一种无卤阻燃聚烯烃光纤料及其生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种无卤阻燃聚烯烃光纤料及其生产工艺，本发明无卤阻燃聚烯烃光纤料，采用包含下列组份及重量份的原料制成：低密度聚乙烯(LTPE)10～15重量份；乙烯?醋酸乙烯共聚物(EVA)30～35重量份；阻燃剂55～60重量份；相容剂2～6重量份；增效剂2重量份；加工助剂0.5～5重量份；上述阻燃剂为有机磷系阻燃剂，或为，以Mg(OH)2、AL(OH)3为主，再辅以SbO2的阻燃剂。本发明上述无卤阻燃聚烯烃光纤料的生产工艺，包含以下步骤：(1)配料；(2)密炼；(3)冷却；(4)切粒；(5)脱水；(6)分拣；(7)干燥；(8)包装入库；将干燥完毕的料粒包装好，入库。
【专利说明】
一种无商阻燃聚烯烃光纤料及其生产工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种无卤阻燃聚烯烃光纤料及其生产工艺。
【背景技术】
[0002] 无卤阻燃聚烯烃光纤料一般用于护套材料，其具有非常好的阻燃性能，但是长期 以来无卤阻燃聚烯烃光纤料的配方技术以及加工技术都被国外企业所垄断，国内使用的大 都是进口料，因此其价位较高，但是国内加工制得的XLPE电缆料的阻燃性能差，加工性能 低，热稳定性差，使用寿命短。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种无卤阻燃 聚烯烃光纤料及其生产工艺，采用该配方及生产工艺生产出来的无齒阻燃聚烯烃光纤料具 有较高的阻燃性能；同时还具有更好的加工性能，热稳定性更高，耐老化性能强，使用寿命 长。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无卤阻燃聚烯烃光纤料，采用 包含下列组份及重量份的原料制成：
[0005] 低密度聚乙烯（LTPE) 10~15重量份；
[0006] 乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA) 30~35重量份；
[0007] 阻燃剂55~60重量份；
[0008] 相容剂2~6重量份；
[0009] 增效剂2重量份；
[0010] 加工助剂〇· 5~5重量份；
[0011] 上述阻燃剂为有机磷系阻燃剂，或为，以Mg(0H)2、AL(0H)3为主，再辅以Sb0 2的阻 燃剂。
[0012] 作为上述LTPE的一种【具体实施方式】，所述LTPE为TAFMER树脂或Exact树脂；
[0013] 作为上述阻燃剂的一种【具体实施方式】，所述有机磷系阻燃剂为磷氮阻燃剂，以磷 氮阻燃剂的总重量计，磷的质量分数为22. 1~23. 5%，氮的质量分数为21%。
[0014] 作为上述加工助剂的一种【具体实施方式】号，所述加工助剂选自硬脂酸、硬脂酸镁、 白油、有机硅油和石蜡中一种或多种的组合。
[0015] 本发明还公开了上述一种无卤阻燃聚烯烃光纤料的生产工艺，包含以下步骤：
[0016] (1)配料；按重量配比称取低密度聚乙烯（LTPE) 10~15重量份；乙烯-醋酸乙烯 共聚物（EVA) 30~35重量份；阻燃剂55~60重量份；相容剂2~6重量份；增效剂2重 量份；加工助剂〇. 5~5重量份；
[0017] (2)密炼；将步骤（1)中称取的配料混合加入密炼机进行混炼塑化，并进行真空水 分处理，最终挤出成型；
[0018] ⑶冷却；将步骤⑵挤出成型的产品进行快速冷却，使混炼后的产品迅速结晶， 降低表面温度，防止产品相互粘连；
[0019] ⑷切粒；将步骤⑶中冷却后的广品送入切粒机切粒；
[0020] (5)脱水；将切粒机中排出的料粒送入离心机脱水机进行脱水，初步滤除表面水 分，便于后续分拣；
[0021] (6)分拣；将脱水后的料粒送入振动筛分拣，同时通过调整振动筛筛网孔径设置 分拣出较大和较小的不合格料粒，选出尺寸相对均匀的料粒；
[0022] (7)干燥；将分拣得到的均匀料粒通过输送风机输送至干燥搅拌桶进行预混和干 燥；
[0023] (8)包装入库；将干燥完毕的料粒包装好，入库。
[0024] 作为上述生产工艺中密炼机的一种优选实施方式，所述密炼机由进料口到出料口 分成第一至第十共十个温区，其中第一温区的加热温度为130~140°C，第二至第九温区的 加热温度为150~170°C，第十温区的加热温度为160~185°C ;
[0025] 所述密炼机的螺杆长径比为20~25,压缩比为1~1. 5 ;
[0026] 所述密炼机的机膛和螺杆均包含冷却机构，所述机膛采用风机强吹风制冷的冷却 机构，所述螺杆采用往螺杆中心注冷却液的冷却机构；
[0027] 所述密炼机的各个温区的温度精度控制在±2°C内；所述密炼机后四个温区的温 差小于等于l〇°C。
[0028] 作为上述密炼机的一种改进，所述密炼机的十个温区至少包含加热段，熔融段，熔 体输送段，混炼段，均化段，机头计量段；其温度控制参数为：加料段130°C，熔融段160°C， 熔体输送段160~180°C，混炼段160°C，均化段180°C，机头计量段185°C。
[0029] 进一步的是：所述第一温区为进料段温区，所述第十温区为出料段温区。
[0030] 作为上述生产工艺的一种【具体实施方式】，所述步骤（1)与步骤（2)之间还包含搅 拌混合的步骤，该步骤是将步骤（1)中的所有配料送入搅拌混合机进行高速搅拌混合，混 合后的原料最终送入步骤（2)中的密炼机。
[0031] 作为上述生产工艺中，步骤（3)的一种优选实施方式，所述步骤（3)中的冷却采用 分段冷却方式，所述分段冷却依次包含热水冷却段，空气冷却段和冷水冷却段；所述热水冷 却段的热水温度大于等于75°C ;;所述步骤（6)与步骤（7)之间还包含首样确认的步骤， 该步骤是将步骤(6)中一开始分拣出的料粒的规格进行检查；所述步骤（7)和步骤（8)之 间还包含成品检验的步骤，该步骤是将步骤（7)中干燥完毕的料粒进行质量检验，挑选出 不合格的产品，将完全合格的产品进行步骤（8)的包装入库。
[0032] 作为上述生产工艺中，步骤（7)的一种优选实施方式，所述步骤（7)中的干燥温度 为70°C，干燥时间为2~4小时，所述干燥搅拌桶为真空干燥设备的干燥搅拌桶。
[0033] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0034] 本发明是我们为了顺应市场需求，经过近几年的努力创新，以及技术和加工工艺 的积累研发出的无卤阻燃聚烯烃光纤料及其生产工艺；本发明符合新世纪人们对阻燃材料 无卤素化、低烟无毒、绿色环保化的要求。采用本发明制得的无卤阻燃聚烯烃光纤料与热塑 性弹性体相容性好，制品燃烧时不熔滴；具有优异的加工性能，热稳定性高；具有良好的耐 老化性，可多次回收加工使用；阻燃效率高，不影响制品颜色；同时还绿色环保，符合各国 环保要求。
【附图说明】：
[0035] 图1为本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合实施例描述本发明【具体实施方式】：
[0037] 图1示出了本发明所公开的无卤阻燃聚烯烃光纤料的生产工艺，其可以直接用于 本发明所公开的无卤阻燃聚烯烃光纤料的配方的标准化生产。具体的，
[0038] 本发明公开的一种无卤阻燃聚烯烃光纤料，采用包含下列组份及重量份的原料制 成：
[0039] 低密度聚乙烯（LTPE) 10~15重量份；
[0040] 乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA) 30~35重量份；
[0041] 阻燃剂55~60重量份；
[0042] 相容剂2~6重量份；
[0043] 增效剂2重量份；
[0044] 加工助剂0· 5~5重量份；
[0045] 上述阻燃剂为有机磷系阻燃剂，或为，以Mg(0H)2、AL(0H)3为主，再辅以Sb0 2的阻 燃剂。
[0046] 上述阻燃剂中辅以再辅以Sb02阻燃剂，主要起协同作用，以减少Mg(0H) 2、AL(0H)3 的用量来改善材料的相容性、分散性、抗冲击能力；此外，还可以添加提高材料断裂伸长率 和抗张强度的偶联剂。燃烧时，阻燃填充剂Mg(0H) 2、AL(0H)3会释放出结晶水，吸收大量的 热量，与此同时，脱水反应会产生大量的水蒸汽，它可以稀释可燃性气体，从而阻止燃烧，另 外还会在材料表面形成一层不熔不燃的Mg0、AL 203，阻断了电线电缆绝缘或护套与外界的热 氧化反应的通道，最终导致材料阻燃、自熄。
[0047] 优选的，上述LTPE为TAFMER树脂或Exact树脂；
[0048] 优选的，上述有机磷系阻燃剂为磷氮阻燃剂，以磷氮阻燃剂的总重量计，磷的质量 分数为22. 1~23. 5%，氮的质量分数为21%。
[0049] 优选的，上述加工助剂的一种【具体实施方式】号，所述加工助剂选自硬脂酸、硬脂酸 镁、白油、有机硅油和石蜡中一种或多种的组合。
[0050] 本发明还公开了上述一种无卤阻燃聚烯烃光纤料的生产工艺，包含以下步骤：
[0051] (1)配料；按重量配比称取低密度聚乙烯（LTPE) 10~15重量份；乙烯-醋酸乙烯 共聚物（EVA) 30~35重量份；阻燃剂55~60重量份；相容剂2~6重量份；增效剂2重 量份；加工助剂〇. 5~5重量份；
[0052] (2)密炼；将步骤（1)中称取的配料混合加入密炼机进行混炼塑化，并进行真空水 分处理，最终挤出成型；
[0053] (3)冷却；将步骤⑵挤出成型的产品进行快速冷却，使混炼后的产品迅速结晶， 降低表面温度，防止产品相互粘连；
[0054] (4)切粒；将步骤（3)中冷却后的广品送入切粒机切粒；
[0055] (5)脱水；将切粒机中排出的料粒送入离心机脱水机进行脱水，初步滤除表面水 分，便于后续分拣；
[0056] (6)分拣；将脱水后的料粒送入振动筛分拣，同时通过调整振动筛筛网孔径设置 分拣出较大和较小的不合格料粒，选出尺寸相对均匀的料粒；
[0057] (7)干燥；将分拣得到的均匀料粒通过输送风机输送至干燥搅拌桶进行预混和干 燥；
[0058] (8)包装入库；将干燥完毕的料粒包装好，入库。
[0059] 优选的，上述密炼机由进料口到出料口分成第一至第十共十个温区，其中第一温 区的加热温度为130~140°C，第二至第九温区的加热温度为150~170°C，第十温区的加 热温度为160~185°C ;
[0060] 由于本发明无卤阻燃聚烯烃光纤料中的阻燃剂Mg(0H)2、AL(0H) 3的含量较大以 上，使得其在塑化温度下具有比聚氯乙烯、非阻燃及含卤阻燃聚烯烃材料更高的粘度，这一 特点导致了其在挤出设备和工艺与其他材料有所不同。
[0061] 具体的，本发明的密炼机长径比一般为20-25,但相比较而言，螺杆长径比为20挤 出设备挤出的护套表面更光滑，这是因为低烟无卤阻燃聚烯烃材料中高填充量的Mg(0H) 2、 AL(0H)3在长径比为25螺杆中停留、受热的时间更长，受热分解的可能性更高而影响护套表 面质量，同时因为阻燃剂含量较高，增加了材料与螺杆及机膛间的摩擦力。螺杆压缩比、螺 槽深度、螺旋升角、螺杆与机膛间隙等而言，压缩比越大、螺槽深度越深、螺旋升角越小、螺 杆与机膛间歇越小等对无卤阻燃聚烯烃材料在螺杆中承受的剪切作用和摩擦力就更大，产 生的摩擦热也更大，容易引起无卤阻燃聚烯烃材料的热分解。所以，阻燃聚烯烃材料的挤出 设备主要螺杆参数为：螺杆长径比20-25 ;压缩比1-1. 5。我公司选用的就是所谓阻燃聚烯 烃专用螺杆（也称低功螺杆），长径比为24,压缩比为1. 16。
[0062] 同时还由于阻燃聚烯烃塑料中加入了大量的阻燃剂，所以对挤塑机的加热和冷却 系统提出了更高的要求，如果温度过低的话，会导致阻燃聚烯烃挤出困难，挤出压力过大， 挤出护套表面粗糙无光泽；温度过高，会导致阻燃剂分解，挤出护套出现气泡或变色现象。 同时，由于阻燃聚烯烃中阻燃剂加入量大，在机膛挤出过程中，会产生大量的摩擦热和剪切 热，导致阻燃聚烯烃温度持续升高，为了避免温度过高导致阻燃剂分解，必须对机膛和螺杆 进行冷却。机膛一般采用风机强吹风制冷方式，螺杆冷却一般采用往螺杆中心注冷却液的 方式。为了保证挤出护套的质量，必须将挤出机各挤出段温度精度控制在±2°C内。不同规 格和不同厂家同规格挤塑机的温区设置都会有较大差异，具体温度设置要根据试验情况进 行确定，要注意的是，前三区或四区温度不能太高，后四区温差不能超过l〇°C，温水区温度 不能低于70°C。
[0063] 优选的，上述密炼机的十个温区至少包含加热段，熔融段，熔体输送段，混炼段， 均化段，机头计量段；其温度控制参数为：加料段130°C，熔融段160°C，熔体输送段160~ 180°C，混炼段160°C，均化段180°C，机头计量段185°C。
[0064] 优选的，上述第一温区为进料段温区，所述第十温区为出料段温区。
[0065] 优选的，上述步骤（1)与步骤（2)之间还包含搅拌混合的步骤，该步骤是将步骤 (1)中的所有配料送入搅拌混合机进行高速搅拌混合，混合后的原料最终送入步骤（2)中 的密炼机。
[0066] 优选的，上述步骤（3)中的冷却采用分段冷却方式，所述分段冷却依次包含热水 冷却段，空气冷却段和冷水冷却段；由于该材料中含有LDPE等非极性结晶型材料，从机头 出来的塑料温度在150°C以上，为了消除非极性材料结晶过程中产生的内应力，必须对挤出 后的电缆护套进行分段冷却。适当调整机头模口与第一节水槽间的距离，根据生产速度和 第一节水槽水温进行调节，如果生产速度快或第一节水槽水温低，可以适当加大模口和第 一节水槽的距离；如果生产速度较慢或第一节水槽水温较高，则可以适当减少模口与第一 节水槽间的距离。
[0067] 首先是热水冷却，塑料从挤塑机机头出来后，随着热量的散发，塑料温度逐渐降 低，但较室温还是高出许多，此时还不能立即采用常温水或冷水进行冷却，第一节水槽必须 采用热水进行冷却，热水温度应尽可能高，一般不应低于75°C。
[0068] 其次是空气冷却，从热水冷却出来的电缆温度进一步降低，但较一般20°C常温冷 却水还是高出许多，如果从第一节热水槽出来的电缆直接进入冷水冷却，温度骤降会导致 护套材料中部分非极性材料结晶不完全，影响护套材料的机械物理性能和使用寿命。所以， 从第一节热水槽出来后，还需要将电缆在空气中散发一部分热量，降低温度。根据生产速度 和电缆在收线盘处的余温情况，尽量增加空气冷却的长度，以保证护套材料中非极性材料 充分结晶。
[0069] 最后是冷水冷却，经过一段空气自然冷却后的电缆护套外表温度已经与室温比较 接近，但由于护套有一定的厚度，护套表面的温度已经降下来了，但护套内部的热量还没有 散发完，为了将护套内层的温度也降下来，就必须采用冷水进行冷却。一般地，护套冷却用 水都是采用热交换循环设备重复使用的。
[0070] 所述步骤（6)与步骤（7)之间还包含首样确认的步骤，该步骤是将步骤(6)中一 开始分拣出的料粒的规格进行检查；所述步骤（7)和步骤（8)之间还包含成品检验的步骤， 该步骤是将步骤（7)中干燥完毕的料粒进行质量检验，挑选出不合格的产品，将完全合格 的产品进行步骤（8)的包装入库。
[0071] 现在塑料的包装通常采用塑料膜加牛皮纸的方式，该包装方式具有非常好的防潮 性能。在挤出护套前，如果塑料包装袋已经开封或破损，必须对塑料进行干燥，干燥温度 70°C，干燥时间2-4小时即可，干燥温度不可过高，时间不可过长，否则可能导致塑料中部 分材料分解，最好采用真空干燥设备。对于包装完好的塑料，则无需进行干燥。
[0072] 我公司就曾遇到过这样的情况：我公司采用的是本色FRPE材料加色母粒混合确 定颜色的方式，在对混合好的材料进行干燥时，因为温度过高，使得色母料中的EVA成分受 热发粘将FRPE材料粘结成团的现象，如果发现不及时，就会导致挤出机脱料的严重后果。 [0073] 按上述生产工艺进行无卤阻燃聚烯烃护光纤料（护套）的挤出，经送UL美国试验 室测试，测试结果如下：
[0074]
[0076] 上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在 本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种 变化。
[0077] 不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不 限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
【主权项】
1. 一种无卤阻燃聚烯烃光纤料，其特征在于，采用包含下列组份及重量份的原料制 成： 低密度聚乙烯（LTPE) 10~15重量份； 乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA) 30~35重量份； 阻燃剂55~60重量份； 相容剂2~6重量份； 增效剂2重量份； 加工助剂〇. 5~5重量份； 上述阻燃剂为有机磷系阻燃剂，或为，以Mg(0H)2、AL(0H)3为主，再辅以SbO 2的阻燃剂。2. 如权利要求1所述的一种无卤阻燃聚烯烃光纤料，其特征在于：所述LTPE为TAFMER 树脂或Exact树脂； 所述有机磷系阻燃剂为磷氮阻燃剂，以磷氮阻燃剂的总重量计，磷的质量分数为 22. 1~23. 5%，氮的质量分数为21%。 所述加工助剂选自硬脂酸、硬脂酸镁、白油、有机硅油和石蜡中一种或多种的组合。3. 权利要求1~2所述的一种无卤阻燃聚烯烃光纤料的生产工艺，包含以下步骤： (1) 配料；按重量配比称取低密度聚乙烯（LTPE) 10~15重量份；乙烯-醋酸乙烯共聚 物（EVA) 30~35重量份；阻燃剂55~60重量份；相容剂2~6重量份；增效剂2重量份； 加工助剂〇. 5~5重量份； (2) 密炼；将步骤（1)中称取的配料混合加入密炼机进行混炼塑化，并进行真空水分处 理，最终挤出成型； (3) 冷却；将步骤（2)挤出成型的产品进行快速冷却，使混炼后的产品迅速结晶，降低 表面温度，防止产品相互粘连； (4) 切粒；将步骤（3)中冷却后的产品送入切粒机切粒； (5) 脱水；将切粒机中排出的料粒送入离心机脱水机进行脱水，初步滤除表面水分，便 于后续分栋； (6) 分拣；将脱水后的料粒送入振动筛分拣，同时通过调整振动筛筛网孔径设置分拣 出较大和较小的不合格料粒，选出尺寸相对均匀的料粒； (7) 干燥；将分拣得到的均匀料粒通过输送风机输送至干燥搅拌桶进行预混和干燥； (8) 包装入库；将干燥完毕的料粒包装好，入库。4. 如权利要求3所述的生产工艺，其特征在于：所述密炼机由进料口到出料口分成第 一至第十共十个温区，其中第一温区的加热温度为130~140°C，第二至第九温区的加热温 度为150~170°C，第十温区的加热温度为160~185°C ; 所述密炼机的螺杆长径比为20~25,压缩比为1~1. 5 ; 所述密炼机的机膛和螺杆均包含冷却机构，所述机膛采用风机强吹风制冷的冷却机 构，所述螺杆采用往螺杆中心注冷却液的冷却机构； 所述密炼机的各个温区的温度精度控制在±2°C内；所述密炼机后四个温区的温差小 于等于KTC。5. 如权利要求4所述的生产工艺，其特征在于：所述密炼机的十个温区至少包含加热 段，熔融段，熔体输送段，混炼段，均化段，机头计量段；其温度控制参数为：加料段130°C， 熔融段160°C，熔体输送段160~180°C，混炼段160°C，均化段180°C，机头计量段185°C。6. 如权利要求5所述的生产工艺，其特征在于：所述第一温区为进料段温区，所述第十 温区为出料段温区。7. 如权利要求3所述的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1)与步骤（2)之间还包含 搅拌混合的步骤，该步骤是将步骤（1)中的所有配料送入搅拌混合机进行高速搅拌混合， 混合后的原料最终送入步骤（2)中的密炼机。8. 如权利要求3所述的生产工艺，其特征在于：所述步骤（3)中的冷却采用分段冷却 方式，所述分段冷却依次包含热水冷却段，空气冷却段和冷水冷却段；所述热水冷却段的热 水温度大于等于75°C ;;所述步骤（6)与步骤（7)之间还包含首样确认的步骤，该步骤是 将步骤（6)中一开始分拣出的料粒的规格进行检查；所述步骤（7)和步骤（8)之间还包含 成品检验的步骤，该步骤是将步骤（7)中干燥完毕的料粒进行质量检验，挑选出不合格的 产品，将完全合格的产品进行步骤（8)的包装入库。9. 如权利要求3所述的生产工艺，其特征在于：所述步骤（7)中的干燥温度为70°C，干 燥时间为2~4小时，所述干燥搅拌桶为真空干燥设备的干燥搅拌桶。
【文档编号】C08K3/22GK105885183SQ201410425073
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年8月27日
【发明人】周志坚
【申请人】周志坚