CN102956310A - 电线、电缆及组合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供耐磨耗性优异、具有滑性良好的低摩擦性、且具有拉伸强度等机械强度的电线、电缆及组合物。所述电线、电缆是使组合物包覆在导体或电线芯的外周并交联而形成的，所述组合物为相对于弹性体100质量份以10质量份以上100质量份以下的范围分散增强性填充剂、进而以3质量份以上20质量份以下范围分散脂肪酸酰胺而成。

Description

电线、电缆及组合物

技术领域

本发明涉及在滑动环境下低摩擦性优异的电线、电缆及组合物。

背景技术

橡皮绝缘软线缆(cabtyre cable)等电线、电缆在布线、架设时会从电线管、导管等中通过，或者四处拖拉。另外使用时，电线、电缆彼此或与其他构件接触，存在使之滑动而使用的情况。因此，电线、电缆的包覆材当然要求耐磨耗性优异，还要求滑性(滑性)良好的低摩擦性。

为了提高耐磨耗性，如专利文献1～3中所提出的方案，进行了在二烯系橡胶中混合碳黑同时为了提高加工性而加入脂肪酸酰胺(脂肪酸アマイド)作为加工助剂。但是，添加了微粒碳黑的专利文献1、碳黑添加量多的专利文献3中，由于复合物的粘度显著升高，因此难以挤出成型，无法将组合物直接适用于电线、电缆的包覆材。另外，使用硫作为硫化剂的专利文献2中，由于耐热性差，因此作为电线、电缆包覆材用途，适用制品受限。

作为改善电线、电缆的滑性的办法，通常是在包覆材的组合物中混合石墨、二硫化钼、四氟乙烯树脂、硅树脂、润滑剂等固体润滑剂的方法，但存在如下缺陷：混合这些物质时，会导致拉伸强度等机械强度的大幅下降。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-280438号公报

专利文献2：日本特开2007-314697号公报

专利文献3：日本特开2007-106897号公报

发明内容

发明要解决的课题

因此，为了弥补上述缺陷而研究了各种办法，但处于未必可以说充分的状况。研究了例如将混合的固体润滑剂进行微粉化、利用硅烷偶联剂进行表面处理等的方法，但其效果并不充分。因此，这些办法中，其利用范围很多情况下受限。

因此，本发明的目的在于解决上述课题而提供一种耐磨耗性优异、具有滑性良好的低摩擦性、且具有拉伸强度等机械强度的电线、电缆及组合物。

解决课题的方法

为了达成上述目的，权利要求1的发明是一种电线、电缆，其特征在于，其为使组合物包覆在导体或电线芯的外周并交联而形成的，所述组合物为相对于弹性体100质量份以10质量份以上100质量份以下的范围分散增强性填充剂、进而以3质量份以上20质量份以下的范围分散脂肪酸酰胺而成。

权利要求2的发明是权利要求1所述的电线、电缆，其中，所述增强性填充剂是碳黑、含水硅酸、硅酸酐、硅灰石、碳纤维、纤维素纤维中的任一种，且至少包含其中的1种以上。

权利要求3的发明是权利要求1或2所述的电线、电缆，其中，所述弹性体是具有卤素、腈基的聚合物。

权利要求4的发明是权利要求1～3中任一项所述的电线、电缆，其中，所述脂肪酸酰胺的重均分子量为250以上。

权利要求5的发明是权利要求1～4中任一项所述的电线、电缆，其中，所述脂肪酸酰胺的脂肪酸为不饱和脂肪酸。

权利要求6的发明是权利要求1～5中任一项所述的电线、电缆，其中，相对于所述弹性体100质量份添加有0.5质量份以上10质量份以下的环氧化合物。

权利要求7的发明是权利要求1～6中任一项所述的电线、电缆，其中，在导体或电线芯的外周包覆所述组合物并交联而形成的包覆材的动摩擦系数为0.6以下。

权利要求8的发明是一种组合物，其特征在于，相对于弹性体100质量份以10质量份以上100质量份以下的范围分散有增强性填充剂、进而以3质量份以上20质量份以下的范围分散有脂肪酸酰胺。

权利要求9的发明是权利要求8所述的组合物，其中，所述增强性填充剂是碳黑、含水硅酸、硅酸酐、硅灰石、碳纤维、纤维素纤维中的任一种，且至少包含其中的1种以上。

权利要求10的发明是权利要求8或9所述的组合物，其中，所述弹性体是具有卤素、腈基的聚合物。

权利要求11的发明是权利要求8～10中任一项所述的组合物，其中，所述脂肪酸酰胺的重均分子量为250以上。

权利要求12的发明是权利要求8～11中任一项所述的组合物，其中，所述脂肪酸酰胺的脂肪酸为不饱和脂肪酸。

权利要求13的发明是权利要求8～12中任一项所述的组合物，其中，相对于所述弹性体100质量份添加有0.5质量份以上10质量份以下的环氧化合物。

发明效果

本发明具有优异的耐磨耗性、低摩擦性拉伸特性、挤出成型性，并且成型后的外观也良好，在扩大电线、电缆的适用和应用范围方面贡献大。

具体实施方式

以下详述本发明优选的一个实施方式。

本发明是将组合物包覆在导体或电线芯的外周并使其交联而形成的电线、电缆，所述组合物为相对于弹性体100质量份以10质量份以上100质量份以下的范围分散增强性填充剂、进而以3质量份以上20质量份以下的范围分散脂肪酸酰胺而成，并发现由此能够赋予耐磨耗性和低摩擦性，从而完成了本发明。

作为弹性体，可举出乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶、硅橡胶、丁苯橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯等橡胶系包覆材，可以将它们单独使用或者混合2种以上来使用。其中，特别是以氯丁橡胶、丁腈橡胶、氟橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯为代表的具有卤素、腈基的弹性体耐磨耗性优异，作为保护电线、电缆的护套材料是有用的。另外，以它们的改性为目的，也可以混合聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、乙烯丙烯酸乙酯共聚物等塑料。

作为增强性填充剂，可举出以碳黑、含水硅酸、硅酸酐、含水硅酸镁、含水硅酸铝、硅灰石(wollastonite)为代表的粉体以及碳纤维、纤维素纤维、CNT(碳纳米管)等的纤维。其中，特别是碳黑、含水硅酸、硅酸酐、硅灰石、碳纤维、纤维素纤维可以高水平地赋予耐磨耗性和拉伸特性，是有效的。可以使用将它们以不处理的状态进行混合，或者为了提高与弹性体的亲和性，根据需要通过硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、脂肪酸等表面处理剂进行表面处理而成的物质。

这些增强性填充剂可以单独使用，或者并用2种以上的增强性填充剂。

通过使增强性填充剂分散在聚合物中，它们与聚合物进行物理结合，从而提高包覆材的机械强度。

增强型填充剂相对于弹性体100质量份以10质量份以上100质量份以下的范围进行混合。不足限定值时，无法期待混合所带来的增强性，另外，超过限定值时，使成型加工性显著下降。

作为脂肪酸酰胺，油酸酰胺、二油酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、鳕油酸酰胺(ガドレン酸アマイド)、二鳕油酸酰胺、芥子酸酰胺(芥酸酰胺)、亚油酸酰胺、二亚油酸酰胺等是代表性的脂肪酸酰胺。

脂肪酸酰胺相对于弹性体100质量份以3质量份以上20质量份以下的范围进行添加。

不足限定值时，难以获得期待的滑性的显著效果，另外，超过限定值时，耐磨耗性、拉伸特性等机械特性大幅下降，由于渗出至表面，从而产生表面发粘、泛白等而造成外观不良。

关于脂肪酸酰胺的这种效果表现的机理虽然不明确，但已知通过酰胺的氢键而形成网状结构，推测由此大幅提高材料表面的滑性。脂肪酸酰胺优选重均分子量为250以上的物质，分子量低于该数值的物质容易渗出至表面，容易产生表面发粘、泛白等所引起的外观不良。作为脂肪酸酰胺的脂肪酸，不饱和脂肪酸从赋予高滑性的观点出发而优选。其理由虽不明白，但可能与饱和脂肪酸的分子为直链型，而与此相对，不饱和型的分子采取弯折的结构而形成的立体结构有关系。

本发明中，优选在上述组成中进一步相对于弹性体100质量份添加0.5质量份以上10质量分以下的环氧化合物。通过添加环氧化合物，能够长时间保持低摩擦化。推测这是由于环氧和脂肪酸酰胺在交联工序时发生反应，在两者间形成化学键而长时间表现出低摩擦化效果。

作为环氧化合物，例如可举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多官能环氧树脂、可挠性环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、联苯(ビスフエニル)型环氧树脂等，也可以将它们单独使用或并用2种以上。作为具体制品的一例，可举出双酚A型的Epikote 828(エピコ一ト828)(油化SHELL环氧公司制)、EPON 828(エポン828)(SHELL化学公司制)等。

另外，可以在上述组成中添加氧化锌、氧化镁等阻燃剂，碳酸钙等填充剂，三氧化锑等阻燃助剂，过氧化二异丙苯、硫等交联助剂，苯基-异丙基苯二胺、双酚系等抗氧化剂，二硫化二苯并噻唑(ジベンゾチアジルジスフイド)、二硫化四甲基秋兰姆、邻苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡、环烷系加工油(process oil)等增塑剂。

另外除此之外还可以适当加入稳定剂、增强剂、着色剂、软化剂等配合剂。

将由这些物质组成的组合物挤出包覆在导体或电线芯上后，通过饱和水蒸气、过热水蒸气、热风、远红外、熔融盐、电子射线等使该包覆材交联。

本发明中使用的、使它们分散于上述弹性体而得的组合物在经交联而形成成型体时耐磨耗性优异。

本发明中，优选使动摩擦系数(以下，将动摩擦系数简称为摩擦系数)为0.6以下。通常，作为弹性体，前述的乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等是摩擦系数高且超过1、滑性差的物质。与此相对，本发明中通过使用上述配方，能够大幅降低摩擦系数，具体可使之为0.6以下。

就摩擦系数的评价而言，提出了各种方案，但本发明中，依据JIS K7125，通过新东科学(株)的表面性测定机(装置：HEIDON 14FW)来进行。测定条件为负荷200g、移动速度50mm/分钟、气氛：大气中、24℃，评价同种相互的滑性，将测定10秒钟内最低的动摩擦系数作为摩擦系数。另外，对于试验片的表面平滑性而言，使用以平均粗糙度Ra计调整至0.2±0.1μm的试验片。

实施例

以下接合本发明的实施例和比较例进行说明。

表1

                                             (配合：质量份)

*1 Shoprene W(シヨウプレンW)(昭和电工公司制) *2 Elastollan 410A(エラストラン410A)(昭和电工公司制)

*3旭Carbon #80(旭Carbon公司制)*4 Carplex# 100(カ一プレツクス#100)(盐野义制药公司制)

*5氧化锌(堺化学工业公司制)*6 LIGHTON BS-O(ライトンBS-O)(備北粉化工业公司制)

*7 EPON 828(SHELL化学公司制)*8 Epikote 828(油化SHELL环氧公司制)

*9 Nocrac NS-30(ノクラツクNS-30)(大内新兴化学工业公司制)*10氯化石蜡40(塩パラ40)(味之素公司制)

*11 371JY(SHELL化学公司制)

按照表1所示的配合组成，使用保持在90℃的热轧辊将配合剂混合5分钟后，通过热压在120℃×3分钟、加压压力10MPa的条件下制作厚2mm、长150mm、宽100mm的成型片。通过使该片材与1.3MPa的水蒸气接触3分钟而进行交联，作为评价用样品。

作为评价项目，进行摩擦系数、耐磨耗性的滑动特性、拉伸特性和外观评价。

对于加工性，使用通过热轧辊混合的未交联片材来进行评价。对于这些详细的评价方法进行说明。

(1)摩擦系数

如前所述，依据JIS K7125，通过新东科学(株)的表面性测定机(装置：HEIDON 14FW)来进行。测定条件为负荷200g、移动速度50mm/分钟、气氛：大气中、24℃，评价同种相互的滑性，将测定10秒钟内最低的动摩擦系数作为摩擦系数，将0.6以下作为合格。另外，试验片的表面平滑性以平均粗糙度Ra计设为0.2±0.1μm。

(2)耐磨耗性

试验中使用thrust(スラスト)磨耗试验装置。依据JIS K7218，将片材样品裁切成40mm见方、厚2mm而作为试验片，在对象材上使用SUS304制的圆筒环(外径25.6mm、内径20.6mm、表面粗糙度Ra＝0.2μm)。使该圆筒环和片材样品滑动，进行磨耗试验。面压为0.1MPa、周速为30m/分钟、测定时间为30分钟、气氛为干燥中，温度为常温。试验后，测定质量，由质量变化算出比磨耗量。通过该方法进行各2点测定，显示其算术平均，将100以下作为合格。

(3)拉伸特性

从交联片切下JIS K6251记载的哑铃状4号形试验片，用其通过Schopper(シヨツパ)拉伸试验机在20℃的气氛下、拉伸速度500mm/分钟下进行拉伸试验。对各样品测定5点，求出其算术平均。

(4)门尼粘度

依据JIS K6300，使用L型转子(ロ一タ)在130℃进行测定，将此时的最低粘度作为门尼粘度。

(5)挤出加工性

挤出加工性的评价使用(株)东洋精机的Labo Plastomill挤出机(ラボプラストミル押出機)来进行。使用主体30C150、全螺纹螺杆(full flight screw)的直径φ20、L/D＝25，在模具φ5mm、模具设定温度90℃、螺杆转数20rpm的条件下以棒状挤出。测定该挤出时的压力，将压力50MPa以下作为挤出加工性良好。压力超过50MPa的材料，挤出压力非常高而不能进行挤出成型，判断为挤出加工性差。

(6)外观

将水蒸气交联后的片材整体包裹在铝箔中，在20℃放置7天后，目视观察片材表面，研究泛白状态。将无泛白的情况作为良好，可看到泛白的情况作为不良。

实施例1～6中，摩擦系数均为0.6以下这样的低，比磨耗量也小，耐磨耗性均优异。另外，拉伸特性充分满足作为例如电气用品的氯丁橡胶标准的拉伸强度10MPa以上、伸长率300％以上。门尼粘度也低，挤出加工性优异，而且水蒸气交联后，片材表面也未见泛白，外观也良好。

与此相对，比较例1中，脂肪酸酰胺的添加量不足限定值(3质量份)，摩擦系数超过1，非常大，比较例2中，由于脂肪酸酰胺的添加量超过限定值(20质量份)，因此比磨耗量大，耐磨耗性差，片材表面产生泛白，外观不良。

另外，比较例3中，增强性填充剂的混合量不足限定值(5质量份)，耐磨耗性差，比较例4中，由于增强性填充剂的混合量超过限定值(100质量份)，因此由门尼粘度可知，熔融粘度大幅上升，不能进行挤出成型。

另外，比较例5是添加了脂肪酸酰胺以外的油酸作为润滑剂的情况，摩擦系数高，片材表面析出泛白物，外观不良。

由上，相对于弹性体100质量份，增强性填充剂的混合量可以为10质量份以上100质量份以下，脂肪酸酰胺的混合量可以为3质量份以上20质量份以下。

Claims (13)

1.一种电线、电缆，其特征在于，其为使组合物包覆在导体或电线芯的外周并交联而形成的，所述组合物为相对于弹性体100质量份，以10质量份以上100质量份以下的范围分散增强性填充剂、进而以3质量份以上20质量份以下的范围分散脂肪酸酰胺而成。

2.如权利要求1所述的电线、电缆，其中，所述增强性填充剂是碳黑、含水硅酸、硅酸酐、硅灰石、碳纤维、纤维素纤维中的任一种，且至少包含其中的1种以上。

3.如权利要求1或2所述的电线、电缆，其中，所述弹性体是具有卤素、腈基的聚合物。

4.如权利要求1～3中任一项所述的电线、电缆，其中，所述脂肪酸酰胺的重均分子量为250以上。

5.如权利要求1～4中任一项所述的电线、电缆，其中，所述脂肪酸酰胺的脂肪酸为不饱和脂肪酸。

6.如权利要求1～5中任一项所述的电线、电缆，其中，相对于所述弹性体100质量份添加有0.5质量份以上10质量份以下的环氧化合物。

7.如权利要求1～6中任一项所述的电线、电缆，其中，在导体或电线芯的外周包覆所述组合物并交联而形成的包覆材的动摩擦系数为0.6以下。

8.一种组合物，其特征在于，相对于弹性体100质量份以10质量份以上100质量份以下的范围分散有增强性填充剂、进而以3质量份以上20质量份以下的范围分散有脂肪酸酰胺。

9.如权利要求8所述的组合物，其中，所述增强性填充剂是碳黑、含水硅酸、硅酸酐、硅灰石、碳纤维、纤维素纤维中的任一种，且至少包含其中的1种以上。

10.如权利要求8或9所述的组合物，其中，所述弹性体是具有卤素、腈基的聚合物。

11.如权利要求8～10中任一项所述的组合物，其中，所述脂肪酸酰胺的重均分子量为250以上。

12.如权利要求8～11中任一项所述的组合物，其中，所述脂肪酸酰胺的脂肪酸为不饱和脂肪酸。

13.如权利要求8～12中任一项所述的组合物，其中，相对于所述弹性体100质量份添加有0.5质量份以上10质量份以下的环氧化合物。