WO2014141567A1 - 絶縁体組成物及びこれを用いた被覆電線 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an insulator composition used for an electric wire routed in a vehicle such as an electric vehicle and a covered electric wire using the insulator composition as an insulation coating.
  • ⁇ Wires such as wire harnesses for electric vehicles are required to be flexible because they may be bent and routed in a short path.
  • a flexible silicone rubber with an insulating coating is used as an electric wire routed in such a site.
  • a covered electric wire using silicone rubber has heat resistance, but has a problem in that it is weak against acid and has low strength, so that the use site is limited and versatility is poor.
  • the electric wire used for the electric vehicle is routed with a large bending stress with respect to the protector of the wire harness, it is required to have flexibility.
  • the diameter of the metal conductor has been reduced.
  • it is necessary to process the conductor which has been a factor in increasing the manufacturing cost.
  • an insulator covering the metal conductor is softened without reducing the diameter of the metal conductor (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 uses a cross-linked resin composition in which an elastomer is mixed with an ethylene copolymer and a metal hydroxide is added as an insulating coating for covering a metal conductor.
  • the insulating coating described in Patent Document 1 has the flexibility required for wiring, it has a low wear resistance and may be easily damaged or damaged by vibration or the like. In addition, since this insulating coating has low oil resistance, it may be easily deteriorated by contact with gasoline, engine oil, etc., and may not be used in a short period of time.
  • An object of the present invention is to provide an insulator composition that is not only flexible but also excellent in wear resistance and oil resistance, and a covered electric wire using the same.
  • the insulator composition according to the first aspect of the present invention comprises an ethylene copolymer having a Shore D hardness of 33 to less than 50, an ethylene propylene diene monomer copolymer or acrylic rubber, and a metal hydroxide. contains.
  • the mass ratio (A / B) between the ethylene copolymer (A) and the ethylene propylene diene monomer copolymer or acrylic rubber (B) is 60/40 to 80/20.
  • the mass ratio of the metal hydroxide is 70 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the ethylene copolymer and the ethylene propylene diene monomer copolymer.
  • acrylic rubber the mass ratio of the metal hydroxide is 60 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the ethylene copolymer and the acrylic rubber.
  • the insulator composition according to the second aspect of the present invention relates to the insulator composition according to the first aspect, wherein the ethylene copolymer is at least one of an ethylene-ethyl acrylate copolymer and an ethylene-methyl acrylate copolymer. Either one.
  • the covered electric wire according to the third aspect of the present invention includes the insulator composition according to the first or second aspect and a metal conductor covered with the insulator composition.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a covered electric wire according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the compounding ratio of the metal hydroxide as the flame retardant and the wear resistance.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the compounding ratio of the metal hydroxide as the flame retardant and the wear resistance.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between oil resistance and Shore D hardness.
  • Table 1 shows the results of this study, and shows the results of selecting the resin materials such as EVA, the rubber materials such as HNBR, and the elastomer materials as the materials, and examining the above-described characteristics for each.
  • the flexibility in Table 1 is evaluated as “ ⁇ ” when the hardness of Shore D is 32 or less and the hardness of Shore A is 82 or less, and “x” when the hardness is outside this range. It is evaluated.
  • the tensile breaking strength is a result of measurement based on ASTM D638, and is evaluated as “ ⁇ ” when the breaking strength is 10.3 MPa or more, and as “x” when the breaking strength is less than 10.3 MPa.
  • Oil resistance (gasoline) is a result of measurement based on the measurement method described later. When the rate of change after the durability test is 15% or less, it is evaluated as “ ⁇ ”, and when it exceeds 15%, “ ⁇ ” ".
  • the liquid resistance (battery liquid) in Table 1 was evaluated as follows. First, six tensile test pieces based on JIS K6251 were prepared from each resin. Three of them were immersed in a battery solution at 50 ° C. for 20 hours. Tensile tests of three test pieces immersed in battery solution and three test pieces not immersed are performed, and the average ratio (%) of the elongation rate in the test piece after immersion to the elongation rate of the test piece before immersion (test piece after immersion) Elongation / elongation rate of the test piece before immersion ⁇ 100). When the rate of change after immersion is 50% or more, it is evaluated as “ ⁇ ”, and when it is less than 50%, it is evaluated as “x”.
  • EVA represents an ethylene-vinyl acetate copolymer (trade name “EV170” (Mitsui / Dupont Polychemical Co., Ltd.).
  • EMA represents an ethylene-methyl acrylate copolymer (trade name).
  • LLDPE linear low density polyethylene (trade name "Kernel (registered trademark) KS240T” (Nippon Polyethylene Co., Ltd.)
  • LDPE indicates low density polyethylene (trade name “LD400” (Nippon Polyethylene Co., Ltd.).
  • HNBR hydrogenated nitrile rubber
  • acrylic rubber uses the product name “VAMAC-DP” (manufactured by DuPont Elastomer Co., Ltd.)
  • fluororubber uses the product name “AFRAS150CS” (Asahi Glass Co., Ltd.).
  • EPDM represents an ethylene propylene diene monomer copolymer (trade name “EPT3045H” (Mitsui Chemicals, Inc.), and “silicone rubber” uses the trade name “DY32-6066” (manufactured by Toray Industries, Inc.). .
  • “Styrene-based elastomer” uses the product name “Septon (registered trademark) 2063” (manufactured by Kuraray Co., Ltd.), and “polyurethane-based elastomer” uses the product name “Kuramylon (registered trademark)” (manufactured by Kuraray Co., Ltd.). Is used.
  • fluororubber is excellent in strength and chemical resistance, but is not practical because it is expensive to use for a covered electric wire.
  • the present inventor selected a resin material in consideration of cost, blended a rubber material with the selected resin material, and specified a blending ratio so as to have a desired flexibility.
  • an insulator composition having high oil resistance and wear resistance while maintaining flexibility was reached, and the present invention was completed.
  • the insulator composition of the present invention contains an ethylene copolymer having a Shore D hardness of 33 to less than 50, an ethylene propylene diene monomer copolymer, and a metal hydroxide.
  • the mass ratio (A / B) between the ethylene copolymer (A) and the ethylene propylene diene monomer copolymer (B) is 60/40 to 80/20.
  • the mass ratio of the metal hydroxide is 70 to 80 with respect to 100 parts by mass in total of the ethylene copolymer and the ethylene propylene diene monomer copolymer. Part by mass.
  • the insulator composition of the present invention contains an ethylene copolymer having a Shore D hardness of 33 to less than 50, an acrylic rubber, and a metal hydroxide.
  • the mass ratio (A / B) between the ethylene copolymer (A) and the acrylic rubber (B) is 60/40 to 80/20.
  • the mass ratio of the metal hydroxide is 60 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the ethylene copolymer and the acrylic rubber.
  • An ethylene copolymer having a Shore D hardness of 33 to less than 50 is used.
  • the hardness of the ethylene copolymer is determined based on whether or not it has a flexibility capable of withstanding bending stress during wiring, considering the case where the insulating composition is used as an insulating coating for the wire. It is judged based on whether or not it has oil resistance against engine oil or the like.
  • the hardness of Shore D of the ethylene copolymer is less than 33, the oil resistance is small, and when it exceeds 50, sufficient flexibility cannot be obtained even if a flexible rubber material is blended.
  • the hardness of Shore D is in the range of 33 to less than 50, and this range is a suitable range for electric cable routing.
  • the hardness of the insulator composition varies depending on the type of ethylene copolymer, the type of rubber material blended therein, and the blending ratio thereof.
  • Table 2 evaluates flexibility for various blending ratios of the ethylene copolymer and the rubber material on the premise that the strength (abrasion resistance) and oil resistance as an electric wire are satisfied. In addition, about abrasion resistance and oil resistance (gasoline), it is the result measured based on the measuring method mentioned later.
  • the flexibility when the hardness of Shore D is 32 or less and the hardness of Shore A is 82 or less, it is evaluated as “ ⁇ ”, and when it is outside this range, it is evaluated as “X”. .
  • HDPE indicates high-density polyethylene (manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd., trade name “Novatech (registered trademark) HB332R”, Shore D hardness: 68).
  • EMA represents an ethylene-methyl acrylate copolymer (manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd., trade name “Lexpearl (registered trademark) EB230X”, Shore D hardness: 37).
  • EA represents an ethylene-ethyl acrylate copolymer (manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd., trade name “Lexpearl (registered trademark) A4200”, Shore D hardness: 34).
  • LDPE low density polyethylene
  • EPDM ethylene propylene diene monomer copolymer as a rubber material, and uses a trade name “EPT3045H” (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.).
  • a suitable combination of a resin material and a rubber material that satisfies the strength and oil resistance and satisfies the flexibility is EMA and EEA having a Shore D hardness of 33 to less than 50 as an ethylene copolymer.
  • the rubber material is EPDM.
  • the mass ratio (A / B) between the ethylene copolymer (A) and the EPDM (B) is 60/40 to 90/10.
  • the mass ratio (A / B) of the ethylene copolymer (A) to the EPDM (B) Is preferably 60/40 to 80/20.
  • the rubber material can be well blended with the ethylene copolymer. For this reason, the insulator composition which ensured high abrasion resistance and oil resistance with the ethylene copolymer, and ensured the softness
  • EPDM ethylene propylene diene monomer copolymer
  • acrylic rubber was selected as the rubber material for the ethylene copolymer composed of EMA or EEA, and the blending ratio on the premise of satisfying the strength and oil resistance as in Table 2 was examined. The results are shown in Table 3.
  • the trade name “VAMAC-DP” DuPont Elastomer Co., Ltd. is used as “ACM” in Table 3.
  • the mass ratio (A / B) between the ethylene copolymer (A) and the ACM (B) when the strength and oil resistance are satisfied and the flexibility is satisfied is 60/40. ⁇ 90/10.
  • the mass ratio (A / B) of the ethylene copolymer (A) to the ACM (B) is preferably 60/40 to 80/20.
  • the rubber material can be well blended with the ethylene copolymer. For this reason, the insulator composition which ensured high abrasion resistance and oil resistance with the ethylene copolymer, and ensured the softness
  • the insulator composition of the present invention contains an ethylene copolymer having a Shore D hardness of 33 or more and less than 50, and an ethylene propylene diene monomer copolymer or acrylic rubber.
  • a metal hydroxide is contained as a flame retardant.
  • metal hydroxides examples include magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), basic magnesium carbonate (mMgCO 3).
  • hydrated aluminum silicate aluminum silicate hydrate, Al 2 O 3 .3SiO 2 .nH 2 O
  • hydrated magnesium silicate magnesium silicate pentahydrate.
  • magnesium hydroxide is particularly preferable as the metal hydroxide.
  • the compounding ratio of the metal hydroxide is preferably 70 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the ethylene copolymer and EPDM. If the metal hydroxide is less than 70 parts by mass, sufficient flame retardancy may not be imparted, and if it exceeds 80 parts by mass, the flexibility required for the wire may not be obtained.
  • the compounding ratio of the metal hydroxide is preferably 60 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the ethylene copolymer and EPDM.
  • EPDM if the rubber material is less than 60 parts by mass, sufficient flame retardancy may not be imparted, and if it exceeds 100 parts by mass, the flexibility required for the wire may not be obtained. There is.
  • metal hydroxides are preferably those that have been surface treated in consideration of compatibility with the resin material, but can be used as long as the physical properties do not deteriorate even if the surface treatment is not performed.
  • the surface treatment on the metal hydroxide is preferably performed using a silane coupling agent, a titanate coupling agent, a fatty acid such as stearic acid or calcium stearate, a fatty acid metal salt, or the like.
  • a metal hydroxide may be used individually and may use multiple types together.
  • additives can be blended in the insulator composition of the present invention within a range that does not interfere with the effects of the present embodiment.
  • Additives include flame retardant aids, antioxidants, metal deactivators, anti-aging agents, lubricants, fillers, reinforcing agents, UV absorbers, stabilizers, plasticizers, pigments, dyes, colorants, antistatic agents Agents, foaming agents and the like.
  • the insulator composition of the present invention as described above can have not only good flexibility for bending but also high oil resistance and wear resistance. For this reason, since it has high flexibility by using this insulator composition for an electric wire as an insulation coating, it can be satisfactorily routed to a vehicle. And since the insulator composition of this invention has high intensity
  • FIG. 1 shows an example of a covered electric wire 1 according to this embodiment.
  • the covered electric wire 1 is formed by covering a metal conductor 2 with an insulating coating layer 3.
  • the metal conductor 2 may be configured by only one strand or may be configured by bundling a plurality of strands. And the metal conductor 2 is not specifically limited about a conductor diameter, the material of a conductor, etc., It can determine suitably according to a use.
  • a material of the metal conductor 2 well-known electroconductive metal materials, such as copper, a copper alloy, aluminum, and an aluminum alloy, can be used.
  • the insulating coating layer 3 of the covered electric wire 1 is prepared by kneading the above-mentioned materials, and a known means can be used for the method. For example, after pre-blending using a high-speed mixing device such as a Henschel mixer, and then kneading using a known kneader such as a Banbury mixer, a kneader, or a roll mill, the insulator composition constituting the insulating coating layer 3 is obtained. Obtainable.
  • the insulating coating layer 3 can be formed by a general extrusion method.
  • an extruder used by an extrusion molding method a single screw extruder or a twin screw extruder is used, for example, and what has a screw, a breaker plate, a crosshead, a distributor, a nipple, and a die can be used.
  • the ethylene copolymer and the rubber material are put into a twin-screw extruder set to a temperature at which the ethylene copolymer and the rubber material are sufficiently melted. To do. At this time, a metal hydroxide and, if necessary, other components such as a flame retardant aid and an antioxidant are also added. Then, the ethylene copolymer, the rubber material, and the like are melted and kneaded by a screw, and a certain amount is supplied to the cross head via the breaker plate.
  • Insulating coating that coats the outer circumference of the metal conductor 2 by flowing the melted ethylene copolymer and rubber material onto the circumference of the nipple by a distributor and extruding the outer circumference of the conductor with a die. Layer 3 can be obtained.
  • the insulating covering layer 3 is formed of an insulating composition having good flexibility and high oil resistance and wear resistance. Therefore, the electric wire has good flexibility with respect to bending, oil resistance against gasoline and the like, and wear resistance against disconnection and the like. As a result, the covered electric wire 1 can be suitably used for wiring to a vehicle such as an electric vehicle.
  • pure copper is used as a metal conductor
  • a coated electric wire is produced by extruding and coating this metal conductor with an insulator composition, and this coated electric wire is used as a test sample for oil resistance, wear resistance and difficulty. Flammability was evaluated.
  • the covered electric wire was prepared so that the outer diameter was 3.70 mm, and the insulating coating made of the insulator composition had a thickness of 0.7 mm.
  • ⁇ Abrasion resistance was evaluated based on tape wear. Specifically, a test sample having a length of 900 mm is fixed, a 150 G wear tape defined in JIS R6251 is brought into contact with the test sample, and a 500 g weight is added to the wear tape. In this state, the wear tape was moved at a speed of 1500 mm / min, and the length of the wear tape until the test sample was worn and the metal conductor contacted the wear tape was measured. A length up to contact of 330 mm or more was evaluated as “ ⁇ ”, and a case of less than 330 mm was evaluated as “x”.
  • each test sample was installed in a draft at an angle of 45 degrees, and a flame retardancy test prescribed in ISO 6722 was performed. That is, in the case of a test sample in which the cross-sectional area of the metal conductor is 2.5 mm 2 or less, the inner flame part of the Bunsen burner was brought into contact with the lower end of the test sample for 15 seconds and then removed from the Bunsen burner. In the case of a test sample in which the cross-sectional area of the metal conductor exceeds 2.5 mm 2 , the inner flame part of the Bunsen burner was brought into contact with the lower end of the test sample for 30 seconds and then removed from the Bunsen burner.
  • EMA as the ethylene copolymer
  • EPDM as the rubber material
  • magnesium hydroxide as the metal hydroxide
  • the mass ratio of EMA to EPDM was set to 60:40 (parts by mass), and the addition amount of magnesium hydroxide was changed.
  • Test samples were prepared. And about these test samples, the relationship between the compounding ratio of a metal hydroxide and a flame retardance was evaluated. That is, as shown in Table 4, the blending ratio of magnesium hydroxide was changed within a range satisfying flexibility (the hardness of Shore D was 32 or less and the hardness of Shore A was 82 or less), Flame retardancy was evaluated.
  • the EMA and EPDM those having the trade names described above were used, and as the magnesium hydroxide, the trade name “Kisuma (registered trademark) 5A” (Kyowa Chemical Co., Ltd.) was used.
  • FIG. 2 shows the evaluation results.
  • the blending ratio of magnesium hydroxide is 80 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of resin using EPDM as a rubber material, the length of the wear tape becomes 330 mm or more, and the wear resistance is improved. It turns out that it is excellent.
  • the compounding ratio of magnesium hydroxide exceeds 80 parts by mass, it can be seen that the wear resistance decreases.
  • FIG. 2 the result of having evaluated the abrasion resistance when the mass ratio of EMA and EPDM is 40:60 and the compounding ratio of the metal hydroxide is changed is also shown.
  • EMA which is an ethylene copolymer
  • EMA is used as the ethylene copolymer
  • ACM is used as the rubber material
  • magnesium hydroxide is used as the metal hydroxide
  • the mass ratio of EMA to ACM is 60:40 (parts by mass)
  • the amount of magnesium hydroxide added is A number of different test samples were prepared.
  • EMA is used as the ethylene copolymer
  • ACM is used as the rubber material
  • magnesium hydroxide is used as the metal hydroxide
  • the mass ratio of EMA to ACM is 70:30 (parts by mass)
  • the addition amount of magnesium hydroxide is changed.
  • Several test samples were also prepared. And about these test samples, the relationship between the compounding ratio of a metal hydroxide and a flame retardance was evaluated. In addition, the thing of the brand name mentioned above was used for EMA, ACM, and magnesium hydroxide.
  • FIG. 3 shows the evaluation results. As shown in FIG. 3, when the mixing ratio of magnesium hydroxide is 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the resin using ACM as a rubber material, the length of the wear tape becomes 330 mm or more, and the wear resistance is improved. It turns out that it is excellent. On the other hand, when the compounding ratio of magnesium hydroxide exceeds 100 parts by mass, it can be seen that the wear resistance decreases.
  • the EEA of Shore D hardness 31 uses the trade name “Elvalloy (registered trademark) AC2116” (Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd.), and the EEA of Shore D hardness 34 is the trade name “Lex Pearl”. (Registered trademark) A4200 "(Nippon Polyethylene Co., Ltd.) was used.
  • the EMA of Shore D hardness 37 uses the trade name “Lexpearl (registered trademark) EB230X” (Nippon Polyethylene Co., Ltd.), and the EMA of Shore D hardness 45 uses the trade name “Elvalloy (registered trademark) AC1913” ( Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd.) was used.
  • test samples shown in Table 6 were evaluated for oil resistance against gasoline. As shown in FIG. 4, when EMA and EEA having a hardness of Shore D of 33 or more are used, it is understood that the oil resistance is excellent.
  • the flexibility (the hardness of Shore D is 32 or less and the hardness of Shore A is 82 or less) and oil resistance are evaluated, and the evaluation results are shown in Table 7. Show. As shown in Table 7, when EEA with Shore D hardness 34 is used for any rubber material, the ethylene copolymer exceeds 80 parts by mass, and the rubber material is less than 20 parts by mass, It can be seen that the flexibility is reduced.
  • EMA or EEA as an ethylene copolymer may be used alone or in combination.
  • EPDM and ACM as rubber materials can be blended and blended into an ethylene copolymer without blending alone.
  • the insulator composition of the present invention has not only good flexibility for bending, but also high oil resistance and wear resistance. Therefore, it can be set as the electric wire which has favorable softness

Abstract

 本発明の絶縁体組成物は、ショアDの硬さが33以上50未満のエチレン共重合体と、エチレンプロピレンジエンモノマー共重合体又はアクリルゴムと、金属水酸化物とを含有し、エチレン共重合体(A)と、エチレンプロピレンジエンモノマー共重合体又はアクリルゴム(B)との質量比(A/B)は、60/40~80/20である。そして、エチレンプロピレンジエンモノマー共重合体を含有する場合、金属水酸化物の質量比は、エチレン共重合体及びエチレンプロピレンジエンモノマー共重合体の合計100質量部に対し70~80質量部である。アクリルゴムを含有する場合、金属水酸化物の質量比は、エチレン共重合体及びアクリルゴムの合計100質量部に対し60~100質量部である。

Description

絶縁体組成物及びこれを用いた被覆電線
 本発明は、電気自動車等の車両に配索される電線に用いられる絶縁体組成物及びこの絶縁体組成物を絶縁被覆とする被覆電線に関する。
 電気自動車用のワイヤーハーネス等の電線は、短い経路内で大きく曲げられて配索されることがあるため、柔軟性が要求される。このような部位に配索される電線としては、柔軟なシリコーンゴムを絶縁被覆としたものが使用されている。ところが、シリコーンゴムを用いた被覆電線は耐熱性を有する反面、酸に対して弱いと共に強度が低いことから使用部位が限定され、汎用性に乏しいという問題がある。
 このように電気自動車に用いられる電線は、ワイヤーハーネスのプロテクタに対し大きな曲げ応力を伴って配索されることから、柔軟性を備えることが要求される。これまで電線に柔軟性を付与する方法としては、金属導体を細径化することがなされていた。しかし、金属導体を細径化するには導体を加工する必要が生じるため、製造コストが上昇する要因となっていた。また、金属導体を細径化した場合には、振動によって断線する場合があった。このため金属導体を細径化せず、金属導体を被覆する絶縁体を柔軟化することがなされている(例えば、特許文献1参照)。
 特許文献1に記載の電線では、金属導体を被覆する絶縁被覆として、エチレン共重合体にエラストマを混合し、さらに金属水酸化物を添加した架橋樹脂組成物を用いている。
特開2008-84833号公報
 しかし、特許文献1に記載の絶縁被覆は配索に必要な可とう性を有する反面、耐摩耗性が低いため、振動等によって容易に傷付き破損する恐れがある。また、この絶縁被覆は耐油性が低いため、ガソリンやエンジンオイル等との接触によって容易に劣化し、短期間で使用できなくなる恐れもある。
 本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして本発明の目的は、柔軟性を有するだけなく、耐摩耗性及び耐油性に優れた絶縁体組成物及びこれを用いた被覆電線を提供することにある。
 本発明の第1の態様に係る絶縁体組成物は、ショアDの硬さが33以上50未満のエチレン共重合体と、エチレンプロピレンジエンモノマー共重合体又はアクリルゴムと、金属水酸化物とを含有する。エチレン共重合体(A)と、エチレンプロピレンジエンモノマー共重合体又はアクリルゴム(B)との質量比(A/B)は、60/40~80/20である。そして、エチレンプロピレンジエンモノマー共重合体を含有する場合、金属水酸化物の質量比は、エチレン共重合体及びエチレンプロピレンジエンモノマー共重合体の合計100質量部に対し70~80質量部である。さらに、アクリルゴムを含有する場合、金属水酸化物の質量比は、エチレン共重合体及びアクリルゴムの合計100質量部に対し60~100質量部である。
 本発明の第2の態様に係る絶縁体組成物は、第1の態様の絶縁体組成物に関し、前記エチレン共重合体が、エチレン-エチルアクリレート共重合体及びエチレン-メチルアクリレート共重合体の少なくともいずれか一方である。
 本発明の第3の態様に係る被覆電線は、第1又は第2の態様の絶縁体組成物と、絶縁体組成物によって被覆される金属導体とを備える。
図1は本発明の一実施形態の被覆電線を示す断面図である。 図2は難燃剤としての金属水酸化物の配合比と耐摩耗性との関係を示すグラフである。 図3は難燃剤としての金属水酸化物の配合比と耐摩耗性との関係を示すグラフである。 図4は耐油性とショアDの硬さとの関係を示すグラフである。
 以下、図面を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。
 本発明者は、被覆電線に用いるため、種々の材料に対して柔軟性、強度(引張破断強さ)、耐液性及び耐油性を検討した。表1はこの検討結果であり、材料としてEVA等の樹脂材料、HNBR等のゴム材料及びエラストマ材料を選択し、それぞれに対して上述した特性を検討した結果を示す。
 ここで、表1における柔軟性は、ショアDの硬さが32以下であり、かつ、ショアAの硬さが82以下の場合は「○」と評価し、この範囲外の場合は「×」と評価している。引張破断強さは、ASTM D638に基づき測定した結果であり、破断強さが10.3MPa以上の場合は「○」と評価し、10.3MPa未満の場合は「×」と評価している。また、耐油性(ガソリン)については、後述する測定法に基づき測定した結果であり、耐久試験後の変化率が15%以下の場合は「○」と評価し、15%を超える場合は「×」と評価している。
 なお、表1における耐液性(バッテリー液)については、次のように評価した。まず、各樹脂からJIS K6251に準拠する引張試験片6個を作成した。そのうち3つを50℃のバッテリー液に20時間浸した。バッテリー液に浸した試験片3つと浸していない試験片3つの引張試験を行い、浸漬前の試験片の伸び率に対する浸漬後の試験片における伸び率の平均比率(%)(浸漬後の試験片の伸び率/浸漬前の試験片の伸び率×100)を求めた。浸漬後の変化率が50%以上の場合は「○」と評価し、50%未満の場合は「×」と評価している。
 表1において、「EVA」は、エチレン-酢酸ビニル共重合体(商品名「EV170」(三井・デュポンポリケミカル(株))を示す。「EMA」は、エチレン-メチルアクリレート共重合体(商品名「レクスパール(登録商標)EB230X」(日本ポリエチレン(株))を示す。「LLDPE」は直鎖状低密度ポリエチレン(商品名「カーネル(登録商標)KS240T」(日本ポリエチレン(株))を示し、「LDPE」は低密度ポリエチレン(商品名「LD400」(日本ポリエチレン(株))を示す。
 「HNBR」は水素化ニトリルゴムを示し、「アクリルゴム」は商品名「VAMAC-DP」(デュポンエラストマー(株)製)を用いており、「フッ素ゴム」は商品名「AFRAS150CS」(旭硝子(株)製)を用いている。「EPDM」はエチレンプロピレンジエンモノマー共重合体(商品名「EPT3045H」(三井化学(株))を示す。「シリコーンゴム」は商品名「DY32-6066」(東レ(株)製)を用いている。
 「スチレン系エラストマ」は商品名「セプトン(登録商標)2063」((株)クラレ製)を用いており、「ポリウレタン系エラストマ」は商品名「クラミロン(登録商標)」((株)クラレ製)を用いている。「ポリエステル系エラストマ」は商品名「ペルプレン(登録商標)P-40H」(東洋紡(株)製)を用いている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、フッ素ゴムは強度及び耐薬品性に優れるが、被覆電線に用いるにはコストが高いため実用的ではない。そのため、本発明者はコストを考慮した樹脂材料の選択を行い、選択した樹脂材料にゴム材料を配合すると共に、目的とする柔軟性を備えるように配合比を特定した。その結果、柔軟性を維持しながら高い耐油性及び耐摩耗性を備えた絶縁体組成物に到達し、本発明の完成に至ったものである。
 すなわち、本発明の絶縁体組成物は、ショアDの硬さが33以上50未満のエチレン共重合体と、エチレンプロピレンジエンモノマー共重合体と、金属水酸化物とを含有する。そして、エチレン共重合体(A)と、エチレンプロピレンジエンモノマー共重合体(B)との質量比(A/B)は、60/40~80/20である。また、絶縁体組成物がエチレンプロピレンジエンモノマー共重合体を含有する場合、金属水酸化物の質量比は、エチレン共重合体及びエチレンプロピレンジエンモノマー共重合体の合計100質量部に対し70~80質量部である。
 また、本発明の絶縁体組成物は、ショアDの硬さが33以上50未満のエチレン共重合体と、アクリルゴムと、金属水酸化物とを含有する。そして、エチレン共重合体(A)と、アクリルゴム(B)との質量比(A/B)は、60/40~80/20である。さらに、絶縁体組成物がアクリルゴムを含有する場合、金属水酸化物の質量比は、エチレン共重合体及びアクリルゴムの合計100質量部に対し60~100質量部である。
 エチレン共重合体はショアDの硬さが33以上50未満のものが用いられる。エチレン共重合体の硬さは、絶縁体組成物を電線の絶縁被覆として用いる場合を考慮して、電線配索時の曲げ応力に耐えることが可能な柔軟性を有しているか否か及びガソリンやエンジンオイル等に対する耐油性を有しているか否かを基準に判断される。そして、エチレン共重合体のショアDの硬さが33未満の場合には耐油性が小さく、50を超える場合には、柔軟なゴム材料を配合しても十分な柔軟性を得ることができない。本発明におけるエチレン共重合体は、ショアDの硬さが33以上50未満の範囲であり、この範囲が電線配索に好適な範囲となっている。
 ここで、絶縁体組成物の硬さは、エチレン共重合体の種類、これに配合されるゴム材料の種類及びこれらの配合比によって変動する。表2は、電線としての強度(耐摩耗性)及び耐油性を満足することを前提として、エチレン共重合体とゴム材料との各種配合比について柔軟性を評価したものである。なお、耐摩耗性及び耐油性(ガソリン)については、後述する測定法に基づき測定した結果である。柔軟性については、ショアDの硬さが32以下であり、かつ、ショアAの硬さが82以下の場合は「○」と評価し、この範囲外の場合は「×」と評価している。
 表2において、「HDPE」は、高密度ポリエチレン(日本ポリエチレン(株)製、商品名「ノバテック(登録商標)HB332R」、ショアD硬さ:68)を示す。「EMA」は、エチレン-メチルアクリレート共重合体(日本ポリエチレン(株)製、商品名「レクスパール(登録商標)EB230X」、ショアD硬さ:37)を示す。「EEA」はエチレン-エチルアクリレート共重合体(日本ポリエチレン(株)製、商品名「レクスパール(登録商標)A4200」、ショアD硬さ:34)を示す。「LDPE」は低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン(株)製、商品名「LD400」、ショアD硬さ:48)を示す。そして、「EPDM」はゴム材料としてのエチレンプロピレンジエンモノマー共重合体であり、商品名「EPT3045H」(三井化学(株)製)を用いている。
 表2から強度及び耐油性を満足し、かつ、柔軟性を満足する樹脂材料とゴム材料との好適な組み合わせは、エチレン共重合体としてはショアDの硬さが33以上50未満のEMA及びEEAであり、ゴム材料としてはEPDMである。そして表2に示すように、エチレン共重合体(A)とEPDM(B)との質量比(A/B)は、60/40~90/10となる。ただ、後述する実施例に示すように、金属水酸化物を添加した場合でも高い柔軟性を得るためには、エチレン共重合体(A)とEPDM(B)との質量比(A/B)は、60/40~80/20とすることが好ましい。
 このようにゴム材料としてEPDM(エチレンプロピレンジエンモノマー共重合体)を用いることにより、ゴム材料がエチレン共重合体と良好になじむことができる。このため、エチレン共重合体により高い耐摩耗性及び耐油性を確保し、ゴム材料により柔軟性を確保した絶縁体組成物を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 次に、EMA又はEEAからなるエチレン共重合体に対し、ゴム材料としてアクリルゴム(ACM)を選択し、表2と同様に強度及び耐油性を満足することを前提とした配合比を検討した。結果を表3に示す。表3の「ACM」としては、商品名「VAMAC-DP」(デュポンエラストマー(株))を用いている。
 表3に示すように、強度及び耐油性を満足し、かつ、柔軟性を満足する場合のエチレン共重合体(A)とACM(B)との質量比(A/B)は、60/40~90/10となる。ただ、後述する実施例に示すように、金属水酸化物を添加した場合でも高い柔軟性を得るためには、エチレン共重合体(A)とACM(B)との質量比(A/B)は、60/40~80/20であることが好ましい。
 このようにゴム材料としてACMを用いることにより、ゴム材料がエチレン共重合体と良好になじむことができる。このため、エチレン共重合体により高い耐摩耗性及び耐油性を確保し、ゴム材料により柔軟性を確保した絶縁体組成物を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 上述のように、本発明の絶縁体組成物は、ショアDの硬さが33以上50未満のエチレン共重合体と、エチレンプロピレンジエンモノマー共重合体又はアクリルゴムを含有するが、さらに難燃性を付与するために難燃剤として金属水酸化物を含有する。
 このような金属水酸化物としては、水酸化マグネシウム(Mg(OH))、水酸化アルミニウム(Al(OH))、水酸化カルシウム(Ca(OH))、塩基性炭酸マグネシウム(mMgCO・Mg(OH)・nHO)、水和珪酸アルミニウム(ケイ酸アルミニウム水和物,Al・3SiO・nHO)、水和珪酸マグネシウム(ケイ酸マグネシウム五水和物,MgSi・5HO)等の水酸基又は結晶水を有する金属化合物の一種又は複数を用いることができる。この中でも金属水酸化物としては、水酸化マグネシウムが特に好ましい。
 ここで、ゴム材料がEPDMの場合には、金属水酸化物の配合比は、エチレン共重合体及びEPDMの合計100質量部に対し70~80質量部であることが好ましい。金属水酸化物が70質量部未満の場合には十分な難燃性を付与することができない恐れがあり、80質量部を超えると電線に必要な柔軟性が得られない恐れがある。
 これに対し、ゴム材料がACMの場合、金属水酸化物の配合比は、エチレン共重合体及びEPDMの合計100質量部に対し60~100質量部であることが好ましい。ゴム材料がEPDMの場合と同様に、60質量部未満の場合には十分な難燃性を付与することができない恐れがあり、100質量部を超えると電線に必要な柔軟性が得られない恐れがある。
 これらの金属水酸化物は樹脂材料への相溶性を考慮して表面処理がなされたものが好ましいが、表面処理がなされなくても物性が悪化しない範囲であれば用いることができる。金属水酸化物への表面処理としては、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、又はステアリン酸、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸、脂肪酸金属塩等を用いて行うことが好ましい。金属水酸化物は単独使用してもよく、複数種を併用してもよい。
 本発明の絶縁体組成物には、以上の必須成分に加えて、本実施形態の効果を妨げない範囲で種々の添加剤を配合することができる。添加剤としては、難燃助剤、酸化防止剤、金属不活性剤、老化防止剤、滑剤、充填剤、補強剤、紫外線吸収剤、安定剤、可塑剤、顔料、染料、着色剤、帯電防止剤、発泡剤等が挙げられる。
 以上のような本発明の絶縁体組成物においては、曲げに対する良好な柔軟性を有するだけなく、高い耐油性及び耐摩耗性を有したものとすることができる。このため、この絶縁体組成物を絶縁被覆として電線に用いることにより、高い柔軟性を有していることから、車両への配索を良好に行うことができる。しかも、本発明の絶縁体組成物は強度が高いことから、耐久性が向上した電線とすることができる。
 図1は本実施形態の被覆電線1の一例を示す。被覆電線1は、金属導体2を絶縁被覆層3で被覆することにより形成されている。
 金属導体2は、1本の素線のみで構成されてもよく、複数本の素線を束ねて構成されたものであってもよい。そして金属導体2は、導体径や導体の材質などについて特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜定めることができる。金属導体2の材料としては、銅、銅合金及びアルミニウム、アルミニウム合金等の公知の導電性金属材料を用いることができる。
 次に、本実施形態の被覆電線の製造方法について説明する。被覆電線1の絶縁被覆層3は、上述の材料を混練することにより調製されるが、その方法は公知の手段を用いることができる。例えば、予めヘンシェルミキサー等の高速混合装置を用いてプリブレンドした後、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールミル等の公知の混練機を用いて混練することにより、絶縁被覆層3を構成する絶縁体組成物を得ることができる。
 そして、本実施形態の被覆電線において、金属導体2を絶縁被覆層3で被覆する方法も公知の手段を用いることができる。例えば、絶縁被覆層3は、一般的な押出成形法により形成することができる。そして、押出成形法で用いる押出機としては、例えば単軸押出機や二軸押出機を使用し、スクリュー、ブレーカープレート、クロスヘッド、ディストリビューター、ニップル及びダイスを有するものを使用することができる。
 そして、絶縁被覆層3の絶縁体組成物を調製する場合には、エチレン共重合体及びゴム材料が十分に溶融する温度に設定された二軸押出機に、エチレン共重合体及びゴム材料を投入する。この際、金属水酸化物、さらには必要に応じて、難燃助剤や酸化防止剤などの他の成分も投入する。そして、エチレン共重合体及びゴム材料等はスクリューにより溶融及び混練され、一定量がブレーカープレートを経由してクロスヘッドに供給される。溶融したエチレン共重合体及びゴム材料等は、ディストリビューターによりニップルの円周上へ流れ込み、ダイスにより導体の外周上に被覆された状態で押し出されることにより、金属導体2の外周を被覆する絶縁被覆層3を得ることができる。
 このような被覆電線1は、良好な柔軟性、並びに高い耐油性及び耐摩耗性を有した絶縁体組成物によって絶縁被覆層3が形成されている。そのため、曲げに対する良好な柔軟性を有すると共に、ガソリン等に対する耐油性及び断線等に対する耐摩耗性を有した電線となる。その結果、被覆電線1は、電気自動車等の車両への配索に好適に用いることができる。
 以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
 以下の実施例では、純銅を金属導体とし、この金属導体に絶縁体組成物を押出成形して被覆することにより被覆電線を作製し、この被覆電線を試験サンプルとして耐油性、耐摩耗性及び難燃性を評価した。なお、被覆電線は、外径が3.70mm、絶縁体組成物からなる絶縁被覆が0.7mmの厚さとなるように作製した。
 耐油性の評価はISO6722に準拠して行った。すなわち、ガソリンへの浸漬前に試験サンプルの外径を測定する。次に、試験サンプルをガソリンに浸漬し、30分放置する。浸漬後、ガソリンから試験サンプルを取り出して表面に付着しているガソリンを拭き取り、浸漬前と同じ箇所で外形を測定する。ガソリンへの浸漬前の外径に対する浸漬後の外径の変化率(浸漬後の外径/浸漬前の外径×100)が15%以下の場合を「○」と評価し、15%を超えた場合を「×」と評価した。
 耐摩耗性の評価は、テープ摩耗性によって評価した。具体的には、長さ900mmの試験サンプルを固定し、JIS R6251に規定する150番Gの摩耗テープを試験サンプルに接触させ、摩耗テープに対して500gの重りを加える。この状態で1500mm/minの速度で磨耗テープを移動させ、試験サンプルが磨耗して金属導体と摩耗テープとが接触するまでの摩耗テープの長さを測定した。接触までの長さが330mm以上を「○」と評価し、330mm未満の場合を「×」と評価した。
 難燃性の評価は、各試験サンプルを45度の角度でドラフト内に設置し、ISO6722に規定される難燃試験を行った。すなわち、金属導体の断面積が2.5mm以下の試験サンプルの場合は、試験サンプルの下端にブンゼンバーナーの内炎部を15秒間接触させた後ブンゼンバーナーから外した。また、金属導体の断面積が2.5mmを超える試験サンプルの場合は、試験サンプルの下端にブンゼンバーナーの内炎部を30秒間接触させた後ブンゼンバーナーから外した。そして、試験サンプルからブンゼンバーナーを外した後、絶縁被覆上の炎が70秒以内に全て消え、試験サンプルの絶縁被覆が燃焼せずに50mm以上残ったものを「○」と評価した。試験サンプルからブンゼンバーナーを外した後に70秒を超えて燃え続けるか、試験サンプルの絶縁被覆の焼け残りが50mm未満のものを「×」と評価した。
[金属水酸化物の添加量]
 エチレン共重合体としてEMA、ゴム材料としてEPDM、金属水酸化物として水酸化マグネシウムを用い、EMAとEPDMの質量比を60:40(質量部)とし、さらに水酸化マグネシウムの添加量を変えた複数の試験サンプルを調製した。そして、これらの試験サンプルについて、金属水酸化物の配合比と難燃性との関係を評価した。つまり、表4に示すように、柔軟性(ショアDの硬さが32以下であり、かつ、ショアAの硬さが82以下)を満足する範囲内で水酸化マグネシウムの配合比を変えて、難燃性の評価を行った。EMA及びEPDMとしては、上述した商品名のものを用い、水酸化マグネシウムとしては、商品名「キスマ(登録商標)5A」(協和化学(株))を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表4に示すように、ゴム材料としてEPDMを使用し、水酸化マグネシウムが70質量部未満の場合には、難燃性が悪化することが分かる。
 さらに、EMAとEPDMの質量比を60:40とし、水酸化マグネシウムの添加量を変えた複数の試験サンプルを調製した。そして、これらの試験サンプルについて、金属水酸化物の配合比と耐摩耗性との関係を評価した。図2ではその評価結果を示す。図2に示すように、ゴム材料としてEPDMを用いた樹脂100質量部に対し水酸化マグネシウムの配合比が80質量部以下の場合には、磨耗テープの長さが330mm以上となり、耐摩耗性に優れていることが分かる。これに対し、水酸化マグネシウムの配合比が80質量部を超える場合には、耐摩耗性が低下することが分かる。
 なお、図2では、EMAとEPDMの質量比を40:60とし、金属水酸化物の配合比を変えた場合の耐摩耗性を評価した結果も示す。図2より、エチレン共重合体たるEMAの配合比が60質量部未満の場合には、十分な耐摩耗性が得られず、車両用電線としての耐久性に劣ることが分かる。
 次に、エチレン共重合体としてEMA、ゴム材料としてACM、金属水酸化物として水酸化マグネシウムを用い、EMAとACMの質量比を60:40(質量部)とし、さらに水酸化マグネシウムの添加量を変えた複数の試験サンプルを調製した。また、エチレン共重合体としてEMA、ゴム材料としてACM、金属水酸化物として水酸化マグネシウムを用い、EMAとACMの質量比を70:30(質量部)とし、さらに水酸化マグネシウムの添加量を変えた複数の試験サンプルも調製した。そして、これらの試験サンプルについて、金属水酸化物の配合比と難燃性との関係を評価した。なお、EMA、ACM及び水酸化マグネシウムは上述した商品名のものを用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表5に示すように、ゴム材料としてACMを使用し、水酸化マグネシウムが60質量部以上の場合には、十分な難燃性が得られることが分かる。しかし、水酸化マグネシウムが140質量部以上の場合には柔軟性が低下してしまう。
 さらに、EMAとACMの質量比を60:40とし、水酸化マグネシウムの添加量を変えた複数の試験サンプルと、EMAとACMの質量比を70:30とし、水酸化マグネシウムの添加量を変えた複数の試験サンプルを調製した。これらの試験サンプルについて、金属水酸化物の配合比と耐摩耗性との関係を評価した。図3ではその評価結果を示す。図3に示すように、ゴム材料としてACMを用いた樹脂100質量部に対し水酸化マグネシウムの配合比が100質量部以下の場合には、磨耗テープの長さが330mm以上となり、耐摩耗性に優れていることが分かる。これに対し、水酸化マグネシウムの配合比が100質量部を超える場合には、耐摩耗性が低下することが分かる。
[エチレン共重合体の硬さ]
 エチレン共重合体として、ショアDの硬さが31のEEA、硬さが34のEEA、硬さが37のEMA及び硬さが45のEMAを準備した。そして、各エチレン共重合体、ゴム材料としてEPDM、金属水酸化物として水酸化マグネシウムを用い、EMAとEPDMの質量比を60:40(質量部)とし、さらに水酸化マグネシウムを80質量部とした試験サンプルを調製した。各試験サンプルの材料及び配合比を表6に示す。
 なお、ショアDの硬さ31のEEAは、商品名「エルバロイ(登録商標)AC2116」(三井・デュポンポリケミカル(株))を用い、ショアDの硬さ34のEEAは、商品名「レクスパール(登録商標)A4200」(日本ポリエチレン(株))を用いた。ショアDの硬さ37のEMAは商品名「レクスパール(登録商標)EB230X」(日本ポリエチレン(株))を用い、ショアDの硬さ45のEMAは商品名「エルバロイ(登録商標)AC1913」(三井・デュポンポリケミカル(株))を用いた。また、EPDMは商品名「EPT3045H」(三井化学(株))を用いた。そして、水酸化マグネシウムは商品名「キスマ(登録商標)5A」(協和化学(株))を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 そして、表6に示す試験サンプルについて、ガソリンに対する耐油性を評価した。図4に示すように、ショアDの硬さが33以上のEMA及びEEAを用いた場合には、耐油性に優れることが分かる。
[ゴム材料の配合比]
 ショアDの硬さ34のEEA、ゴム材料としてのACM又はEPDM、及び水酸化マグネシウムを表7に示す割合で配合して、各試験サンプルを作成した。なお、EEA、ACM、EPDM及び水酸化マグネシウムはいずれも上述した商品名のものを用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 そして、各試験サンプルに対して、柔軟性(ショアDの硬さが32以下であり、かつ、ショアAの硬さが82以下)及び耐油性の評価を行い、評価結果を表7に合わせて示す。表7に示すように、いずれのゴム材料に対してもショアDの硬さ34のEEAを用いた場合、エチレン共重合体80質量部を超え、ゴム材料が20質量部未満の場合には、柔軟性が低下することが分かる。
 特願2013-050542号(出願日:2013年3月13日)の全内容は、ここに援用される。
 以上、本発明を実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。つまり、エチレン共重合体としてのEMA又はEEAは単独で用いてもよく、双方を併用してもよい。また、ゴム材料としてのEPDM及びACMを単独で配合することなく、これらを混合してエチレン共重合体に配合することが可能である。
 本発明の絶縁体組成物は、曲げに対する良好な柔軟性を有するだけなく、高い耐油性及び耐摩耗性を有している。そのため、この絶縁体組成物を絶縁被覆として電線に用いることにより、良好な柔軟性、高い耐油性及び耐摩耗性を有した電線とすることができる。そして、このような電線は耐久性が高く、車両に対して好適に配索することが可能である。
 1 被覆電線
 2 金属導体
 3 絶縁被覆

Claims (3)

  1.  ショアDの硬さが33以上50未満のエチレン共重合体と、エチレンプロピレンジエンモノマー共重合体又はアクリルゴムと、金属水酸化物とを含有し、
     前記エチレン共重合体(A)と、前記エチレンプロピレンジエンモノマー共重合体又はアクリルゴム(B)との質量比(A/B)は、60/40~80/20であり、
     前記エチレンプロピレンジエンモノマー共重合体を含有する場合、前記金属水酸化物の質量比は、前記エチレン共重合体及びエチレンプロピレンジエンモノマー共重合体の合計100質量部に対し70~80質量部であり、
     前記アクリルゴムを含有する場合、前記金属水酸化物の質量比は、前記エチレン共重合体及びアクリルゴムの合計100質量部に対し60~100質量部であることを特徴とする絶縁体組成物。
  2.  前記エチレン共重合体は、エチレン-エチルアクリレート共重合体及びエチレン-メチルアクリレート共重合体の少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項1に記載の絶縁体組成物。
  3.  請求項1又は2に記載の絶縁体組成物と、
     前記絶縁体組成物によって被覆される金属導体と、
     を備えることを特徴とする被覆電線。
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