JP2000344963A - 難燃性ポリオレフィン樹脂組成物およびそれを用いた電線ケーブル - Google Patents

難燃性ポリオレフィン樹脂組成物およびそれを用いた電線ケーブル

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JP2000344963A
JP2000344963A JP11161755A JP16175599A JP2000344963A JP 2000344963 A JP2000344963 A JP 2000344963A JP 11161755 A JP11161755 A JP 11161755A JP 16175599 A JP16175599 A JP 16175599A JP 2000344963 A JP2000344963 A JP 2000344963A
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flame
resin composition
polyolefin resin
retardant polyolefin
extrusion
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Masato Inoue
正人 井上
Yutaka Kobayashi
裕 小林
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 難燃性ポリオレフィン樹脂組成物について、
ポリオレフィンの難燃化のために、金属無機水和物等を
多量に添加した配合でも、押出成形時に、成型品の外観
の荒れの発生がなく、高速押出しが可能なものにするこ
と。 【解決手段】 難燃性ポリオレフィンの配合に、分子量
が500〜10000で、酸価が1〜30の低分子量ポ
リエチレンを0.1〜5重量部添加すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電線・ケーブルの
絶縁被覆あるいはシースとして押出加工する難燃性ポリ
オレフィン樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、安全性さらには地球環境問題の観
点から、電線・ケーブルの絶縁被覆あるいはシース材料
として、火災時での発煙性が低く、ハロゲン化水素等の
有毒ガスの発生がないノンハロゲンの難燃性樹脂組成物
が用いられるようになってきた。これらの樹脂組成物
は、ベースポリマーとして、ポリオレフィンを使用し、
難燃剤として水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウム
等の金属無機水和物、いわゆるノンハロゲン難燃剤を使
用したものが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の樹脂組成物は以下の点が問題である。すなわち、金属
無機水和物の難燃化効果はハロゲン系難燃剤に比較する
と大きくないため、十分な難燃性を付与するために充填
量を増やす必要があるが、金属無機水和物の充填量が増
えると、押出成形時のトルクが増大したり、成型品の外
観が荒れるため、押出し線速をおとして生産しなければ
ならない。これらの対策として従来は、外部滑剤として
ステアリン酸やステアリン酸の金属塩等の金属石鹸類を
添加してやることにより滑り性をあげたり、高い極性基
を有するポリマーを添加することによって樹脂と金属無
機水和物の親和性を高め肌荒れを防ぐことが試みられた
が十分な効果が得られなかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述の問
題点を解消し、ハロゲンを含むことなく難燃性を維持し
つつ、押出加工性に優れ押出成形時の成形表面が良好な
難燃性樹脂組成物を得るために種々検討し、分子量が5
00〜10000で、酸価が1〜30の低分子量ポリエ
チレンを0.1〜5重量部添加することにより、ポリオ
レフィン樹脂組成物の加工性を顕著に改良できることを
見出し本発明を完成した。なお、本発明を構成する材料
に関する次の物性は、次に以下に示す規格と条件に基づ
き測定した値である。 a)MFR:JIS K7210に基づき、温度190
℃、荷重2.16kgの条件下で測定。 b)密度 JIS K6760に基づく測定。 c)分子量 GPC法による測定 d)酸価 JIS K5902に基づく測定。
【0005】
【発明の実施の態様】本発明の第一の特徴は、低分子量
ポリエチレンを添加することだが、本発明で用いる低分
子量ポリエチレンとしては、分子量が500〜1000
0であることが好ましく、この範囲内であれば滑剤とし
ての効果を発揮する。その中でも、オゾン等で酸化し
て、酸価を1〜30の範囲にした酸化型の低分子量ポリ
エチレンだと、極性基の作用により、金属無機水和物と
ベース樹脂の相溶性を高めるのに効果があり、押出時の
成型品の肌荒れを防ぎ高速押出が可能となる。酸価が1
より小さくては相溶性を高める効果が乏しく、酸価が3
0より大きくなると、低分子量ポリエチレンがゲル化す
るので、好ましくない。
【0006】一般に溶融ポリマーの流動は、剪断速度の
増加とともに剪断粘度が低下していき、その傾きはパワ
ーロウインデックスと呼ばれ定数であり、このパワーロ
ウインデックスに従って流動する溶融ポリマーは押出加
工性が良好である。しかしながら、樹脂に多量の難燃剤
を添加した難燃性樹脂組成物、特にLLDPEをベース
としたものは、低剪断速度域ではパワーロウインデック
スに従うが、ある剪断速度で剪断粘度が急激に変化する
変極点がある。この変極点は押出加工では肌荒れになっ
てあらわれるため、それより高い剪断速度すなわち高速
押出ができなくなる。ところが、本発明の低分子量ポリ
エチレンを添加すると、この変極点が消失し全剪断速度
でパワーロウインデックスに従って樹脂が流動するよう
になるため、高速での押出が可能になる。一方、EVA
等の共重合体やLDPEをベースとした難燃性樹脂組成
物は剪断粘度に変極点は見られないものの、実際に押出
加工を行うと、ある速度域になるとやはり肌荒れを起こ
してしまい、それ以上の高速押出加工が不可能となる。
ところが、やはり、本発明の低分子量ポリエチレンを添
加すると、理由の詳細は不明であるが、高速での押出加
工が可能となる。添加量については、生産性を考慮し
て、十分な押出加工性が得られるような樹脂組成物とす
るために、0.1重量部以上が好ましく、樹脂組成物の
十分な機械的特性を保つ為には5重量部以下であること
が好ましい。
【0007】本発明に用いるポリオレフィン樹脂として
は、エチレンやαオレフィンのホモポリマーあるいは共
重合体、エチレンと酢酸ビニル、アクリル酸メチル、ア
クリル酸エチル、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリ
ル酸メチル、メタクリル酸エチル等の共重合体を単独あ
るいは2種以上を混合して用いることができる。これら
のポリオレフィン樹脂の中でも、次に述べるように、
(A−1)と(A−2)さらには(A−3)を選択的に
組み合わせることにより、電気的特性、機械的特性など
種々の特性の優れたベース樹脂を提供することができ
る。
【0008】(A−1)エチレンとαオレフィンを共重
合してなるLLDPEとしてはメタロセン触媒に代表さ
れるシングルサイト触媒、いわゆるチーグラー系触媒に
代表されるマルチサイト触媒、いずれによって重合され
たものでも使用可能である。この中でも、ブテン−1、
ヘキセン−1、4−メチルペンテン−1もしくはオクテ
ン−1をαオレフィンコモノマーとする直鎖状低密度ポ
リエチレンが好ましいが、樹脂組成物の柔軟性を考慮し
た場合、ヘキセン−1、4−メチルペンテン−1、オク
テン−1等が好ましい。(A−1)に用いるポリマーの
密度は0.880〜0.920の範囲が好ましいが耐油
性能を考慮した場合、低密度のポリマーは不利であり、
上記記載範囲以下のものは性能不良を起こす危険性が高
い。ポリマーのMFRは平均分子量の指標であるが、M
FRが小さいと高分子量成分が多くなり樹脂が流動せず
押出加工が難しくなる。一方、MFRが大きいと低分子
量成分が過剰になり強度が低下してしまうし、押出加工
の際には逆に樹脂が流動し過ぎてしまうため加工できな
くなる。よって(A−1)に用いるポリマーのMFR
は、0.5〜5.0の範囲が最適となる。前記の密度、
MFRの条件に適合する(A−1)のポリマーとして
は、例えば、ブテン−1またはヘキセン−1をコモノマ
ーとして気相法により重合した樹脂や、4−メチルペン
テン−1またはオクテン−1をコモノマーとして溶液重
合により重合した樹脂、ブテン−1、ヘキセン−1をコ
モノマーとして用い高圧イオン重合法により重合した樹
脂等があげられる。
【0009】次に(A−2)としては、EVA、EE
A、EMAが使用できるが極性コモノマーであるVA、
EA、MAの添加量が10〜30重量%、MFRが0.
5〜5.0の範囲にあるポリマーが特に好ましい。これ
らの極性基を有するコポリマーはエチレンホモポリマー
に比べフィラー充填系での発熱時間が短く、難燃性材料
への使用に適する。特に使用時の材料特性を考慮すると
上記MFRの範囲をもたらす平均分子量を有するものが
良い。極性基の含有率は低すぎると発熱量低減効果が低
下し、高すぎるとブレンド相手であるLLDPEとの相
溶性が低下し材料特性を低下させる。また極性基はポリ
エチレン骨格の結晶性を低下させるため、含有率が高い
ほど柔軟性を向上させることができるが、高すぎる含有
率は上記の通り特性を悪化させるため好ましくない。
【0010】さらに(A−3)としては、高圧重合法に
よる低密度ポリエチレンで、密度が0.910〜0.9
20、MFRが0.5〜3.0の範囲にあるものが特に
好ましい。(A−3)は(A−2)に比較して安価であ
るため、(A−3)を加えて(A−2)の比率を減らせ
ばコスト的に有利である。また(A−3)は(A−2)
と同様に長鎖分岐を有しており、高剪断時の剪断粘度低
下に効果を発揮し、そのため高速押出時に押出機スクリ
ューを高速回転させた場合のトルク上昇を低く抑えるこ
とができる。さらに長鎖分岐を有するために溶融時の張
力(メルトテンション)が高く、押出ダイ通過直後に生
じる肌荒れ現象を低減するのに効果がある。なお、(A
−1)、(A−2)、(A−3)の比率については、最
終的に得ようとする製品の機械的特性、柔軟性、難燃
性、加工性等を考慮して決めることができる。
【0011】本発明で用いる金属無機水和物としては水
酸化マグネシウムあるいは水酸化アルミニウムが適して
おり、これら単独あるいは混合して使用できる。しか
し、加工時の加工温度を考慮すると、水酸化アルミニウ
ムは約200℃付近からで吸着水の放出が始まり、その
前後の温度域で水分の放出により成型品中に気泡が発生
する傾向があるため、加工温度が上昇しやすい高速押出
加工に用いる材料の場合、水酸化マグネシウムの使用が
好ましい。 そして、その平均粒子径(D50)を1.
0〜7.0μmの範囲に設定する事により押出加工時の
肌荒れの程度を低くすることができる。また、これらの
充填材は吸湿性を有するために材料の絶縁抵抗が低下す
る傾向があるとされるが、ステアリン酸等で十分に表面
処理を受けたものを使用すれば絶縁抵抗の低下を防ぐこ
とができる。また、水酸化マグネシウムは空気中の水分
および二酸化炭素と反応し、炭酸マグネシウムを生成す
ることにより成型品表面に白色の斑点を形成することが
しばしばあるが、Mg(OH)2の含有量が85〜95
重量%の、ブブルーサイト鉱石を原料とする水酸化マグ
ネシウムはこの白色斑点形成を抑制する効果があり、好
ましい。添加量については、50重量部以下では十分な
難燃性が得られなく、150重量部以上だと樹脂組成物
の押出加工性や柔軟性を良好に保つ事ができなくなるの
で、50〜150重量部の範囲が好ましい。
【0012】なお、本発明の樹脂組成物には、必要に応
じて、酸化防止剤、銅害防止剤、紫外線吸収剤、紫外線
隠蔽剤、カーボンやその他の着色用顔料、炭酸カルシウ
ムやクレーやタルク等の無機充填材等、一般的にポリオ
レフィン用として使用される添加剤を配合することがで
きる。
【0013】
【実施例】以下に、実施例、比較例を用いて、本発明を
具体的に説明する。表1に示すポリオレフィン、表2に
示す低分子量ポリエチレン、水酸化マグネシウム(平均
粒子径3.5μm、Mg(OH)2の含有量が85〜9
5重量%のブルーサイト鉱石を原料とするもの)を表3
〜表5の上方に示す配合で混合し、実施例1〜実施例6
および、比較例1〜比較例12の難燃性樹脂組成物を得
た。これらそれぞれの組成物で、180℃、10トンプ
レスによりプレスシートを作製し、押出速度の項に記載
する方法で電線を作製し、それぞれについて、下記の各
種特性を測定して、その結果を表3〜表5の下方に示し
た。
【0014】ここで、各種特性は、次に記載の規格およ
び条件により測定したものである。 引張測定 樹脂組成物から厚さ1mmのプレスシートを作製し、J
IS C3005に規定された方法で、JIS C30
05に規定された方法で、JIS改3号ダンベルを打ち
抜き、常温において引張速度200mm/分で引っ張
り、抗張力と破断伸びを測定した。ケーブルの絶縁材料
あるいはシース材料として用いるためには引張強度は1
0MPa以上、破断伸びは350%以上あることが好ま
しい。
【0015】剪断速度−剪断粘度の不連続点 キャピラリーレオメーターを使用して、設定温度190
℃、ダイスのオリフィス径1.0mmφ、ランド長16
mmで測定を行った。見かけの剪断粘度からラヴィノヴ
ィッチ補正を行って真の粘度を算出し、剪断速度−剪断
粘度のカーブを得た。高速押出加工を行う為には、剪断
速度−剪断粘度のカーブに変極点がなく、剪断速度に対
して剪断粘度が一様に低下するのが好ましい。評価は、
不連続点のないものを○、あるものをXとした。
【0016】押出速度 150mm押出機により、設定温度170℃で、樹脂組
成物を導体断面積2.0mm2の導体上に0.8mm厚で
押出被覆を行い、メルトフラクチャー等の肌荒れが起こ
るまで押出速度を上げて行き、肌荒れが起こる直前の押
出速度を測定した。
【0017】電線燃焼試験 上記3)で作成した電線についてJIS C3005に
規定された方法に従って燃焼試験を行った。評価は電気
用品の技術基準および取り扱い細目に則り、60秒以内
に自消する場合を○、それ以外をXとした。
【0018】ポリオレフィン樹脂、金属無機水和物を含
む樹脂組成物に特定の低分子量ポリエチレンを適量添加
した実施例1〜6においては剪断速度−剪断粘度の不連
続点が認められず、押出速度も高い数値が得られた。こ
れに対して低分子量ポリエチレンを添加しなかった比較
例1〜6においては、いずれも剪断速度−剪断粘度の不
連続点が認められ、実施例1と比較例1、実施例2と比
較例2、以降同様に実施例と比較例を比較すると、低分
子量ポリエチレンの有無で押出速度が実施例は比較例に
比べて飛躍的に向上している事が判る。
【0019】比較例7は低分子量ポリエチレン−4の酸
価が大きすぎるため、剪断速度−剪断粘度の不連続点が
認められ十分な押出速度が得られなかった。比較例8は
低分子量ポリエチレン−5の酸価がゼロであるため、剪
断速度−剪断粘度の不連続点が認められ十分な押出速度
が得られなかった。比較例9は低分子量ポリエチレン−
6の分子量が小さすぎるため、剪断速度−剪断粘度の不
連続点が認められ十分な押出速度が得られなかった。比
較例10は低分子量ポリエチレン−7の分子量が大きす
ぎるため、剪断速度−剪断粘度の不連続点が認められ十
分な押出速度が得られなかった。
【0020】比較例11は低分子量ポリエチレンの添加
量が少なすぎるため、剪断速度−剪断粘度に不連続点が
認められ、押出速度も十分なものが得られなかった。比
較例12は低分子量ポリエチレンの添加量が多すぎるた
め、十分な破断伸びが得られず、かつ、剪断速度−剪断
粘度に不連続点が認められ、押出速度も十分なものが得
られなかった。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】
【表4】
【0025】
【表5】
【0026】
【発明の効果】本発明の難燃性樹脂組成物は、特定の低
分子量ポリエチレンを適量配合したことにより、押出加
工性に優れ押出成形時の成形表面が良好であることか
ら、ノンハロゲン難燃剤などを多量に添加した配合を、
電線・ケーブルに被覆する場合であっても、高速押出し
が可能であり、これらを容易に製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01B 3/44 H01B 3/44 P 7/295 7/34 B //(C08L 23/02 23:30) Fターム(参考) 4J002 BB031 BB032 BB041 BB051 BB061 BB071 BB121 BB141 DE076 FD136 GQ01 5G303 AA06 AB20 BA12 CA11 CB17 5G305 AA02 AB25 AB35 AB36 BA13 BA26 CA01 CC03 CD13 5G315 CA03 CB02 CC08 CD02 CD14

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分子量が500〜10000で、酸価が
    1〜30の低分子量ポリエチレンを0.1〜5重量部添
    加したことを特徴とする難燃性ポリオレフィン樹脂組成
    物。
  2. 【請求項2】 難燃性ポリオレフィン樹脂組成物が、金
    属無機水和物を50〜150重量部含むノンハロゲン難
    燃樹脂組成物であることを特徴とする請求項1に記載の
    難燃性ポリオレフィン樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 金属無機水和物が水酸化マグネシウムで
    あり、その平均粒子径(D50)が1.0〜7.0μm
    で、Mg(OH)2の含有量が85〜95重量%の、ブ
    ルーサイト鉱石を原料とする事を特徴とする請求項2に
    記載の難燃性ポリオレフィン樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 請求項1〜請求項3に記載の難燃性ポリ
    オレフィン樹脂組成物を被覆したことを特徴とする電線
    ・ケーブル。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003119326A (ja) * 2001-10-16 2003-04-23 Showa Electric Wire & Cable Co Ltd 難燃性組成物および電線・ケーブル
JP2006283001A (ja) * 2005-03-11 2006-10-19 Du Pont Mitsui Polychem Co Ltd 難燃性樹脂組成物
JP2010108683A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 Sumitomo Wiring Syst Ltd 絶縁電線
WO2014132941A1 (ja) * 2013-02-27 2014-09-04 古河電気工業株式会社 表面平滑性に優れた樹脂組成物
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