专利名称：无卤素阻燃电线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无卤素阻燃电线，其由用于电气设备的内部配 线等中的无卤素绝缘树脂组合物形成，具有柔软性和耐电压性。
背景技术：
近年来，为了解决环境问题，而开发了在燃烧时不产生二恶英 等有害卤素气体的无卤素阻燃性树脂组合物，用作电线或电缆等的绝 缘包覆材料。作为无卤素阻燃树脂组合物，已知有在乙烯-醋酸乙烯 酯共聚物(EVA)或马来酸酐改性乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(马来酸 酐改性EEA)等共聚物中，混合作为阻燃剂的金属氢氧化物而形成 的组合物(例如，参照专利文献l)。
另一方面，如果为了提高阻燃性而增加阻燃剂的混合量，则会 使机械物性及电气特性下降。作为其对策，已知有由内层和外层这2 层来形成电线的绝缘层。但是，如果为了使外层进一步具有阻燃性， 在100重量份的聚烯烃中添加300重量份的氢氧化镁，并且为了确保 机械特性及电气特性而使电绝缘体层加厚，则在将电线暴露于火焰上 时，聚烯烃在燃烧时会流动，随后气化并燃烧。
对此，例如在专利文献2公开的技术中，公开了下述结构的电线。
内层是在100重量份的基体树脂中添加50 150重量份的阻燃 剂而形成的层。基体树脂为下述2种。 一种为丙烯酸乙酯(EA)含 量为9 35重量％的乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)。另一种为在 EEA中混合有其他聚烯烃。阻燃剂为氢氧化镁等。
外层是在IOO重量份的基体树脂中添加150 300重量份的阻燃 剂而形成的层。基体树脂为下述4种。 一种为EA含量为15 35重 量。/。的EEA。第二种为EEA与其他聚烯烃的混合物。第三种为醋酸
乙烯酯(VA)含量为15 45重量。/。的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)。 第四种为EVA与其他聚烯烃的混合物。阻燃剂为氢氧化镁等。
专利文献l:日本特开2003—160709号公报
专利文献2:日本特开2006 —286529号公报
发明内容
发明所要解决的问题
虽然人们需要具有柔软性和耐电压性的无卤素阻燃电线，但如 果在作为基体树脂的EVA中添加马来酸酐改性EEA，则会使电绝缘 体的伸长率降低。即，绝缘电线的柔软性降低而变硬。另一方面，通 过在作为基体树脂的EVA中添加马来酸酐改性EEA，可以抑制电绝 缘体吸湿，并可以使绝缘电线的耐电压性提高。
另外，如果使作为基体树脂的EVA中的VA含量增高，则可以 使绝缘电线柔软。但是，如果EVA中的VA含量继续变高，则产生 这样的问题在巻绕绝缘电线时电线之间粘在一起，并且抗拉强度下 降而容易断裂。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种无卤 素阻燃电线，其通过优化由内层和外层这2层构成的电绝缘体中的树 脂配比，从而使该无卤素阻燃电线具有柔软性和耐电压性均优异的特 性。
解决问题所采用的手段
本发明所涉及的无卤素阻燃电线是在导电体的外周通过由内层 和外层这2层构成的电绝缘体进行绝缘的无卤素阻燃电线。其特征在 于，内层是在醋酸乙烯酯含量为大于或等于60%而小于或等于80% 的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物100重量份中，添加马来酸酐改性乙烯-丙 烯酸乙酯共聚物(马来酸酐改性率为1 40%) 5重量份 40重量份 和金属氢氧化物而形成的，外层是在醋酸乙烯酯含量为大于或等于 30%而小于60%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中添加金属氢氧化物而形 成的。另外，优选形成的外层的厚度比内层的厚度薄。
发明的效果
根据本发明，通过提高作为内层基体树脂的乙烯-醋酸乙烯酯共 聚物中的醋酸乙烯酯含量，可以确保具有柔软性，而通过添加聚乙 烯-马来酸酐.丙烯酸乙酯3元共聚物，可以提高耐电压性。另外，通 过降低作为外层基体树脂的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的醋酸乙烯酯 含量，可以使电绝缘体的表面硬化，并抑制电线相互粘结，同时可以 提高电线的抗拉强度，从而可以形成具有柔软性和耐电压性两者的无 卣素阻燃电线。
图1是概略性示出本发明所涉及的无卤素阻燃电线的图。 标号的说明
1无卤素阻燃电线 2导电体 3电绝缘体(内层)4电 绝缘体(外层)5电绝缘体
具体实施例方式
如图1所示，本发明所涉及的无卤素阻燃电线1，以在导电体2 的外侧由电绝缘体5所覆盖的电线或电缆为对象，其中该电绝缘体5 由内层3和外层4这2层构成。另外，导电体2使用的是例如剖面为 圆形的镀锡单芯软铜线或7股捻合的软铜线。电绝缘体5的内层3 和外层4都使用无卤素阻燃树脂，该无卤素阻燃树脂以作为聚烯烃类 树脂的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为基体树脂，在该基体树脂 中添加有作为阻燃剂的金属氢氧化物。
由于用作基体树脂的EVA在分子内具有氧元素，所以其具有自 身阻燃性高、并且与金属氢氧化物之间的亲和性也高的性质。另外， EVA是乙烯与醋酸乙烯酯(VA)共聚而成的热塑性树脂，随着VA 的含量增多，其柔软性增加，显示出与橡胶接近的性质。VA的含量 较少时EVA显示出与低密度聚乙烯接近的性质，但韧性更强而具有 更高的抗拉强度。因此，如果为了获得电线的柔软性而使用VA含量 较多的EVA来形成电绝缘体5，则电线表面变粘，从而使电线的接 触部分容易相互粘结，难以处理。
在本发明中，使电绝缘体5的内层3的EVA中VA含量增多， 以获得容易在设备内配线的电线所需的柔软性，同时使外层4的EVA 中VA含量减少，以使得电绝缘体5的表面硬化。具体地说，内层3 的VA含量大于或等于60%而小于或等于80%时，可以使无卤素阻燃 电线具有柔软性，并且外层4的VA含量小于60%而大于或等于30% 时，可以使无卤素阻燃电线硬化。由此，可以使电绝缘体5的外表面 不会变粘，也可以确保具有一定程度的抗拉强度，从而可以使电线容 易巻绕以及配线时便于处理。
另外，在内层3的EVA中添加马来酸酐改性的乙烯-丙烯酸乙 酯共聚物(EEA)。该马来酸酐改性EEA虽然提高了耐热性、机械 强度，但伸长率下降。但是马来酸酐改性EEA具有抑制电绝缘体被 水膨润的作用，因此，通过添加该马来酸酐改性EEA，可以提高电 绝缘体的耐电压特性。另外，没有进行马来酸酐改性的EEA不具有 抑制膨润的效果，并且由于不存在酸性基团之间的离子结合，所以与 EVA的结合度下降，从而无法得到所需的断裂强度。
具体地说，马来酸酐改性EEA的改性率为1 40%，在100重 量份的EVA中，添加5 40重量份左右的马来酸酐改性EEA，优选 添加15 35重量份。另外，添加量不足5重量份时，基本上无法期 待具有吸湿抑制效果，而如果添加量超过40重量份，则结晶成分变 多，所以柔软性、弯曲性等变差。
为了确保电线的柔软性，优选的是，柔软性比内层3低的外层4 的厚度比内层3的厚度薄。电绝缘体5的总厚度根据所要求的耐电压 性和导电体的粗细等的不同而不同，例如，如果额定电压为6kV (AC)，并且所使用的导电体的粗细为AWG20 30(直径0.81mm 0.25mm)，则优选的是，内层3的厚度为0.4mm 0.5mm，外层4 的厚度为0.1mm 0.2mm，内层和外层的合计厚度为0.5mm 0.7mm。 如果电绝缘体5的厚度过厚，则难以弯曲，柔软性下降，导致难以处 理，并且需要较大的设备内配线空间，从而使设备大型化。
另外，与现有技术一样，向电绝缘体5的内层3和外层4中分 别添加作为阻燃剂的金属氢氧化物。所述金属氢氧化物例如可以使用
氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙等，但其中氢氧化镁的阻燃效果较好， 所以优选。另外，为了提高这些金属氢氧化物与基体树脂之间的亲和 性，也可以使用由钛酸酯偶联剂，乙烯基硅烷、环氧基硅烷、氨基硅 垸、甲基丙烯基硅烷等硅垸偶联剂，硬脂酸、油酸、月桂酸等高级脂 肪酸进行表面处理后的金属氢氧化物。
在100重量份的电绝缘体的内层3及外层4的基体树脂中，添
加50重量份 200重量份的由上述金属氢氧化物构成的阻燃剂。具 体的添加量取决于所要求的阻燃度，但如果添加量小于50重量份则 阻燃性不足，如果添加量超过200重量份，则电绝缘体的断裂强度、 伸长率下降。
此外，在上述的由无卤素阻燃性组合物形成的电绝缘体5的内 层3及外层4中的任意一层中，根据需要都可以在IOO重量份的基体 树脂中添加0.1重量份 5.0重量份的抗氧化剂，该抗氧化剂可抑制 由热氧化而导致的树脂脆化。除此之外，还可以添加使电绝缘体5 的成型性提高的加工助剂、着色剂、稳定剂等各种助剂。
根据ULstandard 758 (美国标准)，本发明中的无卤素阻燃电线 1满足下述所示结果。
(1) 阻燃性符合ULVW—1。
(2) 关于柔软性(伸长率)，从电线中抽出导电体后，剩下的 电绝缘体(管体)的断裂伸长率大于或等于150%。
(3) 关于抗拉强度，上述的电绝缘体(管体)的断裂强度为大 于或等于10.3MPa。
(4) 关于耐电压性(在额定电压为AC6kV的情况下)，将电 线束浸泡在水中24小时后(端部露出)，在水和电线之间施加13kV 的电压1分钟，没有发生电压击穿。
(实施例1)
-导电体镀锡软铜线(AWG24，导体结构为7/0.203，外径为0.61mm) -电绝缘体 VA含量为70%的EVA 100重量份
(内层) 马来酸酐改性EEA (改性率25%) 20重量份
氢氧化镁 180重量份
'电气绝缘体 (外层)
VA含量为50%的EVA
氢氧化镁 抗氧化剂
抗氧化剂 2重量份
0.42mm 100重量份 180重量份 2重量份 0.13mm
上述实施例1的电线达到规定的阻燃性标准(UL VW—1)，同 时耐电压性达到13kV (1分钟)，伸长率为170%，抗拉强度为 11.5MPa，所以满足规定的值。
(实施例2:内层和外层的厚度相同) -导电体镀锡软铜线(AWG24，导体结构为7/0.203，
电绝缘体 (内层)
VA含量为70%的EVA 马来酸酐改性EEA (改性率25%) 氢氧化镁 抗氧化剂
夕卜径为0.61mm) 100重量份 20重量份 180重量份 2重量份 0.27mm
电气绝缘层 (外层)
VA含量为50%的EVA
氢氧化镁 抗氧化剂
:份
:份
ioo重i
180重虽w 2重量份 0.27mm
上述实施例2的电线是在实施例1中使内层和外层的厚度相同 时的例子，其达到规定的阻燃性标准(ULVW—1)，同时耐电压性 达到13kV (l分钟)，伸长率为150%，抗拉强度为10.5MPa，满足 规定的值，但与实施例l相比，伸长率及抗拉强度略差。
(比较例l:内层中不添加马来酸酐改性EEA) -导电体镀锡软铜线(AWG24，导体结构为7/0.203，外径为0.61mm) -电绝缘体 VA含量为70%的EVA 100重量份
(内层) 氢氧化镁 180重量份
抗氧化剂 2重量份
0.42mm
'电气绝缘层VA含量为50n/。的EVA (外层) 氢氧化镁 抗氧化剂
100重量份 180重量份 2重量份 0.13mm
(比较例2:内层中的EEA没有被马来酸酐改性) -导电体镀锡软铜线(AWG24，导体结构为7/0.203，外径为0.61mm)
电绝缘体: (内层)
VA含量为70%的EVA EEA
氢氧化镁 抗氧化剂
100重: 20重』 180重:
2重i
t份
:份 t份 份
0.42mm
电气绝缘层 (外层)
VA含量为50%的EVA
氢氧化镁 抗氧化剂
100重量fe
'A
:份
:份
180重 2重 0.13mm
比较例1是在实施例1中在内层中没有添加马来酸酐改性EEA (20重量份)时的例子，虽然柔软性、抗拉强度达到规定值，但无 法满足耐电压性。另外，比较例2是在实施例1中在内层中添加未被 马来酸酐改性的单纯EEA以取代马来酸酐改性EEA时的例子，与比 较例1 一样，虽然柔软性、抗拉强度达到规定值，但无法满足耐电压 性。
根据上述试验结果，通过提高作为内层基体树脂的EVA中的 VA含量，可以确保无卤素阻燃电线具有柔软性，并且通过添加马来 酸酐改性乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，可以提高耐电压性。并且，通过 降低作为外层基体树脂的EVA中的VA含量，可以使无卤素阻燃电 线的表面硬化从而可以抑制电线相互粘结，同时可以提高电绝缘体的 伸长率和抗拉强度，从而形成具有柔软性和耐电压性这两者的无卤素 阻燃电线。
另外，通过使电绝缘体的外层的厚度比内层的厚度薄，可以进 一步提高上述的作用效果。
权利要求
1.一种无卤素阻燃电线，其为在导电体的外周通过由内层和外层这2层所构成的电绝缘体进行绝缘的无卤素阻燃电线，其特征在于，所述内层是在醋酸乙烯酯含量为60％～80％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物100重量份中，添加马来酸酐改性率为1～40％的马来酸酐改性乙烯-丙烯酸乙酯共聚物5重量份～40重量份和金属氢氧化物而形成的，所述外层是在醋酸乙烯酯含量为大于或等于30％而小于60％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中添加金属氢氧化物而形成的。
2. 权利要求1所述的无卤素阻燃电线，其特征在于，所形成的 所述外层的厚度比所述内层的厚度薄。
全文摘要
本发明提供一种无卤素阻燃电线，其通过优化由内层和外层这2层构成的电绝缘体中的树脂配比，使该无卤素阻燃电线具有柔软性和耐电压性均优异的特性。该无卤素阻燃电线为在导电体(2)的外周通过由内层(3)和外层(4)这2层所构成的电绝缘体(5)进行绝缘的无卤素阻燃电线。内层(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，添加马来酸酐改性乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(马来酸酐改性率为1～40％)5重量份～40重量份和金属氢氧化物而形成的，外层(4)是在醋酸乙烯酯含量为大于或等于30％而小于60％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中添加金属氢氧化物而形成的。另外，所形成的外层(4)的厚度比内层(3)的厚度薄。
文档编号H01B3/44GK101359520SQ20081011121
公开日2009年2月4日 申请日期2008年6月5日 优先权日2007年6月5日
发明者八木泽丈, 小林清英, 远藤哲 申请人:住友电气工业株式会社