用于軌道車輛的塑料部件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及包含含有塑料部件的電氣或電子系統(tǒng)的軌道車輛，其特征在于所述塑料部件由包含熱塑性聚合物、玻璃纖維和蜜白胺的無鹵阻燃聚合物組合物制成。本發(fā)明涉及如上所述的塑料部件，或含有所述塑料部件的電氣或電子產(chǎn)品或系統(tǒng)，根據(jù)EN45545或根據(jù)NFF16-101標(biāo)有級別。
【專利說明】用于軌道車輛的塑料部件
[0001]本發(fā)明涉及用于軌道車輛的塑料部件，以及包含所述塑料部件的軌道車輛。本發(fā)明特別涉及用于軌道車輛中電氣或電子系統(tǒng)的塑料部件。
[0002]在公共交通領(lǐng)域，減少或甚至更好地徹底消除公眾暴露于火災(zāi)危害的風(fēng)險是受到持續(xù)關(guān)注的話題，并且其要求在不斷增加。措施和要求的第一主要目標(biāo)是如果車輛上發(fā)生火災(zāi)要保護(hù)軌道車輛中乘客和工作人員。這與發(fā)生火災(zāi)的情形下確保保全車輛的措施是分開的。
[0003]由于所涉及的風(fēng)險取決于軌道車輛的構(gòu)造、所使用的組件和車輛特定用途，因此要對各種不同的情況指定不同的測試方法以及性能水平要求。在歐洲、美國、中國和其他國家，因?yàn)闅v史背景和防火措施經(jīng)驗(yàn)的差異，有許多用于軌道組件的火災(zāi)測試的標(biāo)準(zhǔn)和測試方法。歐洲軌道車輛防火標(biāo)準(zhǔn)(European Standard for Fire Protection of RailwayVehicles)是 EN 45545/Pr CEN TS 45545,2009 年最新版，第 2 部分，即 EN 45545-2/Pr CENTS 45545-2，其描述了材料和組件的防火性能的要求。
[0004]所涉及的火災(zāi)風(fēng)險可能起因于事故或者包括報紙、火柴、香煙和氣體打火機(jī)的典型的引燃模式的縱火，這些應(yīng)當(dāng)在乘客和工作人員能夠自由進(jìn)出的任何位置被列入考慮范圍。這些事故還會導(dǎo)致更大的引燃模式，例如乘客的衣服或乘客的行李。起因于技術(shù)缺陷引燃模式，類似于電弧或異常溫度以及可能存在的任何可燃?xì)怏w或可燃液體的影響的火災(zāi)也應(yīng)考慮在內(nèi)。EN 45545-2/Pr CEN TS 45545-2詳細(xì)描述了特定制品包括塑料制品對火災(zāi)和火焰蔓延的反應(yīng)在引燃性、熱量釋放、煙霧和毒害方面的評估參數(shù)。除了所述的泛歐洲標(biāo)準(zhǔn)，還有另外的國家標(biāo)準(zhǔn)，每個國家有所不同，例如德國的DIN標(biāo)準(zhǔn)，英國的BS標(biāo)準(zhǔn)和法國的NFF標(biāo)準(zhǔn)。法國標(biāo)準(zhǔn)NFF 16-101要求低的“I”評級，其為高灼熱絲起燃性溫度(GWIT)和高氧指數(shù)的組合，以及低的“F”評級，其為燃燒氣體的低煙霧密度和低氣體毒害的組合。
[0005]塑料部件，特別是那些被用于電氣或電子系統(tǒng)的塑料部件，也會導(dǎo)致火災(zāi)風(fēng)險。通常地，這些產(chǎn)品中使用的聚合物組件，特別是被廣泛應(yīng)用于此類應(yīng)用的例如熱塑性聚酯和熱塑性聚酰胺的熱塑性聚合物，其本身不耐火并且必須與阻燃劑結(jié)合來使得由這些材料制成的塑料部件具有阻燃性。許多這些制品的阻燃水平符合電氣和電子行業(yè)的UL標(biāo)準(zhǔn)。已經(jīng)被本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的一個問題是這些阻燃的熱塑性材料和由制成的其塑料部件并不完全符合EN 45545-2/PrCEN TS 45545-2的所有要求。特別地，難以符合煙霧密度和毒害的要求，更不用說這些材料和部件必須符合DIN標(biāo)準(zhǔn)、BS標(biāo)準(zhǔn)和NFF標(biāo)準(zhǔn)的所有要求。特別是對于被設(shè)計為或裝配為在地下路段、隧道和/或高架結(jié)構(gòu)上運(yùn)行的車輛，沒有可用的附帶疏散地并且沒有在很短的跑步時間內(nèi)即可到達(dá)的為乘客提供最終安全之地的站臺或緊急站臺，危險水平(HL)被分級為HL3，被定義在R24甚至更多被定義在R23的對電子及電氣組件的要求在氧指數(shù)(01)、最大煙霧密度(Dsmax)和毒害指數(shù)(C.1.T NLP)的組合方面是非常嚴(yán)格的。
[0006]本發(fā)明的目的是提供用于軌道車輛的塑料部件以及包含所述塑料部件的軌道車輛，其中所述塑料 部件具有用于電氣和電子系統(tǒng)的UL-評級，并且符合EN45545-2/Pr CENTS 45545-2 的 HL3 要求。[0007]本發(fā)明的軌道車輛實(shí)現(xiàn)了該目標(biāo)，其中塑料部件由包含熱塑性聚合物、玻璃纖維和蜜白胺的無鹵阻燃聚合物組合物制成。
[0008]蜜白胺(Melam)是蜜胺的縮合物并用作阻燃劑。令人驚訝的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由包含熱塑性聚合物、玻璃纖維和蜜白胺的所述無鹵阻燃聚合物組合物制成的塑料部件不僅提供了良好的阻燃性能，還具備高的氧指數(shù)以及低煙霧密度和低毒害指數(shù)。這與包含含鹵阻燃劑、無鹵磷系阻燃劑或另外的無鹵氮系阻燃劑作為主要阻燃劑的塑料部件形成對比，因?yàn)檫@些物質(zhì)不完全符合所有的要求并且在一個或多個方面有缺陷。
[0009]用于所述塑料部件的聚合物組合物中的熱塑性聚合物包括，例如熱塑性聚酰胺聚合物或熱塑性聚酯聚合物，并且合適地包含相對于組合物中的熱塑性聚合物總重量至少50重量％的熱塑性聚酰胺聚合物和/或熱塑性聚酯聚合物。
[0010]出于電氣和電子組件中的塑料部件的加工目的，所述塑料部件包含具有至少250°C的熔融溫度(Tm)的半結(jié)晶熱塑性聚合物、更具體的半結(jié)晶熱塑性聚酯聚合物和/或半結(jié)晶熱塑性聚酰胺聚合物。
[0011]此處熔融溫度被理解為按照IS0-11357-3.2，2009的方法測得的熔融焓溫度。預(yù)先干燥的樣品在隊氛圍下以10°C /min的加熱與冷卻速率進(jìn)行測量，其中Tm被測量并針對第二加熱曲線進(jìn)行計算。
[0012]所述聚合物組合物包含的組分可以以很寬的范圍內(nèi)變化的量存在，這取決于塑料部件的特定用途以及與該特定用途相關(guān)的要求。
[0013]合適地，存在的玻璃纖維的量的范圍相對于塑料組合物的總重量是10-60重量％，更特別地是15-5 0重量％。有用的實(shí)例是，例如約20重量％以及約30重量％和約40重量％的量用于更高的模量和機(jī)械強(qiáng)度。高于50重量％機(jī)械性能將受到影響因?yàn)椴牧蠈⒎浅４?，以及低?5重量％會導(dǎo)致?lián)p害阻燃性。
[0014]組合物中蜜白胺的量取決于阻燃性和氧指數(shù)的要求。優(yōu)選地，該量的范圍相對于塑料組合物的總重量是15-35重量％。有用的實(shí)例是，例如，約20重量％以及約30重量％的量用于更高的阻燃性水平。
[0015]組合物可以進(jìn)一步包含其他組分。組合物可以包含的所述其他組分例如是非蜜白胺的其他阻燃劑。所述其他阻燃劑可以是，例如，磷系阻燃劑和/或氮系阻燃劑。所述其他阻燃劑能夠被用來進(jìn)一步增強(qiáng)阻燃性。鑒于本發(fā)明，如果除蜜白胺外還使用了另外的阻燃劑，其量應(yīng)保持有限以便不損害本發(fā)明的效果。蜜白胺作為聚合物組合物中主要的或唯一的阻燃劑，其他阻燃劑的量相對于組合物的總重量應(yīng)該小于蜜白胺的量，并且當(dāng)然低于15重量％。優(yōu)選地，其他阻燃劑的量的范圍相對于組合物的總重量是0-10重量％，甚至更好的0-7.5重量％。
[0016]合適地，其他阻燃劑包括選自金屬次膦酸鹽和金屬二次膦酸鹽的磷系阻燃劑和/或選自三聚氰胺、氰尿酸三聚氰胺、蜜勒胺和蜜隆(melon)的氮系阻燃劑和/或選自銨、三聚氰胺、蜜白胺、蜜勒胺和蜜隆的聚磷酸鹽和銨、三聚氰胺、蜜白胺、蜜勒胺和蜜隆的次膦酸鹽和二次膦酸鹽的的磷和氮系阻燃劑。像蜜白胺一樣，蜜勒胺和蜜隆，是三聚氰胺的縮合產(chǎn)物。磷系阻燃劑的合適的例子是二烷基(二)次膦酸鋁，更特別的是二乙基(二)次膦酸招。
[0017]a.作為本發(fā)明的一個實(shí)施例，用于塑料部件的組合物包含熱塑性聚酰胺聚合物和/或熱塑性聚酯聚合物；
[0018]b.15-50重量％的玻璃纖維；
[0019]c.15-35重量％的蜜白胺；以及
[0020]d.0-15重量％的磷系阻燃劑和/或氮系阻燃劑。
[0021]在此,重量％表示相對于組合物的總重量。
[0022]所述聚合物組合物可以另外包含其他組分，如用于電氣和電子組件的熱塑性聚合物組合物中的輔助添加劑。所述添加劑包括阻燃增效劑、無機(jī)填料、非玻璃纖維的無機(jī)纖維、顏料、加工助齊?、穩(wěn)定劑等。
[0023]無機(jī)填料，因?yàn)樗鼈兺ǔＴ诳扇夹院陀卸緹熿F方面是惰性的，其量可以在寬的范圍內(nèi)變化，例如I至40重量％，合適地5-25重量％。
[0024]除了熱塑性聚合物、玻璃纖維、蜜白胺和其他阻燃劑以外的添加劑以及無機(jī)填料通常被用來增強(qiáng)組合物的特定性能，并且每個組分通常以相對低的量使用。所述添加劑的總量相對于組合物的總重量合適地在0-20重量％、更特別的0.5-10重量％的范圍。
[0025]作為本發(fā)明的一個實(shí)施例，用于塑料部件的組合物包含
[0026]a.30-70重量％的熱塑性聚合物；
[0027]b.15-50重量％的玻璃纖維；
[0028]c.15-35重量％的蜜白胺；以及
[0029]d.0-15重量％的磷系阻燃劑和/或氮系阻燃劑；以及
[0030]e.0-40重量％的至少一種選自由無機(jī)填料、非玻璃纖維的無機(jī)纖維、顏料、加工助劑、穩(wěn)定劑組成的組的成分。
[0031]在此，重量％表示相對于組合物的總重量。不同類型的組分的量是指所述類型組分的總量，而不是指單個組分。例如，如果同時有熱塑性聚酰胺聚合物和熱塑性聚酯聚合物，組分(a)的量是指熱塑性聚酰胺聚合物和熱塑性聚酯聚合物的總量。如果存在兩個磷系阻燃劑，組分(d)的量是指這兩個磷系阻燃劑的總量。類似地，如果組合物包含一種無機(jī)填料，兩種顏料和一種穩(wěn)定劑，組分(e)的量是指這些組分的總量。
[0032]在本發(fā)明的一個特別的實(shí)施方案中，制備塑料部件的聚合物組合物由組分(a)-(e)按照以上所述的量組成。這意味著組分(a)-(e)的量的總和等于100重量％。
[0033]由如上所述的聚合物組合物制成的本發(fā)明的塑料部件可以在塑料部件的不同位置有不同的壁厚。優(yōu)選地，塑料部件的壁厚至多3_，更優(yōu)選地至多2_，并且更優(yōu)選地至多Imm0用較低的最大壁厚能夠?qū)崿F(xiàn)更好的評級，因?yàn)槠渌坪醺菀追螮N45545更嚴(yán)格的要求水平。另一方面，塑料部件的厚度很有可能大于3_，或在一個或多個位置具有3_以上的厚度，因?yàn)檫@樣的部件將仍會符合EN45545嚴(yán)格程度更低的要求水平，適合于不太重要的應(yīng)用，同時仍然比由其他阻燃材料制成的相應(yīng)的塑料部件表現(xiàn)更好
[0034] 在本發(fā)明的軌道車輛中，塑料部件可以是電氣或電子系統(tǒng)的部件，但不一定局限于此。合適地，塑料部件是避雷器(surge arrester)、隔離器(isolator)、開關(guān)(witch)、斷路器(circuit breaker)、電流互感器或電壓互感器(current or voltage transformer) >接觸器(contactor)、用于供應(yīng)線過濾器的閥門(choke for supply line filtering)、用于線圈(coil)的繞線筒(bobbin)(例如用于空冷式變壓器)、電機(jī)啟動器(motorstarter)、剩余電流斷路器(residual current breaker)、母線組件(busbar component)或者連接器(connector),或這些產(chǎn)品的任何一個的部分。
[0035]在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的塑料部件被用在根據(jù)EN 45545的產(chǎn)品定義分級為E6、E7A、E7B、E8A或E8B的產(chǎn)品。
[0036]在另一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，塑料部件被用在根據(jù)EN 45545落入未列出產(chǎn)品材料要求的類別R23或R24的產(chǎn)品。
[0037]更具體地,所述分級的產(chǎn)品被用于運(yùn)行類別3 (Operation Category 3)的車輛，其需要HL3的性能水平。這個性能水平通過使用具有至多3mm壁厚并且蜜白胺含量的范圍相對于組合物的總重量是15-30重量％的塑料部件來合適地實(shí)現(xiàn)。
[0038]合適地，本發(fā)明的軌道車輛選自機(jī)車(locomotive)、多單元組合(車輛)(multiple unit combinations)、旅客車廂(coaches)、輕軌車輛(light rail vehicles)、地鐵車輛(underground vehicles)、有軌電車(trams)、無軌電車(trolley buses)和磁懸浮車輛(magnetic levitation vehicles)組成的組。無軌電車被列入是因?yàn)檫@些車輛也有電氣制導(dǎo)系統(tǒng)或電氣導(dǎo)軌以及車上電氣設(shè)備。
[0039]本發(fā)明還涉及如上所述的塑料部件在軌道車輛的電氣或電子系統(tǒng)中的用途。
[0040]本發(fā)明還涉及如上所述的塑料部件，或者包含所述塑料部件的電氣或電子產(chǎn)品或系統(tǒng)，根據(jù)EN45545標(biāo)有產(chǎn)品分級。標(biāo)識可能在產(chǎn)品本身、包裝或宣傳冊上或是任何其他形式的宣傳物上。如此標(biāo)識的包裝可以記載有產(chǎn)品信息和/或可以包括產(chǎn)品。宣傳冊或任何其他形式的宣傳物應(yīng)當(dāng)記載或包含產(chǎn)品信息。此處“產(chǎn)品”被理解為塑料部件、包含所述塑料部件的電氣或電子產(chǎn)品或系統(tǒng)。 [0041]在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，塑料部件、包含所述塑料部件的電氣或電子產(chǎn)品或系統(tǒng)根據(jù)EN45545標(biāo)有材料類別R23或R24。
[0042]本發(fā)明中使用的塑料部件不僅具有高的氧指數(shù)以及燃燒氣體的低煙霧密度和低氣體毒害，還具有高的GWIT，使得根據(jù)法國標(biāo)準(zhǔn)NFF 16-101有低的I/F評級。更特別地，使用本發(fā)明中的塑料部件，有可能根據(jù)NFF16-101實(shí)現(xiàn)分級I2F2。因此，本發(fā)明還涉及根據(jù)NFF 16-101標(biāo)有分級I2F2的由如上所述的組合物制成的塑料部件，或包含所述塑料部件的電氣或電子產(chǎn)品或系統(tǒng)。
[0043]本發(fā)明用下述實(shí)施例和對比實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說明。
[0044]材料
[0045]包含聚酰胺聚合物、玻璃纖維增強(qiáng)材料和不同阻燃劑的熱塑性聚合物組合物被注塑成型來制作試驗(yàn)樣品并根據(jù)EN 45545-2/Pr CEN TS 45545-22009和NFF 16-101進(jìn)行測試。組合物和測試結(jié)果在表1中列出。
[0046]用于組合物的組分如下:
[0047]
【權(quán)利要求】
1.包含含有塑料部件的電氣或電子系統(tǒng)的軌道車輛，其特征在于所述塑料部件由包含熱塑性聚合物、玻璃纖維和蜜白胺的無鹵阻燃聚合物組合物制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的軌道車輛，其中所述熱塑性聚合物包括熱塑性聚酰胺聚合物和/或熱塑性聚酯聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的軌道車輛，其中所述熱塑性聚合物包括具有至少250°C的熔融溫度的半結(jié)晶聚合物
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項的軌道車輛，其中所述組合物包含 a.熱塑性聚酰胺聚合物和/或熱塑性聚酯聚合物； b.15-50重量％玻璃纖維； c.15-35重量％蜜白胺；以及 d.0-15重量％磷系阻燃劑和/或氮系阻燃劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項的軌道車輛，其中所述塑料部件是避雷器、隔離器、開關(guān)、斷路器、電流互感器或電壓互感器、接觸器、用于供應(yīng)線過濾器的閥門、有線圈的繞線筒、電機(jī)啟動器、剩余電流斷路器、母線組件或者連接器，或這些產(chǎn)品的任何一個的部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項的軌道車輛，其中所述塑料部件被用于根據(jù)EN45545分級為E6、E7A、E7B、E8A或E8B的產(chǎn)品。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項的軌道車輛，其中所述塑料部件被用于根據(jù)EN45545落入未列出產(chǎn)品材料要求的類別R23或R24的產(chǎn)品。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項的軌道車輛，其中所述軌道車輛選自機(jī)車、多單元組合車輛、旅客車廂、輕軌車輛、地鐵車輛、有軌電車、無軌電車和磁懸浮車輛組成的組。 權(quán)利要求1-6中任意一項的塑料部件被用于軌道車輛的電氣或電子系統(tǒng)的用途。
9.用于軌道車輛的電氣或電子系統(tǒng)的塑料部件，其中所述塑料部件由包含以下組分的無鹵阻燃聚合物組合物制成: a.熱塑性聚酰胺聚合物和/或熱塑性聚酯聚合物； b.15-50重量％的玻璃纖維； c.15-35重量％的蜜白胺；以及 d.0-15重量％的磷系阻燃劑和/或氮系阻燃劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-6或9中任意一項的塑料部件，根據(jù)EN45545標(biāo)有產(chǎn)品分級E6、E7A、E7B、E8A或E8B和/或根據(jù)EN45545標(biāo)有材料類別R23或R24。
11.一種包含根據(jù)權(quán)利要求1-6或9中任意一項的塑料部件的電氣或電子產(chǎn)品或系統(tǒng)，根據(jù)EN45545標(biāo)有產(chǎn)品分級E6、E7A、E7B、E8A或E8B和/或根據(jù)EN45545標(biāo)有材料類別R23或 R24。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-6或9中任意一項的塑料部件，或包含所述塑料部件的電氣或電子產(chǎn)品或系統(tǒng)，其根據(jù)NFF 16-101標(biāo)有分級I2F2。
【文檔編號】C08K5/3492GK104011125SQ201280064141
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月22日
【發(fā)明者】張睿, 約翰斯安·克里吉斯曼 申請人:帝斯曼知識產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)管理有限公司