專利名稱：阻燃性組合物、使用所述阻燃性組合物的絕緣電線和線束的制作方法
技術領域：
本發明涉及阻燃性組合物以及使用所述阻燃性組合物的絕緣電線和線束。
背景技術：
通常，關于優選用于車輛如汽車用部件和電氣/電子設備用部件的布線的絕緣電 線，已經廣泛使用一種絕緣電線，在所述絕緣電線中利用添加了含鹵阻燃劑的氯乙烯樹脂 組合物對導體進行包覆。然而，這種氯乙烯樹脂組合物包含鹵元素，使得在汽車燃燒的情況中或通過焚燒 來處理電氣/電子設備時會排放有害的含鹵氣體，從而造成環境污染。從降低全球環境負擔的觀點來看，近來已經使用在燃燒期間不排放有害含鹵氣體 的所謂的非鹵阻燃性組合物來代替氯乙烯樹脂組合物，所述非鹵阻燃性組合物包含烯烴樹 脂且向其中添加了金屬氫氧化物如氫氧化鎂以作為非鹵阻燃劑。在這種阻燃性組合物中，添加了大量的氫氧化鎂以賦予足夠的阻燃性。從海水合 成的合成氫氧化鎂比較昂貴，因此近期已經使用低價的天然氫氧化鎂以降低制造成本。例如，專利文獻1公開了一種絕緣電線，其中利用一種阻燃性組合物對所述絕緣 電線進行包覆，所述阻燃性組合物通過向樹脂或橡膠如乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、聚 乙烯和乙烯丙烯橡膠中添加作為阻燃劑的氫氧化鎂而制備。引用列表專利文獻專利文獻1 日本特許第3339154號公報
發明內容
本發明要解決的問題然而，烯烴樹脂基本上是易燃的，且與含鹵阻燃劑相比，非鹵阻燃劑的阻燃效果較 差。因此，為了實現充分的阻燃性，應在非鹵阻燃性組合物中添加大量的金屬氫氧化物。然 而，添加大量金屬氫氧化物的常規絕緣電線具有使機械性能如耐磨性和耐寒性顯著下降的 問題。本發明的目的是提供一種具有優異耐磨性和耐寒性的阻燃性組合物以及使用所 述阻燃性組合物的包覆電線和線束。解決問題的手段根據本發明的阻燃性組合物包含基礎樹脂和阻燃劑，所述基礎樹脂具有500MPa 以上的彎曲模量并在-20°C下具有lKJ/m2以上的卻貝(Charpy)沖擊強度，且所述阻燃劑為 含有氫氧化鎂作為主成分的天然礦物的粉碎物。優選的是，所述基礎樹脂含有聚丙烯作為主成分。優選的是，相對于100質量份的基礎樹脂，所述氫氧化鎂的含量為30 250質量份。
本發明的絕緣電線包含導體和包覆所述導體的上述阻燃性組合物。本發明的線束包含上述絕緣電線。發明效果本發明的阻燃性組合物含有彎曲模量為500MPa以上的基礎樹脂，所以提高了耐 磨性。因為所述基礎樹脂在-20°C下具有lKJ/m2以上的卻貝沖擊強度，所以獲得了足夠的 耐寒性。當所述基礎樹脂含有聚丙烯作為主成分時，優勢明顯。當相對于100質量份的基礎樹脂，氫氧化鎂的含量為30 250質量份時，獲得了 更優異的耐磨性和耐寒性。在本發明的絕緣電線和包含所述絕緣電線的線束中，利用上述阻燃性組合物對所 述導體進行包覆。因此，防止了絕緣包覆材料的劣化，從而實現了長期的高可靠性。
具體實施例方式下文將提供本發明優選實施方式的詳細說明。本發明的阻燃性組合物包含特定的基礎樹脂、以及作為阻燃劑的氫氧化鎂。從提 高耐磨性的觀點來看，所述基礎樹脂的彎曲模量為500MPa以上。如果所述基礎樹脂的彎曲 模量小于500MPa，則組合物不能充分固化，且不能提高耐磨性。所述基礎樹脂的彎曲模量優 選為600MPa以上、更優選為700MPa以上。所述基礎樹脂的彎曲模量的上限不受特別限制。 然而，考慮到柔軟性，所述基礎樹脂的彎曲模量優選為5000MPa以下、更優選為4800MPa以 下、還更優選為4500MPa以下。優選通過使用張力試驗儀來對基礎樹脂的彎曲模量進行測 量。從獲得足夠的耐寒性的觀點來看，所述基礎樹脂在_20°C下具有lKJ/m2以上的卻 貝沖擊強度。所述卻貝沖擊強度優選為1. 2KJ/m2以上，更優選為1. 5KJ/m2以上。所述卻貝 沖擊強度的上限不受特別限制。然而，從獲得充分的柔軟性的觀點來看，所述卻貝沖擊強度 優選為100KJ/m2以下，更優選為98KJ/m2以下，還更優選為95KJ/m2以下。根據ISO 179來 測量基礎樹脂的卻貝沖擊強度。所述基礎樹脂優選含有聚丙烯作為主成分，因為聚丙烯價格低廉且易于獲得高的 彎曲模量。關于含聚丙烯作為主成分的樹脂，可以使用可商購的樹脂。包含聚丙烯作為主成 分、彎曲模量為500MPa以上、在-20°C下具有lKJ/m2以上的卻貝(Charpy)沖擊強度且可商 購的樹脂的實例包括由日本聚丙烯株式會社(JAPAN POLYPROPYLENE CORPORATION)制造的 “BC8”、“BC6C”、“BC6DR”、“BC4ASW” 和“BC3F”；由蒙泰昭和株式會社(SUNALL0MER LTD.)制 造的“PB370A”、“PB270A”和“PB170”;以及由普瑞曼聚合物株式會社(PRIME POLYMER CO., LTD.)制造的 “BJS-MU”、“J704LB”、“J704UG”、“J705UG”、“J356HP”、“J452HP”、“J466HP，，、 “ J762HP ”、“ 40300J”、“ 45200 ”和“ 1108J”。為了控制彎曲模量和卻貝沖擊強度，上述樹脂可 含有橡膠成分。作為阻燃劑的氫氧化鎂優選源自天然礦物。所述氫氧化鎂源自所謂的天然水鎂石 且通過對含氫氧化鎂作為主成分的天然水鎂石進行濕式粉碎或干式粉碎來制造。通過對天 然礦物進行粉碎來制備氫氧化鎂，因此與使用合成的氫氧化鎂相比，制造成本下降。相對于組合物中100質量份的聚合物成分，氫氧化鎂的含量優選在30 250質量份的范圍內，更優選在40 230質量份的范圍內，還更優選在50 200質量份的范圍內。 如果氫氧化鎂的含量小于30質量份，則阻燃性易于下降，且如果氫氧化鎂的含量超過250 質量份，則難以獲得足夠的機械性能。通過粉碎處理將氫氧化鎂制成粒子。所述粉碎的氫氧化鎂的平均粒度優選在 0. 1 20 μ m的范圍內。如果平均粒度小于0. 1 μ m，則易于發生二次凝聚，且包含阻燃劑和 有機聚合物的組合物的機械性能易于下降。如果平均粒度大于20 μ m，則當將氫氧化鎂用作 阻燃劑時電線包覆材料的外觀易于劣化。所述平均粒度優選在0.2 10 μ m的范圍內，更 優選在0. 5 5μπι的范圍內。由于粉碎的氫氧化鎂具有大的表面粗糙度，所以與樹脂的粘附容易下降。因此，可 以對氫氧化鎂進行表面處理。關于表面處理劑，優選使用脂肪酸、脂肪酸鹽、脂肪酸酯、硅烷 偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑。它們可以單獨使用或者組合使用。相對于100質量份的氫氧化鎂，表面處理劑的含量優選在0. 1 20質量份的范圍 內，更優選在0. 3 10質量份的范圍內，還更優選在0. 5 5質量份的范圍內。如果表面 處理劑的含量小于0. 1質量份，則提高電線特性的效果易于下降，且如果表面處理劑的含 量超過20質量份，則由此添加的過量表面處理劑易于作為雜質而殘留，從而使得電線的性 能易于下降。當使用表面處理過的氫氧化鎂時，可以將預先利用表面處理劑進行過表面處理的 氫氧化鎂共混入組合物中，或者可以將未處理的氫氧化鎂與組合物中的表面處理劑共混以 進行表面處理，這不受特別限制。如果需要，本發明的阻燃性樹脂組合物可包含其它添加劑，條件是不損害所述阻 燃性樹脂組合物的性能。所述添加劑不受特別限制，例如可使用通常用作電線包覆材料的 填料、顏料、抗氧化劑和防老化劑。本發明阻燃性樹脂組合物的制造方法包括對阻燃劑和基礎樹脂進行捏合的步驟。 優選通過使用常用的捏合機如班伯里(Banbury)混合機、加壓捏合機、捏合擠出機、雙螺桿 擠出機和滾筒來進行阻燃劑和基礎樹脂的捏合步驟。可以這樣進行捏合步驟，預先將基礎樹脂放入捏合機中，并將阻燃劑添加至正在 攪拌的基礎樹脂中；或者可以這樣進行捏合步驟，預先將阻燃劑放入捏合機中，并將基礎樹 脂添加至正在攪拌的阻燃劑中。另外優選的是，在捏合之前通過使用翻斗機對基礎樹脂和 阻燃劑進行干燥共混，然后將共混的組合物放入捏合機中以進行捏合。在捏合期間的溫度優選為使得阻燃劑易于分散在基礎樹脂中的溫度。所述溫度優 選在100°C 300°C的范圍內，更優選在120°C ^0°C的范圍內。在捏合之后，將阻燃性組 合物從捏合機中取出。在這種情況下，優選通過使用造粒機來將所述阻燃性組合物成形為 小球狀。接下來，將提供本發明的絕緣電線和本發明的線束的說明。本發明的絕緣電線包含作為絕緣包覆材料的上述阻燃性樹脂組合物。在所述絕緣 電線中，所述絕緣包覆材料可直接包覆導體，或者可以在導體與絕緣包覆材料之間插入其 它中間材料如屏蔽導體或其它絕緣體。所述導體的尺寸和材料不受特別限制，并可以根據預期用途來確定。所述絕緣包 覆材料的厚度不受特別限制，且可以根據諸如導體尺寸的因素來確定。
通過使用常用的擠出成形裝置，利用本發明的阻燃性樹脂組合物對導體進行擠出 包覆可以制備上述絕緣電線，其中通過使用常用的捏合機如班伯里混合機、加壓捏合機、和 滾筒來對所述阻燃性樹脂組合物進行捏合。本發明的線束包含上述絕緣電線。可將所述線束構造為僅由上述絕緣電線構成的 電線束，或者可將其構造為包含由有機聚合物組合物包覆的絕緣電線如氯乙烯絕緣電線和 不含鹵元素的絕緣電線的電線束。例如，優選利用線束保護材料對所述電線束進行包覆。所 述線束的數目不受特別限制且可以任意確定。例如，線束保護材料對其中將多根絕緣電線捆成一束的電線束進行包覆以保護所 述電線束不受外部環境的影響。盡管所述線束保護材料的基礎材料不受特別限制，但是優 選使用聚烯烴樹脂組合物如聚乙烯和聚丙烯。優選的是，合適地向樹脂組合物中添加阻燃 劑。根據預期用途，所述線束保護材料可選自在其至少一側上涂布有粘合劑的帶狀基 礎材料、以及管狀或片狀基礎材料。實施例現在將參考實施例對本發明進行具體的更詳細的說明。然而，本發明不限于此。1.所使用的材料、制造商和其它信息下面提供了在實施例和比較例中使用的材料及其制造商、商品名稱和其它信息。(A)基礎樹脂(A-I)聚乙烯[制造商普瑞曼聚合物株式會社(PRIME POLYMER CO.，LTD.).，商 品名稱40300J] (A-2)聚乙烯[制造商普瑞曼聚合物株式會社(PRIME POLYMER CO.，LTD.)，商品 名稱45200](A-3)聚乙烯[制造商普瑞曼聚合物株式會社(PRIME POLYMER CO.，LTD.)，商品 名稱IlO8J](A-4)聚丙烯[制造商普瑞曼聚合物株式會社(PRIME POLYMER CO.，LTD.)，商品 名稱BJS-MU](A-5)聚丙烯[制造商蒙泰昭和株式會社(SUNALL0MER LTD.)，商品名稱 PB270A](A-6)聚丙烯[制造商蒙泰昭和株式會社(SUNALL0MER LTD.)，商品名稱 PB371A](A-7)聚乙烯[制造商普瑞曼聚合物株式會社(PRIME POLYMER CO.，LTD.)，商品 名稱:3550R](A-8)聚乙烯[制造商普瑞曼聚合物株式會社(PRIME POLYMER CO.，LTD.)，商品 名稱4570](A-9)聚乙烯[制造商普瑞曼聚合物株式會社(PRIME POLYMER CO.，LTD.)，商品 名稱25100J](A-10)聚丙烯[制造商日本聚丙烯株式會社(JAPAN POLYPROPYLENE CORPORATION)，商品名稱NF4103](A-Il)聚丙烯[制造商日本聚丙烯株式會社(JAPAN POLYPROPYLENECORPORATION)，商品名稱BX8HR](A-12)聚丙烯[制造商普瑞曼聚合物株式會社(PRIME POLYMER CO.，LTD.)，商 品名稱J108M](B)阻燃劑氫氧化鎂[制造商非邁特克株式會社(FIMATEC LTD.)，商品名稱JUNMAG C](C)抗氧化劑抗氧化劑[制造商汽巴精化株式會社(CIBA SPECIALTY CHEMICALS INC.)，商品 名稱IRGAN0X 1010]阻燃性組合物和絕緣電線的制備首先，使用雙螺桿擠出機在200°C的混合溫度下對下表中所示的成分進行捏合并 通過使用造粒機來進行造粒。由此，獲得了實施例的阻燃性樹脂組合物和比較例的阻燃性 樹脂組合物。然后，通過使用擠出機利用得到的組合物對導體(橫截面積0.5mm2)進行擠 出包覆至具有0. 2mm的厚度，制備了實施例和比較例的絕緣電線，所述導體為通過將七根 退火銅線捆成一束而制備的退火銅絞合線。試驗方法對按上述制備的絕緣電線進行耐寒性試驗和耐磨性試驗。在下文中，將提供試驗 程序和評價標準的說明。耐寒性試驗根據JIS C3005進行了耐寒性試驗。具體來說，將絕緣電線切割成38mm長的試驗 樣品。將五個試驗樣品放入試驗機中，并在冷卻的同時通過打擊器具對所述試驗樣品進行 打擊。將所有五個試驗樣品都斷裂時的溫度定義為耐寒溫度。將耐寒溫度為-20°C以下的 絕緣電線視為合格。耐磨試驗通過根據JASO D611-94的刮刀往復法來進行耐磨性試驗。更具體地說，將非鹵絕 緣電線切割成750mm長的試驗樣品，然后在23°C 士5°C的室溫下，在固定于臺上的各試驗樣 品的絕緣包覆材料表面上，使刮刀在其軸向上以IOmm以上的長度進行往復運動，并對因絕 緣包覆材料的磨損而導致刮刀與導體接觸之前的往復次數進行計數。此時，將施加到刮刀 上的負荷設定為7N，并使得刮刀在50次/分鐘的速度下進行往復運動。然后，將所述試驗 樣品移動IOOmrn并順時針旋轉90°，并重復上述測試。對于一個試驗樣品總共進行四次測 試，將最小往復次數為200次以上的樣品視為合格，并將最小往復次數小于200次的樣品視 為不合格。表1示出了制備的絕緣電線的組合物的成分構成和評價結果(單位質量份)。
權利要求
1.一種阻燃性組合物，其包含基礎樹脂，所述基礎樹脂具有500MPa以上的彎曲模量并在-20°c下具有lKJ/m2以上的 卻貝沖擊強度；和阻燃劑，所述阻燃劑為包含氫氧化鎂作為主成分的天然礦物的粉碎物。
2.如權利要求1所述的阻燃性組合物，其中所述基礎樹脂含有聚丙烯作為主成分。
3.如權利要求1或2所述的阻燃性組合物，其中相對于100質量份的所述基礎樹脂，所 述氫氧化鎂的含量為30 250質量份。
4.一種絕緣電線，其包含 導體；和包覆所述導體的如權利要求1 3中任一項所述的阻燃性組合物。
5.一種線束，其包含如權利要求4所述的絕緣電線。
全文摘要
本發明公開了一種具有優異耐磨性和耐寒性的阻燃性組合物以及使用所述阻燃性組合物的絕緣電線和線束。所述阻燃性組合物包含基礎樹脂和阻燃劑，所述基礎樹脂具有500MPa以上的彎曲模量并在-20℃下具有1kJ/m2以上的卻貝沖擊強度，所述阻燃劑為包含氫氧化鎂作為主成分的天然礦物的粉碎物。所述基礎樹脂優選包含聚丙烯作為主成分，且相對于100質量份的所述基礎樹脂，所述氫氧化鎂的含量優選為30～250質量份。所述絕緣電線包含導體和包覆所述導體的所述阻燃性組合物。所述線束包含所述絕緣電線。
文檔編號H01B7/295GK102076778SQ20098012473
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月19日 優先權日2008年6月27日
發明者野中毅 申請人:住友電氣工業株式會社, 住友電裝株式會社, 株式會社自動網絡技術研究所