JP2003257255A - 難燃性絶縁電線 - Google Patents

難燃性絶縁電線

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JP2003257255A
JP2003257255A JP2002051899A JP2002051899A JP2003257255A JP 2003257255 A JP2003257255 A JP 2003257255A JP 2002051899 A JP2002051899 A JP 2002051899A JP 2002051899 A JP2002051899 A JP 2002051899A JP 2003257255 A JP2003257255 A JP 2003257255A
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olefin
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JP2002051899A
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Katsuyoshi Ishida
克義 石田
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハロゲン元素を含まない難燃性樹脂組成物を
絶縁被覆材料として用いた口出し線用としての難燃性絶
縁電線であって、JIS規格C3005の60度傾斜燃
焼試験に合格し、引張破断強度、引張破断伸び、硬度
(ショアD)等の機械的特性に優れ、加熱変形性並びに
口出し作業性にも優れた難燃性絶縁電線を提供すること
にある。 【解決手段】 ポリプロピレンとエチレンプロピレンジ
エン共重合体とのポリマーアロイであるオレフィン系熱
可塑性エラストマー或いはこれを主成分とする混合物1
00重量部に金属水和物100〜250重量部を配合し
たオレフィン系難燃性樹脂組成物を、導体上に押出し被
覆した難燃性絶縁電線とすることによって、解決され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は燃焼時にハロゲンガ
ス等の有害ガスの発生がなく、JIS規格C3005の
60度傾斜燃焼試験に合格する難燃性と、良好な加熱変
形性並びに優れた機械的特性を有する、主に口出し線と
して用いられる難燃性絶縁電線に関するものである。
【0002】
【従来の技術】口出し線として用いられるこの種絶縁電
線は、配電盤の中や発電機、駆動機などのモータ回りに
使用されるので、耐熱性が高くさらに取り回しや口出し
作業が容易であることが必要なため、ベース樹脂は低密
度ポリエチレン、直鎖状の低密度ポリエチレンが用いら
れ、これに難燃性を付与する目的で、ハロゲン系の難燃
剤が添加される。ハロゲン系の難燃剤は、少量の添加で
その目的を達成できるが、近年の環境問題から燃焼時に
有害なハロゲンガスを発生しないノンハロゲンの難燃性
樹脂組成物が求められている。このようなハロゲンフリ
ーの難燃性ポリオレフィン系樹脂組成物としては、オレ
フィン系樹脂、エチレン系共重合体やハロゲンを含まな
いゴム系材料に多量の水酸化マグネシウム等を配合した
ものが知られており、各種成形品や電線・ケーブルの被
覆材料として用いられているが、しかしながらこのよう
な難燃性ポリオレフィン樹脂組成物は、水酸化マグネシ
ウム等を多量に添加するので、得られた難燃性樹脂組成
物が硬くなりすぎて、特に柔軟性を要求される難燃性絶
縁電線の被覆材料としては問題がある。
【0003】そこで、このような問題を改善する提案と
して、オレフィン系樹脂にスチレン系のエラストマーを
配合して、機械的特性を改良する提案がなされている。
しかしながら、このような樹脂組成物においても口出し
線用の絶縁電線としては、柔軟性(可撓性)の点におい
てまだ不十分であり、難燃性に関しては、水酸化マグネ
シウム等の添加量を低減するために、リン系の難燃剤を
併用するものであるが、リンも近年の環境問題からその
添加量が必要最小限とせざるを得ず、高度な難燃性を得
ようとすると満足できるものではなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】よって本発明が解決し
ようとする課題は、ハロゲン元素を含まない難燃性の樹
脂組成物を絶縁被覆材料として用いた口出し線用として
の難燃性絶縁電線であって、その難燃性はJIS規格C
3005の60度傾斜燃焼試験に合格するものであり、
また機械的特性として引張り破断強度が10MPa以
上、引張り破断伸びが300%以上、硬度(ショアD)
が50以下、またJIS規格C3005の加熱変形率が
40%以下であり、かつ口出し作業性にも優れた難燃性
絶縁電線を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めには、請求項1に記載されるように含有量が20%以
上のポリプロピレンとエチレンプロピレンジエン共重合
体とのポリマーアロイであるオレフィン系熱可塑性エラ
ストマー100重量部に金属水和物100〜250重量
部を配合したオレフィン系難燃性組成物を、導体上に被
覆した難燃性絶縁電線とすることによって、解決され
る。
【0006】また請求項2に記載されるように、オレフ
ィン系熱可塑性エラストマー85〜55重量部とエチレ
ンプロピレンジエン共重合体或いはマレイン酸変成エチ
レンプロピレンゴム9.5〜35重量部およびシラノー
ル基含有化合物をグラフト化したエチレンプロピレンジ
エン共重合体0.5〜5重量部とからなるエラストマー
混合物100重量部に対し、金属水和物を100〜25
0重量部配合したオレフィン系難燃性組成物を、導体上
に被覆した難燃性絶縁電線とすることによって、解決さ
れる。
【0007】さらに請求項3に記載されるように、請求
項2に記載されるオレフィン系熱可塑性エラストマー
が、含有量が20%以上のポリプロピレンとエチレンプ
ロピレンジエン共重合体とのポリマーアロイであること
によって、解決される。
【0008】さらには請求項4に記載するように、請求
項1〜3のいずれかに記載される前記難燃性絶縁電線
が、難燃性がJIS規格C3005の60度傾斜燃焼試
験に合格し、引張強度が10MPa以上、伸びが300
%以上、硬度(ショアD)が50以下、加熱変形率が4
0%以下であることによって、解決される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳しく説明する。
請求項1に記載される発明は、含有量が20%以上のポ
リプロピレンとエチレンプロピレンジエン共重合体との
ポリマーアロイであるオレフィン系熱可塑性エラストマ
ー100重量部に金属水和物100〜250重量部を配
合したオレフィン系難燃性組成物を、導体上に被覆した
難燃性絶縁電線に関するもので、ベースポリマーとして
用いるオレフィン系熱可塑性エラストマーは、ポリプロ
ピレン(PP)とエチレンプロピレンジエン共重合体
(EPDM)とのポリマーアロイを用いるものである。
このオレフィン系熱可塑性エラストマーは、耐衝撃性に
優れたプラスチックであるが、エラストマーとしての性
質も有しこれをベースポリマーとすることにより、水酸
化マグネシウム等の金属水和物を多めに配合しても、機
械的特性の低下が少ないという特徴を有する。さらに、
前記PPとして融点が160℃以上のものを用いるの
で、耐熱性に優れた特徴も有するものとなる。そして特
に、前記PPがポリマーアロイ成分として20%以上の
ものを用いることにより、加熱変形性にも優れたものと
なる。具体的には、JIS規格C3005における温度
120℃、荷重1kgの加熱変形試験に合格するものが
得られ、本発明のような高温雰囲気下で使用する難燃性
絶縁電線の被覆材料として好適なものである。
【0010】そして前記オレフィン系熱可塑性エラスト
マーには、難燃剤として無機金属水和物が添加される。
この金属水和物は、燃焼時に分解して水を放出し、吸熱
反応を生じて自己消火作用を発現することにより、難燃
性を付与するものである。このような金属水和物として
一般的なものは、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニ
ウム、水酸化カルシウムや塩基性炭酸マグネシウムなど
であるが、中でも水酸化マグネシウムや水酸化アルミニ
ウムが好ましく用いられる。またこの金属水和物には、
脂肪酸、チタネートカップリング剤やシランカップリン
グ剤による表面処理が施こされる。これは、ベースポリ
マーとなる前記オレフィン系熱可塑性エラストマーとの
分散性や相溶性を良好なものとするためである。そして
その添加量は、前記熱可塑性エラストマー100重量部
に対して、100〜250重量部とする。前記金属水和
物の添加量が100重量部未満であると目的とする高度
な難燃性が得られない。すなわち、JIS規格C300
5の60度傾斜燃焼試験に不合格となるためである。前
記試験に確実に合格するためには、100重量部以上と
すべきである。また添加量が250重量部を越えると、
得られる樹脂組成物の流動性が低下し、成形品の剛性、
寸法安定性や衝撃強度等の低下が見られ、本発明の口出
し線用として用いる難燃性の絶縁電線の被覆材料として
は硬くなりすぎ、柔軟性(可撓性)の点から好ましくな
い。そしてこのようなオレフィン系難燃性組成物は、銅
等の導体上に押出し被覆して難燃性絶縁電線とするもの
である。この押出被覆層の厚さは、特に決まったもので
はないが、通常1〜3mm程度の厚さに被覆される。ま
た前記オレフィン系難燃性組成物には、難燃助剤として
赤燐等の燐系化合物、錫酸亜鉛、ヒドロキシ錫酸亜鉛、
シリコーン化合物が、加工助剤としてエルカ酸、ステア
リン酸、オレイン酸等の脂肪酸或いはこれらの金属塩
が、さらに酸化防止剤、着色顔料、カーボンブラック等
から選ばれる少なくとも1種を必要量、好ましくは20
重量部を越えない範囲で添加することができる。
【0011】前述のようにして得られた本発明の口出し
線用の難燃性絶縁電線は、機械的特性として引張り強度
が10MPa以上、破断伸びが300%以上、硬度(シ
ョアD)が50以下と柔軟性(可撓性)に優れたもので
あり、さらに加熱変形率も40%以下と高温雰囲気等で
の使用が可能なものである。また難燃性についても、J
IS規格C3005の60度傾斜燃焼試験に確実に合格
するものであり、十分な難燃性を有する口出し作業性の
優れた難燃性絶縁電線が得られる。そしてこの難燃性絶
縁電線は、ハロゲン元素を含まないので燃焼時に有害な
ハロゲンガスを発生することがなく、焼却処分を行って
も環境問題を生じることがない。
【0012】つぎに請求項2の発明について述べると、
オレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)85〜5
5重量部とエチレンプロピレンジエン共重合体(EPD
M)或いはマレイン酸変成エチレンプロピレンゴム9.
5〜35重量部およびシラノール基含有化合物をグラフ
ト化したエチレンプロピレンジエン共重合体0.5〜5
重量部とからなるエラストマー混合物100重量部に対
し、金属水和物を100〜250重量部配合したオレフ
ィン系難燃性組成物を、導体上に被覆した難燃性絶縁電
線に関するもので、すなわち、オレフィン系の熱可塑性
エラストマーとエチレンプロピレンジエン共重合体或い
はマレイン酸変成エチレンプロピレン共重合体とシラノ
ール基含有化合物をグラフトしたエチレンプロピレンジ
エン共重合体からなる3元の混合物を、ベースポリマー
として用いるものである。そしてこのベースポリマー1
00重量部に金属水和物を100〜250重量部配合す
ることによって、オレフィン系難燃性樹脂組成物とな
り、これを銅等の導体上に押出し被覆して難燃性絶縁電
線とするものである。そしてこの絶縁被覆層は、空気中
の水分等によって架橋(シラン架橋)が進行して、耐熱
性も良好なものとなる。
【0013】詳細に説明すると、スチレン−エチレン−
ブチレン−スチレン共重合体(SEBS)、ポリプロピ
レンとエチレンプロピレンゴムの混合物(PP・EP)
等のオレフィン系熱可塑性エラストマー85〜55重量
部と0.1〜2%程度のマレイン酸変成されたエチレン
プロピレン共重合体或いはエチレンプロピレンジエン共
重合体(EPDM)9.5〜35重量部と前記シラノー
ル基含有化合物を通常0.1〜3%程度グラフトした前
記EPDMを0.5〜5重量部混合してベースポリマー
とするものである。このような混合物とすることによっ
て、シラン架橋性の混合物を得ることができ、機械的特
性を目的とする範囲のものに調整し易くすることができ
る。そして前記オレフィン系熱可塑性エラストマーが前
記割合からはずれたものは、加熱変形性などの耐熱性が
不足して好ましくないものとなる。また前記EPDM或
いはマレイン酸変成されたEPDMが、前記割合から外
れたものは、柔軟性(可撓性)が十分でなくなり、好ま
しくない。そしてさらに請求項3に記載されるように、
前記オレフィン系熱可塑性エラストマーは含有量が20
%以上のポリプロピレンとエチレンプロピレンジエン共
重合体とのポリマーアロイを用いるのが好ましいもので
ある。これは前述した通り、PPを20%以上含有する
前記ポリマーアロイは、加熱変形の問題に対して好まし
く、具体的には、120℃の加熱変形試験(JIS規格
C3005)に合格するものが得られ、本発明のような
高温雰囲気下で使用する絶縁電線の被覆材料として好適
なものとなるからである。
【0014】以上のようにして製造された難燃性絶縁電
線は、電子線照射架橋、化学架橋、シラン架橋等の架橋
処理が施される。このように架橋処理を施すことによっ
て、この難燃性絶縁電線の耐熱性を向上することができ
る。これは前述したように本発明の難燃性絶縁電線が、
高温雰囲気になる配線盤やモータ等の口出し線として使
用されるためであり、加熱変形率も40%以下となるよ
うに調整される。前記架橋処理は特に制限されるもので
はないが、シラン架橋を行うのが好都合である。すなわ
ち、オレフィン系熱可塑性エラストマーと前記EPDM
或いはマレイン酸変成EPDMとシラノール基含有化合
物をグラフトした前記EPDM並びに金属水和物からな
るオレフィン系難燃性組成物は、これを導体上に押出被
覆した後、水中に曝したり空気中の水分で架橋するため
に、放置することによって架橋が進行することになるか
らである。
【0015】以上のように本発明の難燃性絶縁電線は、
請求項4に記載する特性を有することが必要である。す
なわち、燃焼時にハロゲンガス等の有害ガスを発生しな
いためにベースポリマーの主成分をオレフィン系の熱可
塑性エラストマーとし、金属水和物の添加によって難燃
性がJIS規格C3005の60度傾斜燃焼試験に合格
するようにし、機械的特性については柔軟性(可撓性)
を考慮して、引張り強度が10MPa以上、破断伸びが
300%以上、硬度(ショアD)が50以下となるよう
にし、また使用される環境を考慮して加熱変形率が40
%以下となるようにする。このような条件を満足する難
燃性絶縁電線は、口出し作業性も良好な高温雰囲気化で
も十分に機能する、難燃性絶縁電線とすることができ
る。
【0016】
【実施例】本発明の実施例を示してその効果を説明す
る。表1に記載したオレフィン系難燃性組成物を2mm
の銅導体上に0.8mm厚さに押出被覆した難燃性絶
縁電線を用いて、引張り破断強度(MPa)、伸び
(%)、硬度(ショアD)、加熱変形率(%)および難
燃性(JISC3005の60度傾斜燃焼試験)につい
て測定した。なお、引張り強度(MPa)、伸び
(%)、硬度(ショアD)は、JIS規格K7113に
基づいて測定したものである。前記難燃性に関して合格
と記載したものは、着火後60秒以内に自己消火したも
のである。また各成分の配合割合の数値は、重量部で示
した。つぎにベースポリマーについて説明すると、前記
PPとエチレンプロピレンジエン共重合体とのポリマー
アロイであるオレフィン系の熱可塑性エラストマー(P
P20%のTPO)、エチレンプロピレンジエン共重合
体、マレイン酸変成エチレンプロピレンゴム、シラノー
ル基含有化合物をグラフトしたエチレレンプロピレンジ
エン共重合体の単独或いは混合物である。またシラン架
橋の縮合触媒としては、ジブチル錫ジラウレートを使用
した。さらに金属水和物からなる難燃剤の例としては、
いずれも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を用いた。
【0017】
【表1】
【0018】表1から明らかな如く、実施例1〜14と
して記載されるものは、全ての試験項目において好まし
いものであった。以下に詳細に述べると、前記TPO単
独のベースポリマーに水酸化マグネシウム、水酸化アル
ミニウムを100〜250重量部の範囲で配合した実施
例1〜4は、引張強度が10.9〜14.3MPaと1
0MPa以上、伸びが360〜450%と300%以
上、硬度(ショアD)が44〜47と50以下、加熱変
形率が6〜12%と40%以下であり、難燃性に関して
も、JISC3005の60度傾斜燃焼試験に全てに合
格する好ましいものであった。またベースポリマーが混
合物である実施例5〜14に関しても、例えば実施例5
〜9に示されるように前記TPOが85〜55重量部、
エチレンプロピレンジエン共重合体9.5〜35重量
部、シラングラフトEPDM0.5〜5重量部の範囲の
混合物をベースポリマーとするものは、引張り強度1
1.6〜15.2MPaと10MPa以上、伸びが42
0〜500%と300%以上、硬度(ショアD)が38
〜42と50以下、加熱変形率が5〜18%と40%以
下であり、難燃性に関しても、JISC3005の60
度傾斜燃焼試験に全て合格するものであった。また、実
施例10〜14に記載されるように、TPOが85〜5
5重量部、マレイン酸変成エチレンプロピレンジエン共
重合体9.5〜35重量部、シラングラフトEPDM
0.5〜5重量部の範囲の混合物をベースポリマーとす
るものも、引張り強度113.3〜15.5MPaと1
0MPa以上、伸びが360〜450%と300%以
上、硬度(ショアD)が40〜43と50以下、加熱変
形率が7〜15%と40%以下であり、難燃性に関して
も、JISC3005の60度傾斜燃焼試験に全て合格
するものであった。なおシラン架橋については、架橋有
りとしたものは、1週間後のゲル分率が5〜40%の範
囲になっていた。
【0019】これに対して表2に記載した比較例の場合
は、前記いずれかの試験項目に問題があるものであっ
た。すなわち、表2に記載するオレフィン系難燃性樹脂
組成物を用いて、前記難燃性絶縁電線を前記実施例と同
様に作製し、前記実施例と同様の試験項目について同様
に測定を行ったものである。
【0020】
【表2】
【0021】表2から明らかな如く、比較例1〜13に
示したものは、ベースポリマーが単独或いは混合物いず
れであっても本発明の配合割合の範囲外であると、引張
り強度(MPa)、伸び(%)、硬度(ショアD)、加
熱変形率(%)並びに難燃性のいずれかの項目が目的と
する数値にならない結果となっている。具体的に説明す
ると、水酸化マグネシウムの添加量が少ない場合の例で
ある比較例4、5および10は、JISC3005の6
0度傾斜燃焼試験に合格できなかった。また、逆に水酸
化マグネシウムの添加量が多い比較例6、7、8、9お
よび11は、引張り強度が10MPa以下であったり、
伸びも300%以下のものや、硬度(ショアD)が50
を超えるものがあり、機械的特性に問題があるものとな
っている。
【0022】さらに、比較例1〜3のように前記TPO
中のPP量が15%と少ないと、架橋を行っても加熱変
形率が40%以上となって、好ましくない。さらに比較
例12や13のように、前記TPOそのものの添加量が
足りなかったり、TPO中のPP量が少ないものが混合
されると、加熱変形率が40%を越えるものとなり、好
ましくない。よって本発明においては、含有量が20%
以上のポリプロピレンとエチレンプロピレンジエン共重
合体とのポリマーアロイであるオレフィン系熱可塑性エ
ラストマー100重量部に金属水和物100〜250重
量部を配合したオレフィン系難燃性エラストマー組成物
を、或いはオレフィン系熱可塑性エラストマー90〜6
0重量部とエチレンプロピレンジエン共重合体或いはマ
レイン酸変成エチレンプロピレンジエン共重合体9.5
〜35重量部およびシラノール基含有化合物をグラフト
したエチレンプロピレンジエン共重合体0.5〜5重量
部とからなる熱可塑性混合物100重量部に対し、金属
水和物100〜250重量部を配合したオレフィン系難
燃性組成物を、導体上に被覆した難燃性絶縁電線とする
ことが好ましいことがわかる。
【0023】
【発明の効果】本発明の難燃性絶縁電線は、含有量が2
0%以上のポリプロピレンとエチレンプロピレンジエン
共重合体とのポリマーアロイであるオレフィン系熱可塑
性エラストマー100重量部に金属水和物100〜25
0重量部を配合したオレフィン系難燃性エラストマー組
成物、或いはオレフィン系熱可塑性エラストマー85〜
55重量部とエチレンプロピレンジエン共重合体或いは
マレイン酸変成エチレンプロピレンゴム9.5〜35重
量部およびシラノール基含有化合物をグラフトしたエチ
レンプロピレンジエン共重合体0.5〜5重量部とから
なる熱可塑性エラストマー混合物100重量部に対し、
金属水和物を100〜250重量部配合したオレフィン
系難燃性エラストマー組成物を、導体上に被覆したこと
を特徴とする難燃性絶縁電線とすることすることによっ
て、張張り強度が10MPa以上、破断伸びが300%
以上、硬度(ショアD)が50以下である柔軟性(可撓
性)に優れた難燃性絶縁電線となり、このような難燃性
絶縁電線は口出し作業性も優れたものとなる。またJI
S規格C3005の加熱変形率が40%以下の特性を有
するものであるから、高温雰囲気に曝されるような場所
で使用することが可能である。さらに難燃性に関して
は、JIS規格C3005の60度傾斜燃焼試験に合格
する高い難燃性のものであると同時に、ハロゲン元素を
含まない難燃性組成物を絶縁被覆材料として用いている
ので、この難燃性絶縁電線を廃棄し焼却処分等を行って
もハロゲンガス等の有害ガスの発生も無く、環境問題を
生じないものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01B 3/00 H01B 3/44 F 3/44 G P 7/34 B Fターム(参考) 4J002 BB12W BB15X BB15Y BB204 BB21Y BP01W DE076 DE086 DE146 DE266 GQ01 5G303 AA06 AB20 CA09 CA11 5G305 AA02 AB25 AB36 CA01 CA08 CA45 CA51 CC03 5G315 CA03 CB01 CD02 CD03 CD14

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 含有量が20%以上のポリプロピレンと
    エチレンプロピレンジエン共重合体とのポリマーアロイ
    であるオレフィン系熱可塑性エラストマー100重量部
    に、金属水和物100〜250重量部を配合したオレフ
    ィン系難燃性組成物を、導体上に被覆したことを特徴と
    する難燃性絶縁電線。
  2. 【請求項2】 オレフィン系熱可塑性エラストマー85
    〜55重量部とエチレンプロピレンジエン共重合体或い
    はマレイン酸変成エチレンプロピレンゴム9.5〜35
    重量部およびシラノール基含有化合物をグラフト化した
    エチレンプロピレンジエン共重合体0.5〜5重量部と
    からなるエラストマー混合物100重量部に対し、金属
    水和物を100〜250重量部配合したオレフィン系難
    燃性組成物を導体上に被覆したことを特徴とする難燃性
    絶縁電線。
  3. 【請求項3】 前記オレフィン系熱可塑性エラストマー
    は、含有量が20%以上のポリプロピレンとエチレンプ
    ロピレンジエン共重合体とのポリマーアロイであること
    を特徴とする、請求項2に記載の難燃性絶縁電線。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載される前
    記難燃性絶縁電線は、難燃性がJIS規格C3005の
    60度傾斜燃焼試験に合格し、引張強度が10MPa以
    上、伸びが300%以上、硬度(ショアD)が50以
    下、加熱変形率が40%以下であることを特徴とする、
    請求項1〜4のいずれかに記載の難燃性絶縁電線。
JP2002051899A 2002-02-27 2002-02-27 難燃性絶縁電線 Pending JP2003257255A (ja)

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