JP2004168879A - エチレン系難燃性樹脂組成物と難燃性電線・ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼時にハロゲンガス等の有害ガスの発生や大量の煙の発生することがなく、かつ高難燃性のエチレン系の難燃性樹脂組成物を提供し、これを電線・ケーブルの被覆材料として用いた場合に、ＪＩＳ規格Ｃ３００５に規定される６０度傾斜燃焼試験に合格し、かつ高屈曲性、高引張り強度並びに耐摩耗性にも優れた、難燃性電線・ケーブルを提供することにある。
【解決手段】エチレン酢酸ビニル共重合体２０〜４０重量部とエチレンエチルアクリレート共重合体８０〜６０重量部の混合物１００重量部に対して、表面処理水酸化マグネシウム４０〜１５０重量部と難燃助剤１０〜２５重量部を配合した、エチレン系難燃性樹脂組成物とすることによって解決される。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼時に有害なハロゲンガス等を発生することがなく、かつ高難燃性のエチレン系難燃性樹脂組成物とそれを用いた、ＪＩＳ規格Ｃ３００５に規定される６０度傾斜燃焼試験に合格し、かつ機械的特性にも優れた難燃性電線・ケーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハロゲンフリーの難燃性樹脂組成物としては、ポリエチレン等のオレフィン系樹脂、エチレンブテン共重合体、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やエチレンアクリル酸エチル共重合体等のエチレン系共重合体、またハロゲンを含まないゴム系材料に、多量の水酸化マグネシウム等を配合したものが、各種成形品や電線・ケーブルの被覆材料として用いられている。特にＪＩＳ規格Ｃ３００５の６０度傾斜燃焼試験に合格するような高難燃性を要求される場合には、水酸化マグネシウム等の金属水和物を多量に添加することになるので、得られた難燃性樹脂組成物は硬くなりすぎたり、押出し加工性が悪くなったりする。そこで、前記水酸化マグネシウムの添加量を減らし、かつ難燃性を向上させるために、難燃助剤としてポリオルガノシロキサンを併用することが提案されているが、このポリオルガノシロキサンをポリオレフィン系樹脂中に大量に添加すると、押出し加工時に前記ポリオルガノシロキサンが偏在し、押出し成形品にシーム割れと称される、割れが発生することがある。これはもともとポリオレフィン系樹脂との相溶性が低いために、ポリオルガノシロキサンが分離してくるためと考えられる。そこで、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂にポリオルガノシロキサンとシリカ粉末を混合することで、易流動性シリコーン重合体粉末として用いることが、特許文献１として知られている。しかしながらこのような樹脂組成物においても、要求される難燃性が得られなかったり、可とう性が十分でなかったり、さらには押出ししたときに、外観不良を生じる等の問題があった。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１１３７１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明が解決しようとする課題は、燃焼時にハロゲンガス等の有害ガスの発生や大量の煙の発生することがなく、かつ高難燃性のエチレン系の難燃性樹脂組成物を提供し、これを電線・ケーブルの被覆材料として用いた場合に、ＪＩＳ規格Ｃ３００５に規定される６０度傾斜燃焼試験に合格し、かつ高屈曲性、高引張り強度並びに耐摩耗性にも優れた難燃性電線・ケーブルを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するためには、請求項１に記載されるように、エチレン系共重合体１００重量部に対し、表面処理水酸化マグネシウム４０〜１５０重量部と難燃助剤１０〜２５重量部を配合したエチレン系難燃性樹脂組成物とすることによって、解決される。さらに請求項２に記載されるように、前記エチレン系共重合体が、エチレン・酢酸ビニル共重合体２０〜４０重量部とエチレン・エチルアクリレート共重合体８０〜６０重量部の混合物である、請求項１に記載のエチレン系難燃性樹脂組成物とすることによって、解決できる。
【０００６】
また、請求項３に記載されるように、前記難燃助剤として、水酸化アルミニウムニウム５〜１５重量部およびシリコーン系難燃剤５〜１０重量部を配合した請求項１または２のいずれかに記載の、エチレン系難燃性樹脂組成物とすることによって、解決される。
【０００７】
また、請求項４に記載されるように、前記エチレン系難燃性樹脂組成物が、導体上に被覆された難燃性電線・ケーブルとすることによって、解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳しく説明する。まず高難燃性を示すエチレン系難燃性樹脂組成物に関する請求項１並びに請求項２の発明について述べると、請求項１に記載されるエチレン系難燃性樹脂組成物は、エチレン系共重合体１００重量部に対し、表面処理水酸化マグネシウム４０〜１５０重量部と難燃助剤１０〜２５重量部を配合したエチレン系難燃性樹脂組成物であり、また請求項２のエチレン系難燃性樹脂組成物は、前記エチレン系共重合体が、エチレン酢酸ビニル共重合体２０〜４０重量部とエチレンエチルアクリレート共重合体８０〜６０重量部の混合物であるエチレン系難燃性樹脂組成物とするものである。そして、このようなエチレン系の難燃性樹脂組成物とすることによって、燃焼時にハロゲンガス等の有害ガスの発生や大量の煙の発生がなくかつ高難燃性であって、また機械的特性にも優れたものとすることができる。さらには赤燐を難燃剤に用いる場合のような、樹脂組成物が着色するという問題もないので、自由に着色が可能なエチレン系の難燃性樹脂組成物とすることができる。
【０００９】
より詳細に述べると、本発明のエチレン系難燃性樹脂組成物のベースポリマーとしては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等のポリエチレン樹脂やポリプロピレン（ＰＰ）などのエチレン系の単独重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレンエチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰＲまたはＥＰＤＭ）、エチレンブチルアクリレート共重合体（ＥＢＡ）、エチレンメチルメタアクリレート共重合体（ＥＭＭＡ）等のエチレン系の共重合体が、単独で或いは混合物として使用できるが、これらの中でも請求項２に記載されるように、前記ＥＶＡと前記ＥＥＡの混合物が最も好ましい。これは、このような混合物が、燃焼時に炭化の促進、殻（チャー）の形成に優れているためである。そして、その混合割合も前記ＥＶＡが２０〜４０重量部、前記ＥＥＡが８０〜６０重量部の混合物とすることが、最も本発明の特性を達成できるエチレン系の難燃性樹脂組成物となる。すなわち、ＥＶＡ混合量が２０重量部未満でＥＥＡ混合量が８０重量部を越えた混合物とすると、生成した殻が収縮したり、またＥＶＡ混合量が４０重量部を超えＥＥＡ混合量が６０重量部未満の混合物とすると、ドリップを生じるためにこのような混合割合範囲とされる。そして、前記ベースポリマーは、いずれの形においてもこれを１００重量部として、他の配合材料が重量部として配合されて、エチレン系難燃性樹脂組成物となるものである。
【００１０】
そして、以上のようなベースポリマーに対して、難燃剤として表面処理が施された水酸化マグネシウムが、４０〜１５０重量部添加される。このような添加量とすることによって得られたエチレン系難燃性樹脂組成物が、難燃性に関しては後述する難燃助剤との併用により、ＪＩＳ規格Ｃ３００５に規定される６０度傾斜燃焼試験に合格する、高難燃性のものが得られることになる。すなわち、前記表面処理された水酸化マグネシウムの添加量が、４０重量部未満であると、後述する難燃助剤と組み合わせてもＪＩＳ規格Ｃ３００５に規定する６０度傾斜燃焼試験に合格せず、またその添加量が１５０重量部を超えて添加すると、得られる難燃性樹脂組成物は硬度が大きくなり過ぎ、柔軟性が低下して屈曲特性等が低下するためである。さらに前記水酸化マグネシウムを、ステアリン酸、シランカップリング剤、脂肪酸エステル等によって表面処理するのは、このような処理によって、水酸化マグネシウムの前記ベースポリマーへの分散性が良好となり、押出し加工性等が向上する。さらには、難燃性も向上し外観性も向上するので、好ましい処理である。そして、その被覆処理量は、２〜４％（ｖｏｌ）程度とするのがよい。
【００１１】
また、表面処理水酸化マグネシウムと併用して難燃性を向上させる、前記難燃助剤としては、シリコーンパウダー等のシリコーン系難燃助剤、水酸化アルミニウム、ポリリン酸アンモニウム、粉末メラミン、メラミンシアヌレート、ホウ酸亜鉛やヒドロキシ錫酸亜鉛等が組み合わされて、１０〜２５重量部の範囲で添加される。そして中でも請求項３に記載されるように、水酸化アルミニウムを５〜１５重量部およびシリコーン系難燃助剤を５〜１０重量部添加するものが、好ましい。これは、前記水酸化アルミニウムの添加量が、５重量部未満では初期消火には不十分であり、また１５重量部を超えて添加すると物性の低下が見られるので、好ましくない。また、シリコーン系難燃助剤も５重量部未満であると、初期消火が不十分であり、１０重量部を超えて添加すると物性低下が生じるので、前述の配合範囲とするものである。このように、難燃剤である表面処理水酸化マグネシウムに、難燃助剤として水酸化アルミニウムおよびシリコーン系難燃助剤を、同時に特定量配合することによって、燃焼時にシリコーン系難燃助剤がチャーと称する殻を形成し、比較的低い温度（２００℃前後）で、水酸化アルミニウムから水が放出されて、初期消火作用が発揮される。それによって、得られたエチレン系の難燃性樹脂組成物は、目的とする難燃性（ＪＩＳ規格Ｃ３００５の６０度傾斜燃焼試験に合格）、破断強度、伸び並びに耐磨耗性に優れたものとすることができる。
【００１２】
そして、以上のようなエチレン系の難燃性樹脂組成物には、より押出し加工性を向上させるために、加工助剤が０．５〜５．０重量部の範囲で添加される。このことにより、最近の高速の押出し加工に対応できる。このために、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛等を、ベースポリマー１００重量部当たり前述の範囲で添加される。このことによって、添加しない場合の、本発明の難燃性樹脂組成物に対して、２０％程度の製造速度を向上させることが可能となる。また本発明のエチレン系難燃性樹脂組成物には、老化防止剤やこの種樹脂組成物に通常添加される、着色剤、充填剤、紫外線防止剤等を、添加することができる。
【００１３】
さらに、前述したエチレン系難燃性樹脂組成物を用いた、難燃性電線・ケーブルに関する請求項４について説明する。この発明は、前記エチレン系難燃性樹脂組成物を導体上に押出し被覆することによって、難燃性電線・ケーブルとするものである。そして、このようにして得られた難燃性電線・ケーブルは、電気・電子機器の内・外配線用の電線・ケーブルとして有用なものである。そして本発明の難燃性電線・ケーブルは、前記難燃性脂組成物を銅、銅被覆アルミ線、銅被覆鋼線等の導体上に、押出し被覆して製造される。そして前記被覆は、通常０．５〜２ｍｍ程度の厚さで被覆されるものである。さらに、前記難燃性電線・ケーブルは、電子線照射架橋することによって、耐熱性の向上した難燃性電線・ケーブルとすることができると共に、機械的特性としての引張り強度も十分満足できるものである。このようにして得られた難燃性電線・ケーブルは、ＪＩＳ規格Ｃ３００５の６０度傾斜燃焼試験における、２種類の絶縁電線についての燃焼試験、すなわちＥＭ−ＩＥ（前記難燃性電線が単心のもの）とＥＭ−ＥＥＦ（前記難燃性電線が２〜３心のもの）の両方の絶縁電線として、合格する難燃性のものが得られる。さらに機械的特性に関しても、破断強度が１０ＭＰａ以上で、伸びも３５０％以上と高屈曲性、柔軟性を有するものであり、さらに耐外傷性にも優れたものとなっている。また、この難燃性電線・ケーブル被覆は、着色されていないので、目的とする着色を施すことができる。そしてまたこのような被覆材料は、燃焼時にはハロゲンガス等の有害ガスの発生や大量の煙の発生もないものであるから、環境上も好ましいものである。
【００１４】
【実施例】
以下に本発明の実験例を示して、その効果を説明する。表１に示す各種エチレン系難燃性樹脂組成物を作製し、それぞれについて破断強度（ＭＰａ）、伸び（％）および着色性について、測定した。伸び（％）は、ＪＩＳ規格Ｃ３００５により、破断強度（ＭＰａ）は、ＪＩＳ規格Ｃ３００５によって測定した。なお、表１における組成割合の数字は、重量部である。難燃性絶縁電線は、前記各種難燃性樹脂組成物を銅導体上に押出し被覆して、外径６ｍｍの難燃性電線を作製し、ＪＩＳ規格Ｃ３００５に規定される６０度傾斜燃焼試験を、前記２種類の電線試料について行って、難燃性として表示した。合格したものを○印で、不合格のものを×印で示した。なお前記２種類の電線試料の６０度傾斜燃焼試験は、ＥＭ−ＩＥと記載した前記難燃性電線が単心のものと、ＥＭ−ＥＥＦと記載した前記難燃性電線が２〜３心のものに対してのものである。具体的には、前記電線試料に３０秒間接炎着火し、着火後３０秒以内に自己消火したものを合格とするものである。また、耐外傷性については、スクレープ試験（外径０．４５ｍｍのステンレス製針を用い、荷重７２ｇで、ＮＥＭＡ式往復磨耗試験器によって、前記針と導体が導通するまでの回数を測定）によって測定し、良好なものを○印、好ましくないものを×印で示した記載した。結果を、表１に示した。
【００１５】
【表１】

【００１６】
表１の結果から明らかな通り、破断強度、伸び、２種類の電線試料に関する６０度傾斜燃焼試験並びに耐磨耗性の全てを満足するものは、実験例２、３および１１〜１４のエチレン系難燃性樹脂組成物を用いた難燃性電線・ケーブルである。すなわち、ベースポリマーがエチレン系の共重合体であって、表面処理水酸化マグネシウムに水酸化アルミニウムおよびシリコーン系難燃助剤を用いる場合である。そして特にエチレン系共重合体が、ＥＶＡとＥＥＡの混合物を用いる場合である。より具体的には、実験例２および３に示すように、ＥＶＡが２０〜４０重量部とＥＥＡが８０〜６０重量部からなる混合物をベースポリマーとする場合が、好ましいものである。そして、この樹脂混合物１００重量部に対して、ステアリン酸で表面処理した水酸化マグネシウムを、４０〜１５０重量部並びに難燃助剤１０〜２５重量部とするもので、より具体的には、水酸化アルミニウムが５〜２０重量部とシリコーン系難燃助剤を５〜１５重量部の範囲で、併用する場合である。そしてこのような難燃性樹脂組成物は、破断強度（ＭＰａ）が１０以上であり、伸び（％）も３５０以上のものとなり、難燃性電線・ケーブルの被覆材料として望ましいものである。また難燃性に関しても、ＪＩＳ規格Ｃ３００５の６０度傾斜燃焼試験として、ＥＭ−ＩＥ（前記難燃性電線が単心のもの）とＥＭ−ＥＥＦ（前記難燃性電線が２〜３心のもの）の２種類の電線試料の燃焼試験に合格するものである。そして、このような難燃性樹脂組成物は、燃焼時には有害なハロゲンガス等を発生しないので、環境上も好ましいものである。また耐外傷性に関しても、満足するものであることがわかる。さらには、本発明では難燃剤として赤燐を用いないので、被覆層は着色されておらず、希望する着色を行えることになる。
【００１７】
これに対して実験例７や８のように、表面処理水酸化マグネシウムが４０重量部と本発明の範囲内であっても、水酸化アルミニウムおよびシリコーン系難燃助剤を全く配合しないものは、難燃性が前記ＥＭ−ＩＥ並びに前記ＥＭ−ＥＥＦの燃焼試験のいずれも合格しないものとなっている。また、実験例９や１０のように、表面処理水酸化マグネシウムが本発明範囲であって、水酸化アルミニウムまたはシリコーン系難燃助剤も、それぞれ１０重量部と本発明範囲であっても、それぞれを単独で配合した場合には、難燃性において前記ＥＭ−ＥＥＦの電線試料の場合に合格しない。このように前記難燃助剤は、水酸化アルミニウムおよびシリコーン系難燃助剤を、同時に配合することが好ましいことが判る。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明のエチレン系難燃性樹脂組成物は、エチレン系共重合体１００重量部に対し、表面処理水酸化マグネシウム４０〜１５０重量部と難燃助剤１０〜２５重量部を配合したエチレン系難燃性樹脂組成物とすることによって、また、前記エチレン系共重合体が、エチレン・酢酸ビニル共重合体２０〜４０重量部とエチレン・エチルアクリレート共重合体８０〜６０重量部の混合物である、請求項１に記載のエチレン系難燃性樹脂組成物とすることによって、さらに、前記難燃助剤として、水酸化アルミニウムニウム５〜１５重量部およびシリコーン系難燃剤５〜１０重量部を配合した請求項１または２のいずれかに記載の、エチレン系難燃性樹脂組成物としたので、この難燃性樹脂組成物は、燃焼時にはハロゲンガス等の有害ガスの発生や大量の煙の発生もなく、また機械的特性である破断強度が１０ＭＰａ以上であり、伸びも３５０％以上の機械的特性のものとすることができる。さらに、耐摩耗性に関しても十分満足できる、難燃性電線・ケーブル用の被覆材料として十分な特性のものである。さらにまた、得られた難燃性樹脂組成物は、赤燐を難燃剤として用いたときのように着色されておらず、自由に希望の着色を行うことができる。
【００１９】
そして、前記エチレン系難燃性樹脂組成物が導体上に被覆された難燃性電線・ケーブルは、ＪＩＳ規格Ｃ３００５の規定される６０度傾斜燃焼試験において、前記ＥＭ−ＩＥ（前記難燃性電線が単心のもの）と前記ＥＭ−ＥＥＦ（前記難燃性電線が２〜３心のもの）の２種類の電線試料について、傾斜燃焼試験に合格する高難燃性のものとすることができる。そして、このような高難燃性を有する難燃性電線・ケーブルは、電気・電子機器の内・外配線用として有用なものである。またこの難燃性電線・ケーブルは、燃焼時にはハロゲンガス等の有害ガスの発生や大量の煙の発生もなく、環境上からも好ましいものである。

Claims (4)

1. エチレン系共重合体１００重量部に対し、表面処理水酸化マグネシウム４０〜１５０重量部と難燃助剤１０〜２５重量部を配合したことを特徴とするエチレン系難燃性樹脂組成物。
2. 前記エチレン系共重合体が、エチレン・酢酸ビニル共重合体２０〜４０重量部とエチレン・エチルアクリレート共重合体８０〜６０重量部の混合物であることを特徴とする、請求項１に記載のエチレン系難燃性樹脂組成物。
3. 前記難燃助剤として、水酸化アルミニウムニウム５〜１５重量部およびシリコーン系難燃剤５〜１０重量部を配合したことを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のエチレン系難燃性樹脂組成物。
4. 前記エチレン系難燃性樹脂組成物が、導体上に被覆されたことを特徴とする難燃性電線・ケーブル。