DE69521420T2

DE69521420T2 - Isolierter draht und kabel

Info

Publication number: DE69521420T2
Application number: DE69521420T
Authority: DE
Inventors: C. Zingheim
Original assignee: Tyco Electronics Corp
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 1994-04-07
Filing date: 1995-04-06
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2015-04-07
Also published as: CA2187219A1; JP3704152B2; WO1995027988A2; CA2187219C; DE69521420D1; EP0754343B1; WO1995027988A3; JPH11507167A; US20010023776A1; EP0754343A1

Description

Diese Erfindung betrifft isolierte Drähte und Kabel für Automatikgetriebe.
Es ist gut bekannt, elektrische Isolierungen um Drähte oder andere Leiter herum mit thermoplastischen polymeren Zusammensetzungen zu erzeugen. Die isolierende Zusammensetzung beinhaltet normalerweise einen polymeren Bestandteil und andere Inhaltsstoffe, wie z.B. Füllstoffe, Oxidationsinhibitoren, Stabilisatoren und flammhemmende Mittel. Eine breite Palette von Polymeren wird für diesen Zweck verwendet.
Eine der sehr vielen Quellen, die isolierte Drähte und Kabel beschreiben, ist die WO-A-88/07063, die isolierende Ummantelungen angibt, die aus einer Mischung eines (A) Ethylen/Tetrafluorethylen-Copolymers oder eines thermoplastischen Vinylidenfluoridpolymers, und (B) einem thermoplastischen Elastomer (TPE) zusammengesetzt ist.
Im TPE sind die elastomeren Segmente abgleitet von (a) Vinylidenfluorid und Hexa- oder Pentafluorpropylen und gegebenenfalls Tetrafluorethylen im Molverhältnis von 45-90 : 5-50 : 0-35; oder (b) Perfluor(alkylvinylether) und gegebenenfalls Tetrafluorethylen und Vinylidenfluorid im Molverhältnis von 15-75 : 0-85 : 0-85. Die nicht-elastomeren Segmente sind von (a) Ethylen und Tetrafluorethylen im Molverhältnis von 40-60 : 60-40, oder (b) von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen, und Tetrafluorethylen im Molverhältnis von 0-100 : 0-50 : 0-100 abgeleitet.
Es bleibt jedoch eine Bedarf an isolierenden Zusammensetzungen mit verbesserten Eigenschaften und/oder geringeren Kosten, insbesondere an Isolierdrähten für die Verwendung in Automatikgetrieben, z.B. in von Verbrennungskraftmaschinen angetriebenen Straßenfahrzeugen. Solche Drähte bringen insbesondere deswegen schwierige Probleme mit sich, weil sie einen lang dauernden Betrieb während eines Zeitraums von vielen Jahren gewährleisten müssen, während dessen sie in ein Automatikgetriebeöl eingetaucht sind, das während des Betriebs des Fahrzeugs auf höhere Temperaturen, manchmal bis auf 150ºC, aufgeheizt wird. Weiterhin ist der Platz in Automatikgetrieben beschränkt, so daß es desto besser ist, je dünner die isolierende Schicht ist.
Wir haben gemäß der vorliegenden Erfindung gefunden, daß Zusammensetzungen, die bestimmte Block-Copolymere aufweisen, für die Verwendung als Isolierung auf Drähten zur Verwendung in Automatikgetrieben sehr gut geeignet sind.
Die zur Debatte stehenden Block-Copolymeren (die die im U.S. Patent Nr. 5,092,247 und der Europäischen Patentveröffentlichung Nr. 0,456.019A1 angegebenen Block-Copolymere beinhalten, aber darauf nicht beschränkt sind) umfassen (i) erste Polymerblöcke, in denen mindestens 95% der sich wiederholenden Einheiten von Vinylidenfluorid abgeleitet sind und (ii) zweite Polymerblöcke, in denen mindestens 95 Gew.-% der sich wiederholenden Einheiten von Vinylidenfluorid und mindestens einem anderen, Fluor enthaltenden Comonomer abgleitet sind, und in dem die sich wiederholenden Einheiten regellos copolymerisiert sind.
Die ersten Blöcke sind kristallin; die zweiten Blöcke sind wesentlich weniger kristallin als die ersten Blöcke und vorzugsweise im wesentlichen amorph. Die ersten Polymerblöcke bestehen vorzugsweise im wesentlichen aus von Vinylidenfluorid abgeleiteten Einheiten, können aber auch geringe Mengen, weniger als 5%, vorzugsweise weniger als 1%, Einheiten enthalten, die sich von einem Comonomer ableiten (Prozente sind in dieser Beschreibung durchgehend Gewichtsprozente).
Das Gewichtsverhältnis der von Vinylidenfluorid in den ersten Blöcken abgeleiteten Einheiten zu den Einheiten, die sich von den Vinylidenfluorid in den zweiten Blöcken ableiten, beträgt 40 : 60 bis 95 : 5, und das Block-Copolymer enthält 0,5 bis 30 Gew.-% an Einheiten, die sich vom anderen, Fluor enthaltenden Monomer ableiten. Das Block-Copolymer liegt in einer Menge von mindestens 50 Gew.-% vor, bezogen auf das Gewicht des polymeren Bestandteils und mit mindestens 40 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.
In den erfindungsgemäß verwendeten Block-Copolymeren beträgt das Gewichtsverhältnis von Einheiten, die sich von Vinylidenfluorid in den ersten Blöcken ableiten, zu den Einheiten, die sich von Vinylidenfluorid in den zweiten Blöcken ableiten, 40 : 60 bis 95 : 5, vorzugsweise 50 : 50 bis 90 : 10, insbesondere 65 : 35 bis 85 : 15, ganz besonders 70 : 30 bis 80 : 20.
Das Block-Copolymer enthält 0,5 bis 30%, vorzugsweise 1 bis 20%, insbesondere 1 bis 15%, ganz besonders 5 bis 15% Einheiten, die sich vom Comonmomer ableiten, wobei die Prozentangaben Gewichtsprozente sind, die auf das Gewicht des Copolymers bezogen sind.
Die Fachleute werden unter Berücksichtigung ihres eignen Wissens und der Offenbarung dieser Beschreibung keine Schwierigkeit haben, geeignete Block-Copolymere zur Verwendung bei dieser Erfindung herzustellen. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von geeigneten Copolymeren umfaßt
(A) das Herstellen eines, dem ersten Block entsprechenden, reaktionsfähigen Oligomers durch Polymerisieren einer ersten Monomerkomponente, die mindestens 95 Gew.-% Vinylidenfluorid umfaßt, und
(B) Zugeben eines zweiten Monomerbestandteils zum Reaktionsgemisch von Stufe (1), der Vinylidenfluorid und mindestens ein Comonomer umfaßt, und Copolymerisieren der zweiten Monomerkomponente auf das reaktionsfähige Oligomer, um so den zweiten Block herzustellen.
Die Polymerisationsschritte (A) und (B) können durch Emulsionspolymerisation oder Suspensionspolymerisation erfolgen. Bezüglich einer detaillierten Beschreibung der Herstellung geeigneter Block-Copolymerer durch Emulsionspolymerisation wird auf das U. S. Patent Nr. 5,093,247 verwiesen. Die mit diesem Verfahren hergestellten Copolymeren sind Thermoplaste, bei denen zumindest die Mehrheit, und üblicherweise im wesentlichen alle, Polymermoleküle, im wesentlichen aus einem einzigen ersten Block und einem einzigen zweiten Block bestehen. Solche Copolymere können natürlich auch mit anderen Verfahren hergestellt werden.
Die bei dieser Erfindung verwendeten Copolymeren können auch thermoplastische Elastomere sein, in denen zumindest die Mehrheit, und vorzugsweise im wesentliche alle, Polymermoleküle mindestens einen zweiten Block umfassen, der mindestens mit zwei ersten Blöcken verknüpft ist, um auf diese Weise ein Polymer zu liefern, das bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der ersten Blöcke ein Elastomer, und oberhalb des Schmelzpunktes der ersten Blöcke ein Thermoplast ist.
Der Schmelzpunkt der bei dieser Erfindung verwendeten Block- Copolymeren beträgt vorzugsweise mindestens 160ºC, insbesondere mindestens 163ºC, und kann zum Beispiel auch bei 160 bis 170ºC oder sogar höher liegen.
In den zweiten Blöcken des Copolymers ist das Comonomer ein fluoriertes Comonomer, insbesondere Hexafluorpropylen (HFP). Andere, gegebenenfalls in Verbindung mit HFP verwendbare, fluorierte Comonomere, umfassen auch andere Fluoralkene, z. B. Pentafluorpropylen, Tetrafluorethylen und Chlortrifluorethylen; Fluoralkoxyalkene, z.B. Perfluorethoxyethylen; und Fluoralkylvinylether, z.B. Perfluorpropylvinylether, Perfluormethylvinylether, Perfluorethylvinylether und Perfluorbutylvinylether.
Eine der Eigenschaften des Block-Copolymers, die einen wichtigen Einfluß auf die Eigenschaften des Isoliermantels haben können, ist die Schmelzviskosität. Im allgemeinen sind höhere Schmelzviskositäten bevorzugt (obwohl es einen bevorzugten Höchstwert gibt, der vom Wunsch nach leichter Verarbeitbarkeit der Zusammensetzung bestimmt wird), mit einem bevorzugten Mindestwert, der zum Teil von der Menge und der Art der anderen Inhaltsstoffe der Zusammensetzung abhängt. Die Schmelzviskosität des Block-Copolymers beträgt im allgemeinen mindestens 5, vorzugsweise mindestens 10, insbesondere mindestens 15, ganz besonders 20 Kilopoise, gemessen nach ASTM D 3835 bei 232ºC und einer Schergeschwindigkeit von 100 sec&supmin;¹.
Die bei dieser Erfindung verwendeten, polymeren isolierenden Zusammensetzungen können, zusätzlich zum Block-Copolymer, andere Inhaltsstoffe enthalten, einschließlich andere Polymere und herkömmliche Inhaltsstoffe, wie z.B. Füllstoffe, Oxidtionsinhibitoren, Stabilisatoren und flammhemmende Substanzen.
Der polymere Bestandteil der Zusammensetzung enthält mindestens 50 Gew.-% Block-Copolymer, bezogen auf des Gewicht des Polymerbestandteils, und im allgemeinen sind die Eigenschaften der Isolierung um so besser, je größer der Prozentgehalt des Block-Copolymers ist. Für manche Anwendungen kann daher die Verwendung von mindestens 60% Block-Copolymer bevorzugt sein, stärker bevorzugt mindestens 70%, insbesondere mindestens 80%, ganz besonders 90%, und noch bevorzugter 100%. Wenn andererseits eine gleichwertige Leistung erhalten werden kann, wenn eine Abmischung eines Block-Copolymer mit einem zusätzlichen, preiswerteren Polymer verwendet wird, können es wirtschaftliche Zwänge wünschenswert machen, eine solche Abmischung zu verwenden.
Zu den zusätzlichen Polymeren, die als Teil des polymeren Bestandteils vorliegen können, zum Beispiel in Mengen von 10 bis 45 Gew.-% des polymeren Bestandteils, gehören andere fluorierte Polymere, z.B. Homopolymere von Vinylidenfluorid, die bevorzugt sind, Homopolymere eines der anderen fluorierten Monomeren, auf die vorstehend Bezug genommen wurde, und regellose Copolymere von zwei oder mehr Vinylidenfluoriden und solchen anderen fluorierten Monomeren. Das Block- Copolymer trägt vorzugsweise 40%, stärker bevorzugt mindestens 60%, insbesondere mindestens 75% zum Gewicht der Gesamtzusammensetzung bei.
Wir haben gefunden, daß dann, wenn die Block-Copolymeren mit ziemlich großen Anteilen von Vinylidenfluoridpolymeren gemischt werden, die resultierenden Gemische, insbesondere wenn sie vernetzt sind, selbst nach einer Alterung bei hohen Temperaturen eine ausgezeichnete Dehnung beibehalten. Diese Vinylidlenfluoridpolymeren können leichter und preiswerter hergestellt werden als die Block-Copolymeren, und diese Gemische führen demzufolge bei annehmbareren Kosten zu einem Leistungsniveau, das eine Verbesserung gegenüber früheren Vorschlägen darstellt und das für viele Zwecke völlig zufriedenstellend ist, auch wenn es nicht ganz so gut ist, wie die Leistung, die man erhält, wenn das Block-Copolymer das einzige Polymer ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht daher der polymere Bestandteil im wesentlichen aus
(A) 52 bis 100%, vorzugsweise 53 bis 90%, insbesondere 58 bis 90%, ganz besonders 58 bis 75% des Gewichts des Block-Copolymers,
(B) 0 bis 47%, vorzugsweise 10 bis 45%, insbesondere 10 bis 45%, ganz besonders 25 bis 42%, des Gewichts eines Polymers, in dem mindestens 95%, vorzugsweise im wesentlichen 100%, des Gewichts der sich wiederholenden Einheiten von Vinylidenfluorid abgeleitet sind, und
(C) 0 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0 Gew.-% eines oder mehrerer anderer Polymerer.
Die isolierende Zusammensetzung wird mittels Schmelzextrusion auf den Draht aufgebracht. Es kann eine einzige Isolierschicht vorliegen, die das Block-Copolymer enthält, oder zwei oder mehr Isolierschichten, von denen lediglich eine Schicht das Block-Copolymer enthält, wobei diese Schicht die allerinnerste Schicht, eine Zwischenschicht oder die alleräußerste Schicht sein kann. Es können auch zwei oder mehr Schichten mit der gleichen Zusammensetzung das Block-Copolymer enthalten oder zwei oder mehr Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung das gleiche Block-Copolymer oder unterschiedliche Block-Copolymere enthalten.
Die Dicke der Schicht, die das Block-Copolymer enthält, kann in weiten Grenzen schwanken, z.B. von 0,005 bis 0,050 inch (0,127 bis 1,27 mm), wenn die Schicht die einzige Isolierschicht ist, oder von 0,001 bis 0,050 inch (0,025 bis 1,27 mm), vorzugsweise von 0,002 bis 0,01 inch (0,05 bis 0,25 mm), wenn die Schicht eine von zwei oder mehr Schichten ist.
Wir haben gefunden, daß einer der überraschenden Vorteile der Erfindung darin besteht, daß eine einzige Schicht, die nur 0,006 bis 0,15 inch, z.B. 0,007 bis 0,10 inch (0,15 bis 0,38 mm, z.B. 0,18 bis 0,25 mm)dick ist, ausgezeichnete Ergebnisse als Ummantelung für einen Draht liefert, der in einem Automatikgetriebe verwendet wird.
Beinhaltet die den Draht umgebende Isolierung eine zweite Schicht mit einer unterschiedlichen Polymerzusammensetzung, kann die zweite Schicht von jeder Art sein, die in Verbindung mit der Schicht, die das Block-Copolymer enthält, die gewünschte Kombination physikalischer Eigenschaften liefert. Selbst eine sehr dünne, das Block-Copolymer umfassende Schicht, z.B. eine etwa 0,003 inch (0,075 mm) dicke Schicht, wird die Leistung eines Drahtes, der einer ATF ausgesetzt ist, wesentlich verbessern.
Wir haben bei Verwendung einer zweiten Schicht, die 0,005 bis 0,02 inch (0,127 bis 0,5 mm), vorzugsweise 0,01 bis 0,015 inch (0,25 bis 0,4 mm) dick war, gute Ergebnisse erhalten. Die zweite Schicht kann zum Beispiel aus einer Zusammensetzung bestehen, die Polyethylen oder ein anderes Polyolefin umfaßt, oder eines der vorstehend als geeignete zusätzliche Polymere beschriebenen Polymere, das mit dem Block-Copolymer abgemischt werden kann. Andere geeignete Zusammensetzungen sind in U. S. Patent Nr. 2,167,278, 3,671,487, 3,835,089, 4,048,128 und 4,332,855 und der Europäischen Patentveröffentlichung Nr. 0,057,415 beschrieben.
Nachdem die das Block-Copolymer aufweisende isolierende Zusammensetzung um den Draht herum aufgebracht worden ist, kann die Zusammensetzung, wenn gewünscht, vernetzt werden, um so ihre Hochtemperatureigenschaften zu verbessern, insbesondere bei Temperaturen, die ihrem Schmelzpunkt nahe kommen. Das Copolymer wird vorzugsweise durch Strahlung vernetzt, z.B. mit hochenergetischen Elektronen in einer Dosierung von zum Beispiel 10 bis 30 Mrad. Soll die Zusammensetzung durch Strahlung vernetzt werden, enthält sie vorzugsweise ein ethylenisch ungesättigtes Strahlungsvernetzungsmittel, z.B. Triallylisocyanurat (TAIC) oder Triallylcyanurat (TAC).
Die bei dieser Erfindung verwendeten Drähte können mehrdrähtig oder massiv sein, z.B. 16 bis 24 AWG zinnbeschichtete Kupferdrähte. Eine besondere Verwendung der erfindungsgemäßen Isolierdrähte erfolgt in Automatikgetrieben, insbesondere in Automobilen, Lastkraftwagen und anderen Straßen- und Wasserfahrzeugen, in denen die Drähte ein Teil von mit Batterien und/oder Wechselstromgeneratoren betriebenen Stromkreisen sind, und in anderen Situationen, bei denen die Isolierung dauernd oder zeitweise mit einer organischen Flüssigkeit in Berührung steht, z.B. einem Mineralöl oder einem anderen Kohlenwasserstoff, und/oder bei höherer Temperatur, z.B. 100 bis 150ºC, arbeitet.
Der Isoliermantel ist vorzugsweise von der Art, daß die isolierten Drähte nach dem Eintauchen in ATF bei 150ºC für 2.000 Stunden um einen Dorn gewickelt werden können, der den doppelten Durchmesser des Drahtdurchmessers aufweist, ohne daß ein Bruch der Isolierung erfolgt. Für ein Automatikgetriebe werden die Drähte üblicherweise in Form eines Kabelbaums vorgefertigt, umfassend eine Vielzahl von Drähten, die in einer Konfiguration angeordnet sind, die so ausgelegt ist, daß sie für ein bestimmtes Getriebesystem paßt.
Der Kabelbaum kann vollständig innerhalb des Getriebegehäuses liegen, wobei die Drähte dann mit Teilen des Getriebes, die innerhalb des Gehäuses liegen, verbunden sind, z.B. mit einer Magnetspule, oder mit Anschlüssen, die an dem Gehäuse der Automatikgetriebes physisch befestigt sind, so daß eine elektrische Verbindung zwischen dem Kabelbaum und dem außerhalb des Gehäuses liegenden Verdrahtungssystem des Fahrzeugs hergestellt werden kann.
Im allgemeinen geht ein Draht oder gehen mehrere Drähte des Kabelbaums durch eine abgedichtete Öffnung des Gehäuses hindurch. Im letzteren Fall besteht insbesondere die Gefahr, daß irgendeine Getriebeflüssigkeit, welche die Isolierung durchdringt, den Litzendraht entlang nach unten und aus dem Gehäuse fließt. Um diese Gefahr herabzusetzen, wird der Kabelbaum vorzugsweise durch Isolierung mit einer geeigneten Polymerzusammensetzung, z.B. einem Siloxan oder einem Silicogummi abgeschirmt.
Werden die Isolierdrähte im Automatikgetriebes eines Straßenfahrzeugs (z.B. einem Personen- oder Lastkraftwagen) eingesetzt, sind sie oft Teil einer Schaltung, die mit Gleichspannung aus einer Batterie (oder einer Lichtmaschine), typischerweise von einer 12 Volt- (Nennwert) oder 24 Volt- (Nennwert) Batterie, betrieben wird. Es wird erwartet, daß in der Zukunft höhere Spannungen, z.B. bis hinauf zu 600 Volt, in elektrisch betriebenen Fahrzeugen verwendet werden können. Überraschender Weise habe ich gefunden, das die elektrische Leistung der Isolierdrähte bei Verwendung von Gleichstrom viel besser ist, als bei Verwendung von Wechselstrom.
Zusammensetzungen, die als Flüssigkeiten für Automatikgetriebe (ATF) geeignet sind, sind den Fachleuten gut bekannt. Sie beruhen typischerweise auf Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität, z.B. niedriger als 40 mm²/s bei 40ºC, und geringer Viskositäts/Temperatur-Abhängigkeit, und enthalten außerdem zahlreiche Additive, z.B. Reibwertmodifizierungsmittel, Oxidationsinhibitoren und verschleißmindernde Zusätze. Weitergehende Informationen über ATF finden sich im SAE Informationsbericht, betitelt "Fluid for Passenger Car Type Automatic Transmissions-SAE J311 APR86" und der SAE Praxisempfehlung, betitelt "Powershift Transmission Fluid Classification-SAE J1285 JAN85".
In den Zeichnungen zeigen die Fig. 1 und 2 einen Isolierdraht, umfassend einen Litzendrahtleiter 1, der eine blockierende Verbindung 2 enthält und von einer Isolierschicht 3 umgeben ist, die ein Block-Copolymer enthält, wie vorstehend definiert, und in Fig. 2, eine zweite Isolierschicht 4 mit anderer Polymerzusammensetzung.
Fig. 3 zeigt einen Kabelbaum eines Automatikgetriebes 6, der eine Anzahl von Verzweigungen 61, 62 etc. umfaßt, von denen jede zwei oder drei isolierte Drähte enthält, die in Steckern 71, 72, etc. enden, die in Buchsen 81, 82 etc. gesteckt sind, die im Innern des Getriebegehäuses 8 liegen und daran befestigt sind. Die Drähte gehen über abgedichtete Öffnungen 88 durch das Gehäuse 8 hindurch.

BEISPIELE

Beispiele 1 bis 5

Es wurden fünf isolierende Zusammensetzungen hergestellt. Jede enthielt 88,8% eines Polymers, wie in der nachstehenden Tabelle 1 spezifiziert, 5% Antimontrioxid, 3,6% Triallylisocyanurat, 0,1% eines Oxidationsinhibitors (erhältlich von Ciba Geigy unter dem Warenzeichen Irganox 1010) und 2,5% zweibasisches Blei-Phthalat (erhältlich von Anzon unter dem Warenzeichen Dythal XL). Jede Zusammensetzung wurde über einen 13 AWG 37/29 Litzendraht aus verzinntem Kupfer schmelzextrudiert und lieferte einen Isoliermantel mit einer Dicke von etwa 0,014 inch (0,35 mm). Die Ummantelung wurde dann durch Bestrahlung mit einer Dosis von etwa 15 Mrad vernetzt. Die Isolierung wurde von den Proben der beschichteten Drähte entfernt und folgenden Prüfungen unterworfen:

Modul

Der M&sub1;&sub0;&sub0;-Wert der Isolierung wurde, wie zunächst hergestellt, bei 200ºC unter Verwendung des in dem U. S. Patent Nr. 4,155,832 angegebenen Verfahrens gemessen.

Anfangsdehnung

Die Dehnung der Isolierung wurde, wie zunächst hergestellt, bei Raumtemperatur unter Verwendung der in ASTM D 3032, Abschnitt 17 angegebenen Crosshead-Geschwindigkeit von 20 inch/min und einem Klemmbackenabstand von 1,1 inch gemessen.

Dehnung nach der Temperung

Die Dehnung der Isolierung wurde, nachdem sie in einem vorgeheizten Ofen auf 200ºC aufgeheizt und dann abgekühlt war, indem man den Ofen über 3 Stunden auf Zimmertemperatur abkühlen ließ, bei Raumtemperatur unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie für die Anfangsdehnung gemessen.

Anfangseinschnürung

Die Proben wurden bei der Prüfung der Anfangsdehung während der Dehnung beobachtet. Die Angabe "x/y" bedeutet, daß y Proben geprüft wurden und daß, wenn x dieser Proben vor dem Bruch überhaupt keine Dehnungsverfestigung zeigten (d.h. ein Teil der Proben veränderte den Querschnitt nicht und zeigte keine Einschnürung), dies mit den niedrigen durchschnittlichen Dehnungswerten zusammenhängt und nachteilig ist, weil es bedeutet, daß die Dehnung von Probe zu Probe wahrscheinlich in weiten Grenzen schwankt.

Einschnürung nach der Temperung

Die Proben wurden beobachtet, während sie nach der Wärmebehandlung gedehnt wurden, und die Einschnürung (wenn vorhanden) in gleicher Weise aufgezeichnet.

Schrumpfung

Die Isolierung wurde auf 155ºC erhitzt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Schrumpfung wurde gemessen.
Die Ergebnisse der Prüfung sind in Tabelle 1 nachstehend wiedergegeben.
Die in den Beispielen 1 bis 5 verwendeten Polymeren sind unterschiedliche Sorten von Vinylidlenfluoridpolymeren, geliefert von Atochem North America Inc. unter dem Warenzeichen Kynar. Die in den Beispielen 3 bis 5 verwendeten Polymeren sind bei dieser Erfindung verwendete Block-Copolymere; die in den Beispielen 1 und 2 verwendeten Polymeren nicht. Tabelle 1 unten gibt die typischen Eigenschaften dieser Polymeren wieder und die Prüfergebnisse der in den Beispielen 1 bis 5 hergestellten Isolierdrähte.
Tabelle 1 gibt außerdem die typischen Eigenschaften eines anderen Kynar-Polymers wieder, das im nachstehenden Beispiel 9 verwendet wird und ebenfalls ein Block-Copolymer ist, wie es bei dieser Erfindung verwendet wird. Die Abkürzungen VDF und HFP in Tabelle 1 beziehen sich auf Vinylidenfluorid bzw. Hexafluorpropylen. Die Schmelzviskositäten in Tabelle 1 sind in Kilopoise angegeben und wurden nach ASTM 3835 bei 232ºC und einer Schergeschwindigkeit von 100 sec&supmin;¹ gemessen.

Beispiele 6 bis 9

In den Beispielen 6 bis 9 wird ein Isolierdraht, wie er bei dieser Erfindung verwendet wird, mit Isolierdrähten verglichen, die verwendet oder zur Verwendung als Isolierung von Drähten für Automatikgetriebe vorgeschlagen wurden. Die Isolierdrähte und die Ergebnisse ihrer Prüfung sind in Tabelle 2 unten wiedergegeben. In Tabelle 2 werden die folgenden Abkürzungen verwendet.
EF ist eine Zusammensetzung, die ein elastomeres Fluorkohlenstoffpolymer enthält.
PES ist eine Zusammensetzung, die eine Polyesterlegierung des Typs enthält, die in der PCT-Veröffentlichung Nr. WO 93/08234 (E.I. du Pont de Nemours) angegeben ist.
EAE ist eine Zusammensetzung, die ein Ethylen/Methacrylat- Elastomer umfaßt, das von du Pont unter dem Warenzeichen Vamac vertrieben wird.
Die Proben der beschichteten Drähte wurden auf Einschnürungswiderstand mit dem Verfahren gemäß SAE J11228 und auf Schabefestigkeit mit dem Verfahren gemäß ISO 6722/1 unter Verwendung einer Last von 0,75 kg geprüft.
Weitere Drahtproben im Beispiel 9 wurden auf Wärmestandfestigkeit geprüft. Nach Alterung in Luft bei 250ºC während 168 Stunden betrug die Dehnung der Isolierung etwa 310% und die Zugfestigkeit etwa 3.700 psi (260 kg/cm²), gemessen bei Zimmertemperatur nach der ASTM D 3032, bei einer Querträgerschwindigkeit von 20 inch/min und einem Klemmbackenabstand von 1,1 inch.
Weitere Drahtproben im Beispiel 9 wurden auf die Isolationsfestigkeit bei 150ºC geprüft. Das Anlegen einer Wechselspannung von 250 Volt effektiv führte zum Versagen der Isolierung. Das Anlegen einer Gleichspannung von 40 Volt führte zu keinem Versagen bei 150ºC, nicht einmal bei 200ºC. Die Isolationsfestigkeit wurde mit dem Verfahren von UL, Artikel 758, gemessen.
Weitere Drahtproben im Beispiel 9 wurden auf Beständigkeit gegen heißes HTF geprüft. Nach 7.000 Stunden Eintauchen in einem handelsüblichen ATF (das von Exxon unter dem Warenzeichen H-FN1975 verkaufte Produkt) bei 150ºC war die Isolierung nicht gequollen und brach nicht, wenn der Isolierdraht mehrere Male um einen Dorn gewickelt wurde, der den zweifachen Durchmesser des Isolierdrahtes aufwies. Nach 24 Stunden Eintauchen in dem gleichen ATF bei 170ºC war die Isolierung nicht gequollen und brach nicht, wenn der Isolierdraht mehrere Male um einen Dorn gewickelt wurde, der den zweifachen Durchmesser des Isolierdrahtes aufwies. Nach 4.000 Stunden Eintauchen in einem anderen handelsüblichen ATF (das von Ethyl Petroleum Additives Inc. unter dem Warenzeichen Dexron III verkaufte Produkt) bei 150ºC war die Isolierung nicht gequollen und brach nicht, wenn der Isolierdraht mehrere Male um einen Dorn gewickelt wurde, der den zweifachen Durchmesser des Isolierdrahtes aufwies. TABELLE 1
x) Vergleichsbeispiel TABELLE 2
x) Vergleichsbeispiel

Beispiele 10 bis 14

Die Beispiele 10 bis 14 sind in der nachstehenden Tabelle 3 zusammengefaßt. Bei jedem Beispiel wurde eine isolierende Zusammensetzung eingesetzt, bestehend aus den angegebenen Prozentsätzen Kynar RC 10089 (ein Block-Copolymer, wie vorstehend definiert, enthaltend 90% Vinylidenfluorid-Einheiten und 10% Hexafluorpropyleneinheiten) und Kynar 460 (ein Vinylidenfluorid-Homopolymer).
Bei den Beispielen 10 bis 12 wurde die Zusammensetzung als 5 mil (0,13 mm) dicke Schicht direkt auf einen 19-adrigen 20 AWG Draht schmelzextrudiert und lieferte einen Isolierdraht mit einem äußeren Durchmesser von 49 mil (1,2 mm).
Bei den Beispielen 13 und 14 wurde die Zusammensetzung als 3 mil (0,08 mm) dicke Schicht auf einen 19-adrigen 20 AWG Draht schmelzextrudiert, der kurz zuvor mit einer 5 mil (0,13 mm) dicken Polyethylenschicht beschichtet worden war.
Bei jedem Beispiel wurde der beschichtete Draht mit einer Dosis von etwa 15 Mrad bestrahlt. Die Isolierung wurde von den Proben der beschichteten Drähte entfernt (Trennung der Kynar- Isolierung von der Polyethylenisolierung bei den Beispielen 13 und 14) und, wie in Beispiel 1 bis 5, nach der Temperung geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben. TABELLE 3
x) Vergleichsbeispiel

Claims

1. Verwendung eines isolierten Drahtes oder Kabels in einem elektrischen Kabelbaum für ein Automatikgetriebe, der bzw. das, wenn der Kabelbaum in Betrieb ist, in ein Automatikgetriebefluid eingetaucht ist, und

(1) einen Draht, und

(2) einen elektrischen Isoliermantel aufweist, der

(a) den Draht umgibt,

(b) um den Draht herum schmelzextrudiert worden ist und

(c) aus einer isolierenden Polymerzusammensetzung zusammengesetzt ist, die einen polymeren Bestandteil aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

daß die isolierende Zusammensetzung mindestens 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des polymeren Bestandteils, und mindestens 40 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, eines Block-Copolymeren enthält, das folgendes aufweist:

(i) erste Polymerblöcke, in denen mindestens 95 Gew.-% der sich wiederholenden Einheiten von Vinylidenfluorid abgeleitet sind, und

(ii) zweite Polymerblöcke, in denen mindestens 95 Gew.-% der sich wiederholenden Einheiten von Vinylidenfluorid und mindestens einem anderen, Fluor enthaltenden, Comonomer abgeleitet sind, in denen die sich wiederholenden Einheiten regellos copolymerisiert sind;

daß das Gewichtsverhältnis der vom Vinylidenfluorid in den ersten Blöcken abgeleiteten Einheiten zu den von Vinylidenfluorid in den zweiten Blöcken abgeleiteten Einheiten 40 : 60 bis 95 : 5 beträgt, und daß das BlockCopolymer 0,5 bis 30 Gew.-% Einheiten enthält, die von dem anderen, Fluor enthaltenden, Comonomer abgeleitet sind.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Block-Copolymer ein thermoplastisches Polymer ist, in dem im wesentlichen alle Moleküle im wesentlichen aus einem einzigen ersten Block und einem einzigen zweiten Block bestehen.

3. Verwendung nach Ansprüch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Bestandteil im wesentlichen aus

(A) 53 bis 90 Gew.-% Block-Copolymer,

(B) 10 bis 42 Gew.-% Polymer, in dem mindestens 95 Gew.-% der sich wiederholenden Einheiten von Vinylidenfluroid abgeleitet sind, und

(C) 0 bis 10 Gew.-% von einem oder mehreren anderen Polymeren besteht.

4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Bestandteil im wesentlichen aus

(A) 58 bis 75 Gew.-% Block-Copolymer und

(B) 25 bis 42 Gew.-% Vinylidenfluorid-Homopolymer besteht.

5. Verwendung nach einem der vorstehendem Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

(A) das Block-Copolymer einen Schmelzpunkt von mindestens 160ºC besitzt;

(B) die ersten Blöcke im wesentlichen aus Einheiten bestehen, die von Vinylidenfluorid abgeleitet sind;

(C) das andere, Fluor enthaltende Monomer in den zweiten Polymerblöcken aus mindestens einem Monomer besteht, ausgewählt aus Hexafluorpropylen, Tetrafluorethylen, Chlortrifluorethylen, Perfluorethoxyethylen, Perfluorpropylvinylether, Perfluormethylvinylether, Perfluorethylvinylether und Perfluorbutylvinylether.

6. Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende polymere Zusammensetzung mittels Strahlung vernetzt worden ist.

7. Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Isoliermantel

(a) 0,05 bis 0,25 mm (0,002 bis 0,01 inch) dick ist und

(b) einen inneren Isoliermantel umgibt und berührt, der den Draht umgibt und berührt.