JP2006199951A - 難燃性樹脂組成物とそれを用いた成形体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エチレン−酢酸ビニル共重合体および/またはエチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィンおよび/またはエチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、共重合成分として(メタ)アクリル酸を含有するアクリルゴム、ポリプロピレンを特定の含有量含有する樹脂成分(A)100質量部に対して、水酸化マグネシウム100質量部を超え300質量部以下含有し、かつ、ポリプロピレン部位を有する樹脂を特定量含有し、酸および/または酸エステル成分を所定量含有することを特徴とする難燃性樹脂組成物。
【選択図】なし
Description
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を被覆する検討が活発におこなわれはじめている。
さらにこのような絶縁電線には、ULや電気用品取締規格などから伸び100%、力学的強度10MPa以上の高い機械的特性が要求されている。
ところで電気・電子機器に使用される絶縁電線の被覆材料には、絶縁電線の種類や接続部を区別するなどの目的で、絶縁電線の表面に印刷を行ったものや、白、黄、赤等種々の色に着色されたものが使用されている。ところが、高度の難燃性と機械特性を両立させるために金属水和物と赤リンを含有したノンハロゲン難燃材料は、赤リンの発色のため、白など任意の色に着色することが困難となり、容易に種類や接続部を区別することが出来る絶縁電線が出来ないという問題が生じている。さらに、赤リンと金属水和物を併用したノンハロゲン材料の場合、燃焼時に多量の煙を発生するだけでなく、燃焼後の燃焼灰を埋立により廃棄し処理した場合、リン成分が流出して周辺の湖沼の富栄養化が起こる恐れがある。
また、電気・電子機器に使用される成形体については、連続使用の状態で80℃〜105℃の耐熱性が要求される場合がある。
しかしながら、架橋処理された配線材は、被覆材料の耐熱性が向上している反面、その再溶融が不可能であるため、再利用が難しく、リサイクル性が悪いことが指摘されている。例えば、導体に使用されている金属を回収する場合にも、被覆材を燃焼するなどしなければならない場合が多い。さらに電子線架橋設備や化学架橋設備など特別の設備を準備しなければならず、設備費や成形体のコスト高を招き汎用性を低下させる要因となる。
その他、電源プラグ等の成形部品についても上記と同様の問題があり、耐熱性、柔軟性、難燃性を有しており、リサイクル可能で再成形可能な成形部品の開発が求められている。
すなわち、上記課題を解決するために本発明は、
(1)(a−1)エチレン−酢酸ビニル共重合体および/または(a−2)エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体0〜90質量%、(b−1)不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィンおよび/または(b−2)エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体3〜45質量%、(c)共重合成分として(メタ)アクリル酸を含有するアクリルゴム5〜50質量%、(d)ポリプロピレン0〜45質量%を含有する樹脂成分(A)100質量部に対し、水酸化マグネシウム100質量部を超え300質量部以下含有し、かつ、樹脂成分(A)におけるポリプロピレン部位を有する樹脂の含有量が5〜45質量%であり、樹脂成分(A)の酸および/または酸エステル成分含有量が30〜78質量%であることを特徴とする難燃性樹脂組成物、
(2)前記の樹脂成分(A)の酸および/または酸エステル成分含有量が43〜78質量%であることを特徴とする(1)記載の難燃性樹脂組成物、
(3)前記樹脂成分(A)中に少なくとも不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリプロピレンを含有することを特徴とする(1)または(2)記載の難燃性樹脂組成物、
(4)前記難燃性樹脂組成物中の水酸化マグネシウムの量が樹脂成分(A)100質量部に対し、150〜300質量部であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項記載の難燃性樹脂組成物、
(5)前記水酸化マグネシウムが無処理および/またはシランカップリング剤で処理されていることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか1項記載の難燃性樹脂組成物、
(6)前記樹脂成分(A)中に、(b−1)不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィンおよび/または(b−2)エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、および(c)共重合成分として(メタ)アクリル酸を含有するアクリルゴムを20〜60質量%含有することを特徴とする(1)〜(5)のいずれか1項記載の難燃性樹脂組成物、
(7)前記樹脂成分(A)中に、(b−1)不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィンおよび/または(b−2)エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、および(c)共重合成分として(メタ)アクリル酸を含有するアクリルゴムを30質量%を超え60質量%以下含有することを特徴とする(1)〜(6)のいずれか1項記載の難燃性樹脂組成物、
(8)前記(1)〜(7)のいずれか1項に記載の難燃性樹脂組成物が、導体の外側に被覆されていることを特徴とする成形体、
(9)前記(1)〜(7)のいずれか1項に記載の難燃性樹脂組成物が、光ファイバ素線および/または光ファイバ心線の外側に被覆されていることを特徴とする成形体、および、
(10)前記(1)〜(7)のいずれか1項に記載の難燃性樹脂組成物が、成形されてなることを特徴とする成形体、
を提供する。
さらに、水酸化マグネシウムとして、無処理のもの、および/またはシランカップリング剤で処理されたものを使用することにより、より高い機械特性、耐熱性、難燃性を発揮することができる。
そして、本発明の成形体は、架橋処理を施さなくても優れた難燃性、機械特性、柔軟性、耐摩耗性、耐熱性を有し、かつ埋立、燃焼などの廃棄時においては、重金属化合物の溶出や、多量の煙、有害性ガスの発生がなく、再溶融が可能なために再利用等のリサイクル性に優れた成形体である。
先ず、本発明の難燃性樹脂組成物のうち、樹脂成分(A)を構成する各成分およびその含有量について説明する。
本発明におけるエチレン−酢酸ビニル共重合体とは、エチレンと酢酸ビニルを共重合させたものが使用でき、例えば、エバフレックス(商品名、三井デュポンポリケミカル(株)製)、ウルトラセン(商品名、東ソー(株)製)などが挙げられる。また、本発明におけるエチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体とは、例えばエチレン−エチルアクリレート共重合体(EEA)、エチレン−メチルアクリレート共重合体(EMA)、エチレン−ブチルアクリレート共重合体(EBA)、エチレンーメタクリル酸メチル共重合体(EMMA)などが挙げられる。具体的には例えば、エバルロイ(商品名 三井デュポンポリケミカル(株)製)などが挙げられる。
本発明の樹脂成分(A)は、(a−1)成分および/または(a−2)成分を含有してもしなくてもよいが、その含有量としては0〜90質量%が好ましく、20〜85質量%がより好ましく、30〜80質量%がさらに好ましい。含有量が多すぎると機械特性が低下したり、電気特性が著しく低下する場合がある。
本発明における不飽和カルボン酸またはその誘導体(以下、これらを併せて不飽和カルボン酸等ともいう)で変性されたポリオレフィンとは、ポリオレフィンを不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性することにより、不飽和カルボン酸またはその誘導体が、ポリオレフィンにグラフトした樹脂のことである。
本発明において、(b−1)成分および(b−2)成分は、後述する水酸化マグネシウムと成形時に化学的に結合することにより、高い難燃性、機械特性、耐摩耗性を得ることができる。前記すぐれた効果は、アクリル酸もしくはメタクリル酸で変性されたポリオレフィンやエチレン(メタ)アクリル酸共重合体を使用したときに特に顕著である。よって本発明においては、(b−1)および/または(b−2)成分として、アクリル酸もしくはメタクリル酸で変性されたポリオレフィンやエチレン(メタ)アクリル酸共重合体を使用するか、併用するのが好ましい。
本発明において、(b−2)成分を使用する場合は、その含有量は20質量%以下、好ましくは15質量%以下、更に好ましくは12質量%以下である。(b−2)成分をあまり大量に含有すると、伸びの低下や耐寒性を低下させる恐れがある。
本発明の樹脂成分(A)においては、(c)成分として、(メタ)アクリル酸を共重合成分に含むアクリルゴムを使用する。アクリルゴムとしては、例えばエチレン、アクリル酸アルキル、(メタ)アクリル酸を単量体成分として有するアクリルゴムが挙げられる。
そのアクリル酸アルキルとしては、例えばアクリル酸エチル、アクリル酸ブチル等が挙げられ、(メタ)アクリル酸としては、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。
本発明のアクリルゴムとしては具体的には例えば、ベイマックG、ベイマックGLS、ベイマックHVG、ベイマックHG(いずれも商品名、三井デュポンポリケミカル(株)製)などが挙げられる。
本発明におけるポリプロピレンとしては、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、プロピレンとエチレンプロピレンゴムの共重合体、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)との共重合体が挙げられる。
ここで、エチレン・プロピレンランダム共重合体はエチレン成分含量が1〜4質量%程度のものをいい、エチレン・プロピレンブロック共重合体はエチレン成分含量が5〜20質量%程度のものをいう。
さらに、本発明においては樹脂成分(A)中の酸および/または酸エステル成分の含有量が30〜78質量%であることが必要である。酸成分もしくは酸エステル成分とは(a−1)、(a−2)に含有されている酸エステル成分、(b−1)、(b−2)に含有されている酸成分もしくは酸エステル成分、または、(c)の樹脂に含有されている酸もしくは酸エステル成分のことである。具体的には(a−1)、(a−2)においては、酢酸ビニルや(メタ)アクリル酸エステルなどの共重合成分であり、(b−1)、(b−2)においては、マレイン酸や無水マレイン酸等の変性成分や、酢酸ビニルなどの樹脂に共重合されている成分であり、(c)においては、アクリル酸アルキルやアクリル酸などの共重合成分である。本発明においては、全樹脂成分(A)中の酸および/または酸エステル成分含有量は以下の式により求めることができる。
この(b−1)成分および/または(b−2)成分と(c)成分の含有量は樹脂成分(A)中20〜60質量%であることが好ましく、より好ましくは30質量%を超え60質量%以下である。
本発明の難燃性樹脂組成物においては、通常市販されている水酸化マグネシウムを使用することが可能である。本発明において、水酸化マグネシウムは、無処理のままでも、表面処理を施されていてもよい。表面処理としてはたとえば、脂肪酸処理、リン酸処理、チタネート処理、シランカップリング剤による処理などがあげられる。樹脂成分(A)との反応性の点から、本発明においては、無処理のものか、シランカップリング剤を用いたものを使用するのが好ましい。
また、無処理の水酸化マグネシウムとしては、たとえばキスマ5(商品名、協和化学(株))、マグニフィンH5(商品名、アルベマール(株))などがあげられる。
本発明においては、表面処理を行っていない水酸化マグネシウムや、表面処理を行った水酸化マグネシウムをそれぞれ単独で使用しても、併用してもよい。異なる表面処理を行った水酸化マグネシウムを併用することも可能である。
ホウ酸亜鉛として、具体的には例えば、アルカネックスFRC−500(2ZnO/3B2O3
・3.5H2O)、FRC−600(いずれも商品名、水澤化学(株)製)などがある。またスズ酸亜鉛(ZnSnO3)、ヒドロキシスズ酸亜鉛(ZnSn(OH)6)として、アルカネックスZS、アルカネックスZHS(いずれも商品名、水澤化学(株)製)などがある。
難燃(助)剤、充填剤としては、カーボン、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。
本発明の成形体は、たとえば導体や光ファイバやその他成形体の周りに上記の本発明の難燃性樹脂組成物が被覆されたものであり、本発明の難燃性樹脂組成物を通常の押出成形機を用いて導体、光ファイバ、集合絶縁電線やその他成形体の周囲に押出被覆することにより製造することができる。またチューブについても同様な方式で製造することができる。
実施例1〜12、比較例1〜10
表1に実施例1〜12および表2に比較例1〜10の樹脂組成物の各成分の含有量(表中の数字は断りのない限り質量部である)を示す。表に示す各成分を室温にてドライブレンドし、バンバリーミキサーを用いて溶融混練して、各樹脂組成物を製造した。
(a−1)エチレン−酢酸ビニル共重合体
商品名:エバフレックス EV180 製造元:三井デュポンポリケミカル(株)
酢酸ビニル含有量:33質量%
商品名:VPKA8784 製造元:バイエル社
酢酸ビニル含有量:70質量%
商品名:レバプレン800HV 製造元:バイエル社製
酢酸ビニル含有量:80質量%
商品名:レバプレン900HV 製造元:バイエル社製
酢酸ビニル含有量:90質量%
(a−2)エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体
エチレン−アクリル酸エチル共重合体
商品名:エバフレックス−EEA A−714 製造元:三井デュポンポリケミカル(株)
アクリル酸エチル含有量:25質量%
(b−1)不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィン
アクリル酸変性ポリプロピレン
商品名:ポリボンドP−1002 製造元:クロンプトン(株)製
アクリル酸変性量:6質量%
マレイン酸変性ポリエチレン
商品名:アドマーXE070 製造元:三井化学(株)
マレイン酸変性量:1質量%
(b−2)エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体
エチレン−メタクリル酸共重合体
商品名:ニュクレルN1207C 製造元:三井デュポンポリケミカル(株)
メタクリル酸含有量:12質量%
(c)共重合成分として(メタ)アクリル酸を含有するアクリルゴム
エチレン−アクリル酸メチル−アクリル酸共重合体
商品名:ベイマックGLS 製造元:三井デュポンポリケミカル(株)
アクリル酸およびアクリル酸メチル含有量:70質量%
(d)ポリプロピレン
ブロックポリプロピレン
商品名:イデミツPP 150GK 製造元:出光石油化学(株)
ランダムポリプロピレン(R−PP)
商品名:BC6DR 製造元:日本ポリプロピレン(株)
(B)水酸化マグネシウム
シラン処理水酸化マグネシウム
商品名:キスマ5L 製造元:協和化学(株)
無処理の水酸化マグネシウム
商品名:キスマ5 製造元:協和化学(株)
脂肪酸処理水酸化マグネシウム
商品名:キスマ5A 製造元:協和化学(株)
オレイン酸+シラン処理水酸化マグネシウム
商品名:マグシーズS3 製造元:神島化学(株)
(その他)エチレン−アクリル酸エステル系アクリルゴム
アクリル酸エステル含有アクリルゴム
商品名:ベイマックDP 製造元:三井デュポンポリケミカル(株)
アクリル酸エステル含有量:70質量%
(1)機械特性
UL1571に準拠し、電線より管状片を作成し引張試験を行った。表線間25mm、引張速度50mm/分で試験を行った。伸び100%以上、引張り強さ10Mpa以上が必要である。
(2)難燃性1(60度傾斜難燃性試験)
各絶縁電線について、JIS C 3005に準拠して60度傾斜難燃性試験を行った。5つのサンプルを用いて評価を行った。接炎時間は10秒とし、電線に完全に火をつけて消えるまでの時間を測定した。残炎時間が60秒以内が合格である。全数合格した場合を「合格」、それ以外を「不合格」とした。尚、必ずしも難燃性1に合格する必要はない。
(3)難燃性2(垂直難燃性試験)
各絶縁電線について、UL1581の Vertical Flame Test を行った。5つのサンプルを用いて評価を行った。全数合格した場合を「合格」、それ以外を「不合格」とした。なお難燃性2を合格することは必ずしも必要ではない。
(4)難燃性3(水平難燃性試験)
各絶縁電線について、UL1581に準拠して水平難燃性試験を行った。5つのサンプルを用いて評価を行った。接炎時間は10秒とし、電線に完全に火をつけて消えるまでの時間を測定した。残炎時間が60秒以内が合格である。全数合格した場合を「合格」、それ以外を「不合格」とした。
(5)加熱変形性
加熱変形性についてはUL1581に準拠して行った。温度は121℃、2.45Nで行った。50%以下でなければならない。
(6)耐外傷性
JASO D 608に基づく耐摩耗試験のブレード往復法の試験方法で、R=0.125mmのブレードを使用し、荷重5Nで2往復摩耗を行った。その後のサンプルを観察した。
○:外傷がない又は白化が無い
×:外傷がある又は白化が著しい
1〜11については、より厳しい難燃試験である難燃性2の試験にも合格する難燃性を有
している。
これに対して、比較例1〜10に示されるように、本発明の必須成分である(b−1)
及び/または(b−2)成分、もしくは、(c)成分の配合量が規定の範囲を外れた場合
(比較例1、6、7、9)、水酸化マグネシウムの含有量が規定の範囲を外れた場合(比
較例4、5、10)、樹脂成分中のポリプロピレン成分を含む樹脂の含有量が規定の範囲を外れた場合(比較例2、8)、樹脂成分中の酸および/または酸エステル成分の含有量が規定の範囲を外れた場合(比較例3)のいずれにおいても、引っ張り強さ、伸び、難燃性、加熱変形性、耐外傷性のいずれかの項目を満足することができず、本発明の効果が得られないことがわかる。
さらに、樹脂成分(A)中の酸および/または酸エステル含有量を43〜78質量%と
することにより、さらに難燃性、耐熱性を向上させることが可能である。
また、水酸化マグネシウムとして、無処理のもの、および/またはシランカップリング
剤で処理されたものを使用することにより、より高い機械特性、耐熱性、難燃性を発揮す
ることができる。
Claims (10)
- (a−1)エチレン−酢酸ビニル共重合体および/または(a−2)エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体0〜90質量%、(b−1)不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィンおよび/または(b−2)エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体3〜45質量%、(c)共重合成分として(メタ)アクリル酸を含有するアクリルゴム5〜50質量%、(d)ポリプロピレン0〜45質量%を含有する樹脂成分(A)100質量部に対し、水酸化マグネシウム100質量部を超え300質量部以下含有し、かつ、樹脂成分(A)におけるポリプロピレン部位を有する樹脂の含有量が5〜45質量%であり、樹脂成分(A)の酸および/または酸エステル成分含有量が30〜78質量%であることを特徴とする難燃性樹脂組成物。
- 前記の樹脂成分(A)の酸および/または酸エステル成分含有量が43〜78質量%であることを特徴とする請求項1記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記樹脂成分(A)中に少なくとも不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリプロピレンを含有することを特徴とする請求項1または2記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記難燃性樹脂組成物中の水酸化マグネシウムの量が樹脂成分100質量部に対し、150〜300質量部であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記水酸化マグネシウムが無処理および/またはシランカップリング剤で処理されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の難燃性樹脂組成物。
- 上記樹脂成分(A)中に、(b−1)不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィンおよび/または(b−2)エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、および(c)共重合成分として(メタ)アクリル酸を含有するアクリルゴムを20〜60質量%含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の難燃性樹脂組成物。
- 上記樹脂成分(A)中に、(b−1)不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィンおよび/または(b−2)エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、および(c)共重合成分として(メタ)アクリル酸を含有するアクリルゴムを30質量%を超え60質量%以下含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の難燃性樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の難燃性樹脂組成物が、導体の外側に被覆されていることを特徴とする成形体。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の難燃性樹脂組成物が、光ファイバ素線および/または光ファイバ心線の外側に被覆されていることを特徴とする成形体。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の難燃性樹脂組成物が、成形されてなることを特徴とする成形体。
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