CN103992575A

CN103992575A - 阻燃性氯乙烯树脂组合物、绝缘电线和电缆

Info

Publication number: CN103992575A
Application number: CN201310722054.4A
Authority: CN
Inventors: 久保圭辅; 菊池龙太郎
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2014-08-20
Also published as: JP6028613B2; JP2014159507A

Abstract

本发明提供一种阻燃性氯乙烯树脂组合物、使用该树脂组合物作为被覆材料的绝缘电线、以及使用该树脂组合物作为被覆材料的电缆，所述阻燃性氯乙烯树脂组合物满足OI值35以上，而且具有在垂直支架燃烧试验（VTFT试验）中能够合格的优异的阻燃性，同时也满足耐寒性和耐油性的标准。一种被覆有由阻燃性氯乙烯树脂组合物构成的护套（5）的电缆（20），所述阻燃性氯乙烯树脂组合物相对于氯乙烯树脂100质量份，含有10～50质量份比表面积15～50m²/g的非晶质二氧化硅、以及5～25质量份三氧化锑。

Description

阻燃性氯乙烯树脂组合物、绝缘电线和电缆

技术领域

本发明涉及阻燃性氯乙烯树脂组合物、使用该树脂组合物作为被覆材料的绝缘电线以及使用该树脂组合物作为被覆材料的电缆。

背景技术

以前，通过在被用作电线、电缆的被覆材料的非铅系阻燃性氯乙烯树脂组合物中添加三氧化锑、金属氢氧化物等来赋予高阻燃性（参照专利文献1～3）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-127688号公报

专利文献2：日本特开2000-191873号公报

专利文献3：日本特开2009-126963号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在芯的绝缘体使用了大量的聚乙烯树脂的阻燃性电缆中，有即使满足OI（氧指数）值35以上但在垂直支架燃烧试验（VTFT试验）中也不能合格的问题。另外，即使在VTFT试验中能合格，但由于阻燃剂的添加量过多，因此也有不能满足护套的耐油性、耐寒性的标准的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种满足OI值35以上，而且具有在垂直支架燃烧试验（VTFT试验）中能够合格的优异的阻燃性，同时也满足耐寒性和耐油性的标准的阻燃性氯乙烯树脂组合物、使用该树脂组合物作为被覆材料的绝缘电线、以及使用该树脂组合物作为被覆材料的电缆。

解决问题的方法

为了实现上述目的，本发明提供下述[1]～[6]的阻燃性氯乙烯树脂组合物、绝缘电线以及电缆。

[1]一种阻燃性氯乙烯树脂组合物，其特征在于，相对于氯乙烯树脂100质量份，含有10～50质量份比表面积15～50m2/g的非晶质二氧化硅、以及5～25质量份三氧化锑。

[2]一种上述[1]所述的阻燃性氯乙烯树脂组合物，其特征在于，含有15～50质量份上述非晶质二氧化硅、以及10～25质量份上述三氧化锑。

[3]一种上述[1]或者上述[2]所述的阻燃性氯乙烯树脂组合物，其特征在于，上述氯乙烯树脂的数均聚合度为700～2000。

[4]一种绝缘电线，其特征在于，使用上述[1]～[3]中任1项所述的阻燃性氯乙烯树脂组合物作为被覆材料。

[5]一种电缆，其特征在于，具有上述[4]所述的绝缘电线，而且具有由上述[1]～[3]中任1项所述的阻燃性氯乙烯树脂组合物制作的护套。

[6]一种电缆，其特征在于，使用上述[1]～[3]中任1项所述的阻燃性氯乙烯树脂组合物作为被覆材料。

发明效果

根据本发明，能够提供一种满足OI值35以上，而且具有在垂直支架燃烧试验（VTFT试验）中能够合格的优异的阻燃性，同时也满足耐寒性和耐油性的标准的阻燃性氯乙烯树脂组合物、使用该树脂组合物作为被覆材料的绝缘电线、以及使用该树脂组合物作为被覆材料的电缆。

附图说明

图1是被覆有本发明的实施方式涉及的阻燃性氯乙烯树脂组合物的绝缘电线的剖面图。

图2是具有本发明的实施方式涉及的图1的绝缘电线、且具有由本发明的实施方式涉及的阻燃性氯乙烯树脂组合物制作的护套的电缆的剖面图。

符号说明

10：绝缘电线；1：导体；2：绝缘体；

20：电缆；3：胶带层；4：金属层；5：护套。

具体实施方式

（阻燃性氯乙烯树脂组合物）

本发明的实施方式涉及的阻燃性氯乙烯树脂组合物，相对于氯乙烯树脂100质量份，含有10～50质量份比表面积15～50m²/g的非晶质二氧化硅、以及5～25质量份三氧化锑。

本实施方式所使用的氯乙烯树脂为具有CH2CHCl所表示的基团的聚合物，是氯乙烯均聚合物。氯乙烯树脂的数均聚合度优选为700～2000，更优选为1000～1700。如果小于700则有热老化性、耐寒性变差的倾向，如果超过2000则有成型加工性变差的倾向。

本实施方式所使用的非晶质二氧化硅为比表面积15～50m²/g的物质。通过使用该非晶质二氧化硅，能够实现本发明的效果。就非晶质二氧化硅而言，由于在燃烧之后分散在树脂组合物表面的二氧化硅有规则地排列且固化，因此，由于氯乙烯树脂的分解气体产生的抑制以及树脂与二氧化硅的隔热层形成效果，导致燃渣表现为固化。比表面积优选为30～50m²/g。

非晶质二氧化硅优选使用球形结构的物质。如果为球形结构则接触面积小，相互作用弱，因此分散性优异。

相对于氯乙烯树脂100质量份，添加非晶质二氧化硅10～50质量份。如果添加量比10质量份少，则燃渣不固化，如果超过50质量份，则不能满足耐油性以及耐寒性的标准。非晶质二氧化硅的添加量优选为15～50质量份。

在本实施方式中，通过添加三氧化锑，与由于燃烧而分解的氯乙烯树脂的氯发生反应，生成具有窒息效果的卤化锑与具有隔热层形成效果的氧卤化锑，因此阻燃性提高。尤其是窒息效果能够隔离O₂从而大大提高OI值。

相对于氯乙烯树脂100质量份，添加三氧化锑5～25质量份。如果小于5质量份，则不能发挥窒息效果以及隔热层形成效果，如果超过25质量份，则不能满足耐油性以及耐寒性的标准。三氧化锑的添加量优选为10～25质量份。

通过非晶质二氧化硅的燃渣固化所引起的阻燃效果，以及三氧化锑的OI提高效果，能够获得不使耐寒性以及耐油性下降、OI35以上并且VTFT试验合格水准的阻燃性氯乙烯树脂组合物。

本发明的实施方式涉及的阻燃性氯乙烯树脂组合物优选进一步含有增塑剂。

作为增塑剂，可以适宜地使用DOP（邻苯二甲酸二辛酯）、n-DOP（邻苯二甲酸二正辛酯）、DINP（邻苯二甲酸二异壬酯）、DIDP（邻苯二甲酸二异癸酯）、DPHP（邻苯二甲酸二(丙基庚基)酯）、混合邻苯二甲酸烷基酯等邻苯二甲酸酯，特别优选使用DINP（邻苯二甲酸二异壬酯）。可以将它们作为一次增塑剂使用，进一步添加二次增塑剂。

相对于氯乙烯树脂100质量份，增塑剂的添加量优选为40～60质量份。

另外，本发明的实施方式涉及的阻燃性氯乙烯树脂组合物优选进一步含有稳定剂。稳定剂没有特别限定，但最优选为非铅稳定剂。

作为非铅稳定剂，可列举钙-锌系稳定剂、钡-锌系稳定剂等，但从环境考虑方面出发，优选钙-锌系稳定剂。

钙-锌系稳定剂以水滑石作为主要成分，除此以外由金属皂类、β二酮化合物、抗氧化剂、初期着色防止剂以及加工助剂构成。关于钙-锌系稳定剂的组成比，相对于钙-锌系稳定剂总量，优选水滑石为50质量%以上，金属皂类为15～25质量%。

相对于氯乙烯树脂100质量份，非铅稳定剂的添加量优选设为3～10质量份，更优选设为4～8质量份。

除了上述的配合物之外，在不损害本发明的特性的范围内，根据需要可以添加抗氧化剂、润滑剂、软化剂、无机填充剂、相溶化剂、炭黑、着色剂等添加剂。另外，为了进一步提高性能，在不损害本发明的特性的范围内，也可以添加上述以外的阻燃剂、阻燃助剂。

本发明的优选实施方式涉及的阻燃性氯乙烯树脂组合物适合作为绝缘电线、电缆的被覆材料。

（绝缘电线和电缆）

图1是被覆了本发明的实施方式涉及的阻燃性氯乙烯树脂组合物的绝缘电线的剖面图。另外，图2是具有本发明的实施方式涉及的图1的绝缘电线、且具有由本发明的实施方式涉及的阻燃性氯乙烯树脂组合物制作的护套的电缆的剖面图。

图1所示的绝缘电线10为在导体1（例如铜线）上被覆有绝缘体2的绝缘电线，所述绝缘体2使用本发明的实施方式涉及的阻燃性氯乙烯树脂组合物作为材料。相对于氯乙烯树脂100质量份，优选添加0.5～40质量份作为绝缘提高材料的离子阱能量高的烧成粘土。绝缘体2的厚度优选为0.1～1.5mm，更优选为0.3～1.2mm。

本发明的实施方式涉及的绝缘电线10中，绝缘体层不限于1层，在实现本发明的效果的范围内，可以设置多层，也可以具有其他的中间层。

另一方面，图2所示的电缆20为下述电缆：在并列有2根图1的绝缘电线10的2线心的外周施加树脂胶带（PET胶带等）等胶带层3，根据需要在其外侧施加由金属编织物等构成的金属层4和胶带层3后，在最外周被覆由本发明的实施方式涉及的阻燃性氯乙烯树脂组合物构成的护套5。绝缘电线10不限于2根，可以为4根等，也可以为2层合计14根等、3层合计30根等。护套5的厚度优选为0.5～2.5mm，更优选为1.0～2.0mm。

另外，在护套5由本发明的实施方式涉及的阻燃性氯乙烯树脂组合物制作的电缆20中，也可以使用被覆有未使用本发明的实施方式涉及的阻燃性氯乙烯树脂组合物的绝缘体2的绝缘电线。例如可以使用聚乙烯树脂等通常用作绝缘电线的绝缘体材料的物质。

本发明的优选实施方式涉及的绝缘电线以及电缆满足OI值35以上，而且具有在垂直支架燃烧试验（VTFT试验）中能够合格的优异的阻燃性，同时也满足耐寒性和耐油性的标准。

通过下面的实施例进一步详细地对本发明进行说明，但本发明不仅限于这些实施例。

[实施例]

实施例和比较例的电缆如下制作。

在外径1.8mm的导体上，使用90mm挤出机，以设定温度180℃且绝缘体被覆厚度0.8mm将聚乙烯树脂（宇部丸善聚乙烯（株）制的未交联低密度聚乙烯（商品名：UBEC450））挤出被覆成型，从而制作绝缘电线。

按照表1以及表2所示的配合配合各成分，通过50升加压捏合机在开始温度130℃、结束温度150℃下混炼后，制成颗粒。使用90mm挤出机，以设定温度170℃且护套被覆厚度1.5mm，在绞合30根制作的绝缘电线所得的材料的外周，将制作的颗粒挤出被覆成型，从而制作电缆。

另外，如下制作片材。

按照规定的组成比分别在亨舍尔混合机（Henschel mixer）中混合各材料，使其干燥后，进行冷却，按照以下的混炼条件混炼，输出片材。

设备：6英寸辊、辊投入量：400g

条件：以辊温度160℃、间隙1mm进行混炼，全部卷绕后，一边适当地进行回绕，一边混炼5分钟左右，输出1mm厚度片材。

通过80t压力机，在以下的条件下，将该片材制成规定厚度的片材。

加压温度：180℃、预热3分钟、加压（100kgf/cm2（=9.8×10⁶Pa））2分钟、冷却5分钟。

片材以及电缆的评价通过如下所示的方法进行。将评价结果示于表1以及表2中。

<片材评价试验>

耐油性试验（70℃×4小时）

试验标准根据JIS K6723，相对于1种3号所记载的普通护套的要求值，将初期拉伸时的拉伸强度的残余率为相对于标准有余裕的值（≥88%）记为◎，为标准合格值（≥85%）记为○，为不合格值（<85%）记为×，将初期拉伸时的伸长的残余率为相对于标准有余裕的值（≥78%）记为◎，为标准合格值（≥75%）记为○，为不合格值（<75%）记为×。

耐寒性试验

试验标准根据JIS K6723，相对于1种3号所记载的普通护套的要求值，将脆化温度为相对于标准有余裕的值（≤-18℃）记为◎，为标准合格值（≤-15℃）记为○，为不合格值（>-15℃）记为×。

氧指数（OI）

试验标准根据JIS K7201，将OI为优异值（≥37）记为◎，为合格水准值（≥35）记为○，为不合格值（<35）记为×。

<电缆评价试验>

垂直支架燃烧试验（VTFT试验）

根据试验标准EEE Std.383（1974），对F-CEV、30X2SQ结构（PE绝缘体厚度0.8mm、PVC护套厚度1.5mm）的制作电缆进行试验。将具有余裕的碳化距离（≤150cm）记为◎，合格碳化距离（<200cm）记为○，不合格碳化距离（200cm以上或者全部烧毁）记为×。

[表1]

表1实施例

（单位：质量份）	1	2	3	4	5	6	7
								氯乙烯树脂	100	100	100	100	100	100	100
非晶质二氧化硅	50	50	30	15	15	50	10
								三氧化锑	25	10	15	25	10	5	25
DINP	50	50	50	50	50	50	50
								Ca-Zn系非铅稳定剂	5	5	5	5	5	5	5
阻燃性VTFT	◎	◎	◎	◎	◎	◎	○
								阻燃性OI	◎	◎	◎	◎	◎	○	◎
耐油性拉伸强度的残余率	○	○	◎	◎	◎	◎	◎
								耐油性伸长的残余率	○	○	◎	◎	◎	◎	◎
耐寒性脆化温度	○	○	◎	◎	◎	○	◎

[表2]

表2比较例

（单位：质量份）	1	2	3	4	5	6
							氯乙烯树脂	100	100	100	100	100	100
非晶质二氧化硅	10	–	9	60	–	–
							三氧化锑	–	10	4	30	25	25
氢氧化镁	–	–	–	–	50	70
							DINP	50	50	50	50	50	50
Ca-Zn系非铅稳定剂	5	5	5	5	5	5
							阻燃性VTFT	○	×	×	◎	×	○
阻燃性OI	×	○	×	◎	◎	◎
							耐油性拉伸强度的残余率	◎	◎	◎	×	○	×
耐油性伸长的残余率	◎	◎	◎	×	○	×
							耐寒性脆化温度	◎	◎	◎	×	○	×

[使用材料]

氯乙烯树脂：（商品名）TK-1300、信越化学工业公司制，数均聚合度1300

非晶质二氧化硅：（商品名）SIDISTAR T120U、Elkem公司制、比表面积40m²/g

三氧化锑：（商品名）三氧化锑、Twinkling Star公司制

氢氧化镁：（商品名）Magseeds S4、神岛化学工业公司制、（Magseeds为注册商标）

DINP（邻苯二甲酸二异壬酯）：（商品名）DINP、J-PLUS公司制

Ca-Zn系非铅稳定剂：SUNACE公司制

由实施例1～7显示：通过设为非晶质二氧化硅10～50质量份、三氧化锑5～25质量份的添加范围，满足全部的试验项目。另外，由实施例1～5显示：通过设为非晶质二氧化硅15～50质量份、三氧化锑10～25质量份的添加范围，得到OI值≥37而且在VTFT试验中的碳化距离≤150cm的优异的阻燃性。

另一方面，如比较例1、2所示，在非晶质二氧化硅、三氧化锑的单独体系中不能兼顾OI值与VTFT试验的阻燃特性。另外，比较例3、4为将非晶质二氧化硅和三氧化锑的量设为本发明的范围以外的体系，在低添加范围不满足阻燃特性，在高添加范围不满足耐油性以及耐寒性。比较例5为使实施例1的非晶质二氧化硅为氢氧化镁的体系，VTFT试验全部烧毁、为不合格。比较例6为使氢氧化镁添加量为VTFT试验的合格水准的70质量份的体系，但不能满足耐油性以及耐寒性。

Claims

1.一种阻燃性氯乙烯树脂组合物，其特征在于，相对于氯乙烯树脂100质量份，含有10～50质量份比表面积15～50m²/g的非晶质二氧化硅、以及5～25质量份三氧化锑。

2.根据权利要求1所述的阻燃性氯乙烯树脂组合物，其特征在于，含有15～50质量份所述非晶质二氧化硅、以及10～25质量份所述三氧化锑。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的阻燃性氯乙烯树脂组合物，其特征在于，所述氯乙烯树脂的数均聚合度为700～2000。

4.一种绝缘电线，其特征在于，使用权利要求1～3中任1项所述的阻燃性氯乙烯树脂组合物作为被覆材料。

5.一种电缆，其特征在于，具有权利要求4所述的绝缘电线，而且具有由权利要求1～3中任1项所述的阻燃性氯乙烯树脂组合物制作的护套。

6.一种电缆，其特征在于，使用权利要求1～3中任1项所述的阻燃性氯乙烯树脂组合物作为被覆材料。