zwei oder mehreren Arten davon
verwendet werden. Die konjugierten Dien-Verbindungen sind nicht
auf diese Verbindungen beschränkt und es können
andere Verbindungen als die oben genannten Verbindungen innerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung angewendet werden.
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Zusätzlich
wird die Höchsttemperatur des dynamischen Verlustfaktors
(tan δ) des thermoplastischen Styrolelastomers, die in
einem Bereich von –100°C bis 50°C durch
ein dynamisches viskoelastisches Messgerät gemessen wird,
zwischen 0–30°C eingestellt. Die Höchsttemperatur
(Ttanδ) wird als die Temperatur angegeben, die dem relativen
Maximalwert der dynamischen Verlustfaktoren (tan δ = E''/E') entspricht,
der durch Messen jedes dynamischen Speichermoduls (E') und jedes
dynamischen Verlustmoduls (E'') eines Teststücks des thermoplastischen Styrolelastomers
bei jedem 1°C Schritt abgeleitet wird, wenn das Teststück
des thermoplastischen Styrolelastomers mit einer konstanten Anstiegsverhältnis
von –100°C bis 50°C durch das dynamische
viskoelastische Messgerät erwärmt wird. Wenn die Höchsttemperatur
(Ttanδ) geringer als 0°C ist, kann die Abriebfestigkeit
der halogenfreien Harzzusammensetzung nicht ausreichend verbessert
werden (siehe die Vergleichsbeispiele 11–13 unten, um verglichen
zu werden).
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Als
ein solches thermoplastisches Styrolelastomer ist HYBRAR 5127 als
ein Produktname (hergestellt von Kuraray) bereits kommerziell erhältlich
und wird zur Herstellung eines Dämpfungsbogens verwendet.
Als die vorliegenden Erfinder Studien durchgeführt haben,
um eine halogenfreie Harzzusammensetzung bereitzustellen, bei der
mechanische Eigenschaften, Abriebfestigkeit, Flammschutzleistung
und Flexibilität verbessert werden können, sogar
wenn ein Flammschutzmittel hinzugegeben wird, wurde herausgefunden,
dass mechanische Eigenschaften, Abriebfestigkeit, Flammschutzleistung und
Flexibilität der halogenfreien Harzzusammensetzung, bei
der ein thermoplastischen Styrolelastomer beinhaltet ist, verbessert
werden können, sogar wenn ein Flammschutzmittel hinzugegeben
wird, und sie resultierten in der vorliegenden Erfindung.
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Die
Grundharzzusammensetzung beinhaltet 45–65 Gew.-% des oben
genannten Polypropylenharzes, 15–30 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 15–30 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers,
und diese bilden insgesamt 100 Gew.-%. Wenn das Polypropylenharz
geringer als 45 Gew.-% ist, kann nicht genug Abriebfestigkeit der
Zusammensetzung gegeben werden (siehe Vergleichsbeispiel 2 unten).
Wenn das Polypropylenharz mehr als 65 Gew.-% ist, wird die Flexibilität
der Zusammensetzung verringert werden (Vergleichsbeispiel 1). Wenn
das Hochdruckpolyethylenharz geringer als 15 Gew.-% ist, kann nicht
genug Abriebfestigkeit der Zusammensetzung gegeben werden (Vergleichsbeispiel
9). Wenn das Hochdruckpolyethylenharz mehr als 30 Gew.-% ist, wird
die Abriebfestigkeit und Flexibilität der Zusammensetzung
verringert werden (Vergleichsbeispiel 10).
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Zusätzlich
kann eine ausreichende Abriebfestigkeit und ausreichende Flexibilität
der Zusammensetzung nicht gegeben sein (Vergleichsbeispiel 7), wenn
das thermoplastische Styrolelastomer weniger als 15 Gew.-% ist.
Wenn das thermoplastische Styrolelastomer mehr als 30 Gew.-% hat,
wird die Abriebfestigkeit der Zusammensetzung verringert werden
(Vergleichsbeispiel 8).
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Das
Metallhydrat wird als ein Flammschutzmittel hinzugegeben werden.
Als Beispiel für das Metallhydrat können Magnesiumhydroxid,
Aluminiumhydroxid, Antimontrioxid, Antimonpentoxid und Zinkborat
genannt werden. Diese Materialien werden alleine oder zusammen mit
zwei oder mehreren Arten davon verwendet. Die Metallhydrate sind
nicht auf diese Materialien beschränkt und es können
andere Metallhydrate als die oben genannten Metallhydrate innerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung angewendet werden.
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Das
Metallhydrat mit 80–120 Gewichtsteilen, die der Grundharzzusammensetzung
mit 100 Gewichtsteilen entsprechen, wird in die Grundharzzusammensetzung
hinzugegeben. Wenn das Metallhydrat geringer als 80 Gewichtsteile
ist, kann eine ausreichende Flammschutzleistung nicht gegeben sein (Vergleichsbeispiel
5). Wenn das Metallhydrat mehr als 120 Gewichtsteile ist, kann die
Flammschutzleistung der Zusammensetzung nicht verbessert sein, entsprechend
der Erhöhung des Metallhydrats und die Dehnbarkeit (Zugdehnung)
und die Abriebfestigkeit der Zusammensetzung wird verringert werden (Vergleichsbeispiel
6).
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Gemäß der
halogenfreien Harzzusammensetzung, die wie oben genannt aufgebaut
ist, werden die mechanischen Eigenschaften und die chemische Beständigkeit
der Zusammensetzung verbessert indem das Polypropylenharz enthalten
ist und indem das Hochdruckpolyethylenharz enthalten ist, ist die Abriebfestigkeit
und die Flexibilität der Zusammensetzung verbessert, und
indem das thermoplastische Styrolelastomer enthalten ist die Abriebfestigkeit
der Zusammensetzung, die das thermoplastische Olefinelastomer nicht
hat, verbessert, und indem das Metallhydrat enthalten ist, ist die
Flammschutzleistung der Zusammensetzung verbessert.
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Jede
Komponente, die die halogenfreie Harzzusammensetzung der Ausführungsform
aufbaut, enthält kein Halogen, so dass kein Halogengas während
der Verbrennung erzeugt werden wird. Des Weiteren ist die halogenfreie
Harzzusammensetzung der Ausführungsform von einer nicht
verbrückten Art und kann leicht recycelt werden. Des Weiteren
können zu der halogenfreien Harzzusammensetzung der Ausführungsform
Antioxidantien, Metallfänger, Färbemittel, Schmiermittel, Antistatikmittel
und Schaummittel in einem Bereich ohne schädigende Wirkungen für
die Erfindung hinzugegeben werden.
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Die
halogenfreie Harzzusammensetzung ist wie oben genannt aufgebaut
und durch Kneten auf verschiedene bekannte Arten und Weisen hergestellt.
Zum Beispiel wird die halogenfreie Harzzusammensetzung durch eine
Knetmaschine, wie zum Beispiel ein Einzelspindelextruder, ein Doppelspindelextruder,
ein Banbury-Mischer, eine Knetmaschine und eine Walzenmühle
aufgetragen, nach Vormischen der Komponenten davon durch eine Hochgeschwindigkeitsmischmaschine,
wie zum Beispiel ein Henschel Mischer (Produktname).
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Als
nächstes wird ein ummantelter Draht, der mit der halogenfreien
Harzzusammensetzung der Ausführungsform ummantelt ist,
und ein Kabelstrang mit dem ummantelten Draht erläutert
werden. Der ummantelte Draht kann auf jede Art und Strukturen von
ummantelten Drähten ohne eine Beschränkung aufgetragen
werden, zum Beispiel ein fester Draht, ein flacher Draht und ein
abgeschirmter Draht. Der ummantelte Draht wird mit einem Leiter
und einer Ummantelung, die den Leiter bedeckt, bereitgestellt und
die Ummantelung wird mit der halogenfreien Harzzusammensetzung gemäß der
Erfindung gebildet. Der Leiter wird in eine lange Leitung mit Kupfer, Aluminium
oder einem anderen Metall gebildet. Der Leiter kann ein Draht oder
mehrere Drähte sein. Die andere Isolierung kann zwischen
dem Leiter und der Ummantelung existieren.
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Bei
dem oben genannten ummantelten Draht können vielfach bekannte
Wege für die Ummantelung des Leiters mit der halogenfreien
Harzzusammensetzung auf eine Art und Weise, um zu ummanteln, angewendet
werden. Zum Beispiel kann ein typisches Extrusionsverfahren verwendet
werden. Eine Einzelspindelextrusionsmaschine mit einem Zylinderdurchmesser
von 20–90 mm Durchmesser und L/D von 10–40, die
eine Schraube, eine Lochscheibe, einen Querspritzkopf, einen Verteiler,
einen Stutzen („nipple") und ein Mikroplättchen
(„dice") hat, wird verwendet. Die halogenfreie Harzzusammensetzung wird
in eine Einzelspindelextrusionsmaschine gegeben, bei der eine Temperatur
festgelegt wird, um die halogenfreie Harzzusammensetzung ausreichend
zu schmelzen. Die halogenfreie Harzzusammensetzung wird geschmolzen
und durch die Schraube geknetet und eine vorherbestimmte konstante
Menge davon wird durch die Lochscheibe dem Querspritzkopf bereitgestellt.
Die geschmolzene halogenfreie Harzzusammensetzung fließt
um den Stutzen durch den Verteiler und wird durch das Mikroplättchen
extrudiert, um den Leiter zu ummanteln, so dass der ummantelte Draht
bereitgestellt wird.
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Der
Kabelstrang wird durch Binden einer Vielzahl von ummantelten Drähten
gebildet. Ein Ende des ummantelten Drahts wird zum Beispiel mit
einem Stecker verbunden. Der Stecker beinhaltet ein Ende, das durch
Pressen eines Blechs und ein Steckergehäuse, das aus synthetischem
Harz hergestellt wird, gebildet. Das Ende wird elektrisch mit dem
Leiter verbunden und in dem Steckergehäuse aufgenommen. Der
Stecker wird mit einem Gegenstecker, der an ein elektronisches Gerät
montiert ist, verbunden und der Kabelstrang überträgt
elektrische Energie und Kontrollsignale an das elektronische Gerät.
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Gemäß dieser
Ausführungsform beinhaltet die halogenfreie Harzzusammensetzung
die Grundharzzusammensetzung aus 100 Gewichtsteilen, die 45 bis
65 Gew.-% des Polypropylenharzes, 15 bis 30 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 15 bis 30 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers beinhaltet;
und das Metallhydrat aus 80–120 Gewichtsteilen; und das
thermoplastische Styrolelastomer ist das aromatische Vinyl-konjugierte
Diene-Blockcopolymer; und die Höchsttemperatur eines dynamischen
Verlustfaktors (tan δ) des thermoplastischen Styrolelastomers,
die in einem Bereich von –100°C bis 50°C
durch ein dynamisches viskoelastisches Messgerät gemessen
wird, wird zwischen 0–30°C eingestellt. Dabei
können die mechanischen Eigenschaften des Polypropylenharzes
aufrechterhalten werden und die mechanischen Eigenschaften, die
Abriebfestigkeit, die Flammschutzleistung und Flexibilität
der Harzzusammensetzung können verbessert werden durch
das Hochdruckpolyethylenharz und das thermoplastische Styrolelastomer,
sogar wenn große Mengen Flammschutzmittel hinzugegeben
werden.
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Da
die Ummantelung, die den Leiter des ummantelten Drahts ummantelt,
die halogenfreie Harzzusammensetzung ist, können die mechanischen
Eigenschaften, die Abriebfestigkeit, die Flammschutzleistung und
die Flexibilität des ummantelten Drahts verbessert werden.
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Da
mindestens ein ummantelter Draht der Vielzahl von ummantelten Drähten
des Kabelstrangs der oben genannte ummantelte Draht ist, können
die mechanischen Eigenschaften, die Abriebfestigkeit, die Flammschutzleistung
und die Flexibilität des Kabelstrangs verbessert werden.
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Ausführungsform 1:
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45
Gew.-% des Polypropylenharzes (PS201A, hergestellt von Sunallomer
Ltd.), 30 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes (NOVATEC LD ZE41K,
hergestellt von Japan Polyethylen Corp.) und 25 Gew.-% des thermoplastischen
Styrolelastomers A (HYBRAR 5127, Ttanδ = 20°C,
hergestellt von Kuraray Co. Ltd.) werden gemischt, um eine Grundharzzusammensetzung
zu ergeben. Die Grundharzzusammensetzung aus 100 Gewichtsteilen,
der das Metallhydrat (Magnesiumhydroxid, KISUMA 5A, hergestellt
von Kyowa Chemical) von 90 Gewichtsteilen zugegeben wurde, wird
in einem Henschel Mischer mit einer Kapazität von 20 Litern
gemischt und bei einer Formtemperatur von 200°C durch einen Φ 40
mm Doppelspindelextruder geknetet, danach in ein Formpellet der
halogenfreien Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets werden einer
Drahtbeschichtungsmaschine zugeführt (Φ 60 mm,
L/D = 24.5, FF Schraube) und auf einen Leiter mit einer Oberfläche
von 0.3395 mm2 (Litzendraht 0.2485 mm × 7)
bei einer Extrusionsgeschwindigkeit von 600 mm/min, einer Extrusionstemperatur
von 230°C extrudiert, um einen ummantelten Draht mit einem äußeren
Produktdurchmesser von 1.20 mm herzustellen.
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Ausführungsform 2:
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50
Gew.-% des Polypropylenharzes, 20 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 30 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers A werden zu
einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die Grundharzzusammensetzung
aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat mit 90 Gewichtsteilen
hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein Formpellet der halogenfreien
Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets werden geschmolzen
und auf einen Leiter mit einer Oberfläche extrudiert, um
einen ummantelten Draht, ähnlich wie in Ausführungsform
1, herzustellen.
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Ausführungsform 3:
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55
Gew.-% des Polypropylenharzes, 25 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 20 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers A werden zu
einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die Grundharzzusammensetzung
aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat mit 90 Gewichtsteilen
hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein Formpellet der halogenfreien
Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets werden geschmolzen
und auf einen Leiter mit einer Oberfläche extrudiert, um
einen ummantelten Draht, ähnlich wie in Ausführungsform
1, herzustellen.
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Ausführungsform 4:
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65
Gew.-% des Polypropylenharzes, 15 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 20 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers A werden zu
einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die Grundharzzusammensetzung
aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat mit 90 Gewichtsteilen
hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein Formpellet der halogenfreien
Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets werden auf einen Leiter
mit einer Oberfläche extrudiert, um einen ummantelten Draht, ähnlich
wie in Ausführungsform 1, herzustellen.
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Ausführungsform 5:
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55
Gew.-% des Polypropylenharzes, 25 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 20 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers A werden zu
einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die Grundharzzusammensetzung
aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat mit 80 Gewichtsteilen
hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein Formpellet der halogenfreien
Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets werden auf einen Leiter
mit einer Oberfläche extrudiert, um einen ummantelten Draht, ähnlich
wie in Ausführungsform 1, herzustellen.
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Ausführungsform 6:
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55
Gew.-% des Polypropylenharzes, 25 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 20 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers A werden zu
einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die Grundharzzusammensetzung
aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat mit 120 Gewichtsteilen
hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein Formpellet der halogenfreien
Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets werden auf einen Leiter
mit einer Oberfläche extrudiert, um einen ummantelten Draht, ähnlich
wie in Ausführungsform 1, herzustellen.
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Ausführungsform 7:
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55
Gew.-% des Polypropylenharzes, 30 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 15 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers A werden zu
einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die Grundharzzusammensetzung
aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat mit 90 Gewichtsteilen
hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein Formpellet der halogenfreien
Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets werden auf einen Leiter
mit einer Oberfläche extrudiert, um einen ummantelten Draht, ähnlich
wie in Ausführungsform 1, herzustellen.
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Vergleichsbeispiel 1:
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70
Gew.-% des Polypropylenharzes (PS201A, hergestellt von Sunallomer
Ltd.), 15 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes (NOVATEC LD ZE41K,
hergestellt von Japan Polyethylen Corp.) und 15 Gew.-% des thermoplastischen
Styrolelastomers A (HYBRAR 5127, Ttanδ = 20°C,
hergestellt von Kuraray Co. Ltd.) werden gemischt, um eine Grundharzzusammensetzung
zu ergeben. Die Grundharzzusammensetzung aus 100 Gewichtsteilen,
der das Metallhydrat (Magnesiumhydroxid, KISUMA 5A, hergestellt
von Kyowa Chemical) mit 90 Gewichtsteilen zugegeben wurde, wird
in einem Henschel Mischer mit einer Kapazität von 20 Litern
gemischt und bei einer Formtemperatur von 200°C durch einen Φ 40
mm Doppelspindelextruder geknetet, danach in ein Formpellet der
halogenfreien Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets werden einer
Drahtbeschichtungsmaschine zugeführt (Φ 60 mm,
L/D = 24.5, FF Schraube) und auf einen Leiter mit einer Oberfläche
von 0.3395 mm2 (Litzendraht 0.2485 mm × 7)
bei einer Extrusionsgeschwindigkeit von 600 mm/min, einer Extrusionstemperatur
von 230°C extrudiert, um einen ummantelten Draht mit einem äußeren
Produktdurchmesser von 1.20 mm herzustellen.
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Vergleichsbeispiel 2:
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40
Gew.-% des Polypropylenharzes, 30 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 30 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers A werden zu
einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die Grundharzzusammensetzung
aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat mit 90 Gewichtsteilen
hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein Formpellet der halogenfreien Harzzusammensetzung
geformt. Die Formpellets werden auf einen Leiter mit einer Oberfläche
extrudiert, um einen ummantelten Draht, ähnlich wie in
Vergleichsbeispiel 1, herzustellen.
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Vergleichsbeispiel 3:
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55
Gew.-% des Polypropylenharzes, 35 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 10 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers A werden zu
einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die Grundharzzusammensetzung
aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat mit 90 Gewichtsteilen
hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein Formpellet der halogenfreien
Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets werden auf einen Leiter
mit einer Oberfläche extrudiert, um einen ummantelten Draht, ähnlich
wie in Vergleichsbeispiel 1, herzustellen.
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Vergleichsbeispiel 4:
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55
Gew.-% des Polypropylenharzes, 10 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 35 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers A werden zu
einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die Grundharzzusammensetzung
aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat mit 90 Gewichtsteilen
hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein Formpellet der halogenfreien
Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets werden auf einen Leiter
mit einer Oberfläche extrudiert, um einen ummantelten Draht, ähnlich
wie in Vergleichsbeispiel 1, herzustellen.
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Vergleichsbeispiel 5:
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55
Gew.-% des Polypropylenharzes, 25 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 20 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers A werden zu
einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die Grundharzzusammensetzung
aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat mit 75 Gewichtsteilen
hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein Formpellet der halogenfreien
Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets werden auf einen Leiter
mit einer Oberfläche extrudiert, um einen ummantelten Draht, ähnlich
wie in Vergleichsbeispiel 1, herzustellen.
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Vergleichsbeispiel 6:
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55
Gew.-% des Polypropylenharzes, 25 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 20 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers A werden zu
einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die Grundharzzusammensetzung
aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat mit 150 Gewichtsteilen
hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein Formpellet der halogenfreien
Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets werden auf einen Leiter
mit einer Oberfläche extrudiert, um einen ummantelten Draht, ähnlich
wie in Vergleichsbeispiel 1, herzustellen.
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Vergleichsbeispiel 7:
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60
Gew.-% des Polypropylenharzes, 30 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 10 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers A werden zu
einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die Grundharzzusammensetzung
aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat mit 90 Gewichtsteilen
hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein Formpellet der halogenfreien Harzzusammensetzung
geformt. Die Formpellets werden auf einen Leiter mit einer Oberfläche
extrudiert, um einen ummantelten Draht, ähnlich wie in
Vergleichsbeispiel 1, herzustellen.
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Vergleichsbeispiel 8:
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50
Gew.-% des Polypropylenharzes, 15 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 35 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers A werden zu
einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die Grundharzzusammensetzung
aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat mit 90 Gewichtsteilen
hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein Formpellet der halogenfreien
Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets werden auf einen Leiter
mit einer Oberfläche extrudiert, um einen ummantelten Draht, ähnlich
wie in Vergleichsbeispiel 1, herzustellen.
-
Vergleichsbeispiel 9:
-
60
Gew.-% des Polypropylenharzes, 10 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 30 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers A werden zu
einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die Grundharzzusammensetzung
aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat mit 90 Gewichtsteilen
hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein Formpellet der halogenfreien
Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets werden auf einen Leiter
mit einer Oberfläche extrudiert, um einen ummantelten Draht, ähnlich
wie in Vergleichsbeispiel 1, herzustellen.
-
Vergleichsbeispiel 10:
-
50
Gew.-% des Polypropylenharzes, 35 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 15 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers A werden zu
einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die Grundharzzusammensetzung
aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat mit 90 Gewichtsteilen
hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein Formpellet der halogenfreien
Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets werden auf einen Leiter
mit einer Oberfläche extrudiert, um einen ummantelten Draht, ähnlich
wie in Vergleichsbeispiel 1, herzustellen.
-
Vergleichsbeispiel 11:
-
45
Gew.-% des Polypropylenharzes, 30 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 25 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers B (HYBRAR 7125,
Ttanδ = –5°C, hergestellt von Kuraray
Co., Ltd.) werden zu einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die
Grundharzzusammensetzung aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat
mit 90 Gewichtsteilen hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein
Formpellet der halogenfreien Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets
werden auf einen Leiter mit einer Oberfläche extrudiert,
um einen ummantelten Draht, ähnlich wie in Vergleichsbeispiel 1,
herzustellen.
-
Vergleichsbeispiel 12:
-
50
Gew.-% des Polypropylenharzes, 20 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 30 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers B werden zu
einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die Grundharzzusammensetzung
aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat mit 90 Gewichtsteilen
hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein Formpellet der halogenfreien
Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets werden auf einen Leiter
mit einer Oberfläche extrudiert, um einen ummantelten Draht, ähnlich
wie in Vergleichsbeispiel 1, herzustellen.
-
Vergleichsbeispiel 13:
-
55
Gew.-% des Polypropylenharzes, 25 Gew.-% des Hochdruckpolyethylenharzes
und 20 Gew.-% des thermoplastischen Styrolelastomers A werden zu
einer Grundharzzusammensetzung gemischt. Die Grundharzzusammensetzung
aus 100 Gewichtsteilen, der das Metallhydrat mit 90 Gewichtsteilen
hinzugegeben wurde, wird gemischt und in ein Formpellet der halogenfreien
Harzzusammensetzung geformt. Die Formpellets werden auf einen Leiter
mit einer Oberfläche extrudiert, um einen ummantelten Draht, ähnlich
wie in Vergleichsbeispiel 1, herzustellen.
-
In
Bezug auf die ummantelten Drähte, die in den Ausführungsformen
1–7 und den Vergleichsbeispielen 1–13 gegeben
sind, wurden die folgenden Tests und Bewertungen durchgeführt
und die Ergebnisse sind in den Tabellen 1–3 aufgelistet.
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Bewertung der Dehnbarkeit:
-
Ein
Teststück, das nur aus der halogenfreien Harzzusammensetzung
gebildet wurde, wird durch Schneiden des ummantelten Drahts in eine
Länge von 150 mm und durch Entfernen des Leiters hergestellt.
Danach wird das Teststück mit Teilstrichen in Intervallen
von 50 mm in einem zentralen Bereich davon versehen. Das Teststück
wird an beiden Enden davon an jede Klammer einer Zugprüfungsmaschine befestigt
und mit einer Zuggeschwindigkeit von 25–500 mm/min bei
Raumtemperatur gedehnt und eine Entfernung zwischen den Teilstrichen
wurde gemessen. Die Ummantelung, deren Dehnungskoeffizient nicht
weniger als 300% ist, wird als „bestanden" definiert. Die
Ummantelung, deren Dehnungskoeffizient weniger als 300% ist, wird
als „nicht bestanden" definiert.
-
Bewertung der Abriebfestigkeit:
-
Die
Abriebfestigkeit wird durch eine Kratz-Abriebtestausrüstung
gemessen. Der ummantelte Draht mit ungefähr 1 m Länge
wird an einem Probenhalter befestigt und festgeklemmt. Ein Dorn („plunge")
an dessen Spitze ein Stahldraht mit einem Durchmesser von 0.45 mm
bereitgestellt wird, wird auf den ummantelten Draht mit einer Gesamtladung von
7 N unter Verwendung eines Schubgeräts hingeschoben und
in alternierender Bewegung (Streich 14 mm) bewegt und es wird eine
Hinundherbewegungsanzahl gezählt bis die Ummantelung abgenutzt
ist und das Stahlseil des Dorns den Leiter des ummantelten Drahts
berührt. Der ummantelte Draht, dessen Hinundherbewegungszahl
nicht geringer als 100 ist, wird als „bestanden" definiert.
Der ummantelte Draht, dessen Hinundherbewegungszahl geringer als
100 ist, wird als „nicht bestanden” definiert.
-
Bewertung der Flexibilität:
-
Die
Shore D Härte der Ummantelung wird gemessen, um JIS K6253
zu erfüllen. Der ummantelte Draht, dessen Shore D Härte
nicht geringer als 55 und nicht mehr als 60 ist, wird als „bestanden"
definiert. Der ummantelte Draht, dessen Shore D Härte geringer
als 55 und mehr als 60 ist, wird als „nicht bestanden"
definiert.
-
Bewertung der Flammschutzleistung:
-
Der
ummantelte Draht mit einer Länge von 600 mm oder mehr wird
mit einem Neigungswinkel von 45 Grad in einer windstillen Kammer
befestigt und bei einer Position des ummantelten Drahts bei 500
mm ± 5 mm von der oberen Spitze des ummantelten Drahts
der Reduktionsflamme des Bunsenbrenners für 15 Sekunden
ausgesetzt. Die Zeit bis zur Auslöschung wird gemessen.
Der ummantelte Draht, dessen Auslöschungszeit innerhalb
von 70 Sekunden ist, wird als „bestanden" definiert. Der
ummantelte Draht, dessen Auslöschungszeit über
70 Sekunden ist, wird als „nicht bestanden" definiert.
-
Die
ummantelten Drähte, die mit der halogenfreien Harzzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung ummantelt sind, zeigen insgesamt gute
Ergebnisse in der Dehnbarkeit, Abriebfestigkeit, Flexibilität
und Flammschutzleistung, wie in den Ausführungsformen 1–7
in Tabelle 1 gezeigt. Insbesondere ist es bestätigt, dass
die ummantelten Drähte genug Leistung der Dehnbarkeit,
Abriebfestigkeit, Flexibilität und Flammschutzleistung
haben, wobei diese für einen Kabelstrang erforderlich sind.
Im Gegensatz dazu zeigen die ummantelten Drähte gemäß den Vergleichsbeispielen
keine guten Ergebnisse bei ungefähr mindestens einem von
Dehnbarkeit, Abriebfestigkeit, Flexibilität und Flammschutzleistung,
wie in den Vergleichsbeispielen 1–13 in den Tabellen 2 und
3 gezeigt. Insbesondere haben die ummantelten Drähte nicht
genug Leistung der Dehnbarkeit, Abriebfestigkeit, Flexibilität
und Flammschutzleistung, die für den Kabelstrang erforderlich
sind.
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Die
Ummantelung hat beim Vergleich von Ausführungsform 1 und
Vergleichsbeispiel 11, beim Vergleich vom Ausführungsform
2 und Vergleichsbeispiel 12, beim Vergleich von Ausführungsform
3 mit Vergleichsbeispiel 13 nicht genug Abriebfestigkeit, wenn die
Höchsttemperatur (Ttanδ) des dynamischen Verlustfaktors
(tan δ) des thermoplastischen Styrolelastomers geringer
als 0°C ist, sogar wenn die Menge jeder Komponente, die
die halogenfreie Harzzusammensetzung bildet, beinhaltet ist.
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Die
oben genannte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist ein typisches Beispiel und die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform
beschränkt. Das heißt, es sollte verständlich
sein, dass Veränderungen und Variationen gemacht werden können,
ohne sich vom Umfang der Erfindung zu entfernen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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