JP2003192846A - 耐熱性・耐候性に優れた絶縁樹脂組成物および絶縁電線 - Google Patents
耐熱性・耐候性に優れた絶縁樹脂組成物および絶縁電線Info
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Abstract
耐熱性、耐候性を有する絶縁樹脂組成物及びこの組成物
を被覆材とする絶縁電線を提供する。 【解決手段】 ポリオレフィン樹脂及び/又はエチレン
系共重合体及び/又はスチレン系ブロック共重合体を主
成分とする樹脂成分(A)100質量部に対し、架橋性
のシランカップリング剤で表面処理された金属水和物6
0〜300質量部、ヒンダートフェノール系抗酸化剤1
〜8質量部、ベンゾフェノン系及び/又はベンゾトリア
ゾール系紫外線吸収剤0.4〜8質量部、ヒンダートア
ミン系光安定剤1〜7質量部、(g)有機パーオキサイ
ド0.01〜1.0質量部、並びに(h)(メタ)アク
リレート系及び/又はアリル系架橋助剤0.03〜1.
8質量部を含んでなる混合物であって、前記熱可塑性樹
脂成分(A)の溶融温度以上で加熱・混練してなる絶縁
樹脂組成物。
Description
廃棄時において、重金属化合物の溶出や、多量の煙、腐
食性ガスの発生がない絶縁樹脂組成物および電気・電子
機器の内部および外部配線に使用される絶縁電線に関す
る。
使用される絶縁電線には、難燃性、引張特性、耐熱性な
ど種々の特性が要求される。このため、これら絶縁電線
の被覆材料として、ポリ塩化ビニル(PVC)コンパウ
ンドや分子中に臭素原子や塩素原子を含有するハロゲン
系難燃剤を配合した、エチレン系共重合体を主成分とす
る樹脂組成物を使用することがよく知られている。
線を適切な処理をせずに廃棄した場合の種々の問題が提
起されている。例えば、埋立により廃棄した場合には、
被覆材料に配合されている可塑剤や重金属安定剤の溶
出、また焼却した場合には、多量の腐食性ガスの発生、
ダイオキシンの発生などという問題が起こる。このた
め、有害な重金属やハロゲン系ガスなどの発生がないノ
ンハロゲン難燃材料で電線を被覆する技術の検討が盛ん
に行われている。
を含有しない難燃剤を樹脂に配合することで難燃性を発
現させたものであり、このような被覆材料の難燃剤とし
ては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウ
ムなどの金属水和物が、また、樹脂としては、ポリエチ
レン、エチレン−1−ブテン共重合体、エチレン−プロ
ピレン共重合体、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、エチレン−プロピレ
ン−ジエン三元共重合体などが用いられている。
使用される電子ワイヤハーネスには、安全性の面から高
い難燃性が要求されており、非常に厳しい難燃性規格
UL1581(Reference Standard for Electrical Wi
res, Cables, and Flexible Cords)などに規定される
垂直燃焼試験(Vertical Flame Test)のVW−1規格
や水平難燃規格、JIS C3005に規定される60
度傾斜難燃特性をクリアするものでなければならない。
さらに、難燃性以外の特性についても、ULや電気用品
取締規格などで、破断伸び100%、破断抗張力10M
Pa以上という高い機械特性が要求されている。
性を確保するために、上述の樹脂成分に対し、同量程度
以上の金属水和物を加えることにより難燃性を保持して
いる。しかしながらこのような金属水和物を大量に加え
た樹脂組成物及びこれを用いた電線は耐候性に著しく乏
しく、屋外や照明配線に使用することができない。これ
まで屋外でノンハロゲン難燃材料を被覆した電線・ケー
ブルを使用する際には、カーボンを加えることにより耐
候性を高め使用してきたが、照明系配線等の種々の配線
を行い場合においては、電線の多色化が不可欠であり、
このような領域にノンハロゲン電線が使用できない等の
問題があった。
線に要求される高度の難燃性と優れた耐熱性、耐候性、
機械特性を有し、任意の色に着色でき、電気絶縁性など
の電気特性を保持し、耐油性を維持し、かつ、廃棄時の
埋立による重金属化合物やリン化合物の溶出や、焼却に
よる多量の煙、腐食性ガスの発生などの問題のない絶縁
樹脂組成物及びこの組成物を被覆材とする絶縁電線を提
供することを目的とする。
行った結果、金属水和物として架橋性のシラン処理剤で
処理なされた金属水和物を使用し、ヒンダートフェノー
ル系抗酸化剤、チオエーテル抗酸化剤、ベンゾフェノン
系及び/又は紫外線吸収剤、ヒンダートアミン系光安定
剤を特定量加えることにより耐候性、耐熱性に優れたノ
ンハロゲン絶縁樹脂組成物及びこの組成物を被覆材とす
る絶縁電線を得られることを見出した。本発明はこの知
見に基づき完成するに至ったものである。
ン樹脂及び/又はエチレン系共重合体及び/又はスチレ
ン系ブロック共重合体を主成分とする樹脂成分(A)1
00質量部に対し、架橋性のシランカップリング剤で表
面処理された金属水和物60〜300質量部、ヒンダー
トフェノール系抗酸化剤1〜8質量部、ベンゾフェノン
系及び/又はベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤0.4
〜8質量部、ヒンダートアミン系光安定剤1〜7質量
部、(g)有機パーオキサイド0.01〜1.0質量
部、並びに(h)(メタ)アクリレート系及び/又はア
リル系架橋助剤0.03〜1.8質量部を含んでなる混
合物であって、前記熱可塑性樹脂成分(A)の溶融温度
以上で加熱・混練してなることを特徴とする絶縁樹脂組
成物、(2)ポリオレフィン樹脂及び/又はエチレン系
共重合体及び/又はスチレン系ブロック共重合体を主成
分とする樹脂成分(A)100質量部に対し、架橋性の
シランカップリング剤で表面処理された金属水和物60
〜300質量部、ヒンダートフェノール系抗酸化剤1〜
8質量部、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤0.8〜8質
量部、ヒンダートアミン系光安定剤1〜7質量部、
(g)有機パーオキサイド0.01〜1.0質量部、並
びに(h)(メタ)アクリレート系及び/又はアリル系
架橋助剤0.03〜1.8質量部を含んでなる混合物で
あって、前記熱可塑性樹脂成分(A)の溶融温度以上で
加熱・混練してなることを特徴とする絶縁樹脂組成物、
(3)ポリオレフィン樹脂及び/又はエチレン系共重合
体及び/又はスチレン系ブロック共重合体を主成分とす
る樹脂成分(A)100質量部に対し、架橋性のシラン
カップリング剤で表面処理された金属水和物60〜30
0質量部、ヒンダートフェノール系抗酸化剤1〜8質量
部、下記式(1)の構造で示されるチオエーテル系抗酸
化剤0.8〜8質量部、ベンゾフェノン系及び/又はベ
ンゾトリアゾール系紫外線吸収剤0.4〜8質量部、ヒ
ンダートアミン系光安定剤1〜7質量部、(g)有機パ
ーオキサイド0.01〜1.0質量部、並びに(h)
(メタ)アクリレート系及び/又はアリル系架橋助剤
0.03〜1.8質量部を含んでなる混合物であって、
前記熱可塑性樹脂成分(A)の溶融温度以上で加熱・混
練してなることを特徴とする絶縁樹脂組成物、
す。)(4)(1)〜(3)のいずれか1項記載の絶縁
樹脂組成物を導体及び/又は光ファイバの周りに被覆し
たことを特徴とする絶縁電線、及び(5)(1)〜
(4)のいずれか1項記載の絶縁樹脂組成物を導体及び
/又は光ファイバの周りに被覆しており、該被覆部樹脂
組成物が架橋されていることを特徴とする絶縁電線を提
供するものである。
に水酸化マグネシウム等の金属水和物を60質量部以上
加えてゆくと、著しく耐候性が低下する。通常耐候性処
方としてはポリマー100質量部に対し、ベンゾトリア
ゾール系紫外線吸収剤0.2〜0.4質量部、ヒンダー
トアミン系光安定剤0.4質量部程度加えられる。
属水和物を60質量部加えた場合においては全く効果が
無く、劣化してしまう。これは紫外線等の光によりポリ
マーや金属水和物の表面処理剤が劣化され、金属水和物
とポリマー間に欠陥が生じ、これが伸びの低下やストレ
スクラックの原因となる。
ン処理剤で処理された金属水和物を使用し、金属水和物
とポリマーをシランカップリング剤で結合させたうえ
で、通常老化防止剤として樹脂成分100質量部に対し
て0.1質量部程度使用されるヒンダートフェノール系
抗酸化剤を少なくとも1質量部以上、ベンゾフェノン系
及び/又はベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤0.4質
量部以上、ヒンダートアミン系光安定剤1質量部以上加
えることにより、この結合を紫外線等の光が長期間当た
って劣化が生じても修復なされるため、金属水和物とポ
リマー間の欠陥が最小限に抑えられるため、伸びやスト
レスクラックが生じない。特にベンゾフェノン系紫外線
吸収剤を加えることにより、さらに耐候性を改善するこ
とができる。さらに(1)式で示されるチオエーテル系
抗酸化剤を少なくとも0.8質量部を加え、さらにベン
ゾフェノン系及び/又はベンゾトリアゾール系紫外線吸
収剤0.8質量部以上加えることにより、耐熱性を維持
しつつ、耐候性に優れたノンハロゲンコンパウンドを得
ることができる。
する。まず、本発明の絶縁樹脂組成物に含まれる成分及
び機能について説明する。
塑性樹脂(A)は、ポリオレフィン樹脂及び/又はエチ
レン系共重合体及び/又はスチレンブロック共重合体で
ある。 (A−1)ポリオレフィン樹脂 ポリオレフィン樹脂としてはポリプロピレン樹脂、エチ
レン−α−オレフィン樹脂、ポリエチレンなどが挙げら
れる。本発明に用いることのできるポリプロピレン系樹
脂としては、ホモポリプロピレン、エチレン・プロピレ
ンランダム共重合体、エチレン・プロピレンブロック共
重合体や、プロピレンと他の少量のα−オレフィン(例
えば1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペン
テン等)との共重合体等が挙げられる。これらのポリプ
ロピレン系樹脂は1種類でも良いし、2種類以上混合し
て使用することができる。
ましくは、エチレンと炭素数3〜12のα−オレフィン
との共重合体であり、α−オレフィンの具体例として
は、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチ
ル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1−ド
デセンなどが挙げられる。
は、LLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)、LDP
E(低密度ポリエチレン)、VLDPE(超低密度ポリ
エチレン)、EPR、EBR、及びシングルサイト触媒
存在下に合成されたエチレン・α−オレフィン共重合体
等がある。このなかでも、シングルサイト触媒存在下に
合成されたエチレン・α−オレフィン共重合体が好まし
い。
下に合成されたエチレン・α−オレフィン共重合体は、
その製法としては、特開平6−306121号公報や特
表平7−500622号公報などに記載されている公知
の方法を用いることができる。シングルサイト触媒は、
重合活性点が単一であり、高い重合活性を有するもので
あり、メタロセン触媒、カミンスキー触媒とも呼ばれて
おり、この触媒を用いて合成したエチレン・α−オレフ
ィン共重合体は、分子量分布と組成分布が狭いという特
徴がある。このようなシングルサイト触媒存在下に合成
されたエチレン・α−オレフィン共重合体が、高い引張
強度、引裂強度、衝撃強度などを有することから、金属
水和物を高充填する必要があるノンハロゲン難燃材料
(配線材の被覆材料)に使用した場合、高充填された金
属水和物による機械特性の低下を小さくすることができ
るという利点がある。
触媒の存在下に合成されたエチレン・α−オレフィン共
重合体としては、Dow Chemical社から、「AFFINITY」
「ENGAGE」(商品名)が、Exxon Chemical社から、「EX
ACT」(商品名)が、日本ポリケムから「カーネル」
(商品名)が上市されている。
具体的には例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体(E
VA)、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−
アクリル酸共重合体、エチレン−エチルアクリレート共
重合体(EEA)、エチレン−メタクリレート共重合体
(EMA)などが挙げられる。これらは1種を単独で用
いても2種以上を混合して用いてもよい。またエチレン
系共重合体の中で難燃性や耐候性を向上させる点から
は、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)を使用す
るのが好ましい。
ン系共重合体を使用した際に耐候性の向上が確認され
た。酸含有量20質量%未満のエチレン共重合体やポリ
オレフィン樹脂を使用した場合、ストレスの加えられた
状態で長期間光にさらされると、材料にクラックが発生
しやすくなるが、酸含有量20〜50質量%のエチレン
系共重合体を使用した場合このクラックの発生が大幅に
抑えられる。好ましくはエチレン系共重合体の酸含有量
は22〜45質量%、さらに好ましくは25〜45質量
%、さらに好ましくは25〜40質量%である。
香族化合物をその構成成分の主体とした少なくとも2個
の重合体ブロックAと、共役ジエン化合物をその構成成
分の主体とした少なくとも1個の重合体ブロックBとか
らなるブロック共重合体又はこれを水素添加して得られ
るもの、あるいはこれらの混合物であり、例えば、A−
B−A、B−A−B−A、A−B−A−B−Aなどの構
造を有するビニル芳香族化合物−共役ジエン化合物ブロ
ック共重合体、あるいはこれらの水素添加されたもの等
を挙げることができる。上記(水添)ブロック共重合体
(以下、(水添)ブロック共重合体とは、ブロック共重
合体及び/又は水添ブロック共重合体を意味する)は、
ビニル芳香族化合物を5〜60質量%、好ましくは、2
0〜50質量%含む。ビニル芳香族化合物をその構成成
分の主体とする重合体ブロックAは好ましくは、ビニル
芳香族化合物のみから成るか、または50質量%より多
い、好ましくは70質量%以上のビニル芳香族化合物と
(水素添加された)共役ジエン化合物(以下、(水素添
加された)共役ジエン化合物とは、共役ジエン化合物及
び/又は水素添加された共役ジエン化合物を意味する)
との共重合体ブロックである。(水素添加された)共役
ジエン化合物をその構成成分の主体とする重合体ブロッ
クBは好ましくは、(水素添加された)共役ジエン化合
物のみから成るか、または50質量%より多い、好まし
くは70質量%以上の(水素添加された)共役ジエン化
合物とビニル芳香族化合物との共重合体ブロックであ
る。これらのビニル芳香族化合物をその構成成分の主体
とする重合体ブロックA、(水素添加された)共役ジエ
ン化合物をその構成成分の主体とする重合体ブロックB
のそれぞれにおいて、分子鎖中のビニル芳香族化合物ま
たは(水素添加された)共役ジエン化合物由来の繰り返
し単位の分布がランダム、テーパード(分子鎖に沿って
モノマー成分が増加または減少するもの)、一部ブロッ
ク状またはこれらの任意の組合せでなっていてもよい。
ビニル芳香族化合物をその構成成分の主体とする重合体
ブロックA或いは(水素添加された)共役ジエン化合物
をその構成成分の主体とする重合体ブロックBが2個以
上ある場合には、それぞれが同一構造であっても異なる
構造であってもよい。
ル芳香族化合物としては、例えばスチレン、α−メチル
スチレン、ビニルトルエン、p−第3ブチルスチレンな
どのうちから1種または2種以上が選択でき、中でもス
チレンが好ましい。また共役ジエン化合物としては、例
えば、ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエ
ン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエンなどのうち
から1種または2種以上が選ばれ、中でもブタジエン、
イソプレンおよびこれらの組合せが好ましい。共役ジエ
ン化合物をその構成成分の主体とする重合体ブロックB
におけるミクロ構造は任意に選ぶことができる。例えば
ポリブタジエンブロックにおいては、1,2−ミクロ構
造が20〜50%、特に25〜45%であるものが好ま
しく、ブタジエンに基づく脂肪族二重結合の少なくとも
90%が水素添加されたものが好ましい。ポリイソプレ
ンブロックにおいては、該イソプレン化合物の70〜1
00質量%が1,4−ミクロ構造を有し、かつ該イソプ
レン化合物に基づく脂肪族二重結合の少なくとも90%
が水素添加されたものが好ましい。
ブロック共重合体の重量平均分子量は好ましくは5,0
00〜1,500,000、より好ましくは10,00
0〜550,000、さらに好ましくは100,000
〜550,000、特に好ましくは100,000〜4
00,000の範囲である。分子量分布(重量平均分子
量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/M
n))は好ましくは10以下、更に好ましくは5以下、
より好ましくは2以下である。(水添)ブロック共重合
体の分子構造は、直鎖上、分岐状、放射状あるいはこれ
らの任意の組合せのいずれであってもよい。
方法としては数多くの方法が提案されているが、代表的
な方法としては、例えば特公昭40−23798号公報
に記載された方法により、リチウム触媒またはチーグラ
ー型触媒を用い、不活性溶媒中にてブロック重合させて
得ることができる。また、例えば、上記方法により得ら
れたブロック共重合体に、不活性溶媒中で水素添加触媒
の存在下にて水素添加することにより水添ブロック共重
合体が得られる。上記(水添)ブロック共重合体の具体
例としては、SBS(スチレン・ブタジエンブロックコ
ポリマー)、SIS(スチレン・イソプレンブロックコ
ポリマー)、SEBS(水素化SBS)、SEPS(水
素化SIS)等を挙げることができる。本発明におい
て、特に好ましい(水添)ブロック共重合体は、スチレ
ンをその構成成分の主体とする重合体ブロックAと、イ
ソプレンをその構成成分の主体としかつイソプレンの7
0〜100質量%が1,4−ミクロ構造を有し、かつ該
イソプレンに基づく脂肪族二重結合の少なくとも90%
が水素添加されたところの重合体ブロックBとからなる
重量平均分子量が50,000〜550,000の水添
ブロック共重合体である。更に好ましくは、イソプレン
の90〜100質量%が1,4−ミクロ構造を有する上
記水添ブロック共重合体である。
する場合、非芳香族系の鉱物油または液状もしくは低分
子量の合成軟化剤を用いることができる。ゴム用として
用いられる鉱物油軟化剤は、芳香族環、ナフテン環およ
びパラフィン鎖の三者の組み合わさった混合物であっ
て、パラフィン鎖炭素数が全炭素数の50%以上を占め
るものをパラフィン系とよび、ナフテン環炭素数が30
〜40%のものはナフテン系、芳香族炭素数が30%以
上のものは芳香族系と呼ばれて区別されている。本発明
の成分(b)として用いられる鉱物油系ゴム用軟化剤は
上記区分でパラフィン系およびナフテン系のものであ
る。芳香族系の軟化剤は、その使用により成分(a)が
可溶となり、架橋反応を阻害し、得られる組成物の物性
の向上が図れないので好ましくない。成分(b)として
は、パラフィン系のものが好ましく、更にパラフィン系
の中でも芳香族環成分の少ないものが特に好ましい。こ
れらの非芳香族系ゴム用軟化剤の性状は、37.8℃に
おける動的粘度が20〜500cSt、流動点が−10
〜−15℃、引火点(COC)が170〜300℃を示
すものが好ましい。
重合体の他に樹脂成分として強度付与、難燃性付与、柔
軟性付与等のため、無水カルボン酸で変性されたポリオ
レフィン樹脂、スチレン系エラストマー、アクリルゴム
等の樹脂やゴム成分を加えることができる。
することを目的として、前記熱可塑性樹脂組成物(A)
に所定量の金属水和物(B)を配合する。
ては、特に限定はしないが、例えば、水酸化アルミニウ
ム、水酸化マグネシウム、水和珪酸アルミニウム、水和
珪酸マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウム、ハイドロ
タルサイトなどの水酸基あるいは結晶水を有する化合物
を単独もしくは2種以上組み合わせて使用することがで
きる。金属水和物としては水酸化マグネシウムが好まし
く、このようなものとしては、例えば、「キスマ5シリ
ーズ」(商品名、協和化学社製)などの市販品が好まし
い。
シランカップリング剤で処理なされた金属水和物を使用
しなければならない。ここで、シランカップリング剤が
架橋性であるとは、例えばアミノ基、ビニル基、エポキ
シ基などのシランカップリング剤の末端基が金属水和物
と反応し、シランカップリング剤を金属水和物表面に付
着結合させうることを意味する。なおここでいうビニル
基にはアクリル基やメタクリル基等の反応性二重結合を
有するものも含む。架橋性のシランカップリング剤とし
てはビニル基やアクリル、メタクリル基等の2重結合を
末端に有するシランカップリング剤や、エポキシ基やメ
ルカプト基、アミノ基を末端に有するシランカップリン
グ剤などが挙げられる。これらのシランカップリング剤
とその他のシランカップリング剤を併用させても良い
し、これらのビニル基、エポキシ基、メルカプト基また
はアミノ基を末端に有するシランカップリング剤を2種
以上併用しても良い。またこれらのシランカップリング
剤とステアリン酸等の脂肪族の表面処理剤を併用しても
良い。
またはアミノ基を末端に有するシランカップリング剤の
具体例としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルト
リエトキシシラン、グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、グ
リシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、メタクリ
ロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプ
ロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルメ
チルジメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキ
シシラン、メルカプトプロピルトリエトキシシラン、ア
ミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリ
メトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミ
ノプロピルトリプロピルトリメトキシシラン、N−(β
−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリプロピルメ
チルジメトキシシランなどが挙げられる。
する場合には、予めシランカップリング剤を金属水和物
に対してブレンドして行うことが必要である。このとき
シランカップリング剤は、表面処理するに十分な量が適
宜加えられるが、具体的には金属水和物に対し0.1〜
3質量%が好ましく、0.2〜2質量%がより好まし
い。シランカップリング剤は原液でもよいし、溶剤で希
釈されたものを使用してもよい。
金属水和物を難燃剤として使用した場合、たとえばステ
アリン酸やオレイン酸のみで処理なされた金属水和物を
使用した場合と比較して飛躍的に耐候性の向上が確認さ
れた。この改良のプロセスについてははっきりしていな
いが、架橋性のシランカップリング剤を使用した金属水
和物は、シランカップリング剤を介してポリマーと結合
することができる。シランカップリング剤とポリマーの
結合が紫外線等の光によって損傷を受けた場合、ヒンダ
ートフェノール系抗酸化剤やヒンダートアミン光安定剤
がそのラジカルをトラップし、さらに式(1)で示され
るチオエーテル系抗酸化剤が修復を行うことにより、樹
脂成分にストレスがかかった状態においてクラックが発
生しにくく、また伸びの低下が生じにくいものと想定さ
れる。
の金属水和物で表面処理なされた金属水和物はポリマー
との結合が生じていないため、紫外線等の光でポリマー
や表面処理剤が劣化する事により、ポリマーと金属水和
物の間に欠陥が発生する。この欠陥はもちろん同様な手
法で修復されるもののポリマーと金属水和物の結合が無
いため不完全である。従ってストレスが加わった状態で
長期間光にさらされた樹脂組成物にクラックが生じた
り、伸びの低下が生じたりするものと考えられる。
抗酸化剤やベンゾフェノン系及び/又はベンゾトリアゾ
ール系紫外線吸収剤は金属水和物の塩基性によって分解
されたり、金属水和物に吸着がされたりする。架橋性シ
ランカップリング剤で処理された金属水和物を使用する
ことにより、金属水和物がポリマーと結合構造を有する
こととなるため、上述のような式(1)で示されるチオ
エーテル系抗酸化剤やベンゾフェノン系及び/又はベン
ゾトリアゾール系紫外線吸収剤の吸着や分解を抑えるこ
とができるものと考えられる。
た金属水和物の一部として、たとえば非架橋性のシラン
カップリング剤で表面処理なされた金属水和物、脂肪酸
等で処理なされた金属水和物、無処理の金属水和物を用
いることができるが、多くとも金属水和物中の1/3以
下に抑えなければならない。
し、60質量部〜300質量部、好ましくは70〜25
0質量部、さらに好ましくは70〜200質量部であ
る。これが60質量部より少ないと難燃性に問題が生
じ、また300質量部より多いと力学的強度に乏しくな
るだけでなく、耐候性が著しく低下する。したがって耐
候性を保持するためには上限は、250質量部以下が好
ましく、さらに200質量部以下、さらに好ましくは1
50質量部以下がさらに好ましい。
具体例としては、ペンタエリスリチル−テトラキス(3
−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニ
ル)プロピオネート)、1,6−ヘキサンジオール−ビ
ス(3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフ
ェニル)プロピオネート)、2,4−ビス−(n−オク
チルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−
ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、2,2−
チオ−ジエチレン−ビス(3−(3,5−ジ−t−ブチ
ル−4−ヒドロキシフェニルプロピオネート)、オクタ
デシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキ
シフェニル)プロピオネート、1,3,5−トリメチル
−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−
ヒドロキシベンジル)ベンゼン等が挙げられる。
用量は樹脂成分100質量部に対して0.5質量部以下
であるが、本発明の樹脂組成物では樹脂成分100質量
部中少なくとも1質量部、好ましくは1.3質量部以
上、さらに好ましくは1.5質量部以上が好ましい。
は樹脂成分100質量部に対し8質量部以下でなければ
ならない。8質量部より多いと、強度が著しく低下する
のみならず、量を加える効果がほとんどなくなるためで
ある。
樹脂組成物の耐熱性を保持するだけでなく、光によって
劣化したラジカルをトラップする働きがある。さらにシ
ランカップリング剤によって結合された金属水和物とポ
リマー間の光による劣化により生じたラジカルをトラッ
プし、これを修復する事により、ポリマーと金属水和物
間の欠陥を抑え、紫外線等の光で当たった後の樹脂組成
物の伸びの低下やストレスクラックを抑えることができ
る。
は、下記式(1)で示される。
くは炭素数1〜30のものを表わす。
は通常樹脂組成物に対し0.3質量部程度使用される
が、本発明においては、好ましくは0.8〜8質量部、
より好ましくは1.0〜6質量部、特に好ましくは1.
5〜5質量部使用される。
部以上加えることにより耐熱性が飛躍的に向上するため
好ましい。しかしながら式(1)で示されるチオエーテ
ル系抗酸化剤を加えると耐候性が低下することがある。
このため特にベンゾフェノン系又はベンゾトリアゾール
系紫外線吸収剤を0.8質量部以上加えることによりさ
らに耐熱性、耐候性を両立したノンハロゲンコンパウン
ド、電線を得ることができる。特にベンゾフェノン系紫
外線吸収剤を加えることにより、高い耐候性を保持する
ことが出来、良好な、耐熱性、耐候性を両立したノンハ
ロゲンコンパウンド、電線を得ることが出来る。この式
(1)で示されたチオエーテル系抗酸化剤を加える場
合、ベンゾフェノン系又はベンゾトリアゾール系紫外線
吸収剤は0.8質量部以上、好ましくはベンゾフェノン
系紫外線吸収剤を0.8質量部以上、さらに好ましくは
1.0質量部以上加えることが好ましい。特に酸含有量
20質量%以上のエチレン系共重合体を樹脂成分として
使用した場合、このチオエーテル系抗酸化剤は耐熱性保
持に関し、飛躍的な効果が見られる。これにより耐熱性
を維持しつつ、耐候性に非常に優れたノンハロゲンコン
パウンド、電線を得ることが出来る。
加えると、ブリードが生じるだけでなく、耐候性が大幅
に低下する。
ール紫外線吸収剤 本発明に使用されるベンゾフェノン系紫外線吸収剤の具
体例としては、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、
ビス(5−ベンゾル−4−ヒドロキシ−2−メトキシフ
ェニル)メタン、2,2'−ジヒドロキシ−4−メトキ
シベンゾフェノン、2,2'−ジヒドロキシ−4,4'−
ジメトキシベンゾフェノン等や下記式のものが挙げられ
る。
くは炭素数1〜20のものを表わす。式(Ea-1)の化合
物の具体例としては、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−
ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−ドデシルオ
キシベンゾフェノン等が挙げられる。
ル紫外線吸収剤の具体例としては、2−(2'−ヒドロ
キシ−3',5'−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フ
ェニル)−ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキ
シ−3',5'−ジ−t−ブチル−5'−メチルフェニ
ル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−
3',5'−ジ−t−アミル)ベンゾトリアゾール、2−
(2'−ヒドロキシ−5'−t−オクチルフェニル)ベン
ゾトリアゾールや下記式のものが挙げられる。
性やヒンダートアミン系光安定剤の塩基性により分解が
引き起こされる。特に金属水和物として水酸化マグネシ
ウムを大量に用いた場合、分解が激しくなる。樹脂組成
物として酸含有量20質量%以上のエチレン系共重合体
を樹脂成分として使用することにより、この塩基性が抑
えられ、ベンゾフェノン系やベンゾトリアゾール紫外線
吸収剤の分解を抑えることができるため、耐候性を大幅
に向上することが可能となる。
リアゾール紫外線吸収剤は0.4〜8質量部、好ましく
は0.8〜8質量部、より好ましくは0.8〜6質量
部、さらに好ましくは1.2〜5質量部、特に好ましく
は1.5〜5質量部である。0.4質量部より少ないと
実質的に効果がほとんどなく、また8質量部より多いと
力学的強度が低下するのみならず、耐熱性が低下する。
ベンゾフェノン系やベンゾトリアゾール紫外線吸収剤は
金属水和物により分解を想定し、0.8質量部以上加え
た方が好ましい。特にベンゾフェノン系紫外線吸収剤を
0.8質量部以上加えることにより、非常に優れた耐候
性を得ることが出来る。さらに(1)式で示されたチオ
エーテル系抗酸化剤を加えても耐候性を保持しつつ、耐
熱性を維持することが可能となる。
としては、コハク酸ジメチル−1−(2−ヒドロキシエ
チル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチ
ルピペリジン重縮合物、ポリ((6−(1,1,3,3
−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジ
ン−2,4−ジイル)((2,2,6,6−テトラメチ
ル−4−ピペリジル)イミノ)ヘキサメチレン((2,
2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミ
ノ))や下記式のものが挙げられる。
す。式(F-4)中、nは1以上の整数、好ましくは1〜
20を表わす。式(F-4)の化合物の具体例としては、
ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジ
ル)セバケートなどが挙げられる。
カップリング剤を介しての金属水和物とポリマーの結合
が紫外線等の光で切断された際、修復する作用がある。
特に樹脂表面近傍におけるこの結合の修復に大きな効果
がある。この量が1質量部より少ないと耐候性が著しく
低下し、また7質量部を越えると老化特性が著しく低下
する。
ば、ジクミルパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパ
ーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(te
rt−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル
−2,5−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ヘキシン
−3、1,3−ビス(tert−ブチルパーオキシイソ
プロピル)ベンゼン、1,1−ビス(tert−ブチル
パーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサ
ン、n−ブチル−4,4−ビス(tert−ブチルパー
オキシ)バレレート、ベンゾイルパーオキサイド、p−
クロロベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクロロベ
ンゾイルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシ
ベンゾエート、tert−ブチルパーオキシイソプロピ
ルカーボネート、ジアセチルパーオキサイド、ラウロイ
ルパーオキサイド、tert‐ブチルクミルパーオキサ
イドなどを挙げることができる。これらのうち、臭気
性、着色性、スコーチ安定性の点で、2,5−ジメチル
−2,5−ジ−(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサ
ン、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(tert−ブチ
ルペルオキシ)ヘキシン−3が最も好ましい。有機パー
オキサイド(e)の含有量は、熱可塑性樹脂成分(A)
100質量部に対して、0.01〜1.0質量部の範囲
であり、好ましくは0.01〜0.6質量部、より好ま
しくは0.05〜0.8質量部であり、特に好ましくは
0.1〜0.6質量部である。有機パーオキサイドをこ
の範囲内に選定することにより、架橋が進みすぎること
ないので、ブツも発生することなく押し出し性に優れた
部分架橋組成物が得られる。
たはアリル系架橋助剤 本発明の難燃性樹脂組成物またはそれに用いる熱可塑性
樹脂成分(A)の製造においては、有機パーオキサイド
の存在下で架橋助剤を介してビニル芳香族系熱可塑性エ
ラストマーおよびエチレン・α−オレフィン共重合体と
の間で部分架橋構造を形成する。その際使用される架橋
助剤としては、一般式
1〜9の整数である。)で表される(メタ)アクリレー
ト系架橋助剤が挙げられる。ここで(メタ)アクリレー
ト系架橋助剤とはアクリレート系およびメタアクリレー
ト系架橋助剤をさす。具体的には、エチレングリコール
ジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレ
ート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリ
エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロール
プロパントリメタクリレート、アリルメタクリレートが
挙げられる。その他にもジアリルフマレート、ジアリル
フタレート、テトラアリルオキシエタン、トリアリルシ
アヌレートのような末端にアリル基を有するものを使用
することができる。以上の中でも特にnが1〜6の(メ
タ)アクリレート系架橋助剤が好ましく、エチレングリ
コールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタ
アクリレート、テトラエチレングリコールジメタアクリ
レートを挙げることができる。特に、本発明において
は、トリエチレングリコールジメタクリレートが、取扱
いやすく、他の成分との相溶性が良好であり、かつパー
オキサイド可溶化作用を有し、パーオキサイドの分散助
剤として働くため、加熱混練時の架橋効果が均一かつ効
果的で、硬さとゴム弾性のバランスのとれた部分架橋熱
可塑性樹脂が得られるため、最も好ましい。このような
化合物を使用することにより、架橋不足にも架橋過度に
もならず、加熱混練時に均一かつ効率的な部分架橋反応
が期待できる。本発明で用いられる架橋助剤の含有量
は、熱可塑性樹脂成分(A)100質量部に対して、
0.03〜1.8質量部の範囲が好ましく、さらに好ま
しくは0.03〜1.2質量部である。架橋助剤をこの
範囲内に選定することにより、架橋が進みすぎることな
くゆるやかな架橋となり、ブツも発生することなく押し
出し性に優れた組成物が得られる。架橋助剤の含有量
は、質量比で有機パーオキサイドの含有量の約1.5〜
4.0倍とすることが好ましい。
スズ酸亜鉛、ヒドロキシスズ酸亜鉛及びホウ酸亜鉛から
選ばれる少なくとも1種を配合することができ、さらに
難燃性を向上することができる。これらの化合物を用い
ることにより、燃焼時の殻形成の速度が増大し、殻形成
がより強固になる。本発明に用いることができるスズ酸
亜鉛、ヒドロキシスズ酸亜鉛及びホウ酸亜鉛は、平均粒
子径が5μm以下のものが好ましく、3μm以下のもの
がさらに好ましい。
具体例としては、アルカネックスFRC−500(2Z
nO/3B2O3・3.5H2O)、FRC−600
(いずれも商品名、水澤化学社製)などがある。またス
ズ酸亜鉛(ZnSnO3)、ヒドロキシスズ酸亜鉛(Z
nSn(OH)6)の具体例としては、アルカネックスZ
S、アルカネックスZHS(いずれも商品名、水澤化学
社製)などがある。
ブルにおいて、一般的に使用されている各種の添加剤、
例えば、金属不活性剤、難燃(助)剤、充填剤、滑剤な
どを本発明の目的を損なわない範囲で適宜配合すること
ができる。
−ビス(3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキ
シフェニル)プロピオニル)ヒドラジン、3−(N−サ
リチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾール、2,
2'−オキサミド−ビス(エチル−3−(3,5−ジ−
t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネー
ト)などが挙げられる。
ン、クレー、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン、酸化マグ
ネシウム、酸化モリブデン、三酸化アンチモン、シリコ
ーン化合物、石英、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグ
ネシウム、ホワイトカーボンなどがあげられる。
肪酸アミド系、エステル系、アルコール系、金属石けん
系などがあげられ、なかでも、ワックスE、ワックスO
P(いずれも商品名、Hoechst社製)などの内部滑性と
外部滑性を同時に示すエステル系滑剤が好ましい。
を、二軸混練押出機、バンバリーミキサー、ニーダー、
ロールなど、通常用いられる混練装置で溶融混練して得
ることができる。本発明における溶融時の温度は、前記
熱可塑性樹脂成分(A)の溶融温度以上とする。この温
度は、樹脂成分(A)の具体的構成に伴い変化するもの
であり特に制限するものではないが、160〜250℃
で行うことが好ましい。
本発明の電線、ケーブル、光ケーブル、光コードは、導
体及び光ファイバの外側に上記の本発明の絶縁樹脂組成
物の架橋体により被覆されたものである、本発明の絶縁
樹脂組成物を通常の電線製造用押出成形機を用いて導体
や光ファイバ周囲に押出被覆なされる。
せるためその後架橋しても良いし、ニーダーやバンバリ
ーミキサーで樹脂組成物作成時に樹脂の一部分を架橋す
ると共にポリマーと金属水和物をシランカップ剤を介し
て結合させても良い。
子線架橋法や化学架橋法で行うことができる。電子線架
橋法で行う場合、電子線の線量は1〜30Mradが適
当であり、効率よく架橋をおこなうために、トリメチロ
ールプロパントリアクリレートなどのメタクリレート系
化合物、トリアリルシアヌレートなどのアリル系化合
物、マレイミド系化合物、ジビニル系化合物などの多官
能性化合物を架橋助剤として配合してもよい。
ペルオキシド、ジアルキルペルオキシド、ジアシルペル
オキシド、ペルオキシエステル、ケトンペルオキシエス
テル、ケトンペルオキシドなどの有機過酸化物を架橋剤
として配合し、押出成形被覆後に加熱処理により架橋を
おこなう。
どは特に制限はなく、用途に応じて適宜定められる。導
体の周りに形成される絶縁樹脂組成物の被覆層の肉厚も
特に制限はないが、0.15〜1mmが好ましい。ま
た、絶縁層が多層構造であってもよく、本発明の絶縁樹
脂組成物で形成した被覆層のほかに中間層などを有する
ものでもよい。
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
レンドし、バンバリーミキサーを用いて溶融混練して、
各絶縁樹脂組成物を製造した。なお、溶融温度は、それ
ぞれ、ポリオレフィン樹脂及び/又はエチレン系共重合
体及び/又はスチレン系ブロック共重合体を主成分とす
る樹脂成分の溶融温度以上で行った。具体的には表に示
す全ての例について210℃で行った。次に、電線製造
用の押出被覆装置を用いて、導体(導体径1.14mm
φの錫メッキ軟銅撚線 構成:30本/0.18mm
φ)上に、予め溶融混練した絶縁樹脂組成物を押し出し
法により被覆して、各々絶縁電線を製造した。外径は
2.74mm(被覆層の肉厚0.86mm)とした。
を使用した。表中、組成を示す数値は質量部を表す。 (01)エチレン−酢酸ビニル共重合体 VA含有量 33質量% EV−180(商品名、三井デュポンポリケミカル製) (02)エチレン−エチルアクリレート共重合体 EA含有量 25質量% A−714(商品名、三井デュポンポリケミカル製) (03)エチレン−酢酸ビニル共重合体 VA含有量 17質量% V−527−4(商品名、三井デュポンポリケミカル
製) (04)エチレン−酢酸ビニル共重合体 VA含有量 41質量% EV−40LX(商品名、三井デュポンポリケミカル
製) (05)エチレン−αオレフィン共重合体 密度 0.905 ユメリット0540F(商品名、宇部興産製) (06)ブロックポリプロピレン PN−610(商品名、トクヤマ製) (07)スチレン系エラストマー SEPS4077(商品名、クラレ製) (08)ゴム用軟化剤 ダイアナプロセスオイルPW−90(商品名、シェル
製) (09)マレイン酸変性PE アドマーXE070(商品名、三井化学製)
表面処理水酸化マグネシウム キスマ5LH(商品名、協和化学社製) (12)ステアリン酸処理水酸化マグネシウム キスマ5A(商品名、協和化学社製) (13)末端にビニル基(アクリル基)を有するシラン
カップリング剤 TSL8370(商品名、東芝シリコーン社製) (14)末端にエポキシ基を有するシランカップリング
剤 TSL8350(商品名、東芝シリコーン社製)
プロパントリメタクリレート) (21)有機パーオキサイド パーヘキサ25B(商品名、日本油脂社製の2,5−ジ
メチル−2,5−ジ(t−ブチルペロオキシ)−ヘキサ
ン) (22)ステアリン酸カルシウム(日本油脂製)
を行った。結果を表1〜4に示した。 1)伸び、抗張力 各絶縁電線の伸び(%)と被覆層の抗張力(MPa)
を、標線間20mm、引張速度200mm/分の条件で
測定した。伸びおよび抗張力の要求特性はそれぞれ、各
々100%以上、10MPa以上である。 2)耐熱性 160℃30日間加熱処理を行った後、各絶縁電線の被
覆層の伸び(%)と被覆層の抗張力(MPa)を、標線
間20mm、引張速度200mm/分の条件で測定し
た。伸び残率65%以上、抗張力残率70%以上が合格
である。
UVテスターを用い、300hrの照射を行った。伸び
残率45%以上、抗張力残率50%以上が合格である。
また自己径に巻き付けたサンプルを作成し、照射後に亀
裂が無いかを測定した。クラックが生じていないものを
○、生じたものを×とした。 4)ブリード 30℃下に10日間放置し、ブリードを確認した。ブリ
ードが無いものや問題が無いものを○、ブリードが大き
いものを△、ブリードが大きく使用に耐えないものを×
とした。△の場合でも使用できる場合がある。
に、比較例1では、金属水和物がシランカップリング処
理されていないため、水酸化マグネシウムとポリマーの
間に欠陥が生じ、耐候試験において伸びの低下が認めら
れた。比較例2では、ヒンダートフェノール系抗酸化剤
の量が少なすぎるため、耐候試験において伸びが低下し
た。比較例3では、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の量
及びヒンダートアミン系光安定剤の量が少なすぎるた
め、光照射により伸びが低下した。これに対し、本発明
の実施例1〜17では、すべての試験評価において良好
であり、目的の要求性能を有する絶縁樹脂組成物および
絶縁電線が得られた。なお、比較例4は、請求項3に対
する比較例である。
高度の難燃性と優れた耐熱性、耐候性、機械特性を有
し、任意の色に着色でき、電気絶縁性などの電気特性を
保持し、耐油性を維持した絶縁樹脂組成物を提供するこ
とができる。また、この組成物を被覆材とすることによ
り、廃棄時の埋立による重金属化合物やリン化合物の溶
出や、焼却による多量の煙、腐食性ガスの発生などの問
題のない優れた耐熱性、耐候性を有する絶縁電線を提供
することができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 ポリオレフィン樹脂及び/又はエチレン
系共重合体及び/又はスチレン系ブロック共重合体を主
成分とする樹脂成分(A)100質量部に対し、架橋性
のシランカップリング剤で表面処理された金属水和物6
0〜300質量部、ヒンダートフェノール系抗酸化剤1
〜8質量部、ベンゾフェノン系及び/又はベンゾトリア
ゾール系紫外線吸収剤0.4〜8質量部、ヒンダートア
ミン系光安定剤1〜7質量部、(g)有機パーオキサイ
ド0.01〜1.0質量部、並びに(h)(メタ)アク
リレート系及び/又はアリル系架橋助剤0.03〜1.
8質量部を含んでなる混合物であって、前記熱可塑性樹
脂成分(A)の溶融温度以上で加熱・混練してなること
を特徴とする絶縁樹脂組成物。 - 【請求項2】 ポリオレフィン樹脂及び/又はエチレン
系共重合体及び/又はスチレン系ブロック共重合体を主
成分とする樹脂成分(A)100質量部に対し、架橋性
のシランカップリング剤で表面処理された金属水和物6
0〜300質量部、ヒンダートフェノール系抗酸化剤1
〜8質量部、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤0.8〜8
質量部、ヒンダートアミン系光安定剤1〜7質量部、
(g)有機パーオキサイド0.01〜1.0質量部、並
びに(h)(メタ)アクリレート系及び/又はアリル系
架橋助剤0.03〜1.8質量部を含んでなる混合物で
あって、前記熱可塑性樹脂成分(A)の溶融温度以上で
加熱・混練してなることを特徴とする絶縁樹脂組成物。 - 【請求項3】 ポリオレフィン樹脂及び/又はエチレン
系共重合体及び/又はスチレン系ブロック共重合体を主
成分とする樹脂成分(A)100質量部に対し、架橋性
のシランカップリング剤で表面処理された金属水和物6
0〜300質量部、ヒンダートフェノール系抗酸化剤1
〜8質量部、下記式(1)の構造で示されるチオエーテ
ル系抗酸化剤0.8〜8質量部、ベンゾフェノン系及び
/又はベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤0.4〜8質
量部、ヒンダートアミン系光安定剤1〜7質量部、
(g)有機パーオキサイド0.01〜1.0質量部、並
びに(h)(メタ)アクリレート系及び/又はアリル系
架橋助剤0.03〜1.8質量部を含んでなる混合物で
あって、前記熱可塑性樹脂成分(A)の溶融温度以上で
加熱・混練してなることを特徴とする絶縁樹脂組成物。 【化1】 (式(1)中、R1は、アルキル基を表わす。) - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項記載の絶縁
樹脂組成物を導体及び/又は光ファイバの周りに被覆し
たことを特徴とする絶縁電線。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項記載の絶縁
樹脂組成物を導体及び/又は光ファイバの周りに被覆し
ており、該被覆部樹脂組成物が架橋されていることを特
徴とする絶縁電線。
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JP2001395486A JP2003192846A (ja) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | 耐熱性・耐候性に優れた絶縁樹脂組成物および絶縁電線 |
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