JP3901763B2 - ポリ塩化ビニル被覆絶縁電線 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱安定剤として鉛やカドミウム等の有害な金属を含まない、Ｃａ化合物およびＭｇ化合物の少なくとも一種とＺｎ化合物とを含む複合安定剤を用いた無毒性ポリ塩化ビニル組成物を被覆材とする絶縁電線に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可塑剤を配合した軟質のポリ塩化ビニル（以下ＰＶＣともいう）組成物は様々な工業製品に幅広く用いられている材料である。例えばその良好な電気絶縁性より電線被覆用等として汎用されている。
しかしながら、ＰＶＣは熱や光にさらされた場合、脱塩化水素が進み劣化する欠点を持つ。かかる欠点を克服するために熱安定剤を添加し、加工時における熱劣化を抑制している。そして、このような熱安定剤として、電線被覆用ＰＶＣ組成物には鉛系の熱安定剤がその電気的特性、着色性、熱安定性、価格及び成形加工性に優れることから用いられてきた。
【０００３】
しかし、最近になってＰＶＣ組成物の鉛安定剤を別の安定剤に置き換える動きがでてきた。これは鉛化合物の毒性、それらを含む有害なプラスチックの廃棄問題、さらには、これら理由からの鉛を含む重金属の使用が将来法的に規制される懸念が生じているためである。
鉛に代わり得る安定剤として従来より有機酸のバリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛等の金属塩を組合わせた安定剤や有機錫系の安定剤等が知られている。これらのうち、特に安全性を考慮した場合は脂肪酸カルシウム塩や脂肪酸亜鉛塩または脂肪酸マグネシウム塩等が用いられる。
【０００４】
しかし、上記の無毒安定剤は鉛系安定剤と比べてコスト・性能とも充分に太刀打ちできるレベルではないため、その応用範囲は限られているのが実状である。具体的には水道用の硬質ＰＶＣパイプ分野においては、安全性の点より鉛系安定剤から有機錫系等の安定剤への変更が進んでいるのが知られている。
一方、軟質ＰＶＣ被覆電線分野ではＰＶＣ用安定剤の無毒化は実用的にほとんど進んでいないのが実状である。無毒安定剤としては、ポリ塩化ビニル樹脂の劣化時に発生する塩化水素を補足する能力の高い無機物と安定化能力を補助する添加剤とを含有するところのＣａ化合物およびＭｇ化合物の少なくとも一種とＺｎ化合物とを含む無毒複合安定剤が知られており、これを用いた軟質ＰＶＣ組成物が電線被覆材として提案されているものの、実績はなく実用レベルに至ってはいない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
発明者らは、環境汚染等の問題に鑑み、電線被覆用ポリ塩化ビニル組成物に含まれている鉛系安定剤を他の無毒安定剤に変更するための実験を進めていく過程で、無毒の非鉛系安定剤を用いた組成物では下記のような問題があることがわかった。
1)電気絶縁用として必要な体積固有抵抗及びその長期安定性（温水中も含む）が鉛安定剤系に比較して劣る。
2)熱安定特性、特に動的熱安定性（加工時のＰＶＣコンパウンドの安定性）に劣る。
3)ＰＶＣコンパウンドの混練り加工時のゲル化・混練り特性及び造粒工程でのペレット化等の加工性が悪い。
4)押出加工時の押出外観が悪く、さらにダイスカスが発生する問題がある。
【０００６】
上記1)、2)に関しては鉛系安定剤を使用した場合の性能に近い安定剤が開発されてきたものの、3)、4)に関しては問題点が多く実用化に至っていないのが実状である。
本発明の目的は、上記４項目の課題に鑑み、絶縁性能や熱安定性に遜色がなく、混練工程や造粒工程での加工性に優れ、押出成形時の外観不良やダイスカス発生の問題がない無毒性安定剤配合のポリ塩化ビニル樹脂組成物を被覆材とする絶縁電線を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記４項目の課題を解決するために広範な研究を行った結果、上記課題1)、2)を解決するためには安定剤としてＣａ化合物およびＭｇ化合物の少なくとも一種とＺｎ化合物とを含む複合安定剤を用いることにより絶縁性能は改善し得ることが判明した。
【０００８】
そこで、無毒性の上記複合安定剤配合の軟質ＰＶＣ系被覆材の改良に関して鋭意検討した結果、添加剤の一種としてある種の特定な滑剤系を使用する事により上記３）、４）の改善が可能となることが判明し本発明に至った。
すなわち、本発明においては、導体の外側にポリ塩化ビニル組成物を被覆した絶縁電線において、該ポリ塩化ビニル組成物が、Ｃａ化合物およびＭｇ化合物の少なくとも一種とＺｎ化合物とを含む複合安定剤、および、部分ケン化モンタン酸とモンタン酸エステルとからなる滑剤を含有してなり、その被覆用のポリ塩化ビニル組成物として、ポリ塩化ビニル樹脂１００重量部に対して、可塑剤２０〜８０重量部、充填剤１０〜６０重量部、前記複合安定剤１〜１０重量部、前記滑剤０．０５〜５重量部を含有してなる組成物を用いた被覆絶縁電線は、実用上好適である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明で用いるポリ塩化ビニルとしては、重合度が１０００〜２０００程度のものが好適である。
【００１０】
本発明で用いる複合安定剤は、Ｃａ化合物およびＭｇ化合物の少なくとも一種とＺｎ化合物とを含むものであり、有機酸金属石鹸およびハイドロタルサイト類等の塩化水素補足効果を持つ無機物からなる。また特開昭５８−３６０１２号公報及び特開５９ー１４０２６１号公報にみられるようなβ−ジケトンや過塩素酸、その他酸化防止剤等の安定化補助剤等を含んでもよい。ここでいう有機酸金属石鹸とはラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘニン酸等とカルシウム、亜鉛、マグネシウム等との金属塩であり、その他のポリ塩化ビニルの安定剤として知られている有機酸との金属塩を使用してもよい。ハイドロタルサイトは一般式Ｍｇx1Ｚｎｘ2Ａｌ2・（ＯＨ）2ｘ1＋2ｘ2＋4（ＣＯ3）（1-ｙ）／2（ＣｌＯ4）ｙ・ｍＨ2Ｏ（式中ｘ1、ｘ2及びｙは各々下記式で表される条件を満足する数を示し、ｍは０または任意の正数を示す。０≦ｘ2／ｘ1＜１０、２≦ｘ1＋ｘ2＜２０、０≦ｙ≦２）で表される化合物である。
【００１１】
上記ハイドロタルサイト化合物は天然物であってもよく、また合成品であってもよい。これらを配合した無毒安定剤としては例えば旭電化工業社製のＲＵＰ−１０３、堺化学工業社製のＯＷ−３０６０、水澤化学工業社製のＮＬ−１５５等がある。
これら安定剤の配合量は、ポリ塩化ビニル１００重量部に対して、１〜１０重量部が好ましく、１重量部未満では十分な安定化効果が得られず、１０重量部を越えて添加しても安定化能力と製品のコストを考慮すると実用的でない。
【００１２】
本発明で用いる滑剤は、部分ケン化モンタン酸とモンタン酸エステルからなり、具体的には炭素数２８の直鎖飽和脂肪酸であるモンタン酸を主成分とし、炭素数２０〜３２の直鎖飽和脂肪酸を含む脂肪酸を一部ジオールでエステル化し、一部を水酸化カルシウムで鹸化した滑剤である。ここでいうジオールとはエタンジオール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール等である。つまりこの滑剤成分としてはモンタン酸及びモンタン酸エステル、さらに水酸化カルシウムでケン化されたモンタン酸カルシウム塩の３成分が含まれる。そして、部分ケン化モンタン酸とモンタン酸エステルの比率は１０：９０〜９０：１０の範囲にある。このような滑剤としてはヘキスト社製のＷＡＸ−ＯＰ、ヘンケル白水社製のＬｏｘｉｏｌＧ７８等がある。これらの滑剤の配合量は、ＰＶＣ１００重量部に対して０．０５〜５重量部が好ましく、０．０５重量部未満では十分な効果が得られず、また５重量部を越えて添加しても製品のコストアップにつながり、実用的でない。
【００１３】
可塑剤としては、ＰＶＣ系樹脂に通常使用される可塑剤であれば良い。すなわち、フタル酸系、トリメリット酸系、ピロメリット酸系、アジピン酸系、ポリエステル系等の可塑剤であるが、これらのうちフタル酸系、トリメリット酸系の可塑剤が最も好ましい。これらは単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。これら可塑剤の配合量はＰＶＣ１００重量部に対して２０〜８０重量部が好ましい。可塑剤の量が２０重量部より少ないと電線被覆材としての柔軟性が失われ、また８０重量部よりも多いと電線用途として必要とされる機械的強度に達しない等の問題が発生する可能性がある。
【００１４】
充填剤としては、ポリ塩化ビニル樹脂組成物に一般的に使用される炭酸カルシウム、クレー、タルク等を用いることができる。炭酸カルシウムには石灰石などの天然石を粉砕した重質炭酸カルシウム、化学的製法で得られる沈降性炭酸カルシウム、及びそれぞれを表面処理した製品があるがそれらのうちどれを使ってもよく、２種以上を組み合わせて使ってもよい。クレー、タルクはそのどちらを使ってもよく、２種を組み合わせてもよい。クレーの添加により、樹脂の電気的特性を良好なものとすることができる。これら充填剤の配合量はＰＶＣ１００重量部に対して１０〜６０重量部が好ましい。１０重量部より少ないと製品のコストアップにつながり、６０重量部より多いと要求される機械的強度が得られにくい。
【００１５】
本発明ではＣａ化合物およびＭｇ化合物の少なくとも一種とＺｎ化合物とを含む複合安定剤を配合してなる電線被覆用のポリ塩化ビニル樹脂組成物に部分ケン化モンタン酸とモンタン酸エステルとからなる滑剤を配合してあるため、組成物の混練時のゲル化性を改善するとともにペレット成形時のカッティング性を改善し、さらに押し出し成形時の製品外観を向上させる。また、長時間にわたる絶縁電線押し出し製造時においてもダイスカスの発生がなく安定した押し出し外観を得ることができる。
【００１６】
【実施例】
以下本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１〜１０、比較例１〜７
表１（実施例）及び表２（比較例）に記載した配合割合の各成分をヘンシェルミキサーで混合した。それをＢＵＳＳ社製連続混練押出機（コニーダーＭＤＫ／Ｅ４６Ｂ）を用いて混練し、次いで棒状に押出しながらカッティングしてペレット化（造粒）した。そして、造粒時のペレットカッティング性を評価した。評価基準は、ペレットカッティング性良好のものを○、ペレット同士の融着が一部発生しているものを△、ペレット融着が発生し造粒不可のものを×とした。
なお、混練押出機の設定は、フィード部回転数；３５ｒｐｍ、混練部回転数；２６０ｒｐｍ、押出部回転数；４８ｒｐｍ、混練部スクリュー・バレル温度；１３０℃・１８０℃、押出部スクリュー・バレル・ダイ温度；１３０℃・１５０℃・１６０℃とした。
【００１７】
さらに得られたペレットを３０ｍｍ単軸押出機（フルフライトスクリュー；Ｌ／Ｄ＝２５ 設定温度シリンダー１８０℃、ダイス１８０℃ スクリュー回転数５０ｒｐｍ）で３０ｍｍ幅、肉厚約１ｍｍのシート状に押し出し、外観の評価を行った。外観の評価は前記テープの３０ｃｍあたりの表面ブツの個数を目視で数えることで行った。このシート押出しでの評価は、表面ブツ発生の判別がしやすいため、電線被覆の際の押出外観評価に対応するものとして行った。
表１、表２に実施例及び比較例についての評価結果を示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
【表２】

【００２０】
なお、実施例、比較例で使用した各材料は、下記のメーカーのものを使用した。

【００２１】
実施例１〜３は複合安定剤の添加量を０．１重量部〜１重量部まで変化させてある。この範囲ではペレットのカッティング性、押し出し外観ともに良好な結果となっている。実施例４〜１０では複合安定剤の量を０．５重量部とし、複合安定剤種及び充填剤種、可塑剤種を変化させた。表１をみればわかるように複合安定剤の添加により、すべての配合系においてペレットカッティング性及び、シート押し出し外観の改良が図れ、複合安定剤の効果が如実に現れている。
【００２２】
一方比較例７において滑剤を添加しないと滑性の不足により、ペレットカッティング性、押出外観いづれも非常に劣る結果となっている。比較例１〜６においては現在ポリ塩化ビニル組成物において滑剤として使われているものにつき複合安定剤との効果の比較を行った。ここで比較したいずれの滑剤においてもペレットカッティング性及びシート押し出し外観ともに複合安定剤でなされるような改善効果は現れなかった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のポリ塩化ビニル被覆絶縁電線の被覆材は、安定剤として鉛やカドミウム等の有害な金属を含まない、Ｃａ化合物およびＭｇ化合物の少なくとも一種とＺｎ化合物とを含む複合安定剤を用いるとともに部分ケン化モンタン酸とモンタン酸エステルからなる滑剤を配合したものであるため、公害問題を発生させず、かつ絶縁電線絶縁性能や熱安定性に遜色がなく、混練工程や造粒工程での加工性に優れ、外観不良やダイスカス発生の問題がない。そのため、本発明のポリ塩化ビニル被覆絶縁電線は、無公害で品質良好な絶縁電線として、その工業的価値は顕著である。

Claims (1)

1. 導体の外側にポリ塩化ビニル組成物を被覆した絶縁電線において、前記ポリ塩化ビニル組成物が、ポリ塩化ビニル１００重量部に対して、可塑剤２０〜８０重量部、充填剤１０〜６０重量部、前記複合安定剤１〜１０重量部、前記滑剤０．０５〜５重量部を含有してなり、前記複合安定剤はＣａ化合物およびＭｇ化合物の少なくとも一種とＺｎ化合物とを含み、前記滑剤は部分ケン化モンタン酸とモンタン酸エステルとからなることを特徴とする塩化ビニル被覆絶縁電線。