JPH0554723A - 難燃性電気絶縁組成物および難燃性電線・ケーブル - Google Patents

難燃性電気絶縁組成物および難燃性電線・ケーブル

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JPH0554723A
JPH0554723A JP3212129A JP21212991A JPH0554723A JP H0554723 A JPH0554723 A JP H0554723A JP 3212129 A JP3212129 A JP 3212129A JP 21212991 A JP21212991 A JP 21212991A JP H0554723 A JPH0554723 A JP H0554723A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】燃焼時における有毒ガスおよび腐食性ガスの発
生を抑制し、高度の難燃性を有し、しかも機械的特性や
耐油性等に優れた難燃性成形品を実現できる難燃性電気
絶縁組成物を提供すること。 【構成】ポリオレフィン１００重量部に対し、金属水酸
化物を５０〜２００重量部、ビニル基を有する化合物を
共重合させたポリオレフィンを３〜２０重量部、および
シリコーンを１〜１０重量部、その他必要に応じ防かび
剤、架橋剤、酸化防止剤等を配合。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼時に有毒あるいは
腐食性のガスを発生しない難燃性電気絶縁組成物、特
に、電線あるいはケーブルの絶縁体やシースに適した難
燃性電気絶縁組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ビルデイング等の高層建築物、発電所、
各種プラント、車両、船舶等の電気配線に使用される電
線・ケーブルを中心に、ＵＬ規格ＶＷ−１の垂直難燃試
験、ＩＥＥＥ規格３８３、ＩＥＣ規格３３２等の垂直ト
レイ難燃試験に合格する高度の難燃性が要求されるよう
になってきた。
【０００３】絶縁材料であるポリオレフィンを難燃化す
る方法としては、ハロゲン含有化合物を添加する方法が
従来一般に採用されてきている。しかし、この方法によ
ると、火災時にハロゲン系のガスを多量に発生し、人体
に対して悪影響を及ぼしたり機器腐食の原因となること
が指摘されている。
【０００４】米国特許第４，８７１，７８７号明細書に
は有毒ガスおよび腐食性ガスを発生しない難燃性樹脂組
成物について記載されている。この樹脂組成物はポリオ
レフィンに金属水酸化物を配合するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高度の
難燃性を実現するためには金属水酸化物を多量に配合す
る必要があり、その結果引張特性等の機械的特性が著し
く低下し、また、油や溶剤等に対する抵抗性も低下する
という問題がある。
【０００６】本発明は上記した従来技術の問題点を解決
するものであり、燃焼時における有毒ガスおよび腐食性
ガスの発生を抑制し、高度の難燃性を有し、機械的特
性、耐油性および耐溶剤性等に優れた成形品を得ること
ができる難燃性電気絶縁組成物の提供を目的とするもの
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の難燃性樹脂組成
物は、ポリオレフィン１００重量部に対し、金属水酸化
物を５０〜２００重量部、ビニル基を有する化合物を共
重合させた変性ポリオレフィンを３〜２０重量部、およ
びシリコーンを１〜１０重量部含有することを特徴とす
るものである。
【０００８】ポリオレフィンと金属水酸化物との混和系
に変性ポリオレフィンおよびシリコーンを添加すること
により難燃性および機械的特性が大幅に向上することを
見出し、本発明に至ったものである。特に、変性ポリオ
レフィンとシリコーンの併用による相乗作用により難燃
性が著しく向上することが見出された。
【０００９】本発明においてポリオレフィンとしては、
エチレンプロピレンゴム、エチレンブテンコポリマ、エ
チレンエチルアクリレートコポリマ、エチレンメチルア
クリレートコポリマ、エチレンメチルメタクリレートコ
ポリマ、エチレン酢酸ビニルコポリマ、ポリエチレン、
ポリプロピレンといったものがあげられ、これらを単独
使用しても２種以上併用してもよい。
【００１０】エチレンエチルアクリレートコポリマやエ
チレン酢酸ビニルコポリマのようなエチレン系コポリマ
を使用する場合は、耐熱性、機械的強度および成形加工
性等を考慮してコポリマ含有量が５〜３０重量％、好ま
しくは５〜２０重量％のものを使用することが望まし
い。
【００１１】金属水酸化物としては、高難燃化の点から
水酸化マグネシウムまたはハイドロタルサイト類が望ま
しいが、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、塩基
性炭酸マグネシウム等も使用できる。金属水酸化物は、
強靱性、難燃性、耐水性、凝集等を考慮して平均粒径
０．１〜５μｍで、脂肪酸金属塩、シランカップリング
剤、チタネートカップリング剤等で表面処理したものを
用いるのが望ましい。
【００１２】金属水酸化物の配合量はポリオレフィン１
００重量部に対して５０〜２００重量部、好ましくは６
０〜１２０重量部である。５０重量部未満では目的とす
る難燃性を付与することができず、２００重量部を越え
ると成形加工性や強靱性が著しく損なわれる。
【００１３】本発明において、ビニル基を有する化合物
を共重合させた変性ポリオレフィンとは、アクリル酸、
マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等やこれらの金属塩
あるいは無水物をグラフト共重合、ブロック共重合また
はランダム共重合させることにより変性したポリオレフ
ィンである。ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、
エチレンエチルアクリレートコポリマ、エチレンメチル
アクリレートコポリマ、エチレン酢酸ビニルコポリマ等
があげられる。変性させる量は０．１〜２０重量％、好
ましくは０．１〜５重量％の範囲である。
【００１４】このような変性ポリオレフィンの配合量
は、ポリオレフィン１００重量部に対して５〜２０重量
部、好ましくは７〜１５重量部である。５重量部未満で
は難燃性や機械的特性を改善する効果が小さく、２０重
量部を越えると伸びや成形加工性を大幅に低下させる。
【００１５】シリコーンの代表例はオルガノポリシロキ
サンであり、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリ
シロキサン、メチルフェニルポリシロキサン等があげら
れる。
【００１６】シリコーンの配合量は、ポリオレフィン１
００重量部に対し１〜１０重量部、好ましくは３〜７重
量部であり、１重量部未満では難燃性を改善する効果が
小さく、１０重量部を越えると強靱性が著しく損なわれ
る。
【００１７】本発明においては、上記成分に加えて架橋
剤、架橋助剤、防かび剤、酸化防止剤、滑剤、分散剤等
を適宜添加してもよい。防かび剤としてはアミン系化合
物が適切であり、具体的には２−メルカプトベンツイミ
ダゾールがあげられる。架橋方法としては、有機過酸化
物による加熱架橋または電子線等の照射による照射架橋
等があげられる。
【００１８】
【実施例】表１〜表３の実施例１、２および比較例１〜
６に示すような配合に基づき各種成分を６インチロール
を用い１７０℃で混練し、その後１７０℃の温度下で熱
プレスにより評価用シートを作製し、各種特性について
評価した結果を表１〜表４および図１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【表３】
【００２２】
【表４】
【００２３】比較例１は米国特許明細書第４，８７１，
７８７号明細書に記載されている組成であり、比較例２
は比較例１にポリマ２を１０重量部配合したものであ
り、酸素指数は比較例１より比較例２の方が１．５低く
なる。比較例３は比較例１にシリコーンを５重量部加え
たもので、酸素指数は比較例１に比べて９．９高くなっ
ている。
【００２４】実施例１は比較例１にポリマ２とシリコー
ンを加えたものである。比較例１〜３の結果を基にする
と、酸素指数は比較例１に比べ約８向上することが予想
されるが、実際は１４．１も高くなり、ポリマ２とシリ
コーンの併用により難燃性に著しい効果が認められる。
実施例２は実施例１に架橋剤を加えて架橋したもので、
酸素指数は実施例１とほぼ同じである。このように、ポ
リマ２とシリコーンを金属水酸化物系で併用することに
より、難燃性において相乗作用を発現させることができ
る。
【００２５】次に、表２、３の比較例と対比すると、酸
素指数がほぼ同じで、引裂き強さ、硬さおよび熱老化後
の伸びに大きな差はなくとも、伸びにおいて実施例は比
較例を２倍以上上回っている。更に、本発明では表４か
らも明らかなように耐油性、耐潤滑剤性、耐溶剤性等に
おいても優れている。
【００２６】その上、本発明によればコンパウンドの溶
融粘度を大幅に低下させることが可能になり、成形加工
性を改良することができる。図１には実施例１の流動特
性と比較例の流動特性とが示されているが、実施例１は
剪断速度の全領域で溶融粘度が著しく低下しており、ビ
ニルコンパウンドに似た加工性を有していることがわか
る。
【００２７】
【発明の効果】以上説明してきた通り、本発明によれば
燃焼時における有毒ガスおよび腐食性ガスの発生を抑制
でき、高度の難燃性を有し、しかも機械的特性および耐
油性等に優れた難燃性成形品を得ることができるように
なる。特に、本発明の組成物はその諸特性から判断して
電線・ケーブルの絶縁体やシースへの適用に好適のもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】組成物の流動特性を示すグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成３年９月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 難燃性電気絶縁組成物および難燃性電
線・ケーブル
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼時に有毒あるいは
腐食性のガスを発生しない難燃性電気絶縁組成物、特
に、電線あるいはケーブルの絶縁体やシースに適した難
燃性電気絶縁組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ビルディング等の高層建築物、発電所、
各種プラント、車両、船舶等は、火災によって重大な災
害を被るおそれがある。これらの施設では多数の人がい
るにもかかわらず、出口が限られており、一旦火災が発
生すると人命が失われる可能性がある。また、多量の煙
の発生によって出口や出口への誘導路がわからなくなっ
て人命が失われる。そのような煙の発生がなく、煙の早
急な排出が行われれば、人命が失われるような事態は回
避できるであろう。
【０００３】更に、火災はダクトに布設された電線やケ
ーブルに沿って延焼する。煙および有毒ガスは空調設備
や地下道を通って伝わり、火災場所から離れた場所で健
康に害を及ぼす。
【０００４】腐食は機器に多大な損害をもたらす。例え
ば、電話交換局での火災は、腐食による電話器、警報機
および制御システムの故障および非常時にサービスを受
けることが不可能となること等により、火災地点とは異
なる場所にいる人々の命を奪うことがある。
【０００５】このように、電線・ケーブルの絶縁材料や
シース材料には、自己消火性と有毒あるいは腐食性ガス
を発生しないことについての要望が出されている。ま
た、車両や船舶などのように、狭く、湿度が高いところ
に布設される電線・ケーブルにはカビの発生が予想され
る。
【０００６】米国特許第４，８７１，７８７号明細書に
は有毒ガスおよび腐食性ガスを発生しない難燃性樹脂組
成物について記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような樹脂組成物
における問題点は、ポリマー中に多量の金属水酸化物を
配合するため、引張り特性や伸び特性の低下を招くこと
である。このため、電線・ケーブルの布設時や使用時に
絶縁体やシースにクラッックや裂け目が生じやすくな
る。
【０００８】また、樹脂組成物の粘度が非常に高くな
り、最終製品に成形加工することが困難になる。このた
め、ポリ塩化ビニルポリマーをを使用した低発煙性の難
燃材料に比較して低速で特殊な装置が必要とされてい
る。
【０００９】金属水酸化物を含む公知の難燃性樹脂組成
物は、一般に一またはそれ以上の特性を実現するために
一またはそれ以上の特性を犠牲にしている。このような
事態は、難燃性を低下させることなく金属水酸化物の含
有量を低下させることができれば回避可能である。
【００１０】従って、本発明の目的は、高度の難燃性、
優れた引張りおよび伸び特性、製造容易性、防カビ性と
いった各種特性に優れ、さらに、従来よりも金属水酸化
物の含有量を少なくした新規な組成物を提供することに
ある。
【００１１】更に、本発明の目的は、油やガソリンのよ
うな溶剤に対して抵抗力を強化できる組成物を提供する
ことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、ポ
リオレフィン１００重量部に対し、金属水酸化物を５０
〜２００重量部、ビニル基を有する化合物を共重合させ
た変性ポリオレフィンを３〜２０重量部、およびシリコ
ーンを１〜１０重量部含有する組成物により達成され
る。この組成物には、少なくとも０．２重量部のアミン
化合物や、適当量の安定剤や滑剤を添加してもよい。
【００１３】本発明は、ポリオレフィンと金属水酸化物
との混和系における変性ポリオレフィンとシリコーンの
新規な相乗作用により難燃性が向上することに伴い、所
望の特性が得られるとの知見に基づくものである。
【００１４】本発明においてポリオレフィンとしては、
ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレンゴ
ム、エチレン酢酸ビニルコポリマ、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、エチレンブチルアクリレートコポリマ、エチレンビ
ニルシランコポリマといったものがあげられ、これらを
単独使用しても２種以上併用してもよい。
【００１５】エチレンエチルアクリレートコポリマやエ
チレン酢酸ビニルコポリマのようなエチレン系コポリマ
を使用する場合は、耐熱性、機械的強度および成形加工
性等を考慮してコポリマ含有量が５〜３０重量％、好ま
しくは５〜２０重量％のものを使用することが望まし
い。
【００１６】金属水酸化物としては、高難燃化の点から
水酸化マグネシウムまたはハイドロタルサイト類が望ま
しいが、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、塩基
性炭酸マグネシウム等も使用できる。金属水酸化物は、
強靱性、難燃性、耐水性、凝集等を考慮して平均粒径
０．１〜５μｍで、脂肪酸金属塩、シランカップリング
剤、チタネートカップリング剤等で表面処理したものを
用いるのが望ましい。金属水酸化物の配合量はポリオレ
フィン１００重量部に対して５０〜２００重量部、好ま
しくは６０〜１２０重量部である。５０重量部未満では
目的とする難燃性を付与することができず、２００重量
部を越えると成形加工性や強靱性が著しく損なわれる。
【００１７】本発明において、ビニル基を有する化合物
を共重合させた変性ポリオレフィンとは、アクリル酸、
マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等やこれらの金属塩
あるいは無水物をグラフト共重合、ブロック共重合また
はランダム共重合させることにより変性したポリオレフ
ィンである。ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、
エチレンエチルアクリレートコポリマ、エチレンメチル
アクリレートコポリマ、エチレン酢酸ビニルコポリマ等
があげられる。変性させる量は０．１〜２０重量％、好
ましくは０．１〜５重量％の範囲である。このような変
性ポリオレフィンの配合量は、ポリオレフィン１００重
量部に対して５〜２０重量部、好ましくは７〜１５重量
部である。５重量部未満では難燃性や機械的特性を改善
する効果が小さく、２０重量部を越えると伸びや成形加
工性を大幅に低下させる。
【００１８】シリコーン樹脂の代表例はオルガノポリシ
ロキサンであり、ジメチルポリシロキサン、ジフェニル
ポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン等があ
げられる。シリコーンの配合量は、ポリオレフィン１０
０重量部に対し１〜１０重量部、好ましくは３〜７重量
部であり、１重量部未満では難燃性を改善する効果が小
さく、１０重量部を越えると強靱性が著しく損なわれ
る。
【００１９】本発明においては、上記成分に加えて架橋
剤、架橋助剤、防かび剤、酸化防止剤、滑剤、分散剤等
を適宜添加してもよい。防カビ剤としてはアミン系化合
物が適切であり、具体的には２，２，４−トリメチル−
１，２−ジヒドロキノリンの重合物、２−メルカプトベ
ンツイミダゾールがあげられる。架橋方法としては、有
機過酸化物による加熱架橋または電子線等の照射による
照射架橋等があげられる。
【００２０】
【実施例】以下、実施例および比較例に基づいて本発明
を詳細に説明する。各例において、（１）ポリマー１は
エチレンエチルアクリレートコポリマ（メルトインデッ
クス０．８ｄｇ／ｍｉｎ、エチルアクリレート含有量１
５重量％）、（２）金属水酸化物は水酸化マグネシウム
（平均粒径０．８μｍ、ステアリン酸ナトリウム処
理）、（３）ポリマー２は無水マレイン酸１％グラフト
直鎖状低密度ポリエチレン（メルトインデックス３０ｄ
ｇ／ｍｉｎ）、（４）カーボンブラックは平均粒径３０
〜３５ｍμ、ＢＥＴ比表面積７５ｍ2／ｇのファーネス
ブラック、（５）シリコーンはジメチルポリシロキサン
（粘度１０万センチポイズ（２５℃））、（６）防カビ
剤は２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリ
ンの重合物、（７）酸化防止剤は４，４´−チオビス−
（６−ｔｅｒｔ−ブチル−３−メチルフェノール）、
（８）滑剤はステアリン酸、（９）架橋剤はジクミルパ
ーオキサイドである。
【００２１】実施例１、２および比較例１、２、３の組
成が表１に示され、これら組成の酸素指数が表１の下欄
に示されている。樹脂組成物の難燃性は酸素指数を測定
することにより評価され、この手法は材料の難燃性の尺
度として広く認められてきている。ＡＳＴＭ Ｄ ２８
６３に基づいて測定された酸素指数は、樹脂組成物の試
料が燃焼を開始するに必要な窒素雰囲気に加えられる酸
素のパーセントとして定義されている。空気中には２１
％の酸素が含まれているため、空気中で燃焼する樹脂組
成物の酸素指数は２１ということになる。このような樹
脂は明らかに難燃性ではない。樹脂組成物の試料の燃焼
を維持するために２１％以上の酸素を含むように調節さ
れた割合が樹脂組成物の難燃性の尺度である。
【００２２】
【表１】
【００２３】比較例１は米国特許明細書第４，８７１，
７８７号明細書に記載されている組成であり、比較例２
は比較例１にポリマー２を１０重量部配合したものであ
り、酸素指数は比較例１より比較例２の方が１．５低く
なる。比較例３は比較例１にシリコーンを５重量部加え
たもので、酸素指数は比較例１に比べて９．９高くなっ
ている。
【００２４】実施例１は比較例１にポリマー２とシリコ
ーンを加えたものである。比較例１〜３の結果を基にす
ると、酸素指数は比較例１に比べ約８向上することが予
想されるが、実際は１４．１も高くなり、ポリマー２と
シリコーンの併用により難燃性に著しい効果が認められ
る。実施例２は実施例１に架橋剤を加えて架橋したもの
で、酸素指数は実施例１とほぼ同じである。このよう
に、ポリマー２とシリコーンを金属水酸化物系で併用す
ることにより、難燃性において相乗作用を発現させるこ
とができる。
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】比較例４、５、６は金属水酸化物の含有量
が１６０〜１８０重量部と多い場合であり、表２は架橋
の場合、表３は非架橋の場合である。実施例１、２は比
較例４、５、６と比較して、酸素指数はほぼ同じで、、
熱老化後の伸び残率、引裂き強さ、硬さにおいて大差な
くとも、伸びは２倍以上となっている。
【００２８】
【表４】
【００２９】本発明の目的の一つは耐油性に優れた組成
物を提供することであるが、表４から明らかなとおり、
実施例１は耐油性、耐潤滑剤性、耐溶剤性等において優
れている。
【００３０】本発明の更に他の目的は、加工性の向上を
はかるため、粘度を低減した組成物を提供することにあ
る。比較例４、５に示した樹脂組成物は高粘度であるた
め押出し成形に特殊な技術と装置を必要とする。これに
対し、ポリ塩化ビニルをベースとする難燃性樹脂組成物
は一般の技術と装置により押出し成形可能である。図１
には実施例１、比較例４、比較例５およびポリ塩化ビニ
ルについての流動特性とが示されているが、実施例１は
比較例４、５に比して著しく低粘度であり、ポリ塩化ビ
ニルに似た加工性を有していることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明してきた通り、本発明によれば
燃焼時における有毒ガスおよび腐食性ガスの発生を抑制
でき、高度の難燃性を有し、しかも機械的特性および耐
油性等に優れた難燃性成形品を得ることができるように
なる。特に、本発明の組成物はその諸特性から判断して
電線・ケーブルの絶縁体やシースへの適用に好適のもの
である。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】組成物の流動特性を示すグラフである。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ポリオレフィン１００重量部に対し、金属
    水酸化物を５０〜２００重量部、ビニル基を有する化合
    物を共重合させた変性ポリオレフィンを３〜２０重量
    部、およびシリコーンを１〜１０重量部含有することを
    特徴とする難燃性電気絶縁組成物。
  2. 【請求項２】ポリオレフィンはコポリマ含有量が５〜３
    ０重量％、好ましくは５〜２０重量％のエチレン系コポ
    リマである請求項１記載の難燃性電気絶縁組成物。
  3. 【請求項３】金属水酸化物は水酸化マグネシウムであ
    り、その含有量は５０〜２００重量部、好ましくは６０
    〜１２０重量部である請求項１記載の難燃性電気絶縁組
    成物。
  4. 【請求項４】変性ポリオレフィンはポリエチレンにマレ
    イン酸を０．１〜２０重量％、好ましくは０．１〜５重
    量％グラフト共重合させたものであり、その含有量は５
    〜２０重量部、好ましくは７〜１５重量部である請求項
    １記載の難燃性電気絶縁組成物。
  5. 【請求項５】シリコーンはジメチルポリシロキサンであ
    り、その含有量は１〜１０重量部、好ましくは３〜７重
    量部である請求項１記載の難燃性電気絶縁組成物。
  6. 【請求項６】更に少なくとも０．２重量部のアミン化合
    物を含有する請求項１記載の難燃性電気絶縁組成物。
  7. 【請求項７】更に架橋剤を含有する請求項１記載の難燃
    性電気絶縁組成物。
  8. 【請求項８】請求項１記載の難燃性電気絶縁組成物を被
    覆してなることを特徴とする難燃性電線・ケーブル。
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