JP2019160580A - ケーブル及びワイヤハーネス - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明に係るケーブルの一実施形態を示す部分側面図である。図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。図1及び図2に示すように、ケーブル10は、絶縁電線4と、絶縁電線4を被覆する被覆層3とを備えている。そして、絶縁電線4は、信号を伝送する伝送媒体としての導体1と、導体1を被覆する絶縁層2とを有している。絶縁層2は、最外層2Bと、最外層2Bの内側に設けられる内層2Aとで構成されている。
導体1は、1本の素線のみで構成されてもよく、複数本の素線を束ねて構成されたものであってもよい。導体1の材質は特に限定されるものではないが、アルミニウム又はアルミニウム合金であることが好ましい。この場合、導体1として銅などを用いる場合に比べて、絶縁電線4、ひいてはケーブル10をより軽量化できる。また、導体1の断面積についても、特に限定されるものではないが、細径化や軽量化の観点から、5mm2未満であることが好ましく、3mm2以下であることがより好ましい。但し、導体1の強度及び導電率の観点からは、導体1の断面積は0.13mm2以上であることが好ましい。
絶縁層2は、上述したように、最外層2Bと、最外層2の内側に設けられる内層2Aとで構成されている。絶縁層2のうち少なくとも最外層2Bは、ベース樹脂及び難燃剤を含み、難燃剤は、炭酸カルシウム粒子及びケイ酸塩化合物粒子からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる無機粒子と、シリコーン系化合物と、脂肪酸含有化合物とを含む。
ベース樹脂は樹脂で構成されていればよく、樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂及びスチレン系樹脂などが挙げられる。これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができる。ここで、樹脂には、ゴム及びエラストマーも含まれるものとする。樹脂は、ポリオレフィン樹脂等、ゴム、エラストマーなどから選択される少なくとも1種で構成されていればよい。ベース樹脂はポリオレフィン樹脂を含んでいても含んでいなくてもよいが、ポリオレフィン樹脂を含んでいることが好ましい。この場合、ベース樹脂がポリオレフィン樹脂を含まない場合に比べて、難燃性及び耐摩耗性をより向上させることができる。
無機粒子は、絶縁電線4の燃焼時にシリコーン系化合物及び脂肪酸含有化合物とともにベース樹脂に対するバリア層を形成して絶縁電線4の難燃性を向上させるためのものである。無機粒子としては炭酸カルシウム粒子及びケイ酸塩化合物粒子が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができる。無機粒子として炭酸カルシウム粒子、ケイ酸塩化合物粒子又はこれらの混合物を用いると、水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物に比べて、少量で効果的に難燃性を向上させることができるため、絶縁層2の軽量化、ひいては絶縁電線4の軽量化を図ることができる。炭酸カルシウム粒子は、重質炭酸カルシウム又は軽質炭酸カルシウムのいずれでもよい。また、ケイ酸塩化合物粒子としてはタルク粒子及びクレー粒子などが挙げられる。
シリコーン系化合物は、難燃剤として機能するものであり、シリコーン系化合物としては、ポリオルガノシロキサンなどが挙げられる。ここで、ポリオルガノシロキサンは、シロキサン結合を主鎖とし側鎖に有機基を有するものであり、有機基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基;ビニル基;及びフェニル基などのアリール基などが挙げられる。具体的にはポリオルガノシロキサンとしては、例えばジメチルポリシロキサン、メチルエチルポリシロキサン、メチルオクチルポリシロキサン、メチルビニルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、メチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)ポリシロキサンなどが挙げられる。ポリオルガノシロキサンとして、シリコーンパウダー、シリコーンオイル、シリコーンガム及びシリコーンレジンが挙げられる。中でも、シリコーンガムが好ましい。この場合、シリコーン系化合物がシリコーンガム以外のシリコーン系化合物である場合に比べて、絶縁層2においてブルームが起こりにくくなるとともに絶縁層2の難燃性をより向上させることができる。
脂肪酸含有化合物は、難燃剤として機能するものである。脂肪酸含有化合物とは、脂肪酸又はその金属塩を含有するものを言う。ここで、脂肪酸としては、例えば炭素原子数が12〜28である脂肪酸が用いられる。このような脂肪酸としては、例えばラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキドン酸、ベヘン酸及びモンタン酸が挙げられる。中でも、脂肪酸としては、ステアリン酸が好ましい。この場合、ステアリン酸以外の脂肪酸を用いる場合に比べて、絶縁層2の難燃性をより向上させることができる。
絶縁層2の比重は特に制限されるものではないが、0.84〜1.04であることが好ましい。この場合、絶縁層2の比重が0.84未満である場合に比べて、絶縁電線4の難燃性をより向上させることができる。また、絶縁層2の比重が1.04を超える場合に比べて、絶縁電線4をより軽量化できるとともに絶縁電線4の耐摩耗性をより向上させることができる。
内層2Aは、炭酸カルシウム粒子及びケイ酸塩化合物粒子からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる無機粒子、シリコーン系化合物及び脂肪酸含有化合物のうちの少なくとも1種を含んでもよいが、含んでいなくてもよい。
ベース樹脂100質量部に対する脂肪酸含有化合物の配合割合F2は特に制限されるものではないが、3〜20質量部であることが好ましい。この場合、F2が3質量部未満である場合に比べて、絶縁電線4の難燃性をより向上させることができる。また、F2が20質量部を超える場合に比べて、絶縁電線4の耐摩耗性をより向上させることができる。F2は4.0質量部以上14.0質量部未満であることがより好ましく、5.0質量部以上8.0質量部未満であることが特に好ましい。
被覆層3は、絶縁層2を物理的又は化学的な損傷から保護するものである。
次に、上述したケーブル10の製造方法について説明する。
図3は、本発明のワイヤハーネスの一実施形態を示す断面図である。図3に示すように、ワイヤハーネス20は、ケーブルとしての複数本(図3では4本)の絶縁電線4を束ねるテープ21とを備える。テープ21は、複数本の絶縁電線4をその長さ方向に沿って全体的に被覆している必要はなく、複数の絶縁電線4をその長さ方向に沿って必要な箇所で部分的に被覆していればよい。
<最外層樹脂組成物>
ベース樹脂、シリコーンマスターバッチ(シリコーンMB)、脂肪酸含有化合物、無機粒子及び水酸化マグネシウムを、表1〜13に示す配合量で配合し、2軸押出機(日本製鋼所社製、シリンダ径32mm)によって混練し、最外層樹脂組成物を得た。なお、表1〜13において、各配合成分の配合量の単位は質量部である。また表1〜13において、ベース樹脂の欄の配合量が100質量部となっていない実施例又は比較例があるが、これらの実施例又は比較例においてはシリコーンMB中にも樹脂が含まれており、ベース樹脂の欄の配合量とシリコーンMB中の樹脂の配合量とを合計すれば、その合計は100質量部となる。
ベース樹脂、シリコーンマスターバッチ(シリコーンMB)、脂肪酸含有化合物、無機粒子及び水酸化マグネシウムを、表1〜13に示す配合量で配合し、2軸押出機(日本製鋼所社製、シリンダ径32mm)によって混練し、内層樹脂組成物を得た。なお、表1〜13において、各配合成分の配合量の単位は質量部である。また表1〜13において、ベース樹脂の欄の配合量が100質量部となっていない実施例又は比較例があるが、これらの実施例又は比較例においてはシリコーンMB中にも樹脂が含まれており、ベース樹脂の欄の配合量とシリコーンMB中の樹脂の配合量とを合計すれば、その合計は100質量部となる。また、内層樹脂組成物については、230℃、2.16kg重でのMFRを表1〜13に示した。表1〜13中、MFRの欄における「−」は、内層樹脂組成物が230℃では流動せずに、MFRの測定ができなかったことを示す。
(プロピレン系樹脂)
プロピレンブロックコポリマー:MFR(230℃、2.16kg重)9.0g/10分(プライムポリマー社製)
プロピレンランダムコポリマー:MFR(230℃、2.16kg重)7.0g/10分(日本ポリプロ社製)
ホモポリプロピレン:MFR(230℃、2.16kg重)0.5g/10分(サンアロマー社製)
(ポリエチレン)
直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE):MFR(230℃、2.16kg重)7.4g/10分、密度0.937g/cm3(宇部丸善ポリエチレン社製)
低密度ポリエチレン(LDPE):MFR(190℃、2.16kg重)10.0g/10分密度0.917g/cm3(宇部丸善ポリエチレン社製)
(ポリブテン)
1−ポリブテン(三井化学社製)
(ポリメチルペンテン)
ポリメチルペンテン(三井化学社製)
(ポリオレフィン系エラストマ)
ポリプロピレン(PP)−エチレンプロピレン(EP)エラストマ(エクソンモービル社製)
ポリプロピレン系エラストマ(三井化学社製)
(変性ポリオレフィン)
無水マレイン酸変性ポリプロピレン(プロピレン系、三井化学社製)
無水マレイン酸変性直鎖状低密度ポリエチレン(ポリエチレン系、デュポン社製)
無水マレイン酸変性エチレンブチルアクリレート(エチレンブチルアクリレート系、デュポン社製)
シリコーンMB1:
50質量%シリコーンガムと50質量%低密度ポリエチレン(LLDPE)とを含有(信越化学社製)
シリコーンMB2:
50質量%シリコーンガムと50質量%プロピレン系樹脂(PP)とを含有(信越化学社製)
ステアリン酸Mg(ADEKA社製)
ステアリン酸Zn(日東化成工業社製)
ステアリン酸(日油社製)
炭酸カルシウム粒子1:平均粒径1.7μm、パラフィン表面処理(日東粉化社製)
炭酸カルシウム粒子2:平均粒径1.7μm、ステアリン酸表面処理(日東粉化社製)
クレイ粒子:平均粒径1.5μm(竹原化学工業社製)
タルク粒子:平均粒径2.5μm(日本タルク社製)
平均粒径1.1μm、高級脂肪酸表面処理(神島化学社製)
ケーブルとしての絶縁電線は、下記の電線の種類に応じて以下のようにして作製した。
電線1・・・厚肉0.5sq(mm2)
電線2・・・超薄肉0.5sq
電線3・・・超薄肉1.5sq
電線4・・・厚肉100sq
なお、上記電線の種類はJASO D611に準拠している。「0.5」、「100」及び「1.5」は導体の断面積を示し、「厚肉」および「超薄肉」は絶縁層の厚さを示す。但し、同じ「厚肉」の表記であっても導体断面積により絶縁層の厚さは異なる場合がある。すなわち、電線1〜4は言い換えると以下の通りとなる。
電線1・・・導体断面積0.5mm2、絶縁層の厚さ0.50mm
電線2・・・導体断面積0.5mm2、絶縁層の厚さ0.20mm
電線3・・・導体断面積1.5mm2、絶縁層の厚さ0.20mm
電線4・・・導体断面積100mm2、絶縁層の厚さ2.00mm。
(電線1〜3)
電線1〜3は、単軸押出機(マース精機社製、シリンダ外径25mm)にて上記のようにして準備した内層樹脂組成物を押し出し、クロスヘッドから排出させて、導体上に表1〜13に示す厚さを有するように被覆して内層を形成し、得られた内層被覆電線をボビンに巻き取った後、巻き取った内層被覆電線を送り出した。一方、単軸押出機(マース精機社製、シリンダ外径25mm)にて上記のようにして準備した最外層樹脂組成物を押し出し、クロスヘッドから排出させて、送り出された内層被覆電線上に表1〜13に示す厚さを有するように被覆して最外層を形成した。こうして、ケーブルとしての絶縁電線を作製した。
(電線4)
電線4は、単軸押出機として、シリンダ外径が60mmの単軸押出機(マース精機社製)を使用したこと以外は上記と同様にして絶縁電線を作製した。
上記のようにして作製した絶縁電線の電線設計、すなわち、導体の外径、電線の外径、内層の厚さ、最外層の厚さ、及び、絶縁層に占める最外層の断面積比率は表1〜13に示す通りである。
上記のようにして作製した絶縁電線の絶縁層の比重は以下のようにして測定した。すなわち、絶縁電線から絶縁層を剥ぎ取り、この絶縁層を溶融混練して、厚さ2mmの均一なシートを作製し、アルキメデス法に基づいて、電子比重計(アルファミラージュ社製)にて絶縁層の比重を測定した。結果を表1〜13に示す。
上記のようにして得られた実施例1〜108及び比較例1〜19の絶縁電線について、以下のようにして難燃性、耐摩耗性、口出し加工性及び耐内部剥離性の評価を行った。
上記実施例1〜108及び比較例1〜19の絶縁電線について、JASO D618に記載の試験方法で水平燃焼試験を行った。水平燃焼試験では、絶縁層が燃焼するまで接炎し、離炎後、消火するまでの残炎時間を測定した。そして、以下の残炎時間ごとに以下のようにしてランク付けして評価した。結果を表1〜13に示す。難燃性の合格基準は下記の通りとした。
(評価ランク)
◎・・・残炎時間が15秒未満
○・・・残炎時間が15秒以上25秒未満
△・・・残炎時間が25秒以上30秒以下
×・・・残炎時間が30秒超又は全焼
(合格基準)評価ランクが◎、〇又は△であること
耐摩耗性は、上記実施例1〜108及び比較例1〜19の絶縁電線について、JASO D618に記載の試験方法にてスクレープ摩耗試験を行い、このとき測定される「導通するまでのスクレープ摩耗回数」の最小値を指標とした。そして、絶縁電線について、その種類に応じて以下のようにしてランク付けを行って評価した。結果を表1〜13に示す。耐摩耗性の合格基準は下記の通りとした。
(電線2)
(評価ランク)
◎・・・スクレープ摩耗回数が300回以上
○・・・スクレープ摩耗回数が200回以上300回未満
△・・・スクレープ摩耗回数が150回以上200回未満
×・・・スクレープ摩耗回数が150回未満
(合格基準)評価ランクが◎、〇又は△であること
(電線1、3及び4)
(評価ランク)
◎・・・スクレープ摩耗回数が2000回以上
○・・・スクレープ摩耗回数が500回以上2000回未満
△・・・スクレープ摩耗回数が150回以上500回未満
×・・・スクレープ摩耗回数が150回未満
(合格基準)評価ランクが◎、〇又は△であること
上記実施例1〜108及び比較例1〜19で得られた10本の絶縁電線について、ストリップ長を10mmに設定して端末ストリップを行った。そして、端末ストリップ後の絶縁電線端部をマイクロスコープで観察してヒゲの長さを測定し、このヒゲの長さを口出し加工性の指標とした。そして、以下のようにしてランク付けを行って口出し加工性を評価した。結果を表1〜13に示す。口出し加工性の合格基準は下記の通りとした。
(評価ランク)
◎・・・・ヒゲ長さ0.3mm未満
○・・・・ヒゲ長さ0.3mm以上0.4mm未満
△・・・・ヒゲ長さ0.4mm以上0.5mm未満
×・・・・ヒゲ長さ0.5mm以上0.6mm未満
××・・・ヒゲ長さ0.6mm以上
(合格基準)評価ランクが◎、〇又は△であること
耐内部剥離性の評価は、上記実施例1〜108及び比較例1〜19の絶縁電線を長さ350mmに切断し、150℃の恒温槽に6時間投入した後に取り出し、電線外径の1.5倍の直径を有するマンドレルに巻き付けた後、光学顕微鏡で絶縁電線の端部において導体と内層との間、内層と最外層との間における剥離の有無を観察し、以下のようにランク付けすることによって行った。結果を表1〜13に示す。
(評価ランク)
〇・・・剥離なし
×・・・剥離あり
2…絶縁層
2A…内層
2B…最外層
3…被覆層
4…絶縁電線
10…ケーブル
20…ワイヤハーネス
Claims (7)
- 導体又は光ファイバで構成される伝送媒体と、
前記伝送媒体を被覆する絶縁層とを有し、
前記絶縁層が、最外層と、前記最外層の内側に設けられる内層とを有し、
前記最外層が、ベース樹脂及び難燃剤を含み、前記難燃剤が、炭酸カルシウム粒子及びケイ酸塩化合物粒子からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる無機粒子と、シリコーン系化合物と、脂肪酸含有化合物とを含み、
前記最外層の厚さが0.008〜0.400mmであるケーブル。 - 前記絶縁層中の前記無機粒子の含有率が0.03〜7.00質量%であり、
前記絶縁層中の前記シリコーン系化合物の含有率が0.01〜4.30質量%であり、
前記絶縁層中の前記脂肪酸含有化合物の含有率が0.02〜7.50質量%である、請求項1に記載のケーブル。 - 前記ベース樹脂がポリオレフィン樹脂を含む、請求項1又は2に記載のケーブル。
- 前記内層が、ベース樹脂を含む樹脂組成物で構成され、前記ベース樹脂中のプロピレン系樹脂の含有率が80質量%より大きく、前記樹脂組成物の230℃、2.16kg重でのMFRが1.0g/10分以上15.0g/10分未満である請求項1〜3のいずれか一項に記載のケーブル。
- 前記導体がアルミニウム又はアルミニウム合金である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のケーブル。
- 前記絶縁層を被覆する被覆層をさらに備える請求項1〜5のいずれか一項に記載のケーブル。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載のケーブルを有する、ワイヤハーネス。
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