無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供機(jī)械特性、耐老化性、耐油性、低溫特性、阻燃性、安全性優(yōu)異的無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜。該無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜的特征在于，具備：絞線導(dǎo)體；覆蓋該絞線導(dǎo)體的內(nèi)部半導(dǎo)電層；在該內(nèi)部半導(dǎo)電層的外周隔著絕緣層設(shè)置的外部半導(dǎo)電層；和在該外部半導(dǎo)電層的外周設(shè)置的護(hù)套層，上述護(hù)套層含有100重量份的以乙烯-乙酸乙烯酯共聚物作為主要成分的烯烴類聚合物、80～200重量份的金屬氫氧化物和0.5～10重量份的交聯(lián)劑，并已進(jìn)行了交聯(lián)。
【專利說明】無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械特性、耐老化性、耐油性、低溫特性、阻燃性、安全性優(yōu)異的無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜。

【背景技術(shù)】
[0002]在高速鐵道車輛中，為了提高行駛速度，需要從架空線經(jīng)由導(dǎo)電弓向車輛內(nèi)引入高電壓的電力，使用鐵道車輛用特別高壓電纜。
[0003]具體而言，有將導(dǎo)電弓與在車輛底板下部設(shè)置的變壓器連結(jié)的牽引電纜和將車輛間連接供給電力的車輛連接電纜。
[0004]這種鐵道車輛用特別高壓電纜，當(dāng)然要求電特性，還要求對外傷和磨損等的機(jī)械特性、耐老化性和耐油性等耐環(huán)境性、阻燃性。另外，因?yàn)橐苍诤涞貐^(qū)使用，所以要求低溫特性也優(yōu)異。
[0005]為此，一直以來，作為上述特性優(yōu)異的護(hù)套材料，使用氯丁二烯橡膠，這樣的特別高壓電纜已實(shí)用化。
[0006]但是，上述使用氯丁二烯橡膠的特別高壓電纜，在火災(zāi)時會產(chǎn)生大量的不燃性的鹵素類氣體，想要利用其將電纜周圍的氧氣阻斷，防止燃燒，雖然發(fā)揮充分的阻燃性，但是，此時產(chǎn)生的鹵素類氣體等大多是有毒氣體，存在產(chǎn)生大量的含有有毒氣體的煙的缺點(diǎn)。
[0007]因此，期望代替上述氯丁二烯橡膠，在聚烯烴類樹脂中混合氫氧化鎂或氫氧化鋁等金屬氫氧化物作為阻燃劑，重視火災(zāi)時的安全性的無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜。
[0008]到目前為止，為了將高阻燃性的無齒樹脂組合物應(yīng)用于電線、電纜，僅利用金屬氫氧化物難以使充分的阻燃性和優(yōu)異的機(jī)械特性兼得，因此，公開了:添加紅磷等含磷阻燃劑作為阻燃助劑的方法(專利文獻(xiàn)I~3);使用乙酸乙烯酯含量高的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)作為基礎(chǔ)聚合物，添加氰尿酸三聚氰胺等1，3，5-三嗪衍生物的方法(專利文獻(xiàn)4~6)。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-42574號公報
[0012]專利文獻(xiàn)2:日本特開2002-42575號公報
[0013]專利文獻(xiàn)3:日本特開2003-113276號公報
[0014]專利文獻(xiàn)4:日本專利第3632735號公報
[0015]專利文獻(xiàn)5:日本專利第4398552號公報
[0016]專利文獻(xiàn)6:日本特開2005-200574號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0018]但是，當(dāng)添加含磷阻燃劑或1，3，5-三嗪衍生物作為阻燃助劑時，雖然可得到充分的阻燃性，但是，在燃燒時會產(chǎn)生有毒的磷化氫(PH3)、氮氧化物、氰化氫，因此，對于要求火災(zāi)時的安全性的無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜是不合適的。
[0019]因此，本發(fā)明的目的在于提供機(jī)械特性、耐老化性、耐油性、低溫特性、阻燃性、安全性優(yōu)異的無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜。
[0020]用于解決技術(shù)問題的手段
[0021]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面是一種無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜，其特征在于，具備:絞線導(dǎo)體；覆蓋該絞線導(dǎo)體的內(nèi)部半導(dǎo)電層；在該內(nèi)部半導(dǎo)電層的外周隔著絕緣層設(shè)置的外部半導(dǎo)電層；和在該外部半導(dǎo)電層的外周設(shè)置的護(hù)套層，上述護(hù)套層，相對于以乙酸乙烯酯含量為40wt%以上且小于50wt%并且熔體流動速率(MFR)為2.5g/10min以下的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)作為主要成分的烯烴類聚合物100重量份，含有80~200重量份的金屬氫氧化物和0.5~10重量份的交聯(lián)劑，并已進(jìn)行了交聯(lián)，在按照J(rèn)ISC3005的試驗(yàn)中，拉伸強(qiáng)度為8MPa以上，斷裂伸長率為200%以上，在100°C加熱168小時后的拉伸強(qiáng)度殘留率為70%以上、斷裂伸長率殘留率為60%以上，在100°C的IRM902號油中浸潰24小時后的拉伸強(qiáng)度殘留率和斷裂伸長率殘留率分別為60%以上，在-40°C冷卻10分鐘后的斷裂伸長率為100%以上，并且在-50°C冷卻10分鐘后的斷裂伸長率為30%以上，在按照BS6853的垂直燃燒試驗(yàn)中，炭化長度為2.5m以下。
[0022]本發(fā)明的第二方面是如本發(fā)明的第一方面所述的無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜，其特征在于，上述交聯(lián)劑為選自1，1- 二(叔丁基過氧基)環(huán)己烷、雙(1-甲基-1-苯基乙基)過氧化物和1，3- 二 (叔丁基過氧異丙基)苯中的至少I種。
[0023]本發(fā)明的第三方面是如本發(fā)明的第一方面或第二方面所述的無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜，其特征在于，上述絕緣層使用乙丙橡膠(EPR)、乙丁橡膠、乙己橡膠、乙辛橡膠或交聯(lián)聚乙烯。
[0024]發(fā)明效果
[0025]根據(jù)本發(fā)明，能得到機(jī)械特性、耐老化性、耐油性、低溫特性、阻燃性、安全性優(yōu)異的無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的一個實(shí)施方式的鐵道車輛用特別高壓電纜的剖面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明提供一種無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜，其具備:絞線導(dǎo)體；覆蓋該絞線導(dǎo)體的內(nèi)部半導(dǎo)電層；在該內(nèi)部半導(dǎo)電層的外周隔著絕緣層設(shè)置的外部半導(dǎo)電層；和在該外部半導(dǎo)電層的外周設(shè)置的護(hù)套層，該無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜實(shí)現(xiàn)了:在按照J(rèn)ISC3005的試驗(yàn)中，拉伸強(qiáng)度為8MPa以上，斷裂伸長率為200%以上，在100°C加熱168小時后的拉伸強(qiáng)度殘留率為70%以上、斷裂伸長率殘留率為60%以上，在100°C的IRM902號油中浸潰24小時后的拉伸強(qiáng)度殘留率和斷裂伸長率殘留率分別為60%以上，在-40°C冷卻10分鐘后的斷裂伸長率為100%以上，并且在-50°C冷卻10分鐘后的斷裂伸長率為30%以上，在按照BS6853的垂直燃燒試驗(yàn)中，炭化長度為2.5m以下。
[0028]為此，作為本發(fā)明的無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜的護(hù)套層中使用的具體的樹脂組成，使用:相對于以乙酸乙烯酯含量為40wt%以上且小于50wt%并且熔體流動速率(MFR)為2.5g/10min以下的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)作為主要成分的烯烴類聚合物100重量份，含有80~200重量份的金屬氫氧化物和0.5~10重量份的交聯(lián)劑,并進(jìn)行了交聯(lián)的樹脂。
[0029]此外，在此所說的主要成分，在將2種聚合物混合的情況下，是指相對于烯烴類聚合物占50重量％以上的成分，在將3種聚合物混合的情況下，是指占整體的三分之一以上的成分。
[0030]以下，對本發(fā)明的一個實(shí)施方式的無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜進(jìn)行說明。
[0031]本實(shí)施方式的護(hù)套層中使用的樹脂組合物，使用:相對于以乙酸乙烯酯含量為40wt%以上且小于50wt%并且熔體流動速率(MFR)為0.1~2.5g/10min的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)作為主要成分的烯烴類聚合物100重量份，含有80~200重量份的金屬氫氧化物和0.5~10重量份的交聯(lián)劑，并進(jìn)行了交聯(lián)的樹脂組合物。
[0032]本發(fā)明中使用的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)，使用乙酸乙烯酯含量為40wt%以上且小于50wt%并且熔體流動速率(MFR)為0.1~2.5g/10min的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，將其單獨(dú)使用，或者與其他的聚烯烴類樹脂混合使用。
[0033]在此，使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物是為了提高阻燃性，得到充分的耐油性。另外，使乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的乙酸乙烯酯含量為40wt%以上且小于50wt%并且使熔體流動速率為0.1~2.5g/10min，是因?yàn)?當(dāng)含量小于40wt%時，極性小，因此得不到充分的耐油性，當(dāng)含量為50wt%以上時，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高，因此，低溫的柔性降低，低溫特性差。另外，當(dāng)聚合物的MFR大于2.5g/10min時，拉伸強(qiáng)度等特性的降低變得顯著。此外，在此，熔體流動速率的測定是基于JIS K6924在190°C以2.16kg的負(fù)荷測定時的值。限制為
0.lg/10min以上的理由是因?yàn)?，?dāng)粘性比其高時，擠出性降低。
[0034]作為與乙烯-乙酸乙烯酯共聚物混合的其他的乙烯類共聚物或聚烯烴類樹脂，可以列舉:低密度、中密度和高密度聚乙烯；直鏈狀低密度聚乙烯；直鏈狀超低密度聚乙烯；α -烯烴共聚物；乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物；乙烯-丙烯酸甲酯共聚物；乙烯-丙烯酸乙酯共聚物；乙烯-苯乙烯共聚物；乙烯-馬來酸酐共聚物；馬來酸接枝直鏈狀低密度聚乙烯等。這些能夠使用I種或者將2種以上混合使用。另外，為了提高填充物的密合性，也能夠應(yīng)用利用馬來酸等進(jìn)行改性處理而得到的物質(zhì)。
[0035]作為在聚合物中添加的金屬氫氧化物，可以列舉氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣等金屬氫氧化物。這些可以單獨(dú)使用或者并用2種以上。另外，這些金屬氫氧化物也可以使用利用硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯類偶聯(lián)劑、硬脂酸鹽或硬脂酸鈣等脂肪酸或脂肪酸鹽等進(jìn)行了表面處理的金屬氫氧化物。另外，也可以適量添加其他的金屬氫氧化物。
[0036]在本發(fā)明中，相對于烯烴類聚合物100重量份，金屬氫氧化物的添加量為80重量份以上200重量份以下，當(dāng)添加量少于80重量份時，得不到充分的阻燃性，當(dāng)添加量多于200重量份時，機(jī)械特性顯著降低。
[0037]另外，作為在聚合物中添加的交聯(lián)劑，可以列舉1，1-二(叔丁基過氧基)環(huán)己烷、雙(1-甲基-1-苯基乙基)過氧化物、1，3- 二 (叔丁基過氧異丙基)苯等。這些也能夠添加多種。
[0038] 在本發(fā)明中，相對于烯烴類聚合物100重量份，交聯(lián)劑為0.5~10重量份，當(dāng)添加量少于0.5重量份時，得不到充分的交聯(lián)效果，拉伸強(qiáng)度不足，當(dāng)添加量多于10重量份時，斷裂伸長率不充分。
[0039]在本發(fā)明中，作為電纜的內(nèi)部絕緣體，能夠使用乙丙橡膠(EPR)、乙丁橡膠、乙己橡膠、乙辛橡膠或交聯(lián)聚乙烯。其中，耐電暈放電性、撓性優(yōu)異的EPR最優(yōu)選。
[0040]在本發(fā)明的無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜的制造方法中，優(yōu)選在包覆護(hù)套后使護(hù)套材料在145°C交聯(lián)60分鐘。
[0041]另外，在護(hù)套材料中，能夠根據(jù)需要添加抗氧化劑、潤滑劑、軟化劑、增塑劑、無機(jī)填充劑、相容劑、穩(wěn)定劑、炭黑、著色劑等添加劑。
[0042]實(shí)施例
[0043]利用圖1對本發(fā)明的無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜進(jìn)行說明。
[0044]圖1是表示在鍍錫銅導(dǎo)體I上卷繞內(nèi)部半導(dǎo)電層2，包覆絕緣體3形成絕緣層，在其上設(shè)置外部半導(dǎo)電層4和屏蔽層5，施加扎帶6，擠出并包覆最外層作為護(hù)套層7而得到的電纜的圖，利用本發(fā)明的無鹵樹脂組合物制作護(hù)套層7。
[0045]無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜如以下那樣制作。
[0046]在卷繞有內(nèi)部半導(dǎo)電層的鍍錫銅導(dǎo)體上包覆內(nèi)部絕緣樹脂(EPR)，使內(nèi)部絕緣樹脂在1.SMPa下進(jìn)行I分鐘蒸汽交聯(lián)。然后，依次卷繞外部半導(dǎo)電層(外導(dǎo)帶)、屏蔽層(編織層)、扎帶之后，以表1 (實(shí)施例1~6)、表2 (比較例I~7)所示的配合比例配合各種成分，利用加壓捏合機(jī)以開始溫度40°C、結(jié)束溫度140°C進(jìn)行混煉后，將混煉物制成粒料，將其作為圖1所示的電纜的護(hù)套材料，以厚度3mm在溫度90°C擠出并包覆，形成護(hù)套層。最后，從護(hù)套層之上包覆鉛，在145°C加熱60分鐘，使護(hù)套材料交聯(lián)。
[0047]電纜的評價利用以下所示的方法判定。
[0048]機(jī)械特性、耐老化性、耐油性、低溫特性的評價，從制作的電纜對絕緣體和護(hù)套進(jìn)行取樣，切削加工為厚度Imm的片材來進(jìn)行。阻燃性的評價直接對電纜進(jìn)行。
[0049]機(jī)械特性、耐老化性、耐油性按照J(rèn)IS C3005進(jìn)行評價，低溫特性按照J(rèn)IS C3660進(jìn)行評價，阻燃性按照BS6853進(jìn)行評價。護(hù)套的機(jī)械特性，將拉伸強(qiáng)度為SMPa以上，斷裂伸長率為200%以上的評價為合格；老化特性，將在恒溫槽內(nèi)在100°C加熱168小時，拉伸強(qiáng)度的殘留率為70%以上，斷裂伸長率的殘留率為60%以上的評價為合格；耐油性，將使用IRM902號油作為試驗(yàn)油在100°C浸潰24小時，拉伸強(qiáng)度的殘留率和斷裂伸長率的殘留率均為60%以上的評價為合格；低溫特性，將在腔室內(nèi)在_40°C或-50°C冷卻10分鐘，斷裂伸長率分別為100%以上、30%以上的評價為合格。
[0050]阻燃性按照BS6853進(jìn)行垂直燃燒試驗(yàn)(布設(shè)I條)，將炭化長度為2.5m以下的評價為合格(〇)。
[0051]將使用本發(fā)明的樹脂組合物制造的實(shí)施例示于表1，另外，將與上述同樣地制作的比較例示于表2。
[0052][表 I]
[0053]

【權(quán)利要求】
1.一種無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜，其特征在于: 具備:絞線導(dǎo)體；覆蓋該絞線導(dǎo)體的內(nèi)部半導(dǎo)電層；在該內(nèi)部半導(dǎo)電層的外周隔著絕緣層設(shè)置的外部半導(dǎo)電層；和在該外部半導(dǎo)電層的外周設(shè)置的護(hù)套層， 所述護(hù)套層，相對于以乙酸乙烯酯含量為40wt%以上且小于50wt%并且熔體流動速率MFR為2.5g/10min以下的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物EVA作為主要成分的烯烴類聚合物100重量份，含有80~200重量份的金屬氫氧化物和0.5~10重量份的交聯(lián)劑,并已進(jìn)行了交聯(lián)，在按照J(rèn)ISC3005的試驗(yàn)中，拉伸強(qiáng)度為8MPa以上，斷裂伸長率為200%以上，在100°C加熱168小時后的拉伸強(qiáng)度殘留率為70%以上、斷裂伸長率殘留率為60%以上，在100°C的IRM902號油中浸潰24小時后的拉伸強(qiáng)度殘留率和斷裂伸長率殘留率分別為60%以上，在-40°C冷卻10分鐘后的斷裂伸長率為100%以上，并且在-50°C冷卻10分鐘后的斷裂伸長率為30%以上，在按照BS6853的垂直燃燒試驗(yàn)中，炭化長度為2.5m以下。
2.如權(quán)利要求1所述的無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜，其特征在于: 所述交聯(lián)劑為選自1，1- 二 (叔丁基過氧基)環(huán)己烷、雙(1-甲基-1-苯基乙基)過氧化物和1，3- 二(叔丁基過氧異丙基)苯中的至少I種。
3.如權(quán)利要求1或2所述的無鹵鐵道車輛用特別高壓電纜，其特征在于: 所述絕緣層使用乙 丙橡膠EPR、乙丁橡膠、乙己橡膠、乙辛橡膠或交聯(lián)聚乙烯。
【文檔編號】C08J3/24GK104072854SQ201310660066
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月26日
【發(fā)明者】西甫, 梶山元治, 中村孔亮, 瀬川健太郎, 田中貴之 申請人:日立金屬株式會社