JP2012104373A - 絶縁電線 - Google Patents

Abstract

【課題】再生可能なバイオマス資源を用いて環境負荷の低減を図ることができるとともに、バイオマス資源を用いた場合においても耐水性に優れる絶縁電線を提供すること。
【解決手段】バイオマスプラスチックと脱水剤とを含有する樹脂組成物よりなる絶縁体を備えた絶縁電線とする。バイオマスプラスチックとしては、脂肪族ポリエステル、脂肪族ポリエステル誘導体、多糖類、多糖類誘導体などが挙げられ、脂肪族ポリエステルとしては、ポリ乳酸、ポリブチレンスクシネートなどが挙げられ、多糖類としては、セルロースなどが挙げられ、多糖類誘導体としては、酢酸セルロースなどが挙げられる。脱水剤としては、カルボジイミド、ベンゾトリアゾール、スクシンイミド、および、これらの誘導体から選択された１種または２種以上を挙げることができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、絶縁電線に関するものであり、さらに詳しくは、自動車、電気・電子機器等に好適な絶縁電線に関するものである。

従来から、例えば自動車や電気・電子機器等に配線される絶縁電線には、ポリオレフィンなどの化石資源（石油資源）を原料とする樹脂を絶縁体（絶縁被覆）に用いたものが知られている。周知の通り、化石資源は限りある資源である。また、化石資源から生産された製品を焼却廃棄すると、大気中のＣＯ_２濃度の上昇に繋がる。

最近、地球環境への配慮から、バイオマス資源が注目されている。バイオマス資源は、植物等の現生生物由来の、比較的短期間で再生可能な資源である。また、バイオマス資源に含まれる炭素は、そのバイオマスが成長過程で光合成により大気中から吸収されたＣＯ_２に由来するため、バイオマス資源は大気中のＣＯ_２濃度のバランスを維持する面を有する。さらに、バイオマス資源の多くは生分解性を有するため、バイオマス資源から生産されたバイオマスプラスチック製品は、使用後に埋め立て処理できる場合がある。なにより、バイオマス資源を用いることで化石資源の使用量を低減できる。したがって、バイオマス資源を用いることにより、環境負荷の低減を図ることができる。

従来、このようなバイオマスプラスチックは、その機械特性から、主に成形部品に用いる試みはなされているものの、自動車等の電線分野で用いる試みはあまりなされていない（特許文献１など）。

特開２００７−１９１５４７号公報

自動車等の電線分野でバイオマスプラスチックを用いる場合には、電線を配策する場所の特殊性から、電線として求められる各種機械特性の他、耐水性を備えていることが求められる。しかしながら、バイオマスプラスチックは、ポリエステルやセルロースからなるものであり、その分子構造から十分な耐水性を備えていないのが現状である。

本発明が解決しようとする課題は、再生可能なバイオマス資源を用いて環境負荷の低減を図るとともに、バイオマス資源を用いた場合においても耐水性に優れる絶縁電線を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明に係る絶縁電線は、導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁体とを備えた絶縁電線において、前記絶縁体は、バイオマスプラスチックと脱水剤とを含有する樹脂組成物よりなることを要旨とするものである。

本発明に係る絶縁電線において、バイオマスプラスチックとしては、脂肪族ポリエステル、脂肪族ポリエステル誘導体、多糖類、および、多糖類誘導体から選択された１種または２種以上を好適に示すことができる。また、脂肪族ポリエステルとしては、ポリ乳酸およびポリブチレンスクシネートから選択された１種または２種以上を好適に示すことができる。また、多糖類としてはセルロースを、多糖類誘導体としては酢酸セルロースを好適に示すことができる。

本発明に係る絶縁電線において、脱水剤としては、カルボジイミド、ベンゾトリアゾール、スクシンイミド、および、これらの誘導体から選択された１種または２種以上を好適に示すことができる。この際、カルボジイミドとしては、ジシクロヘキシルカルボジイミドを好適に示すことができる。そして、この脱水剤の含有量としては、バイオマスプラスチックを含む樹脂成分１００質量部に対し、０．１〜２０質量部の範囲内であることが好ましい。

本発明に係る絶縁電線によれば、バイオマスプラスチックと脱水剤とを含有する樹脂組成物により絶縁体が構成されているため、環境負荷の低減を図ることができるとともに、バイオマスプラスチックを用いた場合においても耐水性に優れる。これは、バイオマスプラスチックとともに配合する脱水剤が絶縁電線の絶縁体に浸入する水分を取り込み、バイオマスプラスチックに水分が接触しないようにしているためと推察される。

次に、本発明の実施形態について詳細に説明する。

本発明に係る絶縁電線の構成としては、軟銅線等よりなる導体と、導体の外周に被覆された絶縁層とを備えた構成や、導体と、絶縁層と、編組等により構成され、絶縁層の外周に被覆されたシールド導体と、シールド導体の外周に被覆されたシースとを備えた構成などを示すことができる。

本発明においては、バイオマスプラスチックと脱水剤とを含有する樹脂組成物（以下、本組成物ということがある。）よりなる絶縁体を備えている。本組成物よりなる絶縁体は、絶縁電線の絶縁層であっても良いし、絶縁電線のシースであっても良いし、絶縁層とシースの両方であっても良い。

バイオマスプラスチックは、バイオマス資源から生産されるものである。バイオマス資源は、再生可能な、生物由来の有機性資源で化石資源を除いたものである。バイオマスプラスチックは、その構造の一部に、バイオマス資源から生産されたものを含むものであっても良いし、その構造の全部が、バイオマス資源から生産されたものであっても良い。

バイオマスプラスチックとしては、具体的には、脂肪酸ポリエステル、脂肪酸ポリエステル誘導体、多糖類、多糖類誘導体などを挙げることができる。これらは単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。

肪酸ポリエステルとしては、ポリヒドロキシカルボン酸、多価カルボン酸と多価アルコールとのエステル重合体、ポリヒドロキシカルボン酸と多価カルボン酸と多価アルコールとのエステル重合体などを挙げることができる。多糖類としては、セルロースなどを挙げることができる。誘導体とは、脂肪酸ポリエステルあるいは多糖類の末端官能基（カルボキシル基、ヒドロキシル基）を、カルボン酸、アルコール、アミン等により変性したものである。

ヒドロキシカルボン酸としては、例えば乳酸、３−ヒドロキシ酪酸などを挙げることができる。多価カルボン酸としては、コハク酸などを挙げることができる。多価アルコールとしては、１，４−ブタンジオール、１，３−プロパンジオール、多糖類などを挙げることができる。

末端官能基の変性に用いるカルボン酸としては、酢酸などを挙げることができる。また、末端官能基の変性に用いるアルコールとしては、イソプロピルアルコールなどを挙げることができる。また、末端官能基の変性に用いるアミンとしては、ジエチルアミンなどを挙げることができる。変性量は、特に限定されるものではない。

脂肪酸ポリエステルとしては、好ましくは、ポリ乳酸、ポリブチレンスクシネートである。セルロース誘導体としては、好ましくは、酢酸セルロースである。これらのバイオマスプラスチックは、生分解性に優れる。特に、セルロースおよびセルロース誘導体は、木材等から得られるものであり、非可食性であるため、食料とのトレードオフの問題も生じにくい。これらのうちでは、脱水剤との相溶性に優れるなどの観点から、ポリ乳酸が好ましい。

脱水剤としては、カルボジイミド、ベンゾトリアゾール、スクシンイミド、および、これらの誘導体を挙げることができる。これらは単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。これらのうちでは、バイオマスプラスチックの加水分解を防止する効果が特に高いなどの観点から、カルボジイミドおよびその誘導体がより好ましい。

カルボジイミドおよびその誘導体としては、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩、３−（ジメチルアミノ）プロピルエチルカルボジイミド、ｔｅｒｔ−ブチルエチルカルボジイミド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルカルボジイミドなどを挙げることができる。これらのうちでは、量産化しやすいなどの観点から、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミドが好ましい。

ベンゾトリアゾールおよびその誘導体としては、ヒドロキシベンゾトリアゾール、１−ヒドロキシ−７−アザベンゾトリアゾール、１−（メトキシメチル）−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、１−（クロロメチル）−１Ｈ−ベンゾトリアゾールなどを挙げることができる。

スクシンイミドおよびその誘導体としては、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド、Ｎ−ブロモアセトキシスクシンイミド、Ｎ−ブロモスクシンイミド、オルト−（２−クロロベンジルオキシカルボニル）−Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドなどを挙げることができる。

脱水剤の含有量としては、バイオマスプラスチックを含む樹脂成分１００質量部に対し、０．１〜２０質量部の範囲内であることが好ましい。より好ましくは１〜１５質量部の範囲内、さらに好ましくは３〜１５質量部の範囲内である。脱水剤の含有量が０．１質量部未満では、耐水性の向上効果が低下しやすい。一方、脱水剤の含有量が２０質量部を超えても、耐水性の向上効果が高止まりになる。また、バイオマスプラスチックを含む樹脂成分との相溶性が低下して、絶縁体の摩耗性、外観が悪化しやすい。

本組成物においては、樹脂成分がバイオマスプラスチックのみで構成されていても良いし、バイオマスプラスチック以外に、物性を損なわない範囲で、必要に応じて、他の樹脂成分を含有していても良い。他の樹脂成分としては、オレフィン系樹脂などを挙げることができる。

本組成物が他の樹脂成分を含有する場合には、バイオマスプラスチックの含有量としては、特に限定されるものではないが、バイオマス資源を用いて環境負荷の低減を図るなどの観点から、本組成物の樹脂成分中における割合として、１０質量％以上であることが好ましい。より好ましくは１５質量％以上、さらに好ましくは２０質量％以上である。

オレフィン系樹脂は、本組成物中に配合した場合に、本組成物の耐水性を妨げない点などから用いることができる樹脂成分である。バイオマス資源を用いて環境負荷の低減を図るなどの観点から、オレフィン系樹脂の含有量は、本組成物の樹脂成分中における割合として、９０質量％以下であることが好ましい。より好ましくは８５質量％以下である。

オレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンや、エチレン−ビニル酢酸共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）等のエチレン共重合体、プロピレン−ビニル酢酸共重合体、プロピレン−アクリル酸エチル共重合体等のプロピレン共重合体などを挙げることができる。ポリエチレンとしては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、メタロセンポリエチレンなどを挙げることができる。ポリプロピレンとしては、ホモポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、ランダムポリプロピレンなどを挙げることができる。オレフィン系樹脂は、酸無水物やカルボン酸等により変性されていても良いし、変性されていなくても良い。

オレフィン系樹脂としては、耐摩耗性に優れる組成物が得られるなどの観点から、ポリプロピレンである。特に好ましくは、耐寒性と耐摩耗性とのバランスに優れる組成物が得られるなどの観点から、ポリプロピレンのうちでも、ポリエチレンとのブロック共重合体（ブロックポリプロピレン）である。

本組成物中には、上記成分以外に、物性を損なわない範囲で、必要に応じて、添加剤を適宜配合することができる。添加剤としては、例えば、難燃剤、酸化防止剤、銅害防止剤（金属不活性化剤）、紫外線吸収剤、紫外線隠蔽剤、加工助剤（ワックスなど）、顔料、相溶化剤、可塑剤などを挙げることができる。

本組成物の添加剤として配合可能な難燃剤としては、特に限定されるものではない。例えば、金属水和物、窒素系難燃剤、ハロゲン系難燃剤などを挙げることができる。

窒素系難燃剤としては、メラミンイソシアヌレートなどを挙げることができる。窒素系難燃剤の配合量は、樹脂成分１００質量部に対して、通常、５〜１００質量部の範囲であれば、自動車等の絶縁電線に要求される難燃性が十分に確保できる。窒素系難燃剤の配合量は、より好ましくは、ベース樹脂１００質量部に対して、１０〜９５質量部であり、さらに好ましくは１５〜９０質量部である。

ハロゲン系難燃剤としては、エチレンビス（テトラブロモベンゼン）、エチレンビス（ペンタブロモベンゼン）などを挙げることができる。ハロゲン系難燃剤の配合量は、樹脂成分１００質量部に対して、通常、５〜９０質量部の範囲であれば、自動車等の絶縁電線に要求される難燃性が十分に確保できる。ハロゲン系難燃剤の配合量は、より好ましくは、ベース樹脂１００質量部に対して、１０〜８５質量部であり、さらに好ましくは１５〜８０質量部である。

難燃剤として金属水和物を用いる場合には、主に分散性向上を図る観点から、有機高分子により表面処理されていることが好ましい。表面処理剤として用いるのに好適な有機高分子としては、オレフィン系樹脂などが好ましい。

金属水和物の表面処理剤として用いるオレフィン系樹脂としては、バイオマスプラスチックとともに本組成物のマトリックスポリマーとして好適に用いられる樹脂成分として上記したオレフィン系樹脂の他、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン等のα−オレフィンの単独重合体、もしくは相互共重合体、あるいはそれらの混合物等を挙げることができる。

金属水和物の表面処理剤は、カルボン酸等により変性されていても良い。表面処理剤の変性は、例えば、不飽和カルボン酸やその誘導体等を変性剤として用い、上記のαオレフィン重合体等の重合体にカルボキシル基（酸）を導入して酸変性する方法が挙げられる。上記変性剤としては具体的には、不飽和カルボン酸としてはマレイン酸、フマル酸等が挙げられ、その誘導体としては無水マレイン酸（ＭＡＨ）、マレイン酸モノエステル、マレイン酸ジエステル等が挙げられる。変性剤としては、マレイン酸、無水マレイン酸が好ましい。またこれらの変性剤は、単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。

表面処理剤に酸を導入する酸変性方法としては、グラフト重合や直接法等が挙げられる。また、酸変性量としては、変性剤の使用量として、通常、重合体に対して０．１〜２０質量％程度であり、好ましくは０．２〜１０質量％、更に好ましくは０．２〜５質量％である。

金属水和物を表面処理剤で処理する際の表面処理方法は特に限定されず、各種処理方法を用いることができる。金属水和物の表面処理方法としては、例えば、金属水和物の粉砕等と同時に行う方法や、予め粉砕等した金属水和物と表面処理剤を混合して後から処理する方法が挙げられる。また、処理方法としては、溶媒を用いた湿式処理方法、溶媒を用いない乾式処理方法のいずれでもよい。

金属水和物の湿式処理に用いられる溶媒は、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族系炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素等が用いられる。また、金属水和物の表面処理は、本組成物の調製時に、金属水和物とベース樹脂等に表面処理剤を加えて組成物を混練する際に同時に処理を行う方法でもよい。

金属水和物としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウムなどを挙げることができる。このうち、水酸化マグネシウムが特に好ましい。金属水和物の平均粒径は、好ましくは０．１〜２０μｍ、より好ましくは０．２〜１０μｍ、さらに好ましくは０．５〜５μｍである。平均粒径が０．１μｍ未満では、二次凝集が起こりやすく、本組成物の機械特性が低下しやすい。平均粒径が２０μｍを超えると、絶縁電線の外観が悪化しやすい。

金属水和物の配合量は、樹脂成分１００質量部に対して、通常、３０〜２５０質量部の範囲であれば、自動車等の絶縁電線に要求される難燃性が十分に確保できる。金属水和物の配合量は、より好ましくは、ベース樹脂１００質量部に対して、５０〜２００質量部であり、さらに好ましくは６０〜１８０質量部である。

本発明に係る絶縁電線は、例えば、導体の外周に本組成物を押出成形するなどして、製造することができる。本組成物の調製方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができる。例えば、本組成物の必須成分および任意添加成分をバンバリミキサー、加圧ニーダー、混練押出機、二軸混練押出機、ロール等の通常の混練機で溶融混練して均一に分散することで、本組成物を調製することができる。

以上の構成の本発明に係る絶縁電線においては、絶縁体を構成する材料にバイオマス資源を用いているため、従来の絶縁電線と比較して、化石資源の使用量を低減できる。また、バイオマス資源は、化石資源と比較して、比較的短期に再生可能な資源であり、カーボンニュートラルな性質を有する。したがって、本発明に係る絶縁電線によれば、従来よりも環境負荷の低減を図ることができる。

また、本発明に係る絶縁電線においては、絶縁体を構成する材料に、バイオマス資源とともに脱水剤を用いているため、例えば絶縁体が水分と接触するようなことがあったとしても、絶縁体中のバイオマスプラスチックの加水分解を防止できる。このため、このようなバイオマス資源を用いた場合であっても、耐水性に優れる。これは、バイオマスプラスチックとともに配合する脱水剤が絶縁電線の絶縁体に浸入する水分を取り込み、バイオマスプラスチックに水分が接触しないようにしているためと推察される。

以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。

（実施例１〜９）
表１に記載の成分組成（質量部）となるように、バイオマスプラスチック成分、脱水剤、添加剤を加え、二軸混練機を用いて２００℃で混合した後、ペレタイザーにてペレット状に成形して樹脂組成物のペレットを得た。このペレットを押出成形機により、軟銅線を７本撚り合わせた軟銅撚線の導体（断面積：０．５ｍｍ^２）の外周に０．２ｍｍ厚で押出して、樹脂組成物からなる絶縁体により導体が被覆された実施例１〜９に係る絶縁電線を得た。

（比較例１〜７）
脱水剤を配合しなかった点以外、実施例１〜７と同様にして、比較例１〜７に係る絶縁電線を得た。

実施例及び比較例で得られた絶縁電線を用いて、耐寒性試験及び耐水性試験を行った。試験の結果を表１〜２に示す。耐寒性試験方法及び耐水性試験方法は下記の通りである。

〔耐寒性試験方法〕
ＪＩＳ Ｃ３００５に準拠して行った。すなわち、実施例、比較例の絶縁電線を３８ｍｍの長さに切断し試験片とし、試験片を耐寒性試験機に装着し、所定の温度まで冷却し、打撃具で打撃して、試験片の打撃後の状態を観察した。５本の試験片を用いて、５本の試験片が全て割れた温度を耐寒温度とした。

〔耐水性試験方法〕
ＩＳＯ６７２２に準拠して、実施例、比較例の絶縁電線を８０℃の温水に５週間浸漬した後、絶縁体の絶縁抵抗値を測定した。絶縁抵抗値が１×１０^９Ω・ｍｍ以上であったものを合格「○」とし、絶縁抵抗値が１×１０^９Ω・ｍｍ未満であったものを不合格「×」とした。

（バイオマスプラスチック成分）
・ポリ乳酸（Ｖ３５１Ｘ５１）：東レ社製
・ポリ乳酸（Ｖ５５４Ｒ１０）：東レ社製
・ポリ乳酸（ＴＣＡ８０７０ＭＮ）：ユニチカ社製
・酢酸セルロース（１５３００−２６）：ダイセル社製
・酢酸セルロース（１５３００−３１）：ダイセル社製
・ポリブチレンスクシネート（ＮＦ０１Ｕ）：ケミテック社製
・ポリブチレンスクシネート（ビオノーレ１０２０）：昭和高分子社製

（脱水剤）
・カルボジイミド（ジシクロヘキシルカルボジイミド）：日清紡社製「ＬＡ−１」
・ヒドロキシベンゾトリアゾール：試薬
・スクシンイミド（ヒドロキシスクシンイミド）：試薬

（添加剤成分）
・酸化防止剤（イルガノックス１０１０）：チバスペシャリティケミカルズ社製

比較例１〜３は、樹脂成分がポリ乳酸のみからなるものであるため、耐水性に劣っている。これに対し、実施例１〜３は、ポリ乳酸と脱水剤とを含有するものであり、比較例１〜３と比較して、耐寒性を維持しつつ、耐水性が向上していることが分かる。

比較例４〜５は、樹脂成分が酢酸セルロースのみからなるものであるため、耐水性に劣っている。これに対し、実施例４〜５は、酢酸セルロースと脱水剤とを含有するものであり、比較例４〜５と比較して、耐寒性を維持しつつ、耐水性が向上していることが分かる。

比較例６〜７は、樹脂成分がポリブチレンスクシネートのみからなるものであり、耐水性に劣っている。これに対し、実施例６〜７は、ポリブチレンスクシネートと脱水剤とを含有するものであり、比較例６〜７と比較して、耐寒性を維持しつつ、耐水性が向上していることが分かる。

したがって、本発明に係る絶縁電線によれば、再生可能なバイオマス資源を用いて環境負荷の低減を図ることができるとともに、この場合においても耐水性に優れる絶縁電線が得られることが確認できた。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

Claims (7)

1. 導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁体とを備えた絶縁電線において、
   前記絶縁体は、バイオマスプラスチックと脱水剤とを含有する樹脂組成物よりなることを特徴とする絶縁電線。
2. 前記バイオマスプラスチックは、脂肪族ポリエステル、脂肪族ポリエステル誘導体、多糖類、および、多糖類誘導体から選択された１種または２種以上であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁電線。
3. 前記脂肪族ポリエステルは、ポリ乳酸およびポリブチレンスクシネートから選択された１種または２種以上であることを特徴とする請求項２に記載の絶縁電線。
4. 前記多糖類はセルロースであり、前記多糖類誘導体は酢酸セルロースであることを特徴とする請求項２に記載の絶縁電線。
5. 前記脱水剤は、カルボジイミド、ベンゾトリアゾール、スクシンイミド、および、これらの誘導体から選択された１種または２種以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の絶縁電線。
6. 前記カルボジイミドは、ジシクロヘキシルカルボジイミドであることを特徴とする請求項５に記載の絶縁電線。
7. 前記脱水剤の含有量は、前記バイオマスプラスチックを含む樹脂成分１００質量部に対し、０．１〜２０質量部の範囲内であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の絶縁電線。