JP2004075936A

JP2004075936A - 難燃樹脂組成物

Info

Publication number: JP2004075936A
Application number: JP2002241031A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Ishida; 石田　克義; Atsushi Suzuki; 鈴木　淳; Minoru Iwamoto; 岩本　稔; Akira Masui; 増井　暁
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2002-08-21
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】ガス管などに使用される樹脂被覆金属管のシースが、良好な高温耐油性と難燃性と柔軟性を有し、焼却時に有害ガスを発生することがなく、さらには耐外傷性、易切断性、易引抜性をも兼ね備えるようにし、かかるシースをなす難燃樹脂組成物を得る。
【解決手段】ステンレス鋼製コルゲートパイプからなる可撓性金属管などの金属管１の外周面をシース２で被覆する。このシース２は、エチレン−酢酸ビニル共重合体および／またはエチレン−エチルアクリレート共重合体９０〜９７重量部と、ポリプロピレン系ポリマー３〜１０重量部を含むベースポリマー１００重量部に、水酸化マグネシウム２０〜１００重量部または炭酸カルシウム４０〜１００重量部を配合してなり、その硬度がデュロメータＤ値で３０〜５０である難燃樹脂組成物で形成されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガス管などに使用される樹脂被覆金属管と、この樹脂被覆金属管のシースを構成する難燃樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の樹脂被覆金属管としては、ステンレス鋼製のコルゲートパイプからなる可撓性金属管の外周面を可塑化塩化ビニル樹脂やポリエチレンからなるシースで被覆した可撓性を有するものが、敷設時の作業性等が良好であることから、広く使われている。
【０００３】
ところが、シースが可塑化塩化ビニル樹脂からなるものでは、焼却処分時にダイオキシンなどの有害ガスが発生する問題があり、その使用が見直されている。また、ポリエチレンからなるシースを有するものでは、ポリエチレンが易燃焼性で建物内での使用に問題があり、かつ結晶性が高いためシースの柔軟性が不足し、樹脂被覆金属管としての可撓性が十分とは言えないこともあった。
【０００４】
このため、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）やエチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）などの柔軟性の高いポリオレフィン系樹脂に、水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物を難燃剤として配合したノンハロゲン難燃樹脂組成物をシースとして用いることが考えられる。
【０００５】
このシースを有する樹脂被覆金属管では、可撓性が確保でき、難燃性であり、焼却時に有害ガスを発生しないと言う利点がある。しかしながら、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）やエチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）などは、軟化温度が低いため、ガス管に要求される１５５℃の食用油に１０秒間浸漬してシースに割れ、裂けなどの欠陥が生じてはならないと言う規定（以下、高温耐油性という。）を満足することができない不都合がある。
【０００６】
これに加えて、このような樹脂被覆金属管を敷設するなど際に、シースが傷つきにくい耐外傷性、シースを容易にかつきれいに切断できる易切断性、切断したシースを簡単に引き抜くことができる易引抜性などの良好な作業性が要求され、これらの特性もまた満足する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
よって、この発明における課題は、樹脂被覆金属管のシースが、良好な高温耐油性と難燃性と柔軟性を有し、焼却時に有害ガスを発生することがなく、さらには耐外傷性、易切断性、易引抜性をも兼ね備えるようにし、かかるシースをなす難燃樹脂組成物を得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、
請求項１にかかる発明は、エチレン−酢酸ビニル共重合体および／またはエチレン−エチルアクリレート共重合体９０〜９７重量部と、ポリプロピレン系ポリマー３〜１０重量部を含むベースポリマー１００重量部に、水酸化マグネシウム２０〜１００重量部または炭酸カルシウム４０〜１００重量部を配合してなり、その硬度がデュロメータＤ値で３０〜５０である難燃樹脂組成物である。
【０００９】
請求項２にかかる発明は、ポリプロピレン系ポリマーが、ポリプロピレンホモポリマーまたはプロピレン成分を５０ｗｔ％以上含むエチレンとのコポリマーまたはポリプロピレン成分を５０ｗｔ％以上含むポリエチレンとのブレンドポリマーの１種または２種以上の混合物である請求項１記載の難燃樹脂組成物である。
【００１０】
請求項３にかかる発明は、水酸化マグネシウムまたは炭酸カルシウムが、シランカップリング剤で表面処理されたものである請求項１または２記載の難燃樹脂組成物である。
請求項４にかかる発明は、請求項１、２または３記載の難燃樹脂組成物からなるシースを金属管上に被覆した樹脂被覆金属管である。
請求項５にかかる発明は、金属管が、可撓性金属管である請求項４記載の樹脂被覆金属管である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明の樹脂被覆金属管の一例を示すもので、金属管としてコルゲートパイプからなる可撓性金属管を採用した例である。
【００１２】
図１において、符号１は可撓性金属管を示す。この可撓性金属管１は、ステンレス鋼などの金属からなり、周壁の断面形状が波形となったいわゆるコルゲートパイプからなるものである。
この可撓性金属管１の外周面は、シース２で被覆されてこの例の樹脂被覆金属管となっている。
【００１３】
このシース２の外面は、図１（ａ）に示すように、平坦になっており、内面は可撓性金属管１の外形に応じた波形となっており、かつ図１（ｂ）に示すように、内面に可撓性金属管１の波形の方向とは直交する方向（周方向）に波形となっているもので、可撓性金属管１とシース２との間には、波形の隙間が形成されている。
このシース２は、可撓性金属管１上に周知の押出被覆法により押出成形された設けられたものである。
【００１４】
そして、このシース２は、以下に説明するノンハロゲンの難燃樹脂組成物から構成されている。
この難燃樹脂組成物は、エチレン−酢酸ビニル共重合体および／またはエチレン−エチルアクリレート共重合体９０〜９７重量部と、ポリプロピレン系ポリマー３〜１０重量部を含むベースポリマー１００重量部に、水酸化マグネシウム２０〜１００重量部または炭酸カルシウム４０〜１００重量部を配合し、その硬度がデュロメータ値で３０〜５０のものである。
【００１５】
この難燃樹脂組成物のベースポリマーの一部をなすエチレン−酢酸ビニル共重合体には、酢酸ビニル含有量５〜４０ｗｔ％で、メルトフローレイト（温度１９０℃、荷重２．２ｋｇ、時間１０分）が０．１〜５のものが用いられ、またエチレン−エチルアクリレート共重合体には、エチルアクリレート含有量が５〜３０ｗｔ％で、メルトフローレイトが０．１〜５のものが用いられる。
【００１６】
エチレン−酢酸ビニル共重合体とエチレン−エチルアクリレート共重合体とはそれぞれ単独もしくは混合して用いられ、両者を混合して用いるときは、その混合比率は限定されず、任意である。これらエチレン−酢酸ビニル共重合体およびエチレン−エチルアクリレート共重合体は、得られる難燃樹脂組成物に柔軟性を付与するものである。
【００１７】
また、ベースポリマーの残部をなすポリプロピレン系樹脂とは、ポリプロピレンホモポリマーまたはプロピレン成分を５０ｗｔ％以上、好ましくは７０ｗｔ％以上含むエチレンとのコポリマーまたはポリプロピレン成分を５０ｗｔ％以上、好ましくは７０ｗｔ％以上含むポリエチレンとのブレンドポリマーを言い、これらの１種または２種以上の混合物が使用される。このポリプロピレン系樹脂は、得られる難燃樹脂組成物に耐熱性を付与するものである。
【００１８】
このコポリマーまたはブレンドポリマーでのプロピレン成分またはポリプロピレン成分が、５０ｗｔ％未満となると得られる難燃樹脂組成物の耐熱性が低下し、高温耐油性を満足しなくなる。
このコポリマーとしては、いわゆるプロピレンブロックコポリマーやプロピレンランダムコポリマーと称せられているものが使用できる。
【００１９】
エチレン−酢酸ビニル共重合体および／またはエチレン−エチルアクリレート共重合体とポリプロピレン系ポリマーとの混合比は、エチレン−酢酸ビニル共重合体および／またはエチレン−エチルアクリレート共重合体が９０〜９７重量部とされ、ポリプロピレン系樹脂が３〜１０重量部とされる。ポリプロピレン系樹脂が３重量部未満となると、耐熱性が低下して高温耐油性を満足できなくなり、１０重量部を越えると柔軟性が低下する。
【００２０】
また、かかるベースポリマーには、耐外傷性の向上の目的のために、ベースポリマー１００重量部に対して１０重量部を上限として、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンなどの各種のポリエチレンを配合することができる。しかし、このポリエチレンの配合は、シース２としての柔軟性を低下させるため、耐外傷性と柔軟性とのバランスをとるように、注意する必要がある。
【００２１】
このベースポリマーを難燃化するための難燃剤には、難燃効果が高く、ノンハロゲンである水酸化マグネシウムまたは炭酸カルシウムが用いられる。この水酸化マグネシウムおよび炭酸カルシウムとしては、イソプロピルイソステアロイルチタネートなどのチタネートカップリング剤、ステアリン酸、オレイン酸などの高級脂肪酸、エポキシシラン、ビニルシラン、アミノシラン、メルカプトシランなどのシランカップリング剤で表面処理したものが、ベースポリマーとの親和性が向上し、樹脂組成物の機械的特性の低下が抑えられて好ましい。特に、ステアリン酸などの高級脂肪酸で表面処理されたものが好適である。
【００２２】
水酸化マグネシウムの配合量は、難燃樹脂組成物に求められる難燃度合いによって決められるが、ベースポリマー１００重量部に対して２０〜１００重量部とされ、２０重量部では十分な難燃性が得られず、１００重量部を越えると機械的特性が低下する。
また、炭酸カルシウムの配合量も、難燃樹脂組成物に求められる難燃度合いによって決められるが、ベースポリマー１００重量部に対して４０〜１００重量部とされ、４０重量部では十分な難燃性が得られず、１００重量部を越えると機械的特性が低下する。
【００２３】
また、水酸化マグネシウムまたは炭酸カルシウムの配合量を５０重量部以下とすれば、得られる難燃樹脂組成物の難燃性は多少低いものとなるが、難燃樹脂組成物の比重を１．１５以下にすることができ、これにより、シース２の廃棄物の分別回収の際に、水を用いた比重分別が可能となり、他のプラスチックとの分別が簡単に行え、リサイクルが容易になる。
【００２４】
さらに、ノンハロゲンの難燃助剤を配合して水酸化マグネシウムまたは炭酸カルシウムの配合量を低減し、難燃樹脂組成物の比重を下げ、機械的特性の低下を抑えることもできる。
このような難燃助剤には、シリコーンパウダー、シリコーンガムなどのシリコーン化合物、トリクレジルホスフェート、トリフェニルホスフェート、ポリリン酸アンモニウムなどのリン系難燃剤、硼酸亜鉛、ヒドロキシスズ酸亜鉛、スズ酸亜鉛などの亜鉛化合物、メラミンシアヌレート、メラミンなどの窒素含有有機難燃剤、赤リン、カーボンブラック、Ｎ，Ｎ´−ｍ−フェニレンジマレイミドなどのマレイミド化合物などが挙げられ、ベースポリマー１００重量部に対して１０重量部程度を上限として配合される。
【００２５】
また、本発明の難燃樹脂組成物では、ステアリン酸、ステアリン酸アミド、オレイン酸、オレイン酸アミド、エルカ酸、エルカ酸アミド、シリコーンオイル、ポリエチレンワックス、ＥＶＡワックス、金属石けん、パラフィン油などのシース２の表面に滑性を与える効果のある滑剤をベースポリマー１００重量部に対して０．５〜１０重量部程度を添加して、シース２の滑り特性を向上させることもできる。
さらに、本発明では、紫外線吸収剤、老化防止剤、着色剤、帯電防止剤、防カビ剤、タルクなどの無機充填剤などの種々の添加剤を適宜必要に応じて配合することもできる。
【００２６】
さらに、本発明の上記配合組成の難燃樹脂組成物にあっては、これをシース２などの成形物としたときの表面硬度が、デュロメータタイプＤによる値で３０〜５０であることが必要とされる。
表面硬度をこの範囲とすることで、シース２としたときに、耐外傷性と柔軟性との互いに相反する特性のバランスをうまく取ることができる。
【００２７】
このようなシース２を有する樹脂被覆金属管にあっては、シース２の高温耐油性、耐外傷性、柔軟性、難燃性が優れ、敷設作業時においてはシース２をシースカッターで容易にかつきれいに切断することができ、切断したシース２を低温環境下でも容易に引き抜くことができる。さらに、シース２が柔軟性に優れるので、樹脂被覆金属管として可撓性が低下することもない。また、シース２を焼却処分した際に有害なハロゲン含有ガスを発生することがない。
【００２８】
本発明においては、金属管１としては図１に示したコルゲートパイプからなる可撓性金属管に限定されることはなく、直管状の金属管であってもよい。また、本発明の樹脂被覆金属管には、曲管や接続継手なども含まれるものとする。
さらに、シース２には、難燃樹脂組成物からなるテープを作製し、これを金属管１に巻き回して形成したもの、難燃樹脂組成物からなる熱収縮性チューブを作製し、このチューブを金属管１に被せて加熱して形成したものなどを含まれる。またさらに、シース２の断面形状も図１に示すようなものに限られない。
【００２９】
以下、具体例を示す。
表１および表２に示す配合組成（重量部表示）の難燃樹脂組成物を混練りし、ペレットとした。一方、直径２０ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製コルゲートパイプを用意した。上記難燃樹脂組成物のペレットを押出機に投入し、クロスヘッドダイを用いて上記コルゲートパイプの外周面に押出被覆してシースを形成し、図１に示すような樹脂被覆可撓性金属管を得た。
【００３０】
この樹脂被覆可撓性金属管について、以下の通り、シースの表面硬度、高温耐油性、シースカット性、シース引抜性、難燃性、施工性について評価した。
【００３１】
表面硬度は、ＪＩＳ　Ｋ７２１５に準じてデュロメータタイプＤによって測定した。
高温耐油性は、上記樹脂被覆可撓性金属管を直径４０ｍｍの円筒に沿わせて１８０度曲げ、このものを１５５℃の大豆油に１０秒間浸漬する。それぞれ１０個の試料について実施し、すべての試料のシースに裂け、割れ、亀裂などの欠陥が生じないものを合格とし、１個の試料の一部にでも欠陥が生じたものは不合格とした。
【００３２】
シースカット性およびシース引抜性は、市販のシースカッターを用いて管端末から１０ｃｍの位置でシースを切断し、切断面にしわ、たるみなどがなく、シースカッターの１回の回転で、きれいに切断されておれば合格とした。また、切断したシースを、周囲温度−５℃と２０℃において、手で引き抜き、容易に引き抜ければ合格とした。
【００３３】
難燃性は、上記樹脂被覆可撓性金属管を垂直に立て、これにバーナーを４５度の角度に傾けたうえ、その火炎を５秒間だけ接炎し、火炎を離して５秒以上燃え続けなければ合格とした。
施工性は、シースの柔軟性、滑り性および傷つき性を総合的に評価して合否を判断した。
結果を表１および表２に示す。
【００３４】
表１および表２において、
「ＥＥＡ」は、エチルアクリレート含有量２０ｗｔ％、メルトフローレイト０．５のエチレン−エチルアクリレート共重合体を、
「ＥＶＡ」は、酢酸ビニル含有量１９ｗｔ％、メルトフローレイト２．５のエチレン−酢酸ビニル共重合体を示す。
【００３５】
「ＰＰ」は、メルトフローレイト５．０（ＡＳＴＭ　Ｄ１２３８）のポリプロピレンとポリエチレンとのブレンドポリマー（ポリエチレン量１５ｗｔ％）「ＷＳ−２３４」（商品名、三井住友ポリオレフィン社製）を、
「水酸化マグネシウム」は、密度２．３６ｇ／ｃｍ^３、ステアリン酸処理品を、「炭酸カルシウム」は、平均粒径１．７μｍ、ステアリン酸処理品「ＮＣＣ−Ｐ」（商品名、日東粉化社製）を示す。
【００３６】
「紫外線吸収剤」は、「チヌビン１１１ＦＤＬ」チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製を、
「老化防止剤」は、「イルガノックス１０１０」チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製を示す。
【００３７】
【表１】

【００３８】
【表２】

【００３９】
表１および表２の結果から、本発明の難燃樹脂組成物からなるシースを有する樹脂被覆金属管では、高温耐油性、シースカット性、シース引抜性、難燃性、施工性に優れていることがわかる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の樹脂被覆金属管は、エチレン−酢酸ビニル共重合体および／またはエチレン−エチルアクリレート共重合体９０〜９７重量部と、ポリプロピレン系ポリマー３〜１０重量部を含むベースポリマー１００重量部に、水酸化マグネシウム２０〜１００重量部または炭酸カルシウム４０〜１００重量部を配合してなり、その硬度がデュロメータＤ値で３０〜５０である難燃樹脂組成物からなるシースを有するものであるので、高温耐油性、シースカット性、シース引抜性、難燃性、施工性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の樹脂被覆金属管の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・金属管、２・・・シース

Claims

エチレン−酢酸ビニル共重合体および／またはエチレン−エチルアクリレート共重合体９０〜９７重量部と、ポリプロピレン系ポリマー３〜１０重量部を含むベースポリマー１００重量部に、水酸化マグネシウム２０〜１００重量部または炭酸カルシウム４０〜１００重量部を配合してなり、その硬度がデュロメータＤ値で３０〜５０である難燃樹脂組成物。
ポリプロピレン系ポリマーが、ポリプロピレンホモポリマーまたはプロピレン成分を５０ｗｔ％以上含むエチレンとのコポリマーまたはポリプロピレン成分を５０ｗｔ％以上含むポリエチレンとのブレンドポリマーの１種または２種以上の混合物である請求項１記載の難燃樹脂組成物。
水酸化マグネシウムまたは炭酸カルシウムが、シランカップリング剤で表面処理されたものである請求項１または２記載の難燃樹脂組成物。
請求項１、２または３記載の難燃樹脂組成物からなるシースを金属管上に被覆した樹脂被覆金属管。
金属管が、可撓性金属管である請求項４記載の樹脂被覆金属管。