JP2023018245A

JP2023018245A - 絶縁電線

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Publication number: JP2023018245A
Application number: JP2021122217A
Authority: JP
Inventors: 幸平有田; Kohei Arita; 優弥吉田; Yuya Yoshida
Original assignee: Proterial Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2021-07-27
Filing date: 2021-07-27
Publication date: 2023-02-08

Abstract

【課題】直流安定性と難燃性との両立を図ることができる絶縁電線を提供する。【解決手段】絶縁電線１は、導体２と導体２を被覆する被覆層３とを備える。絶縁電線１の外径は、２．８ｍｍ以上３．３ｍｍ以下である。被覆層３は、難燃剤を含まない内層３１と、内層３１の外周側に形成され、難燃剤を含む外層３２とを有する。内層３１及び外層３２の合計厚さｔ０は、０．７０ｍｍ以上０．９０ｍｍ以下である。内層３１の厚さｔ１は、０．３０ｍｍ以上０．４７ｍｍ以下であり、外層３２の厚さｔ２は、０．４３ｍｍ以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁電線に関する。

特許文献１には、導体と、導体を被覆する内層と、内層を被覆するとともに難燃剤を含有する外層とを備える電線が開示されている。

特開２０１６－１１５５１０号公報

特許文献１に記載の電線の構成において、特定の外径の電線については、直流安定性と難燃性との両立が難しくなるため、改善の余地がある。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、直流安定性と難燃性との両立を図ることができる絶縁電線を提供することを目的とする。

本発明は、前記の目的を達成するため、導体と前記導体を被覆する被覆層とを備える絶縁電線であって、前記絶縁電線の外径は、２．８ｍｍ以上３．３ｍｍ以下であり、前記被覆層は、難燃剤を含まない内層と、前記内層の外周側に形成され、難燃剤を含む外層とを有し、前記内層及び前記外層の合計厚さは、０．７０ｍｍ以上０．９０ｍｍ以下であり、前記内層の厚さは、０．３０ｍｍ以上０．４７ｍｍ以下であり、前記外層の厚さは、０．４３ｍｍ以下である、絶縁電線を提供する。

本発明によれば、直流安定性と難燃性との両立を図ることができる絶縁電線を提供することが可能となる。

第１の実施の形態における、絶縁電線の長さ方向に垂直な断面図である。第２の実施の形態における、絶縁電線の長さ方向に垂直な断面図である。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について、図１を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

（絶縁電線１）
図１は、本形態における、絶縁電線１の長さ方向に垂直な断面図である。本形態の絶縁電線１は、一例として、鉄道、自動車などの車両に搭載される機器の低圧動力用の配線として用いることができる。本形態の絶縁電線１の交流の定格電圧は６００Ｖである。

本形態の絶縁電線１は、導体２と、内層３１および外層３２を有する被覆層３とを備えて構成されている。絶縁電線１において、主に内層３１が電気的絶縁性を確保する役割を果たしており、外層３２が難燃性を確保する役割を果たしている。絶縁電線１の各構成要素の詳細については後述する。

車両用などの絶縁電線１においては、直流安定性（Ｄ．Ｃ．ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）及び難燃性が要求される。直流安定性は、ＥＮ（ＥｕｒｏｐｅａｎＮｏｒｍ／ＥｕｒｏｐｅａｎＳｔａｎｄａｒｄｓ）のＥＮ５０３０５．６．７に準拠した直流安定性試験（以後、単に「直流安定性試験」ということもある。）にて確認可能であり、例えば塩水に浸漬させた絶縁電線１に所定電圧を所定時間、課電したときに絶縁破壊しないことを意味する。難燃性は、例えば絶縁電線１を搭載した車両に火災が生じた場合における、絶縁電線１の燃え難さを示すものであり、ＥＮ４５５４５－２に準拠した垂直燃焼試験において確認可能である。

ここで、絶縁電線１は、ＥＮ規格において種々のサイズが定められている。例えば、ＥＮ規格においては、種々の導体２の断面積が定められているとともに、定められた導体２の断面積ごとに被覆層３の厚さが定められている。ここで、ＥＮ規格において定められた絶縁電線１の各サイズのうち、外径が２．８ｍｍ以上３．３ｍｍ以下（特に２．９ｍｍ以上３．２ｍｍ以下）を満たす絶縁電線１において、外径が前述の範囲を満たさない絶縁電線１と比べて直流安定性試験の合格率が低くなることが確認された。ここで、単に内層３１を厚くすることにより、直流安定性試験の合格率を向上させることが考えられる。しかしながら、前述のごとく絶縁電線１のサイズごとに被覆層３の厚さは決まっていることから、内層３１を過度に厚くすると難燃性向上の役割を担う外層３２が過度に薄くなり、絶縁電線１において所望の難燃性が得られなくなる。

以上に鑑み、本形態は、外径が２．８ｍｍ以上３．３ｍｍ以下（特に２．９ｍｍ以上３．２ｍｍ以下）を満たす絶縁電線１において、直流安定性及び難燃性の双方を確保することができるよう、特に内層３１の厚さと外層３２の厚さとを工夫したものである。以下、絶縁電線１の各構成について説明する。

（導体２）
導体２としては、例えば銅線、銅合金線、アルミニウム線、金線、又は銀線などの金属線を用いることができる。また、導体２として、前述の金属線の外周に錫又はニッケルなどの金属めっきを施したものを用いてもよい。本形態において、導体２は、複数の素線を撚り合わせてなる撚線であるが、これに限られず単線であってもよい。導体２の断面積は、１．４１ｍｍ^２以上１．５３ｍｍ^２以下であることが好ましい。また、導体２の外径は、１．４９ｍｍ以上１．５１ｍｍ以下が好ましい。

（被覆層３）
被覆層３は、導体２の外周側に設けられている。被覆層３は、導体２の外周を被覆する内層３１と、内層３１の外周を被覆する外層３２とを有している。すなわち、本形態において、被覆層３は、内層３１と外層３２との２層からなる。内層３１及び外層３２の合計厚さ（以後、合計厚さｔ_０という）は、０．７０ｍｍ以上０．９０ｍｍ以下である。合計厚さｔ_０は、絶縁電線１のサイズに応じて、ＥＮ規格に基づいて決めることができる。

内層３１は、絶縁体からなる。内層３１は、難燃剤を含まない第１の樹脂組成物から形成され、直流安定性が高くなるように構成されている。第１の樹脂組成物の詳細については後述する。内層３１は、例えば、第１の樹脂組成物を導体２の外周上に押出成形して架橋させることにより形成される。

外層３２は、難燃剤を含む第２の樹脂組成物から形成されており、難燃性が高くなるように構成されている。第２の樹脂組成物の詳細については後述する。外層３２は、例えば、第２の樹脂組成物を内層３１の外周上に押出成形して架橋させることにより形成される。

内層３１の厚さｔ_１は、０．３０ｍｍ以上０．４７ｍｍ以下であり、外層３２の厚さｔ_２は、０．４３ｍｍ以下である。これにより、外径が２．８ｍｍ以上３．３ｍｍ以下となる絶縁電線１において、被覆層３の直流安定性と難燃性との双方を確保することが可能となる。なお、前述のごとく、合計厚さｔ_０が０．７０ｍｍ以上０．９０ｍｍ以下であることと、内層３１の厚さｔ_１が０．３０ｍｍ以上０．４７ｍｍ以下であることとを考慮すると、外層３２の厚さｔ_２の下限値は０．２３ｍｍとなる。また、外層３２の厚さｔ_２は、０．４０ｍｍ以上０．４３ｍｍ以下であることが好ましい。このように外層３２の厚さｔ_２の下限値を０．２３ｍｍ（好ましくは０．４０ｍｍ）とすることにより、被覆層３の難燃性が一層向上する。また、被覆層３の厚さ（本形態においては合計厚さｔ_０）における外層３２の厚さｔ_２の比率、すなわちｔ_２／ｔ_０は、０．５９以下とすることが直流安定性確保の観点から好ましく、０．４４以上とすることが難燃性確保の観点から好ましい。また、規定の構造に対する尤度の観点から、内層３１の厚さｔ_１は、０．３７ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下とすることが好ましい。

外径が２．８ｍｍ以上３．３ｍｍ以下である絶縁電線１においては、内層３１の厚さｔ_１が０．３０ｍｍ以上０．４７ｍｍ以下を満たす場合において、外層３２の厚さｔ_２が０．４３ｍｍを超えると、直流安定性試験において不合格となる確率が高くなることを確認している。これは、外層３２の厚さｔ_２が０．４３ｍｍを超えると、被覆層３に電圧が印加されたときの外層３２の電圧分担率（詳細は後述する。）が高くなり過ぎるためであると考えられる。前述のごとく、外層３２は、絶縁電線１の難燃性向上に寄与している層であって、電気絶縁性が比較的低い層である。そのため、外層３２の厚さｔ_２を０．４３ｍｍ以下として、被覆層３に電圧が印加されたときの外層３２の電圧分担率を所定値よりも低くすることが、直流安定性の向上の観点から好ましい。以後、被覆層３に電圧が印加されたときの外層３２の電圧分担率を、単に「外層３２の電圧分担率ＶＲ」ということもある。

（外層３２の電圧分担率ＶＲ）
次に、外層３２の電圧分担率ＶＲについて説明する。下記式（１）において、記号Ｒ_１は内層３１の電気抵抗値であり、記号ρ_１は内層３１の体積抵抗率であり、記号ａは絶縁電線１の中心から内層３１の内側までの距離（すなわち内層３１の内径の半分）であり、記号ｂは絶縁電線１の中心から内層３１の外側までの距離（すなわち内層３１の外径の半分）である。下記式（２）において、記号Ｒ_２は外層３２の電気抵抗値であり、記号ρ_２は外層３２の体積抵抗率、記号ｃは絶縁電線１の中心から外層３２の内側までの距離（すなわち外層３２の内径の半分）、記号ｄは絶縁電線１の中心から外層３２の外側までの距離（すなわち外層３２の外径の半分）である。そして、式（１）及び式（２）を用いて算出された電気抵抗値Ｒ１及びＲ２から、下記式（３）を用いて外層３２の電圧分担率が算出される。

次に、前記式（３）を用いて、外層３２の電圧分担率ＶＲが採るべき値を検討する。
本形態において、内層３１の体積抵抗率ρ_１は２０℃において１．７１×１０^１６［Ω・ｃｍ］であり、外層３２の体積抵抗率ρ_２は２０℃において２．１７×１０^１４［Ω・ｃｍ］である。この場合において、まず、内層３１の厚さｔ_１が０．３０ｍｍであり、外層３２の厚さｔ_２が０．４３ｍｍである場合の外層３２の電圧分担率ＶＲを検討する。すなわち、内層３１の厚さｔ_１が、内層３１の厚さｔ_１として採り得る厚さ（０．３０ｍｍ以上０．４７ｍｍ以下）のうちの最小値であり、外層３２の厚さｔ_２が、外層３２の厚さｔ_２として採り得る厚さ（０．４３ｍｍ以下）の最大値である場合を検討する。かかる内層３１の厚さｔ_１と外層３２の厚さｔ_２との組み合わせは、採り得る内層３１の厚さｔ_１と外層３２の厚さｔ_２との組み合わせのうち、外層３２の電圧分担率ＶＲが最大となる組み合わせである。この場合、前記式（３）を用いると、外層３２の電圧分担率ＶＲは、１．３％となった。すなわち、本形態においては、外層３２の電圧分担率ＶＲが採り得る最大値は１．３％であるため、外層３２の電圧分担率ＶＲは１．３％以下にすべきであることが分かる。

次に、内層３１の厚さｔ_１が０．４７ｍｍであり、外層３２の厚さｔ_２が０．４０ｍｍである場合の外層３２の電圧分担率ＶＲを検討する。すなわち、内層３１の厚さｔ_１が、内層３１の厚さｔ_１として採り得る厚さ（０．３０ｍｍ以上０．４７ｍｍ以下）のうちの最大値であり、外層３２の厚さｔ_２が、外層３２の厚さｔ_２として好ましい厚さ（０．４０ｍｍ以上０．４３ｍｍ以下）の最小値である場合を検討する。かかる内層３１の厚さｔ_１と外層３２の厚さｔ_２との組み合わせは、内層３１が採り得る厚さ範囲と外層３２の厚さｔ_２として好ましい範囲とのすべての組み合わせのうち、外層３２の電圧分担率ＶＲが最小となる組み合わせである。この場合、前記式（３）を用いると、外層３２の電圧分担率ＶＲは、０．７％となった。すなわち、本形態においては、外層３２の電圧分担率ＶＲを０．７％以上１．３％以下とすることが好ましい。

また、内層３１の厚さｔ_１が、０．３０ｍｍであって、外層３２の厚さｔ_２が０．４０ｍｍである場合、外層３２の電圧分担率ＶＲは１．２％である。本形態においては、外層３２の電圧分担率ＶＲを１．２％以上１．３％以下とすることがより好ましい。

（第１の樹脂組成物）
内層３１を形成する第１の樹脂組成物について説明する。
第１の樹脂組成物は、ポリオレフィン系樹脂を含むベースポリマを含有し、難燃剤を含まない。難燃剤を配合しないことにより、難燃剤の配合による直流安定性の低下を抑制することができる。

内層３１のベースポリマとしては、ポリオレフィン系樹脂を用いることができる。ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂などを用いることができるが、ポリエチレン系樹脂を用いることが好ましい。ポリエチレン系樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン－エチルアクリレート共重合体、エチレン－メチルアクリレート共重合体、エチレン－グリシジルメタクリレート共重合体などを用いることができる。これらのポリオレフィン系樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

（第２の樹脂組成物）
続いて、外層３２を形成する第２の樹脂組成物について説明する。
外層３２を構成する第２の樹脂組成物は、ポリオレフィン系樹脂を含むベースポリマおよび難燃剤を含有する。

外層３２のベースポリマとしては、上述した内層３１のポリオレフィン系樹脂と同様の成分を用いることができる。外層３２の難燃性を向上させる観点からは、ポリオレフィン系樹脂として、エチレン－酢酸ビニル共重合体（以下、ＥＶＡともいう）を用いることが好ましい。ＥＶＡは、分子骨格中に酢酸ビニル（以下、ＶＡともいう）を有し、外層３２が燃焼したときに、酢酸を脱離させて吸熱反応を起こすことにより燃焼を抑制することができる。

ＥＶＡの中でも、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ法）により測定される融点（Ｔｍ）が７０℃以上のＥＶＡがより好ましい。ＥＶＡは、Ｔｍが低くなるほど、ＶＡ量が多くなり、難燃性が高くなる傾向があるものの、ＶＡ量が多くなると、加熱の際に脱離する酢酸が増えることで劣化しやすくなり、耐熱性が低くなるおそれがある。Ｔｍが７０℃以上のＥＶＡであれば、ＶＡ量が２８質量％以下であって適度な範囲となるため、耐熱性を損なうことなく、所望の難燃性を得ることができる。一方、ＥＶＡのＴｍの上限値は、特に限定されないが、所望の難燃性を得る観点からは１００℃以下であることが好ましく、９５℃以下であることがより好ましく、９０℃以下であることがさらに好ましい。Ｔｍが１００℃以下であるＥＶＡによれば、ＶＡ量が６質量％以上であって、所望の難燃性を得ることができる。すなわち、Ｔｍが７０℃以上１００℃以下のＥＶＡによれば、外層３２の難燃性とともに耐熱性を高く維持することができる。

なお、外層３２のベースポリマには、Ｔｍが異なるＥＶＡが２種以上含まれていてもよい。例えば、Ｔｍが７０℃以上のＥＶＡが２種以上含まれてもよく、Ｔｍが７０℃未満のＥＶＡが含まれてもよい。Ｔｍが７０℃未満であるＥＶＡは、Ｔｍが７０℃以上であるＥＶＡと比較してＶＡ量が多く、２８質量％以上となる。Ｔｍが７０℃未満のＥＶＡをＴｍが７０℃以上のＥＶＡと併用することにより、後述するように、外層３２を構成するベースポリマ中のＶＡ量を２５質量％以上５０質量％以下の範囲に調整しやすくなる。

Ｔｍが７０℃以上のＥＶＡは、メルトマスフローレート（ＭＦＲ）が６ｇ／１０ｍｉｎ以上であることが好ましい。このようなＥＶＡを用いることにより、第２の樹脂組成物を溶融させたときの流動性を高め、押出により外層３２を形成するときの生産性を向上させることができる。なお、ＥＶＡを２種以上用いる場合、これらのうちの少なくとも１種のＭＦＲが６ｇ／１０ｍｉｎ以上であるとよい。

また、外層３２を構成するベースポリマには、上述したＴｍが７０℃以上のＥＶＡに、酸変性ポリオレフィン系樹脂を併用することが好ましい。酸変性ポリオレフィン系樹脂は、ポリオレフィン系樹脂が不飽和カルボン酸やその誘導体により変性されたものである。酸変性ポリオレフィン系樹脂は、ＥＶＡと難燃剤との密着性を高め、ＥＶＡと難燃剤との界面での隙間の形成を抑制する。これにより、外層３２での吸水を低減し、難燃剤の配合による直流安定性の低下を抑制することができる。

酸変性ポリオレフィン系樹脂において、ポリオレフィン系樹脂としては、上述したものが挙げられる。変性させる酸成分としては、例えば、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸などが挙げられる。これらの酸変性ポリオレフィン系樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

酸変性ポリオレフィン系樹脂は、ガラス転移点（Ｔｇ）が－５５℃以下であることが好ましい。Ｔｇが－５５℃以下の酸変性ポリオレフィン系樹脂によれば、ベースポリマのＴｇを低くし、外層３２が低温環境下に曝されたときに割れてしまうことを抑制できる。すなわち、外層３２の耐寒性を向上できる。

外層３２を形成する第２の樹脂組成物において、下記式（４）により算出されるベースポリマ中のＶＡ量が２５質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、２５質量％以上４６質量％以下であることがより好ましく、２５質量％以上３５質量％以下であることがさらに好ましい。ベースポリマ中のＶＡ量が２５質量％未満となると、外層３２の難燃性が不十分となるおそれがある。一方、ＶＡ量が５０質量％を超えると、ベースポリマが高温に加熱されたときにＥＶＡから脱離する酢酸の量が増加するので、ベースポリマに含まれるＥＶＡが劣化しやすくなり、外層３２の耐熱性が低くなるおそれがある。下記式（４）中、Ｘ_ｋは、ある種類ｋのＥＶＡのＶＡ量（質量％）を、Ｙ_ｋは、ある種類ｋのＥＶＡがベースポリマ全体に占める割合を、そしてｋは自然数を、それぞれ示す。

ベースポリマ中のＶＡ量は、ＶＡを有するＥＶＡと、酸変性ポリオレフィン系樹脂との比率（質量比）によって適宜変更することができる。その比率は、ベースポリマ中のＶＡ量が２５質量％以上５０質量％以下となるような比率であればよい。好ましくは、ＥＶＡと酸変性ポリオレフィン系樹脂との比率は７０：３０～９９：１である。つまり、ベースポリマに対して、ＥＶＡの含有量が７０質量％以上９９質量％以下であり、酸変性ポリオレフィン系樹脂の含有量が１質量％以上３０質量％以下である。

なお、ベースポリマは、ＥＶＡおよび酸変性ポリオレフィン系樹脂を含有することが好ましいが、第２の樹脂組成物の特性を損ねない範囲で、ＥＶＡおよび酸変性ポリオレフィン系樹脂以外の他のポリマを含有してもよい。この場合、ＥＶＡおよび酸変性ポリオレフィン系樹脂の合計の含有量が、ベースポリマに対して、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９５質量％以上、さらに好ましくは１００質量％である。

外層３２を形成する第２の樹脂組成物には、難燃剤が配合される。難燃剤としては、有毒ガスを発生させないことからノンハロゲン難燃剤が好ましく、例えば金属水酸化物を用いることができる。金属水酸化物は、外層３２が加熱されて燃焼されるときに、分解して脱水し、放出した水分により外層３２の温度を低下させ、その燃焼を抑制するものである。金属水酸化物としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、およびこれらにニッケルが固溶した金属水酸化物を用いることができる。これらの難燃剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

難燃剤は、外層３２の機械特性（引張強さと伸びとのバランス）をコントロールする観点から、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、ステアリン酸等の脂肪酸、ステアリン酸塩等の脂肪酸塩、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属等によって表面処理されていることが好ましい。

外層３２における難燃剤の配合量は、ベースポリマ１００質量部に対して、１００質量部以上２５０質量部以下であることが好ましい。配合量が１００質量部未満であると、外層３２の難燃性が低くなり、被覆層３において所望の高い難燃性を得られないおそれがある。配合量が２５０質量部を超えると、外層３２の機械特性が低下し、伸び率が低くなるおそれがある。

また、外層３２における難燃剤の配合量と、外層３２の体積抵抗率とは反比例する。さらに、一般に、難燃剤は、外層３２を形成するベースポリマとの密着性が低い傾向にある。そのため、外層３２に難燃剤を配合すると、難燃剤とベースポリマとの間に微小な隙間が形成されやすくなる。外層３２に微小な隙間が存在すると、直流安定性試験で絶縁電線１を水中に浸漬させたときに外層３２が水を取り込みやすくなるため、絶縁破壊するまでの時間が短くなり、直流安定性が低下する。これらも考慮し、外層３２における難燃剤の配合量が決定される。

なお、第１の樹脂組成物や第２の樹脂組成物には、必要に応じて、その他添加剤が含有されてもよい。例えば、内層３１や外層３２を架橋させる場合、架橋剤や架橋助剤を含有させるとよい。架橋方法としては、電子線や放射線の照射により架橋させる照射架橋法や、加熱により架橋させる化学架橋法などが挙げられる。照射架橋法の場合、第１の樹脂組成物や第２の樹脂組成物に架橋助剤を含有させるとよい。架橋助剤としては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴ）、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ：登録商標）などを用いることができる。化学架橋法の場合、第１の樹脂組成物や第２の樹脂組成物に架橋剤を含有させるとよい。架橋剤としては、例えば、１，３－ビス（２－ｔ－ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、ジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）などの有機過酸化物を用いることができる。

また、その他の添加剤としては、架橋剤以外に、難燃助剤、酸化防止剤、滑剤、軟化剤、可塑剤、無機充填剤、相溶化剤、安定剤、カーボンブラック、着色剤などが含有されてもよい。これらは、第１の樹脂組成物や第２の樹脂組成物の特性を損なわない範囲で含有させることができる。

なお、第１の樹脂組成物や第２の樹脂組成物は、それぞれ所定の成分を混合して加熱しながら混練することにより得られる。混練条件や各成分の添加順序は、特に限定されない。また、混練は、ミキシングロール、バンバリーミキサー、単軸または２軸押出機などを用いて行うことができる。

（絶縁電線１の製造方法）
次に、上述した絶縁電線１の製造方法について説明する。

まず、ベースポリマとして例えば低密度ポリエチレンと架橋剤とを混練することにより内層３１を形成する第１の樹脂組成物を調製する。その方法は公知の手段を用いることができ、例えば、予めヘンシェルミキサー等の高速混合装置を用いてブレンドした後、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールミル等の公知の混練機を用いて混練することにより、第１の樹脂組成物を得る。

また、第１の樹脂組成物と同様に、外層３２を形成する第２の樹脂組成物を調製する。例えば、ＥＶＡおよび酸変性ポリオレフィン系樹脂を含むベースポリマと、金属水酸化物と、架橋剤とを混練することにより外層３２を形成する第２の樹脂組成物を調製する。

続いて、押出機を用いて、導体２の外周上に、第１の樹脂組成物を所定の厚さで押し出して、内層３１を形成する。さらに、内層３１の外周上に、第２の樹脂組成物を所定の厚さで押し出して、外層３２を形成する。その後、例えば、内層３１および外層３２を架橋させることにより、本形態の絶縁電線１を得る。なお、内層３１および外層３２は、第１および第２の樹脂組成物を同時に押出して形成してもよい。

（第１の実施の形態の作用及び効果）
本形態において、絶縁電線１の外径が２．８ｍｍ以上３．３ｍｍ以下である前提において、内層３１の厚さｔ_１が０．３０ｍｍ以上０．４７ｍｍ以下であり、外層３２の厚さｔ_２が０．４３ｍｍ以下である。それゆえ、外径が２．８ｍｍ以上３．３ｍｍ以下の絶縁電線１においても、直流安定性と難燃性との両立を図ることができる。

また、外層３２の厚さｔ_２は、０．４０ｍｍ以上をさらに満たす。それゆえ、絶縁電線１の難燃性を一層向上させることができる。

また、被覆層３に電圧が印加されたときの外層３２の電圧分担率は、１．３％以下である。それゆえ、難燃剤を含み、耐電圧性が比較的低い外層３２の電気的負担を減らすことができる結果、絶縁電線１の直流安定性を確保することができる。

また、被覆層３に電圧が印加されたときの外層３２の電圧分担率は、０．７％以上である。これにより、外層３２の厚さｔ_２が所定値以上となり、絶縁電線１の難燃性の向上が図られる。

また、例えば、内層３１としては、体積抵抗率が１．７１×１０^１６Ω・ｃｍとなるものを用いることができ、外層３２としては、体積抵抗率が２．１７×１０^１４Ω・ｃｍとなるものを用いることができる。内層３１及び外層３２のそれぞれの体積抵抗率を調整することにより、所望の外層３２の電圧分担率が得られる。

以上のごとく、本形態によれば、直流安定性と難燃性との両立を図ることができる絶縁電線を提供することができる。

［実験例］
本実験例は、外層の厚さが０．４３ｍｍ以下である実施例に係る絶縁電線と、外層の厚さが０．４３ｍｍを超える比較例に係る絶縁電線とにおいて、直流安定性を評価した実験例である。実施例及び比較例のそれぞれの絶縁電線は、外径が２．８ｍｍ以上３．３ｍｍ以下、内層の厚さが０．３０ｍｍ以上０．４７ｍｍ以下を満たしているものである。

具体的には、実施例に係る絶縁電線は、外径が２．９７ｍｍ、内層の厚さが０．３０ｍｍ、外層の厚さが０．４３ｍｍである。比較例に係る絶縁電線は、外径が３．０７ｍｍ、内層の厚さが０．３０ｍｍ、外層の厚さが０．４８ｍｍである。実施例に係る絶縁電線において、内層の体積抵抗率は１．７１×１０^１６Ω・ｃｍ、外層の体積抵抗率は２．１７×１０^１７Ω・ｃｍ、外層の電圧分担率ＶＲは１．３％である。比較例に係る絶縁電線において、内層の体積抵抗率は１．７１×１０^１６Ω・ｃｍ、外層の体積抵抗率は２．１７×１０^１７Ω・ｃｍ、外層の電圧分担率ＶＲは１．４％である。

本実験例では、実施例及び比較例のそれぞれの内層および外層を形成する原料として、以下の成分を用いた。
・直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）（株式会社プライムポリマー製「エボリューＳＰ１５１０」）
・ＥＶＡ（１）（Ｔｍ：８９℃、ＭＦＲ：１５ｇ／１０ｍｉｎ、ＶＡ量：１４質量％）：三井・デュポンポリケミカル株式会社製「エバフレックスＥＶ５５０Ｘ」
・ＥＶＡ（２）（Ｔｍ：７０℃未満、ＭＦＲ：１００ｇ／１０ｍｉｎ、ＶＡ量：４６質量％）：三井・デュポンポリケミカル株式会社製「エバフレックスＥＶ４５Ｘ」
・酸変性ポリオレフィン（Ｔｍ：７０℃、Ｔｇ：－５５℃以下）：三井化学株式会社製「タフマーＭＡ８５１０」
・水酸化マグネシウム：神島化学工業株式会社製「マグシースＳ４」
・トリメチロールプロパントアクリレート（架橋助剤）：新中村化学工業株式会社製「ＴＭＰＴ」

（絶縁電線の作製）
実施例及び比較例のそれぞれの絶縁電線の作製方法につき説明する。
まず、実施例及び比較例のそれぞれの内層および外層を形成する樹脂組成物を調製した。本例では、実施例及び比較例のそれぞれの内層の形成材料（第１の樹脂組成物）として、ＬＬＤＰＥを用いた。また、ＥＶＡ（１）を２０質量部と、ＥＶＡ（２）を５０質量部と、酸変性ポリオレフィンを３０質量部と、水酸化マグネシウムを１００質量部と、架橋助剤を４質量部と、を混合して混練することにより、実施例及び比較例のそれぞれの外層の形成材料である第２の樹脂組成物を調製した。なお、第２の樹脂組成物は、ベースポリマ中のＶＡ量が２５．８質量％であった。

そして、調製した第１の樹脂組成物および第２の樹脂組成物を導体の外周に押出成形して内層および外層を形成することで、実施例及び比較例のそれぞれの絶縁電線を作製した。具体的には、実施例及び比較例のそれぞれにおいて、導体として、外径が０．２２ｍｍ以上０．２３ｍｍ以下の素線を３７本撚り合わせた、外径１．５１ｍｍの撚線を準備した。続いて、この外周上に、第１の樹脂組成物および第２の樹脂組成物をそれぞれ所定の厚さで同時に押し出し、これらに電子線を照射して架橋させることにより、内層および外層を形成した。

（直流安定性試験）
絶縁電線の直流安定性は、ＥＮ５０３０５．６．７に準拠した直流安定性試験により評価した。具体的には、実施例及び比較例のそれぞれにつき、１２本ずつサンプルを準備し、各サンプルを塩水に浸漬させ、直流電圧として＋１５００Ｖおよび－１５００Ｖを１０日（２４０時間）課電し、１２本のうちの何本に絶縁破壊が生じたかを検査した。絶縁破壊が生じたサンプル数が少ないほど、直流安定性に優れているものといえる。

結果、実施例に係る１２本すべてのサンプルにおいては、絶縁破壊が生じなかった。一方、比較例に係る１２本のサンプルのうち２本に絶縁破壊が生じた。つまり、比較例においては、１／６の確率で絶縁破壊が生じることが分かった。すなわち、外径が２．８ｍｍ以上３．３ｍｍ以下を満たす絶縁電線において、内層の厚さが０．３０ｍｍ、外層の厚さが０．４３ｍｍの場合、良好な直流安定性が得られることが分かった。

また、内層及び外層の合計厚さが０．７０ｍｍ以上０．９０ｍｍ以下である場合において、実施例のように内層の厚さが０．３０ｍｍである場合は、外層の厚さは０．４０ｍｍが下限値となる。ここで、外層の厚さは小さいほど、外層の電圧分担率ＶＲが下がって絶縁電線の直流安定性が向上する。そのため、前述のように外層の厚さ０．４３ｍｍで良好な直流安定性が得られたことを考慮すると、外層の厚さが０．４０ｍｍ以上０．４３ｍｍ以下の場合においても良好な直流安定性が得られることが見込まれる。

また、内層及び外層の合計厚さが０．７０ｍｍ以上０．９０ｍｍ以下である場合において、実施例のように外層の厚さが０．４３ｍｍである場合は、内層の厚さは０．４７ｍｍが上限値となる。ここで、内層の厚さは大きいほど直流安定性が向上する。そのため、前述のように内層の厚さ０．３０ｍｍで良好な直流安定性が得られたことを考慮すると、内層の厚さが０．３０ｍｍ以上０．４７ｍｍ以下の場合は良好な直流安定性が得られることが見込まれる。

［第２の実施の形態］
本形態は、被覆層３を３層で構成した形態である。すなわち、本形態において、被覆層３は、内周側から内側難燃層３３、内層３１及び外層３２を備える。絶縁電線１の基本構成は第１の実施の形態におけるものと同様であるため、本形態においては、第１の実施の形態と異なる点につき主に説明する。

内側難燃層３３は、難燃剤を含む層であり、本形態においては外層３２を構成する第２の樹脂組成物と同様の樹脂組成物にて形成され得るが、外層３２とは異なる樹脂組成物にて形成されてもよい。本形態においては、絶縁性の確保を担う内層３１の内周側と外周側との双方に、難燃性の高い層が配されている。これにより、絶縁電線１の難燃性をより向上させることができる。

ここで、被覆層３を構成する層のうち、難燃剤を含む層（すなわち外層３２及び内側難燃層３３）は水を取り込みやすい。しかしながら、外層３２と内側難燃層３３とは難燃剤を含有しない内層３１によって仕切られているため、絶縁電線１の外部の水は、内層３１よりも内周側には浸入し難い。そのため、例えば直流安定性試験をした場合、被覆層３における内層３１と内側難燃層３３とが絶縁電線１の絶縁性確保に主に寄与することとなるため、内層３１の厚さｔ_１を比較的薄くしても絶縁電線１の直流安定性を確保することが可能となる。また、内層３１は難燃剤を含有しておらず、比較的燃えやすい層であるところ、内層３１を薄くすることにより、絶縁電線１の難燃性を一層向上させることができる。さらに、燃えやすい内層３１が薄くなることにより、難燃剤を含む外層３２及び内側難燃層３３のそれぞれの厚さを薄くしても絶縁電線１において所望の難燃性を確保しやすい。

（外層３２の電圧分担率ＶＲ）
次に、本形態における外層３２の電圧分担率ＶＲについて説明する。下記式（５）において、記号Ｒ_３は内側難燃層３３の電気抵抗値であり、記号ρ_３は内側難燃層３３の体積抵抗率であり、記号ｅは絶縁電線１の中心から内側難燃層３３の内側までの距離（すなわち内側難燃層３３の内径の半分）であり、記号ｆは絶縁電線１の中心から内側難燃層３３の外側までの距離（すなわち内側難燃層３３の外径の半分）である。

本形態においても、第１の実施の形態と同様、外層３２の電圧分担率ＶＲは、１．３％以下である。本形態においては、被覆層３が内側難燃層３３を含んでいる分、外層３２の電圧分担率ＶＲを低くしやすいため、外層３２の電圧分担率ＶＲを１．３％以下にしやすい。また、第１の実施の形態と同様、外層３２の電圧分担率ＶＲは、０．７％以上が好ましく、１．２％以上がより好ましい。

本形態のその他の構成は、第１の実施の形態の構成と同様である。
なお、第２の実施の形態以降において用いた符号のうち、既出の形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

（第２の実施の形態の作用及び効果）
図２は、本形態における、絶縁電線１の長さ方向に垂直な断面図である。本形態においては、被覆層３が内層３１を挟むように、内側難燃層３３及び外層３２を備えるため、絶縁電線１の難燃性を向上させることができる。また、内層３１の厚さｔ_１と外層３２の厚さｔ_２とを比較的小さいものを採用しやすく、絶縁電線１の小型化を図りやすい。
その他、第１の実施の形態と同様の作用効果を有する。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］導体（２）と前記導体（２）を被覆する被覆層（３）とを備える絶縁電線（１）であって、前記絶縁電線（１）の外径は、２．８ｍｍ以上３．３ｍｍ以下であり、前記被覆層（３）は、難燃剤を含まない内層（３１）と、前記内層（３１）の外周側に形成され、難燃剤を含む外層（３２）とを有し、前記内層（３１）及び前記外層（３２）の合計厚さ（ｔ_０）は、０．７０ｍｍ以上０．９０ｍｍ以下であり、前記内層（３１）の厚さ（ｔ_１）は、０．３０ｍｍ以上０．４７ｍｍ以下であり、前記外層（３２）の厚さ（ｔ_２）は、０．４３ｍｍ以下である、絶縁電線（１）。

［２］前記外層（３２）の厚さ（ｔ_２）は、０．４０ｍｍ以上をさらに満たす、前記［１］に記載の絶縁電線（１）。

［３］前記被覆層（３）に電圧が印加されたときの前記外層（３２）の電圧分担率は、１．３％以下である、前記［１］又は［２］に記載の絶縁電線（１）。

［４］前記被覆層（３）に電圧が印加されたときの前記外層（３２）の電圧分担率は、０．７％以上をさらに満たす、前記［３］に記載の絶縁電線（１）。

（付記）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、前述した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組み合わせの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

１…絶縁電線
２…導体
３…被覆層
３１…内層
３２…外層
３３…内側難燃層
ｔ_０…内層及び外層の合計厚さ
ｔ_１…内層の厚さ
ｔ_２…外層の厚さ

Claims

導体と前記導体を被覆する被覆層とを備える絶縁電線であって、
前記絶縁電線の外径は、２．８ｍｍ以上３．３ｍｍ以下であり、
前記被覆層は、難燃剤を含まない内層と、前記内層の外周側に形成され、難燃剤を含む外層とを有し、
前記内層及び前記外層の合計厚さは、０．７０ｍｍ以上０．９０ｍｍ以下であり、
前記内層の厚さは、０．３０ｍｍ以上０．４７ｍｍ以下であり、
前記外層の厚さは、０．４３ｍｍ以下である、
絶縁電線。
前記外層の厚さは、０．４０ｍｍ以上をさらに満たす、
請求項１に記載の絶縁電線。
前記被覆層に電圧が印加されたときの前記外層の電圧分担率は、１．３％以下である、
請求項１又は２に記載の絶縁電線。
前記被覆層に電圧が印加されたときの前記外層の電圧分担率は、０．７％以上をさらに満たす、
請求項３に記載の絶縁電線。