DE112007003027T5

DE112007003027T5 - Flammwidrige Harzzusammensetzung, Isolierdraht und Kabelbaum

Info

Publication number: DE112007003027T5
Application number: DE112007003027T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Yokkaichi-shi Shimada; Tsuyoshi Yokkaichi-shi Nonaka; Masato Yokkaichi-shi Inoue
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2027-12-13
Also published as: JP2008144066A; DE112007003027B4; US20100000787A1; WO2008072648A1; JP4197187B2; CN101558117A; DE112007003027B8; CN101558117B

Abstract

Flammwidrige Harzzusammensetzung, umfassend:
ein Propylenpolymer, das eine Ethylenstruktureinheit im Bereich von 1 bis 15 Masse-% umfasst; und
Magnesiumhydroxid, das von einem natürlichen Mineral stammt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine flammwidrige Harzzusammensetzung, einen Isolierdraht und einen Kabelbaum, und sie betrifft insbesondere eine flammwidrige Harzzusammensetzung, die als Ummantelungsmaterial für einen Isolierdraht geeignet ist, der für Kraftfahrzeuge und elektrische/elektronische Geräte verwendet wird, einen Isolierdraht und einen Kabelbaum.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlich wird als Ummantelungsmaterial für einen Isolierdraht, der zur Verdrahtung von Kraftfahrzeugteilen und elektrischen/elektronischen Geräte verwendet wird, weitverbreitet eine Vinylchloridharzzusammensetzung verwendet, der ein halogenhaltiges Flammverzögerungsmittel zugesetzt ist.
Hier besteht jedoch das Problem, dass die Vinylchloridharzzusammensetzung Halogenbestandteile enthält, so dass im Fall eines Fahrzeugbrands oder beim Verbrennen elektrischer/elektronischer Geräte zur Entsorgung schädliches Halogengas in die Atmosphäre emittiert wird, was zu Umweltverschmutzung führt.
Zur Verringerung der globalen Umweltbelastung wurden in letzter Zeit als Ummantelungsmaterialien für Isolierdrähte Olefinharze wie Polyethylen verwendet. Weil Olefinharz als solches keine flammwidrigen Eigenschaften besitzt, gibt man dem Olefinharz als Flammverzögerungsmittel ein Metallhydrat wie Magnesiumhydroxid zu. Als Magnesiumhydroxid wird gewöhnlich beispielsweise aus Meerwasser hergestelltes Magnesiumhydroxid verwendet.
Um ausreichende Flammwidrigkeit sicherzustellen, muss dem Olefinharz jedoch eine große Menge Magnesiumhydroxid zugesetzt werden. Außerdem ist das aus Meerwasser hergestellte Magnesiumhydroxid teuer, so dass sich das Problem steigender Herstellungskosten ergibt.
Deshalb wurde versucht, als Flammverzögerungsmittel Magnesiumhydroxid zu verwenden, das von einem natürlichen Mineral stammt und kostengünstig ist.
Die ungeprüfte Auslegeschrift der japanischen Patentanmeldung Hei7-161230 offenbart beispielsweise eine flammwidrige Zusammensetzung, die aus einem Kunststoff oder Kautschuk und einem durch Vermahlen eines natürlichen Minerals hergestellten Flammverzögerungsmittel besteht, das hauptsächlich aus Magnesiumhydroxid besteht und mit einer Fettsäure oder anderen Mitteln oberflächenbehandelt ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABE
Das von einem natürlichen Mineral stammende Magnesiumhydroxid wird jedoch durch Vermahlen des natürlichen Minerals hergestellt, und daher schwankt der Durchmesser der Teilchen, die im Gegensatz zu dem aus Meerwasser hergestellten Magnesiumhydroxid eine spitze Form haben. Aus diesem Grund neigen die Teilchen zum Zusammenkleben, was zur Verschlechterung der Kältebeständigkeit, der Abriebfestigkeit und der Heißwasserbeständigkeit der Materialien führt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kostengünstige flammwidrige Harzzusammensetzung mit besserer Kältebeständigkeit, Abriebfestigkeit und Heißwasserbeständigkeit sowie einen Isolierdraht und einen Kabelbaum bereitzustellen.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABE
Die flammwidrige Harzzusammensetzung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Propylenpolymer, das eine Ethylenstruktureinheit im Bereich von 1 bis 15 Masse-% umfasst, und Magnesiumhydroxid, das von einem natürlichen Mineral stammt.
Die flammwidrige Harzzusammensetzung umfasst vorzugsweise 50 bis 200 Masseteile Magnesiumhydroxid, bezogen auf 100 Masseteile Polymerkomponente in der Zusammensetzung.
Die flammwidrige Harzzusammensetzung umfasst vorzugsweise ein thermoplastisches Styrol-Elastomer.
Das Masseverhältnis von thermoplastischem Styrol-Elastomer zu Propylenpolymer liegt vorzugsweise im Bereich von 30/70 bis 5/95.
Die Charpy-Schlagzähigkeit des Propylenpolymers bei einer Temperatur von –20°C beträgt vorzugsweise 3 bis 8 kJ/m².
Der Isolierdraht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Leiter und die flammwidrige Harzzusammensetzung, die den Leiter ummantelt.
Der Kabelbaum gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst den oben beschriebenen Isolierdraht.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Die flammwidrige Harzzusammensetzung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Polymerkomponente, die die Ethylenstruktureinheit im angegebenen Bereich und die Propylenstruktureinheit beinhaltet, und das Magnesiumhydroxid als Flammverzögerungsmittel. Deshalb besitzt die flammwidrige Harzzusammensetzung bessere Kältebeständigkeit, Abriebfestigkeit und Heißwasserbeständigkeit. Außerdem stammt das in der Zusammensetzung enthaltene Magnesiumhydroxid von einem natürlichen Mineral, so dass man die flammwidrige Harzzusammensetzung kostengünstiger herstellen kann als mit einem synthetischen Magnesiumhydroxid.
Das von einem natürlichen Mineral stammende Magnesiumhydroxid wird durch Vermahlen eines Minerals hergestellt, so dass sich große Oberflächenunebenheiten ergeben, und daher kann es zu einer Verschlechterung von Heißwasserbeständigkeit, Kältebeständigkeit und Abriebfestigkeit der Materialien kommen. Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erlaubt es jedoch, die Verschlechterung dieser Eigenschaften gering zu halten. Dies könnte daher kommen, dass die der Polymerkomponente zugesetzten Magnesiumhydroxidteilchen genügend Affinität zur im Propylenpolymer im angegebenen Bereich enthaltenen Ethylenstruktureinheit haben, so dass sie beim Mischen gut in der Polymerkomponente dispergiert werden, weshalb es nicht so leicht zur Kohäsion kommt.
Wenn die flammwidrige Harzzusammensetzung 50 bis 200 Masseteile Magnesiumhydroxid, bezogen auf 100 Masseteile Polymerkomponente in der Zusammensetzung, enthält, ist eine ausreichende Flammwidrigkeit sichergestellt.
Wenn außerdem das thermoplastische Styrol-Elastomer enthalten ist, wird eine bessere Biegsamkeit erreicht.
Wenn das Masseverhältnis von thermoplastischem Styrol-Elastomer zu Propylenpolymer im Bereich von 30/70 bis 5/95 liegt, sind die oben beschriebenen Wirkungen besser.
Wenn die Charpy-Schlagzähigkeit des Propylenpolymers bei einer Temperatur von –20°C 3 bis 8 kJ/m² beträgt, erhält man ausgezeichnete Kältebeständigkeit und Biegsamkeit.
Weil der Isolierdraht gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der Kabelbaum, der den Isolierdraht enthält, einen Leiter und die oben beschriebene flammwidrige Harzzusammensetzung aufweisen, die den Leiter ummantelt, baut das Isoliermantelmaterial nicht so leicht ab, so dass für lange Zeit eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet ist.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Es folgt nun eine ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Die flammwidrige Harzzusammensetzung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Propylenpolymer und Magnesiumhydroxid als Flammverzögerungsmittel.
Das Propylenpolymer beinhaltet 1 bis 15 Masse-%, und besonders bevorzugt 3 bis 12 Masse-%, einer Ethylenstruktureinheit. Ethylenstruktureinheit bedeutet eine Struktureinheit, die aus einem Ethylenmonomer gebildet wird, wenn ein Ethylenmonomer homopolymerisiert oder copolymerisiert wird.
Zur Bildung des Propylenpolymers, das die Ethylenstruktureinheit umfasst, wird die Ethylenstruktureinheit vorzugsweise in die Molekülstruktur des Propylenpolymers eingebaut. Als Propylenpolymer dieses Typs wird vorzugsweise ein Copolymer aus Ethylen und Propylen oder ein Copolymer aus Ethylen, Propylen und weiteren Monomeren verwendet. Vorzugsweise ist das weitere Monomer 1-Buten. Das weitere Monomer kann allein oder in Kombination mit anderen enthalten sein.
Beispiele für Copolymere, die aus Ethylen und Propylen bestehen, umfassen Blockcopolymere, in denen Ethylen und Propylen in Form von Blöcken copolymerisiert sind, und statistische Copolymere aus statistisch copolymerisiertem Ethylen und Propylen. Ähnlich umfassen Beispiele für Copolymere, die aus Ethylen, Propylen und weiteren Monomeren bestehen, entsprechende Blockcopolymere und statistische Copolymere. Das Anteilsverhältnis der Ethylenstruktureinheit wird durch den Anteil der Ethylenstruktureinheit in diesen Copolymeren ausgedrückt.
Um das Propylenpolymer zu bilden, das die Ethylenstruktureinheit umfasst, können ein Propylenhomopolymer und ein Ethylenpolymer miteinander vermischt werden. Das Ethylenpolymer kann ein Ethylenhomopolymer oder ein Copolymer aus Ethylen und weiteren Monomeren sein. Vorzugsweise ist das weitere Monomer 1-Penten. Das weitere Monomer kann allein oder in Kombination mit anderen Monomeren enthalten sein. Als Ethylenpolymer wird beispielsweise Ethylenkautschuk und Ethylen-Propylen-Kautschuk bevorzugt. In diesem Fall wird das Anteilsverhältnis der Ethylenstruktureinheit durch den Anteil der Ethylenstruktureinheit in der Mischung ausgedrückt.
Der Anteil der Ethylenstruktureinheit im Propylenpolymer kann beispielsweise durch NMR bestimmt werden. Das Anteilsverhältnis der Ethylenstruktureinheit wird auf Basis des gemessenen Anteils berechnet. Im Fall von NMR findet man den Anteil der Ethylenstruktureinheit beispielsweise durch Messen der Peakfläche der Ethylenstruktureinheit im Propylencopolymer.
Vorzugsweise hat das Propylenpolymer einen Schmelzindex (MFR) im Bereich von 0,1 bis 5 g/10 min und besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 3 g/10 min. Ist der MFR geringer als 0,1 g/10 min, kann es zu einer Verschlechterung der Fließfähigkeit der Harzzusammensetzung kommen, während es bei einem MFR von mehr als 5 g/10 min zu schlechteren mechanischen Eigenschaften kommen kann. Der Schmelzindex (MFR) wird nach JIS K6758 (bei einer Temperatur von 230°C und einer Belastung von 2,16 kg) gemessen.
Außerdem hat das Propylenpolymer vorzugsweise eine Charpy-Schlagzähigkeit von 3 bis 8 kJ/m² bei einer Temperatur von –20°C, und besonders bevorzugt von 3 bis 6,5 kJ/m². Ist die Charpy-Schlagzähigkeit kleiner als 3 kJ/m², kann sich die Kältebeständigkeit verschlechtern, während sich bei einer Charpy-Schlagzähigkeit von mehr als 8 kJ/m² die Biegsamkeit des Isolierdrahts verschlechtern kann. Die Charpy-Schlagzähigkeit wird nach ISO179 bestimmt.
Die Polymerkomponente in der Zusammensetzung kann ferner ein thermoplastisches Elastomer umfassen. Bevorzugte thermoplastische Elastomere sind thermoplastische Styrol-Elastomere und 1,2-Polybutadien.
Komponenten zur Copolymerisation mit einem Styrol im thermoplastischen Styrol-Elastomer sind vorzugsweise Ethylen, Propylen, Butadien und Isopren. Diese können allein oder in Kombination verwendet werden.
Im Einzelnen verwendet man bevorzugt Styrol-Butadien-Blockcopolymere und Styrol-Ethylen-Styrol-Copolymere (SES) und Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Copolymere (SEBS), die hydrierte oder teilweise hydrierte Derivate des Styrol-Butadien-Blockcopolymers sind; Styrol-Isopren-Blockcopolymere und Styrol-Ethylen-Propylen-Copolymere (SEP) und Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol-Copolymere (SEPS), die hydrierte oder teilweise hydrierte Derivate des Styrol-Isopren-Blockcopolymers sind; und Styrol-Ethylen-Ethylen-Propylen-Styrol-Copolymere (SEEPS).
Wenn man Styrol als Hartsegment und das Polymer zwischen dem Styrol als Weichsegment definiert, liegt das Verhältnis von Hartsegment zu Weichsegment vorzugsweise im Bereich von 10/90 bis 40/60, ausgedrückt als Masseverhältnis.
Das thermoplastische Styrol-Elastomer kann durch Säure modifiziert sein. Als Säure verwendet man vorzugsweise Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid, Maleinsäuremonoester und Maleinsäurediester, die Derivate der Maleinsäure sind; Fumarsäure und Fumarsäureanhydrid, Fumarsäuremonoester und Fumarsäurediester, die Derivate der Fumarsäure sind. Diese können allein oder in Kombination verwendet werden.
Zum Einbringen der Säure in das thermoplastische Styrol-Elastomer können Verfahren wie Pfropfverfahren und direkte (Copolymerisations)-Verfahren verwendet werden. Der Grad der Säuremodifikation liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 Masse-%, bezogen auf das thermoplastische Styrol-Elastomer, und besonders bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 5 Masse-%. Wenn der Anteil der Säuremodifikation kleiner als 0,1 Masse-% ist, kann sich die Abriebfestigkeit verschlechtern, während sich bei einem Säuremodifikationsanteil von mehr als 10 Masse-% die Formbarkeit verschlechtern kann.
Das Masseverhältnis von thermoplastischem Styrol-Elastomer zu Propylenpolymer liegt vorzugsweise im Bereich von 30/70 bis 5/95. In diesem Fall erhält man eine ausgezeichnete Biegsamkeit.
Die Polymerkomponente in der Zusammensetzung kann ferner einen Kautschuk, wie einen Butadienkautschuk und einen Isoprenkautschuk, umfassen. Diese Kautschuke können säuremodifiziert sein. Bevorzugt sind beispielsweise modifizierter Butadienkautschuk mit Kern-Mantel-Struktur und modifizierter Isoprenkautschuk mit Kern-Mantel-Struktur oder ein anderer Kautschuk.
Das Magnesiumhydroxid als Flammverzögerungsmittel stammt vorzugsweise von einem natürlichen Mineral. Das Magnesiumhydroxid stammt von sogenanntem natürlichen Brucit und wird durch Nassvermahlen oder Trockenvermahlen von natürlichem Brucit hergestellt, der hauptsächlich aus Magnesiumhydroxid besteht. Das Magnesiumhydroxid wird durch Mahlen des natürlichen Minerals hergestellt, so dass die Herstellungskosten geringer sind als bei Verwendung von synthetischem Magnesiumhydroxid.
Vorzugsweise liegt der Anteil an Magnesiumhydroxid im Bereich von 50 bis 200 Masseteile, bezogen auf 100 Masseteile der Polymerkomponente in der Zusammensetzung, und besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 100 Masseteile. Wenn der Anteil an Magnesiumhydroxid kleiner als 50 Masseteile ist, kann sich die Flammwidrigkeit verschlechtern, und wenn der Anteil an Magnesiumhydroxid größer als 200 Masseteile ist, wird es schwieriger, zufriedenstellende mechanische Eigenschaften zu erhalten.
Das Magnesiumhydroxid wird durch Vermahlen zu Teilchen zerkleinert. Vorzugsweise liegt die Teilchengröße im Bereich von 0,5 bis 20 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 10 μm und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 5 μm. Wenn die Teilchengröße kleiner als 0,5 μm ist, kommt es leicht zu einer Sekundärkohäsion, während sich das Aussehen des Drahts verschlechtern kann, wenn die Teilchengröße größer als 20 μm ist.
Das durch Vermahlen hergestellte Magnesiumhydroxid weist große Oberflächenunebenheiten auf. Aus diesem Grund kann es zu einer schlechteren Heißwasserbeständigkeit, Kältebeständigkeit und Abriebfestigkeit der Materialien kommen, wenn die Zusammensetzung einfach hoch mit Magnesiumhydroxid gefüllt wird. Die flammwidrige Harzzusammensetzung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält jedoch die Ethylenstruktureinheit im angegebenen Bereich, so dass eine Verschlechterung der Eigenschaften verhindert wird. Der Grund hierfür könnte sein, dass die der Polymerkomponente zugesetzten Magnesiumhydroxidteilchen genügend Affinität zur Ethylenstruktureinheit haben, die in dem Propylenpolymer im angegebenen Bereich enthalten ist, so dass sie beim Mischen gut in der Polymerkomponente dispergiert werden und es nicht so leicht zur Kohäsion kommt.
Ferner kann bei Magnesiumhydroxid mit großen Oberflächenunebenheiten die Haftung an das Harz schlechter werden. Deshalb kann man das Magnesiumhydroxid einer Oberflächenbehandlung aussetzen. Als Mittel zur Behandlung werden vorzugsweise Fettsäuren, Fettsäuresalze, Fettsäureester, Silanhaftvermittler und Titanathaftvermittler verwendet. Diese können allein oder in Kombination verwendet werden.
Vorzugsweise liegt der Anteil des Behandlungsmittels im Bereich von 0,1 bis 10 Masseteilen, bezogen auf 100 Masseteile Magnesiumhydroxid, und vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 3 Masseteilen. Wenn der Anteil des Behandlungsmittels kleiner als 0,1 Masseteile ist, kann es vorkommen, dass sich die Eigenschaften des Drahts nicht so stark verbessern, und wenn das Behandlungsmittel mehr als 10 Masseteile ausmacht, kann überschüssiges zugesetztes Behandlungsmittel als Verunreinigung verbleiben, so dass sich die physikalischen Eigenschaften des Drahts verschlechtern können.
Wenn man oberflächenbehandeltes Magnesiumhydroxid verwendet, kann man ein zuvor oberflächenbehandeltes Magnesiumhydroxid in die Zusammensetzung mischen, oder man kann zur Oberflächenbehandlung des Magnesiumhydroxids ein unbehandeltes Magnesiumhydroxid zusammen mit dem Mittel für die Behandlung in die Zusammensetzung mischen, was keiner besonderen Einschränkung unterliegt.
Die flammwidrige Harzzusammensetzung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann nötigenfalls weitere Zusatzstoffe enthalten, vorausgesetzt, dass die Eigenschaften der flammwidrigen Harzzusammensetzung nicht beeinträchtigt werden. Die Zusatzstoffe unterliegen keiner besonderen Einschränkung, und es können beispielsweise die üblichen für Drahtummantelungsmaterialien verwendeten Füllstoffe, Pigmente, Antioxidantien und Alterungsschutzmittel verwendet werden.
Das Verfahren zur Herstellung der flammwidrigen Harzzusammensetzung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterliegt keiner besonderen Einschränkung, und es können bekannte Verfahren verwendet werden. Die Zusammensetzung kann beispielsweise erhalten werden, indem man die Polymerkomponente, die das Propylencopolymer enthält, und das Magnesiumhydroxid und die oben beschriebenen optionalen Polymerkomponenten und andere Zusatzstoffe, wenn zweckmäßig, vermischt, diese dann unter Verwendung eines üblichen Tumblers oder anderer Geräte trocken vermischt oder sie mit einem üblichen Knetwerk, wie einem Banbury-Mischer, einem Druckkneter, einem Knetextruder, einem Doppelschneckenextruder und einer Walze, aufschmilzt und knetet, um sie gleichmäßig zu dispergieren.
Als Nächstes werden der Isolierdraht und der Kabelbaum gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Der Isolierdraht gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein mit der oben beschriebenen flammwidrigen Harzzusammensetzung hergestelltes Isoliermantelmaterial. Bei dem Isolierdraht kann das Isoliermantelmaterial einen Leiter direkt ummanteln, oder es kann sich ein anderes Zwischenmaterial wie ein armierter Leiter oder ein anderer Isolator dazwischen befinden.
Die Eigenschaften des Leiters, wie Größe und Material, unterliegen keiner besonderen Einschränkung und können zweckmäßig in Abhängigkeit von der Verwendung gewählt werden. Die Dicke des Isoliermantelmaterials unterliegt keiner besonderen Einschränkung und kann unter Berücksichtigung von Faktoren wie der Größe des Leiters bestimmt werden.
Der oben beschriebene Isolierdraht kann durch Extrusionsbeschichten des Leiters mit einer üblichen Strangpressmaschine und der oben beschriebenen flammwidrigen Harzzusammensetzung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die mit einem üblichen Knetwerk wie einem Banbury-Mischer, einem Druckkneter und einer Walze durchgeknetet wird, hergestellt werden.
Der Kabelbaum gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die oben beschriebenen Isolierdrähte. Der Kabelbaum kann als Drahtbündel ausgelegt sein, das nur aus den oben beschriebenen Isolierdrähten besteht, oder er kann als Drahtbündel ausgelegt sein, das einen Isolierdraht umfasst, der mit anderen Harzzusammensetzungen ummantelt ist, wie einen mit Vinylchlorid isolierten Draht und andere Isolierdrähte, die keine Halogenbestandteile enthalten. Das Drahtbündel ist vorzugsweise beispielsweise mit einem Schutzmaterial für den Kabelbaum ummantelt. Die Anzahl der Drähte unterliegt keiner besonderen Einschränkung und kann frei bestimmt werden.
Das Schutzmaterial für den Kabelbaum ummantelt das Drahtbündel, in dem eine Vielzahl von Isolierdrähten gebündelt ist, um das Drahtbündel beispielsweise vor Umgebungseinflüssen zu schützen. Obwohl das Ausgangsmaterial für das Schutzmaterial für den Kabelbaum keiner besonderen Einschränkung unterliegt, wird vorzugsweise eine Polyolefinharzzusammensetzung wie Polyethylen und Polypropylen verwendet. Vorzugsweise wird der Harzzusammensetzung zweckmäßig ein Flammverzögerungsmittel zugegeben.
Das Schutzmaterial für den Kabelbaum kann entsprechend dem Verwendungszweck beispielsweise ausgewählt sein aus einem bandförmigen Ausgangsmaterial, das auf wenigstens einer Seite mit einem Kleber versehen ist, oder aus einem Ausgangsmaterial, das schlauch- oder schichtförmig ist.
Beispiel
Unter Bezug auf die Beispiele folgt nun eine genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Testmaterial, Hersteller und sonstige Informationen
Die in den Beispielen verwendeten Materialien sind zusammen mit ihren Herstellern, den Handelsnamen, Werten für physikalische Eigenschaften und sonstigen Informationen angegeben. Einige der in den Beispielen verwendeten Testmaterialien sind im Labor hergestellte Versuchsmaterialien.
(A) Polypropylenpolymer

(a1) Ethylen-Propylen-Copolymer (experimentell) [Anteilsverhältnis Ethylenstruktureinheit: 5%, Charpy-Schlagzähigkeit = 5,1 kJ/m²];
(a2) Ethylen-Propylen-Copolymer (experimentell) [Anteilsverhältnis Ethylenstruktureinheit: 8%, Charpy-Schlagzähigkeit = 6,4 kJ/m²];
(a3) Polypropylen [Hersteller: Prime Polymer Co., Ltd., Handelsname: „E-105GM”, Anteilsverhältnis Ethylenstruktureinheit: 0%];
(a4) Ethylen-Propylen-Copolymer (experimentell) [Anteilsverhältnis Ethylenstruktureinheit: 17%, Charpy-Schlagzähigkeit = 8,3 kJ/m²]

(B) Thermoplastisches Styrol-Elastomer

(b1) Styrol-Ethylen-Ethylen-Propylen-Styrol-Copolymer (SEEPS) [Hersteller: Kuraray Co., Ltd., Handelsname: „SEPTON4044”], 2% säuremodifiziert;
(b2) Styrol-Ethylen-Ethylen-Propylen-Styrol-Copolymer (SEEPS) [Hersteller: Kuraray Co., Ltd., Handelsname: „SEPTON4055”];
(b3) Styrol-Ethylen-Propylen-Copolymer (SEP) [Hersteller: Kuraray Co., Ltd., Handelsname: „SEPTON1020”];
(b4) Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Copolymer (SEBS) [Hersteller: Kraton Polymers JAPAN Ltd., Handelsname: „KRATON FG1901X”];
(b5) Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Copolymer (SEBS) [Hersteller: Asahi Kasei Chemicals Corporation, Handelsname: „Tuftec H1041”], 2% säuremodifiziert;
(b6) Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol-Copolymer (SEPS) [Hersteller: Kuraray Co., Ltd., Handelsname: „SEPTON2002”], 2% säuremodifiziert
(b1), (b5) und (b6) werden durch Säuremodifikation von gekauften Produkten im Labor erhalten. Diese säuremodifizierten Produkte sind mit einem Maleinsäureanhydrid gepfropft.

(C) Flammverzögerungsmittel

(c1) Magnesiumhydroxid [Hersteller: FIMATEC LTD., Handelsname: „Junmag”]

Das Magnesiumhydroxid ist ein gemahlenes natürliches Mineral, oberflächenbehandelt mit 1 Masseteil eines Silanhaftvermittlers, bezogen auf 100 Masseteile Magnesiumhydroxid.
(D) Alterungsschutzmittel

(d1) Gehindertes phenolisches Antioxidans [Hersteller: Ciba Specialty Chemicals Inc., Handelsname: „Irganox1010”]

Herstellung von flammwidriger Zusammensetzung und Isolierdraht
Zuerst wurden die in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Bestandteile bei einer Mischtemperatur von 250°C mit einem Doppelschneckenextruder durchgeknetet und mit einer Pelletiermaschine pelletiert. Auf diese Weise wurden flammwidrige Harzzusammensetzungen gemäß den Beispielen und flammwidrige Harzzusammensetzungen gemäß den Vergleichsbeispielen erhalten. Anschließend wurden durch Extrusionsbeschichten von Leitern (Querschnittsfläche: 0,5 mm²), bei denen es sich um durch Bündelung von sieben Weichkupferdrähten hergestellte Weichkupferstränge handelte, mit den erhaltenen Zusammensetzungen mit einem 50 mm-Extruder in einer Dicke von 0,25 mm Isolierdrähte gemäß den Beispielen und den Vergleichsbeispielen hergestellt.
Testverfahren
Die jeweiligen oben hergestellten Isolierdrähte wurden Tests auf Flammwidrigkeit, Kältebeständigkeitstest, Abriebfestigkeit, Heißwasserbeständigkeit und Zugdehnung unterzogen. Es folgt eine Beschreibung der jeweiligen Testverfahren und der jeweiligen Bewertungskriterien.
Test auf Flammwidrigkeit
Der Test auf Flammwidrigkeit erfolgte entsprechend JASO D611-94. Im Einzelnen wurden die Isolierdrähte zu 300 mm lange Testproben geschnitten. Dann wurde jede der Testproben horizontal in eine Prüfkammer aus Eisen gegeben, und die Spitze einer reduzierenden Flamme eines Bunsenbrenners mit einem Kaliber von 10 mm wurde 30 Sekunden lang unter die Mitte der Testprobe gestellt, bis sie brannte, und nachdem die Flamme vorsichtig entfernt worden war, wurde die Nachbrenndauer der Testprobe mit Flamme gemessen. Testproben, deren Nachbrenndauer bis zu 15 Sekunden betrug, wurden mit „bestanden” („best.”) bewertet, und diejenigen, deren Nachbrenndauer mehr als 15 Sekunden betrug, wurden mit „nicht bestanden” („n. best.”) bewertet.
Test auf Kältebeständigkeit
Der Test auf Kältebeständigkeit erfolgte entsprechend JIS C3005, und der Isolierdraht, bei dem keine der Testproben bei einer Temperatur von –20°C oder darunter gebrochen waren, wurde mit „bestanden” bewertet.
Test auf Abriebfestigkeit
Der Test auf Abriebfestigkeit erfolgte entsprechend ISO6722, und die Proben, bei denen die Hubzahl bei viermaliger Messung 300 oder mehr betrug, wurden mit „bestanden” bewertet.
Test auf Heißwasserbeständigkeit
Der Test auf Heißwasserbeständigkeit erfolgte entsprechend ISO6722, und ein Isolierdraht, bei dem der Leiter nach 35 Tagen nicht freilag und bei dem bei einem Spannungswiderstandstest kein Isolationsdurchschlag erfolgte, hatte „bestanden”.
Zugdehnungstest
Der Zugdehnungstest erfolgte entsprechend JASO D611, und der Isolierdraht, bei dem die Dehnung bei einer Zuggeschwindigkeit von 200 mm/min größer oder gleich 300% war, wurde mit „bestanden” bewertet.
Tabelle 1 zeigt die Struktur der Bestandteile und die Bewertungsergebnisse für die Zusammensetzungen. Die Reihe mit den in Tabelle 1 gezeigten Anteilsverhältnissen der Ethylenstruktureinheit gibt den Anteil der Ethylenstruktureinheit im Polypropylencopolymer in Masse-% an. Tabelle 1
Man findet, dass die Isolierdrähte der Vergleichsbeispiele bei allen Bewertungspunkten, nämlich Flammwidrigkeit, Kältebeständigkeit, Abriebfestigkeit, Heißwasserbeständigkeit und Zugdehnung, schlechter sind.
Im Einzelnen verwendet der Isolierdraht von Vergleichsbeispiel 1 ein Polypropylenpolymer, das keine Ethylenstruktureinheit enthält, und deshalb hat der Isolierdraht von Vergleichsbeispiel 1 keine ausreichende Kältebeständigkeit. Der Isolierdraht von Vergleichsbeispiel 1 hat auch eine unzureichende Zugdehnung. Die Isolierdrähte der Vergleichsbeispiele 2 bis 5 verwenden ein Polypropylenpolymer, bei dem das Anteilsverhältnis der Ethylenstruktureinheit größer als 15 Masse-% ist, und deshalb haben die Isolierdrähte der Vergleichsbeispiele 2 bis 5 keine ausreichende Abriebfestigkeit. Der Isolierdraht von Vergleichsbeispiel 4 hat nicht nur keine ausreichende Abriebfestigkeit, sondern auch keine ausreichende Heißwasserbeständigkeit. Der Isolierdraht von Vergleichsbeispiel 5 hat außerdem nicht nur keine ausreichende Abriebfestigkeit, sondern auch keine ausreichende Flammwidrigkeit.
Im Gegensatz dazu wurde gefunden, dass die Isolierdrähte der Beispiele sowohl hinsichtlich Flammwidrigkeit als auch Kältebeständigkeit, Abriebfestigkeit, Heißwasserbeständigkeit und Zugdehnung besser sind.
Obwohl oben bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, versteht es sich, dass Abwandlungen und Modifikationen für den Fachmann offensichtlich sind, ohne vom Umfang und der Idee der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die flammwidrige Harzzusammensetzung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eignet sich als Ummantelungsmaterial für einen Isolierdraht zur Verwendung in Kraftfahrzeugen und elektrischen/elektronischen Geräten.
Zusammenfassung
Beschrieben wird eine kostengünstige flammwidrige Harzzusammensetzung mit besserer Kältebeständigkeit, Abriebfestigkeit und Heißwasserbeständigkeit, ein Isolierdraht und ein Kabelbaum. Die flammwidrige Harzzusammensetzung umfasst ein Propylenpolymer, das eine Ethylenstruktureinheit im Bereich von 1 bis 15 Masse-% beinhaltet, und Magnesiumhydroxid aus einem natürlichen Mineral. Der Anteil an Magnesiumhydroxid liegt vorzugsweise im Bereich von 50 bis 200 Masseteilen, bezogen auf 100 Masseteile der Polymerkomponente. Vorzugsweise enthält die Zusammensetzung ein thermoplastisches Styrol-Elastomer. Die Charpy-Schlagzähigkeit des Propylenpolymers bei einer Temperatur von –20°C beträgt vorzugsweise 3 bis 8 kJ/m². Der Isolierdraht umfasst einen Leiter und die flammwidrige Harzzusammensetzung, die den Leiter ummantelt, und der Kabelbaum umfasst den Isolierdraht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 7-161230 [0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- JIS K6758 [0031]
- ISO179 [0032]
- JASO D611-94 [0062]
- JIS C3005 [0063]
- ISO6722 [0064]
- ISO6722 [0065]
- JASO D611 [0066]

Claims

Flammwidrige Harzzusammensetzung, umfassend: ein Propylenpolymer, das eine Ethylenstruktureinheit im Bereich von 1 bis 15 Masse-% umfasst; und Magnesiumhydroxid, das von einem natürlichen Mineral stammt.
Flammwidrige Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Anteil an Magnesiumhydroxid 50 bis 200 Masseteile beträgt, bezogen auf 100 Masseteile Polymerkomponente in der Zusammensetzung.
Flammwidrige Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 und 2, weiter umfassend ein thermoplastisches Styrol-Elastomer.
Flammwidrige Harzzusammensetzung nach Anspruch 3, wobei das Masseverhältnis von thermoplastischem Styrol-Elastomer zu Propylenpolymer im Bereich von 30/70 bis 5/95 liegt.
Flammwidrige Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Charpy-Schlagzähigkeit des Propylenpolymers bei einer Temperatur von –20°C 3 bis 8 kJ/m² beträgt.
Isolierdraht, umfassend: einen Leiter; und die flammwidrige Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die den Leiter ummantelt.
Kabelbaum, umfassend den Isolierdraht nach Anspruch 6.