CN1254930A - 非卤代阻燃包覆导线 - Google Patents

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Abstract

一种非卤代阻燃包覆导线,其包括:导体;和绝缘包覆层,其由与所述导体直接接触的第一层和设置在所述第一层外侧的第二层制成,其中所述第一层是由具有60以下肖氏D级硬度和24%及以上的氧指数的阻燃聚烯烃组合物制成,所述第二层是由具有60及以上肖氏D级硬度的聚烯烃组合物制成,和所述第一和第二层厚度分别为30μm及以上和在65μm和150μm之间。因此,可实现非卤代阻燃包覆导线,其重量可减轻并且能够减小直径,并且其中所有耐磨性、阻燃性、耐油性、和耐弯曲性均满足用于机动车辆的薄层包覆导线。

Description

非卤代阻燃包覆导线
本发明涉及一种非卤代阻燃包覆导线，其可用于一定领域，如机动车辆，其中特别需要阻燃。
用于机动车辆的薄层包覆导线可设置在机动车辆内部的窄小空间中，并且其总是用于振动、油等环境中。也就是说，用于机动车辆的薄层包覆导线需要承受苛刻的条件，这对于一般包覆导线是不要求的，并且还有阻燃、重量轻，以及近来环境问题所要求的无卤素。
具有包覆层并包含大量氢氧化镁作为无卤代阻燃剂的聚烯烃包覆导线已经投入使用，用以满足该要求。
然而，添加大量的氢氧化镁会降低用于机动车辆包覆导线所要求的其他特性，如耐磨性和耐油性。因此，将绝缘包覆层的厚度阵低到用于聚氯乙烯包覆导线的200μm是困难的，并且目前甚至难于制造小于300μm的厚度，由此产生配置能力、重量和厚度问题。
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种非卤代阻燃包覆导线，其重量轻并且能够使直径减小，其中所有耐磨性、阻燃性、耐油性、和耐弯性随着将薄层包覆导线用于机动车辆而均非常令人满意。
为了实现上述目的，按照本发明的第一方面，非卤代阻燃包覆导线包括：导体；和绝缘包覆层，其由直接与导体接触的第一层和设置在第一层外侧的第二层组成，其中第一层是由阻燃聚烯烃组合物组成，其具有60以下的肖氏D级硬度和24％及以上的氧指数，第二层是由聚烯烃组合物制成，其具有60及以上的肖氏D级硬度，并且第一和第二层的厚度分别为30μm及以上和在65μm和150μm之间。
按照本发明的第二方面，在上述第一方面的结构上，绝缘包覆层的厚度为180μm及以上。
按照本发明的第三方面，在上述第一或第二方面的结构上，构成第二层的聚烯烃组合物不具有无机填充物也没有无机阻燃剂。
按照本发明的第四方面，在上述第一至第三方面的任意一个的结构上，添加到构成第一层阻燃聚烯烃组合物中的阻燃剂为氢氧化镁。
按照本发明的第五方面，非卤代阻燃包覆导线包括：导体；和绝缘包覆层，其由与导体直接接触的第一层和设置在第一层外侧的第二层组成，其中第一层是由阻燃聚烯烃组合物制成，其具有60以下肖氏D级硬度和24％及以上氧指数，第二层是由聚烯烃组合物制成，其具有60及以上肖氏D级硬度，绝缘包覆层的厚度为180μm及以上，并且第二层的厚度在65μm和150μm之间。
按照本发明的第六方面，在上述第一至第五方面的结构上，导体为软铜绞线。
如上所述，根据本发明的非卤代阻燃包覆导线在耐磨性、阻燃性、耐油性和耐弯曲性方面十分优异，并且同时能够稳定生产。并且，具有上述各特性，使非卤代阻燃包覆导线的绝缘包覆层可做得比通常的绝缘层薄，由此减轻导线的重量。因此，根据本发明的非卤代阻燃包覆导线非常适用于用作机动车辆的薄层包覆导线。
下面将结合附图进行描述，将使本发明的上述和其他目的和特征更加清楚。
附图的简要说明
图1A是根据本发明的非卤代阻燃包覆导线实施例的透视图；和
图1B是图1A的非卤代阻燃包覆导线的截面图。
优选实施例的描述
在按照本发明的非卤代阻燃包覆导线中，要求外径为3.10mm及以下，最好是2.60mm及以下。在外径在3.10mm以上时不能获得足够的耐弯曲性。具有外径为3.10mm及以下的非卤代阻燃包覆导线可应用于用作机动车辆的导线，其中预计条件很苛刻。
并且，在按照本发明的非卤代阻燃包覆导线中，所有导体材料均可用作导体。也就是说，即使绞线或单线不是问题，但最好是绞线，这主要考虑到用于机动车辆的薄层包覆导线所需要的耐弯曲性。
绝缘包覆层的第一层可制成接触并环绕导体。在本发明中，要求第一层由阻燃聚烯烃组合物(即，第一层树脂组合物)制成，其具有60以下的肖氏D级硬度和24％及以上的氧指数。具有60及以上肖氏D级硬度的树脂组合物不太实用，因为其具有低的耐弯曲性。
树脂组合物需要24％及以上氧指数的原因在于，用于机动车辆的薄层包覆导线严格地说要求阻燃性，但如果氧指数低于24％的话，将使树脂组合物缺少阻燃性。
通常用于聚烯烃包覆导线中作为阻燃剂的氢氧化镁、氢氧化铝等可用作阻燃剂。一种或多种阻燃剂应为基础树脂(聚烯烃)，其通过混合装置如捏合机等而均匀混合，并且可用作第一层树脂组合物。
当考虑到导线制造条件包括混合温度等时，最好是将氢氧化镁作为阻燃剂。
构成第二层的树脂组合物将是具有60及以上肖氏D级硬度的聚烯烃组合物。在60以下肖氏D级硬度的情况下，将不能获得足够的耐磨性。构成第二层的树脂组合物(第二层树脂组合物)最好不具有无机填充物或不具有无机阻燃剂。在添加了上述无机填充物或无机阻燃剂的情况下，当强烈弯曲导线时，易于出现变白现象。
第一和第二层树脂组合物的基础树脂二者将为聚烯烃。也就是说，将聚烯烃用作第一层树脂组合物的基础树脂使基础树脂能够充分填充无机填充物或无机阻燃剂，由此使第一层树脂组合物包覆导线时表现出优异的阻燃性。另一方面，将与第一层树脂组合物同种的聚烯烃用于第二层使构成绝缘包覆层的两层能够熔化并且完全结合，由此可以获得阻燃性、耐磨性、耐弯曲性等均令人满意的优异包覆导线，即使包覆层是无卤代的。聚乙烯、聚丙烯等可用作聚烯烃，尤其是聚丙烯由于其在热变换方面十分优异而优选。
虽然可广泛得到各种在分子量或特性方面均有所不同的聚烯烃，但由于添加了阻燃剂，用于第一层的聚烯烃考虑到各特性而可加以选择。
包覆导线可采用导体、第一层树脂组合物、和第二层树脂组合物通过挤出机而制成。
第二层厚度将在65μm和150μm之间。在低于65μm的情况下，耐磨性会下降，而在150μm以上的情况下，也不会获得足够的阻燃性，并且同时耐磨性下降，由此很容易使其变白。在这里，绝缘包覆层的变白是由于微裂的出现，其将会降低绝缘包覆层的绝缘特性。
还有，在通常用于机动车辆的薄层包覆导线的情况下，构成第一层和第二层的绝缘包覆导线的厚度将为180μm及以上。在低于180μm的情况下，其耐弯曲性将会降低。在不要求耐弯曲性的情况下，可减小绝缘包覆层的厚度。然而，在这种情况下，为了满足其他特性和稳定生产，第一层的厚度将为30μm及以上。
并且，要求绝缘包覆层的厚度为400μm及以下。在400μm以上的情况下，由于当导线弯曲180°时导线的外径变大，导线的耐弯曲性会降低。
通常，用于机动车辆的薄层包覆导线一般绝缘包覆层厚度在200μm至350μm范围内，其中稳定生产满足足够的耐磨性、耐油性、和阻燃性的非卤代阻燃包覆导线是困难的。在根据本发明的非卤代阻燃包覆导线的情况下，如果绝缘包覆层具有至少180μm厚度的话，稳定生产具有足够特性的包覆导线是可能的。在绝缘包覆层具有200μm厚度的情况下，很容易满足所需特性。
现将进一步详细地描述本发明的实施例。
使用表1所示材料树脂和无机阻燃剂。
具有各种氧指数和硬度的第一层阻燃树脂组合物可使用捏合机由树脂1或树脂2与阻燃剂通过改变混合比而获得。
具有各种硬度的第二层树脂组合物也可通过改变混合比由树脂1和树脂2获得。
                       表1
树脂1 UBE工业公司的CAP330(具有低结晶特性的以丙烯单体为基础的聚烯烃)
树脂2 UBE工业有限公司的CAP340(具有低结晶特性的以丙烯单体为基础的聚烯烃)
树脂3 Grand聚合物有限公司(聚丙烯)
阻燃剂 粉末氢氧化镁
图1A和1B所示的包覆导线是由第一层阻燃树脂组合物、第二层树脂组合物、和导体制成。导体是具有0.90mm直径的软铜绞线。软铜绞线是由七根铜导线每根导线具有0.32mm直径经过绞合和加压而制成。在表2和表3中示出了第一层阻燃树脂组合物和第二层树脂组合物的硬度、氧指数(按照JIS-K7201进行测量)和肖氏D级硬度，第二层厚度，绝缘包覆层的厚度，以及导线的外径。
再有，在该表2和表3中还示出了所制造导线的评价结果。具体说来，作为导线制造特性，“○”表示在制造过程中可以控制每层厚度，和“×”表示控制是困难的。对于在导线制造过程中具有“×”的各项可不进行下列评价。
根据JASO(即，日本汽车标准组织)·D611-94，5.11(2)测量耐磨性。也就是说，可应用具有0.45mm直径和5N重量的钢琴线。测量钢琴线前后运动的数量直到钢琴线由于绝缘体如绝缘包覆层的磨损而与导体接触为止。并且可经受上述运动至少300次的绝缘包覆层可规定“合格”并用“○”表示，而不能经受300次运动的层则规定“不合格”并用“×”表示。
并且，还可按照JASO·D611-94，5.9.来测量阻燃性。绝缘包覆层在火15秒内熄灭规定为“合格”并用“○”表示，而该层在火15秒内不熄灭则规定为“不合格”并用“×”表示。
再有，可按下列方法评价耐弯曲性。也就是说，将导线弯曲180°，然后，在弯曲部分处用肉眼观察初始变白出现，特别是微裂的出现。将未出现初始变白的绝缘包覆层规定为“合格”并用“○”表示，而将出现初始变白的包覆层规定为“不合格”并用“×”表示。还有，可将导线单独保持在弯曲状态下三天。并在拉伸导线的两端以后检查绝缘包覆层上出现的裂纹作为“剩余裂纹”。将不出现剩余裂纹的绝缘包覆层规定为“合格”并用“○”表示，并且将出现剩余裂纹的包覆层规定为“不合格”并用“×”表示。
最后，按下列方法评价耐油性。也就是说，绝缘包覆层，其导体可被抽出，将其150mm长度浸泡在70℃的机油中24小时，同时在绝缘包覆层的两端上保留25mm。将绝缘包覆层由油中取出，并然后擦掉表面上剩余的油。在使绝缘包覆层恢复到常温状态下以后，通过拉伸检测机测量其拉伸强度和伸长率。可获得相对于未浸泡在机油中材料的变化率，可将变化率在±10％内的绝缘包覆层规定为“合格”并用“○”表示，并且将变化率不在±10％内的绝缘包覆层规定为“不合格”并用“×”表示。
表2
项目 单位 实施例
    1     2     3     4     5     6
第一层阻燃树脂组合物   应用树脂    -   树脂1   树脂1   树脂2   树脂2   树脂1   树脂1
  肖氏D级硬度    -   59     59     50     59     59     69
  氧指数    -   24     24     24     27     24     24
  第二层树脂组合物   肖氏D级硬度    -   60     60     60     60     70     60
          第二层厚度   μm   65     150     65     65     65     65
  绝缘包覆层的厚度(第一层+第二层)   μm   180     180     180     180     180     200
  导线直径   mm   1.26     1.26     1.26     1.26     1.26     1.30
  导线制造能力   -   ○     ○     ○     ○     ○     ○
  耐磨性   -   ○     ○     ○     ○     ○     ○
  阻燃性   -   ○     ○     ○     ○     ○     ○
  耐油性(机油)(70℃×24小时)   抗拉强度变化率   -   ○     ○     ○     ○     ○     ○
  伸长变化率   -   ○     ○     ○     ○     ○     ○
  耐弯曲性   初始变白   -   ○     ○     ○     ○     ○     ○
  剩余裂纹   -   ○     ○     ○     ○     ○     ○
表3
              项目  单位                           比较例
     1     2     3     4     5     6
第一层阻燃树脂组合物     应用树脂   -    树脂1   树脂1   树脂2   树脂1   树脂1   树脂1
    肖氏D级硬度   -     63     56     50     59     59     59
    氧指数   -     24.5     23     24     24     24     24
  第二层树脂组合物     肖氏D级硬度   -     60     60     57     60     60     60
            第二层厚度   μm     65     150     65     60     155     150
  绝缘包覆层的厚度(第一层+第二层)   μm     180     180     180     180     185     175
  导线直径   mm     1.26     1.26     1.26     1.26     1.26     1.25
  导线制造能力   -     ○     ○     ○     ○     ○     ×
  耐磨性   -     ○     ○     ×     ×     ○     -
  阻燃性   -     ○     ×     ○     ○     ×     -
  耐油性(机油)(70℃×24小时)     抗拉强度变化率   -     ○     ○     ○     ○     ○     -
    伸长变化率   -     ○     ○     ×     ○     ○     -
  耐弯曲性     初始变白   -     ○     ○     ○     ○     ○     -
    剩余裂纹   -     ×     ○     ○     ○     ×     -
参照表2和表3，按照本发明的非卤代阻燃包覆导线在耐磨性、阻燃性、耐油性、和耐弯曲性方面十分优异，并且同时能够稳定生产、重量轻、以及直径减小。
按照本发明的非卤代阻燃包覆导线即使其绝缘包覆层的厚度为180μm(比通常用于机动车辆的薄聚氯乙烯包覆导线即200μm还要薄)仍具有上述优异特性。因比，非卤代阻燃包覆导线的实施例1-6如表2所示特别适用于机动车辆使用的薄层包覆导线。
实施例1-6的导线在将其布置在机动车辆中以后可进行实际检测，其结果，每个导线均要比通常具有厚绝缘包覆层的非卤代阻燃包覆导线更易安置在机动车辆中。同时，每个导线所具有的绝缘包覆层不具有任何问题。
还有，可制备导体α，β，和γ。导体α可由每根0.26mm直径的37根铜线绞合并加压而制成，成为软铜绞线(直径1.80mm)，导体β可由每根0.26mm直径的58根铜线绞合并加压而制成，成为软铜绞线(直径2.30mm)，和导体γ可由每根0.26mm直径的98根铜线绞合并加压而制成，成为软铜绞线(直径2.90mm)。并且非卤代阻燃包覆导线A(外径2.60mm)、非卤代阻燃包覆导线B(外径3.10mm)和非卤代阻燃包覆导线C(外径3.70mm)可使用各软铜绞线α，β，和γ来制造，其类似于表2的实施例1。然后，按照表2的项目评价导线A，B和C。结果，即使非卤代阻燃包覆导线C在耐弯曲性方面出现初始变白和剩余裂纹，而导线A和B在所有项目仍是令人满意的。通常，具有0.7mm和1.8mm之间外径的导体可应用于机动车辆的薄层低压导线。
再有，可研究绝缘包覆层的厚度。
具有300μm绝缘包覆层厚度的非卤代阻燃包覆导线D、具有400μm绝缘包覆层厚度的非卤代阻燃包覆导线E、和具有450μm绝缘包覆层厚度的非卤代阻燃包覆导线F可使用与表2的实施例1相同条件下制造，然而，第一层的厚度可以改变。
然后，按照表2的各项评价导线D，E和F。结果，即使非卤代阻燃包覆导线F在耐弯曲性方面出现初始变白和剩余裂纹，而导线D和E在所有项目仍是令人满意的。
另外，可类似于表2的实施例1-6来评价具有30μm第一层厚度和95μm绝缘包覆层厚度的各导线。结果，即使在以180°耐弯曲评价的绝缘包覆层上出现一些初始变白，它们也均能够通过上述的其他特性的评价。并且这些绝缘包覆层的绝缘特性可采用JASO D611-94，5.3(2)进行评价，从而认为其具有足够的绝缘特性。因此，上述具有30μm第一层厚度和95μm绝缘包覆层厚度的各导线可用于除了机动车辆所用薄层包覆导线以外的要求苛刻条件的场合。
虽然参照附图借助于各实例已经将本发明充分进行了描述，但是需要注意的是，各种变形和改形对于本技术领域的专业人员来说都将是明显的。因此，除非其改形和变性在本发明的范围以外，否则均将处于本发明的保护范围内。

Claims (11)

1、一种非卤代阻燃包覆导线，其包括：
导体；和
绝缘包覆层，其由与所述导体直接接触的第一层和设置在所述第一层外侧的第二层制成，
其中所述第一层是由具有60以下肖氏D级硬度和24％及以上的氧指数的阻燃聚烯烃组合物制成，
所述第二层是由具有60及以上肖氏D级硬度的聚烯烃组合物制成，和
所述第一和第二层厚度分别为30μm及以上和在65μm和150μm之间。
2、按照权利要求1的非卤代阻燃包覆导线，其中
所述绝缘层的厚度为180μm及以上。
3、按照权利要求1的非卤代阻燃包覆导线，其中
构成所述第二层的所述聚烯烃组合物不具有无机填充物或无机阻燃剂。
4、按照权利要求2的非卤代阻燃包覆导线，其中
构成所述第二层的所述聚烯烃组合物不具有无机填充物或无机阻燃剂。
5、按照权利要求1的非卤代阻燃包覆导线，其中
添加到构成所述第一层的所述阻燃聚烯烃组合物中的阻燃剂为氢氧化镁。
6、按照权利要求2的非卤代阻燃包覆导线，其中
添加到构成所述第一层的所述阻燃聚烯烃组合物中的阻燃剂为氢氧化镁。
7、按照权利要求3的非卤代阻燃包覆导线，其中
添加到构成所述第一层的所述阻燃聚烯烃组合物中的阻燃剂为氢氧化镁。
8、按照权利要求4的非卤代阻燃包覆导线，其中
添加到构成所述第一层的所述阻燃聚烯烃组合物中的阻燃剂为氢氧化镁。
9、一种非卤代阻燃包覆导线，其包括：
导体；和
绝缘包覆层，其由与所述导体直接接触的第一层和设置在所述第一层外侧的第二层制成，
其中所述第一层是由具有60以下肖氏D级硬度和24％及以上的氧指数的阻燃聚烯烃组合物制成，
所述第二层是由具有60及以上肖氏D级硬度的聚烯烃组合物制成，
所述绝缘包覆层的厚度为180μm及以上，和
所述第二层的厚度在65μm和150μm之间。
10、按照权利要求1的非卤代阻燃包覆导线，其中
所述导体为软铜绞线。
11、按照权利要求9的非卤代阻燃包覆导线，其中
所述导体为软铜绞线。
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