JP2009004335A - 絶縁電線及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた耐摩耗性及び引張伸び特性を有する絶縁電線及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ポリブチレンナフタレート樹脂（ＰＢＮ）を６０重量％を超えて含む樹脂組成物が、絶縁体として押出温度２９０℃〜３１０℃で導体に被覆されている絶縁電線である。前記樹脂組成物には、スチレンとジエン系化合物とのブロック共重合体を水素添加して飽和させた水添ブロック共重合体（例えば、ＳＥＢＳ）と、ポリオレフィン（例えば、ＬＬＤＰＥ）又は／及びグリシジル基を有する化合物（例えば、ＥＧＭＡ）とが含まれていてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁電線及びその製造方法に関し、更に詳しくは、ポリブチレンナフタレート樹脂を主成分とする樹脂組成物を絶縁体に用いた絶縁電線及びその製造方法に関する。

従来、電気絶縁材料としては、通常ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）からなる絶縁材料を使用してきた。ＰＶＣ製の絶縁材料は高い実用特性を有し、かつ安価であるという面で優れている。
しかし、ＰＶＣからなる絶縁材料を廃棄後焼却すると、塩素を含んだガスが発生する等の廃棄物処理に伴う環境汚染の問題が生じる。また、自動車や電車などの輸送分野においては、省エネルギーを図るための車体の軽量化及び配線の省スペース化に伴って絶縁電線の軽量・薄肉化が求められている。しかし、ＰＶＣ材料では、電線の軽量・薄肉化の促進に対して、難燃性、耐熱性、耐摩耗性などの点で満足なものではなかった。

一方、ＰＶＣ以外の材料としては、汎用エンジニアリングプラスチックポリマーであるポリエステル樹脂、その中でも特に結晶性のポリマーであるポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂が使用されるようになっている。ＰＢＴ樹脂は、焼却しても塩素を含んだガスは発生せず、廃棄物処理に伴う環境汚染の問題が起こりにくい。また、耐熱性・耐摩耗性・電気特性・耐薬品性・成形性に優れ、吸水性が小さく寸法安定性に優れ、難燃化が比較的容易であることから、自動車、電気・電子、絶縁材、ＯＡ分野等幅広い分野で使用されている（例えば、特許文献１参照）。ＰＢＴ樹脂は、上記特長を有していることから、難燃性や耐摩耗性を維持しながら、電線の軽量・薄肉化を達成できる見通しがある。
しかしながら、近年、電線の絶縁材料に対して、更なる耐熱性・機械的特性の向上が望まれるようになっており、ＰＢＴ樹脂では、対応が困難である場合がでてきている。

そこで、更なる高耐熱性・機械的特性の向上が見込める絶縁材料として、ナフタレン骨格を導入したポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂やポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）樹脂が考えられる。従来、ＰＢＮを用いた樹脂組成物に関する記載（特許文献２）、ＰＥＮおよびＰＢＮを用いた絶縁電線に関する記載（特許文献３）がある。

特開２００２−３４３１４１号公報 特開平６−１０７９１７号公報 特開２００４−１９３１１７号公報

ＰＥＮ樹脂は、耐熱性・機械的強度に優れた材料であるが、非常に剛直であるため、電線・ケーブル材料としては、可撓性・伸び特性の点で不向きな材料である。
ＰＢＮ樹脂は、上記ＰＢＴ樹脂に比べて耐熱性に優れ、機械的強度においても非常に優れた材料である。ところで、電線を被覆する絶縁体には、電線の軽量・薄肉化を図るために、十分な耐摩耗性や引張り伸び特性が要求される。しかしながら、従来、上記特許文献２、３にも、これら特性を実現させるための具体的な検討や提示は全くなされていない。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、優れた耐摩耗性及び引張り伸び特性を有するＰＢＮ樹脂を主成分とする絶縁体を用いた絶縁電線及びその製造方法を提供することにある。

本発明の第一の態様は、ポリブチレンナフタレート樹脂を６０重量％を超えて含む樹脂組成物が、絶縁体として押出温度２９０℃〜３１０℃で導体に被覆されていることを特徴とする絶縁電線である。

本発明の第二の態様は、第一の態様に記載の絶縁電線において、前記ポリブチレンナフタレート樹脂を６０重量％を超えて含む樹脂組成物には、スチレンとジエン系化合物とのブロック共重合体を水素添加して飽和させた水添ブロック共重合体と、ポリオレフィン又は／及びグリシジル基を有する化合物とが含まれていることを特徴とする。

本発明の第三の態様は、ポリブチレンナフタレート樹脂が６０〜１００重量％未満と、スチレンとジエン系化合物とのブロック共重合体を水素添加して飽和させた水添ブロック共重合体が０〜２０重量％と、ポリオレフィン又は／及びグリシジル基を有する化合物が０〜２０重量％と、を有するポリブチレンナフタレート樹脂を主成分とする樹脂組成物を、電線の絶縁体に用いたことを特徴とする絶縁電線である。

本発明の第四の態様は、第二または第三の態様に記載の絶縁電線において、前記水添ブロック共重合体が、ＰＳ−ポリエチエン／ブチレン−ＰＳトリブロック共重合体であることを特徴とする。

本発明の第五の態様は、第二乃至第四のいずれかの態様に記載の絶縁電線において、前記ポリオレフィンが低密度ポリエチレンであり、前記グリシジル基を有する化合物がエチレン−グリシジルメタクリレート共重合体であることを特徴とする。

本発明の第六の態様は、第二乃至第五のいずれかの態様に記載の絶縁電線において、前記樹脂組成物には、メラミンシアヌレートが添加されていることを特徴とする。

本発明の第七の態様は、第一乃至第六のいずれかの態様に記載の絶縁電線において、前記絶縁体の厚みが０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にあることを特徴とする。

本発明の第八の態様は、第一乃至第七のいずれかの態様に記載の前記樹脂組成物を、押出機のヘッド部の温度を２９０℃〜３１０℃の範囲内の所定の温度に制御して押出成形により導体に被覆するようにしたことを特徴とする絶縁電線の製造方法である。

本発明によれば、優れた耐摩耗性及び引張り伸び特性を有する絶縁電線が得られる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の一実施形態の絶縁電線は、ポリブチレンナフタレート樹脂を６０重量％を超えて含む樹脂組成物が、絶縁体として押出温度２９０℃〜３１０℃で導体に被覆されているものである。
前記樹脂組成物には、スチレンとジエン系化合物とのブロック共重合体を水素添加して飽和させた水添ブロック共重合体と、ポリオレフィン又は／及びグリシジル基を有する化合物とが含まれていてもよい。

上記実施形態で用いられるＰＢＮ樹脂は、ナフタレンジカルボン酸、好ましくはナフタレン−２，６−ジカルボン酸を主たる酸成分とし、ジオール、好ましくは１，４−ブタンジオールを主たるグリコール成分とし、これら酸成分とグリコール成分とから合成されるＰＢＮ樹脂を主成分としたポリエステル樹脂であれば、従来既知のものであってもよく、
その分子構造は特に限定されない。
また、上記ＰＢＮ樹脂の固有粘度は、０．６ｄｌ／ｇ以上であることが好ましい。ＰＢＮ樹脂の固有粘度が低いものは、機械的特性に劣るためである。
また、ＰＢＮ樹脂組成物のうち、ＰＢＮ含有量は６０重量％を超えることが好ましい。６０重量％以下であると、他に含まれる樹脂等の特性によっては、ＰＢＮ樹脂が有する優れた耐熱性及び耐摩耗性・引張り伸び特性を損なう可能性があるためである。更には、樹脂組成物のＰＢＮ樹脂の含有量は７０〜１００重量％であるのがより好ましい。

上記水添ブロック共重合体は、スチレンと、ブタジエンやイソプレンなどのジエン系化合物とのブロック共重合体における二重結合を水素添加して飽和させた水添ブロック共重合体である。この水添ブロック共重合体には、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−ブタジエン−ゴム状共重合体（ＳＢＲ）等のスチレン−ブタジエンブロック共重合体、或いはスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、スチレン−イソプレンゴム状共重合体（ＳＩＲ）等のスチレン−イソプレンブロック共重合体における二重結合を水素添加して飽和させた水添ブロック共重合体が挙げられる。特に、水添ブロック共重合体としては、ＰＳ−ポリエチエン／ブチレン−ＰＳトリブロック共重合体（ＳＥＢＳ）が好ましい。
なお、上記ブロック共重合体は、所望により有機カルボン酸などにより変性されていてもよい。
上記水添ブロック共重合体の樹脂組成物中の含有量は、０〜２０重量％であることが好ましい。上記水添ブロック共重合体の量が２０重量％を超えると、上記樹脂組成物全体に占めるポリエステル含量の割合が少なくなり、本来ポリエステルの持つ優れた耐熱性、耐摩耗性を損なうためである。

上記ポリオレフィンは、例えば低密度ポリエチレンが好ましい。ポリオレフィン組成物の添加量は、０〜２０重量％であることが好ましい。ポリオレフィン組成物が２０重量％を超えると、上記樹脂組成物全体に占めるポリエステル含量の割合が少なくなり、本来ポリエステルの持つ優れた耐熱性、耐摩耗性を損なうためである。

上記グリシジル基を有する化合物は、トリグリシジルシアヌレート、モノアリルジグリシジルシアヌレート、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体などが挙げられるが、特にエチレン−グリシジルメタクリレート共重合体が望ましい。ここでグリシジル基を有する化合物は相溶剤として使用される。
上記グリシジル基を有する化合物の添加量は、０〜２０重量％であることが好ましい。グリシジル基を有する化合物が、上記上限の２０重量％を超えると、上記樹脂組成物を混練する際に反応性が大きくなり、樹脂の溶融粘度が上昇し、混練が困難となる。このため、電線を形成しても、電線外観が著しく劣化する。
更には、ポリオレフィン又は／及びグリシジル基を有する化合物の添加量を０〜２０重量％とするのがより好ましい。

また、難燃性を向上させるために、窒素含有化合物を上記樹脂組成物に添加してもよい。窒素含有化合物は、例えば、メラミンシアヌレート、メラミン、シアヌル酸、イソシアヌル酸、トリアジン誘導体、イソシアヌレート誘導体等が挙げられるが、特にメラミンシアヌレートが望ましい。
メラミンシアヌレートは、粒子状で用いられ、その表面が未処理であっても、カップリング剤（アミノシランカップリング剤、エポキシシランカップリング剤、ビニルシランカップリング剤等）や、高級脂肪酸（ステアリン酸、オレイン酸等）などの表面処理剤により表面処理されていても良い。
上記窒素含有化合物は樹脂組成物１００重量％に対して、５〜４０重量％配合されているのが望ましい。また、５〜３０重量％配合されているのがより望ましい。窒素含有化合
物が４０重量％を超えると、樹脂組成物の耐摩耗性が低下し、一方、５重量％よりも少なくなると、充分な難燃効果を得ることができない。

更に、上記樹脂組成物に、成形加工性や成形品の物性を改良・調整するために、上記樹脂組成物に要求される特性を損なわない範囲の量で、その他の樹脂や各種の添加剤を配合することができる。添加剤としては、例えば、酸化防止剤、強化材、充填材、熱安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、顔料、染料、可塑剤、結晶核剤、加水分解防止剤等を挙げることができる。

また、本発明の他の実施形態の絶縁電線は、ＰＢＮ樹脂が６０〜１００重量％未満と、スチレンとジエン系化合物とのブロック共重合体を水素添加して飽和させた水添ブロック共重合体が０〜２０重量％と、ポリオレフィン又は／及びグリシジル基を有する化合物が０〜２０重量％と、を有するＰＢＮ樹脂を主成分とする樹脂組成物を、電線の絶縁体に用いたものである。

次に、本発明に係る絶縁電線の製造方法の一実施形態を説明する。
この絶縁電線の製造方法には、公知の方法を用いることができ、例えば、通常の押出成形ラインを用い、樹脂組成物を溶融混練し、導体にＰＢＮ樹脂を主成分とする組成物を押し出して作製することができる。溶融混練には、例えばバッチ式混練機や二軸スクリュー押出機などが用いられる。押出成形ラインには、例えば二軸押出機が用いられる。なお、押出成形ラインには二軸以外のものを用いてもよい。この二軸押出機によって、溶融混練した樹脂組成物を二軸押出機のヘッド部の温度を２９０℃〜３１０℃の範囲内の所定温度に制御して押し出し、押出温度２９０℃〜３１０℃の樹脂組成物によって導体を被覆する。

前記導体としては、銅線を単線で用いても複数からなる撚り線や編み線として用いても良い。銅線は溶融メッキや電解による錫メッキが施されていても良い。また、絶縁電線は、導体の外周を樹脂組成物が被覆していればよく、他の形態としては、導体の外周を樹脂組成物で被覆し、更にその外周をシース層で被覆した構造のもの、或いは、導体を樹脂組成物で被覆したものを複数本撚り合わせ、それらの外周をシース層で被覆した構造のものなどがある。

また、上記樹脂組成物の押出温度は２９０℃〜３１０℃の範囲にするのが好ましい。３１０℃を超えると樹脂組成物が一部分解したり、ＰＢＮ分子量が低下し、コブ状の異物や電線外径の異常を引き起こす可能性がある。また、２９０℃を下回ると、ＰＢＮ樹脂が完全に溶融せず、外観不良の原因につながるおそれや押出不能になる可能性がある。

また、導体を被覆している上記樹脂組成物からなる絶縁体の厚みは、電線の軽量・薄肉化を図るべく、０．０１ｍｍから０．３ｍｍの範囲にあるのが好ましい。絶縁体の厚みが０．０１ｍｍを下回ると、耐摩耗性を維持するのが難しくなる。また、導体の直径は０．１ｍｍから２ｍｍの範囲にあるのが好ましい。なお、導体の断面形状は丸形状に限らず、板状の銅板よりスリット加工したり、丸線を圧延したりして得た平角状であってもかまわない。

上述した実施形態の絶縁電線は、優れた耐摩耗性及び引張伸び特性を有するＰＢＮ樹脂を主成分とする樹脂組成物を絶縁体に用いているので、軽量化・薄肉化しても、機械的強度および耐熱性に優れた絶縁電線が得られ、例えば自動車や電車などの車両用電線に好適である。

以下に実施例を説明する。
図１に、実施例及び比較例における樹脂組成物の配合、押出温度および各種特性評価試験の結果を示す。評価試験に用いた試料は以下のように製造した。

図１に示す実施例及び比較例の樹脂組成物において、ポリブチレンナフタレート樹脂（ＰＢＮ）には、帝人化成製のＴＱＢ−ＯＴ（商品名）を用いた。図１に示す配合で組成物を混合し、二軸押出機を用いて２９０℃で溶融混練し、得られた混練物を米粒状の大きさまで粉砕しペレット化し、真空乾燥機で１２０℃、１０時間、真空乾燥させた。次に、上記工程で得られた樹脂組成物を、直径１．３ｍｍの錫メッキ軟銅線の周囲に０．３ｍｍの被覆厚で押出成形した。押出成形には、直径がそれぞれ４．２ｍｍ、２．０ｍｍのダイス、ニップルを使用し、押出速度は５ｍ／ｍｉｎ、押出温度はシリンダ部を２７０℃〜２９０℃とし、ヘッド部を２８０〜３２０℃とした。

なお、図１の略号は以下の通りである。
ＳＥＢＳ：ＰＳ−ポリエチエン／ブチレン−ＰＳトリブロック共重合体
ＬＬＤＰＥ：直線型低密度ポリエチレン
ＥＧＭＡ：エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体

特性評価試験は以下の方法により行った。
（１）引張伸び試験
上記絶縁電線の試料から銅線を抜き取り、チューブ状の試料片（外径１．９ｍｍ、内径１．３ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）を作製して、この試料を用いて引張伸び試験を行った。引張伸び試験は、ＪＩＳ Ｃ ３００５に従い、試料片を引張速度２００ｍｍ／分にて実施した。引張伸び率が２００％以上のものを“○（合格）”とし、それ以外のものを“×（不合格）”とした。
引張伸び率は下記式で算出する。
引張伸び率（％）＝［（引張試験後の試料長）−（引張試験前の試料長）］×１００／（引張試験前の試料長）

（２）耐摩耗性試験
上記のように作製された絶縁電線（絶縁体の被覆厚０．３ｍｍ、長さ約６０ｃｍ）に対し、常温の雰囲気で摩耗試験機を用いて耐摩耗性試験を行った。この耐摩耗性試験は、図２に示すように、絶縁電線１にその上方から摩耗試験機の９０°シャープエッジ４を当て、９０°シャープエッジ４により荷重２ポンド（９０７ｇ）を加えて絶縁電線１を押しつけた。この荷重を加えた状態で、絶縁電線１をその長さ方向に往復動作を行わせ、絶縁電線１の絶縁体３が摩耗し９０°シャープエッジ４が導体２と接触して短絡するまでの往復動作の回数（サイクル）を測定した。なお、絶縁電線１の導体２と９０°シャープエッジ４との間には、電源５及び短絡を検出するためのランプなど（図示せず）が接続されている。
短絡するまでの往復動作の回数（サイクル）が１００回以上のものを “○（合格）”、１００回未満のものを“×（不合格）”とした。

実施例１〜５の樹脂組成物は、上記引張伸び率、耐摩耗性の実験評価の結果において、全て“○”であった。
しかしながら、比較例１〜５で得られた組成物は、目標とする特性を得ることができなかった。
比較例１の押出温度が２８０℃と低い場合、伸び特性がなく引張伸び率が０％となった。これは、ＰＢＮ樹脂の溶融不十分によるものと考えられる。一方、比較例２の押出温度が３２０℃と高い場合、引張伸び率が８０％と著しく小さかった。また、比較例３のＰＢＮ含有量が規定量より少ない場合、比較例４のＳＥＢＳが規定量より多い場合では、一応
、伸び特性は満足するが、耐摩耗性が不十分であった。また、比較例５のＥＧＭＡ含有量が多すぎる場合、電線外観が著しく凸凹となり、評価不能であった。

実施例及び比較例における樹脂組成物の配合、押出温度および各種特性評価試験の結果を示す図である。 耐摩耗性試験の方法を示す説明図である。

符号の説明

１ 絶縁電線
２ 導体
３ 絶縁体
４ ９０°シャープエッジ
５ 電源

Claims (8)

1. ポリブチレンナフタレート樹脂を６０重量％を超えて含む樹脂組成物が、絶縁体として押出温度２９０℃〜３１０℃で導体に被覆されていることを特徴とする絶縁電線。
2. 前記ポリブチレンナフタレート樹脂を６０重量％を超えて含む樹脂組成物には、スチレンとジエン系化合物とのブロック共重合体を水素添加して飽和させた水添ブロック共重合体と、ポリオレフィン又は／及びグリシジル基を有する化合物とが含まれていることを特徴とする請求項１に記載の絶縁電線。
3. ポリブチレンナフタレート樹脂が６０〜１００重量％未満と、スチレンとジエン系化合物とのブロック共重合体を水素添加して飽和させた水添ブロック共重合体が０〜２０重量％と、ポリオレフィン又は／及びグリシジル基を有する化合物が０〜２０重量％と、を有するポリブチレンナフタレート樹脂を主成分とする樹脂組成物を、電線の絶縁体に用いたことを特徴とする絶縁電線。
4. 前記水添ブロック共重合体が、ＰＳ−ポリエチレン／ブチレン−ＰＳトリブロック共重合体であることを特徴とする請求項２乃至３のいずれかに記載の絶縁電線。
5. 前記ポリオレフィンが低密度ポリエチレンであり、前記グリシジル基を有する化合物がエチレン−グリシジルメタクリレート共重合体であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の絶縁電線。
6. 前記樹脂組成物には、メラミンシアヌレートが添加されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の絶縁電線。
7. 前記絶縁体の厚みが、０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の絶縁電線。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の前記樹脂組成物を、押出機のヘッド部の温度を２９０℃〜３１０℃の範囲内の所定の温度に制御して押出成形により導体に被覆するようにしたことを特徴とする絶縁電線の製造方法。

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