CN104078140A - 无磷系无卤素阻燃绝缘电线和无磷系无卤素阻燃绝缘电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于，提供具有符合海外阻燃标准（EN、DIN、BS）的高阻燃性并且机械特性优异、挤出外观平滑的无磷系无卤素阻燃树脂组合物、无磷系无卤素阻燃绝缘电线和无磷系无卤素阻燃绝缘电缆。作为解决本发明课题的方法涉及一种无磷系无卤素阻燃绝缘电线，其特征在于，其为在导体的外周具备被覆以利用茂金属催化剂聚合的乙烯与α-烯烃的共聚物为主要成分的无磷系无卤素阻燃树脂组合物而成的绝缘层的电线，所述绝缘层的表面粗糙度Ra值为1.5μm以下，并且在按照EN60332-1-2进行的垂直燃烧试验中合格。
Description
技术领域
本发明涉及具有符合海外阻燃标准（EN、DIN、BS）的高阻燃性并且机械特性优异、挤出外观平滑的无磷系无卤素阻燃绝缘电线和无磷系无卤素阻燃绝缘电缆。
背景技术
近年来，不使用聚氯乙烯、卤素系阻燃剂的、环境负担小的无卤素阻燃性电线、电缆作为所谓的环保电线、电缆正在迅速普及。
在这些无卤素阻燃性电线、电缆中，作为电线的绝缘体，一般使用在聚烯烃中混合有大量以氢氧化镁为代表的无卤素阻燃剂的树脂组合物。
为了使用以氢氧化镁为代表的无卤素阻燃剂，符合海外阻燃标准（EN、DIN、BS），实现垂直燃烧试验中的高阻燃化，需要混合大量的无卤素阻燃剂，因此，存在抗拉强度、伸长等机械特性大幅降低的问题。
为了解决这样的问题，有将利用茂金属催化剂聚合的分子量分布窄的、高强度且柔软的聚烯烃用作基体聚合物的方法（例如日本特开2009-19190号公报）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-19190号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如果为所述方法，虽然存在即使对基体聚合物大量混入无卤素阻燃剂也难以损害机械特性的优点，但并非没有改善的余地。
即，为了降低制造成本，期待使树脂组合物的挤出速度高速化，但像利用茂金属催化剂聚合的聚烯烃那样的分子量分布窄的聚合物存在在挤出成型时显著发生熔体破裂的倾向，有时会损害挤出外观。
另一方面，虽然有加入红磷等阻燃助剂、减少无卤素阻燃剂的方法，但红磷被指出有在燃烧时产生有害的膦、在废弃时生成磷酸从而污染地下水系的可能，因此最近有控制使用的倾向，需要阻燃性优异的无磷系无卤素阻燃电线、电缆的开发。
所以，本发明的目的在于，提供具有符合海外阻燃标准（EN、DIN、BS）的高阻燃性并且机械特性优异、挤出外观平滑的无磷系无卤素阻燃绝缘电线和无磷系无卤素阻燃绝缘电缆。
用于解决课题的方法
为了实现上述目的，技术方案1的发明是一种无磷系无卤素阻燃绝缘电线，其特征在于，其为在导体的外周具备被覆以利用茂金属催化剂聚合的乙烯与α-烯烃的共聚物为主要成分的无磷系无卤素阻燃树脂组合物而成的绝缘层的电线，所述绝缘层的表面粗糙度Ra值为1.5μm以下，并且在按照EN60332-1-2进行的垂直燃烧试验中合格。
此外，技术方案2的发明是根据技术方案1所述的无磷系无卤素阻燃绝缘电线，其特征在于，所述无磷系无卤素阻燃树脂组合物是相对于熔体流动速率为50g/min以上并且含有5wt%以上30wt%以下的乙酸乙烯酯量为40%以上的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的基体聚合物100重量份，混合金属氢氧化物100重量份以上250重量份以下、矿物油1重量份以上20重量份以下而成的。
此外，技术方案3的发明是一种无磷系无卤素阻燃绝缘电缆，其特征在于，在导体的外周具备绝缘层的绝缘电线的外周，具备被覆以利用茂金属催化剂聚合的乙烯与α-烯烃的共聚物为主要成分的无磷系无卤素阻燃树脂组合物而成的护套层，所述护套层的表面粗糙度Ra值为1.5μm以下，并且在按照EN60332-1-2进行的垂直燃烧试验中合格。
此外，技术方案4的发明是根据技术方案3所述的无磷系无卤素阻燃绝缘电缆，其特征在于，所述无磷系无卤素阻燃树脂组合物是相对于熔体流动速率为50g/min以上并且含有5wt%以上30wt%以下的乙酸乙烯酯量为40%以上的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的基体聚合物100重量份，混合金属氢氧化物100重量份以上250重量份以下、矿物油1重量份以上20重量份以下而成的。
发明效果
根据本发明，可以获得具有符合海外阻燃标准（EN、DIN、BS）的高阻燃性并且机械特性优异、挤出外观平滑的无磷系无卤素阻燃绝缘电线和无磷系无卤素阻燃绝缘电缆。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的无磷系无卤素阻燃绝缘电线的截面图。
图2是本发明的实施方式所涉及的无磷系无卤素阻燃绝缘电缆的截面图。
符号说明
1：导体；2：绝缘层；3：间隔物；4：护套；10：无磷系无卤素阻燃绝缘电缆；11：无磷系无卤素阻燃绝缘电线。
具体实施方式
以下，对本发明详细地进行说明。
本发明是一种无磷系无卤素阻燃绝缘电线，其为在导体的外周具备被覆以利用茂金属催化剂聚合的乙烯与α-烯烃的共聚物为主要成分的无磷系无卤素阻燃树脂组合物而成的绝缘层的电线，所述绝缘层的表面粗糙度Ra值为1.5μm以下，并且在按照EN60332-1-2进行的垂直燃烧试验中合格。需要说明的是，此处所说的主要成分是指相对于聚合物占50wt%以上的成分。
本发明以利用茂金属催化剂聚合的乙烯与α-烯烃的共聚物为主要成分，即使使能够在按照EN60332-1-2进行的垂直燃烧试验中合格的阻燃剂为高填充，也成功制造了具有平滑的外观的无磷系无卤素阻燃绝缘电线。
图1是本发明的一个实施方式的截面说明图，显示的是无磷系无卤素阻燃绝缘电线的结构例。
无磷系无卤素阻燃绝缘电线11具有在导体1的外周具备绝缘层2的结构，关于各自的材质，例如导体1可以使用铜或铜合金等，只要是导电性材料，对其就没有特别限定，绝缘层2为以下说明的无磷系无卤素阻燃树脂组合物。
图2是表示本发明所涉及的无磷系无卤素阻燃绝缘电缆的优选实施方式的截面图。
如图2所示，本实施方式的无磷系无卤素阻燃绝缘电缆10是在将2根并列的无磷系无卤素阻燃绝缘电线11与间隔物3共同绞合而构成的芯的外周，被覆有以下说明的包含无磷系无卤素阻燃树脂组合物的电缆护套4。间隔物3例如由聚丙烯构成。
绝缘层的表面粗糙度Ra值为1.5μm以下、在按照EN60332-1-2进行的垂直燃烧试验中合格的无磷系无卤素阻燃树脂组合物的树脂配合并无特别限定，以下例示其一个例子。
作为无磷系无卤素阻燃树脂组合物的基体聚合物，优选使用由利用茂金属催化剂聚合的乙烯与碳原子数为3至8的α-烯烃的共聚物和熔体流动速率为50g/min以上并且乙酸乙烯酯量为40%以上的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物构成的聚合物。
作为乙烯与碳原子数为3至8的α-烯烃的共聚物，可以使用例如乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物等。
作为碳原子数为3至8的α-烯烃，可以列举例如丙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯等。其中，更优选为1-丁烯、1-辛烯。
此外，本发明中使用将乙烯与α-烯烃的共聚物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物共混而成的基体聚合物，关于其共混比率，以乙烯与α-烯烃的共聚物为基体聚合物整体的主要成分，优选将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物设为相对于基体聚合物整体为5wt%以上30wt%以下。
此外，本发明中以乙烯与α-烯烃的共聚物作为基体聚合物整体的主要成分，优选将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物设为相对于基体聚合物整体为5wt%以上30wt%以下，但只要能够获得本发明的效果，也可以是进一步与其他聚合物共混的树脂组合物。例如，可以与聚乙烯（例如LLDPE）、乙烯系共聚物（EVA、EEA等）、EP橡胶共混。
本发明还可以对基体聚合物添加金属氢氧化物而使用。添加金属氢氧化物的理由在于，为了进一步对基体聚合物赋予阻燃性。
金属氢氧化物可以使用例如氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙等，优选对这些阻燃剂用乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、氨基硅烷等硅烷偶联剂、硬脂酸、油酸等脂肪酸、钛酸酯等通过公知的方法进行表面处理而使用。
金属氢氧化物的混合总量设为相对于基体聚合物100重量份为100重量份以上250重量份以下即可。更优选的范围为150重量份以上200重量份以下。
本发明优选对基体聚合物添加矿物油。添加矿物油而使用的理由在于，为了进一步减轻挤出时挤出机的负荷、使挤出外观平滑。
所谓本发明所用的矿物油，例如为橡胶用加工油，还可以将从石蜡系油、环烷系油、芳香系油中选择的1种或2种以上复合使用。尤其是与乙烯-α-烯烃共聚物的相容性高的石蜡系油是合适的。
矿物油的混合总量设为相对于基体聚合物100重量份为1重量份以上20重量份以下即可。
这里，还可以根据无磷系无卤素阻燃绝缘电线和无磷系无卤素阻燃绝缘电缆的用途，对上述所得到的电线、电缆照射电子射线、紫外线等，或者用有机过氧化物通过公知的方法进行交联处理来使用。
这里，在本发明中，除了上述成分以外，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。
此外，本实施方式的无磷系无卤素阻燃绝缘电缆10由与无磷系无卤素阻燃绝缘电线11的绝缘层2相同的树脂组合物形成护套4，因而，无磷系无卤素阻燃绝缘电缆10也具有与无磷系无卤素阻燃绝缘电线11同样的作用效果。
图2的无磷系无卤素阻燃绝缘电缆10是绝缘层2和护套4这两者均由上述无磷系无卤素阻燃树脂组合物构成的电缆，但本发明所涉及的无磷系无卤素阻燃绝缘电缆10也可以是仅护套4由上述树脂组合物构成的电缆。
构成绝缘层2和护套4的无磷系无卤素阻燃树脂组合物除了适用于圆形的电线和电缆以外，也可以适用于例如平型电缆的保护层等。
实施例
下面基于实施例对本发明的实施方式进行说明，但本发明的实施方式不限定于这些实施例。
（实施例1～6）
将表1记载的成分投入保持在100～130℃的8英寸开放辊并进行混炼，混炼后，使用保持在100℃的40mm挤出机（L/D=24），以厚度1.0mm挤出被覆在绞合有7根导体直径0.26mm的单线的铜线上。然后，将其投入12个大气压的蒸汽硫化罐中3分钟进行交联处理，从而制作无卤素阻燃电线（试样）。
各试样的评价方法如下进行。
（1）阻燃性
对试样进行按照EN60332-1-2进行的垂直燃烧试验，对垂直状态的阻燃性进行评价。评价的标准是：将1分钟以内自熄的情况设为合格（○），将超过1分钟的情况设为不合格（×）。
（2）拉伸特性
对从试样拔出导体而得到的管按照JIS C3005进行拉伸试验。拉伸速度设为200mm/min。抗拉强度和伸长率的目标各自设为10MPa以上、350%以上。
（3）挤出外观
在一边以挤出速度40m/min稍微向下拉动一边挤出时，用表面粗糙度计测定试样表面的状态，如果Ra值为1.5μm以下则为合格（○），超过该值的情况设为不合格（×）。
[表1]
如表1所示，可知，作为本发明的实施例1～6在垂直燃烧试验中均合格，拉伸特性和挤出外观也良好。
Claims (4)
1.一种无磷系无卤素阻燃绝缘电线，其特征在于，
其为在导体的外周具备被覆以利用茂金属催化剂聚合的乙烯与α-烯烃的共聚物为主要成分的无磷系无卤素阻燃树脂组合物而成的绝缘层的电线，所述绝缘层的表面粗糙度Ra值为1.5μm以下，并且在按照EN60332-1-2进行的垂直燃烧试验中合格。
2.根据权利要求1所述的无磷系无卤素阻燃绝缘电线，其特征在于，
所述无磷系无卤素阻燃树脂组合物是相对于熔体流动速率为50g/min以上并且含有5wt%以上30wt%以下的乙酸乙烯酯量为40%以上的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的基体聚合物100重量份，混合金属氢氧化物100重量份以上250重量份以下、矿物油1重量份以上20重量份以下而成的。
3.一种无磷系无卤素阻燃绝缘电缆，其特征在于，
在导体的外周具备绝缘层的绝缘电线的外周，具备被覆以利用茂金属催化剂聚合的乙烯与α-烯烃的共聚物为主要成分的无磷系无卤素阻燃树脂组合物而成的护套层，所述护套层的表面粗糙度Ra值为1.5μm以下，并且在按照EN60332-1-2进行的垂直燃烧试验中合格。
4.根据权利要求3所述的无磷系无卤素阻燃绝缘电缆，其特征在于，
所述无磷系无卤素阻燃树脂组合物是相对于熔体流动速率为50g/min以上并且含有5wt%以上30wt%以下的乙酸乙烯酯量为40%以上的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的基体聚合物100重量份，混合金属氢氧化物100重量份以上250重量份以下、矿物油1重量份以上20重量份以下而成的。
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