JP3445119B2 - 難燃性組成物およびこれを用いた難燃性電線・ケーブル - Google Patents

難燃性組成物およびこれを用いた難燃性電線・ケーブル

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雅之 大越
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリオレフィンを
ベースとしたノンハロゲン系の難燃性組成物およびこれ
を用いた難燃性電線・ケーブルに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、電線・ケーブルの被覆材料、
建築材料、家庭用材料、電機電子部品用材料などとし
て、ポリオレフィンをベースとした組成物が広く用いら
れている。
【0003】しかしながら、ポリオレフィンが易燃性ポ
リマーであることから、防災対策として、近年、その難
燃化が求められ、特に、燃焼時の安全性の面から、煙の
発生量が少なく、ハロゲン化水素ガス等の有害ガスが発
生するおそれのない難燃化技術の確立が強く求められて
いる。
【0004】このため、低発煙性でハロゲンを含まない
難燃剤を用いた、いわゆるノンハロゲンの難燃性ポリオ
レフィン組成物の開発が盛んに行われており、その代表
的なものとして、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシ
ウム等の金属水和物を大量に添加して難燃化したものが
知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の組成物は、金属水和物の大量の添加によってポリオレ
フィン本来の特性が損なわれ、ハロゲン系難燃剤を用い
た組成物に比べて、引張強さ等の機械的特性に乏しいと
いう難点があった。また、水酸化アルミニウムを添加し
たものでは、水酸化アルミニウムの脱水温度が低いため
に、加工時の温度が高いと成型物が発泡現象を起こすと
いう問題があった。
【0006】本発明はこのような従来の事情に対処して
なされたもので、燃焼時の煙の発生量が少なく、ハロゲ
ン化水素ガス等の有害ガスも発生しないノンハロゲンの
ポリオレフィンをベースとした難燃性組成物であって、
難燃性が良好で、かつ、引張強さなどの機械的特性に優
れ、また、加工温度が高くとも成型物が発泡することの
ない難燃性組成物およびこれを用いた難燃性電線・ケー
ブルを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポリオレフィ
ンを主成分とするノンハロゲン組成物であって、(イ)
脱水開始温度が250℃以下の水酸化アルミニウムと、
(ロ)脱水開始温度が350℃以上の水酸化アルミニウム
とを含有することを特徴とする電線・ケーブル被覆用
燃性組成物である。
【0008】また、本発明は、前記難燃性組成物からな
る被覆を有することを特徴とする難燃性電線・ケーブル
である。
【0009】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明の難燃性組成物において使用されるポリオレフィン
としては、低密度ポリエチレン(LDPE)、中密度ポ
リエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDP
E)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、直鎖状低
密度ポリエチレン(LLDPE)、ポリプロピレン(P
P)、エチレン・アクリル酸エチル共重合体(EE
A)、エチレン・アクリル酸メチル共重合体(EM
A)、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチ
レン・プロピレン共重合体、エチレン・プロピレン・ジ
エン三元共重合体などが例示され、これらは単独または
混合して使用することができる。本発明においては、な
かでも、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・ア
クリル酸エチル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合
体およびエチレン・プロピレン共重合体の群から選ばれ
た少なくとも 1種を使用した場合に本発明による効果が
大きいことから望ましく、特に、電線・ケーブルの用途
には、エチレン・プロピレン共重合体の使用が、可とう
性が良好で、かつ、機械的特性の低下が少ないことから
望ましい。
【0010】また、(イ)の脱水開始温度が 250℃以下
の水酸化アルミニウムとしては、一般式Al2 O 3 ・nH2
O で表される通常の未変性の水酸化アルミニウムがあげ
られ、なかでも平均粒径が 1μm以下のものが、分散性
の点から望ましい。市販品を例示すると、例えば昭和電
工社製のハイジライト H-42M(商品名)等があげられ
る。
【0011】さらに、このような水酸化アルミニウムと
ともに併用される(ロ)の脱水開始温度が 350℃以上の
水酸化アルミニウムとしては、上記のような通常の水酸
化アルミニウムの表面層にシュウ酸等を付加したしたも
のがあげられ、なかでも平均粒径が 1μm以下のもの
が、分散性の点から望ましい。市販品を例示すると、例
えばアルコアケミカル社製の BAO(商品名)等があげら
れる。
【0012】これらの(イ)の脱水開始温度が 250℃以
下の水酸化アルミニウムと、(ロ)脱水開始温度が 350
℃以上の水酸化アルミニウムは、燃焼時に分子中の水分
子が解離して気化する際の吸熱効果により昇温を抑制し
て難燃効果を発揮するものであるが、併用によって、そ
れぞれ単独では得られない優れた難燃効果をポリオレフ
ィン組成物に付与するとともに、高温加工時の発泡現象
を抑制し、さらに組成物の機械的特性の低下を防止す
る。
【0013】ここで、併用による難燃効果について説明
する。ポリオレフィンは、熱分解開始温度が約 250℃、
熱分解ピーク温度が約 400℃、熱分解終了温度が約 430
℃のポリマーである。一方、(イ)の水酸化アルミニウ
ムの脱水開始温度はポリオレフィンの分解開始温度であ
る 250℃以下、(ロ)の水酸化アルミニウムの脱水開始
温度はポリオレフィンの分解が進んでピークを迎える 3
50℃以上である。したがって、これらを併用することに
より、ポリオレフィンの分解開始から終了に至るまでの
間、すなわち、ポリオレフィンから可燃性ガスが発生す
る全温度領域のほぼ全体にわたって、(イ)および/ま
たは(ロ)の水酸化アルミニウムから水分子が解離して
昇温を抑制するため、優れた難燃効果が付与され、ま
た、高温加工時の発泡現象が抑制される。なお、このよ
うな併用効果は、(ロ)の水酸化アルミニウムが、ポリ
オレフィンの分解ピーク温度で分解を開始するものであ
る場合に特に大きく、したがって、本発明においては、
(ロ)の水酸化アルミニウムとして、ポリオレフィンの
熱分解ピーク温度もしくはその温度に近い 370℃〜430
℃程度の脱水開始温度を有するものの使用がより望まし
い。
【0014】なお、(ロ)の水酸化アルミニウムとして
例示した、シュウ酸により化学処理した水酸化アルミニ
ウムは、シュウ酸のカルボキシル基とポリオレフィンの
C-H結合との相互作用により、ポリオレフィンの引張強
さを増大させる効果も併せ有する。
【0015】これら(イ)および(ロ)の水酸化アルミ
ニウムのポリオレフィンに対する配合量は、(イ)の水
酸化アルミニウムを10〜100 重量部、(ロ)の水酸化ア
ルミニウムを50〜140 重量部とし、かつ、合計量で80〜
150 重量部の範囲とすることが望ましい。(イ)の水酸
化アルミニウムが10重量部未満であるか、(ロ)の水酸
化アルミニウムが50重量部未満であるか、あるいはこれ
らの合計量で80重量部未満では難燃性が不十分となり、
逆に、(イ)の水酸化アルミニウムが 100重量部を越え
るか、(ロ)の水酸化アルミニウムが 140重量部未満を
越えるか、あるいはこれらの合計量で 150重量部を越え
ると機械的特性が低下する。
【0016】本発明の難燃性組成物には、難燃性をさら
に高める目的で、シリコーン系難燃助剤を配合すること
ができる。すなわち、上記の水酸化アルミニウムは、分
子中の水分子の解離気化により難燃効果を発揮するもの
であるが、シリコーン系難燃助剤は、燃焼時に形成され
る Si-C 結合によりチャーを固くして燃焼を制御するも
のであり、その配合によって、気相、固相両面からの難
燃化を図ることが可能となり、難燃性をさらに高めるこ
とができる。このようなシリコーン系難燃助剤を具体的
に例示すると、例えば、東レダウシリコーン社製の DC4
-7081 (商品名)等がある。
【0017】また、本発明の難燃性組成物には、以上の
各成分のほか、必要に応じて、本発明の効果を阻害しな
い範囲で、可塑剤、軟化剤、老化防止剤、充填剤、加工
助剤、架橋剤、架橋助剤、滑剤、着色剤、その他の添加
剤を、本発明の効果を阻害しない範囲で配合することが
できる。例えば、可塑剤としては、ステアリン酸、オレ
イン酸等の脂肪酸およびそれらの金属塩等が、軟化剤と
しては、鉱物油、ワックス、パラフィン類等が、また、
老化防止剤としては、エステル系、アミド系等があげら
れる。さらに、上述したシリコーン系難燃助剤以外の他
の難燃助剤も、本発明の効果を阻害しない範囲で配合す
ることができる。
【0018】本発明の難燃性組成物は、以上の各成分を
バンバリーミキサー、タンブラー、加圧ニーダ、混練押
出機、ミキシングローラ等の通常の混練機を用いて均一
に混練することにより容易に製造することができる。
【0019】また、このようにして得られた難燃性組成
物を、導体外周に直接もしくは他の被覆を介して押出被
覆するか、あるいはテープ状に成形したものを巻付ける
ことにより、本発明の難燃性電線・ケーブルが製造され
る。
【0020】なお、組成物は、被覆後もしくは成形後、
必要に応じて常法により架橋される。
【0021】本発明の難燃性組成物は、ノンハロゲンで
あって、かつ、難燃性が良好で、また、可とう性、電気
特性、機械的特性等にも優れているうえ、高温加工時に
成型物が発泡することもないので、各種被覆材料、成形
材料として様々な用途に広く用いることができ、特に、
難燃性電線・ケーブルの被覆材料として有用である。こ
のように本発明の難燃性組成物においては、ポリオレフ
ィンを主成分とするノンハロゲン組成物中に、脱水開始
温度が異なる 2種類の特定の水酸化アルミニウムを含有
しているので、機械的特性等のポリオレフィン本来の優
れた特性が損なわれることなく、優れた難燃性が付与さ
れるうえ、高温加工時の発泡現象も防止される。
【0022】また、本発明の難燃性電線・ケーブルにお
いては、このような優れた特性を具備した難燃性組成物
からなる被覆を有しているので、ノンハロゲンの難燃性
電線・ケーブルとして信頼性の高いものとなる。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例により詳細に説明する。
【0024】実施例1 エチレン・プロピレンゴム(EPゴム)(三井石油化学
社製 商品名 EPT-1045 :分解開始温度 251℃ 分解ピ
ーク温度 400℃ 分解終了温度 432℃) 100重量部と、
水酸化アルミニウム(昭和電工社製 商品名ハイジライ
トH-42M :脱水開始温度 250℃ 脱水ピーク温度 305℃
脱水終了温度 317℃)30重量部と、シュウ酸処理水酸
化アルミニウムの(アルコアケミカル社製 商品名 BA
O:脱水開始温度 373℃ 脱水ピーク温度 405℃ 脱水
終了温度 424℃) 120重量部と、カップリング剤(味の
素社製 商品名プレンアクトTTS ) 2重量部と、ステア
リン酸 1重量部と、老化防止剤(旭電化社製 商品名ア
デカ AO-23) 2重量部と、受酸剤(三井金属社製 商品
名亜鉛華1号) 5重量部と、架橋剤(化薬アクゾ社製商
品名 SWC-40C) 8重量部と、架橋助剤のトリアリルイソ
シアヌレート(TAIC) 3重量部とをニーダーを用い
て90℃の温度で 5分間混練して難燃性組成物を得た。
【0025】次いで、この組成物をプレス機にて 160℃
×40分間、 200kgf/cm2 の条件で加熱加圧成型してシー
トを作製し、JIS に準拠して特性を調べた。また、高温
加工性を評価するため、成型時の加熱温度を 250℃に昇
温して発泡の有無を調べた。これらの結果を表1に組成
とともに併せ示す。
【0026】なお、特性のうち酸素指数は JIS K 7201
に、その他の特性は JIS K 6301 にそれぞれ基づき測定
したものである。
【0027】また、上記したEPゴムの各熱分解温度
は、TG−DTAによる窒素ガス雰囲気下、昇温速度20
℃/minの条件での測定値、また、両水酸化アルミニウム
の各脱水温度は、DSCによる窒素ガス雰囲気下、昇温
速度20℃/minの条件での測定値である。
【0028】実施例2、3 配合成分および配合量を表1に示すように変えた以外
は、実施例1と同様にして難燃性組成物を得、さらに、
シートを作製して実施例1と同様の特性評価を行った。
結果を表1に併せ示す。なお、実施例3において使用し
たシリコーン系難燃助剤は東レダウシリコーン社製のDC
4-7081(商品名)である。
【0029】比較例1、2 本発明との比較のために、一方の水酸化アルミニウムの
みを単独配合とした例について、実施例と同様の特性評
価を行った。結果を組成とともに表1に併せ示す。
【0030】
【表1】
【0031】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明の難燃性組成物は、脱水開始温度の低い水酸化アル
ミニウムと脱水開始温度の高い水酸化アルミニウムを組
み合わせて配合するようにしたので、ノンハロゲンの優
れた難燃性を有するとともに、機械的特性その他の特性
も良好で、高温加工時に発泡することもない。
【0032】また、本発明の難燃性電線・ケーブルは、
このような特性を有する組成物による被覆を有するの
で、ノンハロゲンの優れた難燃性を有し、かつ、可とう
性や電気特性等の電線・ケーブルが具備すべきその他の
特性にも優れている。
【0033】

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリオレフィンを主成分とするノンハロ
    ゲン組成物であって、(イ)脱水開始温度が250℃以下
    の水酸化アルミニウムと、(ロ)脱水開始温度が350℃
    以上の水酸化アルミニウムとを含有することを特徴とす
    電線・ケーブル被覆用難燃性組成物。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の電線・ケーブル被覆用
    燃性組成物において、ポリオレフィン100重量部あた
    り、(イ)の水酸化アルミニウム10〜100重量部と、
    (ロ)の水酸化アルミニウム50〜140重量部とを、合計
    量で80〜150重量部含有することを特徴とする電線・ケ
    ーブル被覆用難燃性組成物。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の記載の電線・ケ
    ーブル被覆用難燃性組成物において、(イ)の水酸化ア
    ルミニウムの平均粒径が1μm以下であることを特徴と
    する電線・ケーブル被覆用難燃性組成物。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項記載の
    線・ケーブル被覆用難燃性組成物において、(ロ)の水
    酸化アルミニウムの平均粒径が1μm以下であることを
    特徴とする電線・ケーブル被覆用難燃性組成物。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1項記載の
    線・ケーブル被覆用難燃性組成物において、ポリオレフ
    ィンが、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・ア
    クリル酸エチル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合
    体およびエチレン・プロピレン共重合体の群から選ばれ
    た少なくとも1種からなることを特徴とする電線・ケー
    ブル被覆用難燃性組成物。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1項記載の
    線・ケーブル被覆用難燃性組成物において、酸素指数が
    26以上であることを特徴とする電線・ケーブル被覆用
    燃性組成物。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至6のいずれか1項記載の
    線・ケーブル被覆用難燃性組成物において、シリコーン
    系難燃助剤が配合されてなることを特徴とする電線・ケ
    ーブル被覆用難燃性組成物。
  8. 【請求項8】 請求項1乃至7のいずれか1項記載の難
    燃性組成物からなる被覆を有することを特徴とする難燃
    性電線・ケーブル。
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