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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen isolierten Draht und einen
Kabelbaum; insbesondere betrifft sie einen isolierten Draht und
einen Kabelbaum, die vorteilhaft für Fahrzeugteile und
Teile für elektrische/elektronische Ausrüstung
verwendet werden.
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STAND DER TECHNIK
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Üblicherweise
wird für einen isolierten Draht, der bei der Durchführung
der Verdrahtung von Fahrzeugteilen für ein Kraftfahrzeug
und Teilen für elektrische/elektronische Ausrüstung
verwendet wird, weitverbreitet ein isolierter Draht verwendet, bei
dem eine Vinylchloridharzzusammensetzung, die durch Zusatz eines
halogenhaltigen Flammschutzmittels hergestellt wird, einen Leiter
bedeckt.
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Jedoch
tritt das Problem auf, dass diese Art von Vinylchloridharzzusammensetzung
Halogenelemente enthält, so dass sie im Fall von Feuer
im Kraftfahrzeug oder bei der Verbrennung zur Beseitigung des elektrischen/elektronischen
Geräts durch Veraschung schädliches halogenhaltiges
Gas in die Atmosphäre ablässt, was Umweltverschmutzung
hervorruft.
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Deshalb
wurde aus dem Gesichtspunkt der Verringerung der Belastung der globalen
Umwelt die Vinylchloridharzzusammensetzung seit Kurzem ersetzt durch
eine sogenannte nicht halogenhaltige Flammschutzharzzusammensetzung,
die durch Zusatz von Metallhydroxid, wie z. B. Magnesiumhydroxid,
als nicht halogenhaltiges Flammschutzmittel zu einem Olefinharz,
wie z. B. Polyethylen, hergestellt wird.
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Zum
Beispiel offenbart die
japanische
Patentveröffentlichung Nr. 3339154 einen isolierten
Draht, der mit einer flammhemmenden Zusammensetzung umhüllt
ist, die durch Zusatz von Magnesiumhydroxid als Flammschutzmittel
zu einem Harz, wie z. B. Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer (EEA) und
Polyethylen, oder einem Kautschuk, wie z. B. Ethylen-Propylen-Kautschuk,
hergestellt wird.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE
AUFGABEN
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Jedoch
ist das Olefinharz im Wesentlichen brennbar und das nicht halogenhaltige
Flammschutzmittel ist bezüglich Flammfestigkeit schlechter
als ein halogenhaltiges Flammschutzmittel. Aus diesen Gründen
benötigt die nicht halogenhaltige Flammschutzharzzusammensetzung
eine große Menge an zuzusetzendem Metallhydroxid, um ausreichende
Flammfestigkeit sicherzustellen. Daher trat bei einem üblichen
isolierten Draht ein Nachteil dahingehend auf, dass sich mechanische
Eigenschaften, wie z. B. Verschleißfestigkeit, beträchtlich
verschlechtern.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Probleme
zu überwinden und einen isolierten Draht zu schaffen, der
ausreichende Flammfestigkeit besitzt und im Vergleich zu üblichem
isoliertem Draht überlegene Verschleißfestigkeit
besitzt. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Kabelbaum zu schaffen, der den isolierten Draht aufweist.
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MITTEL ZUR LÖSUNG
DER AUFGABE
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Als
Ergebnis der scharfsinnigen Untersuchung durch den Erfinder der
vorliegenden Erfindung kam der Erfinder zur Feststellung, dass die
Verschleißfestigkeit verbessert werden kann, während
ausreichende Flammfestigkeit beibehalten wird, indem er ein Mischungsverhältnis
von Flammschutzmitteln in Schichten eines Isolators entwickelte
und verbesserte Haftung zwischen einem Leiter und dem Isolator erreichte
und dementsprechend die vorliegende Erfindung vollendete.
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Das
heißt, der isolierte Draht gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst
einen Leiter und einen Isolator, der aus mehreren den Leiter bedeckenden
Schichten aufgebaut ist, wobei die äußerste Schicht
des Isolators aus einer Harzzusammensetzung, die ein Flammschutzmittel
enthält, hergestellt ist und die innerste Schicht des Isolators
aus einer Harzzusammensetzung, die eine kleinere Menge an Flammschutzmittel
als die Harzzusammensetzung der äußersten Schicht
oder kein Flammschutzmittel enthält, hergestellt ist.
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Es
wird bevorzugt, dass die äußerste Schicht 30 bis
250 Masseteile des Flammschutzmittels, bezogen auf 100 Masseteile
eines Harzbestandteils in der äußersten Schicht,
enthält.
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Weiterhin
wird bevorzugt, dass die innerste Schicht 5 bis 50 Masseteile des
Flammschutzmittels, bezogen auf 100 Masseteile eines Harzbestandteils
in der innersten Schicht, enthält.
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Weiterhin
wird bevorzugt, dass die innerste Schicht eine Dicke besitzt, die
die Hälfte oder weniger als diejenige des Isolators beträgt.
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Weiterhin
wird bevorzugt, dass der Isolator eine Dicke von 0,5 mm oder weniger
besitzt.
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Ein
Kabelbaum gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält den erfindungsgemäßen
isolierten Draht
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WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Da
der isolierte Draht gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung den Leiter und den Isolator enthält,
der aus mehreren den Leiter bedeckenden Schichten aufgebaut ist,
wobei die innerste Schicht des Isolators aus der Harzzusammensetzung
hergestellt ist, die die geringere Menge des Flammschutzmittels
als die Harzzusammensetzung der äußersten Schicht
oder kein Flammschutzmittel enthält, weist der isolierte
Draht gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zum Beispiel verbesserte Haftung zwischen
dem Leiter und dem Isolator sowie ausgezeichnete Verschleißfestigkeit,
verglichen mit einem üblichen isolierten Draht, der mit
einem Isolator bedeckt ist, der aus einer einzigen Schicht aufgebaut ist,
die eine große Menge eines Flammschutzmittels enthält,
auf. Da ferner die äußerste Schicht des Isolators aus
der Harzzusammensetzung hergestellt ist, die das Flammschutzmittel
enthält, behält die äußerste
Schicht ausreichende Flammfestigkeit.
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Wenn
die äußerste Schicht 30 bis 250 Masseteile des
Flammschutzmittels, bezogen auf 100 Masseteile des Harzbestandteils
in der äußersten Schicht, enthält, weist
der isolierte Draht ausgezeichnete Flammfestigkeit auf.
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Wenn
die innerste Schicht 5 bis 50 Masseteile des Flammschutzmittels,
bezogen auf 100 Masseteile des Harzbestandteils in der innersten
Schicht, enthält, ist die Haftung zwischen dem Leiter und
dem Isolator ausgezeichnet und die innerste Schicht weist verbesserte
Flammfestigkeit auf.
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Wenn
zusätzlich die innerste Schicht eine Dicke besitzt, die
die Hälfte oder weniger als diejenige des Isolators beträgt,
weist der isolierte Draht ausgezeichnete Flammfestigkeit auf.
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Wenn
weiterhin der Isolator eine Dicke von 0,5 mm oder weniger besitzt,
kann der isolierte Draht als elektrischer Draht mit kleinem Durchmesser
verwendet werden.
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Unterdessen
enthält der Kabelbaum gemäß der bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den oben beschriebenen
isolierten Draht, so dass der Kabelbaum ausreichende Flammfestigkeit
behält und ausgezeichnete Verschleißfestigkeit
aufweist. Ferner kann der Kabelbaum über eine lange Zeitdauer hohe
Zuverlässigkeit sicherstellen, da der isolierte Draht Verschleißfestigkeit
besitzt.
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BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Im
Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gegeben.
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Ein
isolierter Draht gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält einen Leiter und einen
aus mehreren Schichten aufgebauten Isolator, der den Leiter bedeckt.
Die Anzahl der Schichten des Isolators ist nicht besonders begrenzt
und es ist nur entscheidend, dass die Anzahl zwei oder mehr ist. Da
im Allgemeinen bei wachsender Zahl der Schichten das Herstellungsverfahren
schwierig wird, ist die Anzahl der Schichten im Hinblick auf die
Herstellbarkeit vorzugsweise zwei oder drei.
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Wenn
der isolierte Draht in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, ist die
Dicke des Isolators vorzugsweise 0,5 mm oder weniger, wenn sie auch
nicht im Besonderen hierauf beschränkt ist, in Anbetracht
dessen, dass der isolierte Draht als Automobil-Elektrodraht mit
kleinem Durchmesser verwendet werden kann. Dies deshalb, weil Automobil-Elektrodrähte
in letzter Zeit bezüglich Gewicht und Durchmesser verringert
wurden.
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Die äußerste
Schicht des Isolators ist aus einer Harzzusammensetzung hergestellt,
die ein Flammschutzmittel enthält, und die innerste Schicht
des Isolators ist aus einer Harzzusammensetzung hergestellt, die eine
geringere Menge eines Flammschutzmittels als in der Harzzusammensetzung
der äußersten Schicht oder kein Flammschutzmittel
enthält.
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Wenn
der Isolator aus zwei Schichten aufgebaut ist, definieren die Schichten
die äußerste Schicht und die innerste Schicht.
Wenn der Isolator aus drei oder mehr Schichten aufgebaut ist, definieren
die Schichten die äußerste Schicht, die innerste
Schicht und eine oder mehrere dazwischen sandwichartig gehaltene
Mittelschicht(en). In diesem Fall kann die Mittelschicht aus einer
Harzzusammensetzung hergestellt sein, die ein Flammschutzmittel
enthält, oder einer Harzzusammensetzung, die kein Flammschutzmittel
enthält. Wenn die Mittelschicht ein Flammschutzmittel enthält,
kann dessen Menge größer oder kleiner als in der äußersten Schicht
sein und kann größer oder kleiner als in der innersten
Schicht sein, wenn die innerste Schicht ein Flammschutzmittel enthält.
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Zum
Beispiel ist in dem Isolator das Mischungsverhältnis der
Flammschutzmittel in den Schichten so vorgesehen, dass die innere
Schicht eine geringere Menge des Flammschutzmittels enthält,
während die äußerste Schicht die größte
Menge des Flammschutzmittels (eine graduelle Mischung) enthält,
oder so, dass die äußerste Schicht das Flammschutzmittel
enthält, während die Schichten innerhalb der äußersten
Schicht kein Flammschutzmittel enthalten, oder die Schichten außerhalb
der innersten Schicht enthalten Flammschutzmittel, während
die innerste Schicht kein Flammschutzmittel enthält. In
diesen Fällen wird bevorzugt, dass die Menge des in der äußersten
Schicht enthaltenen Flammschutzmittels ausreichend ist, um zur Flammfestigkeit beizutragen.
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Im
Hinblick auf die Flammfestigkeit enthält die äußerste
Schicht vorzugsweise 30 Masseteile oder mehr des Flammschutzmittels
und stärker bevorzugt 50 Masseteile oder mehr des Flammschutzmittels,
insbesondere bevorzugt 60 Masseteile oder mehr des Flammschutzmittels,
bezogen auf 100 Masseteile des Harzbestandteils in der äußersten
Schicht. Um indessen ausreichende mechanische Eigenschaften zu erzielen,
enthält die äußerste Schicht vorzugsweise
250 Masseteile oder weniger des Flammschutzmittels und stärker
bevorzugt 200 Masseteile oder weniger des Flammschutzmittels, insbesondere
bevorzugt 180 Masseteile oder weniger des Flammschutzmittels, bezogen
auf 100 Masseteile des Harzbestandteils in der äußersten Schicht.
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Die
Dicke der äußersten Schicht ist vorzugsweise groß genug,
um Flammfestigkeit zu besitzen, obwohl sie nicht besonders eingeschränkt
ist. Zum Beispiel kann die Dicke der äußersten
Schicht auf geeignete Weise im Verhältnis zu der Menge
des in der äußersten Schicht enthaltenen Flammschutzmittels
eingestellt werden. Wenn der isolierte Draht eine Mittelschicht
besitzt, kann die Dicke der äußersten Schicht
auf geeignete Weise im Verhältnis zu der Menge des in der
Mittelschicht enthaltenen Flammschutzmittels und der Dicke der Mittelschicht
eingestellt werden. Die Dicke der äußersten Schicht
liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,05 bis 0,4 mm, insbesondere
in einem Bereich von 0,1 bis 0,2 mm.
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Die
innerste Schicht ist in Kontakt mit dem Leiter und trägt
zur Haftung zwischen dem Isolator und dem Leiter bei. Wenn die Menge
des in der innersten Schicht enthaltenen Flammschutzmittels gering
ist, weist die innerste Schicht verbesserte Haftung an dem Leiter
auf. Dementsprechend wird bevorzugt, dass die innerste Schicht kein
Flammschutzmittel oder, falls überhaupt, nur eine geringe
Menge des Flammschutzmittels enthält. Die geringe Menge
wird in dieser Hinsicht definiert als eine Menge, die kleiner ist
als diejenige des Flammschutzmittels in der äußersten
Schicht.
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Wenn
die innerste Schicht das Flammschutzmittel enthält, enthält
sie vorzugsweise 5 bis 50 Masseteile des Flammschutzmittels, bezogen
auf 100 Masseteile des Harzbestandteils in der innersten Schicht. Wenn
die innerste Schicht das Flammschutzmittel in diesem Bereich enthält,
ist die Haftung zwischen dem Isolator und dem Leiter ausgezeichnet.
Wenn die Haftung zwischen dem Isolator und dem Leiter ausgezeichnet ist,
zeigt der Isolator außerdem verbesserte Kältebeständigkeit.
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Die
Kältebeständigkeit des Isolators wird auch durch
die Dehnungseigenschaft dessen Materials bei niedriger Temperatur
beeinflusst. Im Allgemeinen wird die Dehnungseigenschaft eines Materials
bei niedriger Temperatur leicht verschlechtert, wenn eine große
Menge an Füllstoff, wie z. B. Flammschutzmittel, dem Material
zugesetzt wird, während sie nicht leicht verschlechtert
wird, wenn eine kleine Menge an Füllstoff dem Material
zugegeben wird. Wenn daher die innerste Schicht die kleine Menge
des Flammschutzmittels enthält, wird die Dehnungseigenschaft
des Materials bei niedriger Temperatur nicht verschlechtert, was
zum Beitrag von verbesserter Kältebeständigkeit
des Isolators auch hinsichtlich des Materials führt.
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Wie
oben beschrieben, ist die Menge des Flammschutzmittels, das in der
innersten Schicht enthalten ist, vorzugsweise gering, um die Haftung
zwischen Isolator und Leiter sicherzustellen. Wenn jedoch die in
der innersten Schicht enthaltene Menge an Flammschutzmittel gering
ist, weist die innerste Schicht geringe Flammfestigkeit auf. Wenn
in diesem Fall die innerste Schicht, die geringe Flammfestigkeit
besitzt, einen großen Teil des Isolators einnimmt, weist
der Isolator geringe Flammfestigkeit auf. Daher ist die Dicke der
innersten Schicht, die geringe Flammfestigkeit besitzt, im Hinblick
auf die Sicherstellung von Flammfestigkeit vorzugsweise die Hälfte
oder weniger als die Dicke des Isolators.
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Zu
Beispielen für die Harzbestandteile, aus denen die äußerste
Schicht, die innerste Schicht und die Mittelschicht des Isolators
hergestellt sind, gehört alpha-Olefin, wie z. B. Ethylen,
Propylen, 1-Buten, 1-Hexen, 1-Octan + 1-Octen und 4-Methyl-1-penten,
das in Form eines Homopolymers, eines Copolymers oder in Form einer
Mischung davon verwendet wird.
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Das
Material, aus dem der Isolator hergestellt ist, kann ein thermoplastisches
Elastomer enthalten. Wenn das thermoplastische Elastomer in dem
Material enthalten ist, zeigt sich eine Tendenz zur Verbesserung von
Biegsamkeit und Bearbeitbarkeit. Als thermoplastisches Elastomer
kann ein thermoplastisches Elastomer vom Styroltyp oder ein thermoplastisches
Elastomer vom Ethylentyp verwendet werden. Sie können als
eine Sorte allein oder mehr als eine Sorte in Kombination verwendet
werden.
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Zu
Beispielen für das thermoplastische Elastomer vom Styroltyp
gehören ein Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopolymer
(SEES), ein Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol-Blockcopolymer (SEPS),
ein Styrol-Ethylen-Propylen-Blockcopolymer (SEP), ein Styrol-Ethylen-Ethylen-Propylen-Styrol-Blockcopolymer (SEEPS).
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Zu
Beispielen für das thermoplastische Elastomer vom Ethylentyp
gehört ein Copolymer aus Ethylen und Propylen, 1-Buten,
1-Penten und/oder 1-Hexen.
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Das
Elastomer kann durch Säure modifiziert sein. Um das Elastomer
mit Säure zu versetzen, wird vorzugsweise ein Pfropfverfahren
oder ein Direktverfahren (Copolymerisationsverfahren) verwendet.
Als Säure wird vorzugsweise eine ungesättigte
Carbonsäure oder ein Derivat hiervon verwendet. Im Einzelnen
gehören zu Beispielen für die ungesättigte
Carbonsäure eine Maleinsäure und eine Fumarsäure,
und zu Beispielen für das Derivat gehören ein
Maleinsäureanhydrid (MAH), ein Maleinsäuremonoester
und ein Maleinsäurediester. Sie können als eine
Sorte allein oder mehr als eine Sorte in Kombination verwendet werden.
Insbesondere werden vorzugsweise Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid
verwendet.
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Als
dem Isolatormaterial zuzusetzende Flammschutzmittel wird vorzugsweise
ein nicht halogenhaltiges Flammschutzmittel verwendet. Insbesondere
wird bevorzugt Metallhydroxid verwendet. Zu Beispielen für Metallhydroxid
gehören Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid und Calciumhydroxid.
Insbesondere wird bevorzugt Magnesiumhydroxid verwendet. Als Magnesiumhydroxid
kann sogenanntes synthetisiertes Magnesiumhydroxid oder natürliches
Magnesiumhydroxid, das durch Pulverisieren eines natürlichen
Minerals hergestellt wird, verwendet werden.
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Die
durchschnittliche Teilchengröße des Metallhydroxids
liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 20 μm,
stärker bevorzugt in einem Bereich von 0,2 bis 10 μm
und insbesondere bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 5 μm.
Wenn die durchschnittliche Teilchengröße kleiner
als 0,1 μm ist, haben die Teilchen die Tendenz zu sekundärem
Verkleben, was die mechanischen Eigenschaften des Drahts verschlechtert.
Wenn andererseits die durchschnittliche Teilchengröße über
20 μm liegt, neigt die Gestalt des Drahts zu unvorteilhaftem Aussehen.
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Das
Metallhydroxid kann einer Oberflächenbehandlung mit einem
Behandlungsmittel unterworfen werden. Zu Beispielen für
Behandlungsmittel gehören ein Silan-Kupplungsmittel (z.
B. Vinylsilan, Acrylsilan), ein Titanat-Kupplungsmittel, eine höhere
Fettsäure (z. B. eine Stearinsäure, eine Oleinsäure),
eine höherer Fettsäureester, ein Metallsalz einer
höheren Fettsäure und ein Olefinwachs. Sie können
als eine Sorte allein oder mehr als eine Sorte in Kombination verwendet
werden. Das Metallhydroxid, das mit dem Behandlungsmittel oberflächenbehandelt
ist, weist verbesserte Haftung an den Harzbestandteilen auf.
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Das
Behandlungsmittel wird vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis
10 Masseteilen und stärker bevorzugt in einem Bereich von
0,1 bis 5 Masseteilen, bezogen auf 100 Masseteile des Metallhydroxids,
verwendet. Wenn weniger als 0,1 Masseteil des Behandlungsmittels
verwendet wird, zeigt sich eine Tendenz zur leichten Verschlechterung
der verbesserten Wirkung bei einer Drahteigenschaft, während
bei Verwendung von mehr als 10 Masseteilen des Behandlungsmittels
ein Überschuss des so zugegebenen Behandlungsmittels die
Tendenz zu einem Verunreinigungsrückstand hat, so dass
sich eine Tendenz zur Verschlechterung einer physikalischen Eigenschaft
des Drahts zeigt.
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Das
Metallhydroxid kann vorzugsweise mit dem Behandlungsmittel oberflächenbehandelt
werden oder das Metallhydroxid kann in der Harzzusammensetzung,
aus der der Isolator hergestellt wird, zusammen mit dem Behandlungsmittel
vermischt werden und kann durch Kneten der Harzzusammensetzungen
oberflächenbehandelt werden.
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Falls
nötig, können andere Zusätze in das Isolatormaterial
gemischt werden, in einer Menge, die die Eigenschaften des Isolatormaterials
nicht verschlechtert. Die Zusätze sind nicht besonders
begrenzt, und ein üblicherweise für ein Drahtabdeckmaterial
verwendeter Füllstoff, ein Pigment, ein Oxidationsinhibitor,
ein Antialterungsmittel und/oder ein Kupferinhibitor können
zum Beispiel verwendet werden.
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Die äußerste
Schicht, die innerste Schicht und die Mittelschicht können
aus demselben Harzbestandteil oder aus verschiedenen Harzbestandteilen
hergestellt werden. Im Hinblick auf die Herstellbarkeit wird bevorzugt,
dass die Schichten aus Materialien hergestellt werden, die keinen
Unterschied (oder einen geringen Unterschied) in der Fluidität
aufweisen. Dies deshalb, weil im Hinblick auf die Herstellung der
Leiter vorzugsweise gleichzeitig mit den Materialien für
die Schichten extrusionsbeschichtet wird, und dementsprechend wird bevorzugt,
dass die Materialien für die Schichten keinen Unterschied
der Fluidität beim Extrusionsbeschichten besitzen.
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Für
den Leiter werden vorzugsweise ein einzelner Metalldraht, ein Strang
aus mehreren Metalldrähten und ein Strang, auf den Druck
ausgeübt wurde, verwendet. Der Durchmesser des Leiters
ist nicht besonders beschränkt und kann in geeigneter Weise
gemäß der beabsichtigten Verwendung gewählt
werden.
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Als
Nächstes wird eine Beschreibung eines Herstellungsverfahrens
für den Draht gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gegeben. Das Herstellungsverfahren für
den vorliegenden Draht ist nicht besonders eingeschränkt
und es kann ein öffentlich bekanntes Herstellungsverfahren
verwendet werden.
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Als
ein Beispiel für das Herstellungsverfahren werden zuerst
die Harzzusammensetzungen, aus denen der Isolator hergestellt ist,
gemacht. Wenn im Einzelnen der Isolator aus zwei Schichten, der äußersten Schicht
und der innersten Schicht aufgebaut ist, werden die Harzzusammensetzungen
jeweils für die äußerste Schicht und
die innerste Schicht hergestellt. Zum Beispiel wird jede Harzzusammensetzung
hergestellt, indem man das Harz, das Elastomer, das Metallhydroxid
und die anderen geeigneten Bestandteile und Zusätze mischt
und sie unter Verwendung eines üblichen Tumblers trockenmischt
oder sie unter Verwendung eines üblichen Kneters, wie z.
B. eines Banbury-Mischers, eines Druckkneters, eines Knetextruders,
eines Doppelschraubenextruders und einer Walze, schmilzt und knetet,
so dass sie gleichförmig dispergiert sind.
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Als
Nächstes wird der Leiter mit den so hergestellten Harzzusammensetzungen
in gegebenen Dicken unter Verwendung einer Extrusionsmaschine mit
geschlossenem Werkzeug oder anderer Vorrichtungen bedeckt. Zu diesem
Zeitpunkt kann der Leiter zuerst mit der Harzzusammensetzung, aus
der die innerste Schicht hergestellt wird, und dann mit der Harzzusammensetzung,
aus der die äußerste Schicht hergestellt wird,
extrusionsbeschichtet werden. Alternativ dazu kann der Leiter gleichzeitig
mit den Harzzusammensetzungen, aus denen die innerste Schicht und
die äußerste Schicht hergestellt werden, extrusionsbeschichtet
werden. Im Hinblick auf die Produktion ist die gleichzeitige Extrusionsbeschichtung
vorzuziehen.
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Wenn
der Isolator aus drei oder mehr Schichten aufgebaut ist, kann jede
Harzzusammensetzung, aus der der Isolator hergestellt wird, auf
dieselbe Weise wie oben beschrieben hergestellt werden und nacheinander
oder gleichzeitig auf dieselbe Weise wie oben beschrieben extrudiert
werden.
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Als
Nächstes wird eine Beschreibung eines Kabelbaums gemäß der
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
gegeben.
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Der
Kabelbaum gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird hergestellt, indem ein Drahtbündel,
das aus nur einer Mehrzahl der vorliegenden isolierten Drähte
oder aus den vorliegenden isolierten Drähten und anderen
elektrischen Drähten in Kombination besteht, mit einem
Kabelbaum-Schutzmaterial bedeckt wird. Als elektrische Drähte
außer den vorliegenden isolierten Drähten können ein
elektrischer Draht, der ein Halogenelement enthält (z.
B. ein Vinylchloriddraht), und ein elektrischer Draht, der kein
Halogenelement enthält, verwendet werden. Die Anzahl der
Drähte ist nicht besonders beschränkt und kann
nach Wunsch festgelegt werden.
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Das
Kabelbaum-Schutzmaterial wird zur Bedeckung des Drahtbündels,
das aus der Mehrzahl von isolierten Drähten besteht, und
zum Schutz des so bedeckten Drahtbündels vor Umwelteinflüssen
verwendet. Zwar ist das Grundmaterial, aus dem das Kabelbaum-Schutzmaterial
hergestellt wird, nicht besonders beschränkt, und vorzugsweise
wird eine Harzzusammensetzung vom Polyolefintyp, wie z. B. Polyethylen
und Polypropylen, verwendet. Vorzugsweise wird ein Flammschutzmittel,
wie z. B. ein Metallhydroxid, der Harzzusammensetzung in geeigneter
Weise zugesetzt.
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Als
Kabelbaum-Schutzmaterial kann zum Beispiel ein Kabelbaum-Schutzmaterial
mit einem streifenförmigen Grundmaterial, wobei wenigstens
auf einer Seite ein Klebstoff aufgebracht ist, oder ein Kabelbaum-Schutzmaterial
mit einem Grundmaterial, das rohrförmig oder blattförmig
ist, je nach dem beabsichtigten Zweck ausgewählt werden.
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[Beispiel]
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Eine
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung wird nun im Einzelnen mit Bezugnahme auf Beispiele gegeben,
wobei die vorliegende Erfindung jedoch hierauf nicht beschränkt
ist.
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Testmaterial, Hersteller und andere Faktoren
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In
den vorliegenden Beispielen verwendete Testmaterialien werden mit
Herstellern, Handelsbezeichnungen, Werten von physikalischen Eigenschaften
und anderen Faktoren angegeben.
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Materialien für den Isolator
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- • Polypropylen [Hersteller: Japan
Polypropylene Corporation, Handelsbezeichnung: „NOVATEC-PP
EC7”];
- • Polyethylen [Hersteller: Nippon Unicar Company Limited,
Handelsbezeichnung: „NUC 8008”]; und
- • Magnesiumhydroxid [Hersteller: Martinswerk GmbH,
Handelsbezeichnung: „MAGNIFIN H10”, durchschnittliche
Teilchengröße: 1,0 μm].
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Herstellung der Zusammensetzungen
für die äußerste Schicht und die innerste
Schicht
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Als
Erstes wurden Zusammensetzungen für die äußersten
Schichten und Zusammensetzungen für die innersten Schichten
von isolierten Drähten gemäß den vorliegenden
Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellt, indem man die in
der unten beschriebenen Tabelle 1 gezeigten Bestandteile bei einer
Temperatur von 200°C unter Verwendung eines Doppelschraubenkneters
knetete und sie unter Verwendung einer Granuliervorrichtung granulierte.
Beispiel 6 umfasst ferner eine Mittelschicht. Für Materialien,
aus denen die Mittelschicht hergestellt wird, wurden 100 Masseteile
Polypropylen und 100 Masseteile Magnesiumhydroxid verwendet.
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Herstellung des isolierten
Drahts
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Isolierte
Drähte gemäß den Beispielen und Vergleichsbeispielen
wurden jeweils durch Extrusionsbeschichten eines Leiters (Querschnittsfläche:
0,5 mm2), der ein Weichkupferstrang aus
sieben Weichkupferdrähten mit den Zusammensetzungen für
die Schichten ist, in den in Tabelle 1 gezeigten Dicken unter Verwendung
eines Extruders hergestellt (die Dicke jedes Isolators wurde auf
0,2 mm eingestellt).
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Die
isolierten Drähte, die wie oben beschrieben hergestellt
waren, wurden jeweils einem Flammfestigkeitstest, einem Verschleißfestigkeitstest
und einem Kältebeständigkeitstest unterworfen.
Als Nächstes werden Beschreibungen der jeweiligen Testverfahren
gegeben.
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Flammfestigkeitstest
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Der
Flammfestigkeitstest wurde auf Grundlage von JASO D611-94 durchgeführt.
Im Einzelnen wurde jeder isolierte Draht in eine 300 mm lange Testprobe
geschnitten. Dann wurde jede Testprobe in eine eiserne Testbox gegeben
und horizontal gehalten, und die Spitze der reduzierenden Flamme
eines Bunsenbrenners mit einem Kaliber von 10 mm wurde 30 Sekunden
lang unter die Mitte jeder Testprobe gebracht, bis die Testproben
brannten, und dann wurde nach ruhiger Entfernung der Flamme die
Nachbrennzeit jeder Testprobe gemessen. Die Testprobe, deren Nachbrennzeit
innerhalb von 15 Sekunden lag, wurde als bestanden bezeichnet, und
die Testprobe, deren Nachbrennzeit über 15 Sekunden lag,
wurde als nicht bestanden bezeichnet.
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Verschleißfestigkeitstest
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Der
Verschleißfestigkeitstest wurde nach dem Verfahren der
hin- und hergehenden Klinge gemäß JASO
D611-94 durchgeführt. Im Einzelnen wurde jeder
isolierter Draht in eine 750 mm lange Testprobe geschnitten. Dann
wurde bei Raumtemperaturen von 23 ± 5°C eine Klinge
in Richtung ihres Schafts über eine Länge von
10 mm oder mehr auf Oberflächen der Isolatoren der Testproben,
die auf einem Tisch befestigt waren, hin- und herbewegt, und die
Anzahl der Bewegungen, bevor die Klinge die Leiter aufgrund der
Abnutzung der Isolatoren berührte, wurde gezählt.
Eine auf die Klinge aufgebrachte Belastung wurde auf 7 N festgesetzt und
die Klinge wurde mit einer Geschwindigkeit von 50-mal/min hin- und
herbewegt. Dann wurden die Testproben 100 mm bewegt und im Uhrzeigersinn
90 Grad gedreht, und die oben beschriebene Messung wurde wiederholt.
Die Messung wurde insgesamt dreimal bei einer Testprobe durchgeführt,
und die Testprobe, deren kleinste Anzahl an Hin- und Herbewegungen
200 oder mehr war, wurde als bestanden bezeichnet, und die Testprobe,
deren kleinste Anzahl an Hin- und Herbewegungen unter 200 war, wurde
als nicht bestanden bezeichnet.
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Kältebeständigkeitstest
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Der
Kältebeständigkeitstest wurde auf Grundlage von JIS
C3005 durchgeführt. Im Einzelnen wurde jeder hergestellte
isolierte Draht in fünf Testproben von jeweils 38 mm Länge
geschnitten. Die fünf Teststücke jedes der vorliegenden
Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden in eine Testvorrichtung
eingesetzt und wurden mit einem Schlaggerät unter Kühlung
geschlagen, und die Temperatur zu dem Zeitpunkt, bei dem alle fünf Testproben
brachen, wurde als Kältebeständigkeitstemperatur
bestimmt. Die Kältebeständigkeitstemperatur von –20°C
oder weniger wurde als zufriedenstellend bewertet.
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Tabelle
1 zeigt die Testergebnisse. [Tabelle 1]
| | Beispiel | Vergleichsbeispiel |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 1 | 2 | 3 |
| Innerste Schicht | Polypropylen | 100 | 100 | - | - | - | 100 | 100 | - | 100 |
| Polyethylen | - | - | 100 | 100 | 100 | - | - | 100 | - |
| Magnesiumhydroxid | - | - | - | - | 10 | - | - | 90 | 50 |
| Äußerste Schicht | Polypropylen | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | - | - | - |
| Polyethylen | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Magnesiumhydroxid | 30 | 50 | 100 | 90 | 90 | 100 | - | - | - |
| Anzahl der
Isolationsschicht | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 1 | 1 | 1 |
| Schichtdicke | Innerste Schicht
(μm) | 25 | 50 | 75 | 100 | 100 | 25 | 200 | 200 | 200 |
| Äußerste Schicht
(μm) | 175 | 150 | 125 | 100 | 100 | 100 | - | - | - |
| Bewertung | Flammfestigkeit | best. | best. | best. | best. | best. | best. | n. best. | best. | best. |
| Verschleißfestigkeit | best. | best. | best | best. | best. | best. | best. | n. best. | n. best. |
| Kältebeständigkeit | –25 | –30 | –25 | –30 | –25 | –30 | –25 | –25 | –25 |
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Gemäß Tabelle
1 wurde gezeigt, dass die isolierten Drähte gemäß den
Vergleichsbeispielen alle bezüglich entweder Flammfestigkeit
oder Verschleißfestigkeit versagen.
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Im
Einzelnen ist bei dem isolierten Draht gemäß Vergleichsbeispiel
1 der Isolator nur mit einer innersten Schicht verarbeitet, die
in Kontakt mit dem Leiter steht, und die innerste Schicht enthält
kein Flammschutzmittel, und deshalb versagt der Isolator bei der
Flammfestigkeit. Bei jedem der isolierten Drähte gemäß den Vergleichsbeispielen
2 und 3 ist der Isolator nur mit einer innersten Schicht verarbeitet,
die in Kontakt mit dem Leiter ist, und die innerste Schicht enthält
eine große Menge an Flammschutzmittel, was schlechte Haftung zwischen
dem Isolator und dem Leiter ergibt, und deshalb versagen die isolierten
Drähte gemäß den Vergleichsbeispielen
2 und 3 jeweils bei der Verschleißfestigkeit. Zusätzlich
versagt der isolierte Draht gemäß Vergleichsbeispiel
3 bei der Kältebeständigkeit im Vergleich zu den
isolierten Drähten gemäß den vorliegenden Beispielen.
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Dagegen
ist bei jedem isolierten Draht gemäß den vorliegenden
Beispielen der Leiter mit dem Isolator aus zwei oder drei Schichten
bedeckt, wobei die äußerste Schicht des Isolators
aus der Harzzusammensetzung hergestellt ist, die eine große
Menge des Flammschutzmittels enthält, während
die innerste Schicht des Isolators aus der Harzzusammensetzung hergestellt
ist, die kein Flammschutzmittel oder eine kleinere Menge des Flammschutzmittels
als in der äußersten Schicht enthält.
Daher wird gefunden, dass die isolierten Drähte gemäß den
vorliegenden Beispielen bezüglich Flammfestigkeit und Verschleißfestigkeit
ausgezeichnet sind. Gleichzeitig wird gefunden, dass die isolierten
Drähte gemäß den vorliegenden Beispielen
auch bezüglich Kältebeständigkeit ausgezeichnet
sind. Demgemäß ist vorstellbar, dass bei den isolierten
Drähten gemäß den vorliegenden Beispielen
die Haftung zwischen den Leitern und den Isolatoren ausreichend
ist.
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Während
die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
oben beschrieben worden sind, ist es klar, dass Veränderungen
und Modifikationen dem Fachmann offensichtlich sind, ohne den Bereich und
den Gedanken der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Zusammenfassung
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Ein
isolierter Draht und ein Kabelbaum besitzen ausreichende Flammfestigkeit
und Verschleißfestigkeit, die einem konventionellen isolierten
Draht überlegen sind.
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Ein
isolierter Draht umfasst einen Leiter und einen aus mehreren Schichten
aufgebauten Isolator, der den Leiter bedeckt, wobei die äußerste
Schicht des Isolators aus einer Harzzusammensetzung gemacht ist, die
ein Flammschutzmittel enthält, und die innerste Schicht
aus einer Harzzusammensetzung gemacht ist, die weniger Flammschutzmittel
als die äußerste Schicht oder kein Flammschutzmittel
enthält. Die äußerste Schicht und die
innerste Schicht enthalten vorzugsweise 30–250 Masseteile
des Flammschutzmittels bzw. 5–50 Masseteile des Flammschutzmittels,
bezogen auf 100 Masseteile der jeweiligen Harzbestandteile. Die innerste
Schicht hat eine Dicke von vorzugsweise 1/2 oder weniger als der
Isolator, während der Isolator eine Dicke von vorzugsweise
0,5 mm oder weniger besitzt. Ein Kabelbaum umfasst den isolierten
Draht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - JASO D611-94 [0059]
- - JASO D611-94 [0060]
- - JIS C3005 [0061]