JP2016115510A - 電線、それを用いたシールド電線及び多芯ケーブル - Google Patents
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Abstract
【課題】耐電圧性、機械特性、耐摩耗性の全てを満足できる、難燃性の電線を提供する。【解決手段】導体２、前記導体２を被覆する第１絶縁層（内層）３、及び前記第１絶縁層３を被覆する第２絶縁層（外層）４を有する電線１であって、前記第１絶縁層３が、ポリエチレンと接着剤とを含有し、前記第２絶縁層４が、エンジニアリングプラスチックと難燃剤とを含有し、前記第１絶縁層３及び第２絶縁層４のいずれもが架橋されている、電線。【選択図】図１
Description
本発明は、電線、それを用いたシールド電線及び多芯ケーブルに関する。
特許文献１には、複数の絶縁被覆層を有する絶縁電線であって、前記複数の絶縁被覆層の内層または外層にポリフェニレンエーテル系樹脂を含有し、耐外傷性、耐摩耗性に優れ、自動車の用途に好適な、難燃性の絶縁電線が記載されている。
しかしながら、特許文献１に記載のような電線では、耐電圧性、機械特性、耐摩耗性の全てを満足することはできなかった。
本発明は、耐電圧性、機械特性、耐摩耗性の全てを満足できる、難燃性の電線を提供することを目的とする。
本発明は、耐電圧性、機械特性、耐摩耗性の全てを満足できる、難燃性の電線を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る電線は、導体、前記導体を被覆する第１絶縁層、及び前記第１絶縁層を被覆する第２絶縁層を有する電線であって、前記第１絶縁層が、ポリエチレンと接着剤とを含有し、前記第２絶縁層が、エンジニアリングプラスチックと難燃剤とを含有し、前記第１絶縁層及び第２絶縁層のいずれもが架橋されている、電線である。
本発明の別の一態様に係るシールド電線は、前記電線と、外部導体と、それらの周囲の外被とを有するシールド電線である。
本発明の他の別の一態様に係る多芯ケーブルは、前記電線を複数本有し、複数本の前記電線の周囲を覆う一括シールド層と、前記一括シールド層の周囲を覆う外被とを有する多芯ケーブルである。
本発明の別の一態様に係るシールド電線は、前記電線と、外部導体と、それらの周囲の外被とを有するシールド電線である。
本発明の他の別の一態様に係る多芯ケーブルは、前記電線を複数本有し、複数本の前記電線の周囲を覆う一括シールド層と、前記一括シールド層の周囲を覆う外被とを有する多芯ケーブルである。
本発明によれば、耐電圧性、機械特性、耐摩耗性の全てを満足できる、難燃性の電線を提供することが可能となる。
［本願発明の実施形態の説明］
本発明の一態様に係る電線は、（１）導体、前記導体を被覆する第１絶縁層、及び前記第１絶縁層を被覆する第２絶縁層を有する電線であって、
前記第１絶縁層が、ポリエチレンと接着剤とを含有し、
前記第２絶縁層が、エンジニアリングプラスチックと難燃剤とを含有し、
前記第１絶縁層及び第２絶縁層のいずれもが架橋されている。
本発明の一態様に係る電線は、（１）導体、前記導体を被覆する第１絶縁層、及び前記第１絶縁層を被覆する第２絶縁層を有する電線であって、
前記第１絶縁層が、ポリエチレンと接着剤とを含有し、
前記第２絶縁層が、エンジニアリングプラスチックと難燃剤とを含有し、
前記第１絶縁層及び第２絶縁層のいずれもが架橋されている。
電線の耐電圧性の要求を満たすために、導体を被覆する絶縁層を複数層とし、その導体側、すなわち内側の層にポリエチレン（以下、ＰＥとも記す）が使用される。
また、電線の機械特性、耐摩耗性の要求を満たすために、複数層の絶縁層の外側の層にアミド結合、エステル結合またはウレタン結合のいずれか一つ以上を有する熱可塑性樹脂等のエンジニアプラスチック（以下、エンプラとも記す）が使用される。
しかしながら、ＰＥを含む内側の層とエンジニアリングプラスチックを含む外側の層とで構成された絶縁層を有する電線は、耐摩耗性が低下するという問題が生じた。
そこで、本実施形態では、ＰＥを含む内側の層、即ち、第１絶縁層に接着剤を含ませたことにより、耐電圧性、機械特性、耐摩耗性の全てを満足できる、難燃性の電線とすることができた。
また、電線の機械特性、耐摩耗性の要求を満たすために、複数層の絶縁層の外側の層にアミド結合、エステル結合またはウレタン結合のいずれか一つ以上を有する熱可塑性樹脂等のエンジニアプラスチック（以下、エンプラとも記す）が使用される。
しかしながら、ＰＥを含む内側の層とエンジニアリングプラスチックを含む外側の層とで構成された絶縁層を有する電線は、耐摩耗性が低下するという問題が生じた。
そこで、本実施形態では、ＰＥを含む内側の層、即ち、第１絶縁層に接着剤を含ませたことにより、耐電圧性、機械特性、耐摩耗性の全てを満足できる、難燃性の電線とすることができた。
（２）前記第１絶縁層が含有するポリエチレンと接着剤の質量比（ポリエチレン：接着剤）が、４：６〜６：４であることが好ましい。この質量比範囲であれば、耐摩耗性と耐電圧性がより好ましい状態になる。
（３）前記第２絶縁層におけるエンジニアリングプラスチックの含有量が５０〜８６質量％であることが好ましい。この含有量範囲であれば、耐摩耗性がより好ましい状態になる。
（３）前記第２絶縁層におけるエンジニアリングプラスチックの含有量が５０〜８６質量％であることが好ましい。この含有量範囲であれば、耐摩耗性がより好ましい状態になる。
（４）前記導体の断面積が０．５ｍｍ２以上２．０ｍｍ２以下であることが好ましい。車輌に搭載される電線として好適な大きさである。
（５）前記第１絶縁層の厚さが０．０４ｍｍ以上０．０６ｍｍ以下であることが好ましい。前記車輌に搭載される電線として好適な大きさであり、耐電圧性、機械特性、耐摩耗性の全てを満足できる。
（６）上記本実施形態の電線は、該電線と、外部導体と、それらの周囲に外被とを設けることにより、シールド電線とすることができる。
（７）また、上記本実施形態の電線は、該電線の複数本と、複数本の前記電線の周囲を覆う一括シールド層と、前記一括シールド層の周囲を覆う外被と設けることにより、多芯ケーブルとすることができる。
（５）前記第１絶縁層の厚さが０．０４ｍｍ以上０．０６ｍｍ以下であることが好ましい。前記車輌に搭載される電線として好適な大きさであり、耐電圧性、機械特性、耐摩耗性の全てを満足できる。
（６）上記本実施形態の電線は、該電線と、外部導体と、それらの周囲に外被とを設けることにより、シールド電線とすることができる。
（７）また、上記本実施形態の電線は、該電線の複数本と、複数本の前記電線の周囲を覆う一括シールド層と、前記一括シールド層の周囲を覆う外被と設けることにより、多芯ケーブルとすることができる。
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
（電線の概要）
以下、本発明の実施形態について、図１を参照して詳細に説明する。
（絶縁電線の概要）
図１は、本発明の一形態である電線の一例を示す概略断面図である。
電線１は、導体２と、導体２の外周に、少なくとも第１絶縁層（以下、内層とも記す）３と第２絶縁層（以下、外層とも記す）４の２層の絶縁層とを有する。第１絶縁層３は導体２と第２絶縁層４に密着する。
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
（電線の概要）
以下、本発明の実施形態について、図１を参照して詳細に説明する。
（絶縁電線の概要）
図１は、本発明の一形態である電線の一例を示す概略断面図である。
電線１は、導体２と、導体２の外周に、少なくとも第１絶縁層（以下、内層とも記す）３と第２絶縁層（以下、外層とも記す）４の２層の絶縁層とを有する。第１絶縁層３は導体２と第２絶縁層４に密着する。
（内層）
内層３はポリエチレンと接着剤とを含有する。
内層３に使用するポリエチレンは、特に限定されず、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）及び低高密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）のいずれであってもよく、電線１の仕様に応じて適切なものを選択すれば良い。
内層３に使用する接着剤は、特に限定されないが、例えば、グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）、酢酸ビニル（ＶＡ）、またはアクリル酸メチル（ＭＡ）のコポリマー等が挙げられる。この接着剤についても、電線１の仕様、内層３に使用するポリエチレン、後述の外層３に使用する樹脂との相性等に応じて適切なものを選択すれば良い。
内層３が含有するポリエチレンと接着剤の質量比（ポリエチレン：接着剤）は、特に限定されないが、４：６〜６：４であることが好ましい。
内層３には、酸化防止剤を含有していてもよい。
内層３の厚さとしては、０．０４ｍｍ〜０．０６ｍｍであることが好ましい。電線の太さには制限があり、内層を厚くした場合は、その分、後述の外層を薄くせざるを得ないことがある。本発明の電線において外層が薄くなると耐摩耗性、難燃性が十分でなくなる場合がある。このため、内層の厚さの上限は０．０６ｍｍであることが好ましい。詳細には、電線１の仕様、前述の内層３に使用するポリエチレン、接着剤、後述の外層４に使用する樹脂、難燃剤に応じて適切な厚さを選択すれば良い。
内層３はポリエチレンと接着剤とを含有する。
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内層３に使用する接着剤は、特に限定されないが、例えば、グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）、酢酸ビニル（ＶＡ）、またはアクリル酸メチル（ＭＡ）のコポリマー等が挙げられる。この接着剤についても、電線１の仕様、内層３に使用するポリエチレン、後述の外層３に使用する樹脂との相性等に応じて適切なものを選択すれば良い。
内層３が含有するポリエチレンと接着剤の質量比（ポリエチレン：接着剤）は、特に限定されないが、４：６〜６：４であることが好ましい。
内層３には、酸化防止剤を含有していてもよい。
内層３の厚さとしては、０．０４ｍｍ〜０．０６ｍｍであることが好ましい。電線の太さには制限があり、内層を厚くした場合は、その分、後述の外層を薄くせざるを得ないことがある。本発明の電線において外層が薄くなると耐摩耗性、難燃性が十分でなくなる場合がある。このため、内層の厚さの上限は０．０６ｍｍであることが好ましい。詳細には、電線１の仕様、前述の内層３に使用するポリエチレン、接着剤、後述の外層４に使用する樹脂、難燃剤に応じて適切な厚さを選択すれば良い。
（外層）
外層４は、エンジニアリングプラスチックと難燃剤とを含有する。
外層４に使用するエンジニアリングプラスチックは、アミド結合、エステル結合またはウレタン結合のいずれか一つ以上を有する熱可塑性樹脂であることが好ましい。アミド結合、エステル結合またはウレタン結合のいずれか一つ以上を有する熱可塑性エラストマーであることがさらに好ましい。
外層４が含有するエンジニアリングプラスチックの含有量は、５０〜８６質量％であることが好ましく、７２〜８６質量％であることがより好ましい。
外層４は、エンジニアリングプラスチックと難燃剤とを含有する。
外層４に使用するエンジニアリングプラスチックは、アミド結合、エステル結合またはウレタン結合のいずれか一つ以上を有する熱可塑性樹脂であることが好ましい。アミド結合、エステル結合またはウレタン結合のいずれか一つ以上を有する熱可塑性エラストマーであることがさらに好ましい。
外層４が含有するエンジニアリングプラスチックの含有量は、５０〜８６質量％であることが好ましく、７２〜８６質量％であることがより好ましい。
外層４に使用する難燃剤は、例えば、金属水酸化物、窒素系難燃剤、リン系難燃剤、イントメッセント難燃剤が挙げられる。この難燃剤についても、電線１の仕様、前述の内層３に使用するポリエチレン、接着剤、外層４に使用するエンジニアリングプラスチックとの相性等に応じて適切なものを選択すれば良い。その中でも窒素系難燃剤やリン系難燃剤が好ましい。
また外層４には、酸化防止剤、イオン補足剤、加水分解抑制剤、エステル系滑剤、架橋助剤、色材等を含有していてもよい。
外層４の厚さは、導体外径により決まる絶縁層厚さから内層の厚さを引いた厚さである。
外層４の厚さは、導体外径により決まる絶縁層厚さから内層の厚さを引いた厚さである。
（導体）
導体２としては、一般的な銅線や銅合金線などが使用できる。
また導体２のサイズとしては、特に限定されず、電線１の使用形態、目的等により適宜選択されるべきものであるが、断面積として０．５〜２ｍｍ２のものが好ましい。
導体２としては、一般的な銅線や銅合金線などが使用できる。
また導体２のサイズとしては、特に限定されず、電線１の使用形態、目的等により適宜選択されるべきものであるが、断面積として０．５〜２ｍｍ２のものが好ましい。
（その他）
本発明の一形態である電線の用途としては、鉄道車両用の制御線に適用することが好ましい。
また、図１に示す実施形態の電線１においては、単線または撚線の導体２をコアとし、その周囲に内層３と外層４とを有するものとしたが、その他の形態を採っても良い。
例えば、図２に示すような、前述の実施形態の電線１と、電線１の周囲を覆う外部導体１１と、前記外部導体１１の周囲を覆う外被１２とを有するシールド電線１０の形態や、図３に示すような、前述の電線１を複数本有し、複数本の電線１の周囲を覆う一括シールド層２１と、前記一括シールド層２１の周囲を覆う外被２２とを有する多芯ケーブル２０の形態とすることもできる。
本発明の一形態である電線の用途としては、鉄道車両用の制御線に適用することが好ましい。
また、図１に示す実施形態の電線１においては、単線または撚線の導体２をコアとし、その周囲に内層３と外層４とを有するものとしたが、その他の形態を採っても良い。
例えば、図２に示すような、前述の実施形態の電線１と、電線１の周囲を覆う外部導体１１と、前記外部導体１１の周囲を覆う外被１２とを有するシールド電線１０の形態や、図３に示すような、前述の電線１を複数本有し、複数本の電線１の周囲を覆う一括シールド層２１と、前記一括シールド層２１の周囲を覆う外被２２とを有する多芯ケーブル２０の形態とすることもできる。
以下、本発明に係る実施例及び比較例を用いた評価試験の結果を示し、本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［電線の作製］
導体に、下記表１の構成になるように、絶縁層を被覆して電線を作製した。
導体は、０．２５４ｍｍ径の錫メッキ軟銅線を１９本撚ったものであり、外径が１．２７０ｍｍ、断面積が０．９６３ｍｍ２であった。
この寸法の電線に対する絶縁層の厚さとしては、２層構造とする場合には、内層が０．０５０ｍｍ、外層が０．１７５ｍｍとし、単層構造とする場合には、０．２２５ｍｍとした。
［電線の作製］
導体に、下記表１の構成になるように、絶縁層を被覆して電線を作製した。
導体は、０．２５４ｍｍ径の錫メッキ軟銅線を１９本撚ったものであり、外径が１．２７０ｍｍ、断面積が０．９６３ｍｍ２であった。
この寸法の電線に対する絶縁層の厚さとしては、２層構造とする場合には、内層が０．０５０ｍｍ、外層が０．１７５ｍｍとし、単層構造とする場合には、０．２２５ｍｍとした。
［電線の評価］
作製した電線について、以下の方法で耐摩耗性、耐電圧性、難燃性を評価した。結果を下記表１に示す。
（耐摩耗性）
スクレープ摩耗試験：ＩＳＯ６７２２：２００６の規定に基づいてスクレープ摩耗試験を実施した。ブレード材料は、φ０．４５ｍｍのピアノ線とし、荷重は９Ｎとした。導体が露出するまでのブレードの往復移動回数を観察し、１５０回以上を合格、１５０回未満を不合格とした。結果を下記表１に示す。
（耐電圧性）
直流安定性（Ｄ．Ｃ．ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）：８５℃、３％ＮａＣｌ水溶液中でＤＣ３００Ｖを２４０時間課電し、２４時間ごとに電流を計測し、さらにＡＣ２ｋＶの電圧を１分間かけ、絶縁破壊のないものをＡ、絶縁破壊のあったものをＢとした。結果を下記表１に示す。
（難燃性）
１条難燃試験：ＩＳＯ６７２２に準拠した４５度傾斜試験。自己消火したものを合格とした。結果を下記表１に示す。
なお、下記表１中、Ｎｏ．１〜９が実施例で、Ｎｏ．１０〜１２が比較例である。
作製した電線について、以下の方法で耐摩耗性、耐電圧性、難燃性を評価した。結果を下記表１に示す。
（耐摩耗性）
スクレープ摩耗試験：ＩＳＯ６７２２：２００６の規定に基づいてスクレープ摩耗試験を実施した。ブレード材料は、φ０．４５ｍｍのピアノ線とし、荷重は９Ｎとした。導体が露出するまでのブレードの往復移動回数を観察し、１５０回以上を合格、１５０回未満を不合格とした。結果を下記表１に示す。
（耐電圧性）
直流安定性（Ｄ．Ｃ．ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）：８５℃、３％ＮａＣｌ水溶液中でＤＣ３００Ｖを２４０時間課電し、２４時間ごとに電流を計測し、さらにＡＣ２ｋＶの電圧を１分間かけ、絶縁破壊のないものをＡ、絶縁破壊のあったものをＢとした。結果を下記表１に示す。
（難燃性）
１条難燃試験：ＩＳＯ６７２２に準拠した４５度傾斜試験。自己消火したものを合格とした。結果を下記表１に示す。
なお、下記表１中、Ｎｏ．１〜９が実施例で、Ｎｏ．１０〜１２が比較例である。
＊：表１中の絶縁層組成は、下記表２及び３に示す通りである。
表２及び表３において、数値の単位は、全て質量部である。
Ｎｏ．１〜９（実施例）は、耐摩耗性、耐電圧性、難燃性のいずれにおいても優れていた。Ｎｏ．１０（比較例）は内層に接着剤がない例であり、耐電圧性及び難燃性に優れていたが耐摩耗性が劣っていた。Ｎｏ．１１（比較例）は絶縁層を単層構造としてエンジニアリングプラスチックを使用した例であり、耐摩耗性及び難燃性に優れていたが耐電圧性が劣っていた。比較例３は絶縁層を単層構造としてポリエチレンを使用した例であり、耐電圧性に優れていたが耐摩耗性及び難燃性が劣っていた。
１ 電線
２ 導体
３ 内層
４ 外層
１０ シールド電線
１１ 外部導体
１２ 外被
２０ 多芯ケーブル
２１ 一括シールド層
２２ 外被
２ 導体
３ 内層
４ 外層
１０ シールド電線
１１ 外部導体
１２ 外被
２０ 多芯ケーブル
２１ 一括シールド層
２２ 外被
Claims (7)
- 導体、前記導体を被覆する第１絶縁層、及び前記第１絶縁層を被覆する第２絶縁層を有する電線であって、
前記第１絶縁層が、ポリエチレンと接着剤とを含有し、
前記第２絶縁層が、エンジニアリングプラスチックと難燃剤とを含有し、
前記第１絶縁層及び第２絶縁層のいずれもが架橋されている、電線。 - 前記第１絶縁層が含有するポリエチレンと接着剤の質量比（ポリエチレン：接着剤）が、４：６〜６：４である請求項１に記載の電線。
- 前記第２絶縁層におけるエンジニアリングプラスチックの含有量が５０〜８６質量％である請求項１又は請求項２に記載の電線。
- 前記導体の断面積が０．５ｍｍ２以上２．０ｍｍ２以下である請求項１から３のいずれか一項に記載の電線。
- 前記第１絶縁層の厚さが０．０４ｍｍ以上０．０６ｍｍ以下である請求項１から４のいずれか一項に記載の電線。
- 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電線と、外部導体と、それらの周囲の外被とを有するシールド電線。
- 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電線を複数本有し、複数本の前記電線の周囲を覆う一括シールド層と、前記一括シールド層の周囲を覆う外被とを有する多芯ケーブル。
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| JP2014252781A JP2016115510A (ja) | 2014-12-15 | 2014-12-15 | 電線、それを用いたシールド電線及び多芯ケーブル |
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