DE112014005808T5

DE112014005808T5 - Isolierter Draht

Info

Publication number: DE112014005808T5
Application number: DE112014005808.4T
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: 2013-12-19
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-09-08
Also published as: WO2015093255A1; US20160314870A1; CN105830175A; JP2015118835A

Abstract

Bereitgestellt wird ein isolierter Draht, der eine isolierende Schicht beinhaltet, die vernetztes Silikongummi enthält und die eine gute Verschleißbeständigkeit und eine gute Benzin- bzw. Kraftstoffbeständigkeit aufweist. Den isolierten Draht (1) erhält man durch Bedecken eines Leiters (2) mit einer isolierenden Schicht (3), die vernetztes Silikongummi enthält. Der isolierte Draht (1) ist derart ausgestaltet, dass eine Änderung des Elastizitätsmoduls in radialer Richtung nicht größer als 20% ist, wobei die Änderung des Elastizitätsmoduls unter Verwendung von Elastizitätsmoduln an mehreren verschiedenen Positionen in radialer Richtung der isolierenden Schicht (3) auf Grundlage von Gleichung (1) bestimmt wird: Änderung des Elastizitätsmoduls (%) = [(Maximalwert des Elastizitätsmoduls – Minimalwert des Elastizitätsmoduls)/ Maximalwert des Elastizitätsmoduls] × 100(1)

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen isolierten Draht und insbesondere einen isolierten Draht, der vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, einer elektrischen/elektronischen Einrichtung und dergleichen Verwendung finden soll.
Hintergrund
solierende Materialien für isolierte Drähte zur Verwendung in Fahrzeugen, so beispielsweise in Kraftfahrzeugen, müssen verschiedene Eigenschaften aufweisen, so beispielsweise bestimmte mechanische Eigenschaften, eine flammenhemmende Wirkung, Wärmebeständigkeit und Kältebeständigkeit. Verwendet werden als derartige Typen von isolierenden Materialien im Allgemeinen oftmals Materialien, die Halogen enthalten, so beispielsweise Polyvinylchloridharze, und Verbindungen, in die ein halogenhaltiger Flammenhemmer eingemischt ist.
Da diese Typen von isolierenden Materialien Halogen enthalten, wird, wenn sie durch Verbrennung entsorgt werden, in einigen Fällen korrosives Gas erzeugt. Daher sind mit Blick auf den Umweltschutz und dergleichen Versuche unternommen worden, nicht halogenhaltige isolierende Materialien zu verwenden.
Patentdruckschrift 1 offenbart beispielsweise, dass ein nicht halogenhaltiges isolierendes Material, das man durch Mischen von Aluminiumhydroxid mit nicht vernetztem Silikongummi erhält, als isolierendes Material für einen isolierten Draht verwendet wird. Das einer Erwärmung unterzogene Silikongummi wird als vernetztes Silikongummi verwendet.
Zitierstellenliste
Patentdruckschrift

Patentdruckschrift 1: japanisches Patent Nr. 3555101

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Werden isolierte Drähte, bei denen vernetztes Silikongummi in einer isolierenden Schicht Verwendung findet, in Kraftfahrzeugen und dergleichen verwendet, so ist eine Verbesserung der Verschleißbeständigkeit und der Benzin- bzw. Kraftstoffbeständigkeit erwünscht. Insbesondere wenn der isolierenden Schicht, die vernetztes Silikongummi beinhaltet, kein Füllstoff zugesetzt ist, neigen die Verschleißbeständigkeit und die Benzin- bzw. Kraftstoffbeständigkeit stark dazu abzunehmen.
Das von der vorliegenden Erfindung zu lösende Problem besteht in der Bereitstellung eines isolierten Drahtes, der eine isolierende Schicht beinhaltet, die vernetztes Silikongummi enthält und die eine gute Verschleißbeständigkeit und eine gute Benzin- bzw. Kraftstoffbeständigkeit aufweist.
Lösung des Problems
Zur Lösung der vorbeschriebenen Probleme ist ein isolierter Draht entsprechend der vorliegenden Erfindung ein isolierter Draht, bei dem ein Leiter mit einer isolierenden Schicht bedeckt ist, die vernetztes Silikongummi enthält, wobei eine Änderung des Elastizitätsmoduls in radialer Richtung nicht größer als 20% ist, wobei die Änderung des Elastizitätsmoduls unter Verwendung von Elastizitätsmoduln an mehreren verschiedenen Positionen in radialer Richtung der isolierenden Schicht auf Grundlage von Gleichung (1) bestimmt wird: Änderung des Elastizitätsmoduls (%) = [(Maximalwert des Elastizitätsmoduls – Minimalwert des Elastizitätsmoduls)/ Maximalwert des Elastizitätsmoduls] × 100 (1)
Bei dem isolierten Draht entsprechend der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, wenn die mehreren verschiedenen Positionen in radialer Richtung der isolierenden Schicht drei Punkte sind, wobei ein Punkt im Wesentlichen in einem Zentrum in radialer Richtung befindlich ist, ein Punkt an einer Außenseite in Bezug auf den zentralen Punkt befindlich ist, und ein Punkt an einer Innenseite in Bezug auf den zentralen Punkt befindlich ist.
Bei dem isolierten Draht entsprechend der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, wenn das vernetzte Silikongummi eine Shore-A-Härte von wenigstens 50 aufweist.
Der isolierte Draht entsprechend der vorliegenden Erfindung kann derart ausgestaltet sein, dass die isolierende Schicht keinen Füllstoff enthält.
Der isolierte Draht entsprechend der vorliegenden Erfindung kann derart ausgestaltet sein, dass die isolierende Schicht einen Füllstoff enthält.
Bei dem isolierten Draht entsprechend der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, wenn der Füllstoff wenigstens einer ist, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Kalziumkarbonat, Bariumsulfat, Ton, Talk, Magnesiumhydroxid und Magnesiumoxid besteht.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Der isolierte Draht entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein isolierter Draht, bei dem ein Leiter mit einer isolierenden Schicht bedeckt ist, die ein vernetztes Silikongummi enthält. Bei diesem isolierten Draht ist eine Änderung des Elastizitätsmoduls in radialer Richtung der isolierenden Schicht nicht größer als 20%, weshalb die Vernetzungsgrade an der Oberflächenseite und der Innenseite in Dickenrichtung der isolierenden Schicht gleichmäßig sind, wodurch es möglich wird, die Verschleißbeständigkeit und die Benzin- bzw. Kraftstoffbeständigkeit zu verbessern.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1(a) ist eine teilweise freigeschnittene Perspektivansicht zur Darstellung eines Beispiels eines isolierten Drahtes entsprechend der vorliegenden Erfindung, während 1(b) eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 1(a) ist.
2 ist ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung eines Verfahrens zum Messen einer Änderung des Elastizitätsmoduls von Beispielen.
Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend detailliert beschrieben. 1(a) ist eine teilweise freigeschnittene Perspektivansicht zur Darstellung eines Beispiels eines isolierten Drahtes entsprechend der vorliegenden Erfindung, während 1(b) eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 1(a) ist. Wie in 1(a) und 1(b) gezeigt ist, beinhaltet ein isolierter Draht 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung wenigstens einen Leiter 2 und eine isolierende Schicht 3, die den Leiter bedeckt. Die isolierende Schicht 3 enthält wenigstens vernetztes Silikongummi.
Bei dem isolierten Draht 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine Änderung des Elastizitätsmoduls in radialer Richtung der isolierenden Schicht 3 nicht größer als 20%. 2 zeigt ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung eines Verfahrens zum Messen einer Änderung des Elastizitätsmoduls der isolierenden Schicht der vorliegenden Erfindung. Die Änderung des Elastizitätsmoduls kann auf Grundlage von nachstehender Gleichung (1) bestimmt werden, indem die Elastizitätsmoduln von wenigstens drei Positionen, die in verschiedenen Tiefen in radialer Richtung, nämlich in Dickenrichtung, der isolierenden Schicht 3 befindlich sind, gemessen und der Maximalwert und der Minimalwert bestimmt werden. Änderung des Elastizitätsmoduls (%) = [(Maximalwert des Elastizitätsmoduls – Minimalwert des Elastizitätsmoduls)/ Maximalwert des Elastizitätsmoduls] × 100 (1)
Der Elastizitätsmodul kann entsprechend der nachfolgenden Vorgehensweise gemessen werden. Die isolierende Schicht 3 allein erhält man durch Herausziehen des Leiters 2 aus dem isolierten Draht 1. Als Nächstes wird die isolierende Schicht 3 an einer vorbestimmten Position in radialer Richtung unter Verwendung eines Mikrotoms oder dergleichen zerschnitten, und es wird der Schnitt poliert. Drei geeignete Punkte an dem Schnitt werden ausgewählt, und es werden die Elastizitätsmoduln unter Verwendung eines Nanoindenters gemessen. 2 zeigt den Schnitt der isolierenden Schicht. Wie in 2 gezeigt ist, werden die Elastizitätsmoduln an drei Punkten gemessen, nämlich einem Punkt X1 an der Innenseite (Leiterseite), einem Punkt X2 nahe an dem Zentrum und einem Punkt X3 an der Oberflächenseite in radialer Richtung X eines Schnittes 4 der isolierenden Schicht 3. Die Änderung des Elastizitätsmoduls wird unter Verwendung des Maximalwertes und des Minimalwertes der Messwerte der Elastizitätsmoduln auf Grundlage von Gleichung (1) beschrieben.
Der Elastizitätsmodul der isolierenden Schicht kann unter Verwendung eines Nanoindenters (Mikroeinkerbungshärtetesteinrichtung) gemessen werden. Der Elastizitätsmodul ist ein Einkerbungselastizitätsmodul. Ein Nanoindenter ist eine Einrichtung, die die Einkerbungsbelastung in der Größenordnung von μN und steuern bzw. regeln und die Tiefe eines Indenters während der Einkerbung in der Größenordnung von nm nachverfolgen kann. Es können verschiedene auf dem Markt verfügbare Einrichtungen verwendet werden.
Die isolierende Schicht 3 ist vernetzt. Silikonharz in der isolierenden Schicht 3 wird allgemein mittels Peroxidvulkanisierung vernetzt, bei der ein Peroxid als Vernetzungsmittel verwendet wird. Die Vernetzungsdichte der isolierenden Schicht 3 ändert sich in Abhängigkeit vom Erwärmungsgrad. Ein Abschnitt, dem eine größere Wärmemenge zuteil wird, wird mit größerer Wahrscheinlichkeit vernetzt. Im Allgemeinen wird eine kleinere Wärmemenge der Leiterseite (Innenseite) der isolierenden Schicht 3 in radialer Richtung während der Vernetzung im Vergleich zur Außenseite hiervon zuteil. Daher kann bezüglich der Innenseite und der Außenseite in radialer Richtung die Vernetzungsdichte in Abhängigkeit von der Tiefe von der Oberfläche der isolierenden Schicht 3 in Dickenrichtung variieren. Ändert und verringert sich auf diese Weise die Vernetzungsdichte, so sickern Chemikalien, so beispielsweise Benzin bzw. Kraftstoff, leicht ein, und es verschlechtert sich die Benzin- bzw. Kraftstoffbeständigkeit. Darüber hinaus verschlechtert sich auch die Verschleißbeständigkeit und dergleichen. Daher ist es wichtig, die Vernetzungsdichten in radialer Richtung der isolierenden Schicht 3 mit Blick auf die Benzin- bzw. Kraftstoffbeständigkeit, die Verschleißbeständigkeit und dergleichen gleichmäßig zu machen.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Schwankung der Vernetzungsdichte in radialer Richtung durch Einstellen bzw. Wählen der Änderungen der Elastizitätsmoduln, die an mehreren geeigneten Positionen gemessen werden, die in verschiedenen Tiefen in radialer Richtung (Änderung des Elastizitätsmoduls) befindlich sind, auf nicht mehr als 20% verringert werden, um die Differenz der Vernetzungsdichte in radialer Richtung der isolierenden Schicht 3 zu verringern. Die Größe des Elastizitätsmoduls korreliert mit der Größe der Vernetzungsdichte. Je größer die Vernetzungsdichte ist, desto größer ist der Elastizitätsmodul. Überschreitet die Änderung des Elastizitätsmoduls 20%, so nimmt die Differenz der Vernetzungsdichte zu, weshalb die Benzin- bzw. Kraftstoffbeständigkeit, die Verschleißbeständigkeit und dergleichen schlechter werden.
Werden die Elastizitätsmoduln der mehreren Positionen mit Anordnung in verschiedenen Tiefen in radialer Richtung gemessen, so ist ausreichend, wenn die Elastizitätsmoduln von wenigstens zwei Punkten gemessen werden. Bevorzugt wird, wie in 2 gezeigt ist, wenn die Elastizitätsmoduln an drei Punkten an geeigneten Positionen in der radialen Richtung X gemessen werden, nämlich an dem Punkt (Zentrum) X2, der im Wesentlichen im Zentrum befindlich ist, dem Punkt X3, der an der Außenseite in Bezug auf das Zentrum X2 befindlich ist, und dem Punkt X1, der an der Innenseite in Bezug auf das Zentrum X2 befindlich ist. Die Elastizitätsmoduln können zudem an vier oder mehr Positionen gemessen werden, die in verschiedenen Tiefen in radialer Richtung befindlich sind.
Um die Änderung des Elastizitätsmoduls der isolierenden Schicht 3 auf nicht mehr als 20% einzustellen, ist ausreichend, wenn ein Mittel, mit dessen Hilfe die Vernetzungsreaktion gleichmäßig in der isolierenden Schicht 3 fortschreitet, derart ausgewählt wird, dass die Differenz der Vernetzungsdichte zwischen der Außenseite und der Innenseite während des Vernetzens der isolierenden Schicht 3 verringert wird. Spezifische Beispiele für ein Verfahren zum Vergleichmäßigen der Vernetzungsdichte der isolierenden Schicht 3 beinhalten Verfahren in Reaktion auf die Zusammensetzung der isolierenden Schicht, die Herstellungsbedingungen, unter denen die isolierende Schicht mittels Extrusion gebildet wird, das Erwärmungsverfahren, mit dem die isolierende Schicht vernetzt wird, und dergleichen mehr. Insbesondere kann das nachfolgende Verfahren zur Anwendung kommen.
Mit Blick auf die Zusammensetzung der isolierenden Schicht 3 wird die Härte des vernetzten Silikonharzes ausgewählt. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Härte ist, desto kleiner ist die Änderung des Elastizitätsmoduls. Die Änderung des Elastizitätsmoduls wird durch Hinzufügen eines Füllstoffes zu der Zusammensetzung verringert. Die Änderung des Elastizitätsmoduls wird zudem durch Vergrößern der zugesetzten Menge des Vernetzungsmittels in der Zusammensetzung verringert.
Mit Blick auf die Bedingungen, unter denen die isolierende Schicht 3 durch Extrusion gebildet wird, werden die lineare Geschwindigkeit, die Temperatur und dergleichen ausgewählt. Nimmt die Erwärmungstemperatur zu, so ist wahrscheinlich, dass die Änderung des Elastizitätsmoduls verringert wird, wobei jedoch dann ein Risiko dahingehend besteht, dass die isolierende Schicht infolge einer übermäßig hohen Temperatur verbrennt. Nimmt die Extrusionsgeschwindigkeit (lineare Geschwindigkeit) zu, so wird die Änderung des Elastizitätsmoduls verringert, wobei jedoch das Risiko einer Blasenbildung besteht.
Mit Blick auf die Erwärmungsbedingungen der Vernetzung und dergleichen können beliebige geeignete Mittel abhängig vom Erwärmungsverfahren verwendet werden. Während der Vernetzung wird beispielsweise eine Heißlufterwärmung (Heißluftvulkanisierung) oder eine Dampferwärmung (Dampfvulkanisierung) durchgeführt. Wird die Heißluftvulkanisierung durchgeführt, so wird Wärme von der Außenseite zur Innenseite durch die thermische Leitung der isolierenden Schicht 3 übertragen. Die Vernetzungsreaktion hängt von der thermischen Leitfähigkeit der isolierenden Schicht 3 ab. Wird die Heißluftvulkanisierung durchgeführt, so ist eine Zunahme der thermischen Leitfähigkeit der Zusammensetzung bei der Verringerung von Änderungen des Elastizitätsmoduls effektiv.
Wird die Dampfvulkanisierung durchgeführt, so wird Wärme von der Außenseite zur Innenseite übertragen, indem Dampf in die isolierende Schicht 3 von der Außenseite zur Innenseite einsickert. In diesem Fall hängt die Vernetzungsreaktion von der Dampfdurchlässigkeit der isolierenden Schicht 3 ab. Daher werden die Hydrophilizität, die Luftdurchlässigkeit und dergleichen der Zusammensetzung angepasst, um die Dampfdurchlässigkeit zu verbessern, wodurch es möglich wird, Änderungen des Elastizitätsmoduls zu verringern.
Die isolierende Schicht 3 kann keinen Füllstoff enthalten und nur aus einem vernetzten Silikongummi gebildet sein, oder kann einen Füllstoff enthalten. Enthält die isolierende Schicht keinen Füllstoff, so wird bevorzugt, wenn das vernetzte Silikongummi eine Shore-A-Härte von wenigstens 50 aufweist. Enthält die isolierende Schicht keinen Füllstoff, so besteht das Risiko, dass die Verschleißbeständigkeit der isolierenden Schicht, die nur das vernetzte Silikongummi beinhaltet, unzureichend ist, wohingegen dann, wenn das vernetzte Silikongummi eine Shore-A-Härte von wenigstens 50 aufweist, eine ausreichende Verschleißbeständigkeit erreicht werden kann.
Die vorbeschriebene Shore-A-Härte betrifft eine Härte, die in einem federartigen Härtetest unter Verwendung eines Typ-A-Durometers entsprechend JIS K 6253 gemessen wird.
Es besteht keine spezielle Beschränkung hinsichtlich des Füllstoffes, der der vorbeschriebenen isolierenden Schicht zugesetzt wird, wobei Beispiele hierfür Kalziumkarbonat, Bariumsulfat, Ton, Talk, Magnesiumhydroxid und Magnesiumoxid beinhalten. Der vorerwähnte Füllstoff kann ein Füllstoff, der einer Oberflächenbehandlung unterzogen wird, oder auch ein unbehandelter Füllstoff, der keiner Oberflächenbehandlung unterzogen wird, sein.
Bevorzugt wird mit Blick auf die Dispersibilität und dergleichen, wenn der vorerwähnte Füllstoff einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von nicht mehr als 1 μm aufweist.
Beispiele für das vorerwähnte Kalziumkarbonat beinhalten Materialien wie Hakuenka CC (0,05 μm) (BET = 27), Hakuenka CCR (0,08 μm) (BET = 18), Hakuenka DD (0,05 μm) (BET = 23), Vigot 10 (0,1 μm) (BET = 12), Vigot 15 (0,15 μm) (BET = 9,3) und Hakuenka U (0,04 μm) (BET = 26), die von Shiraishi Calcium Kaisha, Ltd. hergestellt werden. Die Werte in Klammern sind der durchschnittliche Teilchendurchmesser und die spezifische BET-Oberflächenfläche (m²/g) (Das gleiche gilt im Folgenden).
Beispiele für das vorerwähnte Magnesiumoxid beinhalten Materialien wie UC95S (3,1 μm) (BET = 21), UC95M (3,0 μm) (BET = 8,5) und UC95H (3,3 μm) (BET = 6,0), die von Ube Material Industries, Ltd. hergestellt werden.
Beispiele für das vorerwähnte Magnesiumhydroxid beinhalten Materialien wie UD-651-1 (3,5 μm) (BET = 29) und UD-653 (3,5 μm) (BET = 22), die ebenfalls von Ube Material Industries, Ltd. hergestellt werden.
An dem vorerwähnten Füllstoff kann eine Oberflächenbehandlung vorgenommen werden. Als Oberflächenbehandlungsmittel verwendet werden kann ein Homopolymer eines α-Olefins wie 1-Hepten, 1-Okten, 1-Nonen oder 1-Dezen, ein zugehöriges Kopolymer oder eine Mischung hieraus.
Das vorerwähnte Oberflächenbehandlungsmittel kann modifiziert sein. Bei einem modifizierten Mittel können eine ungesättigte Karboxylsäure und ein Derivat hiervon verwendet werden. Spezifische Beispiele für die ungesättigte Karboxylsäure beinhalten Maleinsäure und Fumarsäure. Beispiele für ein Derivat der ungesättigten Karboxylsäure beinhalten Maleinanhydrid (MAH), Maleinmonoester und Maleindiester. Von diesen sind Maleinsäure, Maleinanhydrid zu bevorzugen. Man beachte, dass diese allein oder in Kombination von zweien oder mehreren verwendet werden können.
Beispiele für ein Verfahren zum Einbringen einer Säure in ein Oberflächenbehandlungsmittel beinhalten ein Propfverfahren bzw. Grafting-Verfahren und ein Direktverfahren. Die säuremodifizierte Menge beträgt 0,1 bis 20 Mass.-% des vorgenannten Polymers, vorzugsweise 0,2 bis 10 Mass.-% und besonders bevorzugt 0,2 bis 5 Mass.-%.
Es können verschiedene Silankopplungsmittel als das vorerwähnte Oberflächenbehandlungsmittel für einen Füllstoff verwendet werden.
Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Füllstoffes ist gleich 0,01 bis 20 μm, vorzugsweise gleich 0,02 bis 10 μm und besonders bevorzugt gleich 0,03 bis 8 μm. Ist der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Füllstoffes kleiner als 0,1 μm, so ist das Auftreten einer sekundären Aggregation wahrscheinlich, und es verschlechtern sich die mechanischen Eigenschaften. Ist der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Füllstoffes größer als 20 μm, so weist die Form des elektrischen Drahtes tendenziell ein schlechtes äußeres Erscheinungsbild auf.
Bevorzugt wird, wenn der Inhalt des Füllstoffes in der isolierenden Schicht in einem Bereich von 0,1 bis 100 Masseteile bezogen auf 100 Masseteile des vernetzten Silikongummis liegt. Ist der Gehalt an Füllstoff kleiner als 0,1 Masseteile, so besteht das Risiko, dass die Verschleißbeständigkeit unzureichend ist. Übersteigt der Gehalt an Füllstoff 100 Masseteile, so besteht das Risiko, dass der elektrische Draht ein schlechtes äußeres Erscheinungsbild aufweist.
Das vernetzte Silikongummi in der isolierenden Schicht wird durch Vernetzen von nicht vernetztem Silikongummi hergestellt.
Als vorerwähntes nicht vernetztes Silikongummi können ein schleifbarer bzw. walzbarer bzw. mahlbarer (millable) Typ (Wärmevernetzungstyp), bei dem ein elastischer Körper durch Erwärmung und Vernetzung nach Durchknetung mit einem Vernetzungsmittel gebildet wird, oder ein Flüssiggummityp, der in flüssiger Form vor der Vernetzung vorliegt, verwendet werden. Es sind zwei Typen von Silikongummi vom Flüssiggummityp vorhanden, nämlich der Raumtemperatur-Vernetzungstyp (Room Temperature Crosslinking Type RTV), bei dem die Vernetzung nahezu bei Raumtemperatur erfolgen kann, und der Niedertemperatur-Vernetzungstyp (Low Temperature Crosslinking Type LTV), bei dem die Vernetzung durch Erwärmung auf nahezu 100°C nach dem Mischen erfolgt.
Verwendet werden kann ein Silikongummi vom schleifbaren bzw. walzbaren bzw. mahlbaren Typ, der im Handel als Gummiverbindung erhältlich ist, die man durch Mischen von linearem Organopolysiloxan, das als Hauptmaterial (Rohgummi) dient, mit einem Dispersionsbeschleuniger, anderen Zusatzstoffen und dergleichen erhält.
Bei der Gummiverbindung für eine isolierende Schicht kann das nicht vernetzte Silikongummi durch Erwärmen oder dergleichen vernetzt werden, wobei ein Vernetzungsmittel (Vulkanisierungsmittel) der Zusammensetzung zugesetzt werden kann, um das nicht vernetzte Silikongummi zu vernetzen.
Das Vernetzungsmittel kann nach Bedarf in Abhängigkeit vom Typ des nicht vernetzten Gummis, der Vernetzungsbedingung und dergleichen ausgewählt werden. Beispiele für das Vernetzungsmittel beinhalten Radikalerzeuger, so beispielsweise organische Peroxide, und Verbindungen wie Metallseife, Amin, Thiol, Thiocarbamat, und organische Karboxylsäure. Mit Blick auf eine Verbesserung der Vernetzungsgeschwindigkeit werden organische Peroxide als Vernetzungsmittel bevorzugt.
Beispiele für organische Peroxide beinhalten Perhexyl D, Percumyl D, Perhexa V, Perbutyl D und Perhexa 25B, die von NOF Corporation hergestellt werden.
Die Mischungsmenge des Vernetzungsmittels kann nach Bedarf bestimmt werden. Bevorzugt wird, wenn die Mischungsmenge des Vernetzungsmittels beispielsweise in einem Bereich von 0,01 bis 10 Mass.-% bezogen auf die Gesamtmasse des nicht vernetzten Silikongummis und des Vernetzungsmittels liegt.
Die Zusammensetzung der isolierenden Schicht 3 kann verschiedene Zusatzstoffe über das vernetzte Silikongummi, den Füllstoff, das Vernetzungsmittel und dergleichen hinaus enthalten, solange die Eigenschaften der isolierenden Schicht nicht verschlechtert werden. Beispiele für derartige Zusatzstoffe beinhalten gängige Zusatzstoffe zur Verwendung in einer isolierenden Schicht eines isolierten Drahtes. Spezifische Beispiele hiervon beinhalten einen Flammenhemmer, ein Antioxidiermittel, einen Alterungshemmer (age resistor) und ein Pigment.
Der isolierte Draht 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise gemäß nachstehender Beschreibung hergestellt werden. Zunächst wird eine Gummiverbindung für eine isolierende Schicht zur Verwendung bei der Bildung der isolierenden Schicht 3 präpariert. Als Nächstes wird eine Beschichtungsschicht, die nicht vernetztes Gummi enthält, um den Leiter 2 durch Extrudieren der präparierten Gummiverbindung um den Leiter 2 herum geformt. Sodann wird das nicht vernetzte Gummi in der Beschichtungsschicht unter Verwendung eines Vernetzungsmittels beispielsweise unter Erwärmung vernetzt. Entsprechend erhält man den isolierten Draht 1, bei dem der Leiter 2 mit der vernetztes Gummi enthaltenden isolierenden Schicht 3 bedeckt ist.
Die isolierende Schicht 3 kann auch durch Beschichten eines Leiters mit einer Gummiverbindung für eine isolierende Schicht vernetzt werden, um eine Beschichtungsschicht zu bilden, sowie durch Vernetzen von nicht vernetztem Gummi in der Beschichtungsschicht unter Verwendung eines Vernetzungsmittels beispielsweise unter Erwärmung.
Die Gummiverbindung, die zur Bildung der isolierenden Schicht 3 verwendet wird, kann durch Kneten des nicht vernetzten Silikongummis mit verschiedenen Zusatzstoffen, so beispielsweise einem Vernetzungsmittel, die optional eingemischt werden, präpariert werden. Werden die Komponenten der Gummiverbindung geknetet, so können eine geläufige Knetmaschine, so beispielsweise ein Banbury-Mixer, ein Druckbeaufschlagungskneter, ein Knetextruder, ein Knetextruder mit Doppelspindel oder eine Walze zum gleichmäßigen Dispergieren der Komponenten verwendet werden.
Eine Drahtextrusionsformungsmaschine oder dergleichen, die zum Herstellen von regulären isolierten Drähten verwendet wird, kann eingesetzt werden, um die Gummiverbindung einer Extrusionsformung zu unterziehen.
Als Leiter 2 des isolierten Drahtes 1 kann ein Leiter verwendet werden, der bei regulären isolierten Drähten verwendet wird. Beispiele für den Leiter beinhalten einen Einzeldrahtleiter und einen Litzendrahtleiter, die aus einem kupferbasierten Material oder einem aluminiumbasierten Material bestehen. Der Durchmesser des Leiters und die Dicke der isolierenden Schicht unterliegen keiner speziellen Beschränkung, sondern können nach Bedarf in Abhängigkeit von der Anwendung des isolierten Drahtes und dergleichen bestimmt sein.
Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorbeschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern es können verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden, ohne vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzugehen. Obwohl der isolierte Draht der vorbeschriebenen Ausführungsform beispielsweise eine isolierende Schicht enthält, die von einer einzelnen Schicht gebildet wird, kann der isolierte Draht auch nicht weniger als zwei Schichten beinhalten.
Der isolierte Draht entsprechend der vorliegenden Erfindung kann als isolierter Draht verwendet werden, der in Kraftfahrzeugen und elektrischen/elektronischen Einrichtungen Verwendung finden soll. Insbesondere wird der isolierte Draht entsprechend der vorliegenden Erfindung als isolierter Draht bei der Verwendung zu Zwecken bevorzugt, die eine hohe Wärmebeständigkeit und eine hohe Benzin- bzw. Kraftstoffbeständigkeit aufweisen.
Beispiele
Nachstehend werden Beispiele und Vergleichsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Beispiele 1 bis 7
Eine Gummiverbindung für eine isolierende Schicht, die ein nicht vernetztes Silikongummi, einen Füllstoff und ein Vernetzungsmittel entsprechend der Mischungszusammensetzung gemäß Darstellung in Tabelle 1 enthält, wurde unter Verwendung eines Banbury-Mixers bei Raumtemperatur gemischt. Sodann wurde die Gummiverbindung für eine isolierende Schicht unter Verwendung einer Extrusionsformungsmaschine extrudiert, um den Außenumfang eines Leiters (mit einer Querschnittfläche von 0,5 mm²) zu bedecken, der aus einem gehärteten Kupferlitzendraht, den man durch Verdrillen von sieben gehärteten Kupferdrähten mit einer Dicke von 0,2 mm erhalten hatte, und einer nicht vernetztes Gummi enthaltenden isolierenden Schicht gebildet war. Als Nächstes wurde eine Wärmebehandlung an der isolierenden Schicht durch Erwärmung des isolierten Drahtes unter Verwendung von Heißluft bei 200°C für 4 h durchgeführt, um das nicht vernetzte Gummi zu vernetzen, wodurch man die isolierten Drähte von Beispielen 1 bis 7 erhielt.
Vergleichsbeispiele 1 bis 7
Die isolierten Drähte der Vergleichsbeispiele 1 bis 7 erhielt man auf dieselbe Weise wie bei den Beispielen, jedoch mit der Ausnahme, dass eine Gummiverbindung, die nicht vernetztes Silikongummi enthielt, und ein Vernetzungsmittel entsprechend einer Mischungszusammensetzung gemäß Darstellung in Tabelle 2 verwendet wurden.

An den isolierten Drähten der Beispiele 1 bis 7 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 7 wurden eine Messung der Änderung des Elastizitätsmoduls in radialer Richtung, ein Kältebeständigkeitstest, ein Verschleißbeständigkeitstest und ein Benzin- bzw. Kraftstoffbeständigkeitstest sowie eine Bewertung vorgenommen. Die gesammelten Ergebnisse sind in Tabelle 1 und Tabelle 2 dargestellt. Man beachte, dass die Details der Komponenten, der Testverfahren und der Bewertungskriterien gemäß Darstellung in Tabelle 1 und Tabelle 2 folgende sind. Silikongummi (durch Wärme härtbares Silikonelastomer)

Silikongummi 1	R401-50	Shore-A-Härte 50	hergestellt von Wacker Asahikasei Silicone Co., Ltd.
Silikongummi 2	R401-60	Shore-A-Härte 60	hergestellt von Wacker Asahikasei Silicone Co., Ltd.
Silikongummi 3	R401-70	Shore-A-Härte 70	hergestellt von Wacker Asahikasei Silicone Co., Ltd.
Silikongummi 4	R401-80	Shore-A-Härte 80	hergestellt von Wacker Asahikasei Silicone Co., Ltd.
Silikongummi 5	R401-40	Shore-A-Härte 40	hergestellt von Wacker Asahikasei Silicone Co., Ltd.
Silikongummi 6	R401-30	Shore-A-Härte 30	hergestellt von Wacker Asahikasei Silicone Co., Ltd.
Silikongummi 7	R401-20	Shore-A-Härte 20	hergestellt von Wacker Asahikasei Silicone Co., Ltd.
Silikongummi 8	SH0030U	Shore-A-Härte 30	hergestellt von KCC Corporation

Füllstoff

Füllstoff 1	Kalziumkarbonat „Vigot 10”	hergestellt von Shiraishi Calcium Kaisha, Ltd.
Füllstoff 2	Magnesiumhydroxid „UD-653”	hergestellt von Ube Materials Industries, Ltd.

Vernetzungsmittel

Di-t-Hexylperoxid „Perhexyl D”

hergestellt von NOF Corporation

Verfahren zum Messen der Änderung des Elastizitätsmoduls in radialer Richtung
Die isolierende Schicht allein erhielt man durch Herausziehen des Leiters aus dem isolierten Draht, der auf eine vorbestimmte Länge geschnitten wurde. Als Nächstes wurde die isolierende Schicht an einer beliebigen Position in der radialen Richtung unter Verwendung eines Mikrotoms geschnitten, und es wurde die Oberfläche des Schnittes poliert. Wie in 2 gezeigt ist, wurden die Einkerbungselastizitätsmoduln dieses Schnittes an drei Punkten gemessen, die in verschiedenen Tiefen in radialer Richtung befindlich waren, nämlich dem Punkt X1 an der Innenseite, dem Punkt X2 im Zentrum und dem Punkt X3 an der Außenseite, und zwar unter Verwendung einer Nanoindenter-Vorrichtung („Triboindenter”, hergestellt von Hysitron, Inc.). Der Maximalwert und der Minimalwert der Messwerte der Elastizitätsmoduln an den vorerwähnten drei Punkten wurden ausgewählt, und es wurde die Änderung des Elastizitätsmoduls (%) in radialer Richtung auf Grundlage von vorstehender Gleichung (1) gemessen. Die Tiefe der Messpunkte X1, X2 und X3 von der Oberfläche der isolierenden Schicht aus in Dickenrichtung betrug 150 μm, 200 μm beziehungsweise 50 μm.
Kältebeständigkeitstestverfahren
Der Kältebeständigkeitstest wurde entsprechend JIS C3055 durchgeführt. Insbesondere wurde der hergestellte isolierte Draht auf eine Länge von 38 mm geschnitten und als Teststück verwendet. Dieses Teststück wurde an einer Kältebeständigkeitstestmaschine angebracht, auf eine vorbestimmte Temperatur abgekühlt und mit einem Schlagwerkzeug bearbeitet. Anschließend wurde der Zustand des Teststückes nach der Schlagbearbeitung beobachtet. Es wurden fünf Teststücke verwendet, und es wurde die Temperatur, bei der alle fünf Teststücke zerbrachen, als Kältebeständigkeitstemperatur bestimmt.
Verschleißbeständigkeitstestverfahren
Der Verschleißbeständigkeitstest wurde unter Verwendung eines Klingenpendelverfahrens entsprechend dem Standard „JASO D618” der Japanischen Kraftfahrzeugingenieursvereinigung (Society of Automotive Engineers of Japan) durchgeführt. Insbesondere wurden die isolierten Drähte der Beispiele und der Vergleichsbeispiele auf eine Länge von 750 mm geschnitten und als Teststücke verwendet. Eine Klinge pendelte an dem Beschichtungsmaterial (isolierende Schicht) der Teststücke über eine Länge von wenigstens 10 mm mit einer Geschwindigkeit von 50 Mal pro Minute in axialer Richtung bei Raumtemperatur von 23 ± 5°C, wobei die Anzahl der Pendelbewegungen gezählt wurde, bis die Klinge zum Leiter durchgedrungen war. In diesem Fall war die auf die Klinge wirkende Last auf 7 N eingestellt. War die Anzahl der Pendelbewegungen wenigstens gleich 200, so lautete die Bewertung „gut”. War die Anzahl der Pendelbewegungen kleiner als 200, so lautete die Bewertung „schlecht”.
Benzin- bzw. Kraftstoffbeständigkeitstestverfahren
Der Benzin- bzw. Kraftstoffbeständigkeitstest wurde entsprechend Verfahren 2 von ISO 6722 (2011) vorgenommen. Insbesondere wurde der Außendurchmesser eines elektrischen Drahtes, der in Flüssig-C entsprechend ISO 1817 bei 23°C für 20 h eingetaucht worden war, gemessen, und es wurde die Änderungsrate des Außendurchmessers des elektrischen Drahtes berechnet. War die Maximalrate der Änderung bei nicht mehr als 15%, so lautete die Bewertung „gut”. War die Maximalrate der Änderung bei nicht mehr als 10%, so lautete die Bewertung „hervorragend”. War die Maximalrate der Änderung bei mehr als 15%, so lautete die Bewertung „schlecht”. Tabelle 1
Tabelle 2
Wie in Tabelle 2 gezeigt ist, war mit Blick auf die isolierten Drähte der Vergleichsbeispiele 1 bis 7 die Änderung des Elastizitätsmoduls in radialer Richtung größer als 20%, und es waren die Verschleißbeständigkeit und die Benzin- bzw. Kraftstoffbeständigkeit schlecht. Im Gegensatz hierzu war, wie in Tabelle 1 gezeigt ist, mit Blick auf die isolierten Drähte der Beispiele 1 bis 7 die Änderung des Elastizitätsmoduls in radialer Richtung nicht größer als 20%, weshalb die Benzin- bzw. Kraftstoffbeständigkeit gut war. Beispiele 1 bis 7 zeigten zudem eine gute Verschleißbeständigkeit.
Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorbeschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern es können verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden, ohne vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzugehen.

Claims

Isolierter Draht, wobei ein Leiter mit einer isolierenden Schicht bedeckt ist, die vernetztes Silikongummi enthält, wobei eine Änderung des Elastizitätsmoduls in radialer Richtung nicht größer als 20% ist, wobei die Änderung des Elastizitätsmoduls unter Verwendung von Elastizitätsmoduln an mehreren verschiedenen Positionen in radialer Richtung der isolierenden Schicht auf Grundlage von Gleichung (1) bestimmt wird: Änderung des Elastizitätsmoduls (%) = [(Maximalwert des Elastizitätsmoduls – Minimalwert des Elastizitätsmoduls)/ Maximalwert des Elastizitätsmoduls] × 100 (1)
Isolierter Draht nach Anspruch 1, wobei die mehreren verschiedenen Positionen in radialer Richtung der isolierenden Schicht drei Punkte sind, wobei ein Punkt im Wesentlichen im Zentrum in radialer Richtung befindlich ist, ein Punkt an einer Außenseite in Bezug auf den zentralen Punkt befindlich ist und ein Punkt an einer Innenseite in Bezug auf den zentralen Punkt befindlich ist.
Isolierter Draht nach Anspruch 1 oder 2, wobei das vernetzte Silikongummi eine Shore-A-Härte von wenigstens 50 aufweist.
Isolierter Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die isolierende Schicht keinen Füllstoff enthält.
Isolierter Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die isolierende Schicht einen Füllstoff enthält.
Isolierter Draht nach Anspruch 5, wobei der Füllstoff wenigstens einer ist, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Kalziumkarbonat, Bariumsulfat, Ton, Talk, Magnesiumhydroxid und Magnesiumoxid besteht.