一種無鹵阻燃聚烯烴光纖料及其生產工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種無鹵阻燃聚烯烴光纖料及其生產工藝，本發明無鹵阻燃聚烯烴光纖料，采用包含下列組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；阻燃劑55～60重量份；相容劑2～6重量份；增效劑2重量份；加工助劑0.5～5重量份；上述阻燃劑為有機磷系阻燃劑，或為，以Mg(OH)2、AL(OH)3為主，再輔以SbO2的阻燃劑。本發明上述無鹵阻燃聚烯烴光纖料的生產工藝，包含以下步驟：(1)配料；(2)密煉；(3)冷卻；(4)切粒；(5)脫水；(6)分揀；(7)干燥；(8)包裝入庫；將干燥完畢的料粒包裝好，入庫。
【專利說明】
一種無商阻燃聚烯烴光纖料及其生產工藝
技術領域
[0001] 本發明涉及一種無鹵阻燃聚烯烴光纖料及其生產工藝。
【背景技術】
[0002] 無鹵阻燃聚烯烴光纖料一般用于護套材料，其具有非常好的阻燃性能，但是長期 以來無鹵阻燃聚烯烴光纖料的配方技術以及加工技術都被國外企業所壟斷，國內使用的大 都是進口料，因此其價位較高，但是國內加工制得的XLPE電纜料的阻燃性能差，加工性能 低，熱穩定性差，使用壽命短。
【發明內容】
[0003] 本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種無鹵阻燃 聚烯烴光纖料及其生產工藝，采用該配方及生產工藝生產出來的無齒阻燃聚烯烴光纖料具 有較高的阻燃性能；同時還具有更好的加工性能，熱穩定性更高，耐老化性能強，使用壽命 長。
[0004] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種無鹵阻燃聚烯烴光纖料，采用 包含下列組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] 阻燃劑55~60重量份；
[0008] 相容劑2~6重量份；
[0009] 增效劑2重量份；
[0010] 加工助劑〇· 5~5重量份；
[0011] 上述阻燃劑為有機磷系阻燃劑，或為，以Mg(0H)2、AL(0H)3為主，再輔以Sb0 2的阻 燃劑。
[0012] 作為上述LTPE的一種【具體實施方式】，所述LTPE為TAFMER樹脂或Exact樹脂；
[0013] 作為上述阻燃劑的一種【具體實施方式】，所述有機磷系阻燃劑為磷氮阻燃劑，以磷 氮阻燃劑的總重量計，磷的質量分數為22. 1~23. 5%，氮的質量分數為21%。
[0014] 作為上述加工助劑的一種【具體實施方式】號，所述加工助劑選自硬脂酸、硬脂酸鎂、 白油、有機硅油和石蠟中一種或多種的組合。
[0015] 本發明還公開了上述一種無鹵阻燃聚烯烴光纖料的生產工藝，包含以下步驟：
[0016] (1)配料；按重量配比稱取低密度聚乙烯（LTPE) 10~15重量份；乙烯-醋酸乙烯 共聚物（EVA) 30~35重量份；阻燃劑55~60重量份；相容劑2~6重量份；增效劑2重 量份；加工助劑〇. 5~5重量份；
[0017] (2)密煉；將步驟（1)中稱取的配料混合加入密煉機進行混煉塑化，并進行真空水 分處理，最終擠出成型；
[0018] ⑶冷卻；將步驟⑵擠出成型的產品進行快速冷卻，使混煉后的產品迅速結晶， 降低表面溫度，防止產品相互粘連；
[0019] ⑷切粒；將步驟⑶中冷卻后的廣品送入切粒機切粒；
[0020] (5)脫水；將切粒機中排出的料粒送入離心機脫水機進行脫水，初步濾除表面水 分，便于后續分揀；
[0021] (6)分揀；將脫水后的料粒送入振動篩分揀，同時通過調整振動篩篩網孔徑設置 分揀出較大和較小的不合格料粒，選出尺寸相對均勻的料粒；
[0022] (7)干燥；將分揀得到的均勻料粒通過輸送風機輸送至干燥攪拌桶進行預混和干 燥；
[0023] (8)包裝入庫；將干燥完畢的料粒包裝好，入庫。
[0024] 作為上述生產工藝中密煉機的一種優選實施方式，所述密煉機由進料口到出料口 分成第一至第十共十個溫區，其中第一溫區的加熱溫度為130~140°C，第二至第九溫區的 加熱溫度為150~170°C，第十溫區的加熱溫度為160~185°C ;
[0025] 所述密煉機的螺桿長徑比為20~25,壓縮比為1~1. 5 ;
[0026] 所述密煉機的機膛和螺桿均包含冷卻機構，所述機膛采用風機強吹風制冷的冷卻 機構，所述螺桿采用往螺桿中心注冷卻液的冷卻機構；
[0027] 所述密煉機的各個溫區的溫度精度控制在±2°C內；所述密煉機后四個溫區的溫 差小于等于l〇°C。
[0028] 作為上述密煉機的一種改進，所述密煉機的十個溫區至少包含加熱段，熔融段，熔 體輸送段，混煉段，均化段，機頭計量段；其溫度控制參數為：加料段130°C，熔融段160°C， 熔體輸送段160~180°C，混煉段160°C，均化段180°C，機頭計量段185°C。
[0029] 進一步的是：所述第一溫區為進料段溫區，所述第十溫區為出料段溫區。
[0030] 作為上述生產工藝的一種【具體實施方式】，所述步驟（1)與步驟（2)之間還包含攪 拌混合的步驟，該步驟是將步驟（1)中的所有配料送入攪拌混合機進行高速攪拌混合，混 合后的原料最終送入步驟（2)中的密煉機。
[0031] 作為上述生產工藝中，步驟（3)的一種優選實施方式，所述步驟（3)中的冷卻采用 分段冷卻方式，所述分段冷卻依次包含熱水冷卻段，空氣冷卻段和冷水冷卻段；所述熱水冷 卻段的熱水溫度大于等于75°C ;;所述步驟（6)與步驟（7)之間還包含首樣確認的步驟， 該步驟是將步驟(6)中一開始分揀出的料粒的規格進行檢查；所述步驟（7)和步驟（8)之 間還包含成品檢驗的步驟，該步驟是將步驟（7)中干燥完畢的料粒進行質量檢驗，挑選出 不合格的產品，將完全合格的產品進行步驟（8)的包裝入庫。
[0032] 作為上述生產工藝中，步驟（7)的一種優選實施方式，所述步驟（7)中的干燥溫度 為70°C，干燥時間為2~4小時，所述干燥攪拌桶為真空干燥設備的干燥攪拌桶。
[0033] 本發明與現有技術相比具有以下優點：
[0034] 本發明是我們為了順應市場需求，經過近幾年的努力創新，以及技術和加工工藝 的積累研發出的無鹵阻燃聚烯烴光纖料及其生產工藝；本發明符合新世紀人們對阻燃材料 無鹵素化、低煙無毒、綠色環保化的要求。采用本發明制得的無鹵阻燃聚烯烴光纖料與熱塑 性彈性體相容性好，制品燃燒時不熔滴；具有優異的加工性能，熱穩定性高；具有良好的耐 老化性，可多次回收加工使用；阻燃效率高，不影響制品顏色；同時還綠色環保，符合各國 環保要求。
【附圖說明】：
[0035] 圖1為本發明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面結合實施例描述本發明【具體實施方式】：
[0037] 圖1示出了本發明所公開的無鹵阻燃聚烯烴光纖料的生產工藝，其可以直接用于 本發明所公開的無鹵阻燃聚烯烴光纖料的配方的標準化生產。具體的，
[0038] 本發明公開的一種無鹵阻燃聚烯烴光纖料，采用包含下列組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] 阻燃劑55~60重量份；
[0042] 相容劑2~6重量份；
[0043] 增效劑2重量份；
[0044] 加工助劑0· 5~5重量份；
[0045] 上述阻燃劑為有機磷系阻燃劑，或為，以Mg(0H)2、AL(0H)3為主，再輔以Sb0 2的阻 燃劑。
[0046] 上述阻燃劑中輔以再輔以Sb02阻燃劑，主要起協同作用，以減少Mg(0H) 2、AL(0H)3 的用量來改善材料的相容性、分散性、抗沖擊能力；此外，還可以添加提高材料斷裂伸長率 和抗張強度的偶聯劑。燃燒時，阻燃填充劑Mg(0H) 2、AL(0H)3會釋放出結晶水，吸收大量的 熱量，與此同時，脫水反應會產生大量的水蒸汽，它可以稀釋可燃性氣體，從而阻止燃燒，另 外還會在材料表面形成一層不熔不燃的Mg0、AL 203，阻斷了電線電纜絕緣或護套與外界的熱 氧化反應的通道，最終導致材料阻燃、自熄。
[0047] 優選的，上述LTPE為TAFMER樹脂或Exact樹脂；
[0048] 優選的，上述有機磷系阻燃劑為磷氮阻燃劑，以磷氮阻燃劑的總重量計，磷的質量 分數為22. 1~23. 5%，氮的質量分數為21%。
[0049] 優選的，上述加工助劑的一種【具體實施方式】號，所述加工助劑選自硬脂酸、硬脂酸 鎂、白油、有機硅油和石蠟中一種或多種的組合。
[0050] 本發明還公開了上述一種無鹵阻燃聚烯烴光纖料的生產工藝，包含以下步驟：
[0051] (1)配料；按重量配比稱取低密度聚乙烯（LTPE) 10~15重量份；乙烯-醋酸乙烯 共聚物（EVA) 30~35重量份；阻燃劑55~60重量份；相容劑2~6重量份；增效劑2重 量份；加工助劑〇. 5~5重量份；
[0052] (2)密煉；將步驟（1)中稱取的配料混合加入密煉機進行混煉塑化，并進行真空水 分處理，最終擠出成型；
[0053] (3)冷卻；將步驟⑵擠出成型的產品進行快速冷卻，使混煉后的產品迅速結晶， 降低表面溫度，防止產品相互粘連；
[0054] (4)切粒；將步驟（3)中冷卻后的廣品送入切粒機切粒；
[0055] (5)脫水；將切粒機中排出的料粒送入離心機脫水機進行脫水，初步濾除表面水 分，便于后續分揀；
[0056] (6)分揀；將脫水后的料粒送入振動篩分揀，同時通過調整振動篩篩網孔徑設置 分揀出較大和較小的不合格料粒，選出尺寸相對均勻的料粒；
[0057] (7)干燥；將分揀得到的均勻料粒通過輸送風機輸送至干燥攪拌桶進行預混和干 燥；
[0058] (8)包裝入庫；將干燥完畢的料粒包裝好，入庫。
[0059] 優選的，上述密煉機由進料口到出料口分成第一至第十共十個溫區，其中第一溫 區的加熱溫度為130~140°C，第二至第九溫區的加熱溫度為150~170°C，第十溫區的加 熱溫度為160~185°C ;
[0060] 由于本發明無鹵阻燃聚烯烴光纖料中的阻燃劑Mg(0H)2、AL(0H) 3的含量較大以 上，使得其在塑化溫度下具有比聚氯乙烯、非阻燃及含鹵阻燃聚烯烴材料更高的粘度，這一 特點導致了其在擠出設備和工藝與其他材料有所不同。
[0061] 具體的，本發明的密煉機長徑比一般為20-25,但相比較而言，螺桿長徑比為20擠 出設備擠出的護套表面更光滑，這是因為低煙無鹵阻燃聚烯烴材料中高填充量的Mg(0H) 2、 AL(0H)3在長徑比為25螺桿中停留、受熱的時間更長，受熱分解的可能性更高而影響護套表 面質量，同時因為阻燃劑含量較高，增加了材料與螺桿及機膛間的摩擦力。螺桿壓縮比、螺 槽深度、螺旋升角、螺桿與機膛間隙等而言，壓縮比越大、螺槽深度越深、螺旋升角越小、螺 桿與機膛間歇越小等對無鹵阻燃聚烯烴材料在螺桿中承受的剪切作用和摩擦力就更大，產 生的摩擦熱也更大，容易引起無鹵阻燃聚烯烴材料的熱分解。所以，阻燃聚烯烴材料的擠出 設備主要螺桿參數為：螺桿長徑比20-25 ;壓縮比1-1. 5。我公司選用的就是所謂阻燃聚烯 烴專用螺桿（也稱低功螺桿），長徑比為24,壓縮比為1. 16。
[0062] 同時還由于阻燃聚烯烴塑料中加入了大量的阻燃劑，所以對擠塑機的加熱和冷卻 系統提出了更高的要求，如果溫度過低的話，會導致阻燃聚烯烴擠出困難，擠出壓力過大， 擠出護套表面粗糙無光澤；溫度過高，會導致阻燃劑分解，擠出護套出現氣泡或變色現象。 同時，由于阻燃聚烯烴中阻燃劑加入量大，在機膛擠出過程中，會產生大量的摩擦熱和剪切 熱，導致阻燃聚烯烴溫度持續升高，為了避免溫度過高導致阻燃劑分解，必須對機膛和螺桿 進行冷卻。機膛一般采用風機強吹風制冷方式，螺桿冷卻一般采用往螺桿中心注冷卻液的 方式。為了保證擠出護套的質量，必須將擠出機各擠出段溫度精度控制在±2°C內。不同規 格和不同廠家同規格擠塑機的溫區設置都會有較大差異，具體溫度設置要根據試驗情況進 行確定，要注意的是，前三區或四區溫度不能太高，后四區溫差不能超過l〇°C，溫水區溫度 不能低于70°C。
[0063] 優選的，上述密煉機的十個溫區至少包含加熱段，熔融段，熔體輸送段，混煉段， 均化段，機頭計量段；其溫度控制參數為：加料段130°C，熔融段160°C，熔體輸送段160~ 180°C，混煉段160°C，均化段180°C，機頭計量段185°C。
[0064] 優選的，上述第一溫區為進料段溫區，所述第十溫區為出料段溫區。
[0065] 優選的，上述步驟（1)與步驟（2)之間還包含攪拌混合的步驟，該步驟是將步驟 (1)中的所有配料送入攪拌混合機進行高速攪拌混合，混合后的原料最終送入步驟（2)中 的密煉機。
[0066] 優選的，上述步驟（3)中的冷卻采用分段冷卻方式，所述分段冷卻依次包含熱水 冷卻段，空氣冷卻段和冷水冷卻段；由于該材料中含有LDPE等非極性結晶型材料，從機頭 出來的塑料溫度在150°C以上，為了消除非極性材料結晶過程中產生的內應力，必須對擠出 后的電纜護套進行分段冷卻。適當調整機頭模口與第一節水槽間的距離，根據生產速度和 第一節水槽水溫進行調節，如果生產速度快或第一節水槽水溫低，可以適當加大模口和第 一節水槽的距離；如果生產速度較慢或第一節水槽水溫較高，則可以適當減少模口與第一 節水槽間的距離。
[0067] 首先是熱水冷卻，塑料從擠塑機機頭出來后，隨著熱量的散發，塑料溫度逐漸降 低，但較室溫還是高出許多，此時還不能立即采用常溫水或冷水進行冷卻，第一節水槽必須 采用熱水進行冷卻，熱水溫度應盡可能高，一般不應低于75°C。
[0068] 其次是空氣冷卻，從熱水冷卻出來的電纜溫度進一步降低，但較一般20°C常溫冷 卻水還是高出許多，如果從第一節熱水槽出來的電纜直接進入冷水冷卻，溫度驟降會導致 護套材料中部分非極性材料結晶不完全，影響護套材料的機械物理性能和使用壽命。所以， 從第一節熱水槽出來后，還需要將電纜在空氣中散發一部分熱量，降低溫度。根據生產速度 和電纜在收線盤處的余溫情況，盡量增加空氣冷卻的長度，以保證護套材料中非極性材料 充分結晶。
[0069] 最后是冷水冷卻，經過一段空氣自然冷卻后的電纜護套外表溫度已經與室溫比較 接近，但由于護套有一定的厚度，護套表面的溫度已經降下來了，但護套內部的熱量還沒有 散發完，為了將護套內層的溫度也降下來，就必須采用冷水進行冷卻。一般地，護套冷卻用 水都是采用熱交換循環設備重復使用的。
[0070] 所述步驟（6)與步驟（7)之間還包含首樣確認的步驟，該步驟是將步驟(6)中一 開始分揀出的料粒的規格進行檢查；所述步驟（7)和步驟（8)之間還包含成品檢驗的步驟， 該步驟是將步驟（7)中干燥完畢的料粒進行質量檢驗，挑選出不合格的產品，將完全合格 的產品進行步驟（8)的包裝入庫。
[0071] 現在塑料的包裝通常采用塑料膜加牛皮紙的方式，該包裝方式具有非常好的防潮 性能。在擠出護套前，如果塑料包裝袋已經開封或破損，必須對塑料進行干燥，干燥溫度 70°C，干燥時間2-4小時即可，干燥溫度不可過高，時間不可過長，否則可能導致塑料中部 分材料分解，最好采用真空干燥設備。對于包裝完好的塑料，則無需進行干燥。
[0072] 我公司就曾遇到過這樣的情況：我公司采用的是本色FRPE材料加色母粒混合確 定顏色的方式，在對混合好的材料進行干燥時，因為溫度過高，使得色母料中的EVA成分受 熱發粘將FRPE材料粘結成團的現象，如果發現不及時，就會導致擠出機脫料的嚴重后果。 [0073] 按上述生產工藝進行無鹵阻燃聚烯烴護光纖料（護套）的擠出，經送UL美國試驗 室測試，測試結果如下：
[0074]
[0076] 上面對本發明優選實施方式作了詳細說明，但是本發明不限于上述實施方式，在 本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種 變化。
[0077] 不脫離本發明的構思和范圍可以做出許多其他改變和改型。應當理解，本發明不 限于特定的實施方式，本發明的范圍由所附權利要求限定。
【主權項】
1. 一種無鹵阻燃聚烯烴光纖料，其特征在于，采用包含下列組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； 阻燃劑55~60重量份； 相容劑2~6重量份； 增效劑2重量份； 加工助劑〇. 5~5重量份； 上述阻燃劑為有機磷系阻燃劑，或為，以Mg(0H)2、AL(0H)3為主，再輔以SbO 2的阻燃劑。2. 如權利要求1所述的一種無鹵阻燃聚烯烴光纖料，其特征在于：所述LTPE為TAFMER 樹脂或Exact樹脂； 所述有機磷系阻燃劑為磷氮阻燃劑，以磷氮阻燃劑的總重量計，磷的質量分數為 22. 1~23. 5%，氮的質量分數為21%。 所述加工助劑選自硬脂酸、硬脂酸鎂、白油、有機硅油和石蠟中一種或多種的組合。3. 權利要求1~2所述的一種無鹵阻燃聚烯烴光纖料的生產工藝，包含以下步驟： (1) 配料；按重量配比稱取低密度聚乙烯（LTPE) 10~15重量份；乙烯-醋酸乙烯共聚 物（EVA) 30~35重量份；阻燃劑55~60重量份；相容劑2~6重量份；增效劑2重量份； 加工助劑〇. 5~5重量份； (2) 密煉；將步驟（1)中稱取的配料混合加入密煉機進行混煉塑化，并進行真空水分處 理，最終擠出成型； (3) 冷卻；將步驟（2)擠出成型的產品進行快速冷卻，使混煉后的產品迅速結晶，降低 表面溫度，防止產品相互粘連； (4) 切粒；將步驟（3)中冷卻后的產品送入切粒機切粒； (5) 脫水；將切粒機中排出的料粒送入離心機脫水機進行脫水，初步濾除表面水分，便 于后續分棟； (6) 分揀；將脫水后的料粒送入振動篩分揀，同時通過調整振動篩篩網孔徑設置分揀 出較大和較小的不合格料粒，選出尺寸相對均勻的料粒； (7) 干燥；將分揀得到的均勻料粒通過輸送風機輸送至干燥攪拌桶進行預混和干燥； (8) 包裝入庫；將干燥完畢的料粒包裝好，入庫。4. 如權利要求3所述的生產工藝，其特征在于：所述密煉機由進料口到出料口分成第 一至第十共十個溫區，其中第一溫區的加熱溫度為130~140°C，第二至第九溫區的加熱溫 度為150~170°C，第十溫區的加熱溫度為160~185°C ; 所述密煉機的螺桿長徑比為20~25,壓縮比為1~1. 5 ; 所述密煉機的機膛和螺桿均包含冷卻機構，所述機膛采用風機強吹風制冷的冷卻機 構，所述螺桿采用往螺桿中心注冷卻液的冷卻機構； 所述密煉機的各個溫區的溫度精度控制在±2°C內；所述密煉機后四個溫區的溫差小 于等于KTC。5. 如權利要求4所述的生產工藝，其特征在于：所述密煉機的十個溫區至少包含加熱 段，熔融段，熔體輸送段，混煉段，均化段，機頭計量段；其溫度控制參數為：加料段130°C， 熔融段160°C，熔體輸送段160~180°C，混煉段160°C，均化段180°C，機頭計量段185°C。6. 如權利要求5所述的生產工藝，其特征在于：所述第一溫區為進料段溫區，所述第十 溫區為出料段溫區。7. 如權利要求3所述的生產工藝，其特征在于：所述步驟（1)與步驟（2)之間還包含 攪拌混合的步驟，該步驟是將步驟（1)中的所有配料送入攪拌混合機進行高速攪拌混合， 混合后的原料最終送入步驟（2)中的密煉機。8. 如權利要求3所述的生產工藝，其特征在于：所述步驟（3)中的冷卻采用分段冷卻 方式，所述分段冷卻依次包含熱水冷卻段，空氣冷卻段和冷水冷卻段；所述熱水冷卻段的熱 水溫度大于等于75°C ;;所述步驟（6)與步驟（7)之間還包含首樣確認的步驟，該步驟是 將步驟（6)中一開始分揀出的料粒的規格進行檢查；所述步驟（7)和步驟（8)之間還包含 成品檢驗的步驟，該步驟是將步驟（7)中干燥完畢的料粒進行質量檢驗，挑選出不合格的 產品，將完全合格的產品進行步驟（8)的包裝入庫。9. 如權利要求3所述的生產工藝，其特征在于：所述步驟（7)中的干燥溫度為70°C，干 燥時間為2~4小時，所述干燥攪拌桶為真空干燥設備的干燥攪拌桶。
【文檔編號】C08K3/22GK105885183SQ201410425073
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年8月27日
【發明人】周志堅
【申請人】周志堅