JP7287268B2 - 絶縁電線、ケーブルおよび絶縁電線の製造方法 - Google Patents
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<樹脂組成物の構成>
本発明の一実施の形態に係る樹脂組成物(ノンハロゲン樹脂組成物、難燃性樹脂組成物)は、(A)ベースポリマと、(B)難燃剤(金属水酸化物)とを含む。そして、(A)ベースポリマは、(A1)エチレン-酢酸ビニル共重合体と、(A2)エチレン-α-オレフィン共重合体とを含む。
=16.6質量%
図1は、本発明の一実施の形態に係る絶縁電線(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。絶縁層2は、本実施の形態の樹脂組成物からなる。
まず、本実施の形態の絶縁電線を製造する装置について説明する。図2は、本発明の一実施の形態に係る絶縁電線を製造する押出被覆装置を示す模式図である。
本発明の一実施の形態に係る樹脂組成物は、(A)ベースポリマと、(B)金属水酸化物(難燃剤)とを含んでいる。そして、(A)ベースポリマは、(A1)エチレン-酢酸ビニル共重合体と、融点が70℃以下の(A2)エチレン-α-オレフィン共重合体とを少なくとも含む。(A2)エチレン-α-オレフィン共重合体の原料となるα-オレフィンは、非極性モノマである。(A)ベースポリマ中の酢酸ビニル総含有量は、19質量%以下である。また、本実施の形態の樹脂組成物は、(A)ベースポリマ100質量部中、融点が70℃以下の(A2)エチレン-α-オレフィン共重合体を20質量部以上70質量部以下含有する。また、本実施の形態の樹脂組成物は、(A)ベースポリマ100質量部に対して(B)金属水酸化物を30質量部以上150質量部以下含有する。
潰れ性向上と架橋時の架橋度向上とが両立する樹脂組成物および絶縁電線を提供することができる。以下、その理由について具体的に説明する。
本発明の第1実施形態に係る絶縁電線10の製造方法は、(a1)(A)ベースポリマと、(B)金属水酸化物とを混練し、樹脂組成物を生成する工程(混練工程)、図2に示すように(b1)導体1の周囲を被覆するように、前記樹脂組成物を押し出して、絶縁層2を形成し、未架橋状態の絶縁電線5を作製する工程(絶縁層被覆工程)、(c1)未架橋状態の絶縁電線5に電子線を照射し、前記樹脂組成物中の(A)ベースポリマを架橋し、図1に示す架橋された絶縁電線10を作製する工程(架橋工程)を含む。第1実施形態において、(a1)混練工程で生成される樹脂組成物は、前述した本実施の形態の樹脂組成物である。
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。
実施例1~20および比較例1~6で用いた原料は、後述の表2~表4に示す通りであり、以下には概略のみ示す。
(A1)エチレン-酢酸ビニル共重合体:
(A11)酢酸ビニル含有量(VA量)20質量%
(A12)酢酸ビニル含有量(VA量)33質量%
(A2)エチレン-α-オレフィン共重合体:
(A21)エチレン-1-オクテン共重合体(融点47℃)
(A22)エチレン-1-ブテン共重合体(融点66℃)
(A23)エチレン-1-ブテン共重合体(融点77℃)
(A3)その他のポリマ:
(A31)ポリエチレン
(A32)ポリプロピレン
(B)難燃剤:
(B1)水酸化アルミニウム:
(B11)脂肪酸で表面処理された水酸化アルミニウム(表2~表4では、「脂肪酸処理」と略して表記)
(B12)表面処理されていない水酸化アルミニウム(表2~表4では、「未処理」と略して表記)
(C)架橋助剤:トリメチロールプロパントリメタクリレート
(D)酸化防止剤:
(D1)フェノール系酸化防止剤
(D2)硫黄系酸化防止剤
(E)銅害防止剤:重金属不活性化剤
(F)滑剤:エチレンビスオレイン酸アミド
(G)着色剤:
(G1)カーボンブラック
(G2)カラーマスターバッチ(黄)
(G3)カラーマスターバッチ(緑)
(G4)カラーマスターバッチ(白)
(G5)カラーマスターバッチ(赤)
(G6)カラーマスターバッチ(黒)
実施例1~20および比較例1~6の各サンプルは、以下の方法で作製した(前述の第1実施形態の絶縁電線10の製造方法に相当)。なお、表1には、実施例1~20および比較例1~6の単軸押出機の混練条件をまとめた。
以下、実施例1~20および比較例1~6の評価方法について説明する。以下に示す(1)~(6)の評価項目を総合的に判断し、全ての評価項目において合格であるものを「○」(合格)、一項目でも不合格であるものを「×」(不合格)として、後述の表2~表4に判定として示した。
3mmの厚さにプレス成型したコンパウンドシート(未架橋)の硬度(デュロメータ硬さ)を測定し、未架橋状態の絶縁電線(図2に示すドラム29に巻き取った未架橋状態の絶縁電線5に相当)の表面の耐潰れ性を評価した。デュロメータはタイプAを使用し、2枚重ねたシート片(厚さ合計6mm)に接触させてから5秒後に指示値を読み取った。今回、デュロメータは、硬度が90を超えた場合でもタイプDを使用せずに、全ての測定をタイプAにて実施した。長尺の電線を一つのドラムに巻いた場合を想定し、A硬度が84以上であるものを十分な耐潰れ性を有しているものとして「○」(合格)、80以上84未満であるものを電線サイズ、巻き取り張力または巻き取った電線の重量などの製造条件によっては潰れる可能性を否定できないものの、製品外観上問題ないレベルであると考えられるものとして「△」(合格)、80未満であるものを耐潰れ性が不十分であるとして「×」(不合格)とした。
電子線照射後の電線から剥ぎ取った円筒状の絶縁層を約1mm幅に刻んだものを約0.5g量り取った(仕込みサンプル)。このサンプルを40メッシュ(目開き約0.4mm)の真鍮製金網に包み、110℃のオイルバス中でキシレンにより24時間抽出処理を行い、一晩自然乾燥の後に、80℃で4時間真空乾燥を行い、抽出・乾燥後のサンプルとした。以下に示す式1にてゲル分率を算出した。なお、水酸化アルミニウムは、キシレン不溶分としてゲル分に算入しないポリマゲルとして扱った。ゲル分率が84%以上であるものを十分な架橋度を有しているものとして「○」(合格)、ゲル分率が82%以上84%未満であるものを一部の用途(極めて高い耐熱性を要求されるものなど)での使用制限を受ける可能性はあるものの汎用の電線の絶縁層への適用には問題ないレベルであるとして「△」(合格)、ゲル分率が82%未満であるものを架橋度が不十分として「×」(不合格)とした。
電子線照射後の電線から導体を引き抜き、長さ150mmに切断して中央部に50mmの間隔で標線を記した管状試験片を準備した。この管状試験片をショッパー型引張試験機により引張速度200mm/minの条件で標線間100%伸び時の引張荷重を測定し、以下に示す式2にて引張強さを求めた。100%伸び時の引張強さが4.0MPa未満であるものを、十分な柔軟性を有するものとして「○」(合格)、4.0MPa以上6.0MPa未満であるものを、例えば配線作業など実用上問題ないレベルであるとして「△」(合格)、6.0MPaを超えるものを、柔軟性が不十分であるものとして「×」(不合格)とした。尚、ここで、試験片の断面積Aは日本産業規格JIS C3005(2014) 4.16.1.3(a-1)に示される通り、絶縁電線の外径をマイクロメータで3か所計測し、その最小値Dと導体外径dから式2を用いて求めたものである。
(式2)A=π(D2-d2)/4
前述の柔軟性評価と同様の条件の管状試験片を用いた引張試験において、破断時の伸びを測定した。伸びが400%以上であるものを、十分な引張特性を有するものとして「○」(合格)、200%以上400%未満であるものを、適用される規格によっては一部用途で制限を受ける場合もあるが概ね問題なく使用できるものとして「△」(合格)、200%未満であるものを、引張特性が不十分であるものとして「×」(不合格)とした。
前述のコンパウンドを、熱プレス機を用いて160℃にて1mm厚にシート片に成型した。このシート片に対して、電子線照射装置にて、電線架橋時と同条件の電子線(加速電圧2MV、電子線照射量10Mrad)を照射し、架橋されたシート片を作製した。そして、超高絶縁抵抗測定器R8340A(ADVANTEST製)を用いて、室温(23℃)にてDC500Vを1分印加後の電流値から、この架橋されたシート片の体積抵抗率を求めた。体積抵抗率が2.0×1014Ω・cm以上であるものを、十分な絶縁性を有するものとして「○」(合格)、1.0×1014Ω・cm以上2.0×1014Ω・cm未満であるものを、高度な絶縁性を要求されるもの以外であれば概ね問題なく絶縁体として適用できるレベルであるとして「△」(合格)、1.0×1014Ω・cm未満であるものを、絶縁性が不十分であるものとして「×」(不合格)とした。
前述のコンパウンドを、熱プレス機を用いて160℃にて3mm厚にシート片に成型した。このシート片に対して、電子線照射装置にて、電線架橋時と同条件の電子線(加速電圧2MV、電子線照射量10Mrad)を照射し、架橋されたシート片を作製した。そして、OXYGEN INDEXER(東洋精機製)によりJIS K7201-2(2007)に示される方法で、この架橋されたシート片の酸素指数を測定した。酸素指数が23以上であるものを、十分な難燃性を有するものとして「○」(合格)、21以上23未満であるものを、高度な難燃性が要求される用途以上であれば概ね問題なく適用できるレベルであるとして「△」(合格)、21未満であるものを、難燃性が不十分であるものとして「×」(不合格)とした。
前述の評価方法に基づく評価結果を、表2~表4にまとめた。
2 絶縁層
5,10 絶縁電線
21 押出被覆装置
22 ホッパ
23 スクリュ
24 ブレーカプレート
25 ヘッド
26 ネック
27 ダイス
28 シリンダ
29 ドラム
Claims (9)
- ベースポリマと、金属水酸化物とを含む樹脂組成物から形成され、最外層である絶縁層を備える、絶縁電線であって、
前記ベースポリマは、エチレン-酢酸ビニル共重合体と、エチレン-α-オレフィン共重合体とを少なくとも含み、
前記エチレン-α-オレフィン共重合体の原料となるα-オレフィンは、非極性モノマであり、
前記エチレン-α-オレフィン共重合体の融点は、70℃以下であり、
前記ベースポリマ中の酢酸ビニル総含有量は、19質量%以下であり、
前記樹脂組成物は、前記ベースポリマ100質量部中、前記エチレン-α-オレフィン共重合体を20質量部以上70質量部以下含有し、
前記樹脂組成物は、前記ベースポリマ100質量部に対して前記金属水酸化物を30質量部以上150質量部以下含有し、
前記α-オレフィンは、1-オクテンであり、
前記金属水酸化物は、水酸化アルミニウムであり、
前記樹脂組成物は、前記ベースポリマ100質量部に対して前記水酸化アルミニウムを50質量部以上70質量部以下含有する、絶縁電線。 - 請求項1記載の絶縁電線において、
前記水酸化アルミニウムは、脂肪酸で表面処理されている、絶縁電線。 - 請求項1に記載の絶縁電線において、
前記樹脂組成物は、前記ベースポリマ100質量部中、前記エチレン-α-オレフィン共重合体を30質量部以上50質量部以下含有する、絶縁電線。 - 請求項1記載の絶縁電線において、
前記樹脂組成物は、さらに黒色顔料、白色顔料、赤色顔料、黄色顔料または緑色顔料を含む、絶縁電線。 - ベースポリマと、金属水酸化物とを含む樹脂組成物から形成され、最外層であるシース層を備える、ケーブルであって、
前記ベースポリマは、エチレン-酢酸ビニル共重合体と、エチレン-α-オレフィン共重合体とを少なくとも含み、
前記エチレン-α-オレフィン共重合体の原料となるα-オレフィンは、非極性モノマであり、
前記エチレン-α-オレフィン共重合体の融点は、70℃以下であり、
前記ベースポリマ中の酢酸ビニル総含有量は、19質量%以下であり、
前記樹脂組成物は、前記ベースポリマ100質量部中、前記エチレン-α-オレフィン共重合体を20質量部以上70質量部以下含有し、
前記樹脂組成物は、前記ベースポリマ100質量部に対して前記金属水酸化物を30質量部以上150質量部以下含有し、
前記α-オレフィンは、1-オクテンであり、
前記金属水酸化物は、水酸化アルミニウムであり、
前記樹脂組成物は、前記ベースポリマ100質量部に対して前記水酸化アルミニウムを50質量部以上70質量部以下含有する、ケーブル。 - 請求項1記載の絶縁電線において、
前記樹脂組成物は、さらに重金属不活性化剤を含み、
前記絶縁層は、導体と接触している、絶縁電線。 - 請求項1記載の絶縁電線において、
配電盤または制御盤の盤内配線、あるいはモータ口出線として用いられる、絶縁電線。 - (a)ベースポリマと、金属水酸化物とを混練し、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、前記樹脂組成物を押し出して、最外層である絶縁層を形成し、未架橋状態の絶縁電線を作製する工程、
(c)前記未架橋状態の絶縁電線に電子線を照射し、前記樹脂組成物中の前記ベースポリマを架橋し、架橋された絶縁電線を作製する工程、
を含み、
前記ベースポリマは、エチレン-酢酸ビニル共重合体と、エチレン-α-オレフィン共重合体とを少なくとも含み、
前記エチレン-α-オレフィン共重合体の原料となるα-オレフィンは、非極性モノマであり、
前記エチレン-α-オレフィン共重合体の融点は、70℃以下であり、
前記ベースポリマ中の酢酸ビニル総含有量は、19質量%以下であり、
前記樹脂組成物は、前記ベースポリマ100質量部中、前記エチレン-α-オレフィン共重合体を20質量部以上70質量部以下含有し、
前記樹脂組成物は、前記ベースポリマ100質量部に対して前記金属水酸化物を30質量部以上150質量部以下含有し、
前記α-オレフィンは、1-オクテンであり、
前記金属水酸化物は、水酸化アルミニウムであり、
前記樹脂組成物は、前記ベースポリマ100質量部に対して前記水酸化アルミニウムを50質量部以上70質量部以下含有する、絶縁電線の製造方法。 - 請求項8記載の絶縁電線の製造方法において、
前記(b)工程の後であって、前記(c)工程の前に、
(d)前記未架橋状態の絶縁電線を巻き取る工程、
を含む、絶縁電線の製造方法。
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