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Technischer Bereich
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine flammhemmende Polymerverbundwerkstoffzusammensetzung, die als Kabelummantelungsmaterial verwendet werden kann. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Offenbarung eine hoch hitzebeständige und flammhemmende Zusammensetzung für die Kabelummantelung, die eine ausgezeichnete Flammhemmung und Hitzebeständigkeit aufweist, die aufgrund ihrer geringen Härte eine ausgezeichnete Flexibilität und Verarbeitbarkeit besitzt und die durch eine spezielle Kombination verschiedener organischer und anorganischer Materialien besonders verbesserte mechanische Eigenschaften aufweist, und die vorliegende Offenbarung betrifft weiterhin ein aus der Zusammensetzung hergestelltes Polymerkompositharz.
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Technischer Hintergrund
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Isolierte Drähte, Kabel und Schnüre, die für die interne und externe Verdrahtung in elektrischen/elektronischen Geräten für Elektrofahrzeuge und Energiespeichersysteme (ESS) verwendet werden, müssen schwer entflammbar, hitzebeständig sowie elektrisch und mechanisch belastbar sein (z. B. Zugfestigkeit und Abriebfestigkeit).
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Normen für Flammwidrigkeit, Hitzebeständigkeit und mechanische Eigenschaften (z. B. Zugfestigkeit und Abriebfestigkeit), die für Leitungsmaterialien für elektrische/elektronische Geräte für Elektrofahrzeuge und Energiespeichersysteme (ESS) erforderlich sind, werden in UL-Normen, JIS- und ASTM-Normen festgelegt. Was die Flammwidrigkeit betrifft, so variieren die Prüfverfahren je nach dem geforderten Niveau (Verwendungszweck). In der Praxis reicht es daher aus, wenn die Materialien für die Verkabelung mindestens die geforderten Flammschutzniveaus erreichen. Wenn die Materialien beispielsweise den vertikalen Flammentest (VW-1) gemäß der Norm UL1581 (Referenznorm für elektrische Drähte, Kabel und flexible Leitungen) oder den horizontalen Test und den Kipptest gemäß der Norm JIS C 3005 (Prüfverfahren für gummi/kunststoffisolierte Drähte) bestehen, kann davon ausgegangen werden, dass die Materialien flammhemmend sind.
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Im Allgemeinen werden halogenhaltige Basisharze wie Polyvinylchlorid, Polychloropren oder polychloriertes Polyethylen als Kabelummantelungsmaterial für Elektrofahrzeuge verwendet. Mit halogenhaltigen Basisharzen ist es jedoch nicht nur schwer, flammhemmende Abdeckmaterialien mit einem Halogengehalt von 0,5 % oder weniger und einem Toxizitätsindex von 1,5 oder weniger zu erhalten, sondern es weisen diese auch schlechte thermische Eigenschaften bei hohen Temperaturen auf. Darüber hinaus werden die Umweltschutzvorschriften für den Halogengehalt der bestehenden Flammschutzmittel auf Halogenbasis verschärft. Dementsprechend werden viele Kabelummantelungen aus umweltfreundlichen, nicht-halogenhaltigen Flammschutzmitteln entwickelt, die die Polyvinylchloridverbundwerkstoffe ersetzen.
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In jüngster Zeit werden Flammschutzmittelzusammensetzungen entwickelt, die Polyolefin und Metallhydroxide wie Magnesiumhydroxid und Aluminiumhydroxid enthalten, um Polyvinylchlorid und Halogenflammschutzmittel zu ersetzen, doch muss eine übermäßige Menge an Metallhydroxid zugesetzt werden, damit diese Zusammensetzungen flammhemmend wirken. Dadurch verschlechtern sich die Flexibilität und die mechanischen Eigenschaften der Drähte.
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Daher besteht die Notwendigkeit, eine umweltfreundliche flammhemmende Harzzusammensetzung zu entwickeln, die durch den Verzicht auf halogenhaltige Flammschutzmittel umweltfreundlich ist und gleichzeitig eine hohe Flexibilität und sehr gute mechanische Eigenschaften aufweist, um die Flammschutzklassen gemäß den Normen UL-1581 und JIS C 3005 zu erfüllen.
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Offenlegung
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Technisches Problem
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Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Offenbarung darin, eine hoch hitzebeständige und flammhemmende Polymerverbundwerkstoffzusammensetzung für Kabelummantelungen bereitzustellen, die eine hohe Dehnung und Hitzebeständigkeit aufweist, aufgrund ihrer geringen Härte flexibel ist, eine ausgezeichnete Flammhemmung besitzt und verbesserte mechanische Eigenschaften, insbesondere eine Zugfestigkeit, aufweist, die sogar die Norm UL 3817 erfüllt.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Kabel bereitzustellen, das mit einem flammhemmenden Polymerkompositharz und der Harzschicht bedeckt ist. Dabei wird das flammhemmende Polymerkompositharz aus der Polymerverbundwerkstoffzusammensetzung für die Ummantelung von Kabeln hergestellt, so dass das Harz einen hohen Schmelzindex, eine hohe Dehnung und eine hohe Wärmebeständigkeit aufweist. Die Zusammensetzung ist außerdem flexibel, lässt sich aufgrund der geringen Härte hervorragend verarbeiten und hat verbesserte mechanische Eigenschaften, insbesondere eine höhere Zugfestigkeit. Daher eignet sich das Harz für ein Kabel, das für Ladegeräte für Elektrofahrzeuge und Energiespeichersysteme (ESS) verwendet wird.
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Die Ziele der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die oben erwähnten Ziele beschränkt, und selbst wenn sie nicht ausdrücklich angegeben sind, können die Ziele der Offenbarung, die für den normalen Fachmann aus der Beschreibung der später beschriebenen detaillierten Beschreibung der Offenbarung erkennbar sind, natürlich auch einbezogen werden.
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Technische Lösung
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Um die oben beschriebenen Ziele der vorliegenden Offenbarung zu erreichen, stellt die vorliegende Offenbarung eine hoch hitzebeständige und flammhemmende Polymerverbundwerkstoffzusammensetzung zur Kabelummantelung bereit, die 45 bis 70 Gew.-% einer Harzzusammensetzung auf Polyolefinbasis, 20 bis 35 Gew.-% eines Flammschutzmittels auf Calciumbasis, 1 bis 10 Gew.-% eines Flammschutzmittels auf Nichthalogenbasis und 1 bis 10 Gew.-% eines Vernetzungsmittels, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Harzzusammensetzung auf Polyolefinbasis polares Harz auf Polyolefinbasis und Harz auf Polyolefinbasis in einem Gewichtsverhältnis von 1:9 bis 7:3.
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In einer bevorzugten Ausführungsform hat das polare Harz auf Polyolefinbasis eine Struktur, bei der ein polares Monomer auf das Harz auf Polyolefinbasis aufgepfropft ist, und das polare Monomer ist in einer Menge von 0,1 bis 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Harzes, enthalten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das polare Monomer mindestens eines, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Maleinanhydrid, Acrylsäure und Glycerylmethacrylat und Kombinationen davon besteht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Harz auf Polyolefinbasis eines aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Polyethylen/a-Olefin, Ethylen-α-Olefin-Copolymer, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer sowie Kombinationen davon.
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In einer bevorzugten Ausführungsform hat das polare Harz auf Polyolefinbasis ein gewichtsmittleres Molekulargewicht im Bereich von 50.000 g/mol bis 500.000 g/mol, einen Schmelzindex im Bereich von 1 g/10 min bis 10 g/10 min und eine Shore-D-Härte von 60 oder weniger.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Flammschutzmittel auf Kalziumbasis ein beliebiges Mittel aus der Gruppe bestehend aus Kalziumkarbonat und Kalziumsulfat sowie einer Kombination davon.
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In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Flammschutzmittel auf Calciumbasis einen Feuchtigkeitsgehalt von 10 Gewichtsteilen oder weniger, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Flammschutzmittels auf Calciumbasis.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das halogenfreie Flammschutzmittel ein Flammschutzmittel auf Metallhydroxidbasis, ein Flammschutzmittel auf Phosphorbasis oder ein Flammschutzmittel auf Stickstoffbasis.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Flammschutzmittel auf Phosphorbasis eines aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumpolyphosphat, Pentaerythrit, rotem Phosphor, Melamin, Melamincyanurat, Melaminpolyphosphat, Aluminiumdiethylphosphinat und Piperazinpyrophosphat sowie Kombinationen davon.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Vernetzungsmittel ein beliebiges Mittel aus der Gruppe bestehend aus Triarylcyanurat, Triarylisocyanurat und Trimethylolpropantrimethacrylat sowie Kombinationen davon.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Zusammensetzung außerdem mindestens einen Bestandteil, der aus einem Blockcopolymer auf Styrolbasis, einem Organosilan, einem Antioxidationsmittel, einem Gleitmittel und einem Farbstoff ausgewählt ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Blockcopolymer auf Styrolbasis ein beliebiges Copolymer, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol-Copolymeren und Styrol-Butadien-Styrol-Copolymeren sowie einer Kombination davon besteht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, das Blockcopolymer auf Styrolbasis in einer Menge von 1 bis 15 Gew.-%, das Organosilan in einer Menge von 0,1 bis 2 Gew.-%, das Antioxidationsmittel in einer Menge von 0,1 bis 7 Gew.-%, das Gleitmittel in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-% und das Farbmittel in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.-% enthalten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Organosilan ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltributoxysilan, Propyltrimethoxysilan und Propyltriethoxysilan sowie Kombinationen davon.
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Das Antioxidationsmittel ist eines aus der Gruppe bestehend aus einem Antioxidationsmittel auf Phenolbasis, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pentaerythrityltetrakis (3-(3,5-di-tert-Butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat), 2,3-Bis-[[3-[3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl]propionyl]]propionohydrazid und 2,2'-Thiodiethylbis-[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hy) cyphenyl]-propionat] und Kombinationen davon; ein Antioxidationsmittel auf Phosphorbasis, das Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit enthält; und ein Antioxidationsmittel auf Schwefelbasis, das Distearylthiodipropionat enthält, sowie Kombinationen davon.
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Das Schmiermittel ist eines aus der Gruppe bestehend aus Paraffin, Polyethylenwachs, Erdalkalistearinsäure, Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymer, Polyesterpolyol, Erucamid und Ölsäureamid sowie Kombinationen davon.
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Der Farbstoff ist ein beliebiges Element aus der Gruppe, die aus Ruß, Titandioxid und Pigmenten sowie deren Kombinationen besteht.
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Darüber hinaus stellt die vorliegende Offenbarung ein hoch hitzebeständiges und flammhemmendes Polymerkompositharz für die Kabelummantelung bereit, das aus einer der beschriebenen hoch hitzebeständigen und flammhemmenden Polymerverbundwerkstoffzusammensetzungen gebildet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das hoch hitzebeständige und flammhemmende Polymerkompositharz für die Kabelummantelung eine Flammwidrigkeit auf, die der Norm UL 1581 VW-1 entspricht, und das hoch hitzebeständige und flammhemmende Polymerkompositharz weist eine Hitzebeständigkeit auf, die einer Verwendungstemperatur von 125°C oder höher entspricht.
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Darüber hinaus stellt die vorliegende Offenbarung ein flammhemmendes Polymerkompositharz für Kabelummantelungen zur Verfügung, wobei das Harz aus der beschriebenen hochhitzebeständigen und flammhemmenden Polymerverbundwerkstoffzusammensetzung für Kabelummantelungen gebildet wird.
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Zusätzlich stellt die vorliegende Offenbarung ein flammhemmendes Kabel bereit, das mindestens eine isolierende Deckschicht aus dem beschriebenen Polymerkompositharz enthält.
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Vorteilhafte Effekte
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Die hoch hitzebeständige und flammhemmende Polymerwerkstoffzusammensetzung für die Kabelummantelung der vorliegenden Offenbarung, die oben beschrieben wurde, weist ein hohe Dehnungsvermögen und Hitzebeständigkeit auf, ist flexibel und lässt sich aufgrund der geringen Härte hervorragend durch Extrusion verarbeiten, und weist mechanische Eigenschaften auf, insbesondere eine Zugfestigkeit, die der Norm UL 3817 entspricht, wodurch sich die Zusammensetzung für Ummantelungsmaterialien für Ladekabel von Elektrofahrzeugen und für Kabel von Energiespeichersystemen (ESS) eignet.
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Kabel, die mit dem flammhemmenden Polymerkompositharz und der Harzschicht der vorliegenden Offenbarung ummantelt sind, haben flammhemmende und mechanische Eigenschaften, die der Norm UL3817 sowie der Norm UL 1581 VW-1 entsprechen.
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Diese technischen Wirkungen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf den oben erwähnten Umfang beschränkt, und selbst wenn sie nicht explizit angegeben sind, sind die Wirkungen der Offenbarung, die von Fachleuten aus der Beschreibung der spezifischen Inhalte für die Umsetzung der Offenbarung, die später beschrieben werden, erkannt werden können, natürlich eingeschlossen.
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Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 zeigt Arten von Flammschutzmitteln.
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Ausführungsformen der Offenlegung
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Die in der vorliegenden Offenbarung verwendeten Begriffe dienen lediglich der Beschreibung spezifischer Beispiele und sollen die vorliegende Offenbarung nicht einschränken. Ausdrücke im Singular schließen Pluralausdrücke ein, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt. In dieser Anmeldung sollen Begriffe wie „umfassen“ oder „haben“ das Vorhandensein von Merkmalen, Zahlen, Schritten, Vorgängen, Komponenten und Teilen oder Kombinationen davon bezeichnen, die in der Beschreibung der Offenbarung beschrieben sind. Daher sind die Begriffe so auszulegen, dass sie das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Nummern, Schritten, Vorgängen, Komponenten und Teilen oder Kombinationen davon nicht von vornherein ausschließen.
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Begriffe wie „erster“, „zweiter“ usw. können verwendet werden, um verschiedene Komponenten zu beschreiben, aber die Komponenten sollten nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Die Begriffe werden nur zur Unterscheidung der einzelnen Komponenten verwendet. So kann beispielsweise eine erste Komponente als zweite Komponente bezeichnet werden, und in ähnlicher Weise kann die zweite Komponente auch als erste Komponente bezeichnet werden, ohne dass dies vom Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung abweicht.
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Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten Begriffe, einschließlich technischer oder wissenschaftlicher Begriffe, die gleiche Bedeutung, wie sie von denjenigen verstanden wird, die auf dem technischen Gebiet, auf das sich die vorliegende Offenbarung bezieht, gewöhnlich geschult sind. Begriffe, die in allgemein gebräuchlichen Wörterbüchern definiert sind, sollten so ausgelegt werden, dass sie eine Bedeutung haben, die mit der Bedeutung im Kontext der betreffenden Technologie übereinstimmt, und sollten, sofern sie in der vorliegenden Offenbarung nicht eindeutig definiert sind, nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinne ausgelegt werden.
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Bei der Auslegung eines Bauteils ist es so zu interpretieren, dass es die Fehlermarge einschließt, auch wenn es keine gesonderte ausdrückliche Beschreibung gibt. Insbesondere bei der Verwendung von Ausdrücken wie „ungefähr“, „im Wesentlichen“ usw. kann davon ausgegangen werden, dass sie bei oder nahe an diesem Wert verwendet werden, wenn Herstellungs- und Materialtoleranzen, die mit der angegebenen Bedeutung verbunden sind, angegeben werden. Wird in der Beschreibung ein numerischer Bereich angegeben, so ist dieser kontinuierlich und umfasst, sofern nicht anders angegeben, alle Werte vom Minimum bis zum Maximum dieses Bereichs einschließlich. Bezieht sich ein solcher Bereich auf eine ganze Zahl, so sind, sofern nicht anders angegeben, alle ganzen Zahlen vom Mindestwert bis einschließlich des Höchstwerts eingeschlossen.
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Bei der Beschreibung einer zeitlichen Beziehung, z. B. wenn eine zeitliche Beziehung als „nach“, „gefolgt von“, „als nächstes“, „vor“ usw. beschrieben wird, werden auch nicht aufeinander folgende Fälle einbezogen, es sei denn, es wird „sofort“ oder „unmittelbar“ verwendet.
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Nachfolgend wird die technische Konfiguration der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und bevorzugten Beispiele im Detail beschrieben.
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Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die hierin beschriebenen Beispiele beschränkt, und gleiche Bezugsziffern bezeichnen gleiche Elemente in verschiedenen Formen.
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Die technische Besonderheit der vorliegenden Offenbarung ist eine flammhemmende Polymerwerkstoffzusammensetzung für Kabel. Durch eine spezielle Kombination verschiedener organischer und anorganischer Materialien weist die Zusammensetzung eine ausgezeichnete Flammwidrigkeit und Hitzebeständigkeit auf, hat eine ausgezeichnete Flexibilität und Extrusionsverarbeitbarkeit aufgrund der geringen Härte und verfügt über mechanische Eigenschaften, insbesondere eine Zugfestigkeit, die sogar die Norm UL 3817 erfüllt, so dass die Zusammensetzung hohe Hitzebeständigkeitseigenschaften aufweist, die für Ummantelungsmaterialien für Elektrofahrzeugladekabel und Energiespeicherkabel (ESS) geeignet sind.
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Daher enthält die hoch hitzebeständige und flammhemmende Polymerverbundwerkstoffzusammensetzung für Kabelummantelungen der vorliegenden Offenbarung 45 bis 70 Gew.-% einer Harzzusammensetzung auf Polyolefinbasis, 20 bis 35 Gew.-% eines Flammschutzmittels auf Calciumbasis, 1 bis 10 Gew.-% eines Flammschutzmittels auf NichtHalogenbasis und 1 bis 10 Gew.-% eines Vernetzungsmittels, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Erforderlichenfalls enthält die Zusammensetzung ferner mindestens einen Bestandteil, der aus einem Blockcopolymer auf Styrolbasis, einem Organosilan, einem Antioxidationsmittel, einem Schmiermittel und einem Farbstoff ausgewählt ist.
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Die Harzzusammensetzung auf Polyolefinbasis ist nicht begrenzt, solange die Zusammensetzung ein polares Harz auf Polyolefinbasis und ein Harz auf Polyolefinbasis enthält, aber als Beispiel sind das polare Harz auf Polyolefinbasis und das Harz auf Polyolefinbasis in einem Gewichtsverhältnis von 1:9 bis 7:3 enthalten. Dies liegt daran, dass bei einem Gewichtsverhältnis von weniger als 1:9 eine Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften aufgrund mangelnder Kompatibilität mit den Additiven auftreten kann, und dass bei einem Gewichtsverhältnis von mehr als 7:3 eine Verschlechterung der Wärmebeständigkeit aufgrund eines Restinitiators im polaren Harz auf Polyolefinbasis auftreten kann.
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Das polare Harz auf Polyolefinbasis ist ein modifiziertes Harz, das durch Einbringen polarer funktioneller Gruppen in das Harz auf Polyolefinbasis hergestellt wird. Beispielsweise kann das polare Harz auf Polyolefinbasis eine Struktur aufweisen, bei der ein polares Monomer auf das Harz auf Polyolefinbasis aufgepfropft wird. Das polare Harz auf Polyolefinbasis kann durch Aufpfropfen des polaren Monomers, das die polaren funktionellen Gruppen enthält, auf das Harz auf Polyolefinbasis durch Reaktionsextrusion erhalten werden. Um ein solches polares Harz auf Polyolefinbasis zu erhalten, kann der Pfropfungsreaktion ein Reaktionsinitiator zugesetzt werden, und der Reaktionsinhibitor kann ein organisches Peroxid oder ähnliches sein.
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Folglich kann das polare Harz auf Polyolefinbasis das Harz auf Polyolefinbasis als Hauptkette, das auf die Hauptkette gepfropfte polare Monomer und die in dem polaren Monomer enthaltenen polaren funktionellen Gruppen umfassen. Das polare Monomer kann mindestens eines sein, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Maleinanhydrid, Acrylsäure und Glycerylmethacrylat und Kombinationen davon besteht. Das Harz auf Polyolefinbasis kann mindestens eines sein, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyethylen, Polypropylen, Polyethylen/a-Olefin, Ethylen-α-Olefin-Copolymer, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer sowie Kombinationen von Polyethylen, Polypropylen, Polyethylen/α-Olefin, Ethylen-α-Olefin-Copolymer, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer besteht.
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Die Menge des gepfropften polaren Monomers, das in dem polaren Harz auf Polyolefinbasis enthalten ist, ist nicht besonders begrenzt, aber als Beispiel kann der Gehalt des gepfropften polaren Monomers 0,1 bis 5 Gewichtsteile betragen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des polaren Harzes auf Polyolefinbasis. Dies liegt daran, dass bei einem Gehalt von weniger als 0,1 Gewichtsteilen die modifizierende Wirkung des Harzes auf Polyolefinbasis möglicherweise nicht signifikant ist, und dass bei einem Gehalt von mehr als 5 Gewichtsteilen die Verarbeitbarkeit abnehmen und eine Vergilbung auftreten kann.
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Beispielsweise kann das polare Harz auf Polyolefinbasis, das in der hoch hitzebeständigen und flammhemmenden Polymerwerkstoffzusammensetzung für die Ummantelung von Kabeln enthalten ist, ein gewichtsmittleres Molekulargewicht im Bereich von 50.000 g/mol bis 500.000 g/mol und einen Schmelzflussindex im Bereich von 1 g/10 min bis 10 g/10 min (230°C, 2,16 Kgf) sowie eine Shore-D-Härte von 60 oder weniger aufweisen. Der untere Grenzwert für Shore D ist nicht besonders begrenzt, kann aber z. B. 20 oder mehr oder 30 oder mehr betragen. Wenn jede physikalische Eigenschaft des polaren Harzes auf Polyolefinbasis außerhalb des numerischen Bereichs liegt, können die physikalischen Eigenschaften wie der Schmelzindex, Shore-D-Härte, die Zugfestigkeit und die Dehnung der hoch hitzebeständigen und flammhemmenden Polymerwerkstoffzusammensetzung für die Ummantelung von Elektrofahrzeugkabeln die erforderlichen Werte für die physikalischen Eigenschaften überschreiten.
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Alle bekannten Harze auf Olefinbasis können als Harze auf Polyolefinbasis verwendet werden, die in der Harzzusammensetzung auf Polyolefinbasis enthalten sind. Das Harz auf Polyolefinbasis kann beispielsweise ein beliebiges Harz aus der Gruppe sein, die aus Polyethylen, Polypropylen, Polyethylen/a-Olefin, Ethylen-α-Olefin-Copolymer, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer sowie Kombinationen davon besteht.
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Die Harzzusammensetzung auf Polyolefinbasis, die diese Eigenschaften aufweist, kann in der hoch hitzebeständigen und flammhemmenden Polymerwerkstoffzusammensetzung zur Kabelummantelung in einer Menge von 45 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthalten sein. Denn wenn die Harzzusammensetzung auf Polyolefinbasis in einer Menge von weniger als 45 Gew.-% enthalten ist, können das Extrusionserscheinungsbild und die Verarbeitbarkeit aufgrund einer unzureichenden Füllstoffbeladung verringert sein, und wenn die Harzzusammensetzung in einer Menge von mehr als 70 Gew.-% enthalten ist, kann die Flammwidrigkeit des Polymerkompositharzes aufgrund eines unzureichenden Flammschutzmittelgehalts verringert sein.
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Ein Flammschutzmittel auf Kalziumbasis ist eine Komponente zur Verbesserung der Flammwidrigkeit der Polymerverbundwerkstoffzusammensetzung. Das Flammschutzmittel auf Kalziumbasis ist nicht beschränkt, solange es sich um eine flammhemmende Verbindung auf Kalziumbasis handelt, aber als Beispiel kann das Flammschutzmittel mindestens eine Verbindung sein, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Kalziumkarbonat und Kalziumsulfat und einer Kombination davon besteht.
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Falls erforderlich, kann die Oberfläche des Flammschutzmittels auf Kalziumbasis modifiziert werden, um die Kompatibilität mit anderen Verbindungen zu erhöhen. Beispielsweise kann die Oberfläche des Flammschutzmittels auf Kalziumbasis durch eine Beschichtung mit Silan oder Stearinsäure modifiziert werden.
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Das Flammschutzmittel auf Calciumbasis kann einen Feuchtigkeitsgehalt von 10 Gewichtsteilen oder weniger, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Flammschutzmittels auf Calciumbasis, und einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 1 um bis 20 um aufweisen. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Flammschutzmittels kann mit einem im Handel erhältlichen Laserbeugungs-Teilchengrößenanalysator gemessen werden, z. B. einem Microtrac-Teilchengrößenverteilungsanalysator. Außerdem kann der durchschnittliche Partikeldurchmesser anhand von 200 zufällig entnommenen Partikeln berechnet werden, die in einer elektronenmikroskopischen Aufnahme dargestellt sind.
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Das Flammschutzmittel auf Kalziumbasis mit diesen Eigenschaften kann in der hoch hitzebeständigen und flammhemmenden Polymerverbundwerkstoffzusammensetzung für Kabelummantelungen in einer Menge von 20 bis 35 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthalten sein. Denn wenn das Flammschutzmittel auf Kalziumbasis in einer Menge von weniger als 20 Gew.-% enthalten ist, kann die Flammhemmung reduziert werden, und wenn das Flammschutzmittel in einer Menge von mehr als 35 Gew.-% enthalten ist, können die Extrusionsverarbeitbarkeit und die Qualität des Erscheinungsbilds des Extrudats beeinträchtigt werden.
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Das Flammschutzmittel auf Nichthalogenbasis ist eine flammhemmende Komponente und kann ein beliebiges Flammschutzmittel auf MetallhydroxidBasis, ein Flammschutzmittel auf Phosphorbasis oder ein Flammschutzmittel auf Stickstoffbasis unter den in 1 dargestellten Flammschutzmitteln auf Nichthalogenbasis sein. Zu den Flammschutzmitteln auf Metallhydroxidbasis können Magnesiumhydroxid und Aluminiumhydroxid gehören. Zu den Flammschutzmitteln auf Stickstoffbasis können Melaminharz und Melamincyanurat gehören. Die Flammschutzmittel auf Phosphorbasis können aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumpolyphosphat, Pentaerythrit, rotem Phosphor, Melamin, Melamincyanurat, Melaminpolyphosphat, Aluminiumdiethylphosphinat und Piperazinpyrophosphat sowie Kombinationen davon ausgewählt werden. Die Flammschutzmittel können mit Haftvermittlern auf Silan- oder Titanatbasis oberflächenbehandelt werden, und die oberflächenbehandelten Flammschutzmittel können die Dispergierbarkeit in dem Polymerkompositharz verbessern.
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Das Flammschutzmittel auf Nichthalogenbasis mit diesen Eigenschaften kann in der hoch hitzebeständigen und flammhemmenden Polymer-Verbundzusammensetzung für die Kabelummantelung in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthalten sein, und es kann eine Menge des Flammschutzmittels verwendet werden, die ausreicht, um die Norm UL 1581 VW-1 zu erfüllen. Wenn das halogenfreie Flammschutzmittel in einer Menge von weniger als 1 Gew.-% enthalten ist, ist die Flammwidrigkeit der flammhemmenden Polymerwerkstoffzusammensetzung unzureichend, und wenn das Flammschutzmittel in einer Menge von mehr als 10 Gew.-% enthalten ist, kann die Formbarkeit, wie z.B. Flexibilität, Dehnbarkeit und Extrusion, reduziert sein, was zu einer Verschlechterung des Extrusionserscheinungsbildes sowie zu Weißfärbungsproblemen der Drahtoberfläche führt.
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Das Vernetzungsmittel ist ein Bestandteil, der die Vernetzungseigenschaften, die Hitzebeständigkeit und die Ölbeständigkeit bei der Herstellung des Polymerkompositharzes verbessert. Im Allgemeinen können alle Vernetzungsmittel verwendet werden, die für ein Harz auf Polyolefinbasis erhältlich sind. Als Beispiel kann das Vernetzungsmittel mindestens ein Typ sein, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Triarylcyanurat, Triarylisocyanurat und Trimethylolpropantrimethacrylat und Kombinationen davon besteht.
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Das Vernetzungsmittel kann in der hochhitzebeständigen und flammhemmenden Polymerwerkstoffzusammensetzung für Kabelummantelungen in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthalten sein. Wenn das Vernetzungsmittel in einer Menge von weniger als 1 Gew.-% enthalten ist, wird die Vernetzungseffizienz der Zusammensetzung herabgesetzt, was zu einer Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften führt, und wenn das Vernetzungsmittel in einer Menge von mehr als 10 Gew.-% enthalten ist, kann das Mittel aus dem Harz eluieren, was zu einer Qualitätsverschlechterung führt, und eine Abnahme der Dehnung kann aufgrund einer übermäßigen Vernetzungsreaktion während der Strahlungsvernetzung verursacht werden.
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Das Blockcopolymer auf Styrolbasis ist eine Art von Kautschukkomponente, die als Isoliermaterial verwendet werden kann, und kann aus der Gruppe der Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol-Copolymere und der Styrol-Butadien-Styrol-Copolymere sowie Kombinationen davon ausgewählt werden.
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Als Beispiel kann das Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol-Copolymer mit einem Styrol in einer Menge von 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, gebildet werden, und die Styrol-Butadien-Styrol-Copolymere können mit einem Styrol in einer Menge von 20 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, gebildet werden.
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Darüber hinaus kann das Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol-Copolymer als Beispiel einen Schmelzindex im Bereich von 0,1 g/10 min bis 10 g/10 min (190°C, 2,16 kg, 10 Minuten) und eine Shore A-Skala von 90 oder weniger aufweisen. Die Styrol-Butadien-Styrol-Copolymere können beispielsweise einen Schmelzindex im Bereich von 0,1 g/10 min bis 10 g/10 min (190 °C, 2,16 kg, 10 Minuten) und eine Shore-A-Härte im Bereich von 50 bis 80 aufweisen.
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Denn wenn das Blockcopolymer auf Styrolbasis in einer Menge von weniger als 1 Gew.-% enthalten ist, steigt die Härte der Copolymere, was zu Problemen mit der Flexibilität führt, und wenn das Blockcopolymer auf Styrolbasis in einer Menge von mehr als 15 Gew.-% enthalten ist, sinkt die Zugfestigkeit der Copolymere, und die Kondensationsreaktion des polaren Harzes auf Polyolefinbasis wird gehemmt, was zu Problemen mit der Flammhemmung führt.
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Organosilan ist eine Komponente zum Einbringen einer basischen funktionellen Gruppe in eine hoch hitzebeständige und flammhemmende Polymerverbundwerkstoffzusammensetzung für Kabelummantelungen. Das Organosilan kann eine organische Verbindung sein, in der ein Siliziumatom (Si) im Zentrum steht und von einem Wasserstoffatom, einer Hydroxygruppe (-OH), einer Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, einer Alkoxygruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und einer Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen umgeben ist, die mindestens eine Doppelbindung durch Bindung enthält.
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Das Organosilan geht also eine Kondensationsreaktion mit der Maleinsäure des polaren Harzes auf Olefinbasis ein, bei der Wasser entsteht, so dass eine hohe Flammfestigkeit mit einem Sauerstoffindex von 40 % oder mehr erreicht werden kann.
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Das Organosilan ist beispielsweise nicht beschränkt, solange das Organosilan mindestens eine funktionelle Gruppe enthält, die aus Hydroxygruppen und Alkoxygruppen ausgewählt ist, kann aber mindestens eine Gruppe sein, die aus der Gruppe bestehend aus Havinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltribuoxysilan, Propyltrimethoxysilan und Propyltriethoxysilan und Kombinationen davon ausgewählt ist.
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Das Organosilan mit diesen Eigenschaften kann in der hochhitzebeständigen und flammhemmenden Polymerverbundwerkstoffzusammensetzung für die Kabelummantelung in einer Menge von 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthalten sein. Denn wenn das Organosilan in einer Menge von weniger als 0,1 Gew.-% enthalten ist, kann die Flammwidrigkeit der flammhemmenden Polymerwerkstoffzusammensetzung aufgrund einer Abnahme der Säure-Base-Reaktion nicht verbessert werden, und wenn das Organosilan in einer Menge von mehr als 2 Gew.-% enthalten ist, kann die Extrusionsverarbeitbarkeit aufgrund einer Abnahme des Schmelzflussindexes verringert werden.
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Das Antioxidationsmittel ist eine Komponente zur Verhinderung von Oxidation und zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit, wobei alle bekannten Antioxidationsmittel verwendet werden können. Das Antioxidationsmittel kann beispielsweise aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus primären Antioxidationsmitteln auf Phenolbasis, sekundären Antioxidationsmitteln auf Phosphorbasis und sekundären Antioxidationsmitteln auf Schwefelbasis sowie Kombinationen davon besteht.
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Bei den primären Antioxidationsmitteln auf Phenolbasis kann es sich um jedes beliebige Antioxidationsmittel handeln, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Pentaerythrityltetrakis (3-(3,5-di-tert-Butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat), 2,3-Bis-[[3-[3,5-di-tert-Butyl-4-hydroxyphenyl]propionyl]]propionohydrazid und 2,2'-Thiodiethylbis-[3-(3,5-di-tert-Butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat] und Kombinationen davon. Die sekundären Antioxidantien auf Phosphorbasis können Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit enthalten, und die sekundären Antioxidantien auf Schwefelbasis können Distearylthiodipropionat umfassen.
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Das Antioxidationsmittel mit diesen Eigenschaften kann in der hoch hitzebeständigen und flammhemmenden Polymerverbundwerkstoffzusammensetzung für die Kabelummantelung in einer Menge von 0,1 bis 7 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthalten sein. Denn wenn das Antioxidationsmittel in einer Menge von weniger als 0,1 Gew.-% enthalten ist, sind die Wirkungen der Oxidationsverhinderung und der Verbesserung der Hitzebeständigkeit nicht zu erwarten, und wenn das Antioxidationsmittel in einer Menge von mehr als 7 Gew.-% enthalten ist, können Weißfärbungsprobleme aufgrund von Ausfällungen auf der Oberfläche der Drähte auftreten.
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Das Schmiermittel ist eine Komponente zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit, und es kann jedes in der Praxis übliche Schmiermittel verwendet werden. Das Schmiermittel kann beispielsweise aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Paraffin mit niedrigem Molekulargewicht und einem durchschnittlichen Molekulargewicht im Bereich von 100 bis 1000, Polyethylenwachs, Erdalkalistearinsäure, Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Polymer, Polyesterpolyol, Erucamid und Ölsäureamid sowie Kombinationen davon besteht.
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Das Gleitmittel mit den Eigenschaften kann in der hochhitzebeständigen und flammhemmenden Polymerwerkstoffzusammensetzung für Kabelummantelungen in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthalten sein. Denn wenn das Gleitmittel in einer Menge von weniger als 0,1 Gew.-% enthalten ist, kann der Effekt der Verbesserung der Verarbeitbarkeit nicht erwartet werden, und wenn das Gleitmittel in einer Menge von mehr als 5 Gew.-% enthalten ist, kann die Dispersion der Mischung abnehmen und ein schlechtes Aussehen aufgrund der Bildung von niedermolekularen Gasen auftreten.
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Das Farbmittel ist eine Komponente, die der hoch hitzebeständigen und flammhemmenden Polymerverbundwerkstoffzusammensetzung für die Kabelummantelung Farbe verleiht, und kann außerdem ein herkömmliches Farbmittel enthalten. Das Farbmittel kann beispielsweise aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Ruß, Titandioxid, Pigmenten und Kombinationen davon besteht. Das Farbmittel kann in der hochhitzebeständigen und flammhemmenden Polymerverbundwerkstoffzusammensetzung für Kabelummantelungen in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthalten sein. Denn wenn das Farbmittel in einer Menge von weniger als 0,1 Gew.-% enthalten ist, kann die gewünschte Farbe nicht erreicht werden, und wenn das Farbmittel in einer Menge von mehr als 3 Gew.-% enthalten ist, werden der Schmelzindex, die Zugfestigkeit und die Dehnung der Zusammensetzung verringert.
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Anschließend kann das Polymerkompositharz für Kabelummantelungen aus der hochhitzebeständigen und flammhemmenden Polymerwerkstoffzusammensetzung für Kabelummantelungen, die die Komponenten enthält, hergestellt werden. Alle bekannten Verfahren zur Herstellung von Harz können verwendet werden, um aus der hochhitzebeständigen und flammhemmenden Polymerverbundwerkstoffzusammensetzung für die Kabelummantelung ein Polymerkompositharz für die Kabelummantelung zu erhalten. Beispielsweise kann die hoch hitzebeständige und flammhemmende Polymerwerkstoffzusammensetzung für Kabelummantelungen gewonnen werden, indem ein Gemisch von Rohstoffen in Maschinen wie einen Doppelschneckenextruder, einen Kneter und einen Banbery-Mischer gegeben wird und das Gemisch dann geschmolzen und verarbeitet wird.
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Das Polymerkompositharz für die Kabelummantelung hat eine hohe Flammbeständigkeit, die der Norm UL 1581 VW-1 entspricht, und das Polymerkompositharz hat eine Wärmebeständigkeit, die einer Verwendungstemperatur von über 125°C entspricht, und eine niedrige Shore A-Härte im Bereich von 75 bis 90, wodurch das Harz flexibel ist, so dass es sich für die Kabelummantelung von Elektrofahrzeugladekabeln und Energiespeicherkabeln (ESS) eignet.
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Als nächstes kann das flammhemmende Kabel hergestellt werden, indem der Leiter des Kabels mit einer isolierenden Deckschicht aus einem Polymerkompositharz der Zusammensetzung bedeckt wird. Insbesondere kann das flammhemmende Kabel hergestellt werden, indem die isolierende Abdeckschicht, die aus dem Polymerkompositharz gebildet wird, das durch Schmelzen und Verarbeiten der hoch hitzebeständigen und flammhemmenden Polymerwerkstoffzusammensetzung zur Kabelabdeckung auf einem Leiter wie Kupfer oder Aluminium erhalten wird, gebildet wird. Die aus dem Polymerkompositharz gebildete isolierende Abdeckschicht kann ein- oder mehrschichtig sein. Das heißt, bei der Herstellung eines Niederspannungskabels kann das Kabel mit einem Einschichtextruder einlagig ummantelt werden, und bei der Herstellung eines Hochspannungskabels kann das Kabel mit einem Zweischicht- oder Dreischichtextruder mehrlagig ummantelt werden.
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Das polymere Kompositharz verfügt somit nicht nur über eine hohe Flammwidrigkeit und hervorragende mechanische Eigenschaften, sondern ermöglicht auch eine stabile Extrusionsverarbeitung über einen langen Zeitraum durch einen geringen Druckanstieg im Extruder während des Extrusionsformverfahrens zur Kabelherstellung.
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Beispiele 1 bis 12
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Hoch hitzebeständige und flammhemmende Polymerverbundwerkstoffzusammensetzungen 1 bis 12 für Kabelummantelungen wurden durch gleichmäßiges Mischen der in Tabelle 1 aufgeführten Komponenten in den angegebenen Mengen hergestellt.
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Die hier verwendete Harzzusammensetzung auf Polyolefinbasis enthielt Polyethylenharz und polares Polyethylen/alpha-Olefin-Harz in einem Gewichtsverhältnis von 7:3. Bei dem polaren Polyethylen/alpha-Olefin-Harz handelte es sich um ein polares Ethylen-alpha-Olefin-Blockcopolymer mit 0,5 Gew.-% Maleinanhydrid, das auf das Copolymer aufgepfropft war, und das polare Polyethylen/alpha-Olefin-Harz hatte einen Schmelzflussindex von 0,8 g/10 min. Das Blockcopolymer auf Styrolbasis war ein Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol-Copolymer. Das verwendete Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol-Copolymer hatte einen Schmelzindex von 1 g/10 min und eine Shore-A-Härte von 72. Als Flammschutzmittel auf Kalziumbasis wurde Kalziumkarbonat (Teilchengröße: 1,5 µm) mit Stearinsäure überzogen, als Organosilan Propyltrimethoxysilan und als halogenfreies Flammschutzmittel Aluminiumdiethylphosphinat, ein Flammschutzmittel auf Phosphorbasis, verwendet. Trimethylolpropantriacrylat wurde als Vernetzungsmittel verwendet. Ein Masterbatch (Trägerharz: Polyethylen), das Hexafluorpropylen-Vinylidenfluorid-Copolymer mit 50 Gew.-% enthält, wurde als Schmiermittel verwendet, und es wurden folgende Antioxidantien eingesetzt A: Pentaerythrityltetrakis(3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat], B: Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit, C: 2',3-bis[[3-[3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl]propionyl]]propionohydrazid, und D: Distearylthiodipropionat
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Beispiele 13 bis 24
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Nach dem Aufschmelzen der in den Beispielen 1 bis 12 erhaltenen hochhitzebeständigen und flammhemmenden Polymerverbundwerkstoffzusammensetzungen 1 bis 12 für die Kabelummantelung wurden die Polymerkompositharze 1 bis 12 mit Hilfe von Verarbeitungsanlagen hergestellt. In diesem Fall wurde ein Doppelschneckenextruder mit 30 ø (L/D 40) verwendet, und die Verarbeitungstemperatur lag in einem Bereich von 100 °C bis 230 °C.
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Vergleichsbeispiele 1 bis 8
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Die Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 8 wurden durch gleichmäßiges Mischen der in Tabelle 2 aufgeführten Komponenten in den angegebenen Mengen hergestellt. [Tabelle 2]
| Zusammensetzung der Komponenten | Vergleichsbeispiele |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Harzzusammensetzung auf Polyolefinbasis | 38 | 41 | 62 | 64 | 49 | 55 | 44 | 41 |
| Blockcopolymer auf Styrolbasis | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 |
| Flammschutzmittel auf Kalziumbasis | 39 | 36 | 15 | 17 | 30.5 | 18 | 36 | 29.5 |
| Organosilan | 2 | 2 | 2 | - | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Flammschutzmittel auf Phosphorbasis | 2 | 2 | 2 | - | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Vernetzungsmittel | 2 | 2 | 2 | 2 | - | 5 | 2 | 2 |
| Antioxidations mittel | A | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.1 | 1.5 |
| B | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.1 | 1.5 |
| C | 1 | 1 | 1 | 1 | 0.5 | 2 | 0.1 | 3 |
| D | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 0.2 | 4 |
| Schmiermittel | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| Gesamtmenge (in Gewichtsprozent) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
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Vergleichsbeispiele 9 bis 16
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Die Kompositharze der Vergleichsbeispiele 1 bis 8 wurden aus den in den Vergleichsbeispielen 1 bis 8 erhaltenen Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 8 nach demselben Verfahren wie in Beispiel 13 hergestellt.
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Experimentelle Beispiele
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Es wurden Proben mit den in den Beispielen 13 bis 24 hergestellten Polymerkompositharzen 1 bis 12 und den in den Vergleichsbeispielen 9 bis 16 hergestellten Vergleichsharzen 1 bis 8 hergestellt, und die physikalischen Eigenschaften der Proben wurden wie folgt gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.
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1. Bewertung der Zugfestigkeit und Dehnung bei Raumtemperatur
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Zugfestigkeit und Dehnung wurden bei Raumtemperatur für jede in den Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltene Probe bei einer Geschwindigkeit von 508 mm/min gemäß der Norm IEC 60811-501 bewertet. Die Akzeptanzkriterien sind eine Zugfestigkeit von 13,79 MPa oder mehr und eine Dehnung von 300 % oder mehr.
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2. Bewertung der Hitzebeständigkeit
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Die Zugfestigkeit und die Dehnung wurden nach der Norm KS M 6518 gemessen, nachdem die Proben 168 Stunden lang bei einer Temperatur von 158 °C erhitzt wurden. Nach der Produktnorm UL 3817 wurden 100 % vergeben, wenn die Messungen mit dem Ausgangswert übereinstimmten, und wenn die Änderungsrate der Zugfestigkeit und Dehnung weniger als 20 % betrug, wurden die Zugfestigkeit und Dehnung als akzeptabel bewertet.
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3. Bewertung der Flammhemmung
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Nach der Herstellung von Kabeln in Übereinstimmung mit der Norm UL1581 VW-1 wurden die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellten Kabel senkrecht gestellt und 15 Sekunden lang entzündet (was fünfmal wiederholt wurde), um die Nachbrennzeit zu bewerten. Wenn die gesamte Nachbrennzeit weniger als 60 Sekunden betrug, wurde sie als bestanden bewertet.
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4. Bewertung des Aussehens
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Obwohl in der Norm UL 3817 keine numerische Bewertungsmethode für das Aussehen angegeben ist, wurde es als bestanden bewertet, wenn es keine optischen Mängel wie Oberflächenvorsprünge oder Poren gab.
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Aus Tabelle 3 geht hervor, dass die in den Beispielen 13 bis 24 erhaltenen Polymerkompositharze 1 bis 12 alle einen Flammschutz aufwiesen, der die Norm UL 1581 VW-1 erfüllte, und dass, obwohl nicht ausdrücklich angegeben, die Shore D-Härte in einem Bereich von 42 bis 44 gut war. Darüber hinaus lag die Änderungsrate der Harze bei der Wärmebeständigkeitsprüfung innerhalb von 10 %, was nicht nur die Norm von weniger als 20 % deutlich überschritt, sondern auch alle Anforderungen an die Zugfestigkeit und Dehnung erfüllte. [Tabelle 3]
| Abteilung | Zugfestigkeit (MPa) | Dehnung (%) | Hitzebeständigkeit (158°C, 168h) | Flammhemmung (VW-1 TEST) | Erscheinungsbild |
| Polymerverbundharz | 1 | 15.46 | 453 | bestanden | bestanden | bestanden |
| 2 | 15.02 | 433 | bestanden | bestanden | bestanden |
| | | | | | |
| 3 | 13.94 | 322 | bestanden | bestanden | bestanden |
| 4 | 14.88 | 411 | bestanden | bestanden | bestanden |
| 5 | 14.91 | 407 | bestanden | bestanden | bestanden |
| 6 | 13.97 | 391 | bestanden | bestanden | bestanden |
| 7 | 14.24 | 435 | bestanden | bestanden | bestanden |
| 8 | 15.17 | 377 | bestanden | bestanden | bestanden |
| 9 | 14.97 | 424 | bestanden | bestanden | bestanden |
| 10 | 13.90 | 330 | bestanden | bestanden | bestanden |
| 11 | 14.20 | 310 | bestanden | bestanden | bestanden |
| 12 | 14.27 | 318 | bestanden | bestanden | bestanden |
| Vergleichsbeispiel Harz | 1 | 12.53 | 240 | versagt | bestanden | versagt |
| 2 | 13.67 | 290 | bestanden | bestanden | bestanden |
| 3 | 15.14 | 442 | bestanden | versagt | bestanden |
| 4 | 14.78 | 419 | bestanden | versagt | bestanden |
| 5 | 11.78 | 380 | versagt | bestanden | bestanden |
| 6 | 15.26 | 348 | versagt | bestanden | versagt |
| 7 | 15.39 | 401 | versagt | bestanden | bestanden |
| 8 | 12.14 | 394 | bestanden | bestanden | bestanden |
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In der Zwischenzeit wurde das Vergleichsbeispiel Harz 1 aus einer Zusammensetzung hergestellt, die das Harz auf Polyolefinbasis unterhalb des geforderten Gehaltsbereichs und das Flammschutzmittel auf Kalziumbasis oberhalb des geforderten Gehaltsbereichs enthielt, so dass das Vergleichsbeispiel Harz 1 nicht alle verbleibenden Normen außer der Flammhemmung erfüllte. Vergleichsbeispiel Harz 2 wurde wie Vergleichsbeispiel Harz 1 aus einer Zusammensetzung hergestellt, die das Harz auf Polyolefinbasis unterhalb des geforderten Gehaltsbereichs und das Flammschutzmittel auf Calciumbasis oberhalb des geforderten Gehaltsbereichs enthielt, aber das Vergleichsbeispiel Harz 2 enthielt mehr Harz auf Polyolefinbasis und weniger Flammschutzmittel auf Calciumbasis als das Vergleichsbeispiel Harz 1. Daher zeigte das Vergleichsbeispiel 2 bessere Ergebnisse als das Vergleichsbeispiel 1 in Bezug auf Zugfestigkeit und Dehnung, lag aber unter den Akzeptanzkriterien, während die Flammwidrigkeit, die Wärmebeständigkeit und das Aussehen des Vergleichsbeispiels 2 akzeptabel waren. Die Vergleichsbeispiele 3 und 4 wurden alle aus einer Zusammensetzung hergestellt, die das Harz auf Polyolefinbasis innerhalb des geforderten Gehaltsbereichs und das Flammschutzmittel auf Kalziumbasis unterhalb des geforderten Gehaltsbereichs enthielt, so dass ihr Flammschutz nicht die geforderten Normen erfüllte, die Vergleichsbeispiele 3 und 4 erfüllten jedoch die übrigen Normen. Im Falle von Vergleichsbeispiel Harz 4 war jedoch die Flammwidrigkeit im Vergleich zu Vergleichsbeispiel Harz 3 schlechter, weil Vergleichsbeispiel Harz 4 kein Flammschutzmittel auf Phosphorbasis enthielt, und die Zugfestigkeit und Dehnung von Vergleichsbeispiel Harz 4 waren geringer, weil Vergleichsbeispiel Harz 4 kein Organosilan enthielt. Das Vergleichsbeispiel Harz 5 enthielt kein Vernetzungsmittel, so dass das Vergleichsbeispiel Harz 5 eine angemessene Menge an Harz auf Polyolefinbasis enthielt, aber obwohl es innerhalb des Bereichs lag, wurde die Vernetzung des Vergleichsbeispiels Harz 5 nicht gut durchgeführt, was zu einer nicht zufriedenstellenden Zugfestigkeit und Wärmebeständigkeit bei hohen Temperaturen führte. Vergleichsbeispiel Harz 6 wurde aus einer Zusammensetzung hergestellt, die das Flammschutzmittel auf Kalziumbasis unterhalb des geforderten Gehaltsbereichs enthielt, so dass das Vergleichsbeispiel Harz 6 in Bezug auf Wärmebeständigkeit und Aussehen nicht den Normen entsprach. Vergleichsbeispiel Harz 7 wurde aus einer Zusammensetzung hergestellt, die das Flammschutzmittel auf Calciumbasis oberhalb des optimalen Bereichs enthielt, so dass das Vergleichsbeispiel Harz 7 die Normen für die Hitzebeständigkeit nicht erfüllte. Vergleichsbeispiel Harz 8 wurde aus einer Zusammensetzung hergestellt, die das Harz auf Polyolefinbasis unterhalb des optimalen Bereichs enthielt, so dass die Zugfestigkeit von Vergleichsbeispiel Harz 8 nicht den erforderlichen Wert erreichte.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf bevorzugte Beispiele, wie oben beschrieben, beschrieben wurde, ist sie nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt, und Änderungen und Modifikationen sind für den Fachmann möglich, ohne vom Geist der Offenbarung abzuweichen.
