低壓電纜包皮的製作方法

2023-06-09 10:12:46

專利名稱：低壓電纜包皮的製作方法
技術領域：
本發明的目的，如本詳細報告所述，由「低壓電纜包皮」組成，特別是用於C類電纜，該類電纜用於汽車、航空、船舶等，其具有簡化熱塑性絕緣層(絕緣層壁厚0.25毫米)和/或超細絕緣層(絕緣層壁厚0.20毫米)。這類電纜的使用溫度為-40℃～+125℃，且其不含滷素和重金屬，即為環境友好型的。
具體而言，上述電纜包皮具有多芯導線和一次絕緣層(單層包皮)，其特徵在於其卓越的機械性能(儘管含有高含量的防火填料(密度級為1.4克/釐米3))，高阻熱性能，低溫下(-40℃)的優異性能和阻燃性能(通過ISO 6722測試和垂直測試)。
背景技術：
採用含有滷化防火材料的PVC和PE/PP產品作為汽車電纜的一次絕緣層的方案正在被不含滷素的方案所替代，這是因為滷化產品循環利用對環境帶來的影響。在不久的將來，汽車市場中的這一趨勢可能會擴展至其它產品市場。
通常用於生產汽車電纜一次絕緣層的無滷素配方是基於聚丙烯或聚乙烯的，摻入礦物填料作為阻燃劑(通常為氧化鋁水合物或氫氧化鎂)。
為獲得良好的阻燃性能，要採用很高比例的防火礦物填料(佔產品總重量的42％-70％，視待做的燃燒測試而定)。
採用此類配方的一個大問題就是如何獲得良好的拉伸、伸長和低溫衝擊等機械性能以及適當的耐化學品性能和優異的熱穩定性，甚至是當所述電纜在比電纜老化條件更低的工作溫度下與膠帶接觸的時候(膠帶相容性測試)。
專利EP-A-859375描述了一種雙層的汽車點火電纜，即包含了採用聚烯烴製造的一次絕緣層(覆蓋導體的一個層)和由矽氧烷副產品製成的覆蓋層。
專利DE-A-19632153涉及將無滷素熱塑性共混物用於電纜的應用。這些共混物基於聚丙烯、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)和/或共聚物以及作為防火礦物填料的氫氧化鎂。
專利EP-A-893801和EP-A-893802涉及用於電力傳輸、數據傳輸或結合了這兩種功能的雙層電纜。所述兩層中至少一層具有改進的機械(特別是斷裂伸長性)性能和電性能，其基於無滷素熱塑性材料。
專利US-A-5.246.783描述了含至少一種基於C3-C20α-烯烴的乙烯共聚物的聚合物一次絕緣材料的電纜。
專利WO-A-96/23311涉及適用於高電流的低壓雙層熱塑性電纜。其一次絕緣層被設計用於低於70℃的使用溫度，基於聚乙烯和作為添加劑的碳黑製成，而其覆蓋層被設計成最大使用溫度為90℃，基於熱塑性高彈體(PP/EPR，PP/EPDM兩相共混物)和作為添加劑的碳黑製成。
這些前例中沒有一個包含了不含滷素和重金屬(環境友好)的熱塑性配方，而這樣的配方適合於製造用於汽車中的C類低壓電纜(使用溫度-40℃～+125℃)的簡化絕緣層(絕緣層壁厚0.25毫米)和/或超細絕緣層(絕緣層壁厚0.20毫米)，並且其特徵在於密度為1.4克/釐米3、具有良好的拉伸、伸長和抗低溫衝擊機械性能，對汽車用化學品有適當的耐化學性能和卓越的熱穩定性，能夠通過所要求的測試，例如涉及與膠帶相容性相關的測試。

發明內容
本發明涉及基於熱塑性材料的低壓電纜包皮，其按以下物質的混合物配製1)剛性相，即具有可供擠出的足夠流動性的各種聚丙烯與成核劑的共混物2)彈性相，即具有可供擠出的足夠流動性、密度＞0.905克/釐米3的各種聚乙烯的共混物3)含有增效劑的防火礦物填料(氫氧化鎂)。
該混合物的特徵在於有50-80份的剛性相和50-20份的彈性相。
剛性相的組合物基於下述的共混物構成a)含成核劑的抗高衝擊聚丙烯共聚物(MFR 230℃/2.16kg＞1.5g/10min，拉伸彈性模量＞1000MPa且在彈性極限下的拉伸強度＞20MPa，按ISO 527/1+2測定，維卡溫度＞125℃，按ISO 306測定)；和
b)高分子量的無規聚丙烯(MFR 230℃/2.16kg＞1.5g/10min，拉伸彈性模量＞800MPa且在彈性極限下的拉伸強度＞20MPa，按ISO527/1+2測定，維卡溫度＞125℃，按ISO 306測定)。
a)和b)以50/50-90/10的比例形成共混物以獲得耐低溫性能(-40℃)和抗摩擦性能之間的平衡。
剛性相的組合物基於下述共混物構成c)INSITE生產的抗高衝擊共聚物強化的聚乙烯樹脂(MFR 190℃/2.16Kg＞0.5g/10min，張力屈服值＞10MPa，且極限伸長率＞500％，按ASTMD-882MPa測定，維卡軟化點＞100℃，按ISO 306測定)和d)INSITE生產的聚烯烴高彈體(MFR 190℃/2.16Kg＞0.5g/10min，張力屈服值＞7MPa，且極限伸長率＞500％，按ASTM D-882MPa測定，維卡軟化點＞70℃，按ISO 306測定)。
c)和d)以50/50-90/10的比例形成共混物，以獲得耐寒性能(40℃)和抗摩擦性能之間的平衡。
要求防火礦物填料能通過各種燃燒測試，考慮到剛性相中的聚合物相變溫度，建議採用氫氧化鎂，其顆粒分布如下d100.50-0.80μmd501.40-1.80μmd902.80-4.80μm比表面積為4.0-6.0m2/g。
這些特徵與對氫氧化鎂表面處理的需要相結合，能改進其防火特徵並獲得令人接受的伸長率。
一次絕緣層厚度(0.20-0.25毫米)能優化防火性能，但燃燒測試非常嚴格(90°)，基於此原因，通過該測試所需的氫氧化鎂的最小量(按經驗確定)為配方總重量的55％-70％，前提是配方總重量的0.5％-2％是作為增效劑添加的EVA(70％醋酸酯)。
所有這些指引給我們以下的配方抗高衝擊聚丙烯共聚物 90-50＞7.0％-28.0％無規聚丙烯 10-50＞7.0％-28.0％增強聚乙烯樹脂 50-10＞7.0％-17.0％聚烯烴高彈體 50-10＞7.0％-17.0％氫氧化鎂 55％-70％
EVA700 0.5％-2.0％Irganox 1010 1.0％-5.0％Irganox MD 1024 0.1％-0.5％具體實施方式
本發明的低壓電纜包皮的特徵在於其具有基於熱塑性材料的簡化和/或超細一次絕緣層，熱塑性材料配成以下物質的混合物剛性相，即具有可供擠出的足夠流動性的各種聚丙烯與成核劑的共混物；彈性相，即具有可供擠出的足夠流動性、密度＞0.906克/釐米3的各種聚乙烯的共混物；和含有增效劑的防火礦物填料氫氧化鎂。
剛性相是一種共混物，由含有成核劑的抗高衝擊聚丙烯共聚物(MFR 230℃/2.16kg＞1.5g/10min，拉伸彈性模量＞1000MPa且在彈性極限下的拉伸強度＞20MPa，按ISO 527/1+2測定，維卡溫度＞125℃，按ISO 306測定)和高分子量的無規聚丙烯(MFR 230℃/2.16kg＞1.5g/10min，拉伸彈性模量＞800MPa且在彈性極限下的拉伸強度＞20MPa，按ISO 527/1+2測定，維卡溫度＞125℃，按ISO306測定)形成，其中PP共聚物/無規PP的比例為50/50-90/10。
彈性相的特徵在於其為一種共混物，該共混物由INSITE生產的抗高衝擊共聚物增強聚乙烯樹脂(MFR 190℃/2.16Kg＞0.5g/10min，張力屈服值＞10MPa，且極限伸長率＞500％，按ASTM D-882MPa測定，維卡軟化點＞100℃，按ISO 306測定)和INSITE生產的聚烯烴高彈體(MFR190℃/2.16Kg＞0.5g/10min，張力屈服值＞7MPa，且極限伸長率＞500％，按ASTM D-882MPa測定，維卡軟化點＞70℃，按ISO 306測定)組成，其中增強聚乙烯/聚烯烴高彈體的比例為50/50-10/90。
防火體系是基於氫氧化鎂的，具有以下顆粒分布d100.50-0.80μmd501.40-1.80μmd902.80-4.80μm其比表面積為4.0-6.0m2/g，並進行表面處理，該處理能改進其防火性能並獲得可令人接受的伸長率，其加入的比例為配方總重量的55％-70％。
所述一次絕緣層對應下述的熱塑性配方抗高衝擊聚丙烯共聚物 70＞25％
無規聚丙烯30＞25％增強聚乙烯樹脂40＞11.2％聚烯烴高彈體 60＞11.2％氫氧化鎂 60％EVA7001％Irganox 1010 2.5％Irganox MD 1024 0.3％所表達的概念得到了確立，以下是一套權利要求，以此來總結我們希望得到專利保護的新特點
權利要求
1.-用於汽車、航空、船舶的「低壓電纜包皮」，其特徵在於其具有基於熱塑性材料的簡化和/或超細一次絕緣層，熱塑性材料配成以下物質的混合物剛性相，其為具有可供擠出的足夠流動性的各種聚丙烯與成核劑的共混物；彈性相，其為具有可供擠出的足夠流動性、密度＞0.906克/釐米3的各種聚乙烯的共混物；和含有增效劑的防火礦物填料氫氧化鎂。
2.-以上權利要求的「低壓電纜包皮」，其特徵在於其中剛性相的比例為50-80，彈性相的比例為50-20。
3.權利要求1的「低壓電纜包皮」，其特徵在於其剛性相與彈性相的比例為72/28。
4.權利要求1的「低壓電纜包皮」，所述剛性相的特徵在於其為一種共混物，該共混物由含有成核劑的抗高衝擊聚丙烯共聚物(MFR230℃/2.16kg＞1.5g/10min，拉伸彈性模量＞1000MPa，且在彈性極限下的拉伸強度＞20MPa，按ISO 527/1+2測定，維卡溫度＞125℃，按ISO306測定)和高分子量的無規聚丙烯(MFR 230℃/2.16kg＞1.5g/10min，拉伸彈性模量＞800MPa且在彈性極限下的拉伸強度＞20MPa，按ISO527/1+2測定，維卡溫度＞125℃，按ISO 306測定)形成，其中PP共聚物/無規PP的比例為50/50-90/10。
5.權利要求4的「低壓電纜包皮」，所述剛性相的特徵在於其為一種共混物，該共混物由含有成核劑的抗高衝擊聚丙烯共聚物和高分子量的無規聚丙烯按70/30的比例形成。
6.權利要求1的「低壓電纜包皮」，所述彈性相的特徵在於其為一種共混物，該共混物由INSITE生產的抗高衝擊共聚物增強聚乙烯樹脂(MFR 190℃/2.16Kg＞0.5g/10min，張力屈服值＞10MPa，且極限伸長率＞500％，按ASTM D-882MPa測定，維卡軟化點＞100℃，按ISO 306測定)和INSITE生產的聚烯烴高彈體(MFR 190℃/2.16Kg＞0.5g/10min，張力屈服值＞7MPa，且極限伸長率＞500％，按ASTM D-882MPa測定，維卡軟化點＞70℃，按ISO 306測定)組成，其中增強聚乙烯/聚烯烴高彈體的比例為50/50-10/90。
7.權利要求6的「低壓電纜包皮」，所述彈性相的特徵在於其為一種共混物，該共混物由抗高衝擊共聚物增強的聚乙烯樹脂和聚烯烴高彈體按40/60的比例形成。
8.權利要求1的「低壓電纜包皮」，其特徵在於，其防火體系是基於氫氧化鎂的，具有以下顆粒分布d100.50-0.80μmd501.40-1.80μmd902.80-4.80μm其比表面積為4.0-6.0m2/g，並進行了表面處理，該處理能改進其防火性能並獲得可令人接受的伸長率，其加入的比例為配方總重量的55％-70％。
9.權利要求8的「低壓電纜包皮」，其特徵在於氫氧化鎂的比例為配方總重量的60％。
10.-上述權利要求的「低壓電纜包皮」，其特徵在於在防火材料中用作增效劑的EVA(70％醋酸酯)的比例為配方總重量的0.5％-2％。
11.權利要求10的「低壓電纜包皮」，其特徵在於EVA的比例為佔配方總重量的1％。
12.權利要求1的「低壓電纜包皮」，其特徵在於對應於下述熱塑性配方的一次絕緣層抗高衝擊聚丙烯共聚物 70＞25％無規聚丙烯30＞25％增強聚乙烯樹脂40＞11.2％聚烯烴高彈體 60＞11.2％氫氧化鎂 60％EVA700 1％Irganox 1010 2.5％Irganox MD 1024 0.3％
全文摘要
「低壓電纜包皮」，C類，其使用溫度為－40℃～+125℃，用於汽車、航空、船舶中，具有簡化和/或超細絕緣層，不含滷素並由聚合物組合物組成。所述包皮採用熱塑性(非網狀的)聚合物材料製成，所用材料作為如下組成的共混物使用剛性相，含有成核劑的各種聚丙烯的共混物，其具有足夠的流動性可供擠出；彈性相，具有足夠流動性可供擠出，密度＞0.906克/釐米
文檔編號C08L23/16GK1462040SQ0313815
公開日2003年12月17日 申請日期2003年5月27日 優先權日2002年5月27日
發明者A·R·阿比斯 申請人:德拉卡電纜工業有限公司