JP6361144B2

JP6361144B2 - 絶縁電線及びその製造方法

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Publication number: JP6361144B2
Application number: JP2014007994A
Authority: JP
Inventors: 堀　賢治; 賢治堀
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2018-07-25
Anticipated expiration: 2034-01-20
Also published as: JP2015138587A

Description

本発明は、導体の外周に樹脂被覆層を設けた絶縁電線及びその製造方法に関する。

特許文献１には、フッ素樹脂系組成物からなる内層とポリフェニレンスルフィド樹脂からなる外層の２層から構成されている樹脂被覆層を有する絶縁電線が記載されている。また、特許文献２には、フッ素ゴムと無機充填剤とが配合されたフッ素ゴム混和物からなる第一層が被覆され、該第一層の外周に放射線架橋性フッ素樹脂からなる第二層が被覆された絶縁電線が記載されている。

特開２００４−３４５７０３号公報特開２０１１−１８６３４号公報

特許文献１及び２に記載のような電線のフッ素樹脂またはフッ素ゴム被覆層は着色が困難である。また、前記樹脂被覆層に着色成分を比較的多く添加することにより着色が確実になることがあるが、その場合、絶縁電線の耐熱性や機械特性が維持できなくなった。
本発明は、耐熱性および機械特性を維持しつつ、適切な着色が実現された絶縁電線及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の絶縁電線は、導体と前記導体上にフッ素ゴムを主成分とする樹脂で構成される被覆層とを有する絶縁電線であって、前記被覆層が少なくとも２層あり、前記２層の内層にはカラーバッチが含まれず、前記２層の外層にカラーバッチが含まれ、前記カラーバッチは前記外層の前記樹脂の成分１００質量部に対して２質量部以上含まれる絶縁電線である。
また、本発明の絶縁電線の製造方法は、導体と前記導体上にフッ素ゴムを主成分とする樹脂で構成される被覆層とを有する絶縁電線の製造方法であって、前記被覆層を少なくとも２層とし、前記２層の内層をカラーバッチが添加されない樹脂組成物で形成し、前記２層の外層をカラーバッチが前記樹脂１００質量部に対して２質量部以上添加される樹脂組成物で形成する絶縁電線の製造方法である。

本発明によれば、絶縁電線の機械特性を維持しつつ、適切な着色を実現することが可能となる。

本発明の絶縁電線の一例を示す概略断面図である。本発明の絶縁電線の他の一例を示す概略断面図である。

［本願発明の実施形態の説明］
本願発明の一実施形態は、（１）導体と前記導体上にフッ素ゴムを主成分とする樹脂で構成される被覆層とを有する絶縁電線であって、
前記被覆層が少なくとも２層あり、前記２層の内層にはカラーバッチが含まれず、前記２層の外層にカラーバッチが含まれ、前記カラーバッチは前記外層の前記樹脂の成分１００質量部に対して２質量部以上含まれる絶縁電線である。
本実施形態により、絶縁電線の機械特性を維持しつつ、適切な着色を実現できる。

（２）前記絶縁電線は、前記樹脂１００質量部に対して（フィラーを除く樹脂１００質量部に対して）フッ化ビニリデン重合体が１０〜３６質量部含まれていることが好ましい。
カラーバッチのベース樹脂としてフッ化ビニリデン重合体（ＰＶｄＦ）を用いた場合、カラーバッチと前記樹脂被覆層を構成する樹脂との相溶性が向上し、絶縁電線の機械特性と着色性がより向上するからである。
（３）前記絶縁電線は、前記樹脂１００質量部に対して（フィラーを除く樹脂１００質量部に対して）プロピレンが１０〜４０質量部含まれていることが好ましい。
カラーバッチのベース樹脂としてポリエチレン（ＰＥ）を用いた場合、カラーバッチと前記樹脂被覆層を構成する樹脂との相溶性が向上し、絶縁電線の機械特性と着色性がより向上するからである。
（４）前記絶縁電線は、前記カラーバッチのベース樹脂がポリオレフィンであって、そのメルトインデックス（２１０℃、１０ｋｇ）と前記外層の樹脂のメルトインデックスとの差が２０ｇ／１０分以内であることが好ましい。絶縁電線の被覆層がフッ素ゴムを主成分とするときにカラーバッチのベース樹脂がポリオレフィン（例えば低密度ポリエチレン）であるとメルトインデックスの差が上記の範囲内であると、カラーバッチと前記外層を構成する樹脂との相溶性が向上し、絶縁電線の機械特性と着色性がより向上するからである。

本願発明の他の一実施形態は、（５）導体と前記導体上にフッ素ゴムを主成分とする樹脂で構成される被覆層とを有する絶縁電線の製造方法であって、
前記被覆層を少なくとも２層とし、前記２層の内層をカラーバッチが添加されない樹脂組成物で形成し、前記２層の外層をカラーバッチが前記樹脂１００質量部に対して２質量部以上添加される樹脂組成物で形成する絶縁電線の製造方法である。
本実施形態により、絶縁電線の機械特性が維持しつつ、適切な着色を実現した絶縁電線を製造することができる。

［本願発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態について、図１を参照して詳細に説明する。
（絶縁電線の概要）
図１は、本発明の一形態である絶縁電線の一例を示す概略断面図である。
絶縁電線１は、導体２と、導体２の外周に、少なくとも内層３と外層４の２層の被覆層とを有する。

（導体）
導体２としては、従来、機器内配線や自動車内配線としても用いられる絶縁電線や絶縁ケーブルを構成する銅線等の導体を使用することができる。
また導体２のサイズとしては、特に限定されず、絶縁電線の使用形態、目的等により適宜選択されるべきものであるが、断面積として０．１３〜５．５ｍｍ^２が好ましい。

（被覆層）
絶縁電線１の内層３及び外層４は、フッ素ゴムを主成分とする樹脂で構成される。
内層３及び外層４は、フッ素ゴムを主成分とする樹脂を含有する樹脂組成物により形成されるが、内層３を形成するための樹脂組成物（以下、内層形成用樹脂組成物とも称する）にはカラーバッチが添加されず、外層４形成するための樹脂組成物（以下、外層形成用樹脂組成物とも称する）にはカラーバッチが添加され、前記カラーバッチが前記外層形成用樹脂組成物に含まれる樹脂の成分１００質量部に対して２質量部以上添加される。

前記外層形成用樹脂組成物に添加するカラーバッチの量の上限は、特に限定されない。絶縁電線１は内層３で機械強度を維持させるため、外層４の機械強度が少々悪くなっても、絶縁電線１の全体としては優れた機械特性が維持される。そのため前記外層形成用樹脂組成物にカラーバッチが比較的多く添加されても構わない。しかし、絶縁電線１の製造コストの観点から等も、カラーバッチが２０質量％添加されれば十分であり、必要以上に過剰に添加しないことが好ましい。
内層３を構成する樹脂と外層４を構成する樹脂は、同じであることが、内層３と外層４の密着性が良くなり、比較的強度の弱い外層４の剥離、磨耗等が抑制されるため、好ましい。

また外層４は、比較的薄いことが、使用するカラーバッチの絶対量が少なくなることから、製造コストの観点から等も好ましい。但し、極度に薄いと剥離、磨耗等が生じやすくなるため、適切な厚さを適宜選択することが好ましい。
内層３及び外層４、並びに内層３及び外層４を含めた被覆層の厚さは、特に限定されず、絶縁電線の使用形態、目的等により適宜選択されるべきものであるが、内層３及び外層４を含めた被覆層の厚さは０．１〜１．０ｍｍであることが好ましい。
また、前記被覆層のうち外層４の厚さは０．０５〜０．２であることが好ましい。
また、外層４の厚さは、前記被覆層全体の厚さの２０〜５０％であることが好ましい。

内層３及び外層４を構成する樹脂は、フッ素ゴムを主成分とするものであれば、特に限定されない。
また前記樹脂はフッ素ゴム以外に本発明の効果を下げない程度に、あるいは本発明の効果をさらに向上させたり、さらに別の効果を付与するために、他の樹脂成分を配合しても良い。
フッ素ゴム以外の樹脂は、例えば、プロピレンが挙げられる。
プロピレンを含有する場合は、内層３及び外層４を構成する樹脂１００質量部に対して（フィラーを除く樹脂１００質量部に対して）１０〜４０質量部含まれていることが好ましい。

内層３及び外層４を構成する樹脂の好ましい具体例としては、以下の通りである。
・テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体／ランダムポリプロピレン（９０質量部／１０質量部）
・テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体／ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体／ランダムポリプロピレン（７２質量部／１８質量部／１０質量部）
・テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体／ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体／ランダムポリプロピレン（２４質量部／３６質量部／４０質量部）
・フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体／フッ化ビニリデン共重合体（９０質量部／１０質量部）
・テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体／フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体／ポリプロピレン／エチレン・酢酸ビニル共重合体（５５質量部／２０質量部／２０質量部／５質量部）
・フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン／テトラフルオロエチレン三元系フッ素ゴム（ＦＫＭ）／フッ化ビニリデンホモポリマー（７０質量部／３０質量部）

また内層３及び外層４は、前記樹脂の他、本発明の効果を下げない程度に、あるいは本発明の効果をさらに向上させたり、さらに別の効果を付与するために、樹脂以外の成分を配合しても良い。
樹脂以外の成分としては、特に限定されないが、代表的なものとしてフィラーが挙げられる。フィラーとしては、絶縁電線の使用形態、目的等により、無機系のものや有機系のもの、その添加量等が宜選択され、使用される。その中でも無機系のものが好ましく、さらにその中でも、重炭酸カルシウム等が好ましい。配合量としては、前記樹脂１００質量部に対して、１０〜１００質量部が好ましい。

（カラーバッチ）
絶縁電線１に使用するカラーバッチは、構成成分としてベース樹脂と顔料または染料などの着色剤とを含むものである。
カラーバッチにおけるベース樹脂、着色剤、それらの配合量としては、様々な事由に応じて、適切に選択されるものであり、一概に特定されるべきものではないが、配合量としては、ベース樹脂１００質量部に対して、着色剤の配合量が２〜１０質量部であることが好ましい。
前記カラーバッチのベース樹脂としては、フッ化ビニリデン重合体（ＰＶｄＦ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＭＡ）等が好ましい。
また、カラーバッチは必要に応じて、帯電防止剤、安定剤、難燃剤、滑剤等を含んでいてもよい。

（別形態）
また、本発明のその他の実施形態について図２を参照して詳細に説明する。
図２は、本発明の他の一形態である絶縁電線の一例を示す概略断面図である。
図２に示す絶縁電線１１は、図１に示す絶縁電線１と同様に、導体２と、導体２の外周に、少なくとも内層３と外層４の２層の被覆層とを有し、さらに、外層４の表面の少なくとも１部に外層４の色とは異なる色の着色領域５を有するものである。
この着色領域５としては、外層４の形成に用いたものと同様の樹脂及びカラーバッチ（但し、着色剤は異なり、それ以外のベース樹脂等が同じ）の配合のものを用いることができる。

絶縁電線１及び絶縁電線１１は、外層４の外周に、さらに、外周の色を透過視認可能な程度の薄い層を有しても良い。

ところで、絶縁電線の樹脂被覆層を着色する場合には、該樹脂被覆層の形成に用いる樹脂組成物にカラーバッチを配合する手法が採られるが、樹脂被覆層として、フッ素ゴムを主成分に用いる場合、着色が難しく、着色できたとしても色濃度が低く、要求に見合うものが得られない。
より多くのカラーバッチを前記樹脂組成物に添加すると、樹脂被覆層の色濃度も高くなるが、使用するカラーバッチのベース樹脂によって、様々な問題が生じてくる。
例えば、カラーバッチのベース樹脂としてポリエチレン（ＰＥ）樹脂（エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＭＡ）も含む）を用いた場合は、老化（熱を与えた後の）引っ張り強度残率、引っ張り伸び残率が悪くなり、フッ化ビニリデン重合体（ＰＶｄＦ）を用いた場合は、初期の引っ張り強度、引っ張り伸びが悪くなる。また、カラーバッチの添加量が多くなるとその分、材料費が嵩み絶縁電線の製造コストが高くなる。

本発明の実施形態では、フッ素ゴムを主成分とする樹脂で構成される被覆層を少なくとも２層とし、前記２層の内層にはカラーバッチを含まず、前記２層の外層にカラーバッチを含み、前記カラーバッチを前記外層の前記樹脂の成分１００質量部に対して２質量部以上含む。これにより、得られる絶縁電線の機械特性が維持されつつ、適切な着色が実現できた。

以下、本発明に係る実施例及び比較例を用いた評価試験の結果を示し、本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［被覆層形成用樹脂組成物］
被覆層形成用樹脂組成物としては、下記表１に示す配合のものを下記表３に示す組み合わせで使用した。

上記表１中の各組成分の配合量値は質量部を示す。
上記表１中のＭＩ（メルトインデックス）は、加熱温度２１０℃、加圧荷重１０ｋｇで測定した値である。

［カラーバッチ］
カラーバッチとしては、下記表２に示す配合のものを下記表３に示す組み合わせで使用した。

上記表２で示した各組成分の詳細は以下の通りである。
ＬＤＰＥ：低密度ポリエチレン
ＰＶｄＦ：フッ化ビニリデン重合体
ＥＭＭＡ：エチレン-メタクリル酸共重合体

上記表２中の各組成分の配合量値は質量部を示す。
上記表２中のＭＩ（メルトインデックス）は、加熱温度２１０℃、加圧荷重１０ｋｇで測定した値である。

［絶縁電線１の作製］
被覆層（内層３及び外層４）の形成に用いる樹脂組成物と該樹脂組成物に添加するカラーバッチ及び被覆層数が下記表３の組み合わせになるように、導体２の外周に、被覆層を形成した。なお、被覆層数が２層である場合には、カラーバッチは外層形成用樹脂組成物に添加した。
導体２は、断面積０．５ｍｍ^２（ＴＡ１９／０．１９）の銅線を使用した。
被覆層の形成は、電線被覆用押出し機により行った。
また、被覆層として内層３及び外層４の２層を形成する場合は、内層３及び外層４の各厚さを、それぞれ、０．２２５ｍｍ及び０．１００ｍｍとし、被覆層として１層を形成する場合は、その厚さを０．３２５ｍｍとした。電線外径は１．７ｍｍとした。

［絶縁電線の評価］
作製した絶縁電線について、以下の評価試験（外観色、耐老化性、初期抗張力）を行った。結果を下記表３に示す。

（外観色）
絶縁電線の外観色を肉眼で観察し、被覆層表面の着色が明確に確認できかつ長さ５０ｃｍの範囲に非着色部分がないものをＡ、被覆層表面の着色が明確に確認できないまたは長さ５０ｃｍの範囲に非着色部分があるものをＢとした。
（耐老化性）
絶縁電線を２５０℃に保持された恒温槽内に４日間放置した後取り出し、ＪＩＳＣ３００５（１９８６）に準拠して引っ張り強度及び引っ張り伸びを測定した。その測定値より、引っ張り強度残率及び引っ張り伸び残率をそれぞれ計算した。引っ張り強度残率及び引っ張り伸び残率が、いずれも８５％以上をＡ、いずれかが８５％未満をＢとした。
（初期抗張力）
ＪＩＳＣ３００５（１９８６）に準拠して引っ張り強度及び引っ張り伸びを測定した。引っ張り強度が８ＭＰａ以上かつ引っ張り伸び１００％以上をＡ、引っ張り強度が８ＭＰａ未満又は引っ張り伸び１００％未満をＢとした。

なお、下記表３中、Ｎｏ．１〜６が実施例で、Ｎｏ．７〜１２が比較例である。

上記表３中のＭＩ差は、表１に記載の被覆層形成用樹脂組成物のＭＩ値と表２に記載のカラーバッチのＭＩ値との差である。

上記表３のＮｏ．１〜６の絶縁電線は、いずれも、フッ素ゴムを主成分とする樹脂で構成される被覆層を２層有し、その内層にはカラーバッチが含有されず、その外層にカラーバッチが含有され、前記カラーバッチは前記外層の前記樹脂の成分１００質量部に対して２質量部以上含有されているものであり、外観色、耐老化性（耐熱性）および初期抗張力（機械特性）がいずれも良好であった。

Ｎｏ．７の絶縁電線は、被覆層を１層しか有さず、被覆層全体にＬＤＰＥが含まれているため耐老化性が低くなったものと推測される。
Ｎｏ．８の絶縁電線は、被覆層を１層しか有さず、被覆層全体にＰＶｄＦが含まれているため初期抗張力が低くなったものと推測される。
Ｎｏ．９の絶縁電線は、被覆層を１層しか有さず、被覆層全体にＥＭＭＡが含まれているため耐老化性が低くなったものと推測される。
Ｎｏ．１０〜１２の絶縁電線は、カラーバッチが外層の樹脂の成分１００質量部に対して１質量部しか添加されていないため外観色が薄くなったものと推測される。

１，１１絶縁電線
２導体
３内層
４外層

Claims

導体と前記導体上にフッ素ゴムを主成分とする樹脂で構成される被覆層とを有する絶縁電線であって、
前記被覆層が少なくとも２層あり、前記２層の内層にはカラーバッチが含まれず、前記２層の外層にカラーバッチが含まれ、前記カラーバッチは前記外層の前記樹脂の成分１００質量部に対して２質量部以上含まれ、
前記カラーバッチのベース樹脂がポリオレフィンであって、そのメルトインデックス（２１０℃、１０ｋｇ）と前記外層の樹脂のメルトインデックスとの差が２０ｇ／１０分以内である、絶縁電線。
前記樹脂１００質量部に対してフッ化ビニリデン重合体が１０〜３６質量部含まれている請求項１に記載の絶縁電線。
前記樹脂１００質量部に対してプロピレンが１０〜４０質量部含まれている請求項１または請求項２に記載の絶縁電線。
導体と前記導体上にフッ素ゴムを主成分とする樹脂で構成される被覆層とを有する絶縁電線の製造方法であって、
前記被覆層を少なくとも２層とし、前記２層の内層をカラーバッチが添加されない樹脂組成物で形成し、前記２層の外層を、カラーバッチが前記樹脂１００質量部に対して２質量部以上添加される樹脂組成物で形成し、
前記カラーバッチのベース樹脂をポリオレフィンとし、そのメルトインデックス（２１０℃、１０ｋｇ）と前記外層の樹脂のメルトインデックスとの差を２０ｇ／１０分以内とする、絶縁電線の製造方法。