專利名稱：無鹵素阻燃電線的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種無鹵素阻燃電線，其由用于電氣設備的內部配 線等中的無鹵素絕緣樹脂組合物形成，具有柔軟性和耐電壓性。
背景技術：
近年來，為了解決環境問題，而開發了在燃燒時不產生二惡英 等有害鹵素氣體的無鹵素阻燃性樹脂組合物，用作電線或電纜等的絕 緣包覆材料。作為無鹵素阻燃樹脂組合物，已知有在乙烯-醋酸乙烯 酯共聚物(EVA)或馬來酸酐改性乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(馬來酸 酐改性EEA)等共聚物中，混合作為阻燃劑的金屬氫氧化物而形成 的組合物(例如，參照專利文獻l)。
另一方面，如果為了提高阻燃性而增加阻燃劑的混合量，則會 使機械物性及電氣特性下降。作為其對策，已知有由內層和外層這2 層來形成電線的絕緣層。但是，如果為了使外層進一步具有阻燃性， 在100重量份的聚烯烴中添加300重量份的氫氧化鎂，并且為了確保 機械特性及電氣特性而使電絕緣體層加厚，則在將電線暴露于火焰上 時，聚烯烴在燃燒時會流動，隨后氣化并燃燒。
對此，例如在專利文獻2公開的技術中，公開了下述結構的電線。
內層是在100重量份的基體樹脂中添加50 150重量份的阻燃 劑而形成的層。基體樹脂為下述2種。 一種為丙烯酸乙酯(EA)含 量為9 35重量％的乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)。另一種為在 EEA中混合有其他聚烯烴。阻燃劑為氫氧化鎂等。
外層是在IOO重量份的基體樹脂中添加150 300重量份的阻燃 劑而形成的層。基體樹脂為下述4種。 一種為EA含量為15 35重 量。/。的EEA。第二種為EEA與其他聚烯烴的混合物。第三種為醋酸
乙烯酯(VA)含量為15 45重量。/。的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)。 第四種為EVA與其他聚烯烴的混合物。阻燃劑為氫氧化鎂等。
專利文獻l:日本特開2003—160709號公報
專利文獻2:日本特開2006 —286529號公報
發明內容
發明所要解決的問題
雖然人們需要具有柔軟性和耐電壓性的無鹵素阻燃電線，但如 果在作為基體樹脂的EVA中添加馬來酸酐改性EEA，則會使電絕緣 體的伸長率降低。即，絕緣電線的柔軟性降低而變硬。另一方面，通 過在作為基體樹脂的EVA中添加馬來酸酐改性EEA，可以抑制電絕 緣體吸濕，并可以使絕緣電線的耐電壓性提高。
另外，如果使作為基體樹脂的EVA中的VA含量增高，則可以 使絕緣電線柔軟。但是，如果EVA中的VA含量繼續變高，則產生 這樣的問題在巻繞絕緣電線時電線之間粘在一起，并且抗拉強度下 降而容易斷裂。
本發明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于提供一種無鹵 素阻燃電線，其通過優化由內層和外層這2層構成的電絕緣體中的樹 脂配比，從而使該無鹵素阻燃電線具有柔軟性和耐電壓性均優異的特 性。
解決問題所采用的手段
本發明所涉及的無鹵素阻燃電線是在導電體的外周通過由內層 和外層這2層構成的電絕緣體進行絕緣的無鹵素阻燃電線。其特征在 于，內層是在醋酸乙烯酯含量為大于或等于60%而小于或等于80% 的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物100重量份中，添加馬來酸酐改性乙烯-丙 烯酸乙酯共聚物(馬來酸酐改性率為1 40%) 5重量份 40重量份 和金屬氫氧化物而形成的，外層是在醋酸乙烯酯含量為大于或等于 30%而小于60%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中添加金屬氫氧化物而形 成的。另外，優選形成的外層的厚度比內層的厚度薄。
發明的效果
根據本發明，通過提高作為內層基體樹脂的乙烯-醋酸乙烯酯共 聚物中的醋酸乙烯酯含量，可以確保具有柔軟性，而通過添加聚乙 烯-馬來酸酐.丙烯酸乙酯3元共聚物，可以提高耐電壓性。另外，通 過降低作為外層基體樹脂的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的醋酸乙烯酯 含量，可以使電絕緣體的表面硬化，并抑制電線相互粘結，同時可以 提高電線的抗拉強度，從而可以形成具有柔軟性和耐電壓性兩者的無 卣素阻燃電線。
圖1是概略性示出本發明所涉及的無鹵素阻燃電線的圖。 標號的說明
1無鹵素阻燃電線 2導電體 3電絕緣體(內層)4電 絕緣體(外層)5電絕緣體
具體實施例方式
如圖1所示，本發明所涉及的無鹵素阻燃電線1，以在導電體2 的外側由電絕緣體5所覆蓋的電線或電纜為對象，其中該電絕緣體5 由內層3和外層4這2層構成。另外，導電體2使用的是例如剖面為 圓形的鍍錫單芯軟銅線或7股捻合的軟銅線。電絕緣體5的內層3 和外層4都使用無鹵素阻燃樹脂，該無鹵素阻燃樹脂以作為聚烯烴類 樹脂的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)為基體樹脂，在該基體樹脂 中添加有作為阻燃劑的金屬氫氧化物。
由于用作基體樹脂的EVA在分子內具有氧元素，所以其具有自 身阻燃性高、并且與金屬氫氧化物之間的親和性也高的性質。另外， EVA是乙烯與醋酸乙烯酯(VA)共聚而成的熱塑性樹脂，隨著VA 的含量增多，其柔軟性增加，顯示出與橡膠接近的性質。VA的含量 較少時EVA顯示出與低密度聚乙烯接近的性質，但韌性更強而具有 更高的抗拉強度。因此，如果為了獲得電線的柔軟性而使用VA含量 較多的EVA來形成電絕緣體5，則電線表面變粘，從而使電線的接 觸部分容易相互粘結，難以處理。
在本發明中，使電絕緣體5的內層3的EVA中VA含量增多， 以獲得容易在設備內配線的電線所需的柔軟性，同時使外層4的EVA 中VA含量減少，以使得電絕緣體5的表面硬化。具體地說，內層3 的VA含量大于或等于60%而小于或等于80%時，可以使無鹵素阻燃 電線具有柔軟性，并且外層4的VA含量小于60%而大于或等于30% 時，可以使無鹵素阻燃電線硬化。由此，可以使電絕緣體5的外表面 不會變粘，也可以確保具有一定程度的抗拉強度，從而可以使電線容 易巻繞以及配線時便于處理。
另外，在內層3的EVA中添加馬來酸酐改性的乙烯-丙烯酸乙 酯共聚物(EEA)。該馬來酸酐改性EEA雖然提高了耐熱性、機械 強度，但伸長率下降。但是馬來酸酐改性EEA具有抑制電絕緣體被 水膨潤的作用，因此，通過添加該馬來酸酐改性EEA，可以提高電 絕緣體的耐電壓特性。另外，沒有進行馬來酸酐改性的EEA不具有 抑制膨潤的效果，并且由于不存在酸性基團之間的離子結合，所以與 EVA的結合度下降，從而無法得到所需的斷裂強度。
具體地說，馬來酸酐改性EEA的改性率為1 40%，在100重 量份的EVA中，添加5 40重量份左右的馬來酸酐改性EEA，優選 添加15 35重量份。另外，添加量不足5重量份時，基本上無法期 待具有吸濕抑制效果，而如果添加量超過40重量份，則結晶成分變 多，所以柔軟性、彎曲性等變差。
為了確保電線的柔軟性，優選的是，柔軟性比內層3低的外層4 的厚度比內層3的厚度薄。電絕緣體5的總厚度根據所要求的耐電壓 性和導電體的粗細等的不同而不同，例如，如果額定電壓為6kV (AC)，并且所使用的導電體的粗細為AWG20 30(直徑0.81mm 0.25mm)，則優選的是，內層3的厚度為0.4mm 0.5mm，外層4 的厚度為0.1mm 0.2mm，內層和外層的合計厚度為0.5mm 0.7mm。 如果電絕緣體5的厚度過厚，則難以彎曲，柔軟性下降，導致難以處 理，并且需要較大的設備內配線空間，從而使設備大型化。
另外，與現有技術一樣，向電絕緣體5的內層3和外層4中分 別添加作為阻燃劑的金屬氫氧化物。所述金屬氫氧化物例如可以使用
氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣等，但其中氫氧化鎂的阻燃效果較好， 所以優選。另外，為了提高這些金屬氫氧化物與基體樹脂之間的親和 性，也可以使用由鈦酸酯偶聯劑，乙烯基硅烷、環氧基硅烷、氨基硅 垸、甲基丙烯基硅烷等硅垸偶聯劑，硬脂酸、油酸、月桂酸等高級脂 肪酸進行表面處理后的金屬氫氧化物。
在100重量份的電絕緣體的內層3及外層4的基體樹脂中，添
加50重量份 200重量份的由上述金屬氫氧化物構成的阻燃劑。具 體的添加量取決于所要求的阻燃度，但如果添加量小于50重量份則 阻燃性不足，如果添加量超過200重量份，則電絕緣體的斷裂強度、 伸長率下降。
此外，在上述的由無鹵素阻燃性組合物形成的電絕緣體5的內 層3及外層4中的任意一層中，根據需要都可以在IOO重量份的基體 樹脂中添加0.1重量份 5.0重量份的抗氧化劑，該抗氧化劑可抑制 由熱氧化而導致的樹脂脆化。除此之外，還可以添加使電絕緣體5 的成型性提高的加工助劑、著色劑、穩定劑等各種助劑。
根據ULstandard 758 (美國標準)，本發明中的無鹵素阻燃電線 1滿足下述所示結果。
(1) 阻燃性符合ULVW—1。
(2) 關于柔軟性(伸長率)，從電線中抽出導電體后，剩下的 電絕緣體(管體)的斷裂伸長率大于或等于150%。
(3) 關于抗拉強度，上述的電絕緣體(管體)的斷裂強度為大 于或等于10.3MPa。
(4) 關于耐電壓性(在額定電壓為AC6kV的情況下)，將電 線束浸泡在水中24小時后(端部露出)，在水和電線之間施加13kV 的電壓1分鐘，沒有發生電壓擊穿。
(實施例1)
-導電體鍍錫軟銅線(AWG24，導體結構為7/0.203，外徑為0.61mm) -電絕緣體 VA含量為70%的EVA 100重量份
(內層) 馬來酸酐改性EEA (改性率25%) 20重量份
氫氧化鎂 180重量份
'電氣絕緣體 (外層)
VA含量為50%的EVA
氫氧化鎂 抗氧化劑
抗氧化劑 2重量份
0.42mm 100重量份 180重量份 2重量份 0.13mm
上述實施例1的電線達到規定的阻燃性標準(UL VW—1)，同 時耐電壓性達到13kV (1分鐘)，伸長率為170%，抗拉強度為 11.5MPa，所以滿足規定的值。
(實施例2:內層和外層的厚度相同) -導電體鍍錫軟銅線(AWG24，導體結構為7/0.203，
電絕緣體 (內層)
VA含量為70%的EVA 馬來酸酐改性EEA (改性率25%) 氫氧化鎂 抗氧化劑
夕卜徑為0.61mm) 100重量份 20重量份 180重量份 2重量份 0.27mm
電氣絕緣層 (外層)
VA含量為50%的EVA
氫氧化鎂 抗氧化劑
:份
:份
ioo重i
180重雖w 2重量份 0.27mm
上述實施例2的電線是在實施例1中使內層和外層的厚度相同 時的例子，其達到規定的阻燃性標準(ULVW—1)，同時耐電壓性 達到13kV (l分鐘)，伸長率為150%，抗拉強度為10.5MPa，滿足 規定的值，但與實施例l相比，伸長率及抗拉強度略差。
(比較例l:內層中不添加馬來酸酐改性EEA) -導電體鍍錫軟銅線(AWG24，導體結構為7/0.203，外徑為0.61mm) -電絕緣體 VA含量為70%的EVA 100重量份
(內層) 氫氧化鎂 180重量份
抗氧化劑 2重量份
0.42mm
'電氣絕緣層VA含量為50n/。的EVA (外層) 氫氧化鎂 抗氧化劑
100重量份 180重量份 2重量份 0.13mm
(比較例2:內層中的EEA沒有被馬來酸酐改性) -導電體鍍錫軟銅線(AWG24，導體結構為7/0.203，外徑為0.61mm)
電絕緣體: (內層)
VA含量為70%的EVA EEA
氫氧化鎂 抗氧化劑
100重: 20重』 180重:
2重i
t份
:份 t份 份
0.42mm
電氣絕緣層 (外層)
VA含量為50%的EVA
氫氧化鎂 抗氧化劑
100重量fe
'A
:份
:份
180重 2重 0.13mm
比較例1是在實施例1中在內層中沒有添加馬來酸酐改性EEA (20重量份)時的例子，雖然柔軟性、抗拉強度達到規定值，但無 法滿足耐電壓性。另外，比較例2是在實施例1中在內層中添加未被 馬來酸酐改性的單純EEA以取代馬來酸酐改性EEA時的例子，與比 較例1 一樣，雖然柔軟性、抗拉強度達到規定值，但無法滿足耐電壓 性。
根據上述試驗結果，通過提高作為內層基體樹脂的EVA中的 VA含量，可以確保無鹵素阻燃電線具有柔軟性，并且通過添加馬來 酸酐改性乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，可以提高耐電壓性。并且，通過 降低作為外層基體樹脂的EVA中的VA含量，可以使無鹵素阻燃電 線的表面硬化從而可以抑制電線相互粘結，同時可以提高電絕緣體的 伸長率和抗拉強度，從而形成具有柔軟性和耐電壓性這兩者的無鹵素 阻燃電線。
另外，通過使電絕緣體的外層的厚度比內層的厚度薄，可以進 一步提高上述的作用效果。
權利要求
1.一種無鹵素阻燃電線，其為在導電體的外周通過由內層和外層這2層所構成的電絕緣體進行絕緣的無鹵素阻燃電線，其特征在于，所述內層是在醋酸乙烯酯含量為60％～80％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物100重量份中，添加馬來酸酐改性率為1～40％的馬來酸酐改性乙烯-丙烯酸乙酯共聚物5重量份～40重量份和金屬氫氧化物而形成的，所述外層是在醋酸乙烯酯含量為大于或等于30％而小于60％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中添加金屬氫氧化物而形成的。
2. 權利要求1所述的無鹵素阻燃電線，其特征在于，所形成的 所述外層的厚度比所述內層的厚度薄。
全文摘要
本發明提供一種無鹵素阻燃電線，其通過優化由內層和外層這2層構成的電絕緣體中的樹脂配比，使該無鹵素阻燃電線具有柔軟性和耐電壓性均優異的特性。該無鹵素阻燃電線為在導電體(2)的外周通過由內層(3)和外層(4)這2層所構成的電絕緣體(5)進行絕緣的無鹵素阻燃電線。內層(3)是在醋酸乙烯酯含量大于或等于60％而小于或等于80％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物100重量份中，添加馬來酸酐改性乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(馬來酸酐改性率為1～40％)5重量份～40重量份和金屬氫氧化物而形成的，外層(4)是在醋酸乙烯酯含量為大于或等于30％而小于60％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中添加金屬氫氧化物而形成的。另外，所形成的外層(4)的厚度比內層(3)的厚度薄。
文檔編號H01B3/44GK101359520SQ20081011121
公開日2009年2月4日 申請日期2008年6月5日 優先權日2007年6月5日
發明者八木澤丈, 小林清英, 遠藤哲 申請人:住友電氣工業株式會社