JP6399292B2 - 無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物およびこれを用いた電線、ケーブル - Google Patents

無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物およびこれを用いた電線、ケーブル Download PDF

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本発明は、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物およびこれを用いた電線、ケーブルに関する。
近年、エコ電線・ケーブルとして、ポリ塩化ビニルやハロゲン系難燃剤を使用しないノンハロゲン難燃電線・ケーブルが急速に普及している。これらのノンハロゲン難燃電線・ケーブルでは、電線の絶縁層としてポリオレフィンに水酸化マグネシウムをはじめとするノンハロゲン難燃剤を多量に混和した樹脂組成物が用いられているのが一般的である(例えば特許文献1)。
しかしながら、水酸化マグネシウムをはじめとするノンハロゲン難燃剤を用いて、海外の難燃規格(EN、DIN、BS)に合格するような、垂直トレイ燃焼試験における高難燃化を実現するためには、多量のノンハロゲン難燃剤を混和する必要があり、そのため、引張強さや伸びなどの機械的強度が大幅に低下しやすい。
機械的強度の低下を抑制するため、赤リンなどの難燃助剤を用いてノンハロゲン難燃剤を減量する方法もあるが、赤リンは燃焼時に有害なホスフィンを発生したり、廃却時にはリン酸を生成し地下水脈を汚染したりする懸念が指摘される。そのため、難燃助剤としてリンを含まない無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物が望まれている。
特開平10−287777号公報
無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物は、難燃性とともに、機械的強度、柔軟性、耐熱性も優れていることが望まれている。さらに、絶縁性も優れていることが望まれる。
本発明の目的は、難燃性、機械的強度、柔軟性および耐熱性に優れ、絶縁性にも優れた無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物、およびこれを用いた電線、ケーブルを提供することである。
本発明の第1の態様によれば、
エチレンと炭素数3〜8のαオレフィンとがメタロセン触媒により重合され、示差走査熱量計により測定された融解熱量が60J/g以下の範囲にあるエチレン−αオレフィン共重合体(a1)を60質量部以上、酢酸ビニルを40質量%以上含むエチレン−酢酸ビニル共重合体(a2)を5質量部以上30質量部以下と、エチレンと炭素数3〜8のα−オレフィンとの共重合体を無水マレイン酸で変性したマレイン酸変性エチレン共重合体(a3)を5質量部以上30質量部以下含有するベースポリマ(A)100質量部に対してノンハロゲン難燃剤(B)を100質量部以上250質量部以下含有し、
前記エチレン−αオレフィン共重合体(a1)はエチレン−ブテン共重合体からなり、
前記ノンハロゲン難燃剤(B)は脂肪酸処理した金属水酸化物からなり、
前記エチレン−酢酸ビニル共重合体(a2)は、示差走査熱量計により測定された融解熱量が10J/g以下の範囲にあり、
前記マレイン酸変性エチレン共重合体(a3)は、示差走査熱量計により測定された融解熱量が30J/g以下の範囲にあり、
引張強さが7MPa以上で伸びが350%以上である機械的強度と、
100%モジュラスが6MPa以下である柔軟性と、
150℃で96時間の熱老化試験後の引張強さ残率が80%以上で伸び残率が80%以上である耐熱性と、
体積抵抗率が1×1014Ω・cm以上である絶縁性と、を有する、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物が提供される。
本発明の第2の態様によれば、
導体と、
前記導体の外周を被覆する被覆層と、を備え、
前記被覆層は、第1の態様の無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物により形成されている、電線が提供される。
本発明の第3の態様によれば、
電線と、
前記電線の外周を被覆する被覆層と、を備え、
前記被覆層は、第1の態様の無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物により形成されている、ケーブルが提供される。
本発明によれば、難燃性、機械的強度、柔軟性および耐熱性に優れ、絶縁性にも優れた無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物、およびこれを用いた電線やケーブルが得られる。
本発明の一実施形態に係る電線の断面を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係るケーブルの断面を示す概略図である。
上述したように、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物においては、高い難燃性を得る観点から、難燃剤を多量に含有させる必要がある。しかし、難燃剤を多量に含有させると、機械的強度、柔軟性、耐熱性および絶縁性などの特性が低下してしまう。
そこで、本発明者らは、多量の難燃剤による特性の低下を抑制し、諸特性を改善するため、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物に用いるベースポリマについて検討を行った。その結果、ベースポリマとして、メタロセン触媒によって重合されたエチレン−αオレフィン共重合体に着目した。このエチレン−αオレフィン共重合体は、メタロセン触媒により分子量分布が狭くなるように重合されており、機械的強度および柔軟性に優れている。そのため、多量の難燃剤を含有させた場合であっても機械的強度および柔軟性などを高く維持することができる。また、体積抵抗率が小さく、絶縁性に優れている。
しかし、耐熱性については高く維持することが困難であり、改善する余地があった。この点につき、本発明者らは、エチレン−αオレフィン共重合体の種類を変更してさらに検討したところ、融解熱量が60J/gを超えるものを用いると、耐熱性の低下が著しくなることが分かった。このことから、融解熱量が60J/g以下の範囲にあるエチレン−αオレフィン共重合体をベースポリマの主成分として用いることによって、難燃性、機械的強度、柔軟性および絶縁性に加え、耐熱性に優れた無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物を得られることが見出された。
本発明は、上記知見に基づいて成されたものである。
<本発明の一実施形態>
以下、本発明の一実施形態について説明する。
(1)無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物
本実施形態に係る無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物は、エチレンと炭素数3〜8のαオレフィンとがメタロセン触媒により重合され、示差走査熱量計により測定された融解熱量が60J/g以下の範囲にあるエチレン−αオレフィン共重合体(a1)を60質量部以上、酢酸ビニルを40質量%以上含むエチレン−酢酸ビニル共重合体(a2)を5質量部以上30質量部以下と、エチレンと炭素数3〜8のα−オレフィンとの共重合体を無水マレイン酸で変性したマレイン酸変性エチレン共重合体(a3)を5質量部以上30質量部以下含有するベースポリマ(A)100質量部に対してノンハロゲン難燃剤(B)を100質量部以上250質量部以下含有し、前記エチレン−αオレフィン共重合体(a1)はエチレン−ブテン共重合体からなり、前記ノンハロゲン難燃剤(B)は脂肪酸処理した金属水酸化物からなり、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体(a2)は、示差走査熱量計により測定された融解熱量が10J/g以下の範囲にあり、前記マレイン酸変性エチレン共重合体(a3)は、示差走査熱量計により測定された融解熱量が30J/g以下の範囲にあり、引張強さが7MPa以上で伸びが350%以上である機械的強度と、100%モジュラスが6MPa以下である柔軟性と、150℃で96時間の熱老化試験後の引張強さ残率が80%以上で伸び残率が80%以上である耐熱性と、体積抵抗率が1×1014Ω・cm以上である絶縁性と、を有する。
[ベースポリマ(A)]
ベースポリマ(A)は、エチレン−αオレフィン共重合体(a1)を主成分として含有している。
(エチレン−αオレフィン共重合体(a1))
エチレン−αオレフィン共重合体(a1)は、示差走査熱量計により測定された融解熱量(以下、単に「融解熱量」ともいう)が60J/g以下の範囲にある。本実施形態では、融解熱量は、ポリマを昇温速度10℃/分で−50℃から200℃まで昇温させた後、降温させたときに得られる融解吸熱ピークにおける吸熱ピーク面積から算出されるものである。
エチレン−αオレフィン共重合体(a1)としては、エチレン−ブテンコポリマを用いる。
エチレン−αオレフィン共重合体(a1)は、メタロセン触媒により分子量分布が狭くなるように重合されているので、機械的強度および柔軟性に優れている。また、体積抵抗率が小さく、絶縁性に優れている。さらに、融解熱量が60J/g以下の範囲にあるので、多量の難燃剤が添加された場合であっても、多量の難燃剤による耐熱性の低下を抑制し、高い耐熱性を維持することができる。したがって、融解熱量が60J/g以下の範囲にあるエチレン−αオレフィン共重合体(a1)を主成分とするベースポリマ(A)を無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物に用いることによって、機械的強度や柔軟性、耐熱性などの良好な特性を得ることができる。
エチレン−αオレフィン共重合体(a1)を用いることにより高い耐熱性を維持できるのは、以下のように推測される。
一般に、エチレン−αオレフィン共重合体は、化学構造中に結晶領域と非晶領域とを有している。このようなエチレン−αオレフィン共重合体に難燃剤を添加すると、難燃剤は結晶領域には分散せずに非晶領域に分散することになる。少量の難燃剤を添加する場合であれば、非晶領域に分散する難燃剤の密度が比較的低いため、エチレン−αオレフィン共重合体が本来有する耐熱性が低下しにくく、高く維持されることになる。一方、多量の難燃剤を添加する場合、非晶領域における難燃剤の密度が高くなるため、耐熱性が損なわれてしまうと考えられる。
本実施形態では、エチレン−αオレフィン共重合体の融解熱量は、その化学構造中に含まれる結晶領域を融解させるのに必要な熱量を示しており、融解熱量の大きさは、結晶領域の割合の指標となる。具体的には、融解熱量が小さいほど、結晶領域の割合が小さく、非晶領域の割合が大きいことを示す。
エチレン−αオレフィン共重合体において、融解熱量が60J/gを超えると、結晶領域の割合が大きくなり、難燃剤が分散する非晶領域の割合が小さくなる。そのため、多量の難燃剤を添加したときに、非晶領域における難燃剤の密度が過度に大きくなり、耐熱性が著しく低下してしまう。これに対して、融解熱量が60J/g以下であると、非晶領域の割合が相対的に大きくなる。そのため、多量の難燃剤を添加したとしても、非晶領域における難燃剤の密度が過度に大きくなることが抑制され、耐熱性の低下が抑制されることになる。
エチレン−αオレフィン共重合体(a1)は、融解熱量が低いほど、耐熱性の裕度を確保できるので、好ましくは40J/g以下、より好ましくは30J/g以下である。なお、融解熱量の下限値は、特に限定されず、0J/gであってもよい。
ベースポリマ(A)はエチレン−αオレフィン共重合体(a1)を主成分として含有するが、主成分とはエチレン−αオレフィン共重合体(a1)の含有量が、ベースポリマ(A)100質量部に対して、好ましくは60質量部以上であること、より好ましくは70質量部以上であることを示す。このような含有量であれば、ベースポリマ(A)の融解熱量をエチレン−αオレフィン共重合体(a1)の融解熱量と近い値とすることができる。これにより、ベースポリマ(A)にエチレン−αオレフィン共重合体(a1)以外の他のポリマを含有させた場合であっても、耐熱性の低下を抑制することができる。
(他のポリマ)
本実施形態に係る無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物において、より良好な特性を得る観点からは、ベースポリマ(A)は、他のポリマとして、酢酸ビニルを40質量%以上含むエチレン−酢酸ビニル共重合体(a2)(以下、単に「EVA(a2)」ともいう)、またはマレイン酸変性エチレン共重合体(a3)を含有する。
EVA(a2)は、酢酸ビニルを含んでおり、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物が燃焼して熱分解するときに、脱酢酸により吸熱反応を起こすことで燃焼を抑制する。つまり、EVA(a2)は難燃性の向上に寄与する。酢酸ビニルの量が40質量%未満となると、吸熱量が少なくなるので十分な難燃性を得られにくくなる。
EVA(a2)は、好ましくは、メルトフローレート(MFR)が50g/10min以上である。無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物では、難燃剤を多量に添加する場合、粘度が高くなり、押出成形性が低下するため、押し出したときの外観(押出外観)が不良となるおそれがある。しかし、所定のMFRのEVA(a2)はワックスとして機能するため、このEVA(a2)を含有させることによって、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物の粘度を低下させて押出成形性を向上させることができる。
EVA(a2)は、ベースポリマ(A)100質量部中で5質量部以上30質量部以下含有させる。5質量部未満であると、EVA(a2)による難燃性や押出成形性の向上という効果を得られないおそれがある。30質量部を超えると、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物の粘度が過度に低下して機械的強度が低下してしまうおそれがある。
マレイン酸変性エチレン共重合体(a3)は、エチレンと炭素数3〜8のα−オレフィンとの共重合体を無水マレイン酸で変性したものである。マレイン酸変性エチレン共重合体(a3)は、上述したエチレン−αオレフィン共重合体(a1)やEVA(a2)と、後述する難燃剤との界面の密着性を向上させることで、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物の機械的強度を向上させる。さらに、界面の密着性を向上させることで、耐熱性の低下を抑制することにも寄与する。マレイン酸変性エチレン共重合体(a3)は、上述したエチレンと炭素数3〜8のα−オレフィンとの共重合体を材料として、これを無水マレイン酸で変性したものを用いることができる。
マレイン酸変性エチレン共重合体(a3)は、ベースポリマ(A)100質量部中で5質量部以上含有させる。5質量部未満であると、エチレン−αオレフィン共重合体(a1)やEVA(a2)と難燃剤との密着性が弱くなり、機械的強度や耐熱性が低下するおそれがある。なお、マレイン酸変性エチレン共重合体(a3)の含有量の上限値は、ベースポリマ(A)中で多くなりすぎない程度の量、30質量部である。
なお、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物の耐熱性を向上させる観点からは、EVA(a2)やマレイン酸変性エチレン共重合体(a3)の融解熱量は、上記エチレン−αオレフィン共重合体(a1)と同様に低いことが好ましい。具体的には、EVA(a2)の融解熱量は、10J/g以下、より好ましくは0J/gである。マレイン酸変性エチレン共重合体(a3)の融解熱量は、30J/g以下、より好ましくは20J/g以下である。このようなEVA(a2)やマレイン酸変性エチレン共重合体(a3)によれば、ベースポリマ(A)の全体の融解熱量を増加させることなく、60J/g以下にできるので、耐熱性の低下を抑制することができる。
[ノンハロゲン難燃剤(B)]
本実施形態に係る無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物は、難燃性の向上の観点から、難燃剤としてノンハロゲン難燃剤(B)を含有している。ノンハロゲン難燃剤(B)としては、好ましくは、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウム等の金属水酸化物を用いることができる。これらは、表面が脂肪酸処理さている。脂肪酸処理によれば、ノンハロゲン難燃剤(B)のベースポリマ(A)との密着性を向上させて機械的強度を向上させることができる。特に、脂肪酸処理によれば、シラン処理と比較して密着性を適度に向上できるため、柔軟性を損なうことなく、機械的強度を向上させることができる。
ノンハロゲン難燃剤(B)は、難燃性に加え、機械的強度、柔軟性、耐熱性および絶縁性が良好となるような量で添加されることが好ましい。ノンハロゲン難燃剤(B)の含有量は、ベースポリマ(A)100質量部に対して、100質量部以上250質量部以下である。100質量部未満では難燃性が不十分となるおそれがあり、250質量部を超えると、機械的強度(引張強さおよび伸び)が大幅に低下し、柔軟性(100%モジュラス)も低下するおそれがある。また、250質量部を超えると、耐熱性および絶縁性も低下するおそれがある。
なお、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物には、上記成分以外に、他のポリマ、無機充填剤、安定剤、酸化防止剤、可塑剤、滑剤等の添加剤を種々配合することが可能である。
(2)電線
次に、上述の無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物を用いて作製される構造物の例として、図1に示すような電線の場合について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る電線の断面を示す概略図である。
図1に示すように、電線10は、導体1と、導体1の外側を被覆する被覆層(絶縁層)2とにより構成されている。
導体1としては、通常用いられる金属線、例えば銅線、銅合金線の他、アルミニウム線、金線、銀線などを用いることができる。また、金属線の外周に錫やニッケルなどの金属めっきを施したものを用いてもよい。さらに、金属線を撚り合わせた集合撚り導体を用いることもできる。
絶縁層2は、上記した無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物から形成されている。絶縁層2は、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物を導体1の外周上に押出被覆することにより形成される。また絶縁層2は、機械特性を向上させる観点から、架橋されていることが好ましい。この架橋方法は、特に限定されず、例えば、有機過酸化物架橋、シラン架橋、放射線架橋など従来公知の方法を用いることができる。
(3)ケーブル
次に、上述の無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物を用いて作製される構造物の例として、図2に示すようなケーブルの場合について説明する。図2は、本発明の一実施形態に係るケーブルの断面を示す概略図である。
図2に示すように、ケーブル11は、複数本束ねられた電線10と、介在3と、(介在3を介し)電線10の外側を被覆する被覆層(シース)4により構成されている。
シース4は、上記した無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物を介在3の外周上に押出被覆することにより形成される。また、シース4は架橋されていることが好ましい。
<本発明の一実施形態に係る効果>
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
(a)本実施形態によれば、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物に、メタロセン触媒により重合され、融解熱量が60J/g以下の範囲にあるエチレン−αオレフィン共重合体(a1)を主成分とするベースポリマ(A)を用いている。エチレン−αオレフィン共重合体(a1)は、メタロセン触媒により重合されているので機械的強度および柔軟性に優れている。また、体積抵抗率が小さく、絶縁性に優れている。さらに、融解熱量が60J/g以下の範囲にあるので、多量の難燃剤が添加された場合であっても、多量の難燃剤による耐熱性の低下を抑制し、高い耐熱性を維持することができる。したがって、エチレン−αオレフィン共重合体(a1)を主成分とするベースポリマ(A)を用いることにより、引張強さが7MPa以上で伸びが350%以上である機械的強度と、100%モジュラスが6MPa以下である柔軟性と、150℃で96時間の熱老化試験後の引張強さ残率が80%以上で伸び残率が80%以上である耐熱性と、体積抵抗率が1×1014Ω・cm以上である絶縁性と、を有し、諸特性に優れる無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物が得られる。
(b)酢酸ビニルを40質量%以上含むEVA(a2)を、ベースポリマ(A)100質量部に対して、5質量部以上30質量部以下含有させている。EVA(a2)は吸熱量が高いので、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物の難燃性を向上させることができる。
(c)EVA(a2)は、メルトフローレートが50g/10min以上である。このようなEVA(a2)はワックスとして機能するので、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物の粘度を低下させて押出成形性を向上させることができる。これにより、被覆層の押出外観を良好とすることができる。
(d)マレイン酸変性エチレン共重合体(a3)を、ベースポリマ(A)100質量部に対して、5質量部以上含有させている。マレイン酸変性エチレン共重合体(a3)は、エチレン−αオレフィン共重合体(a1)やEVA(a2)と、ノンハロゲン難燃剤(B)との界面の密着性を向上させることで、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物の機械的強度を向上させるとともに、ノンハロゲン難燃剤(B)による耐熱性の低下をさらに抑制することができる。
(e)ノンハロゲン難燃剤(B)を、ベースポリマ(A)100質量部に対して、100質量部以上250質量部以下含有させている。これにより、難燃剤による機械的強度、柔軟性、絶縁性および耐熱性の低下を抑制しつつ、高い難燃性を得ることができる。
(f)ノンハロゲン難燃剤(B)として、脂肪酸処理した金属水酸化物を含有する。これにより、機械的強度を維持しつつ、柔軟性を得ることができる。
(g)本実施形態に係る無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物を用いることにより、機械的強度、柔軟性、絶縁性および耐熱性に優れた電線やケーブルを得ることができる。
次に、本発明について実施例を用いてさらに具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって限定されない。
(1)ノンハロゲン難燃性樹脂組成物の調製
下記表1に示すように各種成分を配合し、ロール機を用いて混練することによって、実施例1〜5および比較例1〜8のノンハロゲン難燃性樹脂組成物を調製した。なお、表1において、組成についての数値は質量部単位で示されている。
(2)電線の作製
次に、100℃に保持した40mm押出機(L/D=22)を用いて、上述のノンハロゲン難燃性樹脂組成物を導体径2.3mmの錫めっき銅撚線導体の外周に厚さ1.1mmで押出被覆して絶縁層を形成し、その後、絶縁層を13kg/cmのスチームにて3分間架橋させることで、実施例1〜5および比較例1〜8の電線を作製した。
(3)評価方法
作製した電線の絶縁層について、機械的強度、柔軟性、耐熱性、体積抵抗率、押出外観および難燃性を測定した。以下、各測定方法について具体的に説明する。
(機械的強度)
機械的強度は、絶縁層の引張強さおよび伸びによって評価した。具体的には、電線から導体を引き抜いてチューブ形状とした絶縁層に対してJIS C3005に準拠して引張試験を行い、絶縁層の引張強さおよび伸びを測定した。本実施例では、引張強さは7MPa以上、伸びは350%以上を目標とした。引張強さが7MPa未満、もしくは伸びが350未満となると、絶縁層の機械的強度が不十分となる。
(柔軟性)
柔軟性は、絶縁層の100%モジュラスによって評価した。具体的には、電線から導体を引き抜いてチューブ形状とした絶縁層に対してJIS C3005に準拠して試験を行い、100%モジュラスを測定した。本実施例では、100%モジュラスは6MPa以下を目標とした。100%モジュラスが6MPaを超えると、絶縁層が硬く、柔軟性が不十分となる。
(耐熱性)
耐熱性は、絶縁層を加熱により劣化(老化)させたときの劣化の程度によって評価した。具体的には、まず、JIS C3005に準拠した熱老化試験により、電線から導体を引き抜いてチューブ形状とした絶縁層を150℃の熱老化試験機に96時間入れた後、取り出し、絶縁層について、熱老化後の機械的強度(引張強さおよび伸び)を測定した。そして、下記式に示すように、劣化前(初期)の機械的強度に対する劣化後の機械的強度の残率(引張強さ残率(%)および伸び残率(%))を算出した。本実施例では、引張強さ残率(%)および伸び残率(%)のいずれもが80%以上を目標とした。これらの残率が80%未満となると、絶縁層が加熱により劣化しすぎてしまい、耐熱性が不十分となる。
引張強さ残率(%)=(試験後の引張強さ/試験前の引張強さ)×100
伸び残率(%)=(試験後の伸び/試験前の伸び)×100(%)
(絶縁性)
絶縁性は、絶縁層の体積抵抗率によって評価した。具体的には、JIS K6271に準拠して、ノンハロゲン難燃性樹脂組成物をシート状にプレス架橋することで作製された厚さ1mmのシートに対して、500V、1分間の条件でその体積抵抗率を測定した。本実施例では、体積抵抗率は1×1014Ω・cm以上を目標とした。体積抵抗率が1×1014Ω・cm未満となると、絶縁性が不十分となる。
(押出外観)
押出外観は、絶縁層の表面を目視により観察し、平滑であるかどうかを評価した。
(難燃性)
難燃性は、BS6853規格、BS EN60332Part3−21試験法に準拠した垂直トレイ燃焼試験(VTFT)によって評価した。具体的には、全長3.5mの電線を7本撚りの1束とし、11束を等間隔で垂直に並べ、20分間燃焼させた後、自己消炎後、炭化長が下端部より2.5m以下を目標とした。炭化長が2.5m以下であれば、合格とし、2.5mを超えた場合、不合格とした。
(4)評価結果
評価結果を表1に示す。表1では、機械的強度、柔軟性、耐熱性、体積抵抗率および難燃性の評価が上述の目標を満たしたサンプルを実施例とし、満たさなかったサンプルを比較例とした。
Figure 0006399292
表1に示すように、実施例1〜5では、機械的強度、柔軟性、耐熱性、絶縁性、難燃性のいずれも良好であった。このように、機械的強度と柔軟性と耐熱性とに優れ、絶縁性にも優れた無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物を得ることができることがわかった。
比較例1は、実施例1,2よりも耐熱性が低いことが確認された。エチレン−αオレフィン共重合体として、実施例1では融解熱量が27J/gのものを、実施例2では融解熱量が37J/gのものを、それぞれ用いたのに対して、比較例1では融解熱量が79J/gのものを用いた。このことから、融解熱量が60J/g以下の少ないエチレン−αオレフィン共重合体を用いることにより、高い耐熱性を得られることが分かった。なお、実施例1,2、および比較例1を参照すると、エチレン−αオレフィン共重合体の融解熱量が79J/g、37J/g、27J/gと小さくなるほど、引張強さ残率や伸び残率が高くなり、耐熱性が高くなる傾向があることが分かった。
比較例2は、実施例1〜5よりも機械的強度および耐熱性が低いことが確認された。実施例1〜5では、MFRが100g/10minのEVAの含有量を10〜30質量部としたのに対して、比較例2では35質量部とした。このことから、EVAを増量することにより機械的強度が低下することが分かった。また、比較例2では、EVAの増量によりエチレン−αオレフィン共重合体の割合が小さくなったため、十分な耐熱性を得られないことが分かった。
比較例3は、実施例1〜5よりも機械的強度および耐熱性が低いことが確認された。実施例1〜5では、ベースポリマ100質量部に占めるマレイン酸変性エチレン共重合体の含有量を5質量部以上としたのに対して、比較例3では2質量部とした。このことから、マレイン酸変性エチレン共重合体の含有量が5質量部よりも少なくなると、金属水酸化物とベースポリマとの密着性が低いためか、機械的強度ばかりか耐熱性までが低くなることが分かった。
比較例4は、実施例1,5よりも機械的強度、柔軟性、耐熱性および絶縁性が低いことが確認された。実施例1では、ノンハロゲン難燃剤の含有量をベースポリマ100質量部に対して150質量部、実施例5では200質量部としたのに対して、比較例4では270質量部とした。このことから、ノンハロゲン難燃剤を250質量部よりも多く含有させると、融解熱量の少ないエチレン−αオレフィン共重合体を用いたとしても諸特性の低下が大きく、高い特性を維持できないことが分かった。なお、実施例1,5に示すように、ノンハロゲン難燃剤の含有量を多くなるほど、諸特性が低下する傾向にあることが分かった。
比較例5は、実施例1よりも難燃性が低いことが確認された。実施例1では、ノンハロゲン難燃剤の含有量をベースポリマ100質量部に対して150質量部としたのに対して、比較例5では80質量部とした。このことから、ノンハロゲン難燃剤を100質量部よりも少なく含有させると、十分な難燃性を得られないことが分かった。
比較例6は、実施例1よりも柔軟性が低いことが確認された。実施例1では、ノンハロゲン難燃剤として、脂肪酸処理された水酸化マグネシウムを用いたのに対して、比較例6では、シラン処理された水酸化マグネシウムを用いた。このことから、シラン処理された金属水酸化物を用いると、ベースポリマとの高い密着性が得られ、高い引張強さ(機械的強度)は得られるものの、密着性が高すぎるためか、柔軟性が低くなることが分かった。一方、脂肪酸処理された水酸化マグネシウムを用いると、ベースポリマとの適度な密着性が得られ、機械的強度および柔軟性を両立できることが分かった。
比較例7は、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物を良好に押し出せないため、実施例1〜5のように各評価を行うことができなかった。実施例1〜5では、MFRが100g/10minであるEVAを用いたのに対して、比較例7では、MFRが2.5g/10minであるEVAを用いた。このことから、実施例1〜5では、MFRが比較的大きなEVAがワックスとして機能することにより、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物の粘度を低くでき、良好に押し出しできたものと考えられる。
比較例8は、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物を良好に押し出せないため、実施例1〜5のように各評価を行うことができなかった。実施例1〜5では、MFRが100g/10minであるEVAの含有量をベースポリマ100質量部に対して5〜30質量部としたのに対して、比較例8では2質量部とした。このことから、実施例1〜5では、ワックスとして機能するEVAを5質量部以上含有させることにより、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物の粘度を低くでき、良好に押し出しできたものと考えられる。
<本発明の好ましい態様>
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
[付記1]
本発明の一態様によれば、
エチレンと炭素数3〜8のαオレフィンとがメタロセン触媒により重合され、示差走査熱量計により測定された融解熱量が60J/g以下の範囲にあるエチレン−αオレフィン共重合体(a1)を60質量部以上、酢酸ビニルを40質量%以上含むエチレン−酢酸ビニル共重合体(a2)を5質量部以上30質量部以下と、エチレンと炭素数3〜8のα−オレフィンとの共重合体を無水マレイン酸で変性したマレイン酸変性エチレン共重合体(a3)を5質量部以上30質量部以下含有するベースポリマ(A)100質量部に対してノンハロゲン難燃剤(B)を100質量部以上250質量部以下含有し、前記エチレン−αオレフィン共重合体(a1)はエチレン−ブテン共重合体からなり、前記ノンハロゲン難燃剤(B)は脂肪酸処理した金属水酸化物からなり、前記エチレン−酢酸ビニル共重合体(a2)は、示差走査熱量計により測定された融解熱量が10J/g以下の範囲にあり、前記マレイン酸変性エチレン共重合体(a3)は、示差走査熱量計により測定された融解熱量が30J/g以下の範囲にあり、
引張強さが7MPa以上で伸びが350%以上である機械的強度と、
100%モジュラスが6MPa以下である柔軟性と、
150℃で96時間の熱老化試験後の引張強さ残率が80%以上で伸び残率が80%以上である耐熱性と、
体積抵抗率が1×1014Ω・cm以上である絶縁性と、を有する、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物が提供される。
[付記
付記の無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物において、好ましくは、
前記エチレン−酢酸ビニル共重合体(a2)は、メルトフローレートが50g/10min以上である。
[付記
導体と、
前記導体の外周を被覆する被覆層と、を備え、
前記被覆層は、付記1又は2の無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物により形成されている、電線が提供される。
[付記
電線と、
前記電線の外周を被覆する被覆層と、を備え、
前記被覆層は、付記1又は2の無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物により形成されている、ケーブルが提供される。
1 導体
2 絶縁層
3 介在
4 シース
10 電線
11 ケーブル

Claims (4)

  1. エチレンと炭素数3〜8のαオレフィンとがメタロセン触媒により重合され、示差走査熱量計により測定された融解熱量が60J/g以下の範囲にあるエチレン−αオレフィン共重合体(a1)を60質量部以上、酢酸ビニルを40質量%以上含むエチレン−酢酸ビニル共重合体(a2)を5質量部以上30質量部以下と、エチレンと炭素数3〜8のα−オレフィンとの共重合体を無水マレイン酸で変性したマレイン酸変性エチレン共重合体(a3)を5質量部以上30質量部以下含有するベースポリマ(A)100質量部に対してノンハロゲン難燃剤(B)を100質量部以上250質量部以下含有し、
    前記エチレン−αオレフィン共重合体(a1)はエチレン−ブテン共重合体からなり、
    前記ノンハロゲン難燃剤(B)は脂肪酸処理した金属水酸化物からなり、
    前記エチレン−酢酸ビニル共重合体(a2)は、示差走査熱量計により測定された融解熱量が10J/g以下の範囲にあり、
    前記マレイン酸変性エチレン共重合体(a3)は、示差走査熱量計により測定された融解熱量が30J/g以下の範囲にあり、
    引張強さが7MPa以上で伸びが350%以上である機械的強度と、
    100%モジュラスが6MPa以下である柔軟性と、
    150℃で96時間の熱老化試験後の引張強さ残率が80%以上で伸び残率が80%以上である耐熱性と、
    体積抵抗率が1×1014Ω・cm以上である絶縁性と、を有する、無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物。
  2. 前記エチレン−酢酸ビニル共重合体(a2)は、メルトフローレートが50g/10min以上である、請求項に記載の無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物。
  3. 導体と、
    前記導体の外周を被覆する被覆層と、を備え、
    前記被覆層は、請求項1又は2に記載の無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物により形成されている、電線。
  4. 電線と、
    前記電線の外周を被覆する被覆層と、を備え、
    前記被覆層は、請求項1又は2に記載の無リン系ノンハロゲン難燃性樹脂組成物により形成されている、ケーブル。
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