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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrokabel mit einem Kabelschuh, das ein isoliertes Elektrokabel und einen an dessen Endabschnitt vorgesehenen metallischen Kabelschuh umfasst, sowie ein Verfahren zum Produzieren des Elektrokabels mit Kabelschuh.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Bei Kabelbäumen bzw. Kabelsträngen zur Anbringung in Autos wird seit einiger Zeit für Elektrokabel mit Kabelschuh, die ein isoliertes Elektrokabel und einen an dessen Endabschnitt vorgesehenen metallischen Kabelschuh umfassen, eine bessere Wasserbeständigkeit verlangt. Wasserfeste Elektrokabel mit Kabelschuh weisen einen wasserdichten Kunststoffabschnitt auf, der einen wasserdichten Bereich am Endabschnitt abdeckt. Im Folgenden werden Elektrokabel mit Kabelschuh, die einen wasserdichten Kunststoffabschnitt aufweisen, als „wasserdichte Elektrokabel mit Kabelschuh” bezeichnet.
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Der wasserdichte Kunststoffabschnitt ist aus einem Kunstharzwerkstoff hergestellt und wird durch ein Insert-Molding-Spritzgussverfahren ausgebildet, wobei als Einsatzabschnitt ein geschützter Bereich verwendet wird, der einen Bereich umfasst, welcher zwischen einem Isolationsmantel am Endabschnitt des isolierten Elektrokabels und einem Abschnitt liegt, in dem der metallische Kabelschuh mit einer Kernader verbunden wird, so dass der geschützte Bereich abgedeckt wird.
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Weiterhin wird bei einem Prozess zum Herstellen des wasserdichten Elektrokabels vor dem Insert-Molding des wasserdichten Kunststoffabschnitts auf dem gesamten Umfang der Oberfläche des Isolationsmantels am Endabschnitt des isolierten Elektrokabels ein Klebstoff aufgebracht. Dieser Klebstoff bildet eine Klebeschicht, die den Isolationsmantel und den wasserdichten Kunststoffabschnitt verklebt und dabei einen Spalt zwischen dem Isolationsmantel und dem wasserdichten Kunststoffabschnitt schließt. Diese Klebeschicht dient auch als wasserabweisender Abschnitt, der das Eindringen von Wasser verhindert.
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Bei dem wasserdichten Elektrokabel mit Kabelschuh weist der Isolationsmantel einen anderen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf als der wasserdichte Kunststoffabschnitt, und daher muss die Klebeschicht Elastizität aufweisen, damit sie mit dem Unterschied zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Isolationsmantel und wasserdichtem Kunststoffabschnitt zurechtkommt. Im Allgemeinen kommt als Werkstoff für einen Klebstoff, der als wasserabweisendes Mittel dient, ein wasserfestes und elastisches Klebeharz auf Silikon- oder Gummibasis zum Einsatz.
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Wenn allerdings das isolierte Elektrokabel einen Isolationsmantel aus einem Kunststoff auf Polyolefinbasis, bei dem es sich um ein Kunststoff auf Olefinbasis handelt, aufweist, kann die Verwendung einer Klebeschicht aus einem Kunststoff auf Silikon- oder Gummibasis zu schlechten Hafteigenschaften (schlechten wasserabweisenden Eigenschaften) zwischen Isolationsmantel und wasserdichtem Kunststoffabschnitt führen. Daher dringt Wasser leicht in den Abschnitt ein, in dem die Kernader und der metallische Kabelschuh miteinander verbunden sind, was in der Kernader und dem Bereich, mit dem der metallische Kabelschuh verbunden ist, zu Korrosion und Kontaktversagen führt.
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Andererseits zeigt Patentdokument Nr. 1, dass bei dem Prozess zum Herstellen des wasserdichten Elektrokabels mit Kabelschuh ein Haftvermögen zwischen dem Isolationsmantel aus Kunststoff auf Olefinbasis und dem Klebstoff verbessert wird, wenn eine Behandlung des Isolationsmantels des isolierten Elektrokabels mit Koronaentladung oder Plasmaentladung erfolgt.
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Das Patentdokument 2 offenbart ein Elektrokabel miteinem Verbinder, der an einem Endabschnitt durch eine Klebeschicht und durch einen abdichtenden Kunststoffabschnitt, der Nylon umfasst, gegenüber öligen Fluiden geschützt wird.
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Das Patentdokument 3 offenbart eine druckwasserdichte Steckverbindung für elektrische Kabel, insbesondere für mit Polyolefin isolierte Kabel.
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Das Patentdokument 4 offenbart eine Harzabdichtungsfolie mit einer Harzklebeschicht, die insbesondere ein Ethylencopolymer mit Glycidmethacrylat umfasst.
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Das Patentdokument 5 offenbart ein Elektrokabel mit einem Verbinder, der an einem Endabschnitt durch einen Schutzabschnitt aus Kunststoff und durch eine Klebeschicht geschützt wird.
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Das Patentdokument 6 offenbart eine druckwasserdichte Isolierung einer Spleißstelle von dünnen, mit Thermoplasten, insbesondere Polyolefinen, isolierten elektrischen Leitungen.
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Ferner offenbart das Patentdokument 7 eine aushärtbare Zusammensetzung, die ausgehärtet ein breites Elastizitätsspektrum aufweist und eine gute Wetterfestigkeit hat.
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VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
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PATENTDOKUMENTE
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- Patentdokument Nr. 1: JP 2006-123458A
- Patentdokument Nr. 2: JP 2003-234144 A
- Patentdokument Nr. 3: DE 2 317 700 A
- Patentdokument Nr. 4: US 2011/0045287 A1
- Patentdokument Nr. 5: JP 2003-272729 A
- Patentdokument Nr. 6: DE 16 90 337 A
- Patentdokument Nr. 7: US 2009/0192265 A1
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
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Die Behandlung mit Koronaentladung oder Plasmaentladung beim Herstellen des Elektrokabels mit Kabelschuh steigert jedoch die Anzahl der Mannstunden und erfordert die Nutzung teurer Anlagen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, die wasserabweisenden Eigenschaften eines Abschnitts zwischen einem Isolationsmantel aus einem Kunststoff auf Polyolefinbasis und einem wasserdichten Kunststoffabschnitt bei einem Elektrokabel mit Kabelschuh zu verbessern, das den wasserdichten Kunststoffabschnitt aufweist, der den Abschnitt umschließt, in dem ein isoliertes Elektrokabel und ein metallischer Kabelschuh miteinander verbunden sind, ohne dabei die Anzahl an Mannstunden und Anlagen zu erhöhen.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
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Das Elektrokabel mit Kabelschuh gemäß der vorliegenden Erfindung weist die nachstehend beschriebenen Elemente auf.
- 1. Das erste Element ist ein isoliertes Elektrokabel, das eine leitende Kernader und einen Isolationsmantel aus Kunststoff auf Polyolefinbasis aufweist, welcher einen Umfang der Kernader umschließt.
- 2. Das zweite Element ist ein metallischer Kabelschuh, der an einem Endabschnitt des isolierten Elektrokabels elektrisch mit der Kernader verbunden ist.
- 3. Das dritte Element ist eine Klebeschicht, die eine Mischung aus einem Copolymer von Ethylen und Glycidylmethacrylat (2,3-Epoxypropylmethacrylat) und einem Vulkanisiermittel auf Phenolbasis umfasst und über einen gesamten Umfang einer Oberfläche des Isolationsmantels an einem Endabschnitt des Elektrokabels ausgebildet ist.
- 4. Das vierte Element ist ein wasserdichter Kunststoffabschnitt, der aromatisches Nylon umfasst und durch ein Insert-Molding-Spritzgussverfahren (Insert-Molding) ausgebildet wird, wobei als Einsatzabschnitt ein geschützter Bereich benutzt wird, der einen Bereich mindestens zwischen einem Abschnitt des isolierten Elektrokabels, in dem die Klebeschicht ausgebildet ist, und einem Abschnitt umfasst, in dem der metallische Kabelschuh mit der Kernader verbunden ist, so dass der wasserdichte Kunststoffabschnitt den geschützten Bereich bedeckt.
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Bei dem Elektrokabel mit Kabelschuh gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Klebeschicht vorzugsweise aus einem Werkstoff hergestellt, bei welchem eine Dehnungsrate bei einer Umgebungstemperatur von –40°C bei Prüfung gemäß JIS K6251 mindestens 104,7% beträgt.
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Außerdem beträgt bei dem Elektrokabel mit Kabelschuh gemäß der vorliegenden Erfindung die Haftfestigkeit des Isolationsmantels und der Klebeschicht vorzugsweise 183 kPa oder mehr bei einer Umgebungstemperatur von 150°C bei Prüfung gemäß JIS K6850.
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Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung als Erfindung eines Verfahrens zum Produzieren des Elektrokabels mit Kabelschuh gemäß der vorliegenden Erfindung interpretiert werden. Das heißt, ein bevorzugtes Verfahren zum Produzieren des Elektrokabels mit Kabelschuh gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die nachstehend beschriebenen Schritte.
- 1. Der erste Schritt ist ein Folienumwickelungsschritt, bei welchem eine Klebefolie, bei der es sich um einen Klebstoff in Form einer Folie handelt, die eine Mischung aus einem Copolymer von Ethylen und Glycidylmethacrylat und einem Vulkanisiermittel auf Phenolbasis umfasst, um den gesamten Umfang einer Oberfläche des Isolationsmantels an einem Endabschnitt des isolierten Elektrokabels gewickelt wird.
- 2. Der zweite Schritt ist ein Klebeschritt, bei welchem die Klebefolie, die um den Endabschnitt des isolierten Elektrokabels gewickelt ist, durch Erhitzen mit dem Isolationsmantel des isolierten Elektrokabels verklebt wird.
- 3. Der dritte Schritt ist ein Insert-Molding-Spritzgussschritt, bei welchem aus einem Harzwerkstoff, der aromatisches Nylon umfasst, durch Insert-Molding unter Verwendung des geschützten Bereichs des isolierten Elektrokabels als Einsatzabschnitt der wasserdichte Kunststoffabschnitt geformt wird, der eine Form aufweist, die den geschützten Bereich bedeckt.
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EFFEKT DER ERFINDUNG
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Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die wasserabweisenden Eigenschaften eines Abschnitts zwischen einem Isolationsmantel aus einem Kunststoff auf Polyolefinbasis und einem wasserdichten Kunststoffabschnitt bei einem Elektrokabel mit Kabelschuh zu verbessern, das den wasserdichten Kunststoffabschnitt aufweist, der den Abschnitt umschließt, in dem ein isoliertes Elektrokabel und ein metallischer Kabelschuh miteinander verbunden sind.
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Ferner ist es mit dem Produktionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, wie nachstehend beschrieben, möglich, die Vorlaufzeit für das Produzieren des Elektrokabels mit Kabelschuh gemäß der vorliegenden Erfindung deutlich zu verkürzen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Elektrokabels 1 mit Kabelschuh gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt eine schematische Ansicht, die eine Verfahrensweise zum Produzieren des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh zeigt.
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3 ist eine schematische Ansicht, die ein Prüfverfahren zum Evaluieren der Dichtigkeitseigenschaften des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh zeigt.
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4 ist eine Zeichnung, die die Prüfergebnisse bezüglich der Dichtigkeitseigenschaften des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh zeigt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die nachstehenden Ausführungsformen sind lediglich konkrete Beispiele für die vorliegende Erfindung und sollen den technischen Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.
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Ausführungsformen
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Zunächst wird anhand von 1 eine Anordnung eines Elektrokabels 1 mit Kabelschuh gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das Elektrokabel 1 mit Kabelschuh ein isoliertes Elektrokabel 10, einen metallischen Kabelschuh 20, eine Klebeschicht 30 und einen wasserdichten Kunststoffabschnitt 40.
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Das isolierte Elektrokabel 10, weist eine leitende Kernader 11 und einen Isolationsmantel 12 aus Kunststoff auf Polyolefinbasis auf, welcher den Umfang der Kernader 11 umschließt. Bei dem isolierten Elektrokabel 10 steht der Endabschnitt der Kernader 11 über den Endabschnitt des Isolationsmantels 12 über.
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Die Kernader 11 ist aus einem metallischen Werkstoff wie Kupfer, Kupferlegierung oder Aluminiumlegierung hergestellt. Andererseits ist der Isolationsmantel 12 aus einem Kunststoff auf Polyolefinbasis wie etwa aus vernetztem Polyethylen oder vernetztem Polypropylen hergestellt.
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Der metallische Kabelschuh 20 ist an dem Endabschnitt des isolierten Elektrokabels 10 elektrisch mit der Kernader 11 verbunden. Der metallische Kabelschuh 20 ist ein Anschlussstück aus einem metallischen Werkstoff wie Kupfer oder Kupferlegierung. Der metallische Kabelschuh 20 ist ein Abschnitt, der mit einem Verbindungsgegenstück wie etwa einer Sammelschiene, einem Anschluss einer elektrischen Einrichtung oder einem Kabelschuh eines weiteren Elektrokabels mit Kabelschuh verbunden wird. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist der metallische Kabelschuh 20 ein plattenförmiger Kabelschuh, der mit einem Durchgangsloch versehen ist, in welches eine Schraube eingeführt wird. Jedoch ist vorstellbar, dass der metallische Kabelschuh 20 eine andere Form wie etwa eine Plattenform ohne Durchgangsloch oder eine Stabform aufweist.
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Der metallische Kabelschuh 20 wird zum Beispiel durch Ultraschallschweißen oder dergleichen im Endabschnitt des isolierten Elektrokabels 10 an der Kernader 11 befestigt. Wenn alternativ hierzu der metallische Kabelschuh 20 ein Quetschanschluss ist, bei welchem Quetschabschnitte zum Crimpen (Quetschverbinden) an die Kernader 11 des isolierten Elektrokabels 10 und an den Isolationsmantel 12 ausgebildet sind, wird der metallische Kabelschuh 20 auf den Endabschnitt des isolierten Elektrokabels 10 gecrimpt (quetschverbunden) und daran fixiert.
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Die Klebeschicht 30 ist eine Schicht aus einem Klebstoff, die über den gesamten Umfang der Fläche des Isolationsmantels 12 am Endabschnitt des isolierten Elektrokabels 10 ausgebildet ist. Die Klebeschicht 30 klebt die Außenfläche des Isolationsmantels 12 an die Innenoberfläche des wasserdichten Kunststoffabschnitts 40 und schließt den Zwischenraum dazwischen.
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Der wasserdichte Kunststoffabschnitt 40 ist ein Kunststoffelement, das durch Insert-Molding unter Verwendung eines vorbestimmten geschützten Bereichs am Endabschnitt des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh als Einsatzabschnitt ausgebildet wird, so dass er den geschützten Bereich bedeckt. Der geschützte Bereich umfasst einen Bereich mindestens zwischen einem Abschnitt, in dem die Klebeschicht 30 in dem isolierten Elektrokabel 10 ausgebildet ist, und einem Abschnitt 21, wo der metallische Kabelschuhe 20 mit der Kernader 11 verbunden ist.
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Ein Merkmal des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh ist die Kombination aus Werkstoffen für die Klebeschicht 30 und den wasserdichten Kunststoffabschnitt 40, die an dem Isolationsmantel 12 aus Kunststoff auf Polyolefinbasis anliegen. Das heißt, bei dem Elektrodraht 1 mit Kabelschuh ist die Klebeschicht 30 eine Schicht aus einem Klebstoff, der eine Mischung aus einem Copolymer von Ethylen und Glycidylmethacrylat und einem Vulkanisiermittel auf Phenolbasis umfasst. Weiterhin ist der wasserdichte Kunststoffabschnitt 40 ein Kunststoffelement, das aromatisches Nylon umfasst. In der nachfolgenden Beschreibung werden Copolymere von Ethylen und Glycidylmethacrylat als „ET-GMA-Copolymere” bezeichnet.
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In der Kunststoffmischung (dem Klebstoff), die ein Grundstoff für die Klebeschicht 30 ist, dient das Vulkanisiermittel auf Phenolbasis als Vernetzungsmittel. Das Vulkanisiermittel auf Phenolbasis kann ein Phenolharz vom Novolaktyp oder ein Phenolharz vom Resoltyp sein. Es sei angemerkt, dass, falls ein Phenolharz vom Novolaktyp verwendet wird, eine Vernetzungsreaktion fortschreitet, wenn das Phenolharz vom Novolaktyp zusammen mit einem Vulkanisiermittel erhitzt wird, und das Harz wird dreidimensional vernetzt und vulkanisiert. Wenn andererseits ein Phenolharz vom Phenoltyp verwendet wird, schreitet eine Vernetzungsreaktion fort, wenn das Phenolharz vom Resoltyp alleine erhitzt wird, und das Harz wird dreidimensional vernetzt und vulkanisiert.
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Darüber hinaus ist bei der Harzmischung (dem Klebstoff), die als Grundstoff für die Klebeschicht 30 dient, das Glycidylmethacrylat, das in dem ET-GMA-Copolymer enthalten ist, ein bifunktionales Monomer mit einer Acrylgruppe und einer Epoxidgruppe. Wenn das ET-GMA-Copolymer darin enthalten ist, werden Effekte wie die Verbesserung der Hitzebeständigkeit und die Verbesserung der Ölfestigkeit erzielt.
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Verfahren zum Herstellen des elektrischen Drahts 1 mit Kabelschuh
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Als Nächstes wird ein Verfahren zum Produzieren des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh anhand von 2 beschrieben. Es sei angemerkt, dass 2 eine schematische Ansicht zeigt, die eine Verfahrensweise zum Produzieren des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh zeigt.
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Bei dem Verfahren zum Produzieren des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh erfolgt zunächst ein Kabelschuhverbindungsschritt. Der Kabelschuhverbindungsschritt ist ein Schritt, bei dem der metallische Kabelschuh 20 durch Schweißen oder Crimpen (Quetschverbinden) an dem Endabschnitt des isolierten Elektrokabels 10 angebracht wird. Dadurch werden, wie in 2(a) gezeigt, die Kernader 11 des isolierten Elektrodrahts 10 und der metallische Kabelschuh 20 einstückig und elektrisch miteinander verbunden.
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Es sei angemerkt, dass in 2(a) der metallische Kabelschuh 20, der noch nicht mit dem isolierten Elektrokabel 10 verbunden ist, durch gepunktpunktstrichelte Linien angezeigt ist.
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Als Nächstes erfolgt, wie in 2(b) gezeigt ist, ein Folienumwickelungsschritt. Der Folienumwickelungsschritt ist ein Schritt, bei welchem eine Klebefolie 30S, bei der es sich um einen Klebstoff in Form einer Folie handelt, um den gesamten Umfang des Isolationsmantels 12 an dem Endabschnitt des isolierten Elektrokabels 10 gewickelt wird. Hierbei ist die Klebefolie 30S ein Klebstoff in Form einer Folie, die eine Mischung aus einem ET-GMA-Copolymer und einem Vulkanisiermittel auf Phenolbasis umfasst. Die Klebefolie 30S ist mit einer Dicke von zum Beispiel ca. einigen zehn bis einigen Hundert Mikrometern ausgebildet.
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Es sei angemerkt, dass in 2(b) die Klebefolie 30S, die noch nicht um das isolierte Elektrokabel 10 gewickelt ist, durch gepunktpunktstrichelte Linien angezeigt ist.
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Bei dem Folienumwickelungsschritt wird ein um den Isolationsmantel 12 gewickelter Endabschnitt der Klebefolie 30S durch Erhitzen mit einem heißen Metallelement oder dergleichen vorübergehend an anderen Abschnitten der Klebefolie 30S fixiert. Dadurch wird die Klebefolie 30S in ringförmige Gestalt gehalten, wenn sie um den Isolationsmantel 12 gelegt ist. Die Klebeschicht 30S, die als Basis für die Klebeschicht 30 dient, umfasst thermoplastisches Kunstharz und ist ein sogenannter Schmelzklebstoff.
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Als Nächstes erfolgt, wie in 2c) gezeigt ist, ein Klebeschritt. Der Klebeschritt ist ein Schritt, bei welchem die Klebefolie 30S, die um den Endabschnitt des isolierten Elektrokabels 10 gewickelt ist, durch Erhitzen mittels einer Heizvorrichtung 51 mit dem Isolationsmantel 12 des isolierten Elektrokabels 10 verklebt wird. Dadurch wird auf der Oberfläche des Isolationsmantels 12 am Endabschnitt des isolierten Elektrokabels 10 die Klebeschicht 30 ausgebildet, die die Mischung aus dem ET-GMA-Copolymer und dem Vulkanisiermittel auf Phenolbasis umfasst.
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Wenn die Klebefolie 30S benutzt wird, werden ein Auftragungsschritt, bei welchem ein Klebstoff, der mit einem flüchtigen Lösungsmittel verdünnt ist, auf die Oberfläche des Isolationsmantels 12 aufgetragen wird, sowie ein Trocknungsschritt, bei welchem das Lösungsmittel verflüchtigt wird, nicht benötigt. Im Allgemeinen dauert es bei dem Trocknungsschritt lange, bis sich das Lösungsmittel vollständig verflüchtigt hat. Demgemäß wird durch Weglassen des Trocknungsschritts die Durchlaufzeit für das Produzieren des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh erheblich verkürzt.
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Als Nächstes erfolgt, wie in 2 d) gezeigt ist, ein Insert-Molding-Spritzgussschritt. Bei dem Insert-Molding-Spritzgussschritt handelt es sich um einen Schritt, bei welchem aus einem Kunststoffwerkstoff 40P, der aromatisches Nylon in einem geschmolzenen Zustand umfasst, durch Insert-Molding unter Verwendung des geschützten Bereichs des isolierten Elektrokabels 10 als Einsatzabschnitt der wasserdichte Kunststoffabschnitt 40 geformt wird, der eine Form aufweist, die den geschützten Bereich des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh bedeckt.
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Bei dem Insert-Molding-Spritzgussschritt wird der geschützte Bereich des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh an einer vorbestimmten Position in einer Kokille 52 zum Formen des wasserdichten Kunststoffabschnitts 40 angeordnet. Anschließend wird der Kunststoffwerkstoff 40P, der aromatisches Nylon in einem geschmolzenen Zustand umfasst, von einer Kunststoffzufuhrvorrichtung 53 in die Kokille 52 eingespritzt. Dadurch wird der wasserdichte Kunststoffabschnitt 40, der aromatisches Nylon umfasst, in eine Form geformt, die den geschützten Bereich in dem Elektrokabel 1 mit Kabelschuh bedeckt.
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Es sei angemerkt, dass die in 2d) gezeigte Zeichnung der Kokille 52 eine Querschnittsansicht der Kokille 52 ist.
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Die Klebeschicht 30, die vor dem Insert-Molding ausgehärtet ist, wird durch die Wärme des geschmolzenen Kunststoffes beim Insert-Molding vorübergehend erweicht und an den geformten wasserdichten Kunststoffabschnitt 40 geschweißt. Dadurch wird der an den Isolationsmantel 12 des isolierten Elektrokabels 10 mit der Klebeschicht 30 geklebte wasserdichte Kunststoffabschnitt 40 ausgebildet.
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Übrigens ist es wichtig, dass die Klebeschicht 30 sich während des Insert-Moldings nicht aufgrund von Druck, der durch das eingespritzte geschmolzene Kunststoff ausgeübt wird, von dem Isolationsmantel 12 ablöst. Das heißt, die Haftfestigkeit des Isolationsmantels 12 und der Klebeschicht 30 muss größer sein als die maximale während des Insert-Moldings durch das geschmolzene Kunststoff ausgeübte Scherspannung. Dies berücksichtigend beträgt die Haftfestigkeit des Isolationsmantels 12 und der Klebeschicht 30 bei einer Umgebungstemperatur von 150°C bei Prüfung gemäß JIS K6850 vorzugsweise 183 kPa oder mehr.
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Effekte
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Da sowohl das in der Klebeschicht 30 enthaltene Ethylen als auch das in dem Isolationsmantel 12 enthaltene Kunststoff auf Polyolefinbasis Kunststoffe auf Olefinbasis sind, lassen sie sich auf molekularer Ebene einfach und fest miteinander verbinden.
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Darüber hinaus weist das in der Klebeschicht 30 enthaltene Glycidylmethacrylat eine polare Gruppe (Epoxidgruppe) auf, und das aromatische Nylon, das als Werkstoff für den wasserdichten Kunststoffabschnitt 40 dient, weist ebenfalls eine polare Gruppe (Amidgruppe) auf. Daher werden die Klebeschicht 30 und der wasserdichte Kunststoffabschnitt 40 durch die Anziehung zwischen den polaren Gruppen fest miteinander verbunden.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, werden der Isolationsmantel 12 aus Kunststoff auf Polyolefinbasis und der wasserdichte Kunststoffabschnitt 40, der aromatisches Nylon umfasst, mit der Klebeschicht 30, die die Mischung aus dem ET-GMA-Copolymer und dem Vulkanisiermittel auf Phenolbasis umfasst, fest aneinandergeklebt. Zusätzlich weist die Klebeschicht 30, die das ET-GMA-Copolymer umfasst, eine exzellente Wasserfestigkeit sowie ausreichend Elastizität auf, um mit der unterschiedlichen thermischen Expansion von Isolationsmantel 12 und wasserdichtem Kunststoffabschnitt 40 umgehen zu können. Somit ist es möglich, bei Verwendung des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh die wasserabweisenden Eigenschaften des Abschnitts zwischen dem Isolationsmantel 12 und dem wasserdichten Kunststoffabschnitt 40 zu verbessern. Zusätzlich ist es bei Verwendung des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh nicht erforderlich, die Anzahl an Mannstunden und Anlagen für die Produktion zu erhöhen.
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Ferner weisen die Klebeschicht 30, die das ET-GMA-Copolymer umfasst, und der wasserdichte Kunststoffabschnitt 40, der aromatisches Nylon umfasst, eine exzellente Ölfestigkeit auf. Daher ist das Elektrokabel 1 mit Kabelschuh für die Verwendung an einem Ort in einem Auto geeignet, an dem es mit Öl wie Motoröl oder Bremsenöl in Kontakt kommen kann. Außerdem weist die Klebeschicht 30, die das Vulkanisiermittel auf Phenolbasis umfasst, eine exzellente Hitzebeständigkeit auf. Daher ist das Elektrokabel 1 mit Kabelschuh auch zur Verwendung an einem Ort geeignet, wo in einem Auto eine Temperatur hoch werden kann.
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Darüber hinaus kann aus einem Kunststoff, das die Mischung aus einem ET-GMA-Copolymer und dem Vulkanisiermittel auf Phenolbasis umfasst, eine Folienform ausgebildet werden. Demgemäß ist es bei einem Schritt zum Ausbilden der Klebeschicht 30 möglich, einen Schritt zu wählen, bei dem die Klebefolie 30S um das isolierte Elektrokabel 10 gewickelt und die Klebefolie 30S erhitzt wird. In diesem Fall werden ein Auftragungsschritt, bei welchem ein Klebstoff, der mit einem flüchtigen Lösungsmittel verdünnt ist, auf die Oberfläche des Isolationsmantels 12 aufgetragen wird, sowie ein Trocknungsschritt, bei welchem das Lösungsmittel verflüchtigt wird, nicht benötigt. Infolgedessen wird die Durchlaufzeit für das Produzieren des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh erheblich verkürzt.
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Übrigens kann ein in einem Auto installierter Kabelbaum im Allgemeinen in Umgebungen mit Temperaturen im Bereich von –40°C bis 150°C eingesetzt werden. Darüber hinaus weist in vielen Fällen der Isolationsmantel 12 des isolierten Elektrokabels 10 eine Dicke von 0,7 mm oder weniger auf. Weiterhin weist vorzugsweise der wasserdichte Kunststoffabschnitt 40 eine Dicke von ca. 1,0 mm auf, um das Gewicht des wasserdichten Kunststoffabschnitts 40 auf ein Mindestmaß zu reduzieren und gleichzeitig die an den wasserdichten Kunststoffabschnitt 40 gestellten Festigkeitsanforderungen zu erfüllen.
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Demgemäß weist die Klebeschicht 30 bei dem Elektrokabel 1 mit Kabelschuh für ein Auto, die das ET-GMA-Copolymer umfasst, vorzugsweise Elastizität auf, die mit der unterschiedlichen thermischen Expansion von Isolationsmantel 12 und wasserdichtem Kunststoffabschnitt 40 unter den zuvor beschriebenen Bedingungen umgehen kann. Um dies zu erreichen, ist die die Klebeschicht 30 vorzugsweise aus einem Werkstoff hergestellt, bei welchem die Dehnungsrate bei einer Umgebungstemperatur von –40°C – die bezüglich Elastizität anspruchsvollste Umgebungstemperatur – bei Prüfung gemäß JIS K6251 mindestens 104,7% beträgt.
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Evaluierungstests und Evaluierungsergebnisse
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Nachstehend werden anhand von 3 und 4 ein Verfahren zum Evaluieren der Dichtigkeitseigenschaften des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh und die damit erzielten Evaluierungsergebnisse beschrieben. 3 ist eine schematische Ansicht, die ein Prüfverfahren zum Evaluieren der Dichtigkeitseigenschaften des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh zeigt.
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Ein Test zum Evaluieren der Dichtigkeitseigenschaften des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh vergleicht das Elektrokabel 1 mit Kabelschuh mit zwei Arten von Elektrokabeln mit Kabelschuh, die sich lediglich durch die Werkstoffe für die Klebeschicht von dem Elektrokabel 1 mit Kabelschuh unterscheiden. In der nachfolgenden Beschreibung werden die zu evaluierenden drei Arten von Elektrodrähten mit Kabelschuh gemeinsam als Evaluierungsmuster 2 bezeichnet. Weiterhin gibt ein Bezugszeichen 30X in 3 eine Klebeschicht des Evaluierungsmusters 2 an.
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Es sei angemerkt, dass in 3 gleiche Elemente wie die in 1 und 2 gezeigten Elemente gleiche Bezugszeichen tragen.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist bei dem Evaluierungsmuster 2 der Endabschnitt auf der gegenüberliegenden Seite des Abschnitts, an welchem der metallische Kabelschuh 20 bei dem isolierten Elektrokabel 10 verbunden ist, mit einem Sperrwerkstoff 8 wie etwa einem Schrumpfschlauch versiegelt, um zu verhindern, dass Luft in das Innere des Isolationsmantels 12 eindringt.
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Eine Abmessung L1 vom Ende des wasserdichten Kunststoffabschnitts 40 bis zur Klebeschicht 30X bei dem Evaluierungsmuster 2 beträgt 2 mm. Das bedeutet, die Klebeschicht 30X ist an einer Position ausgebildet, die sich 2 mm weg von dem Ende des wasserdichten Kunststoffabschnitts 40 befindet. Ferner weist bei dem Evaluierungsmuster 2 die Klebeschicht 30X eine Breite L2 von 10 mm auf. Außerdem weist die Klebeschicht 30X eine Dicke von 10 μm oder mehr auf.
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Darüber hinaus weist bei dem Evaluierungsmuster 2 die Kernader 11 einen Durchmesser von 2,4 mm auf, der Isolationsmantel 12 weist eine Dicke von 0,7 mm auf, und ein Abschnitt, der den Isolationsmantel 12 in dem wasserdichten Kunststoffabschnitt 40 bedeckt, weist eine Dicke von 2,02 mm auf.
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Darüber hinaus wird bei dem Evaluierungstest ein Abschnitt des Evaluierungsmusters 2 zwischen einem Abschnitt des wasserdichten Kunststoffabschnitts 40 und dem Endabschnitt des isolierten Elektrokabels 10 auf der Seite des Abschnitts, der von dem Sperrwerkstoff 8 versiegelt ist, in einem in das zylindrische Element 9 eingeführten Zustand gehalten. Ferner ist eine Öffnung 91 des zylindrischen Elements 9 durch den wasserdichten Kunststoffabschnitt 40 versiegelt.
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Darüber hinaus wird bei dem Evaluierungstest ein Bereich des Evaluierungsmusters 2 zwischen dem metallischen Kabelschuh 20 an dem Spitzenende und einem Abschnitt des von dem zylindrischen Element 9 umgebenen isolierten Elektrokabels 10 in in einem Tank 7 gelagertes Wasser 6 eingetaucht. Weiterhin wird bei dem Evaluierungstest von der anderen Öffnung 92 des zylindrischen Elements 9 Pressluft mit einem maximalen Druck von 100 kPa zugeführt.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Evaluierungstest besteht das Evaluierungsmuster 2 den Test (OK), wenn an einem Zwischenraum zwischen dem wasserdichten Kunststoffabschnitt 40 und dem metallischen Kabelschuh 20 bei dem Evaluierungsmuster 2 keine Luftblasen entstehen, und das Evaluierungsmuster 2 besteht den Test nicht (NG), wenn dort Luftblasen entstehen. Weiterhin wurden die Evaluierungstests unter vier Testbedingungen EC1 bis EC4 bei unterschiedlichen Temperaturen (Umgebungstemperaturen) durchgeführt.
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Bei der ersten Testbedingung EC1 wird die Umgebungstemperatur auf einer normalen Temperatur (ca. 25°C) gehalten. Bei der zweiten Testbedingung EC2 wird die Umgebungstemperatur auf 150°C gehalten. Bei der dritten Testbedingung EC3 wird die Umgebungstemperatur auf –40°C gehalten. Bei der vierten Testbedingung EC4 wird die Umgebungstemperatur 5 Minuten lang zwischen –40°C und 100°C variiert und dann 30 Minuten lang auf –40°C oder 100°C gehalten.
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4 ist eine Zeichnung, die die Prüfergebnisse bezüglich der Dichtigkeitseigenschaften des Elektrokabels 1 mit Kabelschuh zeigt. In 4 sind die Bezugszeichen S0, S1 und S2 Kennnummern für drei Arten von Evaluierungsmustern 2.
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Ein erstes Evaluierungsmuster S0 ist der Elektrodraht 1 mit Kabelschuh. Das heißt, die Klebeschicht 30X des ersten Evaluierungsmusters S0 ist eine Schicht aus einem Klebstoff, der eine Mischung aus dem ET-GMA-Copolymer und dem Vulkanisiermittel auf Phenolbasis umfasst. Die Klebeschicht 30X eines zweiten Evaluierungsmusters S1 dagegen ist eine Schicht aus einem Klebstoff auf Silikonbasis. Ferner ist die Klebeschicht 30X eines dritten Evaluierungsmusters S2 eine Schicht aus einem Klebstoff auf Butylkautschukbasis.
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Darüber hinaus zeigt „OK” in 4 an, dass an einem Zwischenraum zwischen dem wasserdichten Kunststoffabschnitt 40 und dem metallischen Kabelschuh 20 bei dem Evaluierungsmuster 2 keine Luftblasen entstehen und das Evaluierungsmuster 2 den Test besteht, und „NG” zeigt an, dass dort Luftblasen entstehen und das Evaluierungsmuster 2 den Test nicht besteht.
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Wie in 4 gezeigt ist, wurden unter der zweiten Testbedingung EC2, bei welcher die Umgebungstemperatur auf 150°C gehalten wird, mit allen drei Arten von Prüfmustern 2 günstige Ergebnisse erzielt. Bei anderen Umgebungstemperaturbedingungen jedoch wurden günstige Ergebnisse nur mit dem Elektrokabel 1 mit Kabelschuh erzielt, das die Klebeschicht 30X aufweist, welche die Mischung des ET-GMA-Copolymers und des Vulkanisiermittels auf Phenolbasis umfasst, wohingegen mit den anderen Evaluierungsmustern 2 keine günstigen Ergebnisse erzielt wurden. Die vorstehenden Evaluierungsergebnisse haben anschaulich gezeigt, dass das Elektrokabel 1 mit Kabelschuh über exzellente wasserabweisende Eigenschaften verfügt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrokabel mit Kabelschuh
- 2
- Evaluierungsmuster
- EC1, EC2, EC3, EC4
- Kennnummer der Testbedingung (Temperaturbedingung)
- S0, S1, S2
- Kennnummer des Evaluierungsmusters
- 6
- Wasser
- 7
- Tank
- 8
- Sperrwerkstoff
- 9
- zylindrisches Element
- 10
- Isoliertes Elektrokabel
- 11
- Kernader
- 12
- Isolationsmantel
- 20
- metallischer Kabelschuh
- 21
- Verbindungsabschnitt
- 30, 30X
- Klebeschicht
- 30S
- Klebefolie
- 40
- Wasserdichter Kunststoffabschnitt
- 40P
- Kunststoffwerkstoff
- 51
- Heizvorrichtung
- 52
- Kokille
- 53
- Kunststoffzufuhrvorrichtung
- 91, 92
- Öffnung des zylindrischen Elements
