JP2013014720A - ノンハロゲン難燃性樹脂組成物及びそれを用いた絶縁電線 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)樹脂成分[(a1)融解ピーク温度が160℃以上のポリプロピレン35〜70質量%、(a2)融解ピーク温度が90℃以下のエチレン・α−オレフィン共重合体25〜60質量%、及び(a3)不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性されたエチレン系共重合体5〜20質量%を含む]100質量部と、(B)金属水和物120〜250質量部とを含有するように、樹脂組成物を構成する。
【選択図】図1
Description
本実施の形態に係るノンハロゲン難燃性樹脂組成物は、樹脂成分と金属水和物とを含有する樹脂組成物において、(A)樹脂成分[(a1)融解ピーク温度が160℃以上のポリプロピレン35〜70質量%、(a2)融解ピーク温度が90℃以下のエチレン・α−オレフィン共重合体25〜60質量%、及び(a3)不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性されたエチレン系共重合体5〜20質量%を含む]100質量部と、(B)金属水和物120〜250質量部とを含有するものである。また、本実施の形態に係る絶縁電線は、絶縁被覆材によって導体の表面が被覆されてなる電線において、上述のノンハロゲン難燃性樹脂組成物を含む絶縁被覆材によって、導体の表面が被覆されてなるものである。
本発明の第1の実施の形態に係るノンハロゲン難燃性樹脂組成物について説明する。本実施の形態のノンハロゲン難燃性樹脂組成物は、(A)樹脂成分[(a1)融解ピーク温度が160℃以上のポリプロピレン35〜70質量%、(a2)融解ピーク温度が90℃以下のエチレン・α−オレフィン共重合体25〜60質量%、及び(a3)不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性されたエチレン系共重合体5〜20質量%を含む]100質量部と、(B)金属水和物120〜250質量部とを含有する。以下、本実施の形態のノンハロゲン難燃性樹脂組成物の各組成成分について説明する。
本実施の形態の樹脂組成物において、(A)樹脂成分は、上述のように(a1)融解ピーク温度が160℃以上のポリプロピレン35〜70質量%、(a2)融解ピーク温度が90℃以下のエチレン・α−オレフィン共重合体25〜60質量%、及び(a3)不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性されたエチレン系共重合体5〜20質量%を含む。以下、(A)樹脂成分の各構成成分(a1)〜(a3)について説明する。
融解ピーク温度が160℃以上のポリプロピレン(以下、単に「(a1)成分」ということがある)は、樹脂組成物の50%モジュラスを大きくするのに有効な成分であり、融解ピーク温度が160℃以上のものを用いる。融解ピーク温度160℃未満であると、樹脂組成物の50%モジュラスを大きくする効果が十分でない。また、融解ピーク温度の上限は、この効果との関係で特に制限はないが、180℃以下であることが好ましい。
(a2)融解ピーク温度が90℃以下のエチレン・α−オレフィン共重合体(以下、単に「(a2)成分」ともいう。)は、(B)金属水和物を受容し、樹脂組成物の破断伸びを大きくするのに有効な成分であり、融解ピーク温度が90℃以下のものを用いる。融解ピーク温度90℃を超えると、樹脂組成物の破断伸びを大きくする効果が十分でない。また、融解ピーク温度の下限は、この効果との関係で特に制限はないが、融解ピーク温度が30℃未満であると、測定が極めて困難になる。
(a3)不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性されたエチレン系共重合体(以下、単に「(a3)成分」ともいう。)は、(B)金属水和物と(A)樹脂成分との密着性を向上させ、樹脂組成物の50%モジュラスを大きくするのに有効な成分である。
本発明の樹脂組成物において、(B)金属水和物は、難燃剤として用いられる。(B)金属水和物の(A)樹脂成分に対する組成比は、(A)樹脂成分100質量部に対して120〜250質量部、好ましくは、150〜200質量部である。120質量部未満であると実用に耐えられる難燃性が得ることができず、250質量部を超えると、本来の破断伸びが低下してしまう。
本実施の形態の樹脂組成物においては、上述の(A)樹脂成分及び(B)金属水和物のほかに、必要に応じて、(C)その他の成分として、例えば、滑剤、加工助剤、難燃助剤、無機充填剤、架橋剤、架橋助剤、酸化防止剤、金属不活性化剤、安定剤、相溶化剤、カーボンブラック、着色剤等の添加物を本発明の目的を損なわない範囲で適宜加えてもよい。
本発明の第2の実施の形態に係る絶縁電線について説明する。本実施の形態の絶縁電線は、上述のノンハロゲン難燃性樹脂組成物を含む絶縁被覆材によって、導体の表面が被覆されてなる構成を有する。以下、各構成成分について説明する。
本実施の形態の絶縁電線に用いられる導体としては、例えば、軟銅の単線又は撚線を用いることができる。また、単線又は撚線の各素線は裸線の他、錫めっき、ニッケルめっき、銀めっき、金めっき等を用いることができる。銅による樹脂組成物の金属害劣化を抑制する観点から、めっき線が好ましく、錫めっき線がさらに好ましい。線径としては、0.38〜0.61mmが好ましい。
本実施の形態の絶縁電線に用いられる絶縁被覆材は、上述のノンハロゲン難燃性樹脂組成物を含む。絶縁被覆材は、例えば、上述の樹脂組成物を導体に押出被覆して形成することができる。絶縁被覆材の肉厚としては特に制限はないが、例えば、通常0.1〜5mm程度であり、0.14〜0.25mmが好ましい。0.1mm未満であると、電気絶縁性が不足し、十分な定格電圧を得ることができないことがあり、5mmを超えると、電線の外径が太くなり、機器内での配線性、省スペース性が低下することがある。
化学架橋の場合は、有機過酸化物を架橋剤として樹脂組成物に加え、押出被覆した後に常法により加熱処理することにより架橋を行うことができる。
密閉式混練機を用いて、表1及び表2に示す配合組成で、各構成成分を混合し、材料温度200℃まで混練したものを、オープンロール機を使用してシート化した後、ペレット化した。このようにして、実施例1のノンハロゲン難燃性樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を、40mmφ押出機を用いて、外径0.48mmの錫めっき銅線(外径0.16mmの素線7本撚り)に被覆厚さ0.15mmで押出被覆した。この後、これに加速電子線を1Mrad照射して、絶縁電線を得た。なお、表2は、表1に示す配合組成における各構成成分を具体的に示したものである。
配合組成を表1及び2に示すものに変えたこと以外は、実施例1と同様にして難燃性樹脂組成物及び絶縁電線を得た。なお、実施例5においては加速電子線を照射しなかった。
配合組成を表1及び2に示すものに変えたこと以外は、実施例1と同様にして難燃性樹脂組成物及び絶縁電線を得た。
得られた難燃性樹脂組成物からなる絶縁被覆材及び絶縁電線について、以下に示す特性の評価を行った。すなわち、絶縁被覆材の引張特性、並びに絶縁電線の圧接加工性及び難燃性の評価を行った。結果を表1に示す。なお、表1において、特性が判定基準を満足するもの(合格)は、○と表記し、満足しないもの(不合格)は、×と表記した。
得られた絶縁電線から導体を抜き取り、絶縁被覆材の引張試験を引張速度500mm/分、標線間距離25mmの条件で行った。破断伸びと応力伸び曲線から求めた50%モジュラスについて、各試料3試験片の平均値を求めた。CAE解析により50%モジュラスと破断伸びの目標値をそれぞれ21MPa以上、300%以上に設定した。
得られた絶縁電線を、配線ピッチ1.5mm、端子数15のコネクタに圧接した。コネクタとしては、ストレインリリーフ部分で絶縁電線を通過させる隙間の幅が最小の部分で0.32mm、略U字端子で導体を嵌め込む隙間の幅が最小の部分で0.20mm、略U字端子の厚さ(絶縁電線の長さ方向)が0.18mmのコネクタを用いた。コネクタの端子と圧接パンチの距離は、最小のところで0.02mmになる条件で行った。圧接した10試料の絶縁電線150本について、ストレインリリーフ部分での絶縁被覆材の変形と端子周囲での絶縁被覆材の破れとを観察し、以下の基準で不合格が一つもないことを目標とした。絶縁被覆材の変形については、図3に示すように、ストレインリリーフ部分23の先端(符号4の2点鎖線で示す)より上方に絶縁被覆材12が盛り上がったものを不合格とし(×と表記)、盛り上がらなかったものを合格とした(○と表記)。絶縁被覆材12の破れについては、略正面方向からみて導体11が露出したものを不合格とした(×と表記)。
得られた絶縁電線について、試験規格UL1581の1080項に記載のVW−1垂直難燃試験を実施した。試験は、垂直に固定した絶縁電線試料に15秒接炎、15秒休止を5回繰り返した後に、60秒以内に消炎するか、下部に敷いた脱脂綿が燃焼落下物によって類焼するか、試料の上部に取り付けたクラフト紙が燃えたり、焦げたりするかを判別するものである。ここでは、5試料を試験して、いずれも60秒以内に消炎し、下部の脱脂綿及び上部のクラフト紙の類焼がないものを合格とした(○と表記)。
表1から分かるように、実施例1〜5は、ノンハロゲン難燃性樹脂組成物(絶縁被覆材)の組成を、(A)樹脂成分[(a1)融解ピーク温度が160℃以上のポリプロピレン35〜70質量%、(a2)融解ピーク温度が90℃以下のエチレン・α−オレフィン共重合体25〜60質量%、及び(a3)不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性されたエチレン系共重合体5〜20質量%を含む]100質量部に対し、(B)金属水和物を120〜250質量部に調整したものであるが、実施例1〜5のいずれも、絶縁被覆材の引張特性並びに絶縁電線の圧接性及び難燃性の判定基準を満足する。圧接加工時の外観不良を防止する上で重要な50%モジュラスと破断伸びとはトレードオフの関係にあるが、(A)樹脂成分を構成する、(a1)成分として50%モジュラスの高いポリプロピレン、(a2)成分として(B)金属水和物の受容性が高いエチレン・α−オレフィン共重合体、(a3)成分として(B)金属水和物と(A)樹脂成分の密着性を高める不飽和カルボン酸誘導体で変性されたエチレン系共重合体を、上述の配合量でブレンドすることによって、50%モジュラスと破断伸びとの両立が可能になったのである。
11 導体
12 絶縁被覆材
2 コネクタ
21 端子
22 枠体
23 ストレインリリーフ部分
3 圧接パンチ
31 圧接パンチの位置の平面図への投影
4 ストレインリリーフ部分での被覆の盛り上がりの判定基準となる線
a,b,c,d 端子と圧接パンチの距離
Claims (5)
- (A)樹脂成分[(a1)融解ピーク温度が160℃以上のポリプロピレン35〜70質量%、(a2)融解ピーク温度が90℃以下のエチレン・α−オレフィン共重合体25〜60質量%、及び(a3)不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性されたエチレン系共重合体5〜20質量%を含む]100質量部と、
(B)金属水和物120〜250質量部とを、含有するノンハロゲン難燃性樹脂組成物。 - 前記(A)樹脂成分を構成する前記(a2)融解ピーク温度が90℃以下のエチレン・α−オレフィン共重合体は、1種又は2種以上のエチレン・α−オレフィン共重合体からなる請求項1に記載のノンハロゲン難燃性樹脂組成物。
- 前記(A)樹脂成分を構成する前記(a3)不飽和カルボン酸又はその誘導体は、無水マレイン酸である請求項1又は2に記載のノンハロゲン難燃性樹脂組成物。
- 前記(A)樹脂成分を構成する前記(a3)エチレン系共重合体は、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・メチルアクリレート共重合体、及びエチレン・エチルアクリレート共重合体からなる群から選ばれる少なくとも1つの共重合体である請求項1〜3のいずれか1項に記載のノンハロゲン難燃性樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のノンハロゲン難燃性樹脂組成物を含む絶縁被覆材によって、導体の表面が被覆されてなる絶縁電線。
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