JP3943795B2 - ポリ塩化ビニル組成物およびこれを用いた電線ケーブル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリ塩化ビニル組成物、およびこれを用いた電線ケーブルに関し、特に、耐熱老化性に優れたポリ塩化ビニル組成物とこの組成物を被覆に使用した電線ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリ塩化ビニルは、最も普及したプラスティツクス材料として知られており、その優れた電気的、機械的および化学的特性の故に、電線ケーブルの絶縁材、同シース材、建材、あるいは各種成型品などとして広く活用されている。
【０００３】
ポリ塩化ビニルには、通常、ジ‐２‐エチルヘキシルフタレートに代表される有機酸エステルの可塑剤と三塩基性硫酸鉛に代表される安定剤が配合され、所定の硬度と安定性が付加されるが、たとえば、電線ケーブルの分野においては、通電容量の増大化の関係から使用温度が高く設定され、このため、通常の配合組成では対応が難しくなりつつある。
【０００４】
耐熱性を向上させた配合として、たとえば、可塑剤としてジイソデシルフタレート、トリ‐（２‐エチルヘキシル）トリメリテート、あるいはピロメリット酸アルキルエステルのように分子量の高い可塑剤を配合し、これに三塩基性硫酸鉛を組み合わせたものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のこのようなポリ塩化ビニル組成物によると、たとえば、１００℃以上の高温で長時間連続使用する用途には適用が難しいため、より高い耐熱性の向上が求められている。特に、電線ケーブルにおいては、１００℃以上で３０年以上もの耐用年数が要求され、上記した成分を含む配合の組成物によってこれをクリアすることは困難である。
【０００６】
従って、本発明の目的は、高温下で長期の使用に耐えることのできる優れた耐熱老化性を有したポリ塩化ビニル組成物とこれを被覆した電線ケーブルを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、平均重合度が１３００〜２０００のポリ塩化ビニル１００重量部と、ピロメリット酸アルキルエステルからなる可塑剤１０〜５０重量部と、ケイ酸鉛５〜２０重量部との混合物から成り、前記混合物は、２〜１０重量部のエポキシ化大豆油を含むことを特徴とするポリ塩化ビニル組成物を提供するものである。
【０００８】
また、本発明は、上記の目的を達成するため、ポリ塩化ビニルから構成される被覆を有した電線ケーブルにおいて、平均重合度が１３００〜２０００のポリ塩化ビニル１００重量部と、ピロメリット酸アルキルエステルからなる可塑剤１０〜５０重量部と、ケイ酸鉛５〜２０重量部との混合物から成り、前記混合物は、２〜１０重量部のエポキシ化大豆油を含むことを特徴とする電線ケーブルを提供するものである。
【０００９】
上記のトリメリット酸エステルとしては、トリ‐（２‐エチルヘキシル）トリメリテート、トリ‐ｎ‐オクチル・トリメリテート、トリイソデシル・トリメリテート、トリイソオクチル・トリメリテート、あるいは高級アルコール・トリメリテート等が使用され、ピロメリット酸アルキルエステルとしては、テトラ‐（２‐エチルヘキシル）ピロメリテート、テトラ‐ｎ‐オクチル・ピロメリテート、テトライソデシル・ピロメリテート、テトライソオクチル・ピロメリテート、あるいはピロメリット酸混合アルコールエステル等が使用される。これらは単独あるいは２種以上が混合されて使用される。
【００１０】
ポリ塩化ビニルの平均重合度を１３００以上に設定する理由は、これよりも小さな重合度の場合には、高温使用時の変形が大きく、さらに、耐摩耗性の面でも充分なものが得られないことによる。
【００１１】
可塑剤の量をポリ塩化ビニル１００重量部に対して１０〜５０重量部の範囲に設定する理由は、１０重量部未満では加工性が著しく低下し、逆に、５０重量部を超えると、加熱変形性と耐摩耗性が低下するためである。
【００１２】
本発明において安定剤として配合されるケイ酸鉛には、トリメリット酸エステルあるいはピロメリット酸アルキルエステルを可塑剤とするときの耐熱性の向上効果を著しく高める性質があり、これら両エステルとケイ酸鉛の組み合わせをポリ塩化ビニルに適用した例はこれまでにない。
【００１３】
ケイ酸鉛を使用する場合には、従来多用されてきた三塩基性硫酸鉛を使用する場合と異なり、可塑剤の熱分解を抑制する効果が大きく、従って、高温下での揮発成分が著しく減少するため、結果として、１００℃以上の温度で３０年以上の長期熱安定性をポリ塩化ビニルに与えることができる。
【００１４】
ケイ酸鉛のポリ塩化ビニルへの配合量は、ポリ塩化ビニル１００重量部に対して５〜２０重量部であることが必要であり、配合量が５重量部よりも下廻ると、組成物の熱安定性が不足するようになり、一方、２０重量部を超過するときには、配合効果が飽和し、配合量の増大による熱安定化の効果が得られなくなる。
【００１５】
本発明のポリ塩化ビニル組成物に他の添加物を加えることは可能であり、なかでも、エポキシ化合物を添加することは、エポキシ基による塩素補足作用を期待できるので、熱安定性のさらなる向上を図ることができる。
【００１６】
その配合量としては、ポリ塩化ビニル１００重量部に対して２〜１０重量部に設定することが好ましい。２重量部未満に設定するときには、配合効果が得にくくなり、逆に、１０重量部を超えると、配合の効果が飽和するようになるので、避けるべきである。
【００１７】
本発明によるポリ塩化ビニル組成物の適用対象は、電線ケーブルだけに限るものではなく、建材あるいは各種の成型品にも適用可能である。また、本発明の組成物が適用される電線ケーブルの被覆としては、絶縁被覆あるいは保護シースのいずれでもよい。
【００１８】
以上に記した以外の成分を添加物として加えることは可能であり、たとえば、錫系、バリウム‐亜鉛系あるいはエポキシ系等の安定剤、脂肪酸系、メタクリル系あるいはアクリル系等の滑剤、酸化防止剤、難燃剤、難燃助剤、充填剤、電気絶縁性向上剤、あるいは着色剤等が必要に応じて加えられる。架橋剤あるいは架橋助剤を添加し、分子間を網状化することは可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるポリ塩化ビニル組成物とこれを用いた電線ケーブルの実施の形態を説明する。
表１は、ポリ塩化ビニル組成物の配合内容を示したもので、ここに示された実施例および比較例の組成物を使用して以下のケーブルを構成した。
【００２０】
【表１】
【００２１】
ケーブルコアとしては、１００ｍｍ2 の軟銅撚線の上に架橋剤入りエチレン系内部半導電層、６ｍｍ厚さの架橋剤入りポリエチレン絶縁層、および架橋剤入りエチレン系外部半導電層を一括して押出被覆した後、これを窒素ガスを熱媒体とした乾式架橋管の中で架橋し、冷却することによって得られた架橋化ポリエチレン絶縁ケーブルを使用した。
【００２２】
このケーブルの上に銅テープの遮蔽層等を形成した後、その上に表１の各例のポリ塩化ビニル組成物をシースとして３ｍｍの厚さに押出被覆し、これにより試験試料としての所定のケーブルをそれぞれ製造した。
【００２３】
表１の評価は、これらのケーブル、および各例の配合組成に基づいて製作したダンベル試験片を対象に行った試験結果をまとめたものである。
表中、加工性は、組成物をロールで混練したときの作業性を評価したものであり、加熱変形率は、ＪＩＳ‐Ｃ３００５に準拠した１２０℃における試料の変形率を求めた結果である。変形率が１０％以下のものを「良」、１０％を超えるものを「不可」とした。
【００２４】
耐熱老化性は、ＪＩＳギアオーブン試験機を１４０℃、１６０℃および１８０℃に設定し、これらの中にダンベル状の試験片を入れて熱老化させ、熱老化後の引張試験時の伸びが熱老化前の引張試験時の伸びの５０％に低下する時間に基づいて評価した。５０％に低下するのに要した時間を絶対温度の逆数に対してプロットすることによりアウレニウス曲線を作成し、この曲線に基づいて寿命評価を行ったもので、１００℃以上の温度で３０年以上の寿命のものを「合格」、これを満足しないものを「不合格」とした。
【００２５】
表１の評価結果によれば、本発明の実施例が、加工性、加熱変形率および耐熱老化性においていずれも良好な結果を示しているのに比べ、比較例の場合には、いずれかの特性において不満足な結果を示している。
【００２６】
即ち、ポリ塩化ビニルの平均重合度において本発明の規定を外れる比較例１の場合には、加熱変形率と耐熱老化性をクリアできず、また、可塑剤としてジ‐２‐エチルヘキシルフタレートを使用した比較例２の場合には、耐熱老化性が不足している。
【００２７】
可塑剤としてピロメリット酸アルキルエステルを使用したものでも、安定剤が三塩基性硫酸鉛の場合には、比較例３に示されるように耐熱老化性に劣っており、さらに、ピロメリット酸アルキルエステルの配合量が本発明が規定する下限を外れる比較例４の場合には、加工性と耐熱老化性が不足している。
【００２８】
そして、ピロメリット酸アルキルエステルとケイ酸鉛の量が上限を外れる比較例５の場合にも、耐熱老化性が不満足な結果となっているように、トリメリット酸エステルあるいはピロメリット酸アルキルエステルとケイ酸鉛を併用することと、これらの配合量を特定の範囲に設定した本発明の根拠が表１には現れており、発明の効果を明確に確認することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるポリ塩化ビニル組成物およびこれを用いた電線ケーブルによれば、可塑剤としてピロメリット酸アルキルエステルを使用するとともに、これにケイ酸鉛を組み合わせ、さらに、これらの配合量を前者がポリ塩化ビニル１００重量部に対して１０〜５０重量部、および後者を５〜２０重量部に設定することによって、耐熱老化性に優れたポリ塩化ビニル組成物とこれを使用した高耐熱老化性の電線ケーブルを提供するものであり、その有用性は大である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリ塩化ビニル組成物、およびこれを用いた電線ケーブルに関し、特に、耐熱老化性に優れたポリ塩化ビニル組成物とこの組成物を被覆に使用した電線ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリ塩化ビニルは、最も普及したプラスティツクス材料として知られており、その優れた電気的、機械的および化学的特性の故に、電線ケーブルの絶縁材、同シース材、建材、あるいは各種成型品などとして広く活用されている。
【０００３】
ポリ塩化ビニルには、通常、ジ‐２‐エチルヘキシルフタレートに代表される有機酸エステルの可塑剤と三塩基性硫酸鉛に代表される安定剤が配合され、所定の硬度と安定性が付加されるが、たとえば、電線ケーブルの分野においては、通電容量の増大化の関係から使用温度が高く設定され、このため、通常の配合組成では対応が難しくなりつつある。
【０００４】
耐熱性を向上させた配合として、たとえば、可塑剤としてジイソデシルフタレート、トリ‐（２‐エチルヘキシル）トリメリテート、あるいはピロメリット酸アルキルエステルのように分子量の高い可塑剤を配合し、これに三塩基性硫酸鉛を組み合わせたものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のこのようなポリ塩化ビニル組成物によると、たとえば、１００℃以上の高温で長時間連続使用する用途には適用が難しいため、より高い耐熱性の向上が求められている。特に、電線ケーブルにおいては、１００℃以上で３０年以上もの耐用年数が要求され、上記した成分を含む配合の組成物によってこれをクリアすることは困難である。
【０００６】
従って、本発明の目的は、高温下で長期の使用に耐えることのできる優れた耐熱老化性を有したポリ塩化ビニル組成物とこれを被覆した電線ケーブルを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、平均重合度が１３００〜２０００のポリ塩化ビニル１００重量部と、ピロメリット酸アルキルエステルからなる可塑剤１０〜５０重量部と、ケイ酸鉛５〜２０重量部との混合物から成り、前記混合物は、２〜１０重量部のエポキシ化大豆油を含むことを特徴とするポリ塩化ビニル組成物を提供するものである。
【０００８】
また、本発明は、上記の目的を達成するため、ポリ塩化ビニルから構成される被覆を有した電線ケーブルにおいて、平均重合度が１３００〜２０００のポリ塩化ビニル１００重量部と、ピロメリット酸アルキルエステルからなる可塑剤１０〜５０重量部と、ケイ酸鉛５〜２０重量部との混合物から成り、前記混合物は、２〜１０重量部のエポキシ化大豆油を含むことを特徴とする電線ケーブルを提供するものである。
【０００９】
上記のトリメリット酸エステルとしては、トリ‐（２‐エチルヘキシル）トリメリテート、トリ‐ｎ‐オクチル・トリメリテート、トリイソデシル・トリメリテート、トリイソオクチル・トリメリテート、あるいは高級アルコール・トリメリテート等が使用され、ピロメリット酸アルキルエステルとしては、テトラ‐（２‐エチルヘキシル）ピロメリテート、テトラ‐ｎ‐オクチル・ピロメリテート、テトライソデシル・ピロメリテート、テトライソオクチル・ピロメリテート、あるいはピロメリット酸混合アルコールエステル等が使用される。これらは単独あるいは２種以上が混合されて使用される。
【００１０】
ポリ塩化ビニルの平均重合度を１３００以上に設定する理由は、これよりも小さな重合度の場合には、高温使用時の変形が大きく、さらに、耐摩耗性の面でも充分なものが得られないことによる。
【００１１】
可塑剤の量をポリ塩化ビニル１００重量部に対して１０〜５０重量部の範囲に設定する理由は、１０重量部未満では加工性が著しく低下し、逆に、５０重量部を超えると、加熱変形性と耐摩耗性が低下するためである。
【００１２】
本発明において安定剤として配合されるケイ酸鉛には、トリメリット酸エステルあるいはピロメリット酸アルキルエステルを可塑剤とするときの耐熱性の向上効果を著しく高める性質があり、これら両エステルとケイ酸鉛の組み合わせをポリ塩化ビニルに適用した例はこれまでにない。
【００１３】
ケイ酸鉛を使用する場合には、従来多用されてきた三塩基性硫酸鉛を使用する場合と異なり、可塑剤の熱分解を抑制する効果が大きく、従って、高温下での揮発成分が著しく減少するため、結果として、１００℃以上の温度で３０年以上の長期熱安定性をポリ塩化ビニルに与えることができる。
【００１４】
ケイ酸鉛のポリ塩化ビニルへの配合量は、ポリ塩化ビニル１００重量部に対して５〜２０重量部であることが必要であり、配合量が５重量部よりも下廻ると、組成物の熱安定性が不足するようになり、一方、２０重量部を超過するときには、配合効果が飽和し、配合量の増大による熱安定化の効果が得られなくなる。
【００１５】
本発明のポリ塩化ビニル組成物に他の添加物を加えることは可能であり、なかでも、エポキシ化合物を添加することは、エポキシ基による塩素補足作用を期待できるので、熱安定性のさらなる向上を図ることができる。
【００１６】
その配合量としては、ポリ塩化ビニル１００重量部に対して２〜１０重量部に設定することが好ましい。２重量部未満に設定するときには、配合効果が得にくくなり、逆に、１０重量部を超えると、配合の効果が飽和するようになるので、避けるべきである。
【００１７】
本発明によるポリ塩化ビニル組成物の適用対象は、電線ケーブルだけに限るものではなく、建材あるいは各種の成型品にも適用可能である。また、本発明の組成物が適用される電線ケーブルの被覆としては、絶縁被覆あるいは保護シースのいずれでもよい。
【００１８】
以上に記した以外の成分を添加物として加えることは可能であり、たとえば、錫系、バリウム‐亜鉛系あるいはエポキシ系等の安定剤、脂肪酸系、メタクリル系あるいはアクリル系等の滑剤、酸化防止剤、難燃剤、難燃助剤、充填剤、電気絶縁性向上剤、あるいは着色剤等が必要に応じて加えられる。架橋剤あるいは架橋助剤を添加し、分子間を網状化することは可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるポリ塩化ビニル組成物とこれを用いた電線ケーブルの実施の形態を説明する。
表１は、ポリ塩化ビニル組成物の配合内容を示したもので、ここに示された実施例および比較例の組成物を使用して以下のケーブルを構成した。
【００２０】
【表１】
ケーブルコアとしては、１００ｍｍ2 の軟銅撚線の上に架橋剤入りエチレン系内部半導電層、６ｍｍ厚さの架橋剤入りポリエチレン絶縁層、および架橋剤入りエチレン系外部半導電層を一括して押出被覆した後、これを窒素ガスを熱媒体とした乾式架橋管の中で架橋し、冷却することによって得られた架橋化ポリエチレン絶縁ケーブルを使用した。
【００２２】
このケーブルの上に銅テープの遮蔽層等を形成した後、その上に表１の各例のポリ塩化ビニル組成物をシースとして３ｍｍの厚さに押出被覆し、これにより試験試料としての所定のケーブルをそれぞれ製造した。
【００２３】
表１の評価は、これらのケーブル、および各例の配合組成に基づいて製作したダンベル試験片を対象に行った試験結果をまとめたものである。
表中、加工性は、組成物をロールで混練したときの作業性を評価したものであり、加熱変形率は、ＪＩＳ‐Ｃ３００５に準拠した１２０℃における試料の変形率を求めた結果である。変形率が１０％以下のものを「良」、１０％を超えるものを「不可」とした。
【００２４】
耐熱老化性は、ＪＩＳギアオーブン試験機を１４０℃、１６０℃および１８０℃に設定し、これらの中にダンベル状の試験片を入れて熱老化させ、熱老化後の引張試験時の伸びが熱老化前の引張試験時の伸びの５０％に低下する時間に基づいて評価した。５０％に低下するのに要した時間を絶対温度の逆数に対してプロットすることによりアウレニウス曲線を作成し、この曲線に基づいて寿命評価を行ったもので、１００℃以上の温度で３０年以上の寿命のものを「合格」、これを満足しないものを「不合格」とした。
【００２５】
表１の評価結果によれば、本発明の実施例が、加工性、加熱変形率および耐熱老化性においていずれも良好な結果を示しているのに比べ、比較例の場合には、いずれかの特性において不満足な結果を示している。
【００２６】
即ち、ポリ塩化ビニルの平均重合度において本発明の規定を外れる比較例１の場合には、加熱変形率と耐熱老化性をクリアできず、また、可塑剤としてジ‐２‐エチルヘキシルフタレートを使用した比較例２の場合には、耐熱老化性が不足している。
【００２７】
可塑剤としてピロメリット酸アルキルエステルを使用したものでも、安定剤が三塩基性硫酸鉛の場合には、比較例３に示されるように耐熱老化性に劣っており、さらに、ピロメリット酸アルキルエステルの配合量が本発明が規定する下限を外れる比較例４の場合には、加工性と耐熱老化性が不足している。
【００２８】
そして、ピロメリット酸アルキルエステルとケイ酸鉛の量が上限を外れる比較例５の場合にも、耐熱老化性が不満足な結果となっているように、トリメリット酸エステルあるいはピロメリット酸アルキルエステルとケイ酸鉛を併用することと、これらの配合量を特定の範囲に設定した本発明の根拠が表１には現れており、発明の効果を明確に確認することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるポリ塩化ビニル組成物およびこれを用いた電線ケーブルによれば、可塑剤としてピロメリット酸アルキルエステルを使用するとともに、これにケイ酸鉛を組み合わせ、さらに、これらの配合量を前者がポリ塩化ビニル１００重量部に対して１０〜５０重量部、および後者を５〜２０重量部に設定することによって、耐熱老化性に優れたポリ塩化ビニル組成物とこれを使用した高耐熱老化性の電線ケーブルを提供するものであり、その有用性は大である。
Claims (2)
- 平均重合度が１３００〜２０００のポリ塩化ビニル１００重量部と、
ピロメリット酸アルキルエステルからなる可塑剤１０〜５０重量部と、
ケイ酸鉛５〜２０重量部との混合物から成り、
前記混合物は、２〜１０重量部のエポキシ化大豆油を含むことを特徴とするポリ塩化ビニル組成物。 - ポリ塩化ビニルから構成される被覆を有した電線ケーブルにおいて、
平均重合度が１３００〜２０００のポリ塩化ビニル１００重量部と、
ピロメリット酸アルキルエステルからなる可塑剤１０〜５０重量部と、
ケイ酸鉛５〜２０重量部との混合物から成り、
前記混合物は、２〜１０重量部のエポキシ化大豆油を含むことを特徴とする電線ケーブル。
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| JP2000079808A JP3943795B2 (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | ポリ塩化ビニル組成物およびこれを用いた電線ケーブル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000079808A JP3943795B2 (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | ポリ塩化ビニル組成物およびこれを用いた電線ケーブル |
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| JP2000079808A Expired - Fee Related JP3943795B2 (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | ポリ塩化ビニル組成物およびこれを用いた電線ケーブル |
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2000
- 2000-03-22 JP JP2000079808A patent/JP3943795B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JP2001266649A (ja) | 2001-09-28 |
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