JP2018203949A - 難燃性樹脂組成物、絶縁電線及びケーブル - Google Patents
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Abstract
Description
最初に本願発明の実施形態を列記して説明する。本願の難燃性樹脂組成物は、低密度ポリエチレン(LDPE:Low Density Polyethylene)及び直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE:Linear Low Density Polyethylene)のうち少なくとも1つを含む第1の樹脂成分と、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA:Etylene Vinyl acetate copolymer)、エチレン−アクリル酸エチル共重合体(EEA:Etylene−Vinyl acetata copolymer)及び超低密度ポリエチレン(VLDPE:Very Low Density Polyethylene)からなる群より選択される少なくとも1つを含む第2の樹脂成分と、ホスフィン酸金属塩と、を含む難燃性樹脂組成物である。難燃性樹脂組成物の総量100質量%に対し、ホスフィン酸金属塩の含有量が10質量%以下であり、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムの合計含有量が1質量%以下であり、マレイン酸変性ポリエチレンの含有量が1質量%以下であり、高密度ポリエチレンの含有量が5質量%以下である。
次に、本願の難燃性樹脂組成物、及びその製造方法の一実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。以下の図面において同一又は相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰り返さない。
本実施の形態に係る難燃性樹脂組成物は、低密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンのうち少なくとも1つを含む第1の樹脂成分と、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体及び超低密度ポリエチレンからなる群より選択される少なくとも1つを含む第2の樹脂成分と、ホスフィン酸金属塩と、を含む。
上述の通り、第1の樹脂成分は、低密度ポリエチレン(LDPE)及び直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)のうち少なくとも1つを含む。
本実施の形態に係る難燃性樹脂組成物に含まれるホスフィン酸金属塩とは、下記式(1)で表される化合物である。なお、式中R1、R2は、それぞれ、水素又は炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数12以下のアリール基であり、Mm+は、カルシウム、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、リチウム、アンモニウム、バリウム、ストロンチウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、3価の金属及び1価〜3価の遷移金属、並びにアンモニウムから選択される1種である。mは1〜3の整数である。Mとしては、カルシウム、アルミニウム、亜鉛が好ましく、より好ましくはアルミニウムである。
本実施の形態に係る難燃性樹脂組成物は、難燃性樹脂組成物の総量100質量%に対し、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムの合計含有量が1質量%以下である。難燃性樹脂組成物は、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムを実質的に含有しない(例えば、0.1質量%以下である)のが好ましい。水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムの合計含有量が1質量%以下であることにより、成形物の経時による絶縁抵抗の低下及び成形物の白化を抑制することができる。
本実施の形態に係る難燃性樹脂組成物は、必要に応じて上述した成分以外の他の添加成分を、発明の効果を損なわない範囲で含んでもよい。特に限定されないが、例えば、適量の酸化防止剤(フェノール構造又はアミン構造を有するものや、リンや硫黄原子を有する低分子量体など)、滑剤(高級脂肪酸、脂肪酸金属塩、脂肪酸アマイドやフッ素系の材料からなる滑剤など)、補強材(タルクなど)を含んでもよい。
上述のように、本実施の形態に係る難燃性樹脂組成物は、低密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンのうち少なくとも1つを含む第1の樹脂成分と、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体及び超低密度ポリエチレンからなる群より選択される少なくとも1つを含む第2の樹脂成分と、ホスフィン酸金属塩と、必要に応じて他の添加剤とを含む。但し、難燃性樹脂組成物の総量100質量%に対し、ホスフィン酸金属塩の含有量が10質量%以下であり、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムの合計含有量が1質量%以下であり、マレイン酸変性ポリエチレンの含有量が1質量%以下であり、高密度ポリエチレンの含有量が5質量%以下である。
本実施の形態に係る難燃性樹脂組成物は、上記必須の成分及び必要によりその他の成分を、二軸押出機、ロール、バンバリーミキサー等の溶融混練装置を用いて混練することにより製造することができる。その際、室温で各成分を混練した後、加熱してさらに混練してもよい。
上記難燃性樹脂組成物は、絶縁電線の絶縁被覆や、絶縁ケーブルの外被(シース)の形成に好適に用いることができる。但し、用途はこれらに限定されない。なお、単に「絶縁被覆」と言うときは、絶縁電線の絶縁被覆とともに絶縁ケーブルの外被(シース)等の絶縁材を含む意味で用いられる。
次に上記難燃性樹脂組成物から形成された最外被覆層を有する絶縁電線及びケーブルの構成について図を参照しつつ、以下に説明する。
先ず、下記の実験例(実施例、比較例)で使用した材料について述べる。各実験において使用した配合を表1〜表3に示す。表1及び表2に示す実験No.1〜No.11は実施例である。また表3に示す実験No.12,13は比較例である。表1〜表3における各成分の数値の単位は質量部である。またホスフィン酸金属塩比率とは難燃性樹脂組成物の総量100質量%に対する、難燃性樹脂組成物中に含まれるホスフィン酸金属塩の割合(単位:質量%)を示す。表1及び表2に示す実験No.1から11のうち、ホスフィン酸金属塩比率は最大で8.8質量%である(実験No.6及び実験No.8)。一方、比較例(実験No.12,13)においては、ホスフィン酸金属塩比率は15.7質量%である。
・LLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン):密度0.92g/mL、MFR0.6g/10min(MFRは、190℃・21.6kgの測定条件で測定した。以下同じである。)
(i)エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂
EVA(酢酸ビニル含量:25質量%、融点:77℃)
(ii)エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂
EEA(アクリル酸エチル含量:15質量%、融点:100℃)
(iii)超低密度ポリエチレン
VLDPE(密度0.868g/mL、融点55℃、デュローメーター硬度(ショアA)70)
(1)HDPE(高密度ポリエチレン):密度 0.951g/mL、MFR 0.8g/10min
(2)MAH−LLDPE(マレイン酸変性直鎖状低密度ポリエチレン):密度 0.928g/mL、MFR 1.5g/10min、融点 122℃、マレイン酸含有量 0.8質量%。
密度1.35g/cm3、リン含有量23−24質量%、平均粒径20−40μmのホスフィン酸金属塩を用いた。
(i)酸化防止剤
分子量1178、融点110−125℃のフェノール系酸化防止剤を用いた。
(ii)滑剤
ステアリン酸亜鉛を用いた。
(iii)カーボンブラック
算術平均粒子径38nm、窒素吸着比表面積49m2/gのカーボンブラックを用いた。
[特性評価]
(評価用シートの作製)
表1及び表2に示す配合(質量比)の各成分を、加圧ニーダーにて180℃で混練した。その後、混練物を160℃でプレス成形することにより、厚さ1mm、2mm、3mmの各シートを作製した。
下記の実験例(実施例、比較例)で行った物性等の測定方法について述べる。各評価果を表1及び表2に示す。
160℃でプレス成形した厚さ3mmのシートから試験片を作製し、JIS K7201に準拠して酸素指数を測定した。
ショアD硬度計を使用して、JIS K 7215 タイプDに準じて測定した。
160℃でプレス成形した厚さ1mmのシートから引張試験片を打ち抜き、株式会社島津製作所製オートグラフを使用して、JIS K 6251に準拠して、200mm/分の試験速度で引張試験を行った。引張試験においては、引張弾性率、引張強さ、及び引張伸びを測定した。引張弾性率は200MPa以下を合格とした。
160℃でプレス成形した厚さ2mmのシートから引張試験片を打ち抜き、株式会社東洋精機製作所製の測定機を使用して、JIS K 7216に準じて測定した。−25℃以下を合格とした(−25℃で合格した場合それ以下の温度は未実施)。
株式会社安田精機製作所製の測定機を使用して、JIS C 3005に準じ、75℃、4kgf(約39N)の条件で、10mmφの鉄棒にて押込みを行って測定した。
株式会社エー・アンド・デイ製の測定機を使用して、エタノール法にて測定した。
80℃の恒温槽中で乾燥させた厚さ1mmのシートについて、常温下で500Vの電圧で初期の体積抵抗を測定した。その後、75℃(実験No.12及びNo.13については80℃)の温水にこのシートを所定の期間(2週間、4週間、又は8週間)浸漬し、シート表面の水滴を拭き取った後、再度常温下で体積抵抗を測定した。
[体積抵抗の経時変化の評価]
実験No.7に示す難燃性樹脂組成物を成形することにより、厚さ1mmのシート状の評価用試料を2片準備した。さらに、既存のケーブルのシース用被覆材を準備し、厚さ1mmの比較用試料を作製した。それぞれの試料を75℃の恒温槽中で乾燥させた。各試料について、常温下で500Vの電圧で初期の体積抵抗を測定した。その後、シート状の評価用試料のうち1片は常温に静置し、所定の期間が経過するごとに常温下で体積抵抗を測定した。またシート状の評価用試料のうち1片、及び比較用試料は75℃の温水に浸漬し、所定の期間が経過するごとに試料を温水から取り出し、シート表面の水滴を拭き取った後、再度常温下で体積抵抗を測定した。結果を図5に示す。
[収縮力及び収縮量の評価]
次に上記実施例のうち、実験No.7の難燃性樹脂組成物から形成されるシートを代表例とし、比較対象品との間でシース(ケーブル外皮)の収縮力及び収縮量を比較した。実験No.14及び15は、比較対象品の評価結果(比較例)である。実験No.14は、既存の製品であるケーブルのシースから試料片を採取し、その試料片について収縮力及び収縮量を測定した結果である。実験No.14のシースは、難燃剤として水酸化アルミニウム又は水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物を1質量%超(約10〜15質量%)含む。実験No.15は、MAH−LLDPE(マレイン酸変性直鎖状低密度ポリエチレン)を1質量%超(約8質量%)含有する難燃性樹脂組成物を用いてケーブルを形成し、そのケーブルのシースから採取される試料片を採取し、採取した試料片の収縮力及び収縮量を測定した結果である。実験No.15で使用した難燃性樹脂組成物は、実験No.13に示す配合の難燃性樹脂組成物に相当する。
2 3心ケーブル
3 ケーブル
4 トリプレックス型ケーブル
5 単心ケーブル
6 絶縁電線
10 導体部
20 内部半導電層
30 絶縁体
40 外部半導電層
50 遮蔽部
60 押えテープ
70 シース
80 介在
90 絶縁被覆層
100 実線
101 実線
102 点線
200 実線
201 一点鎖線
202 点線
Claims (9)
- 低密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンのうち少なくとも1つを含む第1の樹脂成分と、
エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体及び超低密度ポリエチレンからなる群より選択される少なくとも1つを含む第2の樹脂成分と、
ホスフィン酸金属塩と、
を含む難燃性樹脂組成物であって、
前記難燃性樹脂組成物の総量100質量%に対し、
前記ホスフィン酸金属塩の含有量が10質量%以下であり、
水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムの合計含有量が1質量%以下であり、
マレイン酸変性ポリエチレンの含有量が1質量%以下であり、
高密度ポリエチレンの含有量が5質量%以下である、難燃性樹脂組成物。 - 前記難燃性樹脂組成物の総量に対し前記ホスフィン酸金属塩の含有量が1質量%以上である、請求項1に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記難燃性樹脂組成物の総量100質量%に対し、前記第1の樹脂成分及び前記第2の樹脂成分の合計量が85質量%以上である、請求項1又は請求項2に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記高密度ポリエチレンの含有量が1質量%以下である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記第1の樹脂成分と前記第2の樹脂成分との合計に占める前記第1の樹脂成分の割合は10質量%以上90質量%以下である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記難燃性樹脂組成物に含まれる全樹脂成分は、前記第1の樹脂成分と前記第2の樹脂成分とを含み、残部が不可避的樹脂不純物からなる、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記不可避的樹脂不純物の含有量が1質量%以下である、請求項6に記載の難燃性樹脂組成物。
- 線状の導体部と、
前記導体部の外周側を取り囲むように配置される、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の難燃性樹脂組成物から形成された最外被覆層とを有する、絶縁電線。 - 線状の導体部と、
前記導体部の外周側を取り囲むように配置される、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の難燃性樹脂組成物から形成された最外被覆層とを有する、ケーブル。
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