JP5224597B2 - 自動車用ケーブル用耐熱プロテクター及び自動車用ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、自動車において遠隔操作を行うためのコントロールケーブルに係り、特に、コントロールケーブルの保護のために用いられる耐熱プロテクターに関する。

自動車のアクセル、クラッチ、トランスミッション、ブレーキなどを運転室内から遠隔操作するために、金属ワイヤを樹脂で被覆してなるコントロールケーブルが知られている。このようなコントロールケーブルは、自動車車体底部に配置され（これを配索という）、運転室内で運転者が直接操作するレバーやペダルと目的の装置とが接続されている。

コントロールケーブルは車体底部に配索されているため、走行時にあっては路面からの飛び石等から保護する必要があり、また、エンジン室や消音器、排気管といった高温領域の近傍にあっては高温から保護する必要がある。そのため、物理的な破壊からの保護と、熱劣化による破壊からの保護を目的として、ケーブル保護用の耐熱プロテクターがコントロールケーブルに被覆されている。このようなケーブル保護用耐熱プロテクターは、一般的に、１７０℃雰囲気での作動性耐久性が要求されている。これは、高温領域近傍を通る自動車ケーブル材がその温度にさらされる恐れがあるための要求性能である。

従来、このように耐熱性を要求される耐熱プロテクターには、エチレン−プロピレン共重合体を加硫した所謂エチレンプロピレンジエンモノマーゴム（以下、ＥＰＤＭゴムと略称する場合がある）が用いられてきた。

しかしながら、この材料は、製造工程において加硫が必要なため、プロテクター製造時に複雑な原材料の配合や混練工程、及び長い加硫工程が必要でありコスト高の原因となっていた。また、このようなゴム加硫品は、加硫材が製品中に残存しており、高温に長時間さらされると強度・伸びが低下して、硬く脆いものになってしまう欠点がある。さらに、ＥＰＤＭゴムは熱硬化性ゴムであるため、ケーブル材料に使用するポリプロピレン系のアウターコート材（熱可塑性）との熱溶着が出来ず、接着剤を用いての固定方法を取らざるを得なかった。

一方、これらの問題を解決するべく、プロテクターとして熱可塑性エラストマーを用いる提案もなされており、例えば、動的架橋されたオレフィン系熱可塑性エラストマー１００部に対し、シラン変性ポリプロピレン樹脂を１０〜４０部配合して水蒸気架橋されたＡ硬度９５以下にした材料が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、この材料はシラン変性樹脂を用いその水蒸気架橋性を発現させるのに、成形後かなり長時間（8時間程度）の水蒸気処理をする必要がある。更に、本質的に熱硬化樹脂のためヒートシール性もそこなわれるので、接着剤による固定方法を取らざるを得ないという問題があった。

特開平９−１４３２７７号公報

本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、ＥＰＤＭゴムのような複雑な原材料や工程を用いないで得られ、耐熱性が高くゴム弾性を併せ持ち、長期の使用にも耐える耐熱プロテクターであって、かつ、あくまでも得られる材質が熱可塑であるため熱溶着が可能な耐熱プロテクターを提供することを目的としている。

本発明の自動車用ケーブル用耐熱プロテクターは、オレフィン系熱可塑性エラストマー１００重量部に対しポリメチルペンテンを５〜２０部添加したものをチューブ状に押出成形したことを特徴とするものである。

本発明においては、オレフィン系熱可塑性エラストマーは、架橋されたエチレン−プロピレン共重合ゴムをポリプロピレン樹脂中に分散させたものであることを好ましい態様としている。

また、本発明の自動車用ケーブルは、自動車用ケーブルのアウターコート樹脂がポリプロピレン系であり、その外層を上記耐熱プロテクターで被覆した後、熱溶着させたことを特徴とするものである。

本発明によれば、オレフィン系熱可塑性エラストマー中にポリメチルペンテンが添加されているので、耐熱性と柔軟性を併せ持ち、長期の使用に耐える耐熱プロテクターを提供することができる。また、製造工程においては、加硫を必要とせず、熱可塑性オレフィン（以下、ＴＰＯと略称する場合がある）とポリメチルペンテンのドライブレンドであり、通常の押出し成形で成形できるため、極めて作業性が良い。さらに、熱可塑性の材料であるため、被覆対象であるアウターコートと密着させて加熱することにより熱溶着が可能であり、接着剤を用いない良好な作業環境を提供できるとともに作業効率が良いという効果を奏する。

本発明の自動車用ケーブルおよび耐熱プロテクターの部分透視図である。 実施例における、本発明の自動車用ケーブルおよび耐熱プロテクターの配索例を示す模式図である。 本発明の耐熱プロテクターをアウターコートに溶着するための超音波溶着を示す模式図である。

以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明が対象としている自動車用コントロールケーブルＣの一例を示す部分透視図である。コントロールケーブルＣは、遠隔操作のための図示しないレバーやペダル等の操作手段と、アクセル、クラッチ、トランスミッション、ブレーキ等の装置とを接続する金属より線等からなるインナーワイヤー１を有し、このインナーワイヤー１の外側に、インナーコート２、アウター下巻線３、アウターコート４、プロテクター５の順に被覆される。インナーコート２とアウター下巻線３との境界面は接着されておらず摺動可能なため、操作手段を操作してインナーワイヤー１を引く（または押す）ことにより、インナーコート２とアウター下巻線３が摺動し、上記装置を遠隔操作することができる。

本発明では、これらのうちプロテクター５を、オレフィン系熱可塑性エラストマー１００重量部に対しポリメチルペンテンを５〜３０部添加したものをチューブ状に押出成形したことを特徴としており、その他の構成要素であるインナーワイヤー１、インナーコート２、アウター下巻線３およびアウターコート４については限定されず、公知の技術を採用することができる。

本発明では、オレフィン系熱可塑性エラストマーとして、特にポリプロピレン中でエチレン−プロピレン共重合ゴムを動的架橋したもので、ポリプロピレン樹脂中に架橋されたエチレンープロピレン共重合ゴムが分散されたものとすることが好ましい。このオレフィン系熱可塑性エラストマーは、所謂ＴＰＯといわれているもので、ラジカル分解性のポリプロピレンとラジカル架橋性のエチレン−プロピレンランダム共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）と、その他の原料として必要に応じてプロセスオイルや酸化防止剤、架橋助剤などを有機過酸化物の存在下加熱混練させながら、共重合ゴムを架橋させつつ分散させたものである。

ここで、エチレン−プロピレン共重合ゴムは無定形の弾性体であり、エチレンとプロピレンはモル比で５０／５０〜８５／１５のものが好ましく、更に架橋性を高めるため、非共役ジエンがヨウ素価で５０以下になるような割合で共重合される。非共役ジエンとしては、１，４−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネンなどが例示できる。ここで用いられるポリプロピレンとしては、プロピレンの単独重合体やプロピレンとα−オレフィンが１０モル％以内の割合で共重合されたポリマーが例示できる。このようなα−オレフィンとしては、エチレン、ブチレン、ヘキセン、オクテンなどが例示できる。ポリプロピレンとエチレン−プロピレン共重合ゴムの比率は、重量比で１０／９０〜７０／３０であることが好ましい。

このＴＰＯはポリプロピレンが連続相をなし、架橋ＥＰＤＭゴムが分散相になっているため、ポリプロピレンの融点近辺まではある程度の強度を有しているが、１７０℃を越えると、溶融状態になり強度がなくなる。

ＴＰＯの種類としては、三井化学社製のミラストマー、三菱化学社製サーモラン、ＪＳＲ社製エクセリンク、エーイーエス社製サントプレン等が例示できる。

本発明で用いるポリメチルペンテンは融点が２２０〜２４０℃の高融点樹脂であり、メチル−１−ペンテン系重合体であって、例えば、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテンの単独重合体あるいはこれらの共重合体、４−メチル−１−ペンテン及び／又は３−メチル−１−ペンテンと、他のα−オレフィンとの共重合体が好ましい。α−オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−オクテン、１−デセンなどの炭素数２〜２０のα−オレフィンが挙げられる。

ポリメチルペンテンは市販品として、三井化学社製ＴＰＸの商標で販売されている。ＴＰＯ１００重量部に対するポリメチルペンテンの好ましい重量部数は５〜３０重量部である。ポリメチルペンテンの添加部数が５重量部より少ないと耐熱性が低下して、後述する１７０℃の作動耐久テストに合格しない。添加部数が増加するに従って硬度が高くなってゴム状からプラスチック状になり、３０重量部を超えるとケーブルが自由に曲がりづらくなり自動車への組付け性が悪化し、更に振動で自動車本体と接触した時の打音が生じてくる。最も好ましい添加量は５〜２０重量部である。この添加量の範囲では、Ａ硬度が低い値で安定であり、配索性が極めて良好である。

ＴＰＯとポリメチルペンテンの混合は所謂ドライブレンドで行なえる。従って押出し機には単に混合したペレットを投入し通常の方法で押出すことで混練も問題なく行なえる。

自動車コントロールケーブルのポリプロピレン製アウター材と本発明の耐熱プロテクターとの熱溶着については、熱溶着器、超音波溶着器や高周波ウェルダー等の公知の溶着手段を用い溶着することができる。本発明では、アウターコート材と耐熱プロテクターは同系統の材質でありかつ熱可塑性のため、熱溶着性は良好である。

なお、これらの手段のうち超音波溶着器を図３に示す。図３に示すように、自動車用コントロールケーブルＣのアウターコート４上に本発明の耐熱プロテクター５を被覆し、超音波溶着発振治具８を耐熱プロテクター５の表面の溶着部９に接触させて超音波発振させると、アウターコート４と耐熱プロテクター５の境界面に摩擦熱を生じ、これにより両者を熱溶着させることができる。

自動車用ケーブルは自動車内を直線で配置されるわけでなく、いろいろな部品を縫うように配索される。そのためケーブルは配索の経路に沿って曲がり易くなければならず、そのためケーブルの最外周であるプロテクターは耐熱性および耐久性を持つと同時にある程度柔らかい事が必要である。そのため、本発明の耐熱プロテクターは、ＪＩＳ Ａ硬度が８５以下が好ましく、これを超える硬さでは自動車用ケーブルとして折り曲げづらく、配索性が悪いので好ましくない。

以下、具体的な実施例によって本発明を更に詳細に説明する。
なお、実施例で使用した原料は以下の通りである。
・ＴＰＯ：メルトフローレート２５ｇ／１０分のオレフィン系熱可塑性エラストマー（三井化学社製、商品名：ＭＬ７０３０）
・ポリメチルペンテン：メルトフローレート２１ｇ／１０分のポリメチルペンテン（三井化学社製、商品名：ＴＰＸ ＭＸ００２）
・ＥＰＤＭゴム：Ａ硬度６５、外径φ１３．５、内径φ１０．５のチューブ状ＥＰＤＭゴム
・シラン変性ポリプロピレン：メルトフローレート１６ｇ／１０分のアルコキシシラン変性ポリプロピレン（三菱化学社製、商品名：リンクロンＸＰＭ８００ＨＭ）

下記表１に規定する各配合比にて上記原料を用い、３０ｍｍスクリュー径、長／径比（Ｌ／Ｄ）＝２２の単軸押出機（創研社製）に、所定の配合比のペレットを供給し、押出し温度２３０℃にて外径φ１３．５、内径φ１０．５のチューブ状に押出しを行ない、実施例１〜４および比較例１〜４の耐熱プロテクターを作製した。

得られた製品の物理性能の測定方法は以下の通りである。これらの方法で測定した性能を表１にまとめた。

Ａ硬度
ＪＩＳ Ｋ６２５３（硬さ試験方法）に準じ、デュロメータを用いてＡ硬度硬さを求めた。

配索性
プロテクターとして、ケーブルのアウターコートの挿入性を確認した。

耐熱温度
動的粘弾性測定装置ＲＳＡＩＩＩ型（Ｔ・Ａインスツルメント社製）を用い、測定周波数０．１Ｈｚ、昇温速度２℃／分にて、引張モードで貯蔵弾性率を測定し、その値が１０^６Ｐａになった時の温度を耐熱温度と定義した。この温度が高いほど耐熱性が高いといえる。

作動耐久性
図２の模式図に示すとおり、ケーブルを実車配索相当のベンチに配索し、パーキングブレーキレバー６とパーキングブレーキ７とを接続し、接続雰囲気温度１７０℃においてパーキングブレーキを５回作動させ、プロテクターの外観に有害な亀裂・変形の有無を確認した。

ヒートシール性（引抜強度）
図３に示す超音波溶着器でケーブルのアウターコートにプロテクターを溶着し、その部分のプロテクターを引張試験機（テンシロン）にて引張り、剥離強度を求めた。５０Ｎ以上を合格とした。

本発明のプロテクターを使用した実施例はいずれもＡ硬度が８５以下であり柔軟性を有するため配索性は良好であったが、比較例２はポリメチルペンテンが本発明の範囲を超えているため、硬すぎて配索性が悪かった。

また、実施例はいずれも耐熱温度が１７０℃以上であり１７０℃の作動耐久テストにも合格したが、比較例１はポリメチルペンテンが本発明の範囲を下回っているため、耐熱温度が低く、亀裂が生じた。

さらに、実施例はいずれも引張強度が１２０Ｎ以上でありヒートシール性が良好であったが、熱硬化性のＥＰＤＭのみからなる比較例３と、シラン変性ポリプロピレンを含み熱硬化性が発現した比較例４はヒートシール性が極めて悪かった。また、比較例１は引張り強度は５０Ｎは越えたものの、１００Ｎ未満であり良好とはいえなかった。

以上のように、本発明の耐熱プロテクターは、耐熱温度が高い割に柔軟で、かつ、ケーブルのポリプロピレン製アウターコート材とのヒートシール性が良好であることが分かった。

耐熱性および柔軟性を備え、かつアウターコート樹脂へ容易に溶着できる自動車コントロールケーブル用プロテクターを、簡便に提供することができる。

Ｃ…コントロールケーブル
１…インナーワイヤー
２…インナーコート
３…アウター下巻線
４…アウターコート
５…プロテクター
６…パーキングブレーキレバー
７…パーキングブレーキ
８…超音波溶着発振治具
９…溶着部

Claims (3)

1. オレフィン系熱可塑性エラストマー１００重量部に対しポリメチルペンテンを５〜２０部添加したものをチューブ状に押出成形したことを特徴とする自動車用ケーブル用耐熱プロテクター。
2. 前記オレフィン系熱可塑性エラストマーは、架橋されたエチレン−プロピレン共重合ゴムをポリプロピレン樹脂中に分散させたものであることを特徴とする請求項１に記載の自動車用ケーブル用耐熱プロテクター。
3. 自動車用ケーブルのアウター樹脂がポリプロピレン系であり、その外層を請求項１または２に記載の耐熱プロテクターで被覆した後、熱溶着させたことを特徴とする自動車用ケーブル。
   

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