DE112016000516B4 - lsolierter Elektrodraht - Google Patents

Abstract

Isolierter Elektrodraht, erhalten durch Bedecken eines Leiters mit einer Isolierschicht, die ein Copolymer von einem Monomer, ausgedrückt durch nachstehende Formel (1), und einem Monomer, ausgedrückt durch nachstehende Formel (2), enthält, wobei ein Copolymerisationsverhältnis des Monomers, ausgedrückt durch vorstehende Formel (2), in dem Copolymer mindestens 10 Masse-% ist und wobei das Copolymer thermoplastisch und nicht vernetzt ist,worin Rf eine Perfluoralkylgruppe, enthaltend eine oder mehrere Etherbindungen in ihrer Struktur, wiedergibt.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen isolierten Elektrodraht und insbesondere einen isolierten Elektrodraht, der in einem Kraftfahrzeug, wie einem Automobil, geeignet verwendet wird.
• Fluorharz mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit und chemischer Beständigkeit wird zuweilen als Isolationsmaterial für isolierten Elektrodraht, der in einem Kraftfahrzeug, wie ein Automobil, eingesetzt wird, angewendet. Derartige isolierte Elektrodrähte sind etwa aus den Patent-Dokumenten 1 bis 3 bekannt.
• Patent-Dokument 1: JP 2011 - 18 634 A
• Patent-Dokument 2: WO 2013/144 073 A1
• Patent-Dokument 3: JP 2013- 175 462 A
• Beispiele für an sich bekanntes Fluorharz schließen Polytetrafluorethylen (PTFE) und Copolymere von Tetrafluorethylen und Perfluoralkoxytrifluorethylen (PFA) ein. Diese Harze weisen ausgezeichnete Wärmebeständigkeit auf, weisen jedoch schlechte Flexibilität bzw. Biegsamkeit auf. Somit können diese Harze als Isolationsmaterial für Elektrodraht mit kleinem Durchmesser verwendet werden, jedoch ist es schwierig, diese Harze als Isolationsmaterial von dickem Stromkabel oder dergleichen auf Grund ihrer unzureichenden Flexibilität anzuwenden.
• Wenn Fluorkohlenstoffkautschuk, der eine bessere Flexibilität als Fluorharz aufweist, als Isolationsmaterial verwendet wird, dann ist Vulkanisation (Vernetzung) erforderlich, um jene Qualitäten zu erhalten, die es als Kautschuk nutzbar machen, und seine Produktivität verschlechtert sich auf Grund dieses Vulkanisations-(Vernetzungs-)schritts und seine Herstellungskosten erhöhen sich. Auch sinkt die Konzentration an Fluor auf Grund von Vulkanisierungsmittel (Vernetzungsmittel) oder einer Vulkanisierungshilfe (Vernetzungshilfe), die bei der Vulkanisation (Vernetzung) verwendet wird, und somit besteht auch die Gefahr, dass seine Wärmebeständigkeit sinken wird.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen hoch flexiblen isolierten Elektrodraht mit einer Isolierschicht bereitzustellen, die Fluorharz enthält, dessen Wärmebeständigkeit aufrecht erhalten wird.
• Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein isolierter Elektrodraht erhalten durch Bedecken eines Leiters mit einer Isolierschicht, die ein Copolymer von einem Monomer, ausgedrückt durch nachstehende Formel (1), und einem Monomer, ausgedrückt durch nachstehende Formel (2), enthält, wobei ein Copolymerisationsverhältnis des Monomers, ausgedrückt durch vorstehende Formel (2), in dem Copolymer mindestens 10 Masse-% ist und wobei das Copolymer thermoplastisch und nicht vernetzt ist, CF₂ = CF₂ (1) CF₂ = CF - 0 - CF₂- R_f (2) worin R_f eine Perfluoralkylgruppe, enthaltend eine oder mehrere Etherbindungen in ihrer Struktur, wiedergibt.
• Das durch vorstehende Formel (2) ausgedrückte Monomer ist vorzugsweise ein Monomer, ausgedrückt durch nachstehende Formel (3),

  

  worin n1 bis n14 eine ganze Zahl von mindestens 0 wiedergeben, jedoch n1 bis n11 nicht alle 0 sind.
• Es ist bevorzugt, dass alle von den n1 bis n14 eine ganze Zahl von mindestens 0 und nicht mehr als 10 sind. Es ist bevorzugt, dass ein Copolymerisationsverhältnis des Monomers, ausgedrückt durch vorstehende Formel (2), in dem Copolymer mindestens 15 Masse-% ist.
• Der isolierte Elektrodraht gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch Bedecken eines Leiters mit einer Isolierschicht erhalten, die ein Copolymer von einem Monomer, ausgedrückt durch vorstehende Formel (1), und ein Monomer, ausgedrückt durch vorstehende Formel (2), enthält und somit kann dessen Flexibilität erhöht werden, während die Wärmebeständigkeit von dem Fluorharz aufrecht erhalten wird. Weil ein flexibles Fluorharz als ein Isolationsmaterial verwendet wird, kann die Flexibilität von einem dicken Elektrodraht, wie ein Stromkabel, gewährleistet werden. Das vorstehend beschriebene Copolymer ist eine Perfluoralkylverbindung und somit weist das Copolymer eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit-Verbesserungswirkung auf und stellt eine Isolierschicht mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit bereit.
• Wenn das Copolymerisationsverhältnis des Monomers, ausgedrückt durch Formel (2), in dem Copolymer mindestens 10 Masse-% ist, wie dies gemäß der vorliegenden Erfindung der Fall ist, weist das Copolymer eine deutliche Flexibilität-Erhöhungswirkung auf. Wenn das Copolymer nicht durch Vernetzung unter Verwendung eines Vulkanisierungsmittels oder einer Vulkanisierungshilfe erhalten wird, und es thermoplastisch ist, wie dies gemäß der vorliegenden Erfindung der Fall ist, ist es möglich, eine durch das Vulkanisierungsmittel oder die Vulkanisierungshilfe verursachte Verminderung in der Wärmebeständigkeit zu unterdrücken und eine Verminderung in seiner Produktivität zu unterdrücken.
• Nun wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben.
• Ein isolierter Elektrodraht gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Leiter und eine Isolierschicht zum Bedecken dieses Leiters. Die Isolierschicht enthält ein durch ein spezielles Copolymer aufgebautes Fluorharz.
• Das spezielle Copolymer ist ein Copolymer von einem Monomer, ausgedrückt durch nachstehende Formel (1), und ein Monomer, ausgedrückt durch nachstehende Formel (2). CF₂ = CF₂ (1) CF₂ = CF - 0 - CF₂ - R_f (2) Es sei angemerkt, dass R_f eine Perfluoralkylgruppe, enthaltend eine oder mehrere Etherbindungen in ihrer Struktur, wiedergibt. In diesem Fall weist von dem Standpunkt des Erhöhens der Flexibilität R_f vorzugsweise mindestens 2 Kohlenstoffatome auf. R_f weist bevorzugter mindestens 3 Kohlenstoffatome auf.
• Ein spezielles Beispiel des Monomers, ausgedrückt durch vorstehende Formel (2), ist ein Monomer, ausgedrückt durch nachstehende Formel (3).

  

  Es sei angemerkt, dass n1 bis n14 eine ganze Zahl von mindestens 0 wiedergeben, jedoch nicht alle n1 bis n11 0 sind. Wenn n1 bis n11 alle 0 wären, dann würde R_f nicht mindestens eine Etherbindung in seiner Struktur enthalten. Auch von dem Standpunkt, dass die Struktur von R_f mindestens eine Etherbindung enthält, ist es bevorzugt, jene Fälle auszuschließen, worin n2, n6 und n11 alle 0 sind. Das heißt, es ist bevorzugt, dass einer der n2, n6 und n11 mindestens eine ganze Zahl von mindestens 1 ist. Auch von dem Standpunkt, dass Rf mindestens 2 Kohlenstoffatome aufweist, weist das Monomer, ausgedrückt durch vorstehende Formel (3), vorzugsweise mindestens 5 Kohlenstoffatome auf. Auch von dem Standpunkt des Ausschließens einer Peroxyverbindung, in welcher R_f mindestens 2 Kohlenstoffatome aufweist, wenn n2 nicht 0 ist (d.h. eine ganze Zahl von mindestens 1), ist es dann bevorzugt, dass n1 nicht 0 ist (d.h. eine ganze Zahl von mindestens 1).
• In dem Monomer, ausgedrückt durch vorstehende Formel (3), ist R_f in einen ersten linearen Strukturblock, der mindestens eine Etherbindung enthält, einen zweiten Strukturblock, der mindestens eine Etherbindung enthält und eine verzweigte Kette aufweist, die sich von einem Kohlenstoffatom in nur eine Richtung verzweigt, einen dritten Strukturblock, der mindestens eine Etherbindung enthält und eine verzweigte Kette aufweist, die sich von einem Kohlenstoffatom in zwei Richtungen verzweigt, und einen vierten Strukturblock, der eine Perfluoralkylkette enthält, die keine Etherbindung enthält, geteilt. Der erste Strukturblock ist in ersten Klammern enthalten und die Anzahl von seinen wiederkehrenden Einheiten ist n2. Der zweite Strukturblock ist in zweiten Klammern enthalten und die Anzahl von seinen wiederkehrenden Einheiten ist n6. Der dritte Strukturblock ist in dritten Klammern enthalten und die Anzahl von seinen wiederkehrenden Einheiten ist n11. Der vierte Strukturblock ist in vierten Klammern enthalten und die Anzahl von seinen wiederkehrenden Einheiten ist 1.
• Im Allgemeinen kann das Tetrafluorethylen der Formel (1) durch Pyrolysieren von Chlordifluormethan, erhalten durch Reaktion zwischen Chloroform und Fluorwasserstoff, synthetisiert werden.
• Das Monomer der Formel (2) kann durch Reaktion zwischen Tetrafluorethylen und Perfluoralkyletheralkohol zum Beispiel mit einem Palladium-Katalysator oder einem Nickel-Katalysator synthetisiert werden.
• In ähnlicher Weise zu einem Verfahren zum Synthetisieren von Polytetrafluorethylen kann das vorstehend beschriebene spezielle Copolymer durch Emulsionspolymerisation synthetisiert werden. Insbesondere werden verschiedene Arten von Monomeren in einem vorbestimmten Masseverhältnis vermischt und das spezielle Copolymer kann durch Emulsionspolymerisation synthetisiert werden. Quaternäre Ammoniumsalze von einer Carbonsäure mit einer fluorierten Allyletherkette, Fluor-enthaltende Carbonsäure und ihre Salze, Fluor-enthaltende Sulfonate oder dergleichen können als Emulgator verwendet werden. Ammoniumpersulfat, Kaliumpersulfat, tert.-Butylhydroperoxid, Kaliumpermanganat/Oxalsäure, Dibernsteinsäureperoxid oder dergleichen können als Polymerisationsstarter verwendet werden.
• Die durch Formeln (1) und (2) ausgedrückten Monomere sind Perfluoralkylverbindungen und das vorstehend beschriebene spezielle Copolymer, welches das Copolymer (zwei-dimensional Copolymer) von diesen Verbindungen ist, ist eine Perfluoralkylverbindung. Die Perfluoralkylverbindung ist eine Alkylverbindung, erhalten durch Substituieren aller Wasserstoffatome, gebunden an alle Kohlenstoffatome mit Fluoratomen. Diese Verbindung weist keine C-H Bindung auf und alle von den C-H Bindungen sind mit C-F Bindungen substituiert. Somit weist das spezielle Copolymer ausgezeichnete Wärmebeständigkeit auf.
• In dem speziellen Copolymer ist die O-CF₂-R_f-Gruppe (Perfluoralkoxygruppe) der Formel (2) seine Seitenkette. Weil eine bestimmte Menge des Monomers mit einem Perfluoralkoxysubstituenten polymerisiert ist, sinkt auf diese Weise die Kristallinität des speziellen Copolymers, verglichen mit Polytetrafluorethylen (PTFE). Folglich erhöht sich seine Flexibilität. Auch weist das spezielle Copolymer eine längere Seitenkette als das Copolymer von Tetrafluorethylen und Perfluoralkoxytrifluorethylen (PFA) auf und die Seitenkette weist ein größeres Volumen als das Copolymer auf. Somit ist seine Kristallinität geringer als PFA und seine Flexibilität ist höher als PFA. Deshalb kann seine Flexibilität erhöht werden, während die Wärmebeständigkeit des Fluorharzes aufrecht erhalten wird.
• Vom Standpunkt des Erhöhens seiner Flexibilität-Erhöhungswirkung auf Grund einer Verminderung der Kristallinität ist es bevorzugt, dass das vorstehend beschriebene spezielle Copolymer ein hohes Copolymerisationsverhältnis des Monomers der Formel (2) aufweist. Das Copolymerisationsverhältnis des Monomers der Formel (2) ist mindestens 10 Masse-%, vorzugsweise mindestens 15 Masse-% und bevorzugter mindestens 30 Masse-%. Andererseits gibt es von dem Standpunkt eines Anstiegs in seiner Flexibilität auf Grund einer Verminderung der Kristallinität keine besondere Begrenzung hinsichtlich der oberen Grenze des Copolymerisationsverhältnisses des Monomers der Formel (2), jedoch von dem Standpunkt des Unterdrückens einer Verminderung in seiner Copolymerisationsgeschwindigkeit ist das Copolymerisationsverhältnis des Monomers der Formel (2) vorzugsweise nicht mehr als 95 Masse-%, bevorzugter nicht mehr als 93 Masse-% und stärker bevorzugt nicht mehr als 90 Masse-%.
• Von dem Standpunkt des Erhöhens seiner Flexibilität-Erhöhungswirkung auf Grund eines Anstiegs in seiner Kristallinität weist das spezielle Copolymer eine größere Anzahl von Kohlenstoffatomen in der O-CF₂-R_f-Gruppe (Perfluoralkoxygruppe) der Formel (2) auf, welche die Seitenkette ist. Deshalb sind die Anzahl an wiederkehrenden Einheiten (n2, n6 oder n11) in einem Strukturblock, das heißt, enthalten in dem Monomer der Formel (3), oder die Anzahl an wiederkehrenden Einheiten (n1, n3, n4, n5, n7, n8, n9, n10, n12, n13 oder n14), enthalten in einem Strukturblock, das heißt, enthalten in dem Monomer der Formel (3), vorzugsweise hoch. Die Anzahl an wiederkehrenden Einheiten in dem enthaltenen Strukturblock oder die Anzahl an enthaltenen wiederkehrenden Einheiten in dem enthaltenen Strukturblock ist mindestens 1, vorzugsweise mindestens 2 und bevorzugter mindestens 3. Andererseits gibt es von dem Standpunkt des Erhöhens seiner Flexibilität auf Grund eines Anstiegs in seiner Kristallinität keine besondere Begrenzung hinsichtlich der oberen Grenze der vorstehend beschriebenen Anzahl an wiederkehrenden Einheiten (n1 bis n14), jedoch von dem Standpunkt von leichtem Synthetisieren des Monomers der Formel (3) ist die Anzahl an wiederkehrenden Einheiten (n1 bis n14) vorzugsweise eine ganze Zahl von nicht mehr als 10, wenn die wiederkehrenden Einheiten enthalten sind. Die Anzahl an wiederkehrenden Einheiten ist bevorzugter eine ganze Zahl von nicht mehr als 9, stärker bevorzugt eine ganze Zahl von nicht mehr als 8, eine ganze Zahl von nicht mehr als 7, eine ganze Zahl von nicht mehr als 6 und eine ganze Zahl von nicht mehr als 5.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das spezielle Copolymer thermoplastisch. Das heißt, dass das spezielle Copolymer nicht durch Vernetzung unter Verwendung eines Vulkanisierungsmittels oder einer Vulkanisierungshilfe erhalten wird. Wenn das spezielle Copolymer nicht durch Vernetzung unter Verwendung eines Vulkanisierungsmittels oder einer Vulkanisierungshilfe erhalten wird und das spezielle Copolymer thermoplastisch ist, wie dies gemäß der vorliegenden Erfindung der Fall ist, ist es möglich, einen durch das Vulkanisierungsmittel oder die Vulkanisierungshilfe verursachten Abfall in der Wärmebeständigkeit zu unterdrücken und einen Abfall in der Produktivität zu unterdrücken.
• Die Isolierschicht wird aus einer Harzzusammensetzung hergestellt, die das vorstehend beschriebene spezielle Copolymer enthält. Obwohl diese Harzzusammensetzung auch Polymerkomponenten enthalten kann, die von dem speziellen Copolymer zu einem Ausmaß verschieden sind, dass die Wärmebeständigkeit und Flexibilität von isoliertem Elektrodraht gemäß der vorliegenden Erfindung nicht beeinflusst wird, wenn die Wärmebeständigkeit und Flexibilität von isoliertem Elektrodraht gemäß der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, ist es bevorzugt, dass diese Harzzusammensetzung keine von dem speziellen Copolymer verschiedene Polymerkomponente enthalten darf. Es sei angemerkt, dass von dem Standpunkt von ausgezeichneten Elektrodraht-Eigenschaften Beispiele der von dem speziellen Copolymer verschiedenen Polymerkomponente Polyethylen, Polypropylen, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) und Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer (EEA) beinhalten.
• Die vorstehend beschriebene Harzzusammensetzung kann mit verschiedenen Additiven gemischt werden, welche in ein von Polymerkomponenten verschiedenes Elektrodrahtbeschichtungsmaterial, wie das spezielle Copolymer, gemischt werden sollen. Beispiele von diesem Typ von Additiv enthalten ein Flammverzögerungsmittel, eine Verarbeitungshilfe, ein Schmiermittel, ein Ultraviolettlichtabsorptionsmittel, ein Antioxidationsmittel, einen Stabilisator und einen Füllstoff.
• Beispiele des Füllstoffs umfassen Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Ton, Talkum, Magnesiumhydroxid und Magnesiumoxid. Diese Verbindungen erhöhen die Verschleißfestigkeit der vorstehend beschriebenen Harzzusammensetzung. Von dem Standpunkt der Dispergierbarkeit in der Harzzusammensetzung ist die mittlere Teilchengröße von einem Füllstoff vorzugsweise nicht mehr als 1,0 µm. Auch von dem Standpunkt der Handhabung ist der mittlere Teilchendurchmesser von einem Füllstoff vorzugsweise mindestens 0,01 µm. Die mittlere Teilchengröße des Füllstoffs kann durch Laserlichtstreuung gemessen werden.
• Von dem Standpunkt von ausgezeichneter Verschleißfestigkeit ist der Gehalt des Füllstoffs vorzugsweise mindestens 0,1 Masseteile hinsichtlich 100 Masseteile von Polymerkomponenten, wie das spezielle Copolymer. Der Gehalt des Füllstoffs ist bevorzugter mindestens 0,5 Masseteile und stärker bevorzugt mindestens 1,0 Masseteile. Andererseits ist von dem Standpunkt des Unterdrückens der Verschlechterung von seinem äußeren Aussehen und Sichern der Flexibilität und Kaltbeständigkeit der Gehalt des Füllstoffs vorzugsweise nicht mehr als 100 Masseteile hinsichtlich 100 Masseteile der Polymerkomponenten, wie das spezielle Copolymer. Der Gehalt des Füllstoffs ist bevorzugter nicht mehr als 50 Masseteile und stärker bevorzugt nicht mehr als 30 Masseteile.
• Von dem Standpunkt des Unterdrückens der Aggregation und Erhöhens der Affinität mit dem speziellen Copolymer kann der Füllstoff auch Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Beispiele von einem Oberflächenbehandlungsmittel umfassen Homopolymere von α-Olefinen, wie 1-Hepten, 1-Octen, 1-Nonen und 1-Decen, beiderseitige Copolymere davon, Gemische davon, Fettsäuren, Harzsäure und Silanhaftmittel.
• Die vorstehend beschriebene Fettsäure kann auch modifiziert sein. Ungesättigte Carbonsäure und deren Derivate können als ein Denaturierungsmittel verwendet werden. Spezielle Beispiele der ungesättigten Carbonsäure enthalten Maleinsäure und Fumarsäure. Beispiele des Derivats von ungesättigter Carbonsäure enthalten Maleinsäureanhydrid (MAH), Maleinsäuremonoester und Maleinsäurediester. In diesen Derivaten sind zum Beispiel Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid bevorzugt. Es sei angemerkt, dass diese Denaturierungsmittel für das Oberflächenbehandlungsmittel einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden können.
• Beispiele von einem Verfahren zum Einführen von Säure zu dem Oberflächenbehandlungsmittel umfassen Pfropfen und ein direktes Verfahren. Auch 0,1 bis 20 Masse-%, bevorzugter 0,2 bis 10 Masse-% und stärker bevorzugt 0,2 bis 5 Masse-% des Oberflächenbehandlungsmittels sind als Säuremodifizierungsmenge bevorzugt.
• Es gibt keine besondere Begrenzung hinsichtlich der Oberflächenbehandlung unter Verwendung eines Oberflächenbehandlungsmittels. Zum Beispiel kann der Füllstoff Oberflächenbehandlung unterzogen werden oder kann gleichzeitig behandelt werden, wenn der Füllstoff synthetisiert wird. Auch kann Nassverarbeiten, in welchem ein Lösungsmittel verwendet wird, oder Trockenverarbeiten, in welchem kein Lösungsmittel verwendet wird, als ein Verarbeitungsverfahren verwendet werden. Während Nassverarbeiten können aliphatische Lösungsmittel, wie Pentan, Hexan und Heptan, aromatische Lösungsmittel, wie Benzol, Toluol und Xylol, und dergleichen als ein geeignetes Lösungsmittel verwendet werden. Auch wenn die Harzzusammensetzung für die Isolierschicht hergestellt wird, kann das Oberflächenbehandlungsmittel gleichzeitig mit den Materialien, wie das spezielle Copolymer, geknetet werden.
• Calciumcarbonat umfasst synthetisches Calciumcarbonat, hergestellt durch eine chemische Reaktion, und schweres Calciumcarbonat, hergestellt durch Zerkleinern von Kalkstein. Das synthetische Calciumcarbonat kann als winzige Teilchen mit einem Primärteilchendurchmesser, welcher nicht mehr als Submikrometerlänge (etwa einige zehn nm) aufweist, durch Oberflächenbehandlung unter Verwendung eines Oberflächenbehandlungsmittels, wie Fettsäuren, Harzsäure oder ein Silanhaftmittel, verwendet werden. Die mittlere Teilchengröße von winzigen Teilchen, die Oberflächenbehandlung unterzogen wurden, wird durch den Primärteilchendurchmesser ausgedrückt. Der Primärteilchendurchmesser kann durch Elektronenmikroskopie gemessen werden. Das schwere Calciumcarbonat ist ein zerkleinertes Produkt, braucht keiner Oberflächenbehandlung unter Verwendung einer Fettsäure unterzogen zu werden und kann als Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von etwa einigen hundert nm bis 1 µm verwendet werden. Das synthetische Calciumcarbonat oder das schwere Calciumcarbonat kann auch als Calciumcarbonat verwendet werden.
• Spezielle Beispiele von Calciumcarbonat umfassen Hakuenka CC (mittlere Teilchengröße = 0,05 µm), Hakuenka CCR (mittlere Teilchengröße = 0,08 µm), Hakuenka DD (mittlere Teilchengröße = 0,05 µm), Vigot10 (mittlere Teilchengröße = 0,10 µm), Vigot15 (mittlere Teilchengröße = 0,15 µm), und Hakuenka U (mittlere Teilchengröße = 0,04 µm), die von SHIRAISHI CALCIUM KAISHA, LTD. hergestellt werden.
• Spezielle Beispiele von Magnesiumoxid umfassen UC95S (mittlere Teilchengröße = 3,1 µm), UC95M (mittlere Teilchengröße = 3,0 µm) und UC95H (mittlere Teilchengröße = 3,3 µm), die von Ube Material Industries, Ltd. hergestellt werden.
• Synthetisches Magnesiumhydroxid, synthetisiert durch Züchten von Kristallen aus Meerwasser oder synthetisiert durch Reaktion zwischen Magnesiumchlorid und Calciumhydroxid, natürliches Magnesiumhydroxid, erhalten durch Zerstoßen natürlich hergestellter Mineralien oder dergleichen, können als Magnesiumhydroxid verwendet werden. Spezielle Beispiele von Magnesiumhydroxid als der Füllstoff umfassen UD-650-1 (mittlere Teilchengröße = 3,5 µm) und UD653 (mittlere Teilchengröße = 3,5 µm), die von Ube Material Industries, Ltd. hergestellt werden.
• Die Isolierschicht kann zum Beispiel wie nachstehend gebildet werden. Das heißt, zuerst wird die vorstehend beschriebene Harzzusammensetzung für eine Isolierschicht zum Bilden der Isolierschicht hergestellt. Nun wird die Isolierschicht, die das spezielle Copolymer enthält, um einen Leiter durch Extrudieren der hergestellten Harzzusammensetzung um den Leiter gebildet. Die vorstehend beschriebene Harzzusammensetzung kann durch Kneten des speziellen Copolymers und eines Additivs, wie ein Füllstoff, das bei Bedarf vermischt wird, hergestellt werden. Wenn die Komponenten der Harzzusammensetzung geknetet werden, kann zum Beispiel ein gewöhnlicher Kneter, wie ein Banbury-Mischer, ein Druckkneter, ein Knetextruder, ein Doppelschneckenextruder oder eine Walze, verwendet werden.
• Eine Elektrodrahtextrusionsformmaschine, die zur Herstellung eines gewöhnlichen isolierten Elektrodrahts verwendet wird, kann zum Extrusionsformen der Harzzusammensetzung für eine Isolierschicht verwendet werden. Ein in einem gewöhnlichen isolierten Elektrodraht verwendeter Leiter kann angewendet werden. Beispiele des Leiters enthalten einen Leiter, aufgebaut durch einen aus einem Material auf Kupferbasis oder einem Material auf Aluminiumbasis hergestellten Einzeldraht, und einen Leiter, aufgebaut durch einen aus solchen Materialien hergestellten verdrillten Draht. Es gibt auch keine besondere Begrenzung hinsichtlich des Durchmessers des Leiters oder der Dicke der Isolierschicht, und diese können falls geeignet gemäß den Zwecken des isolierten Elektrodrahts bestimmt werden.
• Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorstehend genauer beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform begrenzt und es wird Wert darauf gelegt, dass verschiedene Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Obwohl zum Beispiel der isolierte Elektrodraht mit dem vorstehend beschriebenen Aspekt eine einzelne Isolierschicht enthält, kann der isolierte Elektrodraht der vorliegenden Erfindung auch zwei oder mehrere Isolierschichten enthalten.
• Der isolierte Elektrodraht gemäß der vorliegenden Erfindung kann als ein isolierter Elektrodraht, verwendet in Automobilen, elektronischen Vorrichtungen und elektrischen Vorrichtungen, eingesetzt werden. Insbesondere, weil der isolierte Elektrodraht eine hohe Flexibilität aufweist, wobei die Wärmebeständigkeit von einem Fluorharz aufrecht erhalten wird, ist dieser isolierte Elektrodraht als ein isolierter Elektrodraht, angewendet auf einen Gegenstand, der Wärmebeständigkeit und Flexibilität benötigt, geeignet. Ein Beispiel von einem solchen isolierten Elektrodraht umfasst ein Stromkabel. Weil das Stromkabel zum Verbinden eines Motors von einem Hybridauto oder einem Elektroauto und einer Batterie und Elektrizität mit einer Hochspannung und einem großen elektrischen Stromfluss durch das Stromkabel vorgesehen ist, wird ein relativ dicker isolierter Elektrodraht verwendet. Somit muss das Stromkabel eine hohe Wärmebeständigkeit und ausgezeichnete Flexibilität aufweisen, selbst wenn das Stromkabel dick ist.
• Die Querschnittsfläche eines Leiters von einem isolierten Elektrodraht mit einem relativ langen Durchmesser, der als Stromkabel und dergleichen geeignet ist, ist mindestens 3 mm². In diesem Fall wird die Dicke der Isolierschicht falls geeignet gemäß der Querschnittsfläche des Leiters eingestellt. Wenn zum Beispiel die Querschnittsfläche des Leiters 3 mm² ist, dann ist die Dicke der Isolierschicht mindestens 0,5 mm. Wenn die Querschnittsfläche des Leiters 15 mm² ist, dann ist die Dicke der Isolierschicht mindestens 1,0 mm.
• Der isolierte Elektrodraht gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein hohe Flexibilität auf, wobei die Wärmebeständigkeit von einem Fluorharz aufrecht erhalten wird. Seine Flexibilität kann durch den Biegemodul des vorstehend beschriebenen, als das Isolationsmaterial verwendeten speziellen Copolymers bewertet werden. Der Biegemodul ist ein Zahlenwert, gemessen in einem absolut trockenen Zustand bei einer Temperatur von 23°C in Übereinstimmung mit „Plastics - Determination of flexural properties“ in ISO178 (ASTM-D790). Von dem Standpunkt des Genügens der Flexibilität des isolierten Elektrodrahts gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Biegemodul des speziellen Copolymers vorzugsweise nicht mehr als 200 MPa. Sein Biegemodul ist bevorzugter nicht mehr als 150 MPa und stärker bevorzugt nicht mehr als 100 MPa.
• Arbeitsbeispiele
• Hierin anschließend werden Arbeitsbeispiele und Vergleichsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
• Arbeitsbeispiele 1 bis 10
• Das Monomer (Tetrafluorethylen (TFE)) der vorstehenden Formel (1) und das Monomer der vorstehenden Formel (3) wurden hergestellt, sodass in Tabelle 1 gezeigte Polymerisationsverhältnisse (Masseteile) erzielt wurden und ein vorbestimmtes Fluorharz (Perfluoralkylverbindung) wurde durch Emulsionspolymerisation synthetisiert. Eine Harzzusammensetzung für eine Isolierschicht wurde durch Mischen des erhaltenen Fluorharzes und eines Füllstoffs, der wie benötigt zugegeben wurde, hergestellt, sodass die in Tabelle 1 gezeigte Gemisch-Zusammensetzung (Masseteile) erzielt wurde. Nun wurde die Harzzusammensetzung für eine Isolierschicht (350°C) unter Verwendung einer Extrusionsformmaschine zum Abdecken des äußeren Umfangs eines Leiters (mit einer Querschnittsfläche von 15 mm²), aufgebaut durch einen geglühten verdrillten Kupferdraht, erhalten durch Verdrillen von 171 der geglühten Kupferdrähte mit einer Dicke von 1,1 mm, extrudiert. Wie vorstehend beschrieben, wurden die isolierten Elektrodrähte von Arbeitsbeispielen 1 bis 10 erhalten. Die Monomere der Formel (3) von Arbeitsbeispielen 1 bis 10 hatten nachstehende Formeln (4) bzw. (13). Die Monomere der Formel (3) von Arbeitsbeispielen 1 bis 10 wurden unter Anwendung bekannter chemischer Reaktionen synthetisiert. Perfluoralkylethermonomer wurde durch Reaktion zwischen Tetrafluorethylen und dem entsprechenden Perfluoralkyletheralkohol (Perfluorethoxymethoxymethylalkohol in Formel (4)) unter Verwendung eines Palladium-Katalysators in einem deuterierten THF-Lösungsmittel bei 100°C für 4 Stunden erhalten. Perfluoralkyletheralkohol wurde durch Oligomerisierung und Fluorierung unter Verwendung von Hexafluorpropylenoxid oder Tetrafluoroxetan als ein Ausgangsrohmaterial erhalten.

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  
• Vergleichsbeispiele 1 bis 7
• Die isolierten Elektrodrähte von Vergleichsbeispielen 1 bis 7 wurden in ähnlicher Weise zu den Arbeitsbeispielen erhalten, mit der Ausnahme, dass das Monomer (Tetrafluorethylen (TFE)) der vorstehenden Formel (1) und das in Tabelle 2 gezeigte Monomer (CF₂CFOC_nF_2n+1) hergestellt wurden, sodass die in Tabelle 2 gezeigten Polymerisationsverhältnisse (Masseteile) erzielt wurden. Die Anzahl von Kohlenstoffatomen von einer Seitenkette (Perfluoralkoxygruppe) wird als eine Anzahl n in Tabelle 2 wiedergegeben. Auch wird die Struktur von einer Kohlenstoffkette in der Seitenkette (Perfluoralkoxygruppe) als eine lineare Kette wiedergegeben.
• Vergleichsbeispiel 8
• Der isolierte Elektrodraht von Vergleichsbeispiel 8 wurde als das Fluorharz (Perfluoralkylverbindung) in ähnlicher Weise zu den Arbeitsbeispielen erhalten, mit der Ausnahme, dass ein üblicherweise erhältliches PFA („420HP-J“, hergestellt von Du Pont-Mitsui, Seitenkette = Methoxygruppe) verwendet wurde.
• Die Flexibilität der isolierten Elektrodrähte von Arbeitsbeispielen 1 bis 10 und Vergleichsbeispielen 1 bis 8 wurde bewertet. Auch wurde deren Verschleißfestigkeit bewertet. Die Ergebnisse werden in Tabellen 1 und 2 gezeigt. Es sei angemerkt, dass die Testverfahren und Bewertung wie nachstehend sind.
• Flexibilitäts-Testverfahren
• Die isolierten Elektrodrähte der Arbeitsbeispiele und Vergleichsbeispiele wurden zu einer Länge von 500 mm geschnitten und als Teststücke verwendet und bei einem Biegeradius von 100 mm befestigt. Nun wurde Belastung unter Verwendung einer Kraftmessdose angelegt und die maximale Last wurde gemessen, wenn der isolierte Elektrodraht gedrückt wurde, bis der Biegeradius 50 mm war.
• Verschleißfestigkeits- Testverfahren
• Der Verschleißfestigkeitstest wurde unter Verwendung eines Verfahrens mit hin- und herlaufender Klinge gemäß dem Standard „JASO D618“ der Society of Automotive Engeneers of Japan durchgeführt. Insbesondere wurden die isolierten Drähte der Arbeitsbeispiele und Vergleichsbeispiele zu einer Länge von 750 mm geschnitten und als Teststücke verwendet. Eine Klinge wurde auf dem Beschichtungsmaterial (Isolierschicht) des Teststücks in einer Länge von mindestens 10 mm bei einer Geschwindigkeit von 50 Mal pro Minute in der axialen Richtung bei Raumtemperatur von 23±5°C hin- und herbewegt und die Anzahl von Wiederholungen wurde gezählt bis die Klinge den Leiter erreichte. In dem Fall wurde die auf die Klinge angewendete Last bis 7 N eingestellt. Wenn die Anzahl von Wiederholungen mindestens 1500 war, wurde das Teststück als annehmbar „O“ bewertet, wohingegen wenn die Anzahl von Wiederholungen weniger als 1500 war, wurde das Teststück als nicht annehmbar „x“ bewertet. Wenn die Anzahl von Wiederholungen mindestens 2000 war, wurde das Teststück als besonders ausgezeichnet „⊚“ bewertet. Tabelle 1

  	Arbeitsbeispiele
  	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
  TFE (Masseteile)	89	84	80	55	40	15	85	78	72	67
  Monomer der Formel (3) (Masseteile)	11	16	20	45	60	85	15	22	28	33
  Spezielle Strukturformel	Formel (4)	Formel (5)	Formel (6)	Formel (7)	Formel (8)	Formel (9)	Formel (10)	Formel (11)	Formel (12)	Formel (13)
  n1	1	2	2	0	0	1	1	1	1	1
  n2	2	2	3	0	0	1	2	1	2	1
  n3	0	0	0	1	0	1	0	1	0	1
  n4	0	0	0	2	0	1	0	3	0	1
  n5	0	0	0	1	0	2	0	1	0	2
  n6	0	0	0	1	0	1	0	2	0	2
  n7	0	0	0	0	1	0	2	0	3	1
  n8	0	0	0	0	2	0	2	0	2	2
  n9	0	0	0	0	1	0	1	0	2	2
  n10	0	0	0	0	2	0	1	0	3	3
  n11	0	0	0	0	1	0	1	0	3	2
  n12	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1
  n13	0	0	0	0	0	1	2	2	3	3
  n14	0	0	0	0	0	1	2	1	4	2
  Hakuenka CC									5
  UC95S										10
  Flexibilität (N)	29	27	25	22	19	13	15	14	10	12
  Verschleißfestigkeit	O	O	O	O	O	O	O	O	⊚	⊚

  Tabelle 2

  	Vergleichsbeispiele
  	1	2	3	4	5	6	7	8
  TFE (Masseteile)	95	94	93	92	91	91	89
  CF2CFOCnF2n+1 (Masseteile)	5	6	7	8	9	9	11
  (Anzahl n)	1	2	3	3	3	3	3
  (Kohlenstoffkette)	linear	linear	linear	linear	linear	linear	linear
  PFA (420HP-J)								100
  UD-650-1						5
  Flexibilität (N)	55	52	48	43	41	44	40	53
  Verschleißfestigkeit	⊚	⊚	⊚	⊚	O	⊚	O	⊚

• Vergleichsbeispiel 8 wurde unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen PFA als das Material der Isolierschicht erhalten. Das kommerziell erhältliche PFA war in Bezug auf seine Flexibilität unbefriedigend. Vergleichsbeispiele 1 bis 7 wurden unter Verwendung von Fluorharzen als Material der Isolierschicht erhalten, welches durch Perfluoralkylverbindungen mit Seitenketten (Perfluoralkoxygruppen) mit Kohlenstoffatomen von 1 bis 3 aufgebaut war. Diese waren in Bezug auf deren Flexibilität unbefriedigend. Im Gegensatz dazu wurden die Arbeitsbeispiele unter Verwendung eines Fluorharzes als Material der Isolierschicht erhalten, welches durch eine spezielle Perfluoralkylverbindung aufgebaut war, in welcher das Volumen der Seitenkette größer als jenes von PFA war. Somit waren die Arbeitsbeispiele in Bezug auf deren Flexibilität befriedigend. Die Arbeitsbeispiele enthielten auch das Fluorharz, aufgebaut durch eine Perfluoralkylverbindung, und somit war deren Wärmebeständigkeit signifikant hoch. Somit gilt gemäß den Arbeitsbeispielen je höher das Copolymerisationsverhältnis des Monomers der vorstehenden Formel (2) in dem Fluorharz ist und je höher die Anzahl von Kohlenstoffatomen in der Seitenkette des Fluorharzes ist, wird dessen Flexibilität in der Regel ansteigen. Wenn darüber hinaus das Copolymerisationsverhältnis des Monomers der vorstehenden Formel (2) in dem Fluorharz mindestens 10 Masse-% ist, wie dies gemäß der vorliegenden Erfindung der Fall ist, ist dessen Flexibilität besonders hoch.
• Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorstehend genauer beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform begrenzt, und es wird Wert darauf gelegt, dass verschiedene Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (4)

1. Isolierter Elektrodraht, erhalten durch Bedecken eines Leiters mit einer Isolierschicht, die ein Copolymer von einem Monomer, ausgedrückt durch nachstehende Formel (1), und einem Monomer, ausgedrückt durch nachstehende Formel (2), enthält, wobei ein Copolymerisationsverhältnis des Monomers, ausgedrückt durch vorstehende Formel (2), in dem Copolymer mindestens 10 Masse-% ist und wobei das Copolymer thermoplastisch und nicht vernetzt ist, CF₂ = CF₂ (1) CF₂= CF - 0 -CF₂ - R_f (2) worin Rf eine Perfluoralkylgruppe, enthaltend eine oder mehrere Etherbindungen in ihrer Struktur, wiedergibt.
2. Isolierter Elektrodraht nach Anspruch 1, wobei das Monomer, ausgedrückt durch vorstehende Formel (2), ein Monomer, ausgedrückt durch nachstehende Formel (3), ist

   

   worin n1 bis n14 eine ganze Zahl von mindestens 0 wiedergeben, jedoch n1 bis n11 nicht alle 0 sind.
3. Isolierter Elektrodraht nach Anspruch 2, wobei alle von den n1 bis n14 eine ganze Zahl von mindestens 0 und nicht mehr als 10 sind.
4. Isolierter Elektrodraht nach Anspruch 1, wobei ein Copolymerisationsverhältnis des Monomers, ausgedrückt durch vorstehende Formel (2), in dem Copolymer mindestens 15 Masse-% ist.