JP5824497B2 - 熱回復物品、ワイヤスプライス及びワイヤハーネス - Google Patents
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Description
上記課題を検討するにあたり、本発明者らは、基材層が難燃剤を含有する熱回復物品において、基材層の融点ピーク温度を1つにし、かつこの基材層の融解熱量を所定の範囲内にすることにより熱回復物品が裂け難くなることと、その融点ピーク温度を所定の範囲内にすることにより熱回復物品が適切な温度範囲で熱収縮することとを見出した。
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る熱回復物品、ワイヤスプライス及びワイヤハーネスを説明する。なお、本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等な意味及び範囲内で全ての変更が含まれることが意図される。
まず、熱回復物品の実施形態について以下に説明する。
図1〜図3に示す第一実施形態の円筒状の熱回復物品1は、例えば、絶縁電線同士の接続部分、配線の端末、金属管等の保護、絶縁、防水、防食等のための被覆として使用される。この熱回復物品1は基材層10を備える。
基材層10は、主成分として2種以上のポリオレフィン系樹脂を含有する。この「主成分」とは、最も含有量の多い成分であり、例えば含有量が50質量%以上の成分をいう。基材層10は、加熱されることで縮径するチューブとして形成される。また、基材層10は難燃剤を含有する。さらに、この基材層10に必要に応じて他の添加剤を添加してもよい。そのような添加剤としては、例えば酸化防止剤、銅害防止剤、滑材、着色剤、熱安定剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。
基材層10は1つの融点ピーク温度を有する。熱回復物品1の熱収縮は基材層10の融点ピーク温度付近で起きるので、融点ピーク温度が1つであることによって加熱時に熱回復物品1が段階的に熱収縮せずに一気に熱収縮する。
ポリ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、エチレン−αオレフィン共重合体、エチレン−ビニルエステル共重合体、エチレン−α,β−不飽和カルボン酸アルキルエステル共重合体、オレフィン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系ゴム等が挙げられる。
難燃剤としては、
塩素化パラフィン、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリフェニル、パークロルペンタシクロデカン等の塩素系難燃剤;
1,2−ビス(2,3,4,5,6−ペンタブロモフェニル)エタン、エチレンビスペンタブロモベンゼン、エチレンビスペンタブロモジフェニル、テトラブロモエタン、テトラブロモビスフェノールA、ヘキサブロモベンゼン、デカブロモビフェニルエーテル、テトラブロモ無水フタール酸、ポリジブロモフェニレンオキサイド、ヘキサブロモシクロデカン、臭化アンモニウム等の臭素系難燃剤;
トリアリルホスフェート、アルキルアリルホスフェート、アルキルホスフェート、ジメチルホスフォネート、ホスフォリネート、ハロゲン化ホスフォリネートエステル、トリメチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルフェニルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリス(クロロエチル)ホスフェート、トリス(2−クロロプロピル)ホスフェート、トリス(2,3−ジクロロプロピル)ホスフェート、トリス(2,3−ジブロモプロピル)ホスフェート、トリス(ブロモクロロプロピル)ホスフェート、ビス(2,3ジブロモプロピル)2,3ジクロロプロピルホスフェート、ビス(クロロプロピル)モノオクチルホスフェート、ポリホスホネート、ポリホスフェート、芳香族ポリホスフェート、ジブロモネオペンチルグリコール、トリス(ジエチルホスフィン酸)アルミ等のリン酸エステル又はリン化合物;
ホスホネート型ポリオール、ホスフェート型ポリオール、ハロゲン元素含有ポリオール等のポリオール類;
水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、三酸化アンチモン、三塩化アンチモン、ホウ酸亜鉛、ホウ酸アンチモン、ホウ酸、モリブテン酸アンチモン、酸化モリブテン、リン・窒素化合物、カルシウム・アルミニウムシリケート、ジルコニウム化合物、錫化合物、ドーソナイト、アルミン酸カルシウム水和物、酸化銅、金属銅粉、炭酸カルシウム、メタホウ酸バリウム等の金属粉又は無機化合物;
メラミンシアヌレート、トリアジン、イソシアヌレート、尿素、グアニジン等の窒素化合物;
シリコーン系ポリマー、フェロセン、フマール酸、マレイン酸等のその他の化合物などが挙げられる。これらの中でも、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤等のハロゲン系難燃剤が好ましい。臭素系難燃剤及び塩素系難燃剤は単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤又はアミン系酸化防止剤が好ましい。これら酸化防止剤を用いることにより、対銅害性を向上できる。なお、酸化防止剤としては、上述した以外に硫黄系酸化防止剤及び亜リン酸エステル系酸化防止剤等を単独又は併用で用いることができる。
フェノール系酸化防止剤としては、ペンタエリスリトールテトラキス[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]、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、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、6−(4−ヒドロキシ−3,5−−ジ−tert−ブチル・アニリノ)−2,4−ビス・オクチル−チオ−1,3,5−トリアジン等を挙げることができる。
アミン系酸化防止剤としては、4,4’(α、αージメチルベンジル)ジフェニルアミン、2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリンの重合物、6−エトキシ−2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン、N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−1,4−フェニレンジアミン、N−イソプロピル−N’−フェニル−1,4−フェニレンジアミン等を挙げることができる。
銅害防止剤としては、3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾール、デカメチレンジカルボン酸ジサリチロイルヒドラジド、2,3−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]プロピオノヒドラジド等を挙げることができる。基材層10に銅害防止剤を含有させることによって、銅害を防止することが期待される。
熱回復物品1は、例えば以下の工程により製造することができる。
(1)基材層10を形成するための基材層樹脂組成物を調製する工程
(2)基材層樹脂組成物を溶融押出成形機を用いて押出すことで押出成形品を形成する工程
(3)押出成形品を拡径させて熱回復物品とする工程
基材層樹脂組成物は、樹脂成分、難燃剤、及び必要に応じて添加剤を溶融混合機により混合することで調製できる。溶融混合機としては、公知のもの、例えばオープンロール、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、単軸混合機、多軸混合機等を使用できる。
押出成形品は、基材層樹脂組成物を公知の溶融押出成形機を用いて押出成形することで形成される。押出成形品は、基材層の構成材料を架橋することにより、耐熱性を向上させてもよい。架橋方法としては、例えば電離性放射線の照射による架橋、化学架橋、熱架橋等の方法が挙げられる。
押出成形品の拡径は、押出成形品を融点以上の温度に加熱した状態で内部に圧縮空気を導入する等の方法により所定の内径となるように膨張させた後、冷却して形状を固定させることで行われる。このような押出成形品の拡径は、例えば押出成形品の内径が2倍〜4倍程度となるように行われる。このようにして押出成形品を拡径させて形状固定したものが熱回復物品となる。
当該熱回復物品1は、基材層10が1つの融点ピーク温度を有し、その融点ピーク温度が上記範囲内であり、かつ基材層10の融解熱量が上記範囲内であるため、適切な温度範囲で熱収縮し、かつ裂け難い。
図4〜図6に第二実施形態の熱回復物品1Aを示す。この熱回復物品1Aにおいて第一実施形態の熱回復物品1と同様の構成物には同一符号を付して説明を省略する。第二実施形態の熱回復物品1Aは、基材層10の内周面に積層される接着剤層11を備えた多層の熱回復物品である。
接着剤層11は、エチレン−酢酸ビニル共重合体又はポリアミドを含有することが好ましい。接着剤層11は、熱回復物品1Aが被覆する被覆部分と基材層10との密着性を高め、防水性等を向上させるためのものである。また、接着剤層11には、熱回復物品1Aに形成された後での粘度を調整する目的で無機フィラーを添加することが好ましい。さらに、この接着剤層11に必要に応じて他の添加剤を添加してもよい。そのような添加剤としては、例えば酸化防止剤、銅害防止剤、劣化抑制剤、粘度特性改良剤、難燃剤、滑材、着色剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、粘着剤等が挙げられる。
エチレン−酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニルの含有量の下限としては12質量%が好ましく、15質量%がより好ましく、19質量%がさらに好ましい。また、上記酢酸ビニルの含有量の上限としては46質量%が好ましく、35質量%がより好ましく、30質量%がさらに好ましい。上記酢酸ビニルの含有量が上記下限未満であると、十分な柔軟性が得られないおそれがある。一方、上記酢酸ビニルの含有量が上記上限を超えると、接着剤層11の押出成形時に、接着剤層11を形成するための接着剤組成物がダイス、金型等に固着し、取扱いが困難となるおそれがある。
無機フィラーとしては、有機処理層状珪酸塩、有機処理膨潤性雲母、炭酸カルシウム、カーボン等を挙げることができる。無機フィラーを含有させることによって、接着剤層11の粘度を容易に調整でき、接着剤層11の厚みを均一にすることができる。
有機処理層状珪酸塩とは、モンモリロナイト、ベントナイト、スメクタイト等の層状珪酸塩(粘土鉱物、クレー)を有機処理したものである。層状に積層した珪酸塩平面の間には、マグネシウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン等の中間層カチオンが存在して層状の結晶構造を保っている。層状珪酸塩を有機処理することでこの中間層カチオンが有機カチオンとイオン交換される。このように有機化合物が珪酸塩平面の表面に化学的に結合して層間に導入(インターカレーション)されることで珪酸塩平面間の層間距離が大きくなり、熱可塑性樹脂への分散性が向上する。層状珪酸塩としては天然品、合成品のいずれも使用できる。
接着剤層11の酸化防止剤には基材層10と同様の酸化防止剤を用いることができる。また、接着剤層11における酸化防止剤の含有量の下限としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体又はポリアミド100質量部に対して4質量部が好ましく、6質量部がより好ましい。一方、酸化防止剤の含有量の上限としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体又はポリアミド100質量部に対して14質量部が好ましく、9質量部がより好ましい。酸化防止剤の含有量が上記下限未満であると、接着剤層11及び基材層10が酸化し易くなり、熱回復物品1Aが劣化するおそれがある。また、酸化防止剤の含有量が上記上限を超えても、接着剤層11及び基材層10の酸化防止効果の向上が得られない。
銅害防止剤としては、基材層10の銅害防止剤と同様のものを挙げることができる。接着剤層11に銅害防止剤を含有させることによって、銅害を防止することが期待される。
劣化抑制剤は熱回復物品1Aが被着される被着体の劣化を抑制するためのものである。典型的には、劣化抑制剤は、絶縁電線の絶縁層あるいは熱回復物品1Aの接着剤層11に含まれる塩基性成分に起因する絶縁層の割れの発生を抑制するためのものである。この劣化抑制剤は、粘度特性改良剤としての役割をも果たしうる。劣化抑制剤としては、被着体が劣化する要因に応じて選択すればよいが、例えば塩基性成分に起因する被着体の劣化を抑制する場合、塩基性成分による脱塩酸反応が生じることを抑制する化合物、又は塩酸反応により生成した塩化水素、塩化物イオン等を捕捉もしくは中和することができる化合物を使用することができる。このような劣化抑制剤としては、例えば活性白土、ハイドロタルサイト、リンを有する酸化防止剤(酸価10mgKOH/g以上)等を挙げることができる。これらの劣化抑制剤を接着剤層11に含有させることで、例えば窒素含有化合物を吸着し、アニオンを取り込み、脱塩酸反応により生じた塩化水素を捕捉する等して接着剤層11の塩基性成分に起因する被着体の劣化を抑制できる。
熱回復物品1Aは、例えば以下の工程により製造することができる。
(1)基材層10を形成するための基材層樹脂組成物、及び接着剤層11を形成するための接着剤組成物を調製する工程
(2)基材層樹脂組成物及び接着剤組成物を溶融押出成形機を用いて押出成形することで多層押出成形品を形成する工程
(3)多層押出成形品を拡径させて熱回復物品1Aとする工程
基材層樹脂組成物は、樹脂成分、難燃剤、及び必要に応じて添加剤を溶融混合機により混合することで調製できる。溶融混合機としては、公知のもの、例えばオープンロール、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、単軸混合機、多軸混合機等を使用できる。
多層押出成形品は、基材層樹脂組成物と接着剤組成物とを公知の溶融押出成形機を用いて、基材層樹脂組成物及び接着剤組成物を同時に押出成形することで、基材層10に対応する外層の内周面に接着剤層11に対応する内層が積層されたものとして形成される。多層押出成形品は、外層の構成材料を架橋することにより、耐熱性を向上させてもよい。架橋方法としては、例えば電離性放射線の照射による架橋、化学架橋、熱架橋等の方法が挙げられる。
多層押出成形品の拡径は、多層押出成形品を融点以上の温度に加熱した状態で内部に圧縮空気を導入する等の方法により所定の内径となるように膨張させた後、冷却して形状を固定させることで行われる。このような多層押出成形品の拡径は、例えば多層押出成形品の内径が2倍〜4倍程度となるように行われる。このようにして多層押出成形品を拡径させて形状固定したものが熱回復物品1Aとなる。
当該熱回復物品1Aは接着剤層11を備えるので、当該熱回復物品1Aが被覆する被覆部分と基材層10との密着性を高め、絶縁性、防水性、防食性等を向上させることができる。
本発明の熱回復物品は、例えば、導体を被覆する絶縁層がポリエチレン(PE)であるPE電線又はPEケーブル、絶縁層がポリビニルクロライド(PVC)であるPVC電線又はPVCケーブル等のワイヤの保護、絶縁、防水、防食等のために使用することができる。具体的には、熱回復物品は、ワイヤスプライス及びワイヤハーネスに適用することができる。
本発明の熱回復物品は、図1〜図6に示したチューブ状に基材層10が形成された熱回復物品に限らず、例えば図10に示したキャップ状に基材層10Aが形成された熱回復物品であってもよい。この熱回復物品は、図1に示した熱回復物品の一端部を加熱収縮させて一端部を閉じたものである。この熱回復物品は、例えば配線の端末処理に好適に使用することができる。
基材層の構成を変えて実施例及び比較例の熱回復物品を製造した。具体的には、熱回復物品を上述した押出成形品形成工程及び拡径工程により、表1及び表2に示す構成で製造した。押出成形品の基材層に対応する層における外径を4.6mmとし、内径を2.8mmとし、肉厚を0.9mmとした。そして、拡径工程によって外径が7.5mmになるように押出成形品を拡径した。このようにして、No.1〜8の熱回復物品を実施例とし、No.9〜16の熱回復物品を比較例として製造した。
低密度ポリエチレン:MFR1.5g/10分、融点ピーク温度108℃、密度0.92g/ml
直鎖状低密度ポリエチレン:MFR0.8g/10分、融点ピーク温度120℃、密度0.92g/ml
超低密度ポリエチレンエラストマー1:MFR0.5g/10分、融点ピーク温度55℃、密度0.87g/ml
超低密度ポリエチレンエラストマー2:MFR1.0g/10分、融点ピーク温度104℃、密度0.91g/ml
エチレン−プロピレンゴム:ムーニー粘度(ML1+4、125℃)25
エチレン−酢酸ビニル共重合体:MFR2.5g/10分、酢酸ビニル含量19wt%,融点ピーク温度84℃、密度0.94g/mL
臭素系難燃剤:1,2−ビス(2,3,4,5,6−ペンタブロモフェニル)エタン
三酸化アンチモン:平均粒径1μm品
No.1〜16の熱回復物品における融点ピーク温度、基材層の融解熱量及び基材層の樹脂成分全体の融解熱量を表1及び表2に示す。また、それぞれの測定方法は以下の通りである。
180℃で2分間加熱した熱回復物品を、示差走査熱量測定装置(パーキンエルマー製の「DSC8500」)によって室温から200℃まで10℃/minで昇温させ、この昇温時の基材層における時間当たりの吸熱量が極大になる温度とした。
上記融点ピーク温度を測定したときの熱回復物品の吸熱量(J)を、基材層の質量(g)で除した値(J/g)とした。
上記融点ピーク温度を測定したときの熱回復物品の吸熱量(J)を、基材層中のポリオレフィン系樹脂全体の質量(g)で除した値(J/g)とした。
No.1〜16の熱回復物品の評価として低温収縮性、形状保持性、難燃性、引張伸び及び裂け難さを評価した。評価結果を表1及び表2に示す。各評価項目の試験方法は以下の通りである。
140℃で5分間加熱したときの収縮回復率が85%以上を合格としてAとし、収縮回復率が85%未満を不合格としてBとした。なお、収縮回復率は、以下の式で求められる値である。
収縮回復率(%)=(拡径工程による膨張後の外径−熱収縮後の外径)/(拡径工程による膨張後の外径−押出成形後の外径)×100
100℃で5分間加熱したときの収縮回復率が20%未満を合格としてAとし、20%以上を不合格としてBとした。
2.8mmφの銅棒に熱回復物品を被せ、180℃で2分間加熱して熱収縮させた。熱収縮させた熱回復物品に、UL規格224に記載のVW−1の垂直燃焼試験を行った。垂直燃焼試験では、垂直に立てた熱回復物品に15秒間の着火を5回繰り返して行い、着火後60秒以内に消炎した場合を合格としてAとし、60秒以内に消炎しなかった場合を不合格としてBとした。
180℃で2分間加熱し、完全収縮させたサンプルを引張試験機にて、引張速度200mm/分で引張試験を実施した。伸び100%以上を合格としてAとし、伸び100%未満を不合格としてBとした。
長手方向に1mmの切り込みをカッターナイフで入れた状態の熱回復物品を25mm角の銅角柱に被せ、熱回復物品を180℃で2分間加熱し、熱収縮させた。この熱収縮により伝搬した裂けの長手方向の長さが5mm未満の場合を合格としてAとし、5mm以上の場合を不合格としてBとした。
熱回復物品を25mm角の銅角柱に被せ、熱回復物品を180℃で2分間加熱し、熱収縮させた。その状態で、40℃×20分、125℃×20分のヒートサイクルを50サイクル実施し、裂けが発生しなかった場合を合格としてAとし、裂けが発生した場合を不合格としてBとした。なお、この評価項目での表中の「−」の記載は、収縮時の裂け難さの評価が不合格だったので、この評価項目を評価しなかったことを示すものである。
No.1〜8の熱回復物品は、低温収縮性、形状保持性、難燃性、引張伸び、及び裂け難さがいずれも合格であった。一方、No.9〜16の熱回復物品は、低温収縮性、形状保持性、難燃性、引張伸び、又は裂け難さのいずれかで不合格となった。
10、10A 基材層
11 接着剤層
2 チューブ
20 ワイヤ
21 導体線
30 ワイヤ
31 多ピンコネクタ
Claims (8)
- 基材層を備える円筒状の熱回復物品であって、
上記基材層が、臭素系難燃剤と、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレンエラストマー、及びエチレン−プロピレンゴムから選ばれる2種以上のポリオレフィン系樹脂とを含有し、
上記基材層が1つの融点ピーク温度を有し、この融点ピーク温度が112℃以上128℃以下であり、かつこの基材層の融解熱量が60J/g以上85J/g以下である熱回復物品。 - 上記ポリオレフィン系樹脂のうち、少なくとも1種のポリオレフィン系樹脂の融点ピーク温度が112℃以上であり、少なくとも他の1種のポリオレフィン系樹脂の融点ピーク温度が112℃未満であるか又は融点ピーク温度が存在しない請求項1に記載の熱回復物品。
- 上記他の1種のポリオレフィン系樹脂が、エチレン−プロピレンゴムである請求項2に記載の熱回復物品。
- 上記基材層の樹脂成分全体の融解熱量が80J/g以上135J/g以下である請求項1、請求項2又は請求項3に記載の熱回復物品。
- 上記基材層の内周面に積層される接着剤層を備える請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の熱回復物品。
- 上記接着剤層がエチレン−酢酸ビニル共重合体又はポリアミドを含有する請求項5に記載の熱回復物品。
- 導体及びその外側に積層される絶縁層を有する複数本のワイヤと、
上記複数本のワイヤの導体同士が接続された部分に被着された請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の熱回復物品を熱収縮させたチューブと
を備えるワイヤスプライス。 - 導体及びその外側に積層される絶縁層を有する複数本のワイヤと、
上記複数本のワイヤに被着された請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の熱回復物品を熱収縮させたチューブと
を備えるワイヤハーネス。
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