JP2010116465A - Resin material for electric wire/cable or connector - Google Patents

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Toshiharu Goto
敏晴 後藤
Daisuke Shanai
大介 社内
Shingo Ashihara
新吾 芦原
Akinari Nakayama
明成 中山
Tamotsu Kibe
有 木部
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resin material for electric wire/cable or a connector that hardly causes deterioration of a conductor or a plastic material though obtained using a plant-derived substance and is soft, very extendible and highly water-resistant. <P>SOLUTION: The resin material used for insulating electric wire, cable or a connector formed at the end thereof comprises a plastic material as a base material and, incorporated therewith, lignin as well as a metal, a metal hydroxide or a metal oxide of at least a chemical equivalent amount necessary for neutralizing an acidic substance remaining in the lignin. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、リグニンを用いた電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料に関するものである。   The present invention relates to an electric wire / cable or connector resin material using lignin.

電線・ケーブルの被覆材には、ポリオレフィン系の材料やポリ塩化ビニルなど石油由来の材料が広く用いられている。これは、上記材料が、電線被覆材として要求される特性、すなわち、柔らかくてよく伸び、かつ高い耐水性や難燃性を有するためである。   Petroleum-derived materials such as polyolefin-based materials and polyvinyl chloride are widely used as covering materials for electric wires and cables. This is because the material has characteristics required as a wire covering material, that is, it is soft and stretches well and has high water resistance and flame retardancy.

一方、近年の環境問題や資源循環型社会への移行にともなって、石油由来の材料の使用量を削減し、植物由来材料(バイオマス由来材料)を家電製品や自動車部品に適用する動きが活発になっている。植物由来の最も代表的なポリマーとしては、例えば、ポリ乳酸がある。   On the other hand, along with recent environmental problems and the shift to a resource recycling society, there is an active movement to reduce the use of petroleum-derived materials and apply plant-derived materials (biomass-derived materials) to household appliances and automotive parts. It has become. The most typical polymer derived from plants is, for example, polylactic acid.

このような植物由来材料を電線に適用した例としては、例えば、プラスチック材料からなるベース材料に対して、植物由来材料からなる樹脂成分を充填材として配合した介在テープを作製し、この介在テープを電線に適用したものがある(例えば、特許文献1参照)。   As an example of applying such a plant-derived material to an electric wire, for example, an intermediate tape in which a resin component made of a plant-derived material is blended as a filler with respect to a base material made of a plastic material is prepared. Some are applied to electric wires (see, for example, Patent Document 1).

特開2007−42521号公報JP 2007-42521 A 特開平11−152410号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-152410

しかしながら、上述の植物由来材料は、一般に硬くて脆く、かつ耐水性が低いために、電線被覆材として要求される特性を満足することは難しいという問題があった。   However, since the above plant-derived materials are generally hard and brittle and have low water resistance, there is a problem that it is difficult to satisfy the characteristics required as a wire coating material.

特許文献1において、植物由来材料が介在テープに適用される理由は、介在テープには電線の被覆材に要求されるような、柔らかくてよく伸び、高い耐水性を有するという特性が強く要求されないためである。   In Patent Document 1, the reason why the plant-derived material is applied to the intervening tape is that the intervening tape is not required to have the characteristics of being soft and well stretched and having high water resistance as required for the covering material of the electric wire. It is.

つまり、従来、植物由来材料を電線に適用する場合、その用途は狭い範囲に限られており、電線の被覆材として用いることは困難であった。そのため、植物由来材料を電線の被覆材として広く用いることができる新たな技術が求められている。   That is, conventionally, when a plant-derived material is applied to an electric wire, its use is limited to a narrow range, and it has been difficult to use it as a covering material for an electric wire. Therefore, a new technology that can widely use plant-derived materials as a covering material for electric wires is demanded.

ところで、植物由来材料としてリグニンがある。リグニンは、木質素とも呼ばれ、木材や稲藁などの植物由来物質中にセルロースと結合して存在している。   By the way, there is lignin as a plant-derived material. Lignin is also called a wood element and is present in a plant-derived material such as wood or rice straw in combination with cellulose.

このリグニンをプラスチック材料に配合する場合には、予めリグニンをセルロースから分離して取り出す必要があり、例えば、硫酸によってセルロースと結合したリグニンを分解することにより、セルロースを分離してリグノスルフォン酸を生成したり、あるいは、セルロースを優先的に酸やアルカリで分解してリグノフェノールを取り出す処理が必要である。その他、紙パルプの製造工程においてアルカリで木質中のリグニンを分解して抽出されたリグニンを使用する場合もある。   When blending this lignin into a plastic material, it is necessary to separate and remove the lignin from the cellulose in advance. For example, by separating the lignin bound to the cellulose with sulfuric acid, the cellulose is separated to produce lignosulfonic acid. Or a process of taking lignophenol out by preferentially decomposing cellulose with acid or alkali. In addition, lignin extracted by decomposing lignin in wood with alkali in the pulp and paper manufacturing process may be used.

しかしながら、このように酸やアルカリの処理によって分離されたリグニン中には、酸性物質が残ってしまう。そのため、リグニンをプラスチック材料に配合して使用した場合、残留した酸性物質がプラスチック材料の主鎖や側鎖の加水分解を促進してしまい劣化を招くという問題がある。   However, acidic substances remain in the lignin separated by the acid or alkali treatment. For this reason, when lignin is blended with a plastic material, the remaining acidic substance promotes hydrolysis of the main chain and side chain of the plastic material, leading to deterioration.

さらに、酸性物質の残留したリグニンを配合した樹脂材料を、電線やケーブルの絶縁体被覆材料やコネクタに適用すると、樹脂材料周辺の金属(導体など)を酸化させてしまい、電線、ケーブル、あるいはコネクタに使用される導体の劣化を招くという問題もある。   Furthermore, if a resin material containing lignin containing an acidic substance is applied to an insulation coating material or connector for an electric wire or cable, the metal (conductor, etc.) around the resin material is oxidized, and the electric wire, cable, or connector There is also a problem in that the conductor used in the process is deteriorated.

そこで、本発明の目的は、植物由来物質を使用しながらも導体やプラスチック材料の劣化がなく、柔らかくてよく伸び、かつ高い耐水性を有する電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a resin material for electric wires / cables or connectors that uses a plant-derived substance, does not deteriorate conductors and plastic materials, is soft and stretches well, and has high water resistance. .

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項1の発明は、絶縁電線、ケーブル、あるいはそれらの端末に形成されるコネクタに使用される樹脂材料にであって、ベース材料であるプラスチック材料に、リグニンを配合すると共に、そのリグニン中に残留する酸性物質を中和するために必要な化学当量以上の金属、金属水酸化物、あるいは金属酸化物を配合した電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料である。   The present invention has been devised to achieve the above object, and the invention of claim 1 is a resin material used for an insulated wire, a cable, or a connector formed on a terminal thereof, and has a base. Electric wires / cables that contain lignin in the plastic material, and a metal, metal hydroxide, or metal oxide in excess of the chemical equivalent necessary to neutralize the acidic substances remaining in the lignin. Or it is the resin material for connectors.

請求項2の発明は、前記リグニンの粒子のアスペクト比が1.5以上であり、かつ前記リグニンの粒子の長辺の長さが2mm以下である請求項1記載の電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料である。   The invention according to claim 2 is the resin for electric wires, cables or connectors according to claim 1, wherein the aspect ratio of the lignin particles is 1.5 or more and the length of the long side of the lignin particles is 2 mm or less. Material.

請求項3の発明は、前記リグニンは、その骨格中に存在するフェノールのヒドロキシル基がエステル化されたものである請求項1または2記載の電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料である。   The invention according to claim 3 is the resin material for electric wires / cables or connectors according to claim 1 or 2, wherein the lignin is esterified with a hydroxyl group of phenol existing in the skeleton thereof.

請求項4の発明は、前記リグニンを超臨界状態のアルコール類で処理することにより、前記リグニンの骨格中に存在するフェノールのヒドロキシル基をエステル化する請求項3記載の電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料である。   The invention according to claim 4 is the resin for electric wire / cable or connector according to claim 3, wherein the hydroxyl group of phenol existing in the lignin skeleton is esterified by treating the lignin with a supercritical alcohol. Material.

本発明によれば、植物由来物質を使用しながらも導体やプラスチック材料の劣化がなく、柔らかくてよく伸び、かつ高い耐水性を有する電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料が得られる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the resin material for electric wires, cables, or a connector which does not deteriorate a conductor and a plastic material, uses a plant-derived substance, is soft and can be extended, and has high water resistance can be obtained.

以下、本発明の好適な実施の形態を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.

本実施形態に係る電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料は、絶縁電線、ケーブル、あるいはそれらの端末に形成されるコネクタなどに使用されるものであり、ベース材料であるプラスチック材料に、リグニン(あるいはリグニンを化学処理したリグニン由来物質)を配合すると共に、そのリグニン中に残留する酸性物質を中和するために必要な化学当量以上の金属、金属水酸化物、あるいは金属酸化物を配合したものである。   The resin material for electric wires / cables or connectors according to the present embodiment is used for insulated wires, cables, connectors formed on their terminals, etc., and lignin (or lignin) is used as a plastic material as a base material. And a metal, metal hydroxide, or metal oxide in excess of the chemical equivalent necessary to neutralize the acidic substance remaining in the lignin. .

ベース材料に用いるプラスチック材料としては、ポリエチレンの他、エチレンプロピレンゴム、エチレンブテン二元または三元共重合体、ポリプロピレン、酢酸ビニルやアクリル酸、またメタクリル酸のエステル、プロピレンなどとエチレンとの共重合体、ポリオレフィンに無水マレイン酸やエポキシを含む官能基をグラフトしたものを一種、または二種以上含んだものを用いるとよい。本実施形態では、EVA(エチレン酢酸ビニル共重合体)を用いた。   Plastic materials used for the base material include polyethylene, ethylene propylene rubber, ethylene butene binary or terpolymer, polypropylene, vinyl acetate, acrylic acid, methacrylic acid ester, propylene, etc. It is preferable to use one or two or more types obtained by grafting a functional group containing maleic anhydride or epoxy to a polymer or polyolefin. In this embodiment, EVA (ethylene vinyl acetate copolymer) is used.

リグニンは、木材や稲藁などの植物由来物質中にセルロースと結合して存在するため、例えば、硫酸によってセルロースと結合したリグニンを分解することにより、セルロースを分離してリグノスルフォン酸として取り出したり、セルロースを優先的に酸やアルカリで分解してリグノフェノールとして取り出したものを用いるとよい。あるいは、紙パルプの製造工程においてアルカリで木質中のリグニンを分解して抽出したものを用いてもよい。   Lignin is present in a plant-derived material such as wood or rice straw in combination with cellulose.For example, by decomposing lignin bound to cellulose with sulfuric acid, cellulose can be separated and taken out as lignosulfonic acid, Cellulose may be preferentially decomposed with acid or alkali and taken out as lignophenol. Or you may use what decomposed | disassembled and extracted the lignin in wood with an alkali in the manufacturing process of paper pulp.

リグニンを取り出した後、取り出したリグニンに疎水性処理を施し、その骨格中に存在するフェノールのヒドロキシル基をエステル化するとよい。   After the lignin is taken out, the taken out lignin may be subjected to a hydrophobic treatment to esterify the hydroxyl group of phenol present in the skeleton.

リグニン骨格中のフェノールは、親水基であるヒドロキシル基を持つため、これをそのままプラスチック材料に配合すると耐水性などに問題が生じる場合がある。そこで、親水基のヒドロキシル基をエステル化反応などを用いて化学修飾して疎水性にする。   Since the phenol in the lignin skeleton has a hydroxyl group which is a hydrophilic group, if it is directly blended into a plastic material, there may be a problem in water resistance. Therefore, the hydroxyl group of the hydrophilic group is chemically modified using an esterification reaction or the like to make it hydrophobic.

疎水性処理を行う際には、金属化合物やハロゲン物質などの触媒は用いずに疎水性処理を行うのが好ましい。これは、電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料を環境適合品として利用するためである。そこで、本実施形態では、触媒を用いずにエステル化反応させるために、反応性が高い超臨界状態のアルコールを用いて疎水性処理を行った。   When performing the hydrophobic treatment, it is preferable to carry out the hydrophobic treatment without using a catalyst such as a metal compound or a halogen substance. This is because the resin material for electric wires / cables or connectors is used as an environmentally compatible product. Therefore, in the present embodiment, in order to carry out the esterification reaction without using a catalyst, the hydrophobic treatment was performed using a highly reactive alcohol in a supercritical state.

また、リグニンの粒子のアスペクト比は1.5以上、リグニンの粒子の長辺の長さは2mm以下であることが好ましい。   The aspect ratio of the lignin particles is preferably 1.5 or more, and the length of the long side of the lignin particles is preferably 2 mm or less.

一般的に、フィラーとして用いられている水酸化マグネシウムやハイドロタルサイトなどでは、粒子径が大きいとベース材料であるプラスチック材料の力学特性が低下するため、通常約10ミクロンまで粉砕して用いる必要がある。しかし、リグニンを通常の配合剤(フィラー)と同様に10ミクロン以下まで小さい粒子にするには、粉砕作業に時間がかかってしまう。   In general, magnesium hydroxide and hydrotalcite used as fillers usually have to be used after being pulverized to about 10 microns because the mechanical properties of the plastic material as the base material are reduced when the particle size is large. is there. However, in order to make lignin into particles as small as 10 microns or less as in the case of a normal compounding agent (filler), it takes time to grind.

そこで、本発明者らは、配合するリグニンの粒子の大きさについて検討を行った結果、リグニンをプラスチック材料に配合する場合、アスペクト比が1.5以上であり、かつ長径(長辺の長さ)が2mm程度の大きな粒子を配合しても力学特性に大きな問題が生じないことを見出した。   Therefore, as a result of studying the size of lignin particles to be blended, the present inventors have found that when lignin is blended into a plastic material, the aspect ratio is 1.5 or more and the long diameter (long side length) It has been found that no problem arises in mechanical properties even when large particles of about 2 mm are blended.

この理由としては、リグニンとプラスチック材料、およびリグニンと金属(金属、金属水酸化物、あるいは金属酸化物)の密着性が、非常に強固であるためと考えられる。リグニンは、ヒドロキシル基やカルボニル基などの官能基を有するため、金属(金属、金属水酸化物、あるいは金属酸化物)や金属塩とプラスチック材料の相溶剤として作用し、金属を分散させながらプラスチック材料および金属によく接着する効果があると考えられる。   This is probably because the adhesion between lignin and a plastic material and between lignin and a metal (metal, metal hydroxide, or metal oxide) is very strong. Since lignin has functional groups such as hydroxyl and carbonyl groups, it acts as a compatibilizer for metals (metals, metal hydroxides, or metal oxides) and metal salts and plastic materials. In addition, it is considered that there is an effect of adhering well to metal.

本実施形態に係る電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料では、リグニン中に残留する酸性物質を中和するために必要な化学当量以上の金属、金属水酸化物、あるいは金属酸化物が配合される。   In the resin material for electric wires / cables or connectors according to this embodiment, a metal, metal hydroxide, or metal oxide having a chemical equivalent or more necessary for neutralizing the acidic substance remaining in lignin is blended.

リグニン中に残留する酸性物質を中和するために必要な化学当量とは、硫酸などを用いて取り出したリグニン(リグノスルフォン酸など)に残留する酸性物質を中和するために必要なモル量のことである。   The chemical equivalent required to neutralize acidic substances remaining in lignin is the molar amount necessary to neutralize acidic substances remaining in lignin (such as lignosulfonic acid) extracted using sulfuric acid. That is.

リグニン中に残留する酸性物質を中和するために必要な化学当量は、例えば、取り出したリグニン(リグノスルフォン酸など)を水に分散させてその水を中和適定することにより求められる。このように中和適定を行うと、リグニンに残留する酸性物質のモル量(規定度)を求めることができるので、そのモル量に応じて、これを中和するために必要な金属、金属水酸化物、あるいは金属酸化物の量を決定することができる。   The chemical equivalent required to neutralize the acidic substance remaining in the lignin is obtained, for example, by dispersing the extracted lignin (such as lignosulfonic acid) in water and neutralizing the water. If neutralization is determined in this way, the molar amount (normality) of the acidic substance remaining in the lignin can be determined, so that the metals and metals necessary to neutralize this depending on the molar amount The amount of hydroxide or metal oxide can be determined.

金属としては、マグネシウム、カルシウムなどのII族の元素、あるいはコバルト、鉄などのVIII族の元素、もしくは亜鉛、Ti、またはこれらの混合物などが挙げられる。   Examples of the metal include group II elements such as magnesium and calcium, group VIII elements such as cobalt and iron, zinc, Ti, and mixtures thereof.

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、水酸化カルシウム、およびニッケルが固溶したこれらの金属水酸化物などが挙げられ、これらを単独で用いるか、または2種類以上を併用してもよく、さらに他の金属水酸化物を適量加えてもよい。これら金属水酸化物は、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、ステアリン酸塩や、ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸、または、脂肪酸金属塩などによって表面処理されていてもよい。本実施形態では、金属水酸化物として水酸化マグネシウムを用いた。   Examples of the metal hydroxide include magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, calcium hydroxide, and these metal hydroxides in which nickel is dissolved, and these are used alone or in combination of two or more. Further, an appropriate amount of another metal hydroxide may be added. These metal hydroxides may be surface-treated with a silane coupling agent, a titanate coupling agent, a stearate, a fatty acid such as calcium stearate, or a fatty acid metal salt. In the present embodiment, magnesium hydroxide is used as the metal hydroxide.

金属酸化物としては、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化鉄(II)、酸化亜鉛などが挙げられる。   Examples of the metal oxide include magnesium oxide, calcium oxide, iron (II) oxide, and zinc oxide.

また、本実施形態に係る電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料では、一般的に用いられている硫黄系や硫酸系の酸化防止剤を加えてもよく、例えば、2,2−チオ−ジエチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、ビス[2−メチル−4−{3−n−アルキル(C12またはC14)チオプロピオニルオキシ}−5−t−ブチルフェニル]スルフィド、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)から選ばれる1種類または2種類以上をそれぞれ0.05〜15質量部ずつ添加してもよい。これより、耐熱老化特性を向上できる。 Moreover, in the resin material for electric wires / cables or connectors according to this embodiment, a commonly used sulfur-based or sulfuric acid-based antioxidant may be added. For example, 2,2-thio-diethylenebis [ 3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], pentaerythrityl-tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], octadecyl 3 -(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, 2,4-bis- (n-octylthio) -6- (4-hydroxy-3,5-di-t-butylanilino) -1 , 3,5-triazine, bis [2-methyl-4-{3-n-alkyl (C 12 or C 14) thio propionyloxy} -5-t-butylphenyl] sulfide, 4, One to two or more kinds selected from 4′-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol) may be added in an amount of 0.05 to 15 parts by mass. Thus, the heat aging characteristics can be improved.

さらに、2,2−チオ−ジエチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、ビス[2−メチル−4−{3−n−アルキル(C12またはC14)チオプロピオニルオキシ}−5−t−ブチルフェニル]スルフィド、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)から選ばれる1種類または2種類以上を0.05〜15質量部と、ジラウリルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ジトリデシルチオジプロピオネート、テトラキス(メチレンドデシルチオプロピオネート)メタンから選ばれる1種類または2種類を0.05〜15質量部併用して添加してもよい。これにより、著しい相乗効果が期待でき、耐熱老化特性をさらに向上できる。さらに、金属との接触によるプラスチック材料の劣化、いわゆる金属害も防止できる。 Furthermore, 2,2-thio-diethylenebis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], pentaerythrityl-tetrakis [3- (3,5-di-t-butyl) -4-hydroxyphenyl) propionate], octadecyl 3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, 2,4-bis- (n-octylthio) -6- (4-hydroxy-3 , 5-di -t- butylanilino) -1,3,5-triazine, bis [2-methyl-4-{3-n-alkyl (C 12 or C 14) thio propionyloxy} -5-t-butylphenyl 0.05 to 15 parts by mass of one or more selected from sulfide and 4,4′-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), and dilaurylthiodi 0.05 to 15 parts by mass of one or two selected from lopionate, dimyristylthiodipropionate, distearylthiodipropionate, ditridecylthiodipropionate, and tetrakis (methylenedodecylthiopropionate) methane May be added. Thereby, a remarkable synergistic effect can be expected and the heat aging characteristics can be further improved. Furthermore, deterioration of the plastic material due to contact with metal, so-called metal damage can be prevented.

また、耐候性を付与するためのカーボンブラックを添加してもよく、滑剤、着色剤、無機充填剤などの添加剤を加えてもよい。   Carbon black for imparting weather resistance may be added, and additives such as a lubricant, a colorant, and an inorganic filler may be added.

プラスチック材料に、リグニンと、金属、金属水酸化物、あるいは金属酸化物とを配合して電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料を得た後、例えば、これを押出機に投入し、押出機により加熱混練しつつ導体の外周に押出成形すると、電線(またはケーブル)が得られる。あるいは、得られた電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料を加熱混練し、これを所定の方法で成形すれば、コネクタが得られる。この加熱混練工程において、リグニンと金属(金属、金属水酸化物、あるいは金属酸化物)、およびリグニンとプラスチック材料の相互作用(接着作用)が発現すると考えられる。   After blending lignin and metal, metal hydroxide, or metal oxide in a plastic material to obtain a resin material for electric wires, cables, or connectors, for example, this is put into an extruder and heated by an extruder. When extrusion molding is performed on the outer periphery of the conductor while kneading, an electric wire (or cable) is obtained. Alternatively, a connector can be obtained by heating and kneading the obtained electric wire / cable or connector resin material and molding it by a predetermined method. In this heating and kneading step, it is considered that lignin and metal (metal, metal hydroxide, or metal oxide), and interaction (adhesion action) between lignin and a plastic material are developed.

本実施形態の作用を説明する。   The operation of this embodiment will be described.

本実施形態に係る電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料では、プラスチック材料に、リグニンを配合すると共に、そのリグニン中に残留する酸性物質を中和するために必要な化学当量以上の金属、金属水酸化物、あるいは金属酸化物を配合している。   In the resin material for electric wires / cables or connectors according to this embodiment, lignin is added to the plastic material, and a metal or metal hydroxide having a chemical equivalent or more necessary for neutralizing the acidic substance remaining in the lignin. Products or metal oxides.

これにより、リグニンに残留する酸性物質が中和されるので、プラスチック材料を劣化させたり、周辺の金属(導体など)を酸化させてしまう不具合がなくなる。   As a result, the acidic substance remaining in the lignin is neutralized, so that there is no problem of deteriorating the plastic material or oxidizing the surrounding metal (conductor etc.).

さらに、リグニンは、加熱混練することで、プラスチック材料および金属(金属、金属水酸化物、あるいは金属酸化物)とよく接着するため、良好な引張強さや伸びを得ることも可能となる。   Furthermore, since lignin adheres well to plastic materials and metals (metals, metal hydroxides, or metal oxides) by heating and kneading, it is possible to obtain good tensile strength and elongation.

すなわち、本発明によれば、植物由来物質であるリグニンを使用しながらも、導体やプラスチック材料の劣化がなく、かつ柔らかくてよく伸びる電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料を実現できる。   That is, according to the present invention, it is possible to realize a resin material for an electric wire / cable or connector that does not deteriorate a conductor or a plastic material and that is soft and stretched while using lignin, which is a plant-derived substance.

また、本実施形態では、リグニンとして、その粒子のアスペクト比が1.5以上であり、かつ粒子の長辺の長さが2mm以下であるものを用いている。   In the present embodiment, as the lignin, one having an aspect ratio of the particle of 1.5 or more and a long side length of the particle of 2 mm or less is used.

これにより、リグニンの過剰な粉砕工程が不要となるので、コストを抑制することが可能となる。   As a result, an excessive pulverization step of lignin is not necessary, and costs can be suppressed.

さらに、本実施形態では、リグニンとして、その骨格中に存在するフェノールのヒドロキシル基がエステル化されたものを用いている。   Furthermore, in the present embodiment, as the lignin, one obtained by esterifying the hydroxyl group of phenol existing in the skeleton is used.

これにより、親水基であるヒドロキシル基がエステル化されて疎水性となるため、耐水性を向上させることができる。   Thereby, since the hydroxyl group which is a hydrophilic group is esterified and becomes hydrophobic, water resistance can be improved.

また、本実施形態では、リグニンを超臨界状態のアルコール類で処理することで疎水性処理を行っている。   In the present embodiment, the hydrophobic treatment is performed by treating lignin with supercritical alcohols.

これにより、触媒を用いることなく疎水性処理を行うことが可能となるため、電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料を環境適合品として利用することが可能となる。   As a result, the hydrophobic treatment can be performed without using a catalyst, so that the resin material for electric wires / cables or connectors can be used as an environmentally compatible product.

以下、本発明の実施例を説明する。   Examples of the present invention will be described below.

プラスチック材料としてEVA(エチレン酢酸ビニル共重合体)を用い、EVAにリグニン、および金属水酸化物(水酸化マグネシウム)を所定の割合で配合して、実施例1〜7の電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料を作製した。また、比較例として、リグニンを配合しない比較例1、水酸化マグネシウムを配合しない比較例2、3の樹脂材料を作製した。実施例1〜7および比較例1〜3の配合をまとめて表1に示す。   Using EVA (ethylene vinyl acetate copolymer) as a plastic material, blending lignin and metal hydroxide (magnesium hydroxide) in a predetermined ratio to EVA, for the wires / cables or connectors of Examples 1-7 A resin material was prepared. Further, as comparative examples, resin materials of Comparative Example 1 in which lignin was not blended and Comparative Examples 2 and 3 in which magnesium hydroxide was not blended were prepared. Table 1 summarizes the formulations of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3.

Figure 2010116465
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なお、実施例において、リグニン中に残留する酸性物質を中和するために必要な化学当量は以下の方法により求める。   In the examples, the chemical equivalent required to neutralize the acidic substance remaining in lignin is determined by the following method.

リグニン100gを水500mlに浸し、60℃に加熱して4時間保持する。水に抽出された酸性分をNaOHで中和滴定することにより、リグニン100g中に含まれる酸性成分量を中和するためのNaOH量を求める。リグニン100gを中和するためのMg(OH)2の化学当量は、Mg(OH)2の分子量×中和に必要なNaOHのモル量/2により求める。 100 g of lignin is immersed in 500 ml of water, heated to 60 ° C. and held for 4 hours. The amount of NaOH for neutralizing the amount of acidic components contained in 100 g of lignin is determined by neutralizing and titrating the acidic component extracted into water with NaOH. The chemical equivalent of Mg (OH) 2 for neutralizing 100 g of lignin is determined by the molecular weight of Mg (OH) 2 × the molar amount of NaOH required for neutralization / 2.

表1において、リグニン1は濃硫酸でおがくずのセルロース成分を分解して得たリグニン由来物質のリグノスルフォン酸である。リグニン2は、希硫酸でセルロースを分解して得たリグノスルフォン酸である。   In Table 1, lignin 1 is lignosulfonic acid, a lignin-derived substance obtained by decomposing the cellulose component of sawdust with concentrated sulfuric acid. Lignin 2 is lignosulfonic acid obtained by decomposing cellulose with dilute sulfuric acid.

リグニンとしては、最大長が2mm、アスペクト比が1.5〜500までの細長い形状のものを用いた。これは、薬剤によって木質からセルロースと分離した場合にとりやすい形状である。   As the lignin, an elongated shape having a maximum length of 2 mm and an aspect ratio of 1.5 to 500 was used. This is a shape that is easy to take when cellulose is separated from the wood by a chemical.

表1において、引張試験、酸素指数、耐水性の評価では、各樹脂材料を120℃のロールで3分間混練した後、ロールでシート状に成形し、180℃でプレス成形したものを用いた。加熱混練工程において、リグニンと金属水酸化物、およびリグニンとプラスチック材料の相互作用が発現すると考えられる。   In Table 1, in the tensile test, oxygen index, and water resistance evaluation, each resin material was kneaded with a 120 ° C. roll for 3 minutes, then formed into a sheet with a roll, and press molded at 180 ° C. In the heat-kneading process, it is considered that the interaction between lignin and metal hydroxide and between lignin and plastic material is expressed.

引張試験は、JIS C3005に基づき評価した。引張強さが8MPa以上であれば○、8MPa未満であれば×とした。伸びは、200%以上であれば○、200%未満であれば×とした。   The tensile test was evaluated based on JIS C3005. If the tensile strength was 8 MPa or more, it was rated as ◯, and if it was less than 8 MPa, it was marked as x. The elongation was rated as ○ if it was 200% or more, and x if it was less than 200%.

また、難燃性の指標として、酸素指数をJIS K7201に基づき評価した。目標の酸素指数を24.0とし、これ以上のものを合格、24.0未満のものを不合格とした。   Moreover, the oxygen index was evaluated based on JIS K7201 as an index of flame retardancy. The target oxygen index was set to 24.0, more than this passed, and less than 24.0 failed.

耐水性の指標としては、90℃の温水に24時間浸漬してその外観を評価した。シートが変化しないものを○、リグニンの吸水により表面にざらつきが出る程度のものを△、シート表面形状が変化してしまうものを×とした。その際、○および△を実用上問題ないレベルと判断し、合格とした。   As an indicator of water resistance, the appearance was evaluated by immersing in warm water at 90 ° C. for 24 hours. The case where the sheet does not change is indicated by ◯, the case where the surface is roughened by water absorption of lignin is indicated by Δ, and the case where the sheet surface shape is changed is indicated by ×. At that time, “◯” and “Δ” were judged to be acceptable levels for practical use, and were accepted.

また、導体の変色の評価では、各樹脂材料を2mm2の軟銅撚線上にそれぞれ0.8mm厚の厚さに押し出したものを用いた。これを90℃の水中に入れて導体の色の変化を観察し、1週間以内に色が変化しなかったものを○、変化したものを×とした。 In the evaluation of the discoloration of the conductor, each resin material was extruded onto a 2 mm 2 annealed copper stranded wire to a thickness of 0.8 mm. This was placed in water at 90 ° C., and the change in the color of the conductor was observed.

また、環境適合性の評価では、植物由来物質(リグニン)がベースポリマー(プラスチック材料)100質量部に対して10質量部以上含むものを○、それ以下のものを×とした。   In addition, in the evaluation of environmental compatibility, a plant-derived substance (lignin) containing 10 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of a base polymer (plastic material) was marked with ◯, and less than that with x.

リグニンのエタノール処理は340℃、10MPaの超臨界状態で30分間行った。   The lignin was treated with ethanol in a supercritical state of 340 ° C. and 10 MPa for 30 minutes.

表1に示すように、実施例1〜7では、引張試験において引張強さ8MPa以上、伸びが200%以上あり、また難燃性についても、酸素指数が24.0以上、押出加工性も良好であった。耐水性については、実施例1、2では表面がざらつくものの大きな問題ではなかった。   As shown in Table 1, in Examples 1 to 7, in the tensile test, the tensile strength is 8 MPa or more, the elongation is 200% or more, and the flame resistance is also 24.0 or more and the extrusion processability is also good. Met. The water resistance was not a big problem in Examples 1 and 2, although the surface was rough.

さらに、エタノール処理したリグニンを用いた実施例3、4では、さらに耐水性が向上しており、試験後も表面が平滑なまま保持できていた。   Furthermore, in Examples 3 and 4 using ethanol-treated lignin, the water resistance was further improved, and the surface could be kept smooth after the test.

これに対して、リグニンを配合していない比較例1では環境適合性が不合格であり、水酸化マグネシウムを配合していない比較例2、3では、リグニンに含まれる酸性物質の影響で導体が酸化して、導体の色が変色した。   On the other hand, in Comparative Example 1 in which lignin was not blended, environmental compatibility was unacceptable. In Comparative Examples 2 and 3 in which magnesium hydroxide was not blended, the conductor was affected by the influence of acidic substances contained in lignin. Oxidized and the color of the conductor changed.

以上の実験結果から、プラスチック材料にリグニンを配合すると共に、リグニンに残留する酸性物質を中和するために必要な化学当量以上の水酸化マグネシウムを配合することにより、伸び、引張強さ、難燃性が良好であり、さらに導体の変色がなく、環境に適合した電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料が得られることが確認できた。   From the above experimental results, by adding lignin to the plastic material and adding magnesium hydroxide more than the chemical equivalent necessary to neutralize the acidic substance remaining in the lignin, elongation, tensile strength, flame resistance As a result, it was confirmed that an electric wire / cable or connector resin material suitable for the environment could be obtained without any discoloration of the conductor.

Claims (4)

絶縁電線、ケーブル、あるいはそれらの端末に形成されるコネクタに使用される樹脂材料であって、
ベース材料であるプラスチック材料に、リグニンを配合すると共に、そのリグニン中に残留する酸性物質を中和するために必要な化学当量以上の金属、金属水酸化物、あるいは金属酸化物を配合したことを特徴とする電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料。
A resin material used for an insulated wire, a cable, or a connector formed on a terminal thereof,
In addition to blending lignin into the plastic material, which is the base material, blending metal, metal hydroxide, or metal oxide in excess of the chemical equivalent necessary to neutralize the acidic substances remaining in the lignin. Characteristic resin material for electric wires / cables or connectors.
前記リグニンの粒子のアスペクト比が1.5以上であり、かつ前記リグニンの粒子の長辺の長さが2mm以下である請求項1記載の電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料。   2. The resin material for an electric wire / cable or connector according to claim 1, wherein an aspect ratio of the lignin particles is 1.5 or more and a length of a long side of the lignin particles is 2 mm or less. 前記リグニンは、その骨格中に存在するフェノールのヒドロキシル基がエステル化されたものである請求項1または2記載の電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料。   3. The resin material for electric wires / cables or connectors according to claim 1, wherein the lignin is obtained by esterifying a hydroxyl group of phenol existing in a skeleton thereof. 前記リグニンを超臨界状態のアルコール類で処理することにより、前記リグニンの骨格中に存在するフェノールのヒドロキシル基をエステル化する請求項3記載の電線・ケーブルまたはコネクタ用樹脂材料。   The resin material for electric wires / cables or connectors according to claim 3, wherein the hydroxyl group of phenol existing in the lignin skeleton is esterified by treating the lignin with an alcohol in a supercritical state.
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