JP3953694B2

JP3953694B2 - 絶縁電線・ケーブル

Info

Publication number: JP3953694B2
Application number: JP28646799A
Authority: JP
Inventors: 一己伊藤; 潔大竹; 岡田　　健; 希典栗原
Original assignee: SWCC Showa Cable Systems Co Ltd
Current assignee: SWCC Showa Cable Systems Co Ltd
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2019-10-07
Also published as: JP2001110251A

Description

【０００１】
【産業上の技術分野】
本発明は、焼却および廃棄処理時に有害なハロゲン系ガスが発生したり、重金属化合物が溶出することのない絶縁電線・ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、焼却時のダイオキシンの発生等の問題により、絶縁電線・ケーブルの被覆材においても、従来用いられていたポリ塩化ビニルや分子中に臭素や塩素を含有するハロゲン系難燃剤を配合した樹脂組成物に代わるノンハロゲン系難燃材料を使用した、環境配慮型の絶縁電線・ケーブルが使用され始めている。それらの絶縁電線・ケーブルにおいては、被覆材として、ポリ塩化ビニルやハロゲン系難燃剤を配合した樹脂組成物と同等の難燃性を付与するために、ポリオレフィン系のポリマーに金属水和物等の無機充填剤を添加した組成物が用いられている。
【０００３】
ところで、前記のポリオレフィン系ポリマーにポリ塩化ビニルやハロゲン系難燃剤を含有させた難燃性樹脂組成物と同等の難燃性を付与するためには、多量の金属水和物等の無機充填剤を添加する必要がある。しかし、ポリオレフィン系ポリマーに多量の金属水和物等の無機充填材を添加すると、難燃性は得られるものの、押出し加工性や機械的特性、耐候性が劣るという問題があった。
【０００４】
押出し加工性や機械的特性を改善するために、ポリマーとして、ＥＥＡ（エチレン・アクリル酸エチル共重合体）やＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合体）等の比較的柔らかく、充填剤保持率の良好なものを用いることも行われているが、この種の柔らかい材料をケーブルの最外層の被覆に用いると、ケーブルを延線時に管路を通したり、様々な環境下で布設した時に、ケーブル外表面に傷が付きやすく、耐外傷性が劣るという欠点があった。耐外傷性を改善するために、強度の強いポリオレフィン系ポリマーをベースとしたノンハロゲン難燃材料の検討も行われているが、この種の強度の強いポリマーは金属水和物等の無機充填剤を多量に充填すると、機械特性、特に低温での伸び特性が極端に低下するという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの問題を解決するために、絶縁電線・ケーブルの被覆層を２層構造とする方法が考えられ、絶縁電線の被覆層を２層構造として、内層をオレフィン系樹脂組成物、外層を高機能ポリマー組成物で形成する方法や、内層をポリオレフィン系樹脂に無機水和物および赤リンを配合した難燃性組成物、外層をポリオレフィン系樹脂に無機水和物を配合し、赤リンを含有しない難燃性組成物で形成する方法、また内層をポリオレフィン系樹脂に金属水和物および赤リンを配合した組成物、外層をポリオレフィン系樹脂にポリリン酸アンモニウム系難燃剤を配合した難燃性組成物で形成する方法なども行われているが、これらの方法ではいずれの方法においても高度な難燃性、押出し加工性、機械的特性、耐外傷性及び耐候性のすべてに良好な特性を得られていないのが現状であった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、被覆材としてポリ塩化ビニルやハロゲン系難燃剤を含有する樹脂組成物を用いることなく、高度の難燃性を持ち、しかも優れた押出し加工性、機械的特性、耐外傷性及び耐候性を有し、埋立て、焼却等の廃棄処理時にダイオキシンや重金属化合物、腐食性ガス等の有害物質を発生することのない環境調和型絶縁電線・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】
前記課題を解決するために、本発明は、絶縁電線・ケーブルにおいて、絶縁体および／またはシースとしてゴム・プラスチックからなる被覆層の全断面積の外層側の１０％〜５０％が重量平均分子量３０万以上のポリエチレンをベースポリマーとするノンハロゲン難燃性組成物からなり、前記被覆層の内層側の部分がポリオレフィン系ポリマーからなることや、前記ポリオレフィン系ポリマーは密度０．９２５以上のポリエチレン、ポリエチレンコポリマー、ポリプロピレンのうち１種以上からなることを特徴とするものである。また、前記ノンハロゲン難燃性組成物は水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウムのうち１種以上を前記ノンハロゲン難燃性組成物全量の２５重量％以上と、粘度１万ｃｐ以上のオルガノポリシロキサンか赤燐のいずれかまたは両方を全量で１重量％以上含有することを特徴とするものである。また、最外層被覆層の前記ノンハロゲン難燃性組成物中に紫外線吸収剤や光安定剤を含有してなることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明では、前記被覆層の断面積の外層側１０％〜５０％に前記ノンハロゲン難燃性組成物からなる被覆層を設けたことにより、内層側が可燃性のポリオレフィン系ポリマーであっても、絶縁電線・ケーブルとして自己消火性を有するものである。またこのような構成としたことにより、従来被覆層全層にノンハロゲン難燃性組成物を使用していた場合に比べて、内層側は通常のポリオレフィン系ポリマーを使用できるため加工性が非常に良く、外層側も押出し量が減少することにより加工性が向上する。
【０００９】
前記内層側のポリオレフィン系ポリマーとしては、密度が０．９２５以上のポリエチレン、ポリエチレンコポリマー、ポリプロピレンのうちの１種を使用することにより耐外傷性は良好となる。前記被覆層の断面積比で外層側１０％〜５０％のノンハロゲン難燃性組成物中に、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウムのいずれか１種、または１種以上を前記ノンハロゲン難燃性組成物中の２５重量％以上と、粘度１万ｃｐ以上のオルガノポリシロキサンか赤燐のいずれか、または両方を全量で１重量％以上を添加することにより、高度な難燃性が得られる。前記最外層側のノンハロゲン難燃性組成物のベースポリマーは、重量平均分子量３０万以上のものを用いることにより、耐外傷性が向上し、前記ノンハロゲン難燃性組成物中に紫外線吸収剤や光安定剤を含有することにより、耐候性が向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
図１に本発明による絶縁電線・ケーブルの断面を示す。本発明は、絶縁電線・ケーブル１の周囲に設けた被覆材の断面積比で１０％〜５０％を占めるノンハロゲン難燃性組成物からなる外層２およびポリオレフィン系ポリマーからなる内層３より構成される。
【００１２】
前記本発明の構成は、絶縁電線・ケーブルの外径に関わらず用いることができるが、外径が大きい高圧電力ケーブルにおいては、本構成を用いることによる効果はより顕著なものとなる。ケーブルの外径が大きい高圧電力ケーブルにおいては、延線時にケーブルの外表面に傷が付きやすいため、被覆層を難燃化するには強度の強い材料を用いることが好ましいが、被覆層全体を強度の強いベースポリマーを使用したノンハロゲン難燃性組成物により難燃化しようとすると、多量の無機水和物充填剤が使われるため押出し加工性が悪くなるという問題がある。しかし、本発明の前記被覆材の断面積比で外層側１０％〜５０％をノンハロゲン難燃性組成物で構成し、残りの内層側をポリオレフィン系ポリマーで構成したものでは、外層側は前記無機水和物充填剤を含有したノンハロゲン難燃性組成物の押出し量が減少することにより、また内層側は通常のポリオレフィン系ポリマーを用いることにより押出し加工性が良好となるため、外層側に強度の強いベースポリマーを使用することが可能となる。また内層側にはポリオレフィン系ポリマーのうち密度が０．９２５以上の高密度のポリエチレン、ポリエチレンコポリマー、ポリプロピレンを使用することにより、耐外傷性が向上する。前記ポリオレフィン系ポリマーののぞましい密度の範囲は０．９２５〜０．９６０である。密度が０．９２５未満では良好な強度が得られず、０．９６０を越えると押出し加工性が悪くなる。前記被覆層の断面積比は１０％〜５０％の範囲内をノンハロゲン難燃性材組成物で構成すれば、十分な難燃性が得られる。断面積比１０％未満では十分な難燃性が得られず、５０％以上では難燃性は十分であるが、押出し加工性が損なわれる。
【００１３】
ノンハロゲン難燃剤としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウムの他硼酸亜鉛等も使用できる。これらの添加剤は、単独または組み合わせて使用しても良く、その添加量は２５重量％〜７０重量％が良好であり、５０重量％〜５５重量％が最も好ましい。これらの添加剤の量は目的とする絶縁電線・ケーブルの難燃性レベルに応じて調整される。一般にＪＩＳ６０°傾斜の難燃性試験では５０重量％前後であり、ＵＬのＶＷー１クラスでは、２００重量部以上添加される場合がある。いずれの添加剤も添加量が少ないと難燃性が不十分であり、多すぎると機械的特性、押出し加工性が低下する。また、前記水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム等を前記の量添加した前記ノンハロゲン難燃性組成物に粘度１万ｃｐ以上のオルガノポリシロキサンか赤燐のいずれかまたは両方を全量で１重量％以上添加することにより高度な難燃性が得られる。前記オルガノポリシロキサンおよび赤燐ののぞましい添加量の範囲は１重量％〜１０重量％である。添加量が１重量％未満では効果が小さく、１０重量％を越えると加工性が損なわれる。またオルガノポリシロキサンの粘度が低すぎると難燃性向上につながらず、一般的には２００万ｃｐ程度までが使用される。
【００１４】
耐外傷性を向上させるために、前記外層側のノンハロゲン難燃性組成物のベースポリマーの重量平均分子量ののぞましい範囲は３０万〜１４５万である。３０万以下では耐外傷性は向上せず、１４５万以上では押出し加工性が悪くなる。また、前記外層側のノンハロゲン難燃性組成物に紫外線吸収剤や光安定剤等の耐候性付与剤を含有させることにより、従来の被覆層全体がノンハロゲン難燃性材料で構成された絶縁電線・ケーブルの被覆層にに耐候性付与剤を添加した場合に比べ、加工性等を考慮する必要がないためより容易に耐候性を向上させることができる。
【００１５】
【実施例】
次に、本発明の実施例を記載する。本発明における電力ケーブルは、６６ｋＶ３２５ｍｍ²のコア上に表１に記載した配合剤を予めコンパウンド加工して、φ１７５ｍｍ押出し機で被覆材内層側を、φ１１５ｍｍ押出機で外層側を同時に押出し成形した。押出し条件は従来配合物と同様の樹脂温度１８０℃の条件で問題なく成形を行うことができた。
【００１６】
実施例１
ノンハロゲン難燃性組成物よりなる被覆材の外層側の断面積比を３０％とし、前記ノンハロゲン難燃性組成物よりなる外層は、ＥＥＡ（日本ユニカー製商品名 NUC6520）３０重量部、ＰＥ５０万（重量平均分子量５０万三井化学製商品名リュブマーL4000）７０重量部に、水酸化マグネシウム（協和化学製商品名キスマ５Ａ）１２０重量部、Irganox1010 ０．５重量部、紫外線吸収剤（チバスペシャリティーケミカルズ製商品名チヌビン234）０．１重量部、光安定剤（チバスペシャリティーケミカルズ製商品名チヌビン622LD）０．３重量部、カーボンブラック０．２重量部を添加した。内層側はＭＤＰＥ（密度0.930 三井化学製商品名ネオゼックス3510F）を使用し、前記の方法で押出し成形した。
【００１７】
実施例２
ノンハロゲン難燃性組成物よりなる外層側のポリマーをＰＥ１４５万（重量平均分子量145万三井化学製商品名ハイゼックスミリオン145）を７０重量部とするとともに、内層側は、ＨＤＰＥ（密度0.940 三井化学製商品名ハイゼックス5502）とした以外は、実施例１と同様にして押出し成形した。
【００１８】
実施例３
ノンハロゲン難燃性組成物よりなる外層側の断面積比を４０％とし、前記外層側のポリマーをＰＥ１４５万６０重量部、ＥＥＡ４０重量部とし、水酸化マグネシウムの添加量を２００重量部、紫外線吸収剤と光安定剤は未配合とするとともに、内層側はＨＤＰＥとした以外は、実施例１と同様にして押出し成形した。
【００１９】
実施例４
ノンハロゲン難燃性組成物よりなる外層側の断面積比を４０％とし、前記外層側に、水酸化マグネシウムを２００重量部、オルガノポリシロキサン（信越化学製１００万cpのジメチルタイプ）を３重量部、赤燐１重量部を添加し、内層側のポリマーをＨＤＰＥとした以外は、実施例１と同様にして押出し成形した。
【００２０】
比較例１
最外層被覆材を外層と内層の２層に分けずに１層とし、全層をＨＤＰＥ（密度0.940 三井化学製ハイゼックス5502）とし、前記ＨＤＰＥに水酸化マグネシウムを１２０重量部、Iruganox1010 ０．５を添加し、オルガノポリシロキサン、赤燐、紫外線吸収剤、光安定剤は未配合として通常の方法により、押出し成形した。
【００２１】
比較例２
比較例１と同様最外層被覆材を外層と内層の２層に分けずに１層とし、全層を半硬質ポリ塩化ビニルとし、水酸化マグネシウム、Iruganox1010、オルガノポリシロキサン、赤燐、カーボンブラックは未配合として通常の方法により、押出し成形した。
【００２２】
比較例３
ノンハロゲン難燃性組成物よりなる外層側の断面積比を３０％とし、前記外層側はＬＤＰＥ（密度0.915 宇部興産製商品名 UBEC130）７０重量部、ＥＥＡ３０重量部とし、
内層側もＬＤＰＥとした以外は、実施例１と同様にして押出し成形した。
【００２３】
比較例４
ノンハロゲン難燃性組成物よりなる外層側の断面積比を３０％とし、前記外層側のポリマーは、ＰＥ５０万３０重量部、ＥＥＡ７０重量部とし、内層側はＨＤＰＥとした以外は実施例１と同様にして押出し成形した。
上記各実施例および比較例で得られたケーブルについて、難燃性６０°傾斜はJISC3005、垂直トレイ燃焼はIEEEstd383により評価した。耐外傷性はシース破断荷重により評価した。腐食性ガス発生量試験はJISK0107により評価した。耐候性評価は、スガ試験機製サンシャインカーボンアーク灯式促進耐候性試験機を使用し、ブラックパネル温度６３℃、降雨時間１８分／１２０分のサイクルで２０００時間照射した後評価を実施した。ヘアクラックの有無の確認は、自己径に巻き付けた試験片（絶縁電線・ケーブルを自らの周囲に巻き付けてストレスをかけた試験片）で観察した。これらの評価結果を表１下欄に示す。
【００２４】
【表１】

【００２５】
表１からも明らかなように、本発明に係るケーブルは、ポリ塩化ビニルを被覆材として用いたケーブルと同等の難燃性を有し、燃焼により腐食ガスを発生することもない。しかも水酸化マグネシウム等の無機水和物を２００重量部程度配合しても押出し加工性は良好である。また、耐外傷性、耐候性もともに良好である。
【００２６】
【発明の効果】
以上の実施例からも明らかなように、本発明によれば、最外層被覆材の断面積比で１０％〜５０％を水酸化マグネシウム等の無機水和物を含有するノンハロゲン難燃性組成物で構成し、内層側をポリエチレン等のポリオレフィン系ポリマーで構成したことにより、押出し加工性を損なうことなく、ポリ塩化ビニルを被覆材として用いたケーブルと同等の難燃性を有し、しかも押出し加工性が良好となることにより、内層にはＨＤＰＥやＭＤＰＥ等の密度の高いポリエチレンが、また外層には重量平均分子量が３０万以上のポリエチレンを用いることができ、その結果、耐外傷性も良好な絶縁電線・ケーブルを得ることができる。また前記最外層の組成物中に紫外線吸収剤や光安定剤を添加したことにより、耐候性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す図
【符号の説明】
１・・・・絶縁電線・ケーブル
２・・・・外層
３・・・・内層
４・・・・導体

Claims

絶縁体および／またはシースとしてゴム・プラスチックからなる押出被覆層を設けてなる絶縁電線・ケーブルにおいて、前記被覆層の全断面積の外層側の１０％〜５０％が、重量平均分子量３０万以上のポリエチレンをベースポリマーとするノンハロゲン難燃性組成物からなり、残りの内層側の部分が密度０．９２５以上のポリエチレン、ポリエチレンコポリマー、ポリプロピレンのうち１種からなることを特徴とする絶縁電線・ケーブル。
請求項１記載の絶縁電線・ケーブルにおいて、前記ノンハロゲン難燃性組成物は、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウムのうち１種以上を前記ノンハロゲン難燃性組成物中２５重量％以上と粘度１万ｃｐ以上のオルガノポリシロキサンか赤燐のいずれかまたは両方を、全量で１重量％以上含有してなることを特徴とする絶縁電線・ケーブル。
請求項１〜２のいずれか１項記載の絶縁電線・ケーブルにおいて、ノンハロゲン難燃性組成物中に、紫外線吸収剤および／または光安定剤を含有してなることを特徴とする絶縁電線・ケーブル。