(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記EVAは、メルトマスフローレイト(MFR)が異なる2種以上のEVAから構成されるとともに、MFRが15g/10min以上のEVAが5〜20質量%含まれていることを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両用絶縁電線。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の絶縁電線及びケーブルの一実施形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【0018】
(絶縁電線)
図1は、本発明の絶縁電線の一実施形態を示す断面図である。
【0019】
図1に示すように、本実施の形態に係る絶縁電線11は、汎用の材料、例えば、錫めっき銅等からなる導体11aと、導体11aの外周に形成された絶縁層11bとを備える。
【0020】
絶縁層11bは、ベースポリマ100質量部に対して、シリコーンゴムを0.5〜10質量部、及び金属水酸化物を100〜250質量部の割合で含有するノンハロゲン架橋樹脂組成物から構成される。
【0021】
ノンハロゲン架橋樹脂組成物中のベースポリマは、主成分として、(a)エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)及び(b)DSC法によるガラス転移点(Tg)が−55℃以下である酸変性ポリオレフィン樹脂を、(a):(b)=70:30〜
90:10の割合(質量比)で含有するとともに、当該ベースポリマの酢酸ビニル含有量(VA量)が50〜70質量%である。
【0022】
一般に、ベースポリマに用いるポリマの種類が、1,2,3・・・k・・・n個あったとき、ベースポリマ中のVA量は、下記式(1)によって導かれる。すなわち、
【0024】
上記式(1)中、Xは、ポリマkのVA量(質量%)、Yは、ポリマkのベースポリマ全体を占める割合、及びkは、自然数をそれぞれ示す。
【0025】
本実施の形態において、用いられるノンハロゲン架橋樹脂組成物のベースポリマのVA量が、50質量%未満だと耐油性を満足することができず、70質量%を超えると、低温特性が得られない。また、EVAは、燃焼時に脱酢酸による吸熱が起こる。したがって、VA量が低いと、難燃性が低下する傾向にある。
【0026】
本実施の形態においては、ベースポリマの構成成分の1つである(a)EVAは、メルトマスフローレイト(MFR)が異なる2種以上から構成されるとともに、MFRが15g/10min以上のEVAが5〜20質量%含まれていることが好ましい。より好ましくは5〜15質量%であり、さらに好ましくは5〜10質量%である。その理由は、高MFRのEVA含量をこの範囲とすることによって、溶融流れ性、及び生産性を高めることができるからである。すなわち、使用するEVAすべてのMFRが15g/10min未満であると、押出成形時の吐出量が低くなり、生産性が低下することがある。MFRが15g/10min以上のEVAが5質量%未満であると、押出成形時の吐出量が低くなり、生産性が低下することがある。20質量%を超えると、樹脂組成物の溶融時に粘着が激しく、ニーダ等のバッチ式混練機内からの取出が難しくなることがある。また、MFRが15g/10min以上のEVAのVA量については、特に制限はなく、ベースポリマの全体のVA量が50〜70質量%となっていればよい。
【0027】
さらに、ベースポリマの構成成分の他の1つである(b)酸変性ポリオレフィン樹脂の含有量が、(a)エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)との質量比において、(a):(b)=70:30〜
90:10の割合よりも大きい(30質量%を超える)と耐油性を低下させる。好ましくは
、(a):(b)=80:20〜90:10の割合である。また、Tgが−55℃より高い(b)酸変性ポリオレフィンを用いると、低温特性が低下する。Tgが−55℃以下の酸変性ポリオレフィン樹脂としては、特に制限はないが、結晶性の低い物のほうが可とう性がよく、目安として融点が90℃以下のものが好ましい。具体的には、酸変性を施した、超低密度ポリエチレン、エチレン−メチルアクリレート共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−ブテン−1共重合体、エチレン−ヘキセン−1共重合体、エチレン−オクテン−1共重合体等を挙げることができる。また、これらのポリマを併用することもできる。また、金属水酸化物との密着性を良くすることで低温特性が向上されるため、酸変性をすることが有効である。酸としては、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸等を挙げることができる。
【0028】
本実施の形態において、その効果を発揮する限り、ベースポリマには、(a)エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、及び(b)酸変性ポリオレフィン樹脂以外のポリマ成分を含有させてもよい。
【0029】
本実施の形態において、ベースポリマへの添加物質の1つであるシリコーンゴムは、その添加量が、0.5質量部未満であると、ダイスカス発生及び電線・ケーブル同士の貼り付きが有り、10質量部を超えると、引張強さが低下する。ベースポリマ100質量部に対して、シリコーンゴムを0.5〜7.5質量部の割合で含有することが好ましく、0.5〜5質量部の割合で含有することがより好ましい。
【0030】
本実施の形態において用いられるシリコーンゴムは、ジメチルポリシロキサン、メチルビニルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサンなどが挙げられる。シリコーンゴムはEVAとの相溶性が悪く、混練後の材料の表層部に移行するためダイスカスおよび電線ケーブル同士の貼り付きを防止できる。
【0031】
本実施の形態において用いられる架橋方式は、有機過酸化物又は硫黄化合物による化学架橋、電子線、放射線等による照射架橋、その他の化学反応を利用した架橋等があるが、いずれの架橋方法も適用可能である。
【0032】
本実施の形態において、ベースポリマへの添加物質の他の1つである金属水酸化物は、その含有量が、100質量部未満であると、十分な難燃性を得ることができず、250質量部を超えると、低温特性が確保されない。ベースポリマ100質量部に対して、金属水酸化物を100〜200質量部の割合で含有することが好ましく、100〜150質量部の割合で含有することがより好ましい。
【0033】
本実施の形態に用いられる金属水酸化物としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等を挙げることができる。水酸化カルシウムの分解時の吸熱量は、約1000J/gであるのに対して、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムの吸熱量は、1500〜1600J/gと高く、難燃性が良好なため好ましい。難燃剤は、分散性等を考慮し、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、ステアリン酸等の脂肪酸等によって表面処理を施すことができる。
【0034】
これらの材料で構成されたノンハロゲン架橋樹脂組成物には、必要に応じて、架橋助剤、難燃助剤、紫外線吸収剤、光安定剤、軟化剤、滑剤、着色剤、補強剤、界面活性剤、無機充填剤、可塑剤、金属キレート剤、発泡剤、相溶化剤、加工助剤、安定剤等を添加することができる。
【0035】
また、本実施の形態においては、絶縁層を、単層で構成してもよく、また、多層構造とすることもできる。多層構造とした場合の具体例としては、最外層に上記ノンハロゲン架橋樹脂組成物を、また、最外層以外にポリオレフィン樹脂を押出被覆することで得られる構造を挙げることができる。ポリオレフィン樹脂としては、低密度ポリエチレン、EVA、エチレン‐エチルアクリレート共重合体、エチレン‐メチルアクリレート共重合体、エチレン‐グリシジルメタクリレート共重合体、無水マレイン酸ポリオレフィン等を挙げることができ、これらを単独で又は2種以上を混合して用いることができる。さらに、必要に応じて、セパレータ、編組等を施してもよい。
【0036】
最外層以外の絶縁層に用いる材料としてはゴム材料も適用可能であり、エチレン−プロピレン共重合体ゴム(EPR)、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム(EPDM)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、水素添加NBR(HNBR)、アクリルゴム、エチレン−アクリル酸エステル共重合体ゴム、エチレンオクテン共重合体ゴム(EOR)、エチレン−酢酸ビニル共重合体ゴム、エチレン−ブテン−1共重合体ゴム(EBR)、ブタジエンスチレン共重合体ゴム(SBR)、イソブチレン−イソプレン共重合体ゴム(IIR)、ポリスチレンブロックを有するブロック共重合体ゴム、ウレタンゴム、ホスファゼンゴム等を挙げることができ、これらを単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
【0037】
また、上記ポリオレフィン樹脂やゴム材料に限定されず、絶縁性を有するものであれば、特に制限はない。必要に応じて、難燃剤、難燃助剤、架橋剤、架橋助剤、紫外線吸収剤、光安定剤、軟化剤、滑剤、着色剤、補強剤、界面活性剤、酸化防止剤、無機充填剤、カップリング剤、可塑剤、金属キレート剤、発泡剤、相溶化剤、加工助剤、安定剤等を添加することができる。架橋処理は、有機過酸化物又は硫黄化合物による化学架橋、電子線、放射線等による照射架橋、その他の化学反応を利用した架橋等があるが、いずれの架橋方法も適用可能である。
【0038】
(ケーブル)
図2は、本発明のケーブルの一実施形態を示す断面図である。
【0039】
図2に示すように、本実施の形態に係るケーブル12は、汎用の材料、例えば、錫めっき銅等からなる導体12aと、導体12aの外周に形成された絶縁層12bと、絶縁層12bの外周に形成されたシース12cとを備える。
【0040】
絶縁層12bは、例えば、エチレン−ブテン−1共重合体ゴム、ポリブチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、及びポリエーテルエーテルケトンからなる群から選ばれる1種以上のポリマから構成される。上述のノンハロゲン架橋樹脂組成物から形成されていてもよい。
【0041】
シース12cは、上述のノンハロゲン架橋樹脂組成物から形成されている。
なお、ノンハロゲン架橋樹脂組成物の詳細については、上述の絶縁電線の場合と同様であるため、説明を省略する。
【0042】
また、本実施の形態においては、シースを、単層で構成してもよく、また、多層構造とすることもできる。多層構造とした場合の具体例としては、最外層に上記ノンハロゲン架橋樹脂組成物を、また、最外層以外にポリオレフィン樹脂を押出被覆することで得られる構造を挙げることができる。ポリオレフィン樹脂としては、低密度ポリエチレン、EVA、エチレン‐エチルアクリレート共重合体、エチレン‐メチルアクリレート共重合体、エチレン‐グリシジルメタクリレート共重合体、無水マレイン酸ポリオレフィン等を挙げることができ、これらを単独で又は2種以上を混合して用いることができる。さらに、必要に応じて、セパレータ、編組等を施してもよい。
【0043】
(ノンハロゲン架橋樹脂組成物)
本発明の実施形態に
使用するノンハロゲン架橋樹脂組成物は、ベースポリマ100質量部に対して、シリコーンゴムを0.5〜10質量部、及び金属水酸化物を100〜250質量部の割合で含有し、前記ベースポリマは、主成分として、(a)エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)及び(b)DSC法によるガラス転移点(Tg)が−55℃以下である酸変性ポリオレフィン樹脂を、(a):(b)=70:30〜100:0の割合(質量比)で含有するとともに、当該ベースポリマの酢酸ビニル含有量(VA量)が50〜70質量%である。ノンハロゲン架橋樹脂組成物の詳細については、前述した通りである。
【0044】
本発明の実施形態に
使用するノンハロゲン架橋樹脂組成物は、種々の用途に使用できるが、難燃性及び優れた機械特性を備えるとともに、高い耐油性及び優れた低温特性を両立させ、ダイスカスや電線・ケーブル同士の貼り付きを防止できるため、絶縁電線の絶縁層やケーブルのシースに好適に使用できる。特に、車両用絶縁電線及び車両用ケーブルに好適に使用できる。
【実施例】
【0045】
以下に、本発明のケーブルを、実施例を用いてさらに具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって、いかなる制限を受けるものではない。
【0046】
(
参考例1)
図2に示すケーブルを以下のようにして製造した。すなわち、導体として、構成80本/0.40mmの錫めっき銅導体を用い、絶縁層として、エチレン−ブテン−1共重合体ゴム(三井化学社製、商品名:タフマA−4050S)100質量部に対して、有機過酸化物(日本油脂社製、商品名:パーブチルP)(パーブチルは登録商標)を2質量部添加した樹脂組成物を用い、シースとして、表1に示す配合用材料からなるノンハロゲン架橋樹脂組成物を用いた。これらの樹脂組成物を、導体の外周に、絶縁層の厚さが0.45mm、また、シースの厚さが1.67mmになるように、4.5インチ連続蒸気架橋押出機で2層押出を行い、外径8.60mmになるように被覆した。架橋は、1.8MPaの高圧蒸気を用いて3分間行って、ケーブルを得た。なお、表1中の1〜3のEVAは、MFR15g/10min未満のEVAである。
【0047】
この場合、シースを構成するノンハロゲン架橋樹脂組成物の材料としては、EVA(VA:60質量%)(LANXESS社製、商品名:レバプレン600)(レバプレンは登録商標)を100質量部、シリコーンゴム(ジメチルポリシロキサン、信越化学社製、商品名:KE76)を5質量部、有機過酸化物(日本油脂社製、商品名:パーブチルP)(パーブチルは登録商標)を2質量部、水酸化マグネシウム(協和化学社製、商品名:キスマ5L)(キスマは登録商標)を100質量部、それぞれ配合したものを用いた。
【0048】
なお、
図1に示す本発明の実施の形態に係る絶縁電線を、
図2に示すケーブルにおけるシースの代わりに、表1に示す配合用材料からなるノンハロゲン架橋樹脂組成物からなる絶縁層を用いることによって、同様に製造した。評価の結果、本発明の効果を奏するものであった。
【0049】
得られたケーブルを、特に鉄道車両用途に求められる以下に示す各種評価試験によって評価した。その評価結果を表1に示す。
【0050】
[評価試験]
(混練加工性の評価)
表1に示したシースの配合用材料を25Lニーダで設定温度50℃で混練し、自己発熱により150℃まで温度上昇した後、チャンバーを傾け、材料が自然に落下するものを◎、手作業で落下できるものを○、全くかき出せないものを×とした。
【0051】
(押出生産性の評価)
ケーブルに絶縁層及びシースを被覆するに際し、4.5インチ連続蒸気架橋押出機で2層押出を実施したときの最高引取り速度が20m/min以上であれば◎、1m/min以上20m/min未満であれば○、全く引取れない場合を×とした。
【0052】
(ダイスカスの評価)
ケーブルに絶縁層及びシースを被覆するに際し、4.5インチ連続蒸気架橋押出機で2層押出を実施したときの100m押出後のダイスを目視で観察し、ダイスカスの有無を確認した。ダイスカスがあれば×、ダイスカスがなければ◎とした。
【0053】
(貼り付きの評価)
ケーブルに絶縁層及びシースを被覆するに際し、4.5インチ連続蒸気架橋押出機で2層押出を実施したときの100m押出後、450mm径のボビンに巻き取り、60分後にケーブルをほどく際、ケーブル同士が貼り付いたら×、貼り付くことなくきれいにほどければ◎とした。
【0054】
(難燃性の評価)
EN60332−1−2に準拠した垂直難燃試験を実施した。550mmのケーブルを垂直に支持し、上部から475mmの位置で60秒間炎を当て、取り外した後、上部から50mm〜540mmの範囲で残炎が自己消火すれば◎とし、残炎が上記範囲を超えた場合を×とした。
【0055】
(シースの評価)
シースの評価は、絶縁層を切削し、シース部を6号ダンベル試験片に打ち抜いて、以下の試験を実施した。
【0056】
引張強さ評価:
EN60811−1−1に準拠し、引張速度200mm/minで引張試験を実施した。引張強さが10MPa以上のものを◎とし、10MPaを下回るものを×とした。
【0057】
耐油性評価:
EN60811−2−1に準拠し、70℃に熱した試験油IRM903内に168時間浸漬後、引張試験を実施した。伸び変化率が40%以下のものを◎とし、40%を超えるものを×とした。
【0058】
低温特性評価:
EN60811−1−4に準拠し、−40℃で30%以上の伸びを示したものを◎、30%未満の伸びの場合を×とした。
【0059】
(総合評価)
総合評価として、すべての評価が◎のものを優良(◎)、評価が◎と○からなるものを良(○)、いずれかの評価で1つでも不合格(×)があれば不合格(×)とした。
【0060】
【表1】
【0061】
(実施例
1〜
13)
参考例1において、シースの配合用材料を、表1の実施例
1〜
13に示すものに変えたこと以外は
参考例1と同様にして実施例
1〜
13のケーブルを製造した。
【0062】
得られたケーブルを、
参考例1と同様に、各種評価試験によって評価した。その評価結果を表1に示す。
【0063】
表1に示すように、
参考例1
及び実施例1〜3の場合、押出加工性は○であり、総合評価は○となった。
【0064】
実施例
8及び
10の混練加工性、並びに、実施例
11及び
13の押出加工性は○であり、実施例
8、
10、
11及び
13の総合評価は○となった。
【0065】
実施例
4〜
7、
9及び
12の場合、すべての評価が◎であり、総合評価は◎となった。
【0066】
(比較例1〜8)
参考例1において、シースの配合用材料を、表2に示すものに変えたこと以外は
参考例1と同様にして比較例1〜8のケーブルを製造した。
【0067】
得られたケーブルを、
参考例1と同様に、各種評価試験によって評価した。その評価結果を表2に示す。
【0068】
【表2】
【0069】
表2に示すように、比較例1の場合、ベースポリマのVA含量が低く、難燃性、耐油性が×であった。そのため、総合評価は×となった。
【0070】
比較例2の場合、ベースポリマのVA含量が高く、低温特性が×であった。そのため、総合評価は×となった。
【0071】
比較例3の場合、酸変性ポリオレフィンの添加量が多すぎ、耐油性が×であった。そのため、総合評価は×となった。
【0072】
比較例4の場合、酸変性ポリオレフィンのTgが高く、低温特性が×であった。そのため、総合評価は×となった。
【0073】
比較例5の場合、水酸化マグネシウムの添加量が低く、難燃性が×であった。そのため、総合評価は×となった。
【0074】
比較例6の場合、水酸化マグネシウムの添加量が多く、低温特性が×であった。そのため、総合評価は×となった。
【0075】
比較例7の場合、シリコーンゴムが添加されていないため、ダイスカスが発生し、ケーブルのベタツキもあった。そのため、総合評価は×となった。
【0076】
比較例8の場合、シリコーンゴムの添加量が多いため、引張強さが低下した。そのため、総合評価は×となった。