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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flammschutzmittel, eine Flammschutzmittelzusammensetzung, ein Verfahren zur Herstellung der Flammschutzmittelzusammensetzung einen isolierten Draht und einen Kabelbaum.
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Stand der Technik
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Üblicherweise werden verschiedene Flammschutzmittel in verschiedenen Gebieten verwendet, um verschiedenem Material Flammschutz zu verleihen. Zum Beispiel ist ein Flammschutzmittel in einem Deckmaterial eines isolierten Drahtes zur Anwendung auf dem Automobilsektor und bei elektrischen Geräten enthalten.
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Aus dem Gesichtspunkt der Entlastung der globalen Umwelt wurde kürzlich ein Deckmaterial für einen isolierten Draht verwendet, das durch Zusatz von Magnesiumhydroxid als Flammschutzmittel zu einem Olefinharz hergestellt wurde, das beim Verbrennen kein schädliches halogenhaltiges Gas an die Atmosphäre abgibt.
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Einer solchen Flammschutzmittelzusammensetzung ist eine große Menge Magnesiumhydroxid zugesetzt, um ausreichend Flammschutz zu gewähren. Da synthetisches Magnesiumhydroxid, das z. B. unter Verwendung von Meerwasser hergestellt wird, relativ teuer ist, wurde brauchbares natürliches Magnesiumhydroxid kürzlich verwendet, um die Herstellungskosten zu verringern.
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Zum Beispiel beschreibt das japanische Patent
JP 3 339 154 B2 ein Flammschutzmittel, das durch Pulverisieren eines natürlichen Minerals, das hauptsächlich aus Magnesiumhydroxid besteht, und durch anschließende Oberflächenbehandlung unter Verwendung von Fettsäure, Fettsäure-Metallsalz, einem Silankupplungsmittel oder einem Titanatkupplungsmittel hergestellt wurde, eine dieses Flammschutzmittel enthaltende Flammschutzmittelzusammensetzung und einen mit dieser Flammschutzmittelzusammensetzung beschichteten isolierten Draht.
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Die
EP 0 426 196 A1 beschreibt ferner oberflächenmodifizierte Magnesiumhydroxide und Aluminiumhydroxide, die als flammhemmende Füllstoffe in thermoplastischen Polyolefinen verwendet werden können.
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In der
EP 0 292 233 A2 wird eine Polymermatrix offenbart, in der Füllstoffe, darunter auch Magnesiumhydroxid und Magnesiumcarbonate, dispergiert sind, wobei die Polymermatrix ein vernetztes Olefin/Acrylsäure-Polymer ist und der Füllstoff mit einem organischen Polymer beschichtet ist, das saure Gruppen enthält.
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Die
US 6 372 835 B1 offenbart flammhemmende Polyketonharzzusammensetzungen, die oberflächenbeschichtetes Magnesiumhydroxid enthalten.
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Die
JP H02 - 293 316 A beschreibt Magnesiumhydroxidpartikel als Flammschutzmittel für thermoplastische Harze, wobei die Partikel mit einem gummiartigen Polymer beschichtet sind.
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Die
JP H02 - 293 317 A beschreibt Magnesiumhydroxidpartikel als Flammschutzmittel für thermoplastische Harze, wobei die Partikel mit einem hydrophoben Harz beschichtet sind, das saure Gruppen aufweist.
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In der
JP S62 151 464 A wird eine Harzzusammensetzung als Umhüllungsmaterial für elektrische Leitungen offenbart, wobei die Harzzusammensetzung Metallhydroxide, wie Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid oder Zinkhydroxid, enthält, die durch eine Pfropfpolymerisation unter Verwendung von Vinylmonomeren mit einem Polymer umhüllt werden.
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In der
JP H02-289 421 A wird ein Magnesiumhydroxid-Flammschutzmittel offenbart, bei dem Magnesiumhydroxidpartikel mit einem Wachs beschichtet werden, um dadurch den Schmelzindex, die Zugfestigkeit und die Dehnung eines damit versetzten thermoplastischen Harzes und die Verarbeitbarkeit beim Formen des Harzes zu verbessern.
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Ein beschichtetes Material eines isolierten Drahts muss verschiedene Eigenschaften einschließlich mechanischer Eigenschaft, Flammschutz und Beständigkeit gegen Kälte besitzen. Jedoch ist die Beständigkeit gegen Kälte einer Flammschutzmittelzusammensetzung unzureichend, die durch Zusatz des üblichen Flammschutzmittels, das durch Pulverisieren eines natürlichen Minerals, das hauptsächlich aus Magnesiumhydroxid besteht, zu einem Olefinharz hergestellt wurde. Ferner ist beim Verfahren zur Herstellung der Flammschutzmittelzusammensetzung die Abgabemenge von einem Kneter klein, was zu geringer Produktivität des Mittels führt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Flammschutzmittel zu schaffen, das die Kältebeständigkeit und die Produktivität eine Zusammensetzung verbessert, sowie eine Flammschutzmittelzusammensetzung, einen isolierter Draht, einen Kabelbaum und ein Verfahren zur Herstellung der Flammschutzmittelzusammensetzung.
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Mittel zur Lösung des Problems
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Um diese Aufgaben zu lösen und in Übereinstimmung mit dem Zweck der vorliegenden Erfindung umfasst ein Flammschutzmittel gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung ein pulverförmiges natürliches Material, das hauptsächlich aus Magnesiumhydroxid besteht, wobei das pulverförmige natürliche Material mit einem ein oder mehrere organische Polymere enthaltenden Oberflächenbehandlungsmittel oberflächenbehandelt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die organischen Polymere aus der Gruppe Polyolefin und thermoplastisches Elastomer vom Olefintyp ausgewählt sind und durch Erwärmen schmelzen,
das Oberflächenbehandlungsmittel zur Oberflächenbehandlung des pulverförmigen natürlichen Materials in geschmolzenem Zustand in einem Lösungsmittel oder lösungsmittelfrei verwendet wird, und
bei der Oberflächenbehandlung weder organisches Material, das kein Polymer ist, noch anorganisches Material verwendet und unter einer Oberflächenbehandlungsschicht des oben beschriebenen organischen Polymers auf das pulverisierte natürliche Mineral aufgetragen wird.
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Die Menge des Oberflächenbehandlungsmittels bei der Oberflächenbehandlung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 Massen-%.
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Das Polyolefin kann vorzugsweise Polypropylen und/oder Polyethylen sein und das thermoplastische Elastomer vom Olefintyp kann vorzugsweise ein Metallocenpolyethylen sein.
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Eine Flammschutzmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das oben beschriebene Flammschutzmittel und ein organisches Polymer.
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Das organische Polymer des Flammschutzmittels und das organische Polymer der Flammschutzmittelzusammensetzung sind vorzugsweise von derselben Art.
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Die Flammschutzmittelzusammensetzung enthält vorzugsweise 30 bis 250 Masseteile des Flammschutzmittels, bezogen auf 100 Masseteile des organischen Polymers.
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Ein isolierter Draht gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Leiter und die oben beschriebene Flammschutzmittelzusammensetzung, die den Leiter umhüllt.
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Ein Kabelbaum gemäß der vorliegenden Erfindung enthält den oben beschriebenen isolierten Draht.
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Ein Verfahren zur Herstellung der Flammschutzmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Schritt des Knetens des oben beschriebenen Flammschutzmittels und eines organischen Polymers.
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Wirkungen der Erfindung
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Das Flammschutzmittel gemäß der vorliegenden Erfindung verbessert die Kältebeständigkeit der Flammschutzmittelzusammensetzung, die durch Zugabe dieses Flammschutzmittels zu dem organischen Polymeren hergestellt wurde.
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Das scheint deshalb der Fall zu sein, weil Oberflächenunebenheiten des pulverisierten natürlichen Materials geglättet werden, indem man das pulverisierte natürliche Material mit dem organischen Polymeren oberflächenbehandelt. Entsprechend wird das Zusammenhaften der Teilchen verringert, was ermöglicht, dass das Flammschutzmittel gut in der Flammschutzmittelzusammensetzung verteilt wird.
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Ferner kann die Abgabemenge der Flammschutzmittelzusammensetzung, das das Flammschutzmittel und das organische Polymer enthält, von dem Kneter erhöht werden und dadurch die Produktivität der Flammschutzmittelzusammensetzung verbessert werden. Dies scheint der Fall zu sein, weil das pulverisierte natürliche Material mit dem organischen Polymeren oberflächenbehandelt wird und so das Flammschutzmittel gut mit dem Polymeren gemischt wird. Ein anderer Grund kann darin liegen, dass das organische Polymer gegen thermische Zersetzung beständig ist, verglichen mit einem üblichen Oberflächenbehandlungsmittel, wie z. B. Fettsäure, und deshalb die Erzeugung von flüchtigem Gas aus der Feuchtigkeit in dem natürlichen Mineral und dem organischen Polymeren, z. B., bei dem Schritt des Erhitzens und Knetens des Flammschutzmittels und des organischen Polymers verringert wird, was die Zufuhr des Materials zum Kneter erleichtert.
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Wenn die Menge der Oberflächenbehandlung, die das organische Polymer verwendet, im Bereich von 0,1 bis 10 Massen-% liegt, werden die oben beschriebenen Wirkungen weiterhin verbessert.
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Wenn das organische Polymer ein oder mehrere Material(ien) aus der Gruppe Polyolefin und thermoplastisches Elastomer vom Olefintyp enthält, hat das organische Polymer eine ausgezeichnete Affinität für das organische Polymer, wie z. B. Polyolefin, das z.B. für ein Drahtumhüllungsmaterial verwendet wird, und daher ist das Flammschutzmittel in der Flammschutzmittelzusammensetzung gut dispergiert, wenn es dem organischen Polymer zugesetzt wird. Entsprechend wird die Kältebeständigkeit der Flammschutzmittelzusammensetzung weiterhin verbessert.
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Wenn das Polyolefin Polypropylen und/oder Polyethylen ist und das thermoplastische Elastomer vom Olefintyp ein Metallocen-polyethylen ist, werden die oben beschriebenen Wirkungen weiterhin verbessert.
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Die Flammschutzmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das oben beschriebene Flammschutzmittel und das organische Polymer und ist deshalb bezüglich Kältebeständigkeit und Produktivität ausgezeichnet.
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Wenn das organische Polymer des Flammschutzmittels und das organische Polymer der Flammschutzmittelzusammensetzung von derselben Art sind, wird die Verträglichkeit verbessert und dadurch die Affinität zwischen dem Flammschutzmittel und dem organischen Polymer in der Flammschutzmittelzusammensetzung verbessert.
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Wenn die Flammschutzmittelzusammensetzung 30 bis 250 Massenteile des Flammschutzmittels, bezogen auf 100 Massenteile des organischen Polymers enthält, werden Flammschutz und Kältebeständigkeit verbessert.
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Weil der isolierte Draht gemäß der vorliegenden Erfindung und der Kabelbaum einschließlich des isolierten Drahts einen oben beschriebenen Leiter und die oben beschriebene Flammschutzmittelzusammensetzung, die den Leiter umhüllt, enthält, unterliegt das isolierte Hüllmaterial weniger dem Abbau und daher kann die hohe Zuverlässigkeit für lange Zeit sichergestellt werden.
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Bestes Verfahren zur Ausführung der Erfindung Es folgen detaillierte Beschreibungen von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Ein Flammschutzmittel gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein pulverisiertes natürliches Mineral, das hauptsächlich aus Magnesiumhydroxid zusammengesetzt ist.
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Zum Beispiel kann natürlicher Brucit als natürliches Material verwendet werden. Entweder kann ein Nasspulverisierungsverfahren oder ein Trockenpulverisierungsverfahren zur Pulverisierung des natürlichen Materials verwendet werden. Das Flammschutzmittel gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform wird durch Pulverisieren des natürlichen Materials hergestellt und daher sind die Herstellungskosten geringer, als wenn ein Flammschutzmittel durch synthetische Gewinnung von Magnesiumhydroxid aus z. B. Meerwasser hergestellt ist. Der anfängliche Feuchtigkeitsgehalt des pulverisierten natürlichen Minerals ist vorzugsweise 1 Massen% oder weniger.
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Die durchschnittliche Teilchengröße des pulverisierten natürlichen Minerals liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 20 µm. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße kleiner als 0,1 µm ist, neigen die Teilchen zu sekundärer Kohäsion, was die mechanische Eigenschaft einer Flammschutzmittelzusammensetzung, die das Flammschutzmittel und ein organisches Polymer enthält, verschlechtert. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße mehr als 20 µm ist und das Flammschutzmittel z.B. für ein Drahtumhüllungsmaterial verwendet wird, neigt das Beschichtungsmaterial zu ungünstigem Aussehen. Stärker bevorzugt liegt die durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 0,2 bis 10 µm. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 0,2 bis 10 µm liegt, kann die Kohäsion der Teilchen während des Knetens verringert werden und die Versprödungstemperatur wird erniedrigt und die Kältebeständigkeit verbessert.
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Das pulverisierte natürliche Mineral wird mit einem organischen Polymeren oberflächenbehandelt. Die Menge der Oberflächenbehandlung, die das organische Polymer verwendet, wird definiert durch den Massenprozentsatz (Massen-%) des als Oberflächenbehandlungsmittel verwendeten organischen Polymeren bezogen auf die Masse des Flammschutzmitels.
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Die Menge der Oberflächenbehandlung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 Massen-%. Stärker bevorzugt liegt sie im Bereich von 0,5 bis 5 Massen-%. Wenn die Menge der Oberflächenbehandlung geringer als 0,1 Massen-% ist, neigt die Kältebeständigkeit und die Produktivität der Flammschutzmittelzusammensetzung, das durch Zusatz des Flammschutzmittels zu einem organischen Polymeren hergestellt wurde, zur Abnahme. Wenn die Menge der Oberflächenbehandlung mehr als 10 Massen-% beträgt, erhöhen sich die Kosten des Flammschutzmittels.
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Zwar ist das Molekulargewicht des bei der Oberflächenbehandlung verwendeten organischen Polymeren nicht besonders begrenzt, jedoch ist es vorzugsweise relativ niedrig. Wenn das Molekulargewicht und die Schmelzviskosität hoch sind, ist es schwierig, dass das organische Polymer sich an das pulverisierte natürliche Mineral anpasst, wenn die Oberflächenbehandlung angewendet wird. Genauer gesagt ist das Molekulargewicht vorzugsweise im Bereich von 100 bis 100 000, so dass das organische Polymer leicht zu wässriger Form schmilzt, wenn es auf etwa 100 C erhitzt wird, und so sich an das pulverisierte natürliche Mineral anpasst.
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Als organisches Polymer können Materialien wie Polyolefin und ein thermoplastisches Elastomer vom Olefintyp verwendet werden. Diese Materialien können entweder allein oder in Kombination verwendet werden. Ferner können obige Materialien zusammen mit anderen Materialien verwendet werden.
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Das obige Polyolefin kann ein Homopolymer oder ein Copolymer eines α-Olefins, wie z. B. Ethylen, Propylen, 1-Buten, 4-methyl-1-penten, 1-Hexen, 1-Hepten, 1-Octen, 1-Nonen, 1-Decen, 1-Undecen, 1-Dodecen, 1-Tridecen, 1-Tetradecen, 1-Pentadecen, 1-Hexadecen, 1-Heptadecen, 1-Nonadecen, 1-Eicosen, 9-Methyl-1-decen, 11-Methyl-1-dodecen, und 12-Ethyl-1-tetradecen, oder Mischungen hieraus sein. Zusätzlich kann das Copolymer von Ethylen und Vinylester als Polyolefin verwendet werden, und das für das Vinylestercopolymer verwendete Vinylestermonomer kann ein Vinylpropionat, Vinylacetat, Vinylcaproat, Vinylcaprylat, Vinyllaurat, Vinylstearat, und Vinyltrifluoroacetat sein, und ein oder mehrere der oben genannten Ester können verwendet werden. Weiterhin kann ein Copolymer von Ethylen und α,β-ungesättigtem Carbonsäurealkylester als Polyolefin verwendet werden. Das α,β-ungesättigte Carbonsäurealkylestermonomer kann ein Methylacrelat, Methylmethacrylat, Ethylacrelat, und Ethylmethacrelat sein und eins oder mehrere der oben genannten α,β-ungesättigten Carbonsäurealkylester können verwendet werden. Polyethylen, Polypropylen und Ethylen-Propylen-Copolymere werden besonders bevorzugt. Das Ethylen-Propylen-Copolymer kann entweder ein statistisches Copolymer oder ein Blockcopolymer sein.
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Beispiele für das thermoplastische Elastomer vom Olefintyp umfassen Metallocenpolyethylen. Das Metallocenpolyethylen bezieht sich auf ein Ethylenhomopolymer, das unter Verwendung eines Metallocenkatalysators hergestellt wurde, oder ein Copolymer aus Ethylen und einem α-Olefin, dessen Kohlenstoffzahl etwa 4 bis 10 beträgt. Der Metallocenkatalysator umfasst eine katalytische Komponente, bei der ein Ligand wenigstens ein Cyclopentadienyl-Skelett hat, das mit einem Übergangsmetallatom, wie z. B. Titan und Zirkonium koordiniert ist und das üblicherweise zusammen mit einer organischen Aluminium-oxy-Verbindung verwendet wird.
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Beispiele für α-Olefin, das mit Ethylen copolymerisiert, umfassen: Ethylen, Propylen, 1-Buten, 4-Methyl-1-penten, 1-Hexen, 1-Hepten, 1-Octen, 1-Nonen, 1-Decen, 1-Undecen, 1-Dodecen, 1-Tridecen, 1-Tetradecen, 1-Pentadecen, 1-Hexadecen, 1-Heptadecen, 1-Nonadecen, 1-Eicosen, 9-Methyl-1-decen, 11-Methyl-1-dodecen, 1-Eicosen, 9-Methyl-1-decen, 11-Methyl-1-dodecen, und 12-Ethyl-1-tetradecen, und eins oder mehrere der oben genannten α-Olefine können verwendet werden.
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Die Dichte des Metallocenpolyethylens kann in Abhängigkeit von dem α-Olefin-Gehalt in dem Copolymer unterschiedlich sein. Die Dichte von Metallocenpolyethylen ist vorzugsweise im Bereich von 0,7 bis 1,0 g/cm3. Stärker bevorzugt ist die Dichte im Bereich von 0,8 bis 0,9 g/cm3.
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Das bei der Oberflächenbehandlung verwendete organische Polymer kann durch Säure modifiziert sein. Als Säure kann vorzugsweise eine ungesättigte Carbonsäure und ein Derivat davon verwendet werden. Zu Beispielen für die ungesättigte Carbonsäure gehören Maleinsäure und Fumarsäure. Beispiele für Derivate davon umfassen Maleinsäureanhydrid, Monoestermaleat und Diestermaleat, wobei Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid besonders bevorzugt werden. Die oben genannten Materialien können entweder allein oder in Kombination verwendet werden. Modifizierung des organischen Polymers durch eine Säure erleichtert die Anpassung des organischen Polymers an das anorganische pulverisierte natürliche Mineral. Entsprechend wird das Anhaften der Zwischenfläche zwischen dem organischen Polymer und dem Magnesiumhydroxid verbessert.
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Zur Anwendung von Säure an das organische Polymer, das in der Oberflächenbehandlung verwendet wird, kann ein Verfahren wie z. B. ein Pfropfverfahren und ein direktes (Copolymerisations-)Verfahren verwendet werden. Die Menge der Säuremodifizierung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 20 Massen-%, bezogen auf das organische Polymere. Ein Bereich von 0,2 bis 10 Massen-% ist stärker bevorzugt und ein Bereich von 0,2 bis 5 Massen-% ist noch stärker bevorzugt. Ein kleinerer Bereich der Säuremodifizierung hat die Neigung, die Verbesserung der Affinität für das pulverisierte natürliche Material zu behindern, und ein größerer Bereich der Säuremodifizierung kann selbst Polymerisierung hervorrufen und hindert so die Verbesserung der Affinität zu dem pulverisierten natürlichen Mineral.
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Die Oberflächenbehandlung des pulverisierten natürlichen Materials kann durch Rühren und Mischen des pulverisierten natürlichen Materials und des organischen Polymeren, das geschmolzen ist, ausgeführt werden. Das organische Polymer kann durch Erhitzen geschmolzen werden oder es kann durch Wärmefreisetzung geschmolzen werden, wenn das natürliche Mineral pulverisiert wird. Ferner kann das organische Polymer in geschmolzenem Zustand in einem Lösungsmittel verwendet werden, oder es kann lösungsmittelfrei verwendet werden.
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Beispiele für ein Verfahren zum Rühren und Mischen umfassen ein Verfahren, bei dem das feste oder geschmolzene organische Polymer dem pulverisierten natürlichen Mineral zugesetzt wird, das in einem Rührer, wie z. B. einem Mischer, gerührt wird, so dass die Substanzen gerührt und gemischt werden, ein Verfahren, bei dem das pulverisierte natürliche Mineral dem festen oder geschmolzenen Polymer zugesetzt wird, das in einem Rührer, wie z. B. einem Mischer, gerührt wird, so dass die Substanzen gerührt und gemischt werden, und ein Verfahren, bei dem das feste oder geschmolzene Polymer dem pulverisierten natürlichen Material zugesetzt wird, das in einer Feinstmahlanlage pulverisiert wird, und dann werden sie gerührt und gemischt.
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Die Oberfläche des pulverisierten natürlichen Minerals wird teilweise oder vollständig mit dem organischen Polymer bedeckt, indem man eine Oberflächenbehandlung anwendet. Für das pulverisierte natürliche Material, das teilweise mit dem organischen Polymeren bedeckt ist, genügt es, wenn das pulverisierte natürliche Mineral in dem Ausmaß bedeckt ist, dass das Flammschutzmittel und das organische Polymer ausreichend gemischt sind und die Verflüchtigung der Feuchtigkeit in dem Magnesiumhydroxid reduziert ist. Das organische Polymer, das das pulverisierte natürliche Mineral bedeckt, kann in einer einzelnen Schicht oder in einer Mehrzahl von Schichten aufgetragen sein. Eine einzelne Schicht ist stärker bevorzugt, weil das Oberflächenbehandlungsverfahren vereinfacht werden kann. Wenn eine Mehrzahl von Schichten des organischen Polymeren vorgesehen sind, können alle Schichten aus demselben organischen Polymer sein oder jede Schicht kann verschieden sein.
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Wenn eine Mehrzahl von Schichten des organischen Polymers vorgesehen sind, ist die innerste Schicht nicht besonders eingeschränkt, es wird jedoch ein säuremodifiziertes organisches Polymer bevorzugt, weil es einen polaren Rest hat und eine große Affinität zu dem pulverisierten natürlichen Material, das anorganisch ist, besitzt. Organische Polymere mit polaren funktionellen Gruppen, wie z. B. Polyamid, Polyimid, Polyamidimid, Urethanharz, Polyesterimid werden auch als innerste Schicht bevorzugt. Die äußerste Schicht unterliegt keiner besonderen Beschränkung.
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Im Folgenden wird eine Beschreibung einer Flammschutzmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben.
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Die erfindungsgemäße Flammschutzmittelzusammensetzung umfasst das oben beschriebene Flammschutzmittel und ein organisches Polymer. Die Flammschutzmittelzusammensetzung enthält vorzugsweise 30 bis 250 Masseteile des oben beschriebenen Flammschutzmittels, bezogen auf 100 Masseteile des organischen Polymeren. Ein Gehalt von 50 bis 200 Massenteile wird mehr bevorzugt, insbesondere ein Gehalt von 60 bis 180 Massenteilen. Ein Flammschutzmittel von weniger als 30 Massenteilen kann die Flammfestigkeit verschlechtern und ein Flammschutzmittel von mehr als 250 Massenteilen kann nicht genügend mechanische Eigenschaften beibringen.
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Als das organische Polymer werden vorzugsweise Polyolefin und ein Copolymer vom Styroltyp verwendet; Beispiele hierfür sind Polyethylen, Polypropylen, Ethylen-Propylen-Kautschuk und Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopolymer. Das organische Polymer in dem oben beschriebenen Flammschutzmittel und das organische Polymer in der Flammschutzmittelzusammensetzung sind vorzugsweise von derselben Art, so dass das organische Polymer in der Flammschutzmittelzusammensetzung eine ausgezeichnete Affinität zum Flammschutzmittel besitzt.
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Das organische Polymer kann durch Säure modifiziert sein. Als Säure wird vorzugsweise eine ungesättigte Carbonsäure und ihr Derivat verwendet. Beispiele für die ungesättigte Carbonsäure umfassen Maleinsäure und Fumarsäure. Zu Beispielen für ihr Derivat gehören Maleinsäureanhydrid, Monoestermaleat, Diestermaleat. Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid werden besonders bevorzugt. Die oben genannten Materialien können entweder allein oder in Kombination verwendet werden.
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Um Säure dem organischen Polymer zuzusetzen, kann ein Verfahren wie z. B. eine Pfropfmethode und ein direktes (Copolymerisations)-Verfahren verwendet werden.
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Die Menge der Säuremodifizierung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 20 Massen-%, bezogen auf das organische Polymere. Ein Bereich von 0,2 bis 10 Massen% wird mehr bevorzugt, insbesondere ein Bereich von 0,2 bis 5 Massen-%.
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Eine Menge der Säuremodifikation von weniger als 0,1 Massen-% kann die Verschleißfestigkeit verringern, und eine Menge der Säuremodifikation von über 20 Massen-% kann die Formbarkeit verschlechtern.
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Die Flammschutzmittelzusammensetzung kann ggf. andere Additive enthalten, vorausgesetzt, das die Eigenschaften der Flammschutzmittelzusammensetzung nicht verschlechtert werden. Die Additive sind nicht besonders eingeschränkt und es können z. B. ein üblicherweise verwendeter Füllstoff für Drahtumhüllungsmaterial, ein Pigment, ein Oxidationsinhibitor und ein Alterungsinhibitor verwendet werden.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Flammschutzmittelzusammensetzung umfasst einen Schritt des Knetens des oben beschriebenen Flammschutzmittels und eines organischen Polymeren. Andere Schritte sind nicht besonders beschränkt und allgemeine Schritte können ausgeführt werden.
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Der Schritt des Knetens des Flammschutzmittels und des organischen Polymers kann ausgeführt werden, indem man einen üblicherweise verwendeten Kneter, wie z. B. einen Banburymischer, einen Druckkneter, einen Knetextruder, einen Doppelschraubenextruder und eine Walze verwendet. Beim Schritt des Knetens kann das organische Polymer zuerst in den Kneter gebracht werden und das Flammschutzmittel wird dem organischen Polymer beim Kneten zugesetzt, oder das Flammschutzmittel kann in dem Kneter vorgelegt werden und das organische Polymer wird dem Flammschutzmittel beim Kneten zugesetzt. Alternativ können sie vorzugsweise in einem Tumbler vor dem Kneten trocken gemischt werden und dann in den Kneter zum Kneten überführt werden.
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Die Knettemperatur ist vorzugsweise eine solche Temperatur, dass die Viskosität des organischen Polymeren niedrig genug gemacht wird, um die Dispersion des Flammschutzmittels in dem organischen Polymeren zu erleichtern. Im Einzelnen ist die Knettemperatur vorzugsweise im Bereich von 100 bis 300°C. Wenn Hitze durch Schwerkräfte des organischen Polymeren während des Knetens erzeugt wird, wird die Temperatur auf eine geeignete Temperatur unter Beachtung des Temperaturanstiegs auf Grund der Hitze eingestellt.
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Nach dem Kneten wird die Flammschutzmittelzusammensetzung aus dem Kneter entfernt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Flammschutzmittelzusammensetzung vorzugsweise unter Verwendung einer Tablettenpresse tablettiert.
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Wie oben beschrieben, wird das Flammschutzmittel mit dem organischen Polymer oberflächenbehandelt und daher beim Kneten unter Verwendung des Kneters gut gemischt, was einen Temperaturanstieg beim Kneten erleichtert. Ferner wird Verklumpen der Masche des Kneters verringert und so ein Ansteigen des Innendrucks verringert.
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Als nächstes werden Beschreibungen eines erfindungsgemäßen isolierten Drahtes und eines erfindungsgemäßen Kabelbaums gegeben.
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Der isolierte Draht umfasst ein isoliertes Hüllmaterial, das unter Verwendung der oben beschriebenen Flammschutzmittelzusammensetzung hergestellt wurde. Bei dem isolierten Draht kann das isolierte Hüllmaterial direkt einen Leiter bedecken oder anderes Zwischenmaterial, wie z. B. ein abgeschirmter Leiter oder anderes Isolationsmaterial kann dazwischen angeordnet sein.
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Die Eigenschaften des Leiters, wie z. B. die Größe und das Material unterliegen keiner besonderen Beschränkung und können in Abhängigkeit von der vorgesehenen Verwendung unterschiedlich sein. Die Dicke des isolierten Hüllmaterials ist auch nicht besonders eingeschränkt und kann unter Berücksichtigung von Faktoren, wie z. B. der Größe des Leiters, bestimmt werden.
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Der oben beschriebene isolierte Draht kann durch Extrusionsbeschichtung des Leiters unter Verwendung einer üblicherweise gebrauchten Extrusionsformmaschine mit der erfindungsgemäßen Flammschutzmittelzusammensetzung hergestellt werden, das unter Verwendung eines üblicherweise verwendeten Kneters wie z. B. eines Banburymischers, eine Druckkneters und einer Walze geknetet wird.
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Der erfindungsgemäße Kabelbaum enthält die oben beschriebenen isolierten Drähte. Der Kabelbaum kann nur aus einem Drahtbündel, das nur aus den oben beschriebenen isolierten Drähten zusammengesetzt ist, gebildet sein, oder er kann als ein Drahtbündel gebildet sein, das einen isolierten Draht, der mit anderer organischer polymerer Zusammensetzung beschichtet ist, wie z. B. einen mit Polyvinylchlorid isolierten Draht, und einen anders isoliertem Draht, der kein Halogenelement aufweist, enthält. Das Drahtbündel ist vorzugsweise beschichtet, z. B. mit einem Kabelbaumschutzmaterial. Die Anzahl der Drähte ist nicht speziell begrenzt und kann frei festgelegt werden.
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Das Kabelbaumschutzmaterial umhüllt das Kabelbündel, in dem eine Mehrzahl von isolierten Drähten gebündelt sind, um das Drahtbündel z. B. vor der äußeren Umwelt zu beschützen. Zwar ist das Grundmaterial des Kabelbaumschutzmaterials nicht besonders beschränkt, eine Polyolefinharzzusammensetzung wie z. B. Polyethylen und Polypropylen werden jedoch bevorzugt. Vorzugsweise wird ein Flammschutzmittel in geeigneter Weise der Harzzusammensetzung zugesetzt.
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Als Kabelbaumschutzmaterial kann entsprechend der beabsichtigten Anwendung ein solches ausgewählt werden, das ein bandförmiges Grundmaterial besitzt, bei dem wenigstens auf eine Seite ein Klebstoff aufgetragen ist oder ein solches, das ein Grundmaterial besitzt, das z. B. rohrförmig oder blattförmig gebildet ist.
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[Beispiel]
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Im Folgenden wird eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung speziell mit Bezugnahme auf Beispiele gegeben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht hierauf begrenzt ist.
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(Testmaterial, Hersteller und andere Informationen)
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In den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendete Testmaterialien werden zusammen mit den Herstellern, Handelsbezeichnungen und anderen Informationen im Folgenden angegeben.
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- (A) Organisches Polymer
- - Polypropoylen [Hersteller: Sumitomo Chemical Co., Ltd., Handelsbezeichnung: „AH585A“]
- (B) Magnesiumhydroxid
- - [Hersteller: FIMATAEC LTD., Handelsbezeichnung: „Junmag“]
- (C) Oberflächenbehandlungsmittel
- (C-1) Polyolefin
- - Polypropylen [Hersteller: Sanyo Chemical Industries Ltd., Handelsbezeichnung: „SANWAX LEL800“]
- - Polyethylen [Hersteller: Sanyo Chemical Industries Ltd., Handelsbezeichnung: „VISCOL 330P“]
- (C-2) Thermoplastisches Elastomer vom Styroltyp(nicht erfindungsgemäß!) Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopolymer (SEBS) [Hersteller: KURARAY CO., LTD., Handelsbezeichnung: „SEPTON 8104“]
- - mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopolymer (MAH-SEBS) [Hersteller: Asahi Kasei Corporation, Handelsbezeichnung: Tuftec 1913"]
- - Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol-Blockcopolymer (SEPS) [Hersteller: KURARAY CO., LTD., Handelsbezeichnung: „SEPTON 2002“]
- (C-3) Thermoplastisches Elastomer vom Ethylentyp
- - Metallocenpolyethylen [Hersteller: Sumitomo Chemical Co., Ltd., Handelsbezeichnung: „Sumikathen E“]
- (C-4) Stearinsäure [Hersteller: NOF CORPORATION, Handelsbezeichnung: „Stearic Acid“]
- (C-5) Zinkstearat [Hersteller: NOF CORPORATION, Handelsbezeichnung: „Zinc Stearate“]
- (C-6) Methacrylsilan [Hersteller: CHISSO CORPORATION, Handelsbezeichnung: „S710“]
- (D) Oxidationsinhibitor
- - Hersteller: Ciba, Handelsbezeichnung: „Irganox 1010“
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(Herstellung des Flammschutzmittels)
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Nach Rühren jedes Magnesiumhydroxids in einem Supermixer bei einer Temperatur von 200°C wurde jedes in Tabelle 1 angegebene Oberflächenbehandlungsmittel schrittweise in den Mischer über etwa fünf Minuten hin eingetropft. Nach Eintropfen einer vorbestimmten Menge jedes Oberflächenbehandlungsmittels wurde etwa weitere 20 Minuten lang gerührt. So wurden Flammschutzmittel gemäß den Beispielen und Vergleichsbeispielen erhalten. Die Beispiele 5-10 (mit SEBS, MAH-SEBS, SEPS) sind nicht erfindungsgemäß.
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(Herstellung einer Flammschutzmittelzusammensetzung und eines isoliertem Drahts)
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Als erstes wurden die in Tabelle 1 angegebenen Bestandteile bei einer Mischungstemperatur von 200°C mittels eines Doppelschraubenkneters geknetet, und unter Verwendung einer Granuliervorrichtung granuliert. Entsprechend wurden eine Flammschutzmittelzusammensetzung gemäß den Beispielen und eine Flammschutzmittelzusammensetzung gemäß den Vergleichsbeispielen erhalten. Dann wurden durch Extrusionsbeschichtung von Leitern (Querschnittsfläche: 0,5 mm2), die Weichkupferstränge waren, hergestellt durch Bündelung von sieben Weichkupferdrähten, mit den erhaltenen Flammschutzmittelzusammensetzungen zu einer Dicke von 0,2 mm unter Verwendung eines Extruders, isolierte Drähte gemäß den Beispielen und isolierte Drähte gemäß den Vergleichsbeispielen hergestellt.
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[Testverfahren]
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Die abgegebenen Mengen (kg/h) der jeweils hergestellten Flammschutzmittelzusammensetzungen wurden bewertet. Zusätzlich wurden die jeweiligen isolierten Drähte einem Kältebeständigkeitstest unterworfen.
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(Kältebeständigkeitstest)
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Der Kältebeständigkeitstest wurde auf Grundlage von JISC3005 durchgeführt. Im Einzelnen wurden die hergestellten isolierten Drähte in 38 mm lange Testproben geschnitten. Die Testproben wurden in eine Testmaschine eingesetzt und mit einem schlagenden Gerät unter Kühlung geschlagen und die Temperatur zum Zeitpunkt, wo alle fünf Testproben gebrochen waren, wurde als die Kältebeständigkeitstemperatur bestimmt. Testproben, deren Kältebeständigkeit -20°C oder weniger war, wurden als befriedigend bewertet.
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Tabelle 1 gibt die Zusammensetzung der Bestandteile und die Bewertungsergebnisse der Flammschutzmittelzusammensetzungen an.
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Bei den Vergleichsbeispielen wurde die Bestandteile nicht ausreichend dem Doppelschraubenkneter zugeführt, so dass die Abgabemengen der Flammschutzmittelzusammensetzungen gering waren. Das scheint der Fall zu sein, weil in dem Kneter erzeugtes flüchtiges Gas zurückfloss und die Zufuhr der Bestandteile, die anschließend gegossen wurden, verhinderte.
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Zusätzlich wurde gefunden, dass die isolierten Drähte gemäß den Vergleichsbeispielen bzgl. Kältebeständigkeit schlechter sind. Dies scheint deshalb der Fall zu sein, weil Magnesiumhydroxidteilchen klumpten und dadurch die Dispergierbarkeit verringerten.
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Im Gegensatz dazu wurde bei den Beispielen gefunden, dass die Abgabemengen der Flammschutzmittelzusammensetzungen groß sind und ihre Produktivität ausgezeichnet ist. Ferner wurde gefunden, dass die isolierten Drähte gemäß den Beispielen bzgl. Kältebeständigkeit ausgezeichnet sind.
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Oben wurden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, es ist verständlich, dass Abänderungen und Modifikationen dem Fachmann offensichtlich sind, ohne den Bereich und die Vorstellung der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
