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JP6575777B2 - 電線 - Google Patents

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Description

本開示は電線に関する。
電線の被覆層には、高耐熱性、難燃性が要求される。被覆層の材料として、テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体が知られている（特許文献１参照）。テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体は高価である。そのため、テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体と、安価なポリオレフィン等とを混合した材料を、被覆層の材料として用いることがある。
特開平２−２４５０４７号公報
しかしながら、テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体と、安価なポリオレフィン等とを混合した材料は、一般的に難燃性が低い。そこで、本開示の一局面は、テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体以外の成分を含んでいても難燃性が高い絶縁組成物及び電線を提供することを目的とする。
本開示の一局面は、導体と、前記導体を被覆する被覆層と、を備える電線であって、前記被覆層は、１００質量部の樹脂成分と、２質量部以上２０質量部以下のすず酸亜鉛と、０．３質量部以上１５質量部以下の臭素系難燃剤と、を含み、前記樹脂成分は、（ａ）テトラフルオロエチレンと炭素数が２以上４以下のα―オレフィンとの共重合体、及び（ｂ）エチレン−アクリル酸エチル共重合体を含み、前記樹脂成分における前記（ａ）成分の質量比は７０質量％以上９８質量％以下であり、前記樹脂成分における前記（ｂ）成分の質量比は２質量％以上３０質量％以下である絶縁組成物からなる電線である。
本開示の一局面である電線は、テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体以外の成分を含んでいても難燃性が高い。
本開示の別の局面である電線が備える被覆層は、テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体以外の成分を含んでいても難燃性が高い。
電線１の構成を表す断面図である。
本開示の例示的な実施形態を説明する。
１．絶縁組成物
（１−１）樹脂成分
本開示の絶縁組成物は樹脂成分を含む。本明細書において樹脂成分とは、樹脂、及び／又はゴム成分を含むものである。樹脂成分は、（ａ）テトラフルオロエチレンと炭素数が２以上４以下のα―オレフィンとの共重合体、及び（ｂ）エチレン−アクリル酸エチル共重合体を含む。
炭素数が２以上４以下のα―オレフィンとして、例えば、プロピレン単独、ブテン−１単独等が挙げられる。また、炭素数が２以上４以下のα―オレフィンとして、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン−１及びイソブテンから成る群から選択される２種以上の組合せ等が挙げられる。炭素数が２以上４以下のα―オレフィンとして、プロピレンが好ましい。炭素数が２以上４以下のα―オレフィンがプロピレンである場合、（ａ）成分は、テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体を含む。（ａ）成分がテトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体を含む場合、本開示の絶縁組成物が奏する効果が一層顕著になる。
（ａ）成分において、炭素数が２以上４以下のα―オレフィンのモル数に対する、テトラフルオロエチレンのモル数の比率（以下では主成分モル比とする）は、９５／５〜３０／７０の範囲が好ましく、９０／１０〜４５／５５の範囲がより好ましい。主成分モル比が９５／５〜３０／７０の範囲内である場合、本開示の絶縁組成物の耐熱性及び成型性が一層向上する。
（ａ）成分を構成するモノマーは、主として、テトラフルオロエチレン、及び炭素数が２以上４以下のα―オレフィン（以下では主たるモノマーとする）である。（ａ）成分を構成するモノマーとして、主たるモノマーに加えて、主たるモノマーと共重合可能な他のモノマー（以下では他のモノマーとする）をさらに含んでいてもよい。他のモノマーとして、例えば、エチレン、イソブチレン、アクリル酸、アクリル酸のアルキルエステル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロペン、クロロエチルビニルエーテル、クロロトリフルオロエチレン、及びパーフルオロアルキルビニルエーテル等が挙げられる。
（ａ）成分の数平均分子量は２万以上２０万以下が好ましい。（ａ）成分の数平均分子量が２万以上２０万以下である場合、絶縁組成物の押出性及び機械的強度が一層高くなる。また、（ａ）成分の数平均分子量が２０万以下である場合、本開示の絶縁組成物にクラックが発生し難い。
（ａ）成分の数平均分子量を調整する方法として、例えば、共重合反応条件を操作する方法が挙げられる。共重合反応条件として、例えば、単量体濃度、重合開始剤濃度、単量体対重合開始剤量比、重合温度、連鎖移動剤使用等が挙げられる。
また、（ａ）成分の数平均分子量を調整する方法として、例えば、共重合反応時には高分子量共重合体を生成し、次に、酸素存在下で加熱処理する等の方法で、共重合体を低分子量化する方法が挙げられる。
樹脂成分における（ａ）成分の質量比は７０質量％以上９８質量％以下である。樹脂成分における（ｂ）成分の質量比は２質量％以上３０質量％以下である。また、樹脂成分における（ａ）成分の質量比は、９０質量％以上９８質量％以下であることがより好ましい。樹脂成分における（ｂ）成分の質量比は、２質量％以上１０質量％以下であることがより好ましい。樹脂成分における（ｂ）成分の質量比が３０質量％以下であることにより、本開示の絶縁組成物の耐熱性が高い。樹脂成分における（ｂ）成分の質量比が２質量％以上であることにより、本開示の絶縁組成物の製造コストが低くなる。
（ｂ）成分の融点は１００℃以下であることが好ましい。（ｂ）成分の融点が１００℃以下である場合、本開示の絶縁組成物を押し出すときの押出温度を低くすることができる。
（１−２）すず酸亜鉛
本開示の絶縁組成物は、１００質量部の樹脂成分に対し、２質量部以上２０質量部以下のすず酸亜鉛を含む。すず酸亜鉛の含有量が２質量部以上であることにより、本開示の絶縁組成物の難燃性が高くなる。すず酸亜鉛の含有量が２０質量部以下であることにより、本開示の絶縁組成物の耐熱性が高くなる。なお、すず酸亜鉛の含有量は、１００質量部の樹脂成分に対し、５質量部以上１０質量部以下であることがより好ましい。
（１−３）臭素系難燃剤
本開示の絶縁組成物は、１００質量部の樹脂成分に対し、０．３質量部以上１５質量部以下の臭素系難燃剤を含む。臭素系難燃剤の含有量が０．３質量部以上であることにより、本開示の絶縁組成物の難燃性が高くなる。臭素系難燃剤の含有量が１５質量部以下であることにより、本開示の絶縁組成物の耐熱性が高くなる。なお、臭素系難燃剤の含有量は、１００質量部の樹脂成分に対し、５質量部以上１０質量部以下であることがより好ましい。
臭素系難燃剤として、エチレンビス（ペンタブロモベンゼン）が好ましい。臭素系難燃剤がエチレンビス（ペンタブロモベンゼン）を含む場合、本開示の絶縁組成物の安全性、難燃性が一層高くなる。
（１−４）他の成分
本開示の絶縁組成物は、例えば、架橋剤、架橋助剤、充填剤等をさらに含んでいてもよい。架橋剤及び架橋助剤により架橋が行われる。架橋として、例えば、化学架橋、照射架橋が挙げられる。化学架橋は、例えば、有機過酸化物やアミン類等を用いて行うことができる。照射架橋は、例えば、γ線や電子線等の電離性放射線を照射することで行うことができる。
化学架橋の場合、有機過酸化物系架橋剤を用いることが好ましい。有機過酸化物系架橋剤を用いる場合、架橋後にイオン性不純物が残留することを抑制できる。有機過酸化物系架橋剤として、例えば、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、パーオキシジカーボネート等が挙げられる。上記の有機過酸化物系架橋剤のうち、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。有機過酸化物系架橋剤として、ジアルキルパーオキサイドが特に好ましい。
架橋助剤として、アリル型化合物が好ましい。アリル型化合物として、例えば、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルトリメリテート、テトラアリルピロメリテート等が挙げられる。
充填剤として、無機充填剤が好ましい。無機充填剤として、例えば、無水ケイ酸、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム等が挙げられる。
本開示の絶縁組成物は、例えば、他の無機充填剤、安定剤、酸化防止剤、可塑剤、滑剤等の添加剤をさらに含んでいてもよい。
２．電線
例えば図１に示すように、本開示の電線１は、導体２と、被覆層３と、を備える。被覆層３は導体２を被覆する。被覆層３は、前記「１．絶縁組成物」の項で述べた絶縁組成物を含む。被覆層３は、前記「１．絶縁組成物」の項で述べた絶縁組成物以外の成分を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。図１に示される、本実施形態に係る電線１において、被覆層３は単層構造を有しているが、被覆層３は、複数の層から成る多層構造を有していてもよい。
３．実施例
（３−１）絶縁組成物の製造
表１に記載の各成分を、ミキサーを用いて混練することで、実施例１〜４、及び比較例１〜６の絶縁組成物をそれぞれ製造した。表１における各成分の配合量の単位は質量部である。
Figure 0006575777
 表１における「テトラフルオロエチレン-プロピレン共重合体」は、旭硝子製の商品名：アフラス150Eである。
表１における「エチレン-アクリル酸エチル共重合体」は、NUC製の商品名：NUC-6170である。
表１における「有機過酸化物」は、日本油脂製の商品名：パーブチルPである。パーブチルPの成分は、α,α’-ジ(ターシャル-ブチルパーオキサイド)ジイソプロピルべンゼンである。
表１における「アリル型化合物」は、日本化成製の商品名：タイクである。タイクの成分は、トリアリルイソシアヌレートである。
表１における「酸化マグネシウム」は、協和化学工業の商品名：キョーワマグ30である。
表１における「シリカ」は、日本アエロジル製の商品名：アエロジルR-972である。
表１における「炭酸カルシウム」は、白石工業製の商品名：ソフトン1200である。
表１における「すず酸亜鉛」は、水澤化学工業製の商品名：アルカネックスZSである。
表１における「エチレンビス(ぺンタブロモべンゼン)」は、アルべマール製の商品名：サイテックス8010である。
（３−２）電線の製造
実施例１〜４、及び比較例１〜６の絶縁組成物を用いて電線を製造した。その製造方法は以下のとおりである。外径０．９ｍｍの錫めっき銅撚線導体上に、４０ｍｍ押出機を用いて絶縁組成物を押出被覆し、被覆層を形成した。被覆層を形成する絶縁組成物は、実施例１〜４、及び比較例１〜６の絶縁組成物のうちのいずれかである。押出機における温度設定は以下のとおりである。
シリンダー１：８０℃
シリンダー２：８０℃
シリンダー３：８０℃
ヘッド：９０℃
ダイス：１００℃
次に、被覆層に対し、１３気圧のスチームにて３分間架橋を行い、電線を完成した。 （３−３）被覆層の評価方法
前記（３−２）で製造した電線から、錫めっき銅撚線導体を引き抜いた。残ったチューブ状の被覆層を試験体とした。試験体は絶縁組成物から成る。試験体について、以下の方法で引張特性、耐熱性、及び難燃性を評価した。また、被覆層の組成に基づき、絶縁組成物のコンパウンド価格の高低を判断した。
(i）引張特性
引張特性の評価方法は、ＪＩＳ Ｃ ３００５に準拠した評価方法である。
引張強さと、伸びとを測定した。測定結果を上記表１に示す。引張強さが１０ＭＰａ以上であり、伸びが２００％以上であれば、引張特性を合格とした。
(ii)耐熱性
試験体の引張強さと伸びとを、前記(i)と同様の方法で測定した。このときの引張強さを初期引張強さＡ０とする。また、このときの伸びを、初期伸びＢ０とする。
次に、試験体を、熱老化試験機に４日間入れた。熱老化試験機内の温度は２５０℃である。次に、試験体を熱老化試験機から取り出し、再度、前記(i)と同様の方法で、試験体の引張強さと伸びとを測定した。このときの引張強さを熱老化後引張強さＡ１とする。また、このときの伸びを、熱老化後伸びＢ１とする。
以下の式（１）により、引張強さ残率Ａｒ（％）を算出した。また、以下の式（２）により、伸び残率Ｂｒ（％）を算出した。
式（１） Ａｒ＝（Ａ１／Ａ０）×１００
式（２） Ｂｒ＝（Ｂ１／Ｂ０）×１００
引張強さ残率Ａｒ及び伸び残率Ｂｒの算出結果を上記表１に示す。引張強さ残率Ａｒが８０％以上であり、伸び残率Ｂｒが８０％以上であれば、耐熱性を合格とした。
(iii)難燃性
試験体に対し、ＵＬ７５８に準拠した垂直燃焼試験（ＶＷ−１）を行った。１分以内に自己消化したものを合格とした。自己消化までの時間が１分を超えたものを不合格とした。難燃性の評価結果を上記表１に示す。表１において○は合格を意味し、×は不合格を意味する。
(iv)コンパウンド価格
エチレン−アクリル酸エチル共重合体のコンパウンド価格は、テトラフルオロエチレンと炭素数が２以上４以下のα―オレフィンとの共重合体のコンパウンド価格より顕著に低い。そのため、樹脂成分におけるエチレン−アクリル酸エチル共重合体の質量比が２質量％以上であれば、絶縁組成物のコンパウンド価格が低いと判断した。樹脂成分におけるエチレン−アクリル酸エチル共重合体の質量比が２質量％未満であれば、絶縁組成物のコンパウンド価格が高いと判断した。コンパウンド価格についての判断結果を上記表１に示す。
（３−４）被覆層の評価結果
上記表１に示すように、実施例１〜４の絶縁組成物は、引張特性、耐熱性、及び難燃性のいずれにおいても良好であった。また、実施例１〜４の絶縁組成物は、コンパウンド価格が低い。
比較例１の絶縁組成物は、引張特性、耐熱性、及び難燃性において劣っていた。その理由は、樹脂成分におけるエチレン−アクリル酸エチル共重合体の質量比が過度に高いためであると推測される。
比較例２の絶縁組成物は、コンパウンド価格が高い。その理由は、樹脂成分がテトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体のみから成るためである。
比較例３の絶縁組成物は、難燃性において劣っていた。その理由は、すず酸亜鉛の含有量が過度に少ないためであると推測される。
比較例４の絶縁組成物は、耐熱性において劣っていた。その理由は、すず酸亜鉛の含有量が過度に多いためであると推測される。
比較例５の絶縁組成物は、難燃性において劣っていた。その理由は、エチレンビス（ペンタブロモベンゼン）の含有量が過度に少ないためであると推測される。
比較例６の絶縁組成物は、耐熱性において劣っていた。その理由は、エチレンビス（ペンタブロモベンゼン）の含有量が過度に多いためであると推測される。
４．他の実施形態
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
（１）上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
（２）上述した絶縁組成物及び電線の他、絶縁組成物の製造方法、電線の製造方法、電線を構成要素とするシステム等、種々の形態で本開示を実現することもできる。
１…電線、２…導体、３…被覆層

Claims (1)

  1. 導体と、
    前記導体を被覆する被覆層と、
    を備える電線であって、
    前記被覆層は、
    １００質量部の樹脂成分と、
    ２質量部以上２０質量部以下のすず酸亜鉛と、
    ０．３質量部以上１０質量部以下のエチレンビス（ペンタブロモベンゼン）と、
    を含み、
    前記樹脂成分は、（ａ）テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体、及び（ｂ）エチレン−アクリル酸エチル共重合体を含み、
    前記樹脂成分における前記（ａ）成分の質量比は７０質量％以上９８質量％以下であり、
    前記樹脂成分における前記（ｂ）成分の質量比は２質量％以上３０質量％以下である絶縁組成物からなる電線。
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