特許 6388216 絶縁電線及びケーブル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6388216

(24)【登録日】2018年8月24日

(45)【発行日】2018年9月12日

(54)【発明の名称】絶縁電線及びケーブル

(51)【国際特許分類】

   H01B 7/295 20060101AFI20180903BHJP

   H01B 7/02 20060101ALI20180903BHJP

   H01B 7/18 20060101ALI20180903BHJP

   H01B 7/282 20060101ALI20180903BHJP

【ＦＩ】

   H01B7/295

   H01B7/02 Z

   H01B7/18 H

   H01B7/18 Z

   H01B7/282

【請求項の数】7

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-120347(P2016-120347)

(22)【出願日】2016年6月17日

(65)【公開番号】特開2017-224543(P2017-224543A)

(43)【公開日】2017年12月21日

【審査請求日】2017年12月15日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 周

(72)【発明者】

【氏名】木部 有

(72)【発明者】

【氏名】加賀 雅文

【審査官】 神田 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２７７１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−１２６６２１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５２−１１３３８９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６１−２５３７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０２１３６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｂ ７／２９５

Ｈ０１Ｂ ７／０２

Ｈ０１Ｂ ７／１８

Ｈ０１Ｂ ７／２８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導体と、前記導体の外周に設けられた、金属水酸化物を含有する難燃内層と、前記難燃内層の外周に設けられた水分浸入防止層と、前記水分浸入防止層の外周に設けられた難燃外層とを備えた多層絶縁電線であって、前記難燃外層及び前記難燃内層は、ポリオレフィンを主成分とする樹脂組成物からなり、前記水分浸入防止層は、ポリエチレンを主成分とする樹脂組成物からなることを特徴とする多層絶縁電線。

【請求項2】

前記導体の外径は１．２０ｍｍ以上５．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の多層絶縁電線。

【請求項3】

前記難燃内層と前記水分浸入防止層と前記難燃外層との合計の厚さは０．４ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多層絶縁電線。

【請求項4】

ＥＮ５０３０５．６．７に準拠した直流安定性試験において、８５℃の塩水に浸漬させ、２４０時間直流課電させても短絡しない直流安定性を有し、かつ、ＥＮ６０３３２−１−２に準拠した難燃試験において、炎を取り去った後、６０秒以内に消火する難燃性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の多層絶縁電線。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の絶縁電線を備えたケーブル。

【請求項6】

前記難燃内層を構成するベースポリマー１００質量部に対して、金属水酸化物を８０質量部以上２５０質量部以下含有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の多層絶縁電線。

【請求項7】

前記水分浸入防止層の厚さは、１０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の多層絶縁電線。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、絶縁電線及びケーブルに関する。

【背景技術】

【0002】

電子機器類の内部配線に使用される絶縁電線は、機器の発火事故などに際して電線を伝って火が広がらぬように難燃性を有することが求められている。内部配線材の難燃性の基準は、例えば米国のＵＬ７５８規格等で定められている。

【0003】

一方で、鉄道車両網が発達している欧州ではＥＮ規格（欧州規格）と呼ばれる地域統一規格の採用が広がっており、耐摩耗性、耐加水分解性、難燃性、耐熱性、低発煙性、電気特性（直流安定性）を備えた材料の使用が求められている。

【0004】

このような規格の要求に応えるため、従来、電線やケーブル等に使用される樹脂組成物として、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物が添加された難燃性樹脂組成物が用いられている(例えば、特許文献１参照)。

【0005】

特許文献１には、導体と、該導体上に、変性ポリ（２，６−ジメチルフェニレンエーテル）を主成分とするベースポリマー１００重量部に対して、少なくとも焼成クレー１０〜１００重量部を添加した樹脂組成物を被覆した内層と、更にその上に、ポリエステル樹脂を主成分とするベースポリマー１００重量部に対して、ポリエステルブロック共重合体５０〜１５０重量部、加水分解性抑制剤０．５〜３重量部、水酸化マグネシウム１０〜３０重量部から構成されるポリエステル樹脂組成物を被覆した外層を備える多層絶縁電線が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３−２１４４８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、近年、絶縁電線には、軽量化の観点から外径を細くすることが求められている。そのため、内側に位置する絶縁層や外側に位置する難燃層の厚さを薄くすることが検討されている。

【0008】

しかしながら、難燃層の厚さを薄くすると、難燃性を高く維持することが困難となる。一方、絶縁層の厚さを薄くすると、絶縁の信頼性が低下し、直流安定性を高く維持することが困難となる。一方で、変性ポリ（２，６−ジメチルフェニレンエーテル）等のエンジニアリングプラスチックは非常に高価な材料である。すなわち、絶縁電線においては、外径を細径化しつつ、低コストで、難燃性および直流安定性を高く維持することが困難であった。

【0009】

そこで、上記課題に鑑みてなされたものであり、難燃性及び直流安定性を高く維持しつつ、低コストでありながら外径を細径化する絶縁電線及びケーブルを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、上記目的を達成するために、下記の絶縁電線及びケーブルを提供する。

【0011】

［１］導体と、前記導体の外周に設けられた、金属水酸化物を含有する難燃内層と、前記難燃内層の外周に設けられた水分浸入防止層と、前記水分浸入防止層の外周に設けられた難燃外層とを備えた多層絶縁電線であって、前記難燃外層及び前記難燃内層は、ポリオレフィンを主成分とする樹脂組成物からなり、前記水分浸入防止層は、ポリエチレンを主成分とする樹脂組成物からなることを特徴とする多層絶縁電線。
［２］前記導体の外径は１．２０ｍｍ以上５．５ｍｍ以下であることを特徴とする前記［１］に記載の多層絶縁電線。
［３］前記難燃内層と前記水分浸入防止層と前記難燃外層との合計の厚さは０．４ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下であることを特徴とする前記［１］又は［２］に記載の多層絶縁電線。
［４］ＥＮ５０３０５．６．７に準拠した直流安定性試験において、８５℃の塩水に浸漬させ、２４０時間直流課電させても短絡しない直流安定性を有し、かつ、ＥＮ６０３３２−１−２に準拠した難燃試験において、炎を取り去った後、６０秒以内に消火する難燃性を有することを特徴とする前記［１］乃至［３］のいずれかに記載の多層難燃絶縁電線。
［５］前記［１］乃至前記［４］のいずれかに記載の絶縁電線を備えたケーブル。
［６］前記難燃内層を構成するベースポリマー１００質量部に対して、金属水酸化物を８０質量部以上２５０質量部以下含有することを特徴とする前記［１］乃至前記［４］のいずれかに記載の多層絶縁電線。
［７］前記水分浸入防止層の厚さは、１０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする前記［１］乃至前記［４］のいずれかに記載の多層絶縁電線。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、難燃性及び直流安定性を高く維持しつつ、低コストでありながら外径を細径化する絶縁電線及びケーブルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施の形態に係る絶縁電線の一例を示す横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

〔絶縁電線〕
本発明の実施形態に係る絶縁電線は、導体と、前記導体の外周に設けられた、金属水酸化物を含有する難燃内層と、前記難燃内層の外周に設けられた水分浸入防止層と、前記水分浸入防止層の外周に設けられた難燃外層とを備えた多層絶縁電線であって、前記難燃外層及び前記難燃内層は、ポリオレフィンを主成分とする樹脂組成物からなり、前記水分浸入防止層は、ポリエチレンを主成分とする樹脂組成物からなる。

【0015】

図１は、本発明の実施の形態に係る絶縁電線の一例を示す横断面図である。
図１に示すように、本実施の形態に係る絶縁電線１０は、導体１と、導体１の外周に設けられた、金属水酸化物を含有する難燃内層２と、難燃内層２の外周に設けられた水分浸入防止層３と、水分浸入防止層３の外周に設けられた難燃外層４を更に備える。

【0016】

（導体１）
導体１は、汎用の材料、例えば、純銅や錫めっき銅、銅合金、アルミニウム、金、銀等からなる。導体１は、図１のように１本である場合に限られず、複数本の素線を撚合せたものであってもよい。例えば、錫めっき軟銅撚線を好適に使用することができる。導体１としては、例えば外径１．２０ｍｍ以上５．５ｍｍ以下、より好ましくは１．２０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の導体を使用することができる。

【0017】

（難燃内層２）
難燃内層２は、難燃剤として金属水酸化物を含有することが好ましい。難燃剤に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、ステアリン酸などの脂肪酸などによって表面処理を施すこともできる。

【0018】

金属水酸化物としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ハイドロタルサイト、カルシウムアルミネート水和物、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等が挙げられる。

【0019】

金属水酸化物の含量は、難燃内層２を構成するベースポリマー１００質量部に対して、８０質量部以上２５０質量部以下であることが好ましく、１５０質量部以上２５０質量部以下であることがより好ましい。

【0020】

難燃内層２を構成するベースポリマーとしては、汎用の材料、例えば、塩化ビニル樹脂、ふっ素樹脂、ポリエチレン等のポリオレフィンを用いる。これにより、従来技術の絶縁電線よりも安価な材料を用いることで絶縁電線の低コスト化を図る。「ポリオレフィンを主成分とする樹脂組成物」とは、樹脂組成物中でポリオレフィンが最も多い成分であることを意味する。

【0021】

塩化ビニル樹脂としては、塩化ビニルの単独重合体（すなわちポリ塩化ビニル）のほか、塩化ビニルと他の共重合可能なモノマーとの共重合体（例えば塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体）及びこれらの混合物が挙げられる。塩化ビニル樹脂は、必要に応じて、重合度の異なるものを２種以上ブレンドして用いても良い。

【0022】

ふっ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン・テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＥＦＥＰ）及びエチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等を用いることができる。これらは、１種で用いても併用してもよい。上記ふっ素樹脂は、架橋させることが望ましい。

【0023】

ポリオレフィンとしては、ポリエチレンやポリプロピレン等が挙げられる。中でも、難燃剤を多量に添加することができるため、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、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を単独又は併用して用いることが好ましい。

【0024】

難燃内層２を構成するベースポリマーには、必要に応じて、その他の難燃剤、難燃助剤、充填剤、架橋剤、架橋助剤、可塑剤、金属キレート剤、軟化剤、補強剤、界面活性剤、安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、酸化防止剤、着色剤、加工性改良剤、無機充填剤、相溶化剤、発泡剤、帯電防止剤等の添加物を加えることも可能である。

【0025】

難燃内層２は、例えば、金属水酸化物系フィラーを充填させた上記ベースポリマーを押出被覆等の成形手段により導体１の外周に被覆することで形成できる。その後、電子線照射等の方法により架橋を施しても良い。他にも有機過酸化物又は硫黄化合物あるいはシラン等を用いた化学架橋、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、いずれの架橋方法も適用可能である。

【0026】

難燃内層２の厚みは、例えば、３０μｍ以上３００μｍ以下とすることが好ましい。

【0027】

本実施の形態においては、難燃内層２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。さらに、必要に応じて、セパレータ、編組等を施してもよい。

【0028】

（水分浸入防止層３）
難燃内層２の外周に設けられた水分浸入防止層３は、外部から難燃内層２へ水分が浸入することを防止する機能を有する。例えば、ＪＩＳ Ｋ７１２９ 感湿センサー法（Ｌｙｓｓｙ法）にて測定した水蒸気透過率が５０ｇ・ｍ^-2・ｄａｙ以下となる材料・層厚を選択することが好適であり、ポリエチレンを用いる。これにより、ポリエチレンのような安価な材料を用いることで絶縁電線の低コスト化を図る。「ポリエチレンを主成分とする樹脂組成物」とは、樹脂組成物中でポリエチレンが最も多い成分であることを意味する。

【0029】

ポリエチレンとしては、例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）中密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンを単独又は複数混合して用いることができる。水分浸入防止層の層厚は、１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以上１８０μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以上１５０μｍ以下であることが更に好ましい。

【0030】

上記水分浸入防止層は、押出被覆により形成できる。高密度高分子テープを巻き付けて形成してもよい。

【0031】

（難燃外層４）
難燃外層４は、難燃剤として金属水酸化物を含有することが好ましい。

【0032】

金属水酸化物としては、前述したものを用いることができる。

【0033】

金属水酸化物の含量は、難燃外層４を構成するベースポリマー１００質量部に対して、８０質量部以上２５０質量部以下であることが好ましく、１５０質量部以上２５０質量部以下であることがより好ましい。

【0034】

難燃外層４を構成するベースポリマーとしては、難燃内層２と同様の前述したものを用いることができる。

【0035】

難燃外層４は、難燃内層２と同一の樹脂組成物からなることが好ましい。

【0036】

難燃外層４は、例えば、金属水酸化物系フィラーを充填させたベースポリマーを押出被覆等の成形手段により水分浸入防止層３の外周に被覆することで形成できる。その後、電子線照射等の方法により架橋を施しても良い。

【0037】

難燃外層４の厚みは、例えば、５０μｍ以上４５０μｍ以下とすることが好ましい。難燃内層２と水分浸入防止層３と難燃外層４の合計厚さが、従来の絶縁電線の難燃層と同程度の厚さであれば良いが、０．４ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下であることが好ましい。従来技術の絶縁電線のように電気絶縁層を別途、設ける必要がない分、本実施の形態に係る絶縁電線１０は細径化に適している。

【0038】

本実施の形態においては、難燃外層４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。さらに、必要に応じて、セパレータ、編組等を施してもよい。

【0039】

絶縁電線１０は、本発明の効果を奏する範囲内において、上記以外の層を備えていても良い。例えば、導体１と難燃内層２の間や、難燃内層２と水分浸入防止層３の間に、難燃剤を含有していないポリエチレン等からなる電気絶縁層が設けられていても良い。但し、細径化の観点からは、設けない方が好ましく、設けるとしても、層厚３００μｍ以下とすることが好ましく、２００μｍ以下とすることがより好ましく、１５０μｍ以下とすることが更に好ましい。

【0040】

〔ケーブル〕
本発明の実施形態に係るケーブルは、本発明の実施形態に係る上記絶縁電線を備えることを特徴とする。

【0041】

本実施の形態に係るケーブルは、例えば、絶縁電線１０と、その外周に押出被覆されたシースとを備える。絶縁電線１０は多芯撚り線としてもよい。

【0042】

〔本発明の実施形態の効果〕
本発明の実施形態によれば、水分浸入防止層３及びその内側に難燃内層２を設けたことにより、難燃内層２が電気絶縁層としても機能するため、従来技術の絶縁電線が備える電気絶縁層を別途設ける必要が無いので、難燃剤として金属水酸化物を多く含む難燃層を有していても、細径化が可能な絶縁電線及びケーブルを提供することができる。

【実施例】

【0043】

以下に、本発明を実施例及び比較例に基づいて更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0044】

図１の構造の絶縁電線１０を下記の通りの方法で製造し、評価を行なった。

【0045】

〔絶縁電線の作製〕
外径１．２３ｍｍの錫めっき導体（径０．１８ｍｍの素線３７本を撚り合わせた撚り導体）の外周に、４０ｍｍ押出機で難燃内層２を被覆し、難燃内層２上に水分浸入防止層３を被覆し、水分浸入防止層３上に難燃外層４を被覆した。難燃内層２及び難燃外層４の材料としては、下記表１に示す配合の樹脂組成物を用いた。水分浸入防止層３の材料としては、実施例１〜４、７及び８は高密度ポリエチレン（（株）プライムポリマー製、商品名：ハイゼックス（登録商標）5305E、MFR:0.8g/10min、密度：0.951/cm³）１００質量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤（ＢＡＳＦ社製、商品名：イルガノックス1010）１質量部を混練した樹脂組成物、実施例５及び６は低密度ポリエチレン（宇部丸善ポリエチレン（株）製、商品名：ＵＢＥポリエチレン（登録商標）UBE C450、MFR:1g/10min、密度：0.921/cm³）１００質量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤（ＢＡＳＦ社製、商品名：イルガノックス1010）１質量部を混練した樹脂組成物を用いた。各層の厚さは、下記表２に記載の通りとなるように成形した。
一方、比較例は、ＬＤＰＥを１００質量部と、クレーを１００質量部と、架橋助剤を７質量部と、フェノール系の酸化防止剤を１．５質量部とを混練し、絶縁層形成用の樹脂組成物を調製した。また、ＥＶＡ１を１００質量部と、水酸化マグネシウムを２００質量部とを混練し、難燃層形成用の樹脂組成物を調製した。続いて、実施例１と同じ撚り銅線を準備し、その外周に絶縁層形成用の樹脂組成物を押し出し、厚さ０．３ｍｍの絶縁層を形成した。続いて、絶縁層の外周に、難燃層形成用の樹脂組成物を押し出し、電子線照射により架橋させて、厚さ０．４ｍｍの難燃層を形成した。これにより、電線外径が２．６２ｍｍの絶縁電線を作製した。

【0046】

【表1】

【0047】

【表2】

【0048】

【表3】

【0049】

〔絶縁電線の評価〕
作製した絶縁電線を次に示す方法で評価した。評価結果を表２に示す。

【0050】

（１）電気特性試験
ＥＮ５０３０５．６．７に準拠し、３００Ｖ直流安定性試験を実施した。絶縁電線を８５℃で３％濃度の塩水中に浸漬させて課電し、絶縁破壊するまでの時間を測定した。２４０時間短絡しなかったものを合格とし、２４０時間未満で短絡したものを不合格とした。

【0051】

（２）燃焼性試験
（ＶＦＴ）
ＥＮ６０３３２−１−２に準拠した難燃性試験として垂直燃焼試験（ＶＦＴ）を行なった。長さ６００ｍｍの絶縁電線を垂直にて保ち、絶縁電線に炎を６０秒間当てた。炎を取り去った後、炎を取り去った後、３０秒以内に消火したものを合格（◎）とし、６０秒以内に消火したものを合格（○）とし、６０秒以内に消火しなかったものを不合格（×）とした。
（ＶＴＦＴ）
ＥＮ５０２６６−２−４に基づき、垂直トレイ燃焼試験（ＶＴＦＴ）を実施した。具体的には、全長３．５ｍの電線を７本撚りの１束とし、１１束を等間隔で垂直に並べ、２０分間燃焼させた後、自己消炎後、炭化長が下端部より２．５ｍ以下を目標とした。炭化長が１．５ｍ以下であれば、合格（◎）とし、炭化長が２．５ｍ以下であれば、合格（〇）とし、２．５ｍを超えた場合、不合格（×）とした。

【0052】

〔総合判定〕
総合判定として、上記試験のすべての評価が合格のものを合格（◎）とし、直流安定性試験及びＶＦＴの評価が合格でありＶＴＦＴが不合格のものを合格（○）とし、直流安定性試験とＶＦＴのいずれかが不合格のものを不合格（×）とした。

【0053】

＜評価結果＞
表１に示すように、実施例１〜８では、従来技術の絶縁電線よりも安価な材料を用い、電線外径を細径化しながらも、直流安定性と難燃性とを高い水準で両立できることが確認された。

【0054】

これに対して、比較例では、絶縁層の外周に難燃層を積層させて従来構造の絶縁電線を作製したが、各層の厚さを厚く形成することで難燃性および直流安定性を高い水準でバランスよく得られることが確認された。しかし、電線外径が過度に太いことが確認された。

【0055】

なお、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されず種々に変形実施が可能である。

【符号の説明】

【0056】

１０：絶縁電線
１：導体、２：難燃内層、３：水分浸入防止層、４：難燃外層

【図1】