JP6300094B2 - ノンハロゲン架橋性樹脂組成物を用いた架橋絶縁電線及びケーブル - Google Patents
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Description
[2]前記無水マレイン酸で変性されたエチレン−α−オレフィン共重合体は、DSC法によるガラス転移点(Tg)が−55℃以下であることを特徴とする前記[1]に記載の架橋絶縁電線。
[3]前記エチレン−アクリル酸エステル共重合体は、アクリル酸エステル量が10〜30質量%であることを特徴とする前記[1]又は前記[2]に記載の架橋絶縁電線。
[4]前記金属水酸化物は、水酸化マグネシウムであることを特徴とする前記[1]〜[3]のいずれか1つに記載の架橋絶縁電線。
[5]前記導体の直上に被覆される第2の絶縁層を備え、前記第2の絶縁層は、ベースポリマ100質量部に対して、金属水酸化物を120質量部以下の割合で含有するノンハロゲン樹脂組成物からなることを特徴とする前記[1]〜[4]のいずれか1つに記載の架橋絶縁電線。
[6]前記第2の絶縁層を構成する前記ノンハロゲン樹脂組成物中の前記金属水酸化物は、水酸化マグネシウムであることを特徴とする前記[5]に記載の架橋絶縁電線。
[7]前記[1]〜[6]のいずれか1つに記載の架橋絶縁電線を有することを特徴とするケーブル。
[8]錫めっき銅からなる導体と、前記導体の周囲を被覆する絶縁層とを備える架橋絶縁電線と、該架橋絶縁電線の外周を被覆するシースとを備えるケーブルにおいて、前記シースは、高密度ポリエチレン20〜55質量部、エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸3元共重合体30〜50質量部、無水マレイン酸で変性されたエチレン−α−オレフィン共重合体5〜20質量部、及びエチレン−アクリル酸エステル共重合体10〜30質量部を含有するベースポリマ100質量部に対して、金属水酸化物を120〜200質量部の割合で含有するノンハロゲン架橋性樹脂組成物からなることを特徴とするケーブル。
[9]前記無水マレイン酸で変性されたエチレン−α−オレフィン共重合体は、DSC法によるガラス転移点(Tg)が−55℃以下であることを特徴とする[8]に記載のケーブル。
[10]前記エチレン−アクリル酸エステル共重合体は、アクリル酸エステル量が10〜30質量%であることを特徴とする[8]又は[9]に記載のケーブル。
[11]前記金属水酸化物は、水酸化マグネシウムであることを特徴とする[8]〜[10]のいずれか1つに記載のケーブル。
本発明の実施形態に使用されるノンハロゲン架橋性樹脂組成物は、高密度ポリエチレン20〜55質量部、エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸3元共重合体30〜50質量部、無水マレイン酸で変性されたエチレン−α−オレフィン共重合体5〜20質量部、及びエチレン−アクリル酸エステル共重合体10〜30質量部を含有するベースポリマ100質量部に対して、金属水酸化物を120〜200質量部の割合で含有する。
ノンハロゲン架橋性樹脂組成物中のベースポリマは、高密度ポリエチレン(HDPE)を含有する。本実施の形態においては、HDPEを20〜55質量部含有することが好ましく、25〜50質量部含有することがより好ましく、30〜45質量部含有することがさらに好ましい。本発明で使用するHDPEの融点、密度、分子量には特に制限は無い。HDPEの添加量が少ないと耐摩耗性が低下する。
ノンハロゲン架橋性樹脂組成物中のベースポリマは、エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸3元共重合体を30〜50質量部含有する。エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸3元共重合体の添加量が30質量部未満だと耐摩耗性が低下し、50質量部以上では伸びが低下する。
ノンハロゲン架橋性樹脂組成物中のベースポリマは、無水マレイン酸で変性されたエチレン−α−オレフィン共重合体を5〜20質量部含有する。無水マレイン酸で変性されたエチレン−α−オレフィン共重合体の添加量が5質量部未満だと低温特性が低下し、20質量部より多いと耐摩耗性が低下する。
ノンハロゲン架橋性樹脂組成物中のベースポリマは、エチレン−アクリル酸エステル共重合体を10〜30質量部含有する。エチレン−アクリル酸エステル共重合体の添加量が10質量部未満では伸びが低く、30質量部より多いと耐摩耗性が低下する。エチレン−アクリル酸エステル共重合体は、金属水酸化物を高充填させるために必要である。
本実施の形態におけるベースポリマには、その効果を発揮する限り、上記以外のポリマ成分を含有させてもよいが、上記の高密度ポリエチレン、エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸3元共重合体、無水マレイン酸で変性されたエチレン−α−オレフィン共重合体及びエチレン−アクリル酸エステル共重合体を90質量%以上含有することが好ましく、95質量%以上含有することがより好ましく、100質量%含有する(これらのみから構成される)ことがさらに好ましい。
本発明の実施形態に使用されるノンハロゲン架橋性樹脂組成物には、必要に応じて、架橋剤、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。
本発明の実施形態に使用されるノンハロゲン架橋性樹脂組成物の架橋方法としては、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、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。後述の絶縁層やシースとしてノンハロゲン架橋性樹脂組成物を成形後に架橋処理を行なう。
図1及び図2はそれぞれ、本発明の架橋絶縁電線の一実施形態を示す断面図である。
本発明の実施の形態に係るケーブルは、本発明の実施の形態に係る上記の架橋絶縁電線を有する。例えば、本実施の形態に係るケーブルは、本実施の形態に係る絶縁電線10を2本撚り合わせた二芯撚り線と、二芯撚り線の外周に形成されたシースとを備える。絶縁電線は単芯でもよく、二芯以外の多芯撚り線であってもよい。さらに、必要に応じて、編組線等を備えていてもよい。
本発明の実施の形態によれば、優れた機械特性及び低温特性を有しながら、高い難燃性を保持することが可能なノンハロゲン架橋性樹脂組成物を用いた架橋絶縁電線及びケーブルを提供することができる。また、本発明のより好ましい実施の形態によれば、上記効果に加え、電気特性に優れる架橋絶縁電線及びケーブルを提供することができる。
図1及び2に示す絶縁電線を以下のようにして製造した。
(1)導体11として、構成37本/0.18mmの錫めっき導体を用いた。
(2)表1及び表2に示す各種成分を配合し、14インチオープンロールにて混練した樹脂組成物を造粒機でペレット化し、外層用材料及び内層用材料を得た。
(3)図1の単層絶縁電線10の製造においては、得られた外層用材料を用いて絶縁厚0.26mmになるように40mm押出機にて絶縁層12を導体11上に被覆した。
(4)図2の2層絶縁電線20の製造においては、得られた外層用材料及び内層用材料を用いて内層厚さ0.1mm、外層厚さ0.16mmになるように40mm押出機で2層押出を行い絶縁内層21及び絶縁外層22を導体11上に被覆した。
(5)得られた絶縁電線に電子線を照射し(照射量15Mrad)、架橋を行った。
導体11を引き抜いた後の絶縁層について、引張速度200mm/minで引張試験を実施した。破断伸びが50%以上を合格(○)とし、50%未満を不合格(×)とした。
絶縁電線を−40℃の低温槽に4時間以上放置し、φ1.75mm及びφ7.0mmのマンドレルに6回巻き付けた。φ1.75mm及びφ7.0mmのマンドレルへの巻き付けで絶縁層が割れなかったものを◎、φ1.75mmで割れ、φ7.0mmで割れなかったものを○、φ1.75mm及びφ7.0mmへの巻き付けでともに割れたものを×とした。
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、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。
EN50305.5.2に準拠し、絶縁電線を評価した。摩耗サイクル数が150サイクル以上を合格(○)とし、150サイクル未満を不合格(×)とした。
EN50305.6.7に準拠し、300V直流安定性試験を実施した。240時間短絡しなかったものを◎とし、100時間以上240時間未満で短絡したものを○とし、100時間未満で短絡したものを△とした。
総合評価として、上記試験のすべての評価が◎又は○のものを合格(◎)とし、△が含まれるものも合格(○)とし、×が含まれるものを不合格(×)とした。
比較例1の場合、外層用材料においてHDPEに換えてLDPEを用いたため、摩耗サイクル数が143サイクルとなり不合格(×)であった。したがって、総合評価は不合格(×)とした。
比較例2の場合、外層用材料においてエチレン−アクリル酸エチル−無水マレイン酸3元共重合体の添加量が少ないため、摩耗サイクル数が145サイクルとなり不合格(×)であった。したがって、総合評価は不合格(×)とした。
比較例3の場合、外層用材料においてエチレン−アクリル酸エチル−無水マレイン酸3元共重合体の添加量が多いため、破断伸びが40%と低く不合格(×)であった。したがって、総合評価は不合格(×)とした。
比較例4の場合、外層用材料において無水マレイン酸変性エチレン−α−オレフィン共重合体が添加されていないため、低温試験でφ1.75mm及びφ7.0mmのマンドレルに巻き付けた際に、割れが発生し不合格(×)であった。したがって、総合評価は不合格(×)とした。
比較例5の場合、外層用材料において無水マレイン酸変性エチレン−α−オレフィン共重合体の添加量が多いため、摩耗サイクル数が122サイクルとなり不合格(×)であった。したがって、総合評価は不合格(×)とした。
比較例6の場合、外層用材料においてエチレン−アクリル酸エチル共重合体の添加量が少ないため、破断伸びが20%と非常に低く不合格(×)であり、低温試験でφ1.75mm及びφ7.0mmのマンドレルに巻き付けた際に、割れが発生し不合格(×)であった。したがって、総合評価は不合格(×)とした。
比較例7の場合、外層用材料においてエチレン−アクリル酸エチル共重合体の添加量が多いため、摩耗サイクル数が133サイクルとなり不合格(×)であった。したがって、総合評価は不合格(×)とした。
比較例8の場合、外層用材料において水酸化マグネシウムの添加量が多いため、破断伸びが40%と低く不合格(×)であった。また、電気特性試験(直流安定性試験)においても5時間で短絡したため△とした。したがって、総合評価は不合格(×)とした。
比較例9の場合、外層用材料において水酸化マグネシウムの添加量が少ないため、難燃性試験で全焼し不合格(×)であった。また、電気特性試験(直流安定性試験)において90時間で短絡しているため△とした。したがって、総合評価は不合格(×)とした。
20:2層絶縁電線、21:絶縁内層、22:絶縁外層
Claims (11)
- 錫めっき銅からなる導体と、前記導体の周囲を被覆する第1の絶縁層とを備え、
前記第1の絶縁層は、高密度ポリエチレン20〜55質量部、エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸3元共重合体30〜50質量部、無水マレイン酸で変性されたエチレン−α−オレフィン共重合体5〜20質量部、及びエチレン−アクリル酸エステル共重合体10〜30質量部を含有するベースポリマ100質量部に対して、金属水酸化物を120〜200質量部の割合で含有するノンハロゲン架橋性樹脂組成物からなることを特徴とする架橋絶縁電線。 - 前記無水マレイン酸で変性されたエチレン−α−オレフィン共重合体は、DSC法によるガラス転移点(Tg)が−55℃以下であることを特徴とする請求項1に記載の架橋絶縁電線。
- 前記エチレン−アクリル酸エステル共重合体は、アクリル酸エステル量が10〜30質量%であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の架橋絶縁電線。
- 前記金属水酸化物は、水酸化マグネシウムであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の架橋絶縁電線。
- 前記導体の直上に被覆される第2の絶縁層を備え、
前記第2の絶縁層は、ベースポリマ100質量部に対して、金属水酸化物を120質量部以下の割合で含有するノンハロゲン樹脂組成物からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の架橋絶縁電線。 - 前記第2の絶縁層を構成する前記ノンハロゲン樹脂組成物中の前記金属水酸化物は、水酸化マグネシウムであることを特徴とする請求項5に記載の架橋絶縁電線。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の架橋絶縁電線を有することを特徴とするケーブル。
- 錫めっき銅からなる導体と、前記導体の周囲を被覆する絶縁層とを備える架橋絶縁電線と、該架橋絶縁電線の外周を被覆するシースとを備えるケーブルにおいて、
前記シースは、高密度ポリエチレン20〜55質量部、エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸3元共重合体30〜50質量部、無水マレイン酸で変性されたエチレン−α−オレフィン共重合体5〜20質量部、及びエチレン−アクリル酸エステル共重合体10〜30質量部を含有するベースポリマ100質量部に対して、金属水酸化物を120〜200質量部の割合で含有するノンハロゲン架橋性樹脂組成物からなることを特徴とするケーブル。 - 前記無水マレイン酸で変性されたエチレン−α−オレフィン共重合体は、DSC法によるガラス転移点(Tg)が−55℃以下であることを特徴とする請求項8に記載のケーブル。
- 前記エチレン−アクリル酸エステル共重合体は、アクリル酸エステル量が10〜30質量%であることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載のケーブル。
- 前記金属水酸化物は、水酸化マグネシウムであることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載のケーブル。
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