DE112011103724B4

DE112011103724B4 - Isoliertes Kabel

Info

Publication number: DE112011103724B4
Application number: DE112011103724.4T
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: 2010-11-10
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2019-12-24
Anticipated expiration: 2031-10-22
Also published as: CN103201799A; DE112011103724T5; JPWO2012063619A1; CN103201799B; US9000300B2; US20130192871A1; WO2012063619A1

Abstract

Isoliertes Kabel, das einen Leiter und eine den Umfang des Leiters umhüllende Isolierung umfasst, wobei die Isolierung hergestellt ist aus einer Harzzusammensetzung, die ein biologisch abbaubares Harz mit einer durch die nachfolgende allgemeine Formel (1) dargestellten sich wiederholenden Struktureinheit und einer durch die nachfolgende allgemeine Formel (2) dargestellten sich wiederholenden Struktureinheit enthält;

wobei jeder von R¹ und R² eine Alkylgruppe mit einem oder mehr Kohlenstoffatomen darstellt, mindestens einer von R¹ und R² eine Alkylgruppe mit drei oder mehr Kohlenstoffatomen darstellt und jedes von a und b eine natürliche Zahl von eins oder mehr darstellt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein isoliertes Kabel und betrifft insbesondere ein isoliertes Kabel, das vorteilhaft in einem Kraftfahrzeug oder einem elektrischen bzw. elektronischen Gerät verwendet wird.
Stand der Technik
Üblicherweise sind isolierte Kabel bzw. isolierte Leitungen für eine Verwendung in Kraftfahrzeugen oder elektrischen bzw. elektronischen Geräten bekannt, die Isolierungen (Isolationsumhüllungen) einschließen, welche aus Harzen, die aus fossilen Ressourcen (Erdölressourcen) gewonnen werden, wie Polyolefin hergestellt sind. Wie gut bekannt ist, sind die fossilen Ressourcen beschränkte Ressourcen und erhöht eine Entsorgung von aus fossilen Ressourcen hergestellten Produkten durch Verbrennen das Kohlendioxidniveau in der Luft.
Seit Kurzem haben aus Sicht des Umweltschutzes Biomasseressourcen eine weit verbreitete Aufmerksamkeit erfahren. Die Biomasseressourcen sind Ressourcen biologischen Ursprungs wie von Pflanzen stammende Ressourcen, die in einem relativ kurzen Zeitraum erneuerbar sind. Der in den Biomasseressourcen enthaltene Kohlenstoff stammt aus CO₂, das während des Biomassewachstums unter Durchführung von Fotosynthese absorbiert wird, so dass die Biomasseressourcen die Funktion der Aufrechterhaltung des Gleichgewichts der CO₂-Konzentration in der Luft aufweisen. Darüber hinaus sind die meisten der Biomasseressourcen biologisch abbaubar, so dass einige der Biomassekunststoffprodukte, die aus den Biomasseressourcen hergestellt sind, nach der Verwendung in Mülldeponien entsorgt werden können. Im Speziellen kann die Verwendung von Biomasseressourcen die Verbrauchsmengen der fossilen Ressourcen verringern. Somit kann die Verwendung von Biomasseressourcen die Umweltbelastung verringern.
Herkömmlicherweise wurden Versuche zur Herstellung von Formteilen aus biologisch abbaubaren Harzen, die aus Biomasseressourcen hergestellt sind, hauptsächlich unter Berücksichtigung der mechanischen Eigenschaften der biologisch abbaubaren Harze durchgeführt, während Versuche zur Verwendung der biologisch abbaubaren Harze auf dem Gebiet der elektrischen Kabel bzw. elektrischen Leitungen für Kraftfahrzeuge selten durchgeführt wurden ( JP 2007 - 191 547 A ).
Harzzusammensetzungen mit einem erhöhten Anteil an Biomasserohmaterial und daraus hergestellte Formteile für elektronische Geräte sind aus der JP 2010 - 143 978 A bekannt, wobei im Speziellen Harze verwendet werden, die unterschiedliche Gehalte an 3-Hydroxybutyrat-Struktureinheiten aufweisen. Die JP 2003 - 051 215 A offenbart isolierte elektrische Leitungen, bei denen der Leiter mit einem biologisch abbaubaren Harz mit ε-Caprolacton-Struktureinheiten umhüllt ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der Verwendung von biologisch abbaubaren Harzen auf dem Gebiet der elektrischen Kabel für eine Verwendung in Kraftfahrzeugen sind nicht nur mechanische Eigenschaften von den elektrischen Kabeln gefordert, sondern ist unter Berücksichtigung der Eigentümlichkeit der Orte, an denen die elektrischen Kabel für eine Verwendung in Kraftfahrzeugen verwendet werden, auch eine Wasserbeständigkeit der elektrischen Kabel für eine Verwendung in Kraftfahrzeugen gefordert. Die biologisch abbaubaren Harze werden jedoch aus Polyester hergestellt und weisen somit aufgrund ihrer Molekülstrukturen keine ausreichende Wasserbeständigkeit auf.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das oben beschriebene Problem durchgeführt, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein isoliertes Kabel bereitzustellen, das in der Lage ist, die Umweltbelastungen zu verringern, indem es eine erneuerbare Biomasseressource enthält, und das eine ausgezeichnet Wasserbeständigkeit aufweist, auch wenn es die Biomasseressource enthält.
Lösung des Problems
Zur Lösung der Aufgaben und gemäß dem Zweck der vorliegenden Erfindung umfasst ein isoliertes Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung einen Leiter und eine Isolierung, die den Umfang des Leiters umhüllt, wobei die Isolierung aus einer Harzzusammensetzung hergestellt ist, die ein biologisch abbaubares Harz enthält, das eine durch die folgende allgemeine Formel (1) dargestellte sich wiederholende Struktureinheit und eine durch die folgende allgemeinen Formel (2) dargestellte sich wiederholende Struktureinheit aufweist;

wobei jeder von R¹ und R² eine Alkylgruppe mit einem oder mehr Kohlenstoffatomen darstellt, mindestens einer von R¹ und R² eine Alkylgruppe mit drei oder mehr Kohlenstoffatomen darstellt und jedes von a und b eine natürliche Zahl von 1 oder mehr darstellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist mindestens einer von R¹ und R² in den allgemeinen Formeln (1) und (2) eine Alkylgruppe mit drei oder mehr Kohlenstoffatomen. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass in den allgemeinen Formeln (1) und (2) a = b = 1. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass R¹ in der allgemeinen Formel (1) eine Alkylgruppe mit einem Kohlenstoffatom darstellt. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass R² in der allgemeinen Formel (2) eine Alkylgruppe mit drei Kohlenstoffatomen darstellt.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Da das isolierte Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung die den Umfang des Leiters umhüllende (d.h. beschichtende) Isolierung einschließt, die aus der Harzzusammensetzung hergestellt ist, welche das biologisch abbaubare Harz mit den durch die allgemeinen Formeln (1) und (2) dargestellten sich wiederholenden Struktureinheiten enthält, ist das isolierte Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung in der Lage, die Umweltbelastungen zu verringern, und weist es eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit auf, auch wenn die Isolierung aus der Biomasseressource hergestellt ist.
Wenn zumindest einer von R¹ und R² in den allgemeinen Formeln (1) und (2) eine Alkylgruppe mit drei oder mehr Kohlenstoffatomen darstellt, nehmen die Kohlenstoffatome in den Seitenketten zu, um die Wasserbeständigkeit weiter zu verbessern. Darüber hinaus besitzt das biologisch abbaubare Harz eine ausreichende Eigenschaft der biologischen Abbaubarkeit, auch wenn die Wasserbeständigkeit verbessert ist.
Wenn darüber hinaus in den allgemeinen Formeln (1) und (2) a = b = 1, weist das biologisch abbaubare Harz sich wiederholende Struktureinheiten von 3-Hydroxyalkanoat auf, so dass es den Vorteil einer einfachen Verfügbarkeit aufweist. Wenn in diesem Fall in der allgemeinen Formel (1) R¹ eine Alkylgruppe mit einem Kohlenstoffatom darstellt, weist das biologisch abbaubare Harz sich wiederholende Struktureinheiten von 3-Hydroxybutyrat auf, so dass es eine ausgezeichnete Eigenschaft der biologischen Abbaubarkeit aufweist. Wenn darüber hinaus in der allgemeinen Formel (2) R² eine Alkylgruppe mit drei Kohlenstoffatomen darstellt, enthält das biologisch abbaubare Harz ein Copolymer aus 3-Hydroxyalkanoat enthaltend 3-Hydroxybutyrat. Auf diese Weise ist das biologisch abbaubare Harz in der Lage, die von der Isolierung des isolierten Kabels geforderte Festigkeit zu erfüllen.
Beschreibung von Ausführungsformen
Als Nächstes wird eine ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gegeben.
Beispiele des Aufbaus eines isolierten Kabels gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen einen Aufbau, der einen Leiter aus geglühten Kupferdrähten und eine Isolationsschicht, die dem Umfang des Leiters umhüllt, einschließt, und einen Aufbau, der einen abgeschirmten Leiter, der einen Leiter, eine Isolationsschicht und ein Geflecht, das den Umfang der Isolationsschicht umhüllt, einschließt, und eine Umhüllung, welche den Umfang des abgeschirmten Leiters umhüllt, einschließt.
Eine Isolierung, die aus einer Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung (auch als die vorliegende Zusammensetzung bezeichnet) hergestellt ist, wird vorteilhaft für die Isolationsschicht des isolierten Kabels oder für die Umhüllung des isolierten Kabels oder für sowohl die Isolationsschicht als auch die Umhüllung verwendet.
Die vorliegende Zusammensetzung enthält ein spezifisches biologisch abbaubares Harz. Das spezifische biologisch abbaubare Harz ist aus einer Biomasseressource hergestellt. Biomasseressourcen sind definiert als erneuerbare organische Ressourcen biologischen Ursprungs, die fossile Ressourcen ausschließen. Beispiele des spezifischen biologisch abbaubaren Harzes umfassen ein biologisch abbaubares Harz, bei dem ein Teil der Struktur ein biologisch abbaubares Harz ist, das aus einer Biomasseressource hergestellt ist, und ein biologisch abbaubares Harz, bei dem die gesamte Struktur aus einer Biomasseressource hergestellt ist.
Das spezifische biologisch abbaubare Harz besitzt eine durch die folgende allgemeine Formel (1) dargestellte sich wiederholende Struktureinheit und eine durch die folgende allgemeine Formel (2) dargestellte sich wiederholende Struktureinheit. Im Speziellen ist das spezifische biologisch abbaubare Harz ein Polyhydroxyalkanoat, das sich wiederholende Struktureinheiten von Hydroxyalkanoat mit vier oder mehr Kohlenstoffatomen aufweist. Im Vergleich mit Polymilchsäure ist in jeder der Struktureinheiten die Alkyleinheit vergrößert, weswegen angenommen wird, dass das spezifische biologisch abbaubare Harz hinsichtlich der wasserabweisenden Eigenschaft verbessert ist und somit eine verbesserte Wasserbeständigkeit aufweist.
In den Formeln stellt jeder von R¹ und R² eine Alkylgruppe mit einem oder mehr Kohlenstoffatomen dar, wobei mindestens einer von R¹ und R² eine Alkylgruppe mit drei oder mehr Kohlenstoffatomen darstellt. Die Alkylgruppe ist vorzugsweise eine lineare Alkylgruppe oder eine verzweigte Alkylgruppe. In den Formeln steht jedes von a und b für eine natürliche Zahl von eins oder mehr.
Es ist bevorzugt, dass das spezifische biologisch abbaubare Harz sich wiederholende Struktureinheiten aufweist, die durch die allgemeinen Formeln (1) und (2) dargestellt sind. Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass das spezifische biologisch abbaubare Harz eine oder mehrere Arten von sich wiederholenden Struktureinheiten aufweist, die verschieden sind von den durch die allgemeinen Formeln (1) und (2) dargestellten sich wiederholenden Struktureinheiten.
Beispiele der anderen sich wiederholenden Struktureinheiten schließen Laktat, das von Milchsäure abstammt, und Celluloseacetat ein. Wenn das spezifische biologisch abbaubare Harz die anderen sich wiederholenden Struktureinheiten aufweist, beträgt der Anteil der anderen sich wiederholenden Struktureinheiten vorzugsweise weniger als 10 % und weiter bevorzugt weniger als 5 %, unter Berücksichtigung, dass die Wasserbeständigkeit sichergestellt ist.
Unter Berücksichtigung, dass eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit erhalten wird, wird besonders bevorzugt das spezifische biologisch abbaubare Harz verwendet, das die durch die allgemeinen Formeln (1) und (2) dargestellten sich wiederholenden Struktureinheiten aufweist.
Es ist bevorzugt, dass die durch die allgemeinen Formeln (1) und (2) dargestellten Strukturen dieselben sind. Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass die durch die allgemeinen Formeln (1) und (2) dargestellten Strukturen voneinander verschieden sind. Unter Berücksichtigung, dass die physikalischen Eigenschaften auf einfache Weise verbessert werden können, werden weiter bevorzugt die durch die allgemeinen Formeln (1) und (2) dargestellten Strukturen, die voneinander verschieden sind, verwendet.
Wenn die durch die allgemeinen Formeln (1) und (2) dargestellten Strukturen voneinander verschieden sind und unter der Voraussetzung, dass die durch die allgemeine Formel (1) dargestellte Struktur gleich A ist und die durch die allgemeine Formel (2) dargestellte Struktur gleich B ist, kann das spezifische biologisch abbaubare Harz ein Blockpolymer sein, das durch die folgende Formel (3) dargestellt ist, oder kann ein statistisches Polymer (randomisiertes Polymer) sein, das durch die folgende Formel (4) dargestellt ist. In der Formel (3) steht jedes von m und n für eine natürliche Zahl von eins oder mehr. Im Speziellen stellt die Formel (3) ein Copolymer aus einem Block, der durch die allgemeine Formel (1) dargestellte Strukturen aufweist, die m-mal wiederholt sind, und einem Block, der durch die allgemeine Formel (2) dargestellte Strukturen aufweist, die n-mal wiederholt sind, dar.
(A) (B)-(A)-(A)-(B)- (4)
Es ist bevorzugt, dass in den allgemeinen Formeln (1) und (2) jeder von R¹ und R² zehn oder weniger Kohlenstoffatome aufweist. Darüber hinaus ist es in den allgemeinen Formeln (1) und (2) bevorzugt, dass jedes von a und b eine natürliche Zahl von zehn oder weniger darstellt. Wenn die Kohlenstoffatome von R¹ und R² und a und b mehr als zehn betragen, kann das biologisch abbaubare Harz nicht auf einfache Weise hergestellt werden, so dass die Produktivitätsrate verringert ist.
In den allgemeinen Formeln (1) und (2) stellt mindestens einer von R¹ und R² eine Alkylgruppe mit drei oder mehr Kohlenstoffatomen dar. Die Kohlenstoffatome der Seitenketten sind erhöht, um die Wasserbeständigkeit weiter zu verbessern. Es wird angenommen, dass diese Verbesserung dadurch bewirkt wird, dass das biologisch abbaubare Harz aufgrund der vermehrten Kohlenstoffatome in den Seitenketten hinsichtlich der wasserabweisenden Eigenschaft verbessert ist. Darüber hinaus weist das biologisch abbaubare Harz eine ausreichende Eigenschaft zum biologischen Abbau auf, auch wenn es hinsichtlich der Wasserbeständigkeit verbessert ist.
In den allgemeinen Formeln (1) und (2) ist es darüber hinaus bevorzugt, dass a = b = 1. In diesem Fall ist das biologisch abbaubare Harz ein Poly-3-hyroxyalkanoat, das sich wiederholende Struktureinheiten von 3-Hydroxyalkanoat, welche von einer durch die folgende Formel (5) dargestellte 3-Hydroxycarbonsäure stammen, aufweist. In der Formel (5) stellt R³ eine Alkylgruppe mit einem oder mehr Kohlenstoffatomen dar. Indem es beispielsweise in Zellen von Mikroorganismen aus Methangas synthetisiert wird, besitzt das Poly-3-hydroxyalkanoat den Vorteil einer einfachen Verfügbarkeit. Das von Mikroorganismen hergestellte Poly-3-hydroxyalkanoat ist hauptsächlich Poly-3-hydroxybutyrat; wobei jedoch durch Ändern der Nahrungsquelle verschiedenartige Poly-3-hydroxyalkanoate hergestellt werden können.
Zudem ist es bevorzugt, dass a = b = 1.
Wenn in den allgemeinen Formeln (1) und (2) a = b = 1, ist es bevorzugt, dass jede der durch R¹ und R² dargestellten Alkylgruppen fünf oder weniger Kohlenstoffatome aufweist. Der Grund hierfür ist, dass unter dieser Bedingung das biologisch abbaubare Harz den Vorteil einer leichten Herstellung aufweist.
Wenn in den allgemeinen Formeln (1) und (2) a = b = 1, ist es darüber hinaus bevorzugt, dass in der allgemeinen Formel (2) R² eine Alkylgruppe mit drei oder mehr Kohlenstoffatomen darstellt und in der allgemeinen Formel (1) R¹ eine Alkylgruppe mit einem Kohlenstoffatom darstellt. In diesem Fall weist das biologisch abbaubare Harz sich wiederholende Struktureinheiten von 3-Hydroxybutyrat auf und besitzt daher ein ausgezeichnetes Vermögen der biologischen Abbaubarkeit.
Wenn in den allgemeinen Formeln (1) und (2) a = b = 1, ist es darüber hinaus bevorzugt, dass in der allgemeinen Formel (1) R¹ eine Alkylgruppe mit einem Kohlenstoffatom darstellt und in der allgemeinen Formel (2) R² eine Alkylgruppe mit drei Kohlenstoffatomen darstellt. In diesem Fall enthält das biologisch abbaubare Harz ein Copolymer aus 3-Hydroxyalkanoat enthaltend 3-Hydroxybutyrat. Auf diese Weise ist das biologisch abbaubare Harz in der Lage, die Anforderungen an die Festigkeit der Isolierung des isolierten Kabels zufriedenzustellen.
In dem spezifischen biologisch abbaubaren Harz umfassen Beispiele der durch die allgemeinen Formeln (1) und (2) dargestellten Struktureinheiten eine 3-Hydroxybuttersäure, eine 3-Hydroxyvaleriansäure, eine 3-Hydroxyhexansäure und eine 3-Hydroxyheptansäure.
Das spezifische biologisch abbaubare Harz kann vorzugsweise durch Extraktion von kultivierten Mikroorganismen hergestellt werden.
In der vorliegenden Zusammensetzung kann als ein Harzbestandteil lediglich das spezifische biologisch abbaubare Harz enthalten sein oder können je nach Notwendigkeit nicht nur das spezifische biologisch abbaubare Harz, sondern auch andere Harzbestandteile enthalten sein, innerhalb eines Bereichs, bei dem die physikalischen Eigenschaften der vorliegenden Zusammensetzung nicht verschlechtert sind. Beispiele der anderen Harzbestandteile schließen ein Polyvinylchloridharz, ein Olefinharz, ein anderes biologisch abbaubares Harz und ein Polyamidharz ein.
Wenn die vorliegende Zusammensetzung die anderen Harzbestandteile enthält, ist der Gehalt des spezifischen biologisch abbaubaren Harzes nicht speziell beschränkt; jedoch liegt im Hinblick auf eine Verringerung der Umweltbelastung durch Verwenden einer Biomasseressource der Gehalt vorzugsweise bei 5 Masse-% oder mehr, weiter bevorzugt bei 10 Masse-% oder mehr und noch weiter bevorzugt bei 15 Masse-% oder mehr bezogen auf die Harzbestandteile der vorliegenden Zusammensetzung.
Für das Polyvinylchloridharz kann ein im Handel erhältliches Produkt verwendet werden. Beispiele des im Handel erhältlichen Produkts umfassen die „ELASLEN“-Reihen, die von SHOWA DENKO K.K. hergestellt werden, und die „RYURON“-Reihen, die von TAIYO VINYL CORPORATION hergestellt werden. Es kann ein Polyvinylchloridharz einer einzigen Art allein verwendet werden oder es können Polyvinylchloridharze von zwei oder mehreren Arten zusammen verwendet werden.
Das Polyvinylchloridharz kann einen Weichmacher enthalten. Beispiele des Weichmachers umfassen Dimethylphthalat (DMP), Diethylphthalat (DEP), Dibutylphthalat (DBP), Diisodecylphthalat (DINP) und Di-2-ethylhexylphthalat (DOP).
Beispiele des Olefinharzes umfassen ein Polyolefin wie ein Polyethylen und ein Polypropylen, ein Ethylencopolymer wie ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) und ein Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer (EEA), und ein Propylencopolymer wie ein Propylen-Vinylacetat-Copolymer und ein Propylen-Ethylacrylat-Copolymer. Beispiele des Polyethylens umfassen Polyethylen geringer Dichte, Polyethylen hoher Dichte und lineares Polyethylen geringer Dichte und Metallocenpolyethylen. Beispiele des Polypropylens umfassen Homopolypropylen, Blockpolypropylen und statistisches Polypropylen. Das Olefinharz kann durch ein Säureanhydrid oder eine Carbonsäure modifiziert sein oder kann nicht modifiziert sein.
Als das Olefinharz wird bevorzugt das Polypropylen verwendet, da daraus eine Zusammensetzung hergestellt werden kann, die hinsichtlich der Abnutzungsbeständigkeit ausgezeichnet ist. Unter den Polypropylenen wird ein Blockcopolymer aus einem Polyethylen und einem Polypropylen (ein Blockpolypropylen) besonders bevorzugt als das Olefinharz verwendet, da daraus eine Zusammensetzung hergestellt werden kann, in der ein harmonischer Ausgleich zwischen Kältebeständigkeit und Abnutzungsbeständigkeit aufrechterhalten wird.
Beispiele des anderen biologisch abbaubaren Harzes umfassen aliphatische Polyester, die von dem spezifischen biologisch abbaubaren Harz verschieden sind, deren Derivate, Polysaccharide und deren Derivate. Beispiele des anderen biologisch abbaubaren Harzes umfassen Polymilchsäure, Polybutylensuccinat, Cellulose und Cellulosederivate wie Celluloseacetat. Die Cellulose und die Cellulosederivate werden aus Holz erhalten und sind nicht essbar, so dass kein Handelskonflikt zwischen Nahrungsmittel und Holz auftritt.
Die vorliegende Zusammensetzung kann zusätzlich zu den oben beschriebenen Bestandteilen je nach Notwendigkeit innerhalb eines Bereichs, bei dem die physikalischen Eigenschaften nicht verschlechtert sind, ein Dehydratisierungsmittel enthalten. Das Dehydratisierungsmittel weist die Funktion auf, dass es, wenn die Isolierung des isolierten Kabels in Wasser eingetaucht wird, das Wasser aufnimmt, um zu verhindern, dass das spezifische biologisch abbaubare Harz in Kontakt mit Wasser gebracht wird. Somit kann ein hydrolytischer Abbau des spezifischen biologisch abbaubaren Harzes in der Isolierung verhindert werden, auch wenn die Isolierung in Kontakt mit Wasser gebracht wird. Auf diese Weise wird die Zusammensetzung, wenn sie das spezifische biologisch abbaubare Harz enthält, hinsichtlich der Wasserbeständigkeit verbessert. Darüber hinaus wird die Zusammensetzung hinsichtlich der Wasserbeständigkeit verbessert, da verhindert wird, dass das spezifische biologisch abbaubare Harz in Kontakt mit Wasser gebracht wird.
Beispiele des Dehydratisierungsmittels umfassen Carbodiimid, Benzotriazol, Succinimid und deren Derivate. Es kann eine einzelne Art des Dehydratisierungsmittels allein verwendet werden oder es können zwei oder mehrere Arten der Dehydratisierungsmittel zusammen verwendet werden. Von den Dehydratisierungsmitteln werden das Carbodiimid und dessen Derivate bevorzugt verwendet, da sie effektiver einen hydrolytischen Abbau des spezifischen biologisch abbaubaren Harzes verhindern können.
Beispiele des Carbodiimids und dessen Derivaten umfassen Dicyclohexylcarbodiimid, Diisopropylcarbodiimid, 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimid-hydrochlorid, 3-(Dimethylamino)propylethylcarbodiimid, tert-Butylethylcarbodiimid und Di-tert-butylcarbodiimid. Darunter werden das Dicyclohexylcarbodiimid und das Diisopropylcarbodiimid bevorzugt verwendet, da diese in Mengen hergestellt werden können.
Beispiele des Benzotriazols und dessen Derivaten umfassen Hydroxybenzotriazol, 1-Hydroxy-7-azabenzotriazol, 1-(Methoxymethyl)-1H-benzotriazol und 1-(Chlormethyl)-1H-benzotriazol.
Beispiele des Succinimids und dessen Derivaten umfassen N-Hydroxysuccinimid, N-(Bromacetoxy)succinimid, N-Bromsuccinimid und Ortho-(2-chlorbenzyl-oxycarbonyl)-N-hydroxysuccinimid.
Der Gehalt des Dehydratisierungsmittels liegt vorzugsweise innerhalb von 0,1 bis 20 Masseteilen bezogen auf 100 Masseteile der Harzbestandteile, welche das spezifische biologisch abbaubare Harz enthalten, weiter bevorzugt innerhalb von 1 bis 15 Masseteilen und noch weiter bevorzugt innerhalb von 3 bis 15 Masseteilen. Wenn der Gehalt des Dehydratisierungsmittels weniger als 0,1 Masseteile beträgt, neigt der Effekt der Verbesserung der Wasserbeständigkeit dazu, verringert zu sein. Wenn demgegenüber der Gehalt des Dehydratisierungsmittels mehr als 20 Masseteile beträgt, wird der Effekt der Verbesserung der Wasserbeständigkeit nicht weiter verbessert. Darüber hinaus wird die Kompatibilität zwischen dem Dehydratisierungsmittel und den Harzbestandteilen, welche das spezifische biologisch abbaubare Harz enthalten, verschlechtert, so dass die Isolierung dazu neigt, eine verringerte Abnutzungsbeständigkeit und eine unansehnliche Oberflächenerscheinung aufzuweisen.
Die vorliegende Zusammensetzung kann zusätzlich zu den oben beschriebenen Bestandteilen je nach Notwendigkeit innerhalb eines Bereichs, bei dem die physikalischen Eigenschaften nicht verschlechtert sind, ein Additiv enthalten. Beispiele des Additivs umfassen ein flammhemmendes Mittel, ein Antioxidationsmittel, einen Kupferinhibitor (Metalldeaktivator), einen UV-Absorber, ein Mittel zum Maskieren von UV-Strahlen, ein Verarbeitungshilfsmittel (z. B. Wachs), ein Färbemittel, einen Kompatibilitätsbeschleuniger und einen Weichmacher. Beispiele des flammhemmenden Mittels umfassen ein stickstoffhaltiges flammhemmendes Mittel, ein halogenhaltiges flammhemmendes Mittel und ein Metallhydrat.
Beispiele des stickstoffhaltigen flammhemmenden Mittels umfassen Melaminisocyanurat. Der Gehalt des stickstoffhaltigen flammhemmenden Mittels beträgt vorzugsweise 5 bis 100 Masseteile bezogen auf 100 Masseteile der Harzbestandteile, da die Zusammensetzung eine für isolierte Kabel zur Verwendung in Kraftfahrzeugen geforderte ausreichende flammhemmende Eigenschaft aufweisen kann. Der Gehalt des stickstoffhaltigen flammhemmenden Mittels beträgt weiter bevorzugt 10 bis 95 Masseteile und noch weiter bevorzugt 15 bis 90 Masseteile bezogen auf 100 Masseteile der Basisharze.
Beispiele des halogenhaltigen flammhemmenden Mittels umfassen Ethylenbis(pentabrombenzol). Der Gehalt des halogenhaltigen flammhemmenden Mittels beträgt vorzugsweise 5 bis 90 Masseteile bezogen auf 100 Masseteile der Harzbestandteile, da die Zusammensetzung eine für isolierte Kabel zur Verwendung in Kraftfahrzeugen geforderte ausreichende flammhemmende Eigenschaft aufweisen kann. Der Gehalt des halogenhaltigen flammhemmenden Mittels beträgt weiter bevorzugt 10 bis 85 Masseteile und noch weiter bevorzugt 15 bis 80 Masseteile bezogen auf 100 Masseteile der Basisharze.
Beispiele des Metallhydrats umfassen Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid und Calciumhydroxid. Darunter wird das Magnesiumhydroxid besonders bevorzugt verwendet. Das Metallhydrat besitzt eine mittlere Teilchengröße von vorzugsweise 0,1 bis 20 µm, weiter bevorzugt 0,2 bis 10 µm und noch weiter bevorzugt 0,5 bis 5 µm. Wenn die mittlere Teilchengröße weniger als 0,1 µm beträgt, tritt eine Sekundärkohäsion zwischen Teilchen auf, um eine Neigung zur Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der vorliegenden Zusammensetzung aufzuzeigen. Wenn die mittlere Teilchengröße mehr als 20 µm beträgt, neigt das isolierte Kabel dazu, eine unansehnliche Oberflächenerscheinung aufzuweisen.
Der Gehalt des Metallhydrats beträgt vorzugsweise 30 bis 250 Masseteile bezogen auf 100 Masseteile der Harzbestandteile, da die Zusammensetzung eine für isolierte Kabel zur Verwendung in Kraftfahrzeugen geforderte ausreichende flammhemmende Eigenschaft aufweisen kann. Der Gehalt des Metallhydrats beträgt weiter bevorzugt 50 bis 200 Masseteile und noch weiter bevorzugt 60 bis 180 Masseteile bezogen auf 100 Masseteile der Basisharze.
Es ist bevorzugt, dass das Metallhydrat einer Oberflächenbehandlung unter Verwendung eines organischen Polymers unterzogen wird. Beispiele des organischen Polymers umfassen ein Olefinharz. Beispiele des Olefinharzes, das als das Oberflächenbehandlungsmittel für das Metallhydrat verwendet wird, umfassen die oben beschriebenen Olefinharze, die vorteilhaft als das Matrixpolymer der vorliegenden Zusammensetzung zusammen mit dem spezifischen biologisch abbaubaren Harz verwendet werden, ein Homopolymer oder Copolymer eines alpha-Olefins wie 1-Hepten, 1-Octan, 1-Nonen und 1-Decen und deren Mischungen.
Das Oberflächenbehandlungsmittel für das Metallhydrat kann durch eine Carbonsäure modifiziert sein. Beispiele der Modifikation umfassen eine Säuremodifikation derart, dass eine Carboxylgruppe (Säure) unter Verwendung eines Modifikationsmittels wie einer ungesättigten Carbonsäure und eines Derivats davon in das oben beschriebene alpha-Olefinpolymer eingebracht ist. Spezifische Beispiele des Modifikationsmittels umfassen eine Maleinsäure und eine Fumarsäure als die ungesättigte Carbonsäure, und ein Maleinsäureanhydrid (MAH), einen Maleinsäuremonoester und einen Maleinsäurediester als das Derivat. Darunter werden die Maleinsäure und das Maleinsäureanhydrid bevorzugt verwendet. Es kann ein Modifikationsmittel einer einzelnen Art allein verwendet werden oder es können Modifikationsmittel von zwei oder mehreren Arten zusammen verwendet werden.
Beispiele eines Verfahrens zum Einbringen der Säure in das Oberflächenbehandlungsmittel umfassen ein Pfropfverfahren und ein Direktverfahren. Der prozentuale massenbezogene Anteil der verwendeten Säure des verwendeten Modifikationsmittels beträgt normalerweise 0,1 bis 20 Masse-% bezogen auf das Polymer, vorzugsweise 0,2 bis 10 Masse-% und noch weiter bevorzugt 0,2 bis 5 Masse-%.
Das Verfahren zur Oberflächenbehandlung des Metallhydrats mit dem Oberflächenbehandlungsmittel ist nicht speziell beschränkt. Es kann eine Vielzahl an Oberflächenbehandlungsverfahren verwendet werden. Beispiele des Verfahrens zur Oberflächenbehandlung des Metallhydrats umfassen ein Oberflächenbehandlungsmittel, bei dem die Oberflächenbehandlung zum Zeitpunkt des Pulverisierens des Metallhydrats durchgeführt wird, und ein Oberflächenbehandlungsverfahren, bei dem das Metallhydrat vorab pulverisiert wird und dann das pulverisierte Metallhydrat mit dem Oberflächenbehandlungsmittel gemischt wird, um einer Oberflächenbehandlung unterzogen zu werden. Das Oberflächenbehandlungsverfahren ist vorzugsweise ein Nassverfahren unter Verwendung eines Lösungsmittels oder ein Trockenverfahren unter Verwendung keines Lösungsmittels.
Beispiele des in dem Nassverfahren verwendeten Lösungsmittels umfassen einen aliphatischen Kohlenwasserstoff wie Pentan, Hexan und Heptan und einen aromatischen Kohlenwasserstoff wie Benzol, Toluol und Xylol. Beispiele des Verfahrens zur Oberflächenbehandlung des Metallhydrats umfassen darüber hinaus ein Oberflächenbehandlungsverfahren, bei dem das Oberflächenbehandlungsmittel zu dem Metallhydrat und den Basisharzen zum Zeitpunkt der Herstellung der vorliegenden Zusammensetzung gegeben wird und das Metallhydrat zum Zeitpunkt des Knetens der Zusammensetzung oberflächenbehandelt wird.
Das isolierte Kabel der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise hergestellt werden durch Extrudieren und Formen der vorliegenden Zusammensetzung auf dem Umfang des Leiters. Das Verfahren zur Herstellung der vorliegenden Zusammensetzung ist nicht speziell beschränkt, und es kann ein bekanntes Verfahren verwendet werden. Die vorliegende Zusammensetzung kann beispielsweise hergestellt werden durch Schmelzen und Kneten und gleichförmiges Dispergieren der wesentlichen Bestandteile und optionalen Bestandteile der vorliegenden Zusammensetzung unter Verwendung eines üblichen Kneters wie eines Banbury-Mischers, eines Druckkneters, eines Knetextruders, eines Zweischneckenextruders und einer Walze.
Das isolierte Kabel der vorliegenden Erfindung mit dem oben beschriebenen Aufbau umfasst die aus der Biomasseressource hergestellte Isolierung, so dass die Menge an verwendeten fossilen Ressourcen in dem isolierten Kabel der vorliegenden Erfindung gegenüber einem herkömmlichen isolierten Kabel verringert werden kann. Im Vergleich mit den fossilen Ressourcen ist darüber hinaus die Biomasseressource innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums erneuerbar und ist kohlenstoffneutral, so dass das isolierte Kabel der vorliegenden Erfindung in der Lage ist, die Umweltbelastung mehr zu verringern als ein herkömmliches isoliertes Kabel.
Das isolierte Kabel der vorliegenden Erfindung, das die aus dem spezifischen biologisch abbaubaren Harz hergestellte Isolierung umfasst, ist in der Lage, die Umweltbelastungen zu verringern, und besitzt eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit, auch wenn die Isolierung aus der Biomasseressource hergestellt ist. Das spezifische biologisch abbaubare Harz weist Struktureinheiten auf, bei denen gegenüber Polymilchsäure die Alkylketten vergrößert sind, wobei angenommen wird, dass das spezifische biologisch abbaubare Harz hinsichtlich der wasserabweisenden Eigenschaft verbessert ist, so dass die Wasserbeständigkeit verbessert ist.
BEISPIELE
Unter Bezug auf Beispiele wird nun speziell eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung gegeben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Synthese der biologisch abbaubaren Harze 1 bis 6
Die biologisch abbaubaren Harze 1 bis 6 mit den durch die nachfolgende allgemeine Formel (6) dargestellten Strukturen wurden synthetisiert durch Ändern der Fermentationsbedingungen von Kulturen von Mikroorganismen. Die Strukturen der synthetisierten biologisch abbaubaren Harze wurden mittels eines Protonen-NMR-Verfahrens, eines Kohlenstoff-NMR-Verfahrens oder eines IR-Verfahrens (Infrarot-Verfahren) identifiziert. In der allgemeinen Formel (6) steht m für einen prozentualen Anteil (eine natürliche Zahl von 1 bis 100) der durch die allgemeine Formel (1) dargestellten sich wiederholenden Struktureinheiten, stellt jeder von R¹ und R² eine Alkylgruppe mit einem oder mehr Kohlenstoffatomen dar und stellt jedes von a und b eine natürliche Zahl von eins oder mehr dar.
Andere Biomassekunststoffbestandteile

◯ Polymilchsäure (V351X51), hergestellt von TORAY INDUSTRIES, INC.
○ Polymilchsäure (V554R10), hergestellt von TORAY INDUSTRIES, INC.
○ Polymilchsäure (TCA8070MN), hergestellt von UNITIKA LTD.
○ Celluloseacetat (15300-26), hergestellt von DAICEL CORPORATION
○ Celluloseacetat (15300-31), hergestellt von DAICEL CORPORATION
○ Polybutylensuccinat (NF01U), hergestellt von CHEMITECH INC.
○ Polybutylensuccinat (BIONOLLE1020), hergestellt von SHOWA HIGHPOLYMER CO., LTD.

Additiv

○ Antioxidationsmittel (IRGANOX 1010), hergestellt von CIBA SPECIALTY CHEMICALS INC.

Beispiele 1 bis 6
Es wurden Harzzusammensetzungen, welche die in Tabelle 1 aufgezeigten Zusammensetzungen (Masseteile) aufwiesen, hergestellt durch Mischen der spezifischen biologisch abbaubaren Harze und der Additive unter Verwendung eines Doppelwellenkneters bei 200 °C und wurden die Harzzusammensetzungen dann unter Verwendung einer Pelletisiermaschine zu Pellets geformt. Es wurden Leiter (mit einer Querschnittsfläche von 0,5 mm²), von denen jeder ein durch Bündeln von sieben Weichkupferdrähten hergestellter Weichkupferstrang war, unter Verwendung einer Extrusionsformmaschine derart mit aus den Pellets der Harzzusammensetzungen hergestellten Isolierungen extrusionsbeschichtet, dass sie eine Dicke von 0,2 mm aufwiesen. Auf diese Weise wurden die isolierten Kabel der Beispiele 1 bis 6 erhalten.
Vergleichsbeispiele 1 bis 7
Die isolierten Kabel der Vergleichsbeispiele 1 bis 7 wurden auf dieselbe Weise wie die Beispiele erhalten, mit der Ausnahme, dass die anderen Biomassekunststoffbestandteile anstelle der spezifischen biologisch abbaubaren Harze verwendet wurden.
Die isolierten Kabel der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden einem Kältebeständigkeitstest und einem Wasserbeständigkeitstest unterzogen. Die Testergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 aufgezeigt. Der Kältebeständigkeitstest und der Wasserbeständigkeitstest wurden wie folgt durchgeführt.
Kältebeständigkeitstestverfahren
Der Kältebeständigkeitstest wurde gemäß dem JIS C3005 durchgeführt. Im Speziellen wurde jedes der isolierten Kabel der Beispiele und Vergleichsbeispiele zu Testproben mit der Länge 38 mm geschnitten. Für jedes der isolierten Kabel der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden fünf Testproben hergestellt. Jede der Testproben wurde in eine Kältebeständigkeitstestmaschine gegeben und, während sie auf eine gegebene Temperatur gekühlt wurde, mit einem Schlagwerkzeug geschlagen und wurde der Zustand nach dem Schlagen für jede der Testproben begutachtet. Die Temperatur zu dem Zeitpunkt, wenn alle fünf Testproben gebrochen waren, wurde als die Kältebeständigkeitstemperatur des isolierten Kabels bestimmt.
Wasserbeständigkeitstestverfahren

Der Wasserbeständigkeitstest wurde gemäß dem ISO 6722 durchgeführt. Im Speziellen wurde jedes der isolierten Kabel der Beispiele und der Vergleichsbeispiele während fünf Wochen in heißes Wasser bei 80 °C getaucht und wurde dann ein Isolationswiderstandswert einer jeden Isolierung gemessen. Die isolierten Kabel, die einen Isolationswiderstandswert von 1 × 10⁹ Ω·mm oder mehr aufwiesen, wurden mit bestanden bewertet. Die isolierten Kabel, die einen Isolationswiderstandswert von weniger als 1 x 10⁹ Ω·mm aufwiesen, wurden mit nicht bestanden bewertet. Tabelle 1

	Kohlenstoffatome		a	b	m	Beispiel
	R¹	R²				1	2	3	4*	5	6
Biologisch abbaubares Harz 1	10	8	10	10	60	100	-	-	-	-	-
Biologisch abbaubares Harz 2	5	3	5	5	70	-	100	-	-	-	-
Biologisch abbaubares Harz 3	5	8	1	1	60	-	-	100	-	-	-
Biologisch abbaubares Harz 4	1	2	1	1	80	-	-	-	100	-	-
Biologisch abbaubares Harz 5	3	1	1	1	95	-	-	-	-	100	-
Biologisch abbaubares Harz 6	1	3	1	1	95	-	-	-	-	-	100
Antioxidationsmittel (IRGANOX 1010)						1	1	1	1	1	1
Kältebeständigkeit (°C)						-30	-25	-30	-25	-25	-20
Wasserbeständigkeit						bestanden	bestanden	bestanden	bestanden	bestanden	bestanden
* Beispiel 4 ist nicht von der vorliegenden Erfindung umfasst.

Tabelle 2

	Vergleichsbeispiel
	1	2	3	4	5	6	7
Polymilchsäure (V351X51)	100	-	-	-	-	-	-
Polymilchsäure (V554R10)	-	100	-	-	-	-	-
Polymilchsäure (TCA8070MN)	-	-	100	-	-	-	-
Celluloseacetat (15300-26)	-	-	-	100	-	-	-
Celluloseacetat (15300-31)	-	-	-	-	100	-	-
Polybutylensuccinat (NF01U)	-	-	-	-	-	100	-
Polybutylensuccinat (BIONOLLE1020)	-	-	-	-	-	-	100
Antioxidationsmittel (IRGANOX 1010)	1	1	1	1	1	1	1
Kältebeständigkeit (°C)	-30	-20	-25	-25	-30	-25	-25
Wasserbeständigkeit	nicht bestanden	nicht bestanden	nicht bestanden	nicht bestanden	nicht bestanden	nicht bestanden	nicht bestanden

Jede der Isolierungen der isolierten Kabel der Vergleichsbeispiele wurde aus einem Harzbestandteil hergestellt, bestehend aus einem von Polymilchsäure, Celluloseacetat und Polybutylensuccinat, und war daher hinsichtlich der Wasserbeständigkeit unzureichend. Demgegenüber wurde jede der Isolierungen der isolierten Kabel der Beispiele aus dem Harzbestandteil des spezifischen biologisch abbaubaren Harzes hergestellt und war somit hinsichtlich der Wasserbeständigkeit ausgezeichnet, während sie auch eine Kältebeständigkeit aufwies.
Es konnte daher gezeigt werden, dass die isolierten Kabel der vorliegenden Erfindung in der Lage sind, die Umweltbelastung zu verringern, indem sie die erneuerbare Biomasseressource enthielten, und eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit aufweisen, auch wenn sie die Biomasseressource enthielten.
Die vorangegangene Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung gegeben; es ist jedoch nicht beabsichtigt, dass diese erschöpfend ist oder die vorliegende Erfindung auf die speziell offenbarte Form einschränkt, und es sind Modifikationen und Variationen möglich, solange diese nicht von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abweichen.

Claims

Isoliertes Kabel, das einen Leiter und eine den Umfang des Leiters umhüllende Isolierung umfasst, wobei die Isolierung hergestellt ist aus einer Harzzusammensetzung, die ein biologisch abbaubares Harz mit einer durch die nachfolgende allgemeine Formel (1) dargestellten sich wiederholenden Struktureinheit und einer durch die nachfolgende allgemeine Formel (2) dargestellten sich wiederholenden Struktureinheit enthält;

wobei jeder von R¹ und R² eine Alkylgruppe mit einem oder mehr Kohlenstoffatomen darstellt, mindestens einer von R¹ und R² eine Alkylgruppe mit drei oder mehr Kohlenstoffatomen darstellt und jedes von a und b eine natürliche Zahl von eins oder mehr darstellt.
Isoliertes Kabel nach Anspruch 1, wobei in den allgemeinen Formeln (1) und (2) a = b = 1.
Isoliertes Kabel nach Anspruch 2, wobei in der allgemeinen Formel (1) R¹ eine Alkylgruppe mit einem Kohlenstoffatom darstellt.
Isoliertes Kabel nach Anspruch 3, wobei in der allgemeinen Formel (2) R² eine Alkylgruppe mit drei Kohlenstoffatomen darstellt.