JPH10255560A

JPH10255560A - 難燃性電線・ケーブル

Info

Publication number: JPH10255560A
Application number: JP9055081A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Yamamoto; 康彰山本; Hiroshi Ishikawa; 浩史石川; Masami Tanmachi; 正美反町; Hitoshi Kashimura; 均樫村; Kazuhiko Kobayashi; 一彦小林
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 1998-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】機械特性および加工性に優れた高難燃性の難
燃性電線・ケーブルを提供するものである。【解決手段】ポリオレフィンと酸変性ポリオレフィン
との混合物に対して、金属水酸化物、りん系化合物、お
よびシリコーンを混和・添加してなる樹脂組成物を、導
体４，９の外周に絶縁体及び／又はシース５，１０とし
て被覆したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、難燃性電線・ケー
ブルに係り、特に、絶縁体及び／又はシースの機械特性
および加工性に優れた難燃性電線・ケーブルに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ポリオレフィンなどの樹脂組成物は、加
工性および電気絶縁性に優れていることから、電線・ケ
ーブルの絶縁体やシースなどの被覆材料として従来から
多用されている。しかし、このようなポリオレフィンな
どの樹脂組成物は、いずれも可燃性であるため、火災が
発生した場合、この樹脂組成物が燃焼し、配線系を伝わ
って延焼を招くおそれがあった。

【０００３】このため、高い難燃性、具体的にはＵＬＶ
Ｗ−１の垂直燃焼試験やＩＥＥＥ規格３８３、ＩＥＣ規
格３３２などの垂直トレイ燃焼試験に合格するレベルの
高い難燃性を備えた電線・ケーブルの要請が高くなって
きていた。

【０００４】このようなポリオレフィンなどの樹脂組成
物を難燃化する方法として、ハロゲン含有化合物を混和
する方法が一般的である。これによって、火災時の熱に
より、ハロゲン含有樹脂組成物から不燃性のハロゲン系
ガスが大量に発生し、その周囲の酸素を遮断して燃焼を
防止している。

【０００５】しかし、この不燃性ハロゲン系ガスは、十
分な難燃性を発揮するものの、塩化水素などのように有
毒なものを多く含んでいると共に、大量に発生するた
め、人体に悪影響を及ぼしたり、周囲の見通しを悪くし
て火災発生の際の避難行動や消火活動を妨げるなどの二
次災害を招くことがあった。また、この不燃性ハロゲン
系ガスが空気中の水分と反応してハロゲン化水素酸とな
って、高価な機械などを腐食することもあった。

【０００６】そのため、最近では火災時の安全性を重視
して、ハロゲン系化合物に代えて、水酸化アルミニウム
や水酸化マグネシウムなどの無機系難燃剤を混和した難
燃性樹脂組成物が提案され、注目を集めている。

【０００７】この無機系難燃剤を混和した難燃性樹脂組
成物は、水酸化物が火災時において結晶水を放出する際
の吸熱作用を難燃効果として利用するものであり、上述
したハロゲン系化合物を混和した難燃性樹脂組成物と比
較して、発煙性、毒性、および腐食性が極めて少ないと
いう長所を有している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、無機系
難燃剤を混和した難燃性樹脂組成物を絶縁体及び／又は
シースに用いた電線・ケーブルであっても、電線・ケー
ブルの径が小さいものや、ケーブル内部がポリエチレン
などの可燃物で構成されているものは、上述した垂直燃
焼試験などで延焼しやすい。

【０００９】このため、高難燃性を付与すべく樹脂組成
物中に金属水酸化物を多量に混和する必要があるが、そ
の結果として、得られる絶縁体及び／又はシースの機械
特性および加工性が著しく低下してしまっていた。

【００１０】そこで本発明は、上記課題を解決し、機械
特性および加工性に優れた高難燃性の難燃性電線・ケー
ブルを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、ポリオレフィンと酸変性ポリオレ
フィンとの混合物に対して、金属水酸化物、りん系化合
物、およびシリコーンを混和・添加してなる樹脂組成物
を、導体の外周に絶縁体及び／又はシースとして被覆し
たものである。

【００１２】請求項２の発明は、上記ポリオレフィンと
上記酸変性ポリオレフィンとの混合比が、重量部比で７
０／３０〜９９／１である請求項１記載の難燃性電線・
ケーブルである。

【００１３】請求項３の発明は、上記樹脂組成物が、上
記ポリオレフィンと上記酸変性ポリオレフィンとの混合
物１００重量部に対して、５０〜２００重量部の上記金
属水酸化物、１重量部以上の上記りん系化合物、および
０．５重量部以上の上記シリコーンを混和・添加してな
るものである請求項１および請求項２記載の難燃性電線
・ケーブルである。

【００１４】上記数値範囲を限定した理由を以下に説明
する。

【００１５】ポリオレフィンと酸変性ポリオレフィンと
の混合比を、重量部比で７０／３０〜９９／１と限定し
たのは、重量部比が７０／３０よりも小さいと機械特性
および加工性が低下するためであり、９９／１よりも大
きいと発泡性が著しく低下すると共に、難燃性が低下す
るためである。

【００１６】ポリオレフィンと酸変性ポリオレフィンと
の混合物１００重量部に対して、金属水酸化物を５０〜
２００重量部混和すると限定したのは、金属水酸化物の
混和量が５０重量部よりも少ないと目的とする難燃性が
得られず、２００重量部よりも多いと機械特性および加
工性が著しく低下するためである。

【００１７】ポリオレフィンと酸変性ポリオレフィンと
の混合物１００重量部に対して、りん系化合物を１重量
部以上添加すると限定したのは、１重量部よりも少ない
と目的とする難燃性が得られないためである。

【００１８】ポリオレフィンと酸変性ポリオレフィンと
の混合物１００重量部に対して、シリコーンを０．５重
量部以上添加すると限定したのは、０．５重量部よりも
少ないと目的とする難燃性が得られないためである。

【００１９】以上の構成によれば、ポリオレフィンと酸
変性ポリオレフィンとの混合物に対して、金属水酸化
物、りん系化合物、およびシリコーンを混和・添加して
なる樹脂組成物を、導体の外周に絶縁体及び／又はシー
スとして被覆したため、機械特性および加工性に優れた
高難燃性の難燃性電線・ケーブルを得ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００２１】本発明者らが高難燃化について鋭意研究を
進めてきた結果、ポリオレフィンと金属水酸化物からな
る系に、酸変性ポリオレフィン、りん系化合物、および
シリコーンを混合・添加することによって、機械特性が
高く、かつ、燃焼時に発泡・膨張し固化するということ
を見出した。

【００２２】本発明の難燃性電線・ケーブルは、混合比
が重量部比で７０／３０〜９９／１となるように調節さ
れたポリオレフィンと酸変性ポリオレフィンとの混合物
１００重量部に対して、５０〜２００重量部の金属水酸
化物を混和すると共に、１重量部以上のりん系化合物、
および０．５重量部以上のシリコーンを添加してなる樹
脂組成物を、導体の外周に絶縁体及び／又はシースとし
て被覆したものである。

【００２３】ポリオレフィンとしては、特に限定するも
のではなく、例えば、エチレンプロピレンゴム、エチレ
ン酢酸ギニルコポリマ、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
ンブテンコポリマ、エチレンオクテンコポリマ、ポリエ
チレン、ポリプロピレンなどが挙げられ、これらを単独
または２種類以上併用して用いる。

【００２４】酸変性ポリオレフィンは、ポリオレフィン
重合時または重合後のポリオレフィンに、不飽和カルボ
ン酸またはその誘導体を反応させ、共重合またはグラフ
ト変性させたものである。ポリオレフィンとしては、例
えば、上述のポリマなどが挙げられ、不飽和カルボン酸
としては、例えば、アクリル酸、マレイン酸、フマル酸
などが挙げられ、不飽和カルボン酸の誘導体としては、
例えば、上述の不飽和カルボン酸の金属塩、アミド、エ
ステル、無水物などが挙げられ、中でも無水マレイン酸
が特に好ましい。

【００２５】金属水酸化物としては、特に限定するもの
ではなく、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネ
シウム、ハイドロタルサイト、塩基性炭酸マグネシウ
ム、アルミン酸カルシウム、水酸化カルシウムなどが挙
げられ、中でも難燃効果が最も高い水酸化マグネシウム
が特に好ましい。ここで、金属水酸化物の表面には、脂
肪酸、脂肪酸塩、りん酸エステル、シランカップリング
剤、チタネートカップリング剤などで表面処理を施して
おくことが望ましい。

【００２６】りん系化合物としては、特に限定するもの
ではなく、例えば、赤りん、ポリりん酸アンモニウム、
ポリりん酸アミド、りん酸モノグアニジン、りん酸グア
ニル尿素などが挙げられ、中でも効果が最も高い赤りん
が特に好ましい。

【００２７】シリコーンは、オルガノポリシロキサンか
らなるポリマであり、例えば、ゴム、レジン、ラダーポ
リマなどが挙げられ、また、有機基は一般にはメチル基
であるがフェニル基なども挙げられる。

【００２８】また、ここで定義するシリコーンには、オ
ルガノポリシロキサンを重合時または重合後のグラフト
反応などにより含有させた変性ポリマも含まれており、
例えば、シリコーン変性ポリエチレン、シリコーン変性
エチレン酢酸ビニルコポリマ、シリコーン変性エチレン
エチルアクリレートコポリマ、シリコーン変性エチレン
メチルメタアクリレートコポリマなどが挙げられる。

【００２９】次に本発明の方法を説明する。

【００３０】先ず、混合比が重量部比で７０／３０〜９
９／１となるべくポリオレフィンと酸変性ポリオレフィ
ンを混合する。

【００３１】このポリオレフィンと酸変性ポリオレフィ
ンの混合物１００重量部に対して、５０〜２００重量部
の金属水酸化物を混和し、その後、１重量部以上のりん
系化合物と０．５重量部以上のシリコーンを添加して樹
脂組成物を形成する。

【００３２】ここで、酸変性ポリオレフィンが、金属水
酸化物の分散性を向上させると共に、燃焼時における溶
融粘度を向上させてポリマなどの熱分解による発泡を制
御し、また、シリコーンが、燃焼時に自ら熱分解するこ
とによってシリカ構造を形成すると共に、りん系化合物
との相乗効果により発泡体気泡の固定と固化を制御して
いるものと推察される。

【００３３】この樹脂組成物を、所定の温度に設定した
混練機で混練した後、所定の温度に設定した押出機内に
導入する。この押出機によって、樹脂組成物を導体の外
周に絶縁体及び／又はシースとして所定の厚さに押出被
覆し、難燃性電線・ケーブルを作製する。

【００３４】尚、樹脂組成物中においては、上記成分に
加え、架橋剤、酸化防止剤、銅害防止剤、滑剤、顔料な
どを適宜添加してもよく、これらを添加してなる樹脂組
成物を電子線などにより架橋してもよいことは言うまで
もない。

【００３５】すなわち、本発明の難燃性電線・ケーブル
においては、所定の混合比で混合されたポリオレフィン
と酸変性ポリオレフィンとの混合物１００重量部に対し
て、所定の重量部の金属水酸化物、りん系化合物、およ
びシリコーンを混和・添加してなる樹脂組成物を、導体
の外周に絶縁体及び／又はシースとして被覆しているた
め、機械特性および加工性に優れた高難燃性の難燃性電
線・ケーブルを得ることができる。

【００３６】

【実施例】

（実施例１）９５重量部のエチレンエチルアクリレート
コポリマ（メルトフローレイト（以下、ＭＦＲと呼ぶ；
１９０℃）：０．５、エチレンエチルアクリレート含有
量：１５ｗｔ％）と５重量部の酸変性ポリエチレン（無
水マレイン酸グラフト低密度ポリエチレン、密度（２０
℃）：０．３２、ＭＦＲ（１９０℃）：０．３）を混合
する。

【００３７】次に、この混合物に８０重量部の水酸化マ
グネシウム（平均粒径：０．８μｍ、オレイン酸処理）
を混和した後、５重量部の赤りん（平均粒径：９〜１５
μｍ、赤りん含有量：９０ｗｔ％、フェノール樹脂コー
ト）、３重量部のシリコーンＡ（ＭＦＲ（１９０℃）：
０．５、シリコーングラフトエチレンエチルアクリレー
トコポリマ、ジメチルシリコーン含有量：６０ｗｔ
％）、０．５重量部の４，４′チオビス（６−第三ブチ
ル−４メチルフェノール）、０．５重量部のステアリン
酸、および５重量部のＦＥＦカーボンブラックを添加し
て樹脂組成物を作製する。

【００３８】（実施例２）９０重量部のエチレンエチル
アクリレートコポリマと１０重量部の酸変性ポリエチレ
ンを混合する。

【００３９】次に、この混合物に１００重量部の水酸化
マグネシウムを混和した後、４重量部の赤りん、４重量
部のシリコーンＡを添加すると共に、後は実施例１と同
様にして樹脂組成物を作製する。

【００４０】（実施例３）８０重量部のエチレンエチル
アクリレートコポリマと２０重量部の酸変性ポリエチレ
ンを混合する。

【００４１】次に、この混合物に１２０重量部の水酸化
マグネシウムを混和した後、２重量部の赤りん、２重量
部のシリコーンＡを添加すると共に、後は実施例１と同
様にして樹脂組成物を作製する。

【００４２】（実施例４）９０重量部のエチレンエチル
アクリレートコポリマと１０重量部の酸変性ポリエチレ
ンを混合する。

【００４３】次に、この混合物に７０重量部の水酸化マ
グネシウムを混和した後、１０重量部の赤りん、５重量
部のシリコーンＢ（ジメチルシリコーン、粘度（２５
℃）：３００，０００〜９００，０００ｃｐｓ）を添加
すると共に、後は実施例１と同様にして樹脂組成物を作
製する。

【００４４】（比較例１）１００重量部のエチレンエチ
ルアクリレートコポリマに、８０重量部の水酸化マグネ
シウムを混和した後、３重量部の赤りん、５重量部のシ
リコーンＡを添加すると共に、後は実施例１と同様にし
て樹脂組成物を作製する。

【００４５】（比較例２）９０重量部のエチレンエチル
アクリレートコポリマと１０重量部の酸変性ポリエチレ
ンを混合する。

【００４６】次に、この混合物に３０重量部の水酸化マ
グネシウムを混和した後、４重量部の赤りん、４重量部
のシリコーンＡを添加すると共に、後は実施例１と同様
にして樹脂組成物を作製する。

【００４７】（比較例３）９５重量部のエチレンエチル
アクリレートコポリマと５重量部の酸変性ポリエチレン
を混合する。

【００４８】次に、この混合物に２５０重量部の水酸化
マグネシウムを混和した後、３重量部の赤りん、３重量
部のシリコーンＡを添加すると共に、後は実施例１と同
様にして樹脂組成物を作製する。

【００４９】（比較例４）９０重量部のエチレンエチル
アクリレートコポリマと１０重量部の酸変性ポリエチレ
ンを混合する。

【００５０】次に、この混合物に７０重量部の水酸化マ
グネシウムを混和した後、５重量部のシリコーンＡを添
加すると共に、後は実施例１と同様にして樹脂組成物を
作製する。

【００５１】（比較例５）８５重量部のエチレンエチル
アクリレートコポリマと１５重量部の酸変性ポリエチレ
ンを混合する。

【００５２】次に、この混合物に１０重量部の水酸化マ
グネシウムを混和した後、５重量部の赤りんを添加する
と共に、後は実施例１と同様にして樹脂組成物を作製す
る。

【００５３】実施例における難燃性電線・ケーブルの横
断面図を図１に示す。

【００５４】図１に示すように、コア２の外周をクラッ
ド３で被覆してなる光ファイバ素線４の外周を低密度ポ
リエチレン（密度：０．９２、ＭＦＲ（１９０℃）：
１）からなる絶縁体５で被覆して光ファイバ６を作製す
る。

【００５５】この光ファイバ６を３本撚って撚線を形成
し、その撚線の外周にポリエステル押えテープ７を巻き
回すと共に、撚線とポリエステル押えテープ７との間隙
にクラフト介在８を充填して巻回し撚線９を形成する。

【００５６】実施例１〜４および比較例１〜５の各樹脂
組成物を、２００℃に設定した４０ｍｍ２軸混練機で混
練し、その後、各樹脂組成物を同じく２００℃に設定し
た９０ミリ押出機を用いて、巻回し撚線９の外周に１．
５ｍｍ厚でそれぞれ押出被覆してケーブル１を作製す
る。

【００５７】実施例１〜４および比較例１〜５の各樹脂
組成物をシース材として作製した各ケーブルについて、
機械特性、発泡性、および難燃性を評価した。

【００５８】（機械特性）各ケーブルからシースを剥ぎ
取ると共に、各シースの両面を研磨機で研磨した後、Ｊ
ＩＳ規格Ｃ３００５に準じて、各シース毎に５点引張試
験を行い、各試験値の算術平均値を引張強さ（ＭＰａ）
および伸び（％）とした。

【００５９】（発泡性）ケーブルから剥ぎ取ったシース
を１７０℃の熱ロールで３．５ｍｍ厚とした後、２００
℃の熱プレスで３ｍｍ厚に形成した。その後、３０ｍｍ
×３０ｍｍ×３ｍｍとなるように切出し形成し、ＪＩＳ
規格Ｃ３００５に準じて、ブンゼンバーナの還元炎で３
０分間燃焼させる。燃焼後の形状を測定し、３０分燃焼
後の体積を燃焼前の体積で除することによって発泡倍率
を求めた。

【００６０】（難燃性）ＩＥＥＥ３８３規格に準拠し、
垂直トレイに各ケーブルを取り付け、２０分間燃焼させ
た。２０分以後における消炎段階で、各ケーブルのシー
スの炭化長を測定し、炭化長が１８０ｃｍ未満を合格、
１８０ｃｍを超えたもの不合格とした。

【００６１】各樹脂組成物の諸元と各樹脂組成物を用い
て作製した各ケーブルのシース材の評価（試験結果）を
表１に示す。

【００６２】

【表１】

【００６３】表１に示すように、実施例１〜４の各樹脂
組成物を用いて作製したケーブルのシース材は、いずれ
も引張強さが１０ＭＰａ以上で、かつ、伸びが４００％
以上であり、電気用品規格のポリエチレン規格値を満足
していた。また、いずれも燃焼後の発泡倍率が２．０倍
以上と高いため、結果として垂直トレイ燃焼試験による
難燃性も合格であった。

【００６４】これに対して、比較例１の樹脂組成物を用
いて作製したケーブルのシース材は、機械特性は良好で
あるものの、ポリオレフィンと酸変性ポリエチレンとの
混合比（酸変性ポリエチレンの混合無し）が規定範囲
（７０／３０〜９９／１）外であるため、発泡性が著し
く低く（発泡倍率１．５）、難燃性が不合格であった。

【００６５】比較例２の樹脂組成物を用いて作製したケ
ーブルのシース材は、機械特性は例中で最高値を示して
いるものの、金属水酸化物である水酸化マグネシウムの
混和量（３０重量部）が規定範囲（５０〜２００重量
部）外であるため、発泡性が著しく低く（発泡倍率１．
８）、難燃性が不合格であった。

【００６６】比較例３の樹脂組成物を用いて作製したケ
ーブルのシース材は、燃焼後の発泡倍率が２．０倍と高
く、難燃性は合格であるものの、水酸化マグネシウムの
混和量（２５０重量部）が規定範囲（５０〜２００重量
部）外であるため、機械特性が著しく低く（引張強さ：
８．９ＭＰａ、伸び：５０％以下）、電気用品規格のポ
リエチレン規格値を満足していなかった。

【００６７】比較例４の樹脂組成物を用いて作製したケ
ーブルのシース材は、機械特性は良好であるものの、り
ん系化合物である赤りんの添加量（赤りんの添加無し）
が規定範囲（１重量部以上）外であるため、発泡性が著
しく低く（発泡倍率１．６）、難燃性が不合格であっ
た。

【００６８】比較例５の樹脂組成物を用いて作製したケ
ーブルのシース材は、機械特性は良好であるものの、シ
リコーンの添加量（シリコーン添加無し）が規定範囲
（０．５重量部以上）外であるため、発泡性が著しく低
く（発泡倍率１．５）、難燃性が不合格であった。

【００６９】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、ポリオレ
フィンと酸変性ポリオレフィンとの混合物に対して、金
属水酸化物、りん系化合物、およびシリコーンを混和・
添加してなる樹脂組成物を、導体の外周に絶縁体及び／
又はシースとして被覆することで、機械特性および加工
性に優れた高難燃性の難燃性電線・ケーブルを得ること
ができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における難燃性電線・ケーブルの横断面
を示す図である。

【符号の説明】

１ケーブル（難燃性電線・ケーブル）４光ファイバ素線（導体）５絶縁体６光ファイバ（難燃性電線・ケーブル）９巻回し撚線（導体）１０シース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者樫村均茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社日高工場内 (72)発明者小林一彦茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社日高工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリオレフィンと酸変性ポリオレフィン
との混合物に対して、金属水酸化物、りん系化合物、お
よびシリコーンを混和・添加してなる樹脂組成物を、導
体の外周に絶縁体及び／又はシースとして被覆したこと
を特徴とする難燃性電線・ケーブル。
【請求項２】上記ポリオレフィンと上記酸変性ポリオ
レフィンとの混合比が、重量部比で７０／３０〜９９／
１である請求項１記載の難燃性電線・ケーブル。
【請求項３】上記樹脂組成物が、上記ポリオレフィン
と上記酸変性ポリオレフィンとの混合物１００重量部に
対して、５０〜２００重量部の上記金属水酸化物、１重
量部以上の上記りん系化合物、および０．５重量部以上
の上記シリコーンを混和・添加してなるものである請求
項１および請求項２記載の難燃性電線・ケーブル。