JPS60100302A - Flame resistant electrically insulating composition - Google Patents

Flame resistant electrically insulating composition

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JPS60100302A
JPS60100302A JP20677083A JP20677083A JPS60100302A JP S60100302 A JPS60100302 A JP S60100302A JP 20677083 A JP20677083 A JP 20677083A JP 20677083 A JP20677083 A JP 20677083A JP S60100302 A JPS60100302 A JP S60100302A
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JP
Japan
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magnesium hydroxide
flame
fatty acid
weight
parts
Prior art date
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Pending
Application number
JP20677083A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
康彰 山本
柳生 秀樹
好幸 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Filing date
Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の背景と目的] 本発明は燃焼時にハロゲン系ガスを発生しない難燃性電
気絶縁組成物に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Background and Objects of the Invention] The present invention relates to a flame-retardant electrical insulation composition that does not generate halogen gas when burned.

例えば、電線・ケーブルの絶縁材料やシース材料として
は電気絶縁性に優れたポリオレフィンが多く用いられて
きている。
For example, polyolefins with excellent electrical insulation properties are often used as insulation materials and sheath materials for electric wires and cables.

最近のS勢として、原子力発電所用電線・ケーブル、車
両用電線および盤内・機内配線用電線等に難燃性が強く
要望されるようになってきた。このようなポリマを難燃
化する方法としてはハロゲン含有化合物、リン含有化合
物等を混和する方法が用いられてきたが、これらは火災
時多量の煙を出し、また人体に有害なガスを発生するな
ど問題視されている。
In recent years, there has been a strong demand for flame retardancy in electric wires and cables for nuclear power plants, electric wires for vehicles, and electric wires for wiring inside panels and machines. The method of making such polymers flame retardant has been to mix halogen-containing compounds, phosphorus-containing compounds, etc., but these produce a large amount of smoke in the event of a fire and also emit gases that are harmful to the human body. etc. are considered problematic.

このような情勢を踏まえ、発煙性、有毒性の非常に少な
い無機系難燃剤が注目されるようになってきた。なかで
も、難燃性を付与するのにはポリマの分解温度近くで結
晶水を放出し、しかも吸熱量の大きい水酸化マグネシウ
ムが特に有効である。
In light of this situation, inorganic flame retardants with extremely low smoke generation and toxicity have been attracting attention. Among these, magnesium hydroxide is particularly effective in imparting flame retardancy, as it releases water of crystallization near the decomposition temperature of the polymer and absorbs a large amount of heat.

しかし、高度の難燃性を付与するためには水酸化マグネ
シウムを多量加える必要があるにもかかわらず、ポリマ
と水酸化マグネシウムの相溶性が悪く、機械特性の低下
を招く。また、水酸化マグネシウムは空気中の水および
二酸化炭素と反応して炭酸マグネシウムに変質し、吸水
を促進するため電気特性の著しい低下を招くという問題
を有しているため使用範囲が限定されていた。
However, although it is necessary to add a large amount of magnesium hydroxide to impart a high degree of flame retardancy, the compatibility between the polymer and magnesium hydroxide is poor, leading to a decrease in mechanical properties. In addition, magnesium hydroxide reacts with water and carbon dioxide in the air and transforms into magnesium carbonate, which promotes water absorption, resulting in a significant decrease in electrical properties, which has limited its range of use. .

本発明は上記した従来技術の問題点を解消するためにな
されたもので、ポリオレフィンと水酸化マグネシウムと
の相溶性を改善でき、従って機械特性、電気特性および
難燃特性を向上できる有毒なハロゲン系カスを発生しな
い難燃性電気絶縁組成物の提供を目的とするものである
The present invention was made in order to solve the problems of the prior art described above, and it is possible to improve the compatibility between polyolefin and magnesium hydroxide, thereby improving the mechanical properties, electrical properties, and flame retardant properties. The object of the present invention is to provide a flame-retardant electrical insulation composition that does not generate scum.

[発明の概要] 本発明の電気絶縁組成物は、ポリオレフィン100重量
部に対し、平均粒径6μm以下、BET比表面積40t
+?/g以下で、ざらに脂肪酸、脂肪酸金属塩、チタネ
ートカップリング剤またはシランカップリング剤のいず
れかで表面処理した水酸化マグネシウムを50重量部以
上含有することを特徴とするものである。
[Summary of the Invention] The electrical insulating composition of the present invention has an average particle size of 6 μm or less and a BET specific surface area of 40 tons, based on 100 parts by weight of polyolefin.
+? /g or less, and contains 50 parts by weight or more of magnesium hydroxide surface-treated with either a fatty acid, a fatty acid metal salt, a titanate coupling agent, or a silane coupling agent.

本発明におけるポリオレフィンとしては、エチレンプロ
ピレンコポリマ、エチレンプロピレンジエンターボリマ
、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニルコポリマ、エチレ
ンエチルアクリレートコポリマ、エチレンブテンコポリ
マ、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリベンテンといフ
たものがあげられ、これらは単独または2種以上群合し
て使用可能である。
Examples of the polyolefin in the present invention include ethylene propylene copolymer, ethylene propylene diene turbo polymer, polyethylene, ethylene vinyl acetate copolymer, ethylene ethyl acrylate copolymer, ethylene butene copolymer, polypropylene, polybutene, and polybentene, which may be used alone or Two or more types can be used in combination.

このようなポリオレフィンと水酸化マグネシウムとは相
溶性が悪いため、ロールやパンバリ混練時に凝集が生じ
て押出性、引張特性が低下する。
Since such polyolefin and magnesium hydroxide have poor compatibility, agglomeration occurs during roll or pan-burr kneading, resulting in deterioration of extrudability and tensile properties.

Iこれは水酸化マグネシウムがイオン性結晶であるのに
対し、ポリオレフィンは無極性あるいはわずかに極性を
有している程度であり、水酸化マグネシウムとの間の親
和力が小さいためである。
This is because magnesium hydroxide is an ionic crystal, whereas polyolefin is non-polar or only slightly polar, and has a small affinity with magnesium hydroxide.

これを改善するため、本発明では平均粒径5μm以下、
BET比表面積40イ/g以下の水酸化マグネシウムを
使用しており、この範囲外のものではロールやパンバリ
混練時に凝集が生じて押出性、引張特性が悪化する。
In order to improve this, in the present invention, the average particle size is 5 μm or less,
Magnesium hydroxide having a BET specific surface area of 40 i/g or less is used; if it is outside this range, agglomeration occurs during roll or pan burr kneading, resulting in poor extrudability and tensile properties.

また、水酸化マグネシウムが空気中の水および二酸化炭
素と反応して炭酸マグネシウムに変質するのを防止する
ため、水酸化マグネシウムを脂肪酸、脂肪酸金属塩、チ
タネートカップリング剤またはシランカップリング剤の
いずれかで表面処理している。
In addition, in order to prevent magnesium hydroxide from reacting with water and carbon dioxide in the air and changing into magnesium carbonate, magnesium hydroxide should be treated with fatty acids, fatty acid metal salts, titanate coupling agents, or silane coupling agents. The surface is treated with

脂肪酸はRCOOH,脂肪酸金属塩はM(00CR)n
で表わされるものである。なお、Rはアルキル基または
アルケン基、MはIA、nB、mA族金属、nは自然数
である。
Fatty acid is RCOOH, fatty acid metal salt is M(00CR)n
It is expressed as In addition, R is an alkyl group or an alkene group, M is an IA, nB, or mA group metal, and n is a natural number.

チタネートカップリング剤としては、イソプロピル−ト
リ(ジオクチルホスフェート)チタネート、チタニウム
ジ(オクチルホスフェート)オクシアセテート等があり
、シランカップリング剤としては、ビニルトリエトキシ
シラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン
等がある。
Examples of titanate coupling agents include isopropyl-tri(dioctylphosphate) titanate and titanium di(octylphosphate) oxyacetate, and examples of silane coupling agents include vinyltriethoxysilane and vinyltris(β-methoxyethoxy)silane. be.

上記のような特殊水酸化マグネシウムはポリオレフィン
100重量部乙こ対し、50重量部以上の範囲で含有せ
しめる必要がある。50重量部以下では目的とする難燃
性を付与できない。上限はその使用目的に応じて決定さ
れるので特に限定しないが、押出性を考慮すると500
重量部、好ましくは300重量部である。
The above-mentioned special magnesium hydroxide must be contained in an amount of 50 parts by weight or more per 100 parts by weight of the polyolefin. If it is less than 50 parts by weight, the desired flame retardancy cannot be imparted. The upper limit is determined depending on the purpose of use and is not particularly limited, but considering extrudability, it is 500
parts by weight, preferably 300 parts by weight.

本発明においては、上記組成物は未架橋、架橋のいずれ
でも使用できる。架橋する場合の方法としては、有機過
酸化物による架橋、電子線照射による架橋、シラングラ
フト水架橋等がある。
In the present invention, the above composition can be used either uncrosslinked or crosslinked. Examples of crosslinking methods include crosslinking using organic peroxides, crosslinking using electron beam irradiation, and silane graft water crosslinking.

有機過酸化物による架橋の場合の架橋剤としては、ジク
ミルパーオキサイド、3−ビス(t−ブチルパーオキシ
イソプロピル)ベンゼンに代表される有機過酸化物が適
切である。
In the case of crosslinking using an organic peroxide, suitable organic peroxides include dicumyl peroxide and 3-bis(t-butylperoxyisopropyl)benzene.

また、電子線照射による架橋の場合には、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な添加するのが一
般的である。
Further, in the case of crosslinking by electron beam irradiation, a reactive monomer such as trimethylolpropane trimellitate or triallyl isocyanurate is generally added as a crosslinking aid.

本発明では、上記成分に加えて酸化防止剤、滑剤、軟化
剤、分散剤等を添加してもよい。
In the present invention, in addition to the above components, antioxidants, lubricants, softeners, dispersants, etc. may be added.

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、ヒンダードフェノール等のフェノー
ル系酸化防止剤等があげられる。
As an antioxidant, phenyl-α-naphthylamine, N
, amine antioxidants such as N'-di-β-naphthyl-p-phenylenediamine, 2,6-di-t-butyl-4-
Examples include phenolic antioxidants such as methylphenol and hindered phenol.

[実施例および比較例] 各種成分を第1表に示すような配合割合でもって100
℃に保持された6インチロールに投入してロール混練を
行ない、混練後120℃に保持された40m/m押出機
(L / D = 25 )を用い、外径2.0mmの
銅線上に1.’Omm厚で押出被覆し、続いて13kg
/cぜの水蒸気雰囲気中に3分間保持して架橋して各種
電線を作成した。
[Examples and Comparative Examples] Various ingredients were mixed in the proportions shown in Table 1.
The material was placed in a 6-inch roll kept at 120°C and kneaded by rolls, and after kneading, a 40 m/m extruder (L/D = 25) kept at 120°C was used to place 1 on a copper wire with an outer diameter of 2.0 mm. .. 'Omm thickness extrusion coating followed by 13kg
The wires were held in a water vapor atmosphere of /c for 3 minutes and cross-linked to produce various electric wires.

各側で得られた電線の評価結果は第1表の下欄に示す通
りである。
The evaluation results of the electric wires obtained on each side are as shown in the lower column of Table 1.

分散性は、ロール混練後0.5mm厚にシート出しし、
倍率20倍の顕微鏡により観察した。
The dispersibility was measured by rolling out a sheet with a thickness of 0.5 mm after kneading,
Observation was made using a microscope with a magnification of 20 times.

難燃性評価は、水平に保った電線をバーナで30秒間燃
焼させ、その後自己消炎すれば合格であり、自己消炎し
なければ不合格である。
In the flame retardancy evaluation, a wire held horizontally is burned in a burner for 30 seconds, and if the flame self-extinguishes after that, it passes, and if it does not self-extinguish, it fails.

引張特性は蒸気架橋後銅線を引き抜き、20℃の恒温室
に1日放置した後、ショツパー型引張試験機により引張
速度500mm/m i nで測定した。
The tensile properties were measured by pulling out the copper wire after steam crosslinking, leaving it in a constant temperature room at 20° C. for 1 day, and measuring the tensile properties using a Schopper type tensile tester at a tensile speed of 500 mm/min.

絶縁抵抗は80℃で1日乾燥した電線を85℃の温水中
に1週間浸水し、その後85℃で測定した。
Insulation resistance was measured by drying an electric wire at 80°C for one day, immersing it in hot water at 85°C for one week, and then measuring it at 85°C.

第1表からも明らかな通り、本発明に係る実施例1〜6
に示す材料を用いた電線はいずれも、水酸化マグネシウ
ムの分散性が良く、難燃性においてJIS難燃試験に合
格し、引張強さにおいてエチレンプロピレンゴムの電気
用品規格0.4kg/mイ以上を十分満足する。
As is clear from Table 1, Examples 1 to 6 according to the present invention
All wires made of the materials shown in the table have good dispersibility of magnesium hydroxide, pass the JIS flame retardant test for flame retardancy, and have a tensile strength of 0.4 kg/m2 or higher, which is the electrical appliance standard for ethylene propylene rubber. fully satisfied.

これに対し、水酸化マグネシウムの含有量が規定値以下
の比較例1は難燃性が不合格である。平均粒径およびB
ET比表面積が規定値以外の水酸化マグネシウムを用い
た比較例2および3は、分散性が悪く、その結果引張特
性、絶縁抵抗の著しい低下を招いている。また、表面処
理なしの水酸化マグネシウムを用いた比較例4は絶縁抵
抗が大幅に低下している。
On the other hand, Comparative Example 1, in which the content of magnesium hydroxide was less than the specified value, failed in terms of flame retardancy. Average particle size and B
Comparative Examples 2 and 3 using magnesium hydroxide having an ET specific surface area other than the specified value had poor dispersibility, resulting in a significant decrease in tensile properties and insulation resistance. Furthermore, in Comparative Example 4 using magnesium hydroxide without surface treatment, the insulation resistance was significantly reduced.

[発明の効果コ 以上説明してきた通り、本発明はポリオレフィンの難燃
充填剤として、平均粒径およびBET比表面積が所定範
囲にあり、しかも脂肪酸、脂肪酸金属塩、ナタネートカ
ツブリング剤またはシランカップリング剤で表面処理し
た水酸化マグネシウムを用いたものであり、ポリマと水
酸化マグネシウムとの相溶性を向上でき、これによって
、引張特性、絶縁抵抗および難燃性に優れ、しかも燃焼
時に有毒なハロゲン系ガスを発生しない成形品を得るこ
とができるようになる。
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention is a flame-retardant filler for polyolefin that has an average particle size and a BET specific surface area within a predetermined range, and that contains fatty acids, fatty acid metal salts, nathanate cutting agents, or silane cups. This product uses magnesium hydroxide that has been surface-treated with a ring agent, which improves the compatibility between the polymer and magnesium hydroxide.This results in excellent tensile properties, insulation resistance, and flame retardancy, and also eliminates toxic halogens during combustion. It becomes possible to obtain molded products that do not generate system gas.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ポリオレフィン100重量部に対し、平均粒径5
μm以下、BET比表面積ILOd/g以下でさらに脂
肪酸、脂肪酸金属塩、チタネートカップリング剤または
シランカップリング剤のいずれかで表面処理した水酸化
マグネシウムを50重量部以上含有することを特徴とす
る難燃性電気絶縁組成物。
(1) Average particle size 5 for 100 parts by weight of polyolefin
μm or less, BET specific surface area ILOd/g or less, and further contains 50 parts by weight or more of magnesium hydroxide that has been surface-treated with either a fatty acid, a fatty acid metal salt, a titanate coupling agent, or a silane coupling agent. Flammable electrical insulation composition.
(2)上記組成物に架橋剤を含有せしめてなる特許請求
の範囲第1項記載の難燃性電気絶縁組成物。
(2) The flame-retardant electrical insulation composition according to claim 1, wherein the composition contains a crosslinking agent.
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