CN107527690A - 绝缘电线和电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在维持高阻燃性和直流稳定性的同时低成本，且即使具有含有大量金属氢氧化物作为阻燃剂的阻燃层，也能够细径化的绝缘电线和电缆。绝缘电线(10)具备：导体(1)；设置于导体(1)的外周且含有金属氢氧化物的阻燃内层(2)；设置于阻燃内层(2)的外周的防水分渗入层(3)；以及设置于防水分渗入层(3)的外周的阻燃外层(4)。

Description

绝缘电线和电缆
技术领域
本发明涉及绝缘电线和电缆。
背景技术
电子设备类的内部配线中使用的绝缘电线要求具有阻燃性，使得在设备发生起火事故等时火势不沿着电线移动而蔓延。内部配线材的阻燃性的基准由例如美国的UL758标准等规定。
另一方面，在铁道车辆网发达的欧洲，广泛采用被称为EN标准(欧洲标准)的地区统一标准，要求使用具备耐磨损性、耐水解性、阻燃性、耐热性、低发烟性、电特性(直流稳定性)的材料。
为了应对这样的标准的要求，以往，作为电线、电缆等中使用的树脂组合物，使用的是添加有氢氧化镁、氢氧化铝等金属氢氧化物的阻燃性树脂组合物(例如参照专利文献1)。
专利文献1中公开了具备导体、在该导体上被覆了树脂组合物的内层、以及进一步在其上被覆了聚酯树脂组合物的外层的多层绝缘电线，前述树脂组合物是相对于以改性聚(2,6-二甲基苯醚)为主成分的基础聚合物100重量份至少添加了10～100重量份烧成粘土而成的，前述聚酯树脂组合物是由相对于以聚酯树脂为主成分的基础聚合物100重量份为50～150重量份的聚酯嵌段共聚物、0.5～3重量份的水解抑制剂、10～30重量份的氢氧化镁构成的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-214487号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，含有大量金属氢氧化物作为阻燃剂的阻燃层容易由于吸水而引起绝缘破坏，不具有作为电绝缘层的功能，因此需要设置电绝缘层作为内层。
最近，特别是对绝缘电线、电缆要求细径化，但对于以往的上述构成而言，难以应对细径化的要求。
另外，近年来，对于绝缘电线，从轻量化的观点考虑，要求使外径变细。因此，研究了使位于内侧的绝缘层、位于外侧的阻燃层的厚度变薄。
但是，若使阻燃层的厚度变薄，则难以维持高阻燃性。另一方面，若使绝缘层的厚度变薄，则绝缘的可靠性降低，难以维持高直流稳定性。另一方面，改性聚(2,6-二甲基苯醚)等工程塑料是非常昂贵的材料。即，在绝缘电线中，难以在使外径细径化的同时，低成本且维持高阻燃性和直流稳定性。
因此，本发明是鉴于上述问题而作出的，目的在于提供一种在维持高阻燃性和直流稳定性的同时低成本，且即使具有含有大量金属氢氧化物作为阻燃剂的阻燃层，也能够细径化的绝缘电线和电缆。
用于解决问题的手段
本发明为了达成上述目的，提供下述的绝缘电线和电缆。
[1]一种绝缘电线，其具备：导体；设置于所述导体的外周且含有金属氢氧化物的阻燃内层；以及设置于所述阻燃内层的外周的防水分渗入层。
[2]根据前述[1]所述的绝缘电线，其具备设置于所述防水分渗入层的外周的阻燃外层。
[3]根据前述[2]所述的绝缘电线，所述阻燃外层含有金属氢氧化物。
[4]根据前述[1]～[3]中任一项所述的绝缘电线，所述防水分渗入层包含膜厚小于5μm的无机物膜。
[5]根据前述[1]～[3]中任一项所述的绝缘电线，所述防水分渗入层包含膜厚小于5μm的金属膜。
[6]根据前述[1]～[3]中任一项所述的绝缘电线，所述防水分渗入层包含膜厚为10μm以上200μm以下的高密度高分子膜或低密度高分子膜。
[7]一种多层绝缘电线，其具备：导体；设置于所述导体的外周且含有金属氢氧化物的阻燃内层；设置于所述阻燃内层的外周的防水分渗入层；以及设置于所述防水分渗入层的外周的阻燃外层，所述阻燃外层和所述阻燃内层包含以聚烯烃为主成分的树脂组合物，所述防水分渗入层包含以聚乙烯为主成分的树脂组合物。
[8]根据前述[7]所述的多层绝缘电线，所述导体的外径为1.20mm以上5.5mm以下。
[9]根据前述[7]或[8]所述的多层绝缘电线，所述阻燃内层、所述防水分渗入层和所述阻燃外层的合计厚度为0.4mm以上0.65mm以下。
[10]根据前述[7]或[8]所述的绝缘电线，在根据EN50305.6.7的直流稳定性试验中，具有即使浸渍于85℃的盐水中、施加240小时直流电也不短路的直流稳定性，并且在根据EN60332-1-2的阻燃试验中，具有移除火焰后60秒以内熄灭的阻燃性。
[11]一种电缆，其具备前述[1]～[10]中任一项所述的绝缘电线。
发明效果
根据本发明，能够提供一种在维持高阻燃性和直流稳定性的同时低成本，且即使具有含有大量金属氢氧化物作为阻燃剂的阻燃层，也能够细径化的绝缘电线和电缆。
附图说明
图1为表示本发明的实施方式涉及的绝缘电线的一例的横截面图。
符号说明
10：绝缘电线，1：导体，2：阻燃内层，3：防水分渗入层，4：阻燃外层
具体实施方式
[绝缘电线]
本发明的一个实施方式涉及的绝缘电线具备导体、设置于所述导体的外周且含有金属氢氧化物的阻燃内层、以及设置于所述阻燃内层的外周的防水分渗入层。
本发明的另一个实施方式涉及的绝缘电线具备导体、设置于所述导体的外周且含有金属氢氧化物的阻燃内层、设置于所述阻燃内层的外周的防水分渗入层、以及设置于所述防水分渗入层的外周的阻燃外层，所述阻燃外层和所述阻燃内层包含以聚烯烃为主成分的树脂组合物，所述防水分渗入层包含以聚乙烯为主成分的树脂组合物。
图1为表示本发明的实施方式涉及的绝缘电线的一例的横截面图。
如图1所示，本实施方式涉及的绝缘电线10具备导体1、设置于导体1的外周且含有金属氢氧化物的阻燃内层2、设置于阻燃内层2的外周的防水分渗入层3、以及进一步具备的设置于防水分渗入层3的外周的阻燃外层4。
(导体1)
导体1由通用的材料例如纯铜、镀锡铜、铜合金、铝、金、银等构成。导体1不限于图1那样为一根的情况，也可以将多根裸线绞合而成。例如，可适宜地使用镀锡软铜绞线。作为导体1，例如可使用外径0.15～7mmφ程度的导体，优选使用外径1.20mm以上5.5mm以下的导体，更优选使用1.20mm以上2.0mm以下的导体。
(阻燃内层2)
阻燃内层2含有金属氢氧化物作为阻燃剂。考虑到分散性等，也可以对阻燃剂使用硅烷偶联剂、钛酸酯系偶联剂、硬脂酸等脂肪酸等实施表面处理。
作为金属氢氧化物，可列举例如氢氧化镁、氢氧化铝、水滑石、铝酸钙水合物、氢氧化钙、氢氧化钡等。
关于金属氢氧化物的含量，相对于构成阻燃内层2的基础聚合物100质量份，优选为80质量份以上250质量份以下，更优选为150质量份以上250质量份以下。
作为构成阻燃内层2的基础聚合物，可以使用通用的材料，例如氯乙烯树脂、氟树脂、聚乙烯等聚烯烃。由此，通过使用比以往技术的绝缘电线便宜的材料，从而实现绝缘电线的低成本化。“以聚烯烃为主成分的树脂组合物”意思是树脂组合物中聚烯烃为最多的成分。
作为氯乙烯树脂，除了氯乙烯的均聚物(即聚氯乙烯)之外，还可列举氯乙烯与其他可共聚单体的共聚物(例如氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)以及它们的混合物。根据需要也可以将聚合度不同的2种以上氯乙烯树脂混合使用。
作为氟树脂，可使用四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(EFEP)和乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)等。它们可以使用一种也可以并用。优选使上述氟树脂交联。
作为聚烯烃，可列举聚乙烯、聚丙烯等。其中，为了能够大量添加阻燃剂，优选单独使用或并用地使用聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、乙烯丙烯酸乙酯共聚物、乙烯丙烯酸亚丁酯共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物。
构成阻燃内层2的基础聚合物中，根据需要也可以加入其它的阻燃剂、阻燃助剂、填充剂、交联剂、交联助剂、增塑剂、金属螯合剂、软化剂、增强剂、表面活性剂、稳定剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧化剂、着色剂、加工性改良剂、无机填充剂、相容化剂、发泡剂、防静电剂等添加物。
阻燃内层2例如可以通过将填充有金属氢氧化物系填料的上述基础聚合物通过挤出被覆等成型方法被覆于导体1的外周而形成。然后，可通过电子射线照射等方法来实施交联。除此之外，也可以应用使用了有机过氧化物或硫化合物或硅烷等的化学交联、利用放射线等的照射交联、利用了其它化学反应的交联等任一交联方法。
阻燃内层2的厚度例如优选设为30μm以上300μm以下。
本实施方式中，阻燃内层2可以以单层构成，另外也可以设为多层结构。进一步，根据需要，可以实施分离、编织等。
(防水分渗入层3)
设置于阻燃内层2的外周的防水分渗入层3具有防止水分从外部渗入阻燃内层2的功能。例如，优选选择通过JIS K7129湿敏传感器法(Lyssy法)测定的水蒸气透过率为50g·m-2·天以下的材料、层厚，更优选选择40g·m-2·天以下的材料、层厚，进一步优选选择30g·m-2·天以下的材料、层厚。
防水分渗入层3只要具有上述功能，则对其材料没有特别限定，例如优选包含无机物膜、金属膜、高密度高分子膜、低密度高分子膜。它们可以仅使用一种，也可以使用两种以上。
无机物膜例如包含SiO2、Al2O3或TiO2。无机物膜的膜厚优选为小于5μm，更优选为1μm以下，进一步优选为0.3μm以下，最优选为0.15μm以下。另外，膜厚的下限优选为10nm以上，更优选为30nm以上，进一步优选为50nm以上，最优选为70nm以上。膜厚为5μm以上的话，电线、电缆的柔软性不充分，此外，存在膜剥离的可能性。
上述无机物膜例如由烷氧基硅烷等无机烷氧化物形成。可以通过在阻燃内层2的外周喷上材料等来设置。
金属膜例如包含Au、Ag、Cu、Al、Ni或Sn。优选的膜厚与上述无机物膜同样。膜厚为5μm以上的话，电线、电缆的柔软性不充分，此外，存在膜剥离的可能性。
上述金属膜例如通过溅射来形成。此外，也可以通过化学镀来形成。
高密度高分子膜例如包含高密度聚乙烯(HDPE)、聚四氟乙烯(PTFE)、氯系树脂。低密度高分子膜例如包含低密度聚乙烯(LDPE)。
防水分渗入层3优选包含以聚乙烯为主成分的树脂组合物。通过使用聚乙烯那样的便宜材料，从而实现绝缘电线的低成本化。“以聚乙烯为主成分的树脂组合物”意思是树脂组合物中聚乙烯为最多的成分。作为聚乙烯，例如可以将高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯单独使用或混合多种而使用。防水分渗入层的层厚优选为10μm以上200μm以下，更优选为30μm以上180μm以下，进一步优选为50μm以上150μm以下。
上述防水分渗入层可通过挤出被覆来形成。也可以将高密度高分子带卷绕而形成。
(阻燃外层4)
阻燃外层4优选含有金属氢氧化物作为阻燃剂。
作为金属氢氧化物，可以使用前述金属氢氧化物。
关于金属氢氧化物的含量，相对于构成阻燃外层4的基础聚合物100质量份，优选为80质量份以上250质量份以下，更优选为150质量份以上250质量份以下。
作为构成阻燃外层4的基础聚合物，可以使用与阻燃内层2同样的前述基础聚合物。
阻燃外层4优选包含与阻燃内层2相同的树脂组合物。
阻燃外层4例如可以通过将填充有金属氢氧化物系填料的基础聚合物通过挤出被覆等成型方法被覆于防水分渗入层3的外周而形成。然后，可通过电子射线照射等方法来实施交联。
阻燃外层4的厚度例如优选设为50μm以上450μm以下。阻燃内层2、防水分渗入层3和阻燃外层4的合计厚度只要是与以往的绝缘电线的阻燃层同等程度的厚度即可，优选为0.4mm以上0.65mm以下。由于不需要另外设置电绝缘层，因而本实施方式涉及的绝缘电线10适于细径化。
本实施方式中，阻燃外层4可以以单层构成，另外也可以设为多层结构。进一步，根据需要，可以实施分离、编织等。
绝缘电线10也可以在实现本发明效果的范围内具备上述以外的层。例如，可以在导体1与阻燃内层2之间、阻燃内层2与防水分渗入层3之间设有不含阻燃剂的由聚乙烯等构成的电绝缘层。但是，从细径化的观点出发，优选不设置，即便设置，也优选设为层厚300μm以下，更优选设为200μm以下，进一步优选设为150μm以下。
[电缆]
本发明的实施方式涉及的电缆的特征在于，具备本发明的实施方式涉及的上述绝缘电线。
本实施方式涉及的电缆例如具备绝缘电线10、以及挤出被覆于其外周的护套。绝缘电线10可以设为多芯绞线。
[本发明的实施方式的效果]
根据本发明的实施方式，通过设置防水分渗入层3和位于其内侧的阻燃内层2，阻燃内层2也发挥作为电绝缘层的功能，因此不需要另外设置以往技术的绝缘电线所具备的电绝缘层，从而能够提供即使具有含有大量金属氢氧化物作为阻燃剂的阻燃层，也能够细径化的绝缘电线和电缆。
实施例
以下，基于实施例和比较例进一步详细说明本发明，但本发明不限于此。
通过如下所述的方法制造图1的结构的绝缘电线10，并进行评价。
[绝缘电线的制作]
用40mm挤出机在外径1.23mm的镀锡导体(37根直径0.18mm的裸线绞合而成的绞合导体)的外周被覆阻燃内层2，在阻燃内层2上被覆防水分渗入层3，在防水分渗入层3上被覆阻燃外层4。作为阻燃内层2和阻燃外层4的材料，使用下述表1所示配合的树脂组合物。作为防水分渗入层3的材料，实施例1～4、7和8使用了将高密度聚乙烯((株)Prime Polymer制，商品名：HI-ZEX(注册商标)5305E，MFR：0.8g/10分钟，密度：0.951/cm3)100质量份、受阻酚系抗氧化剂(BASF公司制，商品名：IRGANOX 1010)1质量份混炼而成的树脂组合物，实施例5和6使用了将低密度聚乙烯(宇部丸善聚乙烯(株)制，商品名：UBE聚乙烯(注册商标)UBEC450，MFR：1g/10分钟，密度：0.921/cm3)100质量份、受阻酚系抗氧化剂(BASF公司制，商品名：IRGANOX 1010)1质量份混炼而成的树脂组合物。各层的厚度按照下述表2记载的方式进行成型。
另一方面，比较例中，将100质量份LDPE、100质量份粘土、7质量份交联助剂、1.5质量份受阻酚系抗氧化剂进行混炼，调制用于形成绝缘层的树脂组合物。另外，将100质量份EVA1、200质量份氢氧化镁混炼，调制用于形成阻燃层的树脂组合物。接着，准备与实施例1相同的绞合铜线，在其外周挤出用于形成绝缘层的树脂组合物，形成厚度0.3mm的绝缘层。接着，在绝缘层的外周挤出用于形成阻燃层的树脂组合物，通过电子射线照射使其交联，形成厚度0.4mm的阻燃层。由此，制作电线外径为2.62mm的绝缘电线。
[表1]
表1阻燃内层2和阻燃外层4
[表2]
[表3]
[防水分渗入层3的水蒸气透过率的测定]
作为测定样品，在平板玻璃上制作相当于各实施例的防水分渗入层3的膜。水蒸气透过率通过JIS K7129湿敏传感器法(Lyssy法)测定。
[绝缘电线的评价]
将所制作的绝缘电线通过以下所示的方法进行评价。评价结果示于表2。
(1)电特性试验
根据EN50305.6.7，实施300V直流稳定性试验。使绝缘电线浸渍于85℃、3％浓度的盐水中并施加电压，测定至绝缘破坏为止的时间。将240小时未短路的情况记为合格，将小于240小时发生了短路的情况记为不合格。
(2)阻燃性试验
阻燃性通过以下的VFT和VTFT进行评价。
(VFT)
作为根据EN60332-1-2的阻燃试验，进行垂直燃烧试验(VFT＝Vertical FlameTest)。使长度600mm的绝缘电线保持垂直，使绝缘电线与火焰接触60秒。将移除火焰后30秒以内熄灭的情况记为合格(◎)，将31秒以上60秒以内熄灭的情况记为合格(○)，将60秒以内未熄灭的情况记为不合格(×)。
(VTFT)
基于EN50266-2-4，实施垂直托架燃烧试验(VTFT＝Vertical Tray Flame Test)。具体而言，将全长3.5m的绝缘电线制成7根绞合的1束，将11束等间隔地垂直并排，从绝缘电线的下方用燃烧器燃烧20分钟后，自熄后，将碳化长度为从下端部起2.5m以下作为目标。若碳化长度为1.5m以下，则记为合格(◎)，若碳化长度超过1.5m且为2.5m以下，则记为合格(○)，超过2.5m时，记为不合格(×)。
[综合判定]
作为综合判定，将上述试验的所有评价合格的情况记为合格(◎)，将直流稳定性试验和VFT的评价合格而VTFT不合格的情况记为合格(○)，将直流稳定性试验和VFT均不合格的情况记为不合格(×)。
[评价结果]
如表1所示，实施例1～8中确认到，尽管使用比以往技术的绝缘电线便宜的材料使电线外径细径化，却能够以高水准兼顾直流稳定性和阻燃性。
与此相对，比较例中，在绝缘层的外周层叠阻燃层而制作了以往结构的绝缘电线，确认到可通过较厚地形成各层的厚度来以高水准均衡地取得阻燃性和直流稳定性。但是，确认到电线外径过粗。
予以说明的是，本发明不限于上述实施方式和实施例，可以进行各种变形实施。

Claims (11)

1.一种绝缘电线，其具备：导体；设置于所述导体的外周且含有金属氢氧化物的阻燃内层；以及设置于所述阻燃内层的外周的防水分渗入层。
2.根据权利要求1所述的绝缘电线，其具备设置于所述防水分渗入层的外周的阻燃外层。
3.根据权利要求2所述的绝缘电线，所述阻燃外层含有金属氢氧化物。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的绝缘电线，所述防水分渗入层包含膜厚小于5μm的无机物膜。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的绝缘电线，所述防水分渗入层包含膜厚小于5μm的金属膜。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的绝缘电线，所述防水分渗入层包含膜厚为10μm以上200μm以下的高密度高分子膜或低密度高分子膜。
7.一种绝缘电线，其具备：导体；设置于所述导体的外周且含有金属氢氧化物的阻燃内层；设置于所述阻燃内层的外周的防水分渗入层；以及设置于所述防水分渗入层的外周的阻燃外层，所述阻燃外层和所述阻燃内层包含以聚烯烃为主成分的树脂组合物，所述防水分渗入层包含以聚乙烯为主成分的树脂组合物。
8.根据权利要求7所述的绝缘电线，所述导体的外径为1.20mm以上5.5mm以下。
9.根据权利要求7或8所述的绝缘电线，所述阻燃内层、所述防水分渗入层和所述阻燃外层的合计厚度为0.4mm以上0.65mm以下。
10.根据权利要求7或8所述的绝缘电线，在根据EN50305.6.7的直流稳定性试验中，具有即使使其浸渍于85℃的盐水中、施加240小时直流电也不短路的直流稳定性，并且在根据EN60332-1-2的阻燃试验中，具有移除火焰后60秒以内熄灭的阻燃性。
11.一种电缆，其具备权利要求1～10中任一项所述的绝缘电线。
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