CN109643592B

CN109643592B - 电缆

Info

Publication number: CN109643592B
Application number: CN201780050760.5A
Authority: CN
Inventors: 中尾俊朗; 古城健太; 池田笃; 辻纯一郎; 谏元伸幸; 井上雄太; 冈本治; 小林健太
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2017-08-28
Publication date: 2020-09-08
Anticipated expiration: 2037-08-28
Also published as: JP2018037153A; US20210296023A1; WO2018043392A1; CN109643592A

Abstract

提供一种电缆(100)，其通过提高内部绝缘芯(10)的强度、且减少内部绝缘芯(10)间的摩擦来抑制局部的弯曲，从而不易压弯断线。电缆(100)具备多个内部绝缘芯(10)，内部绝缘芯(10)用绝缘体(2)包覆由绞线构成的导体(1)，该绝缘体(2)具有比电线用的氯乙烯树脂高的拉伸弹性模量，且具有比电线用的氯乙烯树脂低的摩擦系数。

Description

电缆

技术领域

本发明涉及电缆，该电缆能够作为用于家电产品、普通充电器等的电源用途、控制用途的橡胶绝缘软线及橡胶绝缘软电缆利用，本发明尤其是涉及能够抑制压弯断线的发生的电缆。

背景技术

使用于家电产品、普通充电器、插电式混合动力车的车载充电用途等的橡胶绝缘软线及橡胶绝缘软电缆(以下仅称为电缆)一般如例如VCTF(乙烯绝缘软线)、VCT(乙烯绝缘软电缆)那样，由于包覆电缆的绝缘体使用廉价、容易加工且电气特性也稳定的氯乙烯树脂，从而被广泛使用。

以往，在这样的电缆中，为了满足处理的容易度而使用具有柔软性的原料。例如，如图4所示，吹风机200所使用的电缆202缠绕于吹风机主体201而进行保管，由于反复进行在使用时将电缆202拉拽出、反复进行电缆202向卷筒的卷绕和拉出，从而很多情况下电缆202产生扭转，内部绝缘芯压弯(弯曲)而断线。

由这样的压弯导致的断线也根据处理状况、苛刻使用的频率、弯曲半径、在弯曲时施加的力而不同，但是早的话不足两年就发生的情况也较多。由这样的压弯导致的断线是如下发生的现象。在电缆中，为了具有柔软性，内部绝缘芯通过使预定根数绞合而形成。因此，在缠绕电缆时，由于该绞合解开，从而已解开的内部绝缘芯成为其长度相对于电缆轴方向的长度剩余的状态。并且，在将电缆拉出时，剩余的内部绝缘芯成为局部地弯曲的状态(压弯)，导体在该压弯部分断线。

使用于家电产品、普通充电器、插电式混合动力车的普通充电用途等的电缆使用谁都能容易处理的、柔软性高的电缆。但是，在柔软性高的情况下，电缆容易弯曲，从而以较小的力、较少的使用次数就容易发生压弯现象，从而容易发生压弯断线。因此，期望实现能够抑制压弯断线的发生的电缆。

作为以抑制这样的压弯断线的发生为目的的现有的电缆，例如具有橡胶绝缘软电缆，其特征在于，具备：第1绝缘线芯，其构成为包括使多根线材绞合的第1导体、及由绝缘性的树脂材料形成且覆盖上述第1导体的外周侧的第1绝缘包覆层；多个第2绝缘线芯，其构成为包括使多根线材绞合的第2导体、及由绝缘性的树脂材料形成且覆盖上述第2导体的外周侧的第2绝缘包覆层，并且形成为比上述第1绝缘线芯的直径小的直径或者与其相等的直径；副线芯，其构成为包括第3绝缘包覆层，该第3绝缘包覆层由绝缘性的树脂材料形成，覆盖使上述多个第2绝缘线芯绞合的副绞线芯的外周侧；夹设物，其填充到使上述第1绝缘线芯和上述副线芯绞合的主绞线芯的间隙中；以及第4绝缘包覆层，其通过绝缘性的树脂材料形成，覆盖夹设有上述夹设物的上述主绞线芯外周侧，上述第3绝缘包覆层以充实式覆盖上述副绞线芯的外周侧，作为该第1绝缘包覆层的材质，具有可例示PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙烯)、交联PE(聚乙烯)等的材质(参照专利文献1)。

另外，例如，作为现有的电缆，具有使用交联性树脂组合物作为包覆材料的橡胶绝缘软电缆，该交联性树脂组合物通过对离子交联性聚氯乙烯100重量份配合填充材料5～80重量份、增塑剂30～120重量份而成，该离子交联性聚氯乙烯由氯乙烯和具有游离羧基的自由基聚合性不饱和羧酸的共聚物及离子交联剂形成(参照专利文献2)。

另外，例如，作为现有的电缆，也具有由线束及电缆用途的无卤阻燃性聚合物组合物制造的线束或者电缆的护套，该无卤阻燃性聚合物组合物含有：A.丙烯聚合物；B.热塑性弹性体(TPE)；以及C.含有哌嗪成分的膨胀性阻燃剂系(参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-110836号公报

专利文献2：日本特开2002-338765号公报

专利文献3：日本特开2015-212390号公报

发明内容

发明要解决的课题

现有的电缆如上述专利文献1及专利文献2那样主要使用如下电缆：其绝缘体、护套从高柔软性的观点考虑，使用如JIS C 3312所示的乙烯绝缘软电缆(VCT)那样的氯乙烯树脂。另外，如上述专利文献3那样重视柔软性、磨损性，使用无卤材料的电缆也部分地使用。但是，这样的现有的电缆柔软且容易处理的反面是，具有内部绝缘芯容易弯曲且容易压弯的课题。除此之外，因为氯乙烯树脂的摩擦系数高，所以有如下课题：内部绝缘芯彼此的摩擦大，在弯曲时不能顺利地运动，容易发生局部的弯曲而容易压弯。

本发明是鉴于这样的课题而完成的，提供如下电缆：通过使绝缘内部芯的强度提高、且减少绝缘内部芯间的摩擦来抑制局部的弯曲，从而不易压弯断线。

用于解决课题的方案

本发明人锐意研究的结果是，通过对电缆的包覆件的材质的选定、特性的最佳化进行反复试验，发现比以往作为电缆的包覆件使用的电线用的氯乙烯树脂更能抑制压弯断线的发生的新类型的优良的电缆。

即，本公开的电缆具备多个内部绝缘芯，该内部绝缘芯用绝缘体包覆由绞线构成的导体，上述绝缘体具有比电线用的氯乙烯树脂高的拉伸弹性模量，且具有比电线用的氯乙烯树脂低的摩擦系数。这样，本公开的电缆通过高拉伸弹性模量和低摩擦系数协同地作用，从而电缆的强度和弹性高度地并存，而且电缆中产生的摩擦也减少，可得到通过长达数千次以上的缠绕也不断线的高耐性，并且也兼备电缆折弯所需的力也减小的柔软性，从而也能够承受作业容易性和经过漫长岁月的弯曲使用。

另外，本公开的电缆根据需要，上述绝缘体的2.5％拉伸弹性模量为441MPa以上且800MPa以下。这样，本公开的电缆通过拉伸弹性模量最佳化，从而电缆的强度增加，即使通过长达数千次以上的缠绕也不断线的耐性提高，并且也兼备电缆折弯所需的力也减小的柔软性，从而也能够承受作业容易性和经过漫长岁月的弯曲使用。

另外，本公开的电缆根据需要，上述绝缘体具有比电线用的氯乙烯树脂高的弹性区域，该弹性区域为6.7％以上，上述绝缘体抑制压弯、断线的发生。这样，本公开的电缆的该弹性区域在抑制压弯、断线的发生的范围内最佳化，即使在使电缆弯曲时产生电缆弯曲内侧和外侧的周长差的情况下，通过电缆的柔软性(弹性)，也可发挥暂时伸长的绝缘体容易复原的高复原性。因此，本公开的电缆可抑制在电缆轴方向上内部绝缘芯比外部变长而产生剩余区域，可抑制压弯断线的发生，从而也能够承受经过漫长岁月的反复的折弯使用。

另外，本公开的电缆根据需要，内部绝缘芯间的静摩擦系数为0.43以下，且内部绝缘芯间的动摩擦系数为0.27以下，该电缆抑制压弯、断线的发生。这样，本公开的电缆通过内部绝缘芯间的摩擦程度保持为最佳，从而相对于局部的弯曲动作的耐久性提高，并且内部绝缘芯彼此的滑动容易性也能提高。因此，本公开的电缆即使对电缆进行数千次以上的缠绕，也可抑制压弯断线的发生，能够承受经过漫长岁月的反复的折弯使用。

附图说明

图1示出基于第1实施方式的电缆的剖视图的构成图(a)、及基于其他的实施方式的电缆的剖视图的构成图(b)。

图2示出实施例1的电缆的按2.5％拉伸弹性模量(MPa)的缠绕断线次数(次)的各实验结果。

图3(a)示出将实施例1的电缆的2.5％拉伸弹性模量和内部绝缘芯的静摩擦系数相乘得到的值作为强度指标(1)得到的结果，图3(b)示出将2.5％拉伸弹性模量和内部绝缘芯的动摩擦系数相乘得到的值作为强度指标(2)得到的结果，图3(c)示出按弹性区域(％)的缠绕断线次数的结果。

图4示出表示现有的电缆在吹风机中使用的状态的说明图。

具体实施方式

(第1实施方式)

按照图1(a)的构成图说明第1实施方式的电缆。

如图1(a)所示，第1实施方式的电缆100具备多个内部绝缘芯10，内部绝缘芯10用绝缘体2包覆由绞线构成的导体1，绝缘体2具有比电线用的氯乙烯树脂高的拉伸弹性模量，且具有比电线用的氯乙烯树脂低的摩擦系数。

另外，如图1(a)所示，第1实施方式的电缆100具有一根以上由导体1及绝缘体2构成的内部绝缘芯10(图中例示地示出三芯的电缆)，并具有护套101，护套101通过在将所需根数绞合的内部绝缘芯(绝缘芯)10的周围填充而成形。作为护套101的材料，只要为树脂制的材料就不作特别限定，从处理的容易度考虑优选使用聚氯乙烯(PVC)。

由绞线构成的导体1不作特别限定，能够使用各种金属线，例如能够使用铜线。

该绝缘体2的材质不作特别限定，从具有高强度的方面考虑，优选耐断线TPE(热塑性弹性体)。作为这样的耐断线TPE，能够使用烯烃类热塑性弹性体(TPO)、聚氨酯类热塑性弹性体(TPU)、酯类热塑性弹性体(TPEE)以及酰胺类热塑性弹性体(TPAE)等各种树脂。作为上述各种树脂，更具体地例如能够使用PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PA6(聚酰胺6)、PA11(聚酰胺11)、PA12(聚酰胺12)、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PBN(聚对苯二甲酸丁二酯)、PVDF(聚偏氟乙烯)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)、PTFE(聚四氟乙烯)、PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)、EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、EVA(乙烯-乙烯醇)或者PI(聚酰亚胺)，但是优选PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)。

另外，上述的拉伸弹性模量表示作为示出变形的容易度的材料物性值的弹性模量或者弹性系数(MPa)，是用JIS标准JIS K7127(拉伸弹性模量测定方法)测定的。例如，作为用作橡胶绝缘软电缆的特性的指标值之一，可举出拉伸整体的2.5％时测定的弹性模量(2.5％拉伸弹性模量)。

关于该绝缘体2的拉伸弹性模量，只要是比电线用的氯乙烯树脂高的拉伸弹性模量就不作特别限定，但更优选2.5％拉伸弹性模量为441MPa以上且800MPa以下。在该情况下，拉伸弹性模量最佳化，从而电缆100的强度增加，即使通过长达数千次以上的缠绕也不断线的耐性提高，并且也具备电缆100的折弯所需的力也减小的柔软性，从而也能够承受作业容易性和经过漫长岁月的弯曲使用。

另外，在2.5％拉伸弹性模量小于441MPa的情况下，成为强度弱的倾向，有强度不足以能够承受10年以上的使用的倾向。另外，在2.5％拉伸弹性模量高于800MPa的情况下，使电缆100弯曲时所需的力变大，从而有在实用上难以容易地使用的倾向。

另外，上述的摩擦系数包括静摩擦系数及动摩擦系数。所谓静摩擦系数是决定静止状态的物体开始运动的瞬间的最大摩擦力的比例常数。所谓动摩擦系数是决定以一定速度运动的物体受到的摩擦力的比例常数。

关于该绝缘体2的摩擦系数，只要是比电线用的氯乙烯树脂低的摩擦系数就不作特别限定，但优选内部绝缘芯10间的静摩擦系数为0.43以下，且内部绝缘芯10间的动摩擦系数为0.27以下，在可抑制压弯、断线的发生的范围内。在该情况下，电缆100的内部绝缘芯10间的摩擦程度保持得最佳，即使对电缆100进行数千次以上的缠绕，也可抑制压弯断线的发生，从而能够承受经过漫长岁月的反复的折弯使用。

作为其他的电缆100的特性，一般包括在电缆100伸长后具有弹性复原力的区域(弹性区域)和不具有弹性复原力的区域(非弹性区域)。

在这方面，关于该绝缘体2的弹性区域不作特别限定。更优选的是，绝缘体2具有比电线用的氯乙烯树脂高的弹性区域，该弹性区域为6.7％以上，在抑制压弯、断线的发生的范围内。在该情况下，弹性区域在抑制压弯、断线的发生的范围内最佳化，即使在使电缆100弯曲时产生电缆弯曲内侧和外侧的周长差的情况下，通过电缆100的柔软性(弹性)，也可发挥暂时伸长的绝缘体2容易复原的高复原性。因此，在该情况下，可抑制在电缆轴方向上内部绝缘芯10比外部变长而产生剩余区域，可抑制压弯断线的发生，也能够承受经过漫长岁月的反复的折弯使用。

另外，本实施方式的电缆100只要由具备多个内部绝缘芯10的电缆构成，且内部绝缘芯10用绝缘体2包覆由绞线构成的导体1，其对象、种类就不作特别限定。电缆100例如也能够用作使多根电线成束而形成的线束电缆。另外，电缆100因为也不取决于例如电缆端部的形状，所以也能够用作在电缆端部安装有连接器的电缆(带连接器的电缆)，该连接器为了在电路、光通信中连接布线而使用。在该情况下，通过使用连接器从而可实现电缆100的简单的装卸。无论在上述的哪种情况下，通过由本实施方式的电缆100发挥的高强度及耐久性，都能够比以往更加抑制由于反复使用导致的劣化。另外，通过将本实施方式的电缆100适用于带连接器的电缆，从而能够抑制将电缆100缠绕于连接器进行保管，从而能够抑制断线的发生。也就是说，即使是如存在连接器这样的缠绕对象那样的容易发生电缆100的缠绕的状况，也能够抑制断线的发生。

(其他的实施方式)

另外，作为其他的实施方式的电缆100，如图1(b)所示，在与上述的第1实施方式相同的构成中，也能够进一步在内部绝缘芯10的周围填充夹设物102，并进一步在护套101的内部具备按压带103，按压带103按压该夹设物102的周围并卷绕。

作为夹设物102，有填充聚丙烯(PP)、黄麻、纸等的情况、和用被称为夹设护套的结构将导体1及绝缘体2的外表面的周围包围而包覆地使用的情况。作为构成夹设物102的夹设护套的材料，只要为树脂制的材料就不作特别限定，例如能够使用热塑性聚氨酯(TPU)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯、四氟乙烯、氨基甲酸酯。作为构成夹设护套的材料，从高强度、高弹性的方面考虑，优选使用氨基甲酸酯。在该情况下，进一步能够获得2倍以上的耐久性。

按压带103只要是树脂制的带就不作特别限定，例如能够使用PET制带。按压带103与夹设物102一起以使导体1及绝缘体2绞合的方式按压卷绕地使用。能够在该按压带103的外表面上通过包覆而将护套101成形。

通过这样使按压带103包含于内部的构成，电缆100的内部的强度及弹性模量进一步加强，从而电缆100能够进一步提高耐久性。

以下示出实施例。上述电缆并不被本实施例限制。

(实施例1)

实施例的电缆具有：由导体、绝缘体构成的三根内部绝缘芯；和使这三根内部绝缘芯绞合后成形的护套。作为绝缘体，使用作为耐断线TPE(热塑性弹性体)的PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、PE(电线用PE)、XLPE(电线用PE)。均使用绝缘体的2.5％拉伸弹性模量为441MPa以上且800MPa以下的材料。

实施如下缠绕试验：在为了试验加速而具有电缆外径的1.5倍的直径的心轴上缠绕电缆，求出反复拉出时的压弯断线发生次数。将缠绕试验结果(3×2mm²)在以下的表中示出。另外，关于本实施例的电缆，将按2.5％拉伸弹性模量(MPa)的缠绕断线次数(次)的各实验结果在图2中示出。另外，在以下的表中，作为比较例，也一起示出绝缘体为电线用PVC的情况的结果。

[表1]

从得到的结果可确认如下：本实施例的电缆兼备高强度和耐久性，特别是在将绝缘体的材质作为耐断线TPE(热塑性弹性体)的情况下，具有绝对优良的耐久性。

一般，在苛刻的弯曲等的使用条件下，实际上早的不满两年就发生压弯断线。因此，当以将寿命延长效果设为5倍以上，具有即使苛刻的使用也使电缆寿命为10年以上的耐性为前提考虑时，需要若一天缠绕、拉出两次则以7,300次以上的缠绕也不断线的耐性。

根据上述得到的结果可确认如下：本实施例的电缆由于2.5％拉伸断线率具有441MPa以上，从而能承受10年以上的使用。另外，示出如下：本实施例的电缆因为能承受弯曲使用的2.5％拉伸弹性模量的上限值为800MPa以下，所以可避免由于在2.5％拉伸弹性模量高于800MPa的情况下使电缆弯曲时所需的力变大而不能容易地使用。

另外，已确认与绝缘体的滑动特性的协同作用。即，将2.5％拉伸弹性模量和内部绝缘芯的静摩擦系数相乘得到的值作为强度指标(1)，将2.5％拉伸弹性模量和内部绝缘芯的动摩擦系数相乘得到的值作为强度指标(2)得到的结果分别在图3(a)及图3(b)中示出。从得到的结果可确认如下：通过将内部绝缘芯间的静摩擦系数设为0.43以下，将内部绝缘芯间的动摩擦系数设为0.27以下，从而通过绝缘体的强度、弹性提高且摩擦减少，而成为具有比现有电缆高的耐压弯断线性的电缆，能承受10年以上的使用。

一般，在使电缆弯曲的情况下，在电缆弯曲内侧和外侧具有周长差，因此内侧被压缩而外侧伸长的力起作用，电缆弯曲半径大大影响压弯断线。因此，电缆被设定容许弯曲半径，并设为橡胶绝缘软电缆的容许弯曲半径＝电缆外径的4倍。

例如，在将一般多次使用的乙烯绝缘软电缆VCT3心×2mm ²弯曲为外径的4倍时，当忽视绞合的伸缩时，则理论上电缆外侧部的绝缘会伸长7.8％。在实际使用时，由于绞合导致的伸缩、紧固、开放，绝缘体的伸长会小于理论值，但是绝缘体因为由弯曲引起的周长差而伸长，当绝缘体的断线区域不为该伸长以上时则伸长不返回，内部绝缘芯在电缆轴方向上变长而剩余，因此容易发生压弯断线。但是，通过上述的表1中示出的结果及图3(c)所示的按弹性区域(％)的缠绕断线次数的结果，示出绝缘体的弹性区域为6.7％以上、缠绕断线次数为7,300次以上的耐久性，所以可确认如下：在本实施方式的、特别是使用耐断线TPE的电缆中，因为绝缘体的弹性区域为6.7％以上，所以能承受10年以上的使用。

Claims

1.一种电缆，构成在家电产品、普通充电器或者车载充电器所使用的橡胶绝缘软电缆或橡胶绝缘软线，

所述电缆具备多个内部绝缘芯，该内部绝缘芯用绝缘体包覆由绞线构成的导体，

上述绝缘体的用JIS标准JIS K7127(拉伸弹性模量测定方法)测定的2.5％拉伸弹性模量为441MPa以上且800MPa以下，

上述绝缘体的弹性区域为6.7％以上，

上述内部绝缘芯间的静摩擦系数为0.43以下，且上述内部绝缘芯间的动摩擦系数为0.27以下，

在电缆端部存在连接器。

2.根据权利要求1所述的电缆，其中，

上述绝缘体由热塑性弹性体构成。

3.根据权利要求2所述的电缆，其中，

上述热塑性弹性体由选自由烯烃类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、酯类热塑性弹性体以及酰胺类热塑性弹性体组成的组中的至少一种构成。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电缆，其中，

上述绝缘体由聚对苯二甲酸丁二醇酯构成。