JP6885420B2 - 塩化ビニル樹脂組成物、絶縁電線、ケーブル、絶縁電線の製造方法およびケーブルの製造方法 - Google Patents
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Description
まず、実施の形態を説明する前に、本発明者が検討した事項について説明する。
<塩化ビニル樹脂組成物の特徴および効果>
以下、本実施の形態に係る塩化ビニル樹脂組成物について詳述する。本実施の形態に係る塩化ビニル樹脂組成物は、(A)塩化ビニル樹脂と、(B)水酸化アルミニウムと、(C)ハイドロタルサイトと、(D)脂肪酸金属塩と、(E)シアヌル酸誘導体(イソシアヌル酸誘導体)と、(F)ステアロイルベンゾイルメタンと、(G)ジベンゾイルメタン(ジベンゾイルメタン金属塩)と、(H)隠蔽剤と、(I)可塑剤とを含んでいる。ここで、(E)シアヌル酸誘導体(イソシアヌル酸誘導体)とは、シアヌル酸誘導体単独での使用、イソシアヌル酸誘導体単独での使用、または、これら両方の併用のいずれかを意味している。同様に、(G)ジベンゾイルメタン(ジベンゾイルメタン金属塩)とは、ジベンゾイルメタン単独での使用、ジベンゾイルメタン金属塩単独での使用、または、これら両方の併用のいずれかを意味している。
以下、本実施の形態に係る塩化ビニル樹脂組成物に使用する原材料について、本発明の成立に必要な配合量なども含めて、より詳細に説明する。
本実施の形態に係る(A)塩化ビニル樹脂は、本実施の形態に係る塩化ビニル樹脂組成物のベースポリマを構成する。前述したように、K値は、塩化ビニル樹脂の比粘度を示した値であり、重合度と相関がある。具体的には、(A1)K値が71以上74以下の塩化ビニル樹脂の平均重合度は1300程度、(A2)K値が75以上78以下の塩化ビニル樹脂の平均重合度は1700程度、(A3)K値が79以上82以下の塩化ビニル樹脂の平均重合度は2000程度、(A4)K値が83以上86以下の塩化ビニル樹脂の平均重合度は2500程度である。
本実施の形態に係る(B)水酸化アルミニウムは、難燃剤として作用する。具体的には、(B)水酸化アルミニウムは、200℃以上の温度になると吸熱反応である結晶水(水和水)の解離反応が起こるため、難燃性に寄与する。
本実施の形態に係る(D)脂肪酸金属塩は、金属石鹸ともよばれ、安定剤として作用する。具体的には、脂肪酸金属塩は、塩化水素捕捉能により照射変色防止性に寄与する。
本実施の形態に係る(H)隠蔽剤として用いた(H1)ルチル型酸化チタンおよび(H2)三酸化アンチモンは、いずれも白色顔料として作用する。(H1)ルチル型酸化チタンは、触媒としての活性が低く熱安定性などに優れることから、酸化チタンの中でも顔料として好ましい。なお、(H2)三酸化アンチモンは、難燃剤としても作用するため、難燃性向上の観点からは、(H1)ルチル型酸化チタンと(H2)三酸化アンチモンとを併用することが好ましい。
本実施の形態に係る(I)可塑剤としては、特に限定されないが、トリメリテート系可塑剤を使用することが好ましく、例えばトリメリット酸トリ2−エチルヘキシル、トリメリット酸トリノルマルアルキル、トリメリット酸トリイソデシル等が挙げられる。本実施の形態にあっては、電子線照射後の耐寒性低下を防止するという観点から、トリメリット酸トリノルマルアルキルを用いることが好ましい。(I)可塑剤の含有量は、塩化ビニル樹脂組成物の機械特性を向上させるという観点から、ベースポリマ100質量部に対して、30質量部以上80質量部以下であることが好ましい。
また、本実施の形態の塩化ビニル樹脂組成物は、(A)塩化ビニル樹脂、(B)水酸化アルミニウム、(C)ハイドロタルサイト、(D)脂肪酸金属塩、(E)シアヌル酸誘導体(イソシアヌル酸誘導体)、(F)ステアロイルベンゾイルメタン、(G)ジベンゾイルメタン(ジベンゾイルメタン金属塩)、(H)隠蔽剤、および、(I)可塑剤以外にも、(J)その他の成分として、必要に応じて滑剤、加工助剤、充填剤、ブルーム防止剤、酸化防止剤、銅害防止剤、架橋助剤などを含有していてもよい。
図1は、本発明の一実施の形態に係る絶縁電線を示す横断面図である。図1に示すように、本実施の形態に係る絶縁電線10は、導体1と、導体1の周囲に被覆される絶縁層2とを有している。
図1に示す本実施の形態の絶縁電線10は、例えば、以下のように製造される。まず、後述の本実施の形態に係る塩化ビニル樹脂組成物の原材料を溶融混練する。その後、導体1を準備し、押出成形機により、導体1の周囲を被覆するように、本実施の形態に係る塩化ビニル樹脂組成物を押し出して、所定厚さの絶縁層2を形成する。その後、絶縁層2を構成する塩化ビニル樹脂組成物を、電子線架橋法により架橋する。この際、塩化ビニル樹脂組成物を絶縁電線10の絶縁層2として成形した後に、例えば1〜30Mradの電子線を照射して架橋する。これにより、塩化ビニル樹脂組成物の機械特性が向上する。以上の工程により、本実施の形態に係る絶縁電線10を製造することができる。
図2は、本発明の一実施の形態に係るケーブル11を示す横断面図である。図2に示すように、本実施の形態に係るケーブル11は、前述の絶縁電線10を2本撚り合わせた二芯撚り線と、前記二芯撚り線の周囲に設けられた介在3と、介在3の周囲に設けられたシース4とを備えている。シース4は、本実施の形態に係る塩化ビニル樹脂組成物により構成されている。
本実施の形態に係るケーブル11は、例えば、以下のように製造される。まず、前述した方法により、絶縁電線10を2本製造する。その後、絶縁電線10の周囲を介在3により被覆し、その後、介在3を被覆するように、樹脂組成物を押し出して、所定厚さのシース4を形成する。その後、シース4を構成する塩化ビニル樹脂組成物を、電子線架橋法により架橋する。この際、塩化ビニル樹脂組成物をケーブル11のシース4として成形した後に、例えば1〜30Mradの電子線を照射して架橋する。これにより、塩化ビニル樹脂組成物の機械特性が向上する。以上の工程により、本実施の形態に係るケーブル11を製造することができる。
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
以下、実施例1〜14の絶縁電線および比較例1〜10の絶縁電線について説明する。実施例1〜14の絶縁電線は、図1に示す絶縁電線10に対応する。すなわち、絶縁電線10の絶縁層2は、本実施の形態に係る塩化ビニル樹脂組成物からなる。また、比較例1〜10の絶縁電線の形状は、図1に示す絶縁電線10と同様であるが、この絶縁層2は本実施の形態に係る塩化ビニル樹脂組成物とは異なる組成の樹脂組成物からなる。実施例および比較例の各原材料については後述する。
まず、実施例および比較例で用いた原材料の詳細を表1に示す。
(1)照射変色防止性
作製した絶縁電線、すなわち電子線照射後の絶縁電線を300mmの長さに切断したサンプルを目視で観察し、変色がないものを「○」とし、変色しているものを「×」とした。さらに、このサンプルを136℃のギアオーブンにおいて48時間暴露し、ほとんど変色がないものを「◎」とした。
作製した絶縁電線から導体を引き抜いて絶縁層のみのサンプルとし、このサンプルを136℃のギアオーブンにおいて1800時間暴露し、暴露後の伸びが初期の伸びに対して50%以上確保できているものを「○」とし、50%未満のものを「×」とした。
作製した絶縁電線に対して、難燃性規格UL1581に規定される垂直難燃試験VW−1を3回行い、3回とも合格したものを「○」とし、1回でも不合格となるものを「×」とした。
表2に実施例1〜14の評価結果を示す。表2に示すように、実施例1〜14において、(1)照射変色防止性、(2)耐熱性および(3)難燃性はいずれも良好であった。なお、実施例9,10,14は、電子線照射後の熱負荷によってもほとんど変色しておらず、実施例1〜8,11〜13に比べてより高い照射変色防止性を示した。
表3に比較例1〜10の評価結果を示す。
実施例1〜14に示すように、本実施の形態に係る塩化ビニル樹脂組成物、およびこれを用いた絶縁電線は、電子線照射による変色を防止でき、かつ、耐熱性および難燃性を向上させることができる。
2 絶縁層
3 介在
4 シース
10 絶縁電線
11 ケーブル
Claims (13)
- K値が75以上86以下の塩化ビニル樹脂と、水酸化アルミニウムと、ハイドロタルサイトと、脂肪酸金属塩と、シアヌル酸誘導体および/またはイソシアヌル酸誘導体と、ステアロイルベンゾイルメタンと、ジベンゾイルメタンおよび/またはジベンゾイルメタン金属塩と、隠蔽剤と、可塑剤とを含む塩化ビニル樹脂組成物であって、
前記K値が75以上86以下の塩化ビニル樹脂は、前記塩化ビニル樹脂組成物のベースポリマを構成し、
前記隠蔽剤は、ルチル型酸化チタンを含み、
前記脂肪酸金属塩は、ステアリン酸亜鉛を含み、
前記ステアリン酸亜鉛と、前記シアヌル酸誘導体と、前記イソシアヌル酸誘導体と、前記ステアロイルベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタン金属塩との総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し2質量部以上であり、
前記ルチル型酸化チタンの含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し2質量部以上であり、
前記水酸化アルミニウムと前記ハイドロタルサイトとの総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し12質量部以上16質量部以下である、塩化ビニル樹脂組成物。 - K値が75以上86以下の塩化ビニル樹脂と、水酸化アルミニウムと、ハイドロタルサイトと、脂肪酸金属塩と、シアヌル酸誘導体および/またはイソシアヌル酸誘導体と、ステアロイルベンゾイルメタンと、ジベンゾイルメタンおよび/またはジベンゾイルメタン金属塩と、隠蔽剤と、可塑剤とを含む塩化ビニル樹脂組成物であって、
前記K値が75以上86以下の塩化ビニル樹脂は、前記塩化ビニル樹脂組成物のベースポリマを構成し、
前記隠蔽剤は、ルチル型酸化チタンと、三酸化アンチモンとを含み、
前記ベースポリマ100質量部に対し、前記ルチル型酸化チタンを0.94質量部以上含み、
前記ベースポリマ100質量部に対し、前記三酸化アンチモンを1.8質量部以上3.5質量部未満含み、
前記脂肪酸金属塩は、ステアリン酸亜鉛を含み、
前記ステアリン酸亜鉛と、前記シアヌル酸誘導体と、前記イソシアヌル酸誘導体と、前記ステアロイルベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタン金属塩との総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し2質量部以上であり、
前記水酸化アルミニウムと前記ハイドロタルサイトと前記三酸化アンチモンとの総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し12質量部以上16質量部以下である、塩化ビニル樹脂組成物。 - 請求項1又は2に記載の塩化ビニル樹脂組成物において、
前記脂肪酸金属塩は、さらにステアリン酸カルシウムを含み、
前記ステアリン酸カルシウムに対する前記ステアリン酸亜鉛の質量比は、12以上13以下である、塩化ビニル樹脂組成物。 - K値が71以上73以下の塩化ビニル樹脂と、K値が84以上86以下の塩化ビニル樹脂と、水酸化アルミニウムと、ハイドロタルサイトと、脂肪酸金属塩と、シアヌル酸誘導体および/またはイソシアヌル酸誘導体と、ステアロイルベンゾイルメタンと、ジベンゾイルメタンおよび/またはジベンゾイルメタン金属塩と、隠蔽剤と、可塑剤とを含む塩化ビニル樹脂組成物であって、
前記K値が71以上73以下の塩化ビニル樹脂及び前記K値が84以上86以下の塩化ビニル樹脂は、前記塩化ビニル樹脂組成物のベースポリマを構成し、
前記隠蔽剤は、ルチル型酸化チタンと、三酸化アンチモンとを含み、
前記ベースポリマ100質量部に対し、前記ルチル型酸化チタンを0.94質量部以上含み、
前記ベースポリマ100質量部に対し、前記三酸化アンチモンを1.8質量部以上3.5質量部未満含み、
前記脂肪酸金属塩は、ステアリン酸亜鉛を含み、
前記ステアリン酸亜鉛と、前記シアヌル酸誘導体と、前記イソシアヌル酸誘導体と、前記ステアロイルベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタン金属塩との総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し2質量部以上であり、
前記水酸化アルミニウムと前記ハイドロタルサイトと前記三酸化アンチモンとの総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し12質量部以上16質量部以下である、塩化ビニル樹脂組成物。 - 請求項4に記載の塩化ビニル樹脂組成物において、
前記脂肪酸金属塩は、さらにステアリン酸カルシウムを含み、
前記ステアリン酸カルシウムに対する前記ステアリン酸亜鉛の質量比は、12以上13以下である、塩化ビニル樹脂組成物。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の塩化ビニル樹脂組成物により形成される絶縁層を備え、
前記絶縁層において、前記塩化ビニル樹脂組成物が架橋されている、絶縁電線。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の塩化ビニル樹脂組成物により形成されるシースを備え、
前記シースにおいて、前記塩化ビニル樹脂組成物が架橋されている、ケーブル。 - (a)K値が75以上86以下の塩化ビニル樹脂と、水酸化アルミニウムと、ハイドロタルサイトと、脂肪酸金属塩と、シアヌル酸誘導体および/またはイソシアヌル酸誘導体と、ステアロイルベンゾイルメタンと、ジベンゾイルメタンおよび/またはジベンゾイルメタン金属塩と、隠蔽剤と、可塑剤とを混練し、塩化ビニル樹脂組成物を生成する工程、
(b)導体の周囲を被覆するように、前記塩化ビニル樹脂組成物を押し出して、絶縁層を形成する工程、
(c)前記絶縁層に電子線を照射し、前記塩化ビニル樹脂組成物を架橋する工程、
を含み、
前記K値が75以上86以下の塩化ビニル樹脂は、前記塩化ビニル樹脂組成物のベースポリマを構成し、
前記隠蔽剤は、ルチル型酸化チタンを含み、
前記脂肪酸金属塩は、ステアリン酸亜鉛を含み、
前記ステアリン酸亜鉛と、前記シアヌル酸誘導体と、前記イソシアヌル酸誘導体と、前記ステアロイルベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタン金属塩との総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し2質量部以上であり、
前記ルチル型酸化チタンの含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し2質量部以上であり、
前記水酸化アルミニウムと前記ハイドロタルサイトとの総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し12質量部以上16質量部以下である、絶縁電線の製造方法。 - (a)K値が75以上86以下の塩化ビニル樹脂と、水酸化アルミニウムと、ハイドロタルサイトと、脂肪酸金属塩と、シアヌル酸誘導体および/またはイソシアヌル酸誘導体と、ステアロイルベンゾイルメタンと、ジベンゾイルメタンおよび/またはジベンゾイルメタン金属塩と、隠蔽剤と、可塑剤とを混練し、塩化ビニル樹脂組成物を生成する工程、
(b)導体の周囲を被覆するように、前記塩化ビニル樹脂組成物を押し出して、絶縁層を形成する工程、
(c)前記絶縁層に電子線を照射し、前記塩化ビニル樹脂組成物を架橋する工程、
を含み、
前記K値が75以上86以下の塩化ビニル樹脂は、前記塩化ビニル樹脂組成物のベースポリマを構成し、
前記隠蔽剤は、ルチル型酸化チタンと、三酸化アンチモンとを含み、
前記ベースポリマ100質量部に対し、前記ルチル型酸化チタンを0.94質量部以上含み、
前記ベースポリマ100質量部に対し、前記三酸化アンチモンを1.8質量部以上3.5質量部未満含み、
前記脂肪酸金属塩は、ステアリン酸亜鉛を含み、
前記ステアリン酸亜鉛と、前記シアヌル酸誘導体と、前記イソシアヌル酸誘導体と、前記ステアロイルベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタン金属塩との総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し2質量部以上であり、
前記水酸化アルミニウムと前記ハイドロタルサイトと前記三酸化アンチモンとの総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し12質量部以上16質量部以下である、絶縁電線の製造方法。 - (a)K値が71以上73以下の塩化ビニル樹脂と、K値が84以上86以下の塩化ビニル樹脂と、水酸化アルミニウムと、ハイドロタルサイトと、脂肪酸金属塩と、シアヌル酸誘導体および/またはイソシアヌル酸誘導体と、ステアロイルベンゾイルメタンと、ジベンゾイルメタンおよび/またはジベンゾイルメタン金属塩と、隠蔽剤と、可塑剤とを混練し、塩化ビニル樹脂組成物を生成する工程、
(b)導体の周囲を被覆するように、前記塩化ビニル樹脂組成物を押し出して、絶縁層を形成する工程、
(c)前記絶縁層に電子線を照射し、前記塩化ビニル樹脂組成物を架橋する工程、
を含み、
前記K値が71以上73以下の塩化ビニル樹脂及び前記K値が84以上86以下の塩化ビニル樹脂は、前記塩化ビニル樹脂組成物のベースポリマを構成し、
前記隠蔽剤は、ルチル型酸化チタンと、三酸化アンチモンとを含み、
前記ベースポリマ100質量部に対し、前記ルチル型酸化チタンを0.94質量部以上含み、
前記ベースポリマ100質量部に対し、前記三酸化アンチモンを1.8質量部以上3.5質量部未満含み、
前記脂肪酸金属塩は、ステアリン酸亜鉛を含み、
前記ステアリン酸亜鉛と、前記シアヌル酸誘導体と、前記イソシアヌル酸誘導体と、前記ステアロイルベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタン金属塩との総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し2質量部以上であり、
前記水酸化アルミニウムと前記ハイドロタルサイトと前記三酸化アンチモンとの総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し12質量部以上16質量部以下である、絶縁電線の製造方法。 - (a)K値が75以上86以下の塩化ビニル樹脂と、水酸化アルミニウムと、ハイドロタルサイトと、脂肪酸金属塩と、シアヌル酸誘導体および/またはイソシアヌル酸誘導体と、ステアロイルベンゾイルメタンと、ジベンゾイルメタンおよび/またはジベンゾイルメタン金属塩と、隠蔽剤と、可塑剤とを混練し、塩化ビニル樹脂組成物を生成する工程、
(b)導体と前記導体の周囲を被覆する絶縁層とを有する絶縁電線の周囲を被覆するように、前記塩化ビニル樹脂組成物を押し出して、シースを形成する工程、
(c)前記シースに電子線を照射し、前記塩化ビニル樹脂組成物を架橋する工程、
を含み、
前記K値が75以上86以下の塩化ビニル樹脂は、前記塩化ビニル樹脂組成物のベースポリマを構成し、
前記隠蔽剤は、ルチル型酸化チタンを含み、
前記脂肪酸金属塩は、ステアリン酸亜鉛を含み、
前記ステアリン酸亜鉛と、前記シアヌル酸誘導体と、前記イソシアヌル酸誘導体と、前記ステアロイルベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタン金属塩との総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し2質量部以上であり、
前記ルチル型酸化チタンの含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し2質量部以上であり、
前記水酸化アルミニウムと前記ハイドロタルサイトとの総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し12質量部以上16質量部以下である、ケーブルの製造方法。 - (a)K値が75以上86以下の塩化ビニル樹脂と、水酸化アルミニウムと、ハイドロタルサイトと、脂肪酸金属塩と、シアヌル酸誘導体および/またはイソシアヌル酸誘導体と、ステアロイルベンゾイルメタンと、ジベンゾイルメタンおよび/またはジベンゾイルメタン金属塩と、隠蔽剤と、可塑剤とを混練し、塩化ビニル樹脂組成物を生成する工程、
(b)導体と前記導体の周囲を被覆する絶縁層とを有する絶縁電線の周囲を被覆するように、前記塩化ビニル樹脂組成物を押し出して、シースを形成する工程、
(c)前記シースに電子線を照射し、前記塩化ビニル樹脂組成物を架橋する工程、
を含み、
前記K値が75以上86以下の塩化ビニル樹脂は、前記塩化ビニル樹脂組成物のベースポリマを構成し、
前記隠蔽剤は、ルチル型酸化チタンと三酸化アンチモンとを含み、
前記ベースポリマ100質量部に対し、前記ルチル型酸化チタンを0.94質量部以上含み、
前記ベースポリマ100質量部に対し、前記三酸化アンチモンを1.8質量部以上3.5質量部未満含み、
前記脂肪酸金属塩は、ステアリン酸亜鉛を含み、
前記ステアリン酸亜鉛と、前記シアヌル酸誘導体と、前記イソシアヌル酸誘導体と、前記ステアロイルベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタン金属塩との総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し2質量部以上であり、
前記水酸化アルミニウムと前記ハイドロタルサイトと前記三酸化アンチモンとの総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し12質量部以上16質量部以下である、ケーブルの製造方法。 - (a)K値が71以上73以下の塩化ビニル樹脂と、K値が84以上86以下の塩化ビニル樹脂と、水酸化アルミニウムと、ハイドロタルサイトと、脂肪酸金属塩と、シアヌル酸誘導体および/またはイソシアヌル酸誘導体と、ステアロイルベンゾイルメタンと、ジベンゾイルメタンおよび/またはジベンゾイルメタン金属塩と、隠蔽剤と、可塑剤とを混練し、塩化ビニル樹脂組成物を生成する工程、
(b)導体と前記導体の周囲を被覆する絶縁層とを有する絶縁電線の周囲を被覆するように、前記塩化ビニル樹脂組成物を押し出して、シースを形成する工程、
(c)前記シースに電子線を照射し、前記塩化ビニル樹脂組成物を架橋する工程、
を含み、
前記K値が71以上73以下の塩化ビニル樹脂及び前記K値が84以上86以下の塩化ビニル樹脂は、前記塩化ビニル樹脂組成物のベースポリマを構成し、
前記隠蔽剤は、ルチル型酸化チタンと三酸化アンチモンとを含み、
前記脂肪酸金属塩は、ステアリン酸亜鉛を含み、
前記ステアリン酸亜鉛と、前記シアヌル酸誘導体と、前記イソシアヌル酸誘導体と、前記ステアロイルベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタンと、前記ジベンゾイルメタン金属塩との総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し2質量部以上であり、
前記ベースポリマ100質量部に対し、前記ルチル型酸化チタンを0.94質量部以上含み、
前記ベースポリマ100質量部に対し、前記三酸化アンチモンを1.8質量部以上3.5質量部未満含み、
前記水酸化アルミニウムと前記ハイドロタルサイトと前記三酸化アンチモンとの総含有量が、前記ベースポリマ100質量部に対し12質量部以上16質量部以下である、ケーブルの製造方法。
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