JP5556373B2

JP5556373B2 - ケーブル

Info

Publication number: JP5556373B2
Application number: JP2010120717A
Authority: JP
Inventors: 智橋本; 和聡椎名; 孝哉小堀; 裕平真山
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2030-05-26
Also published as: JP2011249119A

Description

本発明は、互いに撚り合わせた一対の絶縁電線を有するケーブルに関する。

近年の環境問題に対する対応の必要性から、火災時や焼却処理時に、ハロゲン化水素等の有害ガスやダイオキシン等の有害物質を生成するおそれがあるハロゲン系の難燃剤を使用しないことが求められている。

非ハロゲン系難燃ケーブルとして、内部シースを、ポリオレフィン系樹脂または該樹脂を主体とする樹脂組成物から構成し、外部シースを、熱可塑性ポリウレタンエラストマーと熱可塑性ポリエステルエラストマーの混合物または該混合物を主体とする樹脂組成物の架橋体から構成し、かつ外部シースを、金属水酸化物および窒素系難燃剤から選ばれる１種または２種以上の難燃剤を、架橋体１００重量部に対し、３〜３５重量部を含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２００５／０１３２９１号パンフレット

ケーブルの配線スペースは、配線対象である装置等の小型化、高密度化等に伴い、より狭隘なものとなっている。狭隘なスペースへの配線の要求により、良好な耐摩耗性や十分な破断強度を確保しつつ、細径化された難燃性非ハロゲンケーブルが望まれている。

本発明の目的は、ハロゲン系の難燃剤を用いることなく、良好な耐摩耗性や十分な破断強度を確保しつつ、細径で難燃性に優れたケーブルを提供することにある。

上記課題を解決することのできる本発明のケーブルは、互いに撚り合わせた一対の絶縁電線と、
一対の前記絶縁電線の周囲を覆う非ハロゲン難燃ポリウレタンからなる内部シースと、
前記内部シースの周囲を覆う非ハロゲン難燃ポリウレタンエラストマーと非ハロゲン難燃ポリエステルエラストマーとの混合物からなる外部シースとを備え、
破断強度が３００Ｎ以上であり、外径が３．４ｍｍ以下であることを特徴とする。

本発明のケーブルにおいて、前記内部シースが非ハロゲン難燃ポリウレタン１００重量部に窒素系難燃剤を４０〜５５重量部加えたものであることが好ましい。

本発明のケーブルにおいて、前記絶縁電線に含まれる導体の断面積が０．１８ｍｍ^２以上０．２５ｍｍ^２以下であることが好ましい。

本発明のケーブルによれば、非ハロゲン難燃ポリウレタンからなる内部シースと、非ハロゲン難燃ポリウレタンエラストマーと非ハロゲン難燃ポリエステルエラストマーとの混合物からなる外部シースとを備えているので、外径を３．４ｍｍ以下に細径化しても、良好な耐摩耗性及び難燃性を確保しつつ、３００Ｎ以上の十分な破断強度を備えたものとすることができる。すなわち、良好な耐摩耗性や十分な破断強度を確保しつつ細径であり、環境負荷が小さく難燃性に優れたケーブルとすることができる。
さらに、本発明のケーブルはＰＢＴやナイロンとの熱融着性に優れるので、ＰＢＴやナイロンからなる機器にモールドする場合に密着性に優れる。

本発明に係るケーブルの一実施形態を示す断面図である。

以下、本発明に係るケーブルの実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るケーブル１０は、一対の絶縁電線１を有している。これらの絶縁電線１は、中心導体４とその外周を覆う絶縁体５からなるものであり、互いに撚り合わせられている。

中心導体４は、例えば、銅合金線からなる外径０．０８ｍｍの３６本の素線を撚り合わせた撚線であり、外径が０．５７ｍｍ、断面積が０．１８ＳＱ（０．１８ｍｍ^２）とされている。また、導体４を覆う絶縁体５は、ハロゲンを含まない非ハロゲン架橋難燃ポリエチレンからなるものであり、平均厚さは０．３２ｍｍ程度、外径は、１．０〜１．３ｍｍ程度である。なお、絶縁体５は、非ハロゲンの難燃ポリオレフィン系の樹脂から形成してもよい。

一対の絶縁電線１の周囲は、内部シース２によって覆われている。内部シース２は、ハロゲンを含まない非ハロゲン難燃ポリウレタンから形成されている。これにより、ケーブル１０は、内部シース２によって難燃性が良好である。また、内部シース２は、ケーブル１０の横断面における真円度を向上させる機能も有する。

内部シース２を構成する非ハロゲン難燃ポリウレタンは、ポリウレタン１００重量部に窒素系難燃剤（例えばメラミンシアヌレート）４０〜５５重量部と、添加剤（酸化防止剤や架橋助剤）５〜１５重量部を加えたものである。内部シース２は、その平均厚さが０．２５ｍｍ程度、外径が２．９ｍｍ程度である。

内部シース２の周囲は、外部シース３によって覆われている。外部シース３は、ハロゲンを含まない難燃の非ハロゲン熱可塑性ポリウレタンエラストマーとハロゲンを含まない難燃の非ハロゲン熱可塑性ポリエステルエラストマーとの混合物から形成されている。これにより、各種の機器等を構成するモールド材のＰＢＴやナイロンとの優れた熱融着性を得ることができる。

熱可塑性ポリウレタンエラストマーとしては、ＭＤＩやＴＤＩなどのジイソシアナートおよびエチレングリコールなどのジオールより構成されるポリウレタン部をハードセグメントとし、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネートなどの非晶性ポリマーをソフトセグメントとするブロック共重合体を例示することができる。これらの中でもポリエーテル系の熱可塑性ポリウレタンエラストマーが柔軟性、耐加水分解性、低温曲げ特性などの点から好適に使用できる。

また、熱可塑性ポリエステルエラストマーとしては、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレートなどの結晶性ポリエステル部をハードセグメントとし、ポリエーテル、ポリカプロラクトンなどの非晶性または低結晶性ポリマーをソフトセグメントとするブロック共重合体が例示され、これらの中でもポリエーテル系の熱可塑性ポリエステルエラストマーが柔軟性、低温曲げ特性などの点から好適に使用できる。そして、この外部シース３は、その平均厚さが０．３２ｍｍ程度とされている。なお、この外部シース３の厚さは、融着に必要な厚さであれば良く、０．２ｍｍ程度でも良い。

上記構造のケーブル１０は、その破断強度が３００Ｎ以上であり、また、その外径が３．４ｍｍ以下である。
このような構造のケーブル１０は、互いに撚り合わせた一対の絶縁電線１の周囲に、内部シース２及び外部シース３を順次押出被覆することにより製造することができる。

このケーブル１０によれば、非ハロゲン難燃ポリウレタンからなる内部シース２と、非ハロゲン難燃ポリウレタンエラストマーと非ハロゲン難燃ポリエステルエラストマーとの混合物からなる外部シース３とを備えているので、外径を３．４ｍｍ以下として細径化しても、良好な耐摩耗性及び難燃性を確保できる。そして、導体断面積を０．１８ｍｍ^２以上とすると３００Ｎ以上の十分な破断強度を備えたものとすることができる。ケーブル１０は、良好な耐摩耗性や十分な破断強度を確保しつつ細径であり、さらに、ハロゲン系の難燃剤を用いないので環境負荷が小さく、難燃性にも優れている。

なお、絶縁体５、内部シース２及び外部シース３の厚さ寸法は、導体４の断面積（外径）が決まれば、電気的特性及び機械的特性から決定される。例えば、導体４の断面積からそれぞれの絶縁電線１の外径は、１．０〜１．３ｍｍとするのが好ましく、この場合、内部シース２及び外部シース３の厚さは、耐摩耗性を確保するために、ケーブル外径が３．４ｍｍ以下となる範囲内において、それぞれ０．２ｍｍ以上とするのが好ましい。ケーブル外径を３．４ｍｍ以下とするには導体断面積を０．２５ｍｍ^２とすることが好ましい。

例えば、それぞれの絶縁電線１の外径が１．３ｍｍである場合は、ケーブル外径を３．４ｍｍ以下とするために、内部シース２及び外部シース３の厚さは、それぞれ下限値である０．２ｍｍとなる。また、それぞれの絶縁電線１の外径が１．０ｍｍである場合は、ケーブル外径を３．４ｍｍ以下とするために、内部シース２の厚さを０．４ｍｍ、外部シース３の厚さを０．３ｍｍとすることができる。

互いに撚り合わせた一対の絶縁電線の外周が内部シースで覆われ、さらに、その外周が外部シースによって被覆された各種（表１参照）のケーブルを製造し、それぞれのケーブルについての破断強度、耐摩耗性及び難燃性を評価した。

〈試験対象ケーブル〉
（比較例１）
（１）ケーブル外径：４．０ｍｍ
（２）導体
導体サイズ：０．２５ｍｍ^２
導体構成：外径０．０８ｍｍの素線を１６本撚り合わせた撚線を、３本集合させて撚り合わせた撚線
撚外径：０．８２ｍｍ
（３）絶縁体
材質：非ハロゲン（ハロゲンフリー：ＨＦ）架橋難燃ポリエチレン
平均厚：０．２９ｍｍ
外径：１．４ｍｍ
（４）内部シース
材質：非ハロゲン（ハロゲンフリー：ＨＦ）架橋難燃ポリエチレン
平均厚：０．３０ｍｍ
外径：３．４ｍｍ
（５）外部シース
材質：非ハロゲン（ハロゲンフリー：ＨＦ）架橋難燃ポリウレタンと非ハロゲン（ハロゲンフリー：ＨＦ）架橋難燃ポリエステルとの混合物
平均厚：０．３０ｍｍ
外径：４．０ｍｍ

（比較例２）
（１）ケーブル外径：３．４ｍｍ
（２）導体
導体サイズ：０．１８ｍｍ^２
導体構成：外径０．０８ｍｍの素線を３６本撚り合わせた撚線
撚外径：０．５７ｍｍ
（３）絶縁体
材質：非ハロゲン（ハロゲンフリー：ＨＦ）架橋難燃ポリエチレン
平均厚：０．３２ｍｍ
外径：１．２ｍｍ
（４）内部シース
材質：非ハロゲン（ハロゲンフリー：ＨＦ）架橋難燃ポリエチレン
平均厚：０．２５ｍｍ
外径：２．９ｍｍ
（５）外部シース
材質：非ハロゲン（ハロゲンフリー：ＨＦ）架橋難燃ポリウレタンと非ハロゲン（ハロゲンフリー：ＨＦ）架橋難燃ポリエステルとの混合物
平均厚：０．２５ｍｍ
外径：３．４ｍｍ

（比較例３）
（１）ケーブル外径：４．０ｍｍ
（２）導体
導体サイズ：０．１５ｍｍ^２
導体構成：外径０．０８ｍｍの素線を３０本撚り合わせた撚線
撚外径：０．５１ｍｍ
（３）絶縁体
材質：非ハロゲン（ハロゲンフリー：ＨＦ）架橋難燃ポリエチレン
平均厚：０．４３ｍｍ
外径：１．４ｍｍ
（４）内部シース
材質：非ハロゲン（ハロゲンフリー：ＨＦ）架橋難燃ポリエチレン
平均厚：０．３０ｍｍ
外径：３．４ｍｍ
（５）外部シース
材質：非ハロゲン（ハロゲンフリー：ＨＦ）架橋難燃ポリウレタンと非ハロゲン（ハロゲンフリー：ＨＦ）架橋難燃ポリエステルとの混合物
平均厚：０．３０ｍｍ
外径：４．０ｍｍ

（実施例１）
（１）ケーブル外径：３．４ｍｍ
（２）導体
導体サイズ：０．１８ｍｍ^２
導体構成：外径０．０８ｍｍの素線を３６本撚り合わせた撚線
撚外径：０．５７ｍｍ
（３）絶縁体
材質：非ハロゲン（ハロゲンフリー：ＨＦ）架橋難燃ポリエチレン
平均厚：０．３２ｍｍ
外径：１．２ｍｍ
（４）内部シース
材質：非ハロゲン（ハロゲンフリー：ＨＦ）架橋難燃ポリウレタン（ポリウレタン１００重量部に難燃剤（メラミンシアヌレート）５０重量部及び添加剤（酸化防止剤、架橋助剤）１０重量部を加えたもの）
平均厚：０．２５ｍｍ
外径：２．９ｍｍ
（５）外部シース
材質：非ハロゲン（ハロゲンフリー：ＨＦ）架橋難燃ポリウレタンと非ハロゲン（ハロゲンフリー：ＨＦ）架橋難燃ポリエステルとの混合物
平均厚：０．２５ｍｍ
外径：３．４ｍｍ

〈評価試験方法〉
（１）破断強度
ケーブルに張力を加え、ケーブルが破断したときの引張力を測定した。破断強度が３００Ｎ以上であるものを合格と判定した。
（２）耐摩耗性
ＪＡＳＯＤ６０８−９２の自動車用耐熱低圧電線の「１２．耐摩耗性試験、（１）摩耗テープ法」により、荷重を４．４Ｎとしてケーブルの耐摩耗性を測定した。最小摩耗抵抗が１０００ｃｍ以上のものを合格と判定した。
（３）難燃性
ケーブルを水平に設置し、ブンゼンバーナー（炎長９．５ｍｍ）を１０秒間接炎し、消火時間を測定した。３０秒以内で消火するものを合格と判定した。

（評価試験結果）
上記の評価試験の結果を表２に示す。

（比較例１）
比較例１は、従来のケーブルである。内部シースとして非ハロゲン架橋難燃ポリエチレンを用いた従来の構成であり、導体、絶縁体、内部シース及び外部シースの各寸法も従来通りでケーブル外径が４，０ｍｍと細径化が図られていないものである。この比較例１では、細径化していないが、破断強度が３００Ｎ以上の４４７Ｎであり、また、耐摩耗性が１０００ｃｍ以上の１５７４ｃｍ、難燃性が４秒であり、何れも良好な評価結果が得られた。

ケーブル外径の細径化のために、比較例１の構成のケーブルについて、絶縁体、内部シース及び外部シースの被覆材の厚さを薄くし（絶縁体の厚さ：０．２４ｍｍ、内部シースの厚さ：０．２５ｍｍ、外部シースの厚さ：０．２５ｍｍ）、上記評価試験を行った。その結果、耐摩耗性が１０００ｃｍに満たない８８２ｃｍとなり、十分な耐摩耗性が得られないことが分かった。なお、被覆材の厚さを薄くしても破断強度は４００Ｎ以上であったことより、被覆材を薄くしても破断強度には影響しないことが分かった。

（比較例２）
内部シースとして、従来の比較例１と同じ非ハロゲン架橋難燃ポリエチレンを用いた比較例２では、導体サイズを小さくし、内部シース及び外部シースの厚さを薄くすることにより、ケーブル外径の細径化（３．４ｍｍ）が図られている。この比較例２では、破断強度が３００Ｎ以上である３２２Ｎが得られ、難燃性も５秒であり、良好な評価結果が得られたが、耐摩耗性は１０００ｃｍに満たない７３５ｃｍと低い結果になった。
このように、内部シースが非ハロゲン架橋難燃ポリエチレンである比較例２では、細径化により耐摩耗性が低下するため、十分な破断強度、良好な耐摩耗性及び難燃性を確保しつつ、細径化を図ることはできなかった。

（比較例３）
内部シースとして、従来の比較例１と同じ非ハロゲン架橋難燃ポリエチレンを用いた比較例３では、ケーブル外径の細径化のために、導体サイズを小さく（０．１５ｍｍ^２）している。被覆材を薄くすると耐摩耗性が低下することから、比較例３では、導体サイズを大幅に小径化している。この比較例３では、耐摩耗性は２１２５ｃｍ、難燃性も１１秒であり、良好な評価結果が得られたが、破断強度は、３００Ｎに満たない２８７Ｎと低い結果になった。
このように、導体サイズを小さくし過ぎると（０．１８ｍｍ^２以下）、破断強度が低下するため、十分な破断強度、良好な耐摩耗性及び難燃性を確保しつつ、細径化を図ることはできないことがわかった。

（実施例１）
内部シースとして、非ハロゲン架橋難燃ポリウレタンを用いた実施例１では、従来のケーブルである比較例１に対して、導体サイズを小さくし、絶縁体、内部シース及び外部シースの厚さを薄くしてケーブル外径を細径化（３．４ｍｍ）しても、３００Ｎ以上である破断強度３２２Ｎが得られた。また、耐摩耗性は１０００ｃｍ以上の１１３２ｃｍであり、難燃性は１３秒であり、何れも良好な評価結果が得られた。
このように、非ハロゲン架橋難燃ポリウレタンからなる内部シースを備えた実施例１では、十分な破断強度、良好な耐摩耗性及び難燃性を確保しつつ、細径化を図ることができた。

１：絶縁電線、２：内部シース、３：外部シース、１０：ケーブル

Claims

２本の絶縁電線同士を互いに撚り合わせた一対の絶縁電線と、
一対の前記絶縁電線の周囲を覆う非ハロゲン難燃ポリウレタンからなる内部シースと、
前記内部シースの周囲を覆う非ハロゲン難燃ポリウレタンエラストマーと非ハロゲン難燃ポリエステルエラストマーとの混合物からなる外部シースとを備え、
破断強度が３００Ｎ以上であり、外径が３．４ｍｍ以下、かつ前記絶縁電線に含まれる導体の断面積が０．２５ｍｍ ^２以下であることを特徴とするケーブル。
前記内部シースが非ハロゲン難燃ポリウレタン１００重量部に窒素系難燃剤を４０〜５５重量部加えたものであることを特徴とする請求項１に記載のケーブル。
前記絶縁電線に含まれる導体の断面積が０．１８ｍｍ^２以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のケーブル。