| 【発明の名称】 |
ノンハロゲン難燃性樹脂組成物 |
| 【発明者】 |
【氏名】渡邉 知久
【住所又は居所】東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会社フジクラ内
【氏名】石田 克義
【住所又は居所】東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会社フジクラ内
【氏名】鈴木 淳
【住所又は居所】東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会社フジクラ内
|
| 【要約】 |
【課題】ＵＬ規格のＶＷ−１に合格する難燃性、高い機械的特性、優れた耐熱性、屈曲性、柔軟性を有し、燃焼時に有害なダイオキシン等のハロゲン含有物質を発生しないノンハロゲン難燃性樹脂組成物およびこれを被覆材とした絶縁電線を得ることにある。
【解決手段】エチレン−酢酸ビニル共重合体４０〜７０重量部と、アクリルゴム２０〜３０重量部と、マレイン酸変性ポリオレフィンポリマー１０〜３０重量部を含むベースポリマー１００重量部に対して、金属水和物８０〜１８０重量部、赤リン２〜１０重量部を配合した組成物。上記アクリルゴムが、エチレン−アクリル酸共重合体またはエチレン−メタクリル酸エステル共重合体２５〜７５ｗｔ％とエチレン−アクリル−酢酸ビニル共重合体２５〜７５ｗｔ％のブレンド物でることが好ましい。この樹脂組成物を絶縁体、シースなどの被覆材とした絶縁電線。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】エチレン−酢酸ビニル共重合体４０〜７０重量部と、アクリルゴム２０〜３０重量部と、マレイン酸変性ポリオレフィンポリマー１０〜３０重量部を含むベースポリマー１００重量部に対して、金属水和物８０〜１８０重量部、赤リン２〜１０重量部を配合してなるノンハロゲン難燃性樹脂組成物。
【請求項２】アクリルゴムが、エチレン−アクリル酸共重合体またはエチレン−メタクリル酸エステル共重合体２５〜７５ｗｔ％とエチレン−アクリル−酢酸ビニル共重合体２５〜７５ｗｔ％のブレンド物である請求項１記載のノンハロゲン難燃性樹脂組成物。
【請求項３】金属水和物が、メタクリルシランで表面処理された金属水和物５０〜１００ｗｔ％と脂肪酸で表面処理された金属水和物０〜５０ｗｔ％のブレンド物である請求項１記載のノンハロゲン難燃性樹脂組成物。
【請求項４】請求項１、２または３に記載の難燃性樹脂組成物を被覆材として用いた絶縁電線。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ノンハロゲン難燃性樹脂組成物およびこれを用いた絶縁電線に関し、特にその難燃性、機械的特性、耐熱性、高屈曲性、柔軟性を改善したものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、燃焼時にダイオキシンなどの有害なハロゲンガス等の発生のないノンハロゲン難燃性樹脂組成物が開発されており、電線、ケーブル等の被覆材として実用されている。このようなノンハロゲン難燃性樹脂組成物として、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体などのエチレン系共重合体をベースポリマーとし、このベースポリマー１００重量部に難燃剤としての水酸化マグネシウムなどの金属水和物を５０〜２００重量部配合し、さらに必要に応じて難燃助剤としてのシリコーン化合物、リン化合物などを２〜２０重量部配合したものが知られている。
【０００３】この配合組成のノンハロゲン難燃性樹脂組成物にあっては、比較的良好な難燃性を発揮し、燃焼時に有害なハロゲンガスを発生せず、重金属、リン化合物の溶出がないなどの利点がある。
【０００４】ところで、電気分野、電子分野で使用される電線、ケーブル類には、安全面から高い難燃性が要求されており、ＵＬ１５８１に規定される垂直燃焼試験のＶＷ−１に合格することが必要である。また、難燃性以外にもＵＬ規格、電気用品取締規則規格等で、破断強度１０ＭＰａ以上、伸び１００％以上の高い機械的特性、１００℃以上での加熱変形性等が要求される。
【０００５】これらの要求を実現するために、電線、ケーブル類の絶縁体、シースなどの被覆材料をなす樹脂組成物について、以下のような検討がなされてきた。まず、金属水和物単体の添加によってかかる難燃性を得るには最低２００重量部の配合が必要であり、それでも絶縁体の厚さによっては燃焼してしまい、難燃性が不充分である。
【０００６】また、機械的特性については、金属水和物１００重量部以上の配合では、樹脂組成物の機械的特性が著しく低下し、規格値を満足することができない。樹脂組成物に架橋を施すことによって、機械的特性向上させることは可能であるが、シース材料として使用する場合、架橋することは困難であり、非架橋で使用できることが前提になる。
【０００７】赤リンと高級脂肪酸処理金属水和物との組み合わせにおいては、難燃性を満足することは可能であるが、機械的特性を考慮して金属水和物を１００重量部以下にすると、やはりＶＷ−１に適合する難燃性は得られない。樹脂組成物のベースポリマーとして、金属水和物の少量添加での難燃性、機械的特性を考えて、酢酸ビニル含有量が高いエチレン−酢酸ビニル共重合体を採用した場合には、この共重合体の軟化温度が低いため、耐熱性及び加熱変形性を満足することはできない。
【０００８】そこで、高耐熱性、高機械的特性を有するポリプロピレン、スチレン系熱可塑性エラストマーなどを添加して、これらの特性を補うことが考えられるが、かかる電線類を配電盤等に組み込んだ場合に、フレームとの擦れ等による外傷性、盤の開閉による屈曲性、柔軟性が求められるため、これらに高強度樹脂を添加したものでは、外傷性、屈曲性、柔軟性が不足し、対応できなくなるという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】よって、本発明における課題は、ＵＬ規格のＶＷ−１に合格する難燃性、高い機械的特性、優れた耐熱性、屈曲性、柔軟性を有し、燃焼時に有害なダイオキシン等のハロゲン含有物質を発生しないノンハロゲン難燃性樹脂組成物およびこれを被覆材とした絶縁電線を得ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、エチレン−酢酸ビニル共重合体４０〜７０重量部と、アクリルゴム２０〜３０重量部と、マレイン酸変性ポリオレフィンポリマー１０〜３０重量部を含むベースポリマー１００重量部に対して、金属水和物８０〜１８０重量部、赤リン２〜１０重量部を配合してなるノンハロゲン難燃性樹脂組成物である。
【００１１】請求項２にかかる発明は、アクリルゴムが、エチレン−アクリル酸共重合体またはエチレン−メタクリル酸エステル共重合体２５〜７５ｗｔ％とエチレン−アクリル−酢酸ビニル共重合体２５〜７５ｗｔ％のブレンド物である請求項１記載のノンハロゲン難燃性樹脂組成物である。
【００１２】請求項３にかかる発明は、金属水和物が、メタクリルシランで表面処理された金属水和物５０〜１００ｗｔ％と脂肪酸で表面処理された金属水和物０〜５０ｗｔ％のブレンド物である請求項１記載のノンハロゲン難燃性樹脂組成物である。請求項４にかかる発明は、請求項１、２または３に記載の難燃性樹脂組成物を被覆材として用いた絶縁電線である。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、実施形態に基づいて、本発明を詳しく説明する。本発明のノンハロゲン難燃性樹脂組成物のベースポリマーとしては、エチレン−酢酸ビニル共重合体と、アクリルゴムと、マレイン酸変性ポリオレフィンポリマーとのブレンドポリマーが用いられる。
【００１４】このブレンドポリマーの第１の成分であるエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）としては、酢酸ビニル含有量が１５〜５０ｗｔ％、メルトフローレイト（１５０℃、２．１６ｋｇ、１０分、以下同様）が０．０１〜１０のものがこのましい。このエチレン−酢酸ビニル共重合体は、分子内に酸素を有しているため、これ自体の難燃性が高く、かつ金属水和物との親和性も高い性質を有する。このエチレン−酢酸ビニル共重合体の配合量は、ベースポリマー１００重量部中４０〜７０重量部とされ、４０重量部未満では組成物の柔軟性が不足し、７０重量部を超えると機械的特性、耐熱性が低下する。
【００１５】また、ブレンドポリマーの第２の成分であるアクリルゴムとしては、エチレン−アクリル酸共重合体またはエチレン−メタクリル酸エステル共重合体２５〜７５ｗｔ％とエチレン−アクリル−酢酸ビニル共重合体２５〜７５ｗｔ％のブレンド物が用いられる。エチレン−アクリル酸共重合体またはエチレン−メタクリル酸エステル共重合体におけるエチレン含有量は３０〜７０ｗｔ％とされる。また、この共重合体のメタクリル酸エステルには、メチルメタクリレート、エチルメタクリレートなどが用いられる。
【００１６】また、エチレン−アクリル−酢酸ビニル共重合体とは、エチレンとメタクリル酸エステルなどのアクリル酸エステルと酢酸ビニルとの三元共重合体であって、このものはエチレン−酢酸ビニル共重合体とマレイン酸変性ポリオレフィンポリマーとエチレン−アクリル酸共重合体またはエチレン−メタクリル酸エステル共重合体との相溶性を高める役割を果たし、高い破断強度、伸びが得られるようになる。さらに、ブレンド物中のエチレン−アクリル酸共重合体またはエチレン−メタクリル酸エステル共重合体の配合量が２５ｗｔ％未満では強度不足となり、７５ｗｔ％を超えると難燃性が不良となる。
【００１７】このアクリルゴムの配合量は、ベースポリマー１００重量部中２０〜３０重量部、好ましくは２３〜２８重量部とされ、２０重量部未満では難燃効果を付与できず、金属水和物等の充填材の充填性が低下し、多量の充填では伸びが低下する。３０重量部を超えると機械的強度、加熱変形性が悪化する。このようなアクリルゴムの配合は、アクリルゴム自体が良好な難燃性を有し、マレイン酸変性ポリオレフィンポリマーを配合したことによる難燃性の低下を補い、高い難燃性を保ちつつ、金属水和物の配合量を低減することが可能となる。
【００１８】さらに、ブレンドポリマーの第３の成分をなすマレイン酸変性ポリオレフィンポリマーとは、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体などのポリオレフィンポリマーをマレイン酸で変性したものであり、マレイン酸変性量が０．１〜５ｗｔ％のものが用いられる。
【００１９】このマレイン酸変性ポリオレフィンポリマーは、樹脂組成物の耐熱性、機械的強度を高めるものである。マレイン酸で変性されないポリオレフィンポリマーでは、耐熱性は向上するものの酸性基同士のイオン結合がないため、エチレン−酢酸ビニル共重合体との結合が低下し、金属水和物等の充填材を多量に配合した場合に必要な破断強度が得られなくなる。
【００２０】このマレイン酸変性ポリオレフィンポリマーの配合量は、ベースポリマー１００重量部中１０〜３０重量部、好ましくは１５〜２５重量部とされ、１０重量部未満では得られるノンハロゲン難燃性樹脂組成物の耐熱性、加熱変形性が低下し、また３０重量部を超えると該組成物中での結晶部分が多くなるため、その柔軟性、屈曲性が悪くなる。
【００２１】また、本発明では上記組成のベースポリマーには、上記三成分以外にこれら三種のポリマー全体の相溶性をさらに高める相溶化樹脂を配合することができる。この相溶化樹脂を３〜７重量部程度配合することで、得られるノンハロゲン難燃性樹脂組成物の種々の特性が安定して発現されることになる。この相溶化樹脂には、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン（ＳＥＰＳ）、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）などのスチレン系熱可塑性エラストマーなどが使用される。
【００２２】また、難燃剤である金属水和物としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウムなどが用いられ、なかでも水酸化マグネシウムが難燃効果が高く好ましい。また、この金属水和物は、ベースポリマーに対する親和性を高めるため、チタネートカップリング剤、ビニルシラン、エポキシシラン、アミノシラン、メタクリルシランなどのシランカップリング剤、ステアリン酸、オレイン酸、ラウリン酸などの高級脂肪酸等を用いて表面処理を施したものであることが好ましい。
【００２３】さらに、この金属水和物として、その全量の５０〜１００ｗｔ％を占める量に分子末端にメタクリル基を有するシラン化合物で表面処理を施したものを使用することが望ましい。また、その全量の０〜５０ｗｔ％を占める量にステアリン酸、オレイン酸、ラウリン酸などの脂肪酸で表面処理を施したものを使用することが、機械的特性の低下が抑えられて望ましい。
【００２４】特に、メタクリル基を有するシラン化合物で表面処理を施した金属水和物では、これのメタクリル基がベースポリマーをなす各ポリマー中の極性基とイオン結合するため、この樹脂組成物が非架橋状態でも破断強度、伸びが低下することがなく、金属水和物の多量充填が可能となる。
【００２５】この金属水和物の配合量は、ベースポリマー１００重量部に対して８０〜１８０重量部、好ましくは１００〜１５０重量部とされ、要求される難燃度に応じて決められる。この配合量が８０重量部未満では得られる難燃性樹脂組成物の難燃性が不足し、また加熱変形性が低くなる。１８０重量部を超えると、破断強度、伸びが低下する。
【００２６】また、難燃剤として赤リンが添加される。赤リンは、少量の添加で高い難燃性を付与するもので、金属水和物の配合量を１８０重量部以下に抑えて破断強度、伸びを落すことなく、ＶＷ−１に合格する高い難燃性を達成することができる。赤リンの配合量は、ベースポリマー１００重量部に対して２〜１０重量部、好ましくは４〜８重量部とされ、２重量部未満では難燃効果が得られず、１０重量部を超えると吸湿による絶縁性および耐水性の低下が表れる。
【００２７】また、本発明のノンハロゲン難燃性樹脂組成物では、酸化チタンをベースポリマー１００重量部に対して３０重量部以下配合することもできる。このノンハロゲン難燃性樹脂組成物では、赤リンの添加により濃赤色に着色され、用途によっては不具合を来すことがある。このため、酸化チタンを配合し、これによってその着色を遮蔽することができることになる。
【００２８】このノンハロゲン難燃性樹脂組成物には、さらに必要に応じてステアリン酸、ステアリン酸カルシウムなどの加工性を向上させる加工助剤をベースポリマー１００重量部当たり０．５〜５重量部程度配合することができる。また、適宜量の老化防止剤、着色剤、銅害防止剤、カーボンブラック等の添加剤を配合することができる。
【００２９】本発明の絶縁電線は、上述の難燃性樹脂組成物を押出機、ニーダ、バンバリミキサなどで溶融混練りし、造粒機でペレットとした後、クロスヘッドダイ装着押出機により電線、ケーブルの絶縁体、シースなどの被覆材として導体やケーブルコア上に押出被覆してなるものである。
【００３０】このような配合組成のノンハロゲン難燃性樹脂組成物にあっては、ベースポリマー及び難燃剤の選択使用により、非架橋状態においても高い難燃性、柔軟性、機械的特性、耐熱性、加熱変形性を有するものとなり、絶縁材料、シース材料として好適なものになる。このため、本発明の絶縁電線にあっても、同様に高い難燃性、柔軟性、機械的特性、耐熱性、加熱変形性を有するものとなる。
【００３１】以下、具体例を示す。表１、表２に示す配合組成の樹脂組成物を用意し、押出機によって混練、成形して、シートとした。このものについて、破断強度、伸び、加熱変形性、難燃性、硬度を評価した。
【００３２】破断強度、伸びは、ＵＬ１５８１によって行い、難燃性は、ＵＬ規格のＶＷ−１に準じて行い、加熱変形性は、ＵＬ１５８１によって試験し、硬度はショアＤで表した。ＵＬ規格では、破断強度が１０．３ＭＰａ以上、伸びが１００％以上、加熱変形性が５０％以下、ＶＷ−１が５／５を規格値としている。また、ショアＤ硬度は５０以下を目標にしている。結果を表１、２に示す。
【００３３】表１、２において、使用材料は次の通りである。
「ＥＶＡ＊１」・・・「Ｅ−１００」商品名三井・デュポンポリケミカル社製「ＥＶＡ＊２」・・・「Ｖ−５２７４」商品名三井・デュポンポリケミカル社製「アクリルゴム＊１」・・・「ベイマックＤＬＳ」商品名三井・デュポンポリケミカル社製【００３４】「アクリルゴム＊２」・・・「デンカＥＲ５３００」商品名電気化学工業（株）製「マレイン酸変性ポリオレフィンポリマー＊１」・・・「クレイトンＦＧ１９２０」商品名クレイトンジャパン社製「マレイン酸変性ポリオレフィンポリマー＊２」・・・「アドテックスＬ６３００Ｍ」商品名日本ポリオレフィン社製【００３５】「相溶化樹脂」・・・「セプトン４０３３」商品名クラレ社製「水酸化マグネシウム＊１」・・・「キスマ５Ａ」商品名協和化学社製、脂肪酸表面処理水酸化マグネシウム「水酸化マグネシウム＊２」・・・「キスマ５Ｐ」商品名協和化学社製、メタクリルシラン表面処理水酸化マグネシウム【００３６】「赤リン」・・・「ノーバレット１２０ＵＦ」商品名燐化学工業社製「老化防止剤」・・・「イルガノックス＃１０１０」商品名チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製「加工剤」・・・ステアリン酸【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のノンハロゲン難燃性樹脂組成物は、エチレン−酢酸ビニル共重合体４０〜７０重量部と、アクリルゴム２０〜３０重量部と、マレイン酸変性ポリオレフィンポリマー１０〜３０重量部を含むベースポリマー１００重量部に対して、金属水和物８０〜１８０重量部、赤リン２〜１０重量部を配合したものであるので、高度の難燃性を発揮し、柔軟性、屈曲性、耐熱性、加熱変形性に優れ、機械的特性も良好であり、焼却処分しても有害なハロゲン含有ガスの発生がなく、重金属残査も残らないなどの効果がある。
【００４０】また、本発明の絶縁電線は、上記難燃性樹脂組成物を絶縁体、シースなどの被覆材としたものであるので、同様の効果を示すことになり、配電盤、電子機器等の配線用の電線、ケーブルなどとして好適なものとなる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１８６
【氏名又は名称】株式会社フジクラ
【住所又は居所】東京都江東区木場１丁目５番１号
|
| 【出願日】 |
平成１３年１１月２６日（２００１．１１．２６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外３名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００３−１６０７０９（Ｐ２００３−１６０７０９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年６月６日（２００３．６．６） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３６００５１（Ｐ２００１−３６００５１） |
|