WO2020032143A1 - 絶縁電線 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an insulated wire, and is particularly suitable for a high-voltage power cable used for an automobile.
- Insulated wires used for vehicles such as automobiles are required to have various properties such as mechanical properties, flame retardancy, heat resistance, and cold resistance, and one of the required properties is smoke emission properties.
- One way to improve the smoke emission characteristics is to increase the conductor cross-section of the insulated wire and reduce the heat generated during energization.
- insulated wires that supply high voltage and large current have a large conductor cross-section from the beginning. They are often designed, and the further increase in the conductor cross-sectional area leads to an increase in the size of the insulated wire, and there are problems such as difficulty in securing a space for disposing the insulated wire and deterioration of fuel efficiency due to an increase in weight.
- Patent Document 1 As a method for reducing the amount of smoke generated during combustion, a method using no halogen as an insulating material used for an insulated wire (Patent Document 1) or a method obtained by polymerizing tetrafluoroethylene and an ⁇ -olefin having 2 to 4 carbon atoms can be used.
- Patent Document 2 A method using a fluorine-containing elastomer composition containing a base polymer containing a tetrafluoroethylene- ⁇ -olefin copolymer.
- a shield layer is provided on the outer periphery of a first insulating layer, and a second insulating layer is further provided.
- a second insulating layer is further provided.
- An object of the present invention is to provide an insulated wire having improved smoke emission characteristics without increasing the conductor cross-sectional area. Another object of the present invention is to provide an insulated wire having excellent smoke-generating characteristics even in an embodiment having a plurality of insulating layers.
- the present inventor has analyzed the smoke emission mechanism of the insulated wire in detail, and found that the volatile components contained in the insulating layer are reduced, and that the behavior of the volatile organic compounds during the reduction treatment of the volatile organic compounds is also reduced. By suppressing the phenomenon of being re-adsorbed to the insulating layer on the inner peripheral side, the conventional problem has been solved.
- the present invention relates to an insulated wire in which an insulating layer is coated around a conductor, and the total remaining amount of the volatile organic compound and the semi-volatile organic compound having a boiling point in the insulating layer in the range of 150 ° C. to 360 ° C. , 1500 ppm or less.
- the present invention relates to an insulated wire in which at least two insulating layers including a first insulating layer and a second insulating layer are coated around a conductor, wherein a boiling point remaining in all the insulating layers is from 150 ° C. to 360 ° C. , And the total remaining amount of the volatile organic compound and the semi-volatile organic compound in the range of 1500 ppm or less.
- the smoke emission characteristics can be improved without increasing the conductor cross-sectional area, and excellent smoke emission characteristics can be obtained even with an insulated wire having a plurality of insulating layers.
- FIG. 1 It is a figure showing the basic structure of the insulated wire of the present invention. It is a figure which shows the aspect which has one example of the insulated wire of this invention which has two or more insulating layers. It is a figure which shows the aspect which has a permeation suppression layer in an example of the insulated wire of this invention. It is a figure which shows the aspect which has a shield layer in an example of the insulated wire of this invention. It is a figure which shows the aspect which has an example of the insulated wire of this invention which has a transmission suppression layer and a shield layer.
- FIG. 1 is an insulated wire of the present invention
- 10 is a conductor
- 12 is an insulating layer.
- the configuration of the present invention is not limited to FIG. 1 and can be changed within the scope of the concept of the present invention.
- a feature of the present invention is that the total remaining amount of volatile organic compounds and semi-volatile organic compounds having a boiling point in the range of 150 ° C. to 360 ° C. in the insulating layer 12 is 1500 ppm or less. is there.
- Volatile organic compound is a generic term for organic compounds having a boiling point of about 50 to 260 ° C. among organic compounds existing in gaseous atmosphere, and semi-volatile organic processed products (SVOC) are organic compounds present in gaseous atmosphere. It is a generic term for those having a boiling point of about 260 to 400 ° C.
- VOC Volatile organic compound
- the smoke emission characteristics of the insulated wire 1 are measured by a test described in the automotive standard JASO D609. Specifically, an insulated wire 1 having a certain length is prepared as a sample, and is kept horizontal in an environment set at a test temperature. Various kinds of DC currents are applied to the sample while changing the current value, and the time until smoke is confirmed is measured. Several types of test temperatures are set, and the relationship between the current value and the smoke start time is determined for each test temperature, and the result is treated as the smoke characteristic of the insulated wire 1.
- the VOC when the VOC remains in the insulating layer 12, the VOC starts to evaporate and scatter before reaching the heat-resistant temperature of the insulating layer 12 or the short-time allowable temperature of the insulated wire 1, and the scattered VOC is visible. Since smoke is generated, there are occasions where smoke generation characteristics deteriorate even if the insulated wire 1 and the insulating layer 12 have high heat resistance.
- insulated wires 1 that require smoke-generating properties often require heat resistance, and the smoke-generating characteristics (smoke temperature) of an electric wire having a heat-resistant temperature of about 150 to 200 ° C. are sufficiently higher than the heat-resistant temperature. Is often required. Therefore, the smoke emission characteristics of the insulated wire 1 can be effectively improved by reducing the VOC having a boiling point of 150 ° C. or higher.
- the residual amount of VOC having a boiling point in the range of 150 ° C. to 360 ° C. is more preferably 1000 ppm or less.
- the present invention can be particularly preferably used when the material constituting the insulating layer 12 contains an organopolysiloxane.
- a silicone rubber excellent in flexibility, insulating property, heat resistance, cold resistance and the like is known.
- silicone rubber is used by compounding and kneading a vulcanizing agent, a pigment, and the like with a silicone rubber compound, and heating and vulcanizing the mixture under predetermined conditions to cure.
- the silicone rubber compound is mainly composed of dimethylpolysiloxane obtained by ring-opening polymerization of a cyclic dimethylsiloxane tetramer (D4). Since this ring-opening polymerization reaction is a reversible reaction, the silicone rubber compound is The so-called low molecular cyclic siloxane remains therein.
- the low molecular cyclic siloxane remains in the insulating layer 12.
- the low-molecular cyclic siloxane is a kind of VOC and is one of the factors that lower the smoke generating characteristics of the insulated wire 1.
- cyclic dimethylsiloxane trimer (D3) to cyclic dimethylsiloxane decamer (D10) are treated as low molecular cyclic siloxane.
- the boiling point of D3 is 134 ° C. under atmospheric pressure
- the boiling point of D4 is 175 ° C. under atmospheric pressure
- the boiling point increases as the molecular weight increases to D5, D6,. It is estimated to be about 360 ° C. under atmospheric pressure. Since the boiling point of D3 is relatively small, most of the insulated wire 1 evaporates during the manufacturing process and the remaining amount is small, but the remaining amount of D4 to D10 is larger than that of D3.
- the low-molecular cyclic siloxane which is one of the factors that lower the smoke generating characteristics of the insulated wire 1, is not limited to cyclic dimethylsiloxane.
- the organic substituent bonded to the silicon atom of the siloxane bond includes not only a methyl group but also an ethyl group, a vinyl group, a phenyl group and the like, and a combination thereof is also optional.
- Factors that lower the smoke generating characteristics of the insulated wire 1 include sublimable substances such as benzoic acid and derivatives of benzoic acid, in addition to low molecular weight cyclic siloxane.
- the total residual amount of the low molecular cyclic siloxanes D4 to D10 having a boiling point in the range of 150 ° C. to 360 ° C. is 1500 ppm or less. Accordingly, the smoke generation characteristics of the insulated wire 1 can be improved.
- the material of the insulating layer 12 containing the organopolysiloxane various types of silicone rubber, a mixture of silicone rubber and other materials, and the like can be used.
- the insulating layer 12 is made of a mixture of silicone rubber and another material, as the mixing ratio of the silicone rubber increases, the residual amount of the low-molecular cyclic siloxane tends to increase and the smoke emission characteristics tend to deteriorate. Even if the ratio is high, the smoke generation characteristics can be improved by setting the total remaining amount of the low-molecular cyclic siloxane having a boiling point in the range of 150 ° C. to 360 ° C. to 1500 ppm or less.
- the total residual amount of low molecular cyclic siloxane having a boiling point in the range of 150 ° C. to 360 ° C. is 1500 ppm or less. This makes it possible to improve the smoke emission characteristics, so that the effect is particularly high when the insulating layer 12 is a single piece of silicone rubber.
- the insulated wire 1 is formed using the insulating layer 12 containing organopolysiloxane, it is preferable that at least one remaining amount of the low molecular cyclic siloxanes D4 to D6 remaining in the insulating layer 12 is 1000 ppm or less. .
- the low-molecular cyclic siloxanes D4 to D6 belong to volatile organic compounds and have a high vapor pressure despite their high boiling points, so that they are relatively easy to volatilize even at room temperature and tend to occupy most of the VOC remaining in the insulating layer 12. is there.
- the remaining amount of at least one of the low-molecular-weight cyclic siloxanes D4 to D6 having such properties is set to 1000 ppm or less, the smoke emission characteristics are improved.
- the effect of improving the smoke emission characteristics can be obtained by setting the residual amount of at least one to 1000 ppm, but from the viewpoint of reducing the total residual amount of the low molecular cyclic siloxane to 1500 ppm or less, It is preferable that the residual amount be 100 ppm or less. Desirably, the total amount of the remaining low molecular cyclic siloxanes D4 to D6 is 100 ppm or less.
- D6 tends to remain in the insulating layer 12 in a relatively large amount. Therefore, it is possible to effectively improve the smoke generation characteristics by intensively reducing the remaining amount of D6. it can. In addition, the residual amount of D4 and D5 tends to decrease with the decrease of the residual amount of D6. By setting the total residual amount of the low-molecular-weight cyclic siloxanes of D4 to D6 to 100 ppm or less, the smoke emission characteristics are further improved. Be improved.
- the total amount of the remaining low molecular cyclic siloxanes D4 to D8 should be 500 ppm or less in view of a practical range of design. It is suitable.
- the residual amount of D8 is reduced intensively, and the residual amount of D7 is concomitantly reduced. By reducing the amount, the smoke generation characteristics of the insulated wire 1 can be more effectively improved.
- the residual amount of the low molecular cyclic siloxane of D8 is set to 300 ppm or less.
- the total amount of the remaining low molecular cyclic siloxanes D4 to D10 is more preferably 400 ppm or less.
- the low-molecular-weight cyclic siloxanes D9 and D10 easily evaporate around 300 ° C., which is the short-term allowable temperature of a general silicone rubber-coated insulated wire defined in JCS (Japan Electric Cable Industries Association) Standard No. 168, Affects the smoke emission characteristics of Considering the residual amount of D9 and D10, the residual amount of the low-molecular-weight cyclic siloxane of D10 is set to 200 ppm or less, and the residual amount of D9 is also reduced. The temperature can be approached to the short-term allowable temperature of the insulated wire, and the smoke emission characteristics can be further improved. Desirably, the total amount of the remaining low molecular cyclic siloxanes D9 and D10 is preferably 300 ppm or less.
- Method 1 The insulated wire 1 is heated at a predetermined temperature for a predetermined time to forcibly evaporate the VOC in the insulating layer 12.
- Method 2 The insulated wire 1 is immersed in a solvent to elute the VOC in the insulating layer 12 into the solvent.
- Method 3 A low VOC type insulating material is used for the insulating layer 12.
- Method 4 A material formed by mixing a material mainly containing organopolysiloxane and a low-VOC type insulating material is used for the insulating layer 12.
- Method 1 can be most preferably used.
- Method 1 is a method that can be used regardless of the type of insulating material, and can be performed using a heating means such as a heating furnace that is industrially easy to handle.
- the insulated wire 1 of the present invention may contain a substance having a property of evaporating and scattering due to a temperature rise in addition to the VOC. Is also preferably reduced.
- a sublimable substance As a substance other than VOC, which has a property of evaporating and scattering due to a temperature rise, a sublimable substance can be mentioned. Since the sublimable substance changes its state from a solid to a gas directly with an increase in temperature, it easily evaporates and scatters, and causes visible smoke like VOC.
- benzoic acid (boiling point: about 249 ° C.) and its derivative are listed as sublimable substances that are likely to be contained in the insulating layer 12.
- Benzoic acid and its derivatives are generated as decomposition products of an organic peroxide used as a reaction initiator when forming an insulating layer 12 made of silicone rubber using peroxide vulcanization having an excellent crosslinking rate. And is contained in the insulating layer 12.
- the main derivatives include 2,4-dichlorobenzoic acid (boiling point: about 200 ° C.) and 4-methylbenzoic acid (boiling point: about 274 ° C.).
- Benzoic acid and its derivatives have a boiling point equivalent to that of VOC and start sublimation at a temperature lower than the boiling point, so that they are included in the smoke generated in the smoke emission characteristic test and act in the direction of deteriorating the smoke emission characteristics.
- the amount of sublimable substances remaining in the insulating layer 12 is reduced, so that the amount of smoke generated from the sublimable substances is reduced.
- the smoke generating characteristics of the insulated wire 1 are improved.
- the remaining amount of the sublimable substance remaining in the insulating layer 12 is smaller than the remaining amount of VOC, and the total remaining amount of VOC whose boiling point in the insulating layer 12 is in the range of 150 ° C. to 360 ° C. If the sum of the remaining amounts of the sublimable substances remaining in the insulating layer 12 is 1500 ppm or less, good smoke emission characteristics can be obtained.
- the total remaining amount of the sublimable substance remaining in the insulating layer 12 is preferably 300 ppm or less.
- Method 1 The insulated wire 1 is heated at a predetermined temperature for a predetermined time to forcibly evaporate the sublimable substance in the insulating layer 12.
- Method 2 The insulated wire 1 is immersed in a solvent to elute the sublimable substance in the insulating layer 12 into the solvent.
- the insulating layer 12 is made of silicone rubber
- the insulating layer 12 made of silicone rubber is formed by a vulcanization method that does not use an organic peroxide (addition vulcanization or the like).
- FIGS. 2 to 5 denote insulated wires of the present invention
- 20 denotes a conductor
- 22 denotes an insulating layer.
- 23 located on the inner peripheral side of the insulated wires 2 to 5 is a first insulating layer
- 24 located on the outer peripheral side of the first insulating layer 23 is a second insulating layer.
- first insulating layer 23 and the second insulating layer 24 show the first insulating layer 23 and the second insulating layer 24 as at least two insulating layers 22, an insulating layer may be further provided.
- Each of the first insulating layer 23 and the second insulating layer 24 may have uniform physical properties in each layer, or may have physical properties that change in the thickness direction and / or the length direction of the insulated wire.
- the present invention is characterized in that the insulated wires 2 to 5 cover at least two insulating layers 22 including a first insulating layer 23 and a second insulating layer 24 around the conductor 20,
- the volatile organic compound having a boiling point in the range of 150 ° C. to 360 ° C. remains in the insulating layer 22 including the layer 23, the second insulating layer 24, and the insulating layer if the insulating layer is included. That is, the total amount of the residual organic compound is 1500 ppm or less. That is, the total remaining amount of VOC whose boiling point is in the range of 150 ° C. to 360 ° C. remaining in the first insulating layer 23 and the residual amount of VOC whose boiling point is in the range of 150 ° C. to 360 ° C.
- the sum of the respective remaining amounts of VOCs whose boiling points are in the range of 150 ° C. to 360 ° C. when the third insulating layer and the fourth insulating layer are included is 1500 ppm or less. It is becoming.
- the smoke generated in the smoke characteristic test can be reduced. Since most of the VOCs that cause the smoke are removed, the smoke emission characteristics are improved.
- the boiling point remaining in each of the first insulating layer 23 and the second insulating layer 24 is in the range of 150 ° C. to 360 ° C. It is preferable that the sum of the remaining amount of a certain VOC is 1000 ppm or less.
- the VOC contained in the outermost second insulating layer 24 is reduced,
- the VOC contained in the located first insulating layer 23 requires a long time to sufficiently reduce due to the presence of the second insulating layer 24.
- the above problem can be solved by providing the second insulating layer 24 after the first insulating layer 23 has been subjected to the VOC reduction processing in advance.
- the VOC reduction processing is performed on the second insulating layer 24,
- a phenomenon occurs in which a part of the VOC detached from the second insulating layer 24 is re-adsorbed to the first insulating layer 23, and the total amount of VOC contained in the insulated wire 2 is not significantly reduced.
- the layer is included in the second insulating layer 24.
- the phenomenon that the VOC is re-adsorbed to the first insulating layer 23 is suppressed, which contributes to the reduction of the total amount of VOC included in the insulated wire 3.
- the permeation suppression layer 26 has a low permeability to VOC contained in the insulating layer and is selected from materials in which adsorption of VOC is suppressed as much as possible.
- Various permeation materials polyethylene, PET (polyethylene terephthalate), Fluorine or the like can be suitably used.
- a crystalline material having a high barrier property against gas is particularly suitable, and PET or a metal material that forms a metal crystal is likely to have many crystalline regions due to its molecular structure.
- metal materials copper and aluminum on which a dense oxide film having a barrier property against gas is formed are preferable.
- a mode in which a tape-shaped member such as a metal foil tape, a resin tape, or a metal-deposited resin tape is wound around the first insulating layer 23 is given.
- a winding method used for electric wires and cables in a mode of winding a tape such as a horizontal winding or a vertical attachment, may be appropriately selected.
- the tape-shaped member When the tape-shaped member is wound around the first insulating layer 23 to provide the permeation suppression layer 26, it is preferable to wind the tape so that the tape is wrapped at 1/6 or more. By winding around 1/6 wrap or more, generation of a gap in the wrap portion is suppressed, and the function of suppressing transmission of VOCs is improved. More preferably, it is wound around 1/4 wrap or more.
- a tape-shaped member is used as the permeation suppression layer 26, it is preferable to use a member made of a solid material from the viewpoint of ensuring low permeability to VOC, but a range in which low permeability to VOC can be maintained. In, a porous material may be used.
- the thickness of the member is not particularly limited. Thickness is preferable from the viewpoint of ensuring low permeability to VOC, but may be thin if low permeability is ensured by material selection, and thinner is preferable from the viewpoint of suppressing the outer diameter of the insulated wire 3.
- the members and modes used as the transmission suppressing layer 26 are not limited to those described above, and various members, materials, and modes can be selected and used within the scope of the technical idea of the present invention.
- a mode in which a coating layer exhibiting low permeability to VOC is provided for example, a metal deposition is provided on the outer periphery of the first insulating layer 23, or a gap existing in the shield layer 28 in FIG.
- a mode in which the material is filled with a material having low permeability and the transmission suppressing layer 26 and the shield layer 28 are also used.
- the present invention is intended for use in high-voltage power cables for automobiles, there is an insulated wire having an embodiment having a shield layer 28 as shown in FIG.
- the electric wire 4 usually has a first insulating layer 23 and a second insulating layer 24.
- the present invention can be particularly suitably used for improving the smoke generation characteristics of the insulated wire 4 having the shield layer 28 as shown in FIG.
- the insulated wire 5 of the present invention is configured by providing both the transmission suppression layer 26 and the shield layer 28, an embodiment in which the transmission suppression layer 26 is provided between the shield layer 28 and the second insulation layer 24 (FIG. 5), or An embodiment in which a transmission suppression layer is provided between the first insulating layer and the shield layer (not shown) can be appropriately selected and used.
- the insulated wires 2 to 5 of the present invention can be particularly preferably used when at least one of the first insulating layer 23 and the second insulating layer 24 contains an organopolysiloxane.
- the insulating layer 22 is made of a mixture of silicone rubber and another material, as the mixing ratio of the silicone rubber increases, the residual amount of the low-molecular cyclic siloxane tends to increase and the smoke emission characteristics tend to deteriorate. Even if the ratio is high, the sum of the residual amount of the low molecular cyclic siloxane having a boiling point in the range of 150 ° C. to 360 ° C. remaining in each of the first insulating layer 23 and the second insulating layer 24 is 1500 ppm or less. By doing so, the smoke emission characteristics can be improved.
- the boiling point remaining in each of the first insulating layer 23 and the second insulating layer 24 is in the range of 150 ° C. to 360 ° C.
- the total remaining amount of the low molecular cyclic siloxanes D4 to D6 remaining in the insulating layer is preferably 100 ppm or less.
- the low molecular cyclic siloxanes of D4 to D6 belong to volatile organic compounds and have a high vapor pressure despite their high boiling points, and therefore have the property of being relatively easily volatilized even at room temperature.
- the smoke emission characteristics are improved.
- the insulated wires 2 to 5 are formed using an insulating layer containing an organopolysiloxane, when the total amount of the remaining low molecular cyclic siloxanes D4 to D8 is set to 500 ppm or less in consideration of a design within a practical range. It is suitable for.
- the smoke emission characteristics of the insulated wires 2 to 5 are improved by intensively reducing the residual amount of these VOCs. It can be more effectively improved.
- the total residual amount of the low-molecular cyclic siloxanes D4 to D10 is more preferably 1000 ppm or less.
- the low-molecular-weight cyclic siloxanes D9 and D10 easily evaporate around 300 ° C., which is the short-term allowable temperature of a general silicone rubber-coated insulated wire defined in JCS (Japan Electric Cable Industries Association) Standard No. 168, Affects the smoke emission characteristics of
- JCS Japanese Cable Industries Association
- the smoke temperature of the insulated wires 2 to 5 approaches the short-term allowable temperature of the silicone rubber-coated insulated wire. And the smoke emission characteristics can be further improved.
- the preferred residual amount of the low-molecular cyclic siloxane described above may be such that when the insulating layer containing the organopolysiloxane is only one layer, the insulating layer satisfies the preferred residual amount.
- the sum of the remaining amounts of the low-molecular cyclic siloxane remaining in each layer is preferably the remaining amount. It is preferred that
- insulated wires 1 to 5 of the present invention have higher smoke emission characteristics than conventional insulated wires as described later.
- Example 1 An insulated wire 1 having a single insulating layer 12 as shown in FIG. 1 was produced. Specifically, first, preparing a child stranded conductors combined stranding annealed copper wire of diameter 0.32 mm 9 present, nineteen this child stranded conductors, twisted concentrically twist structure, the cross-sectional area 15 mm 2 equivalent, .phi.5. One conductor 10 was formed. Next, using an extruder, the outer periphery of the conductor 10 is coated with a silicone rubber serving as the insulating layer 12 to a thickness of 1.0 mm, and then subjected to a heat treatment to crosslink the silicone rubber. An electric wire 1 was obtained.
- the insulated wire 1 was cut into a length of 2000 mm, and heated in a heating furnace in the order of 90 ° C. ⁇ 11 hours and 150 ° C. ⁇ 11 hours to evaporate VOCs in the insulating layer 12 and to insulate the insulated wire of Example 1. 1-1 was obtained.
- the amount of VOC remaining in the insulating layer 12 was measured by the method described below, the total amount of the low-molecular cyclic dimethylsiloxanes D4 to D10 was 987 ppm, of which the total amount of D4 to D6 was 42 ppm and the total amount of D7 and D8 was The total amount of 324 ppm, D9, and D10 was 621 ppm.
- Example 2 The same insulated wire 1 as in Example 1 was cut to a length of 2000 mm, immersed in acetone at room temperature for 3 hours, dried sufficiently at room temperature, and then heated under the same conditions as in Example 1 to obtain a wire of Example 2. An insulated wire 1-2 was obtained.
- the VOC remaining in the insulating layer 12 has a total amount of the low-molecular cyclic dimethylsiloxanes D4 to D10 of 359 ppm, a total amount of D4 to D6 of 25 ppm, a total amount of D7 and D8 of 138 ppm, and a total amount of D9 and D10. It was 196 ppm.
- Example 3 The same insulated wire 1 as in Example 1 was prepared using a silicone rubber whose VOC was reduced by performing a heat treatment at 90 ° C. for 5 hours in advance, and the same VOC reduction treatment as in Example 2 was performed. 3 was obtained.
- the VOC remaining in the insulating layer 12 is such that the total amount of the low-molecular cyclic dimethylsiloxanes D4 to D10 is 198 ppm, of which the total amount of D4 to D6 is 31 ppm, the total amount of D7 and D8 is 33 ppm, and the total amount of D9 and D10 is 134 ppm.
- Example 1 Except that the VOC reduction process was not performed, the same insulated wire as in Example 1 was used as insulated wire 1′-1 of Comparative Example 1.
- the VOC remaining in the insulating layer 12 is such that the total amount of the low-molecular cyclic dimethylsiloxanes D4 to D10 is 10098 ppm, of which the total amount of D4 to D6 is 7430 ppm, the total amount of D7 and D8 is 1909 ppm, and the total amount of D9 and D10 is It was 759 ppm.
- Example 4 Prepare the child stranded conductor of annealed copper wire by twisting 23 pieces of diameter 0.32 mm, 19 present the child stranded conductors, twisted concentrically twist structure, the cross-sectional area 35 mm 2 equivalent, to form the conductor 10 of ⁇ 8.1 .
- the outer periphery of the conductor 10 is coated with a silicone rubber serving as the insulating layer 12 to a thickness of 1.3 mm, and then subjected to a heat treatment to crosslink the silicone rubber. An electric wire 1 was obtained.
- the insulated wire 1 was heated under the same conditions as in Example 1, and the VOC in the insulating layer 12 was evaporated to obtain an insulated wire 1-4 of Example 4.
- the VOC remaining in the insulating layer 12 is such that the total amount of the low-molecular cyclic dimethylsiloxanes D4 to D10 is 951 ppm, of which the total amount of D4 to D6 is 19 ppm, the total amount of D7 and D8 is 318 ppm, and the total amount of D9 and D10 is 614 ppm, which is the same as that in Example 1.
- Example 5 The same insulated wire 1 as in Example 4 was dipped in acetone and heated under the same conditions as in Example 2 to obtain an insulated wire 1-5 of Example 5.
- the VOC remaining in the insulating layer 12 has a total amount of low molecular cyclic dimethylsiloxanes of D4 to D10 of 361 ppm, a total amount of D4 to D6 of 30 ppm, a total amount of D7 and D8 of 94 ppm, and a total amount of D9 and D10. 237 ppm, which is the same as that in Example 2.
- Example 6 The same insulated wire 1 as in Example 4 was prepared using a silicone rubber whose VOC was reduced by performing a heating process at 90 ° C. for 5 hours in advance, and the same VOC reduction process as in Example 3 was performed. Thus, 6 insulated wires 1-6 were obtained.
- the VOC remaining in the insulating layer 12 is such that the total amount of the low-molecular cyclic dimethylsiloxanes D4 to D10 is 201 ppm, the total amount of D4 to D6 is 35 ppm, the total amount of D7 and D8 is 31 ppm, and the total amount of D9 and D10 is 135 ppm, which is a remaining amount equivalent to that of Example 3.
- VOC low molecular cyclic siloxane
- the insulating layer 12 is sampled from the insulated wire and weighed in an amount of 15 mg into a sample tube of the heating / desorption apparatus.
- the generated gas was introduced into a gas chromatograph, and the amounts of benzoic acid and its derivatives were measured in comparison with a calibration curve prepared using a standard sample with a known concentration in advance.
- the heating conditions of the gas chromatography were as follows: holding at 40 ° C for 7 minutes ⁇ heating to 120 ° C at a heating rate of 10 ° C / min ⁇ heating to 270 ° C at a heating rate of 20 ° C / min and holding for 30 minutes.
- Smoke emission characteristics were confirmed with reference to the automotive standard JASO D609. Originally, the relationship between the current value at various temperatures and the smoke onset time is treated as the smoke emission characteristic. However, in the present application, the current is allowed to flow through the insulated wire 1 at room temperature, and the current is increased stepwise to generate smoke. The magnitude of the temperature and the current value of the insulated wire 1 at the time of occurrence of was used as an index of the smoke emission characteristics.
- the specific test method is as follows.
- the insulated wire 1 was cut to a length of 1000 mm, and the insulation layers 12 at both ends were removed by a length of 20 mm to obtain a sample.
- a part for measuring the surface temperature of the insulating layer 12 using a thermocouple was provided at a position 50 mm left from the center of the sample, and a part for measuring the conductor temperature using a thermocouple was provided at 50 mm right from the center of the sample.
- a constant-voltage / constant-current DC power supply is connected to the removed portions of the insulating layer 12 provided at both ends of the insulated wire 1 and a predetermined initial current set according to the conductor cross-sectional area is applied to keep the conductor temperature constant. Leave until it becomes. After the conductor temperature becomes constant, the current value is increased by 10 A every 5 minutes. The conductor temperature and the surface temperature of the insulating layer also increased with an increase in the current value, and the conductor temperature when smoke from the insulating layer 12 was confirmed was recorded as the smoke temperature. Table 2 shows the results of Examples and Comparative Examples.
- Table 2 indicates that the value was below the detection limit, and was not included in the total value of the remaining amount.
- the insulated wire 1'-1 of Comparative Example 1 which had not been subjected to the VOC reduction treatment, emitted smoke at 220A and 210 ° C., but was subjected to the VOC reduction treatment and had a total residual VOC content of 1500 ppm or less.
- Example 2 The insulated wire 1-2 of Example 2, in which the total amount of residual D9 and D10 was reduced to 300 ppm or less by adding a VOC reduction process, emitted smoke at 270 A and 300 ° C., and further improvement in smoke emission characteristics was confirmed.
- the insulated wire 1'-2 of Comparative Example 2 which had not undergone the VOC reduction treatment and had a conductor cross-sectional area larger than the insulated wire 1'-1 of Comparative Example 1 emitted smoke at 380A and 200 ° C. Since the conductor cross-sectional area is larger than that of Comparative Example 1, the temperature rise when the same current is applied becomes more gradual than that of Comparative Example 1, and as a result, the current value that can be conducted until smoke is generated increases. It is thought that it was done.
- the smoke emission characteristic of the insulated wire 1'-2 of Comparative Example 2 was worse than that of the insulated wire 1'-1 of Comparative Example 1.
- the thickness required for the insulating layer 12 increases.
- the outer diameter of the insulating layer 12 increases as the cross-sectional area of the conductor 10 increases, so that the amount of the insulating layer 12 increases.
- the amount of the insulating layer 12 per unit length is about twice that of the insulated wire 1'-1 of Comparative Example 1.
- the smoke temperature Since the conductor temperature when smoke is visually observed is defined as the smoke temperature, the greater the absolute amount of VOC remaining in the sample, the easier smoke is to be visually observed, which tends to be disadvantageous for the smoke characteristic test. Even though the amount of VOC remaining per unit weight of the insulating layer 12 is the same, the absolute amount of VOC remaining in the insulating layer 12 is proportional to the amount of the insulating layer 12, so the insulated wire 1′- It is considered that the absolute amount of VOC remaining in No. 2 is about twice the remaining amount of the insulated wire 1′-1 of Comparative Example 1. As a result, it is considered that the insulated wire 1'-2 of Comparative Example 2 started to emit smoke at a low temperature in measurement.
- the total residual amount of VOC is 1500 ppm or less, particularly the total residual amount of D4 to D6 is 100 ppm or less, and the total residual amount of D7 and D8 is reduced.
- the insulated wire 1-4 of Example 4 which can be said to be 500 ppm or less, smoked at 440 A and 250 ° C., and it was confirmed that the smoke emission characteristics were improved due to the reduction in VOC.
- the amount of benzoic acid and its derivative remaining in the insulated wire 1-4 of Example 4 was greatly reduced as compared with the insulated wire 1′-2 of Comparative Example 2, and the total amount of D4 to D10 remained. Is 1500 ppm or less. In addition, the total remaining amount of benzoic acid and its derivatives is 300 ppm or less. It is considered that in the insulated wire 1-4 of the fourth embodiment, benzoic acid and its derivative, which are sublimable substances, are also reduced during the VOC reduction treatment, which helps to improve the smoke generating characteristics.
- the insulated wire 1-5 of Example 5 in which the total amount of residual D9 and D10 was reduced to 300 ppm or less by adding a VOC reduction treatment step, emitted smoke at 520 A and 300 ° C., and further improvement in smoke emission characteristics was confirmed.
- the smoke emission characteristics were equivalent. From the above results, even if the amount of the insulating layer 12 is increased due to the increase in the cross-sectional area of the conductor 10, if the amount of the low-molecular cyclic siloxane is reduced so that the residual amounts of D9 and D10 are 300 ppm or less, it is necessary and sufficient. It can be said that excellent smoke characteristics can be obtained.
- the smoke temperature of the insulated wire 1-2 of Example 2 and the insulated wire 1-5 of Example 5 are equal. Met. Since the insulated wire 1-5 of Example 5 had the same smoke temperature as the insulated wire 1-2 of Example 2 despite the increase in the amount of the insulating layer 12, the remaining of D9 and D10 By setting the total amount to 300 ppm or less, when the VOC volatilized into the air and scattered, it did not reach a concentration that was visible as smoke, and a smoke temperature independent of the remaining amount of VOC originally contained in the insulated wire 1 was obtained. Conceivable.
- Example 1 has a higher smoke temperature than Comparative Example 2, it can be seen that the cross-sectional area of the conductor 10 was reduced without lowering the safety based on the smoke characteristics. It can be said that it became possible to achieve both the smoke emission characteristics and the small diameter.
- the insulated wire 1 of the present invention is provided with various changes in the configuration and cross-sectional area of the conductor 10 and the thickness and outer diameter of the insulating layer 12 depending on the application and the place of use.
- Example 7 Prepare the child stranded conductor of annealed copper wire was combined 19-ply diameter 0.32 mm, 53 present the child stranded conductors, twisted concentrically twist structure, the cross-sectional area 95 mm 2 equivalent, to form the conductor 20 of .phi.14. Next, using an extruder, the outer periphery of the conductor 20 is coated with a silicone rubber serving as the first insulating layer 23 to a thickness of 1.2 mm, and then heat-treated to crosslink the silicone rubber, and the outer diameter is 16.4 mm. Of the first insulating layer 23 was obtained.
- the conductor 20 coated with the first insulating layer 23 was immersed in acetone at room temperature for 3 hours, dried sufficiently at room temperature, and then heated using a heating furnace in the order of 90 ° C. ⁇ 11 hours and 150 ° C. ⁇ 11 hours. And the VOC in the first insulating layer 23 was evaporated.
- a shield layer 28 is provided on the outer periphery of the first insulating layer 23.
- the shield layer 28 has a braided structure, and a tin-plated soft copper wire having an outer diameter of 0.2 mm is used for the shield wire.
- the outer periphery of the permeation suppression layer 26 is coated with a 1.5 mm-thick silicone rubber to be the second insulating layer 24, and then heat-treated to crosslink the silicone rubber to form a second layer.
- the insulating layer 24 the insulated wire 5 was obtained.
- the outer diameter of the insulated wire 5 finally became 20 mm.
- the insulated wire 5 provided up to the second insulating layer 24 is subjected to the same VOC reduction processing as that of the first insulating layer 23 to reduce the VOC in the second insulating layer 24.
- the insulated wire 5 of the invention was completed.
- the total amount of low molecular cyclic dimethylsiloxanes D4 to D10 was 316 ppm, of which the total amount of D4 to D8 was 124 ppm and the total amount of D4 to D6. The amount was 39 ppm.
- the total amount of the low-molecular-weight cyclic dimethylsiloxanes D4 to D10 was 402 ppm, of which 166 ppm was the total amount of D4 to D8, and the total amount of D4 to D6 was It was 47 ppm.
- the total amount of VOCs remaining in the insulated wire 5 was 718 ppm for the total amount of low molecular weight dimethylsiloxanes D4 to D10, 290 ppm for the total amount of D4 to D8, and 86 ppm for the total amount of D4 to D6.
- the VOC reduction treatment for the second insulating layer 24 was omitted, and the insulated wire of the reference example was used.
- the total amount of low-molecular-weight cyclic dimethylsiloxanes D4 to D10 was 2185 ppm, of which the total amount of D4 to D8 was 1420 ppm, and the total amount of D4 to D8 was 1420 ppm.
- the total amount of D6 was 347 ppm.
- the VOC reduction treatment for the second insulating layer 24 was omitted, and the insulated wire of Reference Comparative Example was used.
- the total amount of the low molecular cyclic dimethylsiloxanes D4 to D10 is 2277 ppm, of which the total amount of D4 to D8 is 1561 ppm and the total amount of D4 to D6 is The total amount of VOCs remaining in the second insulating layer 24 was 2434 ppm, of which the total amount of D4 to D8 was 1660 ppm and the total amount of D4 to D6 was 507 ppm.
- the total amount of the low molecular cyclic dimethylsiloxanes D4 to D10 is 2277 ppm, of which the total amount of D4 to D8 is 1561 ppm and the total amount of D4 to D6 is The total amount of VOCs remaining in the second insulating layer 24 was 2434 ppm, of which the total amount of D4 to D8 was 1660 ppm and the total amount
- the insulated wire of the reference example 1 was subjected to the steps up to the VOC reduction treatment of the first insulating layer 23.
- the VOC remaining in the first insulating layer 23 of the insulated wire of Reference Example 1 the total amount of the low-molecular cyclic dimethylsiloxanes D4 to D10 was 359 ppm, of which the total amount of D4 to D8 was 163 ppm and the total amount of D4 to D6 was It was 25 ppm.
- VOC low molecular cyclic siloxane
- the amount of VOC (low molecular cyclic siloxane) remaining in the insulating layer 22 (the first insulating layer 23 or the second insulating layer 24) of the insulated wires of each of Examples, Comparative Examples, and Reference Examples was determined by gas chromatography using acetone extraction.
- the amount of the low-molecular-weight cyclic dimethylsiloxane of D3 to D10 was measured by the above method.
- the specific method is the same as the measurement method in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2.
- the insulated wire 5 was cut into a length of 1000 mm, and the insulation layers 22 at both ends were removed by a length of 20 mm to obtain a sample.
- a conductor temperature measuring unit using a thermocouple was provided at the center of the sample.
- Table 3 indicates that the value was below the detection limit, and was not included in the total value of the remaining amount.
- the VOCs remaining in the first insulating layer 23 and the second insulating layer 24 of the insulated wire 5 of the seventh embodiment are almost the same as those of the first embodiment, and the smoke temperature is the same as the insulating layer 22 subjected to the VOC reduction treatment. And the result was equal to or higher than that of Reference Example 1 which is an insulated wire having one layer.
- Reference Example 1 which is an insulated wire having one layer.
- smoking was not confirmed at 280 ° C., and when the temperature was further increased, the temperature approached the short-term allowable temperature of 300 ° C., and smoke was generated due to thermal decomposition of the insulating layer itself.
- the smoke temperature was set to 280 ° C. or higher because it could not be clearly distinguished from smoke generated from VOC.
- the amount of VOC remaining in the first insulating layer 23 before and after the VOC reduction processing on the second insulating layer 24 is unchanged, Only the amount of VOC remaining in layer 24 has been reduced. From this result, the presence of the transmission suppressing layer 26 suppresses the phenomenon that a part of the VOC detached from the second insulating layer 24 is re-adsorbed to the first insulating layer 23 during the process of reducing the VOC on the second insulating layer 24. It was confirmed that this contributed to the reduction of the total amount of VOC contained in the insulated wire.
- the VOCs remaining in the first insulating layer 23 and the second insulating layer 24 of the insulated wire of Comparative Example 3 both exceed 1000 ppm, and the VOCs remaining in the first insulating layer 23 and the second insulating layer 24 respectively. Is smaller than in Reference Example 2, but the total amount of VOCs remaining in the first insulating layer 23 and the second insulating layer 24 is almost the same as in Reference Example 2.
- the smoke temperature was also 220 ° C., which was not much different from that of Reference Example 2 which was an insulated wire having one insulating layer 22 not subjected to the VOC reduction treatment.
- the results of the reference comparative example show that although the VOC reduction process was performed on the first insulating layer 23 in advance, the first insulating layer 23 was provided at the stage where the second insulating layer 24 was provided.
- the amount of VOC remaining in the second insulating layer 24 is substantially the same as that in the second insulating layer 24. From this, since the insulated wire of the reference comparative example does not have the permeation suppression layer 26 between the first insulating layer 23 and the second insulating layer 24, the second insulating layer 24 is covered with the second insulating layer in the process of crosslinking. It is considered that the VOC detached from the layer 24 migrated to the first insulating layer 23, and the amount of VOC remaining in the first insulating layer 23 increased.
- the configuration and cross-sectional area of the conductor 20, the thickness and outer diameter of the first insulating layer 23 and the second insulating layer 24, and the mode of the transmission suppressing layer 26 and the shield layer 28, depending on the application and the place of use. are provided with various modifications.
- the above example is merely an example of the present invention, and various changes and applications are possible within the scope of the concept of the present invention.
- the present invention is particularly suitable for high-voltage power cables used in automobiles, electric and electronic equipment, etc., but the application is not limited to these, and in a situation where smoke emission characteristics are required,
- the present invention may be applied to low voltage cables, insulated wires, and the like.
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Abstract
絶縁層に残存する沸点が150℃から360℃の範囲にある揮発性有機化合物と準揮発性有機化合物の残存量合計を1500ppm以下とすることを特徴とする。特に、絶縁層がオルガノポリシロキサンを含有する場合は、D4~D10の低分子環状シロキサンを低減させる。また、導体の周囲に、第1絶縁層と第2絶縁層を含む少なくとも2つの絶縁層を被覆した絶縁電線である場合には、全ての絶縁層に残存する沸点が150℃から360℃の範囲にある揮発性有機化合物と準揮発性有機化合物の残存量合計が、1500ppm以下であることを特徴とする。
Description
本発明は絶縁電線に関するものであり、特に自動車に使用される、高電圧電力ケーブルに好適なものである。
自動車等の車両に使用される絶縁電線は、機械特性、難燃性、耐熱性、耐寒性等、種々の特性が要求されており、要求される特性の1つに発煙特性がある。
昨今は、電気によるモーター駆動を利用した電気自動車、モーター駆動と従来のガソリンエンジン駆動を併用したハイブリッド自動車が登場している。このようなモーター駆動を使用する自動車は、モーター駆動のために高電圧、大電流を供給する必要がある。
高電圧、大電流を供給する絶縁電線は高温となりやすく、一般的に高温環境における絶縁電線の発煙特性は低下する。
高電圧、大電流を供給する絶縁電線は高温となりやすく、一般的に高温環境における絶縁電線の発煙特性は低下する。
発煙特性を改善する手法の1つとして、絶縁電線の導体断面積を増やし、通電時の発熱を減らす方法があるが、高電圧、大電流を供給する絶縁電線は、元から導体断面積が大きく設計されていることが多く、更なる導体断面積の増大は絶縁電線の肥大化を招き、絶縁電線の配設スペースの確保が困難、重量の増加による燃費の悪化と言った問題が存在する。
燃焼時の発煙量を低減する方法としては、絶縁電線に使用する絶縁材料にハロゲンを使用しない方法(特許文献1)や、テトラフルオロエチレンと炭素数2~4のαオレフィンとを重合させて得られるテトラフルオロエチレン-αオレフィン共重合体を含むベースポリマを含有する含フッ素エラストマ組成物を使用する方法(特許文献2)などが知られている。
しかしながら、これらの方法はあくまで絶縁電線の燃焼時という非常事態における発煙量の低減を意図したものであり、燃焼に至る前の安全指標としての意味合いが強い発煙特性の向上に必ずしも寄与するものではない。
また、図2に示したように絶縁層が複数ある場合、絶縁層が一層のみの絶縁電線と比べて、発煙特性が悪化する傾向がある。
自動車向けの高電圧電力ケーブルの一部では、図4に示したように、第1絶縁層の外周にシールド層を設け、さらに第2絶縁層を設けた態様のものも採用されており、このような態様の高電圧電力ケーブルにおいても発煙特性の向上が求められている。
本発明の課題は、導体断面積を増やすことなく発煙特性が改善された絶縁電線を提供することにある。また、複数の絶縁層を有する態様であっても、優れた発煙特性を有する絶縁電線を提供することにある。
本発明者は、絶縁電線の発煙メカニズムを詳細に分析した結果、絶縁層に含まれる揮発性成分を低減することで、また、揮発性有機化合物類の低減処理時における揮発性有機化合物類の挙動に注目し、内周側の絶縁層に再吸着される現象を抑制することで、従来の問題を解決するに至った。
本発明は、導体の周囲に絶縁層を被覆した絶縁電線であって、絶縁層に残存する沸点が150℃から360℃の範囲にある揮発性有機化合物と準揮発性有機化合物の残存量合計が、1500ppm以下であることを特徴とする。
また、本発明は、導体の周囲に、第1絶縁層と第2絶縁層を含む少なくとも2つの絶縁層を被覆した絶縁電線であって、全ての絶縁層に残存する沸点が150℃から360℃の範囲にある揮発性有機化合物と準揮発性有機化合物の残存量合計が、1500ppm以下であることを特徴とする。
本発明によれば、導体断面積を増大させることなく、発煙特性を改善することができ、また、絶縁層を複数有する絶縁電線であっても、良好な発煙特性を得ることができる。
以下、本発明の基本的構成を、添付図面を参照しながら説明する。図1において、1は本発明の絶縁電線、10は導体、12は絶縁層である。なお、本発明の構成は図1に限定されず、本発明の思想の範囲内において変更が可能である。
本発明で特徴的なことは、絶縁層12に残存する沸点が150℃から360℃の範囲にある揮発性有機化合物と準揮発性有機化合物の残存量合計が、1500ppm以下となっていることである。
本発明で特徴的なことは、絶縁層12に残存する沸点が150℃から360℃の範囲にある揮発性有機化合物と準揮発性有機化合物の残存量合計が、1500ppm以下となっていることである。
揮発性有機化合物(VOC)は大気中に気体で存在する有機化合物のうち沸点が50~260℃程度のものの総称、準揮発性有機加工物(SVOC)は大気中に気体で存在する有機化合物のうち沸点が260~400℃程度のものの総称である。
以下、特に断りが無い限り、「VOC」を揮発性有機化合物と準揮発性有機化合物の両者を指す言葉として使用する。
以下、特に断りが無い限り、「VOC」を揮発性有機化合物と準揮発性有機化合物の両者を指す言葉として使用する。
絶縁電線1の発煙特性は、自動車規格JASO D609に記載された試験によって測定される。具体的には、一定の長さの絶縁電線1を試料として準備し、試験温度に設定された環境下で水平に維持する。電流値を変えて何種類かの直流電流を試料に流し、発煙が確認されるまでの時間を測定する。試験温度は何種類か設定され、試験温度ごとに電流値と発煙開始時間の関係を求め、その結果が絶縁電線1の発煙特性として扱われる。
発煙特性試験における発煙は、高温環境下に置かれた絶縁電線1に電流を流し、高温と通電による発熱によって絶縁層12が劣化し、劣化した絶縁層12の材料が目視可能な煙として蒸発・飛散することで発生する。
しかしながら、絶縁層12にVOCが残存している場合、絶縁層12の耐熱温度や、絶縁電線1の短時間許容温度に到達する前にVOCの蒸発・飛散が始まり、飛散したVOCが目視可能な煙となるため、絶縁電線1及び絶縁層12が高い耐熱性を有していたとしても、発煙特性が悪化する場面が存在する。
そのため、絶縁層12に残存するVOCを低減させることで、VOC由来の発煙が低減するため、絶縁層12が本来有する耐熱性に応じた発煙特性を得ることができ、結果として絶縁電線1の発煙特性が向上する。
一般的に発煙特性が要求される絶縁電線1は耐熱性も要求されることが多く、150~200℃程度の耐熱温度を有する電線の発煙特性(発煙温度)は、耐熱温度よりも十分高い温度が要求されることが多い。このため、150℃以上の沸点を有するVOCを低減することで、効果的に絶縁電線1の発煙特性を向上させることができる。
具体的には、沸点が150℃から360℃の範囲にあるVOCの残存量を1500ppm以下とすることで、発煙特性試験において発生する煙の原因となるVOCの大半が除去されるため、発煙特性が向上する。
VOCの残存量の低下に伴って発煙特性が向上する傾向にあるため、より好ましくは沸点が150℃から360℃の範囲にあるVOCの残存量を1000ppm以下とするのが良い。
本発明は、絶縁層12を構成する材料がオルガノポリシロキサンを含有している際に、特に好適に利用できる。
オルガノポリシロキサンを含有する絶縁材料の代表例として、柔軟性、絶縁性、耐熱性、耐寒性等に優れたシリコーンゴムが知られている。通常、シリコーンゴムはシリコーンゴムコンパウンドに加硫剤、顔料などを配合・混錬し、これを所定の条件で加熱、加硫して硬化して使用される。
シリコーンゴムコンパウンドは環状ジメチルシロキサン4量体(D4)を開環重合して得られたジメチルポリシロキサンを主成分とするが、この開環重合反応が可逆的な反応であるために、シリコーンゴムコンパウンド中にはいわゆる低分子環状シロキサンが残存する。
すなわち、絶縁層12を構成する材料がオルガノポリシロキサンを含有している場合は、絶縁層12に低分子環状シロキサンが残存することになる。低分子環状シロキサンはVOCの一種であり、絶縁電線1の発煙特性を下げる要因の一つとなる。
一般的に、環状ジメチルシロキサン3量体(D3)~環状ジメチルシロキサン10量体(D10)が低分子環状シロキサンとして扱われている。環状ジメチルシロキサンにおいて、D3の沸点は大気圧下で134℃、D4の沸点は大気圧下で175℃であり、D5、D6・・・と分子量が増えるにつれて、沸点が増加し、D10の沸点は大気圧下で360℃程度と推測されている。D3の沸点は比較的小さいため絶縁電線1の製造過程で大半が蒸発し、残存量は少ないが、D4~D10についてはD3と比較して残存量が多い。
なお、絶縁電線1の発煙特性を下げる要因の一つである低分子環状シロキサンは、環状ジメチルシロキサンに限定されるものではない。シロキサン結合のケイ素原子に結合する有機置換基はメチル基だけでなく、エチル基、ビニル基、フェニル基等が挙げられ、これらの組み合わせも任意である。
また、絶縁電線1の発煙特性を下げる要因は、低分子環状シロキサンの他に、安息香酸や安息香酸の誘導体等の昇華性物質が挙げられる。
また、絶縁電線1の発煙特性を下げる要因は、低分子環状シロキサンの他に、安息香酸や安息香酸の誘導体等の昇華性物質が挙げられる。
このため、オルガノポリシロキサンを含有する絶縁層12を用いた絶縁電線1において、沸点が150℃から360℃の範囲にあるVOCであるD4~D10の低分子環状シロキサンの残存量合計が、1500ppm以下であることで、絶縁電線1の発煙特性を向上させることができる。
オルガノポリシロキサンを含有する絶縁層12の材料としては、各種のシリコーンゴムや、シリコーンゴムと他の材料の混合物などが使用できる。
絶縁層12をシリコーンゴムと他の材料の混合物とする際、シリコーンゴムの混合割合が増加するほど、低分子環状シロキサンの残存量も増加し発煙特性が悪化する傾向にあるが、シリコーンゴムの混合割合が高いものであっても、沸点が150℃から360℃の範囲にある低分子環状シロキサンの残存量合計を1500ppm以下とすることで、発煙特性を向上させることができる。
本来、低分子環状シロキサンが特に多く残存するシリコーンゴム単体で構成された絶縁層12であっても、沸点が150℃から360℃の範囲にある低分子環状シロキサンの残存量合計を1500ppm以下とすることで、発煙特性を向上させることができるため、絶縁層12がシリコーンゴム単体の場合には、特に効果が高くなる。
オルガノポリシロキサンを含有する絶縁層12を用いて絶縁電線1を構成する場合、絶縁層12に残存するD4~D6の低分子環状シロキサンのうち、少なくとも1つの残存量を1000ppm以下とするのが好ましい。
D4~D6の低分子環状シロキサンは揮発性有機化合物に属し、高沸点にも関わらず蒸気圧が大きいため、室温でも比較的揮発しやすいとともに、絶縁層12に残存するVOCの大半を占める傾向がある。このような性質を有するD4~D6の低分子環状シロキサンのうち、少なくとも1つの残存量を1000ppm以下とすることで発煙特性が改善される。
D4~D6の低分子環状シロキサンのうち、少なくとも1つの残存量を1000ppmとすることで発煙特性の改善効果を得られるが、低分子環状シロキサンの残存量合計を1500ppm以下とする観点から、D6の残存量を100ppm以下とするのが好ましい。望ましくは、D4~D6の低分子環状シロキサンの残存量の合計が100ppm以下とするのがより好ましい。
D4~D6の低分子環状シロキサンのうち、D6は比較的多く絶縁層12に残存する傾向があるため、D6の残存量を集中的に低減させることで、効果的に発煙特性を改善することができる。また、D6の残存量の低減に伴って、D4、D5の残存量も低減する傾向にあり、D4~D6の低分子環状シロキサンの残存量の合計を100ppm以下とすることで発煙特性がより一層改善される。
オルガノポリシロキサンを含有する絶縁層12を用いて絶縁電線1を構成する場合、D4~D8の低分子環状シロキサンの残存量合計を500ppm以下とするのが実用的な範囲の設計を鑑みた場合に好適である。
D4~D6の低分子環状シロキサンに加えて、D7、D8発煙特性試験において特に目視可能な煙となりやすいVOCであるため、D8の残存量を集中的に低下させ、これに付随してD7の残存量も低下させることで、絶縁電線1の発煙特性をより効果的に向上させることができる。
望ましくは、D8の低分子環状シロキサンの残存量を300ppm以下とするのが好ましい。
望ましくは、D8の低分子環状シロキサンの残存量を300ppm以下とするのが好ましい。
オルガノポリシロキサンを含有する絶縁層12を用いて絶縁電線1を構成する場合、さらに好ましくは、D4~D10の低分子環状シロキサンの残存量合計を400ppm以下とするのが良い。
D9、D10の低分子環状シロキサンは、JCS(日本電線工業会)規格168号で定義された一般的なシリコーンゴム被覆絶縁電線の短期許容温度である300℃付近で蒸発しやすくなり、高温域での発煙特性に影響する。D9、D10の残存量も考慮し、D10の低分子環状シロキサンの残存量合計を200ppm以下とし、これに付随してD9の残存量も低下させることで、絶縁電線1の発煙温度をシリコーンゴム被覆絶縁電線の短期許容温度に近づけることができ、発煙特性をより一層向上させることができる。
望ましくは、D9、D10の低分子環状シロキサンの残存量の合計を300ppm以下とするのが好ましい。
望ましくは、D9、D10の低分子環状シロキサンの残存量の合計を300ppm以下とするのが好ましい。
絶縁層12に残存するVOCの残存量を低減させる方法としては、以下の方法が挙げられる。
(方法1)絶縁電線1を所定の温度、時間で加熱して、絶縁層12中のVOCを強制的に蒸発させる。
(方法2)絶縁電線1を溶媒に浸漬させ、絶縁層12中のVOCを溶媒中に溶出させる。
(方法3)低VOCタイプの絶縁材料を絶縁層12に用いる。
(方法4)オルガノポリシロキサンを主とする材料と、低VOCタイプの絶縁材料とを混合して形成した材料を絶縁層12に用いる。
以上述べた方法の中では、方法1が最も好ましく使用することができる。方法1は絶縁材料の種類によらず使用できる方法であるとともに、工業的に取扱いが容易な加熱炉等の加熱手段を用いて行うことができる。
また、本発明の絶縁電線1には、VOC以外にも温度上昇によって蒸発・飛散する性質を有する物質が含まれる場合が存在するため、発煙特性を向上させるためにはVOC以外の物質の残存量も低減するのが好ましい。
VOC以外に温度上昇によって蒸発・飛散する性質を有する物質としては、昇華性の物質が挙げられる。昇華性の物質は温度上昇に伴い、固体から直接気体に状態変化するため、蒸発・飛散しやすく、VOCと同様に目視可能な煙の原因となる。
本発明のような絶縁電線1において、絶縁層12に含まれる可能性の高い昇華性の物質として、安息香酸(沸点:約249℃)とその誘導体が挙げられる。
安息香酸とその誘導体は、架橋速度に優れた過酸化物加硫を使用してシリコーンゴム製の絶縁層12を形成する際、反応開始剤として使用される有機過酸化物の分解生成物として発生し、絶縁層12に含有される。主な誘導体として2,4-ジクロロ安息香酸(沸点:約200℃)、4-メチル安息香酸(沸点:約274℃)が挙げられる。
安息香酸とその誘導体はVOCと同等の沸点を有しているとともに、沸点未満の温度で昇華を開始するため、発煙特性試験において発生する煙に含まれ、発煙特性を悪化させる方向に作用する。
VOCと同様、絶縁層12に残存する昇華性物質を低減させることで、昇華性物質由来の発煙が低減するため、絶縁層12が本来有する耐熱性に応じた発煙特性を得ることができ、結果として絶縁電線1の発煙特性が向上する。
通常、絶縁層12に残存する昇華性物質の残存量は、VOCの残存量と比較して少なく、絶縁層12に残存する沸点が150℃から360℃の範囲にあるVOCの残存量合計と、絶縁層12に残存する昇華性物質の残存量合計の和が1500ppm以下とすれば、良好な発煙特性を得ることができる。
さらに好ましくは、絶縁層12に残存する昇華性物質の残存量合計を300ppm以下とするのが好ましい。
絶縁層12に残存する昇華性物質の残存量を低減させる方法としては、以下の方法が挙げられる。
(方法1)絶縁電線1を所定の温度、時間で加熱して、絶縁層12中の昇華性物質を強制的に蒸発させる。
(方法2)絶縁電線1を溶媒に浸漬させ、絶縁層12中の昇華性物質を溶媒中に溶出させる。
(方法3)絶縁層12をシリコーンゴム製とする場合は、有機過酸化物を使用しない加硫方法(付加加硫など)を用いて、シリコーンゴム製の絶縁層12を形成する。
また、本発明において複数の絶縁層を有する態様について、添付図面を参照しながら説明する。図2~5において、2~5は本発明の絶縁電線、20は導体、22は絶縁層である。絶縁層22のうち、絶縁電線2~5の内周側に位置する23は第1絶縁層、第1絶縁層23よりも外周側に位置する24は第2絶縁層である。なお、本発明の構成は図2~5に限定されず、本発明の思想の範囲内において変更が可能である。図2~5には、少なくとも2つの絶縁層22として、第1絶縁層23、第2絶縁層24を示したが、更に絶縁層を設けてもよい。
第1絶縁層23と第2絶縁層24のそれぞれは、各層内で均一な物性を有するものでも、肉厚方向及び/又は絶縁電線の長さ方向で物性が変化するものでも良い。
第1絶縁層23と第2絶縁層24のそれぞれは、各層内で均一な物性を有するものでも、肉厚方向及び/又は絶縁電線の長さ方向で物性が変化するものでも良い。
本発明で特徴的なことは、絶縁電線2~5が、導体20の周囲に、第1絶縁層23と第2絶縁層24を含む少なくとも2つの絶縁層22を被覆しており、第1絶縁層23と第2絶縁層24、さらに絶縁層を含む場合はそれらの絶縁層も加えた全ての絶縁層22に残存する、沸点が150℃から360℃の範囲にある揮発性有機化合物と準揮発性有機化合物の残存量合計が、1500ppm以下となっていることである。つまり、第1絶縁層23に残存する沸点が150℃から360℃の範囲にあるVOCの残存量合計と、第2絶縁層24に残存する沸点が150℃から360℃の範囲にあるVOCの残存量合計と、さらに第3絶縁層、第4絶縁層を含む場合はそれらの絶縁層に残存する沸点が150℃から360℃の範囲にあるVOCのそれぞれの残存量合計との和が1500ppm以下となっていることである。
第1絶縁層23と第2絶縁層24のそれぞれに残存する、沸点が150℃から360℃の範囲にあるVOCの残存量の和を1500ppm以下とすることで、発煙特性試験において発生する煙の原因となるVOCの大半が除去されるため、発煙特性が向上する。
VOCの残存量の低下に伴って発煙特性が向上する傾向にあるため、より好ましくは、第1絶縁層23と第2絶縁層24のそれぞれに残存する、沸点が150℃から360℃の範囲にあるVOCの残存量の和を1000ppm以下とするのが良い。
また、本発明においては、図3に示したように、第1絶縁層23と第2絶縁層24との間に、沸点が150℃から360℃の範囲にあるVOCに対して低透過性を示す、透過抑制層26を設けるのが好ましい。
絶縁層が2層存在する絶縁電線2に対して上記の方法1や方法2を用いてVOCを低減させる場合、最外層である第2絶縁層24に含まれるVOCは低減されるものの、内側に位置する第1絶縁層23に含まれるVOCは、第2絶縁層24の存在が障害となって、十分に低減するのに時間を要する。
第1絶縁層23に予めVOCの低減処理を施した後、第2絶縁層24を設けることで上記の課題には対応できるが、この場合、第2絶縁層24にVOCの低減処理を施す際に、第2絶縁層24から脱離したVOCの一部が第1絶縁層23に再吸着する現象が発生し、絶縁電線2に含まれるVOCの総量が大きく低減されない場合が存在する。
図3に示したように、第1絶縁層23と第2絶縁層24との間にVOCに対して低透過性を示す、透過抑制層26を設けることで、第2絶縁層24に含まれていたVOCが第1絶縁層23に再吸着される現象が抑制され、絶縁電線3に含まれるVOCの総量の低減に寄与する。
透過抑制層26は、絶縁層に含まれるVOCに対して低透過性を有すると共に、VOCの吸着も極力抑えられた材料から選定され、各種の金属材料や、ポリエチレン、PET(ポリエチレンテレフタラート)、ふっ素などが好適に利用できる。
VOCの透過を抑制する観点では、気体に対する高いバリア性を有する結晶性の材料が特に好適であり、分子構造上、結晶質の領域が多く形成されやすいPETや、金属結晶を形成する金属材料が特に好ましく、金属材料の中では気体に対してバリア性を有する緻密な酸化被膜が形成される銅やアルミニウムが好適である。
VOCの透過を抑制する観点では、気体に対する高いバリア性を有する結晶性の材料が特に好適であり、分子構造上、結晶質の領域が多く形成されやすいPETや、金属結晶を形成する金属材料が特に好ましく、金属材料の中では気体に対してバリア性を有する緻密な酸化被膜が形成される銅やアルミニウムが好適である。
透過抑制層26の設け方の一例として金属箔テープ、樹脂テープ、金属蒸着樹脂テープといったテープ状の部材を第1絶縁層23に巻き付けた態様が挙げられる。巻き付け方は、横巻きや縦添えなど、テープを巻き付ける態様の電線・ケーブル類で使用されている巻き付け方を適宜選択すれば良い。
テープ状の部材を第1絶縁層23に巻き付けて透過抑制層26を設ける場合は、1/6ラップ以上でラップするように巻き付けるのが好ましい。1/6ラップ以上で巻き付けることで、ラップ部における隙間の発生が抑制され、VOCに対する透過抑制機能が向上する。より好ましくは、1/4ラップ以上で巻き付けるのが好ましい。
透過抑制層26としてテープ状の部材を使用する際は、VOCに対する低透過性を確保する観点から、充実材料で構成された部材を使用するのが好ましいが、VOCに対する低透過性を維持できる範囲においては、多孔質材料を使用しても良い。
透過抑制層26としてテープ状の部材を使用する際は、部材の厚さは特に限定されない。VOCに対する低透過性を確保する観点では厚い方が好ましいが、材料選定によって低透過性が確保されている場合は薄くても構わず、絶縁電線3の外径を抑える観点では薄い方が好ましい。
透過抑制層26として用いられる部材、態様は上述したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で、種々の部材、材料、態様を選定して使用することができる。
例えば、第1絶縁層23の外周に金属蒸着を設けるなど、VOCに対して低透過性を示すコーティング層を設けた態様や、後述する図5のシールド層28に存在する隙間をVOCに対して低透過性を示す材料で充填し、透過抑制層26とシールド層28を兼ねさせた態様が挙げられる。
例えば、第1絶縁層23の外周に金属蒸着を設けるなど、VOCに対して低透過性を示すコーティング層を設けた態様や、後述する図5のシールド層28に存在する隙間をVOCに対して低透過性を示す材料で充填し、透過抑制層26とシールド層28を兼ねさせた態様が挙げられる。
本発明は、自動車向けの高電圧電力ケーブル用途を意図したものであるが、本用途の絶縁電線には図4に示したようなシールド層28を有する態様のものも存在し、この態様の絶縁電線4は通常、第1絶縁層23と第2絶縁層24が存在する。
本発明は図4に示すようなシールド層28を有する絶縁電線4の発煙特性の向上に、特に好適に利用できる。
本発明は図4に示すようなシールド層28を有する絶縁電線4の発煙特性の向上に、特に好適に利用できる。
透過抑制層26とシールド層28を共に設けて本発明の絶縁電線5を構成する場合は、シールド層28と第2絶縁層24の間に透過抑制層26を設けた態様(図5)、あるいは第1絶縁層とシールド層との間に透過抑制層を設けた態様(図示割愛)を、適宜選択して使用することができる。
また、本発明の絶縁電線2~5は、第1絶縁層23、第2絶縁層24のうち、少なくとも一方を構成する材料がオルガノポリシロキサンを含有している際に、特に好適に利用できる。
オルガノポリシロキサンを含有する絶縁層を用いた絶縁電線2~5において、第1絶縁層23と第2絶縁層24のそれぞれに残存する、沸点が150℃から360℃の範囲にあるVOCであるD4~D10の低分子環状シロキサンの残存量の和を1500ppm以下とすることで、絶縁電線2~5の発煙特性を向上させることができる。
絶縁層22をシリコーンゴムと他の材料の混合物とする際、シリコーンゴムの混合割合が増加するほど、低分子環状シロキサンの残存量も増加し発煙特性が悪化する傾向にあるが、シリコーンゴムの混合割合が高いものであっても、第1絶縁層23、と第2絶縁層24のそれぞれに残存する沸点が150℃から360℃の範囲にある低分子環状シロキサンの残存量の和を1500ppm以下とすることで、発煙特性を向上させることができる。
本来、低分子環状シロキサンが特に多く残存するシリコーンゴム単体で構成された絶縁層であっても、第1絶縁層23と第2絶縁層24のそれぞれに残存する沸点が150℃から360℃の範囲にある低分子環状シロキサンの残存量の和を1500ppm以下とすることで、発煙特性を向上させることができるため、絶縁層22がシリコーンゴム単体の場合には、特に効果が高くなる。
オルガノポリシロキサンを含有する絶縁層を用いて絶縁電線2~5を構成する場合、絶縁層に残存するD4~D6の低分子環状シロキサンの残存量合計を100ppm以下とするのが好ましい。
D4~D6の低分子環状シロキサンは揮発性有機化合物に属し、高沸点にも関わらず蒸気圧が大きいため、室温でも比較的揮発しやすい性質を有する。このような性質を有するD4~D6の低分子環状シロキサンの残存量合計を100ppm以下とすることで発煙特性が改善される。
オルガノポリシロキサンを含有する絶縁層を用いて絶縁電線2~5を構成する場合、D4~D8の低分子環状シロキサンの残存量合計を500ppm以下とするのが実用的な範囲の設計を鑑みた場合に好適である。
D4~D8の低分子環状シロキサンが、発煙特性試験において特に目視可能な煙となりやすいVOCであるため、これらのVOCの残存量を集中的に低下させることで、絶縁電線2~5の発煙特性をより効果的に向上させることができる。
オルガノポリシロキサンを含有する絶縁層を用いて絶縁電線2~5を構成する場合、さらに好ましくは、D4~D10の低分子環状シロキサンの残存量合計を1000ppm以下とするのが良い。
D9、D10の低分子環状シロキサンは、JCS(日本電線工業会)規格168号で定義された一般的なシリコーンゴム被覆絶縁電線の短期許容温度である300℃付近で蒸発しやすくなり、高温域での発煙特性に影響する。D9、D10の残存量も考慮し、D4~D10の低分子環状シロキサンの残存量合計を1000ppm以下とすることで、絶縁電線2~5の発煙温度をシリコーンゴム被覆絶縁電線の短期許容温度に近づけることができ、発煙特性をより一層向上させることができる。
以上述べた、低分子環状シロキサンの好ましい残存量は、オルガノポリシロキサンを含有する絶縁層が1層のみである場合は、その絶縁層が好ましい残存量を満たしていれば良い。
オルガノポリシロキサンを含有する絶縁層が複数存在する場合は、それぞれの層に残存する低分子環状シロキサンの残存量合計の和、すなわち、絶縁電線全体に残存する低分子環状シロキサンの総量が好ましい残存量となっているのが好ましい。
また詳細は割愛するが、絶縁層が複数層ある場合(絶縁電線2~5)においても、VOC以外の物質、例えば安息香酸とその誘導体である昇華性物質の残存量を低減する効果が見込まれる。
以上述べた本発明の絶縁電線1~5は、後述するように従来の絶縁電線と比較して高い発煙特性を有する。
以下、本発明の実施例を示す。
[実施例1]
図1に示すような単層の絶縁層12を有する絶縁電線1を作製した。
具体的には、まず、直径0.32mmの軟銅線を9本撚り合わせた子撚導体を準備し、この子撚導体を19本、同心撚り構造で撚り合わせ、断面積15mm2相当、φ5.1の導体10を形成した。
次いで、押出成型機を用いて、導体10の外周に、絶縁層12となるシリコーンゴムを肉厚1.0mmで被覆したのち、熱処理を行ってシリコーンゴムを架橋させ、外径7.1mmの絶縁電線1を得た。
図1に示すような単層の絶縁層12を有する絶縁電線1を作製した。
具体的には、まず、直径0.32mmの軟銅線を9本撚り合わせた子撚導体を準備し、この子撚導体を19本、同心撚り構造で撚り合わせ、断面積15mm2相当、φ5.1の導体10を形成した。
次いで、押出成型機を用いて、導体10の外周に、絶縁層12となるシリコーンゴムを肉厚1.0mmで被覆したのち、熱処理を行ってシリコーンゴムを架橋させ、外径7.1mmの絶縁電線1を得た。
次いで、絶縁電線1を長さ2000mmに切断し、90℃×11時間、150℃×11時間の順に加熱炉を用いて加熱し、絶縁層12中のVOCを蒸発させて実施例1の絶縁電線1-1を得た。後述する方法で絶縁層12に残存するVOCの量を測定したところ、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は987ppm、うちD4~D6の合計量が42ppm、D7、D8の合計量が324ppm、D9、D10の合計量が621ppmであった。
[実施例2]
実施例1と同じ絶縁電線1を長さ2000mmに切断し、室温にてアセトンに3時間浸漬させた後、室温で十分に乾燥させた後、実施例1と同じ条件で加熱し実施例2の絶縁電線1-2を得た。絶縁層12に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量が359ppm、うちD4~D6の合計量が25ppm、D7、D8の合計量が138ppm、D9、D10の合計量が196ppmであった。
実施例1と同じ絶縁電線1を長さ2000mmに切断し、室温にてアセトンに3時間浸漬させた後、室温で十分に乾燥させた後、実施例1と同じ条件で加熱し実施例2の絶縁電線1-2を得た。絶縁層12に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量が359ppm、うちD4~D6の合計量が25ppm、D7、D8の合計量が138ppm、D9、D10の合計量が196ppmであった。
[実施例3]
事前に90℃×5時間の加熱処理を行うことでVOCを低減したシリコーンゴムを用いて実施例1と同様の絶縁電線1を作成し、実施例2と同様のVOC低減処理を施し、実施例3の絶縁電線1-3を得た。絶縁層12に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量が198ppm、うちD4~D6の合計量が31ppm、D7、D8の合計量が33ppm、D9、D10の合計量が134ppmであった。
事前に90℃×5時間の加熱処理を行うことでVOCを低減したシリコーンゴムを用いて実施例1と同様の絶縁電線1を作成し、実施例2と同様のVOC低減処理を施し、実施例3の絶縁電線1-3を得た。絶縁層12に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量が198ppm、うちD4~D6の合計量が31ppm、D7、D8の合計量が33ppm、D9、D10の合計量が134ppmであった。
[比較例1]
VOCの低減処理を行っていないことを除いては、実施例1と同じ絶縁電線を、比較例1の絶縁電線1’-1とした。絶縁層12に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量が10098ppm、うちD4~D6の合計量が7430ppm、D7、D8の合計量が1909ppm、D9、D10の合計量が759ppmであった。
VOCの低減処理を行っていないことを除いては、実施例1と同じ絶縁電線を、比較例1の絶縁電線1’-1とした。絶縁層12に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量が10098ppm、うちD4~D6の合計量が7430ppm、D7、D8の合計量が1909ppm、D9、D10の合計量が759ppmであった。
[実施例4]
直径0.32mmの軟銅線を23本撚り合わせた子撚導体を準備し、この子撚導体を19本、同心撚り構造で撚り合わせ、断面積35mm2相当、φ8.1の導体10を形成した。
次いで、押出成型機を用いて、導体10の外周に、絶縁層12となるシリコーンゴムを肉厚1.3mmで被覆したのち、熱処理を行ってシリコーンゴムを架橋させ、外径10.7mmの絶縁電線1を得た。
直径0.32mmの軟銅線を23本撚り合わせた子撚導体を準備し、この子撚導体を19本、同心撚り構造で撚り合わせ、断面積35mm2相当、φ8.1の導体10を形成した。
次いで、押出成型機を用いて、導体10の外周に、絶縁層12となるシリコーンゴムを肉厚1.3mmで被覆したのち、熱処理を行ってシリコーンゴムを架橋させ、外径10.7mmの絶縁電線1を得た。
次いで、絶縁電線1を実施例1と同じ条件で加熱し、絶縁層12中のVOCを蒸発させて実施例4の絶縁電線1-4を得た。絶縁層12に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量が951ppm、うちD4~D6の合計量が19ppm、D7、D8の合計量が318ppm、D9、D10の合計量が614ppmであり、実施例1と同等の残存量である。
[実施例5]
実施例4と同じ絶縁電線1を実施例2と同じ条件でアセトン浸漬、加熱し、実施例5の絶縁電線1-5を得た。絶縁層12に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量が361ppm、うちD4~D6の合計量が30ppm、D7、D8の合計量が94ppm、D9、D10の合計量が237ppmであり、実施例2と同等の残存量である。
実施例4と同じ絶縁電線1を実施例2と同じ条件でアセトン浸漬、加熱し、実施例5の絶縁電線1-5を得た。絶縁層12に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量が361ppm、うちD4~D6の合計量が30ppm、D7、D8の合計量が94ppm、D9、D10の合計量が237ppmであり、実施例2と同等の残存量である。
[実施例6]
事前に90℃×5時間の加熱処理を行うことでVOCを低減したシリコーンゴムを用いて実施例4と同様の絶縁電線1を作成し、実施例3と同様のVOC低減処理を施し、実施例6の絶縁電線1-6を得た。絶縁層12に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量が201ppm、うちD4~D6の合計量が35ppm、D7、D8の合計量が31ppm、D9、D10の合計量が135ppmであり、実施例3と同等の残存量である。
事前に90℃×5時間の加熱処理を行うことでVOCを低減したシリコーンゴムを用いて実施例4と同様の絶縁電線1を作成し、実施例3と同様のVOC低減処理を施し、実施例6の絶縁電線1-6を得た。絶縁層12に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量が201ppm、うちD4~D6の合計量が35ppm、D7、D8の合計量が31ppm、D9、D10の合計量が135ppmであり、実施例3と同等の残存量である。
[比較例2]
VOCの低減処理を行っていないことを除いては、実施例3と同じ絶縁電線を、比較例2の絶縁電線1’-2とした。絶縁層12に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量が10142ppm、うちD4~D6の合計量が7563ppm、D7、D8の合計量が1843ppm、D9、D10の合計量が736ppmであり、比較例1と同等の残存量である。
VOCの低減処理を行っていないことを除いては、実施例3と同じ絶縁電線を、比較例2の絶縁電線1’-2とした。絶縁層12に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量が10142ppm、うちD4~D6の合計量が7563ppm、D7、D8の合計量が1843ppm、D9、D10の合計量が736ppmであり、比較例1と同等の残存量である。
[VOC残存量測定方法]
各実施例、比較例の絶縁電線の絶縁層12に残存するVOC(低分子環状シロキサン)の量は、アセトン抽出によるガスクロマトグラフ法によって測定した。具体的な方法は以下に示す。
各実施例、比較例の絶縁電線の絶縁層12に残存するVOC(低分子環状シロキサン)の量は、アセトン抽出によるガスクロマトグラフ法によって測定した。具体的な方法は以下に示す。
絶縁電線から採取した絶縁層12を細断した後、10mlのサンプル瓶に0.5mg量り取る。
細断した絶縁層12が浸漬するように、サンプル瓶にアセトン5mlを入れ、超音波処理を30分間行ってアセトンへVOCを溶出させた。
VOCが溶出したアセトンを1μl採取し、ガスクロマトグラフへ導入して加熱し、予め濃度既知の標準サンプルを用いて作成しておいた検量線と比較して、D4~D10の低分子環状シロキサンの量を測定した。
ガスクロマトグラフィーの加熱条件は、40℃を1分保持 → 昇温速度10℃/分で80℃まで加熱 → 昇温速度20℃/分で120℃まで加熱 → 昇温速度7℃/分で310℃まで加熱し、10分間保持した。
ガスクロマトグラフィーの加熱条件は、40℃を1分保持 → 昇温速度10℃/分で80℃まで加熱 → 昇温速度20℃/分で120℃まで加熱 → 昇温速度7℃/分で310℃まで加熱し、10分間保持した。
[昇華性物質残存量測定方法]
実施例4、比較例2の絶縁電線に対しては、絶縁層12に残存する昇華性物質(安息香酸とその誘導体)の量を加熱脱着式のガスクロマトグラフ法によって測定した。具体的な方法は以下に示す。
実施例4、比較例2の絶縁電線に対しては、絶縁層12に残存する昇華性物質(安息香酸とその誘導体)の量を加熱脱着式のガスクロマトグラフ法によって測定した。具体的な方法は以下に示す。
絶縁電線から絶縁層12を採取し、加熱脱着装置の試料管に15mg量り取る。
表1に示した条件で加熱脱着装置を作動させ、試料からガスを発生させる。
発生したガスをガスクロマトグラフへ導入し、予め濃度既知の標準サンプルを用いて作成しておいた検量線と比較して、安息香酸とその誘導体の量を測定した。
ガスクロマトグラフィーの加熱条件は、40℃を7分保持 → 昇温速度10℃/分で120℃まで加熱 → 昇温速度20℃/分で270℃まで加熱し、30分保持した。
ガスクロマトグラフィーの加熱条件は、40℃を7分保持 → 昇温速度10℃/分で120℃まで加熱 → 昇温速度20℃/分で270℃まで加熱し、30分保持した。
[発煙特性試験]
自動車規格JASO D609を参考にして発煙特性の確認を行った。本来は様々な温度における電流値と発煙開始時間の関係を整理したものが発煙特性として扱われるが、本願においては、室温で絶縁電線1に電流を流し、段階的に電流値を上昇させて発煙が発生した際における絶縁電線1の温度と電流値の大小を、発煙特性の指標として用いた。
具体的な試験方法は以下の通りである。
自動車規格JASO D609を参考にして発煙特性の確認を行った。本来は様々な温度における電流値と発煙開始時間の関係を整理したものが発煙特性として扱われるが、本願においては、室温で絶縁電線1に電流を流し、段階的に電流値を上昇させて発煙が発生した際における絶縁電線1の温度と電流値の大小を、発煙特性の指標として用いた。
具体的な試験方法は以下の通りである。
(1.試料の準備)
絶縁電線1を長さ1000mmに切断し、両端の絶縁層12を長さ20mm除去したものを試料とした。
試料の中心から左側50mmの位置に、熱電対による絶縁層12の表面温度測定部、試料の中心から右側50mmの位置に、熱電対による導体温度測定部を設けた。
絶縁電線1を長さ1000mmに切断し、両端の絶縁層12を長さ20mm除去したものを試料とした。
試料の中心から左側50mmの位置に、熱電対による絶縁層12の表面温度測定部、試料の中心から右側50mmの位置に、熱電対による導体温度測定部を設けた。
(2.測定環境)
室温(27±5℃)で測定した。
室温(27±5℃)で測定した。
(3.電流印加と発煙温度の記録)
絶縁電線1の両端に設けた絶縁層12の除去部に、定電圧・定電流直流電源装置を接続し、導体断面積に応じて設定された所定の初期電流を通電し、導体温度が一定になるまで放置する。
導体温度が一定になった後、電流値を5分毎に10A上昇させる。電流値の上昇に伴って導体温度と絶縁層表面温度も上昇し、絶縁層12からの発煙が確認された際の導体温度を発煙温度として記録した。
各実施例、比較例の結果を表2に示す。
絶縁電線1の両端に設けた絶縁層12の除去部に、定電圧・定電流直流電源装置を接続し、導体断面積に応じて設定された所定の初期電流を通電し、導体温度が一定になるまで放置する。
導体温度が一定になった後、電流値を5分毎に10A上昇させる。電流値の上昇に伴って導体温度と絶縁層表面温度も上昇し、絶縁層12からの発煙が確認された際の導体温度を発煙温度として記録した。
各実施例、比較例の結果を表2に示す。
表2中の「<5」は検出限界以下であったことを示し、残存量の合計値には含まれていない。
VOCの低減処理を行っていない比較例1の絶縁電線1’-1は、220A、210℃で発煙したのに対し、VOCの低減処理を行い、VOCの残存量合計が1500ppm以下で、特にD4~D6の残存量合計が100ppm以下、D7、D8の残存量合計が500ppm以下となっている実施例1の絶縁電線1-1は、250A、260℃で発煙し、VOCの低減による発煙特性の向上が確認できた。
VOCの低減処理工程を追加し、D9、D10の残存量合計を300ppm以下にした実施例2の絶縁電線1-2は、270A、300℃で発煙し、さらなる発煙特性の向上が確認できた。
VOCの低減処理工程をさらに追加し、D4~D10の残存量合計を200ppm程度にした実施例3の絶縁電線1-3は、270A、300℃で発煙し、実施例2と同等の発煙特性であった。
以上の結果から、D9、D10の残存量合計を300ppm以下とするように低分子環状シロキサンを低減すれば、必要十分な発煙特性が得られると言える。
以上の結果から、D9、D10の残存量合計を300ppm以下とするように低分子環状シロキサンを低減すれば、必要十分な発煙特性が得られると言える。
VOCの低減処理を行っておらず、導体断面積が比較例1の絶縁電線1’-1よりも大きい比較例2の絶縁電線1’-2は、380A、200℃で発煙した。
導体断面積が比較例1よりも増加しているため、同一の電流を印加した際の温度上昇が比較例1よりも緩やかになり、その結果、発煙に至るまでの通電可能な電流値が増加したと考えられる。
導体断面積が比較例1よりも増加しているため、同一の電流を印加した際の温度上昇が比較例1よりも緩やかになり、その結果、発煙に至るまでの通電可能な電流値が増加したと考えられる。
一方、比較例2の絶縁電線1’-2の発煙特性は、比較例1の絶縁電線1’-1よりも悪化するという結果になった。
一般的な絶縁電線では、導体10の断面積の増加に伴い、絶縁層12に必要とされる肉厚が増加する。
また、絶縁層12の肉厚を同一に設計した場合でも、導体10の断面積の増加に伴って絶縁層12の外径も太くなるため、絶縁層12の量は増加する。比較例2の絶縁電線1’-2の場合、比較例1の絶縁電線1’-1と比べて単位長さ当たりの絶縁層12の量は約2倍となっている。
一般的な絶縁電線では、導体10の断面積の増加に伴い、絶縁層12に必要とされる肉厚が増加する。
また、絶縁層12の肉厚を同一に設計した場合でも、導体10の断面積の増加に伴って絶縁層12の外径も太くなるため、絶縁層12の量は増加する。比較例2の絶縁電線1’-2の場合、比較例1の絶縁電線1’-1と比べて単位長さ当たりの絶縁層12の量は約2倍となっている。
発煙が目視で確認された際の導体温度を発煙温度としているため、試料に残存するVOCの絶対量が多いほど、発煙が目視しやすく、発煙特性試験に不利となる傾向がある。絶縁層12の単位重量あたりに残存するVOCの量は同じであっても、絶縁層12に残存するVOCの絶対量は絶縁層12の量に比例するため、比較例2の絶縁電線1’-2に残存するVOCの絶対量は、比較例1の絶縁電線1’-1の残存量の2倍程度になっていると考えられる。その結果、比較例2の絶縁電線1’-2は、測定上、低温で発煙が始まったものと考えられる
比較例2の絶縁電線1’-2に対してVOCの低減処理を行うことでVOCの残存量合計を1500ppm以下、特にD4~D6の残存量合計を100ppm以下、D7、D8の残存量合計を500ppm以下にした態様と言える実施例4の絶縁電線1-4は、440A、250℃で発煙し、VOCの低減による発煙特性の向上が確認できた。
加えて、実施例4の絶縁電線1-4に残存する安息香酸とその誘導体の量は、比較例2の絶縁電線1’-2と比較して大きく低減し、D4~D10の残存量合計との和は1500ppm以下となっている。また、安息香酸とその誘導体の残存量合計が、300ppm以下となっている。実施例4の絶縁電線1-4は、VOCの低減処理の際に昇華性物質である安息香酸とその誘導体も低減され、発煙特性の向上の一助になっていると考えられる。
VOCの低減処理工程を追加し、D9、D10の残存量合計を300ppm以下にした実施例5の絶縁電線1-5は、520A、300℃で発煙し、さらなる発煙特性の向上が確認できた。
さらにVOCの低減処理工程を追加し、D4~D10の残存量を200ppm程度にした実施例6の絶縁電線1-6は、520A、300℃で発煙し、実施例5の絶縁電線1-5と同等の発煙特性であった。
以上の結果から、導体10の断面積の増加に伴う絶縁層12の量の増加があっても、D9、D10の残存量を300ppm以下とするように低分子環状シロキサンを低減すれば、必要十分な発煙特性が得られると言える。
以上の結果から、導体10の断面積の増加に伴う絶縁層12の量の増加があっても、D9、D10の残存量を300ppm以下とするように低分子環状シロキサンを低減すれば、必要十分な発煙特性が得られると言える。
導体10の断面積の違いによる、発煙に至るまでの通電可能な電流値の差は存在するものの、実施例2の絶縁電線1-2と実施例5の絶縁電線1-5の発煙温度は同等であった。
実施例5の絶縁電線1-5が、実施例2の絶縁電線1-2と比較して絶縁層12の量の増加にも関わらず発煙温度が同等であったことから、D9、D10の残存量合計を300ppm以下とすることで、VOCが空気中へ揮発して飛散した際に発煙として目視できる濃度に至らず、絶縁電線1が本来有するVOCの残存量に依存しない発煙温度が得られたと考えられる。
実施例5の絶縁電線1-5が、実施例2の絶縁電線1-2と比較して絶縁層12の量の増加にも関わらず発煙温度が同等であったことから、D9、D10の残存量合計を300ppm以下とすることで、VOCが空気中へ揮発して飛散した際に発煙として目視できる濃度に至らず、絶縁電線1が本来有するVOCの残存量に依存しない発煙温度が得られたと考えられる。
比較例1と実施例1~3を比較すると、約24~43%の発煙特性の向上が確認された。これは導体10の断面積を増加させることなく、絶縁電線1の発熱に対する安全性を向上させることが可能であることを意味しており、本発明によって信頼性の高い絶縁電線1を提供可能になったと言える。
また、実施例1は比較例2よりも高い発煙温度を有することから、発煙特性に基づく安全性を低下させることなく導体10の断面積を減少させたという見方もでき、本発明によって絶縁電線1の発煙特性と細径化の両立が可能になったとも言える。
本発明の絶縁電線1は用途や使用箇所に応じ、導体10の構成や断面積、絶縁層12の肉厚や外径が種々変更されて提供される。
以下に、2つの絶縁層23、24を有する本発明の実施例を示す。
[実施例7]
直径0.32mmの軟銅線を19本撚り合わせた子撚導体を準備し、この子撚導体を53本、同心撚り構造で撚り合わせ、断面積95mm2相当、φ14の導体20を形成した。
次いで、押出成型機を用いて、導体20の外周に、第1絶縁層23となるシリコーンゴムを肉厚1.2mmで被覆したのち、熱処理を行ってシリコーンゴムを架橋させ、外径16.4mmの第1絶縁層23を得た。
直径0.32mmの軟銅線を19本撚り合わせた子撚導体を準備し、この子撚導体を53本、同心撚り構造で撚り合わせ、断面積95mm2相当、φ14の導体20を形成した。
次いで、押出成型機を用いて、導体20の外周に、第1絶縁層23となるシリコーンゴムを肉厚1.2mmで被覆したのち、熱処理を行ってシリコーンゴムを架橋させ、外径16.4mmの第1絶縁層23を得た。
導体20を第1絶縁層23で被覆したものを、室温にてアセトンに3時間浸漬させ、室温で十分に乾燥させた後、90℃×11時間、150℃×11時間の順に加熱炉を用いて加熱し、第1絶縁層23中のVOCを蒸発させた。
次に、第1絶縁層23の外周にシールド層28を設ける。シールド層28は、編組構造であり、シールド素線には、外径0.2mmの錫メッキ軟銅線を使用した。
次いで、シールド層28の外周にアルミニウム蒸着PETテープを巻き、透過抑制層26とした。
続いて、押出成型機を用いて、透過抑制層26の外周に、第2絶縁層24となるシリコーンゴムを肉厚1.5mmで被覆したのち、熱処理を行ってシリコーンゴムを架橋させて第2絶縁層24とすることで、絶縁電線5の態様とした。絶縁電線5の外径は最終的に20mmとなった。
最後に、第2絶縁層24まで設けられた絶縁電線5に対して、第1絶縁層23と同様のVOC低減処理を施し、第2絶縁層24中のVOCを低減させ、図5に示す本発明の絶縁電線5が完成した。
後述する方法で第1絶縁層23に残存するVOCの量を測定したところ、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は316ppm、うちD4~D8の合計量が124ppm、D4~D6の合計量は39ppmであった。
同様に第2絶縁層24に残存するVOCの量を測定したところ、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は402ppm、うちD4~D8の合計量が166ppm、D4~D6の合計量は47ppmであった。
すなわち、絶縁電線5に残存するVOCの総量は、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は718ppm、うちD4~D8の合計量が290ppm、D4~D6の合計量は86ppmであった。
[参考実施例]
実施例7の絶縁電線5において、第2絶縁層24に対するVOC低減処理を割愛したものを、参考実施例の絶縁電線とした。
参考実施例の絶縁電線の第2絶縁層24に残存するVOCの量を測定したところ、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は2185ppm、うちD4~D8の合計量が1420ppm、D4~D6の合計量は347ppmであった。
実施例7の絶縁電線5において、第2絶縁層24に対するVOC低減処理を割愛したものを、参考実施例の絶縁電線とした。
参考実施例の絶縁電線の第2絶縁層24に残存するVOCの量を測定したところ、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は2185ppm、うちD4~D8の合計量が1420ppm、D4~D6の合計量は347ppmであった。
[比較例3]
透過抑制層26を設けていないことを除いては、実施例7と同じ材料、工程で作成した絶縁電線を、比較例3の絶縁電線とした。
比較例3の絶縁電線の第1絶縁層23に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は1403ppm、うちD4~D8の合計量が847ppm、D4~D6の合計量は221ppmであり、第2絶縁層24に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は1300ppm、うちD4~D8の合計量が715ppm、D4~D6の合計量は211ppmであった。
透過抑制層26を設けていないことを除いては、実施例7と同じ材料、工程で作成した絶縁電線を、比較例3の絶縁電線とした。
比較例3の絶縁電線の第1絶縁層23に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は1403ppm、うちD4~D8の合計量が847ppm、D4~D6の合計量は221ppmであり、第2絶縁層24に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は1300ppm、うちD4~D8の合計量が715ppm、D4~D6の合計量は211ppmであった。
[参考比較例]
比較例3の絶縁電線において、第2絶縁層24に対するVOC低減処理を割愛したものを、参考比較例の絶縁電線とした。
参考比較例の絶縁電線の第1絶縁層23に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は2277ppm、うちD4~D8の合計量が1561ppm、D4~D6の合計量は499ppmであり、第2絶縁層24に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は2434ppm、うちD4~D8の合計量が1660ppm、D4~D6の合計量は507ppmであった。
比較例3の絶縁電線において、第2絶縁層24に対するVOC低減処理を割愛したものを、参考比較例の絶縁電線とした。
参考比較例の絶縁電線の第1絶縁層23に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は2277ppm、うちD4~D8の合計量が1561ppm、D4~D6の合計量は499ppmであり、第2絶縁層24に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は2434ppm、うちD4~D8の合計量が1660ppm、D4~D6の合計量は507ppmであった。
[参考例1]
実施例7の絶縁電線5において、第1絶縁層23のVOC低減処理までで工程を終えたものを、参考例1の絶縁電線とした。
参考例1の絶縁電線の第1絶縁層23に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は359ppm、うちD4~D8の合計量が163ppm、D4~D6の合計量は25ppmであった。
実施例7の絶縁電線5において、第1絶縁層23のVOC低減処理までで工程を終えたものを、参考例1の絶縁電線とした。
参考例1の絶縁電線の第1絶縁層23に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は359ppm、うちD4~D8の合計量が163ppm、D4~D6の合計量は25ppmであった。
[参考例2]
実施例7の絶縁電線5において、第1絶縁層23の形成までで工程を終えたもの、すなわち、参考例1からVOC低減処理を割愛したものを、参考例2の絶縁電線とした。
参考例2の絶縁電線の第1絶縁層23に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は2616ppm、うちD4~D8の合計量が1732ppm、D4~D6の合計量は244ppmであった。
実施例7の絶縁電線5において、第1絶縁層23の形成までで工程を終えたもの、すなわち、参考例1からVOC低減処理を割愛したものを、参考例2の絶縁電線とした。
参考例2の絶縁電線の第1絶縁層23に残存するVOCは、D4~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの合計量は2616ppm、うちD4~D8の合計量が1732ppm、D4~D6の合計量は244ppmであった。
[VOC残存量測定方法]
各実施例、比較例、参考例の絶縁電線の絶縁層22(第1絶縁層23、もしくは第2絶縁層24)に残存するVOC(低分子環状シロキサン)の量は、アセトン抽出によるガスクロマトグラフ法によってD3~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの量を測定した。具体的な方法は上記実施例1~6、比較例1、2の測定方法と同様である。
各実施例、比較例、参考例の絶縁電線の絶縁層22(第1絶縁層23、もしくは第2絶縁層24)に残存するVOC(低分子環状シロキサン)の量は、アセトン抽出によるガスクロマトグラフ法によってD3~D10の低分子環状ジメチルシロキサンの量を測定した。具体的な方法は上記実施例1~6、比較例1、2の測定方法と同様である。
[発煙特性試験]
自動車規格JASO D609を参考にして発煙特性の確認を行った。本来は様々な温度における電流値と発煙開始時間の関係を整理したものが発煙特性として扱われるが、本願においては、室温で絶縁電線5に一定値の電流を流し、発煙が発生した際における絶縁電線5の導体温度の大小を、発煙特性の指標として用いた。具体的な試験方法は以下の通りである。
自動車規格JASO D609を参考にして発煙特性の確認を行った。本来は様々な温度における電流値と発煙開始時間の関係を整理したものが発煙特性として扱われるが、本願においては、室温で絶縁電線5に一定値の電流を流し、発煙が発生した際における絶縁電線5の導体温度の大小を、発煙特性の指標として用いた。具体的な試験方法は以下の通りである。
(1.試料の準備)
絶縁電線5を長さ1000mmに切断し、両端の絶縁層22を長さ20mm除去したものを試料とした。
試料の中心に熱電対による導体温度測定部を設けた。
絶縁電線5を長さ1000mmに切断し、両端の絶縁層22を長さ20mm除去したものを試料とした。
試料の中心に熱電対による導体温度測定部を設けた。
(2.測定環境)
室温(27±5℃)で測定した。
室温(27±5℃)で測定した。
(3.電流印加と発煙温度の記録)
絶縁電線5の両端に設けた絶縁層22の除去部に、定電圧・定電流直流電源装置を接続し、900Aの電流を流した。絶縁層22からの発煙が確認された際の導体温度を発煙温度として記録した。
各実施例、比較例、参考例の結果を表3に示す。
絶縁電線5の両端に設けた絶縁層22の除去部に、定電圧・定電流直流電源装置を接続し、900Aの電流を流した。絶縁層22からの発煙が確認された際の導体温度を発煙温度として記録した。
各実施例、比較例、参考例の結果を表3に示す。
表3中の「<5」は検出限界以下であったことを示し、残存量の合計値には含まれていない。
実施例7の絶縁電線5の第1絶縁層23、第2絶縁層24に残存するVOCは、共に参考例1と同程度であり、発煙温度も、VOCの低減処理が施された絶縁層22を1層有する絶縁電線である参考例1と同等以上の結果となった。
なお、実施例7の絶縁電線5は280℃の時点では発煙が確認されず、これ以上温度を上げると短期許容温度である300℃に接近して絶縁層自体の熱分解による発煙が発生し、VOC由来の発煙と明確に区別ができなかったため、発煙温度を280℃以上とした。
なお、実施例7の絶縁電線5は280℃の時点では発煙が確認されず、これ以上温度を上げると短期許容温度である300℃に接近して絶縁層自体の熱分解による発煙が発生し、VOC由来の発煙と明確に区別ができなかったため、発煙温度を280℃以上とした。
また、参考実施例と実施例7のVOC残存量を比較すると、第2絶縁層24に対するVOCの低減処理の前後において、第1絶縁層23に残存するVOCの量に変化が無く、第2絶縁層24に残存するVOCの量のみ減少している。この結果から、透過抑制層26の存在によって、第2絶縁層24に対するVOCの低減処理時に、第2絶縁層24から脱離したVOCの一部が第1絶縁層23に再吸着する現象が抑制され、絶縁電線に含まれるVOCの総量の低減に寄与していることが確認できた。
一方、比較例3の絶縁電線の第1絶縁層23、第2絶縁層24に残存するVOCは、共に1000ppmを越えており、第1絶縁層23、第2絶縁層24のそれぞれに残存するVOCは参考例2よりも少ないものの、第1絶縁層23と第2絶縁層24に残存するVOCの総量は参考例2と同程度である。発煙温度も220℃と、VOCの低減処理が施されていない絶縁層22を1層有する絶縁電線である参考例2と大差が無かった。
また、参考比較例の結果を見ると、予め第1絶縁層23に対してVOCの低減処理を施しているのにも関わらず、第2絶縁層24を設けた段階で、第1絶縁層23に残存するVOCの量が第2絶縁層24と同程度になっている。
このことから、参考比較例の絶縁電線は第1絶縁層23と第2絶縁層24との間に透過抑制層26が無いため、第2絶縁層24の被覆~架橋の過程において、第2絶縁層24から脱離したVOCが第1絶縁層23に移行してしまい、第1絶縁層23に残存するVOCの量が増加してしまったと考えられる。
このことから、参考比較例の絶縁電線は第1絶縁層23と第2絶縁層24との間に透過抑制層26が無いため、第2絶縁層24の被覆~架橋の過程において、第2絶縁層24から脱離したVOCが第1絶縁層23に移行してしまい、第1絶縁層23に残存するVOCの量が増加してしまったと考えられる。
参考比較例と比較例3のVOC残存量を比較すると、参考比較例の絶縁電線に対するVOCの低減処理によって、比較例の絶縁電線のVOCの残存量が低下したことは確認できるが、発煙特性の改善には大きく寄与しない程度の低下である。
このことから、参考比較例の絶縁電線は第1絶縁層23と第2絶縁層24との間に透過抑制層26が無いため、比較例の絶縁電線とするために第2絶縁層24にVOCの低減処理を施す際に、第2絶縁層24から脱離したVOCの一部が第1絶縁層23に再吸着する現象が発生し、絶縁電線に含まれるVOCの総量の低減効果が限定的になってしまったと考えられる。
このことから、参考比較例の絶縁電線は第1絶縁層23と第2絶縁層24との間に透過抑制層26が無いため、比較例の絶縁電線とするために第2絶縁層24にVOCの低減処理を施す際に、第2絶縁層24から脱離したVOCの一部が第1絶縁層23に再吸着する現象が発生し、絶縁電線に含まれるVOCの総量の低減効果が限定的になってしまったと考えられる。
本発明の絶縁電線は用途や使用箇所に応じ、導体20の構成や断面積、第1絶縁層23、第2絶縁層24の肉厚や外径、及び透過抑制層26、シールド層28の態様が種々変更されて提供される。
本出願は、2018年8月9日に出願された日本国特許出願特願2018-150855号、及び、2018年12月28日に出願された日本国特許出願特許2018-247461号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願2018-150855号、及び、日本国特許出願特願2018-247461号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
以上の例は、本発明の一例に過ぎず、本発明の思想の範囲内であれば、種々の変更および応用が可能であり、適宜変更されて供されることは言うまでもない。
本発明は特に、自動車・電気電子機器等に使用される、高電圧電力ケーブルに好適なものであるが、利用用途はこれらに限定されるものでなく、発煙特性が要求される場面においては、低電圧のケーブル、絶縁電線などに本発明を適用しても良い。
本発明は特に、自動車・電気電子機器等に使用される、高電圧電力ケーブルに好適なものであるが、利用用途はこれらに限定されるものでなく、発煙特性が要求される場面においては、低電圧のケーブル、絶縁電線などに本発明を適用しても良い。
1、2、3、4、5 絶縁電線
10、20 導体
12、22 絶縁層
23 第1絶縁層
24 第2絶縁層
26 透過抑制層
28 シールド層
10、20 導体
12、22 絶縁層
23 第1絶縁層
24 第2絶縁層
26 透過抑制層
28 シールド層
Claims (20)
- 導体の周囲に絶縁層を被覆した絶縁電線であって、該絶縁層に残存する沸点が150℃から360℃の範囲にある揮発性有機化合物と準揮発性有機化合物の残存量合計が、1500ppm以下であることを特徴とする絶縁電線。
- 該絶縁層が、オルガノポリシロキサンを含有することを特徴とする、請求項1に記載の絶縁電線。
- 該沸点が150℃から360℃の範囲にある揮発性有機化合物と準揮発性有機化合物が、D4~D10の低分子環状シロキサンであることを特徴とする、請求項2に記載の絶縁電線。
- 該絶縁層に残存するD4~D6の低分子環状シロキサンのうち、少なくとも1つの残存量が1000ppm以下であることを特徴とする、請求項3に記載の絶縁電線。
- 該絶縁層に残存するD4~D8の低分子環状シロキサンの残存量合計が、500ppm以下であることを特徴とする、請求項3または4に記載の絶縁電線。
- 該絶縁層に残存するD4~D10の低分子環状シロキサンの残存量合計が、400ppm以下であることを特徴とする、請求項3~5のいずれか一項に記載の絶縁電線。
- 該絶縁層に残存するD6の低分子環状シロキサンの残存量が100ppm以下であることを特徴とする、請求項3~6の何れか一項に記載の絶縁電線。
- 該絶縁層に残存するD8の低分子環状シロキサンの残存量が300ppm以下であることを特徴とする、請求項3~7の何れか一項に記載の絶縁電線。
- 該絶縁層に残存するD10の低分子環状シロキサンの残存量が、200ppm以下であることを特徴とする、請求項3~8の何れか一項に記載の絶縁電線。
- 該絶縁層に残存する沸点が150℃から360℃の範囲にある揮発性有機化合物と準揮発性有機化合物の残存量合計と、該絶縁層に残存する昇華性物質の残存量合計の和が、1500ppm以下であることを特徴とする絶縁層に残存する、請求項1~9の何れか一項に記載の絶縁電線。
- 該絶縁層に残存する該昇華性物質の残存量合計が、300ppm以下であることを特徴とする、請求項10に記載の絶縁電線。
- 該昇華性物質は、安息香酸、または安息香酸の誘導体であることを特徴とする、請求項10または11に記載の絶縁電線。
- 導体の周囲に、第1絶縁層と第2絶縁層を含む少なくとも2つの絶縁層を被覆した絶縁電線であって、
全ての該絶縁層に残存する沸点が150℃から360℃の範囲にある揮発性有機化合物と準揮発性有機化合物の残存量合計が、1500ppm以下であることを特徴とする絶縁電線。 - 該第1絶縁層と該第2絶縁層との間に、該沸点が150℃から360℃の範囲にある揮発性有機化合物と準揮発性有機化合物に対して低透過性を示す、透過抑制層が設けられていることを特徴とする、請求項13に記載の絶縁電線。
- 該第1絶縁層と該第2絶縁層との間に、シールド層が設けられていることを特徴とする、請求項13または14に記載の絶縁電線。
- 該第1絶縁層と該第2絶縁層の少なくとも一方が、オルガノポリシロキサンを含有することを特徴とする、請求項13~15の何れか一項に記載の絶縁電線。
- 該沸点が150℃から360℃の範囲にある揮発性有機化合物と準揮発性有機化合物が、D4~D10の低分子環状シロキサンであることを特徴とする、請求項16に記載の絶縁電線。
- 該オルガノポリシロキサンを含有する該絶縁層に残存するD4~D6の低分子環状シロキサンの残存量合計が100ppm以下であることを特徴とする、請求項17に記載の絶縁電線。
- 該オルガノポリシロキサンを含有する該絶縁層に残存するD4~D8の低分子環状シロキサンの残存量合計が、500ppm以下であることを特徴とする、請求項17または18に記載の絶縁電線。
- 該オルガノポリシロキサンを含有する該絶縁層に残存するD4~D10の低分子環状シロキサンの残存量合計が、1000ppm以下であることを特徴とする、請求項17~19のいずれか一項に記載の絶縁電線。
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