專利名稱：生產電纜絕緣材料的方法
技術領域：
本發明涉及一種生產電纜保護材料(electrical cable protecting material)的方法，更具體地說，涉及一種生產電線(electrical wires)或電纜(electrical cable)用的烯烴型保護材料，例如形式為管或帶的車輛用的電氣配線(wire harness)。
由于其卓越的機械強度、易于能圍繞電纜四周擠出以及其卓越地柔韌性、著色性(例如可涂覆性)和成本低廉之故，聚氯乙烯已被廣泛地用作車輛電纜的涂覆材料(coating material)。
然而，由于近年來全球環境保護措施的采用，車輛部件(包括汽車用電纜的涂層)的生產商已開始使用無鹵素的烯烴型聚合物例如烯烴型熱塑性彈性體來代替聚氯乙烯。特別是，使用那些例如彈性體的無鹵聚合物作為基料(base material)，補充有諸如溴型阻燃劑(flame retardant)的鹵素型阻燃劑(參見專利文獻例如JP-A-5-320439、JP-A-10-195254、P2000-86563A、P2000-290439A、P2001-6447A)。
當擠塑含烯烴型聚合物例如彈性體的組合物時，在擠塑溫度低時，產品表面易于變粗糙(熔體破裂)。結果，產品的耐磨性大大地降低。反之，當擠塑溫度太高時，形成不平衡的材料分布與冷卻形變(cooling-downdeformations)，從而大大地降低了耐磨性的下限。
本發明的一個目的是提供一種生產用于車輛中的電氣配線等中的電纜的保護材料的方法，例如，當通過擠塑法(extruding)生產管或片(帶)時，所述保護材料不存在上述的問題。
就此而言，本發明提供了一種生產電纜保護材料的方法，該方法包括在溫度范圍為約190℃-約250℃下擠塑烯烴型聚合物組合物諸如烯烴型熱塑性彈性體組合物的步驟。
優選，該擠塑步驟包括在溫度范圍為約200℃-約220℃下擠塑組合物的步驟。
通常，上述方法還包括混合與捏合(kneading)烯烴型聚合物和合適的添加劑的步驟，由此得到烯烴型聚合物組合物的粒料(pellets)，然后將粒料供應到擠塑步驟。
合適的是，上述擠塑步驟包括擠塑烯烴型聚合物組合物，例如烯烴型熱塑性彈性體組合物，其烯烴型聚合物具有JISA硬度范圍為約60-約95。
合適的是，上述擠塑步驟包括擠塑烯烴型聚合物組合物，例如烯烴型熱塑性彈性體組合物，其烯烴部份具有2-6個碳原子。
優選的是，上述擠塑步驟包括擠塑烯烴型聚合物組合物，例如烯烴型熱塑性彈性體組合物，其中烯烴部份是由丙烯-乙烯-丙烯共聚物形成的。
另外，上述混合與捏合步驟可包括混合與捏合作為合適的添加劑的至少一種選自溴型阻燃劑、三氧化銻、熱穩定劑(heat stabilizer)和潤滑劑的試劑。
混合與捏合步驟可包括混合與捏合溴型阻燃劑，該溴型阻燃劑的量應使得溴的量占烯烴型聚合物組合物總量的約1-約10％重量。
另外，混合與捏合步驟可包括混合與捏合其量為相對于100重量份的烯烴型聚合物的至少約0.5重量份的三氧化銻。
另外，混合與捏合步驟還可包括混合與捏合其量為相對于100重量份的烯烴型聚合物的至少約0.2重量份的熱穩定劑。
另外，混合與捏合步驟還可包括混合與捏合其量為相對于100重量份的烯烴型聚合物的至少約0.2重量份的潤滑劑。
本發明還涉及電纜保護材料，該材料是通過上述的方法得到的，例如通過包括在溫度范圍為約190℃-約250℃下擠塑烯烴型聚合物組合物諸如烯烴型熱塑性彈性體組合物的步驟的方法而得到的。
優選的是，上述材料是通過一種包括在溫度范圍為約200℃-約220℃下擠塑烯烴型聚合物組合物諸如烯烴型熱塑性彈性體組合物的步驟的方法得到的。
本發明還涉及由電纜保護材料制成的管或片，所說的材料是通過上述各方法得到的，例如通過一種包括在溫度范圍為約190℃-約250℃下擠塑烯烴型聚合物組合物諸如烯烴型熱塑性彈性體組合物的步驟的方法得到的。
優選的是，上述材料是通過一種包括在溫度范圍從約200℃-約220℃下擠塑烯烴型聚合物組合物諸如烯烴型熱塑性彈性體組合物的步驟的方法得到的。
本發明還提供一種包括多股(a plurality of)電纜的電氣配線，每股電纜用由電纜保護材料制成的管或片材覆蓋。所說的材料是通過上述各方法得到的，例如通過一種包括在溫度范圍為約190℃-約250℃下擠塑烯烴型聚合物組合物諸如烯烴型熱塑性彈性體組合物的步驟的方法得到的。
優選的是，上述材料是通過一種包括在溫度范圍為約200℃-約220℃下擠塑烯烴型聚合物組合物諸如烯烴型熱塑性彈性體組合物的步驟的方法得到的。
本發明的上述的與其他的目的、特征和優點由以下的作為非限制性的實施例給出的優選實施方案說明并參照附圖而清楚地看出，其中
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圖1示意性地顯示出刮擦試驗(scrape test)中所用的刀片；和
-圖2顯示出當進行刮擦試驗時刀片與烯烴型聚合物組合物試樣的布置。
作為烯烴型聚合物組合物例子的烯烴型熱塑性彈性體組合物是按下述制備和被特征化的。
本發明的烯烴型熱塑性彈性體組合物包含作為主要組分的烯烴(即，占至少50％重量的重復單元)。它具有的JIS硬度范圍通常為60-95，優選為70-93。JISA硬度是根據Japanese Industrial Standards(JlS)K7215(第434-438頁)所定義的方法，通過Durometer Type A測量的。
優選使用具有2-6個碳原子、優選為2-4個碳原子的烯烴，例如，乙烯、丙烯和丁烯。
烯烴型熱塑性彈性體組合物可以是均聚物或共聚物。還有，對所用的共聚物的類型沒有特別的限制。然而，優選使用丙烯-乙烯-丙烯共聚物。
商業上可購得的烯烴型熱塑性彈性體的例子包括由Montell SDK Sunrise制造的Catalloy KS-353P、Catalloy KS-081P、Catalloy KS-021P，以及由Tokuyama制造的PER T310E。
就本發明而言，對所用的溴基阻燃劑之類型并沒有特別的限制。迄今為止用于樹脂和橡膠的溴型阻燃劑均可被用于本發明中。用作阻燃劑的特別合適的含溴的化合物的例子包括四溴雙酚A的衍生物。
商業上可購得的阻燃劑的例子包括由Teijin Chemicals，Ltd.制造的FireGuard 3100(溴原子含量為68％重量)和由Tosoh Co.Ltd.制造的Flame Cut121R(溴原子含量為67％重量)。
溴型阻燃劑是這樣添加的以致鹵素的量為約1-約10％重量、優選為約1.2-約5％重量，以烯烴型熱塑性彈性體組合物的總量計。
當溴型阻燃劑的量低于上述的下限時，組合物就不能獲得充分的阻燃性。反之，當溴型阻燃劑的量高于上述的上限時，組合物的比重變得太高，從而使組合物的重量不能減輕。
相對于100重量份的烯烴型熱塑性彈性體，三氧化銻的添加量至少為約0.5重量份、優選至少為約1重量份。
當三氧化銻的量低于約0.5重量份時，化合物就不具有充分的阻燃性。盡管三氧化銻具有具體的上限，但是當三氧化銻被過量添加時，組合物的比重就會變得太高。
為了改進烯烴型熱塑性彈性體組合物的熱穩定性，可以添加熱穩定劑(抗氧化劑與抗老化劑)。這樣的熱穩定劑之例子包括位阻酚型(hinderedphenol-type)抗老化劑、單酚型抗氧劑、雙酚型抗氧劑、三酚型抗氧劑、多酚型抗氧化劑、硫代雙酚型抗氧化劑和亞磷酸酯型抗老化劑。
商業上可購得的這樣產物之例子包括Tominox TT(由YoshitomiFinechemical Co.Ltd制造的位阻酚型抗老化劑)，Nocrack200(由Ouchi ShinkoChemical Industrial Co.Ltd制造的單酚型抗老化劑)，Nocrack NS-6(由OuchiShinko Chemical Industrial Co.Ltd制造的雙酚型抗老化劑)和Nocrack 300(由Ouchi Shinko Chemical Industrial Co.Ltd制造的硫代雙酚型抗老化劑)。
熱穩定劑的添加量通常為相對于100重量份的烯烴型熱塑性彈性體，至少約0.2重量份、優選為至少約0.5重量份。
在本發明的烯烴型熱塑性彈性體組合物中還可添加潤滑劑以便改進其模塑性(moldability)。這樣的潤滑劑之例子包括，例如，脂肪酸及其金屬鹽及其酰胺等等。
潤滑劑的添加量為相對于100重量份的烯烴型熱塑性彈性體，至少約0.2重量份、優選為至少約0.5重量份。
此外，通常用于電氣配線部件材料的彈性體組合物中的任何已知的添加劑均可被添加到本發明的烯烴型熱塑性彈性體組合物中。這樣的添加劑之例子包括任何類型的著色劑和防電荷劑(charge-preventing agent)。添加劑的量由其類型的功能來確定。
在本發明中，上述的組分或添加劑可按照任何已知的方法進行混合和捏合并可通過造粒機(pelletizer)轉變成粒料(pellets)。所獲得的粒料可被擠塑以便得到保護材料。對捏合與造粒的條件沒有特別的限制。可以使用與現有技術相同的條件。
根據本發明的方法，在溫度范圍為約190℃-約250℃、優選為約200℃-約220℃下擠塑組合物。通過將組合物的溫度調整在上述范圍內，組合物的粘度能被調節到合適的范圍內。結果是，被擠塑的材料形成平滑流動的表面而沒有不平衡的材料分布。由此生產的保護材料具有改進的耐磨性。
在本發明中，除了對組合物的溫度外，對其他的擠塑條件沒有特別的限制。
實施例
現在參照下列的實施例和比較例對本發明進行更詳細的說明。
實施例1-5
通過混合以所指出的量混合各組分、然后在加壓的捏合機(pressurizedkneader)(體積20升)中在約180℃下對它們捏合約10分鐘來制備表1所示的組合物(Ex1-5)。然后，借助造粒機將組合物轉變為粒料。根據JISK7201測定所得粒料的氧指數(OI)(它被用來評估組合物的阻燃性)。當OI高于27時，組合物被認為是好的。評估的結果也被示于表1中。
表11)由Montell SDK Sunrise制造的Catalloy KS-081P2)Fire Guard 3100，由Teijin Chemicals，Ltd制造，溴原子含量為68％重量3)由Mikuni Seiren Co.Ltd.制造4)位阻酚抗老化劑，由Yoshitomi Finechemical Co.Ltd制造5)由Mizusawa Industrial Chemicals，Ltd.制造。
實施例1-4和比較例1-4
在加壓的捏合機(體積為20升)將表1中所示的實施例3的各組分以各自的量混合在一起，在180℃下捏合約10分鐘，使用造粒機將其轉變成粒料。通過在擠塑機中以35米/分的擠塑速度(線速度)擠塑所得的粒料形成電氣配線保護管(wire-harness protecting tube)(厚度0.3毫米；內徑10毫米)。在成型(molding)期間組合物(樹脂)的溫度示于表2和表3中。
評估所得產品的外觀(external aspect)(擠出的皮層和材料分布)。還根據下文中所說的方法測定產品的耐磨性和抗拉強度。
耐磨性(刮擦試驗)
按圖2中所示，將圖1中所示的刀片(由淬火鋼制造)往復運動以便在試樣上來回運動，所施的力為10N。刀片在23℃下以每秒一個來回運動的速率往復運動，往復幅度為10mm。記錄所計數的來回次數直至樣品完全刮掉和消失為止之。超過150次的來回次數被認為是好結果。
抗拉強度
根據JIS K6310抗拉強度試驗測定直至斷裂點時的抗拉強度。認為所要求的值至少達15.7MPa。
結果示于表2和表3中。
表2
表3
當擠塑期間組合物(樹脂)溫度低于約180℃時，在所形成的管的表面上熔體破碎。當溫度高于約250℃，形成不平衡的材料分布。
權利要求
1.一種生產電纜保護材料的方法，所說的方法包括在溫度范圍為約190℃-約250℃下擠塑烯烴型聚合物組合物的步驟。
2.根據權利要求1的方法，其中所說的擠塑步驟包括擠塑烯烴型熱塑性彈性體組合物。
3.根據權利要求1或2的方法，其中所說的擠塑步驟包括在溫度范圍為約200℃-約220℃下擠塑所說的烯烴型聚合物組合物。
4.根據權利要求1-3中任一項權利要求的方法，其中所說的方法還包括混合和捏合烯烴型聚合物和合適的添加劑，由此得到所說的烯烴型聚合物組合物的粒料，然后將所說的粒料供應到所說的擠塑步驟。
5.根據權利要求1-4中任一項權利要求的方法，其中所說的擠塑步驟包括擠塑烯烴型聚合物組合物，該烯烴型聚合物組合物的烯烴型聚合物具有JISA硬度范圍為約60-約95。
6.根據權利要求1-5中任一項權利要求的方法，其中所說的擠塑步驟包括擠塑烯烴型聚合物組合物，該烯烴型聚合物組合物的烯烴部份具有2-6個碳原子。
7.根據權利要求1-6中任一項權利要求的方法，其中所說的擠塑步驟包括擠塑烯烴型聚合物組合物，該烯烴型聚合物組合物的烯烴部份是由丙烯-乙烯-丙烯共聚物形成的。
8.根據權利要求4的方法，其中所說的混合和捏合步驟包括混合和捏合作為所述合適的添加劑的至少一種選自溴型阻燃劑、三氧化銻、熱穩定劑、潤滑劑的試劑。
9.根據權利要求8的方法，其中所說的混合和捏合步驟包括混合和捏合溴型阻燃劑，該溴型阻燃劑的量為使得溴的量占所說的烯烴型聚合物組合物的總量的約1-約10％重量。
10.根據權利要求8或9的方法，其中所說的混合和捏合步驟包括混合和捏合三氧化銻，相對于100重量份烯烴型聚合物，所述三氧化銻的量至少為約0.5重量份。
11.根據權利要求8-10中任一項權利要求的方法，其中所說的混合和捏合步驟包括混合和捏合熱穩定劑，相對于100重量份烯烴型聚合物，所述熱穩定劑的量至少為約0.2重量份。
12.根據權利要求8-11中任一項權利要求的方法，其中所說的混合和捏合步驟包括混合和捏合潤滑劑，相對于100重量份烯烴型聚合物，所述潤滑劑的量至少為約0.2重量份。
13.通過權利要求1-12中任一項權利要求的方法得到的電纜保護材料。
14.由電纜保護材料制成的管或片材，所說的電纜保護材料是通過權利要求1-12中任一項權利要求的方法得到的。
15.一種電氣配線，包括多股電纜，每股電纜用由電纜保護材料制成的管或片材覆蓋，所說的材料是通過權利要求1-12中任一項權利要求的方法得到的。
全文摘要
本發明涉及一種通過擠塑烯烴型聚合物組合物生產電纜保護材料的方法，所說的組合物例如為烯烴型熱塑性彈性體組合物。擠塑的電纜保護材料具有平滑流動的表面，且形成好的平衡的材料分布。因此，該電纜保護材料具有好的耐磨性。這樣的材料是通過混合和捏合烯烴型聚合物和合適的添加劑以致制成烯烴型聚合物組合物、將所說的組合物切成粒料、以及在將組合物溫度保持在190℃－250℃的同時擠塑粒料而形成的。
文檔編號B29C47/02GK1406738SQ0213193
公開日2003年4月2日 申請日期2002年9月5日 優先權日2001年9月5日
發明者新井要子 申請人:住友電裝株式會社