JP3092294B2 - 耐熱性直流用高圧リード線 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は温度定格125℃以上のＵ
Ｌ規格を満たす特性を具えた、例えばテレビジョン、電
磁調理器、複写機、コンピュータ等の電子機器内配線に
使用される耐熱性直流用高圧リード線に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】テレビ
ジョン、電磁調理器、複写機、コンピュータ機器等の電
子機器内配線に使用する絶縁電線は、火災に対する安全
性が重要であり、国内では電気用品取締法、米国ではＵ
Ｌ規格、カナダではＣＳＡ規格等の認定を受けた難燃化
絶縁電線が使用される。さらに、これら電子機器内配線
の高圧部分に使用される難燃化絶縁電線は、10〜40kVの
直流高電圧を取扱うため、耐電圧に対する安全性も重要
である。

【０００３】電子機器の高圧電線の評価方法としては、
ＵＬ規格のSubject758に記載の評価方法が知られてい
る。この評価方法の中では、（１）高圧カットスルー試
験、（２）難燃性試験が技術的に困難とみられる項目で
ある。図２はＵＬ規格Subject758による高圧カットスル
ー試験の説明図である。図面に示すように、定格温度に
設定した槽内で２本の平行に配置した１／32″径のドリ
ルロッド11を介して電線13の両端に１ポンドの荷重10を
かけ、直流電源12より定格電圧の1.5倍の電圧を印加し
た場合に７時間以内に絶縁破壊をおこしてはならない試
験である。図３は前記のＵＬ規格による難燃試験の説明
図である。図面に示すように、周囲空気の動きを防止す
るために設けたチャンバー14内に垂直に立てた電線18に
下部よりガスバーナー15で炎を当てた時60秒以内に消火
し、下部の脱脂綿17が燃焼物の落下によって燃えてはな
らず、又上部のクラフト紙16が炎によって燃えたり、焦
げたりしてはならない試験である。

【０００４】この両方の性能を満足するために、従来
は、電気性能の良いポリエチレンを内層とし、その上に
被覆した高難燃性組成物の外層よりなる２層構造として
機能分担させた電線が使用されている。即ち、高圧カッ
トスルー試験に合格させるために、導体上に融点が105
℃以上のポリエチレンを被覆し、電線全体としての難燃
性を得るために、外層にエチレン、酢酸ビニル、塩化ビ
ニルを主たる繰返し単位とする重合体からなる難燃性樹
脂組成物を被覆した電線が知られている（特公昭52-417
86号公報参照）。又難燃性の外被としては、塩素化ポリ
エチレン−塩化ビニルグラフト共重合体（特公昭54-150
58号公報参照）、クロロスルホン化ポリエチレン−塩化
ビニルグラフト共重合体（特開昭49-42755号公報参照）
等も知られている。このような絶縁電線は、ポリエチレ
ンの持つ優れた電気絶縁性、耐トラッキング性を活かし
ながら、ポリエチレンの欠点である易燃性を外周上に設
けた難燃性樹脂組成物によって補うことにより電線全体
としての難燃性を確保したものである。ところが、この
絶縁電線は塩化ビニルやハロゲンを含む単量体を繰返し
単位として含有する重合体を主体とする難燃性樹脂組成
物を被覆した電線であるため、電線全体の耐熱温度は10
5℃定格が上限であり、それ以上の高温の耐熱化の要求
には応えることが出来ない欠点がある。

【０００５】又単層構造のものについても例がないわけ
ではない。即ち塩素化ポリエチレンのようなそれ自身が
難燃性の樹脂を主たる成分とする樹脂組成物を導体に被
覆した絶縁電線も高圧電線として使用されている。しか
し、この絶縁電線も耐熱性は105℃定格が上限であり、
高耐熱化の要求には応えることができないものである。
さらに、ポリエチレンに難燃剤を添加しポリエチレン自
体を難燃化する方法も知られているが、一般に耐熱性や
耐電圧特性が低下するという問題があり、高圧リード線
としては良いものが得られなかった。

【０００６】ところが、一方では使用環境はますますき
びしくなってきている。機器の小型化が進み、かつ機能
は多機能が要求されるため、狭いところに多数の部品が
セットされる等により、配線量も増加し、配線材料には
より以上の安全性が求められ、高耐熱性が求められてき
ている。こうした要求にポリオレフィン以外の高耐熱性
樹脂を用いて対応することも考えられる。

【０００７】一般に150℃以上の耐熱温度が要求される
用途に使用される高圧電線には、導体上にシリコーン系
樹脂の加硫体を被覆した絶縁電線が使用されている。こ
の絶縁電線は柔軟性、電気特性に優れる半面、シリコー
ン系樹脂の加硫体が本来引裂け易い性格があるために、
端末加工や配線の引回し時に被覆層に傷がはいったり、
著しい場合には被覆層にクラックが入るといった加工上
の問題が発生することがよくある。これらの問題を解決
する手段としては、シリコーン絶縁電線にガラス編組チ
ューブや樹脂製チューブを被せてシリコーン系樹脂を保
護する方法が一般に知られている。一般にシリコーン絶
縁電線は価格が高いという問題があるが、電線自体の価
格に加え、保護チューブを被覆するための加工コストも
必要となり、又保護チューブを被せることによって、全
体の外径が増大するといった実装上の問題も派生する。

【０００８】又四フッ化エチレン、六フッ化プロピレン
等のフッ素系樹脂を絶縁体とした直流用高圧電線も知ら
れている。これらの電線は150℃以上の耐熱性を有する
優れた電線であるが、価格がシリコーン系絶縁電線より
もさらに高く、特殊な用途を除き実用的でない。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解決するため、ポリオレフィン樹脂組成物について鋭意
検討を重ね、導体上の絶縁被覆がポリオレフィン樹脂組
成物で形成されており、ＵＬ規格の垂直難燃性（VW−
１）を有し、温度定格125℃以上の特性を具えた直流用
高圧リード線を得た。ここでいう温度定格125℃とは前
述したＵＬ規格の高圧カットスルー試験において、試験
温度125℃の条件で合格することであり、かつ次の耐熱
老化性も125℃の規格を満足することである。

【００１０】上記耐熱老化性は、ポリオレフィン絶縁電
線の場合、ＵＬ規格の125℃定格では158℃７日熱老化試
験後の試料の破断抗張力の残率が70％以上、伸び残率が
65％以上で、かつ、136℃60日熱老化試験後の試料の破
断抗張力の残率が70％以上、伸び残率が65％以上である
ことが定められており、ＵＬ規格の150℃定格では、180
℃７日熱老化試験後の試料の破断抗張力の残率が70％以
上、伸び残率が65％以上で、かつ、158℃60日熱老化試
験後の試料の破断抗張力の残率が70％以上、伸び残率が
65％以上であることが定められている。

【００１１】前述のＵＬ規格の垂直難燃性（VW−１）、
温度定格125℃以上の条件を満たす性能を具えたポリオ
レフィン樹脂組成物の具体例としては、結晶成分の融解
温度が125℃以上のポリエチレンとエチレンαオレフィ
ン共重合体の樹脂混合物（Ａ）が、分子内に炭素−炭素
不飽和結合分を有する単量体（Ｂ）を必須成分として含
有する難燃化された樹脂組成物が挙げられ、該樹脂組成
物を導体上に被覆し、該被覆層を電離放射線により照射
した直流用高圧リード線である。

【００１２】具体的には、樹脂混合物（Ａ）は結晶成分
の融解温度が125℃以上であるポリエチレンと、エチレ
ン酢酸ビニル共重合体、エチレンメチルアクリレート共
重合体、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレ
ンメチルメタクリレート共重合体、エチレン−１−ヘキ
セン共重合体、エチレン−１−ブテン共重合体、エチレ
ンプロピレンゴム等のエチレンαオレフィン共重合体の
樹脂混合物であって、望ましくは樹脂混合物中の結合成
分の融解温度が125℃以上であるポリエチレンの組成比
が40重量％以上、80重量％以下である樹脂混合物であ
る。なお、エチレンαオレフィン共重合体は、樹脂組成
物とした場合の押出性と柔軟性との観点から、特に、エ
チレン酢酸ビニル共重合体、エチレンメチルアクリレー
ト共重合体、エチレンエチルアクリレート共重合体が好
ましい。上記樹脂混合物（Ａ）100重量部に対し、分子
内に炭素−炭素不飽和結合分を有する反応性単量体、望
ましくは、トリメチロールプロパントリメタクリレー
ト、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、トリア
リルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、トリ
アリルホルマールからなる群より選ばれた一種又は混合
物の単量体（Ｂ）を望ましくは１重量部ないしは10重量
部と、難燃剤、無機充填剤等を添加した樹脂組成物を導
体上に溶融押出し等の方法で１層もしくは複数層に被覆
し、当該被覆層に電離放射線を照射することによって本
発明の直流用高圧電線が得られる。図１（イ）及び
（ロ）はいずれも本発明の直流用高圧電線の具体例の横
断面図で、１は導体、２及び３は前記樹脂組成物による
被覆層を示し、２及び３は同一組成物であっても、前記
樹脂組成物の範囲で、異種のものであってもよい。

【００１３】難燃化された樹脂組成物を得るには、前記
の難燃剤として、ハロゲン系の難燃剤が添加することが
好ましい。ハロゲン系の難燃剤としては、パークロロペ
ンタシクロデカン等の塩素系難燃剤、臭素化ジフェニル
エーデル誘導体、臭素化ビスフェノール誘導体、臭素化
エポキシ樹脂誘導体、臭素化フタルイミド誘導体等の 臭
素系の難燃剤、臭素化フォスフェート等の含リン系の臭
素系難燃剤、トリクロロエチルホスフェート等の有機ハ
ロゲン化合物を例示でき、これらに三酸化アンチモン、
硼酸塩類、モリブデン酸化物類等の難燃助剤を併用して
難燃効果を高めた難燃剤が例示できる。なお、ハロゲン
系難燃剤は、特に絶縁被覆厚が1.0mmを越える直流用高
圧電線の垂直燃焼性（VW−１）の観点から５〜50重量部
の範囲に設定するのが好ましく、５重量部未満では難燃
性が不足し、50重量部を越えると耐熱老化性に悪影響を
与える。無機充填剤としては、タルク、クレー、シリ
カ、炭酸カルシウム、酸化亜鉛等の他に、水酸化アルミ
ニウムや水酸化マグネシウムや水酸化カルシウム等が例
示できる。又前記樹脂組成物には必要に応じ酸化防止
剤、滑剤、着色剤、その他充填剤等を添加し得るのは勿
論である。更に、架橋を促進するためにトリメチロール
プロパントリメタクリレート等の多官能性モノマー類等
各種添加剤も必要に応じて適宣添加できる。

【００１４】樹脂組成物の混合は、バンバリーミキサー
や加圧ニーダー、オープンロールミキサー、単軸あるい
は二軸混合機等の既知の混合装置で行なえる。また、導
体上への樹脂組成物の被覆は、既存の溶融押出機で行な
うことが可能であり、導体上に単層もしくは同種の材料
を多層に被覆してもよい。

【００１５】樹脂組成物の架橋は、樹脂混合物中にあら
かじめ有機過酸化物を添加しておき、成形後に加圧蒸気
で加熱する方法を用いれば熱加硫が可能であるが、直流
用高圧電線とした場合の高圧カットスルー特性と被覆層
の抗張力、伸び等の機械的物性のバランスの観点からは
電離放射線の照射による架橋が好ましい。電離放射線と
しては、α線、電子線（β線）、γ線、Ｘ線、紫外線等
の電離放射線が例示できる。なお、電離放射線は、透過
厚みや照射線量等工業的利用の観点から電子線の利用が
特に好ましい。

【００１６】

【試験例】電線試料は次の方法で作製した。表１〜表３
に示した樹脂組成物を溶融押出法で外径0.8mmφの軟銅
線上に厚み1.21mmで被覆した後、加速電圧１MeVの電子
線を照射して電線試料を得た。表１〜表３に使用した樹
脂組成物は、表１〜表３に記載しているポリエチレン、
エチレンαオレフィン共重合体、分子内に炭素−炭素不
飽和結合分を含有する単量体以外に、ポリエチレンとエ
チレンαオレフィン共重合体の樹脂混合物100重量部に
対し、テトラブロモビスフェノール誘導体（臭素含量62
重量％、分子量約8000）45重量部、三酸化アンチモン粉
末30重量部、クレー粉末15重量部、シリカ粉末５重量
部、ペンタエリスリチルテトラキス［３−（３，５−ジ
ーｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネー
ト］３重量部、ジステアリルチオジプロピオネート１重
量部、ステアリン酸亜鉛0.5重量部を共通に配合してお
り、樹脂組成物の作成は150℃に加熱したオープンロー
ルミキサーで行ない、混合後ペレット状にして溶融押出
しに使用した。なお、テトラブロモビスフェノール誘導
体は難燃剤、三酸化アンチモンは難燃助剤、クレー粉末
・シリカ粉末は無機充填剤、ペンタエリスリチルテトラ
キス［３−（３，５−ジーｔ−ブチル−４−ヒドロキシ
フェニル）プロピオネート］・ジステアリルチオジプロ
ピオネートは酸化防止剤、ステアリン酸亜鉛は滑剤であ
る。

【００１７】表１〜表３で、高圧カットスルー試験は12
5℃のギアオーブンで電線試料の両端に１ポンドの荷重
をかけ、30kVの直流電圧を印加してｎ＝３で実施した。
耐電圧試験は電線試料を158℃のギアオーブン内で７日
間熱老化した後、外径0.5インチのマンドレルに７回巻
付け、125℃のギアオーブン内で25kVの直流電圧を印加
しｎ＝３で実施した。表１〜表３の高圧カットスルー試
験及び耐電圧試験の欄には、３点中の最初の１点が破壊
した時間を記載した。熱老化試験は電線試料を158℃の
ギアオーブンで７日間熱老化した後の試料の伸び残率を
評価した。ここで、伸び残率（％）＝熱老化試料の伸び
／初期伸び×100であり、伸び残率65％以上を合否の目
安とした。燃焼試験はVW−１法に従い、ｎ＝５で実施し
た。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】樹脂被覆層の組成と、高圧カットスルー試
験耐電圧試験、熱老化試験及び燃焼試験の特性は次のよ
うである。高圧カットスルー試験は、実施例１〜６のよ
うに、融点が125℃以上のポリエチレンとエチレンαオ
レフィン共重合体の組成比率が重量比で40／60以上であ
り、かつ分子内に炭素−炭素不飽和結合分を有する単量
体を含有する組成が125℃の高圧カットスルー試験に合
格する。但し、比較例２のような融点が125℃以上のポ
リエチレンのみ組成では高圧カットスルー試験には合格
するが、初期伸びが著しく低下するという問題がある。

【００２２】耐電圧特性においては、比較例１，３，
４，５，６，７，８のように、分子内に炭素−炭素不飽
和結合分を有する単量体を含有しない組成では、８時間
に至る前に破壊するものが発生しており好ましくない。
これに対し、分子内に炭素−炭素不飽和結合分を有する
単量体を含有する実施例１〜６、比較例２，９，10の電
線では８時間以上の耐電圧特性を示すことがわかる。

【００２３】耐老化特性とVW−１の燃焼試験について考
察すると、実施例１〜６のように、分子内に炭素−炭素
不飽和結合分を有する単量体を含有する組成では、熱老
化後の伸び残率ですべて65％を上回り、しかもVW−１に
も合格している。これに対し、分子内に炭素−炭素不飽
和結合分を有する単量体を含有しない組成である比較例
５，６，７，８では、電子線の照射線量が30Mradである
比較例６，８はVW−１には合格しているが、熱老化後の
伸び残率が65％を下回り好ましくない。一方照射線量が
10Mradである比較例５，７は熱老化後の伸び残率は65％
を超えているが、VW−１においては、不合格になる試料
が発生しており好ましくない。

【００２４】以上のように、高圧カットスルー特性、耐
電圧特性、VW−１燃焼試験、耐熱老化性のすべての特性
のバランスを考慮した場合、融点が125℃のポリエチレ
ンとエチレンαオレフィン共重合体の組成比率が40／60
以上であり、望ましくは40／60〜80／20の範囲にあり、
かつ、分子内に炭素−炭素不飽和結合分を有する単量体
を含有する樹脂組成物が好ましいといえる。又分子内に
炭素−炭素不飽和結合分を有する単量体に関してさらに
言えば、トリメチロールプロパントリメタクリレート、
ペンタエリスリトールトリメタクリレート、トリアリル
イソシアヌレート、トリアリルシアヌレートのように、
いわゆる三官機能の単量体を含有する組成の試料が低い
照射線量で効率よく直流用高圧リード線が製造できるの
でより好ましい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の直流用高
圧電線によれば、125℃定格の直流用高圧電線が安価な
材料で効率よく製造でき、直流用高圧電線の分野におけ
る耐熱化の要求に呼応し得るものであり、利用価値は極
めて大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）及び（ロ）はいずれも本発明の直流用高
圧電線の具体例の横断面図である。

【図２】高圧カットスルー試験の説明図である。

【図３】VW−１燃焼試験の説明図である。

【符号の説明】

１ 導体 ２ 本発明における樹脂組成物による被覆層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01B 3/44 H01B 3/30 H01B 7/295 C08L 23/06 C08L 23/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体上の絶縁被覆がポリオレフィン樹脂
   組成物で形成されており、 ポリオレフィン樹脂組成物は、 結晶成分の融解温度が125℃以上のポリエチレンとエチ
   レンαオレフィン共重合体との樹脂混合物（Ａ）が、分
   子内に炭素−炭素不飽和結合分を有する単量体（Ｂ）を
   必須成分として含有する難燃化された樹脂組成物であっ
   て、 融解温度が125℃のポリエチレンとエチレンαオレフィ
   ン共重合体との組成比率（重量比）が40／60〜80／20で
   あり、 当該絶縁被覆は、電離放射線によって照射され、 当該絶縁被覆は、ＵＬ（Under Writers Laboratories）
   規格の垂直難燃性（VW−１）を有し、温度定格125℃以
   上の特性を具える、ことを特徴とする耐熱性直流用高圧
   リード線。