JP2008097918A - Non-halogen flame-resistant wire excelling in terminal workability - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、端末加工性に優れたノンハロゲン難燃電線に関するものである。 The present invention relates to a non-halogen flame retardant electric wire excellent in terminal processability.
従来、電線・ケーブル被覆材料は、安価で且つ高難燃であるポリ塩化ビニル(以下PVCと称す)が広く用いられてきた。しかし、PVCはハロゲン元素を含有していることから、廃電線焼却時にダイオキシンの発生か指摘されるようになりノンハロゲン化が強く望まれるようになった。 Conventionally, polyvinyl chloride (hereinafter referred to as PVC), which is inexpensive and highly flame retardant, has been widely used as an electric wire / cable coating material. However, since PVC contains a halogen element, it has been pointed out that dioxins are generated during incineration of waste electric wires, and non-halogenation has been strongly desired.
ノンハロゲン難燃電線・ケーブルは、ハロゲン元素を含まないオレフィン系ポリマと難燃剤に水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウムの何れか若しくは両方を含み、更にメラミンシアヌレート、ホウ酸亜鉛及びホウ酸金属塩等の難燃助剤から構成されているものが知られている(特許文献1,2)。
Non-halogen flame retardant wires and cables include olefin polymers that do not contain halogen elements and flame retardants containing either or both of magnesium hydroxide and aluminum hydroxide, as well as melamine cyanurate, zinc borate, and metal borate salts. What is comprised from the flame-retardant adjuvant is known (
上記の技術でハロゲン元素を含まないオレフィン系ポリマとしては、ポリエチレン(以下PEと称す)の他に燃焼時に難燃性に有利な酸素遮断効果のある炭化膜を形成するエチレン・エチルアクリレートコポリマ(以下EEAと称す)又はエチレン・酢酸ビニルコポリマ(以下EVAと称す)の単独もしくはブレンド物が主に用いられている。さらに難燃性を高めるために上記難燃剤、難燃助剤を併用していることが知られている。 As an olefin polymer that does not contain a halogen element by the above-mentioned technology, in addition to polyethylene (hereinafter referred to as PE), an ethylene / ethyl acrylate copolymer (hereinafter referred to as PE) that forms a carbonized film having an oxygen barrier effect that is advantageous for flame retardancy during combustion EEA) or ethylene / vinyl acetate copolymer (hereinafter referred to as EVA) alone or blends are mainly used. Furthermore, it is known that the flame retardant and the flame retardant aid are used in combination in order to enhance the flame retardancy.
機器用途の電線では、これらの樹脂組成物からなる電線の端末に図1に示す圧接コネクタを取りつけて使用される。 In the case of electric wires for equipment, the pressure contact connector shown in FIG. 1 is attached to the end of the electric wire made of these resin compositions.
すなわち、コネクタ10には、電線11を保持するストレインリリーフ12と電線11の芯線11aと接触する溝刃を持つ金具13とを有し、電線11の端末をストレインリリーフ12間に打ち込んで保持させると共に被覆層11bを金具14に形成された溝刃で破って芯線11aと金具13とを電気的に接触させるようになっている。
That is, the
しかしながら、オレフィン系ポリマからなる樹脂組成物では従来のPVC電線と比較して柔らかく変形しやすい。変形が生じるとコネクタ10から電線11が抜けやすく、最悪の場合、導通不良が起こるため改善すべき問題となっている。また、配線作業時にエッジに擦られると傷がついたり、芯線11aが露出するケースもある。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、機械的強度を改良し端末加工性に優れたノンハロゲン難燃電線を提供することにある。
However, a resin composition made of an olefin polymer is softer and more easily deformed than a conventional PVC electric wire. When the deformation occurs, the
Then, the objective of this invention is providing the non-halogen flame-retardant electric wire which solved the said subject, improved mechanical strength, and was excellent in terminal workability.
上記目的を達成するために請求項1の本発明は、ポリエチレン、ポリプロピレン、プロピレン・ブテン共重合樹脂からなるポリオレフィン系ポリマの混合物100重量部に、金属水酸化物を40〜300重量部、ポリプロピレンからなるワックスを0.5〜10重量部混合した樹脂組成物で被覆層を形成したことを特徴とする端末加工性に優れたノンハロゲン難燃電線である。
In order to achieve the above object, the present invention of
請求項2の発明は、上記ポリオレフィン系ポリマの混合物は、ポリエチレン20〜40重量%、ポリプロピレン20〜40重量%、プロピレン・ブテン共重合樹脂10〜30重量%からなる請求項1記載の端末加工性に優れたノンハロゲン難燃電線である。
The invention according to
請求項3の発明は、上記ポリオレフィン系ポリマの混合物100重量部に対し、無水マレイン酸コポリマを10〜30重量部加えた請求項1又は2記載の端末加工性に優れたノンハロゲン難燃電線である。
The invention according to claim 3 is the non-halogen flame-retardant electric wire excellent in terminal processability according to
請求項4の発明は、上記無水マレイン酸コポリマは、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・エチルアクリレート、エチレンブテン共重合体、エチレン・プロピレンゴムに無水マレイン酸をグラフトしたポリマの1つ又はこれらの混合物からなる請求項3記載の端末加工性に優れたノンハロゲン難燃電線である。 According to a fourth aspect of the present invention, the maleic anhydride copolymer is one of ethylene / vinyl acetate copolymer, ethylene / ethyl acrylate, ethylene butene copolymer, and ethylene / propylene rubber grafted with maleic anhydride. The non-halogen flame-retardant electric wire excellent in terminal processability according to claim 3, comprising the mixture of
請求項5の発明は、上記樹脂組成物の降伏強さが30MPa以上である請求項1〜4のいずれかに記載の端末加工性に優れたノンハロゲン難燃電線である。
The invention according to claim 5 is the non-halogen flame-retardant electric wire excellent in terminal processability according to any one of
請求項6の発明は、上記樹脂組成物が電離性放射線により架橋処理されている請求項1〜5のいずれかに記載の端末加工性に優れたノンハロゲン難燃電線である。
The invention of claim 6 is the non-halogen flame-retardant electric wire excellent in terminal processability according to any one of
本発明によれば機械的強度に優れ端末加工性の良好なノンハロゲン難燃電線を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a non-halogen flame retardant electric wire having excellent mechanical strength and good terminal processability.
以下、本発明の好適な一実施の形態を詳述する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
本発明はポリエチレン、ポリプロピレン、プロピレン・エチレン共重合樹脂からなるオレフィン系ポリマ100重量部に、金属水酸化物からなる難燃剤を40〜300重量部、ポリプロピレンからなるワックスを0.5〜10重量部混合することで低粘度で難燃性に優れたノンハロゲン難燃電線を供給するものである。 In the present invention, 40 to 300 parts by weight of a flame retardant made of a metal hydroxide and 0.5 to 10 parts by weight of a wax made of polypropylene are added to 100 parts by weight of an olefin polymer made of polyethylene, polypropylene, and propylene / ethylene copolymer resin. By mixing, a non-halogen flame-retardant electric wire having low viscosity and excellent flame retardancy is supplied.
更にオレフィン系ポリマに、無水マレイン酸コポリマを10〜30重量部含むことで機械的特性を向上させることができる。 Furthermore, the mechanical properties can be improved by including 10 to 30 parts by weight of maleic anhydride copolymer in the olefin polymer.
これらの樹脂組成物でも十分に電線の機能を満足することができるが、降伏強さが30MPa以上であればコネクタに電線を取りつける際の電線の変形をなくすことができる。 These resin compositions can sufficiently satisfy the function of the electric wire, but if the yield strength is 30 MPa or more, the deformation of the electric wire when the electric wire is attached to the connector can be eliminated.
また特に照射量は規定しないが電離性放射線により架橋処理することで機械的特性の更なる向上が図れる。 Further, although the dose is not particularly defined, the mechanical properties can be further improved by crosslinking treatment with ionizing radiation.
本発明で用いるポリエチレンとしては、高、中、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、エチレン・ヘキセンコポリマ、エチレン・オクテンコポリマが挙げられる。 Examples of the polyethylene used in the present invention include high, medium and low density polyethylene, linear low density polyethylene, ultra-low density polyethylene, ethylene hexene copolymer, and ethylene octene copolymer.
ポリプロピレンとしては、ホモ、ブロック、ランダムタイプを挙げることができる。このポリプロピレンは、高融点(150−170℃)で機械的強度が高いため、樹脂組成物の変形を抑えることができる。 Examples of polypropylene include homo, block, and random types. Since this polypropylene has a high melting point (150-170 ° C.) and high mechanical strength, deformation of the resin composition can be suppressed.
プロピレン・ブテン共重合樹脂とは、プロピレン主鎖にブテンを共重合させた新規なポリマであり、ポリプロピレン並みの強度をもち、融点が75℃と低いのが特徴でポリプロピレンとの相溶性が高い。 The propylene / butene copolymer resin is a novel polymer obtained by copolymerizing butene with a propylene main chain, has the same strength as polypropylene, has a low melting point of 75 ° C., and is highly compatible with polypropylene.
これら3種のポリマは、特に比率を規定しないが、ポリエチレンを20〜40重量%、ポリプロピレンを20〜40重量%、プロピレン・ブテン共重合樹脂を10〜30重量%の範囲が好ましい。 The ratio of these three kinds of polymers is not particularly limited, but is preferably in the range of 20 to 40% by weight of polyethylene, 20 to 40% by weight of polypropylene, and 10 to 30% by weight of propylene / butene copolymer resin.
上記ブレンドポリマに添加するポリプロピレンからなるワックスは、プロピレンの単独重合したポリプロピレンワックス、或いはプロピレンを主体に、他のエチレンなどの単量体を共重合させて形成した数平均分子量が1000〜20000のワックスであり、通常の脂肪酸ワックスに比べて高融点であり、ポリプロピレンの加工性と伸びを改善する。 The wax made of polypropylene to be added to the blend polymer is a polypropylene wax obtained by homopolymerizing propylene, or a wax having a number average molecular weight of 1000 to 20000 formed by copolymerizing propylene and other monomers such as ethylene. It has a higher melting point than ordinary fatty acid wax and improves the processability and elongation of polypropylene.
このポリプロピレンからなるワックスの添加量を、0.5〜10重量部に規定したのは、0.5重量部未満では加工性に乏しく、10重量部を超えると樹脂組成物の伸び、耐寒性が低下するためである。 The amount of the wax made of polypropylene is specified to be 0.5 to 10 parts by weight. If the amount is less than 0.5 parts by weight, the processability is poor, and if it exceeds 10 parts by weight, the elongation and cold resistance of the resin composition are low. It is because it falls.
またワックスをポリプロピレンに限定したのは、ステアリン酸アマイド、オレイン酸アマイドなどの所謂、脂肪酸からなるワックスでは降伏強さが低下し、さらにブリードの発生により難燃性が低下するからである。 The reason why the wax is limited to polypropylene is that so-called fatty acid waxes such as stearic acid amide and oleic acid amide reduce the yield strength, and further reduce the flame retardancy due to the occurrence of bleeding.
無水マレイン酸コポリマとしては、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・ブテン共重合体、エチレン・プロピレンゴムに無水マレイン酸をグラフトしたポリマが挙げられる。 Examples of maleic anhydride copolymers include ethylene / vinyl acetate copolymers (EVA), ethylene / ethyl acrylate copolymers (EEA), ethylene / butene copolymers, and polymers obtained by grafting maleic anhydride onto ethylene / propylene rubber. It is done.
ここで無水マレイン酸コポリマを10〜30重量部加えるのは、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物との密着を高め、降伏強さの向上が図れるからである。10重量部未満では効果がなく、30重量部を超えると伸びが低下するからである。 The reason why 10 to 30 parts by weight of the maleic anhydride copolymer is added is that adhesion with a metal hydroxide such as magnesium hydroxide or aluminum hydroxide can be improved and yield strength can be improved. This is because if it is less than 10 parts by weight, there is no effect, and if it exceeds 30 parts by weight, the elongation decreases.
金属水酸化物の添加量を40〜300重量部に規定したのは40重量部未満では難燃性が不十分であり、300重量部を超えるとそれ以上の難燃効果は小さく、むしろ機械的特性や伸びが低下するからである。用いる金属水酸化物は水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムを単独もしくは併用で使用しても良い。また表面をシラン処理して用いるのが好ましい。 The amount of addition of the metal hydroxide is defined as 40 to 300 parts by weight. If the amount is less than 40 parts by weight, the flame retardancy is insufficient. This is because the properties and elongation decrease. As the metal hydroxide to be used, magnesium hydroxide or aluminum hydroxide may be used alone or in combination. The surface is preferably used after silane treatment.
我々は鋭意検討の結果、材料の降伏強さと、コネクタ圧接時の変形に相関があることを見出した。この樹脂組成物の降伏強さを30MPa以上と規定したのは、30MPa以上あれば圧接時の変形が発生しないからである。 As a result of intensive studies, we have found that there is a correlation between the yield strength of the material and the deformation at the time of connector pressure welding. The reason why the yield strength of this resin composition is specified to be 30 MPa or more is that deformation at the time of press contact does not occur if it is 30 MPa or more.
上記樹脂組破物に電離性放射線で架橋処理を施すことでポリマ間の結合力が増加し降伏強さなどの機械的強度の更なる向上を図ることができる。 By performing a crosslinking treatment with ionizing radiation on the resin breakage, the bonding strength between the polymers is increased, and the mechanical strength such as the yield strength can be further improved.
また、上記配合に難燃助剤、着色剤、カーボンブラック、架橋助剤、充填剤、滑剤等を適宜加えても良い。 In addition, a flame retardant aid, a colorant, carbon black, a crosslinking aid, a filler, a lubricant, and the like may be appropriately added to the above formulation.
下記表1に実施例1〜12を、表2に比較例1〜11を示す。 Table 1 below shows Examples 1 to 12, and Table 2 shows Comparative Examples 1 to 11.
実施例、比較例に用いた試料を以下に示す。 Samples used in Examples and Comparative Examples are shown below.
プロピレン・ブテン共重合樹脂
ポリエチレンA(密度:0.90g/cm3 MI:0.8g/10min)
ポリエチレンB(密度:0.93g/cm3 、MI:1.0g/10min)
ポリプロピレン(融点:157℃、MI:2g/10min)
EVA(酢酸ビニル量:42%、MI:0.2g/10min)
EEA(エチルアクリレート量:15%、MI:0.8g/10min)
水酸化マグネシウム(平均粒径1.0μm、シランカップリング剤処理)
水酸化アルミニウム(平均粒径0.8μm、シランカップリング剤処理)
無水マレイン酸コポリマ(無水マレイン酸共重合EEA、無水マレイン酸変性量:2%)
難燃助剤(メラミンシアヌレート)
酸化防止剤(テトラキス−(メチレン−3−(3’,5’−ジ−第三−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)メタン)
上記試料を表1、2に示した配合量で配合し、その配合組成物を150℃に設定した加圧ニーダで混練してコンパウンドを作製した。
Propylene / Butene Copolymer Resin Polyethylene A (Density: 0.90 g / cm 3 MI: 0.8 g / 10 min)
Polyethylene B (density: 0.93 g / cm 3 , MI: 1.0 g / 10 min)
Polypropylene (melting point: 157 ° C, MI: 2g / 10min)
EVA (vinyl acetate amount: 42%, MI: 0.2 g / 10 min)
EEA (ethyl acrylate amount: 15%, MI: 0.8 g / 10 min)
Magnesium hydroxide (average particle size 1.0μm, silane coupling agent treatment)
Aluminum hydroxide (average particle size 0.8μm, silane coupling agent treatment)
Maleic anhydride copolymer (maleic anhydride copolymerized EEA, maleic anhydride modified amount: 2%)
Flame retardant aid (melamine cyanurate)
Antioxidant (Tetrakis- (methylene-3- (3 ′, 5′-di-tert-butyl-4′-hydroxyphenyl) propionate) methane)
The above samples were blended in the blending amounts shown in Tables 1 and 2, and the blended composition was kneaded with a pressure kneader set at 150 ° C. to prepare a compound.
240℃に保持した40mm押出機を用いて、このコンパウンドを外径0.48mmの7本撚り線からなる芯線上に外径0.88mmに押出被覆した。さらに、電子線架橋設備により1Mradの電子線を照射して架橋処理電線サンプルを作製した。 Using a 40 mm extruder maintained at 240 ° C., this compound was extrusion coated to an outer diameter of 0.88 mm on a core wire consisting of seven stranded wires having an outer diameter of 0.48 mm. Furthermore, a 1 Mrad electron beam was irradiated with the electron beam bridge | crosslinking equipment, and the crosslinked process electric wire sample was produced.
表1,2中の特性は次の方法により測定した。 The characteristics in Tables 1 and 2 were measured by the following method.
引張強さと伸び及び降伏強さの測定は、JIS C−3005に準拠した。すなわち電線より芯線を抜いたチューブを用いて500mm/minの速度で引張った。引張強さは10MPa以上、伸びは150%以上を目標とした。 Measurements of tensile strength, elongation, and yield strength were in accordance with JIS C-3005. That is, it pulled at a speed of 500 mm / min using a tube in which the core wire was removed from the electric wire. The target was tensile strength of 10 MPa or more and elongation of 150% or more.
成形加工性は、キヤピログラフ(東洋精機製)を用いて240℃での粘度を測定し、押出し性に優れる5000Pa・s以下を合格(○)、それ以上を不合格(×)と表記した。 The moldability was measured by measuring the viscosity at 240 ° C. using a Capillograph (manufactured by Toyo Seiki), and the excellence in extrudability was expressed as 5000 Pa · s or less as pass (◯), and the more as failure (×).
端末加工性は、自動圧接機(DN・J:AMP社製)と極数15のコネクタ(MiniCT)を用いて実施した。 The terminal processability was implemented using an automatic pressure welding machine (DN · J: manufactured by AMP) and a connector with 15 poles (MiniCT).
変形は、図2を基準に判定した。すなわち、電線11をストレインリリーフ12,12間に打ち込み、被覆層11bの15極中に1つでもストレインリリーフ(コネクターフック)12の補助線lをはみだした変形14があれば、×、すべてストレインリリーフ12の補助線l内に収まるものを○、○のなかでも特に変形が小さいものを◎とした。
The deformation was determined based on FIG. That is, if the
耐寒性は、電線を−20℃の低温槽内で4h保持した後に電線と同径(φ0.88)の金属棒に巻きつけたときの被覆層表面の状態を観察したもので、10倍のルーペで観察したとき、クラックやピンホールがあるものを×、無いものを○とした。 Cold resistance was observed by observing the condition of the surface of the coating layer when the wire was held in a low temperature bath at −20 ° C. for 4 hours and then wrapped around a metal rod having the same diameter (φ0.88) as the wire. When observed with a magnifying glass, the case with cracks and pinholes was marked with ×, and the case without cracks was marked with ○.
難燃性は、UL subject 785に準拠した垂直燃焼試験(VW−1)を実施し、60秒以内に消炎したものを合格とした。 For flame retardancy, a vertical combustion test (VW-1) based on UL subject 785 was conducted, and flame extinguishing within 60 seconds was regarded as acceptable.
表1から分るように本発明による実施例1〜12は引張強さ、伸び、端末加工性、難燃性の特性が良好である。 As can be seen from Table 1, Examples 1 to 12 according to the present invention have good tensile strength, elongation, end workability, and flame retardancy.
一方、比較例1、2のようにポリエチレンA、ポリプロピレンやエチレン・ブテン共重合樹脂、プロピレンなど2種類のポリマーブレンドでは伸び、端末加工性、耐寒性を満足できない。 On the other hand, as in Comparative Examples 1 and 2, two types of polymer blends such as polyethylene A, polypropylene, ethylene / butene copolymer resin, and propylene are stretched and cannot satisfy end processability and cold resistance.
また、比較例3、4のようにポリプロピレンを配合していないポリマも端末加工性を満足できない。 Moreover, the polymer which does not mix | blend polypropylene like the comparative examples 3 and 4 cannot satisfy terminal processability.
難燃剤は40〜300重量部添加されたものは全て難燃性を満足するが、40重量部未満の比較例5では難燃性を満足せず、300重量部を超える比較例6では難燃性は満足するが伸びを満足しない。 All flame retardants added with 40 to 300 parts by weight satisfy flame retardancy, but Comparative Example 5 less than 40 parts by weight does not satisfy flame retardancy, and Comparative Example 6 exceeds 300 parts by weight flame retardancy. I am satisfied with the properties but not the elongation.
ブレンドポリマ100重量部に対し、無水マレイン酸コポリマを10〜30重量部加えたものは引張強さの向上がみられた。一方、実施例2に示す10重量部未満では引張強さに効果がなく、比較例7、8に示す30重量部を超えた40重量部のものでは引張強さは向上するが伸びを満足しない。 Tensile parts of maleic anhydride copolymer was added to 100 parts by weight of blend polymer, and the tensile strength was improved. On the other hand, if it is less than 10 parts by weight shown in Example 2, the tensile strength is not effective, and if it is 40 parts by weight exceeding 30 parts by weight shown in Comparative Examples 7 and 8, the tensile strength is improved but the elongation is not satisfied. .
ポリプロピレンワックスを0.5〜10重量部添加したものは加工性を満足するが、ポリプロピレンワックス添加量0の比較例5では加工性を満足せず、10重量部を超えた15重量部を添加した比較例8では耐寒性を満足しない。 In the case of adding polypropylene wax in an amount of 0.5 to 10 parts by weight, the processability is satisfied, but in Comparative Example 5 in which the addition amount of polypropylene wax is 0, the processability is not satisfied and 15 parts by weight exceeding 10 parts by weight was added. Comparative Example 8 does not satisfy cold resistance.
また、ワックスに脂肪酸アマイドを用いた比較例9〜11では降伏強さの低下により端末加工性を満足せず、添加量5重量部では難燃性も低下した。 Further, in Comparative Examples 9 to 11 using fatty acid amide as the wax, the terminal processability was not satisfied due to the decrease in yield strength, and the flame retardancy was also decreased at the addition amount of 5 parts by weight.
端末加工性は、本発明であれば満足するが、比較例1〜4、比較例9〜11のように30MPa以下では端末加工性が悪く、これにより端末加工性は降伏強さが30MPa以上あれば変形しないことを発見できた。 The terminal processability is satisfactory in the present invention, but the terminal processability is poor at 30 MPa or less as in Comparative Examples 1 to 4 and Comparative Examples 9 to 11, whereby the terminal processability has a yield strength of 30 MPa or more. It was discovered that it would not be deformed.
電離性放射線架橋を施した実施例9、10は未実施の実施例1、6と比べて引張強さが良好である。 Examples 9 and 10 subjected to ionizing radiation cross-linking have better tensile strength than Examples 1 and 6 which were not performed.
10 圧接コネクタ
11 電線
l1a 芯線
11b 絶縁層
12 ストレインリリーフ
13 金具
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