【解決手段】絶縁電線1は、導体2と、導体2の外周を被覆する絶縁体3とを有している。絶縁体3は、塩素含有樹脂と、塩素含有主鎖ポリマーに不飽和アルコキシシラン化合物がグラフトされてなるシラングラフトマーとを含む組成物より構成されている、または、該組成物の水架橋体より構成されている。
上記塩素含有主鎖ポリマーは、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、塩素化ブチルゴム、エピクロロヒドリンゴム、および、クロロプレンゴムからなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の絶縁電線。
上記不飽和アルコキシシラン化合物は、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、および、アリルトリブトキシシランからなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の絶縁電線。
上記組成物は、上記塩素含有樹脂100質量部に対して上記シラングラフトマーを1質量部〜100質量部含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の絶縁電線。
上記組成物は、フィラーを含有しており、かつ、上記塩素含有樹脂100質量部に対して上記シラングラフトマーを1質量部〜180質量部含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の絶縁電線。
【発明を実施するための形態】
【0012】
上記絶縁電線において、導体には、例えば、絶縁電線の柔軟性向上等の観点から、複数本の金属素線が撚り合わされてなる金属撚り線などを用いることができる。金属撚り線は、複数本の金属素線が一括で撚り合わされていてもよいし、複数回に分けて撚り合わされていてもよい。金属撚り線は、具体的には、複数本の金属素線が撚り合わされてなる副金属撚り線がさらに複数本撚り合わされてなる構成とすることができる。この場合には、導体断面積が比較的大きくなった場合でも、導体中に隙間が多く形成されるため、絶縁電線の柔軟性向上に有利である。上記導体を構成する金属(合金含む)としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を例示することができる。
【0013】
導体の導体断面積は、上記作用効果を十分に発揮できるなどの観点から、好ましくは3mm
2〜50mm
2、より好ましくは5mm
2〜50mm
2の範囲内から選択することができる。
【0014】
上記絶縁電線において、絶縁体は、塩素含有樹脂と、シラングラフトマーとを含む組成物より構成されている、または、上記組成物の水架橋体より構成されている。
【0015】
塩素含有樹脂は、分子内に塩素原子を含有する樹脂である。塩素含有樹脂としては、具体的には、塩化ビニル樹脂、塩素化ポリエチレンなどを例示することができる。これらは1種または2種以上併用することができる。塩化ビニル樹脂としては、具体的には、ポリ塩化ビニル、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体に塩化ビニルがグラフト重合されたグラフト共重合体などが挙げられる。
【0016】
市販品の塩素含有樹脂としては、具体的には、大洋塩ビ社製のリューロン、TE−650、TE−800、TE−1050、TE−1300、TG−100、TH−500、TH−640、TH−700、TH−800、TH−1000、TH−1300、TH−1700、TH−2500、TH−3800、昭和電工社製のエラスレン、信越化学社製のTK−500、TK−600、TK−700、TK−800、TK−1000、TK−1700E、TK−2000E、TK−2500LS、GR−800T、GR−1300T、GR−1300Sなどを挙げることができる。
【0017】
シラングラフトマーは、塩素含有主鎖ポリマーに不飽和アルコキシシラン化合物がグラフトされてなる。シラングラフトマーは、1種または2種以上併用することができる。
【0018】
シラングラフトマーにおける塩素含有主鎖ポリマーは、分子内に塩素原子を含有している。塩素含有主鎖ポリマーとしては、具体的には、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、塩素化ブチルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロプレンゴムなどを挙げることができる。これらは1種または2種以上併用することができる。塩素含有主鎖ポリマーは、ランダム共重合体、ブロック共重合体のいずれであってもよい。これら塩素含有主鎖ポリマーを用いた場合には、絶縁体の柔軟性向上を確実なものとすることができる。また、シラングラフトマーの分子量を大きくしやすいため、シラングラフトマーのブルーミングや他の絶縁電線が有する絶縁体へのシラングラフトマーの移行を抑制しやすい。
【0019】
クロロスルホン化ポリエチレンは、1種または2種以上併用することができる。クロロスルホン化ポリエチレンは、例えば、ポリエチレン主鎖の水素原子の一部がアルキル基に置換されていてもよい。市販品のクロロスルホン化ポリエチレンとしては、具体的には、東ソー社製のTOSO−CSM TS−430、TS−530、TS−830、TS−930、TS−320、extos ET−8010、ET−8510などを挙げることができる。
【0020】
塩素化ポリエチレンは、1種または2種以上併用することができる。市販品の塩素化ポリエチレンとしては、具体的には、昭和電工社製のエラスレン301MA、301A、351A、401A、303A、252B、303B、104Bなどを挙げることができる。
【0021】
塩素化ブチルゴムは、1種または2種以上併用することができる。市販品の塩素化ブチルゴムとしては、具体的には、JSR社製のJSR CHLOROBUTYL1066、JSR CHLOROBUTYL1068などを挙げることができる。
【0022】
エピクロロヒドリンゴムは、1種または2種以上併用することができる。エピクロロヒドリンゴムは、単独重合体であってもよいし、二元共重合体、三元共重合体等の多元共重合体であってもよい。また、エピクロロヒドリンゴムは、変性されていてもよい。エピクロロヒドリンゴムとしては、具体的には、エピクロロヒドリン単独重合体、エピクロロヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体、アリルグリシジルエーテル変性エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合体などを挙げることができる。市販品のエピクロロヒドリンゴムとしては、具体的には、ダイソー社製のエピクロマーH、エピクロマーH50、エピクロマーC、エピクロマーC55、エピクロマーD、エピクロマーCG、エピクロマーCG102、日本ゼオン社製のHydrinH75、HydrinH1100、HydrinC2000、HydrinT3100などを挙げることができる。
【0023】
クロロプレンゴムは、1種または2種以上併用することができる。クロロプレンゴムは、単独重合体であってもよいし、二元共重合体、三元共重合体等の多元共重合体であってもよい。クロロプレンゴムは、例えば、メルカプタン化合物、キサントゲン酸化物、硫黄などによって変性されていてもよい。市販品のクロロプレンゴムとしては、具体的には、東ソー社製のスカイプレンB−30、B−31、B−5、B−10、TSR−41、TSR−42、E−20、E−33、R−22、R−10、電気化学工業社製のデンカクロロプレンM−30、M−31、S−40、EM−40、ES−40、DCR−30、昭和電工社製のショウプレンGS、W、WXJ、WB、WK、TWなどを挙げることができる。
【0024】
シラングラフトマーの塩素含有主鎖ポリマーにグラフトされる不飽和アルコキシシラン化合物は、不飽和モノアルコキシシラン化合物、不飽和ジアルコキシシラン化合物、不飽和トリアルコキシシラン化合物のいずれであってもよい。また、これらは1種または2種以上併用することができる。不飽和アルコキシシラン化合物としては、より具体的には、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルトリブトキシシランなどを挙げることができる。これらは1種または2種以上併用することができる。これらは、比較的入手が容易であり、シラノール縮合触媒の存在下にてシラングラフトマー同士を水架橋させやすい。そのため、これらを用いた場合には、上記組成物の水架橋体が得やすくなる利点がある。
【0025】
なお、シラングラフトマーは、例えば、塩素含有主鎖ポリマーと不飽和アルコキシシラン化合物と有機過酸化物との混合物を、150℃〜160℃程度の温度で5分〜10分程度加熱することにより得ることができる。
【0026】
この際、有機過酸化物としては、具体的には、ジ−t−ヘキシルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、n−ブチル4,4−ジ(t−ブチルパーオキシ)バレレート、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンなどを挙げることができる。これらは1種または2種以上併用することができる。市販品の有機過酸化物としては、具体的には、日油社製のパーヘキシルD、パークミルD、パーヘキサV、パーブチルD、パーブチルC、パーヘキサ25Bなどを挙げることができる。
【0027】
上記絶縁電線において、上記組成物の水架橋体より絶縁体を構成する場合、上記組成物にシラノール縮合触媒を含有させることにより、組成物と水分との接触によってシラングラフトマー同士を架橋させることができる。シラノール縮合触媒としては、具体的には、ジブチル錫ジラウレート、酢酸第一錫、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクトエート、ナフテン酸鉛、カプリル酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、チタン酸テトラブチルエステル、ステアリン酸鉛、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム等の有機金属化合物などを挙げることができる。これらは1種または2種以上併用することができる。
【0028】
上記絶縁電線において、上記組成物は、塩素含有樹脂100質量部に対してシラングラフトマーを1質量部〜100質量部含有することができる。この場合には、絶縁体が、適度な柔軟性を有するとともに優れた耐摩耗性を発揮することができる。
【0029】
上記組成物におけるシラングラフトマーの含有量は、柔軟性と耐摩耗性とのバランス等の観点から、好ましくは0.3質量部以上、より好ましくは3質量部以上、さらに好ましくは5質量部以上、さらにより好ましくは7質量部以上、さらにより一層好ましくは10質量部以上とすることができる。また、上記組成物におけるシラングラフトマーの含有量は、柔軟性と耐摩耗性とのバランス等の観点から、好ましくは98質量部以下、より好ましくは95質量部以下、さらに好ましくは90質量部以下とすることができる。
【0030】
上記絶縁電線において、上記組成物は、他にも、ポリオレフィン樹脂等を含有することができる。ポリオレフィン樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−エチルアクリレート共重合体(EEA)などを挙げることができる。また、上記組成物は、上述した作用効果を損なわない範囲内であれば、フィラー、酸化防止剤、老化防止剤、銅害防止剤、顔料などの各種の添加剤が1種または2種以上添加されていてもよい。
【0031】
上記絶縁電線において、例えば、上記組成物が、上述した作用効果を損なわない範囲内でフィラーを適量含む場合には、耐摩耗性の向上に有利である。この場合、上記組成物におけるシラングラフトマーの含有量の上限は、塩素含有樹脂100質量部に対して180質量部以下、好ましくは170質量部以下、さらに好ましくは160質量部以下、さらにより好ましくは150質量部以下、さらにより一層好ましくは140質量部以下の範囲まで拡大させることができる。この際、上記組成物におけるフィラーの含有量は、具体的には、柔軟性向上と耐摩耗性向上とのバランスなどの観点から、塩素含有樹脂100質量部に対して1〜30質量部、好ましくは3〜20質量部、より好ましくは5〜15質量部の範囲内とすることができる。
【0032】
上記フィラーとしては、例えば、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウムなどを例示することができる。これらは1種または2種以上併用することができる。また、上記フィラーは、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセンなどのα−オレフィンの単独重合体または共重合体あるいはこれらの混合物や、シランカップリング剤などの表面処理剤によって表面処理されていてもよい。
【0033】
フィラーの平均粒径は、好ましくは0.01〜20μm、より好ましくは0.02〜10μm、さらに好ましくは0.03〜8μmの範囲内とすることができる。フィラーの平均粒径を0.01μm以上とすることにより、フィラーの二次凝集による機械特性の低下を抑制しやすくなる。また、フィラーの平均粒径を20μm以下とすることにより、絶縁体の外観不良が生じ難くなる。なお、上記平均粒径は、レーザー回折・散乱法により測定した体積基準の累積度数分布が50%を示すときの粒子径(直径)d50である。
【0034】
市販品の炭酸カルシウムとしては、具体的には、白石カルシウム社製の白艶華CC、白艶華CCR、白艶華DD、Vigot10、Vigot15、白艶華Uなどを挙げることができる。市販品の酸化マグネシウムとしては、具体的には、宇部マテリアルズ社製のUC95S、UC95M、UC95Hなどを挙げることができる。市販品の水酸化マグネシウムとしては、具体的には、宇部マテリアルズ社製のUD−650−1、UD−653などを挙げることができる。
【0035】
上記絶縁電線において、絶縁体の厚みは、絶縁電線の柔軟性向上と耐摩耗性等の電線特性の確保とのバランスなどの観点から、好ましくは0.1mm〜3mm、より好ましくは0.2mm〜2.5mmの範囲内から選択することができる。
【0036】
上記絶縁電線は、自動車等の車両、電子・電気機器に使用することができる。より具体的には、上記絶縁電線は、ハイブリッド車や電気自動車等に用いられるパワーケーブル等に好適に適用することができる。
【0037】
なお、上述した各構成は、上述した各作用効果等を得るなどのために必要に応じて任意に組み合わせることができる。
【実施例】
【0038】
(実施例1)
図1に示すように、本例の絶縁電線1は、導体2と、導体2の外周を被覆する絶縁体3とを有している。絶縁体3は、塩素含有樹脂と、塩素含有主鎖ポリマーに不飽和アルコキシシラン化合物がグラフトされてなるシラングラフトマーとを含む組成物より構成されている、または、該組成物の水架橋体より構成されている。
【0039】
本例では、導体2は、複数本の金属素線(不図示)が撚り合わされてなる副金属撚り線20がさらに複数本撚り合わされて構成されている。金属素線は、具体的には、軟銅線である。また、塩素含有主鎖ポリマーは、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、塩素化ブチルゴム、エピクロロヒドリンゴム、および、クロロプレンゴムからなる群より選択される少なくとも1種である。
【0040】
以下、絶縁体の構成が異なる絶縁電線の試料を複数作製し、各種評価を行った。その実験例について説明する。
【0041】
(実験例)
−材料の準備−
絶縁体の材料として以下のものを準備した。
・塩化ビニル樹脂(1)[信越化学社製、「TK−1000」]
・塩化ビニル樹脂(2)[信越化学社製、「TK−1700E」]
・塩化ビニル樹脂(3)[大洋塩ビ社製、「TE−1050」]
・塩化ビニル樹脂(4)[大洋塩ビ社製、「TH−1700」]
・シラングラフトマー(1)
クロロスルホン化ポリエチレン[東ソー社製、「TOSO−CSM TS−430」]100質量部と、ビニルトリメトキシシラン[信越化学社製、「KBM−1003」]3質量部と、有機過酸化物[日油社製、「パークミルD」]0.1質量部とをバンバリーミキサーを用いて十分に混練した後、160℃にて10分間加熱した。これにより、クロロスルホン化ポリエチレンにビニルトリメトキシシランがグラフトされてなるシラングラフトマー(1)を得た。
・シラングラフトマー(2)
塩素化ブチルゴム[JSR社製、「JSR CHLOROBUTYL1066」]100質量部と、ビニルトリエトキシシラン[信越化学社製、「KBE−1003」]3質量部と、有機過酸化物[日油社製、「パーヘキシルD」]0.2質量部とをバンバリーミキサーを用いて十分に混練した後、160℃にて10分間加熱した。これにより、塩素化ブチルゴムにビニルトリエトキシシランがグラフトされてなるシラングラフトマー(2)を得た。
・シラングラフトマー(3)
エピクロロヒドリンゴム[ダイソー社製、「エピクロマーH」]100質量部と、アリルトリメトキシシラン[東レダウコーニングシリコーン社製、「Z6825」]5質量部と、有機過酸化物[日油社製、「パーヘキサV」]0.5質量部とをバンバリーミキサーを用いて十分に混練した後、160℃にて10分間加熱した。これにより、エピクロロヒドリンゴムにアリルトリメトキシシランがグラフトされてなるシラングラフトマー(3)を得た。
・無機フィラー(炭酸カルシウム)[白石カルシウム社製、「白艶華DD」]
・シラノール縮合触媒(ジブチル錫ジラウレート)
・DINP(フタル酸ジイソノニル)
・DOP(フタル酸ジオクチル)
【0042】
―絶縁電線の作製―
軟銅線を9本拠り合わせてなる軟銅撚り線をさらに19本撚り合わせることにより、導体を準備した。なお、導体径は、5.3mm、導体断面積は、15mm
2である。
【0043】
次いで、表1、表3に示される所定の配合割合となるように各材料を二軸混練機を用いて200℃で混合した後、ペレタイザーを用いてペレット状に成形することにより、各組成物を得た。次いで、押し出し成形機を用いて、導体の外周に、厚み1.1mmにて各組成物を押し出し被覆することにより、上記組成物より構成される絶縁体を形成した。これにより、試料1〜8の絶縁電線、試料17〜試料22の絶縁電線を作製した。
【0044】
また、シラノール縮合触媒を除いて表2に示される所定の配合割合となるように各材料を二軸混練機を用いて200℃で混合した後、ペレタイザーを用いてペレット状に成形した。次いで、押し出し成形機を用いて、表2に示される所定量のシラノール縮合触媒を各組成物に混合するとともに、導体の外周に、厚み1.1mmにて各組成物を押し出し被覆した。次いで、これを60℃×95%RHの湿熱環境下に12時間置くことにより、シラングラフトマー同士を水架橋し、上記組成物の水架橋体より構成される絶縁体を形成した。これにより、試料9〜16の絶縁電線を作製した。
【0045】
−柔軟性−
各試料の絶縁電線から長さ500mmの試験電線を採取した。次いで、一対の板状治具が取り付けられたロードセルの各板状治具間に、試験電線を横向きのU字状に湾曲させた状態で固定した。具体的には、各板状治具の表面に形成された各V字状の溝に、上記湾曲させた試験電線の各端部をそれぞれ嵌め込んで固定した。なお、各板状治具間の距離は200mmとした。次いで、ロードセルにて試験電線に圧縮方向の荷重を加え、各板状治具間の距離が100mmになるまで荷重を負荷したときの最大荷重[N]を測定した。最大荷重の値は、その値が小さい程、絶縁電線の柔軟性が良好であることを示す。
【0046】
−耐摩耗性−
絶縁体の柔軟性が過度になると、絶縁体が摩耗し、電線特性の一つである耐摩耗性が低下することが考えられる。そこで、各試料の絶縁電線について、絶縁体の耐摩耗性の確認を行った。
【0047】
具体的には、社団法人自動車技術会規格「JASO D618」に準拠し、ブレード往復法によって絶縁体の耐摩耗性を評価した。すなわち、各試料の絶縁電線から長さ750mmの試験片を採取した。次いで、23±5℃の室温下、軸方向に10mm以上の長さ、毎分50回の速さにて、試験片の絶縁体表面上でブレードを往復させた。この際、ブレードにかかる荷重は7Nとした。そして、ブレードが導体に接するまでの往復回数を測定した。ブレードの往復回数が1500回以上2000回未満であった場合を耐摩耗性が良好であるとして「A」、ブレードの往復回数が2000回以上であった場合を耐摩耗性に優れるとして「A+」とした。
【0048】
表1〜表3に、各試料の絶縁電線における絶縁体の形成に用いた各組成物の配合(質量部)、絶縁体の柔軟性、耐摩耗性の評価結果をまとめて示す。
【0049】
【表1】
【0050】
【表2】
【0051】
【表3】
【0052】
表1〜表3によれば、次のことがわかる。すなわち、試料17〜試料22の絶縁電線は、いずれも、絶縁体が、塩素含有樹脂に低分子量の可塑剤が配合されてなる組成物より構成されている。これらのうち、試料17〜試料21の絶縁電線は、表3に示される配合割合で可塑剤が配合されているものの、柔軟性試験における最大荷重が39[N]以上と大きく、柔軟性に劣っていることがわかる。また、絶縁体の柔軟性を向上させるため、さらに可塑剤が増量された試料22の絶縁電線は、絶縁体の表面に可塑剤のブルーミングが発生した。この結果から、可塑剤の増量による絶縁体の柔軟性向上には、限界があるといえる。また、試料17〜試料22の絶縁電線は、いずれも、低分子量の可塑剤が比較的多く含まれている。そのため、試料17〜試料22の絶縁電線は、絶縁電線が束で使用された場合に、他の絶縁電線が有する絶縁体に可塑剤が移行しやすく、他の絶縁電線の特性を劣化させることが懸念される。
【0053】
これらに対し、試料1〜試料8の絶縁電線は、絶縁体が、塩素含有樹脂と、塩素含有主鎖ポリマーに不飽和アルコキシシラン化合物がグラフトされてなるシラングラフトマーとを含む組成物より構成されている。また、試料9〜試料16の絶縁電線は、絶縁体が、塩素含有樹脂と、塩素含有主鎖ポリマーに不飽和アルコキシシラン化合物がグラフトされてなるシラングラフトマーとを含む組成物の水架橋体より構成されている。つまり、試料1〜試料16の絶縁電線は、絶縁体の柔軟化を図るため、低分子量の可塑剤に比べて分子量が大きく、かつ柔軟な高分子化合物である上記シラングラフトマーを用いている。そのため、試料1〜試料16の絶縁電線は、試料17〜試料21の絶縁電線に比べ、柔軟性試験における最大荷重が小さく、柔軟性が向上されている。また、試料1〜試料16の絶縁電線は、柔軟性向上のために積極的に可塑剤が配合されていないので、可塑剤のブルーミングがなく、他の絶縁電線が有する絶縁体への可塑剤の移行も抑制することが可能であるといえる。また、試料1〜試料16の絶縁電線は、シラングラフトマーのブルーミングも認められなかった。これは、シラングラフトマーの分子量が大きいことにより、絶縁体中にてシラングラフトマーの自由な移動が抑制されたためである。
【0054】
また、試料1〜試料8の絶縁電線同士を比較する。試料1〜試料4、試料6の絶縁電線は、上記組成物におけるシラングラフトマーの含有量が、塩素含有樹脂100質量部に対して1質量部〜100質量部の範囲内とされている。そのため、試料1〜試料4、試料6の絶縁電線は、適度な柔軟性を有するとともに優れた耐摩耗性を有していることが確認された。なお、試料8の絶縁電線は、上記組成物におけるシラングラフトマーの含有量が100質量部以上とされている。しかし、試料8の絶縁電線は、無機フィラーが、柔軟性を損なわない範囲で適量配合されている。そのため、試料8の絶縁電線は、試料7の絶縁電線と比較して、優れた耐摩耗性を確保することができた。
【0055】
同様に、試料9〜試料16の絶縁電線同士を比較する。試料9〜試料12、試料14の絶縁電線は、上記組成物におけるシラングラフトマーの含有量が、塩素含有樹脂100質量部に対して1質量部〜100質量部の範囲内とされている。そのため、試料9〜試料12、試料14の絶縁電線は、適度な柔軟性を有するとともに優れた耐摩耗性を有していることが確認された。なお、試料16の絶縁電線は、上記組成物におけるシラングラフトマーの含有量が100質量部以上とされている。しかし、試料16の絶縁電線は、無機フィラーが、柔軟性を損なわない範囲で適量配合されている。そのため、試料16の絶縁電線は、試料15の絶縁電線と比較して、優れた耐摩耗性を確保することができた。
【0056】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。