JP2003160709A - ノンハロゲン難燃性樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＵＬ規格のＶＷ−１に合格する難燃性、高い機
械的特性、優れた耐熱性、屈曲性、柔軟性を有し、燃焼
時に有害なダイオキシン等のハロゲン含有物質を発生し
ないノンハロゲン難燃性樹脂組成物およびこれを被覆材
とした絶縁電線を得ることにある。 【解決手段】エチレン−酢酸ビニル共重合体４０〜７０
重量部と、アクリルゴム２０〜３０重量部と、マレイン
酸変性ポリオレフィンポリマー１０〜３０重量部を含む
ベースポリマー１００重量部に対して、金属水和物８０
〜１８０重量部、赤リン２〜１０重量部を配合した組成
物。上記アクリルゴムが、エチレン−アクリル酸共重合
体またはエチレン−メタクリル酸エステル共重合体２５
〜７５ｗｔ％とエチレン−アクリル−酢酸ビニル共重合
体２５〜７５ｗｔ％のブレンド物でることが好ましい。
この樹脂組成物を絶縁体、シースなどの被覆材とした絶
縁電線。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ノンハロゲン難
燃性樹脂組成物およびこれを用いた絶縁電線に関し、特
にその難燃性、機械的特性、耐熱性、高屈曲性、柔軟性
を改善したものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、燃焼時にダイオキシンなどの
有害なハロゲンガス等の発生のないノンハロゲン難燃性
樹脂組成物が開発されており、電線、ケーブル等の被覆
材として実用されている。このようなノンハロゲン難燃
性樹脂組成物として、エチレン−酢酸ビニル共重合体、
エチレン−エチルアクリレート共重合体などのエチレン
系共重合体をベースポリマーとし、このベースポリマー
１００重量部に難燃剤としての水酸化マグネシウムなど
の金属水和物を５０〜２００重量部配合し、さらに必要
に応じて難燃助剤としてのシリコーン化合物、リン化合
物などを２〜２０重量部配合したものが知られている。

【０００３】この配合組成のノンハロゲン難燃性樹脂組
成物にあっては、比較的良好な難燃性を発揮し、燃焼時
に有害なハロゲンガスを発生せず、重金属、リン化合物
の溶出がないなどの利点がある。

【０００４】ところで、電気分野、電子分野で使用され
る電線、ケーブル類には、安全面から高い難燃性が要求
されており、ＵＬ１５８１に規定される垂直燃焼試験の
ＶＷ−１に合格することが必要である。また、難燃性以
外にもＵＬ規格、電気用品取締規則規格等で、破断強度
１０ＭＰａ以上、伸び１００％以上の高い機械的特性、
１００℃以上での加熱変形性等が要求される。

【０００５】これらの要求を実現するために、電線、ケ
ーブル類の絶縁体、シースなどの被覆材料をなす樹脂組
成物について、以下のような検討がなされてきた。ま
ず、金属水和物単体の添加によってかかる難燃性を得る
には最低２００重量部の配合が必要であり、それでも絶
縁体の厚さによっては燃焼してしまい、難燃性が不充分
である。

【０００６】また、機械的特性については、金属水和物
１００重量部以上の配合では、樹脂組成物の機械的特性
が著しく低下し、規格値を満足することができない。樹
脂組成物に架橋を施すことによって、機械的特性向上さ
せることは可能であるが、シース材料として使用する場
合、架橋することは困難であり、非架橋で使用できるこ
とが前提になる。

【０００７】赤リンと高級脂肪酸処理金属水和物との組
み合わせにおいては、難燃性を満足することは可能であ
るが、機械的特性を考慮して金属水和物を１００重量部
以下にすると、やはりＶＷ−１に適合する難燃性は得ら
れない。樹脂組成物のベースポリマーとして、金属水和
物の少量添加での難燃性、機械的特性を考えて、酢酸ビ
ニル含有量が高いエチレン−酢酸ビニル共重合体を採用
した場合には、この共重合体の軟化温度が低いため、耐
熱性及び加熱変形性を満足することはできない。

【０００８】そこで、高耐熱性、高機械的特性を有する
ポリプロピレン、スチレン系熱可塑性エラストマーなど
を添加して、これらの特性を補うことが考えられるが、
かかる電線類を配電盤等に組み込んだ場合に、フレーム
との擦れ等による外傷性、盤の開閉による屈曲性、柔軟
性が求められるため、これらに高強度樹脂を添加したも
のでは、外傷性、屈曲性、柔軟性が不足し、対応できな
くなるという問題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】よって、本発明におけ
る課題は、ＵＬ規格のＶＷ−１に合格する難燃性、高い
機械的特性、優れた耐熱性、屈曲性、柔軟性を有し、燃
焼時に有害なダイオキシン等のハロゲン含有物質を発生
しないノンハロゲン難燃性樹脂組成物およびこれを被覆
材とした絶縁電線を得ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、請求項１にかかる発明は、エチレン−酢酸ビニル共
重合体４０〜７０重量部と、アクリルゴム２０〜３０重
量部と、マレイン酸変性ポリオレフィンポリマー１０〜
３０重量部を含むベースポリマー１００重量部に対し
て、金属水和物８０〜１８０重量部、赤リン２〜１０重
量部を配合してなるノンハロゲン難燃性樹脂組成物であ
る。

【００１１】請求項２にかかる発明は、アクリルゴム
が、エチレン−アクリル酸共重合体またはエチレン−メ
タクリル酸エステル共重合体２５〜７５ｗｔ％とエチレ
ン−アクリル−酢酸ビニル共重合体２５〜７５ｗｔ％の
ブレンド物である請求項１記載のノンハロゲン難燃性樹
脂組成物である。

【００１２】請求項３にかかる発明は、金属水和物が、
メタクリルシランで表面処理された金属水和物５０〜１
００ｗｔ％と脂肪酸で表面処理された金属水和物０〜５
０ｗｔ％のブレンド物である請求項１記載のノンハロゲ
ン難燃性樹脂組成物である。請求項４にかかる発明は、
請求項１、２または３に記載の難燃性樹脂組成物を被覆
材として用いた絶縁電線である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、実施形態に基づいて、本発
明を詳しく説明する。本発明のノンハロゲン難燃性樹脂
組成物のベースポリマーとしては、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体と、アクリルゴムと、マレイン酸変性ポリオ
レフィンポリマーとのブレンドポリマーが用いられる。

【００１４】このブレンドポリマーの第１の成分である
エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）としては、酢
酸ビニル含有量が１５〜５０ｗｔ％、メルトフローレイ
ト（１５０℃、２．１６ｋｇ、１０分、以下同様）が
０．０１〜１０のものがこのましい。このエチレン−酢
酸ビニル共重合体は、分子内に酸素を有しているため、
これ自体の難燃性が高く、かつ金属水和物との親和性も
高い性質を有する。このエチレン−酢酸ビニル共重合体
の配合量は、ベースポリマー１００重量部中４０〜７０
重量部とされ、４０重量部未満では組成物の柔軟性が不
足し、７０重量部を超えると機械的特性、耐熱性が低下
する。

【００１５】また、ブレンドポリマーの第２の成分であ
るアクリルゴムとしては、エチレン−アクリル酸共重合
体またはエチレン−メタクリル酸エステル共重合体２５
〜７５ｗｔ％とエチレン−アクリル−酢酸ビニル共重合
体２５〜７５ｗｔ％のブレンド物が用いられる。エチレ
ン−アクリル酸共重合体またはエチレン−メタクリル酸
エステル共重合体におけるエチレン含有量は３０〜７０
ｗｔ％とされる。また、この共重合体のメタクリル酸エ
ステルには、メチルメタクリレート、エチルメタクリレ
ートなどが用いられる。

【００１６】また、エチレン−アクリル−酢酸ビニル共
重合体とは、エチレンとメタクリル酸エステルなどのア
クリル酸エステルと酢酸ビニルとの三元共重合体であっ
て、このものはエチレン−酢酸ビニル共重合体とマレイ
ン酸変性ポリオレフィンポリマーとエチレン−アクリル
酸共重合体またはエチレン−メタクリル酸エステル共重
合体との相溶性を高める役割を果たし、高い破断強度、
伸びが得られるようになる。さらに、ブレンド物中のエ
チレン−アクリル酸共重合体またはエチレン−メタクリ
ル酸エステル共重合体の配合量が２５ｗｔ％未満では強
度不足となり、７５ｗｔ％を超えると難燃性が不良とな
る。

【００１７】このアクリルゴムの配合量は、ベースポリ
マー１００重量部中２０〜３０重量部、好ましくは２３
〜２８重量部とされ、２０重量部未満では難燃効果を付
与できず、金属水和物等の充填材の充填性が低下し、多
量の充填では伸びが低下する。３０重量部を超えると機
械的強度、加熱変形性が悪化する。このようなアクリル
ゴムの配合は、アクリルゴム自体が良好な難燃性を有
し、マレイン酸変性ポリオレフィンポリマーを配合した
ことによる難燃性の低下を補い、高い難燃性を保ちつ
つ、金属水和物の配合量を低減することが可能となる。

【００１８】さらに、ブレンドポリマーの第３の成分を
なすマレイン酸変性ポリオレフィンポリマーとは、低密
度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン
−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート
共重合体などのポリオレフィンポリマーをマレイン酸で
変性したものであり、マレイン酸変性量が０．１〜５ｗ
ｔ％のものが用いられる。

【００１９】このマレイン酸変性ポリオレフィンポリマ
ーは、樹脂組成物の耐熱性、機械的強度を高めるもので
ある。マレイン酸で変性されないポリオレフィンポリマ
ーでは、耐熱性は向上するものの酸性基同士のイオン結
合がないため、エチレン−酢酸ビニル共重合体との結合
が低下し、金属水和物等の充填材を多量に配合した場合
に必要な破断強度が得られなくなる。

【００２０】このマレイン酸変性ポリオレフィンポリマ
ーの配合量は、ベースポリマー１００重量部中１０〜３
０重量部、好ましくは１５〜２５重量部とされ、１０重
量部未満では得られるノンハロゲン難燃性樹脂組成物の
耐熱性、加熱変形性が低下し、また３０重量部を超える
と該組成物中での結晶部分が多くなるため、その柔軟
性、屈曲性が悪くなる。

【００２１】また、本発明では上記組成のベースポリマ
ーには、上記三成分以外にこれら三種のポリマー全体の
相溶性をさらに高める相溶化樹脂を配合することができ
る。この相溶化樹脂を３〜７重量部程度配合すること
で、得られるノンハロゲン難燃性樹脂組成物の種々の特
性が安定して発現されることになる。この相溶化樹脂に
は、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン（ＳＥ
ＰＳ）、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン（Ｓ
ＥＢＳ）などのスチレン系熱可塑性エラストマーなどが
使用される。

【００２２】また、難燃剤である金属水和物としては、
水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カル
シウムなどが用いられ、なかでも水酸化マグネシウムが
難燃効果が高く好ましい。また、この金属水和物は、ベ
ースポリマーに対する親和性を高めるため、チタネート
カップリング剤、ビニルシラン、エポキシシラン、アミ
ノシラン、メタクリルシランなどのシランカップリング
剤、ステアリン酸、オレイン酸、ラウリン酸などの高級
脂肪酸等を用いて表面処理を施したものであることが好
ましい。

【００２３】さらに、この金属水和物として、その全量
の５０〜１００ｗｔ％を占める量に分子末端にメタクリ
ル基を有するシラン化合物で表面処理を施したものを使
用することが望ましい。また、その全量の０〜５０ｗｔ
％を占める量にステアリン酸、オレイン酸、ラウリン酸
などの脂肪酸で表面処理を施したものを使用すること
が、機械的特性の低下が抑えられて望ましい。

【００２４】特に、メタクリル基を有するシラン化合物
で表面処理を施した金属水和物では、これのメタクリル
基がベースポリマーをなす各ポリマー中の極性基とイオ
ン結合するため、この樹脂組成物が非架橋状態でも破断
強度、伸びが低下することがなく、金属水和物の多量充
填が可能となる。

【００２５】この金属水和物の配合量は、ベースポリマ
ー１００重量部に対して８０〜１８０重量部、好ましく
は１００〜１５０重量部とされ、要求される難燃度に応
じて決められる。この配合量が８０重量部未満では得ら
れる難燃性樹脂組成物の難燃性が不足し、また加熱変形
性が低くなる。１８０重量部を超えると、破断強度、伸
びが低下する。

【００２６】また、難燃剤として赤リンが添加される。
赤リンは、少量の添加で高い難燃性を付与するもので、
金属水和物の配合量を１８０重量部以下に抑えて破断強
度、伸びを落すことなく、ＶＷ−１に合格する高い難燃
性を達成することができる。赤リンの配合量は、ベース
ポリマー１００重量部に対して２〜１０重量部、好まし
くは４〜８重量部とされ、２重量部未満では難燃効果が
得られず、１０重量部を超えると吸湿による絶縁性およ
び耐水性の低下が表れる。

【００２７】また、本発明のノンハロゲン難燃性樹脂組
成物では、酸化チタンをベースポリマー１００重量部に
対して３０重量部以下配合することもできる。このノン
ハロゲン難燃性樹脂組成物では、赤リンの添加により濃
赤色に着色され、用途によっては不具合を来すことがあ
る。このため、酸化チタンを配合し、これによってその
着色を遮蔽することができることになる。

【００２８】このノンハロゲン難燃性樹脂組成物には、
さらに必要に応じてステアリン酸、ステアリン酸カルシ
ウムなどの加工性を向上させる加工助剤をベースポリマ
ー１００重量部当たり０．５〜５重量部程度配合するこ
とができる。また、適宜量の老化防止剤、着色剤、銅害
防止剤、カーボンブラック等の添加剤を配合することが
できる。

【００２９】本発明の絶縁電線は、上述の難燃性樹脂組
成物を押出機、ニーダ、バンバリミキサなどで溶融混練
りし、造粒機でペレットとした後、クロスヘッドダイ装
着押出機により電線、ケーブルの絶縁体、シースなどの
被覆材として導体やケーブルコア上に押出被覆してなる
ものである。

【００３０】このような配合組成のノンハロゲン難燃性
樹脂組成物にあっては、ベースポリマー及び難燃剤の選
択使用により、非架橋状態においても高い難燃性、柔軟
性、機械的特性、耐熱性、加熱変形性を有するものとな
り、絶縁材料、シース材料として好適なものになる。こ
のため、本発明の絶縁電線にあっても、同様に高い難燃
性、柔軟性、機械的特性、耐熱性、加熱変形性を有する
ものとなる。

【００３１】以下、具体例を示す。表１、表２に示す配
合組成の樹脂組成物を用意し、押出機によって混練、成
形して、シートとした。このものについて、破断強度、
伸び、加熱変形性、難燃性、硬度を評価した。

【００３２】破断強度、伸びは、ＵＬ１５８１によって
行い、難燃性は、ＵＬ規格のＶＷ−１に準じて行い、加
熱変形性は、ＵＬ１５８１によって試験し、硬度はショ
アＤで表した。ＵＬ規格では、破断強度が１０．３ＭＰ
ａ以上、伸びが１００％以上、加熱変形性が５０％以
下、ＶＷ−１が５／５を規格値としている。また、ショ
アＤ硬度は５０以下を目標にしている。結果を表１、２
に示す。

【００３３】表１、２において、使用材料は次の通りで
ある。 「ＥＶＡ＊１」・・・「Ｅ−１００」商品名三井・デュ
ポンポリケミカル社製 「ＥＶＡ＊２」・・・「Ｖ−５２７４」商品名三井・デ
ュポンポリケミカル社製 「アクリルゴム＊１」・・・「ベイマックＤＬＳ」商品
名三井・デュポンポリケミカル社製

【００３４】「アクリルゴム＊２」・・・「デンカＥＲ
５３００」商品名電気化学工業（株）製 「マレイン酸変性ポリオレフィンポリマー＊１」・・・
「クレイトンＦＧ１９２０」商品名クレイトンジャパン
社製 「マレイン酸変性ポリオレフィンポリマー＊２」・・・
「アドテックスＬ６３００Ｍ」商品名日本ポリオレフィ
ン社製

【００３５】「相溶化樹脂」・・・「セプトン４０３
３」商品名クラレ社製 「水酸化マグネシウム＊１」・・・「キスマ５Ａ」商品
名協和化学社製、脂肪酸表面処理水酸化マグネシウム 「水酸化マグネシウム＊２」・・・「キスマ５Ｐ」商品
名協和化学社製、メタクリルシラン表面処理水酸化マグ
ネシウム

【００３６】「赤リン」・・・「ノーバレット１２０Ｕ
Ｆ」商品名燐化学工業社製 「老化防止剤」・・・「イルガノックス＃１０１０」商
品名チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 「加工剤」・・・ステアリン酸

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のノンハロ
ゲン難燃性樹脂組成物は、エチレン−酢酸ビニル共重合
体４０〜７０重量部と、アクリルゴム２０〜３０重量部
と、マレイン酸変性ポリオレフィンポリマー１０〜３０
重量部を含むベースポリマー１００重量部に対して、金
属水和物８０〜１８０重量部、赤リン２〜１０重量部を
配合したものであるので、高度の難燃性を発揮し、柔軟
性、屈曲性、耐熱性、加熱変形性に優れ、機械的特性も
良好であり、焼却処分しても有害なハロゲン含有ガスの
発生がなく、重金属残査も残らないなどの効果がある。

【００４０】また、本発明の絶縁電線は、上記難燃性樹
脂組成物を絶縁体、シースなどの被覆材としたものであ
るので、同様の効果を示すことになり、配電盤、電子機
器等の配線用の電線、ケーブルなどとして好適なものと
なる。

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Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エチレン−酢酸ビニル共重合体４０〜７０
   重量部と、アクリルゴム２０〜３０重量部と、マレイン
   酸変性ポリオレフィンポリマー１０〜３０重量部を含む
   ベースポリマー１００重量部に対して、金属水和物８０
   〜１８０重量部、赤リン２〜１０重量部を配合してなる
   ノンハロゲン難燃性樹脂組成物。
2. 【請求項２】アクリルゴムが、エチレン−アクリル酸共
   重合体またはエチレン−メタクリル酸エステル共重合体
   ２５〜７５ｗｔ％とエチレン−アクリル−酢酸ビニル共
   重合体２５〜７５ｗｔ％のブレンド物である請求項１記
   載のノンハロゲン難燃性樹脂組成物。
3. 【請求項３】金属水和物が、メタクリルシランで表面処
   理された金属水和物５０〜１００ｗｔ％と脂肪酸で表面
   処理された金属水和物０〜５０ｗｔ％のブレンド物であ
   る請求項１記載のノンハロゲン難燃性樹脂組成物。
4. 【請求項４】請求項１、２または３に記載の難燃性樹脂
   組成物を被覆材として用いた絶縁電線。