JP3439352B2 - 熱可塑性ポリエステル樹脂、それからの絶縁電線、電気絶縁ケーブル及び熱収縮チューブ - Google Patents
熱可塑性ポリエステル樹脂、それからの絶縁電線、電気絶縁ケーブル及び熱収縮チューブInfo
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Description
ルーム内など高度な耐熱性、耐熱老化性、耐摩耗性が要
求される部位に好適に使用できる柔軟性、耐摩耗性、耐
熱性、耐熱老化性に優れる熱可塑性ポリエステル樹脂、
それからの絶縁電線、電気絶縁ケーブル及び熱収縮チュ
ーブに関する。より詳細には、本発明の熱可塑性ポリエ
ステル樹脂は、その構成単位中に架橋可能な不飽和結合
含有部分をも含むので、該ポリエステル樹脂本来の性能
(優れた柔軟性、耐摩耗性、耐熱性、耐熱老化性)に加
えて、放射線照射等による架橋により特に優れた耐熱
性、耐熱老化性を示す点にも特徴を有する。
ハーネスに使用される絶縁電線や熱収縮チューブ等の配
線材料の素材には、ハーネスの取り回し性などの点から
柔軟性に優れ且つ難燃性、耐熱性、耐熱老化性、耐油
性、耐摩耗性に優れる素材を適用する必要があり、従来
から架橋ポリ塩化ビニル、架橋ポリエチレン、フッ素系
ポリマーなどが要求される温度定格に応じて、適宜使い
分けられてきた。一方、自動車分野では環境問題への対
応を背景に、燃費向上を目指した自動車部品の軽量化が
進められており、絶縁電線についても導体の細径化とと
もに、絶縁被覆の薄肉化が検討されてきた。
ハーネス用の絶縁電線は、絶縁体の厚みが0.5mmの
いわゆるAVX(自動車用低圧架橋PVC電線、温度定
格110℃)やAEX(自動車用低圧架橋PE電線、温
度定格120℃)であるが、薄肉化の要請から絶縁体の
厚みを0.30mmに設計したいわゆるAVSSX(自
動車用低圧超薄肉架橋PVC電線、温度定格110℃)
やAESSX(自動車用低圧超薄肉架橋PE電線、温度
定格120℃)等が実用されるに至っている。しかし、
薄肉化に対する要求は年々強まる一方であり、絶縁厚を
0.20mm或いは0.10mmに薄肉化した絶縁電線
の開発が検討されている。
ルーム内の発熱が高まるとともに、電装部品の点数が増
加しており、それらの電装部品に接続するハーネスに対
する耐熱老化性の向上に関する要求も年々高まってお
り、絶縁体の厚みが0.2mmで温度定格が125℃定
格や150℃定格の絶縁電線が要求されるようになっ
た。自動車用電線に対する要求特性はISO6722等
の規格で詳細に規定されており、その中でも耐摩耗性と
耐熱老化性は絶縁体を薄肉化するほど達成が困難となる
ことが予想される項目である。
いわゆるテープ摩耗試験法により評価されてきたが、絶
縁体の薄肉化に伴い、耐摩耗性に関する信頼性をより正
確に評価する必要が生じたことから、図2に示したスク
レイプ摩耗試験法で評価されるようになった。図1は、
電線の耐摩耗性を測定する従来のテープ摩耗試験法を説
明する模式図である。即ち、453gの荷重3を印加し
た電線試料1の下側に150番のサンドペーパー2を置
き、これを一定速度で前後に往復運動により絶縁電線1
中の導体が露出するに至るまでの往復回数を測定する試
験である。図2は、電線の耐摩耗性を測定する本発明の
スクレイプ摩耗試験法を説明する模式図である。このス
クレイプ摩耗試験法は、電線試料1を714gの荷重3
を印加した外径0.45mmの鋼棒4の往復運動により
摩耗させ、鋼棒4が絶縁電線の導体に電気的に接触する
までの往復回数を測定する試験である。この場合、一般
に300回以上の耐久性が求められるが、絶縁体を薄肉
化するほど達成が難しくなる。
老化した試料の電気的特性や絶縁体の機械的物性が所定
の性能を上回っていることが要求される。この項目も絶
縁体を薄肉化するほど、達成が難しくなる方向にある。
上述の架橋ポリ塩化ビニルや架橋ポリエチレンを適用し
た絶縁電線は、絶縁体厚みを0.30mmより薄肉化す
ると、300回以上の耐摩耗性を達成することが困難と
なり、耐熱老化性に関しても120℃定格を越える要求
に対しての対応が困難となる。これに対して、フッ素系
ポリマーを適用した絶縁電線は、薄肉化しても耐摩耗
性、耐熱老化性の要求に対応可能であるが、主に価格の
点から適用箇所が限定されてしまう欠点があり、新たな
絶縁材料の検討が必要になっている。
性、耐熱老化性、価格等の要求に見合うものとして、各
種の熱可塑性エラストマーの応用が検討されている。そ
の中でもポリエステル系の熱可塑性エラストマー(以
下、ポリエステルエラストマーと略す)は柔軟性に優
れ、しかも耐摩耗性や耐熱老化性にも優れる素材として
最も注目されているポリマーである。ポリエステルエラ
ストマーは、テレフタル酸と1、4−ブタンジオールを
繰返単位とするポリブチレンテレフタレート等の結晶性
のハードセグメントと、ポリテトラメチレングリコール
等のポリエーテルグリコールや、ε−カプロラクトンか
らの非晶性のソフトセグメントとをブロック共重合した
ポリマーである。
ハードセグメントとし、ε−カプロラクトンからの脂肪
族ポリエステルをソフトセグメントとしたブロック共重
合体エラストマーは、耐熱老化性に優れたポリマーとし
て知られている。例えば、該ブロック共重合体エラスト
マーは、テレフタル酸と1、4−ブタンジオールを有機
チタン系等の重合触媒を用いて重合し、プレポリマーを
得た後、さらにε−カプロラクトンを添加して重合する
方法によって製造されており、ハードセグメントとソフ
トセグメントの比率を変化させることによって、弾性率
が1000〜10000kg/cm2 の各種のグレード
が開発されている。
と約5500kg/cm2 のポリエステルエラストマー
を溶融押出機を用いて外径0.80mmφの導体上にそ
れぞれ0.20mmおよび0.50mmの2種類の厚み
で押出被覆し、耐摩耗性と耐熱老化性を測定した。耐摩
耗性は図2に示したスクレイプ摩耗試験法により評価し
た。また、耐熱老化性は厚み0.20mmの絶縁体(試
料長200mm)について、アレニウス法により140
℃、160℃、180℃の3点の温度に設定したギヤオ
ーブン内に試料を吊り下げる方法で熱老化試験を行い、
絶縁体の伸びが50%に低下する時間から、1万時間の
老化で伸びが50%に低下すると推定される温度、即ち
1万時間老化での温度定格を求める方法を用いた。その
結果を表1に示す。
kg/cm2 のポリエステルエラストマーを用いた絶縁
電線は絶縁体の温度定格は約131℃であり、125℃
定格を上回る耐熱老化性を示すが、耐摩耗性は厚み0.
20mmで15回、厚み0.50mmでも180回と要
求値である300回以上には到達せず、薄肉絶縁電線の
絶縁体に応用するには耐摩耗性が不足していることが分
かった。
リエステルエラストマーを用いた絶縁電線の耐摩耗性は
厚み0.50mmのもので1700回という優れた耐摩
耗性を示すが、厚み0.20mmのものでは130回と
要求値の300回以上を満足せず、絶縁体の温度定格も
約102℃と劣り、薄肉絶縁電線の絶縁体に適用するに
は耐摩耗性、耐熱老化性ともに不十分なものしか得られ
ないことが分かった。加えて、弾性率が5500kg/
cm2 のポリエステルエラストマーを用いた絶縁体の体
積固有抵抗は4.4×1013Ωcmと比較的良好な電気
絶縁性を有するが、弾性率が1500kg/cm2 のポ
リエステルエラストマーを用いた絶縁体の体積固有抵抗
は1.3×1012Ωcmと低く、電気絶縁性という点に
おいてはやや問題を抱えていることも分かった。
は、特開平9−227661号公報には、電子線等の活
性エネルギー線の照射により架橋性を示すポリエステル
樹脂組成物が開示されている。該公報に開示されたポリ
エステル樹脂は、(1) 酸成分(A) として、(A1)テレフタ
ル酸又はその低級アルキルエステル、(A2)テレフタル酸
以外の芳香族ジカルボン酸又はその低級アルキルエステ
ル、(A3)脂肪族ジカルボン酸及び/又は脂肪族オキシカ
ルボン酸、(2) グリコール成分(B) として、(B1)炭素数
2〜4の脂肪族直鎖状ジオール及び/又は(B2)炭素数5
以上の脂肪族直鎖状ジオールを含有してなり、(A1)/(A
2)/(A3)のモル比が35〜75/0〜30/20〜50
で、(B1)/(B2)のモル比が70〜100/0〜30であ
るポリエステル樹脂である。しかも、該モノマー成分
(A) 、(B) を一括仕込みにより重合したランダム型の共
重合ポリエステル樹脂、並びに架橋促進の効果を有する
多官能性モノマーを配合した樹脂組成物についても開示
されている。
テレフタル酸ジメチル、(A2)イソフタル酸ジメチル、(A
3)ε−カプロラクトン、(B) 1、4−ブタンジオルをモ
ル比で4.4/1.9/3.7/10.0の比率で一括
仕込みにより重合した融点140℃(メルトフローレー
ト39、弾性率:約1400kg/ cm2 )100重量
部に多官能性モノマーとしてトリメチロールプロパント
リアクリレートを10重量部、ヒンダードフェノール系
酸化防止剤(イルガノックス1010、チバガイギー社
製、商品名)を1重量部の配合比率で二軸混合機で溶融
混合した樹脂組成物を作製し、外径0.80mmの導体
上に厚み0.5mm及び0.20mmで押出被覆後、加
速電圧1MeVの電子線を200kGy照射することに
より得た絶縁電線の耐摩耗性と耐熱老化性を評価した。
は厚み0.5mmの絶縁電線で370回、厚み0.20
mmの絶縁電線は13回と何れの厚みのものも要求値の
300回以上には到達しなかった。また、耐熱老化性に
関しては、180℃及び160℃の熱老化試験で試料が
溶融して垂れ下がり、形状保持ができず、伸びの測定が
できなかった。厚み0.5mmの試料でも確認のとこ
ろ、同様の溶融現象が見られ、伸びの測定ができなかっ
た。
化性等に関しては、特開昭55−56135号公報に
は、γ線等の活性エネルギー線の照射により架橋したポ
リエステルエラストマー成形体の製造法が開示されてい
る。即ち、(1) 酸成分として芳香族ジカルボン酸(A) と
脂肪族ジカルボン酸及び/又は脂肪族オキシカルボン酸
(B) と、ジオール成分として(C) と脂肪族グリコールと
を重縮合する線状共重合ポリエステルに、場合により脂
肪族不飽和化合物を配合させた成形体に放射線架橋した
ポリエステルエラストマー成形体の製造法が示されてい
る。その場合、実施例には該脂肪族不飽和化合物として
ジアリルグリシジルイソシアヌレートやトリアリルイソ
シアヌレートなどの架橋促進剤を使用して架橋性ポリエ
ステル樹脂とすることが記載されている。その結果も、
特開平9−227661号公報の場合と同様の問題点が
存在することが分かった。
々の化合物をジカルボン酸の形態で共重合させても良い
との文言の記載があるが、具体的に実験されているわけ
でなく、そのような共重合ポリエステル樹脂を製造する
ための具体条件や得られた樹脂の物性等については全く
不明である。以上のように、柔軟性や耐摩耗性、耐熱老
化性に優れるポリエステル系樹脂が各種開発されている
が、従来のものでは、薄肉絶縁電線に適用した場合に、
耐摩耗性と耐熱老化性等の特性の両立が困難となり、柔
軟性に優れ、しかも耐摩耗性、耐熱老化性、電気絶縁性
等の特性を満足するポリマーの開発が望まれていた。
ついて鋭意検討の結果、酸成分(A) として、(A1)芳香族
ジカルボン酸及び/又は脂肪族ジカルボン酸、(A2)脂肪
族オキシカルボン酸、(A3)分子内に炭素−炭素不飽和結
合を有する脂肪族ジカルボン酸をモノマー単位として含
有し、且つグリコール成分(B) として脂肪族ジオールを
モノマー単位として含有してなる一般式(1) 若しくは一
般式(2) で示される熱可塑性ポリエステル樹脂が、柔軟
性、耐熱老化性、耐摩耗性に優れるだけでなく、電気絶
縁性にも優れていて、絶縁電線、絶縁ケーブル、熱収縮
チューブ等広く種々の成形体への用途に有用な新規なポ
リエステル樹脂を与えることを見出し、かかる知見に基
いて本発明を完成するに至った。
又は脂肪族ジカルボン酸、(A2)脂肪族オキシカルボン
酸、(A3)分子内に炭素−炭素不飽和結合を有する脂肪族
ジカルボン酸をモノマー単位として含有し、且つグリコ
ール成分(B) として脂肪族ジオールをモノマー単位とし
て含有してなる一般式(1) 若しくは一般式(2) で示され
る熱可塑性ポリエステル樹脂であり、且つ溶融指数(M
I:230℃、荷重2.16kg下で)が1〜50であ
る熱可塑性ポリエステル樹脂を提供する。また、
基(モノマー(A1)由来)、Ra2は炭化水素基(モノマ
ー(A2)由来) 、Ra3は脂肪族のC=C結合を有する炭
化水素基(モノマー(A3)由来) 、Rbは炭化水素基(モ
ノマー(B) 由来)であり、m、n、qは正の整数であ
る。)
基(モノマー(A1)由来)、Ra2は炭化水素基(モノマ
ー(A2)由来) 、Ra3は脂肪族のC=C結合を有する炭
化水素基(モノマー(A3)由来) 、Rbは炭化水素基(モ
ノマー(B) 由来)であり、l、m、nは正の整数であ
る。)
ジカルボン酸 (A1) と脂肪族オキシカルボン酸(A2)の比
率が80/20〜50/50であり、分子内に炭素−炭
素不飽和結合を有する脂肪族ジカルボン酸(A3)の酸成分
(A) 中のモル分率が0.5〜10%で点にも特徴を有す
る。また、 分子内に炭素−炭素不飽和結合を有するジカルボン
酸(A3)がフマル酸又はマレイン酸である点にも特徴を有
する。また、 成分(A) および成分(B) を一括仕込みにより重合し
た〜のいずれかに記載の一般式(2) で示されるポリ
エステルであり、溶融指数(MI:230℃、荷重2.
16kg下で)が1〜50である点にも特徴を有する。
また、
基(モノマー(A1)由来)、Ra2は炭化水素基(モノマ
ー(A2)由来) 、Ra3は脂肪族のC=C結合を有する炭
化水素基(モノマー(A3)由来) 、Rbは炭化水素基(モ
ノマー(B) 由来)であり、l、m、nは正の整数であ
る。)
可塑性ポリエステル樹脂を主体とする樹脂組成物が被覆
され、当該被覆層が架橋されている絶縁電線を提供す
る。また、 導体外径が1.0mm以下の導体に、〜のいず
れかに記載の熱可塑性ポリエステル樹脂を主体とする樹
脂組成物が0.1mm以上0.5mm以下の厚みで被覆
されており、該被覆層が架橋されている薄肉高強度絶縁
電線を提供する。また、 単芯もしくは複数芯の絶縁電線の外周に〜のい
ずれかに記載の熱可塑性ポリエステル樹脂を主体とする
樹脂組成物が被覆され、当該被覆層が架橋されている電
気絶縁ケーブルを提供する。また、 〜のいずれかに記載の熱可塑性ポリエステル樹
脂を主体とする樹脂組成物のチューブ状成形物を架橋
し、当該チューブを加熱条件下に径方向に膨張し、その
形状を冷却固定した熱収縮チューブを提供する。
(A) とジオール成分(B)とをそれ自体公知の手段により
重縮合することにより容易に製造される。例えば、酸成
分(A) として、(A1)テレフタル酸やその低級アルキルエ
ステル、イソフタル酸やその低級アルキルエステル、ナ
フタレンジカルボン酸やその低級アルキルエステル等の
芳香族ジカルボン酸やその低級アルキルエステル及び/
又はシクロヘキサンジカルボン酸やその低級アルキルエ
ステル; (A2)脂肪族オキシカルボン酸やその低級アルキルエステ
ル; (A3)フマル酸やマレイン酸等の分子内に炭素−炭素二重
結合を有する脂肪族ジカルボン酸やその無水物:
ジオール、1,6−ヘキサンジオール等の脂肪族ジオー
ルを、チタン酸n−ブチルのような有機チタン化合物等
の触媒を使用して、加熱、減圧下にエステル交換反応を
行い、プレポリマーを得た後、さらにε−カプロラクト
ン等の脂肪族オキシカルボン酸を追加して、エステル交
換反応を行う2段重合法により一般式(1) で示されるブ
ロック型のポリエステル樹脂を得る方法や、上記のモノ
マー成分の全てを一括仕込みしてエステル交換反応を行
って重合する一般式(2) で示されるランダム型のポリエ
ステル樹脂を得る一括仕込み法、直接重合法等により得
ることができる。
基(モノマー(A1)由来)、Ra2は炭化水素基(モノマ
ー(A2)由来) 、Ra3は脂肪族のC=C結合を有する炭
化水素基(モノマー(A3)由来) 、Rbは炭化水素基(モ
ノマー(B) 由来)であり、m、n、qは正の整数であ
る。)
基(モノマー(A1)由来)、Ra2は炭化水素基(モノマ
ー(A2)由来) 、Ra3は脂肪族のC=C結合を有する炭
化水素基(モノマー(A3)由来) 、Rbは炭化水素基(モ
ノマー(B) 由来)であり、l、m、nは正の整数であ
る。)
に当たり、一括仕込み法によると上記一般式(2) で示さ
れるランダム型のポリエステル樹脂が得られ、他の方法
の場合と比較して耐熱老化性が優れている点で好まし
い。
び/又は脂肪族ジカルボン酸 1)テレフタル酸、テレフタル酸ジメチル、イソフタル
酸、フタル酸、2,5−ノルボナンジカルボン酸、1,
4−ナフタル酸、1,5−ナフタル酸、4,4−オキシ
安息香酸、ジフェニルジカルボン酸、ナフタレンジカル
ボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジフェノキ
シエタンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸やそれら
の低級アルキルエステル(例えばイソフタル酸ジメチ
ル、イソフタル酸メチル等)等が挙げられ、特に、テレ
フタル酸ジメチル、イソフタル酸ジメチルが好適に用い
られる。 2)コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、ドデカンジカ
ルボン酸、ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸等が挙げ
られ、特にセバチン酸が好適に用いられる。
オキシカルボン酸が挙げられ、特にε−カプロラクトン
が好適に用いられる。 (A3) 分子内に炭素−炭素二重結合を有する脂肪族ジカ
ルボン酸 フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、メサコン酸やそ
の無水物等が挙げられ、特に、フマル酸が好適に用いら
れる。
ば、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコー
ル、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオー
ル、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオ
ール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオ
ール、1,10−ドデカンジオール等の脂肪族直鎖状ジ
オールが挙げられ、特に、1,4−ブタンジオール、
1,6−ヘキサンジオールが好適に用いられる。
については、(A1)と(A2)の比率が、得られるポリエステ
ル樹脂の弾性率に大きな影響を与え、柔軟性の観点から
は飽和脂肪族オキシカルボン酸(A2)の比率が高い方が好
ましい。比率を高くしすぎると、ポリエステル樹脂の結
晶性が大幅に低下してしまうため、押出成形性が著しく
低下する問題がある。従って、(A1)/(A2)の比率はモル
比で80/20〜50/50が好ましく、さらには65
/35〜50/50に設定すれば、得られるポリエステ
ル樹脂の柔軟性においても好ましい結果が得られる。
に炭素−炭素不飽和結合を有する脂肪族ジカルボン酸(A
3)のジカルボン酸成分(A) 中での組成比はモル分率で
0.5〜15%、より好ましくは0.5〜7%であるこ
とが望ましい。この場合、(A3)の比率が0.5%未満で
は絶縁体を例えば0.5mm以下に薄肉化した場合、耐
熱老化性の点で好ましくなく、10%を越えると、重合
の制御が困難となる。
またはその低級アルキルエステルとイソフタル酸または
その低級アルキルエステルの混合物を適用した系におい
ては、イソフタル酸またはその低級アルキルエステルの
比率を高めた方が耐熱老化性にとって好ましい結果が得
られるが、比率を高めすぎるとポリエステル樹脂の結晶
性が大幅に低下してしまうため、押出成形性が著しく低
下する問題があり、テレフタル酸またはその低級アルキ
ルエステルとイソフタル酸またはその低級アルキルエス
テルの好ましい比率はモル比で100/0〜50/5
0、より好ましくは100/0〜60/40である。
な組成並びに重合法によりブロック型とランダム型の構
造を有すると共に、その溶融指数(MI:230℃、荷
重2.16kg下で)が1〜50、好ましくは1〜20
であることを要する。この場合、該MIが1未満では押
出成形性が低下するし、50を越えると押出成形性が低
下となる。また、走査型示差熱分析装置(DSC)によ
る融点が100〜200℃であることが望ましい。
は、その化学構造上、エラストマーとしての優れた性能
を発揮すると共に、その骨格に不飽和基を主鎖に有する
ので、放射線照射により架橋構造を堅固に有しており、
柔軟性、耐熱老化性、耐摩耗性に優れるだけでなく、電
気絶縁性にも優れていて、絶縁電線、絶縁ケーブル、熱
収縮チューブ等広く種々の用途に有用な新規なポリエス
テル樹脂を与える。 3)本発明の熱可塑性ポリエステル樹脂を主成分とし、
必要に応じて他の熱可塑性ポリエステルエラストマー、
種々の配合剤等を配合しても良い樹脂組成物の形態で種
々の用途に使用できる。
自動車用電線等に適用する場合は難燃化する必要があ
る。 1)難燃化する手段としては,ポリブロモジフェニルエ
ーテルやエチレンビス臭素化フタルイミド、ビス(臭素
化フェニル)エタン、ビス(臭素化フェル)テレフタル
アミド、パークロロペンタシクロデカン等のハロゲン系
難燃剤;メラミンシアヌレート等の窒素系難燃剤;三酸
化アンチモン,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の無機系難燃剤を配合する方法
を適用できる。
ミド、ビス(臭素化フェニル)エタン、ビス(臭素化フ
ェニル)テレフタルアミドを用いたものは、熱可塑性ポ
リエステル樹脂の耐熱老化性を損なうことなく、また、
絶縁体表面への難燃剤のブリード等の問題もなく好まし
く適用できる難燃剤である。 2)上記難燃剤の配合量は配合剤の種類や所要難燃度に
もよるが、例えば、ハロゲン系難燃剤の場合は熱可塑性
ポリエステル樹脂100重量部に対し、5〜50重量
部、より好ましくは10〜30重量部の範囲で配合すれ
ばよい。この場合、三酸化アンチモンを適量併用する
と、より効果的に難燃化することが可能である。
でなく、必要に応じて既知の酸化防止剤、紫外線吸収
剤、核化剤(アルカリ金属化合物、タルク等)、滑剤、
着色剤、加工安定剤、発泡剤、多官能性モノマー類、加
水分解抑制剤、重合禁止剤等の配合剤を適宜配合でき
る。特に、耐熱性、耐熱老化性に必要である酸化防止剤
として、アミン系又はヒンダードフェノール系酸化防止
剤を好適に使用できる。上記多官能性モノマー類は、架
橋助剤の作用を果たし、特に電離性放射線の照射時に、
架橋効率を高めるために必要に応じて添加しても良い。
例えば、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、
トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタメ
チロールプロパントリアクリレート、エチレングリコー
ルジメタクリレート、トリアリルシアヌレート、トリア
リルイソシアヌレート等を挙げることができる。
は、従来のポリエステルエラストマーと同様に、溶融押
出法により導体上に押出被覆が可能であり、被覆層への
加速電子線の照射により架橋することができ、柔軟性に
優れ、絶縁層を0.5mm以下に薄肉化した場合も耐摩耗
性と耐熱老化性に優れる絶縁電線を得ることができる。 (ii)また、同ポリエステル樹脂は、単芯または複数芯の
絶縁電線の外周を被覆する鞘材(シース)として応用す
れば、柔軟性、耐摩耗性、耐熱老化性に優れた電気絶縁
ケーブルを得ることができる。 (iii) さらに、同ポリエステル樹脂は、溶融成形等によ
りチューブ状に成形した後、加速電子線等の照射により
架橋した後、融点以上の温度でチューブに圧搾空気を投
入するなどの方法で径方向に膨張し、膨張した形状を冷
却固定すれば柔軟性で耐摩耗性、耐熱老化性に優れる熱
収縮チューブとすることも可能である。
造 1)本発明の熱可塑性ポリエステル樹脂は、それを主体
とする樹脂組成物の形態で溶融押出機等を使用して導体
上に押出被覆し、被覆層への加速電子線の照射により架
橋して、柔軟性に優れ、薄肉化した場合も耐摩耗性と耐
熱老化性に優れた絶縁電線を提供する。 2)また、単芯もしくは複数芯の絶縁電線の外周に熱可
塑性ポリエステル樹脂を主体とする樹脂組成物を押出被
覆し、被覆層への加速電子線の照射により架橋して、同
様の特性を有する電気絶縁ケーブルを提供する。
樹脂は、薄肉化した場合も耐摩耗性と耐熱老化性に優れ
ているので、導体外径が1.0mm以下の導体に、0.
1mm以上0.5mm以下の厚みで被覆でき、薄肉高強
度の絶縁電線を提供する。この絶縁厚みが0.1mm未
満では薄すぎて通常耐電圧が実用に耐えず、また厚みが
1.0mmを越えて厚すぎると、導体径の細い機器配線
用電線には、難燃性仕様には問題を生じるようになる。
この薄肉高強度の絶縁電線は、容易に難燃性仕様にする
ことができ、各種UL規格等の安全規格を満たす機器配
線用絶縁電線として好適であって、火災防止等の安全性
を確保しながら無公害を達成できる利点がある。
成物は、溶融押出等の方法によりチューブ状成形物と
し、加速電子線の照射により架橋し、該チューブを加熱
条件下に径方向に膨張し、その形状を冷却固定すると、
柔軟性で耐摩耗性、耐熱老化性に優れる熱収縮チューブ
を製造する。以下、実施例により本発明をさらに詳細に
説明する。
線、X線、α線、紫外線等が例示できるが、線源の簡便
さや電離性放射線の透過厚み、架橋処理の速度等工業的
利用の観点から加速電子線が最も好ましく利用できる。
電離性放射線の照射線量は、例えば電子線の場合、3〜
50Mrad、好ましくは5〜25Mradの照射線量
に設定すれば良い。この照射線量が3Mrad未満では
耐磨耗性、耐熱性、耐熱老化性、抗張力の改善効果が小
さく、50Mradを越えると耐熱老化性が却って低下
する。 2)電離性放射線の照射の代わりに、予め樹脂組成物に
有機過酸化物等を配合、成形後に、加熱処理する化学架
橋も採用できる。有機過酸化物としては、例えばジクミ
ルパーオキシド、ビス(t−ブチルパーオキシイソプロ
ピル)パーオキシド等を挙げることができる。しかしな
がら、電離性放射線照射が架橋効率の速度など の点で
好ましい。
いて、引張弾性率を求める方法により行った。 (ii)耐摩耗性:図2に示されたスクレイプ摩耗試験に従
って行う。この摩耗試験は、電線試料1を714gの荷
重3を印加した外径0.45mmの鋼棒4の往復運動に
より摩耗させ、鋼棒4が絶縁電線の導体に電気的に接触
するまでの往復回数を測定する試験であり、電線試料5
点の摩擦に至る回数の平均値で表される。該試験法にお
いて、耐摩耗性が300回以上は及第(○)とする。
5法に準じてDC500Vの条件下で測定した値であ
る。 (iv) 耐熱老化性:厚み夫々0.20mmφ及び0.5
mmφ、200mm長の絶縁体について、アレニウス法
により1万時間老化における温度底角を求める。ここ
で、アレニウス法とは、例えば、140、160、18
0℃の3温度に設定したギヤオーブン内に絶縁体を吊り
下げ、絶縁体の伸びが50%に低下する老化時間を求
め、図3に示されるように、横軸〔1/温度K)〕、縦
軸に寿命(Hr)を取り、上記3温度の寿命をプロット
し、直線外挿にて老化時間が1万時間となる温度定格を
推定するものである。この場合、耐熱老化性は125℃
が及第定格(○)である。
による。これは夫々0.2mmφ、0.5mmφの電線
試料を45°に設置し、バーナーの炎を10秒間着火し
た時に電線の延焼時間が70秒以内の消火を及第(○)
とする。であることが求められる。
酸ジメチル2.2モル、(A2) ε−カプロラクトン4.
0モル、(A3) フマル酸ジメチル0.4モル、(B) 1,
4−ブタンジオール10.0モルの比率で一括仕込みし
てチタン酸n−ブチル(触媒)1000ppmを添加し
て、160〜240℃で窒素ガス中でエステル交換反応
を行い、理論量の98%のメタノールを留去し、その
後、さらにチタン酸n−ブチル(触媒)150ppmを
添加し、240〜260℃、0.1Torrの減圧下で
重縮合反応を3時間行った後、チタン触媒の失活剤とし
て、リン化合物(イルガノックス1222,チバガイギ
ー社製、商品名)を600ppm添加した後、払い出し
を行い、融点136℃、MI24(190℃、5kg荷
重のメルトフローレート、以下同様)のポリエステル樹
脂を得た。
し、ビス(ペンタブロモフェニル)エタン10重量部、
三酸化アンチモン5重量部、ヒンダードフェノール酸化
防止剤(イルガノックス1010、チバガイギー社製、
商品名)1重量部、トリメチロールプロパントリアクリ
レート5重量部の割合でヘンシェルミキサーで予備混合
したものを二軸混合機(45mmφ、L/D=42)を
用いて溶融混練し、溶融ストランドを冷却切断してペレ
ット化した。このペレットを溶融押出機(30mmφ、
L/D=24)を用いて、素線径0.16mmの錫めっ
き軟銅導体の19本撚り導体(外径0.80mm)上に
被覆厚0.20mmおよび0.5mmで押出被覆した
後、加速電圧1MeVの電子線を200kGy照射して
被覆層を架橋し、絶縁電線を得た。
は弾性率950kg/cm2 と優れており、耐摩耗性は
試料5点の平均値で、絶縁体厚みが0.2mmのもので
360回、0.5mmのもので2400回と要求値の3
00回以上を満たす優れた耐摩耗性を有し、耐熱老化性
も絶縁体厚みが0.2mmのもので152℃と、150
℃定格に適合する優れた耐熱老化性を有するすることが
分かった。また、絶縁体の体積固有抵抗は1014Ωcm
台と十分な電気絶縁性を有することも分かった。さら
に、ISO6722規格に記載の45度傾斜燃焼試験を
行ったところ、延焼時間は絶縁体厚みが0.5mmのも
ので6秒、0.2mmのもまで1秒と何れも要求値の7
0秒以内消火を十分満たすことが分かった。
4.7モルとイソフタル酸ジメチル1.3モル、(A3)
フマル酸ジメチル0.3モル、(B) 1,4−ブタンジオ
ール10.0モルの比率のモノマー混合物にチタン酸n
−ブチル(触媒)1000ppmを添加して、160〜
240℃で窒素ガス中でエステル交換反応を行い、理論
量の98%のメタノールを留去した。その後、さらにチ
タン酸n−ブチル(触媒)150ppmを添加し、24
0〜260℃、0.1Torrの減圧下で重縮合反応を
3時間行うことでプレポリマーを得た後、チタン触媒の
失活剤として、リン化合物(イルガノックス1222,
チバガイギー社製、商品名)を600ppm添加した
後、(A3)ε−カプロラクトンを4.0モルの比率で
添加し、常厚、260℃で4時間反応を行う2段重合法
により、融点176℃、MI18のポリエステル樹脂を
得た。
加速電圧1MeVの電子線を200kGy照射して被覆
層を架橋し、絶縁電線を得た。評価結果は表3のよう
に、絶縁体の柔軟性は弾性率1600kg/cm2 と優
れており、耐摩耗性は絶縁体厚みが0.2mmのもので
580回、0.5mmのもので1800回と要求値の3
00回以上を満たす優れた耐摩耗性を有し、耐熱老化性
も絶縁体厚みが0.2mmのもので125℃と、125
℃定格に適合することが分かった。絶縁体の体積固有抵
抗は1012Ωcm台であり、やや不十分であった。更
に、ISO6722規格に記載の45度傾斜燃焼試験を
行ったところ、延焼時間は絶縁体厚みが0.5mmのも
ので4秒、0.2mmのもまで1秒と何れも要求値の7
0秒以内消火を十分満たすことが分かった。
4.7モルおよびイソフタル酸ジメチル1.3モル、
(A2) ε−カプロラクトン4.0モル、(A3) フマル酸
ジメチル0.3モル、(B) 1,4−ブタンジオール1
0.0モルの比率で一括仕込みして、チタン酸n−ブチ
ル(触媒)1000ppmを添加して、160〜240
℃で窒素ガス中でエステル交換反応を行い、理論量の9
8%のメタノールを留去し、その後、さらにチタン酸n
−ブチル(触媒)150ppmを添加し、240〜26
0℃、0.1Torrの減圧下で重縮合反応を3時間行
った後、チタン触媒の失活剤として、リン化合物(イル
ガノックス1222,チバガイギー社製、商品名)を6
00ppm添加した後、払い出しを行い、融点150
℃、MI9のポリエステル樹脂を得た。
は弾性率1300kg/cm2 と優れており、耐摩耗性
は絶縁体厚みが0.2mmのもので440回、0.5m
mのもので1700回と要求値の300回以上を満たす
優れた耐摩耗性を有し、耐熱老化性も絶縁体厚みが0.
2mmのもので130℃と、125℃定格に適合するこ
とが分かった。また、絶縁体の体積固有抵抗は1013Ω
cm台と十分な電気絶縁性を有することも分かった。さ
らに、ISO6722規格に記載の45度傾斜燃焼試験
を行ったところ、延焼時間は絶縁体厚みが0.5mmの
もので3秒、0.2mmのもまで2秒と何れも要求値の
70秒以内消火を十分満たすことが分かった。
6.0モル、(A2) ε−カプロラクトン4.0モル、
(A3) フマル酸ジメチル0.3モル、(B) 1,4−ブタ
ンジオール10.0モルの比率で一括仕込みして、チタ
ン酸n−ブチル(触媒)1000ppmを添加して、1
60〜240℃で窒素ガス中でエステル交換反応を行
い、理論量の98%のメタノールを留去し、その後、さ
らにチタン酸n−ブチル(触媒)150ppmを添加
し、240〜260℃、0.1Torrの減圧下で重縮
合反応を3時間行った後、チタン触媒の失活剤として、
リン化合物(イルガノックス1222,チバガイギー社
製、商品名)を600ppm添加した後、払い出しを行
い、融点150℃、MI9のポリエステル樹脂を得た。
は弾性率1700kg/cm2 と優れており、耐摩耗性
は絶縁体厚みが0.2mmのもので520回、0.5m
mのもので2200回と要求値の300回以上を満たす
優れた耐摩耗性を有し、耐熱老化性も絶縁体厚みが0.
2mmのもので126℃と、125℃定格に適合するこ
とが分かった。また、絶縁体の体積固有抵抗は1013Ω
cm台と十分な電気絶縁性を有することも分かった。さ
らに、ISO6722規格に記載の45度傾斜燃焼試験
を行ったところ、延焼時間は絶縁体厚みが0.5mmの
もので5秒、0.2mmのもまで1秒と何れも要求値の
70秒以内消火を十分満たすことが分かった。
6.0モル、(B) 1,4−ブタンジオール10.0モル
の比率のモノマー混合物にチタン酸n−ブチル(触媒)
1000ppmを添加して、160〜240℃で窒素ガ
ス中でエステル交換反応を行い、理論量の98%のメタ
ノールを留去した。その後、さらにチタン酸n−ブチル
(触媒)150ppmを添加し、240〜260℃、
0.1Torrの減圧下で重縮合反応を4時間行うこと
でプレポリマーを得た後、チタン触媒の失活剤として、
リン化合物(イルガノックス1222,チバガイギー社
製、商品名)を600ppm添加した後、(A2) ε−カ
プロラクトンを4.0モルの比率で添加し、常圧、26
0℃で4時間反応を行う2段重合法により、融点203
℃のポリエステル樹脂を得た。
加速電圧1MeVの電子線を200kGy照射して被覆
層を架橋し、絶縁電線を得た。評価結果は表4のよう
に、絶縁体の柔軟性は弾性率1500kg/cm2 と優
れているが、耐摩耗性は絶縁体厚みが0.2mmのもの
で18回、0.5mmのものでも160回と要求値の3
00回以上には到達しない耐摩耗性に劣ったものである
ことが分かった。絶縁体の体積固有抵抗は1012Ωcm
台であり、やや不十分であった。
1) テレフタル酸ジメチル8.5モル、(B) 1,4−ブ
タンジオール10.0モルの比率のモノマー混合物の重
合により、プレポリマーを得た後、(A2) ε−カプロラ
クトンを1.5モルの比率で添加し、常圧、260℃で
4時間反応を行う2段重合法により、融点216℃のポ
リエステル樹脂を得た。実施例と同様の方法で押出被覆
を行い、加速電圧1MeVの電子線を200kGy照射
して被覆層を架橋し、絶縁電線を得た。評価結果は表4
のように、絶縁体の弾性率は6400kg/cm2 と柔
軟性に劣っており、耐摩耗性も絶縁体厚みが0.2mm
のものでは240回と要求値の300回以上には到達し
ない耐摩耗性に劣るものであることが分かった。
と、柔軟性に優れ、しかも絶縁体の厚みを0.5mm以
下に薄肉化した場合も、耐摩耗性、耐熱老化性、難燃性
等に優れた絶縁電線が得られるという特有の効果を奏す
ることが分かる。
1.7mmφの絶縁電線(イラックスB8; 住友電気工
業(株)製、商品名)を35mmピッチで2本撚りした
ものの外周に、溶融押出機を使用してエチレン−酢酸ビ
ニル共重合体(酢酸ビニル含量20重量%、メルトフロ
ーレート5)を主体とする樹脂組成物の中間層を外径が
4.0mmφになるように、また、実施例2のポリエス
テル樹脂組成物を使用してシース層の外径が5.0mm
φになるように共押出して被覆した後、加速電圧が1M
eVの電子線を250kGy照射し、電気絶縁ケーブル
を得た。この電気絶縁ケーブル性は柔軟性に優れてお
り、シース層の耐摩耗性を実施例1と同様の方法で評価
し、目視にて中間層が露出するまでの摩耗回数を測定し
たところ、試料5点平均の耐摩耗回数は4300回と極
めて優れた耐摩耗性を示すことが分かった。また、ケー
ブルの難燃性を45度傾斜燃焼試験にて評価したとこ
ろ、延焼時間は試料5点平均で2秒と優れた難燃性を示
すことが分かった。
押出機(40mmφ、L/D=24)を用いて、内径
5.0mmφ、肉厚0.8mmのチューブ状に成形した
後、該チューブに加速電圧1MeVの電子線を150k
Gy照射した。このチューブの一端を封止し、もう片端
を圧縮空気を導入する配管を接続した状態で、チューブ
を内径15mmφ、厚み2.0mm、長さ1mの四フッ
化樹脂製のパイプ内に挿入した後、150℃に設定した
恒温槽内に四フッ化樹脂のパイプごと投入して3分間予
熱した。予熱後、圧縮空気をチューブ内に送り込んで、
チューブがパイプの内面に張り付くまでチューブを膨ら
ませた後、圧縮空気による加圧状態を保ったまま、パイ
プごと恒温槽から取り出して水冷し、膨らませた形状を
固定することで熱収縮チューブを得た。
銅パイプに被覆し、150℃の恒温槽内に3分間投入
し、取り出したところ、チューブが銅パイプにフィット
した状態で熱収縮することが分かった。この熱収縮した
サンプルについて、実施例1と同様の耐摩耗性試験を行
ったところ、摩耗回数は5点平均で4700回と優れた
耐摩耗性を示すことが分かった。また、銅パイプに熱収
縮させた状態の試料について、45゜傾斜燃焼試験を行
ったところ、試料5点の平均燃焼時間は1秒と難燃性に
も優れることが分かった。さらに膨張前の架橋チューブ
について、実施例1と同様に160、180、200℃
の恒温槽で熱老化試験を行い、1万時間老化での温度定
格を推定したところ、176℃定格となり、極めて優れ
た耐熱性を有することが分かった。
柔軟性、難燃性、耐熱老化性に優れるポリエステル樹脂
組成物が得られ、該組成物は絶縁電線の被覆に適用すれ
ば、被覆厚が0.5mm以下に薄肉化した場合も耐摩耗
性が優れ、しかも125℃定格や150℃というような
高度な耐熱老化性をも満足する薄肉絶縁電線が得られる
ばかりでなく、柔軟性、耐摩耗性、難燃性、耐熱老化性
に優れる電気絶縁ケーブルや熱収縮チューブが得られる
ので、自動車用ハーネス等の分野における利用価値は非
常に大きい。
験の概念図である。
摩耗試験の概念図である。
説明するグラフである。
Claims (8)
- 【請求項1】 酸成分(A) として、(A1)芳香族ジカルボ
ン酸及び/又は脂肪族ジカルボン酸、(A2)脂肪族オキシ
カルボン酸、(A3)分子内に炭素−炭素不飽和結合を有す
る脂肪族ジカルボン酸をモノマー単位として含有し、且
つグリコール成分(B) として脂肪族ジオールをモノマー
単位として含有してなる一般式(1) 若しくは一般式(2)
で示される熱可塑性ポリエステル樹脂であり、 且つ溶融指数(MI:230℃、荷重2.16kg下
で)が1〜50であることを特徴とする熱可塑性ポリエ
ステル樹脂。 【化1】 (ここに、Ra1は芳香族及び/又は脂肪族の炭化水素
基(モノマー(A1)由来)、Ra2は炭化水素基(モノマ
ー(A2)由来) 、Ra3は脂肪族のC=C結合を有する炭
化水素基(モノマー(A3)由来) 、Rbは炭化水素基(モ
ノマー(B) 由来)であり、m、n、qは正の整数であ
る。) 【化2】 (ここに、Ra1は芳香族及び/又は脂肪族の炭化水素
基(モノマー(A1)由来)、Ra2は炭化水素基(モノマ
ー(A2)由来) 、Ra3は脂肪族のC=C結合を有する炭
化水素基(モノマー(A3)由来) 、Rbは炭化水素基(モ
ノマー(B) 由来)であり、l、m、nは正の整数であ
る。) - 【請求項2】 芳香族ジカルボン酸及び/又は脂肪族ジ
カルボン酸 (A1) と脂肪族オキシカルボン酸(A2)の比率
が80/20〜50/50であり、分子内に炭素−炭素
不飽和結合を有する脂肪族ジカルボン酸(A3)の酸成分
(A) 中のモル分率が0.5〜10%であることを特徴と
する、請求項1記載の熱可塑性ポリエステル樹脂。 - 【請求項3】 分子内に炭素−炭素不飽和結合を有する
ジカルボン酸(A3)がフマル酸又はマレイン酸であること
を特徴とする、請求項1又は2記載の熱可塑性ポリエス
テル樹脂。 - 【請求項4】 成分(A) および成分(B) を一括仕込みに
より重合した請求項1〜3のいずれかに記載の一般式
(2) で示されるポリエステルであり、溶融指数(MI:
230℃、荷重2.16kg下で)が1〜50であるこ
とを特徴とする熱可塑性ポリエステル樹脂。 【化3】 (ここに、Ra1は芳香族及び/又は脂肪族の炭化水素
基(モノマー(A1)由来)、Ra2は炭化水素基(モノマ
ー(A2)由来) 、Ra3は脂肪族のC=C結合を有する炭
化水素基(モノマー(A3)由来) 、Rbは炭化水素基(モ
ノマー(B) 由来)であり、l、m、nは正の整数であ
る。) - 【請求項5】 導体上に請求項1〜4のいずれかに記載
の熱可塑性ポリエステル樹脂を主体とする樹脂組成物が
被覆され、当該被覆層が架橋されていることを特徴とす
る絶縁電線。 - 【請求項6】 導体外径が1.0mm以下の導体に、請
求項1〜4のいずれかに記載の熱可塑性ポリエステル樹
脂を主体とする樹脂組成物が0.1mm以上0.5mm
以下の厚みで被覆されており、該被覆層が架橋されてい
ることを特徴とする薄肉高強度絶縁電線。 - 【請求項7】 単芯もしくは複数芯の絶縁電線の外周に
請求項1〜4のいずれかに記載の熱可塑性ポリエステル
樹脂を主体とする樹脂組成物が被覆され、当該被覆層が
架橋されていることを特徴とする電気絶縁ケーブル。 - 【請求項8】 請求項1〜4のいずれかに記載の熱可塑
性ポリエステル樹脂を主体とする樹脂組成物のチューブ
状成形物を架橋し、当該チューブを加熱条件下に径方向
に膨張し、その形状を冷却固定したことを特徴とする熱
収縮チューブ。
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