JP2018014247A - 絶縁電線及び塩化ビニル樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】塩化ビニル樹脂組成物により形成された絶縁層を有する耐熱絶縁電線であって、優れた柔軟性と機械的強度をともに有する絶縁電線、及び前記絶縁電線の絶縁層の形成に用いられる塩化ビニル樹脂組成物を提供する。【解決手段】導体と前記導体の外周を被覆する絶縁層とを有する絶縁電線であって、前記絶縁層が、塩化ビニル樹脂及び可塑剤を含有する塩化ビニル樹脂組成物の架橋体により形成され、前記塩化ビニル樹脂の重合度が、１２００〜３０００であり、前記塩化ビニル樹脂１００質量部に対する可塑剤の配合量が、７０〜８５質量部である絶縁電線、及び前記絶縁電線の絶縁層の形成材料として用いられる塩化ビニル樹脂組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、自動車内の配線等として用いられる絶縁電線、特にＪＡＳＯ規格の１００度耐熱を充たす自動車用架橋塩化ビニル絶縁耐熱低圧電線として使用できる絶縁電線、及び前記絶縁電線の絶縁層の形成に用いられる塩化ビニル樹脂組成物に関する。

塩化ビニル系樹脂は、優れた電気絶縁性、耐電圧性及び耐熱性等を有し、絶縁材料として用いられている。そして、前記絶縁層が、可塑剤が配合されてなる塩化ビニル樹脂により形成されている絶縁電線は、自動車等の車両内の配線に用いられている。特許文献１には、可塑剤、無機フィラー、酸化防止剤が配合されてなる塩化ビニル樹脂組成物により形成された絶縁層を有する絶縁電線が開示されている。

絶縁電線には、取り回しの容易性や省スペース化のために優れた柔軟性が求められることが多く、自動車用架橋塩化ビニル絶縁耐熱低圧電線（以下、「ＡＶＸ」と言う）にも優れた柔軟性が望まれている。そして、絶縁電線を柔軟にするため絶縁層や被覆材（「被覆材」とは絶縁電線の束の外周を被覆するシース等である。以下、「被覆材」も含めて「絶縁層」という）にも優れた柔軟性が求められる。特に近年は、パワーケーブル等の太径の絶縁電線の使用もあり、絶縁層や被覆材には、より優れた柔軟性が求められている。さらに、絶縁電線の絶縁層には、引張強度、耐摩耗性等の機械的強度に優れることも求められる。

特開２０１１−２０７９７３号公報

しかしながら、ＡＶＸのような可塑剤が配合された塩化ビニル樹脂組成物からなる絶縁層を有する絶縁電線（塩化ビニル電線）は、近年の要請を満たすためには柔軟性が充分でなく、柔軟性の向上が望まれていた。そして、より柔軟な絶縁層を形成できる塩化ビニル樹脂組成物が望まれていた。

塩化ビニル電線の柔軟性は、絶縁層の材料である塩化ビニル樹脂組成物に配合される可塑剤量を増やせば向上する。しかし、可塑剤量の増量は、絶縁層の機械的強度を低下させる問題があった。そして、近年の要請を十分充たすような優れた柔軟性と機械的強度をともに有する絶縁電線、その作製に使用できる塩化ビニル樹脂組成物は知られていなかった。

本発明は、塩化ビニル樹脂組成物により形成される絶縁層を有する耐熱絶縁電線であって、優れた柔軟性と機械的強度をともに有する絶縁電線を提供することを課題とする。

本発明は、又、優れた柔軟性と機械的強度をともに有する絶縁電線の絶縁層の形成に用いられる塩化ビニル樹脂組成物を提供することも課題とする。

本発明の第１の態様は、
導体と前記導体の外周を被覆する絶縁層とを有する絶縁電線であって、
前記絶縁層が、塩化ビニル樹脂及び可塑剤を含有する塩化ビニル樹脂組成物の架橋体により形成され、
前記塩化ビニル樹脂の重合度が、１２００〜３０００であり、
前記塩化ビニル樹脂１００質量部に対する可塑剤の配合量が、７０〜８５質量部である絶縁電線である。

本発明の第２の態様は、
塩化ビニル樹脂及び可塑剤を含有する塩化ビニル樹脂組成物であって、
前記塩化ビニル樹脂の重合度が、１２００〜３０００であり、
前記塩化ビニル樹脂１００質量部に対する可塑剤の配合量が、７０〜８５質量部である塩化ビニル樹脂組成物である。

第１の態様の絶縁電線は、従来の塩化ビニル電線より高い柔軟性を有するとともに、引張強度等の機械的強度が従来と同等以上である絶縁層を有する。そこで、自動車等の車両内の配線として、特にパワーケーブル等の太径の絶縁電線として好適に用いることができる。第２の態様の塩化ビニル樹脂組成物を材料として絶縁電線（塩化ビニル電線）の絶縁層を形成することにより、従来の塩化ビニル電線より高い柔軟性を有するとともに、従来と同等以上の機械的強度の絶縁層を有する塩化ビニル電線を作製することができる。

次に、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明の範囲はこの形態に限定されるものではなく本発明の趣旨を損なわない範囲で種々の変更をすることができる。

本発明者は、鋭意検討の結果、塩化ビニル樹脂に可塑剤を配合してなる塩化ビニル樹脂組成物であって、塩化ビニル樹脂の重合度及び可塑剤の配合量が特定の範囲内の塩化ビニル樹脂組成物の架橋体により絶縁層を形成することにより、前記課題を達成する絶縁電線（塩化ビニル電線）が得られることを見出し、本発明を完成した。

本発明の第１の態様は、
導体と前記導体の外周を被覆する絶縁層とを有する絶縁電線であって、
前記絶縁層が、塩化ビニル樹脂及び可塑剤を含有する塩化ビニル樹脂組成物の架橋体により形成され、
前記塩化ビニル樹脂の重合度が、１２００〜３０００であり、
前記塩化ビニル樹脂１００質量部に対する可塑剤の配合量が、７０〜８５質量部である絶縁電線である。

又、本発明の第２の態様は、
塩化ビニル樹脂及び可塑剤を含有する塩化ビニル樹脂組成物であって、
前記塩化ビニル樹脂の重合度が、１２００〜３０００であり、
前記塩化ビニル樹脂１００質量部に対する可塑剤の配合量が、７０〜８５質量部である塩化ビニル樹脂組成物である。

第１の態様の絶縁電線の導体は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等からなる長尺線状のものである。導体は、一本でもよく又複数本でもよい。例えば、絶縁電線の柔軟性向上等の観点から複数本の金属素線が撚り合わされてなる金属撚り線などを用いることもできる。

第１の態様の絶縁電線の絶縁層を形成する前記塩化ビニル樹脂組成物、及び、第２の態様の前記塩化ビニル樹脂組成物は、塩化ビニル樹脂及び可塑剤を含有する。

前記塩化ビニル樹脂としては、その重合度が１２００〜３０００の範囲にあるものが用いられる。前記範囲内の重合度の塩化ビニル樹脂を用いることにより、優れた柔軟性と引張強度をともに有する絶縁層を形成できる。ここで、重合度とは、ＧＰＣで測定した数平均重合度を言う。

前記塩化ビニル樹脂としては、その重合度が１３００〜２５００の範囲にあるものが好ましい。重合度が１３００以上の塩化ビニル樹脂を用いることにより、引張強度がより高い絶縁層を形成できる。一方、重合度が２５００以下の塩化ビニル樹脂を用いることによりさらに柔軟な絶縁層を形成できる。

前記塩化ビニル樹脂としては、懸濁重合法、塊状重合法及び乳化重合法等の方法で製造される塩化ビニル単独重合体を挙げることができ、さらに、塩化ビニルとエチレン、プロピレン、酢酸ビニル、（メタ）アクリル酸エステル等との共重合体を挙げることもできる。又、前記単独重合体や共重合体と、他の熱可塑性樹脂との混合物を使用することもできる。又、塩化ビニル樹脂は、１種を単独で用いることもできるし、２種以上を併用することもできる。

前記塩化ビニル樹脂組成物を構成する可塑剤としては、ジヘプチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソノニルフタレート等のフタレート系可塑剤、ジオクチルアジペート、ジイソノニルアジペート、ジ（ブチルジグリコール）アジペート等のアジペート系可塑剤、トリメリット酸トリス（２−エチルヘキシル）(ＴＯＴＭ)等を挙げることができる。さらに、ホスフェート系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、塩素化パラフィン系可塑剤等、電線被覆作製用の塩化ビニル樹脂組成物に通常用いられている公知の可塑剤を使用することができる。中でも、ＴＯＴＭが好ましい。

前記塩化ビニル樹脂１００質量部に対する可塑剤の配合量は、７０〜８５質量部の範囲である。可塑剤の配合量を前記範囲内とすることにより、優れた柔軟性と引張強度を共に有する絶縁層を形成できる。

前記塩化ビニル樹脂組成物には、樹脂の熱的劣化及び酸化劣化を抑制するため、種々の安定剤を添加することができる。安定剤としては、三塩基性硫酸鉛、ステアリン酸鉛などの鉛系の安定剤を挙げることができる。又、鉛系の安定剤は、毒性が大きい等の問題があるので、塩基性無機酸塩もしくはその焼成物、ハイドロタルサイト、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛等の非鉛系の安定剤を用いることもできる。安定剤は、１種を単独で用いることもできるし、２種以上を併用することもできる。

前記塩化ビニル樹脂組成物には、樹脂の難燃性を向上させるため、難燃剤を添加することができる。難燃剤としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、臭素系難燃剤、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、硼酸亜鉛等を挙げることができ、これらは単独で又は２種以上を併用して用いることができる。しかし、水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムは、十分な難燃性を得るためには充填量を増す必要があり、機械強度の低下や耐熱性の低下等、特性を損なうことが多いため、難燃剤としては、臭素系難燃剤や三酸化アンチモンが望ましい。

前記塩化ビニル樹脂組成物には、樹脂の電離放射線照射による架橋を促進するため、架橋助剤を含有することができる。架橋助剤としては、例えば、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート（ＤＡ−ＭＧＩＣ）等のイソシアヌレート類、トリメチロールプロパントリメタクリレートを挙げることができ、これらは１種を単独で又は２種以上を併用して用いることができる。中でも、効果的に架橋をさせるために、トリメチロールプロパントリメタクリレートが好ましい。

又、前記架橋助剤の含有量は、塩化ビニル樹脂の１００質量部に対し１〜１０質量部の範囲が好ましい。架橋助剤の含有量が１質量部未満の場合は、架橋が充分進行しにくく、絶縁層の機械的強度が低下する場合がある。一方、架橋助剤の含有量が１０質量部を超える場合は、架橋密度が大きくなり硬くなるため柔軟性が損なわれる場合がある。

前記塩化ビニル樹脂組成物には、必要に応じ、本発明の趣旨を損ねない範囲で、塩化ビニル樹脂の組成物に通常添加される他の成分、例えば、帯電防止剤、加工助剤、酸化防止剤、光安定剤等を添加することができる。

前記塩化ビニル樹脂組成物は、前記の必須成分及び非必須成分を混練して製造される。混練は、通常の塩化ビニル樹脂組成物の製造に使用されている公知の方法を用いて行うことができる。

第１の態様の絶縁電線は、前記導体の外側を、前記の塩化ビニル樹脂組成物で被覆した後、塩化ビニル樹脂に架橋を施して製造される。塩化ビニル樹脂を架橋することにより、絶縁層の機械的強度が向上する。第１の態様には、導体に前記被覆が直接される場合、及び他の層を介して被覆される場合のいずれも含まれる。他の層を介して導体を被覆する絶縁層としては、例えば、絶縁電線の外側に導電層を設けた場合に、その導電層の外側を被覆するシース層を挙げることができる。

塩化ビニル樹脂組成物の被覆は、絶縁電線の製造に適用される一般的な押出成形法等、公知の種々の手段を用いて行うことができる。例えば、シリンダー直径Φ２０ｍｍ〜９０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝１０〜４０の単軸押出機を使用して行うことができる。

樹脂の架橋の方法としては、電離放射線照射による方法を挙げることができる。電離放射線としては、Ｘ線、γ線等の高エネルギー電磁波、粒子線等を挙げることができるが、装置が比較的安価であり制御が容易で高エネルギーが得られやすい等の点から電子線が好ましい。

第１の態様の絶縁電線には、導体及び前記導体を被覆する絶縁層からなる絶縁電線の単体の他、前記絶縁電線を複数束ねてなるもの等も含まれる。前記絶縁電線を複数束ねてなるものとしては、例えば自動車内の配線に使用されるワイヤハーネスを挙げることができる。絶縁電線の種類、構造には制限がなく、例えば、単線、フラット線、シールド線等が挙げられる。

先ず、実施例、比較例で用いた各材料を以下に示す。
（使用した材料）
・塩化ビニル樹脂（１）ＰＶＣ２５００［新第一塩ビ社製、重合度２５００］
・塩化ビニル樹脂（２）ＰＶＣ１３００［新第一塩ビ社製、重合度１３００］
・塩化ビニル樹脂（３）ＰＶＣ１０００［新第一塩ビ社製、重合度１０００］
・可塑剤：ＴＯＴＭ（トリメリット酸トリス（２−エチルヘキシル））
・焼成クレー：バーゲス＃４０（白石工業社製）
・難燃剤：三酸化アンチモン
・安定剤：ＲＵＰ−１５１（ＡＤＥＫＡ社製）
・架橋助剤：ＴＤ１５００ｓ（ＤＩＣ社製：トリメチロールプロパントリメタクリラート）

［電線構成］
・導体：１５ｓｑ：０．１８ｍｍの素線を３０本の撚り線とした後、この撚り線を１９本の撚り線とした撚撚構造のもの：導体の外径：５．５ｍｍ、
・絶縁層：厚さ１．２５ｍｍ、電線の外径：８ｍｍ

（実験）
前記の材料を、表１、２に示される配合比（質量比）で、二軸混練機を用いて２００℃で混合した後、ペレタイザーを用いてペレット状に成形した。その後、前記導体の外周に、押し出し成形機を用いて上記ペレット状の成形物を押し出し被覆して前記電線構成の絶縁電線（塩化ビニル電線）を得た。電子線を１２０ｋＧｙ照射することにより樹脂に架橋を施した後、下記の方法で絶縁層の引張強度Ｔｓ、引張伸びＥＩを測定した。又、前記ペレット状の成形物を長さ１００ｍｍの試験片に成形した後、電子線を１２０ｋＧｙ照射した試験片について２％セカントモジュラス（柔軟性）を測定した。結果を表１、２に示す。

［引張強度Ｔｓ、引張伸びＥＩの測定方法］
ＪＩＳ Ｃ ３００５の４．１６（絶縁体及びシースの引張り）に基づき、引張強度、引張伸びを測定し、結果を表１、２に示した。引張強度については、１５．７ＭＰａ以上を、引張伸びについては、１２５％以上を合格とした。

［２％セカントモジュラスの測定方法］
長さ１００ｍｍの試験片を、引張試験機を用いて引張速度５０ｍｍ／分の速度で長さ方向に引っ張った際の２％伸長時の荷重を断面積で除した値を測定し、それを５０倍して２％セカントモジュラス値（ＭＰａ）とした。

表１、２に示す結果は、次のことを示している。重合度が１２００〜３０００の範囲にある塩化ビニル樹脂の１００質量部に対し７０〜８５質量部の可塑剤を配合した実験２〜５、８〜１１の塩化ビニル樹脂組成物の架橋体は、引張強度が大きく（１５．７ＭＰａ以上）、又、２％セカントモジュラスは３５ＭＰａ以下であり柔軟性に優れている。しかし、可塑剤の配合量が７０質量部未満（６７．５質量部）である実験１、７、１３では、２％セカントモジュラスは３５ＭＰａを超えており柔軟性に優れる架橋体は得られていない。一方、可塑剤の配合量が８５質量部を超える（９０質量部）実験６、１２の架橋体、重合度が１０００である塩化ビニル樹脂が使用された実験１４の架橋体では、引張強度が小さい（１５．７ＭＰａ未満）。これらの結果は、重合度が１２００〜３０００の塩化ビニル樹脂を用い、可塑剤の配合量を、塩化ビニル樹脂の１００質量部に対し７０〜８５質量部の範囲とすれば、優れた柔軟性と機械的強度をともに有する絶縁層を形成できることを示している。

実験２、８は、用いられた塩化ビニル樹脂の重合度が、それぞれ、２５００、１３００である点でのみ異なり、成分の配合量等の他の条件は同じである。引張強度は、実験８では１９．０ＭＰａであり、実験２では２０．３ＭＰａである。一方、２％セカントモジュラスは、実験８では３０．６ＭＰａであり、実験２では３２．２ＭＰａである。これらの結果は、より優れた機械的強度及び柔軟性を得るために、塩化ビニル樹脂の重合度は１３００〜２５００の範囲が好ましいことを示している。

Claims (6)

1. 導体と前記導体の外周を被覆する絶縁層とを有する絶縁電線であって、
   前記絶縁層が、塩化ビニル樹脂及び可塑剤を含有する塩化ビニル樹脂組成物の架橋体により形成され、
   前記塩化ビニル樹脂の重合度が、１２００〜３０００であり、
   前記塩化ビニル樹脂１００質量部に対する可塑剤の配合量が、７０〜８５質量部である絶縁電線。
2. 前記塩化ビニル樹脂の重合度が１３００〜２５００である請求項１に記載の絶縁電線。
3. 前記可塑剤が、トリメリット酸トリス（２−エチルヘキシル）である請求項１又は請求項２に記載の絶縁電線。
4. 前記塩化ビニル樹脂組成物が、さらに架橋助剤を、塩化ビニル樹脂の１００質量部に対し１〜１０質量部含有する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の絶縁電線。
5. 前記架橋助剤が、トリメチロールプロパントリメタクリレートである請求項４に記載の絶縁電線。
6. 塩化ビニル樹脂及び可塑剤を含有する塩化ビニル樹脂組成物であって、
   前記塩化ビニル樹脂の重合度が、１２００〜３０００であり、
   前記塩化ビニル樹脂１００質量部に対する可塑剤の配合量が、７０〜８５質量部である塩化ビニル樹脂組成物。