JP2007070482A

JP2007070482A - 電線・ケーブル被覆用難燃性組成物および難燃電線・ケーブル

Info

Publication number: JP2007070482A
Application number: JP2005259484A
Authority: JP
Inventors: Shin Yoshida; 伸吉田; Minoru Okashita; 稔岡下
Original assignee: SWCC Showa Cable Systems Co Ltd
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 2005-09-07
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2007-03-22

Abstract

【課題】ＰＶＣをベースとしたハロゲン系難燃材料に匹敵する難燃性を有し、かつ、柔軟性も良好なノンハロゲンの電線・ケーブル被覆用難燃性組成物、およびこのような難燃性組成物を用いた難燃電線・ケーブルを提供する。
【解決手段】ノンハロゲン難燃性組成物であって、（ａ）溶融粘度（ＭＦＲ）２ｇ／１０分以下、酢酸ビニル含量３０重量％以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体２５〜６０重量％、（ｂ）非変性スチレン系エラストマ３５〜７０重量％、および（ｃ）無水マレイン酸変性スチレン系エラストマ３〜２０重量％からなるポリマー成分１００重量部に対し、金属水酸化物１００〜３００重量部を含有する電線・ケーブル被覆用難燃性組成物、およびこのような組成物からなる被覆を有する難燃電線・ケーブルである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノンハロゲンの電線・ケーブル被覆用難燃性組成物およびこれを用いた難燃電線・ケーブルに係り、さらに詳しくは、Ｉ／Ｏケーブルのシース材料などとして好適な、優れた難燃性と柔軟性を兼ね備えた難燃性組成物およびこれを用いた難燃電線・ケーブルに関する。

ＯＡ機器やコンピュータなどの電子機器の主に機器間配線に使用されるＩ／Ｏ（ＩＮ／ＯＵＴ）ケーブルにおいては、難燃性（耐燃性）に優れ火災などの危険性がないこと、良好な柔軟性を有し配線が容易であることなどが要求される。難燃性に対する要求は厳しく、一般にＵＬ規定のＶＷ−１（垂直−ワイヤ）燃焼試験に合格しなければならないとされている。

このため、従来のＩ／Ｏケーブルでは、シース材にポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）をベースとしたハロゲン系難燃材料が使用されている。しかしながら、ハロゲン系難燃材料は、難燃性に優れるものの、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という問題があった。

そこで、ハロゲン系難燃材料に代えて、ノンハロゲンの難燃材料を用いることが検討されており、その代表的なものが難燃性ポリオレフィン樹脂である。すなわち、この難燃性ポリオレフィン樹脂は、可燃性のポリオレフィン樹脂に、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で、ハロゲンを含まないため、燃焼時にハロゲンガスやダイオキシンなどの有害ガスが発生するおそれのないものである（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、これまでに提案されている難燃性ポリオレフィン樹脂では、ポリ塩化ビニルをベースとしたハロゲン系難燃材料に匹敵する高い難燃性を得ようとすると、多量の金属水酸化物を添加しなければならず、その結果、柔軟性が低下するという問題があった。
特開２０００−１１７６５号公報

上述したように、Ｉ／Ｏケーブルのシース材などの用途に使用するため、ＰＶＣをベースとしたハロゲン系難燃材料に代わる高い難燃性と柔軟性を兼ね備えた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、未だこのようなものは得られていない。

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をベースとしたハロゲン系難燃材料に匹敵する難燃性を有し、かつ、柔軟性も良好なノンハロゲンの電線・ケーブル被覆用難燃性組成物、およびこのような難燃性組成物を用いた難燃電線・ケーブルを提供することを目的とする。

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、特定のエチレン系ポリマーと、特定の２種のスチレン系エラストマを、ポリマー成分として含有させ、かつ、これらに難燃剤として金属水酸化物を配合することにより、良好な難燃性および柔軟性を併せ持つノンハロゲンの難燃性組成物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本願の第１の発明は、ノンハロゲン難燃性組成物であって、（ａ）溶融粘度（ＭＦＲ）２ｇ／１０分以下、酢酸ビニル含量３０重量％以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体２５〜６０重量％、（ｂ）非変性スチレン系エラストマ３５〜７０重量％、および（ｃ）無水マレイン酸変性スチレン系エラストマ３〜２０重量％からなるポリマー成分１００重量部に対し、金属水酸化物１００〜３００重量部を含有することを特徴とする電線・ケーブル被覆用難燃性組成物である。

上記電線・ケーブル被覆用難燃性組成物において、（ａ）のエチレン・酢酸ビニル共重合体は、溶融粘度（ＭＦＲ）が０．５〜２．０ｇ／１０分、酢酸ビニル含量が３０〜４１重量％であってもよい。

上記電線・ケーブル被覆用難燃性組成物において、（ｂ）の非変性スチレン系エラストマは、硬度（ＪＩＳ−Ａ）が６０〜７０、破断引張強度が３０〜３５ＭＰａ、破断伸びが４００〜５００％、溶融粘度（ＭＦＲ）が２〜４ｇ／１０分であってもよい。

上記電線・ケーブル被覆用難燃性組成物において、金属水酸化物は、水酸化マグネシウムおよび／または水酸化アルミニウムであってもよい。

また、本願の第２の発明は、上記電線・ケーブル被覆用難燃性組成物からなる被覆を有することを特徴とする難燃電線・ケーブルである。

さらに、本願の第３の発明は、上記電線・ケーブル被覆用難燃性組成物からなるシースを有することを特徴とする難燃Ｉ／Ｏケーブルである。

なお、本明細書中、エチレン・酢酸ビニル共重合体の溶融粘度（ＭＦＲ）は、ＪＩＳＫ７２１０に準拠し、温度１９０℃、荷重２１６０ｇの条件で測定された値であり、非変性スチレン系エラストマの溶融粘度（ＭＦＲ）は、ＩＳＯ１１３３に準拠し、温度２００℃、荷重５ｋｇの条件で測定された値である。また、非変性スチレン系エラストマの破断引張強度および破断伸びは、ＪＩＳ５６２５１に準拠して測定された値である。

本発明の電線・ケーブル被覆用難燃性組成物は、ノンハロゲンであって、従来のＰＶＣをベースとしたハロゲン系難燃材料に匹敵する優れた難燃性を有するとともに、柔軟性も良好である。

また、本発明の難燃電線・ケーブルおよび難燃電線・ケーブルおよび難燃Ｉ／Ｏケーブルは、このような特性を有する被覆乃至シースを有するので、ノンハロゲンの優れた難燃性を有するとともに、可撓性も良好である。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の電線・ケーブル被覆用難燃性組成物のポリマー成分として使用される（ａ）エチレン・酢酸ビニル共重合体は、溶融粘度（ＭＦＲ）が２ｇ／１０分以下、酢酸ビニル含量が３０重量％以上のものであり、溶融粘度（ＭＦＲ）が２ｇ／１０分を超えているものを使用した場合には、引張強さなどの機械的強度が不十分であり、また、酢酸ビニル含量が３０重量％に満たないものを使用した場合には、柔軟性が不足する。溶融粘度（ＭＦＲ）は、好ましくは０．５〜２．０ｇ／１０分であり、より好ましくは０．５〜１．０ｇ／１０分である。また、酢酸ビニル含量は、好ましくは３０〜４１重量％であり、より好ましくは３１〜３５重量％である。

また、本発明の電線・ケーブル被覆用難燃性組成物のポリマー成分として使用される（ｂ）非変性スチレン系エラストマとしては、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、これらの共重合体のブタジエン重合体ブロックおよびイソプレン重合体ブロックをそれぞれ水素添加して得られる共重合体（ＳＥＢＳおよびＳＥＰＳ）などが挙げられるが、良好な柔軟性を得る観点からは、特に、硬度（ＪＩＳ−Ａ）が６０〜７０、破断引張強度が３０〜３５ＭＰａ、破断伸びが４００〜５００％、溶融粘度（ＭＦＲ）が２〜４ｇ／１０分のものを使用することが好ましい。具体的には、旭化成社製のＳＯＥ−ＳＳ^ＴＭＬ６０１、ＳＯＥ−ＳＳ^ＴＭＬ６０５（以上、商品名）などが好ましく使用される。

さらに、本発明の電線・ケーブル被覆用難燃性組成物のポリマー成分として使用される（ｃ）無水マレイン酸変性スチレン系エラストマは、（Ｂ）成分として例示したＳＢＳ、ＳＩＳ、ＳＥＢＳ、ＳＥＰＳなどのスチレン系エラストマを無水マレイン酸で変性したもので、例えば、旭化成社製のタフテックＭ１９１１、タフテックＭ１９１３、タフテックＭ１９４３（以上、商品名）などが挙げられる。

本発明の電線・ケーブル被覆用難燃性組成物のポリマー成分における上記（ａ）〜（ｃ）の配合割合は、（ａ）のエチレン・酢酸ビニル共重合体が２５〜６０重量％、好ましくは３５〜５０重量％、（ｂ）の非変性スチレン系エラストマが３５〜７０重量％、好ましくは４５〜６０重量％、（ｃ）の無水マレイン酸変性スチレン系エラストマが３〜２０重量％、好ましくは５〜１０重量％である。（ａ）のエチレン・酢酸ビニル共重合体の配合割合が前記範囲より多くなり、また、（ｂ）の非変性スチレン系エラストマの配合割合が前記範囲より少なくなると、引張強さなどの機械的強度が低下する。また、逆に、（ａ）のエチレン・酢酸ビニル共重合体の配合割合が前記範囲より少なくなり、また、（ｂ）の非変性スチレン系エラストマの配合割合が前記範囲より多くなると、難燃性が低下する。さらに、（ｃ）無水マレイン酸変性スチレン系エラストマの配合割合が前記範囲より少ないと、機械的強度が不十分となり、逆に、その配合割合が前記範囲を超えると、外観不良など、押出加工性に悪影響を及ぼすようになる。

また、本発明の電線・ケーブル被覆用難燃性組成物において使用される金属水酸化物としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、塩基性炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト類などが挙げられ、これらは単独または混合して使用することができる。本発明においては、なかでも、水酸化マグネシウムおよび水酸化アルミニウムの単独または併用が好ましい。

この金属水酸化物の配合量は、前述したポリマー成分１００重量部に対し、１００〜３００重量部、好ましくは１２０〜２００重量部の範囲である。配合量が１００重量部未満では十分な難燃性が得られず、また、逆に３００重量部を超えると、柔軟性が低下し、また、押出加工性も不良となる。

本発明の電線・ケーブル被覆用難燃性組成物には、難燃性をさらに高める目的で、ノンハロゲン系の難燃助剤を配合することができる。このようなノンハロゲン系の難燃助剤としては、例えばメラミンシアヌレート、スズ酸亜鉛などが挙げられる。

また、本発明の電線・ケーブル被覆用難燃性組成物には、以上の各成分のほか、必要に応じて、本発明の効果を阻害しない範囲で、可塑剤、軟化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱老化防止剤、充填剤、加工助剤、架橋剤、架橋助剤、滑剤、着色剤、安定剤などの添加剤を配合することができる。例えば、可塑剤としては、ステアリン酸、オレイン酸などの脂肪酸およびそれらの金属塩などが挙げられる。また、軟化剤としては、鉱物油、ワックス、パラフィン類などが挙げられる。さらに、上述した金属水酸化物以外の他のノンハロゲン系難燃剤も、本発明の効果を阻害しない範囲で配合することができる。そのようなノンハロゲン系難燃剤としては、グアニジン系、メラミン系などの窒素系難燃剤、リン酸アンモニウム、赤燐などのリン系難燃剤、リン−窒素系難燃剤、ホウ酸亜鉛などのホウ酸化合物、炭酸カルシウムなどが例示される。

本発明の電線・ケーブル被覆用難燃性組成物は、以上の各成分をバンバリーミキサ、タンブラー、加圧ニーダ、混練押出機、ミキシングローラなどの通常の混練機を用いて均一に混合することにより容易に製造することができる。

また、このようにして得られた本発明の電線・ケーブル被覆用難燃性組成物を、導体外周に直接もしくは他の被覆を介して押出被覆するか、あるいはテープ状に成形したものを巻き付けることにより、本発明の難燃電線・ケーブルが製造される。組成物は、被覆後もしくは成形後、必要に応じて常法により架橋される。

ここで、本発明の電線・ケーブル被覆用難燃性組成物をＩ／Ｏケーブルのシース材として用いた例について説明する。

図１は、本発明の難燃電線・ケーブルの一実施形態のＩ／Ｏケーブルを示す横断面図である。

図１において、１は、導体２上にポリエチレンや架橋ポリエチレンなどの絶縁層３を被覆した絶縁線心４を複数本撚り合わせてなるケーブルコアを示している。このケーブルコア１上には、ノンハロゲン難燃押え巻テープなどからなる押え巻層５および導線編組からなる遮蔽層６が順に設けられ、さらにその上に、難燃シース７が設けられている。この難燃シース７は、前述した電線・ケーブル被覆用難燃性組成物の押出しにより形成されている。

このようなＩ／Ｏケーブルにおいては、難燃シース７が、従来のハロゲン系難燃材料に匹敵する優れた難燃性と良好な柔軟性を併せ持つ電線・ケーブル被覆用難燃性組成物で形成されているので、Ｉ／Ｏケーブルに要求される高い難燃性と可撓性を具備することができる。

なお、本発明が適用されるＩ／Ｏケーブルは、このような例に限定されるものではなく、例えば、図２に示すような、ケーブルコア１が、絶縁線心４を２本撚り合わせた対撚線８をさらに複数本撚り合わせて構成されているケーブルをはじめ、各種Ｉ／Ｏケーブルに広く適用できることは言うまでもない。

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。

実施例１
溶融粘度（ＭＦＲ）２．０ｇ／１０分、酢酸ビニル含量（ＶＡ）４１重量％のエチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ−１と表記）３５重量部と、非変性スチレン系エラストマ（旭化成社製商品名ＳＯＥ−ＳＳ^ＴＭＬ６０５；硬度（ＪＩＳ−Ａ）６７、破断引張強度３１．７ＭＰａ、破断伸び４６０％、溶融粘度（ＭＦＲ）が３．５ｇ／１０分）６０重量部と、無水マレイン酸変性スチレン系エラストマ（旭化成社製商品名タフテックＭ１９４３）５重量部と、水酸化マグネシウム（協和化学工業社製商品名キスマ５Ａ）１５０重量部とを加圧ニーダを用いて均一に混練して難燃性組成物を得た。

次いで、０．８ｍｍφの銅導体上に０．４ｍｍ厚のポリエチレン絶縁層を設けた絶縁線心を４本撚り合わせつつ、その外周に上記難燃性組成物を押出被覆して約１ｍｍ厚のシースを形成し、外径約６．５ｍｍの難燃ケーブルを製造した。

実施例２、３、比較例１〜５
配合成分および配合量を表１に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして難燃性組成物を得、さらに、得られた難燃性組成物を用いて実施例１と同様にして難燃ケーブルを製造した。なお、実施例２、３および比較例１〜３において使用したＥＶＡ−２〜ＥＶＡ−６およびＬＤＰＥは、それぞれ次の通りである。
ＥＶＡ−２：溶融粘度（ＭＦＲ）１．３ｇ／１０分、酢酸ビニル含量（ＶＡ）３８重量％のエチレン・酢酸ビニル共重合体
ＥＶＡ−３：溶融粘度（ＭＦＲ）０．５ｇ／１０分、酢酸ビニル含量（ＶＡ）３３重量％のエチレン・酢酸ビニル共重合体
ＥＶＡ−４：溶融粘度（ＭＦＲ）１．３ｇ／１０分、酢酸ビニル含量（ＶＡ）１４重量％のエチレン・酢酸ビニル共重合体
ＥＶＡ−５：溶融粘度（ＭＦＲ）２．５ｇ／１０分、酢酸ビニル含量（ＶＡ）４０重量％のエチレン・酢酸ビニル共重合体
ＥＶＡ−６：溶融粘度（ＭＦＲ）２．５ｇ／１０分、酢酸ビニル含量（ＶＡ）１５重量％のエチレン・酢酸ビニル共重合体
ＬＤＰＥ：宇部興産社製商品名ＵＢＥＣ４５０

上記各実施例および各比較例で得られた難燃性組成物および難燃ケーブルについて、下記に示す方法で各種特性を評価した。
［引張強さおよび伸び］
難燃性組成物をプレス機にて１８０℃×５０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成し、ＪＩＳＫ６２５１に準拠して引張強さおよび伸びを測定した。
［難燃性］
難燃ケーブルについて、ＵＬ規定のＶＷ−１（垂直−ワイヤ）燃焼試験を行った。
［柔軟性］
長さ２００ｍｍの難燃ケーブルの先端１００ｍｍを、外径１００ｍｍのマンドレルに沿って撓ませるのに要する力（Ｎ）を測定した。
これらの結果を表１下欄に示す。

表１から明らかなように、実施例に係る難燃ケーブルは、いずれも良好な引張強さと伸び、並びに、優れた難燃性を有し、かつ、柔軟性も良好であった。これに対し、比較例では、すべての特性で満足できるレベルのものはなかった。

本発明の難燃ケーブルの一例を示す断面図である。本発明の難燃ケーブルの他の例を示す断面図である。

符号の説明

１…ケーブルコア、２…導体、３…絶縁層、４…絶縁線心、７…難燃シース、８…対撚線

Claims

ノンハロゲン難燃性組成物であって、（ａ）溶融粘度（ＭＦＲ）２ｇ／１０分以下、酢酸ビニル含量３０重量％以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体２５〜６０重量％、（ｂ）非変性スチレン系エラストマ３５〜７０重量％、および（ｃ）無水マレイン酸変性スチレン系エラストマ３〜２０重量％からなるポリマー成分１００重量部に対し、金属水酸化物１００〜３００重量部を含有することを特徴とする電線・ケーブル被覆用難燃性組成物。
（ａ）のエチレン・酢酸ビニル共重合体は、溶融粘度（ＭＦＲ）が０．５〜２．０ｇ／１０分、酢酸ビニル含量が３０〜４１重量％であることを特徴とする請求項１記載の電線・ケーブル被覆用難燃性組成物。
（ｂ）の非変性スチレン系エラストマは、硬度（ＪＩＳ−Ａ）が６０〜７０、破断引張強度が３０〜３５ＭＰａ、破断伸びが４００〜５００％、溶融粘度（ＭＦＲ）が２〜４ｇ／１０分であることを特徴とする請求項１または２記載の電線・ケーブル被覆用難燃性組成物。
金属水酸化物は、水酸化マグネシウムおよび／または水酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の電線・ケーブル被覆用難燃性組成物。
請求項１乃至４のいずれか１項記載の電線・ケーブル被覆用難燃性組成物からなる被覆を有することを特徴とする難燃電線・ケーブル。
請求項１乃至４のいずれか１項記載の電線・ケーブル被覆用難燃性組成物からなるシースを有することを特徴とする難燃Ｉ／Ｏケーブル。