JP2010272407A - Heat-resistant electric wire for in-apparatus wiring - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、家電機器、特に調理用機器の機器内配線用電線として好適に使用される耐熱性、耐湿熱性に優れる電線に関する。 The present invention relates to an electric wire excellent in heat resistance and moist heat resistance, which is suitably used as an in-device wiring electric wire for home appliances, particularly cooking appliances.
電子レンジ、ガスレンジ、ＩＨクッキングヒータなどの調理用機器における機器内配線用電線として、最高使用温度（最高許容温度）が１４０〜１６０℃程度以上で耐湿熱性に優れ、かつ安価な電線の要求がある。 There is a demand for an electric wire for in-apparatus wiring in cooking equipment such as a microwave oven, a gas range, an IH cooking heater, etc., which has a maximum use temperature (maximum allowable temperature) of about 140 to 160 ° C. and has excellent moisture and heat resistance and is inexpensive. .
従来、この種の用途には、シリコーンゴム、あるいはフッ素樹脂をベースとしたゴム・プラスチック組成物を絶縁材料として用いた電線が一般に使用されている（例えば、特許文献１参照。）。前者のシリコーンゴムをベースとしたものは最高使用温度が１８０℃程度であり、また、後者のフッ素樹脂をベースとしたものは最高使用温度が２００℃程度であり、いずれも優れた耐熱性、耐湿熱性を有している。 Conventionally, an electric wire using a silicone rubber or a rubber / plastic composition based on a fluororesin as an insulating material is generally used for this type of application (see, for example, Patent Document 1). The former based on silicone rubber has a maximum operating temperature of about 180 ° C, and the latter based on fluororesin has a maximum operating temperature of about 200 ° C. Both have excellent heat and humidity resistance. It has thermal properties.
しかしながら、シリコーンゴムもフッ素樹脂も非常に高価であるうえに、シリコーンゴムは、導体外周に被覆するにあたり熱風加硫装置などの特殊な設備を必要とする難点がある。また、シリコーンゴムは、引張強度や引裂強度などの機械的強度がやや不十分であるという問題もある。 However, both silicone rubber and fluororesin are very expensive, and silicone rubber has a problem that special equipment such as a hot air vulcanizer is required to coat the outer periphery of the conductor. Silicone rubber also has a problem that mechanical strength such as tensile strength and tear strength is slightly insufficient.
一方、フッ素樹脂は、強靭で機械的強度にも優れているものの柔軟性に乏しいという問題がある。この点を改良したいわゆる軟質フッ素樹脂と称するものも開発されているが、価格は一段と高くなり、製品価格の上昇を招くという点で必ずしも好ましいものではない。 On the other hand, a fluororesin has a problem that it is tough and excellent in mechanical strength but lacks flexibility. Although what is called a soft fluororesin which improved this point is also developed, the price becomes higher and it is not necessarily preferable in that the product price increases.
本発明はこのような従来技術の課題を解決するためになされたもので、最高使用温度（最高許容温度）が１４０〜１６０℃程度以上で耐湿熱性に優れ、また可撓性や機械的特性なども良好で、さらに価格も安価な絶縁材料を用いた、家電機器の機器内配線用耐熱電線を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and has a maximum use temperature (maximum allowable temperature) of about 140 to 160 ° C. and excellent in moisture and heat resistance, as well as flexibility and mechanical properties. Another object is to provide a heat-resistant electric wire for in-device wiring of household electrical appliances using an insulating material that is favorable and inexpensive.
本発明の第１の態様である機器内配線用耐熱電線は、導体外周に、結晶性芳香族ポリエステルとポリラクトンのブロック共重合体を少なくとも９０質量％以上含有する絶縁体層を備えることを特徴とするものである。 The heat-resistant electric wire for in-apparatus wiring according to the first aspect of the present invention is characterized in that an insulator layer containing at least 90% by mass or more of a block copolymer of crystalline aromatic polyester and polylactone is provided on the outer periphery of the conductor. To do.
本発明の第２の態様は、第１の態様である機器内配線用耐熱電線において、前記絶縁体層は、実質的に前記ブロック共重合体からなることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the heat resistant electric wire for in-device wiring according to the first aspect, the insulator layer is substantially composed of the block copolymer.
本発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様である機器内配線用耐熱電線において、結晶性芳香族ポリエステルがポリブチレンテレフタレートであり、ポリラクトンがポリカプロラクトンであることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the heat resistant electric wire for in-device wiring according to the first aspect or the second aspect, the crystalline aromatic polyester is polybutylene terephthalate, and the polylactone is polycaprolactone. To do.
本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様のいずれかの態様である機器内配線用耐熱電線において、前記ブロック共重合体は、ポリラクトン含有量が１〜３０質量％であることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the heat resistant wire for in-device wiring according to any one of the first to third aspects, the block copolymer has a polylactone content of 1 to 30% by mass. It is characterized by being.
本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様のいずれかの態様である機器内配線用耐熱電線において、結晶性芳香族ポリエステルがポリブチレンテレフタレートであり、前記ブロック共重合体は、融点が１７０℃以上、引張強さが２０ＭＰａ以上、伸びが５００％以上、曲げ弾性率が６０ＭＰａ以上で、かつビカット軟化点が１４０℃以上であることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the heat resistant wire for in-device wiring according to any one of the first to fourth aspects, the crystalline aromatic polyester is polybutylene terephthalate, and the block copolymer Has a melting point of 170 ° C. or higher, a tensile strength of 20 MPa or higher, an elongation of 500% or higher, a flexural modulus of 60 MPa or higher, and a Vicat softening point of 140 ° C. or higher.
本発明によれば、最高使用温度（最高許容温度）が１４０〜１６０℃程度以上で耐湿熱性に優れ、また可撓性や機械的特性なども良好で、かつ価格も安価な絶縁材料を用いた、家電機器の機器内配線用耐熱電線を得ることができる。 According to the present invention, an insulating material having a maximum use temperature (maximum allowable temperature) of approximately 140 to 160 ° C. or higher, excellent heat and humidity resistance, good flexibility and mechanical properties, and low cost is used. Thus, a heat-resistant electric wire for in-device wiring of home appliances can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
まず、本発明に使用される結晶性芳香族ポリエステルとポリラクトンのブロック共重合体（以下、単にポリエステル・ポリラクトンブロック共重合体という場合もある）について説明する。 First, the crystalline aromatic polyester and polylactone block copolymer used in the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as a polyester / polylactone block copolymer) will be described.
この結晶性芳香族ポリエステルとポリラクトンのブロック共重合体は、結晶性芳香族ポリエステルをハードセグメントとし、ポリラクトンをソフトセグメントとする共重合体であり、例えば、結晶性芳香族ポリエステルとラクトン類とを連続的に反応させることによって得られる。 This block copolymer of crystalline aromatic polyester and polylactone is a copolymer having crystalline aromatic polyester as a hard segment and polylactone as a soft segment. For example, a crystalline aromatic polyester and a lactone are continuously formed. Can be obtained by reaction.
ここで、結晶性芳香族ポリエステルは、主たる繰り返し単位中に少なくとも１種の芳香族基とエステル結合を有する重合体であり、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリブチレン−２，６−ナフタレートなどが挙げられる。また、これらのポリエステルにイソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸、ｐ−オキシ安息香酸などが共重合された共重合ポリエステルなどが挙げられ、さらに、これらの混合物などが挙げられる。結晶性芳香族ポリエステルとしては、なかでもポリブチレンテレフタレートが、結晶性に優れており特に好ましい。
Here, the crystalline aromatic polyester is a polymer having at least one aromatic group and an ester bond in the main repeating unit. For example, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT),
また、ラクトン類は、開環重合が可能な環状エステルであり、種々の４〜１２員環ラクトンや、グリコリド、ラクチドなどが挙げられる。これらのなかでもε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、β−プロピオラクトン、グリコリドやこれらのアルキル化物、例えばβ−メチル−δ−バレロラクトン、ラクチドなどが好ましい。ラクトン類としては、ε−カプロラクトンが特に好ましい。 Lactones are cyclic esters capable of ring-opening polymerization, and examples thereof include various 4- to 12-membered ring lactones, glycolide, and lactide. Of these, ε-caprolactone, δ-valerolactone, β-propiolactone, glycolide and alkylated products thereof, such as β-methyl-δ-valerolactone and lactide are preferable. As the lactone, ε-caprolactone is particularly preferable.
このような結晶性芳香族ポリエステルとポリラクトンのブロック共重合体は、両セグメント成分の結晶性芳香族ポリエステルとポリラクトンとを単にブレンドしたものに比べ、耐熱性、耐湿熱性、耐衝撃性、耐油性などに優れているうえに、加工も容易である。また、結晶性芳香族ポリエステルの共重合成分としてポリエーテルを用いたブロック共重合体が知られているが、このような結晶性芳香族ポリエステルとポリエーテルのブロック共重合体に比べ、結晶性芳香族ポリエステルとポリラクトンのブロック共重合体は、耐熱性、耐湿熱性に優れている。 Such a block copolymer of crystalline aromatic polyester and polylactone has heat resistance, moist heat resistance, impact resistance, oil resistance, etc. compared to a simple blend of crystalline aromatic polyester and polylactone of both segment components. In addition, it is easy to process. Further, a block copolymer using a polyether as a copolymer component of the crystalline aromatic polyester is known. Compared to such a block copolymer of a crystalline aromatic polyester and a polyether, the crystalline aromatic polyester is used. Group polyester and polylactone block copolymers are excellent in heat resistance and moist heat resistance.
なお、結晶性芳香族ポリエステルとポリラクトンのブロック共重合体におけるポリラクトンの割合は、１〜３０質量％であることが好ましく、２〜２５質量％であることがより好ましい。ポリラクトンの割合が１質量％未満では、可撓性、耐湿熱性 耐衝撃性などが低下し、逆に３０質量％を超えると、耐熱性、耐油性などが低下する。 In addition, it is preferable that the ratio of polylactone in the block copolymer of crystalline aromatic polyester and polylactone is 1-30 mass%, and it is more preferable that it is 2-25 mass%. If the proportion of polylactone is less than 1% by mass, flexibility, moist heat resistance, impact resistance and the like are lowered. Conversely, if it exceeds 30% by mass, heat resistance and oil resistance are lowered.
本発明において使用される結晶性芳香族ポリエステルとポリラクトンのブロック共重合体は、融点が１７０℃以上、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して測定される引張強さが２０ＭＰａ以上、同伸びが５００％以上、ＪＩＳ Ｋ ７１７１に準拠して測定される曲げ弾性率が６０ＭＰａ以上で、かつＪＩＳ Ｋ ７２０６（Ａ５０）に準拠して測定されるビカット軟化点が１４０℃以上であることが好ましい。融点が１７０℃未満では、耐熱性が不十分となる。また、引張強さが２０ＭＰａ未満では、機器内配線用耐熱電線に必要な機械的強度が不十分となり、伸びが５００％未満では、同様に機器内配線用耐熱電線に必要な機械的強度が不十分となり、屈曲性などに問題が生ずるおそれがある。さらに、ビカット軟化点が１４０℃未満であると、耐熱変形性が不十分となる。より好ましくは、融点が１７０〜２２０℃であり、引張強さが２０〜３０ＭＰａであり、同伸びが５００〜８００％であり、曲げ弾性率が６０〜４００ＭＰａであり、ビカット軟化点が１４０〜２１０℃である。 The block copolymer of crystalline aromatic polyester and polylactone used in the present invention has a melting point of 170 ° C. or higher, a tensile strength measured in accordance with JIS K 7113 of 20 MPa or more, and an elongation of 500% or more, It is preferable that the flexural modulus measured according to JIS K 7171 is 60 MPa or more and the Vicat softening point measured according to JIS K 7206 (A50) is 140 ° C. or more. When the melting point is less than 170 ° C., the heat resistance is insufficient. Further, if the tensile strength is less than 20 MPa, the mechanical strength required for the heat resistant electric wire for in-device wiring becomes insufficient, and if the elongation is less than 500%, the mechanical strength required for the heat-resistant electric wire for in-device wiring is not sufficient. It may be sufficient, and there may be a problem in flexibility. Furthermore, when the Vicat softening point is less than 140 ° C., the heat distortion resistance becomes insufficient. More preferably, the melting point is 170 to 220 ° C., the tensile strength is 20 to 30 MPa, the elongation is 500 to 800%, the flexural modulus is 60 to 400 MPa, and the Vicat softening point is 140 to 210. ° C.
本発明において好適に使用される結晶性芳香族ポリエステルとポリラクトンのブロック共重合体としては、下記一般式（Ｉ）で表わされるポリブチレンテレフタレート・ポリカプロラクトンブロック共重合体が挙げられる。
耐熱性と柔軟性を両立させる観点から、一般式（Ｉ）中、ｍおよびｎは、ｍとｎの比について、ｍ／ｎ＝０．８〜４．５であることが好ましい。
Examples of the block copolymer of crystalline aromatic polyester and polylactone that are preferably used in the present invention include polybutylene terephthalate / polycaprolactone block copolymers represented by the following general formula (I).
From the viewpoint of achieving both heat resistance and flexibility, in the general formula (I), m and n are preferably m / n = 0.8 to 4.5 with respect to the ratio of m to n.
本発明において好適に使用される結晶性芳香族ポリエステルとポリラクトンのブロック共重合体の市販品を例示すると、例えば、ＰＬＡＣＣＥＬ ＢＬ６７０７（ダイセル化学工業（株）製 商品名；融点２０２℃、引張強さ２９ＭＰａ、伸び６８０％、曲げ弾性率１４０ＭＰａ、ビカット軟化点１８２℃、ＭＩ６ｇ／１０分）、ＰＬＡＣＣＥＬ ＢＬ７７０７（ダイセル化学工業（株）製 商品名；融点２０８℃、引張強さ３０ＭＰａ、伸び６２０％、曲げ弾性率２２０ＭＰａ、ビカット軟化点１９５℃、ＭＩ７ｇ／１０分）などが挙げられる。 Examples of commercially available block copolymers of crystalline aromatic polyester and polylactone that are preferably used in the present invention include, for example, PLACEL BL6707 (trade name, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd .; melting point: 202 ° C., tensile strength: 29 MPa. , Elongation 680%, flexural modulus 140 MPa, Vicat softening point 182 ° C., MI 6 g / 10 min), PLACEL BL7707 (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) trade name; 220 MPa, Vicat softening point 195 ° C., MI 7 g / 10 min) and the like.
次に、上記結晶性芳香族ポリエステルとポリラクトンのブロック共重合体を用いた本発明に係る機器内配線用耐熱電線の実施形態を図面を用いて説明する。 Next, an embodiment of the heat resistant electric wire for in-device wiring according to the present invention using the block copolymer of crystalline aromatic polyester and polylactone will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の機器内配線用耐熱電線の一実施形態を示す横断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a heat-resistant electric wire for in-device wiring of the present invention.
図１において、符号１は、例えば断面積が２ｍｍ２からなる銅撚線導体を示し、この銅撚線導体１上には、前述した結晶性芳香族ポリエステルとポリラクトンのブロック共重合体を押出被覆することによって例えば厚さ０．８ｍｍの絶縁体層２が形成されている。
In FIG. 1,
絶縁体層２には、１０質量％を超えない範囲で、好ましくは８質量％を超えない範囲で、上記ポリエステル・ポリラクトンブロック共重合体と相溶性の良いポリマーや、難燃剤、酸化防止剤、加水分解防止剤、加工助剤、着色剤、安定剤などの添加剤を含有させることができる。
ポリエステル・ポリラクトンブロック共重合体と相溶性の良いポリマーとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリブチレン−２，６−ナフタレートなどの結晶性芳香族ポリエステルが挙げられる。
Examples of the polymer having good compatibility with the polyester / polylactone block copolymer include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate,
難燃剤としては、グアニジン系、メラミン系などの窒素系難燃剤、リン酸アンモニウム、赤燐などのリン系難燃剤、リン−窒素系難燃剤、ホウ酸亜鉛などのホウ酸化合物、炭酸カルシウムなどが挙げられる。また、酸化防止剤としては、フェノール系の他、リン系、アミン系などが挙げられ、加水分解防止剤としては、芳香族ポリカルボジイミドなどが挙げられる。 Examples of the flame retardant include nitrogen flame retardants such as guanidine and melamine, phosphorus flame retardants such as ammonium phosphate and red phosphorus, phosphorus-nitrogen flame retardants, boric acid compounds such as zinc borate, and calcium carbonate. Can be mentioned. Examples of the antioxidant include phenols, phosphorus and amines, and examples of the hydrolysis inhibitor include aromatic polycarbodiimide.
なお、これらのポリエステル・ポリラクトンブロック共重合体以外の成分の含有量が過剰になると、所期の耐熱性、耐湿熱性が得られなくなるだけでなく、可撓性や機械的特性なども低下する。 If the content of components other than these polyester / polylactone block copolymers is excessive, not only the desired heat resistance and heat-and-moisture resistance cannot be obtained, but flexibility and mechanical properties are also reduced. .
本実施形態の機器内配線用耐熱電線は、結晶性芳香族ポリエステルとポリラクトンのブロック共重合体を少なくとも９０質量％以上含有する絶縁体層２を備えており、耐熱性、耐湿熱性に優れるとともに、可撓性、機械的特性なども良好である。
The heat-resistant electric wire for in-device wiring of the present embodiment includes the
次に、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples at all.
実施例、比較例１〜３
ポリブチレンテレフタレート・ポリカプロラクトンブロック共重合体（ダイセル化学工業（株）製 商品名 ＰＬＡＣＣＥＬ ＢＬ６７０７；ＰＢＴ／ＰＣＬ系熱可塑性エラストマと表記）、ポリブチレンテレフタレート・ポリエーテルブロック共重合体（東レ・デュポン（株）製 商品名 ハイトレル５５７７Ｒ-０７；ＰＢＴ／ポリエーテル系熱可塑性エラストマ（Ｉ）と表記）、ポリブチレンテレフタレート・ポリエーテルブロック共重合体（東レ・デュポン（株）製 商品名 ハイトレル５０７７；ＰＢＴ／ポリエーテル系熱可塑性エラストマ（II）と表記）、およびシリコーンゴム（信越化学工業（株）製 商品名 ＫＥ-５６２０Ｗ-Ｕ）を、汎用の押出成形機を用いて、断面積２．０ｍｍ２の軟銅撚線導体（７本／０．６ｍｍ）上にそれぞれ押出被覆して０．８ｍｍ厚の絶縁体層を形成し、外径３．４ｍｍの機器内配線用耐熱電線を製造した。
Examples, Comparative Examples 1-3
Polybutylene terephthalate / polycaprolactone block copolymer (trade name PLACEL BL6707 manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd .; expressed as PBT / PCL thermoplastic elastomer), polybutylene terephthalate / polyether block copolymer (Toray DuPont) Product name Hytrel 5577R-07; PBT / polyether thermoplastic elastomer (I)), polybutylene terephthalate / polyether block copolymer (manufactured by Toray DuPont Co., Ltd. Product name Hytrel 5077; PBT / Poly An ether-based thermoplastic elastomer (II)) and silicone rubber (trade name KE-5620W-U, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) using a general-purpose extruder, an annealed copper having a cross-sectional area of 2.0 mm 2 Press on the stranded conductors (7 / 0.6mm) Coated to form an insulating layer of 0.8mm thickness were prepared heat wires for device wiring outer diameter 3.4 mm.
上記実施例および比較例で得られた機器内配線用耐熱電線について、下記に示す方法で引張特性、耐熱性および耐湿熱性を評価した。
［引張特性］
ＪＩＳ Ｃ ３００５に基づき、上記電線の絶縁体から長さ１５０ｍｍの管状試験片を作製し、引張試験（標線５０ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／分）を行い、引張強さおよび伸びを測定した。
［耐熱性］
上記引張試験の場合と同様にして作製した試料をギヤーオーブン（強制循環式空気加熱老化試験機）に入れて１７０℃に加熱し、伸びが初期値の半分（保持率５０％）に低下する時間を求めた。
［耐湿熱性］
上記引張試験の場合と同様にして作製した試料を、１２０℃、１００％ＲＨのプレッシャークッカー試験装置に入れて加熱し、伸びが初期値の半分（保持率５０％）に低下する時間を求めた。
The heat resistance wires for in-device wiring obtained in the above examples and comparative examples were evaluated for tensile properties, heat resistance and moist heat resistance by the following methods.
[Tensile properties]
Based on JIS C 3005, a tubular test piece having a length of 150 mm was produced from the insulator of the electric wire, a tensile test (marked line 50 mm, tensile speed 200 mm / min) was performed, and tensile strength and elongation were measured.
[Heat-resistant]
A sample prepared in the same manner as in the above tensile test is placed in a gear oven (forced circulation type air heating aging tester) and heated to 170 ° C., and the elongation is reduced to half of the initial value (retention rate 50%). Asked.
[Moisture and heat resistance]
A sample prepared in the same manner as in the tensile test was placed in a pressure cooker test apparatus at 120 ° C. and 100% RH and heated, and the time required for the elongation to drop to half of the initial value (retention rate 50%) was determined. .
これらの結果を、使用した絶縁体材料の種類とともに表１に併せ示す。 These results are shown together in Table 1 together with the type of insulator material used.
表１から明らかなように、実施例の機器内配線用耐熱電線は、実用に耐える十分な耐熱性、耐湿熱性を有するとともに、引張特性についてはシリコーンゴムを用いた従来タイプの電線（比較例３）に比べ明らかに向上している。 As is apparent from Table 1, the heat resistant electric wires for in-device wiring of the examples have sufficient heat resistance and moisture heat resistance to withstand practical use, and the conventional type electric wires using silicone rubber (Comparative Example 3) ) Clearly improved.
１…銅撚線導体、２…絶縁体層。
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