WO2013008498A1 - 絶縁電線 - Google Patents

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magnesium hydroxide
insulating layer
insulated wire
silicone rubber
mass
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野中　毅
Original Assignee
株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/46—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes silicones
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/29—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame

Definitions

  • the present invention relates to an insulated wire, and more particularly to an insulated wire that is suitably used for vehicles such as automobiles.
  • Insulating materials for insulated wires used in vehicles such as automobiles are required to have various characteristics such as mechanical characteristics, flame retardancy, heat resistance, and cold resistance.
  • a material containing halogen such as a compound containing a vinyl chloride resin or a halogen-based flame retardant is often used.
  • This kind of insulating material contains halogen, so it may generate corrosive gas when incinerated. Therefore, there is an attempt to use an insulating material that does not contain a halogen from the viewpoint of environmental protection.
  • Patent Document 1 describes that a non-halogen insulating material in which aluminum hydroxide is blended with uncrosslinked silicone rubber is used as an insulating material for an insulated wire. Since this non-halogenous insulating material contains uncrosslinked silicone rubber, it is necessary to crosslink the uncrosslinked silicone rubber by heating after coating the outer periphery of the conductor.
  • the insulating material described in Patent Document 1 uses a rubber material (silicone rubber), there is a problem that the insulating layer is soft and easily worn compared to the case where, for example, vinyl chloride resin is used.
  • the problem to be solved by the present invention is an insulated wire having an insulating layer containing a crosslinked silicone rubber, which suppresses deterioration of various physical properties due to poor appearance of the insulating layer caused by foaming at the time of crosslinking, as well as cold resistance and wear resistance.
  • An object of the present invention is to provide an insulated wire that is excellent in performance.
  • an insulated wire according to the present invention is an insulated wire in which a conductor is covered with an insulating layer containing a crosslinked silicone rubber, and the insulating layer is water-treated with a surface treatment agent made of an organic polymer.
  • the gist of the invention is that it contains surface-treated magnesium hydroxide whose surface is treated with magnesium oxide and white carbon powder.
  • the white carbon powder content is preferably in the range of 0.1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the crosslinked silicone rubber.
  • the content of the surface-treated magnesium hydroxide is preferably in the range of 0.1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the crosslinked silicone rubber.
  • the surface treatment agent is preferably one or more selected from polyethylene, polypropylene, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, and derivatives thereof.
  • the surface treatment amount of the surface treatment agent with respect to the magnesium hydroxide is preferably within a range of 0.1 to 10% by mass of the total amount of the surface treatment agent and the magnesium hydroxide.
  • the insulated wire according to the present invention is the insulated wire in which the periphery of the conductor is covered with an insulating layer containing a crosslinked silicone rubber, and the insulating layer is surface-treated with magnesium hydroxide with a surface treatment agent made of an organic polymer. Because it contains surface-treated magnesium hydroxide and white carbon powder, it does not foam when the silicone rubber is crosslinked, thus preventing deterioration of various physical properties due to poor appearance of the insulating layer and providing excellent cold resistance and wear resistance. It is done.
  • the temperature at which magnesium hydroxide dehydrates is higher than the temperature at which aluminum hydroxide dehydrates.
  • Magnesium hydroxide is unlikely to be dehydrated like aluminum hydroxide at the temperature of heat crosslinking of silicone rubber.
  • the appearance defect of the insulating layer due to dehydration does not occur.
  • the insulated wire of the present invention uses surface-treated magnesium hydroxide in which magnesium hydroxide is surface-treated with a surface treatment agent made of an organic polymer, the dispersibility of magnesium hydroxide in silicone rubber is excellent. Thereby, it is excellent in cold resistance.
  • the dispersibility of magnesium hydroxide is good, the load when kneading silicone rubber and magnesium hydroxide is reduced, and the temperature rise during kneading can be suppressed.
  • it is possible to use a material that is sensitive to temperature rise, and the effect that the width of a material that can be used as an insulated wire is widened can be obtained.
  • the insulated wire of the present invention contains white carbon powder together with surface-treated magnesium hydroxide.
  • White carbon like magnesium hydroxide, is an additive that does not cause poor appearance.
  • the addition of white carbon has the effect of increasing the elastic modulus of the crosslinked silicone rubber and improving the strength of the insulating layer. Therefore, the insulated wire can obtain good wear resistance.
  • the insulated wire according to the present invention has a conductor and an insulating layer covering the periphery of the conductor.
  • the insulating layer contains a crosslinked silicone rubber, surface-treated magnesium hydroxide as a flame retardant, and white carbon powder.
  • the surface-treated magnesium hydroxide is one in which the surface of magnesium hydroxide is surface-treated with a surface treatment agent made of an organic polymer.
  • This insulating layer is formed using a rubber composition for an insulating layer containing uncrosslinked silicone rubber.
  • the uncrosslinked silicone rubber may be either a millable type (heat-crosslinked type) that becomes an elastic body by kneading a cross-linking agent and then heat-crosslinked, or a liquid rubber type that is liquid before cross-linking.
  • the liquid rubber type silicone rubber includes a room temperature crosslinking type (RTV) capable of crosslinking near room temperature and a low temperature crosslinking type (LTV) capable of crosslinking when heated near 100 ° C. after mixing.
  • millable silicone rubber As the uncrosslinked silicone rubber, millable silicone rubber is preferable. Millable silicone rubber has the advantage that the crosslinking temperature is relatively high at 180 ° C. or higher and the stability is good, so that it is easy to mix during kneading and has excellent workability. On the other hand, since the liquid rubber type silicone rubber has a low cross-linking temperature of about 120 ° C., it is necessary to suppress heat generation during kneading because of low stability. is there. Millable silicone rubber is a commercially available rubber compound that contains linear organopolysiloxane as the main raw material (raw rubber) and contains reinforcing filler, filler, dispersion accelerator, and other additives. May be.
  • Magnesium hydroxide used in surface-treated magnesium hydroxide is pulverized from synthetic magnesium hydroxide such as one synthesized from seawater by crystal growth method, one synthesized by reaction of magnesium chloride and calcium hydroxide, or naturally produced minerals. Natural magnesium hydroxide can be used.
  • the average particle diameter of the magnesium hydroxide is preferably in the range of 0.1 to 20 ⁇ m. If the average particle size of the magnesium hydroxide is within this range, the mechanical properties of the insulating layer are hardly affected. For example, when the average particle diameter of magnesium hydroxide is less than 0.1 ⁇ m, secondary aggregation of the magnesium hydroxide particles tends to occur. When the dispersibility of the magnesium hydroxide particles in the insulating layer is lowered, the mechanical properties of the insulating layer are likely to be lowered. In addition, a decrease in cold resistance tends to occur. For example, when the average particle size of magnesium hydroxide exceeds 20 ⁇ m, the appearance of the insulating layer may be deteriorated.
  • the average particle size of magnesium hydroxide is preferably 0.2 to 10 ⁇ m, more preferably 0.5 to 5 ⁇ m.
  • the average particle diameter of the surface-treated magnesium hydroxide after the surface treatment is substantially the same as the average particle diameter of the magnesium hydroxide before the surface treatment.
  • the organic polymer used as the surface treatment agent for magnesium hydroxide is preferably a hydrocarbon resin such as a paraffin resin or an olefin resin.
  • the hydrocarbon resin include homopolymers of ⁇ -olefins such as 1-heptene, 1-octene, 1-nonene, and 1-decene, interpolymers, or mixtures thereof, polypropylene (PP ), Polyethylene (PE), ethylene-ethyl acrylate copolymer (EEA), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), and derivatives thereof.
  • the surface treating agent should just contain 1 or more types of the said resin at least.
  • the organic polymer as the surface treatment agent may be modified.
  • an unsaturated carboxylic acid or a derivative thereof can be used.
  • Specific examples of the unsaturated carboxylic acid include maleic acid and fumaric acid.
  • Examples of the derivative of unsaturated carboxylic acid include maleic anhydride (MAH), maleic acid monoester, maleic acid diester and the like. Of these, maleic acid and maleic anhydride are preferred.
  • These organic polymer modifiers as the surface treatment agent may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of a method for introducing an acid into an organic polymer as a surface treatment agent include a graft method and a direct method.
  • the acid modification amount is 0.1 to 20% by mass, preferably 0.2 to 10% by mass, and more preferably 0.2 to 5% by mass of the organic polymer as the surface treating agent.
  • the surface treatment method using a surface treatment agent for magnesium hydroxide is not particularly limited.
  • the surface treatment method of magnesium hydroxide for example, the surface treatment may be performed on magnesium hydroxide having a predetermined particle diameter, or at the same time as synthesis.
  • the wet process using a solvent may be sufficient and the dry process which does not use a solvent may be sufficient.
  • suitable solvents include aliphatic solvents such as pentane, hexane, and heptane, and aromatic solvents such as benzene, toluene, and xylene.
  • the surface treatment amount of the surface treatment agent relative to magnesium hydroxide ranges from 0.1 to 10% by mass of the total amount of the surface treatment agent and magnesium hydroxide as the addition amount of the surface treatment agent. It is preferable to be within. If the coating amount of the surface treatment agent is less than 0.1% by mass, the dispersion may be poor, and if it exceeds 10% by mass, aggregation may occur.
  • the content of the surface-treated magnesium hydroxide is preferably in the range of 0.1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the crosslinked silicone rubber.
  • the content of the surface-treated magnesium hydroxide is more preferably 0.5 to 95 parts by mass. If the content of the surface-treated magnesium hydroxide is less than 0.1 parts by mass, the flame retardancy of the insulating layer may be deteriorated, and if it exceeds 100 parts by mass, the heat resistance of the insulating layer may be deteriorated.
  • the white carbon powder is a white fine powder having an effect of enhancing the reinforcing property of rubber when blended with rubber, for example, synthetic amorphous silica or the like is used.
  • Synthetic amorphous silica includes anhydrous silicic acid, hydrous silicic acid, silicate and the like.
  • Silicic anhydride is obtained by a dry method in which silicon halide is thermally decomposed. Examples of the dry method include a combustion method and an arc method.
  • the hydrous silicic acid is obtained by a wet method by acid decomposition of sodium silicate.
  • the wet method includes a sedimentation method and a gel method.
  • Synthetic amorphous silica is amorphous in both silicic anhydride and hydrous silicic acid, has an average primary particle size of 10 to 50 nm, a secondary particle size of 1 to 40 ⁇ m, and a bulk density (apparent specific gravity) of 0. 005 to 1.0 g / ml and a BET specific surface area of about 50 to 400 m 2 / g can be used.
  • the white carbon powder preferably has a bulk density of 0.01 to 0.8 g / ml. If the bulk density is less than 0.01 g / ml, mixing may take time, and if it exceeds 0.8 g / ml, the reinforcing effect may be reduced.
  • white carbon powder a commercially available product marketed for the rubber industry can be used.
  • white carbon powders include “Nipseal VN3”, “Nipseal NA”, “Nipseal HD-2”, “Nipseal AQ”, “Nipseal LP”, and trade names “Fuji Silysia Chemical” Examples include “Silicia 310P”, “Silicia 420", “Silicia 530", “Silicia 710", Tokuyama's trade names "Toxeal”, “Fine Seal”, “Leolo Seal”, “Excelica”, and the like.
  • the insulating layer preferably has an elastic modulus of 3 MPa or more from the viewpoint of improving wear resistance.
  • the elastic modulus of the insulating layer can be adjusted by appropriately adjusting the type of the crosslinked silicone rubber constituting the insulating layer, the type and amount of white carbon powder added to the insulating layer, and the like.
  • the insulating layer has a higher elastic modulus and improved strength because white carbon powder is added to the crosslinked silicone rubber. As a result, the wear resistance of the insulating layer can be improved. Moreover, the white carbon powder, like magnesium hydroxide, has no risk of foaming when heated to the degree of crosslinking of the silicone rubber, and the appearance of the insulating layer is good.
  • the content of white carbon powder is preferably in the range of 0.1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the crosslinked silicone rubber. More preferably, it is in the range of 1 to 95 parts by mass, and still more preferably in the range of 5 to 90 parts by mass.
  • the content of the white carbon powder is within a specific range, it is easy to improve the wear resistance and the kneading operation can be easily performed. If content of white carbon powder is less than 0.1 mass part, the effect which improves abrasion resistance will fall easily. In addition, kneading with silicone rubber tends to take time.
  • the content of the white carbon powder exceeds 100 parts by mass, the impact on wear resistance is small, but the elongation at break may be deteriorated. In this case, cold resistance may be affected.
  • the uncrosslinked silicone rubber can be crosslinked by heating or the like, but may be crosslinked using a crosslinking agent (vulcanizing agent).
  • the crosslinking agent can be appropriately selected depending on the type of uncrosslinked rubber, the crosslinking conditions, and the like.
  • examples of the crosslinking agent include radical generators such as organic peroxides, compounds such as metal soaps, amines, thiols, thiocarbamates, and organic carboxylic acids.
  • an organic peroxide or the like is preferable from the viewpoint of improving the crosslinking rate.
  • organic peroxides examples include dialkyl peroxides such as dihexyl peroxide, dicumyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, and 2,5-dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy) hexane.
  • dialkyl peroxides such as dihexyl peroxide, dicumyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, and 2,5-dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy) hexane.
  • peroxyketals such as oxide and n-butyl 4,4-di (t-butyl peroxide) valerate.
  • the amount of the crosslinking agent can be determined as appropriate.
  • the amount of the crosslinking agent is preferably in the range of 0.01 to 10% by mass with respect to the total amount of uncrosslinked rubber and crosslinking agent, for example.
  • the insulating layer may contain various additives in addition to the crosslinked silicone rubber, surface-treated magnesium hydroxide, and white carbon powder as long as the characteristics of the insulating layer are not impaired.
  • the common additive used for the insulating layer of an insulated wire can be mentioned.
  • other flame retardants, crosslinking agents, fillers, antioxidants, anti-aging agents, pigments and the like can be mentioned.
  • the insulated wire according to the present invention can be manufactured, for example, as follows. That is, first, a rubber composition for an insulating layer for forming an insulating layer is prepared. Next, the prepared rubber composition is extruded around the conductor to form a coating layer containing uncrosslinked rubber around the conductor. Next, the uncrosslinked rubber of the coating layer is crosslinked by crosslinking means such as heating. Thereby, the insulated wire by which the circumference
  • the insulated wire according to the present invention can also be formed by coating a rubber composition for an insulating layer around a conductor to form a coating layer, and crosslinking the uncrosslinked rubber of the coating layer by a crosslinking means such as heating. Can be manufactured.
  • the rubber composition for the insulating layer is obtained by melt-kneading an uncrosslinked silicone rubber, surface-treated magnesium hydroxide, white carbon powder, and various additives such as a crosslinking agent blended as necessary. And uniformly dispersed.
  • a conventional kneader such as a Banbury mixer, a pressure kneader, a kneading extruder, a biaxial kneading extruder, or a roll can be used.
  • an electric wire extruding machine or the like used for manufacturing a normal insulated wire can be used.
  • What is used for a normal insulated wire can be utilized for a conductor.
  • the conductor include a single wire conductor and a stranded wire conductor made of a copper-based material or an aluminum-based material.
  • the diameter of a conductor, the thickness of an insulating layer, etc. are not specifically limited, According to the use etc. of an insulated wire, it can determine suitably.
  • the insulated wire according to the present invention having the above-described structure contains a surface-treated magnesium hydroxide and a silica powder in which magnesium hydroxide is surface-treated with a surface treatment agent made of an organic polymer in an insulating layer containing a crosslinked silicone rubber. ing.
  • Magnesium hydroxide is not dehydrated like aluminum hydroxide when heated during crosslinking of the silicone rubber. That is, the temperature at which magnesium hydroxide is dehydrated is higher than the temperature at which aluminum hydroxide is dehydrated, and there is no risk of dehydration at the temperature of heat crosslinking of silicone rubber. Therefore, according to the insulated wire according to the present invention, an appearance defect of the insulating layer due to dehydration of magnesium hydroxide does not occur, and a good appearance can be obtained. Thereby, the fall of various physical properties is suppressed.
  • magnesium hydroxide is surface-treated with a surface treatment agent made of an organic polymer, it is excellent in dispersibility of magnesium hydroxide in silicone rubber. Thereby, it is excellent in cold resistance.
  • the dispersibility of magnesium hydroxide is good, the load at the time of kneading silicone rubber and magnesium hydroxide becomes small, and the temperature rise at the time of kneading can be suppressed.
  • the insulated wire of the said aspect was comprised from the single layer insulation layer, you may comprise the insulated wire of this invention from two or more layers of insulation layers.
  • the insulated wire according to the present invention can be used for insulated wires used in automobiles, electronic / electrical equipment. It is particularly suitable as an insulated wire for applications that require high heat resistance and flame resistance. For example, in an insulated electric wire for automobiles, such high heat resistance is required for high voltage and large current applications such as a power cable connecting an engine and a battery of a hybrid vehicle or an electric vehicle.
  • Examples 1 to 7 Each component such as uncrosslinked silicone rubber 1 to 4, surface-treated magnesium hydroxide (PE 5% water mug), white carbon powder (Nipseal VN3 or Silicia 310P), and a crosslinking agent so as to have the composition shown in Table 1.
  • a rubber composition for an insulating layer was prepared by mixing at room temperature using a Banbury mixer. Next, using an extruder, the rubber composition for the insulating layer was extruded and coated at a thickness of 0.2 mm on the outer periphery of the conductor of the annealed copper stranded wire (cross-sectional area of 0.5 mm2) obtained by twisting 7 annealed copper wires, A coating layer containing uncrosslinked rubber was formed. Thereafter, the coating layer was heat-treated at 200 ° C. for 4 hours to crosslink the uncrosslinked silicone rubber to form an insulating layer. Thereby, insulated wires of Examples 1 to 7 were obtained.
  • Comparative Examples 1 to 7 Ingredients such as uncrosslinked silicone rubber 1 to 4, aluminum hydroxide, and crosslinking agent were mixed at room temperature using a Banbury mixer in the same manner as in Examples 1 to 7 so that the composition shown in Table 2 was obtained. A rubber composition for the layer was prepared. Next, using this rubber composition, insulated wires of Comparative Examples 1 to 7 were obtained in the same manner as in Examples 1 to 7.
  • Silicone rubber 1 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 931 (composition: dimethylsiloxane) Silicone rubber 2: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 541 (composition: dimethylsiloxane) Silicone rubber 3: manufactured by Toshiba Corporation, 2267 (composition: dimethylsiloxane) Silicone rubber 4: manufactured by Toshiba Corporation, 2277 (composition: dimethylsiloxane) ⁇ PE5% coated water mug (surface treated magnesium hydroxide) Magnesium hydroxide: crystal growth method, average particle size 1.0 ⁇ m Surface treatment agent: Polyethylene (Mitsui Chemicals, 800P) Use amount of surface treatment agent: 5% by mass of the total amount of polyethylene and magnesium hydroxide Nipsil VN3: White carbon powder manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd., trade name “Nipsil VN3”, average primary particle size 40 nm, bulk density 0.20 g
  • Cold resistance test method for electric wires This was performed in accordance with JIS C3055. That is, the produced insulated wire was cut into a length of 38 mm to obtain a test piece. The test piece was mounted on a cold resistance tester, cooled to a predetermined temperature, hit with a hitting tool, and the state after hitting the test piece was observed. Using five test pieces, the temperature at which all five test pieces were broken was defined as the cold resistant temperature.
  • the insulated wires of Comparative Examples 1 to 7 were foamed on the surface of the insulating layer and had poor appearance.
  • the cold resistance and wear resistance of the insulated wires of Comparative Examples 1 to 7 are lower than those of the Examples in comparison with the cold resistance and wear resistance of the corresponding insulated wires of Examples 1 to 7, respectively. It was.
  • the elastic modulus of the compositions of Examples 1 to 7 and Reference Example 1 when measured as a crosslinked silicone rubber was measured, and the results are shown in Table 1.
  • the elastic modulus is improved by adding white carbon as compared with Reference Example 1 in which white carbon is not added.
  • the elastic modulus of the crosslinked silicone rubber was measured with a tensile tester after preparing a conductor-extracted sample.

Abstract

　架橋シリコーンゴムを含む絶縁層を有する絶縁電線において、架橋時に発泡することに起因する絶縁層の外観不良による各種物性の低下を抑えるとともに、耐寒性や耐摩耗性にも優れる絶縁電線を提供する。　導体の周囲が架橋シリコーンゴムを含む絶縁層で被覆されている絶縁電線において、前記絶縁層に、有機高分子よりなる表面処理剤により水酸化マグネシウムが表面処理された表面処理水酸化マグネシウムと、ホワイトカーボン粉末を含有せしめた。

Description

絶縁電線
　本発明は絶縁電線に関し、さらに詳しくは、自動車等の車両に好適に用いられる絶縁電線に関するものである。
　自動車等の車両に使用される絶縁電線の絶縁材料には、機械特性、難燃性、耐熱性、耐寒性等の種々の特性が要求される。従来、この種の絶縁材料には、塩化ビニル樹脂やハロゲン系難燃剤を配合したコンパウンドなどのハロゲンを含むものが良く用いられている。
　この種の絶縁材料は、ハロゲンを含むことから、焼却廃棄した場合に腐食性ガスを発生することがある。そこで、環境保護などの観点から、ハロゲンを含まない絶縁材料を用いる試みがある。
　例えば特許文献１には、絶縁電線の絶縁材料として、未架橋のシリコーンゴムに水酸化アルミニウムを配合したノンハロゲン系の絶縁材料を用いることが記載されている。このノンハロゲン系の絶縁材料は、未架橋のシリコーンゴムを含むことから、導体の外周を被覆した後、加熱により未架橋のシリコーンゴムを架橋させる必要がある。
特許第３５５５１０１号公報
　しかしながら、上記特許文献１に記載の絶縁材料では、未架橋のシリコーンゴムを架橋させる際の加熱により、水酸化アルミニウムの結晶水が放出されて脱水が起こり、発生した水によって絶縁材料が発泡するという問題がある。絶縁材料が発泡すると、絶縁層が外観不良となり、各種物性が低下する虞がある。
　また上記特許文献１に記載の絶縁材料は、ゴム材料（シリコーンゴム）を用いているため、例えば塩化ビニル樹脂を用いた場合などに比べ、絶縁層が軟らかく、摩耗しやすいという問題がある。
　本発明の解決しようとする課題は、架橋シリコーンゴムを含む絶縁層を有する絶縁電線において、架橋時に発泡することに起因する絶縁層の外観不良による各種物性の低下を抑えるとともに、耐寒性や耐摩耗性にも優れる絶縁電線を提供することにある。
　上記課題を解決するために本発明に係る絶縁電線は、導体の周囲が架橋シリコーンゴムを含む絶縁層で被覆されている絶縁電線において、前記絶縁層が、有機高分子よりなる表面処理剤により水酸化マグネシウムが表面処理された表面処理水酸化マグネシウムと、ホワイトカーボン粉末を含有していることを要旨とするものである。
　上記絶縁電線において、前記ホワイトカーボン粉末の含有量が、前記架橋シリコーンゴム１００質量部に対し、０．１～１００質量部の範囲内であることが好ましい。
　上記絶縁電線において、前記表面処理水酸化マグネシウムの含有量が、前記架橋シリコーンゴム１００質量部に対し、０．１～１００質量部の範囲内であることが好ましい。
　上記絶縁電線において、前記表面処理剤が、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－エチルアクリレート共重合体、エチレン－酢酸ビニル共重合体、およびそれらの誘導体から選択される１種類以上であることが好ましい。
　上記絶縁電線において、前記表面処理剤の前記水酸化マグネシウムに対する表面処理量が、前記表面処理剤と前記水酸化マグネシウムの合計量の０．１～１０質量％の範囲内であることが好ましい。
　本発明に係る絶縁電線は、導体の周囲が架橋シリコーンゴムを含む絶縁層で被覆されている絶縁電線において、前記絶縁層が、有機高分子よりなる表面処理剤により水酸化マグネシウムが表面処理された表面処理水酸化マグネシウムと、ホワイトカーボン粉末を含有していることにより、シリコーンゴムの架橋時に発泡しないので、絶縁層の外観不良による各種物性の低下を抑え、優れた耐寒性や耐摩耗性が得られる。
　すなわち水酸化マグネシウムが脱水する温度は、水酸化アルミニウムが脱水する温度よりも高温である。水酸化マグネシウムは、シリコーンゴムの加熱架橋の温度では水酸化アルミニウムのように脱水する虞がない。水酸化マグネシウムを用いることにより、脱水による絶縁層の外観不良が発生しない。
　また本発明の絶縁電線は、水酸化マグネシウムが有機高分子よりなる表面処理剤により表面処理されている表面処理水酸化マグネシウムを用いるため、シリコーンゴム中における水酸化マグネシウムの分散性に優れる。これにより、耐寒性に優れる。水酸化マグネシウムの分散性が良好であると、シリコーンゴムと水酸化マグネシウムとを混練する際の負荷が小さくなり、混練時の温度上昇を抑えることができる。これにより、温度上昇に敏感な材料等を使用することが可能となり、絶縁電線として利用できる材料の幅が広がるという効果が得られる。
　さらに本発明の絶縁電線は、表面処理水酸化マグネシウムとともにホワイトカーボン粉末を含有している。ホワイトカーボンは、水酸化マグネシウム同様に、外観不良を発生しない添加剤である。更にホワイトカーボンの添加は、架橋シリコーンゴムの弾性率を上げて、絶縁層の強度を向上させる効果がある。そのため絶縁電線は、良好な耐摩耗性を得ることができる。
　以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明に係る絶縁電線は、導体と、この導体の周囲を被覆する絶縁層とを有している。絶縁層は、架橋シリコーンゴムと、難燃剤としての表面処理水酸化マグネシウムと、ホワイトカーボン粉末とを含有している。表面処理水酸化マグネシウムは、水酸化マグネシウムの表面が有機高分子よりなる表面処理剤により表面処理されているものである。
　この絶縁層は、未架橋のシリコーンゴムを含む絶縁層用のゴム組成物を用いて形成される。未架橋のシリコーンゴムは、架橋剤を混練した後、加熱架橋させることで弾性体となるミラブル型（加熱架橋型）、或いは架橋前は液状である液状ゴム型のいずれを用いてもよい。液状ゴム型シリコーンゴムは、室温付近で架橋が可能な室温架橋型（ＲＴＶ）と、混合後１００℃付近で加熱すると架橋する低温架橋型（ＬＴＶ）がある。
　未架橋のシリコーンゴムとしては、ミラブル型シリコーンゴムが好ましい。ミラブル型シリコーンゴムは、架橋温度が１８０℃以上と比較的高温であり安定性が良いので、混練の際の混合がし易く、作業性に優れるという利点がある。これに対し、液状ゴム型シリコーンゴムは、架橋温度が通常１２０℃程度と低温であるため、安定性が低く混練の際の発熱を低く抑制する必要があり、温度の管理などが煩わしくなる虞がある。ミラブル型シリコーンゴムは、直鎖状のオルガノポリシロキサンを主原料（生ゴム）として、補強充填剤、増量充填剤、分散促進剤、その他添加剤などを配合したゴムコンパウンドとして市販されているものを用いてもよい。
　表面処理水酸化マグネシウムに用いられる水酸化マグネシウムは、海水から結晶成長法で合成するもの、塩化マグネシウムと水酸化カルシウムの反応で合成するものなどの合成水酸化マグネシウム、或いは天然に産出する鉱物を粉砕した天然水酸化マグネシウムなどを用いることができる。
　上記水酸化マグネシウムの平均粒径は、０．１～２０μｍの範囲内であることが好ましい。水酸化マグネシウムの平均粒径がこの範囲内にあれば、絶縁層の機械特性に影響を与えにくい。例えば水酸化マグネシウムの平均粒径が０．１μｍ未満の場合には、水酸化マグネシウム粒子の二次凝集が起こり易い。絶縁層中における水酸化マグネシウム粒子の分散性が低下すると、絶縁層の機械特性の低下が起こりやすい。また、耐寒性の低下が起こりやすい。例えば水酸化マグネシウムの平均粒径が２０μｍを超える場合には、絶縁層の外観が悪くなる虞がある。水酸化マグネシウムの平均粒径としては、好ましくは０．２～１０μｍ、更に好ましくは０．５～５μｍである。
　尚、表面処理を施した後の表面処理水酸化マグネシウムの平均粒径は、表面処理を施す前の水酸化マグネシウムの平均粒径と略同じである。
　水酸化マグネシウムの表面処理剤として用いられる有機高分子は、パラフィン系樹脂、オレフィン系樹脂などの炭化水素系樹脂が好ましい。炭化水素系樹脂は、具体的には、１－ヘプテン、１－オクテン、１－ノネン、１－デセンなどのα－オレフィンの単独重合体、もしくは相互共重合体、或いはそれらの混合物、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、エチレン－エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）及びそれらの誘導体などが挙げられる。表面処理剤は、少なくとも上記樹脂の１種類以上を含有していればよい。
　表面処理剤としての有機高分子は変性されていてもよい。変性剤としては、不飽和カルボン酸やその誘導体を用いることができる。具体的には不飽和カルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸などが挙げられる。不飽和カルボン酸の誘導体としては、無水マレイン酸（ＭＡＨ）、マレイン酸モノエステル、マレイン酸ジエステルなどが挙げられる。このうちで好ましいのは、マレイン酸、無水マレイン酸などである。なお、これらの表面処理剤としての有機高分子の変性剤は１種単独で使用しても、２種以上を併用してもいずれでもよい。
　表面処理剤としての有機高分子に酸を導入する方法としては、グラフト法や直接法などが挙げられる。また酸変性量としては、表面処理剤としての有機高分子の０．１～２０質量％、好ましくは０．２～１０質量％、さらに好ましくは０．２～５質量％である。
　水酸化マグネシウムに対する表面処理剤による表面処理方法としては、特に限定されるものではない。水酸化マグネシウムの表面処理方法は、例えば、所定の粒径の水酸化マグネシウムに表面処理してもよいし、合成時に同時に処理してもよい。また処理方法としては、溶媒を用いた湿式処理でもよいし、溶媒を用いない乾式処理でもよい。湿式処理の際、好適な溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族系溶媒などを用いることができる。また、絶縁層の組成物を調製する際に、表面処理剤を他のゴム原料などの材料と同時に混練してもよい。
　表面処理剤の水酸化マグネシウムに対する表面処理量（コート量と言うこともある）は、表面処理剤の添加量として、表面処理剤と水酸化マグネシウムの合計量の０．１～１０質量％の範囲内であることが好ましい。表面処理剤の上記コート量が、０．１質量％未満では分散不良となる虞があり、１０質量％を超えると凝集する虞がある。
　表面処理水酸化マグネシウムの含有量は、架橋シリコーンゴム１００質量部に対し、０．１～１００質量部の範囲内であることが好ましい。表面処理水酸化マグネシウムの含有量は、さらに好ましくは０．５～９５質量部である。表面処理水酸化マグネシウムの含有量が、０．１質量部未満では絶縁層の難燃性が悪くなる虞があり、また１００質量部を超えると、絶縁層の耐熱性が悪くなる虞がある。
　ホワイトカーボン粉末は、ゴムに配合した場合にゴムの補強性を高める効果を有する白色の微粉末であり、例えば合成非晶質シリカ等が用いられる。合成非晶質シリカは、無水ケイ酸、含水ケイ酸、ケイ酸塩等がある。無水ケイ酸は、ハロゲン化ケイ素を熱分解させる乾式法により得られる。上記乾式法には、燃焼法やアーク法等がある。含水ケイ酸は、ケイ酸ソーダの酸分解による湿式法により得られる。上記湿式法には、沈降法とゲル法等がある。合成非晶質シリカは、無水ケイ酸、含水ケイ酸のいずれも無定型で、平均１次粒子径が１０～５０ｎｍ、二次粒子径が１～４０μｍ、嵩密度（見掛比重）が０．００５～１．０ｇ／ｍｌ、ＢＥＴ比表面積が５０～４００ｍ２／ｇ程度のものを用いることができる。
　ホワイトカーボン粉末は、嵩密度が０．０１～０．８ｇ／ｍｌであるのが好ましい。嵩密度が、０．０１ｇ／ｍｌ未満では混合に時間がかかる虞があり、また０．８ｇ／ｍｌを超えると補強効果が少なくなる虞がある。
　ホワイトカーボン粉末は、ゴム工業用として上市されている市販品を用いることができる。ホワイトカーボン粉末の市販品として例えば、東ソーシリカ社の商品名「ニプシールＶＮ３」、「ニプシールＮＡ」、「ニプシールＨＤ－２」、「ニプシールＡＱ」、「ニプシールＬＰ」、富士シリシア化学社の商品名「サイリシア３１０Ｐ」、「サイリシア４２０」、「サイリシア５３０」、「サイリシア７１０」、トクヤマ社の商品名「トクシール」、「ファインシール」、「レオロシール」、「エクセリカ」等を挙げることができる。
　ホワイトカーボン粉末は、架橋シリコーンゴムに添加すると、絶縁層の弾性率を向上させる効果がある。絶縁層は弾性率が３ＭＰａ以上であるのが、耐摩耗性向上の点から好ましい。絶縁層の弾性率は、絶縁層を構成する架橋シリコーンゴムの種類、絶縁層に添加するホワイトカーボン粉末の種類や添加量等を適宜調節することにより、調節することができる。
　絶縁層は、ホワイトカーボン粉末が架橋シリコーンゴムに添加されていることにより、弾性率が高くなり強度が向上する。そのことにより絶縁層の耐摩耗性を向上させることができる。しかもホワイトカーボン粉末は、水酸化マグネシウムと同様に、シリコーンゴムの架橋程度の加熱では発泡する虞がなく、絶縁層の外観が良好である。
　ホワイトカーボン粉末の含有量は、架橋シリコーンゴム１００質量部に対し０．１～１００質量部の範囲内であることが好ましい。より好ましくは１～９５質量部の範囲内、さらに好ましくは５～９０質量部の範囲内である。ホワイトカーボン粉末の含有量が特定範囲内にあると、耐摩耗性の向上を図りやすく、混練作業も容易に行うことができる。ホワイトカーボン粉末の含有量が０．１質量部未満では、耐摩耗性を高める効果が低下しやすい。また、シリコーンゴムとの混練に時間がかかりやすい。一方、ホワイトカーボン粉末の含有量が１００質量部を超えると、耐摩耗性への影響は少ないが、破断伸びが悪化する虞がある。この場合、耐寒性に影響する場合がある。
　絶縁層用のゴム組成物において、未架橋のシリコーンゴムは、加熱等により架橋することが可能であるが、架橋剤（加硫剤）を用いて架橋しても良い。架橋剤は、未架橋のゴムの種類や架橋条件などに応じて適宜選択することができる。架橋剤としては、例えば、有機過酸化物などのラジカル発生剤、金属石けん、アミン、チオール、チオカルバミン酸塩、有機カルボン酸などの化合物を挙げることができる。架橋剤としては、有機過酸化物などが、架橋速度の向上の点から好ましい。
　有機過酸化物としては、例えば、ジへキシルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ－ブチルクミルパーオキサイド、２，５－ジメチル－２，５－ビス（ｔ－ブチルパーオキシ）ヘキサンなどのジアルキルパーオキサイド、ｎ－ブチル４，４－ジ（ｔ―ブチルパーオキサイド）バレレートなどのパーオキシケタールなどを挙げることができる。
　架橋剤の配合量は、適宜決定することができる。架橋剤の配合量は、例えば、未架橋のゴムと架橋剤の合計量に対し、０．０１～１０質量％の範囲で配合するのが好ましい。
　絶縁層は、架橋シリコーンゴム、表面処理水酸化マグネシウム、ホワイトカーボン粉末の他に、絶縁層の特性を損なわない範囲で、各種の添加剤を含有していても良い。このような添加剤としては、絶縁電線の絶縁層に用いられる一般的な添加剤を挙げることができる。具体的には、他の難燃剤、架橋剤、充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、顔料などを挙げることができる。
　本発明に係る絶縁電線は、例えば次のようにして製造することができる。すなわち、まず、絶縁層を形成するための絶縁層用のゴム組成物を調製する。次いで、調製したゴム組成物を導体の周囲に押出して、導体の周囲に未架橋ゴムを含む被覆層を成形する。次いで、加熱などの架橋手段により、被覆層の未架橋ゴムを架橋する。これにより、導体の周囲が架橋ゴムを含む絶縁層により被覆された絶縁電線を製造することができる。また、本発明に係る絶縁電線は、導体の周囲に絶縁層用のゴム組成物を塗工して被覆層を形成し、加熱などの架橋手段により被覆層の未架橋ゴムを架橋することによっても製造することができる。
　絶縁層用のゴム組成物は、未架橋のシリコーンゴムと、表面処理水酸化マグネシウムと、ホワイトカーボン粉末と、必要に応じて配合される架橋剤などの各種添加剤とを混練機で溶融混練して均一に分散することにより調製することができる。ゴム組成物の成分を混練する際には、例えば、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、混練押出機、二軸混練押出機、ロールなどの通常の混練機を用いることができる。
　絶縁層用のゴム組成物の押出成形には、通常の絶縁電線の製造に用いられる電線押出成形機などを用いることができる。導体は、通常の絶縁電線に使用されるものを利用できる。導体は例えば、銅系材料やアルミニウム系材料よりなる単線の導体や撚線の導体を挙げることができる。また、導体の径や絶縁層の厚みなどは特に限定されず、絶縁電線の用途などに応じて適宜決めることができる。
　以上の構成の本発明に係る絶縁電線は、架橋シリコーンゴムを含む絶縁層に、有機高分子よりなる表面処理剤により水酸化マグネシウムが表面処理された表面処理水酸化マグネシウムとシリカ粉末とを含有している。水酸化マグネシウムは、シリコーンゴムの架橋時の加熱では、水酸化アルミニウムのように脱水することはない。すなわち水酸化マグネシウムの脱水する温度は、水酸化アルミニウムが脱水する温度と比較して高温であり、シリコーンゴムの加熱架橋の温度では脱水する虞はない。したがって、本発明に係る絶縁電線によれば、水酸化マグネシウムの脱水による絶縁層の外観不良が発生せず、良好な外観が得られる。これにより、各種物性の低下が抑えられる。
　また、水酸化マグネシウムは、有機高分子よりなる表面処理剤により表面処理されているため、シリコーンゴム中における水酸化マグネシウムの分散性に優れる。これにより、耐寒性に優れる。このように水酸化マグネシウムの分散性が良好であると、シリコーンゴムと水酸化マグネシウムとを混練する際の負荷が小さくなり、混練時の温度上昇を抑えることができる。これにより、温度上昇に敏感な材料等を使用することが可能となり、絶縁電線として利用できる材料の幅が広がるという効果が得られる。
　さらに、水酸化マグネシウムとともにホワイトカーボン粉末を用いることで、難燃性を維持しつつ、絶縁層の弾性率を向上させ、絶縁層にゴム材料を用いた場合の耐摩耗性の低下を抑えることができる。
　以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、上記態様の絶縁電線は、単一層の絶縁層から構成したが、本発明の絶縁電線は、２層以上の絶縁層から構成してもよい。
　本発明に係る絶縁電線は、自動車、電子・電気機器に使用される絶縁電線に利用することができる。特に高い耐熱性と難燃性を要求される用途の絶縁電線として好適である。例えば自動車用絶縁電線において、このような高い耐熱性が要求される用途としては、ハイブリッド車や電気自動車のエンジンとバッテリを繋ぐパワーケーブルなどのような高電圧、大電流の用途などが挙げられる。
〔実施例１～７〕
　表１に示す配合組成となるように、未架橋のシリコーンゴム１～４、表面処理水酸化マグネシウム（ＰＥ５％水マグ）、ホワイトカーボン粉末（ニプシールＶＮ３又はサイリシア３１０Ｐ）、架橋剤等の各成分をバンバリーミキサーを用いて常温で混合し、絶縁層用のゴム組成物を調製した。次いで、押出成形機を用いて、軟銅線を７本撚り合わせた軟銅撚線の導体（断面積０．５ｍｍ２）の外周に絶縁層用のゴム組成物を０．２ｍｍ厚で押し出し被覆して、未架橋のゴムを含む被覆層を形成した。その後、２００℃×４時間の条件で被覆層の熱処理を行うことにより、未架橋のシリコーンゴムを架橋させて絶縁層を形成した。これにより、実施例１～７の絶縁電線を得た。
〔比較例１～７〕
　表２に示す配合組成となるように、未架橋のシリコーンゴム１～４、水酸化アルミニウム、架橋剤等の各成分を実施例１～７と同様にバンバリーミキサーを用いて常温で混合し、絶縁層用のゴム組成物を調製した。次いで、このゴム組成物を用いて実施例１～７と同様にして、比較例１～７の絶縁電線を得た。
〔参考例１〕
　表１に示す配合組成となるように、未架橋のシリコーンゴム１、表面処理水酸化マグネシウム（ＰＥ５％水マグ）、架橋剤等の各成分をバンバリーミキサーを用いて常温で混合し、絶縁層用のゴム組成物を調製した。次いで、このゴム組成物を用いて実施例１～７と同様にして、参考例１の絶縁電線を得た。
　実施例１～７、比較例１～７、参考例１の絶縁電線について、耐寒性試験、電線の外観観察、耐摩耗性試験を行い、評価した。その結果を表１及び表２に合わせて示す。尚、表１及び表２の各成分組成、試験方法及び評価は、下記の通りである。
〔表１及び表２の成分〕
・シリコーンゴム１：信越化学社製、９３１（組成：ジメチルシロキサン）
・シリコーンゴム２：信越化学社製、５４１（組成：ジメチルシロキサン）
・シリコーンゴム３：東芝社製、２２６７（組成：ジメチルシロキサン）
・シリコーンゴム４：東芝社製、２２７７（組成：ジメチルシロキサン）
・ＰＥ５％コート水マグ（表面処理水酸化マグネシウム）
　　水酸化マグネシウム：結晶成長法、平均粒径１．０μｍ
　　表面処理剤：ポリエチレン（三井化学社製、８００Ｐ）
　　表面処理剤の使用量：ポリエチレンと水酸化マグネシウムの合計量の５質量％
・ニプシールＶＮ３：東ソーシリカ社製ホワイトカーボン粉末、商品名「ニプシールＶＮ３」、平均一次粒子径４０ｎｍ、嵩密度０．２０ｇ／ｍｌ
・サイリシア３１０Ｐ：富士シリシア化学社製ホワイトカーボン粉末、商品名「サイリシア３１０Ｐ」、平均一次粒子径３０ｎｍ、嵩密度０．１５ｇ／ｍｌ
・架橋剤：日本油脂社製、パーへキシルＤ（ジ－ｔ－へキシルパーオキサイド）
・水酸化アルミニウム：昭和電工社製、ハイジライトＨ４２
〔電線の耐寒性試験方法〕
　ＪＩＳ　Ｃ３０５５に準拠して行った。すなわち作製した絶縁電線を３８ｍｍの長さに切断し試験片とした。この試験片を耐寒性試験機に装着し、所定の温度まで冷却し、打撃具で打撃して、試験片の打撃後の状態を観察した。５本の試験片を用いて、５本の試験片が全て割れた温度を耐寒温度とした。
〔電線の外観の評価方法〕
　絶縁電線の表面に凹凸およびザラツキが見られない場合を良好「○」、絶縁電線の表面に凹凸およびザラツキが見られる場合を不良「×」とした。
〔電線の耐摩耗性試験方法〕
　社団法人自動車技術規格「ＪＡＳＯ Ｄ６１８」に準拠して、ブレード往復法により試験を行った。すなわち、実施例、比較例の絶縁電線を７５０ｍｍの長さに切り出して試験片とした。そして、２３±５℃の室温下で試験片の被覆材（絶縁層）に対し軸方向に１０ｍｍ以上の長さでブレードを毎分５０回の速さで往復させ、導体に接するまでの往復回数を測定した。この際、ブレードにかかる荷重は、７Ｎとした。回数については２００回以上のものを合格「○」とし、２００回未満のものを不合格「×」とした。また、回数が３００回以上のものは特に優れる「◎」とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１に示すように実施例１～７の絶縁電線は、いずれも電線の外観及び耐寒性が良好で耐摩耗性に優れることが確認できた。特に、ホワイトカーボン粉末の含有量が、シリコーンゴム１００質量部に対し０．１質量部以上の場合には、より一層、耐摩耗性に優れることが確認できた。
　これに対し、比較例１～７の絶縁電線は、表２に示すように、絶縁層の表面に発泡が見られ外観が不良であった。また、比較例１～７の絶縁電線の耐寒性、耐摩耗性は、それぞれ対応する実施例１～７の絶縁電線の耐寒性、耐摩耗性と比較して、いずれも実施例よりも低下していた。
　また、実施例１～７、参考例１の組成物について、架橋シリコーンゴムとした場合の弾性率を測定した、表１にその結果を示す。実施例１～７は、ホワイトカーボンの添加により、ホワイトカーボン未添加の参考例１と比較して、弾性率が向上していることが判る。尚、架橋シリコーンゴムの弾性率は、導体抜きサンプルを作製して引っ張り試験機により測定した。

Claims (5)

  1. 　導体の周囲が架橋シリコーンゴムを含む絶縁層で被覆されている絶縁電線において、前記絶縁層が、有機高分子よりなる表面処理剤により水酸化マグネシウムが表面処理された表面処理水酸化マグネシウムと、ホワイトカーボン粉末を含有していることを特徴とする絶縁電線。
  2. 　前記ホワイトカーボン粉末の含有量が、前記架橋シリコーンゴム１００質量部に対し、０．１～１００質量部の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の絶縁電線。
  3. 　前記表面処理水酸化マグネシウムの含有量が、前記架橋シリコーンゴム１００質量部に対し、０．１～１００質量部の範囲内であることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁電線。
  4. 　前記表面処理剤が、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－エチルアクリレート共重合体、エチレン－酢酸ビニル共重合体、およびそれらの誘導体から選択される１種類以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の絶縁電線。
  5. 　前記表面処理剤の前記水酸化マグネシウムに対する表面処理量が、前記表面処理剤と前記水酸化マグネシウムの合計量の０．１～１０質量％の範囲内であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の絶縁電線。
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