JP5609552B2 - 絶縁電線 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁電線に関するものであり、さらに詳しくは、自動車、電気・電子機器等に好適な絶縁電線に関するものである。

従来から、例えば自動車や電気・電子機器等に配線される絶縁電線には、ポリオレフィンなどの化石資源（石油資源）を原料とする樹脂を絶縁体（絶縁被覆）に用いたものが知られている。周知の通り、化石資源は限りある資源である。また、化石資源から生産された製品を焼却廃棄すると、大気中のＣＯ_２濃度の上昇に繋がる。

最近、地球環境への配慮から、バイオマス資源が注目されている。バイオマス資源は、植物等の現生生物由来の、比較的短期間で再生可能な資源である。また、バイオマス資源に含まれる炭素は、そのバイオマスが成長過程で光合成により大気中から吸収されたＣＯ_２に由来するため、バイオマス資源は大気中のＣＯ_２濃度のバランスを維持する面を有する。さらに、バイオマス資源の多くは生分解性を有するため、バイオマス資源から生産されたバイオマスプラスチック製品は、使用後に埋め立て処理できる場合がある。なにより、バイオマス資源を用いることで化石資源の使用量を低減できる。したがって、バイオマス資源を用いることにより、環境負荷の低減を図ることができる。

従来、このようなバイオマスプラスチックは、その機械特性から、主に成形部品に用いる試みはなされているものの、自動車等の電線分野で用いる試みはあまりなされていない（特許文献１など）。

特開２００７−１９１５４７号公報

自動車等の電線分野でバイオマスプラスチックを用いる場合には、電線を配策する場所の特殊性から、電線として求められる各種機械特性の他、耐水性を備えていることが求められる。しかしながら、バイオマスプラスチックは、ポリエステルやセルロースからなるものであり、その分子構造から十分な耐水性を備えていないのが現状である。

本発明が解決しようとする課題は、再生可能なバイオマス資源を用いて環境負荷の低減を図るとともに、バイオマス資源を用いた場合においても耐水性に優れる絶縁電線を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明に係る絶縁電線は、導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁体とを備えた絶縁電線において、前記絶縁体は、バイオマスプラスチックと塩化ビニル樹脂とを含有する樹脂組成物よりなることを要旨とするものである。

本発明に係る絶縁電線において、バイオマスプラスチックとしては、脂肪族ポリエステル、脂肪族ポリエステル誘導体、多糖類、および、多糖類誘導体から選択された１種または２種以上を好適に示すことができる。また、脂肪族ポリエステルとしては、ポリ乳酸およびポリブチレンスクシネートから選択された１種または２種以上を好適に示すことができる。また、多糖類としてはセルロースを、多糖類誘導体としては酢酸セルロースを好適に示すことができる。そして、塩化ビニル樹脂の割合は、樹脂組成物の樹脂成分中における割合として２０質量％以上であることが好ましい。

本発明に係る絶縁電線によれば、バイオマスプラスチックと塩化ビニル樹脂とを含有する樹脂組成物により絶縁体が構成されているため、環境負荷の低減を図ることができるとともに、バイオマスプラスチックを用いた場合においても耐水性に優れる。

次に、本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明に係る絶縁電線の構成としては、軟銅線等よりなる導体と、導体の外周に被覆された絶縁層とを備えた構成や、導体と、絶縁層と、編組等により構成され、絶縁層の外周に被覆されたシールド導体と、シールド導体の外周に被覆されたシースとを備えた構成などを示すことができる。

本発明においては、バイオマスプラスチックと塩化ビニル樹脂とを含有する樹脂組成物（以下、本組成物ということがある。）よりなる絶縁体を備えている。本組成物よりなる絶縁体は、絶縁電線の絶縁層であっても良いし、絶縁電線のシースであっても良いし、絶縁層とシースの両方であっても良い。

バイオマスプラスチックは、バイオマス資源から生産されるものである。バイオマス資源は、再生可能な、生物由来の有機性資源で化石資源を除いたものである。バイオマスプラスチックは、その構造の一部に、バイオマス資源から生産されたものを含むものであっても良いし、その構造の全部が、バイオマス資源から生産されたものであっても良い。

バイオマスプラスチックとしては、具体的には、脂肪酸ポリエステル、脂肪酸ポリエステル誘導体、多糖類、多糖類誘導体などを挙げることができる。これらは単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。

バイオマスプラスチックの含有量は、バイオマス資源を用いて環境負荷の低減を図るなどの観点から、本組成物の樹脂成分中における割合として、５質量％以上であることが好ましい。より好ましくは１０質量％以上である。一方、耐水性の低下を抑えるなどの観点から、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは７５質量％以下、さらに好ましくは７０質量％以下である。

肪酸ポリエステルとしては、ポリヒドロキシカルボン酸、多価カルボン酸と多価アルコールとのエステル重合体、ポリヒドロキシカルボン酸と多価カルボン酸と多価アルコールとのエステル重合体などを挙げることができる。多糖類としては、セルロースなどを挙げることができる。誘導体とは、脂肪酸ポリエステルあるいは多糖類の末端官能基（カルボキシル基、ヒドロキシル基）を、カルボン酸、アルコール、アミン等により変性したものである。

ヒドロキシカルボン酸としては、例えば乳酸、３−ヒドロキシ酪酸などを挙げることができる。多価カルボン酸としては、コハク酸などを挙げることができる。多価アルコールとしては、１，４−ブタンジオール、１，３−プロパンジオール、多糖類などを挙げることができる。

末端官能基の変性に用いるカルボン酸としては、酢酸などを挙げることができる。また、末端官能基の変性に用いるアルコールとしては、イソプロピルアルコールなどを挙げることができる。また、末端官能基の変性に用いるアミンとしては、ジエチルアミンなどを挙げることができる。変性量は、特に限定されるものではない。

脂肪酸ポリエステルとしては、好ましくは、ポリ乳酸、ポリブチレンスクシネートである。セルロース誘導体としては、好ましくは、酢酸セルロースである。これらのバイオマスプラスチックは、生分解性に優れる。特に、セルロースおよびセルロース誘導体は、木材等から得られるものであり、非可食性であるため、食料とのトレードオフの問題も生じにくい。

塩化ビニル樹脂は、市販のものを用いることができる。このようなものとしては、昭和電工社製「エラスレン」シリーズや、大洋塩ビ社製「リューロン」シリーズなどを挙げることができる。これらは単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。

塩化ビニル樹脂は、可塑剤を含有していても良い。可塑剤としてはジメチルフタレート（ＤＭＰ）、ジエチルフタレート（ＤＥＰ）、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジイソデシルフタレート（ＤＩＮＰ）、ジ−２−エチルヘキシルフタレート（ＤＯＰ）などを挙げることができる。

塩化ビニル樹脂の含有量は、本組成物の樹脂成分中における割合として、２０質量％以上であることが好ましい。より好ましくは２５質量％以上、さらに好ましくは３０質量％以上である。塩化ビニル樹脂の含有量が２０質量％以上であれば、耐水性の向上効果が特に優れる。一方、バイオマス資源を用いて環境負荷の低減を図るなどの観点から、塩化ビニル樹脂の含有量は９５質量％以下であることが好ましい。より好ましくは９０質量％以下である。

本組成物は塩化ビニル樹脂を含有することから、難燃性も良好である。このため、難燃剤を配合しなくても、自動車等の車両に用いられる絶縁電線として求められる難燃性を十分に確保することができる場合がある。あるいは、難燃剤の配合量を極力減らすことができる。このような難燃性を確保する観点から、塩化ビニル樹脂の含有量は、本組成物の樹脂成分中における割合として、２０質量％以上であることが好ましい。

本組成物中には、上記樹脂成分以外に、物性を損なわない範囲で、必要に応じて、他の樹脂成分を含有していても良い。このような他の樹脂成分としては、オレフィン系樹脂や、ポリアミド樹脂などを挙げることができる。オレフィン系樹脂は、本組成物中に配合した場合に、本組成物の耐水性を妨げない点などから、好ましい他の樹脂成分である。オレフィン系樹脂の含有量は、本組成物の樹脂成分中における割合として、７５質量％以下であることが好ましい。より好ましくは７０質量％以下である。

オレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンや、エチレン−ビニル酢酸共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）等のエチレン共重合体、プロピレン−ビニル酢酸共重合体、プロピレン−アクリル酸エチル共重合体等のプロピレン共重合体などを挙げることができる。ポリエチレンとしては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、メタロセンポリエチレンなどを挙げることができる。ポリプロピレンとしては、ホモポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、ランダムポリプロピレンなどを挙げることができる。オレフィン系樹脂は、酸無水物やカルボン酸等により変性されていても良いし、変性されていなくても良い。

オレフィン系樹脂としては、耐摩耗性に優れる組成物が得られるなどの観点から、ポリプロピレンである。特に好ましくは、耐寒性と耐摩耗性とのバランスに優れる組成物が得られるなどの観点から、ポリプロピレンのうちでも、ポリエチレンとのブロック共重合体（ブロックポリプロピレン）である。

本組成物中には、上記成分以外に、物性を損なわない範囲で、必要に応じて、添加剤を適宜配合することができる。添加剤としては、例えば、難燃剤、酸化防止剤、銅害防止剤（金属不活性化剤）、紫外線吸収剤、紫外線隠蔽剤、加工助剤（ワックスなど）、顔料、相溶化剤、可塑剤などを挙げることができる。

本発明に係る絶縁電線は、例えば、導体の外周に本組成物を押出成形するなどして、製造することができる。本組成物の調製方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができる。例えば、本組成物の必須成分および任意添加成分をバンバリミキサー、加圧ニーダー、混練押出機、二軸混練押出機、ロール等の通常の混練機で溶融混練して均一に分散することで、本組成物を調製することができる。

以上の構成の本発明に係る絶縁電線においては、絶縁体を構成する材料にバイオマス資源を用いているため、従来の絶縁電線と比較して、化石資源の使用量を低減できる。また、バイオマス資源は、化石資源と比較して、比較的短期に再生可能な資源であり、カーボンニュートラルな性質を有する。したがって、本発明に係る絶縁電線によれば、従来よりも環境負荷の低減を図ることができる。また、本発明に係る絶縁電線においては、絶縁体を構成する材料に、バイオマス資源とともに塩化ビニル樹脂を用いているため、このようなバイオマス資源を用いた場合であっても、耐寒性、耐水性に優れる。

以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。

（実施例１〜１２）
表１に記載の成分組成（質量部）となるように、バイオマスプラスチック成分、塩化ビニル樹脂成分、添加剤を加え、二軸混練機を用いて２００℃で混合した後、ペレタイザーにてペレット状に成形して樹脂組成物のペレットを得た。このペレットを押出成形機により、軟銅線を７本撚り合わせた軟銅撚線の導体（断面積：０．５ｍｍ^２）の外周に０．２ｍｍ厚で押出して、樹脂組成物からなる絶縁体により導体が被覆された実施例１〜１２に係る絶縁電線を得た。

（比較例１〜７）
塩化ビニル樹脂成分を配合しなかった点以外、実施例１〜７と同様にして、比較例１〜７に係る絶縁電線を得た。

実施例及び比較例で得られた絶縁電線を用いて、耐寒性試験及び耐水性試験を行った。試験の結果を表１〜２に示す。耐寒性試験方法及び耐水性試験方法は下記の通りである。

〔耐寒性試験方法〕
ＪＩＳ Ｃ３００５に準拠して行った。すなわち、実施例、比較例の絶縁電線を３８ｍｍの長さに切断し試験片とし、試験片を耐寒性試験機に装着し、所定の温度まで冷却し、打撃具で打撃して、試験片の打撃後の状態を観察した。５本の試験片を用いて、５本の試験片が全て割れた温度を耐寒温度とした。

〔耐水性試験方法〕
ＩＳＯ６７２２に準拠して、実施例、比較例の絶縁電線を８０℃の温水に５週間浸漬した後、絶縁体の絶縁抵抗値を測定した。絶縁抵抗値が１×１０^９Ω・ｍｍ以上であったものを合格「○」とし、絶縁抵抗値が１×１０^９Ω・ｍｍ未満であったものを不合格「×」とした。

（バイオマスプラスチック成分）
・ポリ乳酸（Ｖ３５１Ｘ５１）：東レ社製
・ポリ乳酸（Ｖ５５４Ｒ１０）：東レ社製
・ポリ乳酸（ＴＣＡ８０７０ＭＮ）：ユニチカ社製
・酢酸セルロース（１５３００−２６）：ダイセル社製
・酢酸セルロース（１５３００−３１）：ダイセル社製
・ポリブチレンスクシネート（ＮＦ０１Ｕ）：ケミテック社製
・ポリブチレンスクシネート（ビオノーレ１０２０）：昭和高分子社製

（塩化ビニル樹脂成分）
・エラスレン３０１Ａ、３０３Ｂ：昭和電工社製
・リューロンＥ−１７００、Ｅ−２２００：大洋塩ビ社製

（添加剤成分）
・酸化防止剤（イルガノックス１０１０）：チバスペシャリティケミカルズ社製

比較例１〜３は、樹脂成分がポリ乳酸のみからなるものであるため、耐水性に劣っている。これに対し、実施例１〜３は、樹脂成分としてポリ乳酸と塩化ビニル樹脂とを含有するものであり、比較例１〜３と比較して、耐寒性を維持しつつ、耐水性が向上していることが分かる。

比較例４〜５は、樹脂成分が酢酸セルロースのみからなるものであるため、耐水性に劣っている。これに対し、実施例４〜５は、樹脂成分として酢酸セルロースと塩化ビニル樹脂とを含有するものであり、比較例４〜５と比較して、耐寒性を維持しつつ、耐水性が向上していることが分かる。

比較例６〜７は、樹脂成分がポリブチレンスクシネートのみからなるものであり、耐水性に劣っている。これに対し、実施例６〜７は、樹脂成分としてポリブチレンスクシネートと塩化ビニル樹脂とを含有するものであり、比較例６〜７と比較して、耐寒性を維持しつつ、耐水性が向上していることが分かる。

したがって、本発明に係る絶縁電線によれば、再生可能なバイオマス資源を用いて環境負荷の低減を図ることができるとともに、この場合においても耐水性に優れる絶縁電線が得られることが確認できた。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

Claims (4)

1. 導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁体とを備えた絶縁電線において、
   前記絶縁体は、バイオマスプラスチックと塩化ビニル樹脂とを含有する樹脂組成物よりなり、
   前記バイオマスプラスチックは、脂肪族ポリエステル、脂肪族ポリエステル誘導体から選択された１種または２種以上であり、
   前記樹脂組成物の樹脂成分中における前記塩化ビニル樹脂の割合が７０〜９０質量％の範囲内であり、前記バイオマスプラスチックの割合が１０〜３０質量％の範囲内であることを特徴とする絶縁電線。
2. 導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁体とを備えた絶縁電線において、
   前記絶縁体は、バイオマスプラスチックと塩化ビニル樹脂とを含有する樹脂組成物よりなり、
   前記バイオマスプラスチックは、多糖類、および、多糖類誘導体から選択された１種または２種以上であり、
   前記樹脂組成物の樹脂成分中における前記塩化ビニル樹脂の割合が２０〜９０質量％の範囲内であり、前記バイオマスプラスチックの割合が１０〜８０質量％の範囲内であることを特徴とする絶縁電線。
3. 前記脂肪族ポリエステルは、ポリ乳酸およびポリブチレンスクシネートから選択された１種または２種以上であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁電線。
4. 前記多糖類はセルロースであり、前記多糖類誘導体は酢酸セルロースであることを特徴とする請求項２に記載の絶縁電線。