DE69430947T2

DE69430947T2 - Isoliertes kabel

Info

Publication number: DE69430947T2
Application number: DE69430947T
Authority: DE
Inventors: L. Tondre; S. Yeung
Original assignee: Tyco Electronics Corp
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 1993-01-14
Filing date: 1994-01-13
Publication date: 2003-03-13
Anticipated expiration: 2014-01-14
Also published as: AU690537B2; ATE220415T1; JPH08506129A; EP0679171B1; DE69430947D1; WO1994016014A1; AU6090094A; EP0679171A1; CN1066765C; CN1116431A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Polyesterzusammensetzungen, die zum Gebrauch als Isolierung auf Drähten geeignet sind.
Es sind viele Polyesterzusammensetzungen bekannt, einige davon können schmelzgeformt, beispielsweise um einen Leiter herum schmelzextrudiert werden, um einen isolierenden Überzug zu bilden. Die physikalischen und elektrischen Eigenschaften solcher Polyesterzusammensetzungen einschließlich Entflammbarkeit und Raucherzeugung beim Verbrennen sind sehr wichtig. Es kann beispielsweise Bezug genommen werden auf die US-Patente Nr. 2 167 278, 3 671487, 3 835 089, 4 048 128; 4 332 855 und 5 081 176, auf die PCT-Veröffentlichung Nr. 91/19760 und die EP- Patentveröffentlichung Nr. 0 057 415.
EP-A-0057415 beschreibt Formmassen, die Polyethylenterephthalat (PET) und/oder Polybutylenterephthalat (PBT oder PTMT), 100 Teile, und Polycaprolacton (PCL), 0,1 bis 30 Teile, enthalten. Es ist angegeben, daß das PCL die Kristallisation des Polyesters fördert und somit in einem Formprodukt resultiert, das verbesserte Dimensionsbeständigkeit und mechanische Festigkeit hat. Es ist ferner angegeben, daß die Zusammensetzung auch "eine geringe Menge" eines dritten Polymers enthalten kann, und ein breiter Bereich solcher Polymere einschließlich "Polyesterelastomere" ist kurz beschrieben. Es ist keine weitere Erklärung oder kein weiteres Beispiel des Einsatzes eines dritten Polymers vorhanden. Die Formmasse enthält bevorzugt Glasfasern oder einen anderen anorganischen Füllstoff. Sie kann auch ein Nukleierungsmittel enthalten; ein breiter Bereich von Nukleierungsmitteln einschließlich Oxiden, Sulfaten, Phosphaten, Silicaten, Oxalaten, Stearaten, Benzoaten, Salicylaten und Tartraten von Metallen der Gruppe II des Periodensystems ist kurz beschrieben.
DE-A-29 15 155 und die ihr äquivalente US-A-4332855 beschreiben Zusammensetzungen, die schmelzextrudiert werden können, um eine Isolierung um Drähte herum zu bilden, und PTMT, 100 Teile, und ein Polyesterblockcopolymer, beispielsweise "Hytrel", 10 bis 100 Teile, enthalten. Es ist angegeben, daß das Polyesterblockcopolymer die Versprödungsanfälligkeit des PTMT verringert. Die Zusammensetzung kann auch ein drittes Polymer enthalten, und zwar bevorzugt in einer Menge von weniger als 20%; es sind jedoch keine Beispiele von solchen dritten Polymeren angegeben.
WO-A-9119760 beschreibt Zusammensetzungen, die schmelzextrudiert werden können, um eine Isolierung um die Drähte herum zu bilden, und PBT oder ein anderes Poly(alkylenterephthalat), wenigstens 30%; Polycaprolacton (PCL) oder ein anderes Polylacton, wenigstens 3%; ein Carbodiimid, 0,05 bis 10%; und ein aliphatisches Phosphit, 0,05 bis 10% enthalten. Es ist angegeben, daß das Carbodiimid und das Phosphit die Wärmebeständigkeit der Zusammensetzung verbessern. Die Zusammensetzung kann ferner verschiedene Additive einschließlich Flammschutzmittel und Pigmente enthalten.
US-A-5081176 beschreibt Zusammensetzungen, die PBT oder ein anderes Polyalkylenterephthalat, wenigstens 20%, und SnO, wenigstens 1%, enthalten. Die Zusammensetzungen enthalten bevorzugt Glasfasern oder einen anderen verstärkenden Füllstoff. Es ist angegeben, daß die Anwesenheit von SnO den Rauch verringert, der freigesetzt wird, wenn die Zusammensetzung verbrennt. Die Zusammensetzung enthält bevorzugt auch PTFE (0 bis 20%).
Die vorliegende Erfindung stellt einen isolierten Draht bereit, der folgendes aufweist:
(1) einen Voll- oder Litzendraht und
(2) einen Isolierüberzug auf dem Draht, wobei der Überzug aus einer schmelzextrudierten polymeren Zusammensetzung besteht, die frei von Glasfasern ist und eine polymere Komponente aufweist, die eine größere Menge eines aromatischen Polyesters und eine kleinere Menge eines aliphatischen Polyesters aufweist;
dadurch gekennzeichnet, daß die polymere Komponente folgendes aufweist:
(A) wenigstens 60% von wenigstens einem aromatischen Polyester,
(B) 3 bis 20% von wenigstens einem aliphatischen Polyester und
(C) 3 bis 20% von wenigstens einem thermoplastischen Elastomer, das Polyesterblöcke enthält,
wobei die Prozentsätze Gewichtsprozentsätze, bezogen auf das Gewicht der polymeren Komponente, sind und die Zusammensetzung 3 bis 60 Gew.-% SnO, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, enthält.
Der Isolierüberzug kann der einzige Isolierüberzug sein. Alternativ kann er, wenn mehrere Überzüge vorhanden sind, der innerste Überzug oder der äußerste Überzug oder ein Zwischenüberzug sein.
Das aromatische Polyester ist bevorzugt Poly(1,4-butylenterephthalat); andere aromatische Polyester, die verwendet werden können, umfassen Polyethylenterephthalat und diejenigen, die in den oben genannten Dokumenten beschrieben sind. Das aliphatische Polyester ist bevorzugt Polycaprolacton. Das thermoplastische Elastomer ist bevorzugt ein thermoplastisches Polyesterelastomer, beispielsweise eines der Polymere, die unter den Handelsnamen Arnitel und Hytrel vertrieben werden. Das thermoplastische Elastomer kann beispielsweise aromatische Polyesterblöcke (beispielsweise Polybutylenterephthalatblöcke) und aliphatische Polyesterblöcke (beispielsweise Polybutylensuccinat) enthalten, die aneinander gebunden sind, beispielsweise durch Urethanbindungen. Arnitel ist ein Beispiel eines solchen thermoplastischen Elastomers. Die Polymere (A), (B) und (C) machen bevorzugt 80 bis 100 Gew.-%, insbesondere 90 bis 100 Gew.-%, der polymeren Komponente aus. Andere Polymere, die in der polymeren Komponente anwesend sein können, umfassen Polyolefine und die Polymere, die in den oben genannten Dokumenten, insbesondere in dem US-Patent Nr. 4 332 855, beschrieben sind. Bevorzugt sind sämtliche Polymere in der Zusammensetzung mit dem aromatischen Polyester kompatibel und haben einen Löslichkeitsparameter, der sich von dem Löslichkeitsparameter des aromatischen Polyesters um höchstens 1,5 unterscheidet. Bevorzugt sind sämtliche Polymere in der Zusammensetzung halogenfrei.
Die neuen Isolierüberzüge zeigen bemerkenswert gute Wärmealterungseigenschaften, insbesondere hinsichtlich ihres Beibehaltens von Dehnung und Zugfestigkeit, wenn sie bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise bei 150ºC für 168 h, gealtert werden. Bevorzugt behalten sie wenigstens 50% ihrer Dehnung und wenigstens 80% ihrer Zugfestigkeit (bei Raumtemperatur) nach Alterung bei 150ºC für 168 h und bevorzugt nach Alterung bei 180ºC für 168 h. Die verbesserte Beibehaltung von physikalischen Eigenschaften resultiert anscheinend aus der Anwesenheit von sowohl Bestandteil (B) als auch Bestandteil (C) und ermöglicht es, ohne inakzeptable Dehnungs- und Zugfestigkeitsverluste relativ große Mengen an Additiven einzubauen, die die Flammschutzeigenschaft und/oder die Rauchunterdrückung verbessern. Dies ist bei Drähten zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, Zügen, Straßenbahnen und anderen Transitfahrzeugen und bei anderen Anwendungen, bei denen Drähte hohen Umgebungstemperaturen ausgesetzt sind, besonders wichtig.
Wir haben entdeckt, daß die neuen Isolierüberzüge eine überraschende Verbesserung der Flammschutzeigenschaft und/oder der Rauchverringerungn zeigen, wenn sie SnO enthalten. Die SnO-Menge ist so gewählt, daß der gewünschte Grad an verbesserter Flammschutzeigenschaft und/oder Rauchverringerung ohne inakzeptable Beeinträchtigung anderer physikalischer und/oder elektrischer Eigenschaften erhalten wird. Die Menge ist im allgemeinen 3 bis 60 Gew.-%, beispielsweise 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 45 Gew.-% der Zusammensetzung. Das Metalloxid kann der einzige Bestandteil sein, der der Zusammensetzung Flammschutzeigenschaft und/oder Rauchunterdrückung verleiht, oder es können andere derartige Bestandteile anwesend sein. Beispiele anderer Bestandteile sind andere Metalloxide und bekannte Additive, beispielsweise diejenigen, die in den oben genannten Dokumenten beschrieben sind. Die Zusammensetzungen sind jedoch bevorzugt frei von halogenhaltigen Bestandteilen. Die Anwesenheit von SnO ermöglicht es, die Menge an solchen bekannten Additiven zu verringern. Bevorzugt ist der Gesamtgewichtsprozentsatz an SnO und anderen Additiven geringer als (bevorzugt wenigstens 3% geringer als, insbesondere wenigstens 10% geringer als) der Gewichtsprozentsatz derjenigen Additive, die in einer Zusammensetzung, die mit Ausnahme der Tatsache, daß sie kein SnO enthält, identisch ist, den gleichen Grad an Flammschutzeigenschaft und/oder Rauchunterdrückung in einem der bekannten Tests im Hinblick auf solche Eigenschaften, beispielsweise Limiting Oxygen Index (ASTM D 2863-74), Flammability (SAE J1128 MIL-W-81044 oder ASTM D 3032-84) oder Smoke Generation (ASTM E 662), erzeugt. Andere Bestandteile, die anwesend sein können, umfassen phosphorhaltige Flammschutzmittel und/oder Mg(OH)&sub2;, wobei die Menge an Mg(OH)&sub2; auf einen Wert verringert ist, der die Probleme vermeidet, die anderenfalls entstehen, wenn diese gemeinsam verwendet werden, insbesondere Zersetzung und Schaumentwicklung des Polyesters.
Die neuen Isolierüberzüge sind frei von Glasfasern und sind bevorzugt frei von sämtlichen verstärkenden Füllstoffen. Der Überzug kann jede geeignete Dicke haben, beispielsweise 0,0635 cm (0,025 inch), bevorzugt 0,02 bis 0,046 cm (0,008 bis 0,018 inch). Bis zu 0,0125 cm (0,005 inch) dünne Überzüge können brauchbar sein, insbesondere in Verbindung mit anderen Überzügen.
Die Isolierschicht enthält SnO; ihre Farbe ist also grau. Es kann erwünscht sein, wegen des äußeren Erscheinungsbilds eine äußerste Schicht vorzusehen, die aus einem anderen Polymer besteht.

BEISPIELE 1 BIS 10

Die Bestandteile und ihre in der Tabelle angegebenen Mengen wurden in einem Brabender-Mischer miteinander vermischt und dann auf einem verzinnten Kupferlitzendraht 20 AWG 19/32 als ein Überzug mit einer Dicke von 0,025 cm (0,010 inch) schmelzextrudiert. Die Produkte wurden geprüft, und die Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben.
Das in den Beispielen 1 bis 10 verwendete Polybutylenterephthalat (PBT) war Celanex 1600A von Hoechst-Celanese. Tone P700, Tone P767 und Tone 787 sind Polycaprolactone mit verschiedenen Molekulargewichten, die von Union Carbide erhältlich sind. Das verwendete Arnitel war thermoplastisches Elastomer mit Polyesterblöcken von AKZO. Die Formulierung für den in den Beispielen 1 bis 4 und 6 bis 10 eingesetzten Stabilisator war 1,75% Polycarbodiimid (PCD), 1,75% eines behinderten phenolischen Antioxidans (Irganox 1010) und 0,88% eines aliphatischen Phosphits (Western 619). Die Formulierung für den in Beispiel 5 eingesetzten Stabilisator war 2,2% Polycarbodiimid (PCD), 2,2% eines behinderten phenolischen Antioxidans (Irganox 1010) und 1,2% eines aliphatischen Phosphits (Western 619).
Die Dehnungs- und Zugversuche wurden an von dem Draht abgenommenen Proben von 7,5 cm (3 inch) durchgeführt. Die VW-1-Prüfungen wurden gemäß der Prüfung UL VW-1 durchgeführt, und die Ergebnisse sind in Form von x/y ausgedrückt, wobei y die Anzahl von geprüften Proben und x die Anzahl von Proben, die den Test bestanden haben, ist. TABELLE
* Die Beispiele 1 und 2 sind Vergleichsbeispiele, die nicht gemäß der Erfindung sind.

Claims

1. Isolierter Draht, der folgendes aufweist:

(1) einen Voll- oder Litzendraht und

(2) einen Isolierüberzug auf dem Draht, wobei der Überzug aus einer schmelzextrudierten polymeren Zusammensetzung besteht, die frei von Glasfasern ist und eine polymere Komponente aufweist, die eine größere Menge eines aromatischen Polyesters und eine kleinere Menge eines aliphatischen Polyesters aufweist;

dadurch gekennzeichnet, daß die polymere Komponente folgendes aufweist:

(A) wenigstens 60% von wenigstens einem aromatischen Polyester,

(B) 3 bis 20% von wenigstens einem aliphatischen Polyester und

(C) 3 bis 20% von wenigstens einem thermoplastischen Elastomer, das Polyesterblöcke enthält, wobei die Prozentsätze Gewichtsprozentsätze, bezogen auf das Gewicht der polymeren Komponente, sind und die Zusammensetzung 3 bis 60 Gew.-% SnO, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, enthält.

2. Isolierter Draht nach Anspruch 1, wobei die polymere Komponente folgendes aufweist:

(A) 75 bis 85% des aromatischen Polyesters,

(B) 6 bis 10% des aliphatischen Polyesters und

(C) 6 bis 10% des thermoplastischen Elastomers.

3. Isolierter Draht nach Anspruch 2, wobei der aromatische Polyester Polybutylenterephthalat und der aliphatische Polyester Polycaprolacton ist.

4. Isolierter Draht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polymere (A), (B) und (C) 80 bis 100 Gew.-% der polymeren Komponente ausmachen.

5. Isolierter Draht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung 10 bis 50 Gew.-% SnO, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, enthält.

6. Isolierter Draht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung (a) SnO und (b) Mg(OH)&sub2; und/oder ein phosphorhaltiges Flammschutzmittel enthält.

7. Isolierter Draht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung frei von halogenhaltigen Bestandteilen ist.

8. Isolierter Draht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung frei von halogenhaltigen Bestandteilen ist und folgendes enthält:

(i) eine polymere Komponente, die folgendes aufweist:

(A) 70 bis 90% Polybutylenterephthalat,

(B) 5 bis 15% Polycaprolacton und

(C) 5 bis 15% eines thermoplastischen Elastomers, das Polyesterblöcke enthält,

wobei die Bestandteile (A), (B) und (C) 80 bis 100% der polymeren Komponente ausmachen, und die Prozentsätze Gewichtsprozentsätze, bezogen auf das Gewicht der polymeren Komponente, sind; und

(ii) 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 45 Gew.-% SnO, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.

9. Isolierter Draht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner einen zweiten Isolierüberzug an der Außenseite des aus der Zusammensetzung bestehenden Überzugs aufweist.