JPH04502284A - ポリブチレンテレフタレートでコートされた電気導体 - Google Patents

ポリブチレンテレフタレートでコートされた電気導体

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリブチレンテレフタレートでコートされた電気導体本発明は絶縁材料または外 被材料層が配向ポリブチレンテレフタレートからなる細長い電気導体、および細 長い電気導体上に配向ポリブチレンテレフタレート絶縁または外被材料層を供給 する方法に関する。
ポリブチレンテレフタレートのポリマーは公知であり、多くの有用な特性を有す る。しかし、これらは高温下で脆くなる、即ち伸びを失う傾向にあるので、一般 に電気導体のコーティング、および特に電線の絶縁物としての用途には適さない 。この問題の解決策は、アメリカ合衆国特許第4.332.855号(ジングハ イム(Zingheim)およびランク(Lunk))に開示されていて、曲げ 弾性率が500〜100000psiで、ポリブチレンテレフタレート(ポリテ トラメチレンテレフタレートともいう)に対する特定の溶解パラメーターを有す る第二のポリマーを添加することにより、電線またはケーブル絶縁または外被と してのポリブチレンテレフタレートの性能が向上することが示されている。第二 のポリマーは、好ましくはポリエーテル/ポリエステルブロックコポリマーであ る。得られる組成物は、高温下で伸びの残率が改善されている。
アメリカ合衆国特許第4.767.668号(スミス(Smith)およびトー ンレイ(Thornley) )はポリブチレンテレフタレートおよび比較的ハ ードブロック比が高いポリエーテル/ポリエステルブロックコポリマーからなる 組成物に関する。この組成物はハードブロック比が低いポリエーテル/ポリエス テルブロックコポリマーを含有する対照組成物よりも、電線またはケーブルの絶 縁材料または外被材料に用いた場合に溶媒応力ひび割れに対する耐性が予想外に 優れている。このような第二のポリマーをポリブチレンテレフタレートに添加す ることにより、これらの特許に教示されているように、これでコートされている 電線およびケーブルが著しく改善されるが、組成物のコストが上がり、絶縁層の 引張強度がかなり低くなる。
日本国特許公開公報第54−68990号(ナリキおよびカワセ)、は、配向ポ リブチレンテレフタレートを電線被覆に用いることを開示している。この日本特 許において用いられる電線被覆を適用する方法では、ポリブチレンテレフタレー トの配向度がかなり低くなる。
該特許において、被覆された電線は、約180℃でひび割れることなく曲げるこ とができると報告されている。その後に、被覆された電線は、短時間で高温にさ らされると脆(なる(即ち伸びが失われる)ことがわかった。
本発明者らは、予期せぬことに、電線またはケーブルのような細長い電気導体を ポリブチレンテレフタレートで絶縁または外被被覆して、驚異的に引張強度が高 く、熱老化に付された場合の伸びの残率が改善されたポリブチレンテレフタレー ト層を有する細長い電気導体を提供することができることを見いだした。
本発明の1つの要旨は、絶縁または外被材料層を有する細長い電気導体を製造す る方法であり、これは、(a) ポリブチレンテレフタレート組成物を該組成物 の融点より高い温度T1で押し出して絶縁または外被被覆される電気導体を取り 巻き、内径が該導体の外径よりも大きいチューブを形成し:(b) 押し出され たチューブを該組成物の融点より低い温度T2に冷却し; (C) チューブを電気導体上に、約141より大きい延伸比で延伸する ことからなる。
本発明のもう1つの要旨は、引張強度が最低約9000psi、25℃での初期 伸びが最低約25%、180℃で7日間の熱老化後の伸びが初期伸びの最低約2 5%である配向ポリブチレンテレフタレート組成物からなる絶縁または外被材料 層を有する細長い電気導体である。
第1図は本発明に従うて電気導体に配向ポリブチレンテレフタレート層を適用す るための装置および方法の概略図である。
第2図は延伸前の導体の周りの押し出されたポリブチレンテレフタレートの非密 着チューブの断面図である。
第3図はチューブが導体上に延伸された後の配向ポリブチレンテレフタレート層 を設けた導体の断面図である。
本発明において、細長い電気導体に配向ポリブチレンテレフタレートの絶縁また は外被材料層が設けられる。ポリブチレンテレフタレートはブチレンテレフタレ ートのホモポリマーであってもよいし、あるいはブチレンテレフタレートと芳香 族、脂肪族または脂環式ジカルボン酸および/またはジオールまたは前記酸また はジオールの誘導体、例えばイソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、 2.7−ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルスルフ ォンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカ ルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、p−ヒドロキシエト キシ安息香酸、0−カルボキシカプロン酸、ヘキサメチレングリコール、デカメ チレングリコール、ドデカメチレングリコール、ビス(ヒドロキシエトキシフェ ニル)スルホン、2.2−ビス(ヒドロキシエトキシフェニル)プロパン、ジエ チレングリコール、シクロヘキサンジメチロール、シクロヘキサンジカルボン酸 などとのコポリマーであってもよい。このような化合物の2種以上の混合物を用 いてもよい。
トリメシン酸、トリメチロールプロパン、またはペンタエリトリトールなどの多 官能価化合物、および/または0−ベンゾイル安息香酸またはメトキシポリエチ レングリコールなどのような一官能価化合物を、得られるポリエステルが線状性 を維持できる程度に共重合してもよい。ブチレンテレフタレートポリマーはエス テル交換反応または直接重合法などの通常のいかなる方法でも調製できる。
ポリブチレンテレフタレートのほかに、組成物は種々の添加物を含有してもよい 。用いられる添加物としては、例えばアルキル化フェノール類、例えば市販のグ ツドライト(Goodrite) 3125、イルガノックス(Irganox ) 1010、イルガノックス1035、イルガノックス1076、イルガノッ クス1093、ブカノックス(Vukanox) B K F 、有機亜燐酸エ ステルまたは有機燐酸エステル、例えば亜燐酸ジラウリル、ジ亜燐酸ビス(2, 4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトール、マーク(Mark) 1 178などの酸化防止剤:アルキリデンポリフェノール類、例えばエタノックス (Ethanox) 330、チオ−ビスアルキル化フェノール、例えばサント ノックス(Santonox) R,4,4’−チオ−ビス(3−メチル−6− t−ブチルフェノール)のオルト結合オリゴマー、チオジプロピオン酸ジラウリ ル、例えばカルスドブ(Carstob) D L T D P 。
チオジプロピオン酸シミリスチル、例えばカルスタブ(Carstab)DMT DP、チオジプロピオン酸ジステアリル、例えばシアノックス(Cyanox)  S T D P 、アミン類、例えばウィンゲスティ(Wingstay)  29など; [2,2’−チオ−ビス(4−t−オクチルフェノラート)]]n −ブチルアミンニッケルシアソルブ(Cyasorb) UV1084.3,5 −ジターシャリ−ブチルp−ヒドロキシ安息香酸、UVチェック(Chek)  A m −240などのUV安定剤;ポリカルボジイミドなどの熱安定剤;デカ ブロモジフェニルエーテル、パークロロペンタシクロデカン、1.2−ビス(テ トラブロモフタルイミド)エチレンなどの難燃剤;二酸化チタン、二酸化アンチ モン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化鉄などの顔料などが挙げられる。このような添 加剤の混合物を用いることができる。
典型的には、組成物は組成物の重量に基づいて最低約60重量%、好ましくは最 低約80重量%、最も好ましくは最低約90重量%ののポリブチレンテレフタレ ートを含む。
組成物は、ポリブチレンテレフタレートおよび望ましい添加剤を一緒にバンバリ ーまたはブラベンダーミキサーなどの密閉式ミキサー、二本ロール機、押出機中 で混合することにより調製することができる。このような混合は、典型的には約 235〜約280℃、好ましくは約235〜約260℃の温度で行なわれる。
本発明に従って配向ポリブチレンテレフタレートでコートされた細長い電気導体 は、例えば電線、ケーブル、母線などに用いることができる。好ましくは電気導 体は電線であり、好ましくは約4〜約38AWG1より好ましくは約10〜約3 0AWGの電線である。
導体は、単一ストランドまたはマルチストランドであってもよい。
導体は所望により配向ポリブチレンテレフタレート層を本発明に従って適用する 前に1以上の内層でコートすることができる。導体なる語は導電性部材だけでな く前記部材およびもし存在するならば前記内層にも用いられる。内層は例えばポ リマー組成物であってよく、絶縁組成物または導電性または磁性粒子を含有する 組成物、メタル編組などの金属材料などを包含する。導体なる語は、一般に互い に絶縁され、適宜シールド材により覆われている複数の導電性エレメントを有す るケーブルをも意味する。更に、ポリブチレンテレフタレートは所望によりそれ 自身更に別の層により覆われていてもよい。
ポリブチレンテレフタレート組成物は導体の周りに組成物の「非密着チューブ」 を押し出すことにより導体上にコートされる。「非密着チューブ」なる語は内径 が導体の外径より大きいチューブが導体の周りに押し出されていることを意味す る。押し出しの段階は、ポリブチレンテレフタレートの融点より高い温度T1で 行なわれる。
この温度は好ましくは約235〜約300℃、より好ましくは約250〜約28 0℃の範囲である。
非密着チューブを次にポリブチレンテレフタレートの融点より低い温度T2に冷 却する。好ましくはT2は約り5℃〜約210℃、より好ましくは、約り0℃〜 約150℃の間である。非密着チューブは周囲環境に置くこと、水浴に通すこと などにより冷却してもよい。
非密着チューブを次に、好ましくは延伸ダイに通すことにより導体上に延伸する が、他の延伸方法、例えば局部加熱により開始される非拘束延伸を用いることが できる。延伸段階は約り5℃〜約210℃、より好ましくは約り0℃〜約150 ℃の温度で行なわれる。
典型的には延伸段階は周囲温度、即ち装置を取り囲む環境の温度で行なわれる。
望ましい配向度を得るためには、延伸比は最低約1.1、好ましくは最低約1. 2、より好ましくは最低約1.4、特に最低約1.5でなければならない。延伸 比は3.0程度に高(てもよいが、約2゜0未満の延伸比が好ましい。本明細書 において用いる「延伸比」なる語は、次式により定義される: (式中、PBTはポリブチレンテレフタレートを意味する。)配向ポリブチレン テレフタレート層を本発明に従って適用するための装置を概略的に第1図に示す 。第1図において、ポリブチレンテレフタレートの層は押出ダイ6(押出機の残 りの部分は図示していない)から導体4の周りに非密着チューブとして押し出さ れる。
非密着チューブ/導体アセンブリーを引取装置8および延伸ダイ10に通す。延 伸された絶縁電線を引取装置12に通し、次に通常のスプール(図示せず)に巻 き取る。
電気導体上のポリブチレンテレフタレートコーティングの延伸段階後の厚さはコ ートされる導体に応じて異なる。例えば4〜38AWGの電線については、ポリ ブチレンテレフタレートコーティングは好ましくは約3〜約40ミルの厚さ、よ り好ましくは約5〜約20ミルの厚さである。
ポリブチレンテレフタレートコーティングは、所望により架橋されていてもよい 。これは化学架橋剤または照射、例えばガンマ線、電子線などの高エネルギー照 射にさらすことにより架橋してもよい。
2〜80メガラド、好ましくは5〜50メガラド、例えば10〜30メガラドの 範囲の照射線量が一般に適切である。
照射中の架橋を促進するために、好ましくは0.2〜5重量%の多官能価ビニル またはアリル化合物などのプロラド、例えばトリアリルシアヌレート、トリアリ ルイソシアヌレートまたはペンタエリスリトールテトラメタクリレートを照射前 に組成物に混合してもよい。
組成物の架橋度は、架橋したポリマー組成物、即ち非重合添加物が存在する場合 はこれを除いたもののゲル含量(ANSI/ASTM D2765−68)で表 される。好ましくは架橋組成物のゲル含量は最低10%、より好ましくは最低2 0%、例えば最低30%、更に好ましくは最低40%である。
配向ポリブチレンテレフタレート層の25℃での初期伸びは最低的25%、好ま しくは最低的50%、最も好ましくは最低的75%である。初期伸びはポリブチ レンテレフタレートを例えば約り0℃〜約200℃にて1〜30分間加熱し、ポ リブチレンテレフタレート層を取り出し、ASTM D3032に従って伸びを 測定することなどによりヒートセットした後のポリブチレンテレフタレートの伸 びである。本発明の物品の特徴は、180℃で7日間の熱老化の後に、ポリブチ レンテレフタレートが初期伸びの最低的25%、好ましくは最低的50%、最も 好ましくは最低的75%を維持することである。本発明の物品の他の特徴は、配 向ポリブチレンテレフタレートの引張強度がASTM D3032で測定すると 最低的9000ppsiであることである。好ましくは引張強度は最低的100 00、最も好ましくは最低的11000psiである。
配向ポリブチレンテレフタレート層の優れた引張強度および高い伸びおよびその 伸びを高温で保持する能力により、ポリブチレンテレフタレートは機械的応力お よび高温にさらされる電線またはケーブルの絶縁または外被材料として大変望ま しい。例えば本発明に従って配向ポリブチレンテレフタレートで絶縁された電線 は「ボンネット下」で使用する電線を含めた自動車用電線として特に有用である と考えられる。
以下の実施例によって本発明に従って配向ポリブチレンテレフタレートを用いた 電気導体のコーティングを説明する。
市販のポリブチレンテレフタレート(固有粘度=1.2)を以下に示した難燃剤 および安定剤と20mm逆転二軸式ZDSKミキサーで250℃にて混合し、ペ レット化した。配合は以下のとおりであった。
ポリブチレンテレフタレート 84% (セラネックス(Celanex) 1600 A 、セラニーズ・コーポレイ ション(Celanese Corp、 )より入手)1.2−ビス(テトラブ ロモフタルイミド)エタン 6%二酸化アンチモン 6% 安定剤および顔料 4% 直径0.008インチの丸いスズめっきした銅線の19ストランドからなる束の 直径が0.039インチの可撓性導体を用いた。非密着チューブを前記導体上に 押し出すために1.5インチのデービス標準押出機(バレル長の直径に対する比 が24.1、汎用スクリュー(圧縮比=3 : 1)を装備)を用いた。押出機 バレル、クロスヘッド、ダイホルダーおよびダイは265℃に保たれ、ダイから 出てくる溶融物の温度は、ファインAWG熱電対で測定して270℃であった。
導体が溶融ポリマーコーンと決して接触しないように注意した。
溶融ポリマーコーンを冷水(23℃)でダイ出口から1.25インチ離れた地点 で急冷した。チューブが130フィート/分に設定されたベルト稼働の牽引装置 (第1図において引取装置Iとして示す)に達した場合に接触して本質的に冷却 されるように冷水浴の長さは約9フイートであった。牽引装置のベルト間隔を調 節して、導体が自由に滑りながらもポリマーチューブをしっかりとつかめるよう にした。このポリマーチューブ(内部に導体を有する)を、ダイを開閉する装置 を備えた金属線延伸操作において用いたものとデザインおよび構成が似ている炭 化タングステン類の2片の割ダイに通した。
完全に閉じた場合のダイの開きは0.064インチであった。まずポリマーチュ ーブが容易に通れるように割ダイを開いた状態に保持した。更に下流で、ポリマ ーチューブを連続して引き取るためζ:線速度を130フィート/分に設定した 2本ロールキャプスタン(第1図において引取装置IIで示す)を用い、電動式 シャフトを用L%てリールに巻き取った。ポリマーチューブの寸法は内径が0. 051インチ、外径が0.084インチとなるように選択した。
次にポリマーチューブ(内部に導体を有する)を、割ダイをその大きさまで閉じ て、同時にキャプスタンスピードを227フィート/分に上げることにより冷却 した。「常温延伸」絶縁物は導体に合致しており、絶縁壁の厚さは0.0125 インチであった。
この延伸電線を続いて空気循環炉内で185℃にて10分間ヒートセットし、こ の際に縮まないようにサンプルの両端をつなぎ止めた。これをサンプルAとした 。
同じ材料を単に押し出すが、溶融物コーン(270℃)を同様の導体に直接収束 させて、対照(未延伸)サンプルを調製した。導体上の溶融ポリマーをダイ出口 から2インチ離れたところで急冷し、引取速度を125フィート/分に設定した 。絶縁材はやはり0.0125インチで、このサンプルも185℃にて10分間 (サンプルAと同様に)ヒートセットした。この未延伸サンプルをBとした。
絶縁物を両サンプルから取り出し、熱老化のために180℃の空気循環炉中につ るした。伸びをジョー分離速度2インチ/分のインストロン試験機で測定した。
結果を以下の第1表に示す。
第1表 サンプル 初期引張強度 初期伸び 熱老化(2日Iり 熱老化(7日間)(p si) (%) lの伸び(%) 徒の伸び(%)A 11.100 60 4 0 30 B(対象) 7.500 360 40 5実施例2 以下の表に示す異なった延伸比の配向サンプルの他のセットを調製した。延伸後 、前記のようにして、サンプルの引張強度および伸びを試験し、次に180℃の 温度にて7日間加熱した。次に伸びを測定し、伸びの残率(%)を計算した。結 果を以下の表に示す。
第1I表 サンプル 常温延伸比 引張強度 初期伸σ 180℃でIIIm 初期伸びの (psi) (%) lの伸び(%) !率(%)C1,0845727583 D 1.12 8880 160 40 25E 1.20 9493 137  110 80F 1.32 11058 117 115 94G 1.58  12530 112 112 100H1,78144737572,96 実施例3(比較例) 本実施例ではポリブチレンテレフタレートの層を先行技術の方法にしたがって導 体に適用することを説明する。
本実験においては、80℃にて12時間乾燥した市販のバージン(他の成分を添 加していない)ポリブチレンテレフタレート(セラネックス(Celanex)  1600 A、セラニーズ・ポリマー・コーポレイション(Celanese  Polymer Corp、 )より商業的に人手)を用いた。実施例1に記 載したのと同様の導体を本試験では用いた。汎用スクリュー(圧縮比=4 :  1)を装備した2インチのデービス標準押出機を用いた。押出機の先端(導体用 のガイド)の開きは00395インチであり、押し出しダイ(導体の周りに溶融 ポリマーを成形およびサイジングするためのもの)の開きは0.064インチで あった。ダイには直径0.058インチ、深さ0.25インチ、溶融出口表面で ダイ出口から0.19インチ離れた穴をドリルで開けて、小型熱電対を取付けた 。溶融圧力は、市販圧力変換器を用いてクロスヘッドの適切な位置でモニターし た。コートされた電線をダイから出てきたときに急冷するために、ダイ出口から 3インチ離れたところに設置された長さ15フイートの冷水浴を用いた。
押し出しは以下の条件下で行ない、このようにして得られる絶縁電線をサンプル Iとした。
線速度=1000フィート/分 ダイ温度=313℃ 頭部圧力=5000psig 絶縁材の厚さ=0.011インチ 次に、チューブに冷水を通すために、ダイに直径0.125インチの銅チューブ (ダイの周りにコイルのように巻き付ける)を取付けた。押し出しダイを206 ℃まで冷却する以外は、同様の導体、ポリマーバレル/クロスヘッド/ダイホル ダ一温度を用いたこの設備で、別の押し出し実験を行なった。クロスヘッド圧は このような条件下で7500psigであった。本実験で調製した絶縁電線をサ ンプルJとした。
■およびJの両サンプルを185℃にて10分間ヒートセットし、前記実施例1 に記載したように伸び(%)およびこれをマンドレルに巻き付けて180℃曲げ ることによる屈曲耐久性を試験した。結果を以下の第1II表に示す。
第1II表 サンプル 伸び(%) 屈曲耐久性 初期 180℃にて24時間後 ! 5〜10 ひびわれあり J 10〜20 ひびわれなし ひびわれありサンプルのひびわれはポリブチレ ンテレフタレートが脆く、伸びが低いことを示している。
国際調査報告 e+rttnc QQ/nEQQ1国際調査報告 IJS 8905553

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.(a)ポリブチレンテレフタレート組成物を該組成物の融点より高い温度T 1で押し出して絶縁または外被被覆される電気導体を覆い、内径が該導体の外径 よりも大きいチューブを形成し;(b)押し出されたチューブを該組成物の融点 より低い温度T2に冷却し; (c)その後チューブを電気導体上に、約1.1より大きい延伸比で延伸する ことからなる絶縁または外被材料層を有する細長い電気導体を製造する方法。 2.T1が約235℃〜約300℃の間である請求項1記載の方法。 3.T2が約15℃〜約210℃の間である請求項1記載の方法。 4.T2が周囲温度である請求項1記載の方法。 5.チューブおよび導体を延伸ダイに通すことにより、導体上にチューブを延伸 する請求項1記載の方法。 6.延伸比が1.2より大きい請求項1記載の方法。 7.延伸比が1.4より大きい請求項1記載の方法。 8.延伸比が1.5より大きい請求項1記載の方法。 9.引張強度が最低約9000psi、25℃での初期伸びが最低約25%、1 80℃で7日間の熱老化後の伸びが初期伸びの最低約25%である配向ポリブチ レンテレフタレート組成物からなる絶縁または外被材料層を有する細長い電気導 体からなる物品。 10.組成物が最低約60%のポリブチレンテレフタレートを含む請求項9記載 の物品。 11.組成物が最低約80%のポリブチレンテレフタレートを含む請求項9記載 の物品。 12.引張強度が最低約10000psiである請求項9記載の物13.引張強 度が最低約11000psiである請求項9記載の物14.初期伸びが最低約5 0%である請求項9記載の物品。 15.初期伸びが最低約75%である請求項9記載の物品。 16.熱老化後の伸びが初期伸びの最低約50%である請求項9記載の物品。 17.熱老化後の伸びが初期伸びの最低約75%である請求項9記載の物品。 18.初期伸びが最低約75%であり、熱老化後の伸びが初期伸びの最低約75 %である請求項9記載の物品。 19.ポリブチレンテレフタレートの厚さが約3〜約40ミルである請求項9記 載の物品。 20.ポリブチレンテレフタレートの厚さが約5〜約20ミルである請求項9記 載の物品。
JP2500909A 1988-12-12 1989-12-11 ポリブチレンテレフタレートでコートされた電気導体 Pending JPH04502284A (ja)

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