JP4983328B2 - 高耐熱性樹脂組成物及びそれを用いた高耐熱絶縁電線 - Google Patents
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Description
また、自動車や電車などの輸送分野において、省エネに対する車体の軽量化及び配線の省スペース化に伴い、絶縁電線の軽量・薄肉化が求められている。このような絶縁電線の軽量・薄肉化に対して、従来のPVC材料を適用した場合は、難燃性や耐摩耗性の要求特性が達成できない等の問題があった。
そこで、PVC以外の材料が要請されていた。
ポリエステル樹脂に代表される汎用エンジニアリングプラスチックは、特に成形性に優れているという特徴を有していることから、難燃性や耐摩耗性を維持しながら、そのような求めに応じられ得る見通しがある。
上記高耐熱性樹脂組成物は、ポリエステル樹脂と、スチレンとジエン系化合物とのブロック共重合体を水素添加して飽和させた水添ブロック共重合体と、ポリオレフィン、又はグリシジル基を有する化合物、又はポリオレフィン及びグリシジル基を有する化合物とを含む。ここでグリシジル基を有する化合物は相溶剤として使用される。また、他にも例えば顔料等その他の添加剤を上記高耐熱性樹脂組成物に配合してもよい。その他の添加剤は、成形加工性や成形品の物性を改良・調整するために、上記高耐熱性樹脂組成物に要求される特性を損なわない範囲の量で配合することができる。
上記ポリエステル樹脂については種々の化合物が挙げられるが、特に、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリブチレンイソフタレートを用いることが好ましい。
ポリエステル樹脂の量は、50〜80重量%、好ましくは70〜80重量%である。ポリエステル樹脂量が上記上限の80重量%を超えると、上記高耐熱性樹脂組成物において、ポリエステル単体と比べてやや結晶化が抑制される。しかし、その結晶化抑制の効果は充分ではなく、熱処理後の機械的特性が低下してしまう。一方、ポリエステル樹脂量が上記下限の50重量%よりも少なくなると、本来ポリエステルの持つ優れた耐熱性、機械的強度、電気特性、耐薬品性等を損なう。
上記水添ブロック共重合体は、スチレン系エラストマーとしてスチレンとジエン系化合物のブロック共重合体内に存在する二重結合に水素を添加して飽和させたものである。上記ジエン系化合物には、ブタジエン、イソプレン等が挙げられる。また、ブロック共重合体としては、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン−ブタジエン−ゴム状共重合体(SBR)等のスチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SIS)、スチレン−イソプレンゴム状共重合体(SIR)等のスチレン−イソプレンブロック共重合体が挙げられる。
なお、上記ブロック共重合体は、所望により有機カルボン酸などにより変性されていてもよい。
スチレン系エラストマーの量は、10〜30重量%であることが好ましい。スチレン系エラストマーの量が上記上限の30重量%を超えると、上記高耐熱性樹脂組成物全体に占めるポリエステル含量の割合が少なくなり、本来ポリエステルの持つ優れた耐熱性、機械的強度、電気特性、耐薬品性等を損なう。一方、スチレン系エラストマーの量が上記下限の10重量%よりも少なくなると、軟質成分としての作用が少なくなり、高耐熱性のポリエステル樹脂組成物の可撓性が損なわれることが懸念される。
上記ポリオレフィンは、低密度ポリエチレンが挙げられる。
ポリオレフィン組成物の添加量は、10〜30重量%であることが好ましい。ポリオレフィン組成物が上記上限の30重量%を超えると、上記高耐熱性樹脂組成物全体に占めるポリエステル含量の割合が少なくなり、本来ポリエステルの持つ優れた耐熱性、機械的強度、電気特性、耐薬品性等を損なう。一方、ポリオレフィン組成物が上記下限の10重量%よりも少なくなると、熱処理後の機械的特性が低下してしまう。
上記グリシジル基を有する化合物は、トリグリシジルシアヌレート、モノアリルジグリ
シジルシアヌレート、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体などが挙げられるが、特にエチレン−グリシジルメタクリレート共重合体が望ましい。
上記グリシジル基を有する化合物の添加量は、10〜30重量%であることが好ましい。グリシジル基を有する化合物が、上記上限の30重量%を超えると、上記高耐熱性樹脂組成物を混練する際に反応性が大きくなり、樹脂の溶融粘度が上昇し、混練が困難となる。一方、グリシジル基を有する化合物が、上記下限の10重量%よりも少なくなると、上記高耐熱性樹脂組成物において、ポリエステル単体と比べるとやや結晶化が抑制される。しかし、その結晶化抑制の効果は充分ではなく、熱処理後の機械的特性が低下してしまう。
上記窒素含有化合物は、例えば、メラミンシアヌレート、メラミン、シアヌル酸、イソシアヌル酸、トリアジン誘導体、イソシアヌレート誘導体等が挙げられるが、特にメラミンシアヌレートが望ましい。
上記メラミンシアヌレートは、粒子状で用いられ、カップリング剤(アミノシランカップリング剤、エポキシシランカップリング剤、ビニルシランカップリング剤等)、高級脂肪酸(ステアリン酸、オレイン酸等)などの表面処理剤により表面処理されていても、あるいは未処理であってもどちらでも良い。
上記窒素含有化合物はポリエステル樹脂100重量部に対して、5〜40重量部、好ましくは5〜30重量部配合されているのが望ましい。窒素含有化合物が40重量部を超えて配合されなければ、高耐熱樹脂組成物の耐摩耗性は低下しない。一方、5重量部よりも少なく配合されなければ、充分な難燃効果を得ることができる。
上記添加剤としては、例えば、酸化防止剤、強化材、充填材、熱安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、顔料、染料、可塑剤、結晶核剤、加水分解防止剤等を挙げることができる。
高耐熱性樹脂組成物の記述した物性値について具体的に説明する。以下に記載した吸熱量は、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したものである。
上記高耐熱性樹脂組成物を熱処理する前の吸熱量は、45J/g以下である。上記上限を超えなければ、熱処理前においても引張伸び率が元々小さい高耐熱性樹脂組成物であり、熱処理を行うと結晶化の進行により引張伸び率はさらに小さくなるためである。
上記高耐熱性樹脂組成物について、150℃で100時間にわたり熱処理テストを行ったとき、上記高耐熱性樹脂組成物の熱処理前から熱処理後への吸熱量の増加率は20%以内である。
本発明の一実施形態の絶縁電線とは、溶融混練した高耐熱性樹脂組成物を導電体の被覆層として有する電線のことである。例えば自動車・電車など車両用に、上記電線は用いられる。
前記導電体としては、銅線を単線で用いても複数からなる撚り線や編み線として用いて
も良い。銅線は溶融メッキや電解による錫メッキが施されていても良い。
次に、高耐熱性樹脂組成物からなる被覆層である絶縁材の厚みは0.1mmから0.5mmの範囲にあるのが好ましい。さらに好ましくは、0.1mmから0.3mmである。絶縁材の厚みが0.5mmを超えなければ、電線の軽量・薄肉化を図ることができる。また、絶縁材の厚みが0.1mmを下回らなければ、耐摩耗性を維持することができる。
また、導電体の直径は0.5mmから2mmの範囲にあるのが好ましい。なお、電線の断面形状は丸形状であるが、丸形状以外であっても、板状の銅板よりスリット加工したり、丸線を圧延したりして得た平角状であってもかまわない。
上述した本発明の一実施形態の高耐熱性樹脂組成物及びそれを適用した高耐熱絶縁電線によれば次のような効果を奏する。
熱処理を加えた後でも、引張伸びのような可撓性のある高耐熱性樹脂組成物を得ることができる。この高耐熱性樹脂組成物を電線等の絶縁材に用いたとき、絶縁電線を軽量化・薄肉化することができる。この絶縁電線を、例えば自動車や電車などの車両に適用すれば、車両の軽量化及び配線の省スペースを実現することができる。
PBT:ポリブチレンテレフタレート
SEBS:スチレン−ポリエチレン/ブチレン−スチレントリブロック共重合体
LLDPE:直線型低密度ポリエチレン
EGMA:エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体
本実施例で用いられる試料を細かく切ったものに対して、示差走査熱量計(DSC−7パーキンエルマー製)を用いて、昇温速度10℃/分で融点における吸熱量を測定した。
熱処理前の吸熱量が45J/g以下かつ熱処理前後の吸熱量を比較して吸熱量の増加率が20%以下のものを“○”、それ以外のものを“×”とした。
吸熱量の増加率は下記式で算出する。
吸熱量増加率(%)=[(熱処理後の吸熱量)−(熱処理前の吸熱量)]×100/(熱処理前の吸熱量)
本実施例で用いられるチューブ状の試料を、150℃の恒温槽で100時間加熱し、室温に12時間放置したものを用い、JIS C 3005 WL1に従って、試料片の長さ(直径1.9mm、内径1.3mm、長さ150mm)、引張速度200mm/分にて測定を実施した。引張伸び率が200%以上のものを“○”とし、それ以外のものを“×”とした。
引張伸び率は下記式で算出する。
引張伸び率(%)=[(引張試験後の試料長)−(引張試験前の試料長)]×100/(引張試験前の試料長)
表1に示す配合比率で、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT)に水添ブロック共重合体(SEBS)を配合したものに、ポリオレフィン(LLDPE)及び相溶剤(EGMA)を配合した。この組成物を、二軸押出機を用いて260℃で溶融混練し、得られた混練物を米粒状の大きさまで粉砕しペレット化し、真空乾燥機で120℃、10時間乾燥させた。
次に、上記工程で得られた樹脂組成物を、直径1.3mmの錫メッキ軟銅線の周囲に0.3mmの被覆厚で押出成形した。
その後、銅線を抜き取り、実施例における上記チューブ状の試料を得た。この試料を用いた上記(1)、(2)の実験の結果を表1に示した。
表1に示した配合表のように、相溶剤(EGMA)を配合しないこと以外は実施例1と同様に試料を作製した。上記(1)、(2)の実験の結果を表1に示した。
表1に示した配合表のように、ポリオレフィン(LLDPE)を配合しないこと以外は実施例1と同様に試料を作製した。上記(1)、(2)の実験の結果を表1に示した。
表1に示した配合表のように、ポリオレフィン(LLDPE)を配合しないこと以外は実施例1と同様に試料を作製した。上記(1)、(2)の実験の結果を表1に示した。
表1に示した配合表のように、さらに、メラミンシアヌレートを配合したこと以外は実施例1と同様に試料を作製した。上記(1)、(2)の実験の結果を表1に示した。
おいて、全て“○”であった。
表1に示した配合表のように、水添ブロック共重合体(SEBS)、ポリオレフィン(LLDPE)、相溶剤(EGMA)を配合しないこと以外は実施例1と同様に試料を作製した。上記(1)、(2)の実験の結果を表1に示した。
表1に示した配合表のように、ポリオレフィン(LLDPE)、相溶剤(EGMA)を配合しないこと以外は実施例1と同様に試料を作製した。上記(1)、(2)の実験の結果を表1に示した。
表1に示した配合表のように、水添ブロック共重合体(SEBS)、ポリオレフィン(LLDPE)を配合しないこと以外は実施例1と同様に試料を作製した。上記(1)、(2)の実験の結果を表1に示した。
比較例2で得られた組成物は、(1)、(2)の実験において“×”であった。
比較例3で得られた組成物は、(2)の実験において“×”であった。
Claims (7)
- ポリエステル樹脂と、スチレンとジエン系化合物とのブロック共重合体を水素添加して飽和させた水添ブロック共重合体と、ポリオレフィン又は/及びグリシジル基を有する化合物とを含む高耐熱性樹脂組成物であって、150℃で100時間にわたり熱処理が行われる場合に、熱処理前において、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定した融点における吸熱量が45J/g以下であり、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定した前記熱処理前から前記熱処理後への吸熱量の増加率が20%以内であり、前記熱処理後において、引張伸び率が200%以上であることを特徴とする高耐熱性樹脂組成物。
- 前記ポリエステル樹脂が、ポリブチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項1に記載の高耐熱性樹脂組成物。
- 前記水添ブロック共重合体が、スチレン−ポリエチレン/ブチレン−スチレントリブロック共重合体であることを特徴とする請求項1又は2に記載の高耐熱性樹脂組成物。
- 前記ポリオレフィンが、低密度ポリエチレンであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の高耐熱性樹脂組成物。
- 前記高耐熱性樹脂組成物が、更に、メラミンシアヌレートを含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の高耐熱性樹脂組成物。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載の高耐熱性樹脂組成物からなることを特徴とする電線被覆用の高耐熱性樹脂組成物。
- 請求項6に記載の高耐熱性樹脂組成物を用いた高耐熱被覆電線であって、その外部被覆である絶縁材の厚みが0.1mmから0.5mmの範囲にあることを特徴とする高耐熱絶縁電線。
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