JP2014111721A - シラン架橋性樹脂組成物、絶縁電線及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、絶縁電線のシース層を形成するためのシラン架橋性樹脂組成物であって、ポリエチレン及びエチレン−極性モノマー共重合体のうちの少なくとも一方にシラン化合物をグラフトさせたシラン架橋性樹脂と、ポリエチレン及びエチレン−極性モノマー共重合体のうちの少なくとも一方からなる非シラン架橋性樹脂と、金属水酸化物とを含有し、上記シラン架橋性樹脂及び非シラン架橋性樹脂の合計100質量部に対する非シラン架橋性樹脂の含有量が40質量部以上90質量部以下である。上記シラン架橋性樹脂がシラン化合物をグラフトさせた超低密度ポリエチレンであるとよい。上記非シラン架橋性樹脂がエチレンエチルアクリレート共重合体であるとよい。
【選択図】なし
Description
絶縁電線のシース層を形成するためのシラン架橋性樹脂組成物であって、
ポリエチレン及びエチレン−極性モノマー共重合体のうちの少なくとも一方にシラン化合物をグラフトさせたシラン架橋性樹脂と、
ポリエチレン及びエチレン−極性モノマー共重合体のうちの少なくとも一方からなる非シラン架橋性樹脂と、
金属水酸化物とを含有し、
上記シラン架橋性樹脂及び非シラン架橋性樹脂の合計100質量部に対する非シラン架橋性樹脂の含有量が40質量部以上90質量部以下である。
導体、この導体の周面を被覆する絶縁層及びこの絶縁層の周面側に被覆されるシース層を備える絶縁電線であって、
上記シース層が、当該シラン架橋性樹脂組成物の架橋物から形成されている。
シラン架橋性樹脂、非シラン架橋性樹脂及び金属水酸化物を用意し、それらを混合することでシラン架橋性樹脂組成物を得る工程と、
導体及びその周面を被覆する絶縁層を備える線状体の周面側に上記シラン架橋性樹脂組成物を押出す工程と、
押出したシラン架橋性樹脂組成物を架橋する工程と
を有する絶縁電線の製造方法である。
当該シラン架橋性樹脂組成物は、ポリエチレン及びエチレン−極性モノマー共重合体のうちの少なくとも一方にシラン化合物をグラフトさせたシラン架橋性樹脂と、ポリエチレン及びエチレン−極性モノマー共重合体のうちの少なくとも一方からなる非シラン架橋性樹脂と、ノンハロゲン難燃剤である金属水酸化物とを含有する。
当該絶縁電線は、線状の導体と、この導体の周面に被覆する絶縁層と、この絶縁層の周面を被覆するシース層とを備えている。
当該絶縁電線に用いる導体としては、特に限定されるものではなく、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属線を用いることができる。
絶縁層は、導体を被覆するように導体の周面に被覆される。絶縁層は、単層でも2層以上の多層構造でもよい。
シース層は、絶縁層を被覆するように絶縁層の周面に被覆される。シース層は、単層でも2層以上の多層構造でもよい。
当該絶縁電線の引張強さの下限としては、8MPaが好ましく、9MPaがより好ましい。引張強さが上記下限未満の場合、配線作業において当該絶縁電線が破断するおそれがある。なお、引張強さとは、当該絶縁電線より導体及び絶縁層を除去したシース層についてJIS−C3005に記載の「ゴム・プラスチック絶縁電線試験方法」に準拠して計測される値である。
当該絶縁電線は、例えば以下の工程を有する製造方法により製造することができる。
(1)導体を製造する導体製造工程
(2)絶縁層を導体周面に被覆する絶縁層被覆工程
(3)シラン架橋性樹脂、非シラン架橋性樹脂及び金属水酸化物を用意し、それらを混合するシラン架橋性樹脂組成物製造工程
(4)シラン架橋触媒マスターバッチを製造する工程
(5)上記絶縁層周面にシラン架橋性樹脂組成物を押出すシース層押出工程
(6)押出したシラン架橋性樹脂組成物を架橋するシース層架橋工程
導体製造工程において、まず、導体の原料となる銅等を鋳造及び圧延して圧延材を得る。次に、この圧延材に伸線加工を行って、任意の断面形状及び線径(短辺幅)を有する伸線材を形成する。伸線加工の方法としては、例えば複数の伸線ダイスを備えた伸線装置によって、この伸線ダイスに潤滑剤を塗布した圧延材を挿通させることで所望の断面形状及び線径(短辺幅)に徐々に近づける方法を用いることができる。なお、断面形状の加工は、後述する軟化後に別途行うことも可能である。
絶縁層被覆工程において、絶縁層の形成組成物を所定の比率で混合したものを溶融押出機に投入した後、導体の周面上に押出成形して被覆し、さらに架橋することで絶縁層を形成する。この押出成形の具体的な手順は、後述するシース層被覆工程と同様とすることができる。
シラン架橋性樹脂組成物製造工程において、ポリエチレン及びエチレン−極性モノマー共重合体のうちの少なくとも一方の樹脂(グラフト対象樹脂)にシラン化合物をグラフトさせたシラン架橋性樹脂、ポリエチレン及びエチレン−極性モノマー共重合体のうちの少なくとも一方からなる非シラン架橋性樹脂及び金属水酸化物を混合したシラン架橋性樹脂組成物を製造する。具体的には、シラン架橋性樹脂、非シラン架橋性樹脂及び金属水酸化物を混合装置に投入して溶融混練することで製造できる。この混合装置としては、例えばオープンロールミキサー、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、二軸押出機等を挙げることができる。
シラン架橋性樹脂組成物に用いるのと同じ樹脂を用いて、これにシラン架橋触媒を0.1〜10部の範囲内で添加してスーパーミキサー等で室温で撹拌した後に、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、二軸又は単軸押出機で樹脂の融点以上に加熱しつつ混練を行う方法でシラン架橋触媒マスターバッチを製造することができる。混練が完了した後には、加圧ニーダー、バンバリーミキサーを用いた場合にはフィーダールーダーによって紐状(ストランド状)に押出したものを水冷して、水切りした後にカットすることでペレット状に成形できる。二軸又は単軸押出機で混練した場合には、元々混合物が紐状(ストランド状)に押出されてくるので、水冷して、水切りした後にカットすることでペレット状に成形できる。
シース層押出工程において、上記シラン架橋性樹脂組成物及びシラン架橋触媒マスターバッチを溶融押出機に投入し、絶縁層の周面上に押出成形して被覆する。
シース層架橋工程では、絶縁層の周面に被覆した架橋性樹脂組成物を架橋させる。具体的には、大気中への曝露、水中への浸漬、水蒸気雰囲気中への曝露等によって水分を供給することでシラン架橋性樹脂組成物をシラン架橋させて硬化させることができる。この硬化により、当該絶縁電線のシース層が完成する。
(シラン架橋性樹脂の製造)
グラフト対象樹脂としての密度が0.87g/cm3の超低密度ポリエチレン(VLDPE)、シラン化合物及びラジカル発生剤をスーパーミキサーに投入して、室温にて60rpmでローターを回転させて撹拌した。そして、混合容量3Lの加圧ニーダーに投入して、ローターを30rpmで回転させて、開始温度100℃、練り上がり温度200℃で溶融混練し、排出した。これを設定温度140℃のフィーダールーダーに投入してストランド状に押出したものを水冷してカットし、ペレット形状に成形した。超低密度ポリエチレン100質量部に対するシラン化合物の含有量は1質量部、ラジカル発生剤の含有量は0.1質量部とした。
上記シラン架橋性樹脂、非シラン架橋性樹脂としてのMFRが5g/分のエチレンエチルアクリレート共重合体(EEA3)、金属酸化物(難燃剤)としての水酸化マグネシウム、酸化防止剤及び滑剤を混合容量3Lの加圧ニーダーに投入し、開始温度100℃、練り上がり温度160℃で溶融混練し、排出した。これを設定温度140℃のフィーダールーダーに投入してストランド状に押出したものを水冷してカットし、ペレット形状に成形し、シラン架橋性樹脂組成物を製造した。
上記シラン架橋性樹脂組成物及び触媒マスターバッチ(超低密度ポリエチレンにシラン架橋触媒を混練したもの)を溶融押出機(スクリュー径:120mmφ、L/D=24)に投入し、150℃〜190℃でシース層を絶縁層の周面に引落押出成形した。押出線速は200m/分とした。この押出線速は、上記配合比率の樹脂組成物を用いて、表面に凹凸等の不良のない滑らかな外観を有するシース層を押出形成できる最大の線速である。
非シラン架橋性樹脂としてMFRが5g/分、密度が0.87g/cm3の超低密度ポリエチレン(VLDPE)を用い、その他の材料及び配合は製造例1と同様にしてシラン架橋性樹脂組成物を調製し、製造例1と同様の条件の引落押出成形により製造例2の絶縁電線を製造した。
非シラン架橋性樹脂としてMFRが2.5g/分のエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)を用い、その他の材料及び配合は製造例1と同様にしてシラン架橋性樹脂組成物を調製し、製造例1と同様の条件の引落押出成形により製造例3の絶縁電線を製造した。
製造例1と同様の材料を用いて、製造例4及び製造例5の絶縁電線を製造した。ただし、シラン架橋性樹脂と非シラン架橋性樹脂との質量混合比が製造例4は40:60、製造例5は60:40となるように配合を調整した。その他の配合剤(金属水酸化物等)の含有量は製造例1と同様とした。
非シラン架橋性樹脂としてのMFRが1.5g/分のエチレンエチルアクリレート共重合体(EEA2)を用い、その他の材料及び配合は製造例1と同様にしてシラン架橋性樹脂組成物を調製し、製造例1と同様の条件の引落押出成形により製造例6の絶縁電線を製造した。
引落押出成形に代えて充実押出成形を採用した以外は製造例1と同様にして製造例7の絶縁電線を製造した。
非シラン架橋性樹脂としてのMFRが0.8g/分のエチレンエチルアクリレート共重合体(EEA1)を用い、その他の材料及び配合は製造例1と同様にしてシラン架橋性樹脂組成物を調製し、製造例7と同様の条件の充実押出成形より製造例8の絶縁電線を製造した。なお、引落押出成形によって絶縁電線の製造を試みたが、シース層を形成することができなかった。
非シラン架橋性樹脂としてのMFRが20g/分のエチレンエチルアクリレート共重合体(EEA4)を用い、その他の材料及び配合は製造例1と同様にしてシラン架橋性樹脂組成物を調製し、製造例1と同様の条件の引落押出成形により製造例9の絶縁電線を製造した。
製造例1と同様の材料を用いて、シラン架橋性樹脂と非シラン架橋性樹脂との質量混合比が70:30となるように配合を調整して製造例10の絶縁電線を製造した。その他の配合剤(金属水酸化物等)の含有量は製造例1と同様とした。
非シラン架橋性樹脂を用いない一方で、製造例1と同じシラン架橋性樹脂を用い、その他の材料及び配合は製造例1と同様にしてシラン架橋性樹脂組成物を調製し、製造例1と同様にして製造例11の絶縁電線を製造した。
シラン架橋性樹脂を用いない一方で、非シラン架橋性樹脂としてのシラン化合物をグラフトしていないエチレン酢酸ビニル共重合体を用い、その他の材料及び配合は製造例1と同様にして樹脂組成物を調製し、製造例1と同様の条件の引落押出成形により製造例12の絶縁電線を製造した。
非シラン架橋性樹脂を用いない一方で、シラン架橋性樹脂としてシラン化合物をグラフトしたシラン架橋エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)を用い、その他の材料及び配合は製造例1と同様にしてシラン架橋性樹脂組成物を調製し、製造例1と同様の条件の引落押出成形により製造例13の絶縁電線を製造した。
製造例1〜13の絶縁電線について、シース剥離力、ゲル分率、引張強さ、引張伸び、引張強さ残率、引張伸び残率、最大押出線速、難燃性及び低温屈曲性を以下の方法にて評価した。これらの評価結果を表2に示す。
溶剤(成分:キシレン)100質量部に絶縁電線のシース層を10質量部浸し、120℃で24時間加熱溶解させた後、ろ過してろ液を蒸発乾固した際の固形分残分の質量W1を測定し、溶剤に浸す前のシース層の質量W2を用いた下記式(1)によって、ゲル分率を算出した。
ゲル分率=W1/W2×100(%) ・・・(1)
図2Aに示すように、端から20mmの部分まで絶縁層50及びシース層51を剥離し導体52を露出させた所定長さの絶縁電線5を準備する。同時に、絶縁層50の外径より大きく、かつシース層51の内径よりも小さい径を有する貫通孔60が形成された鉄板6を準備する。図2Bに示すように、この鉄板6の貫通孔60に、絶縁電線5における露出した導体52を挿入する。鉄板6を固定した状態で、導体52を図の上方に引張り、シース層51が引き剥がされるときの負荷を測定し、これをシース剥離力とした。
JIS−C3005(2000)に記載の「ゴム・プラスチック絶縁電線試験方法」に準拠し、絶縁電線より導体及び絶縁層を除去したシース層の試験片を引張試験機により200m/分の引張速度で引張して最大引張荷重を測定し、引張強さを算出した。
JIS−C3005(2000)に記載の「ゴム・プラスチック絶縁電線試験方法」に準拠し、絶縁電線より導体及び絶縁層を除去したシース層の試験片を引張試験機により200m/分の引張速度で引張して破断長さを測定し、引張伸びを算出した。
当該絶縁電線を150℃に168時間加熱した後、JIS−C3005(2000)に記載の「ゴム・プラスチック絶縁電線試験方法」に準拠し、絶縁電線より導体及び絶縁層を除去したシース層の試験片を引張試験機により200m/分の引張速度で引張して最大引張荷重を測定し引張強さを算出し、常温時の引張強さに対する割合を求めた。
当該絶縁電線を150℃に168時間加熱した後、JIS−C3005(2000)に記載の「ゴム・プラスチック絶縁電線試験方法」に準拠し、絶縁電線より導体及び絶縁層を除去したシース層の試験片を引張試験機により200m/分の引張速度で引張して破断長さを測定し引張伸びを算出し、常温時の引張伸びに対する割合を求めた。
シース層の押出成形において、表面に凹凸等の不良のない滑らかな外観を有するシース層を押出形成できる最大の押出線速で押出を行った。なお、製造例13においては、線速を最小(3m/分)にしても表面に凹凸等の不良のない滑らかなシース層を形成できなかった。
EN60332−1−2(IEC60332−1/JIS−C3665−1)に準拠し、絶縁電線を垂直に保持し、絶縁電線に対し45度の角度でバーナを配置し、バーナの炎を絶縁電線の表面に当て、規定の試験時間後の絶縁電線の炭化状態を観測した。上部支持材の下端と炭化開始点との距離が50mm以上の場合をA(合格)とし、50mm未満の場合をB(不合格)とした。また、燃焼が上部支持材の下端から540mmより下方に拡がった場合もB(不合格)とした。
EN60811−1−4に準拠して、−40±2℃の環境下で16時間保持した後、規定の直径のマンドレルに1回転/5秒の回転速度で、規定回数巻きつけた後の亀裂の有無を調べた。絶縁電線の表面に亀裂が無い場合をA(合格)とし、亀裂が有る場合をB(不合格)とした。
10,30 絶縁層
11,31 シース層
2,4 金型
20,40 ダイス
21,41 ポイント
6 鉄板
60 貫通孔
5 絶縁電線
50 絶縁層
51 シース層
52 導体
Claims (8)
- 絶縁電線のシース層を形成するためのシラン架橋性樹脂組成物であって、
ポリエチレン及びエチレン−極性モノマー共重合体のうちの少なくとも一方にシラン化合物をグラフトさせたシラン架橋性樹脂と、
ポリエチレン及びエチレン−極性モノマー共重合体のうちの少なくとも一方からなる非シラン架橋性樹脂と、
金属水酸化物とを含有し、
上記シラン架橋性樹脂及び非シラン架橋性樹脂の合計100質量部に対する非シラン架橋性樹脂の含有量が40質量部以上90質量部以下であるシラン架橋性樹脂組成物。 - 上記シラン架橋性樹脂がシラン化合物をグラフトさせた超低密度ポリエチレンである請求項1に記載のシラン架橋性樹脂組成物。
- 上記非シラン架橋性樹脂が超低密度ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、及びエチレンエチルアクリレート共重合体からなる群より選択される1種以上である請求項1又は請求項2に記載のシラン架橋性樹脂組成物。
- 上記シラン架橋性樹脂及び非シラン架橋性樹脂の合計100質量部に対する金属水酸化物の含有量が100質量部以上250質量部以下である請求項1、請求項2又は請求項3に記載のシラン架橋性樹脂組成物。
- 上記非シラン架橋性樹脂のメルトフローレートが1g/分以上10g/分以下である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のシラン架橋性樹脂組成物。
- 導体、この導体の周面を被覆する絶縁層及びこの絶縁層の周面側に被覆されるシース層を備える絶縁電線であって、
上記シース層が、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のシラン架橋性樹脂組成物の架橋物から形成されている絶縁電線。 - 上記シース層のゲル分率が50%以上80%以下である請求項6に記載の絶縁電線。
- シラン架橋性樹脂、非シラン架橋性樹脂及び金属水酸化物を用意し、それらを混合することでシラン架橋性樹脂組成物を得る工程と、
導体及びその周面を被覆する絶縁層を備える線状体の周面側に上記シラン架橋性樹脂組成物を押出す工程と、
押出したシラン架橋性樹脂組成物を架橋する工程と
を有する絶縁電線の製造方法。
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