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JP2014114444A - 電線被覆層形成用放射線硬化性樹脂組成物 - Google Patents

電線被覆層形成用放射線硬化性樹脂組成物 Download PDF

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JP2014114444A
JP2014114444A JP2013234839A JP2013234839A JP2014114444A JP 2014114444 A JP2014114444 A JP 2014114444A JP 2013234839 A JP2013234839 A JP 2013234839A JP 2013234839 A JP2013234839 A JP 2013234839A JP 2014114444 A JP2014114444 A JP 2014114444A
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compound
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English (en)
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Hirokazu Imai
今井  博和
Hironori Yamashita
祐徳 山下
Takahiko Kurosawa
孝彦 黒澤
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JSR Corp
DSM IP Assets BV
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JSR Corp
DSM IP Assets BV
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Abstract

【課題】電線、特に自動車等の高圧電線の被覆層形成用樹脂組成物に関する。
【解決手段】(A)下式(1)で表されるジオールとジイソシアネートと水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物であるウレタン(メタ)アクリレート、
Figure 2014114444

[式(1)において、Rは、各々独立に、2価の脂肪族炭化水素基又は2価の脂環族構造を有する炭化水素基である。nは、式(1)の化合物の数平均分子量が500〜10,000になるように決定される数である。]
(B)1個のエチレン性不飽和基を有する化合物、
及び
(C)放射線重合開始剤
を含有する電線被覆層形成用放射線硬化性樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、電線、特に自動車等の高圧電線の被覆層形成用樹脂組成物に関する。
ハイブリッド車や電気自動車等の主に動力回路用に用いられる高圧電線(例えば、JIS 3405に規定される高圧電線)には、導体(中心導体ともいう。)として電気特性、伝送特性に優れた銅線やアルミニウム線等を用い、導体を被覆する被覆層(絶縁体層ともいう。)としてポリ塩化ビニル(PVC)やポリエチレン(PE)等の熱可塑性樹脂を用いた絶縁電線(被覆電線ともいう。)が多く用いられる。また、1本又は複数本の被覆電線の外側にシース(保護外被覆)を設けたケーブルも同様に用いられている(特許文献1〜4)。
また、放射線硬化性の樹脂組成物も検討されている(特許文献5〜6)。
特開2001−312925号公報 特開2005−187595号公報 特開2006−348137号公報 特開2007−45952号公報 特開2008−251435号公報 特開2008−277261号公報
しかしながら、熱可塑性樹脂を主体とする被覆層では、外部応力に対する耐性が低下して保護層として不充分となる問題や、高温下では溶融してしまうという問題があった。また、従来の熱可塑性樹脂では被覆電線の製造効率が低いという問題もあった。
さらに、従来の放射線硬化性樹脂組成物は、耐熱性などの点で十分満足できるものではなかった。
従って、本発明の目的は、外部応力に対して十分な強度を有し、高温下でも溶融しない被覆層を形成することができ、かつ、被覆電線の製造効率を改善することができる電線被覆層形成用放射線硬化性樹脂組成物を提供することにある。
そこで本発明者らは、従来のPVCやPEに代わる電線被覆材を開発すべく、ウレタン(メタ)アクリレート系の放射線硬化性樹脂組成物に着目し、種々検討した結果、特定のウレタン(メタ)アクリレートと、1個のエチレン性不飽和基を有する化合物と、放射線重合開始剤を組み合せて用いれば、高圧電線に求められる耐熱性に優れ、十分な強度を有する被覆層を形成することができる電線被覆層形成用放射線硬化性樹脂組成物が得られることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
(A)下式(1)で表されるジオールとジイソシアネートと水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物であるウレタン(メタ)アクリレート、
Figure 2014114444
[式(1)において、Rは、各々独立に、2価の脂肪族構造又は2価の脂環族構造を有する炭化水素基である。nは、式(1)の化合物の数平均分子量が500〜10,000になるように決定される数である。]
(B)1個のエチレン性不飽和基を有する化合物、
及び
(C)放射線重合開始剤
を含有する電線被覆層形成用放射線硬化性樹脂組成物を提供するものである。
本発明の組成物を用いれば、紫外線等の放射線照射により簡便にかつ均一に強度に優れた電線被覆層が形成され、かつ当該被覆層は熱可塑性樹脂ではなく放射線硬化性樹脂組成物を硬化させた架橋構造を有する硬化物からなるため、従来の熱可塑性樹脂が溶融していた温度においても溶融しない。このため従来のPVCやPE等で被覆層を形成する場合に較べて高温環境下でも使用することが可能である。本発明の組成物を用いて形成した電線被覆層は、室温及び低温環境下において、高いヤング率を有するため外部応力に強く、破断伸びが高いため大きな曲率で電線を曲げた場合であっても被覆層が破壊されにくい。
本発明で用いる(A)成分のウレタン(メタ)アクリレートは、前記式(1)で表されるジオールとジイソシアネートと水酸基含有(メタ)アクリレートとを反応させて得られるものである。
(A)成分は、下記式(b)で表される構造を有することが好ましい。
HYD-DIC-(DIOL-DIC)y-HYD (b)
[式(b)において、DIOLは、ジオールに由来する構造単位であり、DICは、ジイソシアネートに由来する構造単位であり、HYDは、水酸基含有(メタ)アクリレートであり、yは、1〜3である。各構造単位は、ウレタン結合によって結合している。]
上記式(b)において、yが1である(A)成分を(A1)成分、yが2以上である(A)成分を(A2)成分という。(A)成分は、(A1)成分または(A2)成分により単独で構成されていてもよいし、(A1)成分と(A2)成分の混合物から構成されていてもよい。
ジオールは、ポリカーボネートジオールであり、前記式(1)中、Rとしては、炭素数1〜12のものが好ましく、例えば、−(CH2m−、−CH2CH(CH3)CH2−、−CH2CH2C(CH3)HCH2CH2−、−CH2C(CH3)H(CH26−等の2価の脂肪族炭化水素基、下記式(a)等で表される2価の脂環族構造を有する炭化水素基等が挙げられる。ただし、mは、3〜12であり、5〜9が好ましい。
Figure 2014114444
[式(a)において、R’は、単結合又は炭素数1〜3のアルカンジイル基である。]
上記式(a)におけるR’であるアルカンジイル基としては、−CH2−、−(CH22−、−(CH23−、−CH2−CH(CH3)−が挙げられる。
Rの好ましい具体例としては、−(CH26−、−(CH29−、−CH2C(CH3)H(CH26−等が挙げられる。Rは、2種以上が、式(1)で表される化合物の一分子中に含まれていても良い。
また、ジオールがポリカーボネートジオールであることにより、耐熱性に優れる電線被覆層を形成することができる。Rが上記構造を有することにより、破断伸び特に低温における破断伸びの値が改善され、低温での耐久性に優れる電線被覆層を形成することができる。Rが脂肪族構造を有する場合には、破断伸びの点で特に好ましい。
ジオールの数平均分子量は、500〜10,000が好ましく、1,000〜6,000がさらに好ましく、1,000〜3,000が特に好ましい。ジオールの数平均分子量が上記範囲にあることにより、破断伸び及び耐熱性に優れる電線被覆層を形成することができる。なお、ジオールの数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定されるポリスチレン換算数平均分子量である。
前記式(b)に含まれるy個のDIOLの分子量の合計値は、yが1である場合には、500〜3,000が好ましく、1,000〜3,000がさらに好ましく、yが2以上である場合には、2,000〜10,000が好ましく、2,000〜6,000がさらに好ましい。DIOLの分子量の合計値が上記範囲にあることにより、電線被覆層形成用放射線硬化性樹脂組成物として好適な粘度を有し、破断伸び等において好適な硬化物物性を与える組成物を得ることができる。
上記式(1)で表されるポリカーボネートジオールの市販品としては、例えば、
デュラノール T6002(式(1)において、Rが−(CH26−であり、数平均分子量が2000の化合物)、
T5650E(式(1)において、Rが−(CH25−と−(CH26−がモル比で1:1であり、数平均分子量が500の化合物)、
T5652(式(1)において、Rが−(CH25−と−(CH26−がモル比で1:1であり、数平均分子量が2000の化合物)
G3452(式(1)において、Rが−(CH23−と−CH2CH(CH3)CH2−がモル比で1:1であり、数平均分子量が2000の化合物)
G3450J(式(1)において、Rが−(CH23−と−CH2CH(CH3)CH2−がモル比で1:1であり、数平均分子量が800の化合物)(以上、旭化成ケミカルズ社製)、
ETERNACOLL UH−50(式(1)において、Rが−(CH26−であり、数平均分子量が500の化合物)、
UH−100(式(1)において、Rが−(CH26−であり、数平均分子量が1000の化合物)、
UH−200(式(1)において、Rが−(CH26−であり、数平均分子量が2000の化合物)、
UH−300(式(1)において、Rが−(CH26−であり、数平均分子量が3000の化合物)、
UHC50−200(式(1)において、Rが−(CH26−と−((CH25CO2m(CH26−がモル比で1:1であり、数平均分子量が2000の化合物)、
UHC50−100(式(1)において、Rが−(CH26−と−((CH25CO2m(CH26−がモル比で1:1であり、数平均分子量が1000の化合物)、
UC−100(式(1)において、Rが前記式(a)においてR’が−CH2−であり、数平均分子量が1000の化合物)、
UM−90(式(1)において、Rが前記式(a)においてR’が−CH2−である構造と−(CH26−がモル比で1:1であり、数平均分子量が900の化合物)(以上、宇部興産社製)、
クラレポリオール C−1065N(式(1)において、Rが−(CH29−と−CH2C(CH3)H(CH26−がモル比で65:35であり、数平均分子量が1000の化合物)、
C−2065N(式(1)において、Rが−(CH29−と−CH2C(CH3)H(CH26−がモル比で65:35であり、数平均分子量が2000の化合物)、
C−1015N(式(1)において、Rが−(CH29−と−CH2C(CH3)H(CH26−がモル比で15:85であり、数平均分子量が1000の化合物)、
C−2015N(式(1)において、Rが−(CH29−と−CH2C(CH3)H(CH26−がモル比で15:85であり、数平均分子量が2000の化合物)、
C−590(式(1)において、Rが−CH2CH2C(CH3)HCH2CH2−と−(CH26−がモル比で9:1であり、数平均分子量が500の化合物)、
C−1090(式(1)において、Rが−CH2CH2C(CH3)HCH2CH2−と−(CH26−がモル比で9:1であり、数平均分子量が1000の化合物)、
C−2090(式(1)において、Rが−CH2CH2C(CH3)HCH2CH2−と−(CH26−がモル比で9:1であり、数平均分子量が2000の化合物)、
C−3090(式(1)において、Rが−CH2CH2C(CH3)HCH2CH2−と−(CH26−がモル比で9:1であり、数平均分子量が3000の化合物)、
C−4090(式(1)において、Rが−CH2CH2C(CH3)HCH2CH2−と−(CH26−がモル比で9:1であり、数平均分子量が4000の化合物)、
C−5090(式(1)において、Rが−CH2CH2C(CH3)HCH2CH2−と−(CH26−がモル比で9:1であり、数平均分子量が5000の化合物)、
C−1050(式(1)において、Rが−CH2CH2C(CH3)HCH2CH2−と−(CH26−がモル比で1:1であり、数平均分子量が1000の化合物)、
C−2050(式(1)において、Rが−CH2CH2C(CH3)HCH2CH2−と−(CH26−がモル比で1:1であり、数平均分子量が2000の化合物)(以上、クラレ社製)等が挙げられる。
また、ポリイソシアネート、特にジイソシアネートとしては、例えば、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、3,3'−ジメチル−4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3'−ジメチルフェニレンジイソシアネート、4,4'−ビフェニレンジイソシアネート、1,6−ヘキサンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ビス(2−イソシアネートエチル)フマレート、6−イソプロピル−1,3−フェニルジイソシアネート、4−ジフェニルプロパンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、2,5(又は2,6)−ビス(イソシアネートメチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン等が挙げられる。特に、2,4−トリレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)等が好ましい。
これらのポリイソシアネートは、単独あるいは二種類以上を組み合わせて用いることができる。
水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェニルオキシプロピル(メタ)アクリレート、1,4−ブタンポリオールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリロイルフォスフェート、4−ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンポリオールモノ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、下記式(2)又は(3)
Figure 2014114444
(式中、R1は水素原子又はメチル基を示し、nは1〜15の数を示す)
で表される(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、アルキルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレート等のグリシジル基含有化合物と、(メタ)アクリル酸との付加反応により得られる化合物を使用することもできる。
これら水酸基含有(メタ)アクリレートのうち、特に、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等が好ましい。
これらの、水酸基含有(メタ)アクリレート化合物は、単独であるいは二種類以上組み合わせて用いることができる。
ジオール、ポリイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートの使用割合は、ジオールに含まれる水酸基1当量に対してポリイソシアネートに含まれるイソシアネート基が1.2〜1.8当量、水酸基含有(メタ)アクリレートの水酸基が0.2〜0.8当量となるようにするのが好ましい。
(A)成分であるウレタン(メタ)アクリレートの合成方法としては、例えばジオール、ポリイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートを一括に仕込んで反応させる方法;ジオール及びポリイソシアネートを反応させ、次いで水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させる方法;ポリイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させ、次いでジオールを反応させる方法;ポリイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させ、次いでジオールを反応させ、最後にまた水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させる方法等が挙げられる。
なお、ウレタン(メタ)アクリレートの合成反応液には、反応液の粘度が過度に増大することを防止するための希釈モノマーを添加してもよい。希釈モノマーは、ウレタン(メタ)アクリレートの合成時には他成分と反応しないものである。希釈モノマーは、水酸基を有しない(メタ)アクリレート化合物の中から任意に選択することができる。
これらの化合物の反応においては、例えばジブチル錫ジラウレート等の公知のウレタン化触媒を、反応物の総量100質量部に対して0.001〜1質量部用いるのが好ましい。また、反応温度は、通常10〜90℃、特に30〜80℃で行うのが好ましい。
これら(A)成分であるウレタン(メタ)アクリレートは、電線被覆層の強度、特にヤング率、破断伸び、及び組成物の粘度の点から、組成物全量100質量%に対して、20〜80質量%、さらに30〜70質量%配合されるのが好ましい。(A)成分を(A1)成分単独で構成する場合においては、(A1)成分は、組成物全量100質量%に対して、50〜80質量%、さらに55〜75質量%配合されるのが好ましい。(A)成分を(A2)成分単独で構成する場合においては、(A2)成分は、組成物全量100質量%に対して、20〜70質量%、さらに30〜60質量%配合されるのが好ましい。
(B)成分である、1個のエチレン性不飽和基を有する化合物は、(A)成分以外の、重合性単官能化合物である。(B)成分として、この化合物を用いることにより、本発明組成物により得られる電線被覆層の強度、特にヤング率、破断伸びが向上する。(B)成分としては、環状構造及び1個のエチレン性不飽和基を有する化合物であることがさらに好ましい。ここで、環状構造としては、脂環式構造、窒素原子又は酸素原子を含む複素環構造、芳香環等が挙げられ、このうち脂環式構造、窒素原子を含む複素環構造が特に好ましい。
このような、重合性単官能性化合物(B)としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、イソブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、t−オクチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、7−アミノ−3,7−ジメチルオクチル(メタ)アクリレートさらに、下記式(4)〜(6)で表される化合物を挙げることができる。
Figure 2014114444
(式中、R2は水素原子又はメチル基を示し、R3は炭素数2〜8、好ましくは2〜5のアルキレン基を示し、R4は水素原子又はメチル基を示し、pは好ましくは1〜4の数を示す)
Figure 2014114444
(式中、R5、R6、R7及びR8は互いに独立で、水素原子又はメチル基を示し、qは1〜5の整数を示す)
環状構造及び1個のエチレン性不飽和基を有する化合物としては、例えばN−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム等のビニル基含有ラクタム、イソボルニル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート等の脂環式構造含有(メタ)アクリレート;ベンジル(メタ)アクリレート、4−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルホリン、ビニルイミダゾール、ビニルピリジン等のほか、前記式(4)〜(6)で表される化合物を挙げることができる。
これら(B)成分のうち、環状構造及び1個のエチレン性不飽和基を有する化合物が好ましく、イソボルニル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレートがさらに好ましい。
これら(B)成分の市販品としては、IBXA(大阪有機化学工業製)、アロニックスM−111、M−113、M114、M−117、TO−1210(以上、東亞合成製)、ACMO(以上、興人製)、NVC、NVP(以上、BASF製)、V−PYROL、V−CAP(以上、ICP製)、IBX(共栄社化学製)等を使用することができる。
これら(B)成分である環状構造を有する単官能化合物は、電線被覆層の強度及び組成物の粘度の点から、組成物全量100質量%に対して、15〜75質量%、さらに25〜65質量%、特に25〜45質量%配合されるのが好ましい。
本発明で用いる(C)放射線重合開始剤としては、例えば1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4'−ジメトキシベンゾフェノン、4,4'−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルホリノ−プロパン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォフフィンオキシド;IRGACURE184、369、651、500、907、CGI1700、CGI1750、CGI1850、CG24−61;Darocure1116、1173(以上、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ製);LucirinTPO(BASF製);ユベクリルP36(UCB製)等が挙げられる。
(C)放射線重合開始剤は、組成物全量100質量%に対して、0.1〜10質量%、特に0.3〜7質量%配合するのが好ましい。
また、光増感剤としては、例えばトリエチルアミン、ジエチルアミン、N−メチルジエタノールアミン、エタノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル;ユベクリルP102、103、104、105(以上、UCB製)等を用いることもできる。
本発明の組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲内で、更に、(D)2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物を配合することができる。(D)2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物は、重合性多官能性化合物である。重合性多官能化合物(E)としては、例えばトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリオキシエチル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメチロールジアクリレート、1,4−ブタンポリオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンポリオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルの両末端(メタ)アクリル酸付加体、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ポリエステルジ(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメチロールジアクリレート、ビスフェノールAのエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドの付加体のポリオールのジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールAのエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドの付加体のポリオールのジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのジグリシジルエーテルに(メタ)アクリレートを付加させたエポキシ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジビニルエーテル及び下記式(7)
Figure 2014114444
(式中、R9及びR10は互いに独立で、水素原子又はメチル基を示し、mは1〜100の数を示す)
で表わされる化合物等が挙げられる。
これら重合性多官能化合物のうち、上記式(7)で表わされる化合物、例えばエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメチロールジアクリレート、エチレンオキサイドを付加させたビスフェノールAのジ(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イアオシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートが好ましく、中でも、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートが特に好ましい。
これら重合性多官能化合物の市販品として、例えば、ユピマーUV、SA1002(以上、三菱化学製)、アロニックスM−215、M−315、M−325(以上、東亞合成製)を使用することができる。また、アローニックスTO−1210(東亞合成製)を使用することができる。
これらの(D)2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物は、組成物全量100質量%に対して、0〜20質量%配合されるが、好ましくは0〜10質量%であり、特に好ましくは0〜5質量%であり、最も好ましくは0質量%である。20質量%を超えて配合すると、電線被覆層の破断伸び、特に低温域での破断伸びが損なわれる。
本発明の組成物には、必要に応じて、非シリコーン系滑剤や導体との密着力付与剤を配合することができる。
非シリコーン系滑剤としては、流動パラフィン、パラフィン、ポリエチレンパウダー、変性ポリエチレンパウダー、PTFEパウダー、炭化水素系オイル、ポリエーテル系オイル等が挙げられる。
導体との密着力付与剤としては、(A)、(B)及び(D)成分以外のリン含有(メタ)アクリレート、シランカップリング剤等が挙げられる。
本発明の組成物には、更に必要に応じて、本発明の特性を損なわない範囲で各種添加剤、例えば、酸化防止剤、着色剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、界面活性剤、保存安定剤、可塑剤、フィラー、老化防止剤、濡れ性改良剤、塗面改良剤、重金属不活化剤、難燃剤((メタ)アクリロイル基等の反応性基を有していることが好ましい)等を配合することができる。
本発明の組成物の25℃における粘度は、1〜1,000Pa・sが好ましく、5〜300Pa・sがさらに好ましい。粘度が上記範囲内にあることにより、被覆電線やケーブルの被覆層の形成が容易である。上記粘度は、B型粘度計で測定することができる。
被覆電線やケーブルの被覆層は、本発明の組成物を導体である金属線にコーティングしてコート層を形成し、コート層に放射線を照射して硬化させることにより製造される。なお、放射線とは、赤外線、可視光線、紫外線、X線、電子線、α線、β線、γ線等をいう。
本発明の組成物を硬化させて得られる硬化物の23℃におけるヤング率は、1〜1,500MPaが好ましく、5〜500がさらに好ましい。−40℃におけるヤング率は、50〜5,000MPaが好ましく、300〜3,000MPaがさらに好ましい。破断強度は、10〜150MPaが好ましく、30〜80MPaがさらに好ましい。23℃における破断伸びは、50〜600%が好ましく、80〜500%がさらに好ましい。−40℃における破断伸びは、5〜300%が好ましく、10〜130%がさらに好ましい。また、180℃10日間経過後の23℃における破断伸びは、180℃に暴露する前の23℃における破断伸びの値と比較して変化が少ないほど好適であり、具体的には、50〜400%が好ましく、70〜200%がさらに好ましい。硬化物のヤング率、破断強度および破断伸びが上記範囲内にあることにより、外部応力に強く、大きな曲率で電線を曲げた場合であっても破壊されることが少ない強靱な電線被覆を得ることができる。なお、ヤング率および破断強度は、JIS K 7127/5/50に従い、23℃、50%RHまたは−40℃下で測定したものである。ただし、ヤング率は2.5%歪みでの抗張力から求めた値である。
本発明組成物は、被覆電線やケーブル、特に自動車用高圧電線等の被覆層の形成用である放射線硬化性樹脂組成物として有用である。さらに、中心導体及びシールド(遮蔽層)を有する電線のシールドの外側に接するシース層の形成用の放射線硬化性樹脂組成物としても有用である。本発明の組成物を塗布して放射線を照射すれば、均一かつ強度に優れ、高温下でも溶融しない電線被覆層が容易に形成できる。
次に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は何らこれら実施例に限定されるものではない。
[製造例1:(A)成分であるウレタン(メタ)アクリレートの合成1]
攪拌機を備えた反応容器に、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.240g、2,4−トリレンジイソシアナート220gを加え、液温が25℃になるまで冷却あるいは加温した。ジブチル錫ジラウレート0.400g添加した後、これらを撹拌しながらヒドロキシエチルアクリレートを液温度が40℃以下になるように制御しながら147g滴下した後、約30℃で1時間撹拌して反応させた。その後、数平均分子量が1000であるポリカーボネートジオール(Rが−(CH26−)632g加え、液温が約70℃で6時間攪拌して反応させた。残留イソシアネートが0.1質量%以下になった時を反応終了とした。得られた(A)ウレタン(メタ)アクリレートをUA−1という。
[製造例2:(A)成分であるウレタン(メタ)アクリレートの合成2]
攪拌機を備えた反応容器に、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.240g、2,4−トリレンジイソシアナート135gを加え、液温が25℃になるまで冷却あるいは加温した。ジブチル錫ジラウレート0.400g添加した後、これらを撹拌しながらヒドロキシエチルアクリレートを液温度が40℃以下になるように制御しながら89.9g滴下した後、約30℃で1時間撹拌して反応させた。その後、数平均分子量が2000であるポリカーボネートジオール(Rが−(CH26−)775g加え、液温が約70℃で6時間攪拌して反応させた。残留イソシアネートが0.1質量%以下になった時を反応終了とした。得られた(A)ウレタン(メタ)アクリレートをUA−2という。
[製造例3:(A)成分であるウレタン(メタ)アクリレートの合成3]
攪拌機を備えた反応容器に、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.240g、数平均分子量が2000であるポリカーボネートジオール(Rが−(CH26−)840.73g、2,4−トリレンジイソシアナート109.82gを加え、これらを撹拌しながら液温が50℃になるまで冷却あるいは加温した。その後、ジブチル錫ジラウレート0.400g添加した後、これらを撹拌しながら液温度が80℃以下になるように制御しながら、約70℃で1時間撹拌して反応させた。その後、ヒドロキシエチルアクリレート48.81gを加え、液温が約70℃で6時間攪拌して反応させた。残留イソシアネートが0.1質量%以下になった時を反応終了とした。得られた(A)ウレタン(メタ)アクリレートをUA−3という。
[比較製造例1:(A)成分に該当しないウレタン(メタ)アクリレートの合成1]
攪拌機を備えた反応容器に、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.240g、2,4−トリレンジイソシアナート135gを加え、液温が25℃になるまで冷却あるいは加温した。ジブチル錫ジラウレート0.400g添加した後、これらを撹拌しながらヒドロキシエチルアクリレートを液温度が40℃以下になるように制御しながら89.9g滴下した後、約30℃で1時間撹拌して反応させた。その後、数平均分子量が2000であるポリプロピレングリコール775g加え、液温が約70℃で6時間攪拌して反応させた。残留イソシアネートが0.1質量%以下になった時を反応終了とした。得られたウレタン(メタ)アクリレートをUA'−1という。
[比較製造例2:(A)成分に該当しないウレタン(メタ)アクリレートの合成2]
攪拌機を備えた反応容器に、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.24g、2,4−トリレンジイソシアナート135g、数平均分子量が2000のポリテトラメチレングリコール774gを加え、均一になるまで撹拌した。液温が60℃以上にならないように反応容器を冷却しながら、ジブチル錫ジラウレート0.56gを滴下し、液温55〜60℃で1時間攪拌した。その後、液温が65℃以上にならないように反応容器を冷却しながら、ヒドロキシエチルアクリレート89.9gを滴下し、液温度60〜65℃にて3時間撹拌し、残留イソシアネートが0.1質量%以下になった時を反応終了とした。以上により得られたウレタンアクリレートをUA'−2とする。
実施例1〜5及び比較例1〜2
表1に示す組成の各成分を、攪拌機を備えた反応容器に仕込み、液温度を60℃に制御しながら1時間攪拌し、放射線硬化性樹脂組成物を得た。なお、表1中の配合量は質量部である。
試験例
前記実施例及び比較例で得た放射線硬化性樹脂組成物を、以下のような方法で硬化させて試験片を作製し、下記の各評価を行った。結果を表1に併せて示す。
(1)ヤング率、破断強度、破断伸び:
15mil(塗布膜厚約200μmに相当)のアプリケーターバーを用いてガラス板上に放射線硬化性樹脂組成物を塗布し、これを窒素下で500mJ/cm2のエネルギーの紫外線で照射して硬化させ、測定用フィルムを得た。23℃、50%RH下で1日静置した後、このフィルムをJIS K 7127/5/50に従い、23℃、50%RH又は−40℃下で引張試験を行い、ヤング率、破断強度、破断伸びを測定した。ただし、ヤング率は2.5%歪みでの抗張力から求めた。
(2)耐熱試験後の破断伸び:
(1)で作成した測定用フィルムを、180℃で10日間保存した後、(1)と同様にして、23℃、50%RHで破断伸びを測定した。
(3)ガラス転移温度:
(1)で作成した測定用フィルムから3mm×35mmの試験片を切り出し、ORIENTEC社製RHEOVIBRON DDV−01FPにて動的粘弾性を測定した。振動周波数3.5Hzの損失正接(tanδ)の最大値を示す温度をガラス転移温度と定義し、ガラス転移温度を評価した。
Figure 2014114444

Claims (3)

  1. (A)下式(1)で表されるジオールとジイソシアネートと水酸基含有(メタ)アクリレートとの反応物であるウレタン(メタ)アクリレート、
    Figure 2014114444
    [式(1)において、Rは、各々独立に、2価の脂肪族炭化水素基又は2価の脂環族構造を有する炭化水素基である。nは、式(1)の化合物の数平均分子量が500〜10,000になるように決定される数である。]
    (B)1個のエチレン性不飽和基を有する化合物、
    及び
    (C)放射線重合開始剤
    を含有する電線被覆層形成用放射線硬化性樹脂組成物。
  2. 前記式(1)のRが、−(CH2m−、−CH2CH(CH3)CH2−、−CH2CH2C(CH3)HCH2CH2−及び−CH2C(CH3)H(CH26−からなる群から選択される1種以上の2価の脂肪族炭化水素基又は下記式(a)で表される2価の脂環族構造を有する炭化水素基である、請求項1に記載の組成物。ただし、mは3〜12である。
    Figure 2014114444
    [式(a)において、R'は、単結合又は炭素数1〜3のアルカンジイル基である。]
  3. 成分(B)が、環状構造及び1個のエチレン性不飽和基を有する化合物である、請求項1又は2に記載の組成物。
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