JPH11213769A - 絶縁電線及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分な難燃性を備えつつ耐摩耗性、耐加熱変
形性にも優れる絶縁電線を提供する。 【解決手段】 導電芯線の外周に、オレフィン系エラス
トマー材料と金属水酸化物からなる内層と、融点が１０
０℃以上、デュロメータ硬さ５０以上のオレフィン系樹
脂と金属水酸化物からなる外層を積層し、その厚さ寸法
比が内層／外層＝６／４〜９／１である絶縁電線。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性、難燃
性、耐加熱変形性等の特性に優れた２層構造の絶縁電線
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車用の絶縁電線に使用される
絶縁被覆材としては、適度な柔軟性や難燃性の面から、
ポリ塩化ビニル樹脂が従来より多く採用されている。と
ころが、この電線は、車両の廃車処分に伴って焼却廃棄
されると、焼却炉内で絶縁被覆が燃えることから塩化水
素ガスを発生し、焼却炉を傷めたり、大気中に排出され
て環境汚染の原因となるという問題点を有している。

【０００３】そこで、近年、塩素等のハロゲン成分を含
まない難燃性の樹脂組成物を絶縁被覆材として使用する
電線が研究されており、その構成はポリオレフィン系樹
脂に金属水酸化物を混合したものが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の難燃性樹脂組成物では、ポリ塩化ビニルと比べ
ると柔軟性や屈曲性が劣り、しかも難燃性を与えるため
に多量の金属水酸化物を混合するため、耐摩耗性や引張
強さ等の機械的強度が低下するという問題があった。

【０００５】そこで例えば特開平６−１７６６３１号公
報に示されるように、内層で難燃剤を多量に配合した難
燃オレフィン材料を使用し、外層では難燃剤配合量の少
ないまたは全く含有しないオレフィン樹脂を使用する２
層構造の絶縁電線が考えられている。

【０００６】ところがこのような例では、高温下におい
て絶縁電線が変形し易いという問題があった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、焼却時に有害ガ
スを発生せず、しかも柔軟性や屈曲性に優れるととも
に、十分な難燃性を備えつつ耐摩耗性や耐加熱変形性に
も優れる絶縁電線を提供するところにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段・作用】請求項１の発明に
係る絶縁電線は、導電芯線の外周に内層と外層とからな
る絶縁層を被覆したものであって、内層はオレフィン系
エラストマー材料と金属水酸化物とを配合してなる樹脂
組成物からなると共に、外層はオレフィン系樹脂と金属
水酸化物とを配合してなる樹脂組成物からなり、内層及
び外層の厚さ寸法比が内層／外層＝６／４〜９／１であ
るところに特徴を有する。

【０００９】請求項２の発明に係る絶縁電線は、導電芯
線の外周に内層と外層とからなる絶縁層を被覆したもの
であって、内層はオレフィン系エラストマー材料の１０
０重量部に対して金属水酸化物を５０〜４００重量部配
合してなる樹脂組成物からなると共に、外層は融点が１
００℃以上かつショアＤ硬さが５０以上のオレフィン系
樹脂の１００重量部に対して金属水酸化物を０〜５０重
量部配合してなる樹脂組成物からなり、内層及び外層の
厚さ寸法比が内層／外層＝６／４〜９／１であるところ
に特徴を有する。

【００１０】請求項３の発明に係る絶縁電線は、請求項
１又は２の絶縁電線において、外層の樹脂組成物はカル
ボン酸変性オレフィン系樹脂を含むところに特徴を有す
る。請求項４の発明に係る絶縁電線は、請求項１ないし
３の絶縁電線において、オレフィン系エラストマー材料
は、エチレン−プロピレンジエン３元共重合体ゴム（Ｅ
ＰＤＭ）を架橋させてなるＥＰＤＭ架橋組成物とポリプ
ロピレンとを混練させてなり、ポリプロピレンとＥＰＤ
Ｍ架橋組成物との重量比が８／２〜５／５であるところ
に特徴を有する。請求項５の発明に係る絶縁電線の製造
方法は、請求項４の絶縁電線を製造する方法であって、
エチレン−プロピレンジエン３元共重合体ゴム（ＥＰＤ
Ｍ）にその架橋剤と金属水酸化物とを加えて混練し、動
的架橋を行った後に、ポリプロピレンを添加・混練して
芯線を覆う内層を被覆し、その外周にオレフィン系樹脂
と金属水酸化物とを配合してなる外層を被覆するところ
に特徴を有する。

【００１１】本発明で内層にオレフィン系エラストマー
材料を使用するのは、これ以外の硬い樹脂では柔軟性や
耐寒性が不足するためである。また、ポリプロピレン／
ＥＰＤＭ架橋組成物＝８／２〜５／５としたのは、この
範囲を外れると、柔軟性と耐加熱変形性の両立が困難と
なるためである。金属水酸化物としては、水酸化マグネ
シウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム等が好
適である。これらの金属水酸化物の粒径はポリマーへの
分散性、作業性、電線特性等の点から平均粒径０．１〜
５μｍのものが好ましいが、この範囲を越えても本発明
の所期の目的は達成することができる。また、金属水酸
化物の凝集防止、ポリマーへの分散性向上及びポリマー
への接着性向上の目的で、シランカップリング剤、チタ
ネートカップリング剤、脂肪酸及びその金属塩等を用い
て表面処理を施したものを用いることが好ましい。

【００１２】また外層に使用するオレフィン系樹脂とし
ては、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等がある。これらは融点が１００℃
以上かつショアＤ硬さが５０以上であることが必要であ
る。この数値に満たないと、耐加熱変形性や耐摩耗性、
引張強さが不足するからである。

【００１３】内層において、オレフィン系エラストマー
材料１００重量部に対して金属水酸化物を５０〜４００
重量部配合させたが、これは５０重量部以下では電線の
難燃性が不足し、逆に４００重量部以上になると電線の
耐白化性や柔軟性、更に耐摩耗性、引張強さ等が不足す
るためである。

【００１４】また外層において、オレフィン系樹脂１０
０重量部に対して金属水酸化物を０〜５０重量部配合さ
せたが、これは外層に必要な耐摩耗性や引張強さ等の特
性を維持しつつ、難燃性をさらに高めるためである。さ
らに、難燃性を高めるために、ハイドロタルサイト類や
シリカ、カーボンブラック、ホウ酸亜鉛、リン化合物等
の難燃助剤を添加してもよく、また、酸化防止剤、滑
剤、分散剤、銅害防止剤、着色剤等を添加してもよい。

【００１５】内層及び外層の厚さ寸法比を内層／外層＝
６／４〜９／１としたのは、６／４以下では絶縁電線の
柔軟性が不足し、逆に９／１以上では耐摩耗性や引張強
さが不足するためである。

【００１６】ところで、上述の各原料成分を互いに混練
するに際しては、エチレン−プロピレンジエン３元共重
合体ゴムにその架橋剤と、金属水酸化物とを予め混練
し、その後にポリプロピレン樹脂を添加して混練するこ
とが好ましい。その理由は、次のようであると推測され
る。

【００１７】本来、ポリプロピレン樹脂と金属水酸化物
とは接着性が極めて乏しいため、十分な難燃性が得られ
るような金属水酸化物量を添加すると、樹脂組成物全体
の強度低下が大きく、これが耐摩耗性や引張強さ等の機
械的特性の低下や、白化現象の大きな原因となってい
た。しかし、エチレン−プロピレンジエン３元共重合体
ゴムはポリプロピレン樹脂に比べて金属水酸化物との接
着性が高く、これらを同時に混練するとその成分が金属
水酸化物の粉末の全周をくるむように取り巻く。そし
て、次にこれとポリプロピレン樹脂とを混練すると、ポ
リプロピレン樹脂中に他の成分によってくるまれた金属
水酸化物の粉末が分散した状態となるのである。また、
ポリプロピレン樹脂はエチレン−プロピレンジエン３元
共重合体との親和性に優れるから、金属水酸化物粉末は
接着性が比較的良いエチレン−プロピレンジエン３元共
重合体ゴムに取り囲まれ、その成分がポリプロピレン樹
脂に取り囲まれることになり、三者の接着性はポリプロ
ピレン樹脂が金属水酸化物粉末に接してしまうことが多
い従来の構造に比べて格段に向上する。このため、樹脂
組成物全体としては、従来と同一比率の金属水酸化物を
添加して十分な難燃性を確保できながら、耐摩耗性や引
張強度等の機械的強度を高め、また、屈曲に対する柔軟
性や耐白化性を高めることができるのである。

【００１８】なお、架橋剤は汎用のものが使用できる
が、硫黄や亜鉛華などの無機系架橋剤が好適である。ま
た更にスルフェンアミド系、チウラム系等の架橋助剤を
配合してもよく、各種の架橋方法にてポリマーの架橋を
行ってもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の絶縁電線に
よれば、オレフィン系エラストマー材料が柔軟性に優れ
るから、内層において柔軟性を高めることができる。

【００２０】また、融点を１００℃以上、ショアＤ硬さ
が５０以上のオレフィン系樹脂を外層に使用することに
より、耐加熱変形性、耐摩耗性、引張強さがさらに向上
する。

【００２１】請求項３の発明のように、外層のオレフィ
ン系樹脂にカルボン酸変性ポリオレフィン樹脂を併用す
ると、燃焼時のドリップが抑えられるという効果を奏す
る。

【００２２】さらに、請求項５の発明によれば、従来の
ように各成分を同時に混練して製造するのに比べ、金属
水酸化物と接着性に乏しいポリプロピレンを除外してエ
チレン−プロピレンジエン３元共重合体ゴムと金属水酸
化物とを予め混練し、その後に、ポリプロピレン樹脂を
混練するようにしているから、各成分と金属水酸化物と
の接着性を高めることができ、これまでと同様に高い難
燃性を確保しつつ、耐摩耗性や引張強さ等の機械的強度
を高く保持できると共に柔軟性も高いという効果が得ら
れる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明のいくつかの実施例について説
明する。

【００２４】本発明の実施例１〜２として、ポリプロピ
レン＋ＥＰＤＭ架橋組成物、カルボン酸変性ポリエチレ
ン、ポリプロピレン（融点＝１６０℃，ショアＤ硬さ＝
６９）、水酸化マグネシウム、並びに難燃助剤としての
赤リンを表１に示す割合で混練した樹脂組成物を作製し
た。ここで、表中に示すポリプロピレン＋ＥＰＤＭ架橋
組成物の全体量は１００重量部であるが、各成分の比率
は、ポリプロピレン／ＥＰＤＭ架橋組成物＝５／５であ
る。

【００２５】一方、比較例１〜９として、ポリプロピレ
ン＋ＥＰＤＭ架橋組成物、エチレン−酢酸ビニル共重合
体（酢酸ビニル含量＝２０％）、エチレン−エチルアク
リレート共重合体（エチルアクリレート含量＝２５
％）、高密度ポリエチレン（融点＝１３５℃，ショアＤ
硬さ＝６３）、低密度ポリエチレン（融点＝９８℃，シ
ョアＤ硬さ＝４８）、直鎖状低密度ポリエチレン（融点
＝１１０℃，ショアＤ硬さ＝５８）、カルボン酸変性ポ
リエチレン、ポリプロピレン（融点＝１６０℃，ショア
Ｄ硬さ＝６９）、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシ
ウム、シリカ、赤リンを表２及び表３に示す割合で混練
した樹脂組成物を作製した。これら比較例においても、
上記実施例と同様に、ポリプロピレン＋ＥＰＤＭ架橋組
成物の各成分の比率は、ポリプロピレン／ＥＰＤＭ架橋
組成物＝５／５である。

【００２６】以下、これら実施例１〜２及び比較例１〜
８に示す樹脂の製造方法を説明する。

【００２７】まず、ポリプロピレンを除くすべてのポリ
マー及び架橋剤、その他配合剤をヘンシェルミキサーに
て撹拌し、その後１８０℃の加圧型ニーダに投入し、混
練する。材料温度が１５０℃付近に達したら、ポリプロ
ピレン樹脂を投入し、さらに混練する。材料温度が１８
０〜１９０℃に達したところで混練を終了し、ニーダか
ら取り出して、１７０℃の一軸造粒押出機のフィーダへ
移す。そして８０℃前後の温水でカッター部を冷却しな
がら押出造粒し、得られたペレットを脱水・乾燥する。

【００２８】また、表３に示す割合の比較例９について
は、ポリプロピレンを後から混入するのではなく、全て
の原料成分を同時に混練した樹脂組成物を上記と同様の
合成条件で作製した。

【００２９】なお、エチレン−酢酸ビニル共重合体は東
ソー社製ウルトラセン（商品名）、エチレン−エチルア
クリレート共重合体は三井デュポンポリケミカル社製エ
バフレックスＥＥＡ（商品名）、高密度ポリエチレンは
日本ポリオレフィン社製ジェイレクスＨＤ（商品名）、
低密度ポリエチレンは日本ポリオレフィン社製ジェイレ
クスＬＤ（商品名）、直鎖状低密度ポリエチレンは日本
ポリオレフィン社製ジェイレクスＬＬ（商品名）、カル
ボン酸変性ポリエチレンは日本ポリオレフィン社製アド
テックスＨＤ（商品名）を使用した。

【００３０】これらの樹脂組成物を、図１に示すよう
に、銅芯線１の外周に内層２、外層３をそれぞれの表に
示す厚みで押出して作成した薄肉電線にて、次の特性評
価を行った。 難燃性：長さ３００mmの電線試料を水平に支持し、口
径１０mmのブンゼンバーナーを用いて、還元炎の先端を
試料中央部の下側から３０秒以内で燃焼するまで当て、
炎を静かに取り去った後、試料の燃焼の程度を調べた。 耐摩耗性：２３±５℃の室温で、台上に固定した長さ
７５０mmの電線試料の絶縁被覆表面を軸方向に１０mm以
上の長さに渡ってブレードで往復して摩耗させる。ブレ
ードを毎分５０回又は６０回の速さで往復させたとき、
絶縁体の摩耗により、ブレードが芯線導体に接触するま
での往復回数を測定する。次に試料を１００mm移動させ
て、時計方向に９０度回転し、上記の測定を繰り返す。
この測定は、同一試料で計４回行い、その最小値を摩耗
抵抗とした。 耐白化性：半径６mmの筒に静かに数回巻き付け、その
状態で表面の白化度合いを目視にて確認した。

【００３１】評価結果を表１ないし表３に示す。

【００３２】

【表１】

【表２】

【表３】 まず、表１に示すように、本発明の樹脂組成物に係る実
施例１，２では難燃性、耐加熱変形性、耐白化性、柔軟
性のいずれも良好であった。また耐摩耗性も目標値であ
る３００回を大きく上回り、引張強さや伸びも良い特性
値が得られた。

【００３３】これに対し、外層にオレフィン系樹脂を用
いなかった比較例１では、耐摩耗性や引張強さ、加熱変
形率が大きく低下している。また、比較例３の様に外層
にオレフィン系樹脂を用いない場合でも、内層にオレフ
ィン系樹脂を用いれば耐摩耗性や引張強さ等の機械的特
性は向上するが、耐白化性や柔軟性が悪くなる。また、
比較例２のようにオレフィン系樹脂であっても低密度ポ
リエチレンのような融点９８℃、ショアＤ硬さ４８の樹
脂を外層に使用すると、比較例１と同様に、耐摩耗性や
引張強さ、加熱変形率が低下する。比較例６のように内
層における金属水酸化物の量が少ないと、電線の難燃性
が不足する。難燃性を向上させるために外層樹脂にカル
ボン酸変性ポリエチレンを使用しても、所望の難燃性は
得られない。また、難燃性を確保するために外層樹脂に
金属水酸化物量を添加すると、難燃性は向上するが、耐
摩耗性や引張強さ等の特性が低下する（比較例５）。逆
に、比較例７のように内層において金属水酸化物量が多
すぎると、難燃性は向上するが、耐摩耗性や引張強さ、
柔軟性等が低下してしまう。

【００３４】また、内層及び外層の厚さ寸法比が内層／
外層＝４／６以下では絶縁電線の難燃性、柔軟性が不足
し（比較例４）、逆に９／１以上では耐摩耗性や引張強
さ、耐白化性が低下する（比較例８）。さらに、比較例
９では混入する成分とその混合比は範囲内であるもの
の、全ての原料成分を同時に混練しているため、実施例
に比べて耐摩耗性及び引張強さという機械的強度の点で
大きく低下していることが判る。

【００３５】また、上記実施例及び比較例では、内層の
ポリプロピレンとＥＰＤＭ架橋組成物との重量比をポリ
プロピレン／ＥＰＤＭ架橋組成物＝５／５としたが、こ
の重量比は８／２〜５／５の範囲であることが好まし
い。この範囲を外れると、柔軟性と耐加熱変形性の両立
が困難となるためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 絶縁電線の断面図

【符号の説明】

１…銅芯線（導電芯線） ２…内層 ３…外層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｂ 3/44 Ｈ０１Ｂ 3/44 Ｇ Ｆ Ｄ 7/02 7/02 Ｚ //(Ｃ０８Ｌ 23/12 23:26） (72)発明者 藤本 浩司 三重県四日市市西末広町１番14号 住友電 装株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電芯線の外周に内層と外層とからなる
   絶縁層を被覆した絶縁電線において、前記内層はオレフ
   ィン系エラストマー材料と金属水酸化物とを配合してな
   る樹脂組成物からなると共に、前記外層はオレフィン系
   樹脂と金属水酸化物とを配合してなる樹脂組成物からな
   り、前記内層及び外層の厚さ寸法比が内層／外層＝６／
   ４〜９／１であることを特徴とする絶縁電線。
2. 【請求項２】 導電芯線の外周に内層と外層とからなる
   絶縁層を被覆した絶縁電線において、前記内層はオレフ
   ィン系エラストマー材料の１００重量部に対して金属水
   酸化物を５０〜４００重量部配合してなる樹脂組成物か
   らなると共に、前記外層は融点が１００℃以上かつショ
   アＤ硬さが５０以上のオレフィン系樹脂の１００重量部
   に対して金属水酸化物を０〜５０重量部配合してなる樹
   脂組成物からなり、前記内層及び外層の厚さ寸法比が内
   層／外層＝６／４〜９／１であることを特徴とする絶縁
   電線。
3. 【請求項３】 前記外層の樹脂組成物は、カルボン酸変
   性オレフィン系樹脂を含むことを特徴とする請求項１又
   は２記載の絶縁電線。
4. 【請求項４】 前記オレフィン系エラストマー材料は、
   エチレン−プロピレンジエン３元共重合体ゴム（ＥＰＤ
   Ｍ）を架橋させてなるＥＰＤＭ架橋組成物とポリプロピ
   レンとを混練させてなり、前記ポリプロピレンと前記Ｅ
   ＰＤＭ架橋組成物との重量比が８／２〜５／５であるこ
   とを特徴とする請求項１ないし３記載の絶縁電線。
5. 【請求項５】 請求項４の絶縁電線を製造する方法であ
   って、エチレン−プロピレンジエン３元共重合体ゴム
   （ＥＰＤＭ）にその架橋剤と金属水酸化物とを加えて混
   練し、動的架橋を行った後に、ポリプロピレンを添加・
   混練して芯線を覆う内層を被覆し、その外周にオレフィ
   ン系樹脂と金属水酸化物とを配合してなる外層を被覆す
   ることを特徴とする絶縁電線の製造方法。