JP5489378B2 - アルミニウム電線用難燃性樹脂組成物およびそれを用いたアルミニウム電線 - Google Patents
アルミニウム電線用難燃性樹脂組成物およびそれを用いたアルミニウム電線 Download PDFInfo
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Description
本発明は、アルミニウム電線用難燃性樹脂組成物およびそれを用いたアルミニウム電線に関する。
従来の自動車用耐熱電線の絶縁体材料としては、オレフィン系樹脂に難燃剤として臭素系難燃剤を添加した樹脂組成物がある。近年は、人体に対する影響や機器の腐食の原因となるハロゲン系ガスを発生させないことが要求されている。このため、臭素系難燃剤に代えて水酸化マグネシウムを難燃剤として添加した組成物（ノンハロゲン組成物）が主流となっている。
また、昨今の自動車用部品では、軽量化が要望されており、自動車用電線としても軽量化が求められている。そこで、導体を銅（Ｃｕ）からアルミニウム（Ａｌ）に変更したアルミニウム電線が提案されている。アルミニウムは熱伝導率が銅の６０％であるため、電線に応用した場合に内部に熱がこもり易い。このようなアルミニウムを導体とする絶縁電線のハロゲンフリー絶縁材料としては、難燃性を高めるために水酸化マグネシウムの添加量を増量することが最もよいことが分かっている。そして、水酸化マグネシウムを樹脂中に相溶させ、難燃性および機械特性を向上させるためにマレイン酸変性樹脂を配合させるノンハロゲン難燃性樹脂組成物が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
しかしながら、現状では、水酸化マグネシウムを樹脂中に相溶させるために、ならびに難燃性および機械特性を向上させるために、マレイン酸変性樹脂を増量しても難燃性を満足させることができないという課題がある。
そこで、本発明の目的は、機械的特性の低下を抑制しつつ、高い難燃性を持つアルミニウム電線用難燃性樹脂組成物およびそれを用いたアルミニウム電線を提供することにある。
本発明の要旨は下記に存する。
＜１＞ （Ａ）引張弾性率１０００〜１５００ＭＰａのオレフィン系樹脂４５〜６５重量部、Ｄ硬度４０〜５５のオレフィン系樹脂１０〜３０重量部、及びマレイン酸変性ポリプロピレン系樹脂５〜１５重量部からなる樹脂組成物７５〜９５重量部と、
（Ｂ）水添スチレン系熱可塑性エラストマー５〜２５重量部と、
からなるベース樹脂１００重量部に対し、
（Ｃ）水酸化マグネシウム９０〜１５０重量部が配合されているアルミニウム電線用難燃性樹脂組成物。
＜１＞ （Ａ）引張弾性率１０００〜１５００ＭＰａのオレフィン系樹脂４５〜６５重量部、Ｄ硬度４０〜５５のオレフィン系樹脂１０〜３０重量部、及びマレイン酸変性ポリプロピレン系樹脂５〜１５重量部からなる樹脂組成物７５〜９５重量部と、
（Ｂ）水添スチレン系熱可塑性エラストマー５〜２５重量部と、
からなるベース樹脂１００重量部に対し、
（Ｃ）水酸化マグネシウム９０〜１５０重量部が配合されているアルミニウム電線用難燃性樹脂組成物。
＜２＞ アルミニウム導体と、上記＜１＞に記載のアルミニウム電線用難燃性樹脂組成物により形成され該アルミニウム導体を被覆する絶縁被覆層とを有するアルミニウム電線。
本発明によれば、機械的特性の低下を抑制しつつ、高い難燃性を持つアルミニウム電線用難燃性樹脂組成物およびアルミニウム電線を実現できる。具体的には、ＩＳＯ６７２２（２００６年）の４５°傾斜難燃試験において７０秒以内に消炎し、かつ絶縁体引張破断伸びが２００％以上で、柔軟性が２．０Ｎ以下のアルミニウム電線を実現できる。
以下、本発明の実施の形態に係るアルミニウム電線用難燃性樹脂組成物およびアルミニウム電線について詳細に説明する。
本明細書において“重量％”及び“重量部”は、それぞれ“質量％”及び“質量部”と同義である。
本発明において、ハロゲンフリーまたはノンハロゲンとは、ハロゲン化合物を、樹脂組成物における難燃性などの各種機能を発現させるための有効成分としては含有しないことを言い、不可避的にわずかに含まれる不純物等としてのハロゲンをも含まないことを意味するものではない。
本明細書において“重量％”及び“重量部”は、それぞれ“質量％”及び“質量部”と同義である。
本発明において、ハロゲンフリーまたはノンハロゲンとは、ハロゲン化合物を、樹脂組成物における難燃性などの各種機能を発現させるための有効成分としては含有しないことを言い、不可避的にわずかに含まれる不純物等としてのハロゲンをも含まないことを意味するものではない。
［アルミニウム電線用難燃性樹脂組成物］
本発明の実施の形態に係るアルミニウム電線用難燃性樹脂組成物は、（Ａ）オレフィン系樹脂及びマレイン酸変性樹脂を含む樹脂組成物７５〜９５重量部と、（Ｂ）柔軟樹脂５〜２５重量部と、を含むベース樹脂１００重量部に対し、（Ｃ）水酸化マグネシウム９０〜１５０重量部が配合された、非架橋性の樹脂組成物である。
本発明の実施の形態に係るアルミニウム電線用難燃性樹脂組成物は、（Ａ）オレフィン系樹脂及びマレイン酸変性樹脂を含む樹脂組成物７５〜９５重量部と、（Ｂ）柔軟樹脂５〜２５重量部と、を含むベース樹脂１００重量部に対し、（Ｃ）水酸化マグネシウム９０〜１５０重量部が配合された、非架橋性の樹脂組成物である。
オレフィン系樹脂は、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体、プロピレン・エチレン−α−オレフィンランダム共重合体などの、プロピレンを主成分とする他のα−オレフィンとのブロック共重合体又はランダム共重合体などの公知のプロピレン（共）重合体のうち、２種類以上からなることが好ましい。このうち、上記内容の組成物において、ａ：１種類はＪＩＳ Ｋ７１６１（１９９３年）に準拠して測定した引張弾性率が１０００〜１５００ＭＰａのオレフィン系樹脂を４５〜８５重量部、ｂ：１種類はＪＩＳ Ｋ７２１５（１９８６年）に準拠して測定したＤ硬度が４０〜５５のオレフィン系樹脂を１０〜３０重量部含むことを特徴とする。なお、Ｄ硬度が４０〜５５のオレフィン系樹脂が上記範囲を超えると摩耗性が低下してしまい、上記範囲未満であると柔軟性が失われてしまう。Ｄ硬度４０〜５５のオレフィン系樹脂の好ましい配合量は１０〜２０重量部である。なお、本発明では、オレフィン系樹脂として、エチレン−酢酸ビニル共重合体、およびエチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体は含まない。これらの樹脂は非常に柔らかいものであり、配合すると摩耗性が悪化するためである。
本発明に用いるマレイン酸変性樹脂は、無水マレイン酸をポリプロピレン系樹脂にグラフト共重合したものである。該マレイン酸変性樹脂としては、溶融法、溶液法いずれの製法で製造されたものであってもよい。なお、変性量は０．５〜６．０ｗｔ％のものが好ましく、２〜３ｗｔ％がより好ましい。
マレイン酸変性樹脂の配合量は５〜１５重量部であり、好ましくは５〜１０重量部である。マレイン酸変性樹脂の配合量が上記下限値未満であると摩耗性が低下してしまう。また、配合量が上限値を超えると難燃性が低下してしまう。
柔軟樹脂は、水添スチレン系熱可塑性エラストマー（ＳＥＢＳ）を用いる。この水添スチレン系熱可塑性エラストマーは、例えばスチレンとブタジエンのブロックコポリマーの二重結合を水素添加したポリマーであり、耐熱老化性、耐候性に優れている。本実施の形態では、柔軟樹脂として、合成樹脂の流動性の指数であるメルトフローレート（ＭＦＲ）が２３０℃、２．１６ｋｇｆ、４．５ｇ／１０分以下で、硬度（ＪＩＳＫ６２５３ Ａ規格（２００６年））が５０以下のものを用いる。この柔軟樹脂は、６重量部未満の配合ではアルミニウム電線用難燃性樹脂組成の難燃性、伸び率、柔軟性が低下して好ましくない。また、柔軟樹脂が２５重量部より多いと、摩耗性が低下するため好ましくない。柔軟樹脂の好ましい配合量は１０〜１５重量部である。
水酸化マグネシウムは、９０重量部未満ではアルミニウム電線用難燃性樹脂組成の難燃性が低下するため好ましくない。また、水酸化マグネシウムの配合量が１５０重量部を越えると、アルミニウム電線用難燃性樹脂組成の伸び率、柔軟性、摩耗性が低下するため好ましくない。なお、水酸化マグネシウムの好ましい配合量は９０〜１２０重量部である。
本発明には、上記必須成分の他、本発明の効果を妨げない範囲で、難燃剤、難燃助剤、酸化防止剤、金属不活性剤、その他老化防止剤、滑剤、充填剤及び補強材、紫外線吸収剤、安定剤、可塑剤、顔料、染料、着色剤、帯電防止剤、発泡剤などが配合されていてもよい。
［アルミニウム電線］
図１は、本発明の実施の形態に係るアルミニウム電線１を示す断面図である。図１に示すように、このアルミニウム電線１は、複数本のアルミニウム導体２の束を、上記アルミニウム電線用難燃性樹脂組成物からなる絶縁被覆３で被覆して構成される。なお、絶縁被覆３は、押出工程を経た後、架橋処理は施されていない。このようなアルミニウム電線１は、難燃性が高く、かつ耐摩耗性などの機械的特性が高い難燃性樹脂組成物で被覆されているため、自動車用電線として用いた場合も信頼性が高い。
図１は、本発明の実施の形態に係るアルミニウム電線１を示す断面図である。図１に示すように、このアルミニウム電線１は、複数本のアルミニウム導体２の束を、上記アルミニウム電線用難燃性樹脂組成物からなる絶縁被覆３で被覆して構成される。なお、絶縁被覆３は、押出工程を経た後、架橋処理は施されていない。このようなアルミニウム電線１は、難燃性が高く、かつ耐摩耗性などの機械的特性が高い難燃性樹脂組成物で被覆されているため、自動車用電線として用いた場合も信頼性が高い。
特に、本発明のアルミニウム電線１では、ＩＳＯ６７２２（２００７年）の４５°傾斜難燃試験において７０秒以内に消炎し、かつ絶縁体引張破断伸びが２００％以上で、柔軟性が２．０Ｎ以下のアルミニウム電線を実現できる。
本実施の形態に係るアルミニウム電線１では、エンジンルーム内の使用に際して柔軟性などの機械的特性や耐熱性の低下を抑制でき、しかも難燃剤の添加量を抑制することを可能とする。
以下、本発明の実施例、比較例、従来例について具体的に説明する。
（実施例、比較例、従来例で用いた配合樹脂および配合材料）
○オレフィン系樹脂ａ：商品名ＰＢ１７０Ａ（サンアロマー社製）（引張強度：１０５０ＭＰａ）
○オレフィン系樹脂ｂ：商品名タフマーＸＭ５０７０（三井化学社製）（Ｄ硬度：５２）
○マレイン酸変性樹脂：商品名ユーメックス１００１（三洋化成社製）
○柔軟樹脂（ＳＥＢＳ）：商品名タフテックＨ１０６２（旭化成社製）
○水酸化マグネシウム：商品名キスマ５Ａ（協和化学社製）
○オレフィン系樹脂ａ：商品名ＰＢ１７０Ａ（サンアロマー社製）（引張強度：１０５０ＭＰａ）
○オレフィン系樹脂ｂ：商品名タフマーＸＭ５０７０（三井化学社製）（Ｄ硬度：５２）
○マレイン酸変性樹脂：商品名ユーメックス１００１（三洋化成社製）
○柔軟樹脂（ＳＥＢＳ）：商品名タフテックＨ１０６２（旭化成社製）
○水酸化マグネシウム：商品名キスマ５Ａ（協和化学社製）
（判定基準について）
○難燃性
長さ６００ｍｍ以上のサンプルの絶縁電線を無風槽に傾き４５度に傾斜させて固定し、上端から５００ｍｍ±５ｍｍの部分にプンゼンバーナーにより炎の内炎を電線に垂直に１５秒間当てた後に消炎するまでの時間が７０秒以内のものを合格（○）、７０秒を超えるものを不合格（×）とした。
○難燃性
長さ６００ｍｍ以上のサンプルの絶縁電線を無風槽に傾き４５度に傾斜させて固定し、上端から５００ｍｍ±５ｍｍの部分にプンゼンバーナーにより炎の内炎を電線に垂直に１５秒間当てた後に消炎するまでの時間が７０秒以内のものを合格（○）、７０秒を超えるものを不合格（×）とした。
○引張破断伸び
ＪＩＳ Ｂ ７７２１（１９９３年）に準拠して行った。絶縁電線を１５０ｍｍの長さに切り出し、導体を取り除いて被覆層のみの管状試験片とした後、その中央部に５０ｍｍの間隔で標線を記した。次いで、室温下にて試験片の両端を引張試験機のチャックに取り付けた後、引張速度２５〜５００ｍｍ／分で引っ張り、標線間の距離を測定した。伸びが５００％以上のものを合格（○）とし、５００％未満のものを不合格（×）とした。
ＪＩＳ Ｂ ７７２１（１９９３年）に準拠して行った。絶縁電線を１５０ｍｍの長さに切り出し、導体を取り除いて被覆層のみの管状試験片とした後、その中央部に５０ｍｍの間隔で標線を記した。次いで、室温下にて試験片の両端を引張試験機のチャックに取り付けた後、引張速度２５〜５００ｍｍ／分で引っ張り、標線間の距離を測定した。伸びが５００％以上のものを合格（○）とし、５００％未満のものを不合格（×）とした。
○摩耗性試験（荷重７Ｎ）
スクレープ摩耗試験装置を用いて行った。すなわち、長さ約１ｍの絶縁電線をサンプルホルダーに載置し、クランプで固定する。そして、絶縁電線の先端に直径０．４５ｍｍのピアノ線を備えるプランジを、押圧を用いて総荷重７Ｎで絶縁電線に押し当てて往復させ（往復距離１４ｍｍ）、絶縁電線の被覆層が摩耗してプランジのピアノ線が絶縁電線の導体に接するまでの往復回数を測定し、３００回以上のものを合格（○）とし、３００回未満のものを不合格（×）とした。
スクレープ摩耗試験装置を用いて行った。すなわち、長さ約１ｍの絶縁電線をサンプルホルダーに載置し、クランプで固定する。そして、絶縁電線の先端に直径０．４５ｍｍのピアノ線を備えるプランジを、押圧を用いて総荷重７Ｎで絶縁電線に押し当てて往復させ（往復距離１４ｍｍ）、絶縁電線の被覆層が摩耗してプランジのピアノ線が絶縁電線の導体に接するまでの往復回数を測定し、３００回以上のものを合格（○）とし、３００回未満のものを不合格（×）とした。
○柔軟性試験
６０ｍｍ間隔に隔てたローラつきの架台の上に、長さ１００ｍｍに切断した絶縁電線サンプルを置き、ローラの上に置かれた電線中間部に１００ｍｍ／分の速度でフォースゲージを押し当てて電線が折れ曲がり、落下したときの最大荷重を測定した。
６０ｍｍ間隔に隔てたローラつきの架台の上に、長さ１００ｍｍに切断した絶縁電線サンプルを置き、ローラの上に置かれた電線中間部に１００ｍｍ／分の速度でフォースゲージを押し当てて電線が折れ曲がり、落下したときの最大荷重を測定した。
表１〜３に、実施例及び比較例の配合例（単位：重量部）及び試験結果を示す。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は２０１０年３月５日出願の日本特許出願（特願２０１０−０４８６４２）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１…アルミニウム電線
２…アルミニウム導体
３…絶縁被覆
２…アルミニウム導体
３…絶縁被覆
Claims (2)
- （Ａ）引張弾性率１０００〜１５００ＭＰａのオレフィン系樹脂４５〜６５重量部、Ｄ硬度４０〜５５のオレフィン系樹脂１０〜３０重量部、及びマレイン酸変性ポリプロピレン系樹脂５〜１５重量部からなる樹脂組成物７５〜９５重量部と、
（Ｂ）水添スチレン系熱可塑性エラストマー５〜２５重量部と、
からなるベース樹脂１００重量部に対し、
（Ｃ）水酸化マグネシウム９０〜１５０重量部が配合されているアルミニウム電線用難燃性樹脂組成物。 - アルミニウム導体と、請求項１に記載のアルミニウム電線用難燃性樹脂組成物により形成され該アルミニウム導体を被覆する絶縁被覆層とを有するアルミニウム電線。
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