JPH04192215A - 難燃性絶縁電線およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は難燃性絶縁電線およびその製造方法に関し、特
に金属水酸化物を含むポリオレフィン絶縁被覆を有する
難燃性絶縁電線およびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

ポリエチレン等のポリオレフィンは、絶縁体として絶縁
抵抗、絶縁耐力、誘電率、耐水性、耐湿性、耐溶剤性、
耐薬品性等多くの点て優れているので、電線・ケーブル
の絶縁被膜として広く用いられているか、燃焼し易く、
火源から電線・ケーブルを伝わって火災が拡がることか
しばしばあるため、難燃性にすることか要求されている
。特に、航空機、車両、船舶、トンネル、原子力発電所
、工場、高層ビル、民生用電気機器等に用いる電線・ケ
ーブルでは難燃性を強く要求される。

難燃化剤をポリオレフィンに添加することにより、ポリ
オレフィン絶縁材料を難燃性とすることか行われている
。難燃化剤としてハロゲン含有有機化合物か広く用いら
れているか、火災時に有毒ガスや大量の煙を発生するた
め、最近ては、このような欠点のない、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か、難燃化
剤として用いられるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、金属水酸化物は、ポリオレフィン中に多量に添
加しないと、最近の電線ケーブル各種規格（例えばＩＥ
ＥＥ規格３８３）で要求される高度の難燃性を得ること
ができない。金属水酸化物をポリオレフィンに多量に添
加すると、絶縁体やシースの引張特性等の機械的特性を
著しく悪化させる。電線・ケーブル製造の際の加工特性
も悪化する。

それ故、本発明の目的は、すぐれた難燃性を有し、かつ
要求される絶縁体の機械的特性を満足する絶縁電線を実
現する二とである。

また、本発明の目的は、すぐれた難燃性を有し、かつ要
求される絶縁体の機械的特性を満足する絶縁電線の製造
方法を実現する二とである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の難燃性絶縁電線では、すぐれた難燃性を有し、
かつ要求される絶縁体の機械的特性を満足する絶縁電線
を実現するため、絶縁物で被覆された導体の外周を、分
散された合成樹脂と平均粒径５０μｍ以下の中空ガラス
ビーズとを含む有機または無機繊維の布で被覆し、その
外側に、ポリオレフィンと金属水酸化物から成る絶縁被
覆（シース）を設けた。本発明の絶縁電線はケーブルを
包含する。

また、本発明の難燃性絶縁電線の製造方法ては、すぐれ
た難燃性を有し、かつ要求される絶縁体の機械的特性を
満足する絶縁電線の製造方法を実現するため、導体の外
周を絶縁体で被覆し、有機または無機繊維の帯状の布に
、平均粒子径５０μｍ以下の中空ガラスビーズと、中空
ガラスビーズ１００重量部に対し１０ないし３０重量部
の合成樹脂水分散物とから成る組成物を、布の面積１０
０　ｃｍ２当たり２ｃｍ’以下の量になるよう含浸し、
この含浸された布を絶縁体の外周に巻きつけ、布の外周
をポリオレフィンおよび金属水酸化物から成る絶縁被覆
て被覆するようにした。

導体は通常用いられる電気良導体の何れでもよく、例え
ば、銅、アルミニウム等、あるいはそれらの合金を用い
ることができる。導体は、錫、ハンダ、ニッケル、銀等
の種々の金属でめっきされたものてもよい。導体の構造
は、単線でも、撚り線でもよい。

導体の外周は少なくとも１層の絶縁物で被覆され、それ
らの絶縁物層の間に絶縁性または非絶縁性の介在物か設
けられてもよい。

絶縁物で被覆された導体（以下、線心と言う）は、中空
ガラスビーズおよび分散された合成樹脂を含む布で被覆
される。線心の外周を被覆する布は、綿糸、絹糸、ポリ
エチレンテレフタレート、ナイロンのような有機繊維の
布でもよいし、ガラス繊維のような無機繊維の布でもよ
い。布としては、線心の外周に巻き付けた布テープか好
ましい。

しかし線心の外周に編まれた布でもよい。後者を用いる
場合には、編まれた布の上から合成樹脂の水中分散物と
中空ガラスビーズから成る組成物を、塗布等により含浸
させる。布の厚さは、約１００μｍないし６００μｍか
適当である。

中空ガラスビーズの平均粒径は５０μｍ以下とする。平
均粒径を５０μｍより大にすると、布を線心に巻きつけ
る際に、その表面付近のガラスビーズと合成樹脂から成
る層に、ひび割れか生ずる。中空ガラスビーズの中空部
の内径は、外径の５０％から９０％の範囲とするのか好
ましい。

中空ガラスビーズに混合する、水中に分散された合成樹
脂は、オレフィン系、特にエチレンおよびその誘導体の
重合体か好ましい。例えば、酢酸ビニルポリマー、エチ
レン−酢酸ビニルコポリマー、酢酸ビニループロピオン
酸ビニルコポリマー、酢酸ビニル−アクリル酸エステル
コポリマー、２種以上のアクリル酸エステルのコボリマ
ーである。これらの２種以上の混合物（ポリマーブレン
ド）でもよい。

分散された合成樹脂を布に中空ガラスビーズとともに含
ませるには、合成樹脂の水中分散物（便宜上、水性エマ
ルジョンと呼ぶ。たたし、合成樹脂は液体に限らず、固
体でもよい。）を中空ガラスビーズに混和し、これを布
に含浸させる方法かある。分散物の調製方法は、多数の
方法が広く知られている。水性エマルジョンは、合成樹
脂の含有量が３０重量％から８０重量％の範囲のものが
適当であり、中空ガラスビーズ１００重量部に対し、こ
のような水性エマルジョンを１０ないし３０重量部混合
する。従って、中空ガラスビーズ１００重量部に対し、
分散された合成樹脂の量は乾燥後３ないし２４重量部で
ある。中空ガラスビーズ１００重量部に対し分散された
合成樹脂の量か重量部未満であると、含浸された布の可
撓性か乏しくなり、布を線心または導体に巻きつけるこ
とが困難となる。また、ガラスビーズ １００重量部に対し、分散された合成樹脂の量か３ない
し２４重量部を超えると、塗布された布か可燃性となり
、電線・ケーブルの難燃性か低下する。中空ガラスビー
ズは中実のガラスビーズより比重か小さいのて、水性エ
マルジョンと混合する際比較的沈降しにくいか、液中て
なるべく均一になるように攪拌することか好ましい。

中空ガラスビーズと水性エマルジョンの混合物を布に含
浸する際には、平滑面に塗布したとして形成される塗布
液層の厚さか２００μｍを超えないような単位面積当た
りの液量て、布に含浸することが好ましい。このような
液量は、１００ｃｍ２当たり２ｃｍ３以下に相当する。

中空ガラスビーズの平均粒径が５０μｍであるとき、分
散合成樹脂の占める厚さを無視するとすれば、この厚さ
は最密充填された中空ガラスビーズの約５粒子層に相当
する。含浸組成物の液層の厚さか２００μｍを超える場
合、含浸された布の可撓性が乏しくなり、布、特にテー
プ状の布を、線心に巻きつけることが困難となる。これ
は、含浸組成物の体積の大部分を占める中空ガラスビー
ズも、その層の厚さか約２００μｍ以上となり、ガラス
ビーズを含む含浸された組成物か脆くなるためである。

布の外周を被覆する絶縁被覆（シース）の主成−分とな
るポリオレフィンとしては、ポリエチレン、エチレンプ
ロピレン共重合体（ブタジェン等の他の重合成分を含ん
でもよい）、エチレン酢酸ヒニル共重合体、エチレンメ
チルアクリレート共重合体、エチレンエチルアクリレー
ト共重合体、エチレンブテン共重合体（ブタジェン等の
他の重合成分を有してもよい）等を用いることかできる
。二種以上のポリオレフィンを用いてもよい。

金属水酸化物は結晶水を有する２価、３価、または４価
の金属水酸化物が好ましく、炭酸塩、珪酸塩等との複合
体でもよい。例えば水酸化マグネシウム、塩基性炭酸マ
グネシウム、ハイドロタルサイト、水酸化アルミニウム
を用いることかできる。金属水酸化物は、ポリオレフィ
ン１００重量部に対し５０重量部以上加えることか望ま
しい。

そうでないと、充分な難燃性を得ることかできない。前
述の通り、金属水酸化物が多過ぎると機械的特性を損な
うので、２５０重量部以下か望ましい。

ポリオレフィン絶縁被覆はポリオレフィン、例えばポリ
エチレンを、架橋させたものでもよい。

架橋には、有機過酸化物の添加、電子線照射、ブテング
ラフト水架橋等のいずれを用いてもよい。

有機過酸化物としては、ジクミルペルオキシド（ｄｉｃ
ｕｍｙｌ　ｐｅｒｏｘｉｄｅ）　、３−ビス（ｔ−ブチ
ルペルオキシイソプロピル）ベンセン等が好適である。

電子線照射を用いる場合、架橋助剤としてトリメチロー
ルプロパントリメリテート、トリアリルイソシアヌレー
ト等の反応性のモノマーを添加してもよい。

ポリオレフィン絶縁被覆はさらに、酸化防止剤、滑剤、
カーボンブラック、軟化剤、分散剤等を含んでもよい。

酸化防止剤としては、フェニル−α−ナフチルアミン、
Ｎ、Ｎ−ジ−β−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン等
のアミン系酸化防止剤、２．６−ジーｔ−ブチル−４−
メチルフェノール、立体障害フェノール等のフェノール
系酸化防止剤の、いずれを用いることもてきる。

〔作用〕

本発明の絶縁電線（ケーブルを含む）は、中空ガラスビ
ーズと分散された合成樹脂を含む有機または無機繊維の
布で線心か被覆されているため、その外側のポリオレフ
ィン絶縁被覆（シース）に金属水酸化物を、機械的特性
の悪化を生じるほど多量に添加しなくても、すぐれた難
燃性を得ることかできる。

また、本発明の絶縁電線の製造方法によると、所定の外
径をもつ中空ガラスビーズと、ガラスビーズに対し所定
量の合成樹脂水分散物とから成る組成物を、単位面積当
たり所定量含浸した有機または無機繊維の布で、線心を
被覆することにより、ポリオレフィン絶縁被覆に機械的
特性の悪化を生じるはと多量の金属水酸化物を添加しな
くても、すぐれた難燃性を有する絶縁電線を製造するこ
とかできる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

〔実施例１〜４〕 本発明のケーブルの実施例の断面を図に示す。

導体１をエチレンプロピレンゴムの絶縁体２て被覆した
外径５．３ｍｍの絶縁線心を３本撚り合わせてコアとし
、紙介在層３て覆った上にテープ４か巻かれ、さらにそ
の外側をポリオしフィン絶縁シース５て被覆されている
。テープ４は第１表に示す組成物を含浸させたガラス繊
維テープまたは綿糸テープである（表中、数字の単位は
重量部）。実施例１のポリオレフィン絶縁組成物のみは
ジクミルペルオキシドを含み、ポリオレフィン被覆か架
橋されている。

第１表中に記したエマルジョンＡはエチルアクリレート
成分３０モル％を含む分子量５０００のエチレンエチル
アクリレートコポリマーを、７０重量％含む水性エマル
ジョンである。ポリマーＢは酢酸ビニル成分４０モル％
を含む分子量１００００のエチレン酢酸ビニルコポリマ
ーを、４０重量％含む水性エマルジョンである。

シース組成物に用いたエチレン酢酸ビニルコポリマーは
酢酸ヒニル成分３２重量％を含み、メルトインデックス
（１９０°Ｃ）１．０のもの、エチレンエチルアクリレ
ートコポリマーはエチルアクリレ−）・成分１９重量％
を含み、メルトインデックス（１９０°Ｃ）１．５のも
の、水酸化マグネシウムの平均粒子径は１μｍ、水酸化
アルミニウムの平均粒子径は０６μｍである。

各シース組成物を、温度１００℃に保持した６インチロ
ールてロール混練を行った後、１２０°Ｃに保持した４
０ｍｍ押し出し機（スクリュ一部のＬ／Ｄ＝２５）を用
い、３本撚り合わせた外径５．３ｍｍのエチレンプロピ
レンゴム絶縁線心の周りに厚さ２．０口に押出被覆し、
ケーブル試料を作製した。

シース組成物の機械的特性は下記の方法で評価した。

各シース組成物を１８０’Ｃて厚さ１ｍｍにプレス成形
し、日本電線工業規格第３９１号に従い、ＪＩＳ　　Ｋ
７１１２のダンベル３号を用いて試験片を作製し、ショ
ッパ型引張試験機を用い、引張速度２００ｎｍ／分て引
張試験を行った。引張強さか１．　Ｏｋｇ／ｍｍ２以上
、伸びか３５０％以上のものを良とし、これらをどちら
かても下回るものを不良とした。

各テープ試料およびノース組成物の加工性は、テープの
巻き付けのときの状況、押出機での押し出し状況、およ
びシースの外観て判定した。

ケーブル試料の難燃性は、長さ２ｍのケーブル試料を８
本垂直に並へ、下端に７０，０００ＢＴＵ／ｈｒの炎を
２０分間当てた後炎を取り去り、自己消炎するか否かて
判定した。自己消炎すれば合格、全焼した場合不合格と
した。

機械的特性、加工特性、難燃性を評価した結果を、シー
ス組成およびテープ構成とともに第１表に示す。各シー
ス組成の機械的特性、テープおよびシースの加工特性と
も良好であり、ケーブル試料の難燃性も合格であった。

第１表 〔比較例１〜４〕 第２表に示す組成の絶縁組成物を調製した（単位は重量
部）。調製方法、評価方法は実施例１〜４と同じである
。評価結果を組成とともに第２表に示す（表中＊印は測
定不能を示す）。難燃性について表中には、不合格を不
良、合格を良として示した。

第２表 比較例１は、テープ塗布組成中の平均粒子径１０μｍの
ガラスビーズＡの代わりに、平均粒子径５００μｍの中
空ガラスビーズＢを用いたもので、塗布したテープの表
面にクラックか入る。難燃性試験に適するケーブル試料
は一応得られたか、ケーブルの難燃性も不合格となった
。これは、テープ塗布組成物中の中空ガラスビーズの平
均粒子径か５０μｍより大きいと、塗布したテープの加
工性か悪くなり、ケーブルの難燃性も悪いことを示して
いる。

比較例２はテープ塗布組成中エマルジョンＡ（含まれる
分散ポリマーは７０重量％）を１０重量部から５重量部
に減量したものであるか、テープの可撓性が悪くなり、
線心の外側に巻けなくなるため、難燃性試験に適するケ
ーブル試料か得られなかった。ガラスビーズ１００重量
部に対し分散ポリマーか３ないし２４重量部未満では、
線・心の外側に巻けなくなるほどテープの可撓性か悪く
なることを示している。

比較例３はテープ塗布組成中のエマルジョンＢ（含まれ
る分散ポリマーは４０重量％）を１００重量部に増量し
たちのて、加工性は良好であるか、難燃性は不合格であ
る。ガラスビーズ１００重量部に対し分散ポリマーか３
ないし２４重量部を超えると、難燃性を低下させること
を示している。

比較例４はテープに含浸する組成物の厚さを１００μｍ
から５００μｍまで増したものであるか、テープの可撓
性か悪くなるため、線心の外側に巻けなくなり、難燃性
試験に適するケーブル試料か得られなかった。テープに
含浸する組成物の単位面積当たりの量か２００μｍを超
えると、線心の外側に巻けなくなるほどテープの可撓性
か悪くなることを示している。

〔比較例５〜６〕 第３表に示す組成の絶縁組成物を調製した（単位は重量
部）。調製方法、評価方法は実施例１〜４と同しである
。評価結果を組成とともに第３表に示す（表中＊印は測
定不能を示す）。難燃性について表中には、不合格を不
良、合格を良として示した。

第３表 比較例５は水酸化マグネシウムを１０重量部に減量した
もので、加工性は良好であるか、難燃性は不合格である
。５０重量部未満の金属水酸化物ては、充分な難燃性か
得られないことを示している。

比較例６は水酸化マグネシウムを１００重量部から５０
０重量部に増量したちのであるか、ノースの加工性、機
械的特性とも悪く、難燃性試験に適するケーブル試料か
得られなかった。２５０重量部を超える金属水酸化物は
シースの加工性、機械的特性を悪化させることを示して
いる。

〔比較例７〜１０） 第４表に示す組成の絶縁組成物を調製した（単位は重量
部）。調製方法、評価方法は実施例１〜４と同しである
。評価結果を組成とともに第４表に示す（表中＊印は測
定不能を示す）。難燃性について表中には、不合格を不
良、合格を良として示した。

第４表 比較例７は、実施例２のテープ塗布組成中の平均粒子径
１０μｍのガラスビーズＡの代わりに、平均粒子径５０
０μｍの中空ガラスビーズＢを用いたもので、塗布した
テープの表面にクラックか入る。比較例１と同様、難燃
性試験のためのケーブル試料は一応得られたか、ケーブ
ルの難燃性は不合格であった。実施例２との比較により
、チー・プ塗布組成物中の中空ガラスビーズの平均粒子
径か５０μｍより大きいと、塗布したテープの加工性か
悪くなり、ケーブルの難燃性も悪いことか理解される。

比較例８は、実施例２において布テープに含浸する組成
物の厚さを１００μｍから５００μｍに増したものであ
るが、布テープの可撓性が悪くなるため、線心の外側に
巻けな（なり、難燃性試験に適するケーブル試料か得ら
れなかった。実施例２との比較により、布テープに含浸
する組成物の厚さが２００μｍを超えると、布テープの
可撓性が悪くなることか理解される。

比較例９は、実施例１のテープ塗布組成中エマルション
Ａ（含まれる分散ポリマーは７０重量％）を１０重量部
から５重量部に減量したものであるか、テープの可撓性
か悪くなり、線心の外側に巻けなくなるため、難燃性試
験に適するケーブル試料か得られなかった。実施例１と
の比較により、ガラスビーズ１００重量部に対し分散ポ
リマー３ないし２４重量部未満ては、テープの可撓性か
悪くなることか結論される。

比較例１０は実施例３のテープ塗布組成中のエマルジョ
ンＡを１００重量部に増量したもので、加工性は良好で
あるか、難燃性は不合格である。

実施例３との比較により、ガラスビーズ１００重量部に
対し分散ポリマーが３ないし２４重量部を超えると、難
燃性を低下させることか理解される。

以上の各実施例および比較例から、本発明の絶縁電線の
有するすぐれた難燃性および機械的特性が明らかである
。

〔発明の効果〕

本発明による絶縁電線は、すぐれた難燃性を有し、かつ
要求される絶縁体の機械的特性を満足する。また、本発
明の絶縁電線の製造方法によると、すぐれた難燃性を有
し、要求される絶縁体の機械的特性を満足する絶縁電線
を製造することかできる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による絶縁電線の実施例の断面図である。 符号の説明 １・・−・・・・・導体 ２・・・・・・絶縁体 ３・・・・・・・・・紙介在層 ４・・・・・・・・・テープ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁体と、前
   記絶縁体の外周を被覆する、分散された合成樹脂および
   平均粒子径５０μｍ以下の中空ガラスビーズを含む有機
   または無機繊維の布と、 前記布の外周を被覆する、ポリオレフィンおよび金属水
   酸化物から成る絶縁被覆とから成ることを特徴とする、
   難燃性絶縁電線。
2. （２）導体の外周を絶縁体で被覆し、 有機または無機繊維の帯状の布に、平均粒子径５０μｍ
   以下の中空ガラスビーズと、前記中空ガラスビーズ１０
   ０重量部に対し１０ないし３０重量部の合成樹脂水分散
   物とから成る組成物を、前記布の面積１００ｃｍ＾２当
   たり２ｃｍ＾３以下の量になるよう含浸し、前記絶縁体
   の外周に前記含浸された布を巻きつけ、 前記布の外周をポリオレフィンおよび金属水酸化物から
   成る絶縁被覆で被覆することを特徴とする、難燃性絶縁
   電線の製造方法。