CN100580820C

CN100580820C - 非卤阻燃电线和电缆

Info

Publication number: CN100580820C
Application number: CN200610056801A
Authority: CN
Inventors: 木村一史
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2026-03-03
Also published as: JP2006244894A; CN1828783A

Abstract

本发明提供兼顾了可挠性和机械强度的非卤阻燃电线和电缆。本发明的非卤阻燃电线和电缆是被覆有树脂组合物3，6的非卤阻燃电线1和电缆10，所述树脂组合物3，6是相对100重量份混合聚合物混合30～150重量份金属氢氧化物而形成的组合物，所述混合聚合物为40～95重量份聚烯烃和60～5重量份用马来酸酐改性的烯类共聚物的混合物，所述用马来酸酐改性的烯类共聚物为马来酸改性乙烯·丙烯共聚物或者马来酸改性乙烯·丁烯共聚物。

Description

非卤阻燃电线和电缆

技术领域

本发明涉及环境负荷小的非卤阻燃电线和电缆，特别是关于兼顾了可挠性和机械强度的非卤阻燃电线和电缆。

背景技术

近年来不使用聚氯乙烯和卤系阻燃剂的环境负荷小的非卤阻燃电线和电缆作为环保电线和电缆被快速普及起来。对于这些以往的非卤阻燃电线和电缆，作为电线的绝缘体或电缆的外皮通常使用在聚烯烃中混合大量的以氢氧化镁为代表的非卤阻燃剂的树脂组合物。

进而，作为最近的趋势之一，要求使用了由可挠性优异的非卤材料构成的树脂组合物的电线和电缆。

这里，与本申请的发明相关的现有技术文献信息如下所述。

[专利文献1]特开2004-256621号公报

[专利文献2]特开2004-196877号公报

发明内容

为了对电线和电缆赋予可挠性，可以在树脂组合物基质中使用橡胶系软质材料。但是，由于橡胶系软质材料机械强度低，因此需要进行交联来提高机械强度，非交联系树脂组合物难以适用。

另外，为了能够进行电线和电缆的循环利用，理想的是不交联树脂组合物。

这样，使用非交联的树脂组合物而兼顾电线和电缆的可挠性和机械强度是困难的。

因此，本发明的目的在于提供兼顾了可挠性和机械强度的非卤阻燃电线和电缆。

本发明是为了实现上述目的而完成的，第1项的发明为非卤阻燃电线和电缆，其是被覆有树脂组合物的非卤阻燃电线和电缆，所述树脂组合物通过对100重量份混合聚合物混合30～150重量份金属氢氧化物而形成，所述混合聚合物为40～95重量份聚烯烃和60～5重量份用马来酸酐改性的烯类共聚物的混合物，所述用马来酸酐改性的烯类共聚物为马来酸改性乙烯·丙烯共聚物或者马来酸改性乙烯·丁烯共聚物。

第2项的发明为第1项记载的非卤阻燃电线和电缆，其中，所述金属氢氧化物的平均粒径为小于等于0.5μm，并且其表面由甲基丙烯酸硅烷(メタクリルシラン)进行过处理。

第3项的发明为第1或2项记载的非卤阻燃电线和电缆，其被覆所述树脂组合物以非交联方式制作而成。

第4项的发明为第1～3中任一项记载的非卤阻燃电线和电缆，其中，所述非卤阻燃电线和电缆的10％模量为小于等于3MPa。

根据本发明，可以得到兼顾了可挠性和机械强度的非卤阻燃电线和电缆。

附图说明

图1为表示作为本发明的优选实施方式的一例非卤阻燃电线和电缆的横截面图。

符号说明

1非卤阻燃电线

2导体

3绝缘体(树脂组合物)

6外皮(树脂组合物)

10非卤阻燃电缆

具体实施方式

以下，说明本发明的优选实施方式。

本实施方式涉及的非卤阻燃树脂组合物是相对100重量份混合聚合物混合30～150重量份作为阻燃剂的金属氢氧化物而成，所述混合聚合物为40～95重量份聚烯烃和60～5重量份用马来酸酐改性的烯类共聚物(马来酸改性烯类共聚物)的混合物。

作为聚烯烃，使用高、中、低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯·丙烯共聚物、乙烯·丙烯·二烯烃三元共聚物、乙烯·丙烯酸甲酯共聚物、乙烯·丙烯酸乙酯共聚物、直链状低密度聚乙烯(LLDPE)、超低密度聚乙烯、乙烯·醋酸乙烯酯共聚物、乙烯·丁烯共聚物、乙烯·甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯·辛烯共聚物、乙烯·醋酸乙烯酯共聚物(EVA)等。

为了对电线和电缆赋予优异的可挠性，作为聚烯烃特别优选乙烯·丙烯共聚物、乙烯·丙烯·二烯烃三元共聚物、乙烯·丁烯共聚物、乙烯·辛烯共聚物。

另一方面，作为马来酸改性烯类共聚物，使用由马来酸酐改性作为软质聚合物的乙烯·丙烯共聚物或者乙烯·丁烯共聚物的共聚物(马来酸改性乙烯·丙烯共聚物或者马来酸改性乙烯·丁烯共聚物)。

上述马来酸改性乙烯·丙烯共聚物和马来酸改性乙烯·丁烯共聚物与以往使用的硬质马来酸改性聚合物(聚乙烯、聚丙烯、乙烯·丙烯酸乙酯共聚物、乙烯·醋酸乙烯酯共聚物的马来酸改性型)相比，其优点在于柔软性非常优异。

使聚烯烃的混合量为40～95重量份、马来酸改性烯类共聚物的混合量为60～5重量份是由于，如果马来酸改性烯类共聚物的混合量不足5重量份，则与金属氢氧化物的粘接弱，电线和电缆不能得到充分的机械强度。另外是由于，如果马来酸改性烯类共聚物的混合量超过60重量份，则电线和电缆的伸长率会大幅度地降低。

作为金属氢氧化物，使用氢氧化镁(Mg(OH)₂)、氢氧化铝(Al(OH)₃)、水滑石、铝酸钙水合物、氢氧化钙、氢氧化钡等。作为氢氧化镁，使用合成氢氧化镁、粉碎天然矿石得到的天然氢氧化镁、与Ni等其他元素形成固溶体的氢氧化镁等。

相对于100重量份混合聚合物，使金属氢氧化物的混合量为30～150重量份是由于，如果混合量不足30重量份，则电线和电缆的阻燃性不充分；如果混合量超过150重量份，则电线和电缆的机械特性会大幅度地降低。

金属氢氧化物可以为，例如平均粒径小于等于0.5μm，并且其表面由甲基丙烯酸硅烷进行过处理。

如果金属氢氧化物的平均粒径超过0.5μm，则粒径变大，金属氢氧化物难以均匀地分散在树脂组合物中，电线和电缆的机械强度会降低，加热变形也会变大，因此优选为小于等于0.5μm。

另外，与乙烯基硅烷(ビニルシラン)等一般的硅烷偶合剂相比，甲基丙烯酸硅烷(メタクリルシラン)的分子量大，具有直链状的长结构。可以认为，该长结构与短结构相比，受到应力时缓和效果大，其结果是拉伸强度和伸长率等特性会提高。

对金属氢氧化物喷雾或者浸透甲基丙烯酸硅烷后，通过使其干燥，可以在金属氢氧化物的表面附着甲基丙烯酸硅烷。在混合聚合物中混合该用甲基丙烯酸硅烷进行过表面处理的金属氢氧化物。

另外，在本实施方式涉及的树脂组合物中，除了上述成分以外，也可以适宜地添加交联助剂、阻燃助剂、抗氧化剂、润滑剂、稳定剂、填充剂、着色剂、硅酮等。

接着，说明本实施方式涉及的一例非卤阻燃电线和电缆。

如图1所示，本实施方式涉及的非卤阻燃电线(绝缘电线)1为，在导体2上(外周)被覆由上述非卤阻燃树脂组合物构成的绝缘体3，以非交联方式制作而成的电线。

另外，本实施方式涉及的非卤阻燃电缆10为，在将2根并列的绝缘电线1与夹杂物4同时对捻而构成的芯5的外周，被覆由上述非卤阻燃树脂组合物构成的外皮6，以非交联方式制作而成的电缆。通常用于绝缘体3的树脂组合物的配合和用于外皮6的树脂组合物的配合有些不同，详细情况在后面描述。

该电缆10可以用作例如圆形或者扁平的电梯用电缆、橡皮绝缘电缆。作为导体2，使用例如Cu或者Cu合金的捻线、Cu或者Cu合金的单线。作为夹杂物4，使用例如聚丙烯。

下面，说明本实施方式的作用。

对于电线1和电缆10，作为绝缘体3和外皮6使用配合了作为软质的粘接性聚合物的马来酸改性乙烯-丙烯共聚物或者马来酸改性乙烯-丁烯共聚物的树脂组合物。因此，与使用配合了硬质的马来酸改性聚合物的以往树脂组合物的电线和电缆相比，非常柔软，可以大幅度地提高可挠性。

例如在后述的实施例中，对于电线1和电缆10，作为可挠性指标的10％模量(10％伸长率时的拉伸强度)均小于等于3MPa。

另外，金属氢氧化物的平均粒径小到小于等于0.5μm，金属氢氧化物均匀地分散在树脂组合物中，因此电线1和电缆10的机械强度提高，加热变形也小。在制作电线1和电缆10时，树脂组合物的挤出外观也变得良好。

进而，电线1和电缆10由于粘接聚烯烃的马来酸改性聚合物彼此间通过甲基丙烯酸硅烷处理过的金属氢氧化物被假交联，因此即使非交联也具有充分的机械强度。

从而，电线1和电缆10可以兼顾机械强度(拉伸强度)和可挠性。

电线和电缆要求高阻燃性时，需要在混合聚合物中混合大量的金属氢氧化物，但是即使在这种情况下机械强度降低也少。

电线1和电缆10在导体2或芯5上被覆本实施方式涉及的树脂组合物，并以非交联方式制作，由于不交联树脂组合物，因此不仅可挠性，可以容易地循环利用(再成型)，这也是大的优点。

电线1和电缆10由于不含卤元素和磷，因此燃烧时不会产生卤化氢和磷化氢等有害气体，火灾时的安全性高。并且，电线1和电缆10由于不含重金属，因此在焚烧、填埋等废弃时也不会引起环境污染，环境性优异。

本实施方式涉及的树脂组合物不限于图1的电线1和电缆10，也可以用作例如自动扶梯的扶手、电梯用的尾绳、阻燃膜。

实施例

实施例(电线)1～5

将表1所示的聚合物、抗氧化剂、阻燃剂、填充材料投入保持在100～130℃的混炼机(8英寸敞开辊)中进行混炼，使用保持在180℃的40mm挤出机(L/D＝24)以厚度1mm在截面积为2mm²的铜捻线(导体2)上挤出被覆混炼后的树脂组合物，形成绝缘体3，以非交联方式制作图1的绝缘电线1。

实施例(电缆)6～8

在将实施例3的绝缘电线1与聚丙烯夹杂物4同时对捻而得到的芯5上，使用保持在180℃的40mm挤出机(L/D＝24)挤出被覆表1所示的聚合物、抗氧化剂、阻燃剂、填充材料构成的树脂组合物，形成外皮6，以非交联方式制作图1的电缆10。

比较例(电线)1～4

使用表1所示的配合的树脂组合物，与实施例1～5同样地制作绝缘电线。

各电线和电缆的评价方法以如下方法进行。

(1)拉伸特性

针对电线，使用抽出导体而得到的管根据JIS C3005进行拉伸试验。另外，针对电缆，剥取外皮，并将其剪成哑铃3号，根据JIS K6251进行拉伸试验。拉伸速度均为200mm/min。拉伸强度和伸长率的目标分别为大于等于10MPa、大于等于350％。

(2)可挠性：10％模量

对于可挠性，使用坦锡伦(单纱强力试验机)根据JIS K6251对与上述拉伸试验同样制作的试样进行拉伸试验，测定伸长率为10％时的拉伸强度。拉伸速度为200mm/min。可挠性的目标为小于等于3.0MPa。

(3)加热变形

针对电线，将与绝缘体品质相同的组合物成型为宽度15mm、长度30mm、厚度2mm的板状，以此作为试样，根据JIS C3005在75℃施加1.5kg的载荷。针对电缆，从成品采取长度30mm的试样，使内面平滑，与电线进行同样的试验。变形量小于等于10％设定为合格。

(4)阻燃性

针对各电线和电缆根据JIS C3005评价60°倾斜时的阻燃性。评价的基准为，着火确认后在小于等于60秒内熄灭的设定为合格，超过60秒继续燃烧的设定为不合格。

实施例1～5、实施例6～8、比较例1～4的各电线和电缆的树脂组合物的配合及其评价结果示于表1中。表1中的配合量用重量份表示。

如表1所示，实施例1～5中，聚烯烃和软质马来酸改性聚合物的比率在本发明的规定范围内，拉伸强度为10.8～13.6MPa，伸长率为380～600％，均达到目标，拉伸特性良好。并且，10％模量为1.5～2.8MPa，均达到目标，不仅可挠性优异，而且加热变形小，阻燃性也优异。

并且，实施例6～8也与实施例1～5同样，拉伸强度为12.4～13.2MPa，伸长率为480～540％，均达到目标，拉伸特性良好。并且，10％模量为1.3～2.2MPa，均达到目标，不仅可挠性优异，而且加热变形小，阻燃性也优异。

与此相反，比较例1由于混合聚合物仅由橡胶系材料构成，没有使用马来酸改性聚合物，因此即使混合甲基丙烯酸硅烷处理过的平均粒径为0.3μm的氢氧化镁，拉伸强度也低，加热变形也大。

比较例2由于马来酸改性聚合物在本发明的规定范围之外，因此伸长率低。比较例3由于氢氧化镁的混合量为155重量份，超出本发明的规定范围，因此拉伸强度低，进而可挠性也被损坏。比较例4由于氢氧化镁少，因此阻燃性不合格。

Claims

1.非卤阻燃电线，其特征在于，其是被覆有树脂组合物的非卤阻燃电线，所述树脂组合物通过对100重量份混合聚合物混合30～150重量份平均粒径小于等于0.5μm、表面由甲基丙烯酸硅烷进行过处理的金属氢氧化物而形成，所述混合聚合物为40～95重量份聚烯烃和60～5重量份用马来酸酐改性的烯类共聚物的混合物，所述用马来酸酐改性的烯类共聚物为马来酸改性乙烯·丙烯共聚物或者马来酸改性乙烯·丁烯共聚物。

2.根据权利要求1记载的非卤阻燃电线，其特征在于，其被覆所述树脂组合物以非交联方式制作而成。

3.根据权利要求1或2记载的非卤阻燃电线，其特征在于，所述非卤阻燃电线的10％模量为小于等于3Mpa，所述10％模量是可挠性指标，其是根据JIS K6251，以拉伸速度200mm/min测定的伸长率10％时的拉伸强度。

4.非卤阻燃电缆，其特征在于，其是被覆有树脂组合物的非卤阻燃电缆，所述树脂组合物通过对100重量份混合聚合物混合30～150重量份平均粒径小于等于0.5μm、表面由甲基丙烯酸硅烷进行过处理的金属氢氧化物而形成，所述混合聚合物为40～95重量份聚烯烃和60～5重量份用马来酸酐改性的烯类共聚物的混合物，所述用马来酸酐改性的烯类共聚物为马来酸改性乙烯·丙烯共聚物或者马来酸改性乙烯·丁烯共聚物。

5.根据权利要求4记载的非卤阻燃电缆，其特征在于，其被覆所述树脂组合物以非交联方式制作而成。

6.根据权利要求4或5记载的非卤阻燃电缆，其特征在于，所述非卤阻燃电缆的10％模量为小于等于3Mpa，所述10％模量是可挠性指标，其是根据JIS K6251，以拉伸速度200mm/min测定的伸长率10％时的拉伸强度。