JP6069574B1 - 難燃性樹脂組成物、これを用いたメタルケーブル、光ファイバケーブル及び成形品 - Google Patents
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Abstract
Description
X=ポリエチレンの密度×混合物中の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を被覆する絶縁体としてのチューブ状の外被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体2とを有している。すなわち、丸型ケーブル10では、チューブ状の外被3は、内部導体1を間接的に被覆している。
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、水酸化アルミニウムと、シリコーン化合物と、脂肪酸含有化合物とを含む。
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。
水酸化アルミニウムは、ベース樹脂100質量部に対して5質量部以上190質量部以下の割合で配合される。この場合、ベース樹脂100質量部に対する水酸化アルミニウムの配合割合が5質量部未満である場合に比べて、水酸化アルミニウムの吸熱反応により延焼を抑制できるので、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100質量部に対する水酸化アルミニウムの配合割合が190質量部より大きい場合に比べて、難燃性樹脂組成物においてより優れた機械的特性及び耐候性が得られる。
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、ビニル基、エチル基、プロピル基及びフェニ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、ブルームが起こりにくくなる。
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、より優れた難燃性が得られる。
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絶縁体としての外被3で被覆する。外被3は、いわゆるシースであり、絶縁体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、水酸化アルミニウム、酸化防止剤及び紫外線劣化防止剤を、表1〜6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1〜6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1〜6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。
実施例1〜19及び比較例1〜8の難燃性樹脂組成物おいて、ベース樹脂中のポリエチレンの密度は下記式によって求めた。結果を表1〜6に示す。
ベース樹脂中のポリエチレンの密度(kg/m3)=
ポリエチレンAの密度(kg/m3)×混合物中のポリエチレンAの含有率(質量%)+
ポリエチレンBの密度(kg/m3)×混合物中のポリエチレンBの含有率(質量%)
(1)ポリエチレンA
PE1:直鎖状ポリエチレン:宇部丸善ポリエチレン社製、密度904kg/m3
PE2:直鎖状ポリエチレン:プライムポリマー社製、密度890kg/m3
PE3:直鎖状ポリエチレン:住友化学社製、密度912kg/m3
PE4:直鎖状ポリエチレン:住友化学社製、密度920kg/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
無水マレイン酸変性ポリプロピレン:三井化学社製
エチレン-エチルアクリレート共重合体:日本ポリエチレン社製
エチレン-酢酸ビニル共重合体:三井・デュポン ポリケミカル社製
(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(密度915kg/m3)とを含有)
(4)水酸化アルミニウム
日本軽金属社製
(5)脂肪酸含有化合物
ステアリン酸マグネシウム:ADEKA社製
ステアリン酸亜鉛:日油社製
ステアリン酸カルシウム:堺化学社製
ステアリン酸:日油社製
ベヘン酸:日油社製
モンタン酸:クラリアントジャパン社製
(6)酸化防止剤
ヒンダードフェノール系酸化防止剤:BASF社製
(7)紫外線劣化防止剤
ヒンダードアミン系光安定剤:サンケミカル社製
上記のようにして得られた実施例1〜19及び比較例1〜8の難燃性樹脂組成物について、難燃性、機械的特性、耐候性及び耐薬品性の評価を行った。
実施例1〜19及び比較例1〜8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、短径1.8mm、長径2.6mmとなるように被覆した。こうして光ファイバケーブルを作製した。
上記のようにして得られた10本の光ファイバケーブルについて、IEC 60332−1に準拠した一条垂直燃焼試験を行った。そして、10本の光ファイバケーブルのうち自己消火した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。
合格率(%)=100×自己消火した光ファイバケーブルの本数/試験を行った光ファイバケーブルの総数(10本)
結果を表1〜6に示す。なお、表1〜6においては、燃焼時間を併記した。ここで、燃焼時間は10本の光ファイバケーブルの燃焼時間の平均値とした。また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
機械的特性は、実施例1〜19及び比較例1〜8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、測定された破断強度及び伸び率を機械的特性の指標とした。結果を表1〜6に示す。なお、引張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)引張強度が10MPa以上で且つ伸び率が500%以上であること
耐候性は、実施例1〜19及び比較例1〜8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:100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1〜6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75%以上で且つ伸び残率が60%以上であること
耐薬品性は、実施例1〜19及び比較例1〜8の難燃性樹脂組成物を用いて13mm×40mm×3mm(厚さ)の寸法を有するシートを作製し、このシートについて評価した。具体的には、まず上記のシートを10枚用意し、これらの10枚のシートについて、ASTM D1693に準拠した耐環境応力亀裂試験を行った。具体的には、界面活性剤(商品名「アンタロック CO−650」、五協産業社製)の10質量%水溶液を用意して50℃に調整し、この水溶液にシートを浸漬させ、50日放置した。そして、試験後のシートにおける亀裂の有無を目視にて確認した。そして、このシートにおける亀裂の有無に基づいて耐薬品性を評価した。結果を表1〜6に示す。耐薬品性の合格基準は下記の通りとした。
(合格基準) 10枚のシート全てにおいて亀裂が確認されていないこと
なお、表1〜6において、合格の場合は「○」と表記し、不合格の場合、すなわち10枚のシートの一部に亀裂が確認された場合は「×」と表記した。
2…絶縁体
3…外被(絶縁体)
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…外被(絶縁体)
Claims (7)
- 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、
水酸化アルミニウムと、
シリコーン化合物と、
脂肪酸含有化合物とを含み、
前記ポリエチレンの密度が912.4kg/m3以下であり、
前記ベース樹脂中の前記ポリエチレンの含有率が80質量%以上99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、
前記水酸化アルミニウムが前記ベース樹脂100質量部に対して5質量部以上190質量部以下の割合で配合され、
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1.5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5質量部以上20質量部以下の割合で配合される、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又は2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1〜3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体とを備え、
前記絶縁体が、請求項1〜4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絶縁体とを備え、
前記絶縁体が、請求項1〜4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1〜4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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