JP2014032885A - 絶縁電線 - Google Patents

Abstract

【課題】フッ素樹脂を含む絶縁層を有する絶縁電線において、耐摩耗性を確保しつつ柔軟性を高められる絶縁電線を提供する。
【解決手段】導体の周囲がフッ素樹脂を含む絶縁層により被覆されている絶縁電線であって、フッ素樹脂と熱可塑性ポリウレタンエラストマーを含有する組成物を導体の外周に押出して絶縁層を形成して絶縁電線を構成した。
【選択図】なし

Description

本発明は、自動車等の車両において好適に用いられる絶縁電線に関し、さらに詳しくは、ハイブリッド車や電気自動車におけるパワーケーブルなどの比較的径が太い絶縁電線として好適な絶縁電線に関するものである。

自動車等の車両に用いられる絶縁電線には、機械特性、難燃性、耐熱性、耐寒性等の種々の特性が要求される。そこで、絶縁電線の絶縁材料には、その耐熱性や耐油性などを生かして、フッ素樹脂が用いられることがある。例えば特許文献１には、二層構成の絶縁層を有する絶縁電線に関するものであるが、外側の層にフッ素樹脂を用いることが記載されている。

特開２０１０−２８４８９５号公報

絶縁電線の絶縁材料にフッ素樹脂を用いた場合、その硬さのために柔軟性が悪くなるという問題がある。特にハイブリッド車や電気自動車におけるパワーケーブルなどの比較的径が太い絶縁電線においては絶縁層が厚くなるため、とりわけ柔軟性が求められる。

本発明の解決しようとする課題は、フッ素樹脂を含む絶縁層を有する絶縁電線において、耐摩耗性を確保しつつ柔軟性を高めら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、導体の周囲がフッ素樹脂を含む絶縁層により被覆されている絶縁電線であって、前記絶縁層が、熱可塑性ポリウレタンエラストマーを含有することを要旨とするものである。

この場合、前記熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、ポリエステル系熱可塑性ポリウレタンエラストマーおよびポリエーテル系熱可塑性ポリウレタンエラストマーのうちの１種以上であることが好ましい。

また、前記フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体およびテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体のうちの１種以上であることが好ましい。

そして、前記熱可塑性ポリウレタンエラストマーの含有量は、前記フッ素樹脂１００質量部に対し０．１〜１３０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、フッ素樹脂を含む絶縁層に熱可塑性ポリウレタンエラストマーが含まれているので、耐摩耗性を確保しつつ柔軟性を高めることができる。特に、フッ素樹脂を含む絶縁層が厚肉である場合の柔軟性を高めるのに効果的である。

この場合、熱可塑性ポリウレタンエラストマーがポリエーテル系熱可塑性ポリウレタンエラストマーであると、耐加水分解性に優れる。

また、フッ素樹脂が特定のフッ素樹脂であると、溶融成形可能なフッ素樹脂であるため、熱可塑性ポリウレタンエラストマーの分散性に優れ、均一にその効果を発揮することができる。また、高耐熱性のフッ素樹脂であるため、耐熱性にも優れる。

そして、熱可塑性ポリウレタンエラストマーの含有量が特定範囲にあると、優れた耐摩耗性を維持しつつ、柔軟性を高めることができる。

次に、本発明について詳細に説明する。

本発明に係る絶縁電線は、導体と、導体の周囲を被覆する絶縁層と、を有している。絶縁層は、フッ素樹脂と熱可塑性ポリウレタンエラストマーを含有している。本発明に係る絶縁電線においては、導体の周囲を被覆する絶縁層を単層に形成することがコスト面から好ましい。

絶縁層に用いられるフッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレンン（ＰＴＦＥ）などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

これらのうちでは、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）やテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）が比較的好ましい。これらは溶融成形可能なフッ素樹脂であるため、熱可塑性ポリウレタンエラストマーの分散性に優れ、均一にその効果を発揮することができる。また、高耐熱性のフッ素樹脂であるため、耐熱性にも優れる。

また、比較的安価であることから、コストを低減できる点で、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）やエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）が比較的好ましい。

フッ素樹脂は、市販品として例えば、ダイキン工業社の商品名として、ＮＰ−２０、ＮＰ−２１、ＮＰ−３０、ＮＰ−１０１（以上、ＦＥＰ）、ＡＰ−２０１、ＡＰ−２０２、ＡＰ−２１０（以上、ＰＦＡ）、ＥＰ−５０６、ＥＰ−５２１、ＥＰ−５２６（以上、ＥＴＦＥ）、旭硝子社の商品名として、Ｃ−５５ＡＰ、Ｃ８８ＡＰ、Ｃ−５５ＡＸＰ（以上、ＥＴＦＥ）、ＣＤ１、ＣＤ１４１、ＣＤ１４５（以上、ＰＴＦＥ）、Ｐ−６６ＰＴ、Ｐ−６３ＰＴ、Ｐ−６２ＸＰＴ（以上、ＰＦＡ）等を用いることができる。

熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、ソフトセグメントとなる長鎖ジオール（長鎖ポリオール）と、ハードセグメントとなるジイソシアネートおよび鎖伸長剤（短鎖ジオール）とから合成される。ソフトセグメントとなる長鎖ジオールにエステル基を含有するものはポリエステル系に分類され、エーテル基を含有するものはポリエーテル系に分類される。

絶縁層に用いられる熱可塑性ポリウレタンエラストマーとしては、ポリエステル系熱可塑性ポリウレタンエラストマーおよびポリエーテル系熱可塑性ポリウレタンエラストマーが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、熱可塑性ポリウレタンエラストマーがポリエーテル系熱可塑性ポリウレタンエラストマーであると、耐加水分解性に優れる。

熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、酸変性されていてもよい。酸変性されていると、導体と絶縁層の密着性がより良好になる。酸変性剤としては、不飽和カルボン酸やその誘導体を用いることができる。不飽和カルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸などが挙げられる。不飽和カルボン酸の誘導体としては、無水マレイン酸（ＭＡＨ）、マレイン酸エステルなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。酸変性剤のうちでは、マレイン酸、無水マレイン酸（ＭＡＨ）が好ましい。

熱可塑性ポリウレタンエラストマーに酸変性剤を導入する方法としては、グラフト法や直接法などが挙げられる。酸変性剤による変性量としては、熱可塑性ポリウレタンエラストマー全体に対して０．１〜２０質量％の範囲内であることが好ましい。より好ましくは０．２〜１０質量％の範囲内、さらに好ましくは０．２〜５質量％の範囲内である。

熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、市販品として例えば、ＢＡＳＦ社の商品名として、エラストランシリーズのＣ８０Ａ、Ｃ８５Ａ、Ｃ９０Ａ、Ｓ８０Ａ、Ｓ８５Ａ、Ｓ９０Ａ（以上、ポリエステル系）、１１８０Ａ、１１９０ＡＴＲ、１１９５ＡＴＲ、ＥＴ８８０、ＥＴ８８５、ＥＴ８９０（以上、ポリエーテル系）等を用いることができる。

本発明に係る絶縁電線においては、フッ素樹脂を含む絶縁層に熱可塑性ポリウレタンエラストマーが含まれているので、耐摩耗性を確保しつつ柔軟性を高めることができる。

本発明に係る絶縁電線において、絶縁層に含まれる熱可塑性ポリウレタンエラストマーの含有量は、柔軟性を高める効果に優れるなどの観点から、フッ素樹脂１００質量部に対し０．１質量部以上であることが好ましい。より好ましくは０．５質量部以上である。一方、耐摩耗性を確保するなどの観点から、フッ素樹脂１００質量部に対し２００質量部以下であることが好ましい。また、優れた耐摩耗性を維持するなどの観点から、フッ素樹脂１００質量部に対し１３０質量部以下であることが好ましい。そして、優れた耐摩耗性を維持しつつ、柔軟性を高めることができるなどの観点から、フッ素樹脂１００質量部に対し０．１〜１３０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は、特に、フッ素樹脂を含む絶縁層が厚肉である場合の柔軟性を高めるのに効果的である。したがって、本発明に係る絶縁電線は、自動車等の車両において用いられる絶縁電線のなかでも、特に、ハイブリッド車や電気自動車におけるパワーケーブルなどの比較的径が太い絶縁電線に好適である。

パワーケーブルなどに好適な比較的径が太い絶縁電線の導体断面積は、３ｍｍ^２以上である。この場合、絶縁層の厚みは、導体断面積に応じて適宜設定される。例えば導体断面積が３ｍｍ^２の場合、絶縁層の厚みとしては、０．５ｍｍ以上である。また、導体断面積が１５ｍｍ^２の場合、絶縁層の厚みとしては、１．０ｍｍ以上である。

絶縁電線の絶縁層には、フッ素樹脂と熱可塑性ポリウレタンエラストマー以外に、絶縁層の特性を損なわない範囲で、その他の添加剤等を添加してもよい。このような添加剤としては、例えば電線被覆材として用いられる、一般的な顔料、酸化防止剤、滑剤、難燃剤等が挙げられる。

絶縁電線の絶縁層を形成するための樹脂組成物は、各成分を例えばバンバリーミキサー、加圧ニーダー、混練押し出し機、二軸混練押し出し機、ロール等の通常の混練機で溶融混練することにより均一に分散されたものとして得ることができる。この際、フッ素樹脂のペレットと熱可塑性ポリウレタンエラストマーのペレットを予めドライブレンドしておくと、均一に分散しやすい。

絶縁電線の絶縁層は、例えば、絶縁層を形成するための樹脂組成物を、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などからなる導体の外周に押出被覆することにより形成することができる。この際、予めペレット化しておいた絶縁層を形成するための樹脂組成物を用いて押出被覆してもよいが、フッ素樹脂の融点が高いことから、熱履歴を少なくするため、各成分を押出成形時に混合し、続いて導体の外周に押出被覆するとよい。

以下、本発明の実施例、比較例を示す。

（実施例１〜７）
表１に示す成分割合（質量部）で、フッ素樹脂１〜４のフッ素樹脂ペレットとポリウレタンエラストマー１〜３の熱可塑性ポリウレタンエラストマーペレットをドライブレンドさせて押出機のホッパーに投入し、その後押出成形機により、軟銅線を１７１本撚り合わせた軟銅撚線の導体（断面積１５ｍｍ^２）の外周に１．１ｍｍ厚で押出被覆して絶縁層を形成して実施例１〜７の絶縁電線を得た。

（比較例１〜４）
表２に示す成分割合（質量部）で、フッ素樹脂１〜４のフッ素樹脂ペレットのみを用いて熱可塑性ポリウレタンエラストマーを添加しなかった以外は、実施例１〜７と同様にして絶縁層を形成して比較例１〜４の絶縁電線を得た。

実施例１〜７、比較例１〜４の絶縁電線について、柔軟性試験、摩耗性試験を行い評価した。その結果を表１〜２に合わせて示す。用いた材料は以下の通りである。

（フッ素樹脂）
・フッ素樹脂１：ＦＥＰ、ダイキン社製、商品名ＮＰ２０
・フッ素樹脂２：ＰＦＡ、ダイキン社製、商品名ＡＰ−２０１
・フッ素樹脂３：ＥＴＦＥ、旭硝子社製、商品名Ｃ−５５ＡＰ
・フッ素樹脂４：ＰＦＡ、旭硝子社製、商品名Ｐ−６６ＰＴ

（熱可塑性ポリウレタンエラストマー）
・ポリウレタンエラストマー１：ポリエステル系、ＢＡＳＦ社製、商品名Ｃ８０Ａ
・ポリウレタンエラストマー２：ポリエステル系、ＢＡＳＦ社製、商品名Ｓ８０Ａ
・ポリウレタンエラストマー３：ポリエーテル系、ＢＡＳＦ社製、商品名１１８０Ａ

（柔軟性）
実施例及び比較例の絶縁電線を５００ｍｍの長さに切り出して試験片とし、曲げ半径１００ｍｍに固定した。次いで、ロードセルで応力を印加し、曲げ半径が５０ｍｍになるまで押さえたときの最大荷重を測定した。

（耐摩耗性）
社団法人自動車技術会規格「ＪＡＳＯ Ｄ６１８」に準拠し、ブレード往復法により試験を行った。すなわち実施例及び比較例の絶縁電線を７５０ｍｍの長さに切り出して試験片とした。そして２３±５℃の室温下で絶縁層表面を軸方向に１０ｍｍ以上の長さでブレードを毎分５０回の速さで往復させ、導体に接するまでの往復回数を測定して、耐摩耗性を評価した。この際ブレードにかかる荷重は７Ｎとした。回数については、１５００回以上のものを○（合格）とし、２０００回以上のものを◎（良好）とし、１５００回未満のものを×（不合格）とした。

比較例では、絶縁電線のフッ素樹脂を含む絶縁層に熱可塑性ポリウレタンエラストマーが含まれていないため、耐摩耗性に優れるものの、柔軟性が悪い。これに対し、実施例では、絶縁電線のフッ素樹脂を含む絶縁層に熱可塑性ポリウレタンエラストマーを含有するものであるから、耐摩耗性を確保しつつ柔軟性が高められている。特に、熱可塑性ポリウレタンエラストマーの含有量がフッ素樹脂１００質量部に対し０．１〜１３０質量部の範囲内である実施例では、優れた耐摩耗性を維持しつつ柔軟性が高められている。

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 (4)

1. 導体の周囲がフッ素樹脂を含む絶縁層により被覆されている絶縁電線であって、前記絶縁層が、熱可塑性ポリウレタンエラストマーを含有することを特徴とする絶縁電線。
2. 前記熱可塑性ポリウレタンエラストマーが、ポリエステル系熱可塑性ポリウレタンエラストマーおよびポリエーテル系熱可塑性ポリウレタンエラストマーのうちの１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. 前記フッ素樹脂が、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体およびテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体のうちの１種以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁電線。
4. 前記熱可塑性ポリウレタンエラストマーの含有量が、前記フッ素樹脂１００質量部に対し０．１〜１３０質量部の範囲内であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の絶縁電線。