JP4866622B2

JP4866622B2 - 絶縁電線の製造方法

Info

Publication number: JP4866622B2
Application number: JP2006030842A
Authority: JP
Inventors: 徹中司
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2006-02-08
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2026-02-08
Also published as: JP2007213900A

Description

この発明は、絶縁電線及び絶縁電線の製造方法に関する。

近年、絶縁電線の被覆材に、ポリ乳酸を含む絶縁組成物からなる絶縁材料を用いることが検討されている（特許文献１参照）。ポリ乳酸は、トウモロコシ又はサトウダイコン等の植物から得られるデンプン或いは糖類を発酵して製造される乳酸を化学重合させてできる熱可塑性の樹脂で、環境に優しく、しかも絶縁特性に優れる。

ポリ乳酸を被覆材とした絶縁電線を製造するにあたり、ポリ乳酸は融点が１７０℃であり、通常被覆電線に使用するポリエチレン等に比べて高いが、融点より高い温度では水飴状に溶融することから、溶融を防止し、樹脂に耐熱性を付与する目的で、ポリ乳酸を架橋することが検討されている。ポリ乳酸を架橋する方法として、一般にポリエチレンの架橋剤として使用されている有機過酸化物、例えばジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）を使用する方法がある（特許文献２参照）。
特開２００２−３５８８２９号公報特開２００４−２１７２８８号公報

しかしながら、ＤＣＰの１分半減値温度は１７５℃であり、ポリ乳酸の融点より高いため、ポリ乳酸を混練する過程でＤＣＰを加えると、押出機の中でＤＣＰが分解してポリ乳酸の架橋反応が進行する。このため、架橋ポリ乳酸が押出機内に滞留し、この滞留した樹脂によってブレーカープレートやスクリーンメッシュが目詰まりを起こすため、長尺な被覆電線を製造することは難しい。また、押出機内で樹脂が固化して塊ができ、被覆電線表面に凹凸ができる場合がある。さらに、架橋剤の量を増やすと押出機から樹脂を押し出せなかったり、スクリューが抜けなくなる場合がある。

また、押出機から出る直前に架橋剤を添加する方法もあるが、押出機のヘッドの温度が１７０℃以上と高いため、樹脂に混ざる前に架橋剤の分解が始まる。

本発明に係る絶縁電線の製造方法は、エチレン系ポリマに架橋剤を加えた第１の絶縁材料により導体部を被覆し、第１の層を形成する工程と、前記導体部を被覆する前記第１の層をポリ乳酸により被覆し、第２の層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
本発明に係る絶縁電線の製造方法は、前記エチレン系ポリマ１００質量部に対して０．５〜３．０質量部の前記架橋剤を配合することが好ましい。
本発明に係る絶縁電線の製造方法は、前記第１の層は、前記被覆部の最内側の層であることが好ましい。
本発明に係る絶縁電線の製造方法は、前記エチレン系ポリマは、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン−アクリレート共重合樹脂、アイオノマー樹脂のうちのいずれかであることが好ましい。
本発明に係る絶縁電線の製造方法は、前記エチレン−アクリレート共重合樹脂は、エチレン−メチルアクリレート共重合樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂、エチレン−ブチルアクリレート共重合樹脂のうちのいずれかであることが好ましい。
本発明に係る絶縁電線の製造方法は、前記第２の層は、１．０ｍｍ以下の厚さを有することが好ましい。

本発明によれば、架橋ポリ乳酸の層を有する耐熱性に優れた絶縁電線が提供される。

本発明によれば、架橋ポリ乳酸の層を有する耐熱性に優れた絶縁電線を容易に製造することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を説明する。

まず、図１及び図２を参照して本発明の実施の形態に係る絶縁電線１０を説明する。図１はエチレン系ポリマ１とポリ乳酸５とを被覆材１２ａ、１２ｂとして押出成形した絶縁電線１０の断面図、図２は製造工程図である。

絶縁電線１０は、複数の銅製の素線１１ａを撚った撚線からなる導体部１１と、この導体部１１を絶縁被覆する被覆部１２とで構成される。被覆部１２は、架橋ポリ乳酸を含む厚さｔ１の外層１２ｂと、外層１２ｂの内側に位置し、エチレン系ポリマ１を含む厚さｔ２の内層１２ａとを備えた積層体から構成される。被覆部１２は、電線用の添加物を含む絶縁材料を導体部１１上に押出し、仮想線で示し、１３ａ及び１３ｂから構成される合わせ目１３がなくなるようにシームレスに成形した状態に製品化される。

次に、絶縁電線１０の製造方法を述べる。

絶縁電線１０の製造方法は、電線用の第１及び第２の絶縁材料４、７を調製するための調製工程２０と、調製された第１及び第２の絶縁材料４、７を被覆材として押出成形する加工工程３０とからなる。

調製工程２０は、エチレン系ポリマ１に第１の添加物２（例えば、難燃剤）を添加して混練し、次いで架橋剤３を添加して混練し、第１の絶縁材料４を得る工程と、ポリ乳酸５に第２の添加物６（例えば、難燃剤）を添加して混練し、第２の絶縁材料７を得る工程とを含む。

加工工程３０では、まず、エチレン系ポリマに架橋剤３を加えた第１の絶縁材料４を導体部１１上に内層１２ａとして押出し、仮想線で示す合わせ目１３ａがなくなるようにシームレスに成形した状態に成形する（第１成形工程３１）。次に、第２の絶縁材料７を内層１２ａで被覆された導体部１１上に外層１２ｂとして押出し、仮想線で示す合わせ目１３ｂがなくなるようにシームレスに成形した状態に成形し（第２成形計工程３２）、絶縁電線１０を製造する。第２成形工程３２では、架橋剤３が添加された内層１２ａの周囲をポリ乳酸５を含む第２の絶縁材料７で被覆することにより、第２の絶縁材料７押出時に、第２の絶縁材料７の熱によって内層１２ａから外層１２ｂに架橋剤３が移行し、第２の絶縁材料７に含まれるポリ乳酸５を架橋する。

このように、本発明の実施の形態に係る絶縁電線の製造方法によれば、ポリ乳酸５に架橋剤３を添加することなく架橋ポリ乳酸を得ることができる。このため、押出機内で架橋反応が進行することによる不具合が生ずることがなく、容易に架橋ポリ乳酸の層を有し、耐熱性に優れた絶縁電線１０が得られる。また、絶縁電線１０は、架橋ポリ乳酸が絶縁性及び耐熱性を有し、かつ、生分解性が良く、エチレン系ポリマ１が柔軟性を与えるため、環境に優しく、しかも絶縁性、耐熱性及び可撓性のある絶縁電線として機能する。

なお、第１の絶縁材料４は、１００〜１２０℃の温度で押し出す。この温度では、架橋剤はほとんど分解しない。第２の絶縁材料７を押し出す温度は、１８０〜２００℃の温度であることが好ましい。この温度で押し出すことにより架橋反応が進行し、同時に架橋剤３は分解する。ＤＣＰが９０％反応する時間は、１８０℃で１３０秒、１９０℃で５３秒、２００℃で２２秒である。高い温度で第２の絶縁材料７を押し出して早く冷却すると、架橋剤３が外層１２ｂを移動する時間が短くなり、架橋剤３が内層１２ａ中に未反応物として残り、架橋反応が充分に進行しない。このため、第２の絶縁材料７を押し出す温度は１８０℃であることがより好ましい。

エチレン系ポリマは、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）、エチレン−アクリレート共重合樹脂、アイオノマー樹脂のうちのいずれかであることが好ましい。これらのエチレン系ポリマは柔軟性を有するため、第１の絶縁材料４として使用するのに好適である。ここで、エチレン−アクリレート共重合樹脂は、エチレン−メチルアクリレート共重合樹脂（ＥＭＡ）、エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂（ＥＥＡ）、エチレン−ブチルアクリレート共重合樹脂（ＥＢＡ）から選択されるいずれかをさす。

外層１２ｂは、１．０ｍｍ以下の厚さ（ｔ１）を有することが好ましい。ポリ乳酸５の架橋反応は、内層１２ａから架橋剤３を含まない外層１２ｂへの架橋剤３の移行により進行する。このため、第１の層１２ｂの架橋反応が充分に行われるためには、外層１２ｂは、１．０ｍｍ以下の厚さであることが好ましい。外層１２ｂの厚さが１．０ｍｍを超える場合には、架橋剤３が外層１２ｂの表面まで届かなくなり、充分に架橋反応が進まない。

また、エチレン系ポリマ１００質量部に対して０．５〜３．０質量部の架橋剤３を配合することが好ましい。この場合には、第１の層１２ｂの架橋反応が充分に進行する。

なお、図示していないが、内層１２ａ及び外層１２ｂで被覆された導体部１１上にさらに第１の絶縁材料４を押出して最外層とし、被覆部１２が３層で構成されていてもよい。この場合、架橋剤３を含まない絶縁材料によって被覆してもよい。

上記実施の形態の実施例として実施例１〜実施例１４を行い、比較のために比較例１〜比較例２を行った。

１．試料の調製
まず、６０℃に暖めたエチレン系ポリマにＤＣＰを入れ、保温したままシェーカーミキサで３０分攪拌し、ＤＣＰをエチレン系ポリマに含浸させた。これを外径１．６ｍｍの撚り線導体の上に０．２ｍｍ厚で押し出した。押出温度は１００℃とした。これを一度巻き取り芯線として用い、次にポリ乳酸を１８０℃で押し出した。エチレン系ポリマは、ＥＥＡとして三井・デュポンポリケミカル社製のＡ−７０３を、ＥＶＡとして三井・ポリケミカル社製ＥＶ３６０を用いた。ポリ乳酸は三井化学社製レイシアＨ４００を用い、次に示す条件で被覆電線を作製した。

実施例１
内層としてＥＥＡを用いた。ＥＥＡ中に含まれるＤＣＰの量は０．３ｐｈｒ（per hundred resin）であり、外層の厚さは０．８ｍｍとした。

実施例２
内層としてＥＥＡを用いた。ＥＥＡ中に含まれるＤＣＰの量は０．５ｐｈｒであり、外層の厚さは０．８ｍｍとした。

実施例３
内層としてＥＥＡを用いた。ＥＥＡ中に含まれるＤＣＰの量は３．０ｐｈｒであり、外層の厚さは０．８ｍｍとした。

実施例４
内層としてＥＥＡを用いた。ＥＥＡ中に含まれるＤＣＰの量は３．５ｐｈｒであり、外層の厚さは０．８ｍｍとした。

実施例５
内層としてＥＥＡを用いた。ＥＥＡ中に含まれるＤＣＰの量は３．０ｐｈｒであり、外層の厚さは１．０ｍｍとした。

実施例６
内層としてＥＥＡを用いた。ＥＥＡ中に含まれるＤＣＰの量は３．０ｐｈｒであり、外層の厚さは１．２ｍｍとした。

実施例７
内層としてＥＥＡを用いた。ＥＥＡ中に含まれるＤＣＰの量は３．０ｐｈｒであり、外層の厚さは１．４ｍｍである。

実施例８
内層としてＥＶＡを用いた。ＥＶＡ中に含まれるＤＣＰの量は０．３ｐｈｒであり、外層の厚さは０．８ｍｍとした。

実施例９
内層としてＥＶＡを用いた。ＥＶＡ中に含まれるＤＣＰの量は０．５ｐｈｒであり、外層の厚さは０．８ｍｍとした。

実施例１０
内層としてＥＶＡを用いた。ＥＶＡ中に含まれるＤＣＰの量は３．０ｐｈｒであり、外層の厚さは０．８ｍｍとした。

実施例１１
内層としてＥＶＡを用いた。ＥＶＡ中に含まれるＤＣＰの量は３．５ｐｈｒであり、外層の厚さは０．８ｍｍとした。

実施例１２
内層としてＥＶＡを用いた。ＥＶＡ中に含まれるＤＣＰの量は３．０ｐｈｒであり、外層の厚さは１．０ｍｍとした。

実施例１３
内層としてＥＶＡを用いた。ＥＶＡ中に含まれるＤＣＰの量は３．０ｐｈｒであり、外層の厚さは１．２ｍｍとした。

実施例１４
内層としてＥＶＡを用いた。ＥＶＡ中に含まれるＤＣＰの量は３．０ｐｈｒであり、外層の厚さは１．４ｍｍとした。

比較例１
外層のみを被覆部としたものを比較例１とした。外層の厚さは０．８ｍｍとした。

比較例２
内層を有するが、架橋剤を加えていないものを比較例２とした。外層の厚さは０．８ｍｍとした。

各実験例で得られた試料は、被覆部の表面を観察し、次に示す耐熱試験により評価した。

２．耐熱試験
外層が架橋ポリ乳酸であるかを確認するために、上記調製でできた被覆電線１００ｍｍをオーブン中にぶら下げ、オーブンをポリ乳酸の融点以上の１８０℃の温度で１０分保ち、樹脂の溶け出しがあるかを確認した。ここで、試験開始から１０分後に下にポリ乳酸が樹脂が垂れ落ちない場合を○、垂れ落ちた場合を×として判断した。

３．試験結果
表１に、内層、内層に使用した樹脂、樹脂中に含まれるＤＣＰの量、外層の厚さ、被覆部表面、及び耐熱試験の結果を示す。なお、被覆部表面は、滑らかなものを○、発泡等が見られるときは×とした。

被覆部が架橋されていないポリ乳酸のみからなる比較例１では、被覆部表面は滑らかであるが、耐熱試験では樹脂が垂れ落ちた。また、被覆部が内層と外層から構成され、内層にＤＣＰを含まない比較例２では、比較例１と同様に被覆部表面は滑らかであるが、耐熱試験では樹脂が垂れ落ちた。これに対し、実施例２及び実施例３では被覆部表面が滑らかであると共に、耐熱試験で樹脂の垂れ落ちが見られなかった。これは、内層に含まれるＤＣＰが外層の押出時に外層に移行し、ポリ乳酸が架橋ポリ乳酸になったことによると考えられる。実施例１では、被覆部の表面は滑らかであるが、耐熱試験では樹脂が垂れ落ち、外層の厚さに対してＤＣＰが少ないことが考えられた。また、実施例４では外層の厚さに対してＤＣＰ量が多すぎたため、耐熱試験で樹脂の垂れ落ちは見られなかったが、被覆部表面に発泡が見られた。これはＤＣＰから発生する分解成分の影響と考えられる。

実施例５では、実施例２及び実施例３と同様に、被覆部表面が滑らかであると共に、耐熱試験で樹脂の垂れ落ちが見られず、外層の厚みに対するＤＣＰ量が適当であったと考えられる。これに対し、実施例６では被覆部表面で変形が見られ、実施例７では被覆部表面から溶け出しがみられた。これは、ＤＣＰが１．２ｍｍ厚程度からポリ乳酸の表面まで届かなくなり、１．４ｍｍでは充分に移行しなくなったためと思われる。

実施例８〜実施例１４より、内層をＥＶＡとして行なった場合にも、ＥＥＡと同様な結果を得た。

このように、ポリ乳酸の厚みに対して適当量のＤＣＰを内層に含有させることでポリ乳酸を架橋ポリ乳酸とすることができ、架橋ポリ乳酸は耐熱性に優れていることがわかった。また、架橋反応は、内層から外層へＤＣＰが移行することによるため、ポリ乳酸の厚さが１．０ｍｍを超える場合には、充分に架橋反応が進まないことがわかった。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記の実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

本発明の実施の形態に係る絶縁電線の断面図である。製造工程図である。

符号の説明

１０…絶縁電線
１１…導体部
１１ａ…素線
１２…被覆部
１２ａ…内層（第２の層）
１２ｂ…外層（第１の層）

Claims

エチレン系ポリマに架橋剤を加えた第１の絶縁材料により導体部を被覆し、第１の層を形成する工程と、
前記導体部を被覆する前記第１の層をポリ乳酸により被覆し、第２の層を形成する工程とを含むことを特徴とする絶縁電線の製造方法。
前記エチレン系ポリマ１００質量部に対して０．５〜３．０質量部の前記架橋剤を配合することを特徴とする請求項１に記載の絶縁電線の製造方法。
前記第１の層は、前記被覆部の最内側の層であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の絶縁電線の製造方法。
前記エチレン系ポリマは、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン−アクリレート共重合樹脂、アイオノマー樹脂のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の絶縁電線の製造方法。
前記エチレン−アクリレート共重合樹脂は、エチレン−メチルアクリレート共重合樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂、エチレン−ブチルアクリレート共重合樹脂のうちのいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の絶縁電線の製造方法。
前記第２の層は、１．０ｍｍ以下の厚さを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の絶縁電線の製造方法。