(57)【要約】【課題】製造方法が簡易であり、さらに耐熱性、柔軟性および難燃性に優れたフッ素樹脂二層電線を提供する。【解決手段】フッ素樹脂二層電線（１）は、導体（２）の外周を被覆する第一層（３）と、第一層の外周を被覆する第二層（４）とを有する絶縁層（５）を備える。そして、第一層は曲げ弾性率が３００ＭＰａ以下の未架橋柔軟樹脂を主成分とし、第二層はフッ素樹脂を主成分とする。このように、未架橋柔軟樹脂を第一層（内層）として用い、さらにフッ素樹脂を第二層（外層）として用いているため、柔軟性に加え、高い耐熱性及び難燃性を確保することができる。また、当該フッ素樹脂二層電線は、電子線等照射による成形後の架橋工程が不要なため、生産効率を高めることができる。【選択図】図１
2017010715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体と、
前記導体の外周を被覆する第一層と、前記第一層の外周を被覆する第二層とを有する絶縁層と、
を備え、
前記第一層は曲げ弾性率が３００ＭＰａ以下の未架橋柔軟樹脂を主成分とし、前記第二層はフッ素樹脂を主成分とするフッ素樹脂二層電線。
【請求項２】
前記フッ素樹脂は、フッ素化樹脂共重合体である請求項１に記載のフッ素樹脂二層電線。
【請求項３】
前記未架橋柔軟樹脂のメルトフローレートが１．５ｇ／１０分以下である請求項１又は２に記載のフッ素樹脂二層電線。
【請求項４】
前記未架橋柔軟樹脂がオレフィン系熱可塑性エラストマーである請求項１乃至３のいずれか一項に記載のフッ素樹脂二層電線。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のフッ素樹脂二層電線を備えるワイヤーハーネス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素樹脂二層電線に関する。さらに詳細には、本発明は、製造方法が簡易であり、さらに耐熱性、柔軟性および難燃性に優れたフッ素樹脂二層電線に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁電線は、電気を流す導体と、導体の周囲へ電気の漏れを防ぐ絶縁層によって構成されている。そして、従来の絶縁電線は導体に複数の絶縁層を被覆しているものが多く、さらに主絶縁層として例えばフッ素樹脂が用いられている。フッ素樹脂は機械的強度、耐熱性、耐油性、耐薬品性及び難燃性に優れることから、電線被覆材料として幅広く使用されている。しかし、フッ素樹脂は硬く柔軟性に劣ることから、他の柔軟な樹脂材料と組み合わせて複合材料とし、柔軟性を付与することが検討されている。
【０００３】
特許文献１では、エチレン−極性モノマー共重合体を主体とした組成物からなる第一層と、放射線架橋性フッ素樹脂からなる第二層とからなり、第一層及び第二層が共に架橋されている絶縁電線が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８４８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような従来の絶縁層材料は、絶縁層の押出成形後に電子線照射等による架橋処理を行わないと十分な耐熱性が得られないという問題があった。また、このような架橋処理には高価な電子線照射装置等が必要となると共に、架橋処理工程を行うことにより生産効率が低下するという問題もあった。そのため、架橋処理を必要とせず、かつ、所望の特性を満足する絶縁層材料が求められている。
【０００６】
本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして本発明の目的は、製造方法が簡易であり、さらに耐熱性、柔軟性および難燃性に優れたフッ素樹脂二層電線を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に係るフッ素樹脂二層電線は、導体と、導体の外周を被覆する第一層と第一層の外周を被覆する第二層とを有する絶縁層と、を備える。そして、第一層は曲げ弾性率が３００ＭＰａ以下の未架橋柔軟樹脂を主成分とし、第二層はフッ素樹脂を主成分とする。
【０００８】
本発明の第２の態様に係るフッ素樹脂二層電線は、第１の態様に係るフッ素樹脂二層電線において、フッ素樹脂はフッ素化樹脂共重合体である。
【０００９】
本発明の第３の態様に係るフッ素樹脂二層電線は、第１又は２の態様に係るフッ素樹脂二層電線において、未架橋柔軟樹脂のメルトフローレートが１．５ｇ／１０分以下である。
【００１０】
本発明の第４の態様に係るフッ素樹脂二層電線は、第１乃至第３のいずれかの態様に係るフッ素樹脂二層電線において、未架橋柔軟樹脂がオレフィン系熱可塑性エラストマーである。
【００１１】
本発明の第５の態様に係るワイヤーハーネスは、第１乃至第４のいずれかの態様に係るフッ素樹脂二層電線を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のフッ素樹脂二層電線は、未架橋柔軟樹脂を第一層（内層）として用い、さらにフッ素樹脂を第二層（外層）として用いているため、柔軟性に加え、高い耐熱性及び難燃性を確保することができる。また、当該フッ素樹脂二層電線は、電子線等照射による成形後の架橋工程が不要で、製造方法が簡易であるため、生産効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るフッ素樹脂二層電線の断面を示す概略図である。
【図２】電線の柔軟性の測定方法を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本実施形態について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。
【００１５】
本実施形態に係るフッ素樹脂二層電線１は、図１に示すように、導体２を備えている。さらにフッ素樹脂二層電線１は、導体２の外周を被覆する第一層３と、第一層３の外周を被覆する第二層４とからなり、電気絶縁性を有する絶縁層５を備えている。
【００１６】
導体２としては、１本の素線で構成された単線を用いてもよく、複数の素線を撚り合わせて構成された撚り線を用いてもよい。撚り線も、１本又は数本の素線を中心とし、その周囲に素線を同心状に撚り合わせた同心撚り線；複数の素線を一括して同方向に撚り合わせた集合撚り線；複数の集合撚り線を同心状に撚り合わせた複合撚り線のいずれも使用することができる。
【００１７】
導体２の直径及び導体２を構成する各素線の直径も特に限定されない。さらに、導体２の材料も特に限定されず、例えば銅、銅合金及びアルミニウム、アルミニウム合金等の公知の導電性金属材料を用いることができる。また、導体２の表面にはめっきを施してもよく、例えば錫めっき、銀めっき、ニッケルめっきを施してもよい。
【００１８】
そして、第一層３は、曲げ弾性率が３００ＭＰａ以下である未架橋柔軟樹脂を主成分としている。つまり、第一層３は、製造時に、重合体の主鎖間に多様な分子間共有結合又はイオン結合を形成する工程を経ていない柔軟樹脂を主成分としている。このような未架橋柔軟樹脂を用いることにより、電線の柔軟性を確保することが可能となる。なお、曲げ弾性率は、日本工業規格ＪＩＳ  Ｋ７１７１（プラスチック−曲げ特性の求め方）に基づき測定することができる。
【００１９】
上述のように、第一層３は未架橋柔軟樹脂を主成分としている。そのため、第一層３は、未架橋柔軟樹脂を５０質量％以上含有することが好ましく、７０質量％以上含有することがより好ましく、９０質量％以上含有することが特に好ましい。
【００２０】
第一層３で使用される未架橋柔軟樹脂としては、スチレン系、オレフィン系、塩化ビニル系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系などの熱可塑性エラストマーを例示することができる。この中でも加工性や汎用性という観点から、未架橋柔軟樹脂としてはオレフィン系熱可塑性エラストマーを用いることが好ましい。また、オレフィン系熱可塑性エラストマーは、ポリオレフィン樹脂とゴムとをブレンドしたものであることが好ましい。ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を用いることができる。また、ゴムとしては、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ）、二トリルゴム及び天然ゴムの少なくともいずれか一つを用いることができる。
【００２１】
なお、ポリオレフィン樹脂とゴムとのブレンド方法は、単純ブレンドタイプ、ゴム部分を架橋させながらブレンドする動的架橋タイプ、プロピレン重合時にコモノマーを添加し、共重合するタイプなどが挙げられる。そして、共重合可能なコモノマーとしては、例えばエチレンや、１−ブテン、イソブチレン、１−ペンテン、３−メチル−１−ブテン、１−ヘキセン、３，４−ジメチル−１−ブテン、１−ヘプテン、３−メチル−１−ヘキセンなどのα−オレフィンが例示される。
【００２２】
また、第一層３の成形性を良好なものとするために、未架橋柔軟樹脂のメルトフローレート（ＭＦＲ）が１．５ｇ／１０分以下であることが好ましい。ここで、本明細書における「メルトフローレート」は、ＪＩＳ  Ｋ７２１０−１（プラスチック−熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト（ＭＦＲ）及びメルトボリュームフローレイト（ＭＶＲ）の求め方−第１部：標準的試験方法）に規定の測定法により求められる。また、メルトフローレートの測定条件は、測定温度が２３０℃であり、荷重が２．１６ｋｇである。未架橋柔軟樹脂のメルトフローレートが１．５ｇ／１０分以下の場合、第一層３の厚みが略均一となり、柔軟性や難燃性のばらつきを抑えることができる。なお、未架橋柔軟樹脂のメルトフローレートの下限値は特に限定されないが、例えば０．６ｇ／１０分以上とすることができる。
【００２３】
第二層４は、フッ素樹脂を主成分とする。フッ素樹脂を絶縁層５の表層に設けることにより、耐熱性および難燃性を付与することが可能となる。なお、例えば絶縁層５全体をフッ素樹脂で形成した場合、耐熱性および難燃性は得られる。ただ、フッ素樹脂は柔軟性に劣るため、得られる電線の屈曲性が低下し、車両内部で使用する際には大きな曲げ応力を伴って配索する必要が生じてくる。しかし、第一層３として未架橋柔軟樹脂を用い、第二層４としてフッ素樹脂を用いることで、柔軟性と耐熱性および難燃性とを兼ね備えることが可能となる。
【００２４】
上述のように、第二層４はフッ素樹脂を主成分としている。そのため、第二層４は、フッ素樹脂を５０質量％以上含有することが好ましく、７０質量％以上含有することがより好ましく、９０質量％以上含有することが特に好ましい。
【００２５】
フッ素樹脂は、部分フッ素化樹脂及びフッ素化樹脂共重合体の少なくともいずれか一方からなるものを使用することができる。部分フッ素化樹脂は、炭化水素化合物の炭素に結合する水素の一部がフッ素で置換された化合物が重合してなる樹脂であり、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を挙げることができる。フッ素化樹脂共重合体としては、例えばエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、パーフルオロアルキルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体（ＰＦＡ）、及びヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＦＥＰ）を挙げることができる。
【００２６】
第二層４で使用されるフッ素樹脂は、部分フッ素化樹脂よりもフッ素化樹脂共重合体を使用することが好ましい。一般的に、フッ素化樹脂共重合体は部分フッ素化樹脂よりも融点が高いため、フッ素化樹脂共重合体を用いた場合には、得られる電線の耐高温融着性をより向上させることが可能となる。
【００２７】
なお、本実施形態のフッ素樹脂二層電線において、第一層３及び第二層４には以上の必須成分に加えて、本実施形態の効果を妨げない範囲で種々の添加剤を配合することができる。添加剤としては、難燃剤、難燃助剤、酸化防止剤、金属不活性剤、老化防止剤、充填剤、補強剤、紫外線吸収剤、安定剤、顔料、染料、着色剤、帯電防止剤、発泡剤等が挙げられる。
【００２８】
このように、本実施形態に係るフッ素樹脂二層電線１は、導体２と、導体２の外周を被覆する第一層３と第一層３の外周を被覆する第二層４とを有する絶縁層５とを備える。そして、第一層３は曲げ弾性率が３００ＭＰａ以下の未架橋柔軟樹脂を主成分とし、第二層４はフッ素樹脂を主成分とする。このようなフッ素樹脂二層電線１は、フッ素樹脂を第二層（外層）４として用いているため、高い耐熱性及び難燃性を確保することができる。また、未架橋柔軟樹脂を第一層（内層）３として用いているため、電線全体の柔軟性を確保することができる。したがって、フッ素樹脂二層電線１は、高温部品としての内燃機関やモーター、コンバーター等の近傍に配設することが可能である。その結果、フッ素樹脂二層電線１は、電気自動車等の車両への配索に好適に用いることができる。
【００２９】
次に、本実施形態のフッ素樹脂二層電線の製造方法について説明する。当該フッ素樹脂二層電線１の第一層３及び第二層４は、上述の添加剤やその他樹脂を混練する場合、その方法は公知の手段を用いることができる。例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールミル、二軸押出機、単軸押出機等の公知の混練機を用いて混練することにより、第一層３及び第二層４を構成する樹脂組成物を得ることができる。
【００３０】
そして、本実施形態のフッ素樹脂二層電線において、導体２を第一層３及び第二層４で被覆する方法も公知の手段を用いることができる。例えば、第一層３及び第二層４の両方とも、一般的な押出成形法により形成することができる。押出成形法で用いる押出機としては、例えば単軸押出機や二軸押出機を使用し、スクリュー、ブレーカープレート、クロスヘッド、ディストリビューター、ニップル及びダイスを有するものを使用することができる。なお、生産性を向上させる観点から、第一層３用の押出機と第二層４用の押出機を併用し、同時押出により第一層３と第二層４を形成することが好ましい。
【００３１】
このように本実施形態のフッ素樹脂二層電線では、一般の電線用樹脂組成物と同様に押出成形により絶縁層を形成することができる。そして、電子線照射による成形後の架橋工程が不要であるため、生産効率を高めることが可能となる。また、大型の架橋設備（例えば、電子線照射設備や蒸気管など）が必要ないため、製造コストも低減することができる。
【００３２】
本実施形態に係るワイヤーハーネスは、上述のフッ素樹脂二層電線を備えるものである。上述のように、本実施形態のフッ素樹脂二層電線は、耐熱性及び難燃性に加え、柔軟性にも優れるため、適用部位の拡大が可能となる。したがって、このようなフッ素樹脂二層電線を使用したワイヤーハーネスは、自動車用のワイヤーハーネスに好ましく用いることができる。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３４】
実施例及び比較例の試験用電線を製造するに際し、絶縁層の材料として、以下のものを用いた。
・未架橋柔軟樹脂１：Ｌｙｏｎｄｅｌｌｂａｓｅｌｌ社製オレフィン系熱可塑性エラストマー  Ａｄｆｌｅｘ（登録商標）Ｑ  ２００Ｆ、メルトフローレート：０．８ｇ／１０ｍｉｎ、曲げ弾性率：１５０ＭＰａ
・未架橋柔軟樹脂２：Ｌｙｏｎｄｅｌｌｂａｓｅｌｌ社製オレフィン系熱可塑性エラストマー  Ａｄｆｌｅｘ  Ｑ  ３００Ｆ、メルトフローレート：０．８０ｇ／１０ｍｉｎ、曲げ弾性率：３３０ＭＰａ
・未架橋柔軟樹脂３：（株）プライムポリマー製ポリオレフィン系軟質樹脂  プライムＴＰＯ（登録商標）Ｒ１１０ＭＰ、メルトフローレート：２．０ｇ／１０ｍｉｎ、曲げ弾性率：３０ＭＰａ
・フッ素化樹脂共重合体：旭硝子株式会社製エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体  Ｆｌｕｏｎ（登録商標）ＥＴＦＥ  Ｃ−８８ＡＸＰ
・部分フッ素化樹脂：ＡＲＫＥＭＡ社製ポリフッ化ビニリデン  ＫＹＮＡＲ（登録商標）７６１Ａ
【００３５】
［試験用電線の作製］
（実施例）
表１において「○」で示す未架橋柔軟樹脂１、未架橋柔軟樹脂２、未架橋柔軟樹脂３、フッ素化樹脂共重合体、部分フッ素化樹脂を用いて、第一層及び第二層で被覆した実施例１〜４の試験用二層電線を作製した。具体的には、二台の押出機を用いて第一層及び第二層の材料を同時押出することにより、導体の周囲に第一層及び第二層を形成した。なお、実施例１〜４の試験用二層電線において、第一層及び第二層の厚さはそれぞれ０．２ｍｍとした。また、導体の材料としては軟銅を用い、さらに導体サイズは３ｍｍ２とした。
【００３６】
（比較例）
表２において「○」で示す未架橋柔軟樹脂１、フッ素化樹脂共重合体を用いて、厚さが０．４ｍｍの絶縁層で被覆した比較例の試験用単層電線を作製した。具体的には、押出機を用いて絶縁層の材料を押出することにより、導体の周囲に絶縁層を形成した。なお、導体の材料としては軟銅を用い、さらに導体サイズは３ｍｍ２とした。
【００３７】
【表１】
2017010715.tif 000003
【００３８】
【表２】
2017010715.tif 000004
【００３９】
［評価］
（耐高温溶融性）
耐高温溶融性の評価は、次のように行った。まず、各例の試験用電線の外径に等しい径のマンドレルに試験用電線を隙間ができないように巻き付け、２００℃の環境下で３０分間加熱した。そして、試験用電線の巻き付けをマンドレルから解き、目視にて導体の露出の有無を調べた。２００℃で加熱後に導体の露出が認められない試験用電線を「◎」と評価した。
【００４０】
また、別途、各例の試験用電線の外径に等しい径のマンドレルに試験用電線を巻き付け、１５０℃の環境下で３０分間加熱した。そして、試験用電線の巻き付けをマンドレルから解き、目視にて導体の露出の有無を調べた。１５０℃の加熱後に導体の露出が認められない試験用電線を「○」と評価した。なお、１５０℃の加熱後に導体の露出が認められた試験用電線を「×」と評価した。評価結果を表１及び表２に合わせて示す。
【００４１】
（柔軟性）
柔軟性の評価は、次のように行った。まず、各例の試験用電線を、長さが１００ｍｍとなるように切断した。次に図２に示すように、試験用電線の両端を、６０ｍｍの間隔Ｄをあけた２つのローラー１０に載置した。そして、フォースゲージを用いて試験用電線の中央に荷重をかけ、試験用電線がローラー１０から落下するまでの最大荷重を測定した。最大荷重が７Ｎ以下の試験用電線を「◎」と評価し、７Ｎを超え１０Ｎ以下の試験用電線を「○」と評価し、１０Ｎを超えた試験用電線を「×」と評価した。評価結果を表１及び表２に合わせて示す。
【００４２】
（難燃性）
難燃性の評価は、次のように行った。まず、各例の試験用電線を６００ｍｍに切断し、４５度の角度でドラフト内に設置した。次に、試験用電線の下端にブンゼンバーナーの内炎部を接触させた。そして、試験用電線からブンゼンバーナーを外した後、絶縁層上の炎が７０秒以内に全て消えたものを「○」と評価し、７０秒を超えて燃え続けたものを「×」と評価した。評価結果を表１及び表２に合わせて示す。
【００４３】
（電線加工性）
電線加工性の評価は、次のように行った。まず、各例の試験用電線の断面を観察し、第二層の厚みを１ｍ間隔で１０点測定した。そして、第二層の厚みの最大値と最小値が平均値に対して±３０％以内である試験用電線を「○」と評価し、±３０％を超える試験用電線を「×」と評価した。評価結果を表１及び表２に合わせて示す。
【００４４】
表１に示すように、本実施形態に係る実施例１〜４の電線は、全ての評価において良好な結果となった。特に、フッ素化樹脂共重合体を使用した実施例１、２、３は、部分フッ素化樹脂を使用した実施例４に比べて、耐高温溶融性が向上していることが分かる。また、メルトフローレートが１．５ｇ／１０ｍｉｎ以下の未架橋柔軟樹脂１、２、４を使用した実施例１、２及び４は、メルトフローレートが２．０ｇ／１０ｍｉｎの未架橋柔軟樹脂３を使用した実施例３に比べて、電線加工性に優れていることが分かる。
【００４５】
これに対し、表２に示すように、未架橋柔軟樹脂１のみで被覆した比較例１は、フッ素樹脂を用いていないため、耐熱性及び難燃性に劣ることが分かる。また、フッ素樹脂のみで被覆した比較例２は、未架橋柔軟樹脂を用いていないため、柔軟性に劣ることが分かる。
【００４６】
以上、本発明を実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１  フッ素樹脂二層電線
２  導体
３  第一層
４  第二層
５  絶縁層
【図１】
2017010715.tif 000005
【図２】
2017010715.tif 000006