JP5379383B2

JP5379383B2 - 電気材料用樹脂組成物で被覆した絶縁電線、ケーブル、光ファイバコード及び光ケーブル

Info

Publication number: JP5379383B2
Application number: JP2008024547A
Authority: JP
Inventors: 將行福嶋
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2028-02-04
Also published as: JP2009185130A

Description

本発明は電気・電子機器の筐体やその内部および外部配線に使用される絶縁電線等を被覆するための樹脂組成物で被覆した絶縁電線等ならびに電気電子機器用成形物品に関するものである。

電気・電子機器の内部および外部配線に使用される絶縁電線・ケーブル・コードや光ファイバ心線、光ファイバコード等には難燃性、耐熱性、機械特性などの種々の特性が要求される。このため、これら絶縁電線の被覆材料として、ポリ塩化ビニルコンパウンドや臭素原子や塩素原子を含有するハロゲン系難燃剤を配合したエチレン系共重合体を主成分とする樹脂組成物を使用することがよく知られている。
しかし、このような被覆材料を用いた絶縁電線等を適切な処理をせずに廃棄した場合の問題が提起されている。例えば、埋立て廃棄した場合には、被覆材はごみ量を増加し、自然環境下での分解が極めて遅く半永久的に残留するうえに、それに配合されている可塑剤や重金属安定剤の溶出が起こる。また焼却処理した場合には、多量の腐食性ガスの発生やダイオキシンの生成等の問題が生起する。

一方、熱可塑性で生分解性を有するポリマーとしてポリ乳酸樹脂が知られている。このポリマーは土壌や水中に置かれた場合、１ヶ月ほどで分解を始め１年から数年で消滅し、分解生成物は、乳酸、二酸化炭素および水であり、人体に無害な特徴を持つ。これはトレイやプラスチックの食器、食品容器等の消費材として利用が期待されており、その加水分解性や生分解性から次世代環境対応型材料である（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、ポリ乳酸樹脂は剛直で成形加工性に乏しく、また、その元来有する速やかな加水分解性、生分解性から耐久材用途のプラスチック材料として使用することは困難であり、特にこれを電線、ケーブル等に採用することは知られていなかった。
特開平０６-２９８２３６号公報

このような成形加工性や耐久性に欠けるポリ乳酸樹脂の上記の問題点に鑑み、本発明の目的は、この生分解性を有する樹脂を含みながら優れた成形加工性と機械特性を有し、電線等の被覆材への適用が可能なポリ乳酸樹脂を含有する組成物を用いた絶縁電線、電気電子機器用成形物品等を提供することにある。

本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、ポリ乳酸樹脂をベース樹脂として用い、ポリアルキルメタクリレートとポリアルキルアクリレートとのブロック共重合体を含有させることで、成形加工性が改善されることを見出した。本発明はこの知見に基づきなされるに至ったものである。
すなわち、本発明は、
（１）ポリ乳酸樹脂を含有する樹脂５０〜１５質量％、およびポリアルキルメタクリレートとポリアルキルアクリレートとのブロック共重合体５０〜８５質量％を含有することを特徴とする電気材料用樹脂組成物を導体の周りに被覆してなる絶縁電線、
（２）ポリ乳酸樹脂を含有する樹脂５０〜１５質量％、およびポリアルキルメタクリレートとポリアルキルアクリレートとのブロック共重合体５０〜８５質量％を含有することを特徴とする電気材料用樹脂組成物を導体の周りに被覆してなるケーブル、
（３）ポリ乳酸樹脂を含有する樹脂５０〜１５質量％、およびポリアルキルメタクリレートとポリアルキルアクリレートとのブロック共重合体５０〜８５質量％を含有することを特徴とする電気材料用樹脂組成物を光ファイバの周りに被覆してなる光ファイバコード、および、
（４）ポリ乳酸樹脂を含有する樹脂５０〜１５質量％、およびポリアルキルメタクリレートとポリアルキルアクリレートとのブロック共重合体５０〜８５質量％を含有することを特徴とする電気材料用樹脂組成物を光ファイバの周りに被覆してなる光ケーブル。

本発明で使用する電気材料用樹脂組成物は、成形加工性と機械特性に優れ、電線や光ファイバ等の被覆材として好適である。
本発明の絶縁電線もしくはケーブルまたは光ファイバコードもしくは光ケーブルは、前記樹脂組成物を導体の周りに被覆してなるので、機械特性、皮むき加工性等の加工性、耐湿熱性、外観に優れる。
本発明の電気電子機器用成形物品は、前記樹脂組成物を成形してなるので、機械特性、切削加工等の加工性、耐湿熱性、外観に優れる。
そして、これら絶縁電線、光ファイバコードや電気電子機器用成形物品が廃棄処理された場合でも、自然環境状態の下でも従来品に比べ速く分解し、汚染を生起することが極めて少ない。

まず、本発明で使用する電気材料用樹脂組成物（以下、本発明の電気材料用樹脂組成物と称す。）について説明する。
本発明は、これまで電線、ケーブル等に使用されていないポリ乳酸樹脂を採択するものである。
本発明の電気材料用樹脂組成物は、ポリ乳酸樹脂を含有する樹脂５０〜１５質量％、およびポリアルキルメタクリレートとポリアルキルアクリレートとのブロック共重合体５０〜８５質量％を含有してなる。

ａ）ポリ乳酸樹脂
本発明で用いることのできるポリ乳酸樹脂を含有する樹脂としては、ポリ乳酸、乳酸とヒドロキシカルボン酸等の共重合可能な多官能性化合物とのコポリマー、およびこれらの混合物である。
多官能化合物としては、グリコール酸、３−ヒドロキシ酪酸等のヒドロキシカルボン酸、コハク酸、アジピン酸等の多価カルボン酸、酢酸セルロース、エチルセルロース等の多糖類、エチレングリコール、ジエチレングリコール等の多価アルコールなどが挙げられる。
本発明に用いられるポリ乳酸樹脂の製造方法は、乳酸を直接脱水縮重合する方法、或いは乳酸の環状２量体であるラクチドを開環重合方法等、公知の方法が用いられるが、これに限定されるものではない。
前記ポリ乳酸樹脂としては、例えば三井化学（株）より「レイシア（商品名）」、ユニチカ（株）より「テラマック（商品名）」として販売されているものを用いることができる。
ポリ乳酸樹脂は、押出被覆や押出成形される際は、ＭＦＲ（１９０℃、２．１６ｋｇ）で１〜８ｇ／１０分程度、射出成形される際は、３〜４０ｇ／１０分程度の前記樹脂を用いることが好ましい。

ｂ）ポリアルキルメタクリレートとポリアルキルアクリレートとのブロック共重合体
ポリアルキルメタクリレートとポリアルキルアクリレートとのブロック共重合体はハードセグメントをポリアルキルメタクリレート、ソフトセグメントをポリアルキルアクリレートとするエラストマーである。
前記ブロック共重合体中、ポリアルキルメタクリレートからなるハードセグメントの含有量は５〜７５質量％であることが好ましく、１５〜２５質量％であることがより好ましい。

このポリアルキルメタクリレートとポリアルキルアクリレートとのブロック共重合体の含有量は樹脂組成物１００質量％中、１５〜８５質量％に制限され、３５〜６５質量％であることがより好ましい。
前記ブロック共重合体の含有量が１５質量％より少ないと耐加水分解性、端末加工性が著しく低下し、また柔軟性が著しく悪くなる。逆に８５質量％より多いと力学的強度が著しく低下する。
前記ポリアルキルメタクリレートとポリアルキルアクリレートとのブロック共重合体は、例えば、（株）クラレより「ＬＡ２２５０（商品名）」、「ＬＡ２１４０（商品名）」等が市販されている。

本発明の電気材料用樹脂組成物において、前記ポリ乳酸樹脂および前記ポリアルキルメタクリレートとポリアルキルアクリレートとのブロック共重合体以外に、必要により目的に応じて他の樹脂を混合しても良い。このような混合可能な樹脂として、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、エチレン−αオレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体等のエチレン系共重合体樹脂、スチレン系樹脂および／またはエラストマー、アクリル系樹脂および／またはエラストマー、各種変性樹脂などを混合しても良い。
なお、混合される樹脂はこれらの樹脂に限定されるものではない。

本発明の電気材料用樹脂組成物には、必要により目的に応じて、一般的に使用されている各種の添加剤、例えば、酸化防止剤、金属不活性剤、難燃（助）剤、充填剤、滑剤などを本発明の目的を損なわない範囲で適宜添加することができる。
前記酸化防止剤としては、４，４’−ジオクニチル・ジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリンの重合物などのアミン系酸化防止剤、ペンタエリスリチル−テトラキス−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン等のフェノール系酸化防止剤、ビス（２−メチル−４−（３−ｎ−アルキルチオプロピオニルオキシ）−５−ｔ−ブチルフェニル）スルフィド、２−メルカプトベンズイミダゾールおよびその亜鉛塩、ペンタエリスリトール−テトラキス（３−ラウリル−チオプロピオネート）などの硫黄系酸化防止剤などが挙げられる。

金属不活性剤としては、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニル）ヒドラジン、３−（Ｎ−サリチロイル）アミノ−１，２，４−トリアゾール、２，２’−オキサミドビス−（エチル３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート等が挙げられる。
さらに難燃（助）剤、充填剤としては、金属水和物、ハロゲン系難燃剤、カーボン、クレー、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化モリブデン、三酸化アンチモン、シリコーン化合物、石英、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ホウ酸亜鉛、ホワイトカーボンなどが挙げられる。
滑剤としては、炭酸水素系、脂肪酸系、脂肪酸アミド系、エステル系、アルコール系、金属石鹸系等のものが挙げられる。

次に、本発明の絶縁電線、ケーブル、光ファイバコードおよび光ファイバケーブル並びに成形物品について説明する。
本発明の絶縁電線または光ファイバコードは、本発明の電気材料用樹脂組成物からなる被覆層を押出被覆等により導体（例えば軟銅製などの単線または撚線導体）または光ファイバ素線上に有してなり、この被覆層が樹脂組成物で構成されたものである。
また、本発明のケーブルまたは光ファイバケーブルは、本発明の樹脂組成物を複数本の絶縁電線または光ファイバ心線、導体の外側に形成させることによって構成されたものである。
本発明の絶縁電線においては、樹脂組成物を被覆層の形成後に架橋させることが出来る。架橋の方法としては、常法による電子線架橋法や化学架橋法が採用できる。

本発明の絶縁電線、ケーブル、光ファイバコードもしくは光ケーブルにおいては、導体の周りに形成される絶縁被覆層（本発明の樹脂組成物からなる層）の肉厚は特には限定しないが通常０．１５〜３ｍｍである。
なお、本発明の光ファイバコードもしくは光ケーブルは本発明の樹脂組成物を被覆層として、光ファイバ心線またはコードの外周に被覆されたものすべてを包含し、特にその構造を制限するものではない。光ケーブルの被覆層の厚さ、光ファイバコードに縦添えまたは撚り合わせる抗張力繊維の種類、量などは、光ケーブルの種類、用途などによって異なり、適宜に設定することが出来る。

本発明の電気材料用樹脂組成物は、射出成形、押出成形、ブロー成形等により成形物品に加工し得る。そして、本発明の樹脂組成物から通常の射出成形等の成形方法により、例えば、電源プラグ、コネクター、スリーブ、ボックス、テープ基材、チューブ、シート等の、主として電気的用途の部品を成形することが出来るが、その成形物品の種類、形状は制限されるものではない。
また、シートやチューブ等についても電線被覆と同様な方法で押出可能であり、電線と同様、化学架橋法や電子線架橋法により架橋を行ってもよい。

以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例、比較例）
表１に各実施例および比較例の樹脂組成物の各成分の含有量を示す。含有量を示す「数値」は特に記載が無い場合、質量部を示す。
なお、表１に示す各成分は下記のものを使用した。
（１）ポリ乳酸樹脂
「レイシアＨ４００」（商品名、三井化学（株）製）
（２）ポリアルキルメタクリレートとポリアルキルアクリレートとのブロック共重合体
（表中、ＰＡＭＡ−ＰＡＡ共重合体と記載した。）
「ＬＡ２２５０」（商品名、（株）クラレ製）
まず、下記表１に示す各成分を室温（２５℃）にてドライブレンドし、バンバリーミキサーを用いて溶融混練して、各電気材料用樹脂組成物を用意した。
上記得られた樹脂組成物からＴダイを用い、厚さ１ｍｍのシートを成形した。またさらに、射出成形により３ｍｍ厚の板を成形した。これにより本発明の樹脂組成物が各種成形物品製造に好適であることを確認した。

次に、電線製造用の押出被覆装置を用いて、導体（導体系：０．８ｍｍφ錫メッキ軟銅単線構成：１本／０．８ｍｍφ）上に、前記の予め溶融混練した電気材料用樹脂組成物を押出法により被覆して、各実施例、比較例に対応する絶縁電線を製造した。外径は２．４０ｍｍとした。

得られた各絶縁電線に対して、以下の物性を測定した。得られた各実施例、比較例の結果を表１に示した。
１）原品引張試験
各絶縁電線から作成した被覆層の管状片をＪＩＳＣ３００５に基づき引張強さ（ＭＰａ）および伸び（％）を、標線間２５ｍｍ、引張速度５００ｍｍ／分の条件で測定した。
絶縁電線用としては、引張強さは１２ＭＰａ以上、伸びは２００％以上必要である。
２）湿熱後の引張試験
上記管状片を６０℃、湿度９５％で１週間放置後、上記と同様な方法で引張試験を行った。
引張強さは１０ＭＰａ以上、好ましくは１５ＭＰａ以上、伸びは１００％以上必要である。

３）体積固有抵抗
前記各シートをＪＩＳＫ６７２３に基づき、体積固有抵抗（Ω・ｃｍ）の測定を行った。
前記体積固有抵抗は１．００Ｅ＋１０以上必要である。
４）加工性
Ｖ刃の自動加工機を用い、各絶縁電線について皮むき加工を行って加工性を試験した。皮むき長は１０ｍｍで行った。
○：１０本中１０本が加工できた絶縁電線。
△：１０本中７〜９本が加工できた絶縁電線
×：１０本中６本以下しか加工できなかった絶縁電線。
「○」と「△」を合格とした。
５）外観（成形加工性）
電線の外観を目視、手触りで確認し、外観が滑らかで良好であり製品として合格レベルであったものを「○」、部分的にサメ肌で製品レベルより少し劣るものを「△」、全体がざらざら又はサメ肌で、外観が従来品に比べ悪く、製品として全く合格レベルでないものを「×」とした。

本発明の実施例では、いずれの評価項目においても満足な結果が得られている。
これに対し、本発明で規定する組成の範囲外の各比較例は、皮むき加工性に劣り、機械特性（引張強さまたは伸び）でもいずれかが満たされない。そして、ブロック共重合体の少ない比較例２、３では成形加工性の点でも満足できない。

Claims

ポリ乳酸樹脂を含有する樹脂５０〜１５質量％、およびポリアルキルメタクリレートとポリアルキルアクリレートとのブロック共重合体５０〜８５質量％を含有することを特徴とする電気材料用樹脂組成物を導体の周りに被覆してなる絶縁電線。
ポリ乳酸樹脂を含有する樹脂５０〜１５質量％、およびポリアルキルメタクリレートとポリアルキルアクリレートとのブロック共重合体５０〜８５質量％を含有することを特徴とする電気材料用樹脂組成物を導体の周りに被覆してなるケーブル。
ポリ乳酸樹脂を含有する樹脂５０〜１５質量％、およびポリアルキルメタクリレートとポリアルキルアクリレートとのブロック共重合体５０〜８５質量％を含有することを特徴とする電気材料用樹脂組成物を光ファイバの周りに被覆してなる光ファイバコード。
ポリ乳酸樹脂を含有する樹脂５０〜１５質量％、およびポリアルキルメタクリレートとポリアルキルアクリレートとのブロック共重合体５０〜８５質量％を含有することを特徴とする電気材料用樹脂組成物を光ファイバの周りに被覆してなる光ケーブル。