JP2013177610A - ノンハロゲン難燃樹脂組成物及びノンハロゲン難燃電線・ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】難燃性、機械的強度及び伸びに優れ、赤リン及びハロゲン系難燃剤を使用しないノンハロゲン難燃電線・ケーブルを提供する。
【解決手段】エチレン・酢酸ビニル共重合体５０〜８０重量部と、ポリプロピレン１０〜３０重量部と、マレイン酸変性エチレン・プロピレンコポリマ又はマレイン酸変性エチレン・ブテンコポリマ１０〜２０重量部とからなるポリマー１００重量部に対し、シラン処理水酸化マグネシウムを１００〜２５０重量部混和してなり、前記エチレン・酢酸ビニル共重合体及び前記ポリプロピレンとシラン処理水酸化マグネシウムとの界面が密着することを特徴とするノンハロゲン難燃樹脂組成物により、導体１を被覆する絶縁体層２、及び／又は絶縁電線１１を被覆するケーブルシース４を形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノンハロゲン難燃樹脂組成物及びノンハロゲン難燃電線・ケーブルに係り、特に、難燃性に優れ、かつ環境に配慮したノンハロゲン難燃電線・ケーブルに関する。

近年、ポリ塩化ビニルやハロゲン系難燃剤を使用しない環境負荷の小さなノンハロゲン難燃電線・ケーブルが、いわゆるエコ電線・ケーブルとして急速に普及している。従来のノンハロゲン難燃電線・ケーブルでは、電線の絶縁体やケーブルのシースとして、ポリオレフィンに水酸化マグネシウムをはじめとするノンハロゲン難燃剤を混和した樹脂組成物が用いられているのが一般的である。

特開２００３−１６０７０４号公報 特開平１０−２８７７７７号公報

しかしながら、水酸化マグネシウムをはじめとするノンハロゲン難燃剤を使用して電線・ケーブルを難燃化するためには、多量のノンハロゲン難燃剤を混和する必要がある。このため、電線の絶縁体やケーブルシースの機械的特性や伸びが大幅に低下する問題がある。

一方、赤リンなどの難燃助剤を加え、ノンハロゲン難燃剤を減量する方法もあるが、赤リンは燃焼時に有害なホスフィンを発生したり、廃却時にはリン酸を生成し地下水脈を汚染する懸念が指摘されることから、最近では赤リンの使用は控える傾向にある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、難燃性、機械的強度かつ伸びに優れ、赤リン及びハロゲン系難燃剤を使用しないノンハロゲン難燃電線・ケーブルを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、エチレン・酢酸ビニル共重合体５０〜８０重量部と、ポリプロピレン１０〜３０重量部と、マレイン酸変性エチレン・プロピレンコポリマ又はマレイン酸変性エチレン・ブテンコポリマ１０〜２０重量部とからなるポリマー１００重量部に対し、シラン処理水酸化マグネシウムを１００〜２５０重量部混和してなり、前記エチレン・酢酸ビニル共重合体及び前記ポリプロピレンとシラン処理水酸化マグネシウムとの界面が密着することを特徴とするノンハロゲン難燃樹脂組成物である。

請求項２の発明は、上記樹脂組成物をＵＩＣ（国際車輌連合）規格に基づき速度３００〜５００ｍｍ／ｍｉｎで引張ったときの伸び率が２００％以上である。

請求項３の発明は、上記請求項１又は２に記載のノンハロゲン難燃樹脂組成物により、導体を被覆する絶縁体層を形成したことを特徴とするノンハロゲン難燃電線である。

請求項４の発明は、上記請求項１又は２に記載のノンハロゲン難燃樹脂組成物により、絶縁電線を被覆するケーブルシースを形成したことを特徴とするノンハロゲン難燃ケーブルである。

本発明によれば、高難燃性を有し、かつ架橋処理をしなくても機械的特性に優れた環境に優しいノンハロゲン難燃樹脂組成物及びノンハロゲン電線・ケーブルを得ることができる。

本発明に係る好適な一実施形態の難燃ケーブル（難燃電線を含む）を示す断面図である。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は本発明に係るノンハロゲン難燃電線・ケーブルの好適な実施の形態を示した断面図である。

図１に示すように、本実施の形態のノンハロゲン難燃ケーブル（以下、難燃ケーブル）１０は、２本並列のノンハロゲン難燃電線（以下、難燃電線）１１を介在３と共に対撚りして構成されるコアの外周に、ノンハロゲン難燃樹脂組成物からなるケーブルシース（シース）４を被覆したものである。

本実施の形態の難燃電線１１は、導体１の外周に、ノンハロゲン難燃樹脂組成物からなる絶縁体（層）２を被覆したものである。

導体１はＣｕ或いはＣｕ合金、介在３はポリプロピレンで構成される。

絶縁体２及びシース４を構成する樹脂組成物は、エチレン・酢酸ビニル共重合体（以下、ＥＶＡ）とポリプロピレン（以下、ＰＰ）のブレンドポリマーにマレイン酸変性エチレン・プロピレンコポリマ又はマレイン酸変性エチレン・ブテンコポリマを加え、難燃剤としてシラン処理水酸化マグネシウムを混和したものである。

各材料の配合割合は、ＥＶＡ５０〜８０重量部と、ＰＰ１０〜３０重量部と、マレイン酸変性エチレン・プロピレンコポリマ又はマレイン酸変性エチレン・ブテンコポリマ１０〜２０重量部とからなるポリマー１００重量部に対し、シラン処理水酸化マグネシウムが１００〜２５０重量部である。

ＰＰとしては、アイソタクチックＰＰまたはシンジオタクチックＰＰが挙げられ、ホモＰＰ、ブロックＰＰ、エチレン系の共重合成分を含むランダムＰＰのいずれでもよい。

ＥＶＡを５０〜８０重量部、ＰＰを１０〜３０重量部の割合とした理由は、ＥＶＡが５０重量部未満では難燃性が低く、８０重量部を超えるとＰＰの割合が少なくなり、機械的特性（特に耐加熱変形性）が著しく低下するからである。より好ましくは、ＥＶＡを５０〜６０重量部、ＰＰを２０〜３０重量部とする。

マレイン酸変性エチレン・プロピレンコポリマ又はマレイン酸変性エチレン・ブテンコポリマは、ブレンドポリマー（ＥＶＡとＰＰ）とシラン処理水酸化マグネシウムとの界面を密着させて強度を向上させる機能を持つ。マレイン酸変性エチレン・プロピレンコポリマ又はマレイン酸変性エチレン・ブテンコポリマは、従来の難燃電線・ケーブルに用いられていたポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンエチルアクリレートコポリマ、エチレン・酢酸ビニルコポリマのマレイン酸変性タイプに比べて、ＥＶＡ／ＰＰアロイの相溶化剤としての機能に優れ、かつＭ−ＰＯ自身の結晶量が少ないため、難燃剤の高充填系（難燃剤を多量に混和した樹脂組成物）における伸びの低下が少ない。マレイン酸変性エチレン・プロピレンコポリマ又はマレイン酸変性エチレン・ブテンコポリマを１０〜２０重量部に規定した理由は、マレイン酸変性エチレン・プロピレンコポリマ又はマレイン酸変性エチレン・ブテンコポリマが１０重量部未満の場合、ポリオレフィンと金属水酸化物との密着が弱く、十分な機械的強度が得られず、マレイン酸変性エチレン・プロピレンコポリマ又はマレイン酸変性エチレン・ブテンコポリマが２０重量部を超えると絶縁体２又はシース４の伸びが大幅に低下するからである。

シラン処理水酸化マグネシウムの表面処理に用いるシランカップリング剤としては、ビニルトリエトキシシラン、メタクリルシラン、アミノシラン等が挙げられ、これらを周知の手法により表面処理して使用する。シラン処理水酸化マグネシウムの混和量を１００〜２５０重量部に規定した理由は、１００重量部未満の場合、難燃性が不十分であり、２５０重量部を超えると、機械的特性（特に伸び）が大幅に低下するからである。また、シラン処理水酸化マグネシウムに、ステアリン酸などの脂肪酸処理水酸化マグネシウムを適宜加えても差し支えない。

これらの割合で配合した難燃樹脂組成物で形成された絶縁体２またはシース４は、ＵＩＣ（国際車輌連合）規格に基づき速度３００〜５００ｍｍ／ｍｉｎで引張したとき、その伸び率が２００％以上である。

上記伸び率は以下の方法により求めることができる。
絶縁体又はシースをダンベル状に切り抜き、ダンベル状試験片の中央部（幅５ｍｍ、長さ２０ｍｍ以上）に一定の長さの標線を付け（標線間隔＝Ｌ₀）、これを引張試験機で引張り、破断時の標線間距離をＬ₁とし、伸び率Ｅ₀を下記式により求める。
Ｅ₀＝｛(Ｌ₁−Ｌ₀)／Ｌ₀｝×１００

本実施の形態の難燃電線・ケーブルの作用効果を説明する。

本実施の形態の難燃電線１１は、ＥＶＡとＰＰのブレンドポリマーにマレイン酸変性エチレン・プロピレンコポリマ又はマレイン酸変性エチレン・ブテンコポリマを加えることにより、ＥＶＡとＰＰの相溶性を向上させ、絶縁体２及びシース４に、難燃性を高くすべく多量の難燃剤を混和しても伸びが良好である。特にＵＩＣ（国際車輌連合）規格の速度３００ｍｍ／ｍｉｎでの引張試験においても十分な特性を有するものである。

また、絶縁体２は高融点のＰＰを効果的に分散させることにより、架橋しなくても耐加熱変形性が良好である。

難燃電線１１は定格温度１０５℃までは非架橋で使用することができる（機械的強度を保持し得る）が、用途に応じて電子線や紫外線等の放射線を照射したり、有機過酸化物を用いて周知の方法で架橋処理して用いてもかまわない。

また、本実施の形態の難燃ケーブル１０は、難燃電線１１の絶縁体２と同じ樹脂組成物でシース４を形成しているので、難燃ケーブル１０も難燃電線１１と同様の作用効果を有する。

本発明においては、上記の成分に加えて架橋助剤、難燃助剤、酸化防止剤、滑剤、安定剤、充填剤、着色剤、シリコーン等を添加してもよい。

図１の難燃ケーブル１０は、絶縁体２とシース４の両方を上記の樹脂組成物で構成したものであるが、本発明に係る難燃ケーブル１０は、シース４のみを上記の樹脂組成物で構成してもよい。

絶縁体２及びシース４を構成する難燃性組成物は円形の電線・ケーブルの他に、例えば平形ケーブルや、エスカレータのバンドレール、難燃フィルムにも適用可能である。

次に、本発明の実施の形態について、実施例に基づいて説明するが、本発明の実施の形態はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例（電線）１〜３）
１．試料の作製
実施例及び比較例共に表１に記載した成分を１８０〜２００℃に保持した３リットルニーダに投入して混練し、混練後１８０℃に保持した４０ｍｍ押出機（長径比Ｌ／Ｄ＝２４）を用いて、２ＳＱの銅撚り線上に厚さ１ｍｍで押出被覆して難燃電線を作製した。
（実施例（ケーブル）１〜６）
ケーブルは、難燃電線をポリプロピレン介在と共に対撚りしたコアの上に、１８０℃に保持した４０ｍｍ押出機（長径比Ｌ／Ｄ＝２４）を用いて表１に示すノンハロゲン樹脂組成物をシース（厚さ約１ｍｍ）として押出し、ケーブル（図１）を作製した。
（比較例（ケーブル）１〜６）
表２に示した配合の樹脂組成物を用いて、実施例（ケーブル）１〜６と同様にしてケーブルを作製した。

各電線・ケーブルの評価方法は以下のようにして行った。
（１）引張特性
電線については、導体を抜き取って得られたチューブをＪＩＳ Ｃ３００５に準拠して引張試験を行った。ケーブルについては、シースを剥ぎ取り、これをダンベル３号に切り抜き、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して引張試験を行った。引張速度はいずれも３００ｍｍ／ｍｉｎ（ＵＩＣ Ｃｏｄｅ８９７参考）とした。引張強さと伸び率の目標は、それぞれ１２ＭＰａ≦、２５０％≦とした。
（２）耐加熱変形性
耐加熱変形性は、ＵＩＣ Ｃｏｄｅ８９７に準拠して評価した。電線については、導体を抜き取らずそのまま用いた。ケーブルについては、長さ４０ｍｍ、幅はケーブル円周の約１／３となるように調整した。これらの試料を１００℃に保持した恒温層内で１６時間予熱し、その後所定の荷重を掛けて１００℃×４時間試験した。変形量の目標は５０％以下とした。荷重の計算は下式による。
Ｆ（Ｎ）＝０．８√（２Ｄｅ−ｅ²）
ｅ：シースまたは絶縁体の厚さ（ｍｍ），Ｄ：ケーブルの平均外径（ｍｍ）
（３）難燃性
電線及びケーブルをＵＩＣ Ｃｏｄｅ８９７に準拠して、垂直（傾斜角９０°）における難燃性を評価した。評価の基準は、約６０秒着火後、３０秒以内に消化したものを合格、３０秒を超えて燃焼するものを不合格とした。

表１に示したように、難燃電線の実施例１〜３及び難燃ケーブルの実施例１〜６はいずれも引張特性、伸び、耐加熱変形性及び難燃性のいずれの項目においても優れていることが分かる。

一方、ＥＶＡが規定量より少なくＰＰが多い比較例１は、難燃性が不合格となり、反対にＥＶＡが規定量を超えてＰＰが少ない比較例２は引張強さと耐加熱変形性が目標を下回った。

マレイン酸変性エチレン・プロピレンコポリマ又はマレイン酸変性エチレン・ブテンコポリマ及び難燃剤が規定量未満である比較例３は、引張強さや耐加熱変形性が低く、かつ難燃性が不合格となった。マレイン酸変性エチレン・プロピレンコポリマ又はマレイン酸変性エチレン・ブテンコポリマが規定量を超える比較例４は、伸びが低下していた。本発明以外のマレイン酸変性ポリマを使用した比較例５は伸びが劣った。また、難燃剤が規定範囲を超える比較例６は引張強さ及び伸びが目標を満足しなかった。

１ 導体
２ 絶縁体層
３ 介在
４ シース
１０ 難燃ケーブル
１１ 難燃電線

Claims (4)

1. エチレン・酢酸ビニル共重合体５０〜８０重量部と、ポリプロピレン１０〜３０重量部と、マレイン酸変性エチレン・プロピレンコポリマ又はマレイン酸変性エチレン・ブテンコポリマ１０〜２０重量部とからなるポリマー１００重量部に対し、シラン処理水酸化マグネシウムを１００〜２５０重量部混和してなり、
   前記エチレン・酢酸ビニル共重合体及び前記ポリプロピレンとシラン処理水酸化マグネシウムとの界面が密着することを特徴とするノンハロゲン難燃樹脂組成物。
2. 上記樹脂組成物をＵＩＣ（国際車輌連合）規格に基づき速度３００〜５００ｍｍ／ｍｉｎで引張ったときの伸び率が２００％以上である請求項１記載のノンハロゲン難燃樹脂組成物。
3. 上記請求項１又は２に記載のノンハロゲン難燃樹脂組成物により、導体を被覆する絶縁体層を形成したことを特徴とするノンハロゲン難燃電線。
4. 上記請求項１又は２に記載のノンハロゲン難燃樹脂組成物により、絶縁電線を被覆するケーブルシースを形成したことを特徴とするノンハロゲン難燃ケーブル。

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