JP7477800B2 - 被覆電線 - Google Patents
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Description
5.2×e0.125(MFR)+2 (1)
に従って計算される値を越えず、式(2):
0.35×e0.125(MFR) (2)
に従って計算される値を越える含フッ素重合体により被覆された電線またはケーブルが記載されている。
CF2=CFO(CF2CFY1O)p-(CF2CF2CF2O)q-Rf (1)
(式中、Y1はFまたはCF3を表し、Rfは炭素数1~5のパーフルオロアルキル基を表す。pは0~5の整数を表し、qは0~5の整数を表す。)で表される単量体、および、一般式(2):
CFX=CXOCF2OR1 (2)
(式中、Xは、同一または異なり、H、FまたはCF3を表し、R1は、直鎖または分岐した、H、Cl、BrおよびIからなる群より選択される少なくとも1種の原子を1~2個含んでいてもよい炭素数が1~6のフルオロアルキル基、若しくは、H、Cl、BrおよびIからなる群より選択される少なくとも1種の原子を1~2個含んでいてもよい炭素数が5または6の環状フルオロアルキル基を表す。)で表される単量体からなる群より選択される少なくとも1種を挙げることができる。
I:吸光度
K:補正係数
t:フィルムの厚さ(mm)
ジノルマルプロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジsec-ブチルパーオキシジカーボネートなどのジアルキルパーオキシカーボネート類;
t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-ブチルパーオキシピバレートなどのパーオキシエステル類;
ジt-ブチルパーオキサイドなどのジアルキルパーオキサイド類;
ジ[フルオロ(またはフルオロクロロ)アシル]パーオキサイド類;
などが代表的なものとしてあげられる。
心線と、前記心線の周囲に設けられた被覆層とを備える被覆電線であって、
前記被覆層が、テトラフルオロエチレン単位、ヘキサフルオロプロピレン単位およびフルオロ(アルキルビニルエーテル)単位を含有する含フッ素共重合体を含有しており、
前記含フッ素共重合体中のヘキサフルオロプロピレン単位の含有量が、全単量体単位に対して、9.5~10.5質量%であり、
前記含フッ素共重合体中のフルオロ(アルキルビニルエーテル)単位の含有量が、全単量体単位に対して、0~0.3質量%であり、
前記含フッ素共重合体の372℃におけるメルトフローレートが、5.6~8.9g/10分である
被覆電線が提供される。
<2> 本開示の第2の観点によれば、
前記含フッ素共重合体中のヘキサフルオロプロピレン単位の含有量が、全単量体単位に対して、9.6~10.4質量%である第1の観点による被覆電線が提供される。
<3> 本開示の第3の観点によれば、
前記含フッ素共重合体中のフルオロ(アルキルビニルエーテル)単位の含有量が、全単量体単位に対して、0~0.1質量%である第1または第2の観点による被覆電線が提供される。
<4> 本開示の第4の観点によれば、
フルオロ(アルキルビニルエーテル)単位が、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)単位である第1~第3のいずれかの観点による被覆電線が提供される。
<5> 本開示の第5の観点によれば、
前記含フッ素共重合体の372℃におけるメルトフローレートが、6.1~8.1g/10分である第1~第4のいずれかの観点による被覆電線が提供される。
<6> 本開示の第6の観点によれば、
前記含フッ素共重合体のカルボニル基含有末端基、-CF=CF2および-CH2OHの合計数が、主鎖炭素数106個当たり、70個以下である第1~第5のいずれかの観点による被覆電線が提供される。
<7> 本開示の第7の観点によれば、
前記含フッ素共重合体の-CF2Hの数が、主鎖炭素数106個当たり、50個以上である第1~第6のいずれかの観点による被覆電線が提供される。
含フッ素共重合体の各単量体単位の含有量は、NMR分析装置(たとえば、ブルカーバイオスピン社製、AVANCE300 高温プローブ)、または、赤外吸収測定装置(パーキンエルマー社製、Spectrum One)を用いて測定した。
含フッ素共重合体のMFRは、ASTM D-1238に準拠して、メルトインデクサーG-01(東洋精機製作所製)を用い、372℃、5kg荷重下で、内径2mm、長さ8mmのダイから10分間あたりに流出するポリマーの質量(g/10分)を測定することにより、求めた。
含フッ素共重合体の-CF2H基の数は、核磁気共鳴装置AVANCE-300(ブルカーバイオスピン社製)を用い、測定温度を(ポリマーの融点+20)℃として19F-NMR測定を行い、-CF2H基のピーク積分値から求めた。
実施例および比較例で得られた乾燥粉体もしくはペレットを、コールドプレスにより成形して、厚さ0.25~0.3mmのフィルムを作製した。このフィルムをフーリエ変換赤外分光分析装置〔FT-IR(Spectrum One、パーキンエルマー社製)〕により40回スキャンし、分析して赤外吸収スペクトルを得た。得られた赤外吸収スペクトルを、既知のフィルムの赤外吸収スペクトルと比較して末端基の種類を決定した。また、得られた赤外吸収スペクトルと、既知のフィルムの赤外吸収スペクトルとの差スペクトルに現れる特定の官能基の吸収ピークから、下記式(A)に従って試料における炭素原子1×106個あたりの官能基数Nを算出した。
I:吸光度
K:補正係数
t:フィルムの厚さ(mm)
国際公開第2019/220850号に記載の方法にて分析を行った。吸収周波数を1817cm-1、モル吸光度係数を170(l/cm/mol)、補正係数を1426とした以外は、官能基数Nの算出方法と同様にして、-OC(=O)O-R(カーボネート基)の数を算出した。
含フッ素共重合体の融点は、示差走査熱量計(商品名:X-DSC7000、日立ハイテクサイエンス社製)を用いて、昇温速度10℃/分で200℃から350℃までの1度目の昇温を行い、続けて、冷却速度10℃/分で350℃から200℃まで冷却し、再度、昇温速度10℃/分で200℃から350℃までの2度目の昇温を行い、2度目の昇温過程で生ずる溶融曲線ピークから融点を求めた。
容積174Lの攪拌機付きオートクレーブに脱イオン水40.25kgとメタノール0.251kgを投入し、オートクレーブ内を十分に真空窒素置換した。その後、オートクレーブ内を真空脱気し、真空状態となったオートクレーブ内にHFP40.25kgを投入し、オートクレーブを30.0℃に加温した。続けて、オートクレーブの内部圧力が0.909MPaになるまでTFEを投入し、次に8質量%のジ(ω-ヒドロパーフルオロヘキサノイル)パーオキサイド溶液(以下DHPと略す)0.63kgをオートクレーブ内に投入して重合を開始した。重合開始時点のオートクレーブの内部圧力を0.909MPaに設定し、TFEを連続追加することで設定圧力を保つようにした。重合開始から1.5時間後にメタノール0.251kgを追加投入した。重合開始から2時間後、4時間後、にDHP0.63kgを追加投入するとともに内部圧力を0.001MPa下げ、6時間後に0.48kgを投入するとともに内部圧力を0.001MPa下げた。以降、反応が終了するまで2時間ごとにDHP0.13kgを追加投入し、その都度内部圧力を0.001MPa下げた。
重合開始前に投入するメタノールの量を0.263kgに変更し、重合開始後に分割して追加投入するメタノールの量をそれぞれ0.263kgに変更し、重合開始前後のオートクレーブ内部の設定圧力を0.928MPaに変更した以外は、比較例1と同様にして共重合体ペレットを得た。得られたペレットを用いて、上記した方法により各種物性を測定した。結果を表3に示す。
容積174Lの攪拌機付きオートクレーブに脱イオン水40.25kgとメタノール0.317kgを投入し、オートクレーブ内を十分に真空窒素置換した。その後、オートクレーブ内を真空脱気し、真空状態となったオートクレーブ内にHFP40.25kgを投入し、オートクレーブを25.5℃に加温した。続けて、オートクレーブの内部圧力が0.837MPaになるまでTFEを投入し、次に8質量%のジ(ω-ヒドロパーフルオロヘキサノイル)パーオキサイド溶液(以下DHPと略す)1.25kgをオートクレーブ内に投入して重合を開始した。重合開始時点のオートクレーブの内部圧力を0.837MPaに設定し、TFEを連続追加することで設定圧力を保つようにした。重合開始から1.5時間後にメタノール0.317kgを追加投入した。重合開始から2時間後、4時間後、にDHP1.25kgを追加投入するとともに内部圧力を0.002MPa下げ、6時間後に0.96kgを投入するとともに内部圧力を0.002MPa下げた。以降、反応が終了するまで2時間ごとにDHP0.25kgを追加投入し、その都度内部圧力を0.002MPa下げた。
重合開始前に投入するメタノールの量を0.361kgに変更し、重合開始後に分割して追加投入するメタノールの量をそれぞれ0.361kgに変更し、重合開始前後のオートクレーブ内部の設定圧力を0.918MPaに変更した以外は、比較例1と同様にして共重合体ペレットを得た。得られたペレットを用いて、上記した方法により各種物性を測定した。結果を表3に示す。
容積174Lの攪拌機付きオートクレーブに脱イオン水40.25kgとメタノール0.232kgを投入し、オートクレーブ内を十分に真空窒素置換した。その後、オートクレーブ内を真空脱気し、真空状態となったオートクレーブ内にHFP40.25kgとPPVE0.38kg投入し、オートクレーブを30.0℃に加温した。続けて、オートクレーブの内部圧力が0.918MPaになるまでTFEを投入し、次に8質量%のジ(ω-ヒドロパーフルオロヘキサノイル)パーオキサイド溶液(以下DHPと略す)0.63kgをオートクレーブ内に投入して重合を開始した。重合開始時点のオートクレーブの内部圧力を0.918MPaに設定し、TFEを連続追加することで設定圧力を保つようにした。重合開始から1.5時間後にメタノール0.232kgを追加投入した。重合開始から2時間後、4時間後、にDHP0.63kgを追加投入するとともに内部圧力を0.001MPa下げ、6時間後に0.48kgを投入するとともに内部圧力を0.001MPa下げた。以降、反応が終了するまで2時間ごとにDHP0.13kgを追加投入し、その都度内部圧力を0.001MPa下げた。
重合開始前に投入するメタノールの量を0.315kgに変更し、重合開始後に分割して追加投入するメタノールの量をそれぞれ0.315kgに変更し、重合開始前後のオートクレーブ内部の設定圧力を0.937MPaに変更した以外は、比較例1と同様にして共重合体ペレットを得た。得られたペレットを用いて、上記した方法により各種物性を測定した。結果を表3に示す。
重合開始前に投入するメタノールの量を0.265kgに変更し、重合開始後に分割して追加投入するメタノールの量をそれぞれ0.265kgに変更し、重合開始前後のオートクレーブ内部の設定圧力を0.928MPaに変更した以外は、比較例1と同様にして共重合体ペレットを得た。得られたペレットを用いて上記した方法によりHFP含有量とPPVE含有量を測定した。結果を表3に示す。
容積174Lの攪拌機付きオートクレーブに脱イオン水40.25kgとメタノール0.307kgを投入し、オートクレーブ内を十分に真空窒素置換した。その後、オートクレーブ内を真空脱気し、真空状態となったオートクレーブ内にHFP40.25kgとPPVE0.04kg投入し、オートクレーブを30.0℃に加温した。続けて、オートクレーブの内部圧力が0.926MPaになるまでTFEを投入し、次に8質量%のジ(ω-ヒドロパーフルオロヘキサノイル)パーオキサイド溶液(以下DHPと略す)0.63kgをオートクレーブ内に投入して重合を開始した。重合開始時点のオートクレーブの内部圧力を0.926MPaに設定し、TFEを連続追加することで設定圧力を保つようにした。重合開始から1.5時間後にメタノール0.307kgを追加投入した。重合開始から2時間後、4時間後、にDHP0.63kgを追加投入するとともに内部圧力を0.001MPa下げ、6時間後に0.48kgを投入するとともに内部圧力を0.001MPa下げた。以降、反応が終了するまで2時間ごとにDHP0.13kgを追加投入し、その都度内部圧力を0.001MPa下げた。
重合開始前に投入するメタノールの量を0.288kgに変更し、重合開始後に分割して追加投入するメタノールの量をそれぞれ0.288kgに変更し、重合開始前後のオートクレーブ内部の設定圧力を0.918MPaに変更した以外は、比較例1と同様にして共重合体ペレットを得た。得られたペレットを用いて、上記した方法により各種物性を測定した。結果を表3に示す。
30mmφ電線被覆成形機(田辺プラスチック機械社製)により、導体径0.70mmの銅導体上に、下記被覆厚みで押出被覆し、被覆電線を得た。電線被覆押出成形条件は以下の通りである。
a)心導体:軟鋼線導体径0.70mm
b)被覆厚み:0.30mm
c)被覆電線径:1.30mm
d)電線引取速度:20m/分)
e)押出条件:
・シリンダー軸径=30mm,L/D=22の単軸押出成形機
・ダイ(内径)/チップ(外形)=13.0mm/7.0mm
押出機の設定温度:バレル部C-1(330℃)、バレル部C-2(360℃)、バレル部C-3(370℃)、ヘッド部H(380℃)、ダイ部D-1(385℃)、ダイ部D-2(380℃)。心線予備加熱は80℃に設定した。
外径測定器(Zumbach社製ODAC18XY)を用いて1時間連続で測定し、目標外径1.30mmに対し、外径の最大最小値の小数点3桁目の検出値を四捨五入して、±1%未満を合格(〇)、1%以上を不合格(×)と記載した。
日立ハイテクサイエンス社製TMA-7100を用いて引張クリープ歪を測定した。得られた被覆電線から、長さ20cmの電線を切り取り、ポータブルリアクタ(TVS1型、耐圧ガラス工業社製)に水と切り取った電線を入れ、電気炉にて150℃で7時間加熱後取り出し、室温に冷却してから電線を取り出し、被覆層を剥がした。得られた被覆層から幅2mm、長さ22mmのサンプルを作製した。サンプルを治具間距離10mmで測定治具に装着した。サンプルに対して、断面荷重が2.93N/mm2になるように荷重を負荷し、150℃に放置し、試験開始後70分の時点から試験開始後300分の時点までのサンプルの長さの変位(mm)を測定し、初期のサンプル長(10mm)に対する長さの変位(mm)の割合(引張クリープ歪(%))を算出した。150℃、300分間の条件で測定する引張クリープ歪(%)が小さい被覆層は、高温の環境中で引張荷重が長時間負荷されても伸びにくく、150℃耐引張クリープ特性に優れている。
得られた被覆電線から、長さ20cmの電線を10本切り取り、巻きつけクラック試験用の電線(試験片)とした。この試験片をストレートの状態で水の入ったポータブルリアクタ(TVS1型、耐圧ガラス工業社製)に入れ、電気炉にて150℃で7時間加熱後、室温に冷却してから試験片を取り出し、試験片を試験片と同径の電線に巻き付けた試料を、再度、水の入ったポータブルリアクタ(TVS1型、耐圧ガラス工業社製)に入れ、電気炉にて150℃で1時間加熱後、室温に冷却してから試料を取り出し、電線を巻き戻し、目視及び拡大鏡を用いて、亀裂の発生した電線の個数を数えた。一本の電線中にクラックが一箇所でもあればクラック有りとした。クラック有と確認された電線が10本中、1本以下である場合は○、2本以上の場合×とした。
得られた被覆電線から、長さ20cmの電線を切り取り、ポータブルリアクタ(TVS1型、耐圧ガラス工業社製)に水と切り取った電線を入れ、電気炉にて150℃で7時間加熱後取り出し、室温に冷却してから電線を取り出して心線を抜きとり、残った被覆層を試験片とした。オートグラフ(島津製作所社製 AG―I 300kN)を使用して、ASTM D638に準じて、標点間20mm、引張速度50mm/分の条件下で、150℃で引張弾性率及び引張伸びを測定した。150℃での引張弾性率が高い被覆層は、150℃で負荷される引張荷重に対する耐変形性に優れている。また、150℃での引張伸びが大きい被覆層は、150℃で加わる引張力に対する延性に優れている。
φ14mm押出機(井元製作所製)にて、Tダイを用い、比較例1~5、および、実施例1~4に記載された共重合体のフィルムを作製し、問題なくフィルムが作製されたことを目視で確認した。押出成形条件は以下の通りである。
a)巻き取り速度:1m/分
b)ロール温度:120℃
c)フィルム幅:70mm
d)厚み:0.10mm
e)押出条件:
・シリンダー軸径=14mm,L/D=20の単軸押出成形機
押出機の設定温度:バレル部C-1(330℃)、バレル部C-2(350℃)、バレル部C-3(365℃)、Tダイ部(370℃)
φ30mm押出機(田辺プラスチックス機械製)にて、比較例1、2、5、および実施例1~4に記載された共重合体を用いて、外径10.0mm、肉厚1.0mmのチューブを押出成形し、問題なくチューブが作製されたことを目視で確認した。押出成形条件は以下の通りである。
a)ダイ内径:25mm
b)マンドレル外径:13mm
c)サイジングダイ内径:10.5mm
d)引取り速度:0.4m/分
e)外径:10.0mm
f)肉厚:1.0mm
g)押出条件:
・シリンダー軸径=30mm,L/D=22の単軸押出成形機
押出機の設定温度:バレル部C-1(350℃)、バレル部C-2(370℃)、バレル部C-3(380℃)、ヘッド部H-1(390℃)、ダイ部D-1(390℃)、ダイ部D-2(390℃)
Claims (6)
- 心線と、前記心線の周囲に設けられた被覆層とを備える被覆電線であって、
前記被覆層が、
テトラフルオロエチレン単位、ヘキサフルオロプロピレン単位およびフルオロ(アルキルビニルエーテル)単位を含有する含フッ素共重合体であって、前記含フッ素共重合体中のヘキサフルオロプロピレン単位の含有量が、全単量体単位に対して、9.5~10.5質量%であり、前記含フッ素共重合体中のフルオロ(アルキルビニルエーテル)単位の含有量が、全単量体単位に対して、0.1~0.3質量%であり、前記含フッ素共重合体の372℃におけるメルトフローレートが、5.6~8.9g/10分であり、前記含フッ素共重合体のカルボニル基含有末端基、-CF=CF 2 および-CH 2 OHの合計数が、主鎖炭素数10 6 個当たり、70個以下である含フッ素共重合体、または、
テトラフルオロエチレン単位およびヘキサフルオロプロピレン単位を含有する含フッ素共重合体であって、前記含フッ素共重合体中のヘキサフルオロプロピレン単位の含有量が、全単量体単位に対して、9.5~10.5質量%であり、前記含フッ素共重合体中のフルオロ(アルキルビニルエーテル)単位の含有量が、全単量体単位に対して、0質量%であり、前記含フッ素共重合体の372℃におけるメルトフローレートが、5.6~8.9g/10分であり、前記含フッ素共重合体のカルボニル基含有末端基、-CF=CF 2 および-CH 2 OHの合計数が、主鎖炭素数10 6 個当たり、70個以下である含フッ素共重合体
を含有する被覆電線(ただし、前記被覆層として、前記した2つの含フッ素共重合体以外の樹脂を含有する被覆層を備える被覆電線を除く)。 - 前記含フッ素共重合体中のヘキサフルオロプロピレン単位の含有量が、全単量体単位に対して、9.6~10.4質量%である請求項1に記載の被覆電線。
- テトラフルオロエチレン単位、ヘキサフルオロプロピレン単位およびフルオロ(アルキルビニルエーテル)単位を含有する含フッ素共重合体中のフルオロ(アルキルビニルエーテル)単位の含有量が、全単量体単位に対して、0.1質量%である請求項1または2に記載の被覆電線。
- フルオロ(アルキルビニルエーテル)単位が、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)単位である請求項1または2に記載の被覆電線。
- 前記含フッ素共重合体の372℃におけるメルトフローレートが、6.1~8.1g/10分である請求項1または2に記載の被覆電線。
- 前記含フッ素共重合体の-CF2Hの数が、主鎖炭素数106個当たり、50個以上である請求項1または2に記載の被覆電線。
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