説明

ノンハロゲン難燃電線・ケーブル

【課題】弾性率や強度を高めることができる高強度ノンハロゲン難燃電線を提供する。
【解決手段】オレフィン系ポリマに、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、水酸化アルミニウム等の難燃剤を加えたノンハロゲン樹脂組成物を被覆したノンハロゲン難燃電線において、分子量200以上、好ましくは240以上で、かつ直鎖状の分子構造をもつシランカップリング剤で表面処理した難燃剤を、オレフィン系ポリマに混合した樹脂組成物を絶縁層に用いるようにしたものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高強度を有するノンハロゲン電線・ケーブルに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、電線・ケーブル被覆材料は安価でかつ高難燃であるポリ塩化ビニル(以下PVCと称す)が広く用いられてきた。しかし、PVCはハロゲン元素を含有していることから、廃電線焼却時にダイオキシンの発生が指摘されるようになり、ノンハロゲン化が強く望まれるようになった。
【0003】
ノンハロゲン難燃電線(ケーブルも含む)は、ハロゲン元素を含まないオレフィン系ポリマと難燃剤に水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウムの何れか若しくは両方を含み、更にメラニンシアヌレート、ホウ酸亜鉛及びホウ酸金属塩等の難燃助剤を含むものが知られている。
【0004】
上記の技術でハロゲン元素を含まないオレフィン系ポリマとしては、ポリエチレン(以下PEと称す)の他に燃焼時に難燃性に有利な酸素遮断効果のある炭化膜を形成するエチレン・エチルアクリレートコポリマ(以下EEAと称す)又はエチレン酢酸ビニルコポリマ(以下EVAと称す)の単独もしくはブレンド物が主に用いられている。さらに難燃性を高めるために上記難燃剤、難燃助剤を併用していることが知られている。
【0005】
機器用途の電線ではこれらの樹脂組成物からなる電線端末にコネクタを取り付けて使用されるが、上記の組成物では、従来のPVCと比較し弾性率、強度が小さいことから変形しやすい、破れやすい。変形、破れが生じると二次的にコネクタから電線が抜けやすい、導体が腐食し電気の導通不良が起こるため改善すべき問題となっている。
【0006】
【特許文献1】特開2003−34793号公報
【特許文献2】特開平7−176219号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
このノンハロゲン樹脂組成物の強度を向上させるには、シランカップリング剤で表面処理した難燃剤を用いることが行われている。
【0008】
すなわち、水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウム等は親水性であり、PE、EEA、EVA等との結合が悪いため、水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウム等をシランカップリング剤で表面処理を行って疎水性とし、これによりPE、EEA、EVA等との結合性を良好にして高強度化を図っている。
【0009】
しかしながら、シランカップリング剤で表面処理した難燃剤を用いても、現状では十分な弾性率、強度が得られていない。また、シランカップリング処理される水酸化マグネシウムなどの平均粒径を1.0μm以下、特に0.5μm以下にすることで、難燃剤の分散性を高めて弾性率や強度を高めるようにしているが、それでも十分な強度が得られない問題がある。
【0010】
本発明の目的は、弾性率や強度を高めることができる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】
【0011】
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、オレフィン系ポリマに、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、水酸化アルミニウム等の難燃剤を加えたノンハロゲン樹脂組成物を被覆したノンハロゲン難燃電線において、分子量200以上、好ましくは240以上で、かつ直鎖状の分子構造をもつシランカップリング剤で表面処理した難燃剤を、オレフィン系ポリマに混合した樹脂組成物を絶縁層に用いるようにしたノンハロゲン難燃電線・ケーブルである。
【0012】
請求項2の発明は、シランカップリング剤は、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−ジブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ジアリルアミノプロピルトリメトキシシラン等からなる請求項1記載のノンハロゲン難燃電線・ケーブルである。
【0013】
請求項3の発明は、オレフィン系ポリマ100重量部に対して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又は水酸化アルミニウムを単独又は併用で40〜300重量部混合した請求項1又は2記載のノンハロゲン難燃電線・ケーブルである。
【0014】
請求項4の発明は、水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウムの粒径が1.5μm以下、好ましくは1.0μm以下である請求項1〜3いずれかに記載のノンハロゲン難燃電線・ケーブルである。
【0015】
請求項5の発明は、オレフィン系ポリマに、マレイン酸コポリマ1〜30重量部併用する請求項1〜4いずれかに記載のノンハロゲン難燃電線・ケーブルである。
【発明の効果】
【0016】
本発明は、難燃剤をシランカップリング剤で処理する際に、シランカップリング剤として、分子量200以上、好ましくは240以上で、かつ直鎖状の分子構造をもつシランカップリング剤を用いることで、ポリオレフィン系コポリマと難燃剤との結合が良好となり、弾性率や強度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下本発明の実施形態を説明する。
【0018】
本発明は、ハロゲンを含有しないオレフィン系ポリマ100重量部と、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又は水酸化アルミニウムを40〜300重量部配合することで、端末加工性に優れた高強度のノンハロゲン難燃電線・ケーブルとするものである。
【0019】
ここで、樹脂組成物を被覆した電線の表面粗さを0.5μm以下、絶縁層と導体の密着力が5N/25mm以上で、導体の弾性率が10GPa以上、樹脂組成物が電離性放射線により架橋処理されていることが好ましい。
【0020】
本発明で用いるオレフィン系ポリマとしては、高、中、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン・コポリマ、エチレン・プロピレン・ジエンターポリマ、エチレン・メチルアクリレートコポリマ、エチレン・エチルアクリレートコポリマ、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニルコポリマ、エチレン・ブテンコポリマ、エチレン・ヘキセンコポリマ、エチレン・メチルメタアクリレートコポリマ、エチレン・オクテンコポリマ、スチレンエチレンブチレンスチレン共重合体の単独もしくはブレンド物等を挙げられる。
【0021】
水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムを表面処理するシランカップリング剤としては、分子量200、好ましくは240以上で、かつ直鎖状の分子構造をもつシランカップリング剤を用いる。
【0022】
この直鎖状シランカップリング剤としては、
【0023】
【化1】

【0024】
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(分子量248.4)、
【0025】
【化2】

【0026】
n−ヘキサデシルトリメトキシシラン(分子量346.7)、
【0027】
【化3】

【0028】
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(分子量236.3)、
【0029】
【化4】

【0030】
ビニルトリアセトキシシラン(分子量232.3)、
【0031】
【化5】

【0032】
γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン(分子量264.5)、
【0033】
【化6】

【0034】
γ−ジブチルアミノプロピルトリメトキシシラン(分子量291.1)、
【0035】
【化7】

【0036】
n−デシルトリメトキシシラン(分子量262.5)、
【0037】
【化8】

【0038】
γ−ジアリルアミノプロピルトリメトキシシラン(分子量259.5)
【0039】
【化9】

【0040】
n−オクタデシルトリメトキシシラン
等が挙げられ、これらシランカップリング剤の溶液を水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムに噴霧或いは含浸させた後、これを乾燥させることで、水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムの表面にシランカップリング剤を付着させることができる。
【0041】
本発明においては、分子量200、好ましくは分子量240以上で、かつ直鎖状の分子構造をもつシランカップリング剤で難燃剤を表面処理し、これをオレフィン系ポリマに混合することで、直鎖状のシランカップリング剤とポリオレフィンとが結合する確率を高くすることができ、これにより弾性率、強度を向上させることが可能となる。
【0042】
水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウム等の難燃剤の平均粒径は、1.5μm以下、好ましくは1.0μm以下が好ましく、更に好ましくは0.5μm以下が好ましい。
【0043】
難燃剤の添加量を40〜300重量部に規定したのは、40重量部未満では難燃性が不十分であり、300重量部を越えるとそれ以上の難燃効果は小さく、むしろ機械的特性や伸びが低下するからである。
【0044】
上記樹脂組成物に電離性放射線で架橋処理を施すことでポリマ間の結合力が増加し弾性率向上により端末加工性の更なる向上が図れる。
【0045】
また、上記配合に難燃助剤、着色剤、カーボンブラック、架橋助剤、充填剤、滑剤等を適宜加えても良い。
【実施例】
【0046】
次に本発明の実施例を比較例と共に説明する。
【0047】
【表1】

【0048】
【表2】

【0049】
【表3】

【0050】
最初に表中の特性は次の方法により測定した。
【0051】
配合組成物を150℃に設定した加圧ニーダ(モリヤマ製75L加圧ニーダ)で混練して作製した。220℃に保持した40mm押出機を用いて、これらの配合組成物を外径0.48mmの7本撚り線上に外径0.88mmに押出被覆し電線サンプルを作製した。
【0052】
電離性放射線架橋は電子線架橋設備により1Mradの照射量で行った。
【0053】
引張強さと伸び及び弾性率はJIS C−3005に準拠し電線より芯線を抜いたチューブを用いて引張速度200mm/minで測定し、引張強さは10.5MPa以上、伸びは150%以上を目標とした。
【0054】
50%モジュラスは、50%の伸びを与えた時の応力値(MPa)を示している。
【0055】
耐外傷性で、スクレープ試験とカットスルー試験は、PVCと比較し、同等であれば○、PVCより優れていれば二重丸、PCVより劣っていれば×とした。
【0056】
難燃性はULsubject785に準拠した垂直燃焼試験(VW−1)を実施し60秒以内に消炎したものを合格(○)とした。
【0057】
実施例、比較例に用いた試料を以下に示す。
【0058】
超低密度PEは、密度:0.9g/cm3、MI:0.8g/10minであり、EVAは、VA含有量42%、MI:0.2g/10minであり、EEAは、EA含有量15%、MI:0.8g/10minであり、無水マレイン酸コポリマは、ボンダインLX4110(商品名)を用いた。
【0059】
水酸化マグネシウムA〜Eは、表3に示すように、粒径とシランカップリング剤を変えたもので、水酸化マグネシウムAは、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(平均分子量248.4)で表面処理した平均粒径0.8μmのもの、水酸化マグネシウムBは、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン(平均分子量346.7)で表面処理した平均粒径0.8μmのもの、水酸化マグネシウムC,Dは、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(平均分子量248.4)で表面処理した平均粒径1.5μmと2.0μmのもの、水酸化マグネシウムEは、ビニルトリメトキシシラン(平均分子量148.2)で表面処理した平均粒径1.2μmのもの、また水酸化アルミニウムは、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(平均分子量248.4)で表面処理した平均粒径0.8μmのものである。
【0060】
難燃助剤は、メラミンシアヌレート、酸化防止剤は、テトラキス−(メチレン−3−(3’,5’−ジ−第三・ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)メタン)を用いた。
【0061】
実施例1〜13(表1)は、いずれも耐外傷性が良好であるのに対して、比較例1〜3(表2)は、平均分子量148.2のビニルトリメトキシシランで表面処理した水酸化マグネシウムEを用いているため、難燃性は良好なものの、耐外傷性が劣る。
【0062】
また比較例4では、平均分子量248.4のγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランで表面処理した水酸化マグネシウムDを用いているが、粒径が2.0μmと大きいため耐外傷性が劣る。
【0063】
また、水酸化マグネシウムAを用いた比較例5、6の場合、添加量が30重量部と少ない比較例5は、耐外傷性、難燃性に劣り、350重量部と多い比較例6は、耐外傷性、難燃性が良好であるが、伸びが138%と低い、これにより水酸化マグネシウムのオレフィン系ポリマに対する添加量は40〜300重量部の範囲が良いことが分かる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
オレフィン系ポリマに、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、水酸化アルミニウム等の難燃剤を加えたノンハロゲン樹脂組成物を被覆したノンハロゲン難燃電線において、分子量200以上、好ましくは240以上で、かつ直鎖状の分子構造をもつシランカップリング剤で表面処理した難燃剤を、オレフィン系ポリマに混合した樹脂組成物を絶縁層に用いることを特徴とするノンハロゲン難燃電線・ケーブル。
【請求項2】
シランカップリング剤は、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−ジブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ジアリルアミノプロピルトリメトキシシラン等からなる請求項1記載のノンハロゲン難燃電線・ケーブル。
【請求項3】
オレフィン系ポリマ100重量部に対して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又は水酸化アルミニウムを単独又は併用で40〜300重量部混合した請求項1又は2記載のノンハロゲン難燃電線・ケーブル。
【請求項4】
水酸化マグネシウム又は水酸化アルミニウムの粒径が1.5μm以下、好ましくは1.0μm以下である請求項1〜3いずれかに記載のノンハロゲン難燃電線・ケーブル。
【請求項5】
オレフィン系ポリマに、マレイン酸コポリマ1〜30重量部併用する請求項1〜4いずれかに記載のノンハロゲン難燃電線・ケーブル。

【公開番号】特開2010−157413(P2010−157413A)
【公開日】平成22年7月15日(2010.7.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−334612(P2008−334612)
【出願日】平成20年12月26日(2008.12.26)
【出願人】(000005120)日立電線株式会社 (3,358)
【Fターム(参考)】