説明

ノンハロゲン難燃樹脂組成物及びノンハロゲン難燃電線・ケーブル

【課題】難燃性、機械的強度及び伸びに優れ、赤リン及びハロゲン系難燃剤を使用しないノンハロゲン難燃電線・ケーブルを提供する。
【解決手段】エチレン・酢酸ビニル共重合体50〜80重量部と、ポリプロピレン10〜30重量部と、エチレンと炭素数が3〜8のαオレフィンのコモノマーを共重合させた共重合ポリマ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10〜20重量部とからなるポリマー100重量部に対し、シラン処理水酸化マグネシウムを100〜250重量部混和してなる樹脂組成物により、導体1を被覆する絶縁体層2、及び/又は絶縁電線11を被覆するケーブルシース4を形成した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ノンハロゲン難燃樹脂組成物及びノンハロゲン難燃電線・ケーブルに係り、特に、難燃性に優れ、かつ環境に配慮したノンハロゲン難燃電線・ケーブルに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ポリ塩化ビニルやハロゲン系難燃剤を使用しない環境負荷の小さなノンハロゲン難燃電線・ケーブルが、いわゆるエコ電線・ケーブルとして急速に普及している。従来のノンハロゲン難燃電線・ケーブルでは、電線の絶縁体やケーブルのシースとして、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。
【0003】
【特許文献1】特開2003−160704号公報
【特許文献2】特開平10−287777号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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使用して電線・ケーブルを難燃化するためには、多量のノンハロゲン難燃剤を混和する必要がある。このため、電線の絶縁体やケーブルシースの機械的特性や伸びが大幅に低下する問題がある。
【0005】
一方、赤リンなどの難燃助剤を加え、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する懸念が指摘されることから、最近では赤リンの使用は控える傾向にある。
【0006】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、難燃性、機械的強度かつ伸びに優れ、赤リン及びハロゲン系難燃剤を使用しないノンハロゲン難燃電線・ケーブルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、エチレン・酢酸ビニル共重合体50〜80重量部と、ポリプロピレン10〜30重量部と、エチレンと炭素数が3〜8のαオレフィンのコモノマーを共重合させた共重合ポリマ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10〜20重量部とからなるポリマー100重量部に対し、シラン処理水酸化マグネシウムを100〜250重量部混和してなることを特徴とするノンハロゲン難燃樹脂組成物である。
【0008】
請求項2の発明は、上記樹脂組成物をUIC(国際車輌連合)規格に基づき速度300〜500mm/minで引張ったときの伸び率が200%以上である。
【0009】
請求項3の発明は、上記請求項1又は2に記載の樹脂組成物により、導体を被覆する絶縁体層を形成したことを特徴とするノンハロゲン難燃電線である。
【0010】
請求項4の発明は、上記請求項1又は2に記載の樹脂組成物により、絶縁電線を被覆するケーブルシースを形成したことを特徴とするノンハロゲン難燃ケーブルである。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、高難燃性を有し、かつ架橋処理をしなくても機械的特性に優れた環境に優しいノンハロゲン難燃樹脂組成物及びノンハロゲン電線・ケーブルを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0013】
図1は本発明に係るノンハロゲン難燃電線・ケーブルの好適な実施の形態を示した断面図である。
【0014】
図1に示すように、本実施の形態のノンハロゲン難燃ケーブル(以下、難燃ケーブル)10は、2本並列のノンハロゲン難燃電線(以下、難燃電線)11を介在3と共に対撚りして構成されるコアの外周に、ノンハロゲン難燃樹脂組成物からなるケーブルシース(シース)4を被覆したものである。
【0015】
本実施の形態の難燃電線11は、導体1の外周に、ノンハロゲン難燃樹脂組成物からなる絶縁体(層)2を被覆したものである。
【0016】
導体1はCu或いはCu合金、介在3はポリプロピレンで構成される。
【0017】
絶縁体2及びシース4を構成する樹脂組成物は、エチレン・酢酸ビニル共重合体(以下、EVA)とポリプロピレン(以下、PP)のブレンドポリマーにマレイン酸変性エチレン共重合体(以下、M−PO)を加え、難燃剤としてシラン処理水酸化マグネシウムを混和したものである。
【0018】
各材料の配合割合は、EVA50〜80重量部と、PP10〜30重量部と、M−PO10〜20重量部とからなるポリマー100重量部に対し、シラン処理水酸化マグネシウムが100〜250重量部である。
【0019】
PPとしては、アイソタクチックPPまたはシンジオタクチックPPが挙げられ、ホモPP、ブロックPP、エチレン系の共重合成分を含むランダムPPのいずれでもよい。
【0020】
EVAを50〜80重量部、PPを10〜30重量部の割合とした理由は、EVAが50重量部未満では難燃性が低く、80重量部を超えるとPPの割合が少なくなり、機械的特性(特に耐加熱変形性)が著しく低下するからである。より好ましくは、EVAを50〜60重量部、PPを20〜30重量部とする。
【0021】
M−POは、ブレンドポリマー(EVAとPP)とシラン処理水酸化マグネシウムとの界面を密着させて強度を向上させる機能を持つ。M−POはエチレン・プロピレンコポリマ或いはエチレン・ブテンコポリマなど、エチレンと炭素数が3〜8のα−オレフィンのコモノマーを共重合させた共重合ポリマを無水マレイン酸で変性したものであるのが好ましい。M−POは、従来の難燃電線・ケーブルに用いられていたポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンエチルアクリレートコポリマ、エチレン・酢酸ビニルコポリマのマレイン酸変性タイプに比べて、EVA/PPアロイの相溶化剤としての機能に優れ、かつM−PO自身の結晶量が少ないため、難燃剤の高充填系(難燃剤を多量に混和した樹脂組成物)における伸びの低下が少ない。M−POを10〜20重量部に規定した理由は、M−POが10重量部未満の場合、ポリオレフィンと金属水酸化物との密着が弱く、十分な機械的強度が得られず、M−POが20重量部を超えると絶縁体2又はシース4の伸びが大幅に低下するからである。
【0022】
シラン処理水酸化マグネシウムの表面処理に用いる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、メタクリルシラン、アミノシラン等が挙げられ、これらを周知の手法により表面処理して使用する。シラン処理水酸化マグネシウムの混和量を100〜250重量部に規定した理由は、100重量部未満の場合、難燃性が不十分であり、250重量部を超えると、機械的特性(特に伸び)が大幅に低下するからである。また、シラン処理水酸化マグネシウムに、ステアリン酸などの脂肪酸処理水酸化マグネシウムを適宜加えても差し支えない。
【0023】
これらの割合で配合した難燃樹脂組成物で形成された絶縁体2またはシース4は、UIC(国際車輌連合)規格に基づき速度300〜500mm/minで引張したとき、その伸び率が200%以上である。
【0024】
上記伸び率は以下の方法により求めることができる。
絶縁体又はシースをダンベル状に切り抜き、ダンベル状試験片の中央部(幅5mm、長さ20mm以上)に一定の長さの標線を付け(標線間隔=L0)、これを引張試験機で引張り、破断時の標線間距離をL1とし、伸び率E0を下記式により求める。
0={(L1−L0)/L0}×100
【0025】
本実施の形態の難燃電線・ケーブルの作用効果を説明する。
【0026】
本実施の形態の難燃電線11は、EVAとPPのブレンドポリマーにM−POを加えることにより、EVAとPPの相溶性を向上させ、絶縁体2及びシース4に、難燃性を高くすべく多量の難燃剤を混和しても伸びが良好である。特にUIC(国際車輌連合)規格の速度300mm/minでの引張試験においても十分な特性を有するものである。
【0027】
また、絶縁体2は高融点のPPを効果的に分散させることにより、架橋しなくても耐加熱変形性が良好である。
【0028】
難燃電線11は定格温度105℃までは非架橋で使用することができる(機械的強度を保持し得る)が、用途に応じて電子線や紫外線等の放射線を照射したり、有機過酸化物を用いて周知の方法で架橋処理して用いてもかまわない。
【0029】
また、本実施の形態の難燃ケーブル10は、難燃電線11の絶縁体2と同じ樹脂組成物でシース4を形成しているので、難燃ケーブル10も難燃電線11と同様の作用効果を有する。
【0030】
本発明においては、上記の成分に加えて架橋助剤、難燃助剤、酸化防止剤、滑剤、安定剤、充填剤、着色剤、シリコーン等を添加してもよい。
【0031】
図1の難燃ケーブル10は、絶縁体2とシース4の両方を上記の樹脂組成物で構成したものであるが、本発明に係る難燃ケーブル10は、シース4のみを上記の樹脂組成物で構成してもよい。
【0032】
絶縁体2及びシース4を構成する難燃性組成物は円形の電線・ケーブルの他に、例えば平形ケーブルや、エスカレータのバンドレール、難燃フィルムにも適用可能である。
【実施例】
【0033】
次に、本発明の実施の形態について、実施例に基づいて説明するが、本発明の実施の形態はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0034】
(実施例(電線)1〜3)
1.試料の作製
実施例及び比較例共に表1に記載した成分を180〜200℃に保持した3リットルニーダに投入して混練し、混練後180℃に保持した40mm押出機(長径比L/D=24)を用いて、2SQの銅撚り線上に厚さ1mmで押出被覆して難燃電線を作製した。
(実施例(ケーブル)1〜6)
ケーブルは、難燃電線をポリプロピレン介在と共に対撚りしたコアの上に、180℃に保持した40mm押出機(長径比L/D=24)を用いて表1に示すノンハロゲン樹脂組成物をシース(厚さ約1mm)として押出し、ケーブル(図1)を作製した。
(比較例(ケーブル)1〜6)
表2に示した配合の樹脂組成物を用いて、実施例(ケーブル)1〜6と同様にしてケーブルを作製した。
【0035】
各電線・ケーブルの評価方法は以下のようにして行った。
(1)引張特性
電線については、導体を抜き取って得られたチューブをJIS C3005に準拠して引張試験を行った。ケーブルについては、シースを剥ぎ取り、これをダンベル3号に切り抜き、JIS K6251に準拠して引張試験を行った。引張速度はいずれも300mm/min(UIC Code897参考)とした。引張強さと伸び率の目標は、それぞれ12MPa≦、250%≦とした。
(2)耐加熱変形性
耐加熱変形性は、UIC Code897に準拠して評価した。電線については、導体を抜き取らずそのまま用いた。ケーブルについては、長さ40mm、幅はケーブル円周の約1/3となるように調整した。これらの試料を100℃に保持した恒温層内で16時間予熱し、その後所定の荷重を掛けて100℃×4時間試験した。変形量の目標は50%以下とした。荷重の計算は下式による。
F(N)=0.8√(2De−e
e:シースまたは絶縁体の厚さ(mm),D:ケーブルの平均外径(mm)
(3)難燃性
電線及びケーブルをUIC Code897に準拠して、垂直(傾斜角90°)における難燃性を評価した。評価の基準は、約60秒着火後、30秒以内に消化したものを合格、30秒を超えて燃焼するものを不合格とした。
【0036】
【表1】

【0037】
【表2】

【0038】
表1に示したように、難燃電線の実施例1〜3及び難燃ケーブルの実施例1〜6はいずれも引張特性、伸び、耐加熱変形性及び難燃性のいずれの項目においても優れていることが分かる。
【0039】
一方、EVAが規定量より少なくPPが多い比較例1は、難燃性が不合格となり、反対にEVAが規定量を超えてPPが少ない比較例2は引張強さと耐加熱変形性が目標を下回った。
【0040】
M−PO及び難燃剤が規定量未満である比較例3は、引張強さや耐加熱変形性が低く、かつ難燃性が不合格となった。M−POが規定量を超える比較例4は、伸びが低下していた。本発明以外のマレイン酸変性ポリマを使用した比較例5は伸びが劣った。また、難燃剤が規定範囲を超える比較例6は引張強さ及び伸びが目標を満足しなかった。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】本発明に係る好適な一実施形態の難燃ケーブル(難燃電線を含む)を示す断面図である。
【符号の説明】
【0042】
1 導体
2 絶縁体層
3 介在
4 シース
10 難燃ケーブル
11 難燃電線

【特許請求の範囲】
【請求項1】
エチレン・酢酸ビニル共重合体50〜80重量部と、ポリプロピレン10〜30重量部と、エチレンと炭素数が3〜8のαオレフィンのコモノマーを共重合させた共重合ポリマ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10〜20重量部とからなるポリマー100重量部に対し、シラン処理水酸化マグネシウムを100〜250重量部混和してなることを特徴とするノンハロゲン難燃樹脂組成物。
【請求項2】
上記樹脂組成物をUIC(国際車輌連合)規格に基づき速度300〜500mm/minで引張ったときの伸び率が200%以上である請求項1記載のノンハロゲン難燃樹脂組成物。
【請求項3】
上記請求項1又は2に記載の樹脂組成物により、導体を被覆する絶縁体層を形成したことを特徴とするノンハロゲン難燃電線。
【請求項4】
上記請求項1又は2に記載の樹脂組成物により、絶縁電線を被覆するケーブルシースを形成したことを特徴とするノンハロゲン難燃ケーブル。

【図1】
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【公開番号】特開2009−19190(P2009−19190A)
【公開日】平成21年1月29日(2009.1.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−114157(P2008−114157)
【出願日】平成20年4月24日(2008.4.24)
【出願人】(000005120)日立電線株式会社 (3,358)
【Fターム(参考)】