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技術 無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線および無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブル

出願人 日立金属株式会社
発明者 木村一史梶山元治
出願日 2014年7月14日 (5年8ヶ月経過) 出願番号 2014-143770
公開日 2014年10月23日 (5年5ヶ月経過) 公開番号 2014-199822
状態 特許登録済
技術分野 高分子組成物 有機絶縁材料 絶縁導体(1) 絶縁導体(3) 絶縁導体(4)
主要キーワード 酢酸ビニル量 地下水脈 ゴム用プロセスオイル 平型ケーブル EPゴム ベースポリマ ノンハロゲン難燃樹脂組成物 絶縁ケーブル
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年10月23日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

本発明は、海外の難燃規格(EN、DIN、BS)に合格する高難燃性を有し、かつ機械的特性に優れ、押出外観が平滑な無リンノンハロゲン難燃絶縁電線および無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブルを提供することを目的とする。

解決手段

導体の外周にメタロセン触媒により重合されたエチレンα−オレフィンとの共重合体を主成分とし、エチレン・酢酸ビニル共重合体を含有するベースポリマからなる無リン系ノンハロゲン難燃樹脂組成物被覆してなる絶縁層を備えた電線であって、前記ベースポリマ100重量部に対し、金属水酸化物を100重量部以上250重量部以下、鉱油を1重量部以上20重量部以下含有し、前記絶縁層の表面粗さRa値が1.5μm以下であり、かつEN60332-1-2に準拠した垂直燃焼試験に合格することを特徴とする無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線である。

概要

背景

近年、ポリ塩化ビニルハロゲン系難燃剤を使用しない環境負荷の小さなノンハロゲン難燃性電線ケーブルは、いわゆるエコ電線・ケーブルとして急速に普及している。

これらのノンハロゲン難燃性電線・ケーブルでは、電線の絶縁体としてポリオレフィン水酸化マグネシウムをはじめとするノンハロゲン難燃剤を多量に混和した樹脂組成物が用いられているのが一般的である。

水酸化マグネシウムをはじめとするノンハロゲン難燃剤を用いて、海外の難燃規格(EN、DIN、BS)に合格する、垂直燃焼試験における高難燃化を実現するためには、多量のノンハロゲン難燃剤を混和する必要があり、このため、引張強さや伸びなどの機械的特性が大幅に低下する問題がある。

このような問題を解決するため、メタロセン触媒によって重合された分子量分布の狭い高強度で柔軟なポリオレフィンをベースポリマとして用いる手法がある(例えば、特開2009−19190号公報)。

概要

本発明は、海外の難燃規格(EN、DIN、BS)に合格する高難燃性を有し、かつ機械的特性に優れ、押出外観が平滑な無リンノンハロゲン難燃絶縁電線および無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブルを提供することを目的とする。導体の外周にメタロセン触媒により重合されたエチレンα−オレフィンとの共重合体を主成分とし、エチレン・酢酸ビニル共重合体を含有するベースポリマからなる無リン系ノンハロゲン難燃樹脂組成物被覆してなる絶縁層を備えた電線であって、前記ベースポリマ100重量部に対し、金属水酸化物を100重量部以上250重量部以下、鉱油を1重量部以上20重量部以下含有し、前記絶縁層の表面粗さRa値が1.5μm以下であり、かつEN60332-1-2に準拠した垂直燃焼試験に合格することを特徴とする無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線である。

目的

本発明は、海外の難燃規格(EN、DIN、BS)に合格する高難燃性を有し、かつ機械的特性に優れ、押出外観が平滑な無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線および無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブルを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

導体の外周にメタロセン触媒により重合されたエチレンα−オレフィンとの共重合体を主成分とし、エチレン・酢酸ビニル共重合体を含有するベースポリマからなる無リンノンハロゲン難燃樹脂組成物被覆してなる絶縁層を備えた電線であって、前記ベースポリマ100重量部に対し、金属水酸化物を100重量部以上250重量部以下、鉱油を1重量部以上20重量部以下含有し、前記絶縁層の表面粗さRa値が1.5μm以下であり、かつEN60332-1-2に準拠した垂直燃焼試験合格することを特徴とする無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線

請求項2

導体の外周に絶縁層を備えた絶縁電線の外周に、メタロセン触媒により重合されたエチレンとα−オレフィンとの共重合体を主成分とし、エチレン・酢酸ビニル共重合体を含有するベースポリマからなる無リン系ノンハロゲン難燃樹脂組成物を被覆してなるシース層を備えた無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブルであって、前記ベースポリマ100重量部に対し、金属水酸化物を100重量部以上250重量部以下、鉱油を1重量部以上20重量部以下含有し、前記シース層の表面粗さRa値が1.5μm以下であり、かつEN60332-1-2に準拠した垂直燃焼試験に合格することを特徴とする無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブル。

技術分野

0001

本発明は、海外の難燃規格(EN、DIN、BS)に合格する高難燃性を有し、かつ機械的特性に優れ、押出外観が平滑な無リンノンハロゲン難燃絶縁電線および無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブルに関するものである。

背景技術

0002

近年、ポリ塩化ビニルハロゲン系難燃剤を使用しない環境負荷の小さなノンハロゲン難燃性電線ケーブルは、いわゆるエコ電線・ケーブルとして急速に普及している。

0003

これらのノンハロゲン難燃性電線・ケーブルでは、電線の絶縁体としてポリオレフィン水酸化マグネシウムをはじめとするノンハロゲン難燃剤を多量に混和した樹脂組成物が用いられているのが一般的である。

0004

水酸化マグネシウムをはじめとするノンハロゲン難燃剤を用いて、海外の難燃規格(EN、DIN、BS)に合格する、垂直燃焼試験における高難燃化を実現するためには、多量のノンハロゲン難燃剤を混和する必要があり、このため、引張強さや伸びなどの機械的特性が大幅に低下する問題がある。

0005

このような問題を解決するため、メタロセン触媒によって重合された分子量分布の狭い高強度で柔軟なポリオレフィンをベースポリマとして用いる手法がある(例えば、特開2009−19190号公報)。

先行技術

0006

特開2009−19190号公報

発明が解決しようとする課題

0007

かかる手法であれば、ベースポリマに対してノンハロゲン難燃剤を多量に混入しても機械的特性が損なわれにくい優れた利点があるが、改善の余地がないわけではない。

0008

つまり、製造コストの低減のためには、樹脂組成物の押出速度高速化することが望ましいが、メタロセン触媒によって重合されたポリオレフィンのように、分子量分布の狭いポリマは、押出成形する際にメルトフラクチャを顕著に生じる傾向があり、押出外観を損ねてしまうことがある。

0009

一方、赤リンなどの難燃助剤を加え、ノンハロゲン難燃剤を減量する方法もあるが、赤リンは燃焼時に有害なホスフィンを発生したり、廃却時にはリン酸を生成し地下水脈汚染する懸念が指摘されることから、最近では使用を控える傾向にあり、難燃性に優れた無リン系ノンハロゲン難燃電線・ケ−ブルの開発が要求されていた。

0010

そこで、本発明は、海外の難燃規格(EN、DIN、BS)に合格する高難燃性を有し、かつ機械的特性に優れ、押出外観が平滑な無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線および無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブルを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、導体の外周にメタロセン触媒により重合されたエチレンα−オレフィンとの共重合体を主成分とし、エチレン・酢酸ビニル共重合体を含有するベースポリマからなる無リン系ノンハロゲン難燃樹脂組成物被覆してなる絶縁層を備えた電線であって、前記ベースポリマ100重量部に対し、金属水酸化物を100重量部以上250重量部以下、鉱油を1重量部以上20重量部以下含有し、前記絶縁層の表面粗さRa値が1.5μm以下であり、かつEN60332-1-2に準拠した垂直燃焼試験に合格することを特徴とする無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線である。

0012

また、請求項2の発明は、導体の外周に絶縁層を備えた絶縁電線の外周に、メタロセン触媒により重合されたエチレンとα−オレフィンとの共重合体を主成分とし、エチレン・酢酸ビニル共重合体を含有するベースポリマからなる無リン系ノンハロゲン難燃樹脂組成物を被覆してなるシース層を備えた無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブルであって、前記ベースポリマ100重量部に対し、金属水酸化物を100重量部以上250重量部以下、鉱油を1重量部以上20重量部以下含有し、前記シース層の表面粗さRa値が1.5μm以下であり、かつEN60332-1-2に準拠した垂直燃焼試験に合格することを特徴とする無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブルである。

発明の効果

0013

本発明によれば、海外の難燃規格(EN、DIN、BS)に合格する高難燃性を有し、かつ機械的特性に優れ、押出外観が平滑な無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線および無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブルを得ることができる。

図面の簡単な説明

0014

本発明の実施の形態に係る無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線の断面図である。
本発明の実施の形態に係る無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブルの断面図である。

0015

以下、本発明を詳細に説明する。

0016

本発明は、導体の外周にメタロセン触媒により重合されたエチレンとα−オレフィンとの共重合体を主成分とするエチレン・酢酸ビニル共重合体を含有するベースポリマからなる無リン系ノンハロゲン難燃樹脂組成物を被覆してなる絶縁層を備えた電線であって、前記ベースポリマ100重量部に対して100重量部以上250重量部以下、鉱油を1重量部以上20重量部以下含有し、前記絶縁層の表面粗さRa値が1.5μm以下であり、かつEN60332-1-2に準拠した垂直燃焼試験に合格する無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線である。なお、ここでいう主成分とは、ポリマに対して50wt%以上を占める成分のことをいう。

0017

本発明は、メタロセン触媒により重合されたエチレンとα−オレフィンとの共重合体を主成分とし、エチレン・酢酸ビニル共重合体を含有するベースポリマとし、EN60332-1-2に準拠した垂直燃焼試験に合格させるべく難燃剤を高充填したとしても、平滑な外観を有する無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線を製造することに成功した。

0018

図1は、本発明の一実施の形態の断面説明図であり、無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線の構造例を示している。

0019

無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線11は、導体1の外周に絶縁層2を備えた構造を有し、夫々の材質は例えば導体1は銅又は銅合金などを用いることができ、導電性材料であれば特にこれを限定するものではなく、絶縁層2は以下に説明する無リン系ノンハロゲン難燃樹脂組成物である。

0020

図2は、本発明に係る無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブルの好適な実施の形態を示す断面図である。

0021

図2に示すように、本実施の形態の無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブル10は、2本並列の無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線11を介在3と共に対撚りして構成されるコアの外周に、以下に説明する無リン系ノンハロゲン難燃樹脂組成物からなるケーブルシース4を被覆したものである。介在3は、例えばポリプロピレンで構成される。

0022

絶縁層の表面粗さRa値が1.5μm以下であり、EN60332-1-2に準拠した垂直燃焼試験に合格する無リン系ノンハロゲン難燃樹脂組成物の樹脂配合は特にこれを制限するものではないが、以下にその一例を示す。

0023

無リン系ノンハロゲン難燃樹脂組成物のベースポリマとしては、メタロセン触媒により重合されたエチレンと、炭素数が3から8のα−オレフィンとの共重合体及び、メルトフローレートが50g/min以上でかつ酢酸ビニル量が40%以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体で構成されるポリマを用いることが好ましい。

0024

エチレンと炭素数が3から8であるα−オレフィンとの共重合体としては、例えば、エチレン・プロピレンコポリマ、エチレン・ブテンコポリマ、エチレン・へキセンコポリマ、エチレン・オクテンコポリマ等を用いることができる。

0025

炭素数が3から8のα−オレフィンとしては、例えば、プロピレン、1−ブテン、4−メチルー1−ペンテン、1−へキセン、1−オクテンなどが挙げられる。これらのうち、1−ブテン、1−オクテンがより好ましい。

0026

また、本発明では、エチレンとα−オレフィンとの共重合体と、エチレン・酢酸ビニル共重合体とをブレンドしたベースポリマを用いるが、そのブレンド比率は、エチレンとα−オレフィンとの共重合体をベースポリマ全体における主成分とし、エチレン・酢酸ビニル共重合体をベースポリマ全体に対して5wt%以上30wt%以下とするのが好ましい。

0027

また、本発明では、エチレンとα−オレフィンとの共重合体をベースポリマ全体における主成分とし、エチレン・酢酸ビニル共重合体をベースポリマ全体に対して5wt%以上30wt%以下とすることが好ましいが、本発明の効果を奏する限りにおいて、更に他のポリマとブレンドする樹脂組成物であってもよい。例えば、ポリエチレン(例えばLLDPE)、エチレン系共重合体EVA、EEAなど)、EPゴムとブレンドすることができる。

0028

本発明は、ベースポリマに対して金属水酸化物を添加する。金属水酸化物を添加する理由はベースポリマに更なる難燃性を付与するためである。

0029

金属水酸化物は、たとえば、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を用いることができ、これらの難燃剤にビニルトリエトキシシランビニルトリス(ベータメトキシエトキシシランアミノシラン等のシランカップリング剤や、ステアリン酸オレイン酸などの脂肪酸チタネートなどを周知の手法により表面処理して使用することが望ましい。

0030

金属水酸化物の混和総量は、ベースポリマ100重量部に対して100重量部以上250重量部以下とする。より好ましい範囲は150重量部以上200重量部以下である。

0031

本発明は、ベースポリマに対して鉱油を添加する。鉱油を添加して用いる理由は、更に押出時に押出機負荷を軽減し、押出外観を平滑にするためである。

0032

本発明で用いる鉱油とは、例えば、ゴム用プロセスオイルであり、パラフィン系オイルナフテン系オイルアロマ系オイルから選ばれた1種または2種以上を複合して用いることもできる。特に、エチレン・αオレフィン共重合ポリマとの相溶性が高いパラフィン系オイルが好適である。

0033

鉱油の混和総量は、ベースポリマ100重量部に対して1重量部以上20重量部以下とする。

0034

なお、無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線および無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブルの用途に応じて、上記で得られた電線やケーブルに対して電子線や紫外線等を照射したり、有機過酸化物を用いて周知の方法で架橋処理して用いることもできる。

0035

なお、本発明においては、前記した成分に加えて架橋助剤、難燃助剤、酸化防止剤滑剤、安定剤、充填剤着色剤シリコーン等を添加してもよい。

0036

また、本実施の形態の無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブル10は、無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線11の絶縁層2と同じ樹脂組成物でシース4を形成しているので、無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブル10も無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線11と同様の作用効果を有する。

0037

図2の無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブル10は、絶縁層2とシース4の両方を上記無リン系ノンハロゲン難燃樹脂組成物で構成したものであるが、本発明に係る無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブル10は、シース4のみを上記の樹脂組成物で構成するものであってもよい。

0038

絶縁層2及びシース4を構成する無リン系ノンハロゲン難燃樹脂組成物は円形の電線及びケーブルの他に、例えば平型ケーブルの保護層などにも適用可能である。

0039

次に、本発明の実施の形態について、実施例に基づいて説明するが、本発明の実施の形態はこれらの実施例に限定されるものではない。

0040

(実施例1〜6)
表1に記載された成分を100〜130℃に保持した8インチオープンロール投入して混練し、混練後100℃に保持した40mm押出機(L/D=24)を用いて、導体径0.26mmの単線を7本撚った銅線上に厚さ1.0mmで押出被覆した。続いてこれを12気圧蒸気加硫に3分間投入し架橋処理してノンハロゲン難燃電線(試料)を作製した。

0041

各試料の評価方法は以下のようにして行った。

0042

(1)難燃性
試料をEN60332−1−2に準拠した垂直燃焼試験を行い、垂直における難燃性を評価した。評価の基準は、1分以内に自己消火したものを合格(○)、1分を超えるものを不合格(×)とした。

0043

(2)引張特性
試料から導体を抜き取って得られたチューブをJIS C3005に準拠して引張試験を行った。引張速度は200mm/minとした。引張強さと伸び率目標は、それぞれ10MPa以上、350%以上とした。

0044

(3)押出外観
押出速度40m/minでやや引き落としながら押出したときに試料表面の状態を表面粗さ計を用いて測定し、Ra値が1.5μm以下であれば合格(○)、これを超える場合には不合格(×)とした。

0045

実施例

0046

表1に示したように、本発明である実施例1〜6はいずれも垂直燃焼試験に合格し、引張特性および押出外観も良好であることが分かる。

0047

1導体
2絶縁層
3 介在
4シース
10 無リン系ノンハロゲン難燃絶縁ケーブル
11 無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線

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