DE112007002791T5

DE112007002791T5 - Flammschutz, Flammschutzmittel, isolierter Draht, Kabelbaum und Verfahren zur Herstellung des Flammschutzmittels

Info

Publication number: DE112007002791T5
Application number: DE112007002791T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Yokkaichi Nonaka; Masato Yokkaichi Inoue; Tatsuya Yokkaichi Shimada; Yoshiharu Yokkaichi Deguchi; Yuuji Yokkaichi Tanaka
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: 2006-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2027-11-22
Also published as: WO2008062820A1; US20100025070A1; CN101541921A; US8933334B2; CN101541921B; DE112007002791B4; JPWO2008062820A1

Abstract

Flammschutz, enthaltend ein pulverförmiges natürliches Material, das hauptsächlich aus Magnesiumhydroxid besteht, wobei das pulverförmige natürliche Material mit einem organischen Hochpolymer oberflächenbehandelt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flammschutz, ein Flammschutzmittel, einen isolierten Draht, einen Kabelbaum und ein Verfahren zur Herstellung des Flammschutzmittels.
Stand der Technik
Üblicherweise werden verschiedene Flammschutzmittel in verschiedenen Gebieten verwendet, um verschiedenem Material Flammschutz zu verleihen. Zum Beispiel ist ein Flammschutz in einem Deckmaterial eines isolierten Drahtes zur Anwendung auf dem Automobilsektor und bei elektrischen Geräten enthalten.
Aus dem Gesichtspunkt der Entlastung der globalen Umwelt wurde kürzlich ein Deckmaterial für einen isolierten Draht verwendet, das durch Zusatz von Magnesiumhydroxid als Flammschutz zu einem Olefinharz hergestellt wurde, das beim Verbrennen kein schädliches halogenhaltiges Gas an die Atmosphäre abgibt.
Einem solchen Flammschutzmittel 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.
Zum Beispiel beschreibt das japanische Patent Nr. 3339154 einen Flammschutz, der 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, ein diesen Flammschutz enthaltendes Flammschutzmittel und einen mit diesem Flammschutzmittel beschichteten isolierten Draht.
Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Ein beschichtetes Material eines isolierten Drahts muss verschiedene Eigenschaften einschließlich mechanischer Eigenschaft, Flammschutz und Beständigkeit gegen Kälte besitzen. Jedoch ist die Beständigkeit gegen Kälte eines Flammschutzmittels unzureichend, das durch Zusatz des üblichen Flammschutzes, der durch Pulverisieren eines natürlichen Minerals, das hauptsächlich aus Magnesiumhydroxid besteht, zu einem Olefinharz hergestellt wurde. Ferner ist beim Verfahren zur Herstellung des Flammschutzmittels die Abgabemenge von einem Kneter klein, was zu geringer Produktivität des Mittels führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Flammschutz zu schaffen, der die Kältebeständigkeit und die Produktivität eines Mittels verbessert, sowie ein Flammschutzmittel, ein isolierter Draht, ein Kabelbaum und ein Verfahren zur Herstellung des Flammschutzmittels.
Mittel zur Lösung des Problems
Um diese Aufgaben zu lösen und in Übereinstimmung mit dem Zweck der vorliegenden Erfindung umfasst ein Flammschutz gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein pulverisiertes natürliches Mineral, das hauptsächlich aus Magnesiumhydroxid zusammengesetzt ist, wobei das pulverisierte natürliche Mineral mit einem organischen Hochpolymer oberflächenbehandelt ist.
Die Menge der Oberflächenbehandlung unter Verwendung des organischen Hochpolymeren liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 Massen-%.
Das organische Hochpolymer enthält vorzugsweise ein Material oder mehrere Materialien aus der Gruppe: Polyolefin, thermoplastisches Elastomer vom Styroltyp und thermoplastisches Elastomer vom Olefintyp.
Das Polyolefin kann vorzugsweise Polypropylen und/oder Polyethylen sein, das thermoplastische Elastomer vom Styroltyp kann vorzugsweise ein Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopolymer und/oder ein Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol-Blockcopolymer sein, und das thermoplastische Elastomer vom Olefintyp kann vorzugsweise ein Metallocen-polyethylen sein.
Ein Flammschutzmittel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst den oben beschriebenen Flammschutz und ein organisches Hochpolymer.
Das organische Hochpolymer des Flammschutzes und das organische Hochpolymer des Flammschutzmittels sind vorzugsweise von derselben Art.
Das Flammschutzmittel enthält vorzugsweise 30 bis 250 Masseteile des Flammschutzes, bezogen auf 100 Masseteile des organischen Hochpolymeren.
Ein isolierter Draht gemäß einer bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält einen Leiter und das oben beschriebene Flammschutzmittel, das den Leiter umhüllt.
Ein Kabelbaum gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält den oben beschriebenen isolierten Draht.
Ein Verfahren zur Herstellung des Flammschutzmittels gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Schritt des Knetens des oben beschriebenen Flammschutzes und eines organischen Hochpolymeren.
Wirkungen der Erfindung
Der Flammschutz gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbessert die Kältebeständigkeit des Flammschutzmittels, das durch Zugabe dieses Flammschutzes zu dem organischen Hochpolymeren hergestellt wurde.
Das scheint deshalb der Fall zu sein, weil Oberflächenunebenheiten des pulverisierten natürlichen Materials geglättet werden, indem man das pulverisierte natürliche Material mit dem organischen Hochpolymeren oberflächenbehandelt. Entsprechend wird das Zusammenhaften der Teilchen verringert, was ermöglicht, dass der Flammschutz gut in den Flammschutzmittel verteilt wird.
Ferner kann die Abgabemenge des Flammschutzmittels, das den Flammschutz und das organische Hochpolymer enthält, von dem Kneter erhöht werden und dadurch die Produktivität des Flammschutzmittels verbessert werden. Dies scheint der Fall zu sein, weil das pulverisierte natürliche Material mit dem organischen Hochpolymeren oberflächenbehandelt wird und so der Flammschutz gut mit dem Hochpolymeren gemischt wird. Ein anderer Grund kann darin liegen, dass das organische Hochpolymer 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 Hochpolymeren, z. B., bei dem Schritt des Erhitzens und Knetens des Flammschutzes und des organischen Hochpolymers verringert wird, was die Zufuhr des Materials zum Kneter erleichtert.
Wenn die Menge der Oberflächenbehandlung, die das organische Hochpolymer verwendet, im Bereich von 0,1 bis 10 Massen-% liegt, werden die oben beschriebenen Wirkungen weiterhin verbessert.
Wenn das organische Hochpolymer ein oder mehrere Material(ien) aus der Gruppe Polyolefin, thermoplastisches Elastomer vom Styroltyp und thermoplastisches Elastomer vom Olefintyp enthält, hat das organische Hochpolymer eine ausgezeichnete Affinität für das organische Hochpolymer, wie z. B. Polyolefin, das z. B. für ein Drahtumhüllungsmaterial verwendet wird, und daher ist der Flammschutz in dem Flammschutzmittel gut dispergiert, wenn es dem organischen Hochpolymer zugesetzt wird. Entsprechend wird die Kältebeständigkeit des Flammschutzmittels weiterhin verbessert.
Wenn das Polyolefin Polypropylen und/oder Polyethylen ist, das thermoplastische Elastomer vom Styroltyp ein Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopolymer und/oder Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol-Blockcopolymer ist und das thermoplastische Elastomer vom Olefintyp ein Metallocen-polyethylen ist, werden die oben beschriebenen Wirkungen weiterhin verbessert.
Das Flammschutzmittel gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst den oben beschriebenen Flammschutz und das organische Hochpolymer und ist deshalb bezüglich Kältebeständigkeit und Produktivität ausgezeichnet.
Wenn das organische Hochpolymer des Flammschutzes und das organische Hochpolymer des Flammschutzmittels von derselben Art sind, wird die Verträglichkeit verbessert und dadurch die Affinität zwischen dem Flammschutz und dem organischen Hochpolymer in dem Flammschutzmittel verbessert.
Wenn das Flammschutzmittel 30 bis 250 Massenteile des Flammschutzes, bezogen auf 100 Massenteile des organischen Hochpolymers enthält, werden Flammschutz und Kältebeständigkeit verbessert.
Weil der isolierte Draht gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der Kabelbaum einschließlich des isolierten Drahts einen oben beschriebenen Leiter und das oben beschriebene Flammschutzmittel, das den Leiter umhüllt, enthält, unterliegt das isolierte Hüllmaterial weniger dem Abbau und daher kann die hohe Zuverlässigkeit für lange Zeit sichergestellt werden.
Bestes Verfahren zur Ausführung der Erfindung
Es folgen detaillierte Beschreibungen von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Ein Flammschutz gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein pulverisiertes natürliches Mineral, das hauptsächlich aus Magnesiumhydroxid zusammengesetzt ist.
Zum Beispiel kann natürlicher Brucit als natürliches Material verwendet werden. Entweder kann ein Nasspulverisierungsverfahren oder ein Trockenpulverisierungsverfahren zur Pulverisierung des natürlichen Materials verwendet werden. Der Flammschutz gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform wird durch Pulverisieren des natürlichen Materials hergestellt und daher sind die Herstellungskosten geringer, als wenn ein Flammschutz durch synthetische Gewinnung von Magnesiumhydroxid aus z. B. Meerwasser hergestellt ist. Der anfängliche Feuchtigkeitsgehalt des pulverisierten natürlichen Minerals ist vorzugsweise 1 Massen-% oder weniger.
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 eines Flammschutzmittels, das den Flammschutz und ein organisches Hochpolymer enthält, verschlechtert. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße mehr als 20 μm ist und der Flammschutz 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.
Das pulverisierte natürliche Mineral wird mit einem organischen Hochpolymeren oberflächenbehandelt. Die Menge der Oberflächenbehandlung, die das organische Hochpolymer verwendet, wird definiert durch den Massenprozentsatz (Massen-%) des als Oberflächenbehandlungsmittel verwendeten organischen Hochpolymeren bezogen auf die Masse des Flammschutzes.
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 des Flammschutzmittels, das durch Zusatz des Flammschutzes zu einem organischen Hochpolymeren hergestellt wurde, zur Abnahme. Wenn die Menge der Oberflächenbehandlung mehr als 10 Massen-% beträgt, erhöhen sich die Kosten des Flammschutzes.
Zwar ist das Molekulargewicht des bei der Oberflächenbehandlung verwendeten organischen Hochpolymeren nicht besonders begrenzt, jedoch ist es vorzugsweise relativ niedrig. Wenn das Molekulargewicht und die Schmelzviskosität hoch sind, ist es schwierig, dass das organische Hochpolymer 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 Hochpolymer leicht zu wässriger Form schmilzt, wenn es auf etwa 100 C erhitzt wird, und so sich an das pulverisierte natürliche Mineral anpasst.
Als organisches Hochpolymer können Materialien wie Polyolefin, ein thermoplastisches Elastomer vom Styroltyp 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.
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.
Zu Beispielen für das thermoplastische Elastomer vom Styroltyp gehören ein Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopolymer (SEBS), ein Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol-Blockcopolymer (SEPS), ein Styrol-Ethylen-Blockcopolymer (SEP), ein Styrol-Ethylen-Ethylen-Propylen-Styrol-Blockcopolymer (SEEPS) und ein Gemisch der oben genannten Copolymeren.
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.
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.
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.
Das bei der Oberflächenbehandlung verwendete organische Hochpolymer 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 Hochpolymers durch eine Säure erleichtert die Anpassung des organischen Hochpolymers an das anorganische pulverisierte natürliche Mineral. Entsprechend wird das Anhaften der Zwischenfläche zwischen dem organischen Hochpolymer und dem Magnesiumhydroxid verbessert.
Zur Anwendung von Säure an das organische Hochpolymer, das in der Oberflächenbehandlung verwendet wird, kann ein Verfahren wie z. B. ein Propfverfahren 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 Hochpolymere. 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.
Die Oberflächenbehandlung des pulverisierten natürlichen Materials kann durch Rühren und Mischen des pulverisierten natürlichen Materials und des organischen Hochpolymeren, das geschmolzen ist, ausgeführt werden. Das organische Hochpolymer kann durch Erhitzen geschmolzen werden oder es kann durch Wärmefreisetzung geschmolzen werden, wenn das natürliche Mineral pulverisiert wird. Ferner kann das organische Hochpolymer in geschmolzenem Zustand in einem Lösungsmittel verwendet werden, oder es kann lösungsmittelfrei verwendet werden.
Beispiele für ein Verfahren zum Rühren und Mischen umfassen ein Verfahren, bei dem das feste oder geschmolzene organische Hochpolymer 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 Hochpolymer 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 Hochpolymer dem pulverisierten natürlichen Material zugesetzt wird, das in einer Feinstmahlanlage pulverisiert wird, und dann werden sie gerührt und gemischt.
Die Oberfläche des pulverisierten natürlichen Minerals wird teilweise oder vollständig mit dem organischen Hochpolymer bedeckt, indem man eine Oberflächenbehandlung anwendet. Für das pulverisierte natürliche Material, das teilweise mit dem organischen Hochpolymeren bedeckt ist, genügt es, wenn das pulverisierte natürliche Mineral in dem Ausmaß bedeckt ist, dass der Flammschutz und das organische Hochpolymer ausreichend gemischt sind und die Verflüchtigung der Feuchtigkeit in dem Magnesiumhydroxid reduziert ist. Das organische Hochpolymer, 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 Hochpolymeren vorgesehen sind, können alle Schichten aus demselben organischen Hochpolymer sein oder jede Schicht kann verschieden sein.
Wenn eine Mehrzahl von Schichten des organischen Hochpolymers vorgesehen sind, ist die innerste Schicht nicht besonders eingeschränkt, es wird jedoch ein säuremodifiziertes organisches Hochpolymer bevorzugt, weil es einen polaren Rest hat und eine große Affinität zu dem pulverisierten natürlichen Material, das anorganisch ist, besitzt. Organische Hochpolymere 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.
Eine Oberflächenbehandlung unter Verwendung eines Materials, das kein organisches Hochpolymer ist, wie z. B. unter Verwendung eines organischen Materials, das kein Hochpolymer ist, und eines anorganischen Materials kann auf das pulverisierte natürliche Mineral aufgetragen werden, wenn es unter der Oberflächenbehandlungsschicht des oben beschriebenen organischen Hochpolymer aufgetragen ist.
Im Folgenden wird eine Beschreibung eines Flammschutzmittels gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.
Das Flammschutzmittel gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform umfasst den oben beschriebenen Flammschutz und ein organisches Hochpolymer. Das Flammschutzmittel enthält vorzugsweise 30 bis 250 Masseteile des oben beschriebenen Flammschutzes, bezogen auf 100 Masseteile des organischen Hochpolymeren. Ein Gehalt von 50 bis 200 Massenteile wird mehr bevorzugt, insbesondere ein Gehalt von 60 bis 180 Massenteilen. Ein Flammschutz von weniger als 30 Massenteilen kann die Flammfestigkeit verschlechtern und ein Flammschutz von mehr als 250 Massenteilen kann nicht genügend mechanische Eigenschaften beibringen.
Als das organische Hochpolymer 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 Hochpolymer in dem oben beschriebenen Flammschutz und das organische Hochpolymer in dem Flammschutzmittel sind vorzugsweise von derselben Art, so dass das organische Hochpolymer in dem Flammschutzmittel eine ausgezeichnete Affinität zum Flammschutz besitzt.
Das organische Hochpolymer 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.
Um Säure dem organischen Hochpolymer zuzusetzen, kann ein Verfahren wie z. B. eine Propfmethode 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 Hochpolymere. Ein Bereich von 0,2 bis 10 Massen-% wird mehr bevorzugt, insbesondere ein Bereich von 0,2 bis 5 Massen-%.
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.
Das Flammschutzmittel gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform kann ggf. andere Additive enthalten, vorausgesetzt, das die Eigenschaften des Flammschutzmittels 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.
Ein Verfahren zur Herstellung des Flammschutzmittels gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Schritt des Knetens des oben beschriebenen Flammschutzes und eines organischen Hochpolymeren. Andere Schritte sind nicht besonders beschränkt und allgemeine Schritte können ausgeführt werden.
Der Schritt des Knetens des Flammschutzes und des organischen Hochpolymers 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 Hochpolymer zuerst in den Kneter gebracht werden und der Flammschutz wird dem organischen Hochpolymer beim Kneten zugesetzt, oder der Flammschutz kann in dem Kneter vorgelegt werden und das organische Hochpolymer wird dem Flammschutz 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.
Die Knettemperatur ist vorzugsweise eine solche Temperatur, dass die Viskosität des organischen Hochpolymeren niedrig genug gemacht wird, um die Dispersion des Flammschutzes in dem organischen Hochpolymeren zu erleichtern. Im Einzelnen ist die Knettemperatur vorzugsweise im Bereich von 100 bis 300°C. Wenn Hitze durch Schwerkräfte des organischen Hochpolymeren während des Knetens erzeugt wird, wird die Temperatur auf eine geeignete Temperatur unter Beachtung des Temperaturanstiegs auf Grund der Hitze eingestellt.
Nach dem Kneten wird das Flammschutzmittel aus dem Kneter entfernt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Flammschutzmittel vorzugsweise unter Verwendung einer Tablettenpresse tablettiert.
Wie oben beschrieben, wird der Flammschutz gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform mit dem organischen Hochpolymer 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.
Als nächstes werden Beschreibungen eines isolierten Drahtes und eines Kabelbaums gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gegeben.
Der isolierte Draht gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform umfasst ein isoliertes Hüllmaterial, das unter Verwendung des oben beschriebenen Flammschutzmittels 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.
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.
Der oben beschriebene isolierte Draht kann durch Extrusionsbeschichtung des Leiters unter Verwendung einer üblicherweise gebrauchten Extrusionsformmaschine mit dem Flammschutzmittel gemäß der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform hergestellt werden, das unter Verwendung eines üblicherweise verwendeten Kneters wie z. B. eines Banburymischers, eine Druckkneters und einer Walze geknetet wird.
Der Kabelbaum gemäß der bevorzugten Ausführungsform 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 hochpolymerer Zusammensetzung beschichtet ist, wie z. B. einen mit Vinylchlorid isolierter 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.
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 Kabelbaum-Schutzmaterials nicht besonders beschränkt, eine Polyolefinharzzusammensetzung wie z. B. Polyethylen und Polypropylen werden jedoch bevorzugt. Vorzugsweise wird ein Flammschutz in geeigneter Weise der Harzzusammensetzung zugesetzt.
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.
[Beispiel]
Im Folgenden wird eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung speziell mit Bezugnahme auf Beispiele gegeben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht hierauf begrenzt ist.
(Testmaterial, Hersteller und andere Informationen)
In den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendete Testmaterialien werden zusammen mit den Herstellern, Handelsbezeichnungen und anderen Informationen im Folgenden angegeben.

(A) Organisches Hochpolymer
– 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 Styrol-Ehtylen-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”

(Herstellung des Flammschutzes)
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 Flammschutze gemäß den Beispielen und Vergleichsbeispielen erhalten.
(Herstellung von Flammschutzmittel und isoliertem Draht)
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 Flammschutzmittel gemäß den Beispielen und Flammschutzmittel 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 Flammschutzmitteln zu einer Dicke von 0,2 mm unter Verwendung eines Extruders, isolierte Drähte gemäß den Beispielen und isolierte Drähte gemäß den Vergleichsbeispielen hergestellt.
[Testverfahren]
Die abgegebenen Mengen (kg/h) der jeweils hergestellten Flammschutzmittel wurden bewertet. Zusätzlich wurden die jeweiligen isolierten Drähte einem Kältebeständigkeitstest unterworfen.
(Kältebeständigkeitstest)
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.
Tabelle 1 gibt die Zusammensetzung der Bestandteile und die Bewertungsergebnisse der Flammschutzmittel an.
Tabelle 1
Bei den Vergleichsbeispielen wurde die Bestandteile nicht ausreichend dem Doppelschraubenkneter zugeführt, so dass die Abgabemengen der Flammschutzmittel 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.
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.
Im Gegensatz dazu wurde bei den Beispielen gefunden, dass die Abgabemengen der Flammschutzmittel groß sind und ihre Produktivität ausgezeichnet ist. Ferner wurde gefunden, dass die isolierten Drähte gemäß den Beispielen bzgl. Kältebeständigkeit ausgezeichnet sind.
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.
Zusammenfassung
Ein Flammschutz, der zur Verbesserung der Kältebeständigkeit und der Produktivität eines Mittels eingerichtet ist, ein Flammschutzmittel, ein isolierter Draht, ein Kabelbaum und ein Verfahren zur Herstellung des Flammschutzmittels. Der Flammschutz enthält ein pulverförmiges natürliches Mineral, das hauptsächlich aus Magnesiumhydroxid zusammengesetzt ist, wobei das pulverförmige natürliche Mineral mit einem organischen Hochpolymer, wie z. B. Polyolefin, oberflächenbehandelt ist. Die Menge der Oberflächenbehandlung liegt im Bereich von 0,1 bis 10 Massen-%. Das Flammschutzmittel enthält 30 bis 250 Massenteile des Flammschutzes, bezogen auf 100 Massenteile eines organischen Hochpolymers, wie z. B. Polyolefin. Der isolierte Draht enthält einen Leiter und das Flammschutzmittel, das den Leiter umhüllt, und der Kabelbaum enthält den isolierten Leiter.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 3339154 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- JISC3005 [0072]

Claims

Flammschutz, enthaltend ein pulverförmiges natürliches Material, das hauptsächlich aus Magnesiumhydroxid besteht, wobei das pulverförmige natürliche Material mit einem organischen Hochpolymer oberflächenbehandelt ist.
Flammschutz nach Anspruch 1, wobei die Menge der Oberflächenbehandlung mit dem organischen Hochpolymer im Bereich von 0,1 bis 10 Massen-% liegt.
Flammschutz nach Anspruch 1, und/oder 2, wobei das organische Hochpolymer ein oder mehrere Material(ien) aus der Gruppe Polyolefin, thermoplastisches Elastomer vom Styroltyp und thermoplastisches Elastomer vom Olefintyp enthält.
Flammschutz nach Anspruch 3, wobei das Polyolefin wenigstens eine der Verbindungen Polypropylen und Polyethylen enthält, das thermoplastische Elastomer vom Styroltyp wenigstens eine der Verbindungen Styrol-Ehtylen-Butylen-Styrol-Blockcopolymer und Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol-Blockcopolymer enthält und das thermoplastische Elastomer vom Olefintyp Metallocenpolyethylen enthält.
Flammschutzmittel, enthaltend: Den Flammschutz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4; und ein organisches Hochpolymer.
Flammschutzmittel nach Anspruch 5, wobei das organische Hochpolymer des Flammschutzes und das organische Hochpolymer des Flammschutzmittels von derselben Art sind.
Flammschutzmittel nach Anspruch 5 und/oder 6, enthaltend 30 bis 250 Masseteile des Flammschutzes, bezogen auf 100 Masseteile des organischen Hochpolymers.
Isolierter Draht, enthaltend: Einen Leiter; und das Flammschutzmittel gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, das den Leiter umhüllt.
Kabelbaum, enthaltend den isolierten Draht nach Anspruch 8.
Verfahren zur Herstellung eines Flammschutzes, enthaltend den Schritt des Knetens des Flammschutzes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 und ein organisches Hochpolymer.