JPH10255551A - 薄肉絶縁電線及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁体被膜の厚さが薄肉であっても難燃性お
よび水中における破壊電圧に優れた薄肉絶縁電線及びそ
の製造方法を提供するものである。 【解決手段】 ポリエチレン１００重量部に対してデカ
ブロモジフェニルエーテルおよび架橋助剤を配合・混練
した組成物からなる絶縁体を、導体の周囲に押出被覆形
成すると共に、照射架橋してなる絶縁体被膜の厚さが
０．３ｍｍ以下で、水中における破壊電圧が６ｋＶ以上
のものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄肉絶縁電線及び
その製造方法に係り、特に、絶縁体被膜の厚さが０．３
ｍｍ以下の車両用薄肉絶縁電線及びその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用絶縁電線には、難燃ポリエ
チレン、難燃架橋ポリエチレン、およびＰＶＣ等を、導
体の周囲に絶縁厚さ０．８〜１．０ｍｍに被覆したもの
が使われてきた。

【０００３】一般に、難燃架橋ポリエチレンのベースポ
リマには、低密度ポリエチレンや高密度ポリエチレン等
を用いており、これらのポリエチレンの難燃化のために
は、ハロゲン系難燃剤と無機系難燃助剤を一緒に添加す
る方法がこれまでにも知られている。

【０００４】また、架橋技術に関しては、ポリエチレン
の架橋度および機械的特性等の向上に有効な手段とし
て、電子線照射時に架橋助剤を添加する方法が知られて
いる。

【０００５】近年、車両用絶縁電線の軽量化・省スペー
ス化のニーズが高まってきており、電線の絶縁体被膜の
薄肉化要求が望まれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、絶縁体被膜の厚さが０．８ｍｍの従来の絶縁電線に
使用されている難燃架橋ポリエチレンを用いて、絶縁体
被膜の厚さが０．２ｍｍの薄肉絶縁電線を作製すると、
この薄肉絶縁電線の破壊電圧は大幅に低下してしまい、
例えば、３００ｍ以上の長尺の薄肉絶縁電線電線の場
合、水中における耐電圧は３ｋＶを下回ってしまう。

【０００７】そこで本発明は、上記課題を解決し、絶縁
体被膜の厚さが薄肉であっても難燃性および水中におけ
る破壊電圧に優れた薄肉絶縁電線及びその製造方法を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、ポリエチレン１００重量部に対し
てデカブロモジフェニルエーテルおよび架橋助剤を配合
・混練した組成物からなる絶縁体を、導体の周囲に押出
被覆形成すると共に、照射架橋してなる絶縁体被膜の厚
さが０．３ｍｍ以下で、水中における破壊電圧が６ｋＶ
以上のものである。

【０００９】請求項２の発明は、上記デカブロモジフェ
ニルエーテルは、その凝集体の平均粒径が７μｍ以下
で、かつ、上記絶縁体被膜中に分散している請求項１記
載の薄肉絶縁電線である。

【００１０】請求項３の発明は、上記デカブロモジフェ
ニルエーテルの配合量が３〜３０重量部である請求項１
および請求項２記載の薄肉絶縁電線である。

【００１１】請求項４の発明は、上記架橋助剤の配合量
が、上記デカブロモジフェニルエーテル全重量の３０重
量％以上である請求項１乃至請求項３記載の薄肉絶縁電
線である。

【００１２】請求項５の発明は、上記組成物が難燃助剤
を含有している請求項１記載の薄肉絶縁電線である。

【００１３】請求項６の発明は、ポリエチレン１００重
量部に対して３〜３０重量部のデカブロモジフェニルエ
ーテル、そのデカブロモジフェニルエーテル全重量の３
０重量％以上の架橋助剤、および難燃助剤を配合・混練
した組成物からなる絶縁体を、導体の周囲に押出被覆形
成すると共に、照射架橋してなる絶縁体被膜の厚さが
０．３ｍｍ以下で、水中における破壊電圧が６ｋＶ以上
のものである。

【００１４】請求項７の発明は、絶縁体被膜の厚さが
０．３ｍｍ以下で、水中における破壊電圧が６ｋＶ以上
となるべく、ポリエチレン１００重量部に対してデカブ
ロモジフェニルエーテルおよび架橋助剤を配合・混練し
た組成物からなる絶縁体を、導体の周囲に押出被覆形成
し、その後、照射架橋を施すものである。

【００１５】請求項８の発明は、上記混練温度または上
記押出被覆時における押出温度が２６０℃以上である請
求項７記載の薄肉絶縁電線の製造方法である。

【００１６】請求項９の発明は、上記混練または上記押
出被覆により、凝集体の平均粒径が７μｍ以下となるよ
うに上記デカブロモジフェニルエーテルを上記絶縁体被
膜中に分散させる請求項７および請求項８記載の薄肉絶
縁電線の製造方法である。

【００１７】上記数値範囲を限定した理由を以下に説明
する。

【００１８】絶縁体被膜中に分散しているデカブロモジ
フェニルエーテルの凝集体の平均粒径が７μｍ以下と限
定したのは、デカブロモジフェニルエーテルの凝集体の
平均粒径が７μｍよりも大きいと破壊電圧が低下するた
めである。

【００１９】デカブロモジフェニルエーテルの配合量
が、ポリエチレン１００重量部に対して３〜３０重量部
であると限定したのは、デカブロモジフェニルエーテル
の配合量が３重量部よりも少ないと、十分な難燃性が得
られず、３０重量部よりも多いと、破壊電圧が低下する
ためである。

【００２０】架橋助剤の配合量が、デカブロモジフェニ
ルエーテル全重量の３０重量％以上と限定したのは、デ
カブロモジフェニルエーテル全重量の３０重量％よりも
架橋助剤の配合量が少ないと、組成物の混練時にデカブ
ロモジフェニルエーテルの融点降下が十分に起こらなく
なり、デカブロモジフェニルエーテルが十分に溶融でき
なくなると共に、分散性が悪化し、破壊電圧が低下する
ためである。

【００２１】混練温度または押出被覆時における押出温
度を２６０℃以上と限定したのは、混練温度または押出
温度が２６０℃よりも低いと、平均粒径が７μｍよりも
大きな凝集体としてデカブロモジフェニルエーテルが分
散するためである。

【００２２】以上の構成によれば、絶縁体被膜の厚さが
０．３ｍｍ以下で、水中における破壊電圧が６ｋＶ以上
となるべく、ポリエチレン１００重量部に対してデカブ
ロモジフェニルエーテルおよび架橋助剤を配合・混練し
た組成物からなる絶縁体を、導体の周囲に押出被覆形成
し、その後、照射架橋を施すため、絶縁体被膜の厚さが
薄肉であっても難燃性および水中における破壊電圧に優
れた薄肉絶縁電線を得ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００２４】上述したように、従来技術においては、絶
縁体被膜の厚さが０．３ｍｍ以下で、水中における破壊
電圧が６ｋＶ以上である絶縁電線の作製は極めて困難で
あったが、本発明者らが鋭意検討した結果、ポリエチレ
ン１００重量部に対するデカブロモジフェニルエーテル
の配合量を３〜３０重量部に低減しても、絶縁体被膜の
厚さが０．３ｍｍ以下の薄肉絶縁電線にあっては難燃性
を確保でき、また、このデカブロモジフェニルエーテル
を絶縁体被膜中に平均粒径が７μｍ以下の凝集体として
微分散させることによって、難燃性を確保したまま水中
における破壊電圧を向上させることができるということ
を見出した。

【００２５】本発明の薄肉絶縁電線は、ポリエチレン１
００重量部に対して３〜３０重量部のデカブロモジフェ
ニルエーテル、そのデカブロモジフェニルエーテル全重
量の３０重量％以上の架橋助剤、および難燃助剤を配合
・混練した組成物からなる絶縁体を、導体の周囲に押出
被覆形成すると共に、照射架橋してなるものである。

【００２６】架橋助剤としては、ある程度デカブロモジ
フェニルエーテル中に溶解し、かつ、デカブロモジフェ
ニルエーテルの融点を降下させるものが好ましく、特
に、ポリエチレンとの混練性に優れた３官能以上のモノ
マが望ましく、例えば、トリアリルイソシアヌレート、
トリアリルシアヌレート、トリメチロールプロパントリ
メタクリレート等が挙げられる。

【００２７】架橋助剤の配合量上限は、特に限定するも
のではないが、組成物中に架橋助剤を多量に配合すると
ブリード等が生じる場合があるので、その場合は、絶縁
体被膜の周囲に新たに外層を設けてもよい。

【００２８】難燃助剤としては、特に限定するものでは
ないが、例えば、三酸化アンチモン、四酸化アンチモ
ン、三塩化アンチモン等のアンチモン化合物が挙げられ
る。

【００２９】ポリエチレンの重合法、密度、メルトイン
デックス等については、特に限定するものではない。

【００３０】尚、組成物中には、適宜、酸化防止剤、加
工助剤、滑材、着色剤、充填剤等を配合しても良いこと
は言うまでもない。

【００３１】次に、本発明の方法を説明する。

【００３２】先ず、ポリエチレン１００重量部に対して
３〜３０重量部のデカブロモジフェニルエーテル、その
デカブロモジフェニルエーテル全重量の３０重量％以上
の架橋助剤、および難燃助剤を配合・混練してなる組成
物を作製する。その後、この組成物を絶縁体として、導
体の周囲に押出被覆形成する。

【００３３】この時、破壊電圧を向上させるべく、難燃
剤であるデカブロモジフェニルエーテルを組成物（また
は絶縁体）中に微分散する必要があり、特に、平均粒径
が７μｍの凝集体として分散することが重要となる。こ
のため、デカブロモジフェニルエーテルの融点が３１０
℃であることを考慮して、この温度付近で混練または押
出被覆成形を行う必要がある。本発明者らが鋭意検討し
た結果、特に、２６０℃以上の温度で混練または押出被
覆成形を行うことで、デカブロモジフェニルエーテル
は、組成物（または絶縁体）中に平均粒径が７μｍの凝
集体として分散することを見出した。

【００３４】すなわち、組成物を混練することにより架
橋助剤がデカブロモジフェニルエーテル中に溶解し、こ
れによって、デカブロモジフェニルエーテルの融点が約
２７０℃まで低下する。このため、２６０℃以上の混練
または押出被覆成形で、組成物（または絶縁体）中に平
均粒径が７μｍのデカブロモジフェニルエーテル凝集体
を分散させることができるようになる。

【００３５】混練または押出被覆成形温度の上限は、特
に限定するものではないが、あまり温度が高すぎると架
橋助剤の反応による押出性の低下等が予想されるため、
３００℃程度とすることが望ましい。

【００３６】その後、導体の周囲に押出被覆形成された
絶縁体被膜に照射架橋を施して、絶縁体被膜の厚さが
０．３ｍｍ以下で、水中における破壊電圧が６ｋＶ以上
の薄肉絶縁電線を得る。

【００３７】すなわち、本発明の薄肉絶縁電線の製造方
法によれば、難燃剤としてデカブロモジフェニルエーテ
ルを用い、かつ、ポリエチレン１００重量部に対するデ
カブロモジフェニルエーテルの配合量、デカブロモジフ
ェニルエーテル全重量に対する架橋助剤の配合量、およ
び混練温度を規定範囲内に制御しているため、絶縁体被
膜の厚さが０．３ｍｍ以下と薄肉であっても、水中にお
ける破壊電圧が６ｋＶ以上である薄肉絶縁電線を得るこ
とができる。

【００３８】

【実施例】

（実施例１）ポリエチレン（三井ポリケミカル（株）製
のミラソン３５３０、密度：０．９２、ＭＩ：０．２
５）１００重量部に対して、５重量部のデカブロモジフ
ェニルエーテル（マナック（株）製のＥＢ−１０、融
点：２８５℃、Ｂｒ含有量：８１〜８３％）、３重量部
の架橋助剤（トリアリルイソシアヌレート）、１０重量
部の難燃助剤（三酸化アンチモン）、４重量部の酸化防
止剤（メルカプトベンズイミダゾール）、および１重量
部のカーボンブラックを配合する。

【００３９】その後、この配合物を２６０℃で混練して
なる組成物を絶縁体として、外径０．３２ｍｍの銅線を
７本撚合わせてなる導体の周囲に押出被覆形成すると共
に、その絶縁体被膜に照射量が２０Ｍｒａｄの電子線を
照射して電子線架橋を施し、薄肉絶縁電線を得る。

【００４０】（実施例２）ポリエチレン（三井石油化学
工業（株）製のネオゼックス３５１０Ｆ、密度：０．９
３５、ＭＩ：１．６）１００重量部に対して、７重量部
のデカブロモジフェニルエーテル、５重量部の架橋助
剤、５重量部の難燃助剤、４重量部の酸化防止剤、およ
び１重量部のカーボンブラックを配合する。

【００４１】その後、この配合物を２７０℃で混練して
なる組成物を絶縁体とし、後は、実施例１と同様にして
薄肉絶縁電線を得る。

【００４２】（実施例３）実施例２と同じポリエチレン
１００重量部に対して、１０重量部のデカブロモジフェ
ニルエーテル、５重量部の架橋助剤、２重量部の難燃助
剤、４重量部の酸化防止剤、および１重量部のカーボン
ブラックを配合する。

【００４３】その後、この配合物を２８０℃で混練して
なる組成物を絶縁体とし、後は、実施例１と同様にして
薄肉絶縁電線を得る。

【００４４】（実施例４）ポリエチレン（三井石油化学
工業（株）製のハイゼックス５３０５Ｅ、密度：０．９
５８、ＭＩ：０．４）１００重量部に対して、１５重量
部のデカブロモジフェニルエーテル、１０重量部の架橋
助剤、２重量部の難燃助剤、４重量部の酸化防止剤、お
よび１重量部のカーボンブラックを配合する。

【００４５】その後は、実施例３と同様にして薄肉絶縁
電線を得る。

【００４６】（実施例５）実施例４と同じポリエチレン
１００重量部に対して、２５重量部のデカブロモジフェ
ニルエーテル、１５重量部の架橋助剤、４重量部の難燃
助剤、４重量部の酸化防止剤、および１重量部のカーボ
ンブラックを配合する。

【００４７】その後、この配合物を２９０℃で混練して
なる組成物を絶縁体とし、後は、実施例１と同様にして
薄肉絶縁電線を得る。

【００４８】（比較例１）実施例１と同じポリエチレン
１００重量部に対して、２重量部のデカブロモジフェニ
ルエーテル、２重量部の架橋助剤、５重量部の難燃助
剤、４重量部の酸化防止剤、および１重量部のカーボン
ブラックを配合する。

【００４９】その後は、実施例２と同様にして薄肉絶縁
電線を得る。

【００５０】（比較例２）実施例１と同じポリエチレン
１００重量部に対して、４０重量部のデカブロモジフェ
ニルエーテル、１５重量部の架橋助剤、５重量部の難燃
助剤、４重量部の酸化防止剤、および１重量部のカーボ
ンブラックを配合する。

【００５１】その後は、実施例２と同様にして薄肉絶縁
電線を得る。

【００５２】（比較例３）実施例２と同じポリエチレン
１００重量部に対して、１０重量部のデカブロモジフェ
ニルエーテル、１０重量部の架橋助剤、２重量部の難燃
助剤、４重量部の酸化防止剤、および１重量部のカーボ
ンブラックを配合する。

【００５３】その後、この配合物を２５０℃で混練して
なる組成物を絶縁体とし、後は、実施例１と同様にして
薄肉絶縁電線を得る。

【００５４】（比較例４）実施例２と同じポリエチレン
１００重量部に対して、１５重量部のデカブロモジフェ
ニルエーテル、１重量部の架橋助剤、２重量部の難燃助
剤、４重量部の酸化防止剤、および１重量部のカーボン
ブラックを配合する。

【００５５】その後は、実施例３と同様にして薄肉絶縁
電線を得る。

【００５６】（比較例５）実施例４と同じポリエチレン
１００重量部に対して、１０重量部の難燃剤（エチレン
ビス−テトラブロモフタルイミド、融点：４４６℃、Ｂ
ｒ含有量：６６％）、５重量部の架橋助剤、５重量部の
難燃助剤、４重量部の酸化防止剤、および１重量部のカ
ーボンブラックを配合する。

【００５７】その後は、実施例３と同様にして薄肉絶縁
電線を得る。

【００５８】次に、これらの実施例１〜５および比較例
１〜５の各薄肉絶縁電線に、破壊電圧測定試験および難
燃性試験を施す。各試験の詳細を以下に説明する。

【００５９】（破壊電圧測定試験）破壊電圧測定試験は
ＪＩＳＣ−３００５の水中耐電圧試験に準じて行い、条
長３００ｍｍの各薄肉絶縁電線に１ｋＶで１ｍｉｎ間課
電した後、０．５ｋＶ／ｍｉｎの速度で昇圧してゆくこ
とによって、破壊電圧（ｋＶ）を測定した。

【００６０】（難燃性試験）難燃性試験はＪＩＳＣ−３
００５の傾斜試験に準じて行い、鉛直方向に対して６０
°傾斜した各薄肉絶縁電線に所定時間炎を当て、その
後、炎を取り去って６０秒以内で自己消火したものを合
格（○）、炎を取り去った後６０秒たっても自己消火し
ないものを不合格（×）とした。

【００６１】実施例１〜５および比較例１〜５の各薄肉
絶縁電線の諸元および試験結果（評価）を表１に示す。

【００６２】

【表１】

【００６３】表１に示すように、本発明に係る実施例１
〜５の各薄肉絶縁電線は、難燃剤としてデカブロモジフ
ェニルエーテルを用い、かつ、ポリエチレン１００重量
部に対するデカブロモジフェニルエーテルの配合量、デ
カブロモジフェニルエーテル全重量に対する架橋助剤の
配合量、および混練温度を規定範囲内に制御しているた
め、いずれも破壊電圧が６ｋＶを超えていると共に、難
燃性も合格であった。

【００６４】これに対して、比較例１の薄肉絶縁電線
は、難燃剤としてデカブロモジフェニルエーテルを用い
ており、破壊電圧は６ｋＶを超えているものの、ポリエ
チレン１００重量部に対するデカブロモジフェニルエー
テルの配合量が規定範囲（３〜３０重量部）よりも少な
い２重量部であるため、難燃性が不合格である。逆に、
比較例２の薄肉絶縁電線は、ポリエチレン１００重量部
に対するデカブロモジフェニルエーテルの配合量が規定
範囲（３〜３０重量部）よりも多い４０重量部であるた
め、難燃性は合格であるものの、破壊電圧が６ｋＶを下
回っている。

【００６５】比較例３の薄肉絶縁電線は、難燃剤として
デカブロモジフェニルエーテルを用い、かつ、ポリエチ
レン１００重量部に対するデカブロモジフェニルエーテ
ルの配合量およびデカブロモジフェニルエーテル全重量
に対する架橋助剤の配合量を規定範囲内に制御している
ものの、混練温度が規定範囲（２６０℃以上）よりも低
い２５０℃であるため、破壊電圧が６ｋＶを下回ってい
る。

【００６６】これは、比較例３の薄肉絶縁電線の絶縁被
膜体の横断面を走査型電子顕微鏡で観察すると、平均粒
径が約２０μｍのデカブロモジフェニルエーテルの２次
凝集体と思われる巨大粒子が観察されることからも自明
である。

【００６７】比較例４の薄肉絶縁電線は、難燃剤として
デカブロモジフェニルエーテルを用い、かつ、ポリエチ
レン１００重量部に対するデカブロモジフェニルエーテ
ルの配合量および混練温度を規定範囲内に制御している
ものの、デカブロモジフェニルエーテル全重量に対する
架橋助剤の配合量が規定範囲（３０重量％以上）よりも
少ない６．７重量％であるため、破壊電圧が６ｋＶを下
回っている。

【００６８】これは、デカブロモジフェニルエーテル全
重量に対する架橋助剤の配合量が規定範囲（３０重量％
以上）よりも少ないことにより、デカブロモジフェニル
エーテルの融点降下が十分に起こらなくなり、デカブロ
モジフェニルエーテルが十分に溶融できなくなると共
に、分散性が悪化することに起因する。

【００６９】比較例５の薄肉絶縁電線は、難燃剤として
エチレンビス−テトラブロモフタルイミドを用いている
ため、破壊電圧が６ｋＶを下回っている。

【００７０】これは、エチレンビス−テトラブロモフタ
ルイミドの融点が高すぎて（４４６℃）、本実施例にお
ける２８０℃の混練温度では溶融できないため、絶縁体
被膜中へのエチレンビス−テトラブロモフタルイミドの
分散が不十分となることに起因する。

【００７１】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、難燃剤と
してデカブロモジフェニルエーテルを用い、かつ、ポリ
エチレン１００重量部に対するデカブロモジフェニルエ
ーテルの配合量、デカブロモジフェニルエーテル全重量
に対する架橋助剤の配合量、および混練温度を規定範囲
内に制御することで、絶縁体被膜の厚さが０．３ｍｍ以
下と薄肉であっても、水中における破壊電圧が６ｋＶ以
上である薄肉絶縁電線を得ることができるという優れた
効果を発揮する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 正人 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社日高工場内 (72)発明者 柏崎 茂 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社パワーシステム研究所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリエチレン１００重量部に対してデカ
   ブロモジフェニルエーテルおよび架橋助剤を配合・混練
   した組成物からなる絶縁体を、導体の周囲に押出被覆形
   成すると共に、照射架橋してなる絶縁体被膜の厚さが
   ０．３ｍｍ以下で、水中における破壊電圧が６ｋＶ以上
   であることを特徴とする薄肉絶縁電線。
2. 【請求項２】 上記デカブロモジフェニルエーテルは、
   その凝集体の平均粒径が７μｍ以下で、かつ、上記絶縁
   体被膜中に分散している請求項１記載の薄肉絶縁電線。
3. 【請求項３】 上記デカブロモジフェニルエーテルの配
   合量が３〜３０重量部である請求項１および請求項２記
   載の薄肉絶縁電線。
4. 【請求項４】 上記架橋助剤の配合量が、上記デカブロ
   モジフェニルエーテル全重量の３０重量％以上である請
   求項１乃至請求項３記載の薄肉絶縁電線。
5. 【請求項５】 上記組成物が難燃助剤を含有している請
   求項１記載の薄肉絶縁電線。
6. 【請求項６】 ポリエチレン１００重量部に対して３〜
   ３０重量部のデカブロモジフェニルエーテル、そのデカ
   ブロモジフェニルエーテル全重量の３０重量％以上の架
   橋助剤、および難燃助剤を配合・混練した組成物からな
   る絶縁体を、導体の周囲に押出被覆形成すると共に、照
   射架橋してなる絶縁体被膜の厚さが０．３ｍｍ以下で、
   水中における破壊電圧が６ｋＶ以上であることを特徴と
   する薄肉絶縁電線。
7. 【請求項７】 絶縁体被膜の厚さが０．３ｍｍ以下で、
   水中における破壊電圧が６ｋＶ以上となるべく、ポリエ
   チレン１００重量部に対してデカブロモジフェニルエー
   テルおよび架橋助剤を配合・混練した組成物からなる絶
   縁体を、導体の周囲に押出被覆形成し、その後、照射架
   橋を施すことを特徴とする薄肉絶縁電線の製造方法。
8. 【請求項８】 上記混練温度または上記押出被覆時にお
   ける押出温度が２６０℃以上である請求項７記載の薄肉
   絶縁電線の製造方法。
9. 【請求項９】 上記混練または上記押出被覆により、凝
   集体の平均粒径が７μｍ以下となるように上記デカブロ
   モジフェニルエーテルを上記絶縁体被膜中に分散させる
   請求項７および請求項８記載の薄肉絶縁電線の製造方
   法。