CN104040645A - 电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电缆，其利用正割模量值表示电缆的绝缘树脂部分的柔软性，并且，改善了柔软性。电缆(10a)形成为利用含有阻燃剂的绝缘树脂(12)对截面积大于或等于20mm2的导体(11)的外周进行包覆，该导体(11)由基线直径大于或等于0.15mm而小于或等于0.5mm的基线构成，该电缆(10a)构成为电缆直径/导体直径为大于或等于1.15而小于或等于1.40，绝缘树脂(12)的正割模量为大于或等于10MPa而小于或等于50MPa。

Description

电缆
技术领域
本发明涉及一种在电气设备内或车辆内的配线等中使用的电缆。
背景技术
针对在电气设备内或车辆内的配线等中使用的电缆，提出了下述要求，即，必须具有在狭窄空间内的配线作业(处理)的容易性、和由弯曲半径的减小所带来的紧凑化，并具有优异的柔软性。例如，在专利文献1中公开了下述无卤素的汽车用绝缘电线，其将聚烯烃类树脂作为基体树脂，具有耐磨损性、阻燃性、柔软性。
专利文献1：日本特开2009－127040号公报
发明内容
电缆的柔软性由其弯曲刚性决定。电缆的弯曲刚性由电缆的导体部分和绝缘体部分的弯曲刚性之和设定。各自的弯曲刚性通过电缆构成体的杨氏模量E和电缆构成体的截面二阶矩的乘积表示。在汽车内的电源系统的电缆中，与导体部分的容积相比，绝缘体部分的容积更大，另外，位于外侧的绝缘体在弯曲时的变形比导体大。因此，对于该电缆的弯曲刚性来说，与导体部分的弯曲刚性相比，受绝缘体部分的弯曲刚性的影响更大。
另外，关于电缆的柔软性，例如如上述专利文献1公开所示，已知将包覆材料成型为规定尺寸的板状而作为试验片，在从相对于固定台凸出60mm的试验片的前端相距10mm的位置处悬挂20g的重量，将弯曲大于或等于15mm的试验片判定为具有柔软性的技术，但这并不具有普遍性。没有关于电缆的柔软性的统一的标准，关于柔软性的定义是不明确的。
本发明就是鉴于上述实际情况而提出的，其目的在于提供一种电缆，该电缆利用正割模量值表示电缆的绝缘树脂部分的柔软性，并且，改善了柔软性。
本发明所涉及的电缆形成为利用含有阻燃剂的绝缘树脂对截面积大于或等于20mm2的导体的外周进行包覆，该导体由基线直径大于或等于0.15mm而小于或等于0.5mm的基线构成，该电缆的特征在于，电缆直径/导体直径为大于或等于1.15而小于或等于1.40，所述绝缘树脂的正割模量为大于或等于10MPa而小于或等于50MPa。
另外，本发明所涉及的电缆形成为利用含有阻燃剂的绝缘树脂对截面积大于或等于20mm2的导体的外周进行包覆，在该绝缘树脂的外周配置屏蔽导体，并进一步利用绝缘树脂对该屏蔽导体的外周进行包覆，该电缆的特征在于，电缆直径/导体直径为大于或等于1.40而小于或等于1.77，所述屏蔽导体内侧及外侧的至少一方的绝缘树脂的正割模量为大于或等于10MPa而小于或等于50MPa。
在此，屏蔽导体的内侧和外侧的绝缘树脂可以为相同树脂。另外，正割模量大于或等于10MPa而小于或等于50MPa的所述绝缘树脂可以是烯烃和具有极性的共聚用单体的共聚物A，或者可以是该共聚物A、与烯烃和α烯烃的共聚物B的混合物，或者可以是包含具有极性的共聚用单体的烯烃类树脂，共聚用单体量为大于或等于23重量％。而且，绝缘树脂可以被交联。
发明的效果
根据本发明的电缆，能够确保目前所不具有的柔软性，能够使得在狭窄空间内的配线作业(处理)变得容易，实现由弯曲半径的减小等带来的紧凑化。
附图说明
图1是对本发明所涉及的电缆的概略进行说明的图。
图2是表示对电缆的柔软性进行测定的方法的图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明所涉及的电缆的概略进行说明。图1(A)示出利用绝缘体对导体进行绝缘的绝缘电线的例子，图1(B)示出在图1(A)所示的绝缘电线中配置有屏蔽导体的屏蔽电线的例子。此外，在图1中，10a表示绝缘电线，10b表示屏蔽电线，11表示中心导体，12、12’表示绝缘体，13表示屏蔽导体，14表示护套。
本发明所涉及的电缆，例如用在混合动力汽车或电动汽车内的电动机或逆变器等电源系统的配线中。
图1(A)的作为绝缘电线10a示出的电缆，是中心导体11(以下简称为导体)的导体截面积大于或等于20SQ(20mm2)，且其绝缘体12将聚烯烃类的树脂作为基体树脂而形成的电缆。
另外，图1(B)的作为屏蔽电线10b示出的电缆，是在图1(A)的绝缘电线10a的绝缘体12’的外侧配置通过编织或横向卷绕而形成的屏蔽导体13，并利用护套(也称为外皮)14包覆该屏蔽导体13的外侧而形成的电缆。
作为导体11，由单线或将多根基线绞合而成的绞合线形成，能够使用由铜、软铜、银、镀镍软铜、镀锡软铜等通常广泛使用的导体材料构成的导体。此外，在由绞合线形成的情况下，使用基线直径为0.18mm～0.5mm左右的基线。
另外，本发明所涉及的电缆，以在将导体11的外径设为D1，将绝缘体12、12’的外径设为D2，将护套14的外径设为D3时，绝缘体外径D2相对于导体外径D1的比(D2/D1)处于1.15～1.40的范围内，或者，护套外径D3相对于导体外径D1的比(D3/D1)处于1.40～1.77的范围内的电缆作为对象。
作为绝缘体12的基体树脂的聚烯烃类树脂，例如除了低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(L-LDPE)等以外，也能够使用为了赋予柔软性而向树脂中导入除了α-烯烃以外的其他具有极性的共聚用单体所形成的乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等共聚物。而且，如后述所示，向上述的基体树脂添加阻燃剂、防氧化剂或交联剂等添加剂后，在导体11的外周作为绝缘体12而挤出成型。
绝缘体12通过挤出成型以均匀的厚度包覆在导体11的外表面而进行电绝缘。另外，作为绝缘包覆层的绝缘体12，为了防止在温度较高的环境下受到外力时变形而导致电绝缘性降低等情况而提高其耐热变形性，在对导体外表面进行包覆后，利用电离放射线(γ线或电子束等)的照射或利用过氧化物交联、硅烷交联等化学交联而进行交联处理。此外，本发明的电缆可以进行交联也可以不进行交联，但优选通过交联提高抗拉力、耐热性。另外，通过进行交联，后述的正割模量上升几～几十％。
屏蔽电线10b的绝缘体12’或护套14中的某一个是与绝缘体12相同的树脂。也可以是绝缘体12’及护套14的双方均是与绝缘体12相同的树脂。绝缘体12’、护套14的成型与绝缘体12相同地进行挤出成型。可以在挤出成型后进行交联处理。
本发明是在上述的比较粗径的电缆中，通过将绝缘体12、12’及护套14中的至少一个的绝缘体部分的正割模量设为大于或等于10Pa而小于或等于50MPa，从而确保柔软性。由此，即使是导体尺寸较大的电缆，也能够使电缆具有柔软性和处理性。在此，将正割模量设为大于或等于10Pa的原因在于，如果设为比该值小，则在将电缆挤出后卷绕时引起变形，不形成规定的外径而外径尺寸不稳定。
作为绝缘体12、12’，在用作基体树脂的聚烯烃类树脂中，特别优选使用EEA。EEA由于包含在其中的丙烯酸乙酯(EA)而使结晶度减小，能够得到对于本用途优选的高柔软性，另外，EEA的热分解开始温度为300℃、较高，在聚烯烃类树脂中长期老化耐热性高，优选作为通电时会发热的电缆而长期使用。另外，在燃烧时易于形成碳化层，利用该碳化层遮挡氧气而阻碍燃烧，因此，减少阻燃剂的添加量，易于以低比重实现高阻燃性。此外，共聚物的含有率优选为大于或等于23重量％，如果低于该含有率，则结晶度增大、柔软性降低。另外，绝缘体可以是烯烃和具有极性的共聚用单体的共聚物，或者是该共聚物、与烯烃和α烯烃的共聚物的混合物。
表1例示出了用在电缆中的绝缘体12、12’或护套14的树脂材料和正割模量的关系，示出了全都是电子束交联的例子。例如，配比例1将共聚用单体含有率为33重量％的EVA作为基体树脂，相对于100重量份的该EVA，作为添加剂而添加55～110重量份。该添加剂例如阻燃剂为55重量份，防氧化剂为25重量份，润滑剂为1.5重量份，交联助剂为3重量份。另外，例如配比例5将共聚用单体含有率为19重量％的EVA和EP橡胶的混合物作为基体树脂，相对于40重量份的EVA、60重量份的EP橡胶的基体树脂，作为添加剂，阻燃剂为55重量份，防氧化剂为25重量份，润滑剂为1.5重量份，交联助剂为3重量份。而且，作为配比例1～8的绝缘材料，得到的正割模量为5～81MPa。
如表1所示，通常，共聚用单体的含有率越大，树脂材料越柔软，正割模量越小。例如，在配比例8中，将共聚用单体含有率为41重量％的EVA作为基体树脂，相对于重量份的该EVA100，作为添加剂，阻燃剂为55重量份，防氧化剂为25重量份，润滑剂为1.5重量份，交联助剂为3重量份，正割模量成为5MPa。但是，配比例8的树脂材料无法稳定地制造绝缘包覆层的外径，因此，在用于电缆中进行评价之前成为不适当的配比例。而且，为了在挤出包覆成型时不出现外径不稳定的情况，需要如上述所示使正割模量大于或等于10MPa。
【表1】
另外，本发明的电缆能够作为无卤素或者非无卤素电缆而构成。在无卤素的情况下，可以在阻燃材料中使用金属氢氧化物(氢氧化镁等)、氮类阻燃物、三氧化锑、磷类阻燃剂(红磷、磷酸酯)等，另外，在非无卤素的情况下，能够使用溴类阻燃剂。
表2示出本发明所涉及的电缆的一个例子和对比例，针对导体的截面积为大于或等于20SQ(20mm2)，并分别改变导体的基线直径、绝缘体12的厚度、或者护套14的厚度而形成的电缆，示出作为绝缘体12和护套14的树脂材料而使用表1所示的配比例的树脂材料所试制出的电缆(屏蔽电线)的柔软性(弯曲刚性)。
在表2中，编织体结构的上一行为锭数，下一行为每锭线数。另外，实施例1～6、实施例8以及对比例的导体为绞合结构，表的上一行的数值为每股的基线数，表的下一行的数值为股数。
此外，表2对下述电缆的弯曲刚性进行了评价，该电缆至少具有由基线直径大于或等于0.15mm而小于或等于0.5mm的基线构成且截面积大于或等于20mm2的导体、和含有阻燃剂并对该导体的外周进行包覆的绝缘树脂，绝缘体外径/导体直径为大于或等于1.15而小于或等于1.40。
【表2】
电缆的柔软性依照IEC60794-1-2Method17C，例如通过图2所示的方法进行判定。在固定面20和与该固定面20平行地配置的板21之间设置电缆10并弯曲180°，将电缆10的端部固定在固定面。电缆10的端部利用设置在固定面的固定部件11进行固定。在板上设置测力元件，对弯曲至弯曲半径成为50mm为止时的加载力进行测定而求出弯曲刚性(N·mm2)。试验在常温下进行。而且，关于实施例1～8以及对比例的电缆，在测定出的各弯曲刚性为小于或等于表3所示的各尺寸(导体的截面积SQ)的弯曲刚性的值的情况下，评价为该电缆是柔软的。例如，对于导体的截面积为40SQ(40mm2)的情况，在弯曲刚性小于或等于365×103N·mm2的情况下，评价为该电缆是柔软的。导体的截面积越小的电缆，越经常弯曲成小曲率而使用，从而要求更大的柔软性。而且，表3的值是针对图1(B)所示的屏蔽电线，根据经验值而求出的能够容易地进行弯曲伸长作业的柔软性的值。另外，关于图1(A)所示的绝缘电线，能够容易地进行弯曲伸长作业的柔软性如表4所示那样，本发明的绝缘电线的弯曲刚性小于或等于上述值。
【表3】
屏蔽电线的情况
SQ(mm2) 20 30 40 50 70
弯曲刚性(103N·mm2) 155 260 365 620 780
【表4】
绝缘电线的情况
SQ(mm2) 20 30 40 50 70
弯曲刚性(103N·mm2) 80 130 155 310 365
表2所示的从实施例1至实施例8以及对比例，针对尺寸(导体的截面积)从20SQ至70SQ为止的各种电缆，示出了使用绝缘体及护套的配比从配比例1至配比例7为止的绝缘材料而测量出弯曲刚性的例子。关于任一个实施例，弯曲刚性小于或等于表3所示的值，柔软性良好。而且，配比例1～6的绝缘材料的正割模量为10MPa～50MPa。但是，在将实施例8的电缆的绝缘材料从配比例2变更为配比例7的对比例的情况下，弯曲刚性增大而成为701×103N·mm2，大于表3所示的40SQ的值365×103N·mm2，在柔软性方面不佳。
根据以上说明，对于导体的截面积为大于或等于20SQ(20mm2)的电缆，如果将正割模量为10～50MPa的绝缘材料用在屏蔽导体的内侧及外侧中的至少一方，则能够得到柔软性良好的电缆。而且，通过改变基体树脂的共聚用单体含有率，或者进行交联，能够改变绝缘材料的正割模量，在绝缘树脂为含有具有极性的共聚用单体的聚烯烃类树脂的情况下，如果共聚用单体量为大于或等于23重量％，则即使将橡胶成分不混入基体树脂中，也能够得到正割模量为50MPa的树脂。
另外，根据表2的结果可知：着眼于绝缘体外径/导体外径的值，针对利用含有阻燃剂的绝缘树脂对截面积大于或等于20mm2的导体的外周进行包覆，电缆直径/导体直径为大于或等于1.15而小于或等于1.40的电缆，其中，该导体由基线直径大于或等于0.15mm而小于或等于0.5mm的基线构成，如果绝缘树脂的正割模量为大于或等于10MPa而小于或等于50MPa，则能够得到柔软性良好的电缆。
参照特定的实施方式对本发明详细地进行了说明，但只要不脱离本发明的主旨和范围，能够增加各种变更、修改，这对本领域技术人员来说是显而易见的。
工业实用性
根据本发明的电缆，能够确保目前所不具有的柔软性，能够使在狭窄空间内的配线作业(处理)变得容易，实现通过弯曲半径的减小等带来的紧凑化。
标号的说明
10a…绝缘电线，10b…屏蔽电线，11…中央导体(导体)，12、12’…绝缘体，13…屏蔽导体，14…护套，20…固定面，21…板，22…测力元件

Claims (7)

1.一种电缆，其形成为利用含有阻燃剂的绝缘树脂对截面积大于或等于20mm2的导体的外周进行包覆，该导体由基线直径大于或等于0.15mm而小于或等于0.5mm的基线构成，
该电缆的特征在于，
电缆直径/导体直径为大于或等于1.15而小于或等于1.40，
所述绝缘树脂的正割模量为大于或等于10MPa而小于或等于50MPa。
2.一种电缆，其形成为利用含有阻燃剂的绝缘树脂对截面积大于或等于20mm2的导体的外周进行包覆，在该绝缘树脂的外周配置屏蔽导体，并进一步利用绝缘树脂对该屏蔽导体的外周进行包覆，
该电缆的特征在于，
电缆直径/导体直径为大于或等于1.40而小于或等于1.77，
所述屏蔽导体内侧的绝缘树脂的正割模量为大于或等于10MPa而小于或等于50MPa。
3.根据权利要求2所述的电缆，其特征在于，
所述屏蔽导体内侧的绝缘树脂和所述屏蔽导体外侧的绝缘树脂为相同树脂。
4.一种电缆，其形成为利用含有阻燃剂的绝缘树脂对截面积大于或等于20mm2的导体的外周进行包覆，在该绝缘树脂的外周配置屏蔽导体，并进一步利用绝缘树脂对该屏蔽导体的外周进行包覆，
该电缆的特征在于，
电缆直径/导体直径为大于或等于1.40而小于或等于1.77，
所述屏蔽导体外侧的绝缘树脂的正割模量为大于或等于10MPa而小于或等于50MPa。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电缆，其特征在于，
正割模量大于或等于10MPa而小于或等于50MPa的所述绝缘树脂是烯烃和具有极性的共聚用单体的共聚物A，或者是该共聚物A、与烯烃和α烯烃的共聚物B的混合物。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电缆，其特征在于，
正割模量大于或等于10MPa而小于或等于50MPa的所述绝缘树脂是包含具有极性的共聚用单体的烯烃类树脂，共聚用单体量为大于或等于23重量％。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电缆，其特征在于，
所述绝缘树脂被交联。
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