JP2001114945A - 難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物、その製造方法および難燃性ケーブル - Google Patents
難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物、その製造方法および難燃性ケーブルInfo
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Abstract
フィン系樹脂組成物、その製造方法および難燃性ケーブ
ルを提供する。 【解決手段】 (A)ポリオレフィン系樹脂100重量
部、(B)水和金属化合物粉末30〜200重量部およ
び(C)平均単位式:RaSiO(4-a)/2(式中、Rはア
ルキル基または水酸基であり、1分子中の水酸基の含有
量が2.0〜10.0重量%の範囲内にあり、aは0.
75〜2.5の数である。)で示され、1分子中に、少
なくとも式:RSiO3/2(式中、Rは前記と同じであ
る。)で示されるシロキサン単位を含有する分岐状オル
ガノポリシロキサン0.01〜50重量部からなること
を特徴とする難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物、その
製造方法および前記難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物
により被覆されてなる難燃性ケーブル。
Description
ン系樹脂組成物、その製造方法および難燃性ケーブルに
関し、更に詳しくは、成形加工性、難燃性、機械的強度
に優れた難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物、その製造
方法および該難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物で被覆
されてなる難燃性ケーブルに関する。
ル共重合体樹脂等のポリオレフィン系樹脂に難燃性を付
与する方法としては、塩素原子に代表されるハロゲン原
子を含有する化合物をポリオレフィン系樹脂に配合する
方法が採用されている。ところが、この種のハロゲン原
子含有化合物を配合したポリオレフィン系樹脂組成物
は、燃焼時に大量の黒煙を発生する上に、人体に有害な
ガスあるいは金属類を腐食するガスを発生するという問
題点があった。従来、かかる問題点を解消する方法とし
て、ポリオレフィン系樹脂に水酸化アルミニウム粉末や
水酸化マグネシウム粉末のような水和金属化合物粉末を
配合する方法が提案されている。しかし、この方法で
は、ポリオレフィン系樹脂を難燃化するためには、多量
の水和金属化合物粉末を配合する必要があり、そのため
成形加工性に劣り、機械的強度が低下した難燃性ポリオ
レフィン系樹脂しか得られないという問題点があった。
また、スチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の熱可
塑性樹脂に、アルコキシ基含有分岐状オルガノシロキサ
ン樹脂、リン酸エステルおよび金属水酸化物を配合して
難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物を得る方法が提案さ
れている(特開平5−339510号公報)。しかし、
この方法で得られた難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物
は、難燃性が必ずしも十分とはいえず、またこの方法で
は燐酸エステルの使用を必須としているため、例えば、
このものを廃棄したときに、リン化合物に起因する土壌
汚染を引き起こすことが懸念される等の問題点があり、
用途によっては満足できるものではなかった。
点を解消するために鋭意検討した結果、本発明に到達し
た。即ち、本発明の目的は、成形加工性、難燃性に優れ
た難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物、その製造方法お
よび難燃性ケーブルを提供することにある。
フィン組成物は、(A)ポリオレフィン系樹脂100重
量部、(B)水和金属化合物粉末30〜200重量部、
(C)平均単位式:RaSiO(4-a)/2(式中、Rは炭素
原子数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアリー
ル基または水酸基であり、水酸基を除く全1価有機基中
に占めるアリール基の含有量が50〜100モル%以上
であり、1分子中の全水酸基の含有量が1.0〜10.
0重量%であり、aは0.75〜2.5の数である。)
で示され、1分子中に、少なくとも式:RSiO
3/2(式中、Rは前記と同じである。)で示されるシロ
キサン単位を含有する分岐状オルガノポリシロキサン
0.01〜50重量部からなることを特徴とする、難燃
性ポリオレフィン組成物、その製造方法および前記難燃
性ポリオレフィン組成物で被覆されてなる難燃性ケーブ
ルに関する。
される(A)成分のポリオレフィン系樹脂は、一般に、
ポリオレフィン系樹脂と呼称されている高分子化合物、
即ち、エチレン列炭化水素を主骨格とする高分子重合体
であればよく、その種類等は特に限定されない。かかる
ポリオレフィン系樹脂としては、高密度ポリエチレン、
中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン等のポリエチ
レン;エチレンと、プロピレン、プテン−1、ペンテン
−1、ヘキセン−1、4−メチルペンテン−1、オクテ
ン−1、デセン−1等の炭素原子数3〜12のα−オレ
フィンとの共重合体;ポリプロピレン;プロピレンと、
エチレン、プテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、
4−メチルペンテン−1、オクテン−1、デセン−1等
の炭素原子数3〜12のα−オレフィンとの共重合体;
エチレン−プロピレン共重合体ゴム;エチレン−プロピ
レン−ジエン共重合体ゴム;エチレンと、酢酸ビニル、
アクリル酸エチル、メタクリル酸、メタクリル酸エチ
ル、マレイン酸、無水マレイン酸等のビニル系モノマー
との共重合体;ポリエチレンもしくしはエチレンとα−
オレフィンとの共重合体を、アクリル酸、マレイン酸等
の不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性してなる共
重合体;これらのポリオレフィン系樹脂の混合物などが
例示される。これらの中でも、 ポリエチレン、エチレ
ン酢酸ビニル共重合体、エチレンアクリル酸エチル共重
合体、マレイン酸あるいは無水マレイン酸とエチレンま
たはα−オレフィンとの共重合体が好ましい。
化合物粉末は、本発明の組成物に難燃性を付与するため
に必須とされる成分である。かかる(B)成分はその分
解開始温度が150〜450℃の範囲にあるものが難燃
性付与効果が大きいので好ましい。また、その平均粒径
が0.01〜30μmの範囲内にあるものがポリオレフ
ィン系樹脂への分散が良好であるので好ましく、0.0
5〜10μmの範囲内にあるものがさらに好ましい。か
かる(B)成分としては、水酸化マグネシウム粉末、水
酸化アルミニウム粉末およびこれらの表面がシランカッ
プリング剤、チタンカップリング剤、高級脂肪酸などの
表面処理剤にて処理されたものが例示される。これらの
中でも、水酸化マグネシウム粉末が好ましい。本成分の
は配合量は、(A)成分100重量部に対し、30〜2
00重量部であり、50〜150重量部であることが好
ましい。これは配合量が30重量部未満になるとポリオ
レフィン系樹脂組成物に所望の難燃性を付与することが
できなくなることがあり、また200重量部を超える
と、ポリオレフィン系樹脂組成物の機械的強度が低下す
るためである。
ルガノポリシロキサンは、本発明の特徴となる成分であ
り、前記(B)成分と併用することにより、本発明組成
物の難燃性を向上させる働きをする。また本発明組成物
の成形加工性を向上させる働きをする。かかる(C)成
分は、平均単位式:RaSiO(4-a)/2(式中、Rはメチ
ル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、ブ
チル基、ヘキシル基等で例示される炭素数1〜12のア
ルキル基;フェニル基、ナフチル基、トリル基等で例示
される炭素数6〜12のアリール基;または水酸基であ
り、水酸基を除く全1価有機基中に占めるアリール基の
含有量が50〜100モル%以上の範囲にあり、1分子
中の水酸基の含有量が1.0〜10.0重量%の範囲に
あり、aは0.75〜2.5の数である。)で示され、
1分子中に、少なくとも式:RSiO3/2(式中、Rは
前記と同じである。)で示されるシロキサン単位を含有
する分岐状オルガノポリシロキサンである。なお、上式
中、Rとしてはプロピル基およびフェニル基が好まし
い。
中に占めるアリール基の含有量が50〜100モル%で
あることが必要であり、50〜99モル%の範囲内にあ
ることが好ましく、60〜90モル%の範囲内にあるこ
とがより好ましい。これはアリール基含有量が50モル
%未満になると本発明組成物の難燃性が低下するからで
ある。また、(C)成分は1分子中の水酸基の含有量が
1.0〜10.0重量%の範囲にあることが必要であ
り、2.0〜8.0重量%の範囲にあることが好まし
い。これは水酸基含有量が1.0重量%未満あるいは1
0.0重量%を超えると、本発明組成物の難燃性が低下
するからである。
SiO3/2(式中、Rは前記と同じである。)で示され
るシロキサン単位(T単位)を含有することを必須とす
るものであるが、該T単位以外のシロキサン単位とし
て、式:R3SiO1/2(式中、Rは前記と同じであ
る。)で示されるシロキサン単位(M単位)、式:R2
SiO2/2(式中、Rは前記と同じである。)で示され
るシロキサン単位(D単位)および式:SiO4/2で示
されるシロキサン単位(Q単位)を含んでいてもよい。
この場合は、T単位の含有量は90モル%以上であるこ
とが好ましく、95モル%以上であることがより好まし
い。また(C)成分中のD単位については、D単位とT
単位の比率が、モル比で(0:100〜10:90)の
範囲にあることが好ましく、(0:99〜5:95)の
範囲内であることがより好ましい。
る分岐状オルガノポリシロキサンが好ましい。平均分子
式 : (R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1SiO3/2)
c(SiO4/2)d(HO1/2)e (式中、R1は、メチル基、エチル基、n−プロピル
基、イソプロピル基、ブチル基、ヘキシル基等で例示さ
れる炭素原子数1〜12のアルキル基;フェニル基、ナ
フチル基、トリル基等で例示される炭素数6〜12のア
リール基である。aは0または正数であり、bは0また
は正数であり、cは正数であり、dは0または正数であ
り、eは正数である。)
分のポリオレフィン系樹脂の軟化点より低いことが好ま
しく、その軟化点が300℃以下であることがさらに好
ましい。(A)成分が、比較的低い軟化点を有するポリ
オレフィン系樹脂である場合は、(C)成分は、その軟
化点が200℃以下であることが好ましく、室温で固体
状を呈するものがさらに好ましい。
が300〜500,000の範囲内にあるものが使用さ
れるが、300〜100,000の範囲内にあるものが
好ましく、300〜10,000の範囲内のものがより
好ましい。なお、この重量平均分子量は、ゲルパーミュ
エーションクロマトグラフィー(GPC)によって定量
される。
部に対し、0.01〜50重量部であり、0.1〜30
重量部であることが好ましい。この配合量が0.01重
量部未満になると難燃性付与効果が小さくなり、また5
0重量部を超えると機械的強度が低下するためである。
(C)成分からなるが、これらの成分に加えて、ポリオ
レフィン系樹脂の特性向上用添加剤として公知とされる
各種添加剤、例えば、炭酸カルシウム、珪酸カルシウ
ム、チタン酸カリウム、タルク、クレー、マイカ、シリ
カ等の無機質充填剤;酸化防止剤、潤滑剤、顔料、紫外線
吸収剤、熱安定剤、耐光性向上剤、分散剤、帯電防止剤
等を配合することは、本発明の目的を損なわない限り差
し支えない。
(C)成分を均一に混合することによって容易に得られ
るが、(C)成分の(A)成分への分散性を高めるため
には、(A)成分と(B)成分を(A)成分の軟化点以
上の温度で加熱混合した後、(C)成分を加えて加熱混
合する方法が好ましい。
(C)成分を均一に混合することによって容易に得られ
るが、これらの成分を混合する手段としては、2本ロー
ルミル、バンバリーミキサー、ニーダーミキサー、連続
混練押出機等の混合装置あるいは混練装置が例示され
る。
性に優れるので、押出成形、カレンダー成形、射出成形
など一般的なプラスチック成形加工方法によってフィル
ム状成形物、シート状成形物、ボード状成形物、パイプ
状成形物等に容易に加工される。そして、得られた成形
物は、難燃性に優れ、機械的強度にも優れるという特徴
を有するので、かかる特性が要求される用途に使用され
る。これらの中でも、電力ケーブル、光ファイバケーブ
ル、通信ケーブル等のケーブル類に好適に適用される。
る。実施例中、粘度は25℃において測定した値であ
り、部は重量部である。また、実施例中、難燃性ポリオ
レフィン系樹脂の難燃性の評価は、JIS−K7201
「酸素指数法によるプラスチックの燃焼試験方法」に準
じて酸素指数を測定し、機械的強度の評価はJIS−K
7113「プラスチックの引張強度試験法」に準じて引
張強度を測定した。また、実施例で使用した分岐状オル
ガノポリシロキサンは、下記表1に示す平均分子式と下
記表2に示す特性を有するものであった。なお、実施例
中において、Meはメチル基を表し、Prはn−プロピ
ル基を表し、Phはフェニル基を表し、DはMe2Si
O2/2単位を表し、TはMeSiO3/2単位を表し、TPr
はPrSiO3/2単位を表し、TPhはPhSiO3/2単位
を表す。また、この分岐状オルガノポリシロキサンの化
学構造の解析は、核磁気共鳴スペクトル(NMR)を用
いて行い、重量平均分子量の測定はゲルパーミュエーシ
ョンクロマトグラフィー(GPC)を用いて行なった。
重量平均分子量は既知の標準ポリスチレンに換算した値
である。
として、高密度ポリエチレン(三井化学株式会社製 商
品名;ハイゼックス5305E)、エチレン−エチルア
クリレート共重合体(株式会社日本ポリオレフィン製;
商品名;ジェイレクイスEEA A1150)(EEA
樹脂)および無水マレイン酸変成ポリエチレンを使用
し、水和金属化合物粉末として水酸化マグネシウム粉末
(協和化学株式会社製;商品名;キスマ−5A)を使用
し、分岐状オルガノポリシロキサンとして表1に示した
SR1〜SR4を使用して、これらの成分を表3および
表5に示す配合比率にて混合して難燃性ポリオレフィン
系樹脂組成物を得た。混合方法は次に示す通りであっ
た。上記ポリオレフィン系樹脂を混合装置(東洋精機製
作所株式会社製、ラボプラストミル)に投入し、温度1
80〜220℃にて加熱し溶融した。ついで、上記水酸
化マグネシウム粉末を投入し混錬した後、分岐状オルガ
ノポリシロキサンを投入して混錬し難燃性ポリオレフィ
ン系樹脂組成物を製造した。 この難燃性ポリオレフィ
ン系樹脂組成物を成形温度180〜220℃にて射出成
形した。得られた成形品の特性(酸素指数、引張強度)
を測定し、これらの結果を後記する表3および表5に記
した。
樹脂、水酸化マグネシウム粉末および分岐状オルガノポ
リシロキサンSR1を、表4に示す配合比率にて均一に
混合してポリオレフィン系樹脂組成物を得た。混合方法
は次に示す通りであった。高密度ポリオレフィン樹脂を
混合装置(東洋精機製作所株式会社製、ラボプラストミ
ル)に投入し、温度180〜220℃にて加熱し溶融し
た。ついで、水酸化マグネシウム粉末を投入して混錬し
た後、分岐状オルガノポリシロキサンSR1を投入し混
錬して難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物を製造した。
この難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物を成形温度18
0〜220℃で射出成形した。得られた成形品の特性を
測定し、それらの測定結果を後記する表4に示した。
mmの架橋ポリエチレン絶縁体で芯線が被覆されてなる
電線上に、実施例1で得られた難燃性ポリオレフィン系
樹脂組成物を厚さ1.8mmで被覆して電力ケーブルを
試作した。この難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物で被
覆された電力ケーブルの外観は良好であった。次に、こ
の電力ケーブルを用いて、UL規格758「VW−1」
燃焼試験に準じて難燃性の評価を行なったところ、その
結果は合格であった。
リオレフィン系樹脂組成物を使用した以外は、実施例6
と同様にして、難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物で被
覆された電力ケーブルを試作した。この電力ケーブルの
外観は良好であった。次に、UL規格758「VW−
1」燃焼試験に準じて難燃性を評価したところ、その結
果は不合格であった。
成物は、(A)成分〜(C)成分からなり、特に(C)
成分の特殊な分岐状オルガノポリシロキサンを含有して
いるので、成形加工性、難燃性に優れているという特徴
を有し、また本発明の製造方法は、かかる難燃性ポリオ
レフィン系樹脂組成物を効率よく製造できるという特徴
を有する。また本発明の難燃性ケーブルは、前記難燃性
ポリオレフィン系樹脂組成物で被覆されているので、難
燃性に優れ、火災にあっても多量の黒煙を発生したり、
人体に有害なガスを発生することがない等の特徴を有す
る。
Claims (8)
- 【請求項1】 (A)ポリオレフィン系樹脂 100重量部、 (B)水和金属化合物粉末 30〜200重量部、 (C)平均単位式:RaSiO(4-a)/2(式中、Rは炭素原子数1〜12のアルキ ル基、炭素原子数6〜12のアリール基または水酸基であり、水酸基を除く全1 価有機基中に占めるアリール基の含有量が50〜100モル%であり、1分子中 の水酸基の含有量が1.0〜10.0重量%であり、aは0.75〜2.5の数 である。)で示され、1分子中に、少なくとも式:RSiO3/2(式中、Rは前 記と同じである。)で示されるシロキサン単位を含有する分岐状オルガノポリシ ロキサン 0.01〜50重量部 からなることを特徴とする、難燃性ポリオレフィン系樹
脂組成物。 - 【請求項2】 (C)成分が、平均分子式:(R3Si
O1/2)a(R2SiO2/ 2)b(RSiO3/2)c(SiO4/2)
d(HO1/2)e(式中、Rは炭素原子数1〜12のアルキル
基または炭素原子数6〜12のアリール基であり、水酸
基を除く全1価有機基中に占めるアリール基の含有量が
50〜100モル%であり、1分子中の水酸基の含有量
が1.0〜10.0重量%であり、aは0または正数で
あり、bは0または正数であり、cは正数であり、dは
0または正数であり、eは正数である。)で示される分岐
状オルガノポリシロキサンである、請求項1記載の難燃
性ポリオレフィン系樹脂組成物。 - 【請求項3】 (C)成分中のアルキル基がプロピル基
であり、アリール基がフェニル基である請求項1〜請求
項3のいずれか1項記載の難燃性ポリオレフィン系樹脂
組成物。 - 【請求項4】 (C)成分の重量平均分子量が300〜
10,000である請求項1〜請求項4のいずれか1項
記載の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物。 - 【請求項5】 (C)成分が室温で固体である請求項1
〜請求項5のいずれか1項記載の難燃性ポリオレフィン
系樹脂組成物。 - 【請求項6】 (B)成分が水酸化マグネシウム粉末ま
たは水酸化アルミニウム粉末である請求項1〜請求項6
のいずれか1項記載の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成
物。 - 【請求項7】 (A)成分と(B)成分を該(A)成分
の軟化点以上の温度下で混合した後、該(A)成分と
(B)成分の混合物に(C)成分を加えて混合すること
を特徴とする請求項1〜請求項8いずれか1項記載の難
燃性ポリオレフィン系樹脂組成物の製造方法。 - 【請求項8】 請求項1〜請求項9のいずれか1項記載
の難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物で被覆されてなる
難燃性ケーブル。
Priority Applications (10)
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