特許 7359033 絶縁電線

(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】

(24)【登録日】2023-10-02

(45)【発行日】2023-10-11

(54)【発明の名称】絶縁電線

(51)【国際特許分類】

   H01B 7/295 20060101AFI20231003BHJP

   C08K 3/22 20060101ALI20231003BHJP

   C08K 5/5425 20060101ALI20231003BHJP

   C08L 23/04 20060101ALI20231003BHJP

【ＦＩ】

H01B7/295

C08K3/22

C08K5/5425

C08L23/04

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020030050

(22)【出願日】2020-02-26

(65)【公開番号】P2021136106

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-06-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】株式会社プロテリアル

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中村 孔亮

(72)【発明者】

【氏名】田所 修一

【審査官】岩井 一央

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０５３２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００８／０６２８２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－２４６５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０１１４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０４２５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０１１１４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｂ ７／２９５

Ｃ０８Ｋ ３／２２

Ｃ０８Ｋ ５／５４２５

Ｃ０８Ｌ ２３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導体と、
前記導体の外周を覆う絶縁層と、
前記絶縁層の外周を覆う難燃層と、
を備える、絶縁電線であって、
前記難燃層を構成する第１樹脂組成物は、
エチレン酢酸ビニル共重合体を含む第１ベース樹脂と、
前記第１ベース樹脂に添加された金属水酸化物と、
メタクリル基を含むシランカップリング剤と、
を有し、
前記第１樹脂組成物は、前記第１ベース樹脂の１００質量部に対して、前記金属水酸化物を１５０質量部～２００質量部の割合で含み、かつ、前記シランカップリング剤を１質量部～３質量部の割合で含み、かつ、架橋されている、絶縁電線。

【請求項2】

請求項１に記載の絶縁電線において、
前記第１ベース樹脂に含まれる前記エチレン酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有量は、４０質量％以下である、絶縁電線。

【請求項3】

請求項１または２に記載の絶縁電線において、
前記絶縁層を構成する第２樹脂組成物は、
第２ベース樹脂と、
シランカップリング剤で表面処理された無機充填剤と、
を有し、
前記第２ベース樹脂の１００質量部に対して、前記シランカップリング剤で表面処理された前記無機充填剤を８０質量部以上含み、
前記第２ベース樹脂は、ポリエチレン、エチレン－αオレフィン共重合体、エチレン－アクリル酸エステル共重合体、エチレン－プロピレン共重合体、エチレン－プロピレン－ジエン共重合体から選ばれる樹脂を単体または複数含み、
前記第２樹脂組成物は、架橋されている、絶縁電線。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、絶縁電線に関し、例えば、導体と導体の外周を覆う被覆層とを備える絶縁電線に適用して有効な技術に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両、自動車、電気・電子機器などに使用される絶縁電線の材料としては、耐油性、難燃性および低温特性にバランスの取れたポリ塩化ビニル混和物、ポリクロロプレンゴム混和物、クロロスルホン化ポリエチレン混和物、塩素化ポリエチレン混和物、フッ素ゴム、フッ素樹脂、ポリエチレンなどのポリオレフィン樹脂に、難燃性を高めるハロゲン系難燃剤を添加した材料が使用されている。ところが、ハロゲンを大量に含む混和物は、燃焼時に有毒かつ有害なガスを多量に発生させ、さらに燃焼条件によっては猛毒のダイオキシンを発生させる。このことから、火災時の安全性確保や環境負荷低減の観点から、ハロゲンを含まないハロゲンフリー材料を難燃剤に使用した絶縁電線が普及し始めている。

【0003】

例えば、特開２０１４－１１１４０号公報（特許文献１）には、ハロゲンフリー材料からなる難燃剤として金属水酸化物を使用した絶縁電線に関する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－１１１４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

この点に関し、一般的な絶縁電線では、難燃剤として金属水酸化物を使用すると、直流安定性と難燃性とを両立させることが困難となる。以下に、この点について説明する。

【0006】

図１は、一般的な絶縁電線の模式的な構成を示す断面図である。

【0007】

図１において、絶縁電線１０は、導体１１ａと、この導体１１ａの外周を覆う被覆層１１ｂとを有している。一方、被覆層１１ｂは、樹脂組成物から構成されている。このとき、図１に示す絶縁電線１０の被覆層１１ｂは、単層から構成されている。この場合、絶縁電線１０の難燃性を高めるためには、単層から構成される被覆層１１ｂに、例えば、ハロゲンフリー材料からなる難燃剤として環境に優しい金属水酸化物が添加されることになる。ただし、被覆層１１ｂに難燃剤として金属水酸化物を添加すると、被覆層１１ｂの絶縁抵抗が低くなる。つまり、被覆層１１ｂを単層から構成する場合、被覆層１１ｂの難燃性を高めるために金属水酸化物を多量に添加すると、被覆層１１ｂの絶縁抵抗が低くなってしまうのである。このことは、被覆層１１ｂの難燃性を高めるために金属水酸化物を多量に添加すると、絶縁電線１０の直流安定性が低下することを意味する。したがって、例えば、図１に示すような単層の被覆層１１ｂを有する一般的な絶縁電線１０では、直流安定性と難燃性とを両立させることが困難であることがわかる。このように、一般的な絶縁電線１０では、直流安定性と難燃性とを両立させることさえ困難であることから、耐油性、低温特性、機械特性および直流安定性に優れ、かつ、高い難燃性を有する絶縁電線を実現することが困難であることがわかる。

【0008】

本発明の目的は、耐油性、低温特性、機械特性および直流安定性に優れ、かつ、高い難燃性を有する絶縁電線を提供することにある。

【0009】

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0010】

一実施の形態における絶縁電線は、導体と、導体の外周を覆う絶縁層と、絶縁層の外周を覆う難燃層とを備える。ここで、難燃層を構成する第１樹脂組成物は、エチレン酢酸ビニル共重合体を含む第１ベース樹脂と、第１ベース樹脂に添加された金属水酸化物と、ビニル基またはメタクリル基を含むシランカップリング剤とを有する。そして、第１樹脂組成物は、第１ベース樹脂の１００質量部に対して、金属水酸化物を１５０質量部～２００質量部の割合で含み、かつ、シランカップリング剤を１質量部～３質量部の割合で含み、かつ、架橋されている。

【0011】

このとき、第１ベース樹脂に含まれるエチレン酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有量は４０質量％以下であることが望ましい。

【0012】

また、絶縁層を構成する第２樹脂組成物は、第２ベース樹脂と、シランカップリング剤で表面処理された無機充填剤とを有し、第２ベース樹脂の１００質量部に対して、シランカップリング剤で表面処理された無機充填剤を８０質量部以上含む。ここで、第２ベース樹脂は、ポリエチレン、エチレン－αオレフィン共重合体、エチレン－アクリル酸エステル共重合体、エチレン－プロピレン共重合体、エチレン－プロピレン－ジエン共重合体から選ばれる樹脂を単体または複数含み、第２樹脂組成物は、架橋されている。

【発明の効果】

【0013】

一実施の形態によれば、耐油性、低温特性、機械特性および直流安定性に優れ、かつ、高い難燃性を有する絶縁電線を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一般的な絶縁電線の模式的な構成を示す断面図である。

【図2】実施の形態における絶縁電線の模式的な構成を示す断面図である。

【図3】比較例１における絶縁電線の模式的な構成を示す断面図である。

【図4】比較例２における絶縁電線の模式的な構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。

【0016】

＜電線の構成＞
「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したように、例えば、図１に示すような単層の被覆層１１ｂを有する一般的な絶縁電線１０では、直流安定性と難燃性とを両立させることさえ困難である。

【0017】

そこで、絶縁電線の構成要素である被覆層を複数層から構成することが考えられる。

【0018】

図２は、本実施の形態における絶縁電線の模式的な構成を示す断面図である。

【0019】

図２において、絶縁電線２０は、導体２１ａと、この導体２１ａの外周を覆う絶縁層２１ｂと、絶縁層２１ｂの外周を覆う難燃層２１ｃとを有している。すなわち、絶縁電線２０は、複数の被覆層（絶縁層２１ｂと難燃層２１ｃ）を有していることになる。なお、絶縁電線２０は、複数の被覆層として絶縁層２１ｂと難燃層２１ｃの２層からなる例が示されているが、これに限らず、３層以上の被覆層を有していてもよい。

【0020】

導体２１ａとしては、特に材質を限定するものではないが、例えば、銅や銅合金、アルミニウムやアルミニウム合金を使用することができる。また、導体２１ａは、複数の金属線を撚り合わせる撚線構造であってもよい。この金属線は、めっきが被覆されているものでもよい。めっきとしては、例えば、錫めっき、または、錫合金めっきを用いることができる。

【0021】

例えば、図２に示す絶縁電線２０では、最外層である難燃層２１ｃを構成する樹脂組成物にハロゲンフリー材料からなる難燃剤として環境に優しい金属水酸化物が添加される。金属水酸化物としては、例えば、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムを挙げることができる。これにより、絶縁電線２０の最外層である難燃層２１ｃによって難燃性を確保することができる。一方、図２に示す絶縁電線２０では、最外層ではない絶縁層２１ｂを構成する樹脂組成物に金属水酸化物が添加されていない。これにより、絶縁層２１ｂによって直流安定性が確保される。特に、絶縁層２１ｂを構成する樹脂組成物として優れた直流安定性を有する樹脂を使用することにより、絶縁電線２０の直流安定性を確保できる。

【0022】

このように、複数の被覆層を有する絶縁電線２０によれば、最外層を構成する難燃層２１ｃに金属水酸化物を添加することにより絶縁電線２０の難燃性を確保することができるとともに、最外層ではない層を構成する絶縁層２１ｂに金属水酸化物を添加しないことにより絶縁電線２０の直流安定性を確保することができる。すなわち、複数の被覆層を有する絶縁電線２０によれば、複数の被覆層の組成を工夫することにより難燃性の向上と直流安定性の向上とを両立することが容易となる。以上のことから、本実施の形態では、複数の被覆層を有する絶縁電線２０の構成を前提として、最外層を構成する難燃層２１ｃの組成と、最外層ではない絶縁層２１ｂの組成に工夫を施している。

【0023】

＜改善の検討＞
最外層を構成する難燃層２１ｃの組成に対する改善の余地について説明する。

【0024】

例えば、難燃層２１ｃを構成する樹脂組成物は、エチレン酢酸ビニル共重合体（以下、「ＥＶＡ」という）を含むベース樹脂と、このベース樹脂に添加された金属水酸化物とを有している。なぜなら、「ＥＶＡ」は、優れた耐油性を有しているとともに、それ自体の難燃性が高いことから、ベース樹脂が「ＥＶＡ」を含むことにより、難燃層２１ｃの耐油性と難燃性を向上できるからである。ただし、難燃層２１ｃに対する難燃性を確保するためには、ベース樹脂に「ＥＶＡ」を使用するだけでは充分ではないため、ベース樹脂に金属水酸化物を添加している。これにより、難燃層２１ｃの耐油性だけでなく、充分な難燃性も確保することができる。しかしながら、ベース樹脂に金属水酸化物を添加すると、低温環境下で難燃層２１ｃが脆くなって割れやすくなる。すなわち、難燃性を向上する観点からは、ベース樹脂に金属水酸化物を添加することが望ましい一方、ベース樹脂に金属水酸化物を添加すると、低温環境下において絶縁電線２０の難燃層２１ｃが硬くなる結果、絶縁電線２０を曲げると絶縁電線２０が折れやすくなるのである。言い換えれば、ベース樹脂に金属水酸化物を添加すると、絶縁電線２０の破断伸び特性の劣化に代表される低温特性の低下を招くことになるのである。したがって、難燃層２１ｃを構成する樹脂組成物が「ＥＶＡ」を含むベース樹脂と、このベース樹脂に添加された金属水酸化物とを有する場合、優れた耐油性と優れた難燃性を確保することができる一方、低温特性を向上する観点から改善の余地が存在する。そこで、本実施の形態では、この改善の余地に対して工夫を施している。以下では、この工夫を施すための基本思想を説明する。

【0025】

＜実施の形態における基本思想＞
本実施の形態における基本思想は、「ＥＶＡ」を含むベース樹脂に金属水酸化物を添加するとともに、金属水酸化物とは別にベース樹脂にビニル基またはメタクリル基を含むシランカップリング剤を添加するという思想である。これにより、本実施の形態によれば、シランカップリング剤を介したベース樹脂と金属水酸化物との密着性が向上することによって難燃層２１ｃの低温特性が改善される。具体的には、ベース樹脂にシランカップリング剤を添加すると、金属水酸化物の水酸基とシランカップリング剤のアルコキシ基が脱水縮合することにより結合し、かつ、シランカップリング剤の官能基（ビニル基またはメタクリル基）とベース樹脂とが反応することによって結合する。この結果、シランカップリング剤を介して金属水酸化物とベース樹脂が結合するため、シランカップリング剤を介したベース樹脂と金属水酸化物との密着性が向上して難燃層２１ｃの低温特性が改善される。これにより、本実施の形態における基本思想によれば、低温特性に優れ、かつ、高い難燃性を有する絶縁電線２０を実現できる。

【0026】

さらに、本実施の形態における基本思想によれば、耐油性も向上できる。以下に、このメカニズムについて説明する。例えば、金属水酸化物とは別にベース樹脂に添加されたビニル基またはメタクリル基を含むシランカップリング剤の一部は、ベース樹脂と金属水酸化物の両方に結合する結果（密着反応）、シランカップリング剤を介したベース樹脂と金属水酸化物と密着性が向上して、難燃層２１ｃの低温特性が向上する。ただし、金属水酸化物とは別にベース樹脂に添加されたビニル基またはメタクリル基を含むシランカップリング剤のすべてがベース樹脂と金属水酸化物の両方に結合するわけではない。すなわち、金属水酸化物とは別にベース樹脂に添加されたシランカップリング剤の中には、ベース樹脂と金属水酸化物の両方に結合する密着反応に使用されなかった他のシランカップリング剤が存在し、この他のシランカップリング剤は、例えば、有機過酸化物または電離放射線によって官能基がベース樹脂にグラフトするとともに、シランカップリング剤のアルコキシ基同士が脱水縮合することにより、ベース樹脂を架橋する架橋鎖を形成する（架橋反応）。このようにして、ベース樹脂がシランカップリング剤で架橋される結果、架橋されたベース樹脂に油の分子が入り込めなくなることから、難燃層２１ｃの耐油性が向上する。特に、シランカップリング剤に含まれる官能基であるビニル基またはメタクリル基は、ベース樹脂にグラフトしやすいため、本実施の形態における基本思想によれば、シランカップリング剤による架橋反応を促進することができ、これによって、ベース樹脂の架橋度が向上することにより難燃層２１ｃの耐油性が向上する。

【0027】

以上のことから、金属水酸化物とは別にベース樹脂にビニル基またはメタクリル基を含むシランカップリング剤を添加するという基本思想によれば、シランカップリング剤によるベース樹脂と金属水酸化物との密着反応が生じるとともに、シランカップリング剤によってベース樹脂を架橋する架橋反応も生じることになる。すなわち、本実施の形態における基本思想は、シランカップリング剤によるベース樹脂と金属水酸化物との密着反応と、シランカップリング剤によってベース樹脂を架橋する架橋反応とを同時に利用する思想である。この結果、本実施の形態における基本思想によれば、ベース樹脂と金属水酸化物との密着性の向上に起因する難燃層２１ｃの低温特性の向上と、ベース樹脂の架橋に起因する難燃層２１ｃのさらなる耐油性の向上を図ることができる。

【0028】

したがって、基本思想によれば、ベース樹脂に含まれる「ＥＶＡ」の優れた耐油性と、シランカップリング剤によるベース樹脂の架橋に起因する耐油性向上との相乗効果によって、難燃層２１ｃの耐油性を向上できる。また、基本思想によれば、シランカップリング剤によるベース樹脂と金属水酸化物との密着性向上に起因して難燃層２１ｃの低温特性を改善することができる。さらに、基本思想によれば、ベース樹脂に含まれる「ＥＶＡ」自体の難燃性と、金属水酸化物をベース樹脂に添加することに起因する難燃性向上との相乗効果によって、難燃性の高い難燃層２１ｃを得ることができる。このことから、本実施の形態における基本思想によれば、耐油性および低温特性に優れ、かつ、高い難燃性を有する絶縁電線２０を実現することができる。

【0029】

ここで、難燃層２１ｃの低温特性をさらに改善する思想として、ベース樹脂に含まれる「ＥＶＡ」の酢酸ビニル含有量（以下、「ＶＡ量」という）を少なくする思想も考えられる。なぜなら、「ＥＶＡ」の「ＶＡ量」を少なくすることにより、「ＥＶＡ」のガラス転移温度が低くなる結果、難燃層２１ｃの低温特性が改善されるからである。一方、「ＥＶＡ」の「ＶＡ量」を低くすると、極性基を有する酢酸ビニルの量が少なくなることから、非極性基を有する油との分離特性が低下する結果、難燃層２１ｃの耐油性が低下することになる。すなわち、ベース樹脂に含まれる「ＥＶＡ」の「ＶＡ量」を少なくすることによって難燃層２１ｃの低温特性を改善する思想には、耐油性の低下という副作用が伴うことになる。したがって、ベース樹脂に含まれる「ＥＶＡ」の「ＶＡ量」を少なくすることによって難燃層２１ｃの低温特性を改善する思想を単独で採用する場合には、耐油性の低下という副作用が生じることから、低温特性の改善と耐油性の向上とを両立させることは困難である。ところが、本実施の形態における基本思想を採用することを前提として、さらに、難燃層２１ｃの低温特性を改善する思想として、ベース樹脂に含まれる「ＥＶＡ」の「ＶＡ量」を少なくする思想を採用することは有益である。なぜなら、本実施の形態における基本思想とベース樹脂に含まれる「ＥＶＡ」の「ＶＡ量」を少なくする思想とを併用すると、シランカップリング剤によるベース樹脂と金属水酸化物との密着性向上と「ＥＶＡ」のガラス転移温度の低下との相乗効果によって難燃層２１ｃの低温特性をさらに向上できるからである。一方、ベース樹脂に含まれる「ＥＶＡ」の「ＶＡ量」を少なくする思想を採用することによって発生する耐油性の低下という副作用は、シランカップリング剤によるベース樹脂の架橋に起因する耐油性向上という基本思想の効果によって補填される。この結果、本実施の形態における基本思想とベース樹脂に含まれる「ＥＶＡ」の「ＶＡ量」を少なくする思想とを併用すると、耐油性の低下を招くことなく、難燃層２１ｃの低温特性を向上することができるのである。したがって、基本思想とベース樹脂に含まれる「ＥＶＡ」の「ＶＡ量」を少なくする思想とを併用することは、耐油性および低温特性に優れ、かつ、高い難燃性を有する絶縁電線２０を実現する観点から有益である。

【0030】

＜基本思想の有用性＞
本実施の形態における基本思想は、「ＥＶＡ」を含むベース樹脂に金属水酸化物を添加するとともに、金属水酸化物とは別にベース樹脂にビニル基またはメタクリル基を含むシランカップリング剤を添加するという思想である。

【0031】

ここで、金属水酸化物とは別にシランカップリング剤がベース樹脂に添加されていると記載しているのは、本実施の形態における基本思想の構成が、予めシランカップリング剤で表面処理された金属水酸化物がベース樹脂に添加されている構成とまったく相違することを明確化する意図である。

【0032】

例えば、予めシランカップリング剤で表面処理された金属水酸化物をベース樹脂に添加する技術では、予めシランカップリング剤のアルコキシ基が金属水酸化物の水酸基と脱水縮合することにより結合している。したがって、すべてのシランカップリング剤が金属水酸化物と結合していることから、シランカップリング剤を介した金属水酸化物とベース樹脂との密着反応は促進されるが、有機過酸化物または電離放射線によって官能基がベース樹脂にグラフトするとともに、シランカップリング剤のアルコキシ基同士が脱水縮合することにより、ベース樹脂を架橋する架橋鎖を形成する架橋反応は生じることはない。このことは、予めシランカップリング剤で表面処理された金属水酸化物をベース樹脂に添加する技術では、シランカップリング剤によってベース樹脂を架橋することによって耐油性を向上することができないことを意味する。

【0033】

これに対し、本実施の形態における基本思想では、予めシランカップリング剤で表面処理された金属水酸化物をベース樹脂に添加するのではなく、金属水酸化物とは別にベース樹脂にビニル基またはメタクリル基を含むシランカップリング剤を添加している。したがって、基本思想では、シランカップリング剤によるベース樹脂と金属水酸化物との密着反応だけでなく、シランカップリング剤によってベース樹脂を架橋する架橋反応も生じることになる。すなわち、本実施の形態における基本思想では、金属水酸化物とは別にベース樹脂にビニル基またはメタクリル基を含むシランカップリング剤を添加することが重要であり、これによって、密着反応と架橋反応の両方の反応を生じさせることができるのである。これにより、基本思想は、密着反応に起因する低温特性の向上と、架橋反応に起因する耐油性の向上とをビニル基またはメタクリル基を含むシランカップリング剤を添加するだけで実現できる点で非常に有用な技術的思想であることがわかる。つまり、基本思想は、ビニル基またはメタクリル基を含むシランカップリング剤を金属水酸化物とベース樹脂とを密着させる密着剤として機能させるとともに、ベース樹脂を架橋させるように機能させる点で優れているということができる。

【0034】

＜難燃層２１ｃの定量的な組成＞
本実施の形態における難燃層２１ｃを構成する樹脂組成物の定性的な組成としては、「ＥＶＡ」を含むベース樹脂と、ベース樹脂に添加された金属水酸化物と、ビニル基またはメタクリル基を含むシランカップリング剤とを含む。

【0035】

ただし、実際に優れた耐油性、優れた低温特性、優れた機械特性を有するとともに高い難燃性を併せ持つ難燃層２１ｃを実現するためには、難燃層２１ｃは、以下に示す定量的な組成を有していることが望ましいので、この点を説明する。

【0036】

＜＜ベース樹脂＞＞
本実施の形態における難燃層２１ｃを構成する樹脂組成物は、ベース樹脂に「ＥＶＡ」を含む樹脂を使用する。「ＥＶＡ」は、含有する「ＶＡ量」によって低温特性や耐油性や機械特性（破断伸び特性）が異なる。例えば、「ＶＡ量」が４０質量％を超えると、エチレンの結晶が少なくなり、常温で柔軟なゴム状となり機械特性は向上する。また、「ＥＶＡ」の極性が上がるため非極性の油に対する耐油性は向上する。一方、「ＥＶＡ」のガラス転移温度が高くなる結果、低温特性が低下する。逆に、例えば、「ＶＡ量」が４０質量％以下となると、エチレンの結晶が多くなって常温ではプラスチックのようになる結果、機械特性は低下する。また、「ＥＶＡ」の極性が小さくなるため耐油性も低下する。一方、「ＥＶＡ」のガラス転移温度が低くなるため、低温特性に優れる。

【0037】

上述したように、「ＥＶＡ」は、含有する「ＶＡ量」によって低温特性や耐油性や機械特性（破断伸び特性）が異なることから、これらの特性のバランスを取るために「ＥＶＡ」を単独で使用するよりも、「ＥＶＡ」は、「ＶＡ量」の異なる２種類以上のものを含有することが望ましい。さらに、本実施の形態では、低温特性を重視して、ベース樹脂全体の「ＶＡ量」は、下記に示す式１において、４０質量％であることが望ましい。
ベース樹脂中の「ＶＡ量」＝ΣＸｋＹｋ・・・ （式１）

【0038】

ここで、Ｘｋは、樹脂ｋの「ＶＡ量」を示し、Ｙｋは、樹脂ｋのベース樹脂全体に占める割合を示している。また、ｋは、樹脂を区別する数字であり自然数である。

【0039】

特に、上述した式１において、ベース樹脂中の「ＶＡ量」が４０質量％を超えると、ベース樹脂に含まれる複数の「ＥＶＡ」のうちの少なくとも１種類は、「ＶＡ量」が４０質量％を超える「ＥＶＡ」を使用しなくてはならず低温特性にやや劣ることになるため、ベース樹脂中の「ＶＡ量」は４０質量％以下であることが望ましい。一方、「ＶＡ量」は２５質量％以上であることが望ましい。

【0040】

さらに、ベース樹脂には、酸変性ポリオレフィンを混合して使用することが望ましい。酸変性に使用される酸としては、例えば、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、カルボン酸などを挙げることができる。また、ポリオレフィンとしては、天然ゴム、ブチルゴム、エチレン－プロピレン共重合体、エチレン－プロピレン－ジエン共重合体、エチレン－αオレフィン共重合体、スチレンブタジエンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、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、エチレンアクリル酸エステル共重合体などを挙げることができる。

【0041】

酸変性ポリオレフィンは、難燃剤として添加する金属水酸化物とベース樹脂との接着性を強化する目的で添加し、特に、低温環境下において金属水酸化物とベース樹脂との剥離を防止する目的で添加される。このことから、ガラス転移温度が低く、柔軟で耐熱老化性にも優れたエチレン－プロピレン共重合体、エチレン－プロピレン－ジエン共重合体、エチレン－αオレフィン共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンアクリル酸エステル共重合体が望ましい。

【0042】

＜＜難燃剤＞＞
本実施の形態における難燃層２１ｃを構成する樹脂組成物は、ベース樹脂１００質量部に対して、難燃剤として金属水酸化物を１５０質量部～２００質量部の割合で含む。特に、金属水酸化物を１５０質量部以上の割合で含むことにより難燃性を確保できる。そして、金属水酸化物を２００質量部以下の割合で含むことにより低温特性を確保できる。

【0043】

使用される金属水酸化物は、難燃効果の高い水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムが望ましい。特に、鉱物を粉砕して形成された金属水酸化物よりも不純物の少ない合成された金属水酸化物が望ましく、ベース樹脂に「ＥＶＡ」を使用する関係上、製造中または使用中に発生する酢酸と反応することを考慮すると、生成される酢酸化合物が潮解しにくい水酸化アルミニウムが望ましい。

【0044】

＜＜シランカップリング剤＞＞
本実施の形態における難燃層２１ｃを構成する樹脂組成物は、ベース樹脂１００質量部に対して、ビニル基またはメタクリル基を含むシランカップリング剤を１質量部～３質量部の割合で含み、かつ、例えば、有機過酸化物を添加して熱を加えることにより架橋されているか、電離放射線を照射することにより架橋されている。

【0045】

シランカップリング剤は、基本的にベース樹脂と金属水酸化物との密着性を向上するために添加されるが、さらに本実施の形態では、ベース樹脂を架橋させる目的も有する。

【0046】

ビニル基またはメタクリル基を含むシランカップリング剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３－アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどを挙げることができる。

【0047】

このようなシランカップリング剤において、予め表面処理された金属水酸化物も市販されているが、本実施の形態における特徴は、ベース樹脂に対して金属水酸化物とは別にシランカップリング剤が添加されている点であり、この点が重要ポイントである。

【0048】

ベース樹脂は、「ＥＶＡ」を含むポリオレフィンが主体となるため、シランカップリング剤の官能基は、有機過酸化物や電離放射線によってラジカルを発生してベース樹脂にグラフトしやすいビニル基またはメタクリル基を有している必要がある。

【0049】

シランカップリング剤の添加量は、金属水酸化物の添加量に依存するが、本実施の形態の範囲内においては、１質量部以上であるため耐油性を確保できるとともに、３質量部以下であるため引張破断伸び特性（機械特性）を確保することができる。

【0050】

以上のようにして、複数の被覆層を有する絶縁電線２０の最外層を構成する難燃層２１ｃの組成が工夫されており、上述した定量的な組成が想到されている。

【0051】

次に、本実施の形態では、複数の被覆層を有する絶縁電線２０の構成を前提として、最外層を構成する難燃層２１ｃの組成だけでなく、最外層ではない絶縁層２１ｂの組成についても工夫を施しており、以下に、その定量的な組成の一例を説明する。

【0052】

＜絶縁層２１ｂの定量的な組成＞
上述した難燃層２１ｃを構成する樹脂組成物は、難燃剤としての金属水酸化物を大量に添加していることから、高い難燃性を確保できる一方で絶縁抵抗が低い。このため、本実施の形態では、絶縁電線２０の最外層に難燃層２１ｃを設ける一方、この難燃層２１ｃの内側に絶縁抵抗の高い絶縁層２１ｂを設けて絶縁電線２０の絶縁抵抗を確保している。以下では、この絶縁層２１ｂの定量的な組成の一例について説明する。

【0053】

絶縁電線２０の直流課電に対する安定性を考慮すると、絶縁電線２０の被覆には最外層を除く少なくとも１層以上に直流安定性に優れた絶縁層を設ける必要がある。この絶縁層が本実施の形態における絶縁層２１ｂである。絶縁層２１ｂを構成する樹脂組成物は、ベース樹脂と無機充填剤とを含む。

【0054】

＜＜ベース樹脂＞＞
絶縁層２１ｂのベース樹脂は、例えば、直流安定性に優れたポリエチレン、エチレン－αオレフィン共重合体、エチレン－アクリル酸エステル共重合体、エチレン－プロピレン共重合体、エチレン－プロピレン－ジエン共重合体から選ばれる単独または２種類以上の樹脂から構成される。このベース樹脂は、極性が低く直流安定性に優れている。

【0055】

＜＜無機充填剤＞＞
絶縁層２１ｂは、上述したベース樹脂１００質量部に対して、シランカップリング剤で表面処理された無機充填剤を８０質量部以上含むことが好ましい。また、絶縁層２１ｂは、架橋されていることが好ましい。８０質量部以上の無機充填剤は、燃焼時の一酸化炭素や二酸化炭素の発生を抑制することができる。また、シランカップリング剤で表面処理された無機充填剤を使用することにより分散性に優れるとともに、直流課電による局所的な電荷の蓄積を抑制できる。さらに、この無機充填剤がベース樹脂と密着することにより直流安定性の向上が見込める。一方、上述したベース樹脂１００質量部に対して、シランカップリング剤で表面処理された無機充填剤を１５０質量部以下含むことが好ましい。

【0056】

＜絶縁層２１ｂおよび難燃層２１ｃに共通するその他の組成＞
絶縁電線２０に使用する樹脂組成物には、必要に応じて、酸化防止剤、滑剤、難燃助剤、架橋剤、架橋助剤、架橋促進剤、界面活性剤、相溶化剤、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系光安定剤（ＨＡＬＳ）などの添加剤を添加することもできる。特に、高度な耐熱性を要求される場合には、酸化防止剤、紫外線吸収剤およびヒンダードアミン系光安定剤を添加することが望ましい。また、滑剤としてシリコーンオイル、シリコーンガム、シリコーンゴムなどのシリコーン化合物を添加して絶縁電線２０の表面にブリードさせることにより押出成形時のダイスカスを抑制することができる。

【0057】

＜実施の形態における効果＞
本実施の形態における絶縁電線２０は、導体２１ａと、導体２１ａの外周を覆い、かつ、複数層から構成される絶縁層２１ｂと難燃層２１ｃとを備える。このとき、複数層のうちの最外層を構成する難燃層２１ｃの樹脂組成物は、エチレン酢酸ビニル共重合体を含むベース樹脂と、ベース樹脂に添加された金属水酸化物と、ビニル基またはメタクリル基を含むシランカップリング剤とを有する。そして、樹脂組成物は、ベース樹脂の１００質量部に対して、金属水酸化物を１５０質量部～２００質量部の割合で含み、かつ、シランカップリング剤を１質量部～３質量部の割合で含み、かつ、架橋されている。

【0058】

このように構成されている難燃層２１ｃにおいては、樹脂組成物がベース樹脂の１００質量部に対して金属水酸化物を１５０質量部～２００質量部の割合で含み、かつ、シランカップリング剤を１質量部～３質量部の割合で含み、かつ、架橋されていることから、実際に優れた耐油性、優れた低温特性、優れた機械特性を有するとともに高い難燃性を実現することができる。また、金属水酸化物を含まない絶縁層２１ｂにおいては、優れた直流安定性を実現することができる。したがって、本実施の形態によれば、耐油性、低温特性、機械特性および直流安定性に優れ、かつ、高い難燃性を有する絶縁電線２０を提供することができる。

【0059】

以下では、耐油性、低温特性、機械特性および直流安定性に優れ、かつ、高い難燃性を有する絶縁電線２０を提供することができるという有用な効果の検証結果を実施例に基づいて説明する。

【0060】

＜実施例＞

【表1】

【0061】

【表2】

【0062】

【表3】

【0063】

＜＜絶縁電線の製造＞＞
表１は、絶縁層２１ｂを構成する樹脂組成物に含まれる配合剤の配合比を示す表であり、表２は、難燃層２１ｃを構成する樹脂組成物に含まれる配合剤の配合比を示す表である。

【0064】

表１に示す配合比(１－１)で架橋剤以外の配合剤を秤量し、秤量した配合剤を７５Ｌ加圧ニーダによって混練した後、ストランドで押し出して冷却後にペレットにした。冷却したペレットを４０℃に加熱した所定量の液状架橋剤に浸漬した後、液状架橋剤をブレンダにて撹拌して、ペレットに架橋剤を含浸させることにより、表１に示す配合比（１－１）を有する第１ペレットを作製した。

【0065】

同様に、表２に示す配合比（２－１～２－１３）で架橋剤以外の配合剤を秤量し、秤量した配合剤を７５Ｌ加圧ニーダによって混練した後、ストランドで押し出して冷却後にペレットにした。冷却したペレットを４０℃に加熱した所定量の液状架橋剤に浸漬した後、液状架橋剤をブレンダにて撹拌して、ペレットに架橋剤を含浸させることにより、表２に示す配合比（２－１～２－１３）を有するそれぞれの第２ペレットを作製した。

【0066】

次に、例えば、図２に示すように、錫めっき銅導体を複数本撚り合わせて作製した導体断面積が７０ｍｍ^２の錫めっき銅導体（導体２１ａ）上に導体２１ａへの樹脂組成物のめり込みを防止するため、ポリエチレンテレフタレート製テープ（図示せず）を巻き付けた後、第１ペレットと第２ペレットを２層同時に押し出すことにより、絶縁層２１ｂを形成し、この絶縁層２１ｂの外周上に難燃層２１ｃを形成した。具体的に、絶縁層２１ｂは、第１ペレットを押し出すことによって形成された厚さ０．５６ｍｍの樹脂組成物から構成される一方、難燃層２１ｃは、第２ペレットを押し出すことによって形成された厚さ１．６ｍｍの樹脂組成物から構成される。その後、蒸気圧が１．５ＭＰａの飽和水蒸気で５分間加熱するとともに絶縁層２１ｂおよび難燃層２１ｃを架橋して、図２に示す断面を有する絶縁電線２０を作製した。これにより、表３に示す実施例１～実施例８と比較例３～比較例７とに対応するそれぞれの絶縁電線２０が形成される。

【0067】

また、例えば、図３に示すように、錫めっき銅導体を複数本撚り合わせて作製した導体断面積が７０ｍｍ^２の錫めっき銅導体（導体２１ａ）上に導体２１ａへの樹脂組成物のめり込みを防止するため、ポリエチレンテレフタレート製テープ（図示せず）を巻き付けた後、第２ペレットと第１ペレットを２層同時に押し出すことにより、難燃層２１ｃを形成し、この難燃層２１ｃの外周上に絶縁層２１ｂを形成した。具体的に、難燃層２１ｃは、第２ペレットを押し出すことによって形成された厚さ１．６ｍｍの樹脂組成物から構成される一方、絶縁層２１ｂは、第１ペレットを押し出すことによって形成された厚さ０．５６ｍｍの樹脂組成物から構成される。その後、蒸気圧が１．５ＭＰａの飽和水蒸気で５分間加熱するとともに難燃層２１ｃおよび絶縁層２１ｂを架橋して、図３に示す断面を有する絶縁電線３０を作製した。これにより、表３に示す比較例１に対応する絶縁電線３０が形成される。

【0068】

さらに、例えば、図４に示すように、錫めっき銅導体を複数本撚り合わせて作製した導体断面積が７０ｍｍ^２の錫めっき銅導体（導体２１ａ）上に導体２１ａへの樹脂組成物のめり込みを防止するため、ポリエチレンテレフタレート製テープ（図示せず）を巻き付けた後、第２ペレットを押し出すことにより、難燃層２１ｃを形成した。具体的に、難燃層２１ｃは、第２ペレットを押し出すことによって形成された厚さ２．１６ｍｍの樹脂組成物から構成される。その後、蒸気圧が１．５ＭＰａの飽和水蒸気で５分間加熱するとともに難燃層２１ｃを架橋して、図４に示す断面を有する絶縁電線４０を作製した。これにより、表３に示す比較例２に対応する絶縁電線４０が形成される。

【0069】

＜＜試験の内容＞＞
１．初期引張試験
まず、絶縁電線を解体して導体を除去し、被覆層の内側（導体側）を約１ｍｍ研削して平滑にした後、ＩＥＣ６０８１１－１－１に示されるダンベル形状に被覆層を打ち抜いて試験試料を作製した。そして、初期引張試験においては、作製した試験試料を引張試験機で２５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張ることにより、引張強さと破断伸びを測定した。ここで、引張強さが１０ＭＰａ以上で、かつ、破断伸びが１５０％以上を合格とした。

【0070】

２．耐油性試験
まず、絶縁電線を解体して導体を除去し、被覆層の内側（導体側）を約１ｍｍ研削して平滑にした後、ＩＥＣ６０８１１－１－１に示されるダンベル形状に被覆層を打ち抜いて試験試料を作製した。そして、耐油性試験においては、作製した試験試料を７０℃のＩＲＭ油に１６８時間浸漬させる。その後、ＩＲＭ油に浸漬した試験試料を引張試験機で２５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張ることにより、引張強さと破断伸びを測定した。ここで、初期引張試験の結果から引張強さ残率７０％～１３０％および破断伸び残率６０％～１４０％の範囲に収まるものを合格とした。

【0071】

３．難燃性試験
作製した絶縁電線でＩＥＣ６０３３２－３に準拠した垂直トレイ燃焼試験を実施することにより合否判断とした。

【0072】

４．低温特性試験
まず、絶縁電線を解体して導体を除去し、被覆層の内側（導体側）を約１ｍｍ研削して平滑にした後、ＩＥＣ６０８１１－１－１に示されるダンベル形状に被覆層を打ち抜いて試験試料を作製した。そして、低温特性試験においては、作製した試験試料でＥＮ６０８１１－１－４に準拠した低温引張試験を実施した。ここで、－４０℃において破断伸びが３０％以上を合格とした。

【0073】

５．直流安定性試験
絶縁電線の直流安定性をＥＮ５０３０５．６．７に準拠した直流安定性試験により評価した。具体的には、絶縁電線を８５℃で３％濃度の塩水中に浸漬させて４５００Ｖのプラス・マイナス課電を実施した。ここで、１０日間絶縁破壊せず、かつ、１０日後に２０℃の水に１時間浸漬したのちにＡＣ（５０Ｈｚ）で１８００Ｖの電圧を５分間課電しても絶縁破壊しないことを合格の要件とした。

【0074】

＜＜評価結果＞＞

【表4】

【0075】

評価結果を表４に示す。

【0076】

実施例１～実施例８は、図２に示す絶縁電線２０に対応しており、最外層の難燃層２１ｃを構成する樹脂組成物がベース樹脂の１００質量部に対して金属水酸化物を１５０質量部～２００質量部の割合で含み、かつ、シランカップリング剤を１質量部～３質量部の割合で含み、かつ、架橋されているという本実施の形態における特徴点を備えている。

【0077】

このような特徴点を有する実施例１～実施例８においては、すべての試験において合格であったため、実施例１～実施例８のそれぞれの総合評価は合格となった。したがって、実施例１～実施例８によれば、耐油性、低温特性、機械特性および直流安定性に優れ、かつ、高い難燃性を有する絶縁電線を提供できることがわかる。

【0078】

なお、実施例１～実施例７と実施例８とを比較すると、実施例１～実施例７のように「ＥＶＡ」の「ＶＡ量」が低くなると低温特性が優れていることがわかる。すなわち、ベース樹脂中の「ＶＡ量」が４０質量％以下（２６．５質量％）である実施例１～実施例７によれば、ベース樹脂中の「ＶＡ量」が４０質量％よりも大きい（４３質量％）である実施例８に比べて、低温特性が優れていることがわかる。このことから、低温特性を重視する観点からは、特に、ベース樹脂中の「ＶＡ量」が４０質量％以下であることが望ましい。

【0079】

一方、比較例１は、図３に示す絶縁電線３０が対応しており、難燃層２１ｃが最外層に配置されていないことから、難燃性が不合格となった。また、比較例１では、最外層に配置されている絶縁層２１ｂを構成するベース樹脂が「ＥＶＡ」を含まないエチレン－αオレフィン共重合体となっているため、耐油性も不合格であった。この結果、比較例１の総合評価は不合格となった。

【0080】

比較例２は、図４に示す絶縁電線４０が対応しており、被覆層として金属水酸化物を含有する難燃層２１ｃだけから構成されており、金属水酸化物を含有しない絶縁層２１ｂが存在しない。このことから、比較例２では、直流安定性に劣るため、直流安定性試験が不合格となった。この結果、比較例２の総合評価は不合格となった。

【0081】

比較例３は、最外層を構成する難燃層２１ｃのベース樹脂が「ＥＶＡ」を含まないため、耐油性と難燃性が不合格であった。この結果、比較例３の総合評価は不合格となった。

【0082】

比較例４は、金属水酸化物の量（１４０質量％）が不充分であり、難燃性が不合格であった。この結果、比較例４の総合評価は不合格となった。

【0083】

比較例５は、金属水酸化物の量（２１０質量％）が過多であり、低温特性が不合格であった。この結果、比較例５の総合評価は不合格となった。

【0084】

比較例６は、シランカップリング剤の添加量（０．７質量％）が少なく、耐油性が不合格であった。この結果、比較例６の総合評価は不合格となった。

【0085】

比較例７は、シランカップリング剤の添加量（４質量％）が過多であり、初期破断伸びが不合格となった。この結果、比較例７の総合評価は不合格となった。

【0086】

以上のことから、比較例１～比較例７は、本実施の形態における特徴点が具現化されておらず、この場合、各種試験のいずれかにおいて不合格となっている。このことは、本実施の形態における特徴点を具現化する条件が満たされていない場合には、耐油性、低温特性、機械特性および直流安定性に優れ、かつ、高い難燃性を有する絶縁電線を実現することが困難であることを意味している。したがって、実施例１～実施例８と比較例１～比較例７との対比によって、本実施の形態における特徴点によれば、耐油性、低温特性、機械特性および直流安定性に優れ、かつ、高い難燃性を有する絶縁電線を実現できることが裏付けられていることになる。

【0087】

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

【0088】

例えば、前記実施の形態における絶縁電線は、ケーブルのコア材料となる絶縁電線にも幅広く適用することができる。すなわち、前記実施の形態における技術的思想は、絶縁電線単体だけでなく、絶縁電線を含む多種多様なケーブルにも幅広く適用できる。

【0089】

また、前記実施の形態において使用する絶縁電線は、例えば、鉄道車両用や自動車用の絶縁電線として使用できる。

【符号の説明】

【0090】

１０ 絶縁電線
１１ａ 導体
１１ｂ 被覆層
２０ 絶縁電線
２１ａ 導体
２１ｂ 絶縁層
２１ｃ 難燃層
３０ 絶縁電線
４０ 絶縁電線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】