JP2007059336A - Flame-resistant wire/cable - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノンハロゲン難燃材料を被覆した環境保全性の高い難燃電線・ケーブルに関する。 The present invention relates to a flame retardant electric wire / cable having high environmental conservation and coated with a non-halogen flame retardant material.
ポリ塩化ビニル(PVC)は、絶縁特性が比較的良好なうえ、分子中にハロゲン(Cl)を含むため難燃性に優れており、さらに、耐油性、耐オゾン性、耐薬品性、耐水性なども良好であることから、電線・ケーブルの絶縁体やシース材料として広く用いられている。 Polyvinyl chloride (PVC) has relatively good insulation properties and is excellent in flame retardancy because it contains halogen (Cl) in the molecule. Furthermore, it has oil resistance, ozone resistance, chemical resistance, and water resistance. Etc., it is widely used as an insulator and sheath material for electric wires and cables.
一方、近年、地球環境保護に対する意識が高まるなか、環境負荷の大きい材料の使用を規制しようとする動きが強まっており、上記PVCについても、火災時や焼却処理の際にハロゲンに起因する有害なハロゲンガスやダイオキシンを発生することから、その使用が制限されつつある。 On the other hand, in recent years, as awareness of global environmental protection has increased, there has been an increasing movement to regulate the use of materials with a large environmental load, and the above-mentioned PVC is also harmful due to halogens in the event of a fire or incineration. The use of halogen gas and dioxin is being limited due to the generation of halogen gas and dioxin.
このため、PVCに代わる環境保全性の高い電線・ケーブル被覆用難燃材料、すなわち、ハロゲンを含有せず、燃焼時にハロゲンガスやダイオキシンなどの有害な物質が発生するおそれのないノンハロゲン難燃材料が強く求められている。 For this reason, a highly environmentally friendly flame retardant material for covering wires and cables that replaces PVC, that is, a non-halogen flame retardant material that does not contain halogen and does not generate harmful substances such as halogen gas or dioxin during combustion. There is a strong demand.
このような電線・ケーブル被覆用ノンハロゲン難燃材料としては、可燃性のエチレン系ポリマー、例えばポリエチレンに、水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物を多量に添加して難燃化したものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。 As such non-halogen flame retardant materials for covering electric wires and cables, flame retardant ethylene polymers, for example, flame retardant by adding a large amount of metal hydroxide such as magnesium hydroxide or aluminum hydroxide to polyethylene Is known (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、この組成物は、金属水酸化物の多量の添加によって、エチレン系ポリマー本来の優れた特性、特に機械的特性(例えば、引張強さ、伸びなど)が損なわれ、これを用いた電線・ケーブルは十分な要求特性を具備することができないという問題があった。
上述したように、PVCに代わる環境保全性の高いノンハロゲンの電線・ケーブル被覆用難燃材料が求められているが、従来の可燃性のエチレン系ポリマーに、水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物を添加して難燃化したものは、特に機械的特性が低下するという問題があった。 As described above, there is a demand for a non-halogen non-halogen wire / cable flame retardant material that replaces PVC, but metals such as magnesium hydroxide and aluminum hydroxide have been added to conventional flammable ethylene polymers. The flame retardant added with a hydroxide has a problem that the mechanical properties are particularly deteriorated.
本発明はこのような従来技術の課題を解決するためになされたもので、PVCに匹敵する難燃性を有し、かつ、機械的特性も良好なノンハロゲンの難燃被覆材料を用いた環境保全性の高い難燃電線・ケーブルを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such problems of the prior art, and has environmental protection using a non-halogen flame retardant coating material having flame resistance comparable to PVC and excellent mechanical properties. The purpose is to provide highly resistant flame retardant wires and cables.
本発明者らは、上記の目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、エチレン系ポリマーに対し、急速な加熱によってC軸方向(黒鉛のへき開面に直角な方向)に大きく膨張する加熱膨張性黒鉛を特定量配合したノンハロゲン難燃性組成物からなる難燃層を有する被覆を設けることにより、従来のハロゲン系材料を用いた電線・ケーブルに匹敵する難燃性と機械的特性を備えたノンハロゲンの難燃電線・ケーブルが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention have a heat expansion property that greatly expands in the C-axis direction (a direction perpendicular to the cleavage plane of graphite) by rapid heating with respect to an ethylene-based polymer. By providing a coating with a flame retardant layer made of a non-halogen flame retardant composition containing a specific amount of graphite, non-halogen having flame retardant properties and mechanical properties comparable to electric wires and cables using conventional halogen-based materials The present inventors have found that a flame retardant electric wire / cable can be obtained and have completed the present invention.
すなわち、本願の請求項1に記載の発明の難燃電線・ケーブルは、導体外周に、エチレン系ポリマーを主体とするノンハロゲン難燃性被覆を備えた難燃電線・ケーブルであって、前記ノンハロゲン難燃性被覆は、エチレン系ポリマー100重量部に対し、加熱膨張性黒鉛3〜30重量部を含有するノンハロゲン難燃性組成物からなる難燃層を有することを特徴とする。
That is, the flame-retardant electric wire / cable of the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の難燃電線・ケーブルにおいて、前記ノンハロゲン難燃性被覆は、エチレン系ポリマー100重量部に対し、加熱膨張性黒鉛3〜30重量部とともに、赤燐系難燃剤3〜30重量部を含有するノンハロゲン難燃性組成物からなる難燃層を有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the flame retardant electric wire / cable according to the first aspect, the non-halogen flame retardant coating is red with 3 to 30 parts by weight of heat-expandable graphite with respect to 100 parts by weight of the ethylene polymer. It has a flame retardant layer comprising a non-halogen flame retardant composition containing 3 to 30 parts by weight of a phosphorus flame retardant.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2記載の難燃電線・ケーブルにおいて、エチレン系ポリマーが、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体およびエチレン・プロピレン共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the flame retardant electric wire / cable according to
請求項4記載の発明は、請求項3記載の難燃電線・ケーブルにおいて、エチレン系ポリマーが、エチレン・酢酸ビニル共重合体を含むことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the flame retardant electric wire / cable according to the third aspect, the ethylene-based polymer contains an ethylene / vinyl acetate copolymer.
請求項5記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項記載の難燃電線・ケーブルにおいて、前記ノンハロゲン難燃性被覆は、前記難燃層と、その外周に設けられた加熱膨張性黒鉛を実質的に含有しない表面保護層とを有することを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the flame retardant electric wire / cable according to any one of
請求項6記載の発明は、請求項5記載の難燃電線・ケーブルにおいて、前記表面保護層は、引張強さが10MPa以上で、伸びが350%であることを特徴とする。 The invention according to claim 6 is the flame-retardant electric wire / cable according to claim 5, wherein the surface protective layer has a tensile strength of 10 MPa or more and an elongation of 350%.
請求項7記載の発明は、請求項2乃至4のいずれか1項記載の難燃電線・ケーブルにおいて、前記ノンハロゲン難燃性被覆は、前記難燃層と、その外周に設けられた加熱膨張性黒鉛および赤燐系難燃剤を実質的に含有しない表面保護層とを有することを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the flame retardant electric wire / cable according to any one of
請求項8記載の発明は、請求項7記載の難燃電線・ケーブルにおいて、前記表面保護層は、引張強さが10MPa以上で、伸びが350%であることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the flame-retardant electric wire / cable according to claim 7, wherein the surface protective layer has a tensile strength of 10 MPa or more and an elongation of 350%.
なお、上記引張強さおよび伸びは、JIS C 3005に準拠して測定された値である。 In addition, the said tensile strength and elongation are the values measured based on JISC3005.
本発明の難燃電線・ケーブルによれば、従来のハロゲン系材料を用いた難燃電線・ケーブルに匹敵する良好な難燃性を具備することができ、かつ、機械的特性にも優れている。 According to the flame retardant electric wire / cable of the present invention, the flame retardant electric wire / cable using the conventional halogen-based material can be provided with good flame retardancy and excellent in mechanical properties. .
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の難燃電線の一実施形態を示す横断面図、図2は、本発明の難燃ケーブルの一実施形態を示す横断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the flame-retardant electric wire of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of the flame-retardant cable of the present invention.
図1に示す難燃電線10は、銅やアルミなどからなる導体1上に、ノンハロゲン難燃性組成物からなる難燃絶縁層2を被覆した構成となっている。また、図2に示す難燃ケーブル20は、銅やアルミなどからなる導体1上に、ポリエチレンや架橋ポリエチレンなどの通常のノンハロゲンの絶縁性材料からなる絶縁層2Aを設け、さらに、その上に、ノンハロゲン難燃性組成物からなる難燃シース3を被覆した構成となっている。
A flame retardant
難燃電線10の難燃絶縁層2および難燃ケーブル20の難燃シース3を構成するノンハロゲン難燃性組成物は、エチレン系ポリマー100重量部に対し、加熱膨張性黒鉛3〜30重量部を含有するものであり、好ましくは、さらに、赤燐系難燃剤3〜30重量部を含有するものである。
The non-halogen flame retardant composition constituting the flame retardant insulating
エチレン系ポリマーとしては、低密度ポリエチレン(LDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)などのポリエチレン、ポリプロピレン(PP)、エチレン・アクリル酸エチル共重合体(EEA)、エチレン・アクリル酸メチル共重合体(EMA)、エチレン・メタクリル酸エチル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン・プロピレン共重合体(EP)、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体(EPDM)、ポリイソプチレンなどが例示される。また、メタロセン触媒によりエチレンにプロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、オクテンなどのα−オレフィンや環状オレフィンなどを共重合させたものなども使用することができる。これらは単独または混合して使用される。本発明においては、なかでも、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体およびエチレン・プロピレン共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種の使用が好ましく、特に、エチレン・酢酸ビニル共重合体の使用が、良好な機械的特性を得るうえで好ましい。 Examples of the ethylene-based polymer include polyethylene such as low density polyethylene (LDPE), medium density polyethylene (MDPE), high density polyethylene (HDPE), very low density polyethylene (VLDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), and polypropylene ( PP), ethylene / ethyl acrylate copolymer (EEA), ethylene / methyl acrylate copolymer (EMA), ethylene / ethyl methacrylate copolymer, ethylene / vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene / propylene Examples thereof include a copolymer (EP), an ethylene / propylene / diene copolymer (EPDM), and polyisobutylene. Moreover, what copolymerized alpha-olefin, cyclic olefins, etc., such as propylene, butene, pentene, hexene, and octene, can be used for the metallocene catalyst. These are used alone or in combination. In the present invention, among these, the use of at least one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, ethylene / ethyl acrylate copolymer, ethylene / vinyl acetate copolymer and ethylene / propylene copolymer is particularly preferable. The use of an ethylene / vinyl acetate copolymer is preferable for obtaining good mechanical properties.
加熱膨張性黒鉛は、鱗片状黒鉛を酸化処理することによって得られる黒色のフレーク状の物質で、急速に加熱したときにC軸方向(黒鉛のへき開面に直角な方向)に大きく膨張する性質を有するものである。具体的には、例えば、1000℃でC軸方向に100〜300倍に膨張するフレームカットGREP−EG(東ソー社製 商品名)などが使用される。 Heat-expandable graphite is a black flake-like substance obtained by oxidizing flake graphite and has the property of expanding greatly in the C-axis direction (direction perpendicular to the cleavage plane of graphite) when rapidly heated. It is what you have. Specifically, for example, a frame cut GREP-EG (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) that expands 100 to 300 times in the C-axis direction at 1000 ° C. is used.
この加熱膨張性黒鉛は、膨張時に個々の粒子が多孔質の炭化物を形成し、その炭化物が酸素の侵入および熱の伝導を遮断することにより難燃効果を発揮するものであるが、赤燐系難燃剤と併用することにより、それぞれの効果が相乗され、優れた難燃効果、延焼防止効果を発揮する。 This heat-expandable graphite has a flame retarding effect when individual particles form porous carbides during expansion, and the carbides block oxygen intrusion and heat conduction. By using together with a flame retardant, each effect is synergistic and exhibits excellent flame retardant effect and fire spread prevention effect.
併用する赤燐系難燃剤としては、例えば、ノーバレッド120、ノーバエクセル140、ノーバクエルST100、ノーバクエルFST100(以上、燐化学工業社製 商品名)、ヒシガードCP−A15、ヒシガードTP−10、ヒシガードセーフPM−24、ヒシガードセーフPM−31(以上、日本化学工業社製 商品名)、Exolit RP 602、Exolit RP 605、Exolit RP 614(以上、Clariant社製 商品名)などが使用される。 Examples of the red phosphorus flame retardant used in combination include Nova Red 120, Nova Excel 140, Novaquel ST100, Novaquel FST100 (above, product name manufactured by Rin Chemical Industry Co., Ltd.), Hishiguard CP-A15, Hishiguard TP-10, Hishiguard Safe. PM-24, Hishiguard Safe PM-31 (trade name, manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.), Exolit RP 602, Exolit RP 605, Exolit RP 614 (trade name, manufactured by Clariant), etc. are used.
前述したように、これらの加熱膨張性黒鉛および赤燐系難燃剤は、エチレン系ポリマー100重量部に対し、いずれも3〜30重量部配合される。配合量が3重量部未満では自己消火性が得られず、また、逆に30重量部を超えると、引張強さや伸びなどの機械的特性が低下する。加熱膨張性黒鉛および赤燐系難燃剤の好ましい配合量は、エチレン系ポリマー100重量部に対し、いずれも5〜15重量部の範囲である。 As described above, these heat-expandable graphite and red phosphorus flame retardant are blended in an amount of 3 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ethylene polymer. If the blending amount is less than 3 parts by weight, self-extinguishing properties cannot be obtained. Conversely, if the blending amount exceeds 30 parts by weight, mechanical properties such as tensile strength and elongation decrease. A preferable blending amount of the heat-expandable graphite and the red phosphorus flame retardant is in the range of 5 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ethylene polymer.
なお、難燃電線10の難燃絶縁層2および難燃ケーブル20の難燃シース3を構成するノンハロゲン難燃性組成物には、必要に応じて、本発明の効果を阻害しない範囲で、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱老化防止剤、加工助剤、滑剤、安定剤などの添加剤が配合されていてもよい。
In addition, the non-halogen flame retardant composition constituting the flame retardant
このように構成される難燃電線10、難燃ケーブル20においては、ハロゲンを含まないため、火災時や焼却処理の際にハロゲンガスやダイオキシンなどの有害物質を発生することがなく、しかも、従来のハロゲン系材料を用いたものに匹敵する優れた難燃性を有している。また、従来の金属水酸化物を添加して難燃化した材料を用いた場合のような機械的特性の低下もなく、電線・ケーブルに要求される十分な特性を有している。
Since the flame retardant
なお、本発明においては、図3および図4にそれぞれ示すように、図1に示す難燃電線10の最外層を構成する難燃絶縁層2、あるいは、図2に示す難燃ケーブル20の最外層を構成する難燃シース3の表面に、加熱膨張性黒鉛、あるいは、加熱膨張性黒鉛と赤燐系難燃剤を実質的に含有しないノンハロゲンの組成物により表面保護層4を形成するようにしてもよい。すなわち、図3に示す難燃電線30は、図1に示す難燃電線10において、ノンハロゲン難燃性組成物からなる難燃絶縁層2上に、さらに表面保護層4を設けた例である。また、図4に示す難燃ケーブル40は、図2に示す難燃ケーブル20において、ノンハロゲン難燃性組成物からなる難燃シース3上に、さらに表面保護層4を設けた例である。
In the present invention, as shown in FIGS. 3 and 4, respectively, the flame retardant
表面保護層4を形成するノンハロゲン組成物としては、前述したノンハロゲン難燃性組成物から加熱膨張性黒鉛、あるいは、加熱膨張性黒鉛と赤燐系難燃剤を除いたものが使用される。絶縁層10あるいはシース20を構成する組成物と、表面保護層4を構成とする組成物は、同種のものであっても異種のものであってもよいが、親和性や押出作業性の点から同種の材料を使用することが好ましい。
As the non-halogen composition for forming the surface
このように表面保護層4を設けることより、難燃電線、難燃ケーブルの外観を向上させることができるとともに、引張強さ、伸びなどの機械的特性もさらに向上させることができる。すなわち、加熱膨張性黒鉛、あるいは、加熱膨張性黒鉛と赤燐系難燃剤を含有するノンハロゲンの組成物からなる難燃絶縁層2および難燃シース3は、ラメ入り様の黒乃至黒暗色を呈し外観が不良であるが、表面保護層4を設けることにより、そのような外観不良を解消することができる。また、加熱膨張性黒鉛、あるいは、加熱膨張性黒鉛と赤燐系難燃剤を含有しない層を設けることにより、加熱膨張性黒鉛、あるいは、加熱膨張性黒鉛と赤燐系難燃剤を含有する難燃絶縁層2あるいは難燃シース3を設けることによる機械的特性の低下を抑制することができる。
By providing the surface
なお、表面保護層4は、引張強さが10MPa以上で、伸びが350%であることが好ましく、また、その厚さは0.1〜0.5mm程度とすることが好ましい。表面保護層4の厚さが0.1mm未満では、外観および機械的特性の改善効果が小さく、また、0.5mmを超えると、難燃性、自己消火性が低下する。
The surface
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples at all.
実施例1〜4、比較例1〜4
エチレン・酢酸ビニル共重合体(三井デュポンポリケミカル社製 商品名 エバフレックスEY180)、膨張性黒鉛(東ソー社製 商品名 フレームカットGREP−EG;1000℃での膨張性180倍)、赤燐(燐化学工業社製 商品名 ノーバレッド120)および水酸化マグネシウム(協和化学工業社製 商品名 キスマ5A)を用い、表1に示す配合で各成分を均一に混練して難燃性樹脂組成物を得た。
Examples 1-4, Comparative Examples 1-4
Ethylene / vinyl acetate copolymer (trade name EVAFLEX EY180, manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd.), expandable graphite (trade name, frame cut GREP-EG manufactured by Tosoh Corporation; 180 times expandability at 1000 ° C.), red phosphorus (phosphorus) Using a product name NOVARED 120) and magnesium hydroxide (trade name Kisuma 5A manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.) manufactured by Chemical Industry Co., Ltd., the components shown in Table 1 were uniformly kneaded to obtain a flame retardant resin composition. It was.
次いで、得られた難燃性樹脂組成物を、汎用の電線製造用押出成形機を用いて、1.8mmφの軟銅撚線導体(7本/0.6mmφ)上に0.8mm厚のポリエチレン絶縁層を設けた絶縁線心上に押出被覆して1.5mm厚のシースを形成し、外径6,4mmの難燃ケーブルを製造した。 Next, the obtained flame-retardant resin composition was subjected to 0.8 mm thick polyethylene insulation on a 1.8 mmφ annealed copper stranded conductor (7 pieces / 0.6 mmφ) using a general-purpose electric wire manufacturing extruder. A sheath having a thickness of 1.5 mm was formed by extrusion coating on an insulating wire core provided with a layer to produce a flame-retardant cable having an outer diameter of 6 and 4 mm.
上記各実施例および各比較例で得られた難燃性樹脂組成物をプレス機にて180℃×
5分間、圧力20MPaの条件で加熱加圧成型して試験用シートを作製し、JIS C 3005に準拠して引張強さおよび伸びを測定した。また、JIS K 7201に基づき酸素指数を測定した。さらに、同様にして作製した試験用シート(6.5mm×150mm×1mm)について垂直燃焼試験を行い、着火(チリルバーナ(炎高さ19mm)を5秒間接炎)後の燃焼状況を評価した。これらの結果を表1下欄に示す。
The flame retardant resin composition obtained in each of the above Examples and Comparative Examples was 180 ° C. in a press machine.
A test sheet was produced by heating and pressing under a pressure of 20 MPa for 5 minutes, and the tensile strength and elongation were measured in accordance with JIS C 3005. Moreover, the oxygen index was measured based on JIS K7201. Further, a test sheet (6.5 mm × 150 mm × 1 mm) produced in the same manner was subjected to a vertical combustion test, and the combustion state after ignition (tyryl burner (flame height 19 mm) for 5 seconds indirect flame) was evaluated. These results are shown in the lower column of Table 1.
表1から明らかなように、実施例におけるシースは、自己消火性を有し、機械的特性(引張強さおよび伸び)も良好であった。これに対し、比較例では、自己消火性と良好な機械的特性をともに具備するものはなかった。 As is clear from Table 1, the sheaths in the examples had self-extinguishing properties and good mechanical properties (tensile strength and elongation). On the other hand, none of the comparative examples had both self-extinguishing properties and good mechanical properties.
1…導体、2…難燃絶縁層、3…難燃シース、4…表面保護層、10,30…難燃電線、20,40…難燃ケーブル
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ノンハロゲン難燃性被覆は、エチレン系ポリマー100重量部に対し、加熱膨張性黒鉛3〜30重量部を含有するノンハロゲン難燃性組成物からなる難燃層を有することを特徴とする難燃電線・ケーブル。 A flame retardant electric wire / cable with a non-halogen flame retardant coating mainly composed of an ethylene-based polymer on the outer periphery of the conductor,
The non-halogen flame retardant coating has a flame retardant layer comprising a non-halogen flame retardant composition containing 3 to 30 parts by weight of heat-expandable graphite with respect to 100 parts by weight of an ethylene polymer. ·cable.
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