JPH09320358A - 難燃性絶縁電線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電線・ケーブルに用いる絶縁材料に要求され
る機械特性を満足し、かつ、優れた難燃性を有する難燃
性絶縁電線を提供するものである。 【解決手段】 導体上に、ポリオレフィン１００重量部
に対してマグネシウム水酸化物を５０〜３００重量部、
および３００〜７００℃の範囲で軟化し、かつ、７００
℃以上で結晶化するフリットを５〜１００重量部混和し
てなる組成物を被覆して絶縁層を形成し、その絶縁層を
架橋してなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、難燃性絶縁電線に
係り、特に、成形性および機械特性に優れた非ハロゲン
系の難燃性絶縁電線に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンなどのポリオレフィンは、
絶縁抵抗、絶縁耐力、誘電率、耐水性、耐湿性、耐溶剤
性、耐薬品性など多くの点で絶縁体として優れているた
め、電線・ケーブルの絶縁被膜として広く用いられてい
る。

【０００３】しかし、ポリオレフィンは燃焼し易く、し
ばしば、火源から電線・ケーブルを伝わって火災が拡が
ることがあるため、ポリオレフィンを難燃性にすること
が要求されている。特に、民生用電気機器、車両、船
舶、航空機、工場、高層ビル、トンネルなどに用いられ
る電線・ケーブルにおいては、ポリオレフィンの難燃性
が強く要求される。このため、難燃剤をポリオレフィン
に添加することにより、ポリオレフィンを難燃性にする
ことが行われている。

【０００４】ポリオレフィンを難燃性とするために、難
燃剤としてハロゲン含有有機化合物をポリオレフィンに
添加したものが広く用いられているが、火災時に有毒ガ
スや大量の煙を発生するという問題がある。このため、
最近では、そういった問題のない水酸化アルミニウムや
水酸化マグネシウムなどといった金属水酸化物（無機系
難燃剤）をポリオレフィンに添加したものが用いられる
ようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近に
おいては、電線・ケーブルにおいてＵＬ規格４４の垂直
燃焼試験やＩＥＥＥ規格３８３の垂直トレイ燃焼試験な
どの高度の難燃性が要求されるようになっている。これ
らの要求を満足するためには、ポリオレフィンに金属水
酸化物を多量混和する必要がある。

【０００６】しかし、ポリオレフィンに金属水酸化物を
多量混和すると、絶縁材料の成形加工に困難を生じ、絶
縁体やシースの引張特性などといった機械特性をも著し
く悪化させるという問題があった。

【０００７】そこで本発明は、上記課題を解決し、電線
・ケーブルに用いる絶縁材料に要求される機械特性を満
足し、かつ、優れた難燃性を有する難燃性絶縁電線を提
供することにある。

【０００８】

【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、導体上に、ポリオレフィン１００
重量部に対してマグネシウム水酸化物を５０〜３００重
量部、および３００〜７００℃の範囲で軟化し、かつ、
７００℃以上で結晶化するフリットを５〜１００重量部
混和してなる組成物を被覆して絶縁層を形成し、その絶
縁層を架橋してなるものである。

【０００９】請求項２の発明は、上記フリットを、耐水
性の低下を抑制する樹脂で表面処理している請求項１記
載の難燃性絶縁電線である。

【００１０】請求項３の発明は、上記ポリオレフィン
が、エチレンブテンコポリマ、エチレンオクテンコポリ
マ、超低密度ポリエチレン、エチレン酢酸ビニルコポリ
マである請求項１および請求項２記載の難燃性絶縁電線
である。

【００１１】請求項４の発明は、上記マグネシウム水酸
化物が、シランカップリング剤で表面処理された請求項
１乃至請求項３記載の難燃性絶縁電線である。

【００１２】上記数値範囲の限定理由を以下に述べる。

【００１３】ポリオレフィン１００重量部に対して、３
００〜７００℃の範囲で軟化し、かつ、７００℃以上で
結晶化するフリットを５〜１００重量部混和するという
ことを限定した理由は、フリットの混和量が５重量部よ
り少ないと目的とする燃焼物の固化性が不十分であるた
めであり、フリットの混和量が１００重量部より多いと
絶縁層の強靱性が著しく低下するためである。

【００１４】ポリオレフィン１００重量部に対して、マ
グネシウム水酸化物を５０〜３００重量部混和するとい
うことを限定した理由は、マグネシウム水酸化物の混和
量が５０重量部より少ないと目的とする難燃性を付与す
ることができないためであり、マグネシウム水酸化物の
混和量が３００重量部より多いと絶縁層の強靱性が著し
く低下するためである。

【００１５】以上の構成によれば、ポリオレフィン１０
０重量部に対してマグネシウム水酸化物を５０〜３００
重量部、３００〜７００℃の範囲で軟化し、かつ、７０
０℃以上で結晶化するフリットを５〜１００重量部混和
してなる組成物を導体上に被覆して絶縁層を形成したた
め、電線・ケーブルに用いる絶縁材料に要求される機械
特性を満足し、かつ、優れた難燃性を有する難燃性絶縁
電線を得ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１７】難燃性絶縁電線として、導体上に、ポリオ
レフィンとマグネシウム水酸化物とフリットとを混和し
てなる組成物を被覆して絶縁層を形成し、その絶縁層を
架橋してなるものがあった。

【００１８】ポリオレフィンに表面無処理のマグネシウ
ム水酸化物を混和しただけの組成物からなる絶縁層で
は、ワイヤストリッパなどで絶縁層を剥ぎ取る際、絶縁
層が伸びてしまい、端子を正確に取り付けることは困難
であるが、ポリオレフィンにシランカップリング剤で表
面処理されたマグネシウム水酸化物を混和した組成物か
らなる絶縁層では、ワイヤストリッパなどで電線端末の
絶縁層を剥ぎ取って端子を接続する端末加工の際におけ
る端末加工性が大幅に向上することがわかっている。

【００１９】また、ポリオレフィンにフリットを添加す
ることにより、燃焼物の固化性が著しく向上し、垂直ト
レイ燃焼試験に代表される燃焼性が大幅に改善されるこ
とがわかっている。

【００２０】本発明者らは、このフリットについて鋭意
研究した結果、軟化点が３００〜７００℃で、かつ、７
００℃以上で結晶化するフリットを、ポリオレフィンお
よびマグネシウム水酸化物と共に混和すれば難燃性に優
れた絶縁電線を得ることができるということを見出だし
た。

【００２１】本発明の難燃性絶縁電線は、導体（例え
ば、すずメッキ銅線）上に、ポリオレフィン１００重量
部に対して、マグネシウム水酸化物を５０〜３００重量
部と３００〜７００℃の範囲で軟化し、かつ、７００℃
以上で結晶化するフリット（例えば、シープリマイクロ
ファイン；ＢＲＵＮＮＥＲ ＭＯＮＤ社製）を５〜１０
０重量部混和してなる組成物を被覆して絶縁層を形成
し、その絶縁層を架橋してなるものである。

【００２２】本発明の難燃性絶縁電線に用いられるポリ
オレフィンとしては、ポリエチレン、エチレンプロピレ
ンゴム、エチレンブテンコポリマ、エチレンオクテンコ
ポリマ、超低密度ポリエチレン、エチレン酢酸ビニルコ
ポリマ、エチレンメチルアクリレートコポリマ、エチレ
ンエチルアクリレートコポリマなどが挙げられるが、マ
グネシウム水酸化物を高充填する際の機械特性の低下が
少なく、かつ、可撓性に優れるエチレンブテンコポリ
マ、エチレンオクテンコポリマ、超低密度ポリエチレ
ン、エチレン酢酸ビニルコポリマなどが特に好ましい。

【００２３】本発明の難燃性絶縁電線に用いられるマグ
ネシウム水酸化物としては、マグネシウムと水酸基を含
む化合物であればよいが、例えば、水酸化マグネシウ
ム、ニッケルまたは亜鉛と水酸化マグネシウムとの固溶
体、ハイドロタルサイトなどが挙げられる。特に、シラ
ンカップリング剤でこれらのマグネシウム水酸化物の表
面を処理したものが好ましい。

【００２４】本発明の難燃性絶縁電線に用いられるフリ
ットとして、シープリマイクロファインを挙げている
が、特にこれに限定するものではなく、３００〜７００
℃の範囲で軟化し、かつ、７００℃以上で結晶化する形
状保持性に優れたものであればよく、特に、耐水性の低
下を抑制するフェノール樹脂などで表面処理されたもの
が好ましい。

【００２５】また、本発明の難燃性絶縁電線において
は、ポリオレフィン、マグネシウム水酸化物、およびフ
リットの他に、適宜、難燃助剤、酸化防止剤、滑剤、着
色剤などを添加（混和）してもよい。

【００２６】難燃助剤としては、シリコーン生ゴム、カ
ーボンブラックなどが挙げられ、シリコーン生ゴムとし
ては、例えば、ジメチルシリコーン生ゴム、メチルフェ
ニルシリコーン生ゴム、メチルビニルシリコーン生ゴ
ム、メチルフェニルビニルシリコーン生ゴムなどが好ま
しい。また、酸化防止剤としては、ヒンダードフェノー
ルなどが挙げられる。

【００２７】次に、本発明の作用を説明する。

【００２８】ポリオレフィン（例えば、エチレンブテン
コポリマ）１００重量部に対して、マグネシウム水酸化
物（例えば、水酸化マグネシウム）を５０〜３００重量
部、３００〜７００℃の範囲で軟化し、かつ、７００℃
以上で結晶化するフリット（例えば、シープリマイクロ
ファイン）を５〜１００重量部添加し、適宜、架橋剤、
酸化防止剤、滑剤、充填剤、着色剤を添加する。

【００２９】この組成物を高温（例えば、１２０℃）に
保持したロール混練機に投入してロール混練を行う。そ
の後、高温（例えば、１２０℃）に保持した押出機を用
いて、導体上に混練後の組成物を所定の厚さで押出被覆
する。その後、有機過酸化物や電子線照射などによって
架橋し、難燃性絶縁電線を得る。

【００３０】本発明の難燃性絶縁電線は、難燃剤として
無機系難燃剤であるマグネシウム水酸化物を用いている
ため、絶縁層の燃焼時にハロゲンガスなどの有毒ガスを
発生しない。また、３００〜７００℃の範囲で軟化し、
かつ、７００℃以上で結晶化するフリットを絶縁層を構
成する組成物中に添加しているため、絶縁層の燃焼時に
フリットがガラス化し、絶縁層の延焼を防ぐことができ
る。

【００３１】

【実施例】

（実施例１）ポリオレフィンとしてメルトフローレイト
（ＭＦＲ；１９０℃）が０．６で、かつ、ブタン含量が
１７ｗｔ％のエチレンブテンコポリマ１００重量部に対
して、マグネシウム水酸化物として粒径が０．８μｍ
で、かつ、エトキシビニルシランで０．５ｗｔ％表面処
理された水酸化マグネシウムＡを１４０重量部、フリッ
トとしてリゾール型フェノールで５％表面処理されたシ
ープリマイクロファイン（ＢＲＵＮＮＥＲ ＭＯＮＤ社
製）からなるフリットＡを２０重量部、架橋剤としてジ
クミルパーオキサイドを３重量部、酸化防止剤としてイ
ルガノックス１０１０（チバガイギー社製）を０．５重
量部、滑剤としてステアリン酸を０．５重量部、充填剤
としてＦＥＦカーボンを１０重量部添加する。

【００３２】この組成物を１２０℃に保持した８インチ
ロールに投入してロール混練を行う。その後、１２０℃
に保持した４０ｍｍ押出機（Ｌ／Ｄ＝２０）を用いて、
断面積が５．５ｍｍ² のすずメッキ銅線（導体）上に、
混練後の組成物を厚さ１．１ｍｍで押出被覆する。その
後、１．８ＭＰａの水蒸気で９０秒間架橋し、難燃性絶
縁電線を作製した。

【００３３】（実施例２）エチレンブテンコポリマ１０
０重量部に対して、水酸化マグネシウムＡを２００重量
部、フリットＡを２０重量部、ジクミルパーオキサイド
を３重量部、イルガノックス１０１０を０．５重量部、
ステアリン酸を０．５重量部、ＦＥＦカーボンを１０重
量部添加する。

【００３４】その後、実施例１と同様にして難燃性絶縁
電線を作製した。

【００３５】（実施例３）メルトフローレイトが０．５
で、かつ、オクテン含量が２５ｗｔ％のエチレンオクテ
ンコポリマ１００重量部に対して、水酸化マグネシウム
を１６０重量部（水酸化マグネシウムＡを１００重量部
と粒径が０．８μｍで、かつ、ステアリン酸で２．５％
表面処理された水酸化マグネシウムＢを６０重量部を混
合したもの）、フリットＡを３０重量部、ジクミルパー
オキサイドを３重量部、イルガノックス１０１０を０．
５重量部、ステアリン酸を０．５重量部、ＦＥＦカーボ
ンを１０重量部添加する。

【００３６】その後、実施例１と同様にして難燃性絶縁
電線を作製した。

【００３７】（実施例４）ポリオレフィン１００重量部
（エチレンブテンコポリマ５０重量部とメルトフローレ
イトが０．４で、かつ、密度が０．９０ｇ／ｃｍ³ の超
低密度ポリエチレン５０重量部を混合したもの）に対し
て、水酸化マグネシウムを１９０重量部（水酸化マグネ
シウムＡを１２０重量部と水酸化マグネシウムＢを７０
重量部混合したもの）、表面無処理のシープリマイクロ
ファインからなるフリットＢを１０重量部、ジクミルパ
ーオキサイドを３重量部、イルガノックス１０１０を
０．５重量部、ステアリン酸を０．５重量部、ＦＥＦカ
ーボンを１０重量部添加する。

【００３８】その後、実施例１と同様にして難燃性絶縁
電線を作製した。

【００３９】（比較例１）エチレンブテンコポリマ１０
０重量部に対して、水酸化マグネシウムＡを３０重量
部、フリットＡを１０重量部、ジクミルパーオキサイド
を３重量部、イルガノックス１０１０を０．５重量部、
ステアリン酸を０．５重量部、ＦＥＦカーボンを１０重
量部添加する。

【００４０】その後、実施例１と同様にして絶縁電線を
作製した。

【００４１】（比較例２）エチレンブテンコポリマ１０
０重量部に対して、水酸化マグネシウムＡを３５０重量
部、フリットＡを２０重量部、ジクミルパーオキサイド
を３重量部、イルガノックス１０１０を０．５重量部、
ステアリン酸を０．５重量部、ＦＥＦカーボンを１０重
量部添加する。

【００４２】その後、実施例１と同様にして絶縁電線を
作製した。

【００４３】（比較例３）エチレンブテンコポリマ１０
０重量部に対して、水酸化マグネシウムＡを１２０重量
部、フリットＡを２重量部、ジクミルパーオキサイドを
３重量部、イルガノックス１０１０を０．５重量部、ス
テアリン酸を０．５重量部、ＦＥＦカーボンを１０重量
部添加する。

【００４４】その後、実施例１と同様にして絶縁電線を
作製した。

【００４５】（比較例４）エチレンブテンコポリマ１０
０重量部に対して、水酸化マグネシウムＡを１５０重量
部、フリットＡを１５０重量部、ジクミルパーオキサイ
ドを３重量部、イルガノックス１０１０を０．５重量
部、ステアリン酸を０．５重量部、ＦＥＦカーボンを１
０重量部添加する。

【００４６】その後、実施例１と同様にして絶縁電線を
作製した。

【００４７】実施例１〜４および比較例１〜４の難燃性
絶縁電線または絶縁電線における絶縁層の組成、試験の
評価を表１に示す。

【００４８】

【表１】

【００４９】表１における各評価項目の試験方法を以下
に示す。

【００５０】 引張特性（引張強さ、伸び） 難燃性絶縁電線または絶縁電線より導体を引き抜いた各
チューブについて、ショッパー型引張試験機を用いて、
５００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張試験を行った。

【００５１】 難燃性 各難燃性絶縁電線または絶縁電線を撚線にしてケーブル
を構成し、そのケーブルの難燃性を評価した。難燃性の
評価はＩＥＥＥ規格に準拠し、２．４ｍ長のケーブルを
１６本垂直に並べ、下方から７０，０００ＢＴＵ／ｈｒ
の炎を２０ｍｉｎ当てた後に、炎を当てるのを止める。
その後、ケーブルが１．８ｍ未満の延焼で自己消火した
ものを合格、１．８ｍ以上に延焼したものを不合格とし
た。

【００５２】表１に示すように、実施例１〜４の難燃性
絶縁電線においては、電気用品取締法の架橋ポリエチレ
ン規格（引張強さ（ＴＳ）９．８ＭＰａ以上、伸び（Ｔ
Ｅ）３００％以上）を満足し、引張特性（引張強さ、伸
び）に優れている。また、難燃性は、ＶＴＦＴに合格す
る。

【００５３】これに対して、比較例１の絶縁電線は、引
張特性は非常に優れているものの、水酸化マグネシウム
の配合量が３０重量部しかなく、マグネシウム水酸化物
の配合量が規定範囲（５０〜３００重量部）外であるた
め、難燃性が良好でない。

【００５４】比較例２の絶縁電線は、難燃性は良好であ
るものの、水酸化マグネシウムを３５０重量部も配合し
ており、水酸化マグネシウム配合量が規定範囲（５０〜
３００重量部）外であるため、引張特性が著しく悪い。

【００５５】比較例３の絶縁電線は、引張特性は非常に
優れているものの、フリットの配合量が２重量部しかな
く、フリット配合量が規定範囲（５〜１００重量部）外
であるため、難燃性が良好でない。

【００５６】比較例４の絶縁電線は、難燃性は良好であ
るものの、フリットを１５０重量部も配合しており、フ
リット配合量が規定範囲（５〜１００重量部）外である
ため、引張特性が著しく悪い。

【００５７】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００５８】（１） 絶縁材料に要求される機械特性を
満足し、かつ、優れた難燃性を有する難燃性絶縁電線を
得ることができる。

【００５９】（２） 難燃剤として無機系難燃剤を用い
ているため、燃焼時にハロゲンガスなどの有害なガスが
発生しない。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｂ 3/44 Ｈ０１Ｂ 3/44 Ｐ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体上に、ポリオレフィン１００重量部
   に対してマグネシウム水酸化物を５０〜３００重量部、
   および３００〜７００℃の範囲で軟化し、かつ、７００
   ℃以上で結晶化するフリットを５〜１００重量部混和し
   てなる組成物を被覆して絶縁層を形成し、その絶縁層を
   架橋してなることを特徴とする難燃性絶縁電線。
2. 【請求項２】 上記フリットを、耐水性の低下を抑制す
   る樹脂で表面処理している請求項１記載の難燃性絶縁電
   線。
3. 【請求項３】 上記ポリオレフィンが、エチレンブテン
   コポリマ、エチレンオクテンコポリマ、超低密度ポリエ
   チレン、エチレン酢酸ビニルコポリマである請求項１お
   よび請求項２記載の難燃性絶縁電線。
4. 【請求項４】 上記マグネシウム水酸化物が、シランカ
   ップリング剤で表面処理された請求項１乃至請求項３記
   載の難燃性絶縁電線。