JP5667377B2 - 耐熱劣化性が改良された電線被覆用熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents
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(A成分:熱可塑性ポリエステル樹脂)
本発明におけるA成分は熱可塑性ポリエステル樹脂である。熱可塑性ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリブチレンナフタレート樹脂、ポリシクロヘキサンジメチルテレフタレート樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂およびポリトリメチレンナフタレート樹脂等が挙げられ、その中でも、ポリブチレンナフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂が好ましく使用され、さらに、ポリブチレンナフタレート樹脂の含有量が50wt%以上であることが好ましく、60wt%以上がより好ましい。
本発明のA−1成分であるポリブチレンナフタレート樹脂(以下「PBN」と略称することがある)は、ナフタレンジカルボン酸および/またはナフタレンジカルボン酸のエステル形成性誘導体を主とするジカルボン酸成分と、1,4−ブタンジオールを主成分とするグリコール成分を用いて製造することができる。
本発明のA−2成分であるポリブチレンテレフタレート樹脂(以下「PBT」と略称することがある)は、テレフタル酸あるいはその誘導体と、1,4−ブタンジオールあるいはその誘導体とから重縮合反応により得られる樹脂であるが、本発明の目的を損なわない範囲で、他のジカルボン酸、グリコールを共重合することが可能である。
本発明においてB成分として使用されるポリカルボジイミド化合物は、多価イソシアナート化合物を用いた(共)重合体である。上記多価イソシアネートの具体例としては、例えばヘキサメチレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、ピリジンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート等が挙げられる。その中でもシクロヘキサンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネートが好ましく使用される。
本発明のC成分は、ヒンダードフェノール系酸価防止剤である。かかるヒンダードフェノール系酸化防止剤の配合の主たる目的は、熱可塑性ポリエステル樹脂組成物の成形加工時の熱安定性、耐熱劣化性を向上させることである。かかるヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、例えば、α−トコフェロール、ブチルヒドロキシトルエン、シナピルアルコール、ビタミンE、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2−tert−ブチル−6−(3’−tert−ブチル−5’−メチル−2’−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2,6−ジ−tert−ブチル−4−(N,N−ジメチルアミノメチル)フェノール、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホネートジエチルエステル、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール)、2,2’−ジメチレン−ビス(6−α−メチル−ベンジル−p−クレゾール)2,2’−エチリデン−ビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−ブチリデン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、トリエチレングリコール−N−ビス−3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート、1,6−へキサンジオールビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ビス[2−tert−ブチル−4−メチル6−(3−tert−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシベンジル)フェニル]テレフタレート、3,9−ビス{2−[3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−1,1,−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、4,4’−チオビス(6−tert−ブチル−m−クレゾール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)スルフィド、4,4’−ジ−チオビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−トリ−チオビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2−チオジエチレンビス−[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,4−ビス(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、N,N’−ヘキサメチレンビス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナミド)、N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)イソシアヌレート、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(4−tert−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス2[3(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]エチルイソシアヌレート、およびテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンなどが例示される。これらの中でもオクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート(代表的市販品としてCIBA SPECILATY CHEMICALS社製:Irganox1076(商品名))が好ましい。前記のヒンダードフェノール系酸化防止剤はいずれも入手容易であり、これらは単独でまたは2種以上を組合せて使用することができる。
本発明のD成分は、リン系酸化防止剤である。かかるリン系酸化防止剤の配合の主たる目的は、樹脂組成物の成形加工時の熱安定性を向上させ、熱可塑性ポリエステル樹脂組成物の耐熱老化性を向上することにある。かかるリン系酸化防止剤としては、亜リン酸、リン酸、亜ホスホン酸、ホスホン酸およびこれらのエステル、並びに第3級ホスフィンなどが例示される。
C成分であるヒンダードフェノール系酸化防止剤および、D成分であるリン系酸化防止剤の含有量は、熱可塑性ポリエステル樹脂(A成分)100重量部に対して、0.005〜5重量部が好ましく、より好ましくは0.008〜3重量部、更に好ましくは0.01〜1重量部である。含有量が0.005重量部未満では熱安定性や耐熱老化性の向上効果が無く、5重量部を超えると、かえって熱安定性や耐熱老化性を悪化させるため好ましくない。
本発明の熱可塑性ポリエステル樹脂組成物には、発明の効果を損なわない範囲で他の熱可塑性樹脂を配合し、必要に応じて可塑剤、無機充填材、難燃剤、加硫(架橋)剤、顔料、光安定剤、耐電防止剤、ブロッキング防止剤、滑剤、分散剤、流動性改良剤、離型剤、造核剤、中和剤等を加えることができる。他の熱可塑性樹脂としては、例えばやエチレン、(メタ)アクリル酸エステル、スチレン等を主成分とする共重合体が例示できる。これらの添加物や熱可塑性樹脂の量は、熱可塑性ポリエステル樹脂100重量部に対し、通常は0.01〜50重量部である。
次に、本発明に係る絶縁電線の製造方法の一実施形態を説明する。
この絶縁電線の製造方法には、公知の方法を用いることができ、例えば、通常の押出成形ラインを用い、熱可塑性ポリエステル樹脂組成物を溶融混練し、導体に熱可塑性ポリエステル樹脂を主成分とする組成物を押し出して作製することができる。溶融混練には、例えばバッチ式混練機や二軸スクリュー押出機などが用いられる。押出成形ラインには、例えば二軸押出機が用いられるが、二軸以外のものを用いてもよい。この二軸押出機によって、溶融混練した樹脂組成物を二軸押出機のヘッド部の温度を290℃〜310℃の範囲内の所定温度に制御して押し出し、押出温度290℃〜310℃の樹脂組成物によって導体を被覆する。
(1)固有粘度(IV)測定
樹脂0.6gをオルトクロロフェノール50ml中に加熱溶解した後、室温に冷却し、得られた樹脂溶液の粘度を、オストワルド式粘度管を用いて35℃の温度条件で測定した。得られた溶液粘度のデータから当該樹脂の固有粘度(IV)を算出した。
樹脂0.4gをベンジルアルコール100mlに常温溶解し、得られた樹脂溶液を、自動滴定装置GT−100型(三菱化学製)を用いて0.1N−NaOHにて滴定した値であり、1×106gあたりの末端カルボキシル基の等量濃度である。
示差走査熱量計(DSC)を用いて、窒素雰囲気下、昇温速度20℃/分で測定し、軟化温度を測定した。
下記の条件で樹脂組成物を溶融混錬しペレット化を実施した。実施した際に押出の供給部付近に添加剤が溶着し、シュートアップしないものを○(押出性良好)とし、シュートアップして押出不可能なものを×(押出不良)とした。
下記電線の試料から銅線を抜き取り、チューブ状の試験片(外径1.9mm、内径1.3mm、長さ150mm)を作製して、この試料を用いて、ギアーローカー試験器において150℃雰囲気下に96時間処理後の試験片を状態調節し引張伸び試験を行なった。引張伸び試験は、JIS C 3005に従い、試験片を引張速度200mm/分にて実施した。引張伸び率が200%以上のものを○(合格)とし、それ以外のものを×(不合格)とした。なお、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)―(引張試験前の試験長)]/(引張試験前の試料長) ×100
下記のように作製された絶縁電線(絶縁体の被覆厚み0.3mm、長さ約60cm)に対し、常温の雰囲気で摩耗試験機を用いて耐摩耗性試験を行なった。この耐摩耗性試験は、図1に示すように、電線1にその上方から摩耗試験機の90°シャープエッジ4を当て、90°シャープエッジ4より荷重2ポンド(907g)を加えて電線1に押しつけた。この荷重を加えた状態で、電線1をその長さ方向に往復運動を行なわせ、電線1の絶縁体3が摩耗し90°シャープエッジ4が導体2と接触して短絡するまでの往復動作の回数(サイクル)を測定した。なお、電線1の導体2と90°シャープエッジ4との間には、電源5及び短絡を検出するためのランプなどが接続されている。短絡するまでの往復動作の回数(サイクル)を示す。回数は150回以上であることが必要である。
<製造例1:固相重合によるPBN(IV=1.1)の製造>
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチルエステル315.0部、1.4−ブタンジオール200。0部、テトラーn−ブチルチタネート0.062部をエステル交換反応槽に入れ、エステル交換反応槽が210℃となるように昇温しながら150分間エステル交換反応を行なった。ついで得られた反応生成物を重縮合反応槽に移して重縮合反応を開始した。重縮合反応は常圧から0.13kPa(1Torr)以下まで40分かけて除々に重縮合反応層内を減圧し、同時に所定の反応温度260℃まで昇温し、以降は重縮合反応温度が260℃、圧力が0.13kPa(1Torr)の状態を維持して140分間重縮合反応を行なった。140分が経過した時点で重縮合反応を終了してPBNをストランド状に抜き出し、水冷しながらカッターを用いてチップ状に切断した。次に、得られたPBNを温度213℃、圧力0.13kPa(1Torr)以下の条件にて8時間固相重合を行なった。得られたPBN(PBN−1)について、固有粘度、末端カルボキシル基濃度の測定を行ない、その結果を表に示した。
製造例1と同様にエステル交換反応および重縮合反応を実施し、得られたPBNを213℃、圧力0.13kPa(1Torr)以下の条件にて12時間固相重合を行なった。得られたPBN(PBN−2)について、固有粘度、末端カルボキシル基濃度の測定を行ない、その結果を表に示した
製造例1と同様にエステル交換反応および重縮合反応を実施し、得られたPBNを213℃、圧力0.13kPa(1Torr)以下の条件にて4時間固相重合を行なった。得られたPBN(PBN−3)について、固有粘度、末端カルボキシル基濃度の測定を行ない、その結果を表に示した。
製造例1と同様にエステル交換反応および重縮合反応を実施し、得られたPBNを213℃、圧力0.13kPa(1Torr)以下の条件にて15時間固相重合を行なった。得られたPBN(PBN−4)について、固有粘度、末端カルボキシル基濃度の測定を行ない、その結果を表に示した。
固相重合を実施しなかった以外は、製造例1と同様にエステル交換反応および重縮合反応を実施して、PBN(PBN−5)を得た。得られたPBNについて固有粘度、末端カルボキシル基濃度の測定を行なった、その結果を表に示した。
重縮合反応の時間を140分から170分間に変更した以外は、製造例4と同様にエステル交換反応および重縮合反応を実施して、PBN(PBN-6)を得た。得られたPBNについて固有粘度、末端カルボジキシル基濃度の測定を行なった。結果を表に示した。
以下に実施例を説明する。
表1に示す配合で組成物を混合し、二軸押出機を用いて280℃〜290℃で溶融混錬し、得られた混錬物を米粒状の大きさまで粉砕しペレット化し、熱風乾燥機で140℃、6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の被覆厚みで押出成形した。押出成形には、直径がそれぞれ4.2mm、2.0mmのダイス、ニップルを使用し、押出速度は5m/min、押出温度はシリンダ部を270℃〜290℃とし、ヘッド部を280〜290℃とした。作成された熱可塑性ポリエステル樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂組成物および被覆電線について上記の方法で特性評価を実施した。その結果を表1および表2に示す。
(A成分:熱可塑性ポリエステル樹脂)
(A−1成分:ポリブチレンナフタレート樹脂)
PBN−1:ポリブチレンナフタレート樹脂(製造例1)
PBN−2:ポリブチレンナフタレート樹脂(製造例2)
PBN−3:ポリブチレンナフタレート樹脂(製造例3)
PBN−4:ポリブチレンナフタレート樹脂(製造例4)
PBN−5:ポリブチレンナフタレート樹脂(製造例5)
PBN−6:ポリブチレンナフタレート樹脂(製造例6)
(A−2成分:ポリブチレンテレフタレート樹脂)
PBT-1:ポリプラスチックス(株)社製 商品名:300FP(IV=0.69dl/g 末端カルボキシル基濃度20eq/ton)
PBT-2:ポリプラスチックス(株)社製 商品名:700FP(IV=1.14dl/g 末端カルボキシル基濃度7eq/ton)
(B成分:ポリカルボジイミド化合物)
B−1:日清紡(株)社製、商品名:HMV−8CA(軟化温度:71℃)
B−2:ラインケミー(株)社製、商品名:スタバックゾールP(軟化温度:65℃)
B−3:ラインケミー(株)社製、商品名:スタバックゾールI(軟化温度:40℃)
(C成分:ヒンダードフェノール系酸化防止剤)
C−1:チバ・スペチャルティ・ケミカルズ(株)社製 IRGANOX1076
(D成分:リン系酸化防止剤)
D−1:旭電化工業(株)社製 アデカスタブPEP−24G
2.導体
3.絶縁体
4.90°シャープエッジ
5.電源
Claims (3)
- (A)ポリブチレンナフタレート樹脂(A−1成分)を50wt%以上含有し、末端カルボキシル基濃度が20eq/ton以下であり、かつ固有粘度が0.70〜1.40dl/gである熱可塑性ポリエステル樹脂(A成分)100重量部に対し、(B)軟化温度が50℃以上であるポリカルボジイミド化合物(B成分)を0.1〜5重量部含有し、かつポリエステルブロック共重合体およびポリオルガノシロキサンコアグラフト共重合体を含有しない電線被覆用熱可塑性ポリエステル樹脂組成物。
- A成分100重量部に対し、(C)ヒンダードフェノール系酸化防止剤(C成分)および/または(D)リン系酸化防止剤(D成分)0.005〜5重量部を含有する請求項1に記載の熱可塑性ポリエステル樹脂組成物。
- 電線被覆の厚みが0.01mm〜0.5mmの範囲にあることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載の熱可塑性ポリエステル樹脂組成物。
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