JP2017210523A - 電線もしくはケーブル用被覆材料の製造方法および電線またはケーブルの製造方法 - Google Patents
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(a)エチレン由来の構成単位の含有率が70〜95mol%の範囲にあり、炭素原子数3〜20のα−オレフィン由来の構成単位の含有率が5〜30mol%の範囲にある;
(b)ASTM D1505に準拠して求められる密度が855〜890kg/m3の範囲にある;
(c)ASTM D1238に準拠して、190℃および2.16kg荷重の条件で測定したMFRが0.1〜10g/10分の範囲にある;
(d)1H NMR測定により求められる炭素1000個当たりのビニリデン単位が0.03〜1.00個の範囲にある。
本発明の電線用被覆材料の製造方法は、後述する要件(a)〜(d)を満たすエチレン・α−オレフィン共重合体(A)1〜100質量部と、ポリオレフィン系樹脂(B)(ただし、前記成分(A)とは異なる。)0〜99質量部と、前記成分(A)および(B)の合計100質量部に対して金属水酸化物(C)50〜300質量部とを含有する樹脂組成物を架橋させる工程(以下「架橋工程」ともいう。)を含むことを特徴とする。
前記エチレン・α−オレフィン共重合体(A)(以下「エチレン系共重合体(A)」ともいう。)は、エチレン由来の構成単位と、炭素数3〜20のα−オレフィン由来の構成単位とを有する共重合体であって、後述する要件(a)〜(d)をすべて満たす。
エチレン由来の構成単位(以下「エチレン単位」ともいう。)の含有率が70〜95mol%、好ましくは75〜90mol%の範囲にあり、炭素原子数3〜20のα−オレフィン由来の構成単位(以下「α−オレフィン単位」ともいう。)の含有率が5〜30mol%、好ましくは10〜25mol%の範囲にある(ただし、エチレン単位とα−オレフィン単位との合計を100モル%とする。)。
ASTM D1505に準拠して求められる密度が855〜890kg/m3、好ましくは860〜885kg/m3の範囲にある。密度が前記範囲であることにより、柔軟性と強度とのバランスに優れた架橋体を得ることができる。
ASTM D1238に準拠して、190℃および2.16kg荷重の条件で測定したMFRが0.1〜10g/10分、好ましくは0.2〜5g/10分の範囲にある。
1H NMR測定により求められる炭素1000個当たりのビニリデン単位が0.03〜1.00個、好ましくは0.06〜0.50個、より好ましくは0.07〜0.35個の範囲にある。ビニリデン単位が前記範囲にあることは、得られる成形体の機械的強度が向上する点で好ましい。
前記エチレン系共重合体(A)におけるビニル単位数は特に限定されるものではないが、1H−NMRにより求められる炭素数1000個あたりのビニル単位数が、好ましくは0.06〜1個、より好ましくは0.07〜0.50個、さらに好ましくは0.08〜0.25個の範囲である。
前記エチレン系共重合体(A)は、バナジウム化合物と有機アルミニウム化合物とから構成されるチーグラー系触媒またはメタロセン系触媒の存在下で、エチレンと1種以上の前記α-オレフィンとを共重合させることによって製造することができるが、メタロセン系触媒が好適に用いられる。
前記ポリオレフィン系樹脂(B)としては、前記エチレン系共重合体(A)以外のポリオレフィン系樹脂であれば特に限定されないが、エチレン・ビニルエステル共重合体、ポリエチレンおよびエチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDM)から選ばれることが好ましい。
前記エチレン・ビニルエステル共重合体は、少なくともエチレンとビニルエステルとを共重合して得られる重合体である。エチレンとビニルエステルのみを共重合して得られる2元系共重合体であってもよく、この2元系共重合体の性能を阻害しない限りにおいて、他の単量体(他の極性モノマー)を併せて共重合して得られる3元系共重合体であってもよい。
前記他の単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸グリシジル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチルなどが挙げられる。また、一酸化炭素を少量共重合させることもできる。
前記ポリエチレンとしては、特に限定されず、例えば、高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン(HDPE)などを用いることができる。
前記EPDMとしては、特に限定されず、公知のEPDMを用いることができる。EPDMを構成するジエンとしては、例えば、ジシクロペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、ビニルノルボルネンなどが挙げられる。
前記金属水酸化物(C)は、金属の水酸化物であれば特に制限されない。その具体例としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マンガン、水酸化亜鉛、ハイドロタルサイトが挙げられる。これらは一種を単独で、もしくは二種以上の混合物として使用できる。特に、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム及びハイドロタルサイトからなる群より選ばれる一種以上の金属水酸化物を用いることが好ましい。中でも、水酸化マグネシウム単独、水酸化マグネシウムと水酸化マグネシウム以外の金属水酸化物の混合物、水酸化アルミニウム単独、水酸化アルミニウムと水酸化アルミニウム以外の金属水酸化物との混合物が好ましく、水酸化マグネシウム単独、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムと水酸化アルミニウムとの混合物がより好ましい。例えば、水酸化マグネシウムの市販品としては、Albemarle社製の商品名Magnifin(登録商標)H5IVがある。水酸化アルミニウムの市販品としては、昭和電工(株)製の商品名ハイジライト(登録商標)HS-330、住友化学工業(株)製の商品名CL-303がある。
金属水酸化物(C)としては、組成物中の分散性を向上させるために、表面処理剤でその表面を処理した金属水酸化物であることが好ましい。表面処理剤の具体例としては、カプリン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ミリスチン酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム、リノール酸ナトリウム等の高級脂肪酸のアルカリ金属塩;カプリン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸等の高級脂肪酸;脂肪酸アミド;脂肪酸エステル;高級脂肪族アルコール;イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルバイロホスフェート)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート等のチタンカップリング剤;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤;シリコンオイル;各種リン酸エステルが挙げられる。例えば、高級脂肪酸で表面処理した水酸化マグネシウムの市販品としては、協和化学(株)製の商品名キスマ(登録商標)5Bがある。
本発明の製造方法に用いられる樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲内で、前記成分(A)〜(C)以外の他の成分、例えば、他の合成樹脂、他のゴム、その他の添加物などを含有してもよい。
有機過酸化物の具体例は、ジクミルペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチルペルオキシ)ヘキシン−3、1,3−ビス(t−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルペルオキシ)バレレート、ベンゾイルペルオキシド、p−クロロベンゾイルペルオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキシド、t−ブチルペルオキシベンゾエート、t−ブチルペルベンゾエート、t−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、ジアセチルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、t−ブチルクミルペルオキシドなどの有機ペルオキシドが挙げられる。これらの中では、ジクミルペルオキシドが好ましい。
本発明の製造方法に用いられる樹脂組成物は、公知の方法により製造できる。例えば、各成分を同時に又は逐次的に、ヘンシェルミキサー、V型ブレンダー、タンブラーミキサー、リボンブレンダー等の混合器に装入して混合し、単軸押出機、二軸押出機等の多軸押出機又はニーダー、バンバリーミキサー等で溶融混練することにより、前記樹脂組成物を得ることができる。特に、多軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサー等の混練性能に優れた装置を使用すると、各成分がより均一に分散された高品質の樹脂組成物が得られる。また、その任意の段階で、必要に応じて添加物(例えば酸化防止剤)を添加することもできる。
前記架橋工程における前記樹脂組成物の架橋方法としては、特に限定されないが、放射線架橋、過酸化物架橋およびシラン架橋のいずれかの方法が好ましい。
放射線架橋すなわち電離性放射線照射による架橋方法により架橋体を得るには、まず、前記樹脂組成物を公知の方法で成形する。次いで、得られた被覆電線等の成形体に電離性放射線を所定量照射して架橋させる。
電離性放射線による架橋の場合、前記樹脂組成物に前記架橋助剤を含有させることが好ましい。
過酸化物架橋による架橋方法としては、公知の方法、すなわち前記架橋剤を含有する前記樹脂組成物を用いて熱処理する方法が挙げられる。
シラン架橋は、シラン変性物の成形体を架橋するものであり、シラノール縮合触媒を配合し、公知の成形機を用いて成形される。
本発明の電線用被覆材料は、前記樹脂組成物を架橋させることにより得られる。前記電線用被覆材料を用いた溶融成形によって種々の形状に成形できる。溶融成形法としては、例えば、押出成形、回転成形、カレンダー成形、射出成形、圧縮成形、トランスファー成形、粉末成形、ブロー成形、真空成形が挙げられる。得られる成形体は、他の材料との複合体、例えば積層体であってもよい。
[エチレン系共重合体の物性評価]
エチレン系共重合体の物性は以下のようにして評価した。
13C−NMRスペクトル解析により求めた。13C−NMR測定は次の条件で実施した。装置:ブルカーバイオスピン社製AVANCEIII500CryoProbe Prodigy型核磁気共鳴装置、測定核:13C(125MHz)、測定モード:シングルパルスプロトンブロードバンドデカップリング、パルス幅:45°(5.00μ秒)、ポイント数:64k、測定範囲:250ppm(−55〜195ppm)、繰り返し時間:5.5秒、積算回数:512回、測定溶媒:オルトジクロロベンゼン/ベンゼン−d6(4/1 v/v)、試料濃度:ca.60mg/0.6mL、測定温度:120℃、ウインドウ関数:exponential(BF:1.0Hz)、ケミカルシフト基準:ベンゼン−d6(128.0ppm)。
ASTM D1505に準拠して、23℃にて求めた。
<MFR>
ASTM D1238に準拠して、190℃および2.16kg荷重の条件で測定した。
1H−NMR測定(日本電子(株)製、「ECX400P型核磁気共鳴装置」)により、エチレン系共重合体の二重結合量の定量を行った。ここで、二重結合に由来するシグナルとして、ビニル型二重結合、ビニリデン型二重結合、2置換オレフィン型二重結合および3置換オレフィン型二重結合が観測される。各シグナルの積分強度から二重結合量を定量した。なお、エチレン系共重合体の主鎖メチレンシグナルをケミカルシフト基準(1.2ppm)とした。
各水素原子a〜eのピークは、下記付近に観測される。
・水素原子aのピーク:4.60ppm
・水素原子bのピーク:4.85ppm
・水素原子cのピーク:5.10ppm
・水素原子dのピーク:5.25ppm
・水素原子eのピーク:5.70ppm
二重結合量の定量式は、以下のとおりである。
・ビニル型二重結合量={(シグナルbの積分強度)+(シグナルeの積分強度)}/3
・ビニリデン型二重結合量=(シグナルaの積分強度)/2
・2置換オレフィン型二重結合量=(シグナルdの積分強度)/2
・3置換オレフィン型二重結合量=(シグナルcの積分強度)
これらの結果から、炭素数1000個あたりのビニリデン単位数(ビニリデン型二重結合量)およびビニル単位数(ビニル型二重結合量)を求めた。
<質量変化率(耐油性)>
JIS C3005で規定する耐油性試験において、電線用被覆材料からなる試験片を、ASTM D471に規定するIRM902油に120℃で18時間浸漬した後の質量変化率を求めた。
ASTM D638に準拠して, サンプル形状を4号ダンベルとし、引張速度200mm/minで測定した。
脆化温度試験機FS型((株)東洋精機製作所)を用いてJIS K7216:1980準拠で試験を行った。試験片形状はA型, 試験片数は5個, 試験片が2個又はそれ以上に分離することを破壊と定義し、計算法によって低温脆化温度を求めた。
<ポリオレフィン系樹脂(B)>
EVA;三井デュポンポリケミカル株式会社, 製品名:エバフレックス, 銘柄名:EV270, 物性値:密度950kg/m3, VA含有量28wt%, MFR(190℃)1.0g/10min
LLDPE;株式会社プライムポリマー, 製品名:エボリュー, 銘柄名:SP2030,物性値:密度922kg/m3, MFR(190℃,2.16kg荷重)2.5g/10min
<金属水酸化物>
金属水酸化物(C)として水酸化マグネシウムを用いた。
<触媒溶液の調製>
十分に窒素置換したガラス製フラスコに、ビス(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド0.63mgを入れ、更にメチルアミノキサンのトルエン溶液(Al;0.13ミリモル/リットル)1.57ml、およびトルエン2.43mlを添加することにより触媒溶液を得た。
十分に窒素置換した内容積2リットルのステンレス製オートクレーブにヘキサン912 mlおよびプロピレン200mlを挿入し、系内の温度を80℃に昇温した。引き続き、トリイソブチルアルミニウム0 .9ミリモルおよび上記の如く調製した触媒溶液2.0m l(Zrとして0.0005ミリモル)をエチレンで圧入することにより重合を開始した。水素を毎時50ml及びエチレンを連続的に供給することにより全圧を8.0kg/cm2−Gに保ち、80℃で30分間重合を行った。少量のエタノールを系中に導入して重合を停止させた後、未反応のエチレンをパージした。得られたポリマーを大過剰のメタノール中に投入することによりポリマーを析出させた。このポリマーを濾過により回収し、減圧下で一晩乾燥し、エチレン・プロピレン共重合体A−1を得た。得られたエチレン・プロピレン共重合体A−1の分析結果を表1に示す。
<触媒溶液の調製>
トリフェニルカルベニウム(テトラキスペンタフルオロフェニル)ボレート18 .4 mgをとり、トルエン5mlを加えて溶解させ、濃度が0.004mM/mlのトルエン溶液を調製した。
十分に窒素置換した容量1.5リットルの攪拌翼付SUS製オートクレーブに、23℃でヘプタン750mlを挿入した後、攪拌翼を回し、かつ氷冷しながら1−ブテン10gおよび水素250mlをさらに挿入した。次に、オートクレーブを100℃まで加熱し、更に、全圧が6KG となるようにエチレンで加圧した。オートクレーブの内圧が6KGになった所で、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)の1.0mM/mlヘキサン溶液1.0mlを窒素で圧入した。続いて、上記の如く調製した触媒溶液5mlを窒素でオートクレーブに圧入して重合を開始した。その後、5分間、オートクレーブを内温1 00℃になるように温度調整し、かつ圧力が6kgとなるように直接的にエチレンの供給を行った。重合開始5分後、オートクレーブにポンプでメタノール5mlを挿入して重合を停止し、オートクレーブを大気圧まで脱圧した。反応溶液に3リットルのメタノールを攪拌しながら注いだ。得られた溶媒を含む重合体を130℃、13時間、600torrで乾燥して10gのエチレン・1−ブテン共重合体A’−1を得た。得られたエチレン・1−ブテン共重合体A’−1の分析結果を表1に示す。
エチレン系共重合体、ポリオレフィン樹脂(B)および水酸化マグネシウム(C)を、表2に示す質量比にて配合して、ラボプラストミル((株)東洋精機製)を用い、樹脂温度190℃で溶融混練した。その後、190℃に設定したプレス成形機にて7分間加熱成形し、2mm厚みのプレスシートを得た。
表2の配合からなる組成物に変更し、表2に記載の架橋条件で架橋工程を行ったこと以外は、実施例1と同様にして架橋シートを製造して評価を行った。結果を表2に示す。
Claims (7)
- 下記要件(a)〜(d)を満たすエチレン・α−オレフィン共重合体(A)1〜100質量部と、ポリオレフィン系樹脂(B)(ただし、前記成分(A)とは異なる。)0〜99質量部と、前記成分(A)および(B)の合計100質量部に対して金属水酸化物(C)50〜300質量部とを含有する樹脂組成物を架橋させる工程を含む、電線もしくはケーブル用被覆材料の製造方法:
(a)エチレン由来の構成単位の含有率が70〜95mol%の範囲にあり、炭素原子数3〜20のα−オレフィン由来の構成単位の含有率が5〜30mol%の範囲にある;
(b)ASTM D1505に準拠して求められる密度が855〜890kg/m3の範囲にある;
(c)ASTM D1238に準拠して、190℃および2.16kg荷重の条件で測定したMFRが0.1〜10g/10分の範囲にある;
(d)1H NMR測定により求められる炭素1000個当たりのビニリデン単位が0.03〜1.00個の範囲にある。 - 前記エチレン・α−オレフィン共重合体(A)が、エチレンと、炭素数3〜8のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種との共重合体である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記ポリオレフィン系樹脂(B)が、エチレン・ビニルエステル共重合体、ポリエチレンおよびエチレン・プロピレン・ジエンゴムからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記樹脂組成物を架橋させる工程が、放射線架橋、過酸化物架橋およびシラン架橋のいずれかの方法で行われる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。
- JIS C3005で規定する耐油性試験において、前記電線もしくはケーブル用被覆材料からなる試験片を、ASTM D471に規定するIRM902油に120℃で18時間浸漬した後の質量変化率が100%以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法により得られた電線もしくはケーブル用被覆材料からなる被覆層を形成する工程を含む、電線またはケーブルの製造方法。
- 前記被覆層が電線またはケーブルの外層部である、請求項6に記載の製造方法。
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