JP6012438B2

JP6012438B2 - フラットケーブル

Info

Publication number: JP6012438B2
Application number: JP2012261051A
Authority: JP
Inventors: 敏郎鈴木; 牧山田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2016-10-25
Anticipated expiration: 2032-11-29
Also published as: US20140116750A1; EP2728587A1; CN103794269B; EP2728587B1; US9230715B2; JP2014112469A; CN103794269A

Description

本発明は、自動車用途等に用いられるフラットケーブル、特に省スペースなフラットケーブルに関する。

自動車の軽量化、及び、小型化に伴い、配索部材も省スペース化が求められている。そのため、省スペース化に有効なフラットケーブルにおいても、更なる導体の細径化、及び、絶縁層の薄肉化が必要とされる。しかしながら薄肉化することにより絶縁層の耐摩耗性が低下すると云う問題が生じる。絶縁層を形成する樹脂として塩化ビニル系の樹脂を使用する場合、可塑剤の配合量を減らして絶縁層を硬くすることにより耐摩耗性を向上させる方法が特許文献１で提案されているが、この場合に耐低温性が低下すると云う問題が生じる。

特開平１０−２４１１６２号公報

本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、耐摩耗性と耐低温性とを十分に確保しながら絶縁層の薄肉化が可能なフラットケーブルを提供することを目的とする。

本発明のフラットケーブルは上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、互いに離間されかつ平行配列された２本以上の導体の周囲に絶縁層が形成されてなるフラットケーブルにおいて、前記絶縁層が、ＪＩＳＫ６７２３６．６に準拠した脆化温度が−４０℃以上−２５℃以下であり、ＪＩＳＫ６２５３に準拠した硬度Ｄが３５以上５５以下であり、かつ、ＪＩＳＫ６７２３６．５に準拠した加熱変形が１０％以下である塩化ビニル系樹脂組成物により形成され、前記塩化ビニル系樹脂組成物は、ベース樹脂であるポリ塩化ビニルに可塑剤および充填材が配合されたものであり、前記充填材の添加量は、前記可塑剤の添加量１００に対し、１０以上３０以下であることを特徴とするフラットケーブルである。

また、本発明のフラットケーブルは、請求項２に記載の通り、前記導体周囲の絶縁層の厚さが０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であり、前記導体が単線または撚線でありかつ前記導体の断面積が０．０１ｍｍ²以上０．１３ｍｍ²以下であるか、または、前記導体が平角導体であって、前記平角導体の幅が前記平角導体の厚さよりも大きく、前記平角導体の厚さが０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、かつ、前記平角導体の幅方向と前記フラットケーブルの幅方向とが一致して前記平角導体が配列されていることを特徴とする。

本発明のフラットケーブルは、前記絶縁層が、脆化温度が−４０℃以上−２５℃以下であり、硬度Ｄが３５以上５５以下であり、かつ、加熱変形が１０％以下である塩化ビニル系樹脂組成物により形成されている構成により、耐摩耗性と耐低温性とを十分に確保しながら絶縁層の薄肉化が可能となる。

図１は実施例で作製したフラットケーブルの説明図である。図１（ａ）は導体のモデル断面図、図１（ｂ）はフラットケーブルのモデル断面図である。

本発明のフラットケーブルの絶縁層を構成する樹脂は塩化ビニル系樹脂組成物であること、すなわち、ベース樹脂成分がポリ塩化ビニルであることが必要である。塩化ビニル系樹脂組成物でないと、自動車用途として本発明のフラットケーブルを用いたときに必要とされる難燃性、耐摩耗性、耐低温性、絶縁層の薄肉化等、例えば自動車用途で必要とされる性能を満足することができない。

本発明で用いるポリ塩化ビニルとしては、平均重合度（ＪＩＳＫ６７２０に準拠して測定された平均重合度）が、７００以上３０００以下の範囲のものであることが好ましい。より好ましくは１３００以上２０００以下の範囲である。平均重合度が小さすぎると耐摩耗性、耐低温性及び加熱変形性が低下しやすく、大きすぎると押出形成が困難となりやすい。

本発明のフラットケーブルの絶縁層を構成する塩化ビニル系樹脂組成物には、ベース樹脂であるポリ塩化ビニルに、可塑剤、安定剤、充填剤、加工助剤を配合して調製する。

この調整の際に、脆化温度が−４０℃以上−２５℃以下であり、硬度Ｄが３５以上５５以下であり、かつ、加熱変形が１０％以下である塩化ビニル系樹脂組成物となるように調整する。脆化温度が低すぎると十分な耐摩耗性が得られず、高すぎると十分な耐低温性が得られない。硬度Ｄが低すぎると十分な耐摩耗性が得られず、高すぎると十分な耐低温性が得られない。

本発明で用いる可塑剤としてはトリメリット酸系可塑剤、フタル酸系可塑剤、エポキシ系可塑剤、アジピン酸系可塑剤、セバシン酸系可塑剤、リン酸系可塑剤、ピロメリット酸系可塑剤、ポリエステル系可塑剤などが挙げられる。これらは単独もしくは二種以上を組み合わせて併用しても良く、必要に応じて多数種を組み合わせることにより、要求される材料特性の向上が可能となる。可塑剤の配合量は、ベース樹脂であるポリ塩化ビニル１００質量部に対して、３５質量部以上５５質量部以下の範囲であることが好ましい。可塑剤の配合量が少なすぎるとフラットケーブルとして必要な柔軟性が得られない場合や十分な耐低温性が得られない場合があり、また、多すぎると耐摩耗性や加熱変形性が十分に得られない場合がある。

上記可塑剤のうち、特に、炭素数８（Ｃ８）、炭素数１０（Ｃ１０）の混合ノルマルアルキルを有するトリメリット酸系可塑剤、フタル酸系可塑剤であるＤＵＰ（ウンデシルアルコールのフタル酸エステル）を、単独あるいは併用して用いることにより耐低温性をより改良することができるので好ましい。ここで前者としてはジェイ・プラス社製トリメット酸系可塑剤ＴＯＴＭが挙げられる。

可塑剤の配合量は、ポリ塩化ビニル１００質量部に対して３５質量部以上５５質量部以下であることが好ましい。この範囲より少なすぎると耐低温性が低下し、多すぎると耐摩耗性と加熱変形性の低下を引き起こす。

安定剤としては、有害な重金属を含有していないものであることが必要で、このような安定剤として、カルシウム−亜鉛系（Ｃａ−Ｚｎ系）安定剤、バリウム−亜鉛系（Ｂａ−Ｚｎ系）安定剤、マグネシウム−亜鉛系（Ｍｇ−Ｚｎ系）安定剤などの複合安定剤が挙げられる。安定剤の配合量は、ベース樹脂であるポリ塩化ビニル１００質量部に対して、１質量部以上１０質量部以下の範囲であることが好ましく、より好ましい範囲は３質量部以上７質量部以下である。安定剤の配合量が少なすぎると混練や押出成形の加工成形時の熱により樹脂の劣化が進行し材料特性が低下する場合がある。また、上記範囲を超えて添加しても添加量の増加に見合う効果の増加は得られなくなり、さらに、安定剤は一般に他の材料に比して高価なために高コストとなる。

充填剤としては、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、マイカ、ペントナイト、ゼオライト、消石灰、カオリン、けいそう土などが挙げられる。

このうち、平均粒径が２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲にあり、かつ、脂肪酸による表面処理が施された軽質炭酸カルシウムであると、樹脂中での分散性が良好となるとともに、樹脂との密着性が良好であるために、電線の絶縁体として用いることで耐低温性及び耐摩耗性の向上をもたらし、加熱変形率の悪化を抑制することができる。平均粒径が上記範囲よりも大きすぎると充填剤と樹脂との結びつきが低下し、耐低温性と耐摩耗性とが低下してしまう恐れがある。また、上記範囲よりも小さい場合には高価なものとなり、コスト上昇に見合う効果の向上は得られにくい。

充填剤の添加量は可塑剤の添加量１００としたときに１０以上３０以下、含有していることが好ましい。充填剤の量が少なすぎると摩耗性の低下及び加熱変形性の悪化を抑制することができず、多すぎると耐摩耗性の低下を引きおこす。

加工助剤としては、アクリル系加工助剤、ポリエチレン系加工剤、ポリプロピレン系加工助剤、モンタン酸系加工助剤などが挙げられる。加工助剤の配合量は、ベース樹脂であるポリ塩化ビニル１００質量部に対して、０．１質量部以上１０質量部以下の範囲であることが好ましく、より好ましい範囲は０．５質量部以上３質量部以下である。加工助剤の配合量が少なすぎると押出成形時において電線表面の外観不良を引き起こす場合があり、また、多すぎると押出成形時の樹脂の吐出が不安定となり成形される電線構造が安定しない場合がある。

本発明のフラットケーブルの絶縁層を構成する塩化ビニル系樹脂組成物は、ポリ塩化ビニル１００質量部に対して、可塑剤として炭素数８（Ｃ８）、炭素数１０（Ｃ１０）の混合ノルマルアルキルを有するトリメリット酸系可塑剤、フタル酸系可塑剤であるＤＵＰ（ウンデシルアルコールのフタル酸エステル）を、単独あるいは併用して３５〜５５質量部、充填剤として平均粒径が２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲にあり、かつ、脂肪酸による表面処理が施された軽質炭酸カルシウムを可塑剤の添加量１００に対して１０以上３０以下、それぞれ含有していることが好ましい。

本発明のフラットケーブルの絶縁層を構成する塩化ビニル系樹脂組成物には、上述の成分の他、必要に応じて、有機顔料や無機顔料などの着色剤等を配合することができる
本発明のフラットケーブルの絶縁層を構成する塩化ビニル系樹脂組成物は、これら原料をヘンシェルミキサー等による混合後、ロールミル、ニーダー、バンバリーミキサー等の混練手段により混練して調整することができる。その後、必要に応じて押出成形等によってペレット化してもよい。

本発明において、脆化温度とはＪＩＳＫ６７２３６．６に準拠して測定された値であり、本発明のフラット−ケーブルの被覆層を構成する塩化ビニル系樹脂組成物での脆化温度は−４０℃以上−２５℃以下の範囲であることが必要である。脆化温度が低すぎると被覆層の耐摩耗性が低下し、また、脆化温度が高すぎると、低温時にフラットケーブルの柔軟性が不足し、また、被覆層が脆化しやすくなり絶縁性能が低下する。このような特定の脆化温度範囲は、用いるベース樹脂の重合度の選択、及び、可塑性の種類及び配合量の選択によって、達成することができる。

本発明において、硬度Ｄとは、ＪＩＳＫ６２５３に準拠して測定された値であり、測定開始から１０秒後に計測される硬度である。本発明のフラット−ケーブルの被覆層を構成する塩化ビニル系樹脂組成物の硬度Ｄは３５以上５５以下の範囲であることが必要である。硬度Ｄが低すぎるとフラットケーブルの耐摩耗性が低下し、高すぎると低温時の柔軟性が不足する。このような特定の脆化温度範囲は用いるベース樹脂の重合度、可塑剤の種類及び配合量の選択により、達成することができる。

本発明において、加熱変形とはＪＩＳＫ６７２３６．５に準拠して測定された値であり、本発明のフラット−ケーブルの被覆層を構成する塩化ビニル系樹脂組成物での加熱変形は１０％以下であることが必要である。加熱変形が大きすぎると高温時に十分な被覆層の絶縁性能が得られない。このように加熱変形を１０％以下とするためには、用いるベース樹脂の重合度、及び、可塑性の種類及び配合量を、選択して調整する。

本発明のフラットケーブルにおいて、導体は、銅（例えば、電気銅）、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等、一般にフラットケーブル分野において用いられる導体材料から構成する。

本発明のフラットケーブルにおいて用いられる導体としては、前記導体が単線または撚線でありかつ前記導体の断面積が０．０１ｍｍ²以上０．１３ｍｍ²以下であるか、または、前記導体が平角導体であって、前記平角導体の幅が前記平角導体の厚さよりも大きく、前記平角導体の厚さが０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であるものであることが好ましい。すなわち、このような条件を満足する導体であると自動車用のフラットケーブルにおいて求められる柔軟性、省スペース化、軽量化を達成することができる。

本発明のフラットケーブルは、上述の塩化ビニル系樹脂組成物を用いて、互いに離間されかつ平行配列された２本以上の導体の周囲に絶縁層を成形して作製する。
平角導体を用いる場合には、フラットケーブル内で、平角導体の厚さよりも大きいその幅方向とフラットケーブルの幅方向とが一致して平角導体が配列されるように導体を保持しながら絶縁層を成形する。絶縁層の形成には、押出成形、中間材として上述の塩化ビニル系樹脂組成物によりフィルム（シート）を形成し、そのフィルム（シート）によるラミネートなどの成形方法を用いることができる。

このようにして得られる本発明のフラットケーブルは、耐摩耗性と耐低温性とを確保しながら導体周囲の絶縁層の厚さを０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下と、絶縁層の薄肉化することが可能である。

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明のフラットケーブルは、上記実施形態の構成に限定されるものではない。

当業者は、従来公知の知見に従い、本発明のフラットケーブルを適宜改変することができる。このような改変によってもなお本発明のフラットケーブルの構成を具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。

以下に本発明のフラットケーブルの実施例について具体的に説明する。

実施例１〜１０及び比較例１〜１２として調製した塩化ビニル系樹脂組成物は、表１に示した原料Ａ〜Ｇを用い、表２、表４、及び、表５にそれぞれ示した配合量（質量部）で配合し、ヘンシェルミキサーによる混合後、ニーダーを用いて混練したものである。これら組成物を、それぞれ、直径（Ｔｏ）が０．３２ｍｍ（断面積：０．０８ｍｍ²）の単線導体（電気銅製）（断面をモデル的に図１（ａ）に示す）を導体間距離が２．０ｍｍとなるように、同一平面上に５本、互いに平行に保ちながら押出成形機によりこれら導体の周囲に押出成形して、断面形状を図１（ｂ）にモデル的に示すようなフラットケーブル（基本寸法として厚さ（Ｔ）：０．６２ｍｍ、幅（Ｗ）：９．９ｍｍ、導体部分の被覆層の厚さ（Ｔ₁）：０．１５ｍｍ、ブリッジ部厚さ（Ｔ₂）；０．１５ｍｍ。ただし、導体直径（Ｔｏ）、導体間距離（Ｐ）、及び、絶縁層厚さ（Ｔ₁）については表２、表４、及び表５記載の寸法に従って改変してある）を計２２種類作製した。

また、実施例１１〜実施例１６として調製した塩化ビニル系樹脂組成物は、表１に示した原料Ａ〜Ｇを用い、表３にそれぞれ示した配合量（質量部）で配合し、上記同様に混合後、混練したものである。これら組成物を、それぞれ表３に幅、厚さが示されてある平型導体（電気銅製）をそれぞれ表３に記載された導体間ピッチで同一平面上に互いに平行に保ちながら、それぞれ表３に示された絶縁層厚さとなるように押出成形機によりこれら導体の周囲に押出成形して、平型導体によるフラットケーブルを計６種類作製した。

上記で作製したサンプルの評価は下記に示す方法でそれぞれ行った。

＜硬度Ｄ（１０秒後）＞
ＪＩＳＫ６２５３に準拠して測定した。

＜脆化温度（耐寒性）＞
ＪＩＳＫ６７２３６．６に準拠して測定した。

＜加熱変形＞
ＪＩＳＫ６７２３６．５に準拠して測定した。

＜耐摩耗性評価＞
耐摩耗性評価はＩＳＯ６７２２５．１２のサンドペーパー摩耗を参考にして、フラットケーブルを隣接する導体と等距離位置で、導体の長さ方向に並行に、かつ、導体が１本のみ含まれるように切断することで、切り出したサンプルを平置し、加重１００ｇとして、サンプルの上からのサンドペーパーによる摩耗をサンプルの表裏それぞれ４回ずつ、合計８回実施した。このとき、合計８回のサンドペーパー摩耗抵抗値の平均が、４００ｍｍ以上であった場合を十分な耐摩耗性を有するとして「◎」として、２００ｍｍ以上であった場合を十分な耐摩耗性を有するとして「○」として、２００ｍｍ未満であった場合を不十分であるとして「×」として、それぞれ評価した。

＜耐低温性評価＞
耐低温性評価は、フラットケーブルを３５０ｍｍ長に切り出したサンプルを、−４０℃の低温槽内に４時間放置後、低温槽内でサンプルをその長手方向中央部で手（手袋着用）で１８０°に曲げた。このとき、目視観察により、折り曲げ部に導体の露出や絶縁層の割れがなかった場合を十分な耐低温性を有するとして「○」として、導体が露出したり、絶縁層に割れが生じた場合には不十分であるとして「×」として、それぞれ評価した。

＜加熱変形評価＞
絶縁性能評価はＩＳＯ６７２２５．８の高温圧力試験に準拠し、上記耐摩耗性評価同様に切り出したサンプルを用いて評価した。すなわち、１００℃の環境下で、サンプルを平置し、４時間、所定の荷重を上方から加えた後、耐電圧装置によって１ｋＶの電圧をサンプルの導体に印加したとき、絶縁が１分間保持された場合、十分な絶縁性能を有するとして「○」として、絶縁の保持が１分間未満だった場合を不十分であるとして「×」として、それぞれ評価した。

これらの評価結果を表２及び表３に併せて記載した。

これら表より、本発明に係るフラットケーブルは、耐摩耗性と耐低温性とを十分に確保しながら絶縁層の薄肉化が可能なフラットケーブルであることが理解される。

Claims

互いに離間されかつ平行配列された２本以上の導体の周囲に絶縁層が形成されてなるフラットケーブルにおいて、前記絶縁層が、
ＪＩＳＫ６７２３６．６に準拠した脆化温度が−４０℃以上−２５℃以下であり、
ＪＩＳＫ６２５３に準拠した硬度Ｄが３５以上５５以下であり、かつ、
ＪＩＳＫ６７２３６．５に準拠した加熱変形が１０％以下である
塩化ビニル系樹脂組成物により形成され、
前記塩化ビニル系樹脂組成物は、ベース樹脂であるポリ塩化ビニルに可塑剤および充填材が配合されたものであり、
前記充填材の添加量は、前記可塑剤の添加量１００に対し、１０以上３０以下であることを特徴とするフラットケーブル。
前記導体周囲の絶縁層の厚さが０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であり、
前記導体が単線または撚線でありかつ前記導体の断面積が０．０１ｍｍ²以上０．１３ｍｍ²以下であるか、または、
前記導体が平角導体であって、前記平角導体の幅が前記平角導体の厚さよりも大きく、前記平角導体の厚さが０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、かつ、前記平角導体の幅方向と前記フラットケーブルの幅方向とが一致して前記平角導体が配列されていることを特徴とする請求項１に記載のフラットケーブル。