CN101105987B - 非卤化的无重金属的车辆电缆绝缘材料和线束覆盖材料 - Google Patents

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Abstract

公开了一种包括多个绝缘的非卤化的、无重金属的车辆电缆10的车辆线束60，每个电缆包括厚度面积为至少约0.1mm的铜基金属线的内芯14和覆盖该内芯长度的外绝缘层，该绝缘层包含其中并未加入卤素或重金属的热塑性聚苯醚组合物，该绝缘电缆能够满足测试标准ISO6722，且包含热塑性聚苯醚组合物12的胶带缠绕在该多个电缆的周围以将电缆保持在一起。也公开了具有在底部有粘合剂54的塑性PPE层52和可剥离层50的胶带56。

Description

非卤化的无重金属的车辆电缆绝缘材料和线束覆盖材料
技术领域
本发明涉及非卤化的且无重金属的车辆电缆绝缘材料和线束覆盖材料。特别地，本发明涉及非卤化的组合物的汽车线束绝缘材料和线束覆盖材料。
发明背景
环境法规要求在车辆工业中材料选择必须是无卤素和无重金属的组合物，特别是对于车辆材料。通常，因为其有竞争力的原材料成本和期望的性能的结合，聚氯乙烯(PVC)被得到应用。这些性能包括加工性、韧性、耐化学品性和经受汽车环境中许多应用典型的温度的能力。
然而，PVC的氯含量限制了其在车辆寿命末期的处理。也存在关于PVC副产物和PVC增塑剂对健康和环境的影响的关注。因此，由此，已经长期寻找PVC的替代物，目的在于发现有竞争力的成本有效的替代物。另外，必须考虑的性能包括高温耐久性、韧性、加工性以及重量减轻。
也可以考虑聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为用于胶带的无卤素的材料。但是，由于成本和价格的原因，PET基胶带限定于需要高性能时的应用。通常，这点将用于性能需求如高温耐久性、消音或韧性。
由此，期望具有成本有效的且仍实现期望的特征如缺乏卤素和重金属、适当的耐热性、抗刮擦磨损性、耐热老化性、抗汽车流体性和阻燃性且特别是能够满足标准SAE(美国机动工程师协会)J2192或LV312和在重量减轻的情况下提供全部这些性能的线束覆盖材料。
发明概述
公开了一种绝缘的非卤化的、无重金属的车辆线束，该电缆包括厚度面积为至少约0.1mm(mm2)的铜基金属线的内芯和覆盖该内芯长度的外绝缘层，该绝缘层包含其中未加入卤素或重金属的热塑性聚苯醚组合物，该绝缘电缆能够满足测试标准ISO6722。
也公开了一种胶带，其包含：具有顶部和底部的、其中未加入卤素或重金属的热塑性聚苯醚组合物的层；附着于热塑性聚苯醚组合物一侧的接触粘合剂和任选地附着于接触粘合剂的可剥离层或释放衬套，该可剥离层能够剥去该胶带，由此容许该热塑性聚苯醚组合物应用于期望的表面。
附图说明
本发明的其它目的和优点从下面的说明书和所附权利要求来看是显然的，参照形成该说明书的一部分的附图，其中相同的参考字符表示几个视图中的相应部分。
图1为本发明的车辆电缆的透视图；
图2为沿线2-2获得的图1的横截面图；
图3为用于加工本发明的绝缘的车辆电缆的实施方式的模具；
图4为沿线4-4获得的图3的横截面图；
图5为本发明的胶带；和
图6为缠绕在多个图1的车辆电缆周围的、本发明的胶带。
发明详细说明
随着汽车中电子内容物的增加，电缆尺寸小型化的要求不断增长，除了其它要求之外，该电缆要提供抗机械损伤的性能和抗火焰与汽车流体的性能，由此满足汽车工业标准如ISO6722。已发现，特别期望利用绝缘的非卤化的、无重金属的车辆电缆，该电缆包含直径为至少约0.1mm或更多的铜基金属线，和覆盖内芯长度的外绝缘覆盖物，其包含其中未加入卤素和重金属的热塑性聚苯醚组合物。
定义：
“非卤化的”含义为，所利用的聚合物材料不具有作为该组合物的期望组分而加到该组合物中的卤素材料。
“无重金属”含义为，并未将重金属如汞、六价铬、镉、铅等作为该金属组合物的期望组分加到该金属内芯。
“铜基金属”含义为，该金属线包含大于50wt％的金属，该金属为铜、或者与该领域中众所周知的其它金属组分形成的仍保持适当电导率的铜合金。可以使用众所周知的铜基合金，如HPC-80EF，商标Phelps Dodge。
“聚苯醚”含义为，可商购获得的且通常为单羟基芳族材料的聚合物的热塑性聚合物材料。其它容易获得的材料为2，6-二甲苯酚或者2，3，6-三甲基苯基及其聚合物。聚苯醚(PPE)也公知为聚亚苯基氧化物(PPO)且在文献中有描述。参见US专利3,306,874、3,306,875、3,257,357、和3,257,358，其引入本文作为参考。
经常，聚苯醚材料为其它热塑性或交联的烯键(ethylenically)不饱和材料如聚烯烃材料、苯乙烯或苯乙烯丁二烯或聚丙烯酰胺等的共混物。这些材料是可商购获得的，如Noryl、Luranyl、Ultranyl或Vestoblend，GE的商标。可以利用的一些材料包括GE的NorylWCV072、WCV072L-111等.
已发现，该情形中所采用的超薄电缆和电缆壁即使在0.1mm2的小横截面积下也在磨损循环测试中获得了非常令人满意的结果，如ISO6722中所要求的那样。
铜线的横截面积范围可以为约0.1～约3mm2，如26AWG到12AWG，或者0.13～1.5mm2。
本发明的绝缘电缆利用通常众所周知的可商购获得的设备来制备，其中将期望的聚苯醚聚合物进料到挤出机中，在此将熔融的粘性聚合物通过模具，如图3-4中所示，使得绝缘性PPE缠绕在金属导线的线性部分周围.可以采用的加工温度可以如本领域中众所周知的那样变化。但是，已发现，期望如下加热从供应商获得的树脂材料。将热塑性聚苯醚材料在约180℉下加热至少2小时，并随后将其通过挤出机的第一段。进料温度为约115℉。挤出机的筒中压缩温度和计量温度可以变化.压缩温度可以为约475℉～490℉。计量温度为约500℉～540℉。十字头或模具温度为约540℉～560℉.将导线与其上的绝缘材料一起挤出之后，其通过冷却水槽和保持在室温下的雾，并随后作为电缆包装在桶中用于随后的处理。
现在转向描述附图.图1为本发明的绝缘的车辆电缆10，其具有挤出或缠绕在铜基金属芯14周围的PPE的绝缘元件12.图1和2中显示了这样的实施方式，其中铜内芯包括多个线14A-G，中心线为14A。中心线14A被其它线14B-G包围，金属芯14中可以存在7、19、或37股，一些情形下将它们压到一起且其它情形下将它们捆成一束。
在绝缘的车辆电缆10的挤出过程期间，将铜基芯进送通过模具20的中间，进入模具的后端22和在24离开模具。该模具具有中心部分26，该铜基线14从中通过.将热的粘性PPE在模具20的进入端22通到空间28中，并且进行包封该铜线。当将PPE与从30处通过模具的出口24的铜基线一起挤出时，模具在30处开始变窄.在模具的出口24处，获得本发明的绝缘的车辆电缆10。随后进行如上所述的冷却过程和电缆的包装。
本发明的绝缘车辆电缆10的直径可以相当大地变化。在0.13mm2电缆的情形下，已发现有用的电缆直径为0.85～0.92mm.绝缘的车辆电缆的其它尺寸应是这样的，其具有约0.13mm2的线横截面积，但是其用于形成图1中所示的实施方式，即具有6个周围的线的中心线。此时，导体直径可以为约0.465mm，具有约0.88mm的电缆直径，具有0.198mm的最小绝缘壁厚度。
如上所示，可以利用多种可商购获得的挤出设备，如鉴定为BMD60-24D或Nokia Maillefer的挤出机等。
本发明中所采用的模具可以由多种可商购获得的材料来制备，如D2硬化工具钢.
依照ISO-6722中所列的工序，在三组电缆上使用利用7(N)负荷和0.45mm针的抗刮擦磨损性，第一组为压缩的无卤素的电缆ISO超薄壁电缆，称作CHFUS，第二组ISO薄壁电缆称作HFSS，且第三组ISO厚壁电缆称为HF。下面表1和2中给出了测试结果。
依照ISO-6722中所列的工序，如此进行多次测试，其中铜线的厚度变化以及绝缘的聚苯醚的直径变化如表3-4中所示。
Figure S071C8615220070719D000051
Figure S071C8615220070719D000061
依照ISO-6722中所列的工序，如此进行多次测试，其中铜线的横截面积变化以及绝缘的聚苯醚的直径变化如表3-4中所示。
Figure S071C8615220070719D000081
Figure S071C8615220070719D000091
Figure S071C8615220070719D000101
Figure S071C8615220070719D000111
下面表5中所列出的是PPE韧性的测量值，利用7-N负荷和0.45mm针，对于ISO6722磨损循环到失效，相对于材料厚度。
表5
 
绝缘材料 0.4-mm电缆绝缘厚度 0.25-mm电缆绝缘厚度 0.16-mm电缆绝缘厚度
PPE 10000 200 110
现有的PVC胶带结构的背衬(backing)厚度为0.09mm和更大。要求PVC的该厚度提供最小量的韧性或磨损保护，同时也提供足够的拉伸和撕裂强度，使PVC可以被施用。表1中的已知数据和现有的膜厚度，人们可以推断，使用PPE可以获得明显更薄的背衬。可以实现薄如0.03mm或更小的PPE背衬，且仍保持与现有PVC背衬相等的磨损保护和韧性。由于这种降低背衬厚度和比重差的潜力，PPE胶带与PVC胶带相比，重量降低75％似乎是合理的。
采用更薄的背衬可以将更大线性长度的胶带放置在每个胶带卷上。这点对于基质或线束上胶带的处理和施用是重要的。胶带卷的物理尺寸受限于制造操作时的身体约束和人类人机工程学问题。过大的卷直径是人机工程学上难以实施的且对于连续的日常使用是不舒服的。但是采用更薄的胶带，能够获得更长的卷长度，同时仍保持可接受的卷直径。因此，由于将工人更换新卷的次数减到最小，这一点在制造中非常有利。对于汽车线束制造，可能每个线束经常一次或两次需要新的卷。由于对于给定的容器体积可以运送更多胶带，也可以在运送中实现益处.
除了是无卤素的和比PVC更坚韧之外，PPE也提供了用于更高温度环境下的能力。可以认为现有PVC在105℃下使用，这点限制其选择外部汽车应用。但是，许多应用如发动机和底盘要求125℃和以上的温度等级。这点对于PPE来说是可行的，其已被认为可在125℃下连续使用，且偏离达到150℃及以上。
PPE背衬可以与任意期望的目前可获得的压敏粘合剂一起使用。其包括天然橡胶、天然橡胶/合成橡胶共混物、合成橡胶、丙烯酸树脂、或其它粘合剂体系.
现在转向图5，其为本发明的胶带50的示意图，其中PPE材料52具有顶部53和底部55表面，其中粘合剂54将粘附于底表面。粘合剂通常为压敏粘合剂，其将促进PPE胶带粘着于期望的基底。经常将该胶带制成可获得可剥离的背衬56。
存在商业上众所周知的多种压敏粘合剂，用于将该粘合剂施用于热塑性材料。该粘合剂可以是天然橡胶、合成橡胶、交联的丙烯酸树脂或这些聚合物的共混物.配制的粘合剂可以是包括Morscic、Acronyl或Duro-Tak，其为特定类型的丙烯酸粘合剂，用于涂覆PPE材料的底部部分。该可剥离的胶带可以是多种材料，如纸张、纤维素或任意的塑料膜材料，其可以用释放层如本领域中众所周知的硅酮涂料涂覆。

Claims (7)

1.一种车辆线束(60)，其包括：
多个绝缘的非卤化的、无重金属的车辆电缆(10)，每个电缆包括：
横截面面积为0.1～1.5mm2的铜基金属线的内芯(14)，
覆盖该内芯长度的外绝缘层(12)，该绝缘层包含其中并未加入卤素或重金属的热塑性聚苯醚组合物，该铜基金属线的内芯连同该外绝缘层能够满足测试标准ISO 6722，和
胶带(52)，所述胶带缠绕在该多个绝缘的、非卤化的、无重金属的车辆电缆的周围以将所述电缆保持在一起，其中所述胶带包含具有第一表面和第二表面的层以及粘附在所述第一表面上的接触粘合剂，所述层为热塑性聚苯醚组合物的层，在所述热塑性聚苯醚组合物中没有加入卤素或重金属。
2.权利要求1的车辆线束，其中所述铜基金属线的内芯的横截面面积为0.1～0.13mm2。
3.权利要求1的车辆线束，其中所述铜基金属线的内芯的横截面面积为0.13mm2。
4.权利要求1的车辆线束，其中所述聚苯醚进一步包含由烯键不饱和材料形成的聚合物。
5.权利要求4的车辆线束，其中所述烯键不饱和材料包含烯属不饱和材料。
6.权利要求5的车辆线束，其中该烯键不饱和材料包含苯乙烯丁二烯材料。
7.一种胶带(50)，其包含：热塑性聚苯醚组合物的层(52)，所述层具有顶部和底部，所述热塑性聚苯醚组合物中没有加入卤素或重金属；附着于所述热塑性聚苯醚组合物一侧的接触粘合剂(54)；和，附着于所述接触粘合剂的可剥离层(56)，该可剥离层能够从所述胶带上剥离，由此容许所述热塑性聚苯醚组合物被应用于期望的表面。
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