CN101323689B

CN101323689B - 非卤阻燃树脂组合物以及非卤阻燃电线电缆

Info

Publication number: CN101323689B
Application number: CN2008101101269A
Authority: CN
Inventors: 木村一史
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2028-06-10
Also published as: JP5659450B2; JP2013177610A; JP2009019190A; CN101323689A

Abstract

本发明提供非卤阻燃树脂组合物以及非卤阻燃电线电缆，其阻燃性、机械强度和伸长都优异、且不使用红磷和卤系阻燃剂。解决方法为，利用树脂组合物形成被覆导体(1)的绝缘体层(2)和/或被覆绝缘电线(11)的电缆护套(4)，其中，所述树脂组合物是相对于100重量份的由50～80重量份乙烯·醋酸乙烯共聚物、10～30重量份聚丙烯、10～20重量份马来酸改性的乙烯共聚物构成的聚合物，混合100～250重量份硅烷处理的氢氧化镁而成的组合物，所述马来酸改性的乙烯共聚物是将由乙烯和碳原子数为3～8的α烯烃的共聚用单体进行共聚的共聚物，用马来酸酐进行改性而得的共聚物。

Description

非卤阻燃树脂组合物以及非卤阻燃电线电缆

技术领域

本发明涉及非卤阻燃树脂组合物以及非卤阻燃电线电缆，特别涉及阻燃性优异且环境影响小的非卤阻燃电线电缆。

背景技术

近年，不使用聚氯乙烯或卤系阻燃剂的、环境负荷小的非卤阻燃电线电缆，也就是所谓的生态电线电缆被迅速普及。通常的做法是，在以往的非卤阻燃电线电缆中，作为电线的绝缘体或电缆的护套，使用在聚烯烃中混合以氢氧化镁为主的非卤阻燃剂的树脂组合物。

专利文献1：日本特开2003-160704号公报

专利文献2：日本特开平10-287777号公报

发明内容

但是，由于使用以氢氧化镁为主的非卤阻燃剂以使电线电缆阻燃化，因此就需要混合大量的非卤阻燃剂。因而，存在电线的绝缘体或电缆护套的机械特性或伸长大幅降低的问题。

另一方面，也有添加红磷等阻燃助剂，来减少非卤阻燃剂使用量的方法，但红磷被指出可能在燃烧时产生有害的膦，或者在废弃时生成磷酸而污染地下水的问题，因此，最近红磷的使用具有受到控制的倾向。

因此，本发明的目的是解决上述问题，提供一种阻燃性、机械强度且伸长都优异的、不使用红磷以及卤系阻燃剂的非卤阻燃电线电缆。

为了实现上述目的，技术方案1的发明为非卤阻燃树脂组合物，其特征在于，其由相对于100重量份的由50～80重量份乙烯-醋酸乙烯共聚物、10～30重量份聚丙烯、10～20重量份马来酸改性的乙烯共聚物构成的聚合物，混合100～250重量份硅烷处理的氢氧化镁而成，所述马来酸改性的乙烯共聚物是将由乙烯和碳原子数为3～8的α烯烃的共聚用单体进行共聚后的共聚物，用马来酸酐进行改性而得的共聚物。

技术方案2的发明为，如技术方案1所记载的非卤阻燃树脂组合物，其特征在于，根据UIC(国际铁路联盟)标准，以300～500mm/min的速度拉伸上述组合物时的伸长率为200％以上。

技术方案3的发明为，一种非卤阻燃电线，其特征在于，利用上述技术方案1或2所述的树脂组合物，形成被覆导体的绝缘体层。

技术方案4的发明为，一种非卤阻燃电缆，其特征在于，利用上述技术方案1或2所述的树脂组合物，形成被覆绝缘电线的电缆护套。

根据本发明，能够得到具有高阻燃性、并且即使不交联处理也有优异的机械特性并利于环境的非卤阻燃树脂组合物以及非卤阻燃电线电缆。

附图说明

图1是表示本发明涉及的合适的一个实施方式的阻燃电缆(包括阻燃电线)的断面图。

符号说明

1导体 2绝缘体层 3内含物 4护套 10阻燃电缆 11阻燃电线

具体实施方式

以下，根据附图对本发明合适的一个实施方式进行详细说明。

图1是表示本发明涉及的非卤阻燃电线电缆的合适的实施方式的断面图。

如图1所示，本实施方式非卤阻燃电缆(以下，称为阻燃电缆)10是在将2根并列的非卤阻燃电线(以下，称为阻燃电线)11与内含物3共同对绞而构成的芯部的外周上，被覆由非卤阻燃树脂组合物构成的电缆护套(护套)4的电缆。

本实施方式的阻燃电线11是在导体1的外周被覆由非卤阻燃树脂组合物构成的绝缘体(层)2的电线。

导体1是由Cu或Cu合金构成，内含物3是由聚丙烯构成。

构成绝缘体2和护套4的树脂组合物是向乙烯-醋酸乙烯共聚物(以下，称为EVA)和聚丙烯(以下，称为PP)的共混聚合物中，添加马来酸改性乙烯共聚物(以下，称为M-PO)，并混合作为阻燃剂的硅烷处理的氢氧化镁而得的组合物。

各材料的配合比例为，相对于100重量份的由50～80重量份EVA、10～30重量份PP、10～20重量份M-PO构成的聚合物，硅烷处理的氢氧化镁为100～250重量份。

作为PP，可以举出等规PP或间规PP，也可以是均聚PP、嵌段PP、含有乙烯系的共聚成分的无规PP中的任一种。

以EVA为50～80重量份、PP为10～30重量份的这种比例的理由是，如果EVA不足50重量份，则阻燃性低，如果超过80重量份，则PP的比例减少，机械特性(特别是耐加热变形性)显著降低。更优选EVA为50～60重量份，PP为20～30重量份。

M-PO具有使共混聚合物(EVA和PP)和硅烷处理的氢氧化镁的界面密合、提高强度的功能。M-PO优选为将乙烯-丙烯共聚物或者乙烯-丁烯共聚物等、即将乙烯与碳原子数为3～8的α-烯烃的共聚用单体进行共聚后的共聚物，用马来酸酐改性的物质。M-PO与在以往的阻燃电线电缆中使用的聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物的马来酸改性类型相比，作为EVA/PP合金的相溶剂的功能优异，并且，M-PO自身的结晶量少，因此，阻燃剂的高填充系(大量混合阻燃剂的树脂组合物)的伸长降低得少。规定M-PO为10～20重量份的理由是，M-PO不足10重量的情形中，聚烯烃与金属氢氧化物的密合弱，得不到充分的机械强度，如果M-PO超过20重量份，则绝缘体2或护套4的伸长大幅降低。

作为在硅烷处理的氢氧化镁的表面处理中所使用的硅烷偶联剂，可以举出乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸硅烷、氨基硅烷等，将它们通过周知的方法进行表面处理来使用。将硅烷处理的氢氧化镁的混合量规定为100～250重量份的理由是，不足100重量份时，阻燃性不充分，如果超过250重量份，机械特性(特别是伸长)大幅降低。另外，可以向硅烷处理的氢氧化镁中，适当地添加硬脂酸等脂肪酸处理的氢氧化镁。

由以这样比例配合的阻燃树脂组合物形成的绝缘体2或护套4，按照UIC(国际铁路联盟)标准以300～500mm/min的速度拉伸时，其伸长率为200％以上。

上述伸长率可以通过以下的方法求出。

将绝缘体或护套切成哑铃状，在哑铃状试验片的中央部(宽度5mm，长度20mm以上)上标记一定长度的标线(标线间隔＝L₀)，将其用拉伸试验机拉伸，将断裂时的标线间距离设为L₁，利用下述式子求出伸长率E₀。

E₀＝{(L₁-L₀)/L₀}×100

对本实施方式的阻燃电线电缆的作用效果进行说明。

本实施方式的阻燃电线11通过向EVA和PP的共混聚合物添加M-PO，提高EVA和PP的相溶性，即使向绝缘体2和护套4中混合用来提高阻燃性的大量阻燃剂，伸长也良好。特别是即使以UIC(国际铁路联盟)标准的300mm/min的速度下进行的拉伸试验中，也具有充分的特性。

另外，绝缘体2通过有效地分散高熔点的PP，即使不交联，耐加热变形性也良好。

阻燃电线11可以在额定温度105℃下以非交联的状态来使用(可以保持机械强度)，但也可以根据用途，照射电子线或紫外线等放射线或者采用有机过氧化物，用周知的方法进行交联处理来使用。

另外，本实施方式的阻燃电缆10用与阻燃电线11的绝缘体2相同的树脂组合物来形成护套4，因此，阻燃电缆10也具有与阻燃电线11同样的作用效果。

在本发明中，除了上述成分之外，还可以添加交联助剂、阻燃助剂、抗氧化剂、润滑剂、稳定剂、填充剂、着色剂、硅酮等。

图1的阻燃电缆10是用上述的树脂组合物构成绝缘体2和护套4，但本发明中的阻燃电缆10可以由上述树脂组合物只构成护套4。

构成绝缘体2和护套4的阻燃性组合物除了圆形的电线电缆之外，例如，还可以应用于扁形电缆或电梯的扶手栏杆、阻燃膜。

实施例

接着，对本发明的实施方式，根据实施例进行说明，但本发明的实施方式不限于这些实施例。

实施例(电线)1～3

1.试样的制作

将实施例和比较例共同记载于表1的成分投入进保持在180～200℃的3升捏合机中，进行混炼，混炼后采用保持于180℃的40mm挤出机(长径比L/D＝24)，在2SQ的铜捻线上以1mm的厚度挤出被覆，制作阻燃电线。

实施例(电缆)1～6

电缆是在将阻燃电线与聚丙烯内含物共同对绞的芯部的上面，采用保持于180℃的40mm挤出机(长径比L/D＝24)，将表1所示的非卤树脂组合物作为护套(厚度约1mm)来挤出，制作出电缆(图1)。

比较例(电缆)1～6

采用表2所示的配合的树脂组合物，按照与实施例(电缆)1～6同样的方法，制作电缆。

各电线电缆的评价方法如下进行。

(1)拉伸特性

对于电线，将拔出导体而得到的管以JIS C3005为依据，进行拉伸试验。对于电缆，剥取护套，将其切成哑铃3号状，根据JIS K6251进行拉伸试验。拉伸速度都为300mm/min(参考UIC Code897)。拉伸强度和伸长率的目标分别≥12MPa、≥250％。

(2)耐加热变形性

耐加热变形性根据UIC Code897进行评价。对于电线，不取下导体直接使用。对于电缆，调整长度为40mm、宽约为电缆圆周的1/3。将这些试样在保持于100℃的恒温槽内预热16小时，然后施加一定的荷重，进行100℃×4小时试验。变形量的目标为50％以下。荷重的计算按照下式。

F(N)＝0.8×(2De-e²)^1/2

e：护套或绝缘体的厚度(mm)，D：电缆的平均外径(mm)

(3)阻燃性

以UIC Code897为基础，对电线和电缆评价垂直(倾斜角90°)的阻燃性。评价基准为，在大约60秒着火后，30秒以内灭火的为合格，燃烧超过30秒的为不合格。

如表1所示，可以看出阻燃电线的实施例1～3以及阻燃电缆的实施例1～6无论拉伸特性、伸长、耐加热变形性以及阻燃性的任一项都很优良。

另一方面，EVA比规定量少而PP多的比较例1中，阻燃性不合格，另一方面，EVA超过规定量而PP少的比较例2中，拉伸强度和耐加热变形性低于目标。

M-PO以及阻燃剂不足规定量的比较例3中，拉伸强度和耐加热变形性低，并且，阻燃性不合格。M-PO超过规定量的比较例4中，伸长降低。使用本发明以外的马来酸改性聚合物的比较例5中，伸长差。另外，阻燃剂超过规定范围的比较例6中，拉伸强度和伸长不满足目标。

Claims

1. 一种非卤阻燃树脂组合物，其特征在于，其为相对于100重量份的由50～80重量份乙烯·醋酸乙烯共聚物、10～30重量份聚丙烯、10～20重量份马来酸改性的乙烯共聚物构成的聚合物，混合100～250重量份硅烷处理的氢氧化镁而成的组合物，所述马来酸改性的乙烯共聚物是将由乙烯和碳原子数为3～8的α烯烃的共聚用单体进行共聚的共聚物，用马来酸酐进行改性而得的共聚物。

2. 根据权利要求1所述的非卤阻燃树脂组合物，其特征在于，根据UIC国际铁路联盟标准，以300～500mm/min的速度拉伸上述组合物时的伸长率为200％以上。

3. 一种非卤阻燃电线，其特征在于，利用上述权利要求1或2所述的树脂组合物，形成被覆导体的绝缘体层。

4. 一种非卤阻燃电缆，其特征在于，利用上述权利要求1或2所述的树脂组合物，形成被覆绝缘电线的电缆护套。