JPH0832807B2 - 難燃性を有する耐放射線性樹脂組成物 - Google Patents

難燃性を有する耐放射線性樹脂組成物

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JPH0832807B2
JPH0832807B2 JP27337387A JP27337387A JPH0832807B2 JP H0832807 B2 JPH0832807 B2 JP H0832807B2 JP 27337387 A JP27337387 A JP 27337387A JP 27337387 A JP27337387 A JP 27337387A JP H0832807 B2 JPH0832807 B2 JP H0832807B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子力発電所や増殖炉等の放射線被曝環境
下で使用される難燃性を有する耐放射線性樹脂組成物に
関するものである。
〔従来の技術〕
原子力発電所の格納容器内や使用済核燃料再処理プラ
ント内等の高放射線領域における各種配線用の電線やケ
ーブルの被覆材等は、高度の電気的特性、耐放射線性と
共に優れた難燃性が強く要求されている。一般に、ポリ
エチレンはその優れた電気的特性、機械的特性および経
済性などから電線やケーブルの絶縁材、外被材等に広く
用いられている。しかしながら、ポリエチレンは可燃性
であるため、難燃性を付与するためにハロゲン系難燃剤
や無機系難燃剤を多量に配合する方法が知られている
(特開昭51-132254号、同56-136862号、同60-13832
号)。このように難燃剤を配合した場合、前者において
は少量の配合量で効果があるが、難燃時に有害ガスや煙
を発生するなどの欠点がある。また後者の無機難燃剤を
用いた場合においては、多量に配合されるために機械的
特性が低下するという問題を有し、実用に供するには至
つていない。
一方、耐放射線性を改良する方法として耐放射線安定
(防御)剤としてアルキルピレンなどを配合する方法が
知られている(特開昭50-106172号)。しかしながら、
これらの方法では配合剤の分散性や相溶性が悪く、長期
安定性に問題がある。そこで比較的安価な方法として、
ポリスチレンをポリエチレンなどにブレンドしたり、ポ
リエチレンにスチレンをグラフト共重合する方法(特開
昭59-89345号)などが提案されているが、前者は相溶性
が悪く相分離が生じ、後者においては耐放射線性効果が
未だ充分ではなく実用性に乏しい。
更に、ポリイミド、ポリエーテルスルフオン、ポリエ
ーテルエーテルケトンなどの耐放射線性が良好なポリマ
ーの使用も考えられるが、高価であること、押出成形な
どが困難であること等経済性や加工性的に問題がある。
また、難燃性および耐放射線性を改良する方法として
オレフイン系熱可塑性エラストマーに難燃剤を配合する
方法(特開昭60-13829号)やポリエチレン重合体にハロ
ゲン系および無機系難燃剤を配合する方法(特開昭62-1
92435号)が知られている。しかしながら、これらの方
法では難燃性は改良されるものの未だ満足できる耐放射
線性を有するものは得られていない。
〔発明が解決しようとしている問題点〕
上記の如く、従来技術の高放射線領域における耐放射
線性電線・ケーブル用絶縁材、外被材あるいは作業衣、
シート、パイプ等に使用される組成物として、安価で、
電気的性質、機械的強度を損なわずに耐放射線性および
難燃性を向上せしめることが困難であつた。
本発明は、この問題を鋭意検討した結果、優れた耐放
射線性を有し、難燃性を容易に付与できる樹脂組成物を
見出したものである。
〔発明の構成〕
本発明は、実質的にエチレンとスチレン系単量体とか
らなるランダム共重合体もしくは該共重合体と他のエチ
レン系重合体からなる樹脂成分100重量部に対して難燃
剤5〜200重量部を含み且つ該樹脂成分中のスチレン系
単量体含有量が5〜30重量%であることを特徴とする難
燃性を有する耐放射線性樹脂組成物に関するものであ
る。
本発明における実質的にエチレンとスチレン系単量体
とからなるランダム共重合体とはエチレン、またはエチ
レンおよび他のエチレン性不飽和単量体、とスチレン系
単量体とのランダム共重合体である。
本発明で用いるスチレン系単量体とは、例えばスチレ
ン、核置換スチレン(例えばメチルスチレン、ジメチル
スチレン、エチルスチレン、メトキシスチレン、エトキ
シスチレン、ビニル安息香酸、ビニル安息香酸メチル、
ビニルベンジルアセテート、ヒドロキシスチレン)、α
−置換スチレン(例えばα−メチルスチレン、α−エチ
ルスチレン、α−クロロスチレン)などのスチレンまた
はスチレン誘導体が挙げられる。
上記スチレン系単量体の含有量は、5ないし30重量%
を占め、好ましくは6ないし20重量%を占めることが肝
要である。
また本発明において、エチレン性不飽和単量体とは、
例えばプロピレン、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などのα−オレフィン類:ぎ酸ビニル、プロピオ
ン酸ビニル、酢酸ビニルなどのビニルエステル類:メタ
クリル酸、アクリル酸、メタクリル酸エチル、アクリル
酸エチルなどの(メタ)アクリル酸またはそのエステル
類およびこれらの混合物などを例示することができる。
これらのエチレン性不飽和単量体の含有量は、0〜20重
量%、特に15重量%以下が好ましい。
本発明においては前記のランダム共重合体に他のエチ
レン系重合体を配合し得る。
上記他のエチレン系重合体としては、高、中、低密度
ポリエチレン、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等の炭素数3〜12のα−オレ
フインとの共重合体、エチレン−プロピレン共重合体ゴ
ム、エチレン−プロピレン−ジエン系共重合体ゴム、エ
チレンと酢酸ビニル、アクリル酸エチル、メタクリル
酸、メタクリル酸エチル、マレイン酸、無水マレイン酸
等の極性基含有モノマーとの共重合体、あるいは、前記
エチレン単独もしくはエチレンとα−オレフイン共重合
体をアクリル酸、マレイン酸などの不飽和カルボン酸ま
たはその誘導体で変性した重合体等およびそれらの混合
物が挙げられる。これらの中でも特に密度0.85〜0.91g/
cm3の極低密度ポリエチレン、密度0.92〜0.94g/cm3の高
圧法ポリエチレン、直鎖状ポリエチレンまたはエチレン
−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−ジ
エン共重合体ゴムエチレン−(メタ)アクリル酸エステ
ル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが好ま
しく使用される。
上記ランダム共重合体をと他のエチレン系重合体から
なる混合樹脂を用いる場合もこれら樹脂成分中のスチレ
ン系単量体の含有量は、これら混合樹脂成分の単量体換
算で、5ないし30重量%、好ましくは6ないし20重量%
を占めることが肝要である。
該スチレン系単量体の含有量が5重量%未満では耐放
射線性を十分に改善できず、、また、30重量%を超える
と耐熱性が著しく低下する。
本発明で用いる実質的にエチレンとスチレン系単量体
とのランダム共重合体は、ラジカル重合、イオン重合な
どによつて製造されるものであつても良く、特にその製
造条件を限定するものではない。しかし高圧ラジカル重
合法は、電気的特性に悪影響を与える触媒残渣等がない
こと、グラフト変性においてしばしば認められるゲルの
発生がないことなどの点から好ましい。高圧ラジカル重
合による実質的にエチレンとスチレン系単量体からなる
ランダム共重合体の製造方法は、ラジカル重合開始剤の
存在下で重合圧力500〜4000kg/cm2、好ましくは1000〜3
500kg/cm2、重合温度は50〜400℃、好ましくは100〜350
℃の条件下、連鎖移動剤、必要に応じて助剤の存在下に
槽型または管型反応容器内で該単量体を同時に、あるい
は段階的に接触、重合させる方法である。
上記ラジカル開始剤としては、有機過酸化物、アゾ化
合物、アミンオキシド化合物、酸素などの通例の開始剤
が挙げられる。
また、連鎖移動剤としては、水素、プロピレン、ブテ
ン−1、C1〜C20またはそれ以上の飽和脂肪族炭化水素
およびハロゲン置換炭化水素、例えばメタン、エタン、
プロパン、ブタン、イソブタン、n−ヘキサン、シクロ
パラフイン類、クロロフオルム、および四塩化炭素、C1
〜C20またはそれ以上の飽和脂肪族アルコール、例えば
メタノール、エタノール、プロパノールおよびイソプロ
パノール、C1〜C20またはそれ以上の飽和脂肪族カルボ
ニル化合物、例えば二酸化炭素、アセトンおよびメチル
エチルケトン並びに芳香族化合物、例えばトルエン、ジ
エチルベンゼンおよびキシレンのような化合物等が挙げ
られる。
難燃性を付与させるために用いる難燃剤については、
一般に効果があるとされている難燃剤を使用することが
でき、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤などの有機系難
燃剤あるいは無機系難燃剤が挙げられる。ハロゲン系難
燃剤は難燃効果が比較的良好であり、少量の配合量で優
れた難燃性を付与することができる。例えば、テトラブ
ロモビスフエノールAおよびその誘導体、ヘキサブロモ
ベンゼン、デカブロモジフエニルエーテル、テトラブロ
モエタン、テトラブロモブタン、ヘキサブロモシクロデ
カン等の臭素系および塩素化パラフイン、塩素化ポリフ
エニル、塩素化ポリエチレン、塩化ジフエニル、パーク
ロロペンタシクロデカン、塩素化ナフタレン等の塩素系
が挙げられる。これらは1種でも2種以上併用してもよ
く、更に、三酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、ホウ
酸亜鉛等と併用することによつてより効果を発揮する。
また、リン系難燃剤としては、トリクレジルホスフエ
ート、トリ(β−クロロエチル)ホスフエート、トリ
(ジクロロプロピル)ホスフエート、トリ(ジブロモプ
ロピル)ホスフエート、2,3−ジブロモプロピル−2,3−
クロロプロピルホスフエート等のリン酸エステルもしく
はハロゲン化リン酸エステル等が主に挙げられる。
上記有機系難燃剤の配合量は樹脂100重量部に対して
5〜50重量部、好ましくは10〜45重量部の範囲である。
該難燃剤の量が5重量部未満では難燃効果が小さく、50
重量部以上の量を添加してもそれ以上の難燃効果は望め
ず、機械的特性も低下するので好ましくない。
更に、本発明の有機系難燃剤としては、水酸化アルミ
ニウム、水酸化マグネシウム、水素化ジルコニウム、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、ホウ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、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
げられる。これらは1種でも2種以上を併用してもよ
い。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、塩基性炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト
からなる群が選ばれた少なくとも1種が難燃効果がよ
く、経済的にも有利である。また、赤リン、三酸化アン
チモン、酸化ジルコニウム、ホウ酸亜鉛等と併用しても
よい。これら難燃剤の粒径は種類によつて異なるが、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20μ以下が好ましい。また、ハロゲン系難燃剤と
金属化合物の水和物を併用することも好ましい方法であ
る。
上記無機系難燃剤の配合量は樹脂100重量部に対して4
0〜200重量部、好ましくは80〜150重量部の範囲で使用
される。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、200重量部を超えると機械的特性が損なわ
れる。
尚、本発明において上記組成物に対してその使用目的
に応じて他の熱可塑性樹脂、合成ゴム、天然ゴムあるい
は有機・無機フイラー、酸化防止剤、滑剤、有機・無機
系の各種顔料、紫外線防止剤、分散剤、銅害防止剤、中
和剤、発泡剤、可塑剤、気泡防止剤、流れ性改良剤、ウ
エルド強度改良剤、核剤等の添加剤を特性を低下させな
い範囲で加えることは何ら差し支えない。また、架橋構
造を導入するため架橋剤(例えば有機過酸化物、イオ
ウ、シラン系架橋剤など)、架橋助剤を添加したり、電
離性放射線を照射することも何ら差し支えない。
〔実施例〕
以下に実施例について示すが、本発明はこれらによつ
て何等限定されるものではない。
実施例1〜4および比較例1〜3 窒素およびエチレンで充分に置換した撹拌機付き金属
製オートクレーブに所定量のエチレン、スチレンおよび
連鎖移動剤であるn−ヘプタンを仕込み、更に重合開始
剤であるジ−tert−ブチルペルオキシドを注入し、重合
圧力1900kg/cm2、重合温度180℃、重合時間40分の重合
条件で重合を行い、生成したポリマーを精製、真空乾燥
を行つた。ここでエチレン、スチレンなどの仕込量を変
えて種々のエチレン−スチレンランダム共重合体(以下
Et−St共重合体と称する)を合成した。得られた上記ラ
ンダム共重合体および低密度ポリエチレン(以下HpLDPE
と称する)(メルトインデツクス(MFR)=1.0g/10min.
密度(d)=0.922g/cm3商品名:日石レクスロン W200
0日本石油化学(株)製)、極低密度ポリエチレン(以
下ULDPEと称する)(MFR=1.0g/10min.d=0.905g/cm3
商品名:日石ソフトレツクスD9052日本石油化学(株)
製)に酸化防止剤(商品名:ノクラツク 300大内新興
化学(株)製)、過酸化物(ジクミルパーオキシド)お
よび難燃剤(デカブロモジフエニルエーテル)、塩素化
ポリエチレン(塩素含有量30重量% 商品名:ダイソラ
ツク U−303 大阪曹達(株)製)三酸化アンチモン
などを第1表に示す部数となるように配合し、加熱ロー
ルにて良く混和し、この混和物を160℃にて30分間プレ
ス成形し、1mmおよび3mm厚のシートを作成した。
このようにして得られたシートにコバルト−60線源を
用いてγ線を常温、空気中で線量率0.5Mrad/Hrにて総線
量200Mradを照射した。これらのシートについて機械的
特性として引つ張り強度および伸び率と燃焼性(酸素指
数)、熱老化(170℃×7日間)後の機械的特性を評価
した結果を第1表に合わせて示した。
尚、配合割合は全て重量部である。
比較例4. 低密度ポリエチレンにスチレンモノマーを従来公知の
手法を用いてグラフト共重合させ、実施例1〜4および
比較例1〜4と同様にしてシートを作成し、引張強度、
伸び率、酸素指数を評価し、結果を第1表に合わせて示
した。
その結果、エチレン−スチレンランダム共重合体を用
いて成る難燃性樹脂組成物は、ポリエチレン単体やエチ
レン−スチレングラフト共重合体に比べて耐放射線線性
に優れていることが解る。また、スチレンモノマー含有
量が3重量%と少ない場合には、γ線照射後の伸びが著
しく低下し、耐放射線性が改良されていないことが解
る。
〈試験法〉 1.引張強度、伸び率:JIS K 6760に準拠 2.酸素指数:JIS K 7201に準拠 実施例5〜7および比較例5〜9. 実施例1と同様にして合成したエチレン−スチレンラ
ンダム共重合体と、エチレン−アクリル酸エチル共重合
体(メルトインデツクス(MFR)=0.75g/10min.EA含有
量15wt%商品名:日石レクスロンA−1150日本石油化学
(株)製)(Et−EA共重合体と称する)、難燃剤とし
て、デカブロモジフエニルエーテルもしくは平均粒子径
0.6〜0.8μmの水酸化マグネシウム(商品名:キスマ5A
協和化学(株)製)、酸化防止剤などを第2表に示す
部数となるように配合し、加圧ニーダーにて混和した。
得られた混和物を加熱ロール、ペレタイザーにてペレツ
トに造粒した後、押出機に投入して絶縁電線を作成し
た。ここで、絶縁電線の導体は断面積2mm2、外径1.8mm
の軟銅撚線であり、絶縁体の厚さ0.8mm、仕上がり外径
3.4mmとした。
得られた絶縁電線はJIS C 3005に準拠して機械的特
性、熱老化特性を評価した。熱老化は加熱温度100℃、
加熱時間10日間とした。更に、耐放射線性を評価するた
め、得られた絶縁電線に対して、コバルト−60線源を用
いて常温、空気中でγ線を線量率0.5Mrad/Hrにて総線量
76Mradまで照射し、照射後の機械的特性を評価した。ま
た、難燃性をICEA規格S-61-402に準拠して試験を行つ
た。
その結果、エチレン−スチレンランダム共重合体を用
いて成る難燃性樹脂組成物を被覆した電線は耐放射線性
および難燃性に優れていることが明かである。但し、ス
チレンモノマーの含有量が30重量%を超えると熱老化性
が著しく低下することが解る。
更に、エチレン−アクリル酸エチル共重合体を用いて
引張り強さを改善することも可能である。
〔発明の効果〕
本発明におけるエチレン−スチレンランダム共重合体
を用いて成る難燃性樹脂組成物は、従来のポリエチレン
の持つ機械的特性、電気的性質を損なわずに優れた難燃
性と耐放射線性を有し、原子力発電所の格納容器内や使
用済核燃料再処理プラント内等の高度の耐放射線性、難
燃性を要求される高放射線領域における各種配線用の電
線やケーブル等に使用されるのに好適である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 25/04 LDS // H01B 3/44 F K

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】実質的にエチレンとスチレン系単量体とか
    らなるランダム共重合体もしくは該共重合体と他のエチ
    レン系重合体からなる樹脂成分100重量部に対して難燃
    剤5〜200重量部を含み且つ該樹脂成分中のスチレン系
    単量体含有量が5〜30重量%であることを特徴とする難
    燃性を有する耐放射線性樹脂組成物。
  2. 【請求項2】前記ランダム共重合体が、重合圧力500〜4
    000kg/cm2、重合温度50〜400℃の高圧ラジカル重合法に
    よって得られるものである特許請求の範囲第1項記載の
    難燃性を有する耐放射線性樹脂組成物。
  3. 【請求項3】前記難燃剤がハロゲン系難燃剤である特許
    請求の範囲第1項記載の難燃性を有する耐放射線性樹脂
    組成物。
  4. 【請求項4】前記難燃剤が無機金属化合物の水和物であ
    る特許請求の範囲第1項記載の難燃性を有する耐放射線
    性樹脂組成物。
  5. 【請求項5】前記無機金属化合物の水和物が水酸化アル
    ミニウムおよび/または水酸化マグネシウムである特許
    請求の範囲第4項記載の難燃性を有する耐放射線性樹脂
    組成物。
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