JP5563771B2

JP5563771B2 - 含ふっ素エラストマ被覆電線

Info

Publication number: JP5563771B2
Application number: JP2009028630A
Authority: JP
Inventors: 一史木村
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2029-02-10
Also published as: JP2010186585A

Description

本発明は、導体外周の被覆層として、テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体とエチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体からなるブレンドポリマを用いた含ふっ素エラストマ被覆電線に関するものである。

従来から、高耐熱性および可とう性が要求される電線の被覆材料として、テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体が用いられている。テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体は、可とう性、熱安定性、電気絶縁性、耐熱性、耐油性、耐薬品性、および難燃性に優れ、かつ、架橋可能な含ふっ素エラストマ共重合体である。

一方、エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体は、結晶性のふっ素樹脂であり、例えば熱器具用の配線に用いる場合には、テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体に適宜ブレンドして耐カットスルー性を向上する手法が公知である。

このようなブレンドポリマーを導体上または電線外周に被覆し、電離性放射線等を照射して架橋することによって、含ふっ素エラストマ被覆電線を得ていた。

特開２００６−２１３８７１号公報特開２００４−３３９３１６号公報特開２００１−１２３０１１号公報特開平１０−１５２６１９号公報

しかしながら、機器用電線のように小サイズの電線では、例えばＵＬ規格のＶＷ−１のような難燃性の厳しい試験において、芯線径と絶縁体厚さの組合せによっては合格しないケースがある。このような特殊サイズに対して、塩素系や臭素系の難燃剤を加えて高難燃化する手法があるが、最近の環境保護の趨勢から、これらの難燃剤を規制する傾向がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、難燃性をより向上し、かつ環境に配慮した含ふっ素エラストマ被覆電線を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体６０〜８０質量％、エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体２０〜４０質量％からなるブレンドポリマ１００質量部に対して、三酸化アンチモンを０．５〜２０質量部添加し架橋してなる組成物を、導体の外周に被覆層として形成することにより、上記導体の芯線サイズが２２ＡＷＧ以下で、かつ上記被覆層の肉厚が０．４ｍｍ以上であり、耐熱老化性およびＵＬＶＷ−１の垂直難燃試験に合格する難燃性を有することを特徴とする含ふっ素エラストマ被覆電線である。

請求項２の発明は、上記被覆層を架橋剤を用いて、または電子線や紫外線を照射して架橋処理してなる請求項１記載の含ふっ素エラストマ被覆電線である。

本発明によれば、耐熱老化性及び難燃性に優れた含ふっ素エラストマ被覆電線を得ることができるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施の形態を詳述する。

本発明に用いるテトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体およびエチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体は、それ自身高い難燃性を持っている。しかし、芯線サイズが２２ＡＷＧ以下で、かつ絶縁体としての被覆層の肉厚が０．４ｍｍ以上の電線構造（例えば、エアコンやレンジなどの熱機器用配線用途）においては、ＵＬＶＷ−１のような垂直難燃性を満足しない場合が生じる。

本発明において、テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体とエチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体からなるブレンドポリマ１００質量部に対して、三酸化アンチモンを０．５〜２０質量部、好ましくは５〜１５質量部添加することにより、機械的な特性や、耐熱性を損なうことなく難燃性を向上することを見出した。

三酸化アンチモンの添加量を０．５〜２０質量部に制限したのは、０．５質量部未満では、難燃性に対する効果がなく、また、２０質量部を越えてもそれ以上の難燃効果はなく、むしろ耐熱性を低下させるからである。酸化アンチモンの平均粒径は、難燃性の観点から１〜２μｍのものを用いるとよい。

テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体は、主成分であるテトラフルオロエチレンおよびプロピレンと、これらと共重合可能な成分とで構成される。

テトラフルオロエチレンおよびプロピレンと共重合可能な成分として、例えば、エチレン、ブテン−１、イソブテン、アクリル酸およびそのアルキルエステル、メタクリル酸およびそのアルキルエステル、ふっ化ビニル、ふっ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロペン、クロロエチルビニルエーテル、グリシジルビニルエーテル、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテルなどが挙げられる。

テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体は、耐熱性、成形性などの面から、テトラフルオロエチレンとプロピレンとのモル比が９０／１０〜４５／５５の範囲であることが好ましい。主成分以外の成分の含有量は、主成分に対して３０モル％以下の範囲であることが望ましい。

また、エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体としては、エチレン−テトラフルオロエチレン−フルオロオレフィン共重合体を用いることが好ましい。フルオロオレフィンとしては、例えばクロロトリフルオロエチレン、ふっ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、１，１−ジヒドロパーフルオロプロペン−１、１，１−ジヒドロパーフルオロブテン、１，１，５−トリヒドロパーフルオロペンテン−１、１，１，７−トリヒドロパーフルオロペンテン−１、１，１，２−トリヒドロパーフルオロヘキセン−１、１，１，２−トリヒドロパーフルオロオクテン−１、パーフルオロ（メチルビニルエーテル）、パーフルオロ（エチルビニルエーテル）、ヘキサフルオロプロペン、パーフルオロブテン−１などが挙げられる。

エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体は、エチレン単位とテトラフルオロエチレン単位とフルオロオレフィン単位とで構成されており、それぞれの含有モル比は１０〜４０／９０〜６０／０．１〜２０であることが好ましい。

テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体６０〜８０ｍａｓｓ％、エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体２０〜４０ｍａｓｓ％の範囲に限定したのは、テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体が６０ｍａｓｓ％未満（エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体が４０ｍａｓｓ％より多い）では可とう性と伸びが低下するからである。また、テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体が８０ｍａｓｓ％を超える（エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体が２０ｍａｓｓ％より少ない）と、引張強さが低下するからである。

上記で得られた被覆電線を、電子線や紫外線等を照射したり、有機過酸化物を用いて周知の方法で架橋処理して用いることが望ましい。

なお、本発明においては、前記した成分に加えて架橋助剤、上記以外の難燃助剤、酸化防止剤、滑剤、安定剤、充填剤、着色剤、シリコーン等を添加してもよい。

以上の構成によれば、小サイズ厚肉電線に対しても優れた難燃性を有する含ふっ素エラストマ被覆電線を得ることができる。

（実施例１〜５）
表１に示す配合剤を２５０℃に加熱したニーダーにより１５分間均一に混練してコンパウンドを形成する。これを１２０℃に保持した６インチオープンロールで約２ｍｍの厚さにシート成形した後、シートペレタイザーによって５ｍｍ角のペレットに加工した。

その後、このペレットを、ヘッドが１８０℃、第１シリンダーが２２０℃、第２シリンダーおよびダイスが２５０℃に設定された４０ｍｍ押出機（Ｌ／Ｄ＝２４）内にそれぞれ圧入する。その後、２６ＡＷＧ（導体径０．４０５ｍｍ）の銅撚線の外周に厚さ０．５５ｍｍに押出して被覆層を形成すると共に、この被覆層に１４Ｍｒａｄの電子線を照射することによって架橋を行い、含ふっ素エラストマ被覆電線を作製する。

（比較例１〜４）
比較例１〜４も実施例と同様の方法にて作製する。

次に、実施例１〜５および比較例１〜４で作製したそれぞれの含ふっ素エラストマ被覆電線における機械特性、難燃性、耐熱老化性について評価した。

それぞれの特性の評価は、以下に示す方法で行った。

引張特性：
それぞれの含ふっ素エラストマ被覆電線から導体を抜脱した被覆層について、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１に準じた引張試験を行い、引張強さ（ＭＰａ）、伸び（％）を測定した。この引張試験におけるそれぞれの引張強さ、伸びの値を初期値とする。

難燃性：
ＵＬｓｕｂｊｅｃｔ７５８に準拠した垂直燃焼試験（ＶＷ−１）を行い、１分以内に自己消火したものを合格、１分を越えるものを不合格とした。

耐熱老化性（耐熱性）：
それぞれの含ふっ素エラストマ被覆電線から導体を抜脱した被覆層について、空気置換量２００回／ｈｒのギヤーオープン（２３２℃）中で７日間保持した後、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１に準じた引張試験を行い、引張特性での引張試験における初期値に対する引張強さ残率（％）、伸び残率（％）を測定した。

実施例１〜５および比較例１〜４で作製したそれぞれの含ふっ素被覆電線における各試験結果を表１に示す。

表１に示すように、本発明である実施例１〜５の含ふっ素エラストマ被覆電線は、いずれも引張強さが１２ＭＰａ以上、伸びが１５０％（好ましくは２００％）以上、難燃性が合格、熱老化後の引張強さ残率および伸び残率が８０％以上であり、機械特性、難燃性、耐熱性の全てにおいて優れている。

これに対して、比較例１は三酸化アンチモンが規定量未満であり、難燃性が不合格となった。比較例２は、三酸化アンチモンが規定量を越えた（２１質量部）ものであり、難燃性は合格するが、耐熱老化性が著しく低下し目標を下回った。

よって、三酸化アンチモンの添加量は、テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体とエチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体からなるブレンドポリマ１００質量部に対して、０．５〜２０質量部がよい。

また、テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体が規定より多い比較例３は引張強さが低く、規定より少ない比較例４は伸びと耐熱性が大幅に低下している。

従って、テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体６０〜８０ｍａｓｓ％、エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体２０〜４０ｍａｓｓ％の範囲がよい。

以上本発明の実施例を説明したが、本発明は、電線被覆材の他に、耐熱性が要求されるゴムパッキンやシール材として応用することも可能である。

Claims

テトラフルオロエチレン−プロピレン系共重合体６０〜８０質量％、エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体２０〜４０質量％からなるブレンドポリマ１００質量部に対して、三酸化アンチモンを０．５〜２０質量部添加し架橋してなる組成物を、導体の外周に被覆層として形成することにより、上記導体の芯線サイズが２２ＡＷＧ以下で、かつ上記被覆層の肉厚が０．４ｍｍ以上であり、耐熱老化性およびＵＬＶＷ−１の垂直難燃試験に合格する難燃性を有することを特徴とする含ふっ素エラストマ被覆電線。
上記被覆層を架橋剤を用いて、または電子線や紫外線を照射して架橋処理してなる請求項１記載の含ふっ素エラストマ被覆電線。