JPH0618938B2

JPH0618938B2 - 電線・ケーブル被覆材

Info

Publication number: JPH0618938B2
Application number: JP60149948A
Authority: JP
Inventors: 政次砂田; 力川村; 智金子; 俊井上
Original assignee: Nippon Petrochemicals Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1985-07-10
Filing date: 1985-07-10
Publication date: 1994-03-16
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: JPS6211746A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明はエチレン−アクリル酸エチル共重合体および高
密度ポリエチレンを基体とする機械的強度および電気的
特性がすぐれ、かつ耐摩耗性、高速成形性の改善された
難燃性電気材料用組成物に関する。

〈従来技術〉ポリオレフィン樹脂は機械的強度、電気特性、耐薬品性
にすぐれ、押出加工が容易なことより、電線の絶縁、ケ
ーブルの外被、その他の用途に適していることはよく知
られているところである。

しかしながら、ポリオレフィン樹脂は易燃性であり、上
記用途において、難燃化が必要とされている。

従来から、ポリオレフィン樹脂を難燃化する目的で各種
の難燃剤を配合する方法が提案されている。その中で、
最も一般的にはハロゲン系難燃剤または該ハロゲン系難
燃剤と酸化アンチモンとの併用配合が用いられている。
この系は少量の配合で高い難燃効果を有し、かつ機械的
強度、電気特性の低下度合も小さい利点がある。しかし
ながら、この系は燃焼時に多量の煙や毒性のハロゲンガ
スが発生し、人体に有害であるばかりでなく、その腐食
性故に、周辺の機器類等をも腐食するという問題点を有
している。

一方、燃焼時に有害ガスの発生がなく、低煙性の難燃剤
として、水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムなど
の無機金属化合物の水和物が有効であることはよく知ら
れている。

しかしながら、上記無機難燃剤をポリオレフィン樹脂に
配合する場合、ポリオレフィン樹脂として、例えば、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体に対しては高い難燃性を与
えるものの、電気特性、耐熱性、低温特性が悪いという
問題点を有している。一方、電気特性にすぐれるポリエ
チレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合
体などと上記無機難燃剤の配合系は難燃性に乏しいとい
う欠点を有している。

一方、エチレン−アクリル酸エチル共重合体と上記無機
難燃剤の配合系は高い難燃性とすぐれた電気特性、耐熱
性、低温特性を有することはよく知られており、今日、
急速に需要を高めつつある。

（例えば、特開昭５１−１３２２５４号、同５６−１３
６８２号、同６０−１３８３２号などがある。）しかしながら、通信ケーブルの絶縁等、被覆厚みが薄く
て、かつ高速押出加工を行なう分野に前記組成物を適用
しようとする場合においては被覆外観の滑らかなものは
得られず、また耐摩耗性の低下度合も著しいという問題
を有しており、それらの改善が望まれている。

〈発明が解決しようとする問題点〉本発明は上記の点に鑑み、鋭意検討した結果、難燃性、
電気特性、機械的強度、耐摩耗性、高速加工性が特にす
ぐれ、低煙性で無公害型の難燃性電線・ケーブル被覆材
を提供するものである。

〈問題点を解決する手段〉本発明は、a)メルトインデックスが0.2〜５ｇ／１０
分、アクリル酸エチル含量が５〜２０重量％の範囲にあ
るエチレン−アクリル酸エチル共重合体７０〜９７重量
％および b)メルトインデックスが２ｇ／１０分以下、密度0.950
〜0.97ｇ／cm³の範囲で、かつメルトインデックス（Ｍ
Ｉ）と１９０℃における溶融張力（ＭＴ）が次式ＭＴ≧6.0×ＭＩ^{−０．３１４}を満足するエチレン−α
−オレフィン共重合体３〜３０重量％からなる樹脂成分１００重量部に、 c)無機難燃剤４０〜１５０重量部を含有してなる高速成形性にすぐれる難燃性電線・ケー
ブル被覆材を提供するものである。本発明において電線
・ケーブル被覆材とは電線、ケーブルの被覆絶縁層又は
外被層を形成するための材料を意味する。

本発明のa)成分であるエチレン−アクリル酸エチル共重
合体（以下単にＥＥＡと略す）は、アクリル酸エチル
（以下単にＥＡと略す）含量が５〜２０重量％の範囲
で、かつメルトインデックス（以下単にＭＩと略す）が
0.2〜５ｇ／１０分の範囲である必要がある。

上記ＭＩが0.2ｇ／１０分未満では押出加工が困難であ
り、５ｇ／１０分を越えると機械的強度が低下するもの
で、特に好ましくは0.5〜２ｇ／１０分の範囲のもので
ある。

また、ＥＡ含量が５重量％未満においては、後述する無
機難燃剤を、難燃化するに充分な量を配合した場合に、
機械的強度が大幅に低下するばかりでなく、耐摩耗性も
悪くなる。一方、ＥＡ含量が２０重量％を越える場合は
樹脂が柔くなり、耐摩耗性が劣るものとなる。以上の点
から特に好ましいＥＡ含量は１０〜１７重量％の範囲に
ある。

本発明のb)成分であるエチレン−α−オレフィン共重合
体を配合する目的は高速成形時のケーブルの平滑性およ
び完成ケーブルの耐摩耗性の改良にある。

上記エチレン−α−オレフィン共重合体としては、エチ
レンと炭素数３〜１２のα−オレフィン共重合体および
それらの混合物で、具体的なα−オレフィンとしては、
プロピレン、ブテン−１、４−メチルペンテン−１、ヘ
キセン−１、オクテン−１、デセン−１、ドデセン−１
等を挙げることができる。これらのうち特に好ましいも
のは、プロピレンとブテン−１である。

該α−オレフィンの含有量は好ましくは２モル％以下で
ある。

その密度は0.950ｇ／cm³〜0.97ｇ／cm³の範囲、ＭＩが
2.0ｇ／１０分以下、好ましくは0.01ｇ／１０分〜1.8ｇ
／１０分であり、かつＭＩと１９０℃における溶融張力
（ＭＴ）が次式ＭＴ≧6.0ＭＩ^{−０．３１４}を満足す
る、特定範囲のものであることが必要である。

上記の密度が0.950ｇ／cm²未満では充分な耐摩耗性の改
良効果が得られず、0.97ｇ／cm³を越えるものは工業的
に製造することが難しく、またＭＩが２ｇ／１０分を越
える場合には機械的強度の低下度合が大きくなるためで
ある。

さらに、本発明のエチレン−α−オレフィン共重合体の
ＭＩと１９０℃における溶融張力（ＭＴ）との関係すな
わち、第１図に示されるような範囲ＭＴ≧6.0ＭＩ
^{−０．３１４}を満足することによって、はじめて高速成
形加工時の被覆外観が平滑なものが得られるものであ
る。

尚、前記ＥＡ含量および溶融張力は以下のようにして測
定した。

ＥＡ含量；赤外吸スペクトル（ＩＲ：日本分光（株）
製）によりＥＡに帰属する８６０cm^-1の吸光度から求め
た。ただし、検量線は核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ：
日本電子（株）製）によりＥＡ濃度を求め、ＩＲの８６
０cm^-1の吸光度との相関によって求めた。

溶融張力；メルトテンションテスター（（株）東洋精機
製作所製）により、１９０℃でＬ／Ｄ＝8.0mm/2.095mm
のオリフィスを用い、押出速度２０mm／分、ロール系５
０mmφのロールで引取速成１００rpmの条件下で求め
た。

本発明のc)成分である無機難燃剤としては、水酸化アル
ミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化ジルコニウム、
塩基性炭酸マグネシウム、ドロマイト、ハイドロタルサ
イト、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、酸化スズの
水和物、硼砂等の無機金属化合物の水和物、ホウ酸亜
鉛、メタホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、三塩基性硫
酸鉛、塩基性亜硫酸鉛、二塩基性亜リン酸鉛、炭酸亜
鉛、炭酸マグネシウム−カルシウム、炭酸カルシウム、
炭酸バリウム、酸化マグネシウム、酸化モリブデン、酸
化ジルコニウム、酸化スズ、酸化アンチモン、赤リン等
が挙げられ、これらの中の少なくとも１種が用いられ
る。この中でも特に、水酸化マグネシウム、水酸化アル
ミニウムが難燃効果や経済的に有利である。またこれら
の難燃剤の粒径は種類によって異なるが、水酸化マグネ
シウム、水酸化アルミニウム等においては平均粒径２０
μｍ以下が好ましい。

上記無機難燃剤の量はポリオレフィン樹脂１００重量部
に対して、４０〜１５０重量部、好ましくは７０〜１２
０重量部の範囲である。該難燃剤の量が４０重量部未満
においては、難燃効果が小さく、１５０重量部を越える
と機械的強度や伸びが低下し、耐摩耗性も悪化する。

また、上記無機難燃剤の他に、クレー、シリカ、タルク
等の一般的な無機充填剤を併用しても何らさしつかえな
い。

さらに、該無機難燃剤の表面をステアリン酸、オレイン
酸、パルチミン酸等の脂肪酸またはそれらの金属塩、ワ
ックス、有機シラン、有機ボラン、有機チタネート等で
被覆するなどの表面処理を施すことが好ましい。

本発明の難燃性電気絶縁組成物に、本発明の特性を損な
わない範囲において、他のオレフィン系重合体、例え
ば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリ
ル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、高密
度および低密度のエチレン単独重合体、本発明の範囲を
除くエチレンとプロピレン、ブテン−１、ペンテン−
１、ヘキセン−１、４−メチルペンテン−１、オクテン
−１、デセン−１等の炭素３〜１２のα−オレフィンと
の共重合体、プロピレン単独重合体またはプロピレンと
他のα−オレフィンとの共重合体等を添加しても何ら差
しつかえない。

さらに、本発明においては難燃効果を向上せしめるため
に前記無機難燃剤と少量のハロゲン系難燃剤またはリン
系難燃剤等の有機難燃剤と併用しても良い。

また、酸化防止剤、紫外線吸収剤、銅害防止剤等の各種
安定剤、顔料、架橋剤、架橋助剤、発泡剤、核剤等の通
常の添加剤を添加しても良い。

実施例上記a)成分、およびb)成分を用いて、無機難燃剤として
水酸化マグネシウム（商品名：キスマ５Ｂ、協和化学
（株）社製）の場合においては、各配合成分をヘンシエ
ルミキサー（（株）三井、三池製作所製）で混合し、混
和物を２軸押出機（プラスチック工学研究所（株）社
製：３０mmφ押出機L/D＝３０、設定温度１８０℃、ス
クリュー回転数２００rpm）でペレットとした後、高速
電線被覆機（日本製鋼所（株）社製：６５mmφ押出機、
L/D＝２６、設定温度２３０℃、スクリュー回転数３３r
pm、芯線予熱１２０℃、被覆速度１０００ｍ／分）で電
線形状（導体0.5mmφ、軟銅単線、仕上外径0.86mm
φ、）に成形し、ケーブル物性を評価した結果を第１表
に示した。また、他の物性評価は上記ペレットを用いて
試験片を作成し評価した結果を同様に第１表に示した。

また無機難燃剤が水酸化アルミニウム（商品名：ハイジ
ライト４２ＳＴＶ、昭和軽金属（株）社製）の場合にお
いてはペレット化の際の２軸押出機の設定温度を１５０
℃とし、高速電線被覆機の設定温度を１５０℃として上
記と同様にして電線被覆し、電気特性および他の物性を
評価した。

尚、各試験法は以下の通りである。

１．引張強度および伸び前記の配合ペレットを用いて、１６０℃のオーブンロー
ルでロール練り後、熱プレス成形機で１辺が１５０mm、
厚さ１mmの正方形のシートからＪＩＳ 6301 ３号ダン
ベルを打ち抜いた試験片で、引張試験機（（株）東洋ボ
ールドウイン製）を用い引張速度２００mm／分で測定し
た。

２．酸素指数前記の配合ペレットを用い、１６０℃のオープンロール
でロール練り後、熱プレス成形機で１辺が１５０mm、厚
さ１mmの正方形のシートを作成し、ＡＳＴＭＤ２８６
３に規定される方法により測定した。

３．誘電率および誘電正接上記と同様の方法で厚さ１mmのシートを作成し、ＪＩＳ
Ｋ６７６０に規定される方法（ただし、測定周波数１
ＭHz、測定温度２３℃）により測定した。

４．体積固有抵抗上記と同様の方法で厚さ１mmのシートを作成し、ＡＳＴ
ＭＤ−２５７に規定される方法により測定した。

５．表面粗さ（高速成形性）前記で得た電線被覆物の表面粗れを万能表面形状測定器
（（株）小坂研究所製）により、走査距離４mm、走査速
度２mm／秒で測定した。

６．摩耗性前記で得た電線被覆物をネマ式摩耗試験器（（株）東洋
精機製作所製）を用い、直径４mmφの摩耗棒、荷重３０
０ｇの条件で摩耗し、摩耗棒が導体に到達するまでの回
数を求めた。

実施例１〜３および比較例１〜２ a)成分とし、エチレン−アクリル酸エチル共重合体樹脂
(A)およびb)成分として、エチレン−α−オレフィン共
重合体(F)を用いて、c)成分の無機難燃剤（水酸化マグ
ネシウム：以下Mg（ＯＨ）_２と略す）の添加量の影響を
観察した。

その結果、無機難燃剤の添加量が本発明の範囲より少な
い場合においては、酸素指数が小さく、難燃性に乏しい
ものとなり、過剰の場合においては、引張強度、伸び等
の機械的強度が低下し、耐摩耗性も劣るものとなる。

実施例４〜５および比較例３〜４ a)成分の各種ＥＥＡ樹脂（Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）および実施
例１で用いたエチレン−α−オレフィン共重合体(F)を
用いて、ＥＡ含量およびＭＩの影響を観察した。

その結果、ＥＡ含量およびＭＩが本発明の範囲より少な
い場合においては、引張強度、伸びが小さく、かつ酸素
指数も小さいものとなる。一方、ＥＡ含量およびＭＩが
本発明の範囲を超える場合においては、引張強度、伸び
が小さく、耐摩耗性も劣るものとなる。

実施例６〜７および比較例５〜７ a)成分として、(A)のＥＥＡ樹脂を用い、b)成分とし
て、(F)のエチレン−α−オレフィン共重合体を用いて
b)成分の添加量の影響を観察した。

その結果、b)成分が未添加の場合においてはケーブルの
表面粗さおよび耐摩耗性が劣るものとなり、２重量部を
添加しても若干ケーブル物性が向上するものの、改良効
果は乏しく不満足な結果であった。

一方、b)成分を本発明の範囲を超えて、過剰に添加する
と、引張強度、伸び等の機械的強度の劣るものとなる。

実施例８〜９および比較例８〜９ a)成分として、(A)のＥＥＡ樹脂を用い、b)成分とし
て、各種のエチレン−α−オレフィン共重合体（Ｇ、
Ｈ、Ｉ、Ｊ）を用いて、b)成分のＭＴおよびＭＩの影響
を観察した。

その結果、本発明の範囲を外れる場合においてはいずれ
もケーブルの表面粗さが大きくなり、実用に供せないも
のとなる。特にＭＴが小さいものは引張強度、伸びとも
に劣るものとなる。

比較例１０比較例１０はエチレン−α−オレフィン共重合体の密度
を本発明の範囲から外れたもので、耐摩耗性が劣るもの
となる。

実施例１０および比較例１１〜１２実施例２の難燃剤を水酸化マグネシウムから水酸化アル
ミニウム（以下、Ａｌ（ＯＨ）_３と略す）に代えた以外
は実施例２と同様に評価した。

また、a)成分のＥＥＡ樹脂(A)の代わりにエチレン−酢
酸ビニル共重合体樹脂(L)を用いて、b)成分を添加しな
いで、比較例５と同様に評価した結果（比較例１１）お
よび、b)成分を実施例１０と同様に添加し、評価した結
果（比較例１２）を第１表に示した。

その結果、ＥＶＡ樹脂は体積固有抵抗が小さく、電気的
特性に劣るものであった。また、b)成分を添加しない場
合においては、ケーブルの表面粗さ、耐摩耗性に劣るも
のであった。

以上、上述のように、本発明の特定範囲からなるＥＥＡ
樹脂およびエチレン−α−オレフィン共重合体からなる
組成物は、機械的強度、電気的特性およびケーブル物性
をバランス良く、改良することができる。

〈発明の作用効果〉上述のように、本発明の難燃性電線・ケーブル被覆材
は、特定のＭＩおよびＥＡ含量のＥＥＡ樹脂および高密
度で、特定ＭＩの範囲で、かつＭＩとＭＴとの特別の関
係式を満足するエチレン−α−オレフィン共重合体から
なる樹脂成分と基体とするので、機械的強度、電気的特
性や、高速成形性（ケーブルの表面粗さでもって表わし
ている）および耐摩耗性にすぐれるものとなる。

また、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の無
機難燃剤を使用することにより、燃焼時に有害ガスの発
生がなく、低煙性で無公害型の難燃性組成物となり、高
度に難燃化することが要求されている昨今のニーズと合
致するものとなる。

本発明の組成物は種々の電気的特性にすぐれていること
から、架橋されて、あるいは架橋されずに、電線、通信
ケーブル等の電気絶縁材、外被材の電気絶縁層又は外被
層として用いられる。特に、腐食ガス量を規定している
原子力発電所を初めとした各種発電プラント用ケーブ
ル、耐火電線や一般家屋内配線等の高度の難燃性を要す
る場所で好適に使用される。

【図面の簡単な説明】

図は本発明で用いるエチレン−α−オレフィン共重合体
のメルトインデックス（ＭＩ）と溶融張力（ＭＴ）との
関係を示す線図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】a)メルトインデックスが0.2〜５ｇ／１０
分、アクリル酸エチル含量が５〜２０重量％の範囲にあ
るエチレン−アクリル酸エチル共重合体７０〜９７重量
％と b)メルトインデックスが２ｇ／１０分以下、密度0.950
〜0.97ｇ／cm³の範囲で、かつメルトインデックス（Ｍ
Ｉ）と１９０℃における溶融張力（ＭＴ）が次式ＭＴ≧6.0×ＭＩ^{−０．３１４}を満足するエチレン−α
−オレフィン共重合体３〜３０重量％からなる樹脂成分１００重量部に、 c)無機難燃剤４０〜１５０重量部を含有してなる高速成形性にすぐれる難燃性電線・ケー
ブル被覆材。
【請求項２】前記無機難燃剤が水酸化マグネシウムまた
は水酸化アルミニウムである特許請求の範囲第１項記載
の高速加工性にすぐれる難燃性電線・ケーブル被覆材。