JP6344201B2 - 難燃性樹脂組成物及び難燃性絶縁電線・ケーブル - Google Patents
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Description
エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂又はエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、ポリエチレン樹脂、ホスフィン酸金属塩、及びカーボンブラックを含有する樹脂組成物であって、前記ポリエチレン樹脂の1質量%以上で15質量%以下が無水マレイン酸で変性されており、前記エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂又は前記エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂及びポリエチレン樹脂の総含有量に対して、前記ポリエチレン樹脂の含有量が55質量%以上で90質量%以下であると共に、前記樹脂組成物の総量に対して前記ホスフィン酸金属塩の含有量が10質量%以上で25質量%以下であり、前記樹脂組成物の総量に対して前記カーボンブラックの含有量が1.5質量%以上で8質量%以下である難燃性樹脂組成物である。
ポリエチレン樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂又はエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、ホスフィン酸金属塩及びカーボンブラックを含有する樹脂組成物であって、
前記ポリエチレン樹脂の特定の範囲内の割合を無水マレイン酸で変性し、
前記ポリエチレン樹脂と前記エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂又はエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂との組成比を特定の範囲内とし、
前記ホスフィン酸金属塩及び前記カーボンブラックの含有量を、特定の範囲内とすることにより
絶縁性、難燃性、引張強さ、引張伸び等の引張特性、耐外傷性、耐熱性(低い加熱変形率)及び低温性(低い脆化温度)の全てについての近年の要請を満たし、特に、酸素指数33以上、D硬度48以上との優れた難燃性、耐外傷性を示すとともに、180MPa以上の引張弾性率、350%以上の引張伸びを有する等引張特性に優れ、比重が1.3未満の成形体(絶縁被覆等)を形成できる難燃性樹脂組成物が得られることを見出し、下記の第1の態様及び第2の態様の発明を完成した。
第1の態様は、
エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂又はエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、ポリエチレン樹脂、ホスフィン酸金属塩、及びカーボンブラックを含有する樹脂組成物であって、前記ポリエチレン樹脂の1質量%以上で15質量%以下が無水マレイン酸で変性されており、前記エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂又は前記エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂及びポリエチレン樹脂の総含有量に対して、前記ポリエチレン樹脂の含有量が55質量%以上で90質量%以下であると共に、前記樹脂組成物の総量に対して前記ホスフィン酸金属塩の含有量が10質量%以上で25質量%以下であり、前記樹脂組成物の総量に対して前記カーボンブラックの含有量が1.5質量%以上で8質量%以下である難燃性樹脂組成物である。
ア)ポリエチレン樹脂
第1の態様の難燃性樹脂組成物を構成するポリエチレン樹脂は、成形物(絶縁被覆等)の硬度を高め、優れた耐外傷性を付与し、又引張強度等の優れた引張特性を付与するために配合される。このポリエチレン樹脂としては、密度が0.93g/mLを超える高密度ポリエチレン樹脂、密度が0.90g/mL未満の超低密度ポリエチレン樹脂も使用することができるが、好ましくは、密度が0.90g/mL以上で0.93g/mL以下の低密度ポリエチレン(LDPE)又は直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)である。LDPEやLLDPEを使用することにより、350%以上の引張伸びを得ることが容易になる。そこで、第1の態様の中の好ましい態様として、前記ポリエチレン樹脂が、密度が0.90g/mL以上で0.93g/mL以下の低密度ポリエチレン又は直鎖状低密度ポリエチレンである難燃性樹脂組成物が提供される。
エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂及びエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂は、難燃性で酸素指数が高い樹脂であり、その配合により、難燃性樹脂組成物の酸素指数を高めることができる。又、無機フィラーの保持性を高め、高硬度・高弾性率を維持するために使用される。
前記ポリエチレン樹脂及びエチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂又はエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂の総含有量に対する前記ポリエチレン樹脂の含有量は55質量%以上で90質量%以下である。すなわち、エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂又はエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂の含有量は10質量%以上で45質量%以下である。ポリエチレン樹脂とエチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂又はエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂の組成比を、前記の範囲内とすることにより、D硬度48以上、酸素指数33以上、引張弾性率180MPa以上を達成することができる。ポリエチレン樹脂の組成比が高い場合は、D硬度が上がり外傷を受けにくくなるが、酸素指数33以上の達成が困難になる。一方、エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂又はエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂の組成比が高い場合は、酸素指数は上がるが、D硬度48以上の達成は困難になり、外傷を受けやすくなる。又、引張弾性率や引張強さ等の引張特性も低下する。
第1の態様の難燃性樹脂組成物を構成する前記ポリエチレン樹脂は、その一部が無水マレイン酸で変性されている。ここで、無水マレイン酸で変性とは、無水マレイン酸を樹脂にグラフトさせて変性すること、又は重合段階から無水マレイン酸を共存させ共重合させることを意味する。グラフトさせて変性することは容易であり、例えば、有機過酸化物等のラジカル発生剤の存在下、樹脂と無水マレイン酸を溶融混練する方法により製造することができる。無水マレイン酸で変性したポリエチレン樹脂を一部配合することにより、難燃剤や無機フィラー等と樹脂との相互作用を高めることができ、低温性と引張伸び等の引張特性を向上させることができる。なお、前記ポリエチレン樹脂がLLDPEであり、LLDPEの含有量が多い場合は、無水マレイン酸で変性したエチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂を配合することができる。無水マレイン酸で変性されたポリエチレン樹脂やエチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂としては、市販品を使用することもできる。
ホスフィン酸金属塩とは、式(I)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、M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、1価〜3価の遷移金属、又はアンモニウムである。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。
カーボンブラックは、成形物(絶縁被覆等)の耐候性の向上のために配合され、耐候性のみでなく難燃性も向上する。第1の態様の難燃性樹脂組成物においては、カーボンブラックを配合することにより、酸素指数33以上を達成できる。
第1の態様の難燃性樹脂組成物には、前記の必須成分に加えて、発明の趣旨を損ねない範囲で、他の成分を配合することもできる。他の成分としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、焼成クレー、タルク等の無機フィラーや、酸化防止剤や滑材、変性シリコーン等を挙げることができる。又、着色のため顔料・染料などを添加してもよい。
第1の態様の難燃性樹脂組成物は、前記の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公知の溶融混練法を用い、公知の条件に準じて混合して製造することができる。例えば、各成分を常温において混合した後、二軸の混練押出機を用いて溶融混練を行う方法を挙げることができる。
第1の態様の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が、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。
第2の態様は、前記第1の態様の難燃性樹脂組成物から形成された絶縁被覆を有する難燃性絶縁電線・ケーブルである。第2の態様により、絶縁性、難燃性、引張強さ、引張伸び等の引張特性、耐外傷性、耐熱性(低い加熱変形率)及び低温性(低い脆化温度)の全てについての近年の要請を満たす難燃性絶縁電線・ケーブルが提供される。
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。
・LLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン):(比重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。)
・LDPE(低密度ポリエチレン):(比重0.92g/mL、MFR1.4g/10min)
・MAH−LLDPE(無水マレイン酸変性直鎖状低密度ポリエチレン):(融点122℃、MFR1.5g/10min)
EEA:(アクリル酸エチル含量:15質量%、融点:100℃)
[エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂]
・EVA1:(酢酸ビニル含量:25質量%、融点:77℃)
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。
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。
・水酸化アルミニウム:(平均粒径1.0μm、表面未処理品)
・水酸化マグネシウム:(平均粒径0.8μm、表面未処理品)
・タルク:(平均粒径8.0μm、比表面積13m2/g)
・炭酸カルシウム:(平均粒径1.8μm、比表面積12000cm2/g)
上記の使用材料を、表1に示す配合(質量比)で、加圧ニーダーにて180℃で混練した後、160℃でプレス成形し、厚さ1mm、2mm、3mmのシートを作製した。
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。
・D硬度:ショアD硬度計を使用して、JIS K7215 タイプDに準じて測定した。48以上を合格とした。
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、島津製作所社製オートグラフを使用してJIS K6251に準拠して、200mm/分の試験速度で引張試験を行った。引張弾性率は、180MPa以上を、引張強さは、10MPa以上、引張伸び350%以上を合格とした。
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、東洋精機社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)
・加熱変形率:安田精機社製の測定機を使用して、JIS C 3005に準じ、75℃、4kgの条件で、10mmφの鉄棒にて押込みを行って測定した。10%以下を合格とした。
・体積抵抗:ADC社製の測定機を使用して、500vの電圧で測定し、1.0E+15Ω・cm以上を合格とした。
・比重:AND社製の測定機を使用して、エタノール法にて測定した。1.3未満を合格とした。
Claims (3)
- エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂又はエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、ポリエチレン樹脂、ホスフィン酸金属塩、カーボンブラック、及び無機フィラーを含有する樹脂組成物であって、
前記ポリエチレン樹脂が、密度が0.90g/mL以上で0.93g/mL以下の低密度ポリエチレン又は直鎖状低密度ポリエチレンであり、
前記ポリエチレン樹脂の1質量%以上で15質量%以下が無水マレイン酸で変性されており、
前記エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂又は前記エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂及びポリエチレン樹脂の総含有量に対して、前記ポリエチレン樹脂の含有量が55質量%以上で90質量%以下であると共に、
前記樹脂組成物の総量に対して前記ホスフィン酸金属塩の含有量が10質量%以上で25質量%以下であり、
前記樹脂組成物の総量に対して前記カーボンブラックの含有量が1.5質量%以上で8質量%以下であり、
前記無機フィラーを、前記ポリエチレン樹脂及びエチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂又は前記エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂の総含有量に対して、30質量%以下含有する難燃性樹脂組成物。 - エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂を、前記エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂又は前記エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂及びポリエチレン樹脂の総含有量に対して、10質量%以上で45質量%以下含有する請求項1に記載の難燃性樹脂組成物。
- 請求項1又は請求項2に記載の難燃性樹脂組成物から形成された絶縁被覆を有することを特徴とする難燃性絶縁電線・ケーブル。
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