JP2018083891A - 難燃性樹脂組成物、これを用いた絶縁電線、メタルケーブル、光ファイバケーブル及び成形品 - Google Patents
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Abstract
Description
X=高密度ポリエチレンの密度×混合物中の高密度ポリエチレンの含有率(単位:質量%)
Y=中密度ポリエチレンの密度×混合物中の中密度ポリエチレンの含有率(単位:質量%)
Z=低密度ポリエチレンの密度×混合物中の低密度ポリエチレンの含有率(単位:質量%)
図1は、本発明に係るメタルケーブルの一実施形態を示す部分側面図である。図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。図1及び図2に示すように、メタルケーブルとしての丸型ケーブル10は、絶縁電線4と、絶縁電線4を被覆するチューブ状の被覆層3とを備えている。そして、絶縁電線4は、金属導体としての内部導体1と、内部導体1を被覆するチューブ状の絶縁層2とを有している。
次に、上述した丸型ケーブル10の製造方法について説明する。
まず金属導体としての内部導体1を準備する。内部導体1は、1本の素線のみで構成されてもよく、複数本の素線を束ねて構成されたものであってもよい。また、内部導体1は、導体径や導体の材質などについて特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜定めることができる。
一方、上記難燃性樹脂組成物を準備する。難燃性樹脂組成物は、上述したように、ポリエチレン及び酸変性ポリオレフィンで構成されるベース樹脂と、シリコーン化合物と、脂肪酸含有化合物と、ヒンダードアミン系化合物とを含む。
上述したように、ベース樹脂は、ポリエチレン及び酸変性ポリオレフィンで構成されている。すなわち、ベース樹脂中のポリエチレンの含有率及び酸変性ポリオレフィンの含有率の合計は100質量%である。
上述した通り、高密度ポリエチレンの密度は、945kg/m3以上である。但し、高密度ポリエチレンの密度は964kg/m3以下であることが好ましい。この場合、高密度ポリエチレンの密度が964kg/m3より大きい場合と比べて、難燃性樹脂組成物において、優れた難燃性と機械的特性とを両立できる。
上述した通り、中密度ポリエチレンの密度は914kg/m3以上945kg/m3未満である。中密度ポリエチレンの密度は914kg/m3以上930kg/m3以下であることが好ましい。この場合、難燃性樹脂組成物において、より優れた耐候性が得られる。
上述した通り、低密度ポリエチレンの密度は864kg/m3以上914kg/m3未満である。低密度ポリエチレンの密度は880kg/m3以上905kg/m3以下であることが好ましい。この場合、難燃性樹脂組成物において、優れた耐候性と機械的特性とを両立できる。
ベース樹脂中の酸変性ポリオレフィンの含有率は1質量%以上20質量%以下である。この場合、ベース樹脂中の酸変性ポリオレフィンの含有率が1質量%未満である場合と比べて、難燃性樹脂組成物において、より優れた難燃性が得られる。またベース樹脂中の酸変性ポリオレフィンの含有率が20質量%より大きい場合と比べて、難燃性樹脂組成物において、より優れた機械的特性が得られる。
シリコーン化合物は、難燃助剤として機能するものであり、シリコーン化合物としては、ポリオルガノシロキサンなどが挙げられる。ここで、ポリオルガノシロキサンは、シロキサン結合を主鎖とし側鎖に有機基を有するものであり、有機基としては、例えばメチル基、エチル基及びプロピル基などのアルキル基;ビニル基及びフェニル基などのアリール基などが挙げられる。具体的にはポリオルガノシロキサンとしては、例えばジメチルポリシロキサン、メチルエチルポリシロキサン、メチルオクチルポリシロキサン、メチルビニルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン及びメチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)ポリシロキサンなどが挙げられる。ポリオルガノシロキサンは、シリコーンオイル、シリコーンパウダー、シリコーンガム又はシリコーンレジンの形態で用いられる。中でも、ポリオルガノシロキサンは、シリコーンガムの形態で用いられることが好ましい。この場合、シリコーン化合物がシリコーンガム以外のシリコーン化合物である場合に比べて、難燃性樹脂組成物において、ブルームがより起こりにくくなる。
脂肪酸含有化合物は難燃助剤として機能するものである。脂肪酸含有化合物とは、脂肪酸又はその金属塩を含有するものを言う。ここで、脂肪酸としては、例えば炭素原子数が12〜28である脂肪酸が用いられる。このような脂肪酸としては、例えばラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキドン酸、ベヘン酸及びモンタン酸が挙げられる。中でも、脂肪酸としては、ステアリン酸又はツベルクロステアリン酸が好ましく、ステアリン酸が特に好ましい。この場合、ステアリン酸又はツベルクロステアリン酸以外の脂肪酸を用いる場合に比べて、難燃性樹脂組成物において、より優れた難燃性が得られる。
ヒンダードアミン系化合物は、ヒンダードアミン構造を有するものを言う。また、ヒンダードアミン系化合物は、上述したように、第1ヒンダードアミン系化合物と、第1ヒンダードアミン系化合物と異なる第2ヒンダードアミン系化合物とからなる。
第1ヒンダードアミン系化合物はヒンダードアミン構造を有する化合物であれば特に制限されるものではないが、第1ヒンダードアミン系化合物としては、ヒンダードアミン構造の窒素原子が酸素原子と結合していることが好ましい。この場合、難燃性樹脂組成物において、より優れた難燃性が得られる。ヒンダードアミン構造の窒素原子が酸素原子と結合している第1ヒンダードアミン系化合物は、下記式(1A)で表される基を有することが好ましい。この場合、難燃性樹脂組成物において、より優れた難燃性が得られる。また、第1ヒンダードアミン系化合物は、下記式(2A)で表されることがさらに好ましい。この場合、難燃性樹脂組成物において、より優れた難燃性が得られる。
(上記式(2A)において、R6〜R8は各々独立に、下記式(3A)で表される基を表す)
第2ヒンダードアミン系化合物は、ヒンダードアミン構造を有し且つ第1ヒンダードアミン系化合物と異なるものであれば特に制限されるものではないが、第1ヒンダードアミン系化合物においてヒンダードアミン構造の窒素原子が酸素原子と結合している場合には、第2ヒンダードアミン系化合物としては、ヒンダードアミン構造の窒素原子が水素原子又は炭素原子と結合しているものが好ましい。この場合、難燃性樹脂組成物において、より優れた耐候性が得られる。
(上記式(5A)において、R16は、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数5〜12のシクロアルキル基、炭素数7〜25のアラルキル基、炭素数6〜12のアリール基を表し、R17〜R20は各々独立に、炭素数1〜8のアルキル基を表す)
上記難燃性樹脂組成物は、炭酸カルシウムをさらに含み、炭酸カルシウムはベース樹脂100質量部に対して0質量部より大きく60質量部以下の割合で配合されることが好ましい。この場合、炭酸カルシウムが配合されていない場合と比べて、難燃性樹脂組成物において、より優れた難燃性が得られる。また、この場合、ベース樹脂100質量部に対するヒンダードアミン系難燃剤の配合割合が60質量部を超える場合に比べて、難燃性樹脂組成物において、より優れた機械的特性が得られる。
最後に、上記のようにして得られた絶縁電線4を1本用意し、この絶縁電線4を、上述した難燃性樹脂組成物を用いて作製した被覆層3で被覆する。被覆層3は、いわゆるシースであり、絶縁層2を物理的又は化学的な損傷から保護するものである。
本発明は、上述した難燃性樹脂組成物で構成される成形品である。
ポリエチレン(以下、「ポリエチレンA」と呼ぶ)、酸変性ポリオレフィン、シリコーンマスターバッチ(シリコーンMB)、脂肪酸含有化合物、炭酸カルシウム、ヒンダードアミン系化合物を、表1〜8に示す配合量で配合し、バンバリーミキサによって160℃にて15分間混練し、難燃性樹脂組成物を得た。ここで、シリコーンMBはポリエチレン(以下、「ポリエチレンB」と呼ぶ)とシリコーンガムとの混合物である。なお、表1〜8において、各配合成分の配合量の単位は質量部である。また表1〜8において、ポリエチレンAの配合量及び酸変性ポリオレフィンの配合量の合計が100質量部となっていないが、ベース樹脂中のポリエチレンは、ポリエチレンAとシリコーンMB中のポリエチレンBとの混合物で構成されており、ポリエチレンAの配合量とシリコーンMB中のポリエチレンBの配合量とを合計すれば、その合計は100質量部となる。
(1)ポリエチレンA
(1−1)高密度ポリエチレン
HDPE:高密度ポリエチレン:日本ポリエチレン社製、密度951kg/m3
(1−2)中密度ポリエチレン
MDPE:中密度ポリエチレン:住友化学社製、密度920kg/m3
(1−3)低密度ポリエチレン
LDPE1:直鎖状低密度ポリエチレン:住友化学社製、密度913kg/m3
LDPE2:直鎖状低密度ポリエチレン:宇部丸善ポリエチレン社製、密度904kg/m3
LDPE3:直鎖状低密度ポリエチレン:三井化学社製、密度893kg/m3
LDPE4:直鎖状低密度ポリエチレン:三井化学社製、密度864kg/m3
(2)酸変性ポリオレフィン
無水マレイン酸変性ポリエチレン:三井化学社製
(3)シリコーンMB
信越化学工業社製
(50質量%シリコーンガムと50質量%ポリエチレンB(中密度ポリエチレン:密度915kg/m3)とを含有)
(4)炭酸カルシウム
日東粉化工業社製(平均粒径1.7μm)
(5)脂肪酸含有化合物
ステアリン酸マグネシウム:ADEKA社製
(6)ヒンダードアミン系化合物
(6−1)第1ヒンダードアミン系化合物
上記式(2A)で表される化合物であって、上記式(1A)におけるR1〜R4がメチル基、R5がシクロヘキシル基、上記式(3A)におけるR11及びR12がブチル基であり、R6〜R8が互いに同一であり、R9及びR10が互いに同一である化合物:BASFジャパン社製
(6−2)第2ヒンダードアミン系化合物
上記式(4A)で表される繰返し単位を6個有する化合物であって、上記式(5A)におけるR16〜R20がメチル基、上記式(4A)におけるR13がモルホリノ基であり、R14及びR15が互いに同一であり、n=6である化合物:CYTEC社製
上記のようにして得られた実施例1〜22及び比較例1〜17の難燃性樹脂組成物について、機械的特性、耐候性及び難燃性の評価を行った。
実施例1〜22及び比較例1〜17の難燃性樹脂組成物を、単軸押出機(25mmφ押出機、マース精機社製)に投入して混練し、その押出機からチューブ状の押出物を押し出し、光ファイバ心線1心上に、断面が短径1.6mm、長径2.0mmの楕円形となるように被覆した。こうして難燃性評価用光ファイバケーブルを作製した。
機械的特性は、実施例1〜22及び比較例1〜17の難燃性樹脂組成物を用いてJIS K6251に準拠した3号ダンベル試験片を作製し、この3号ダンベル試験片について評価した。具体的には、上記の3号ダンベル試験片を5つ用意し、これら5つの3号ダンベル試験片について、JIS C3005により引張試験を行い、測定された降伏点強度及び伸び率を機械的特性の指標とした。結果を表1〜8に示す。なお、表1〜8においては、破断強度も併記した。また、降伏点強度及び伸び率の合格基準は下記の通りとした。また引張試験は、引張速度200mm/min、標線間距離20mmの条件で行った。
(合格基準)降伏点強度が10MPa以上で且つ伸び率が600%以上であること
耐候性は、実施例1〜22及び比較例1〜17の難燃性樹脂組成物を用いて、機械的特性の評価で用いた3号ダンベル試験片と同様の3号ダンベル試験片を作製し、この3号ダンベル試験片について評価した。具体的には、まず上記の3号ダンベル試験片を5つ用意し、これら5つの3号ダンベル試験片について、促進耐候性(S−UV)試験を行った。このとき、S−UV試験は、メタルハライドランプ式耐候性試験機を用いて行い、試験条件は下記の通りとした。
(試験条件)
ブラックパネル温度:63℃
照射強度:0.53kW/h
照射波長:300−400nm
照射時間:150時間
そして、S−UV試験後の5つのダンベル試験片について、機械的特性の評価に際して行った引張試験と同様にして引張試験を行い、引張破断強度及び引張伸びを測定した。このとき、5つのダンベル試験片の引張破断強度の平均値及び引張伸びの平均値をそれぞれ引張破断強度及び引張伸びの値とした。続いて、S−UV試験前の引張破断強度に対するS−UV試験後の引張破断強度の比率(残率)を強度残率として算出した。またS−UV試験前の引張伸びに対するS−UV試験後の引張伸びの比率(残率)を伸び残率として算出した。そして、強度残率及び伸び残率を耐候性の指標とした。結果を表1〜8に示す。なお、耐候性の合格基準は下記の通りとした。
(合格基準)強度残率が50%以上で且つ伸び残率が50%以上であること
上記のようにして得られた10本の難燃性評価用光ファイバケーブルについて、JIS C3005に準拠した60°傾斜燃焼試験を行った。そして、10本の難燃性評価用光ファイバケーブルのうち自己消火した難燃性評価用光ファイバケーブルの割合を合格率(単位:%)として下記式に基づいて算出し、この合格率を難燃性の評価指標とした。結果を表1〜8に示す。
合格率(%)=100×自己消火した難燃性評価用光ファイバケーブルの本数/試験を行った難燃性評価用光ファイバケーブルの総数(10本)
なお、難燃性の合格基準は以下の通りとした。
(合格基準)合格率が100%であること
2…絶縁層
3…被覆層
4…絶縁電線
10…丸型ケーブル(メタルケーブル)
20…光ファイバケーブル
24…光ファイバ
25…被覆部(絶縁体)
Claims (14)
- ポリエチレン及び酸変性ポリオレフィンで構成されるベース樹脂と、
シリコーン化合物と、
脂肪酸含有化合物と、
ヒンダードアミン構造を有するヒンダードアミン系化合物とを含み、
前記ポリエチレンが高密度ポリエチレンと、中密度ポリエチレンと、低密度ポリエチレンとからなり、
前記高密度ポリエチレンの密度が945kg/m3以上であり、
前記中密度ポリエチレンの密度が914kg/m3以上945kg/m3未満であり、
前記低密度ポリエチレンの密度が864kg/m3以上914kg/m3未満であり、
前記ベース樹脂中の前記高密度ポリエチレンの含有率が40質量%以上60質量%以下であり、
前記ベース樹脂中の前記中密度ポリエチレンの含有率が1質量%以上35質量%以下であり、
前記ベース樹脂中の前記低密度ポリエチレンの含有率が10質量%以上30質量%以下であり、
前記ベース樹脂中の前記酸変性ポリオレフィンの含有率が1質量%以上20質量%以下であり、
前記シリコーン化合物が前記ベース樹脂100質量部に対して3質量部以上10質量部以下の割合で配合され、
前記脂肪酸含有化合物が前記ベース樹脂100質量部に対して3質量部以上10質量部以下の割合で配合され、
前記ヒンダードアミン系化合物が前記ベース樹脂100質量部に対して0.2質量部以上2.4質量部以下の割合で配合され、
前記ヒンダードアミン系化合物が第1ヒンダードアミン系化合物と、
前記第1ヒンダードアミン系化合物と異なる第2ヒンダードアミン系化合物とからなる、難燃性樹脂組成物。 - 前記第1ヒンダードアミン系化合物において、前記ヒンダードアミン構造の窒素原子が酸素原子と結合しており、
前記第2ヒンダードアミン系化合物において、前記ヒンダードアミン構造の窒素原子が水素原子又は炭素原子と結合している、請求項1に記載の難燃性樹脂組成物。 - 前記第1ヒンダードアミン系化合物が、前記ベース樹脂100質量部に対して0.1質量部以上1.2質量部以下の割合で配合され、
前記第2ヒンダードアミン系化合物が、前記ベース樹脂100質量部に対して0.1質量部以上1.2質量以下の割合で配合される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の難燃性樹脂組成物。 - 炭酸カルシウムをさらに含み、前記炭酸カルシウムが前記ベース樹脂100質量部に対して0質量部より大きく60質量部以下の割合で配合される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記酸変性ポリオレフィンが無水マレイン酸変性ポリオレフィンである請求項1〜7のいずれか一項に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記シリコーン化合物がシリコーンガムである請求項1〜8のいずれか一項に記載の難燃性樹脂組成物。
- 前記脂肪酸含有化合物がステアリン酸マグネシウムである請求項1〜9のいずれか一項に記載の難燃性樹脂組成物。
- 金属導体と、
前記金属導体を被覆する絶縁層とを備え、
前記絶縁層が、請求項1〜10のいずれか一項に記載の難燃性樹脂組成物で構成される絶縁電線。 - 金属導体、及び、前記金属導体を被覆する絶縁層を有する絶縁電線と、
前記絶縁電線を被覆する被覆層とを備え、
前記絶縁層及び前記被覆層の少なくとも一方が、請求項1〜10のいずれか一項に記載の難燃性樹脂組成物で構成されるメタルケーブル。 - 光ファイバと、
前記光ファイバを被覆する被覆部とを備え、
前記被覆部が、前記光ファイバケーブルを直接被覆する絶縁体を有し、
前記絶縁体が、請求項1〜10のいずれか一項に記載の難燃性樹脂組成物で構成される光ファイバケーブル。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載の難燃性樹脂組成物で構成される成形品。
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