DE112010000841B4

DE112010000841B4 - Flammhemmende Harzzusammensetzung und deren Verwendung

Info

Publication number: DE112010000841B4
Application number: DE112010000841.8T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Nonaka
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: 2009-02-02
Filing date: 2010-01-20
Publication date: 2015-03-26
Anticipated expiration: 2030-01-21
Also published as: DE112010000841T5; WO2010087256A1; US20110266025A1; CN102300920B; JP2010174226A; CN102300920A; JP5444740B2; DE112010000841B8

Abstract

Flammhemmende Harzzusammensetzung, enthaltend: ein Flammschutzmittel, das im Wesentlichen aus einem Metallhydrat besteht; und ein Basisharz, wobei das Basisharz zwei oder mehr Arten von Polyolefinharzen mit einem Biegemodul von 2000 MPa oder mehr enthält, wobei wenigstens eines der zwei oder mehr Arten von Polyolefinharzen eine Schmelzflussrate (MFR) von 5 g/10 min oder weniger hat, und wobei das Basisharz weiterhin ein Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate von mehr als 5 g/10 min enthält, wobei der Unterschied in der Schmelzflussrate zwischen dem Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate von 5 g/10 min oder weniger und dem Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate von mehr als 5 g/10 min 5 g/10 min oder mehr ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine flammhemmende Harzzusammensetzung und deren Verwendung in einem isolierten Draht. Insbesondere betrifft die Erfindung eine flammhemmende Harzzusammensetzung, die zweckmäßig für Fahrzeugeinrichtungen oder elektrische/elektronische Einrichtungen verwendet wird.
Technischer Hintergrund
Elemente und Isolierelemente, die für Fahrzeugeinrichtungen oder elektrische/elektronische Einrichtungen verwendet werden, benötigen eine Vielzahl von Eigenschaften, z. B. mechanische Eigenschaften, flammhemmende Eigenschaften, Wärmebeständigkeitseigenschaften und Kältebeständigkeitseigenschaften. Üblicherweise sind diese Elemente und Isolierelemente hauptsächlich aus Polyvinylchloridcompounds hergestellt oder aus Compounds, die ein halogeniertes Flammschutzmittel enthalten, das Chlor- oder Bromatome in seinen Molekülen enthält.
Die Materialien, aus denen diese Elemente und Isolierelemente hergestellt sind, können bei der Entsorgung durch Verbrennung jedoch große Mengen korrosiven Gases freisetzen. Aus diesem Grund wird stattdessen in JP 2004-83612 A die Verwendung eines nicht-halogenierten flammhemmenden Materials, das kein korrosives Gas freisetzen kann, vorgeschlagen. Ferner ist aus JP 3339154 B , JP 3636675 B und JP 2004-189905 A als nicht-halogenierte flammhemmende Harzzusammensetzung eine Zusammensetzung bekannt, die als Flammschutzmittel ein natürliches Mineral enthält, das im Wesentlichen aus Magnesiumhydroxid besteht.
Die ältere DE 11 2009 001 623 T5 offenbart flammhemmende Harzzusammensetzungen, die ein Basisharz, beispielsweise Polypropylen, mit einem Biegemodul von mehr als 500 MPa und Magnesiumhydroxid enthalten.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die herkömmlich verwendete nicht-halogenierte flammhemmende Harzzusammensetzung, die ein Polyolefinharz und das Flammschutzmittel, das das natürliche Mineral ist, das im Wesentlichen aus Magnesiumhydroxid besteht, enthält, hat jedoch den Nachteil, unzureichende Kältebeständigkeitseigenschaften und unzureichende Verschleißbeständigkeitseigenschaften aufzuweisen, die verbessert werden müssen.
Die vorliegenden Erfindung erfolgte im Hinblick auf das oben beschriebene Problem, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Problem zu lösen und eine flammhemmende Harzzusammensetzung bereitzustellen, die auch dann ausgezeichnete Kältebeständig keitseigenschaften und ausgezeichnete Verschleißbeständigkeitseigenschaften aufweist, wenn die Zusammensetzung als Flammschutzmittel ein Metallhydrat, z. B. Magnesiumhydroxid enthält, und einen isolierten Draht bereitzustellen, der die Zusammensetzung umfasst.
Lösung der Aufgabe
Um die Aufgaben zu lösen und entsprechend dem Zweck der vorliegenden Erfindung enthält die flammhemmende Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ein Flammschutzmittel, das im Wesentlichen aus einem Metallhydrat besteht, und ein Basisharz, wobei das Basisharz zwei oder mehr Arten von Polyolefinharzen mit einem Biegemodul von 2000 MPa oder mehr enthält, wobei wenigstens eines der zwei oder mehr Arten von Polyolefinharzen eine Schmelzflussrate (MFR) von 5 g/10 min oder weniger hat, und wobei das Basisharz weiterhin ein Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate von mehr als 5 g/10 min enthält, wobei der Unterschied in der Schmelzflussrate zwischen dem Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate von 5 g/10 min oder weniger und dem Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate von mehr als 5 g/10 min 5 g/10 min oder mehr ist. Wenigstens eines der zwei oder mehr Arten der Polyolefinharze ist bevorzugt ein Polyproylenharz mit einer funktionellen Gruppe.
Die funktionelle Gruppe umfasst bevorzugt eine oder mehrere Arten von funktionellen Gruppen ausgewählt aus einer Carbonsäuregruppe, einer Säureanhydridgruppe, einer Epoxygruppe, einer Hydroxygruppe, einer Aminogruppe, einer zyklischen Alkenyliminoethergruppe und einer Silangruppe. Der Gehalt des Polypropylenharzes mit der funktionellen Gruppe ist bevorzugt 10 bis 30 Massenteile bezogen auf 100 Massenteile der flammhemmenden Harzzusammensetzung ohne das Polypropylenharz mit der funktionellen Gruppe.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen flammhemmenden Harzzusammensetzung in einem isolierten Draht, der einen Leiter und einen Isolator umfasst, der die flammhemmende Harzzusammensetzung enthält, womit der Leiter überzogen ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die flammhemmende Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung hat durch das Basisharz, das zwei oder mehr Arten von Polyolefinharzen mit einem Biegemodul von 2000 MPa oder mehr enthält, selbst dann ausgezeichnete Kältebeständigkeitseigenschaften und ausgezeichnete Verschleißbeständigkeitseigenschaften, wenn die Zusammensetzung ein Flammschutzmittel enthält, das im Wesentlichen aus Metallhydrat besteht.
Da das Basisharz weiterhin ein Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate von mehr als 5 g/10 min enthält, und der Unterschied in der Schmelzflussrate zwischen dem Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate von 5 g/10 min oder weniger und dem Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate von mehr als 5 g/10 min 5 g/10 min oder mehr ist, hat die flammhemmende Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung verbesserte Verschleißbeständigkeitseigenschaften. Es wird angenommen, dass der Grund dafür in der schwierig zu erreichenden gleichmäßigen Härte der Gesamtmischung liegt, was an den Polyolefinharzen liegt, die daran gehindert sind, sich jeweils ineinander zu lösen.
Wenn die wenigstens eine der zwei oder mehr Arten von Polyolefinharzen ein Polypropylenharz mit einer funktionellen Gruppe ist, zeigt die flammhemmende Harzzusammensetzung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, falls sie zum Überziehen eines Leiters verwendet wird, zusätzlich eine verbesserte Adhäsion an den Leiter. Somit hat die flammhemmende Harzzusammensetzung verbesserte Kältebeständigkeitseigenschaften und verbesserte Verschleißbeständigkeitseigenschaften.
Ein isolierter Draht, der die flammhemmende Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, hat außerdem ausgezeichnete Kältebeständigkeitseigenschaften und ausgezeichnete Verschleißbeständigkeitseigenschaften.
Beschreibung von Ausführungsformen
Es folgt eine ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Eine flammhemmende Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung (im Folgenden auch als die vorliegende Zusammensetzung bezeichnet) enthält ein Flammschutzmittel und ein Basisharz. Die vorliegende Zusammensetzung kann weiterhin, falls notwendig, weitere Additive in einem Bereich enthalten, der die physikalischen Eigenschaften, z. B. Kältebeständigkeitseigenschaften und Verschleißbeständigkeitseigenschaften, nicht beeinträchtigt. Beispiele für Additive umfassen Antioxidationsmittel, Füllstoffe und Farbstoffe.
Beispiele für das Basisharz umfassen sogenannten nicht-halogenierten Kunststoff oder Kautschuk, die kein Halogenelement wie Chlor und Brom enthalten. Das Basisharz enthält ein Polyolefinharz. Beispiele für das Polyolefinharz umfassen ein Polyethylenharz, ein Polypropylenharz und EVA. Ein Harz, das keine funktionelle Gruppe hat, wird unter dem Gesichtspunkt der Kostenminimierung bevorzugt verwendet.
Das Polyolefinharz, das in dem Basisharz enthalten ist, ist eine Kombination aus zwei oder mehr verschiedenen Arten von Polyolefinharzen. Die zwei oder mehr Arten von Polyolefinharzen haben alle ein Biegemodul von 2000 MPa oder mehr. Wenigstes eines der zwei oder mehr Arten von Polyolefinharzen hat eine Schmelzflussrate von 5 g/10 min oder weniger. Mit der oben beschriebenen Beschaffenheit hat die vorliegende Zusammensetzung ausgezeichnete Kältebeständigkeitseigenschaften und ausgezeichnete Verschleißbeständigkeitseigenschaften. Das Biegemodul wird nach JIS K 7161 bestimmt. Die Schmelzflussrate (MFR) wird nach JIS K 6758 bestimmt (bei 230°C mit einer Belastung von 2,16 kg).
Die Biegemodule der zwei oder mehr Arten von Polyolefinharzen sind bevorzugt 2100 MPa oder mehr, und mehr bevorzugt 2200 MPa oder mehr, in Anbetracht dessen, dass die vorliegende Erfindung verbesserte Verschleißbeständigkeitseigenschaften haben kann. Andererseits ist die obere Grenze der Biegemodule bevorzugt 4000 MPa, mehr bevorzugt 3500 MPa, und noch mehr bevorzugt 3000 MPa, in Anbetracht dessen, dass die vorliegende Zusammensetzung ausgezeichnete Niedrigtemperatureigenschaften haben kann (beispielsweise die Eigenschaft, dass ein isolierter Draht, der mit der Zusammensetzung hergestellt ist, bei einer bei niedriger Temperatur durchgeführten Wickelprüfung nicht bricht).
Die Schmelzflussrate (MFR) des Polyolefinharzes mit einer Schmelzflussrate (MFR) von 5 g/10 min oder weniger ist bevorzugt 3 g/10 min oder weniger, und mehr bevorzugt 1 g/10 min oder weniger, in Anbetracht dessen, dass die vorliegende Zusammensetzung verbesserte Verschleißbeständigkeitseigenschaften haben kann.
Die untere Grenze der Schmelzflussrate (MFR) des Basisharzes ist bevorzugt 0,8 g/10 min, und mehr bevorzugt 0,5 g/10 min, in Anbetracht dessen, dass, wenn die Schmelzflussrate unter der unteren Grenze liegt, die Fließfähigkeit und Formbarkeit der vorliegenden Zusammensetzung leicht herabgesetzt sein kann.
Das Basisharz enthält neben dem Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate (MFR) von 5 g/10 min oder weniger auch ein Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate (MFR) von mehr als 5 g/10 min. Da der Unterschied in der Schmelzflussrate zwischen dem Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate (MFR) von 5 g/10 min oder weniger und dem Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate (MFR) von mehr als 5 g/10 min 5 g/10 min oder mehr ist, können sich die Polyolefinharze nicht ineinander lösen. Wenn die Polyolefinharze unterschiedliche Biegemodule haben, wird die Härte der Gesamtzusammensetzung folglich nicht ohne Weiteres ausgemittelt, so dass die Eigenschaften des Polyolefinharzes mit einem größeren Biegemodul leicht gezeigt werden können. Somit kann erwartet werden, dass die vorliegende Zusammensetzung verbesserte Verschleißbeständigkeitseigenschaften hat.
Die Schmelzflussrate (MFR) des Polyolefinharzes mit einer Schmelzflussrate von mehr als 5 g/10 min ist bevorzugt 10 g/10 min oder mehr, und mehr bevorzugt 15 g/10 min oder mehr. Diese Raten können den Unterschied im Schmelzfluss vergrößern. Wenn der Unterschied größer wird, können die Eigenschaften des Polyolefinharzes mit dem größeren Biegemodul leichter gezeigt werden. Somit kann erwartet werden, dass die vorliegende Zusammensetzung verbesserte Verschleißbeständigkeitseigenschaften hat.
Der Unterschied in der Schmelzflussrate zwischen dem Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate (MFR) von 5 g/10 min oder weniger und dem Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate (MFR) von mehr als 5 g/10 min ist bevorzugt 7 g/10 min oder mehr, und mehr bevorzugt 10 g/10 min oder mehr.
Die in dem Basisharz enthaltenen Polyolefinharze können eine funktionelle Gruppe haben oder können keine funktionelle Gruppe haben. Es ist bevorzugt, dass wenigstens eines der Polyolefinharze eine funktionelle Gruppe hat. Ein Polypropylenharz wird bevorzugt als Polyolefinharz mit einer funktionellen Gruppe verwendet. Das Polypropylenharz mit einer funktionellen Gruppe hat bevorzugt eine Schmelzflussrate (MFR) von mehr als 5 g/10 min.
Beispiele für die funktionelle Gruppe umfassen eine Carbonsäuregruppe (Carboxylgruppe), eine Säureanhydridgruppe, eine Epoxygruppe, eine Hydroxygruppe, eine Aminogruppe, eine zyklische Alkenyliminoethergruppe und eine Silangruppe. Diese können allein oder in Kombination verwendet werden. Die vorliegende Zusammensetzung, die das Polyolefinharz mit einer funktionellen Gruppe enthält, kann, falls es als Überzugselement zum Überziehen eines Leiters für eine elektrische Leitung verwendet wird, die Adhäsionseigenschaften zwischen dem Überzugselement und dem Leiter verbessern. Dieses Merkmal kann auch bei niedrigen Temperaturen verhindern, dass sich das Überzugselement von dem Leiter ablöst, was die Kältebeständigkeitseigenschaften verbessert. Zusätzlich kann diese Beschaffenheit verhindern, dass die Berührungsfläche zwischen dem Überzugselement und dem Leiter reißt, auch wenn eine Reibungskraft (äußere Kraft) auf das Überzugselement ausgeübt wird, was die Verschleißbeständigkeitseigenschaften verbessert.
Die funktionelle Gruppe wird in das Polyolefinharz mittels eines Verfahrens eingeführt, bei dem eine Verbindung mit einer funktionellen Gruppe und ein Polyolefinharz pfropfpolymerisiert werden, so dass ein durch Pfropfen modifiziertes Olefinpolymer erhalten wird, oder mittels eines Verfahrens, bei dem eine Verbindung mit einer funktionellen Gruppe und ein Olefinmonomer zu einem Olefincopolymer copolymerisiert werden.
Einzelne Beispiele für Verbindungen, die eine Carboxylgruppe oder eine Säureanhydridgruppe als funktionelle Gruppe enthalten, umfassen eine alpha,beta-ungesättigte Dicarbonsäure, z. B. eine Maleinsäure, eine Fumarsäure, eine Citraconsäure und eine Itaconsäure, Anhydride davon, und eine ungesättigte Monocarbonsäure, z. B. eine Acrylsäure, eine Methacrylsäure, eine Furansäure, eine Crotonsäure, eine Vinylessigsäure und eine Pentansäure.
Einzelne Beispiele für Verbindungen mit einer Epoxygruppe als funktioneller Gruppe umfassen Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, einen Itaconmonoglycidylester, einen Butentricarbonsäuremonoglycidylester, einen Butentricarbonsäurediglycidylester und einen Butentricarbonsäuretriglycidylester, Glycidylester, z. B. eine alpha-Chloracrylsäure, eine Maleinsäure, eine Crotonsäure und eine Fumarsäure, Glycidylether, z. B. einen Vinylglycidylether, einen Allylglycidylether, einen Glycidyloxyethylvinylether und einen Styrol-p-glycidylether und p-Glycidylstyrol.
Einzelne Beispiele für Verbindungen mit einer Hydroxygruppe als funktioneller Gruppe umfassen 1-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat und Hydroxyethyl(meth)acrylat.
Einzelne Beispiele für Verbindungen mit einer Aminogruppe als funktioneller Gruppe umfassen Aminoethyl(meth)acrylat, Propylaminoethyl(meth)acrylat, Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, Diethylaminoethyl(meth)acrylat, Dibutylaminoethyl(meth)acrylat, Aminopropyl(meth)acrylat, Phenylaminoethyl(meth)acrylat und Cyclohexylaminoethyl(meth)acrylat.
Einzelne Beispiele für Verbindungen mit einer zyklischen Alkenyliminoethergruppe als funktioneller Gruppe umfassen 2-Vinyl-2-oxazolin, 2-Isopropenyl-2-oxazolin, 2-Vinyl-5,6-dihydro-4H-1,3-oxazin und 2-Isopropenyl-5,6-dihydro-4H-1,3-oxazin.
Einzelne Beispiele für Verbindungen mit einer Silangruppe als funktioneller Gruppe umfassen ungesättigte Silanverbindungen, z. B. Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltriacetylsilan und Vinyltrichlorsilan.
Der Gehalt des Polyolefinharzes mit einer funktionellen Gruppe ist bevorzugt 10 bis 30 Massenteile bezogen auf 100 Massenteile der vorliegenden Zusammensetzung ohne das Polyolefinharz mit der funktionellen Gruppe. Ist nämlich der Gehalt geringer als 10 Massenteile, kann die Zusammensetzung, falls sie für eine Isolierschicht für einen isolierten Draht verwendet wird, keine ausreichenden Verschleißbeständigkeitseigenschaften haben. Ist andererseits der Gehalt größer als 30 Massenteile, kann die Zusammensetzung, falls sie für eine Isolierschicht für einen isolierten Draht verwendet wird, schlechtere Kältebeständigkeitseigenschaften haben. Der Gehalt ist mehr bevorzugt 12 bis 28 Massenteile, und noch mehr bevorzugt 15 bis 25 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile der vorliegenden Zusammensetzung mit Ausnahme des Polyolefinharzes mit der funktionellen Gruppe.
Das Molekulargewicht (gewichtsgemitteltes Molekulargewicht) der Polyolefinharze, die in dem Basisharz enthalten sind, liegt im Bereich von 1000 bis 1000000. Liegt nämlich das Molekulargewicht unterhalb von 1000, kann die Wirkung der Verbesserung der Verschleißbeständigkeitseigenschaften geringer sein. Liegt andererseits das Molekulargewicht oberhalb von 1000000, kann sich die Formbarkeit der vorliegenden Zusammensetzung verschlechtern.
Das Flammschutzmittel besteht im Wesentlichen aus einem Metallhydrat. Beispiele der Metallhydrate umfassen Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid und Calciumhydroxid. Magnesiumhydroxid wird bevorzugt verwendet. Natürliches Magnesiumhydroxid, das durch Pulverisieren eines natürlichen Minerals hergestellt wird, oder synthetisiertes Magnesiumhydroxid, das durch Synthese aus Meerwasser hergestellt wird, werden bevorzugt als Magnesiumhydroxid verwendet.
Die durchschnittliche Partikelgröße des Flammschutzmittels ist 0,1 bis 20 μm, bevorzugt 0,2 bis 10 μm, um mehr bevorzugt 0,5 bis 5 mm. Ist nämlich die durchschnittliche Partikelgröße kleiner als 0,1 μm, kann es leicht zu einer Sekundärkohäsion kommen, die sich in einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der vorliegenden Zusammensetzung zeigen kann. Ist die durchschnittliche Partikelgröße andererseits größer als 20 μm, kann die vorliegende Zusammensetzung, wenn sie als Isolierschicht einer isolierten Leitung verwendet wird, zu einer beeinträchtigten Oberflächenerscheinung der Isolierschicht führen.
Der Flammschutzmittelgehalt beträgt im Allgemeinen 30 bis 250 Massenteile bezogen auf 100 Massenteile des Basisharzes, unter Berücksichtigung, dass die für isolierte Drähte von Fahrzeugen notwendigen flammhemmenden Eigenschaften erzielt werden können. Der Flammschutzmittelgehalt ist bevorzugt 50 bis 200 Massenteile, und mehr bevorzugt 60 bis 180 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile des Basisharzes.
Das Flammschutzmittel kann mit einem Oberflächenbehandlungsmittel oberflächenbehandelt werden. Beispiele für das Oberflächenbehandlungsmittel umfassen ein alpha-Olefinhomopolymer oder -Copolymer, z. B. 1-Hepten, 1-Octen, 1-Nonen und 1-Decen, und eine Mischung aus dem Homopolymer und dem Copolymer. Das Oberflächenbehandlungsmittel kann modifiziert sein.
Beispiele für Modifikationen des Oberflächenbehandlungsmittels umfassen eine Säuremodifikation, wobei unter Verwendung einer ungesättigten Carbonsäure oder eines Derivats davon als Modifikationsmittel eine Carboxylgruppe (Säure) in ein Polymer eingeführt wird, z. B. in das oben beschriebene alpha-Olefinpolymer. Einzelne Beispiele für Modifikationsmittel umfassen eine Maleinsäure und eine Fumarsäure als ungesättigte Carbonsäure, und Maleinsäureanhydrid (MAH), einen Maleinsäuremonoester und einen Maleinsäuredieester als Derivate. Davon werden Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid bevorzugt verwendet. Sie können allein oder in Kombination verwendet werden. Die Säure wird in das Oberflächenbehandlungsmittel mittels eines Pfropfpolymerisationsverfahrens oder eines direkten Polymerisationsverfahrens eingeführt. Die Menge der verwendeten Säure auf Massenprozentbasis hinsichtlich des Modifikationsmittels ist bevorzugt 0,1 bis 20 Massenprozent, mehr bevorzugt 0,2 bis 10 Massenprozent, und noch mehr bevorzugt 0,2 bis 5 Massenprozent, bezogen auf das Polymer.
Das Verfahren zur Oberflächenbehandlung des Flammschutzmittels mit dem Oberflächenbehandlungsmittel unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Eine Vielzahl von Verfahren zur Oberflächenbehandlung können verwendet werden. Beispiele für Verfahren zur Oberflächenbehandlung des Flammschutzmittels umfassen Verfahren zur Oberflächenbehandlung des Flammschutzmittels gleichzeitig mit dem Pulverisieren des Flammschutzmittels, und Verfahren zur Oberflächenbehandlung des Flammschutzmittels nach Mischen des Flammschutzmittels, das vorher pulverisiert wird, mit dem Oberflächenbehandlungsmittel. Das Verfahren zur Oberflächenbehandlung ist bevorzugt ein Nassverfahren unter Verwendung eines Lösungsmittels oder ein Trockenverfahren ohne Verwendung eines Lösungsmittels.
Wenn ein Nassverfahren verwendet wird, umfassen Beispiele für das Lösungsmittel aliphatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Pentan, Hexan und Heptan, und aromatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Benzol, Toluol und Xylol. Zusätzlich umfassen Beispiele von Verfahren zur Oberflächenbehandlung des Flammschutzmittels ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung, bei dem zum Zeitpunkt der Herstellung einer flammhemmenden Harzzusammensetzung ein Oberflächenbehandlungsmittel zu dem Flammschutzmittel und dem Harz gegeben wird, und anschließend das Flammschutzmittel beim Kneten der Zusammensetzung oberflächenbehandelt wird.
Das Verfahren zur Herstellung der flammhemmenden Harzzusammensetzung unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und es können eine Vielzahl von bekannten Verfahren für dieses Verfahren verwendet werden. Die flammhemmende Harzzusammensetzung kann durch Schmelzen, Kneten und gleichmäßiges Dispergieren der Bestandteile unter Verwendung eines gewöhnlichen Kneters, z. B. mit einem Banbury-Mixer, einem Druckkneter, einem Knetextruder, einem Doppelschneckenextruder und einer Walze, hergestellt werden.
Die flammhemmende Harzzusammensetzung kann für Elemente und Isolierelemente, die für Fahrzeugeinrichtungen und elektrische/elektronische Einrichtungen verwendet werden, verwendet werden, und sie kann besonders bevorzugt für eine Isolierschicht eines isolierten Drahts verwendet werden.
Der isolierte Draht wird hergestellt, indem die flammhemmende Harzzusammensetzung mittels einer Spritzgussmaschine extrudiert wird, die zum Herstellen üblicher isolierter Drähte verwendet wird, um einen Leiter zu überziehen, wodurch eine Isolierschicht aus der flammhemmenden Harzzusammensetzung um den Leiter herum gebildet wird. Als Leiter für den isolierten Draht wird ein Leiter wie für einen üblichen isolierten Draht verwendet. Durchmesser des Leiters und Dicke der Isolierschicht des isolierten Drahtes, die keiner besonderen Beschränkung unterliegen, können in Abhängigkeit vom Verwendungszweck bestimmt werden. Die Isolierschicht kann eine Einzelschicht oder eine Mehrfachschicht sein.
Beispiel
Es folgt nun eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Beispiele und die Vergleichsbeispiele; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Beispiel 1
Eine flammhemmende Harzzusammensetzung gemäß Beispiel 1, die ein Basisharz enthielt, das 30 Massenteile Polypropylenharz ohne funktionelle Gruppe (Hersteller: JAPAN POLYPROPYLENE CORPORATION, Handelsname: „FL6H”, MFR = 3,0 g/10 min, Biegemodul = 2600 MPa) und 20 Massenteile Polypropylenharz ohne funktionelle Gruppe (Hersteller: JAPAN POLYPROPYLENE CORPORATION, Handelsname: „MA3AHTA”, MFR = 12 g/10 min, Biegemodul = 2400 MPa), 49 Massenteile Magnesiumhydroxid (Hersteller: KYOWA CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD., Handelsname: „KISUMA 5A”) und 1 Massenteil Antioxidationsmittel (Hersteller: CIBA SPECIALTY CHEMICAL INC., Handelsname: „Irganox 1010”) enthält, wurde durch Kneten der Bestandteile bei 200°C unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders hergestellt, und die Mischung wurde unter Verwendung einer Pelletiermaschine pelletiert. Anschließend wurde ein isolierter Draht gemäß Beispiel 1 unter Verwendung einer Spritzgussmaschine durch Extrusionsüberziehen eines Leiters (Querschnittsfläche 0,5 mm²), der ein Weichkupferstrang war, der durch Bündeln von 7 Weichkupferdrähten hergestellt war, mit einer Isolierschicht mit einer Dicke von 0,2 mm, die aus den Pellets der hergestellten flammhemmenden Harzzusammensetzung hergestellt war, hergestellt.
Beispiele 2 bis 8, Vergleichsbeispiele 1 bis 7
Flammhemmende Harzzusammensetzungen gemäß den Beispielen 2 bis 8 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 7 wurden auf die gleiche Art und Weise hergestellt wie die Zusammensetzung gemäß Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die enthaltenen Basisharze die in der Spalte der Bestandteilzusammensetzung in Tabelle 1 gezeigten jeweiligen Polypropylenharze enthielten. Anschließend wurden isolierte Drähte gemäß den Beispielen 2 bis 8 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 7 unter Verwendung der jeweiligen Zusammensetzungen auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Die erhaltenen isolierten Drähte gemäß den vorliegenden Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden einer Kältebeständigkeitsprüfung und einer Verschleißbeständigkeitsprüfung unterzogen. Die Prüfergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Das Prüfverfahren für die Kältebeständigkeitsprüfung und das Prüfverfahren für die Verschleißbeständigkeitsprüfung sind nachfolgend beschrieben.
Prüfverfahren für die Kältebeständigkeitsprüfung
Die Kältebeständigkeitsprüfung wurde gemäß JIS C3005 durchgeführt. Im Einzelnen wurden die gemäß den vorliegenden Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellten isolierten Drähte in 38 mm lange Prüfkörper geschnitten. Fünf Prüfkörper für jeden isolierten Draht wurden in ein Kältebeständigkeitsprüfgerät eingesetzt und mit einem Schlaggerät geschlagen, während sie auf eine bestimmte Temperatur gekühlt wurden, und die Temperatur zum Zeitpunkt, zu dem alle fünf Prüfkörper brachen, wurde als die Kältebeständigkeitstemperatur des isolierten Drahts bestimmt.
Prüfverfahren für die Verschleißbeständigkeitsprüfung
Die Verschleißbeständigkeitsprüfung wurde mit einem Verfahren mit sich hin- und herbewegender Klinge gemäß JASO D611-94 durchgeführt. Im Einzelnen wurden die isolierten Drähte gemäß den vorliegenden Beispielen und Vergleichsbeispielen in 750 mm lange Prüfkörper geschnitten und anschließend wurde bei einer Raumtemperatur von 23 ± 5°C eine Klinge mit einer Geschwindigkeit von 50 Mal/min in Richtung ihres Schafts über eine Länge von 10 mm auf dem Überzugselement (Isolierschicht) jedes Prüfkörpers hin- und herbewegt, und die Anzahl der Hin- und Herbewegungen, bevor die Klinge aufgrund des Verschleißes des Überzugselements den Leiter berührte, wurde gezählt. Die Belastung, die auf die Klinge ausgeübt wurde, wurde auf 7 N eingestellt. Prüfkörper, für die die Anzahl der Hin- und Herbewegungen 400 oder mehr betrug, wurden mit ”erfolgreich bestanden” bewertet. Prüfkörper, für die die Anzahl der Hin- und Herbewegungen 200 bis weniger als 400 betrug, wurden mit ”bestanden” bewertet. Prüfkörper, für die die Anzahl der Hin- und Herbewegungen weniger als 200 betrug, wurden mit „nicht bestanden” bewertet.

• FL6H: Hersteller: JAPAN POLYPROPYLENE CORPORATION, ein Polypropylenharz ohne funktionelle Gruppe, MFR = 3,0 g/10 min, Biegemodul = 2600 MPa
• FY6C: Hersteller: JAPAN POLYPROPYLENE CORPORATION, ein Polypropylenharz ohne funktionelle Gruppe, MFR = 2,4 g/10 min, Biegemodul = 2100 MPa
• EA9BT: Hersteller: JAPAN POLYPROPYLENE CORPORATION, ein Polypropylenharz ohne funktionelle Gruppe, MFR = 0,5 g/10 min, Biegemodul = 2200 MPa
• EC7: Hersteller: JAPAN POLYPROPYLENE CORPORATION, ein Polypropylenharz ohne funktionelle Gruppe, MFR = 0,5 g/10 min, Biegemodul = 1200 MPa
• MA3H: Hersteller: JAPAN POLYPROPYLENE CORPORATION, ein Polypropylenharz ohne funktionelle Gruppe, MFR = 10 g/10 min, Biegemodul = 2000 MPa
• CL0785: Hersteller: JAPAN POLYPROPYLENE CORPORATION, ein Polypropylenharz ohne funktionelle Gruppe, MFR = 30 g/10 min, Biegemodul = 2800 MPa
• J106MG: Hersteller: PRIME POLYMER CO., LTD, ein Polypropylenharz ohne funktionelle Gruppe, MFR = 15 g/10 min, Biegemodul = 2050 MPa
• J108MG: Hersteller: PRIME POLYMER CO., LTD, ein Polypropylenharz ohne funktionelle Gruppe, MFR = 45 g/10 min, Biegemodul = 2000 MPa
• MA3AHTA: Hersteller: JAPAN POLYPROPYLENE CORPORATION, ein Polypropylenharz ohne funktionelle Gruppe, MFR = 12 g/10 min, Biegemodul = 2400 MPa
• Polyolefinharz <1>: synthetisches Harz, ein Polypropylenharz ohne funktionelle Gruppe, MFR = 4,5 g/10 min, Biegemodul = 2200 MPa
• AT2377: Hersteller: MITSUI CHEMICALS, INC., ein Polypropylenharz mit einer Säureanhydridgruppe, MFR = 20 g/10 min, Biegemodul = 2200 MPa
• Magnesiumhydroxid: Hersteller: KYOWA CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD., Handelsnahme: „KISUMA 5A”
• Antioxidationsmittel: Hersteller: CIBA SPECIALTY CHEMICALS INC., Handelsnahme: „Irganox 1010”

Wie in Tabelle 1 gezeigt, hatten die isolierten Drähte gemäß den Beispielen 1 bis 8 Kältebeständigkeitstemperaturen von –20°C bis –30°C, d. h. sie hatten vorteilhafte Kältebeständigkeitseigenschaften und hatten Verschleißbeständigkeitseigenschaften, die als bestanden gelten. Es wurde festgestellt, dass die isolierten Drähte besonders gute Verschleißbeständigkeitseigenschaften hatten, wenn ein Polyolefinharz mit einer funktionellen Gruppe in der Zusammensetzung enthalten war. Im Gegensatz dazu hatte die isolierte Leitung gemäß Vergleichsbeispiel 1 Verschleißeigenschaften, die als nicht bestanden gelten, da eines der Polyolefinharze, das in dem Basisharz enthalten war, ein Biegemodul von weniger als 2000 MPa hatte. Zusätzlich hatten die isolierten Drähte gemäß den Vergleichsbeispielen 2 bis 7 Kältebeständigkeitseigenschaften, die den isolierten Drähten gemäß den vorliegenden Beispielen unterlegen waren, und Verschleißbeständigkeitseigenschaften, die als nicht bestanden gelten, da keines der Polyolefinharze, die im Basisharz enthalten waren, eine MFR von 5 g/10 min oder weniger hatte.
Die obige Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfolgte zur Veranschaulichung und Beschreibung; sie soll jedoch nicht erschöpfend sein oder die vorliegende Erfindung auf die exakt offenbarte Form beschränken, und Abwandlungen und Variationen sind möglich, solange sie nicht von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abweichen.

Claims

Flammhemmende Harzzusammensetzung, enthaltend: ein Flammschutzmittel, das im Wesentlichen aus einem Metallhydrat besteht; und ein Basisharz, wobei das Basisharz zwei oder mehr Arten von Polyolefinharzen mit einem Biegemodul von 2000 MPa oder mehr enthält, wobei wenigstens eines der zwei oder mehr Arten von Polyolefinharzen eine Schmelzflussrate (MFR) von 5 g/10 min oder weniger hat, und wobei das Basisharz weiterhin ein Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate von mehr als 5 g/10 min enthält, wobei der Unterschied in der Schmelzflussrate zwischen dem Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate von 5 g/10 min oder weniger und dem Polyolefinharz mit einer Schmelzflussrate von mehr als 5 g/10 min 5 g/10 min oder mehr ist.
Flammhemmende Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der zwei oder mehr Arten von Polyolefinharzen ein Polypropylenharz mit einer funktionellen Gruppe umfasst.
Flammhemmende Harzzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei die funktionelle Gruppe eine oder mehrere Arten von funktionellen Gruppen umfasst, ausgewählt aus einer Carbonsäuregruppe, einer Säureanhydridgruppe, einer Epoxygruppe, einer Hydroxygruppe, einer Aminogruppe, einer zyklischen Alkenyliminogruppe und einer Silangruppe.
Flammhemmende Harzzusammensetzung nach Anspruch 2 und 3, wobei der Gehalt des Polypropylenharzes mit einer funktionellen Gruppe 10 bis 30 Massenteile bezogen auf 100 Massenteile der flammhemmenden Harzzusammensetzung ohne das Polypropylenharz mit der funktionellen Gruppe ist.
Verwendung einer flammhemmenden Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem isolierten Draht, umfassend: einen Leiter; und einen Isolator, der die flammhemmende Harzzusammensetzung umfasst, womit der Leiter überzogen ist.