JP3280105B2 - 架橋性難燃組成物 - Google Patents

架橋性難燃組成物

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JP3280105B2
JP3280105B2 JP35150592A JP35150592A JP3280105B2 JP 3280105 B2 JP3280105 B2 JP 3280105B2 JP 35150592 A JP35150592 A JP 35150592A JP 35150592 A JP35150592 A JP 35150592A JP 3280105 B2 JP3280105 B2 JP 3280105B2
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秀雄 川端
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は架橋性難燃組成物に関す
るものであり、更に詳しくは、架橋性(架橋率)が高
く、燃焼時にハロゲンガスなどの有毒ガスの発生がない
と同時に燃焼時にチャー(炭化層)形成による耐ドリッ
プ性があり、可撓性、機械的特性、耐薬品性を保持し、
特に耐摩耗性および耐熱性にすぐれ、かつ高難燃性を示
す難燃性組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリオレフィン系樹脂は物理的性質及び
化学的性質にすぐれるところから、押出成形、射出成形
等の種々の成形法でフィルム、シート、パイプ、容器、
電線、ケーブル等に成形され、家庭用、工業用として多
くの用途に用いられる最も需要の多い汎用樹脂である。
上記ポリオレフィン系樹脂は、易燃性であるため、これ
を難燃化するための方法が従来から種々提案されてい
る。その最も一般的な方法としては、該ポリオレフィン
系樹脂にハロゲンまたはリン系等の有機難燃剤を添加す
ることにより難燃化する方法である。しかしながら、こ
れらの難燃剤は少量の配合量で効果を有するものの、燃
焼時に有害なガスを発生するという欠点を有している。
そこで最近では、燃焼時に有害ガスの発生がなく、低煙
性で、無公害型の難燃剤として水酸化アルミニウム、水
酸化マグネシウムなどの無機金属化合物の水和物を添加
する方法が種々検討されている(特開平2ー53845
号公報、特開平2ー145632号公報)。しかるに、
無機系難燃剤を使用した難燃性組成物においては、その
難燃性を高めるためには無機系難燃剤を高充填する必要
がある。しかし、充填量を高めると機械的強度や可撓
性、加工性が低下するばかりでなく、耐摩耗性を著しく
損なうという欠点を生じるので、製造時、配線・組み立
て時、搬送時あるいは通常の使用時に、高温の苛酷な条
件下で振動、摩擦などにより外傷を受け易く、しかも難
燃性とともに耐摩耗性が要求されるような電線・ケーブ
ルなどの電気絶縁材料、保護管、ジョイントカバーなど
の電気材料、シート、床材などの内装材、キャビネッ
ト、ボックスなどの成形品に対しては適用できないとい
う問題がある。これらの問題を解決するために、架橋助
剤の存在下で架橋する技術(特開昭62ー252442
号公報、特開昭62ー275139号公報)、不飽和カ
ルボン酸もしくはその誘導体で変成されたエチレン−α
−オレフィン共重合体を用いる方法(特開昭62ー10
149号公報)、ポリオレフィン系樹脂に分子内にカル
ボキシル基またはカルボン酸塩を含むエチレン系樹脂と
分子内にマレイン酸または無水マレイン酸を付加した熱
可塑性エラストマーを混合した混合物をベースポリマー
とする方法(特開平2ー53845号公報)などが開示
されているが、いずれも加工性、耐摩耗性に改良の余地
があり、さらなる改良が求められている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の架橋性難燃組
成物は、燃焼時にハロゲンガスなどの有毒ガスの発生が
なく、そして架橋性(架橋率)が高く、機械的強度、可
撓性、加工性、高度の難燃性を保持させながら耐摩耗
性、耐熱性を向上せしめたバランスの良い諸物性を有す
る難燃組成物を提供するものであり、該組成物は、フィ
ルム、シート、容器、電線、ケーブル、パッキング、シ
ール剤、ホース類、射出製品等の成形用途として利用さ
れるものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、 (I) A)密度0.94 g/cm3以上のポリエチレンま
たは炭素数3〜12のαーオレフィン(共)重合体 B)下記(B1)〜(B4)から選ばれた少なくとも1種の
エチレン(共)重合体またはゴム (B1)密度が0.86〜0.94 g/cm3未満の高圧ラジ
カル重合法による低密度ポリエチレンまたはエチレン・
αーオレフィン共重合体、(B2)エチレンービニルエス
テル共重合体、(B3)エチレンーα, βー不飽和カルボ
ン酸アルキルエステル共重合体、(B4)ゴム、を含む重
合体成分(I)100重量部と、 (II) 無機系難燃剤 30〜200重量部 (III) 架橋助剤 1〜20重量部 を含む組成物であって、重合体成分(I)中の密度0.
94 g/cm3以上のポリエチレンまたは炭素数3〜12の
αーオレフィン(共)重合体(A)の含有量が10〜9
0重量%、エチレン(共)重合体またはゴム(B)の含
有量が90〜10重量%であり、かつ重合体成分(I)
中に下記a〜fから選択された少なくとも1種の官能基
を、全重合体成分1g当たり10-8〜10-3g当量を有
していることを特徴とする架橋性難燃組成物である。 a:カルボン酸基または酸無水基、 b:エポキシ基、 c:ヒドロキシル基、 d:アミノ基、 e:アルケニル環状イミノエーテル基 f:シラン基
【0005】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おけるA)成分は、密度0.94 g/cm3以上のポリエチ
レンまたは炭素数3〜12のαーオレフィン(共)重合
体である。本発明における密度0.94g/cm3 以上
のポリエチレンとは、公知技術のチーグラー系触媒など
を用いて、液相法または気相法で中低圧で重合される高
密度ポリエチレンで、エチレン単独またはエチレンと炭
素数3〜12のαーオレフィンの共重合体およびそれら
の混合物であり、具体的なαーオレフィンとしては、プ
ロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1
ーヘキセン、1−オクテン、1−ドデセン等を挙げるこ
とができる。上記高密度ポリエチレンのメルトフローレ
ート(MFRと称する)は、0.01〜20g/10min.、
好ましくは0.1〜10g/10min.、さらに好ましくは
0.5〜7g/10min.の範囲から選択することが望まし
い。MFRが0.01g/10min.未満では、加工性が低下
し、20g/10min.以上では、耐摩耗性が不十分となる。
本発明における炭素数3〜12のαーオレフィン(共)
重合体とは、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1
−ペンテン、1ーヘキセン、1−オクテン、1−ドデセ
ン等のαーオレフィン単独または相互共重合体、もしく
は炭素数3〜12のα−オレフィンを主成分とするエチ
レンとの共重合体、またはそれらの混合物を挙げること
ができる。これらの内ではとりわけ、ポリプロピレン系
重合体、ポリ−1−ブテン、ポリ−4−メチル−1−ペ
ンテンが好ましい。上記αーオレフィン(共)重合体の
MFRは、0.01〜20g/10min.、好ましくは0.1
〜10g/10min.、さらに好ましくは0.5〜7g/10min.
の範囲から選択することが望ましい。MFRが0.01
g/10min.未満では、加工性が低下し、20g/10min.以上
では、耐摩耗性が不十分となる。
【0006】本発明における B)成分とは、(B1)密
度が0.86〜0.94g/cm3未満の高圧ラジカル重合
法による低密度ポリエチレンまたはエチレン・αーオレ
フィン共重合体、(B2)エチレンービニルエステル共重
合体、(B3)エチレンーα,βー不飽和カルボン酸アル
キルエステル共重合体、(B4)ゴムから選ばれた少なく
とも1種であるエチレン(共)重合体またはゴムであ
る。
【0007】該(B1)密度0.86〜0.94 g/cm3
満の高圧ラジカル重合法による低密度ポリエチレンまた
はエチレン・αーオレフィン共重合体とは、高圧ラジカ
ル重合法による密度0.91〜0.94 g/cm3未満の低
密度ポリエチレン(以下LDPEと略す)および、チー
グラー触媒などを用いる中低圧法及びその他の公知の方
法による密度0.86〜0.91 g/cm3未満のエチレン
と炭素数3〜12のαーオレフィンとの共重合体(超低
密度ポリエチレン、以下VLDPEと略す)や、密度
0.91〜0.94 g/cm3未満のエチレンと炭素数3〜
12のαーオレフィンとの共重合体(直鎖状低密度ポリ
エチレン、以下LLDPEと略す)である。炭素数3〜
12のαーオレフィンの具体的な例としては、プロピレ
ン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1ーヘキ
セン、1−オクテン、1−ドデセンなどを挙げることが
できる。これらのうち好ましいのは1−ブテン、4−メ
チル−1−ペンテン、1ーヘキセン、1−オクテンであ
り、とくに好ましいのは1ーブテンである。エチレン共
重合体中のαーオレフィン含有量は5〜40モル%であ
ることが好ましい。
【0008】本発明のVLDPEとは、密度が0.86
g/cm3〜0.91 g/cm3 未満であり、示差走査熱量測
定法(DSC)による最大ピーク温度(Tm )100℃
以上、かつ沸騰n−ヘキサン不溶分10重量%以上の性
状を有し、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と
エチレン−α−オレフィン共重合体ゴムとの中間の性状
を示すポリエチレンである。更に詳しくは、エチレンと
炭素数3〜12のαーオレフィンとの共重合体であっ
て、このVLDPEはLLDPEが示す高結晶部分とエ
チレン−α−オレフィン共重合体ゴムが示す非晶部分と
を合わせ持つ樹脂であって、前者の特徴である機械的強
度、耐熱性などと、後者の特徴である自己粘着性、ゴム
状弾性、耐低温衝撃性などがバランスよく共存してお
り、本発明に用いるときは極めて有用である。該VLD
PEは、少なくともマグネシウムとチタンを含有する固
体触媒成分に有機アルミニウム化合物を組み合わせた触
媒系を用いて製造することができる。
【0009】本発明の(B2)エチレンービニルエステル
共重合体は、高圧ラジカル重合法で製造されるエチレン
を主成分とするプロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、カプ
ロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、ラウリル酸ビニル、
ステアリン酸ビニル、トリフルオル酢酸ビニルなどのビ
ニルエステル単量体との共重合体である。これらの中で
も特に好ましいものとしては、エチレンー酢酸ビニル共
重合体(以下、EVAと略す)を挙げることができる。
【0010】本発明の(B3)エチレンーα, βー不飽和
カルボン酸アルキルエステルまたはその誘導体との共重
合体としては、エチレンーα, βー不飽和カルボン酸エ
ステル共重合体、およびそれらの金属塩、アミド、イミ
ド等が挙げられるが、好ましくは高圧ラジカル重合法で
製造される。具体的にはエチレンー(メタ)アクリル酸
メチル共重合体、エチレンー(メタ)アクリル酸エチル
共重合体などが挙げられ、特にエチレンーアクリル酸エ
チル共重合体(以下、EEAと略す)が挙げられる。
【0011】本発明の(B4)ゴムとしては、エチレンプ
ロピレン系ゴム、ブタジエン系ゴム、イソプレン系ゴ
ム、天然ゴム、ニトリルゴム、イソブチレンゴムなどが
挙げられ、これらは単独でも混合物でもよい。
【0012】上記エチレンプロピレン系ゴムとしては、
エチレンおよびプロピレンを主成分とするランダム共重
合体(EPM)、および第3成分としてジエンモノマー
(ジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネン等)
を加えたものを主成分とするランダム共重合体(EPD
M)が挙げられる。
【0013】上記ブタジエン系ゴムとは、ブタジエンを
構成要素とする共重合体をいい、スチレンーブタジエン
ブロック共重合体(SBS)およびその水添または部分
水添誘導体であるスチレンーブタジエンーエチレン共重
合体(SBES)、1, 2ーポリブタジエン(1, 2ー
PB)、無水マレイン酸ーブタジエンースチレン共重合
体、コアシェル構造を有する変性ブタジエンゴム等が例
示される。
【0014】上記イソプレンゴムとは、イソプレンを構
成要素とする共重合体をいい、スチレンーイソプレンブ
ロック共重合体(SIS)およびその水添または部分水
添誘導体であるスチレンーイソプレンーエチレン共重合
体(SIES)、コアシェル構造を有する変性イソプレ
ンゴム等が例示される。
【0015】本発明におけるB)成分のエチレン(共)
重合体またはゴムの中では、エチレンー酢酸ビニル共重
合体、エチレンーアクリル酸エチル共重合体が好まし
い。エチレンー酢酸ビニル共重合体としては、エチレン
50〜99.5重量%、酢酸ビニル0.5〜50重量%
からなる共重合体が好ましい。エチレンーアクリル酸エ
チル共重合体としては、エチレン50〜99.5重量
%、アクリル酸エチルエステル0.5〜50重量%から
なる共重合体が好ましい。該エチレンー酢酸ビニル共重
合体や該エチレンーアクリル酸エチル共重合体のメルト
フローレート(MFR)は、0.1〜50g/10min.、好
ましくは0.5〜20g/10min.の範囲から選択すること
が望ましい。該MFRが0.1g/10min.未満では、樹脂
組成物の流動性が悪くなり、50g/10min.以上では、引
張強度などの低下が起こり望ましくない。また、該EV
Aや該EEAのVA含有量またはEA含有量は0.5〜
50重量%、好ましくは5〜30重量%のものが物理
的、経済的な理由から選択される。
【0016】本発明の組成物は、A)成分、B)成分を
必須成分とする重合体成分(I)100重量部と、(I
I)成分の無機系難燃剤が30〜200重量部および
(III)成分の架橋助剤0.1〜20重量部とからな
り、かつ重合体成分(I)中にa:カルボン酸基または
酸無水基、b:エポキシ基、c:ヒドロキシル基、d:
アミノ基、e:アルケニル環状イミノエーテル基、f:
シラン基から選択された少なくとも1種の官能基が、全
重合体成分1g当たり10-8〜10-3g当量の範囲にあ
ることが肝要である。
【0017】上記重合体成分(I)中のA)成分とB)
成分の配合割合は、A)成分が10〜90重量%、B)
成分が90〜10重量%の範囲で、好ましくはA)成分
が30〜70重量%、B)成分が70〜30重量%の範
囲から選択するとよい。耐摩耗性を考慮すると、A)成
分が80〜50重量%、B)成分が20〜50重量%の
範囲から選択するとよい。A)成分の配合割合が10重
量%未満またはB)成分の配合割合が90重量%を超え
る場合は剛性、耐熱性、耐摩耗性、加工性が劣り、A)
成分の配合割合が90重量%を超える場合またはB)成
分の配合割合が10重量未満の場合は、高度の難燃性を
達成するために多量の無機系難燃剤を充填すると耐衝撃
性、特に低温下における耐衝撃性、機械的強度などが低
下する。したがって、上記の範囲から選択するのがよ
い。
【0018】前記官能基a:カルボン酸基または酸無水
基を導入する化合物としては、マレイン酸、フマル酸、
シトラコン酸、イタコン酸等のα,β−不飽和ジカルボ
ン酸またはこれらの無水物、アクリル酸、メタクリル
酸、フラン酸、クロトン酸、ビニル酢酸、ペンテン酸等
の不飽和モノカルボン酸等が挙げられる。
【0019】官能基b:エポキシ基を導入する化合物と
しては、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジ
ル、イタコン酸モノグリシジルエステル、ブテントリカ
ルボン酸モノグリシジルエステル、ブテントリカルボン
酸ジグリシジルエステル、ブテントリカルボン酸トリグ
リシジルエステルおよびα−クロロアクリル酸、マレイ
ン酸、クロトン酸、フマール酸等のグリシジルエステル
類またはビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジル
エーテル、グリシジルオキシエチルビニルエーテル、ス
チレン−p−グリシジルエーテルなどのグリシジルエー
テル類、p−グリシジルスチレンなどが挙げられるが、
特に好ましいものとしてはメタクリル酸グリシジル、ア
リルグリシジルエ−テルを挙げることができる。
【0020】官能基c:ヒドロキシル基を導入する化合
物としては、1−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレ
ート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、
ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられ
る。
【0021】官能基d:アミノ基を導入する化合物とし
ては、アミノエチル(メタ)アクリレート、プロピルア
ミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチ
ル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メ
タ)アクリレート、ジブチルアミノエチル(メタ)アク
リレート、アミノプロピル(メタ)アクリレート、フェ
ニルアミノエチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシ
ルアミノエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0022】官能基e:アルケニル環状イミノエーテル
基を導入する化合物としては、以下の構造式(化1)で
表されるものである。
【0023】
【化1】
【0024】ここでnは1、2及び3であり、好ましく
は2及び3、より好ましくは2である。またR1 ,R
2 ,R3 ,RはそれぞれC1 〜C12の不活性なアルキル
基及び/または水素を示し、アルキル基にはそれぞれ不
活性な置換基があってもよい。ここでいう不活性とはグ
ラフト反応やその生成物の機能に悪影響を及ぼさないこ
とを意味する。またRはすべて同一である必要はない。
好ましくは R1 =R2=H,R3 =HあるいはMe,
R=Hすなわち、2−ビニル及び/または2−イソプロ
ペニル−2−オキサゾリン、2−ビニル及び/または2
−イソプロペニル−5,6−ジヒドロ−4H−1,3−
オキサジンである。これらは単独でも混合物でもよい。
この中でも特に2−ビニル及び/または2−イソプロペ
ニル−2−オキサゾリンが好ましい。
【0025】官能基f:シラン基を導入す化合物として
は、ビニルトリメトキシラン、ビニルトリエトキシシラ
ン、ビニルトリアセチルシラン、ビニルトリクロロシラ
ンなどの不飽和シラン化合物が挙げられる。
【0026】本発明の重合体成分(I)中に官能基を導
入する具体的な方法としては、少なくとも1種の該官
能基をA)、B)成分にグラフトした変性重合体として
導入する方法、該官能基を、エチレンと官能基含有化
合物とのランダム共重合体として導入する方法、上記
A)成分、B)成分および少なくとも1種の該官能基と
を有機過酸化物などの存在下で押出機で付加反応させて
導入する方法などが挙げられる。
【0027】上記グラフトした変性重合体の官能基の付
加量は、変性重合体1gに対して10-8〜10-5g当
量、好ましくは10-7〜10-6g当量の範囲である。1
-5g当量を超える濃度の付加量を有する変性重合体を
製造することは難しい。また、エチレンまたはオレフィ
ンとのランダム共重合体の場合においては、ランダム共
重合体1gに対して10-6〜10-3g当量、好ましくは
10-5〜10-4g当量の範囲である。10-3g当量を超
える濃度の反応量を有するランダム共重合体を製造する
ことは難しい。本発明において、全重合体量1g当たり
含有される官能基の1g当量は、官能基を導入する化合
物の1モルを意味する。これら官能基を含有する変性重
合体またはエチレンと官能基含有化合物とのランダム共
重合体の中でも特に密度0.91〜0.97g/cm3
の無水マレイン酸変性エチレン−α−オレフィン共重合
体が好ましく使用される。
【0028】本発明のグラフトした変性重合体の製造方
法としては、ラジカル開始剤の存在下、または不存在下
で前記官能基を有する化合物の少なくとも1種を溶融法
または溶液法で、グラフトさせることにより得られる。
これらの中では溶融法が好ましい。該ラジカル開始剤と
しては、有機過酸化物、ジヒドロ芳香族化合物、ジクミ
ル化合物等の架橋剤が挙げられる。また、ポリプロピレ
ン等のような過酸化物分解型ポリマー等の場合には、過
酸化物によりポリマー鎖が切断されるので、ラジカル開
始剤としては比較的穏やかなジクミル化合物、ジヒドロ
芳香族化合物等を用いることが望ましい。
【0029】該有機過酸化物としては、例えば、ヒドロ
パーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチル
クミルパーオキサイド、ジアルキル(アリル)パーオキ
サイド、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイ
ド、ジプロピオニルパーオキサイド、ジオクタノイルパ
ーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、パーオキシ
琥珀酸、パーオキシケタール、2, 5ージメチルー2,
5ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルオ
キシアセテート、t−ブチルパーオキシイソブチレート
等が好適に用いられる。
【0030】ジヒドロ芳香族化合物としては、ジヒドロ
キノリンまたはその誘導体、ジヒドロフラン、1,2−
ジヒドロベンゼン、1,2−ジヒドロナフタレン、9,
10−ジヒドロフェナントレン等が挙げられる。
【0031】ジクミル化合物の具体的例としては、2,
3ージメチルー2, 3ージフェニルブタン、2, 3ージ
エチルー2, 3ージフェニルブタン、2, 3ージエチル
ー2, 3ージ(p−メチルフェニル)ブタン、2, 3ー
ジエチルー2, 3ージ(p−ブロモフェニル)ブタン等
が例示され、特に2, 3ージエチルー2, 3ージフェニ
ルブタンが好ましく用いられる。
【0032】本発明の重合体成分(I)中の該官能基は
10-8〜10-3g当量の範囲になるように調整される。
グラフト変性重合体を用いる場合には該官能基が10-8
g当量未満では、またエチレンと官能基含有化合物化合
物とのランダム共重合体を用いる場合には該官能基が1
-6g当量未満では、重合体成分と(II)成分の無機
系難燃剤とのカップリング効果が不十分となり、機械的
強度が劣る。また、官能基の含有量が10-3g当量以上
では、樹脂組成物の機械的強度や耐摩耗性が低下するお
それがある。また、組成物が燃焼した場合においてのチ
ャー(炭化層)の形成が損なわれ、耐ドリップ性も低下
するおそれが生じる。
【0033】本発明の(II)成分である無機系難燃剤
としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、
水酸化ジルコニウム、塩基性炭酸マグネシウム、ドロマ
イト、ハイドロタルサイト、水酸化カルシウム、水酸化
バリウム、酸化スズの水和物、硼砂等の無機金属化合物
の水和物、硼酸亜鉛、メタ硼酸亜鉛、メタ硼酸バリウ
ム、炭酸亜鉛、炭酸マグネシウムーカルシウム、炭酸カ
ルシウム、炭酸バリウム、酸化マグネシウム、酸化モリ
ブデン、酸化ジルコニウム、酸化スズ等が挙げられる。
【0034】これらは1種または2種以上併用してもよ
い。これらの中でも特に水酸化アルミニウム、水酸化マ
グネシウム、水酸化ジルコニウム、塩基性炭酸マグネシ
ウム、ドロマイト、ハイドロタルサイトからなる群から
選ばれた少なくとも1種の金属化合物の水和物、とりわ
け水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムが難燃効果
がよく、経済的にも有利である。またこれら無機系難燃
剤の粒径は、種類によって異なるが上記水酸化アルミニ
ウム、水酸化マグネシウムなどにおいては、平均粒径が
20μm以下、好ましくは10μm以下が好ましい。
【0035】本発明の(II)成分の無機系難燃剤の配
合量は重合体成分(I)100重量部に対して30〜2
00重量部、好ましくは40〜150重量部である。該
配合量が、30重量部未満では、無機系難燃剤単独では
充分な難燃化が難しいので有機系難燃剤の併用が必要と
なる。一方200重量部を越える量を配合した場合に
は、耐摩耗性が劣り、耐衝撃強度の低下等の機械的強度
の低下、可撓性がなくなり、かつ低温特性が劣る。
【0036】本発明の架橋性難燃組成物に架橋性を与え
る(III)成分である架橋助剤としては、トリメチロ
ールプロパントリメタクリレート、エチレングリコール
ジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレ
ート等に代表される多官能性メタクリレートモノマー
類、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルフタレー
ト、ビニルブチラート等に代表される多官能性ビニルモ
ノマー類、N,N'-m- フェニレンビスマレイミド、N,N'-
エチレンビスマレイミドに代表されるビスマレイミド
類、P-キノンジオキシム等のジオキシム類、ジビニルベ
ンゼン、1,5-ヘキサジエン-3- イン、ヘキサトリエン、
ジビニルエーテル、ジビニルスルホンなどのジビニル化
合物、フタル酸アリル、2,6-ジアクリルフェノール、ジ
アリルカルビノールなどのジアリル化合物などの多官能
性化合物が挙げられるI&EC Product Research and
Development p.202 Vol.2,No.3 September 1963, およ
び架橋剤ハンドブック、頁167、大成社、昭和56年
刊記載)。本発明で使用される(III)成分の多官能
化合物の配合量は、樹脂成分(I)100重量部に対し
て、1〜20重量部、好ましくは5〜10重量部の範囲
で使用される。該多官能化合物の配合量が1重量部未満
では、十分な架橋度が得られず、20重量部を超えるて
も架橋率がそれほど高くならず、かえって経済的にもデ
メリットとなる。
【0037】本発明では、上記組成物と無機充填剤を併
用することにより、難燃剤の配合量を減少させることも
できるし、他の特性を付与させることもできる。上記無
機充填剤としては、硫酸カルシウム、珪酸カルシウム、
クレー、珪藻土、タルク、アルミナ、珪砂、ガラス粉、
酸化鉄、金属粉、グラファイト、炭化珪素、窒化珪素、
シリカ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、カーボンブラ
ック、雲母、ガラス板、セリサイト、パイロフィライ
ト、アルミフレーク、黒鉛、シラスパルーン、金属パル
ーン、ガラスパルーン、軽石、ガラス繊維、炭素繊維、
ウイスカー、金属繊維、グラファイト繊維、シリコンカ
ーバイト繊維、アスベスト、ウオラストナイト等が挙げ
られる。上記無機充填剤は本発明の組成物100重量部
に対して100重量部程度まで適用される。上記配合量
が100重量部を越えると成形品の衝撃強度等の機械的
特性が低下するので好ましくない。
【0038】本発明においては、前記無機系難燃剤もし
くは無機充填剤などを使用する場合においては、該難燃
剤、充填剤の表面を、ステアリン酸、オレイン酸、パル
ミチン酸などの脂肪酸またはその金属塩、パラフィン、
ワックス、ポリエチレンワックス、またはそれらの変性
物、有機ボラン、有機チタネートなどで被覆するなどの
表面処理を施すことが好ましい。
【0039】本発明の架橋性難燃組成物を製造する方法
は特に限定されるものではなく、公知の方法で製造する
ことができる。例えば、A)成分、B)成分を必須とす
る重合体成分(I)と、(II)成分の無機系難燃剤、
(III)成分の架橋助剤および必要に応じて、他の添
加剤等を配合し、これらを通常のタンブラー等でドライ
ブレンドしたり、あるいはバンバリーミキサー、加圧ニ
ーダー、混練押出機、二軸押出機、ロール、等の通常の
混練機で溶融混練して均一に分散して樹脂組成物の混合
物あるいはそれらからなる成形物を製造する。
【0040】また、本発明の架橋性難燃組成物の混合物
あるいはそれらからなる成形物を製造し、次いで、前記
の有機過酸化物、シラン系架橋剤あるいは電離性放射線
等により架橋して使用してもよい。通常の混練機で溶融
混練して均一に分散して樹脂組成物の混合物あるいはそ
れらからなる成形物を製造すると同時に架橋物が得られ
るようにしてもよい。ポリプロピレン等のような過酸化
物分解型ポリマーを重合体成分(I)として用いる場合
には、前記のように架橋剤としてジクミル化合物やジヒ
ドロ芳香族化合物等を用いることが望ましい。本発明の
架橋性難燃組成物を架橋して使用する場合、架橋後の難
燃性組成物のゲル分率は70%以上、好ましくは75%
以上であることが望ましい。70%以下であると耐摩耗
性、耐熱性、難燃性などの改良効果が少なく不十分であ
る。ゲル分率は大きいほど耐摩耗性、耐熱性、難燃性な
どの改良効果が大きいので好ましい。
【0041】
【作用】本発明の組成物中のA)成分のポリプロピレン
などは、加工性、耐摩耗性、耐熱性、剛性、機械的強度
を高める役割を有する。B)成分のエチレン(共)重合
体またはゴムは、高度の難燃化を保持するために多量の
無機系難燃剤を配合した場合において、機械的強度を低
下させることなく、可撓性、耐衝撃性などを高める役割
を有する。(II)成分の無機系難燃剤は、ハロゲンフ
リーの高度の難燃化を達成させる役割を有する。(II
I)成分の架橋助剤は、架橋性(架橋率)を高め、耐摩
耗性、耐熱性、難燃性を向上させる役割を果たしてい
る。重合体成分(I)中の官能基は、重合体成分(I)
と(II)成分の無機難燃剤とのカップリング効果と、
樹脂相互の相溶性を高め、機械的強度、耐摩耗性、耐熱
性および加工性を改良するとともに、燃焼時のチャー
(炭化層)形成による耐ドリップ性を向上させる役割を
有する。
【0042】本発明において、本発明の架橋性難燃組成
物の物性を損なわない範囲で、鉱油、ワックス、パラ
フィン類、高級脂肪酸およびそのエステル、アミドも
しくは金属塩、シリコーン、多価アルコールの部分
的脂肪酸エステルまたは脂肪酸アルコール、脂肪酸、脂
肪酸アミド、アルキルフェノールもしくはアルキルナフ
トールアルキレンオキサイド付加物の少なくとも1種の
傷付き白化防止剤、有機フィラー、酸化防止剤、滑剤、
有機あるいは無機系顔料、紫外線防止剤、分散剤、銅害
防止剤、中和剤、可塑剤、核剤等を添加してもよい。
【0043】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらによって限定されるものではな
い。 [使用樹脂及び材料] A)成分 A1: 高密度ポリエチレン(HDPE) [密度=0.950g/cm3 、MFR=1.0g /1
0min.日本石油化学(株)製] A2: ポリプロピレン [密度=0.90g/cm3 、MFR=0.5g /10
min.日本石油化学(株)製] B)成分 B1-1: エチレン−1−ブテン共重合体(VLDPE) [密度=0.900g/cm3 、 MFR=1.0g /
10min.日本石油化学(株)製] B1-2: 直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE) [密度=0.920g/cm3 、MFR=1.0g /1
0min.日本石油化学(株)製] B1-3: 低密度ポリエチレン(LDPE) [密度=0.922g/cm3 、MFR=1.0g /1
0min.日本石油化学(株)製] B2: エチレンー酢酸ビニル共重合体(EVA) [VA含量=10wt%、MFR=1.0g /10min.
日本石油化学(株)製] B3: エチレンーアクリル酸エチル共重合体(EEA) [EA含量=10wt%、MFR=0.4g /10min.
日本石油化学(株)製] B4: エチレンープロピレン共重合体ゴム(EPM) [プロピレン27wt%、MFR=0.7g /10min.
商品名EP07P、日本合成ゴム(株)製]
【0044】C)成分 C1: 無水マレイン酸変性エチレンーブテンー1共重合体
(MAn LL) [密度=0.91g /cm3 、MFR=1.2g /10mi
n.、無水マレイン酸反応量=0.17wt%、日本石油化
学(株)製] C2: アルケニル環状イミノエーテル変性エチレンーブテ
ンー1共重合体(以下アルケニルと称する) [密度=0.910g /cm3 、MFR=1.2g /10
min.、オキサゾリン=0.2wt%、日本石油化学(株)
製] D)成分 エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体(E−G
MAと略す) [密度=0.935g /cm3 、MFR=4.0g /10
min.、グリシジルメタクリレート=10wt%、日本石油
化学(株)製]
【0045】(II)成分 水酸化マグネシウム [商品名:キスマ5J 協和化学(株)製] 水酸化アルミニウム [商品名:ハイジライト42M 日本軽金属(株)製] (III)成分 架橋助剤:トリメチロールプロパントリメタクリレート
(TMPT)
【0046】(試験法) (1)引張試験(Kg/cm2 )(YTS、UTS)及
び伸び(%)(UEL) 厚さ1mm のシートから3号ダンベルで打ち抜いた試験片
で、テンシロンを用いて引張速度200mm/min.の速度
で測定した。 (2)酸素指数(O.I.) JIS K7201に準拠して行った。 (3)耐摩耗性試験(ASTM C501−84) テーバー式摩耗試験機を用い、摩耗輪H−22、荷重1
Kg、1000回転で試験後、重量(mg)減少を測定
した。 (4)ゲル分率(%) ジクミルペルオキシド(商品名:パークミルD、日本油
脂(株)製)2.0w%、チオビス(商品名:ノクラック
300、大内新興(株)製)0.2w%と重合体成分
(I)とを120℃のロールで練り込み、160℃のプ
レス成形機で30分間熱架橋した試料を35〜20メッ
シュ以内に粉砕し、キシレンで120℃、10時間抽出
した残率を求めた。 (5)加熱変形率(%)(耐熱性) JIS C3005,JIS C3605に準拠して行
った。(温度100℃、3Kgfの荷重で測定)
【0047】(実施例1〜30)表1に示す配合の組成
物をドライブレンドした後、50mmφの押出機を用い樹
脂温度200℃で溶融混練し、ペレタイズした。さらに
180℃、圧力100kg/cm2 、時間5分でプレス成形
して試料を作成し、試験に供した。また、耐摩耗性、ゲ
ル分率、加熱変形率などは電子線照射量15Mradを
照射し、試験に供した。試験結果を表1および表2に示
す。
【0048】
【表1】
【0049】
【表2】
【0050】(比較例1)B)成分として実施例1で使
用したEEA100重量部に(II)成分の無機系難燃
剤100重量部を配合したものを実施例1と同様にして
評価した結果を表3に示した。 (比較例2)B)成分として実施例1で使用したEEA
100重量部にC)成分のMAnLL5重量部と(I
I)成分の無機系難燃剤100重量部と(III)成分
の架橋助剤5重量部を配合した組成物を実施例1と同様
にして評価した結果を表3に示した。 (比較例3)B)成分としてVLDPEを用いた以外は
比較例2と同様にして評価した結果を表3に示した。 (比較例4)B)成分としてEVAを用いた以外は比較
例2と同様にして評価した結果を表3に示した。 (比較例5)B)成分としてEPMを用いた以外は比較
例2と同様にして評価した結果を表3に示した。 (比較例6)A)成分のHDPE95重量%とB)成分
として実施例1で使用したEEA5重量%とからなる重
合体成分100重量部にC)成分のMAnLL5重量部
と(II)成分の無機系難燃剤100重量部を配合し、
(III)成分の架橋助剤5重量部を配合した組成物を
実施例1と同様にして評価した結果を表3に示した。 (比較例7)A)成分のHDPE50重量%とB)成分
として実施例1で使用したEEA50重量%とからなる
重合体成分100重量部にC)成分のMAnLL5重量
部と(II)成分の無機系難燃剤20重量部と(II
I)成分の架橋助剤5重量部を配合した組成物を実施例
1と同様にして評価した結果を表3に示した。 (比較例8)A)成分のHDPE50重量%とB)成分
として実施例1で使用したEEA50重量%とからなる
重合体成分100重量部にC)成分のMAnLL5重量
部と(II)成分の無機系難燃剤220重量部と(II
I)成分の架橋助剤5重量部を配合した組成物を実施例
1と同様にして評価した結果を表3に示した。
【0051】
【表3】
【0052】
【発明の効果】上述のように、本発明の架橋性難燃組成
物は、A)成分の密度0.94 g/cm3以上のポリエチレ
ンまたは炭素数3〜12のαーオレフィン(共)重合体
と、B)成分のエチレン(共)重合体またはゴムとを特
定配合比で含む重合体成分(I)と(II)成分の無機
系難燃剤と(III)成分の架橋助剤からなる架橋性難
燃組成物であって、重合体成分(I)に特定の官能基を
特定量含有させたことにより、高難燃性を保持しつつ、
可撓性、機械的強度、耐摩耗性、耐熱性の向上が図れた
ものである。特にA)成分は、結晶性樹脂から構成され
るため、耐熱性、耐摩耗性の向上に寄与し、B)成分
は、(II)成分の無機系難燃剤の受容性を増大せし
め、機械的強度、可撓性を低下させることなく、難燃効
果を高めることができ、(III)成分の架橋助剤は架
橋性(架橋率)を高める上、耐摩耗性などを向上せし
め、該官能基は重合体成分(I)と無機系難燃剤もしく
は無機充填剤とをカップリングさせる役割を果たし、相
互の相溶性を高め、機械的強度、加工性、耐摩耗性等を
改良する上、燃焼時においてはチャー(炭化層)の形成
に寄与して樹脂のドリッピングを防止し、自消化させる
役割も有している。このように本発明の架橋性難燃樹脂
組成物は、高度の難燃性を有するとともに、燃焼時にハ
ロゲンガスなどの有毒ガスの発生がなく、耐摩耗性およ
び耐熱性にすぐれ、かつ安全性、可撓性、機械的特性、
耐薬品性、電気的特性などにもすぐれているので、フィ
ルム、シート、パイプ等の押出成形品あるいは射出成形
品等の成形用途向けや、電線、ケーブル向け等として利
用され、繊維、電気、電子、自動車、船舶、航空機、建
築、土木等の諸分野で活用されるものであり、産業上の
利用価値が大きい。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(I) A)密度0.94 g/cm3以上のポ
    リエチレンまたは炭素数3〜12のαーオレフィン
    (共)重合体 B)下記(B1)〜(B4)から選ばれた少なくとも1種の
    エチレン(共)重合体またはゴム (B1)密度が0.86〜0.94 g/cm3未満の高圧ラジ
    カル重合法による低密度ポリエチレンまたはエチレン・
    αーオレフィン共重合体、(B2)エチレンービニルエス
    テル共重合体、(B3)エチレンーα, βー不飽和カルボ
    ン酸アルキルエステル共重合体、(B4)ゴム、を含む重
    合体成分(I)100重量部と、 (II) 無機系難燃剤 30〜200重量部 (III) 架橋助剤 1〜20重量部 を含む組成物であって、重合体成分(I)中の密度0.
    94 g/cm3以上のポリエチレンまたは炭素数3〜12の
    αーオレフィン(共)重合体(A)の含有量が10〜9
    0重量%、エチレン(共)重合体またはゴム(B)の含
    有量が90〜10重量%であり、かつ重合体成分(I)
    中に下記a〜fから選択された少なくとも1種の官能基
    を、全重合体成分1g当たり10-8〜10-3g当量を有
    していることを特徴とする架橋性難燃組成物。 a:カルボン酸基または酸無水基、 b:エポキシ基、 c:ヒドロキシル基、 d:アミノ基、 e:アルケニル環状イミノエーテル基 f:シラン基
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