JP2013142611A

JP2013142611A - 電線被覆材の耐磨耗性試験方法

Info

Publication number: JP2013142611A
Application number: JP2012002962A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sato; 毅佐藤
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2013-07-22
Also published as: KR101410530B1; KR20130082428A; DE102012219823A1; DE102012219823B4; CN103207123A; US20130174638A1; CN103207123B

Abstract

【課題】電線の被覆材の耐摩耗性の評価を簡易に行えるようにすることを目的とする。
【解決手段】電線被覆材の耐摩耗性試験方法であって、(a)電線被覆材を試料１０として準備する工程と、(b)前記試料１０に摩耗部材２０を接触させた状態で、前記摩耗部材２０を前記試料１０に対して相対移動させる工程とを備える。前記試料１０に対する前記摩耗部材２０の相対移動量に応じた第１の値を取得し、前記試料１０の摩耗量に応じた第２の値を取得し、前記第１の値を、前記第２の値で除した値を、耐磨耗性を評価する値として求め、この値の大小によって電線被覆材の耐摩耗性を評価する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電線の被覆材の耐磨耗性を試験する方法に関する。

電線の被覆材の耐摩耗性能を試験する方法として、非特許文献１に開示されるものがある。非特許文献１では、電線を試料として用い、おもりによる荷重を加えた状態で、試料に摩耗テープを接触させている。この状態で、摩耗テープを移動させて、導体とテープとが接触するまでの長さを摩耗抵抗値としている。

ＪＩＳＣ３４０６６．９摩耗

しかしながら、非特許文献１では、電線外径毎に、試験条件（おもりの質量）及び満たすべき最小摩耗抵抗の少なくとも一方が異なっている。このため、ある被覆材が所定の耐摩耗性をクリアしているか否かを判断するためには、電線径が異なる毎に上記摩耗性試験を行う必要がある。これにより、摩耗性の評価に多大な時間及び工数を要することとなっていた。

そこで、本発明は、電線の被覆材の耐摩耗性の評価を簡易に行えるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の態様は、電線被覆材の耐摩耗性試験方法であって、(a)電線被覆材を試料として準備する工程と、(b)前記試料に摩耗部材を接触させた状態で、前記摩耗部材を前記試料に対して相対移動させる工程と、(c)前記工程(b)における前記試料に対する前記摩耗部材の相対移動量に応じた第１の値を取得する工程と、(d) 前記工程(b)における前記試料の摩耗量に応じた第２の値を取得する工程と、(e)前記第１の値を、前記第２の値で除した値を、耐磨耗性を評価する値として求める工程とを備える。

第２の態様は、第１の態様に係る電線被覆材の耐摩耗性試験方法であって、前記工程(b)において、前記試料と前記摩耗部材とに一定の試験荷重が印加され、前記工程(d)において、前記第２の値として、前記試料の摩耗量を前記試験荷重で除した値を取得する。

第３の態様は、第１又は第２の態様に係る電線被覆材の耐摩耗性試験方法であって、前記工程(a)において丸棒状の前記試料を準備し、前記工程(b)において、前記摩耗部材として帯状のものを用い、前記摩耗部材を、円周表面を有する押え部材の前記円周表面に沿わせると共に、前記摩耗部材の幅方向を前記試料の長手方向に対して直交させた状態で前記試料に接触させ、この状態で前記試料と前記円周表面との間から前記摩耗部材を引張るようにして前記摩耗部材を前記試料に対して移動させる。

第４の態様は、第１又は第２の態様に係る電線被覆材の耐摩耗性試験方法であって、前記工程(a)において柱状の前記試料を準備し、前記工程(b)において、前記試料の長手方向に沿った方向で前記試料と前記摩耗部材とを対向させるように接触させる。

第１の態様に係る電線の被覆材の耐摩耗性試験方法によると、前記試料に対する前記摩耗部材の相対移動量に応じた第１の値を取得し、前記試料の摩耗量に応じた第２の値を取得し、前記第１の値を、前記第２の値で除した値を、耐磨耗性を評価する値として求める。このため、試料の大きさによる影響をなるべく排除した値によって、耐摩耗性を評価することができる。これにより、電線径毎に耐摩耗性試験を行わなくても、電線の被覆材の耐摩耗性の評価を簡易に行うことができる。

第２の態様によると、前記第２の値として、前記試料の摩耗量を前記試験荷重で除した値を取得するため、各耐摩耗性試験毎に荷重を変えた場合でも、荷重の違いによる影響をなるべく排除することができる。

第３の態様によると、ＪＩＳＣ３４０６に規定された試験条件で試験を行うことができる。

第４の態様によると、前記工程(b)において、前記試料の長手方向に沿った方向で前記試料と前記摩耗部材とを対向させるように接触させるため、試料のうち摩耗体積を容易に取得することができる。

実施形態に係る耐摩耗性試験の実施工程を示す説明図である。実施形態に係る耐摩耗性試験の実施工程を示す説明図である。試料が削られた状態を示す説明図である。摩耗部材の移動長さと削られ体積との関係の一例を示す図である。変形例に係る耐摩耗性試験の実施工程を示す説明図である。削られ速度と単位面積荷重との関係の一例を示す図である。

以下、実施形態に係る電線被覆材の耐摩耗性試験方法について説明する。

図１及び図２は耐摩耗性試験の実施工程を示す説明図であり、図１は初期状態、図２は試験中の状態を示している。

この電線被覆材の耐摩耗性試験方法は、電線の被覆材、特に、自動車用電線の被覆材の耐摩耗性を試験する方法である。すなわち、電線は、単線又は撚線によって構成される芯線の周囲に、樹脂の被覆材によって形成された被覆部が押出被覆等によって形成されている。本試験方法は、このような被覆部を形成するための材料である被覆材の耐摩耗性を試験する方法である。

この電線の被覆材の耐摩耗性試験方法を実施するにあたっては、まず、電線被覆材を試料１０として準備する（工程(a)）。試料１０は、電線の被覆部を構成する材料を選定する際に候補として挙げられる樹脂材によって形成される。ここでは、試料１０は、軸方向に直交する断面形状が円形である丸棒状に形成されている。ＪＩＳＣ３４０６の試験条件との統一を図るためには、試料１０の長さ寸法は９００ｍｍとすることが好ましい。もっとも、試料１０の形状は丸棒状形状に限られず、角棒状、直方体状等、他の形状であってもよい。

次に、試料１０に摩耗部材２０を接触させた状態で、摩耗部材２０を試料１０に対して相対移動させる（工程(b)）。

ここでは、摩耗部材２０として、帯状部材の少なくとも一主面に、アルミナ研削材、炭化ケイ素質研削材等の研磨剤を接着剤等で付着させたものを用いる。ＪＩＳＣ３４０６に規定された摩耗性試験との条件の統一を図るためには、摩耗部材２０としては、ＪＩＳＲ６２５１に規定される１５０番Ｇのものを用いることが好ましい。

また、試料１０と摩耗部材２０との接触態様は、ＪＩＳＣ３４０６に規定された摩耗性試験との条件の統一を図るため、次のようにすることが好ましい。

すなわち、試料１０が水平状態となるように、試料１０の両端部を固定する。そして、試料１０の下方に押え部材３０を配設する。押え部材３０は、円周表面３０ａを有する部材であり、ここでは、短円柱状の部材である。押え部材の直径φは７０ｍｍ（円周表面３０ａの曲率半径は３５ｍｍ）であることが好ましい。この押え部材３０の中心軸を試料１０の長手方向に対して直交させた姿勢で、押え部材３０の円周表面３０ａが試料１０の下向きの外周面に接触可能なように、押え部材３０を試料１０の下方に配設する。そして、摩耗部材２０を上記押え部材３０の円周表面３０ａに沿わせるようにすると共に、摩耗部材２０の幅方向を試料１０の長手方向に対して直交させるようにして、摩耗部材２０を押え部材３０の円周表面３０ａと試料１０との間に挟込み、摩耗部材２０を試料１０に接触させる。摩耗部材２０のうち押え部材３０と試料１０との間から延出する部分が試料１０の長手方向に対して成す角度θは、３０度であることが好ましい。

また、上記試料１０のうち押え部材３０の上方部分におもり４０を配設して、当該おもり４０の質量に応じた一定の試験荷重Ｆが試料１０に印加されるようにする。おもり４０の質量、即ち、試験荷重Ｆは、各試料１０に対する各試験において同じにすることが好ましい。もっとも、おもり４０の質量を変えてもよく、この場合の評価値の求め方については別途説明する。

上記状態で、試料１０と円周表面３０ａとの間から摩耗部材２０を引張るようにして摩耗部材２０を試料１０に対して相対移動させる。つまり、上方から見ると、試料１０の長手方向に対して平行な方向に試料１０を引張ることになる。この際の摩耗部材２０の移動速度は、１５００ｍｍ／ｍｉｎであることが好ましい。

なお、試料１０に摩耗部材２０を接触させた状態で、摩耗部材２０を試料１０に対して相対移動させる方法は、上記例に限られない。想定可能な変形例の一例については後述する。

上記のように、試料１０に摩耗部材２０を接触させた状態で、摩耗部材２０を試料１０に対して相対移動させると、摩耗部材２０によって試料１０が削られる（図２参照）。

そして、上記工程(b)において、試料１０に対する摩耗部材２０の相対移動量、ここでは、摩耗部材２０を引張った長さＬ（以下、摩耗部材２０の移動長さＬという）を第１の値として取得する（工程(c)）。摩耗部材２０を引張る長さは、１００ｍｍ〜１０００ｍｍとすることが好ましい。なお、試験条件を統一するため、各種試料１０に対する各試験において、摩耗部材２０を引張る長さを一定にすることが好ましい。

また、上記工程(b)において、試料１０の摩耗量に応じた第２の値を取得する。ここでは、第２の値として、図３に示すように、試料１０のうち摩耗部材２０によって削られた体積Ｖ（以下、削られ体積Ｖという場合がある）を取得する（図３で斜線を付した箇所参照）。なお、体積Ｖ自体は、試料１０の直径、押え部材３０の曲率半径（摩耗部材２０によって削取られた部分の境界面の曲率半径）、摩耗部材２０が削取った寸法Ｄ等に基づいて解析学的或は幾何学的な手法により、或は、前記部分を立方体等の単純な形状に分割してその分割部分の体積の総和を近似した体積として求める方法等により求めることができる。

試料１０の摩耗量に応じた第２の値は、試料１０のうち摩耗部材２０によって削られた部分の質量（元の試料１０の質量と、試験後の試料１０の質量との差）であってもよい。また、試料１０の最下方部分を基準として摩耗部材２０が削取った寸法Ｄと、体積Ｖとは正の相関関係にあることから、前記寸法Ｄを第２の値として用いてもよい。

ここで、図４に、摩耗部材２０の移動長さＬ（ｍｍ）と削られ体積Ｖ（ｍｍ³）との関係の一例を示す。同図に示すように、摩耗部材２０の移動長さＬ（ｍｍ）と削られ体積Ｖ（ｍｍ³）との間には比例関係が成立している。そこで、上記第１の値（摩耗部材２０の移動長さＬ）を、第２の値（削られ体積Ｖ）で除し（つまり、比例係数を求める）、この値を摩耗係数として、耐摩耗性を評価する値とする。すなわち、（摩耗係数）＝（摩耗部材２０の移動長さＬ）／（削られ体積Ｖ）とする。

この摩耗係数は、試料１０の耐摩耗性が優れている程小さな値となり、試料１０の耐摩耗性が劣っているほど小さな値となる。従って、摩耗係数の大小によって試料１０の耐摩耗性を評価することができる。

なお、各試験においておもり４０による試験荷重Ｆが一定である場合には、上記のように求めた摩耗係数によって耐摩耗性を評価しても問題ないが、各試験においておもり４０による試験荷重Ｆが異なる場合等には、当該試験荷重Ｆによる影響を除くようにすることが好ましい。

ここで、摩耗量は、上記摩耗部材２０の移動長さＬ（すべり量）と試験荷重Ｆに比例する。そこで、第２の値として、試料１０の摩耗量を試験荷重Ｆで除した値を採用するとよい。

この場合、上記摩耗係数を求める式は、（摩耗係数）＝（摩耗部材２０の移動長さＬ）／（（削られ体積Ｖ）／（試験荷重Ｆ））となる。これにより、試験荷重Ｆが異なる場合でも、当該試験荷重Ｆによる影響をなるべく排除して耐摩耗性を評価することができる。

また、ＪＩＳＣ３４０６によって要求される摩耗性を、上記摩耗係数に換算し、これを対象となった試料１０に対して上記実験を行った結果得られた摩耗係数と比較することで、当該対象となった試料１０がＪＩＳＣ３４０６によって要求される摩耗性を満たすかどうかを推測することができる。

例えば、ＪＩＳＣ３４０６では、０．５ｓｑ（ｍｍ²）の芯線を含む電線に対しては、おもりの質量４５０ｇで試験を行い、最小摩耗抵抗４５７ｍｍを満たすように要求されている。電線として、外径１．２５ｍｍで被覆部の厚みが０．８ｍｍ（外層の厚みは０．４ｍｍ）のものを想定して、ＪＩＳＣ３４０６で規定された試験を行った場合を検討すると、その場合の被覆部の摩耗量は、３．３９ｍｍ³となる。各値を、上記摩耗係数を求める式に代入すると、次のようになる。なお、ここでは、上記試験荷重Ｆを考慮した摩耗係数を求めた。

（摩耗係数）＝（４５７（ｍｍ））／（（３．３９（ｍｍ³））／（４５０（ｇ）））＝６０６６４
そこで、対象となった試料１０に対して上記実験を行い、その結果得られた摩耗係数（試験荷重Ｆを考慮したもの）が６０６６４以上であれば、ＪＩＳの規格をクリアすると推定することができる。

他の種類に対して規定されている最小摩耗抵抗についても上記と同様に摩耗係数を求めることで、対象となった試料１０がＪＩＳの規格をクリアしているか否かを推定することができる。

以上のように構成された電線被覆材の耐摩耗性試験方法によると、試料１０に対する摩耗部材２０の相対移動量に応じた第１の値を取得し、試料１０の摩耗量に応じた第２の値を取得し、前記第１の値を、前記第２の値で除した値を、耐磨耗性を評価する値として求める。このため、試料１０の大きさによる影響をなるべく排除した値によって、耐摩耗性を評価することができる。これにより、試験条件等に影響されにくい定量的な評価を行うことができる。また、電線径毎に耐摩耗性試験を行わなくても、電線の被覆材の耐摩耗性の評価を簡易かつ迅速に行うことができる。

また、第２の値として、試料１０の摩耗量を試験荷重Ｆで除した値と取得することで、各耐摩耗性試験毎に試験荷重Ｆを変えた場合でも、当該試験荷重Ｆの違いによる影響をなるべく排除することができる。これにより、例えば、予め規定されている、ＪＩＳＣ３４０６等との比較も簡易に行える。

また、試料１０として丸棒状のものを準備し、摩耗部材２０として帯状のものを用い、この摩耗部材２０を、押え部材３０の円周表面３０ａに沿わせると共に、摩耗部材２０の幅方向を試料１０の長手方向に対して直交させた状態で試料１０に接触させ、この状態で試料１０と円周表面３０ａとの間から摩耗部材２０を引張るようにして摩耗部材２０を試料１０に対して移動させているため、ＪＩＳＣ３４０６に規定された試験条件と同様条件で試験を行うことができる。これにより、ＪＩＳＣ３４０６に規定された耐摩耗性に対してより適切な比較を行える。

なお、試料１０に摩耗部材２０を接触させた状態で、摩耗部材２０を試料１０に対して相対移動させる方法は、上記例に限られない。

例えば、図５に示すように、柱状の試料１１０を準備してもよい。ここでは、試料１１０は、角柱状であるか、その他の多角柱状、円柱状であってもよい。

そして、この柱状の試料１１０の長手方向に沿った方向で試料１１０の底面と摩耗部材２０とを対向させるように接触させた状態で、摩耗部材２０を引張って移動させる。なお、試料１１０側を移動させるようにしてもよい。また、摩耗部材２０は、平面上の受部材上に配設されている。

この場合でも、上記実施形態と同様に耐摩耗性試験を行える。特に、本変形例では、柱状の試料１１０がその底面側から順次削れていくことになるため、摩耗部材２０によって削られた部分の体積Ｖを容易に求めることができるというメリットがある。

なお、図６は、図５に示す変形例において、削られ速度（（摩耗部材２０が削取った寸法Ｄｂ）／（試料１１０に対する摩耗部材２０の相対移動量））と単位面積荷重（（試験荷重Ｆ））／（接触面積Ｓ））との関係例を示す図である。この図に示すように、削られ速度は、単位面積荷重に相関している。また、摩耗部材２０によって削られた部分の体積Ｖは、（（試験荷重Ｆ））／（接触面積Ｓ））の積分値に比例した値であり、上記摩擦係数を求める式は、その値の逆数を係数としている。このため、試験荷重Ｆの違いを排除するためには、試料１０の摩耗量を試験荷重Ｆで除した値と取得して摩擦係数を計算し、換言すれば、試験荷重Ｆを考慮しないで求めた摩擦係数を試験荷重Ｆで除して摩擦係数を求めることが妥当であることが理解できる。

以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１０、１１０試料
２０摩耗部材
３０押え部材
３０ａ円周表面
４０おもり

Claims

電線被覆材の耐摩耗性試験方法であって、
(a)電線被覆材を試料として準備する工程と、
(b)前記試料に摩耗部材を接触させた状態で、前記摩耗部材を前記試料に対して相対移動させる工程と、
(c)前記工程(b)における前記試料に対する前記摩耗部材の相対移動量に応じた第１の値を取得する工程と、
(d) 前記工程(b)における前記試料の摩耗量に応じた第２の値を取得する工程と、
(e)前記第１の値を、前記第２の値で除した値を、耐磨耗性を評価する値として求める工程と、
を備える電線被覆材の耐摩耗性試験方法。
請求項１記載の電線被覆材の耐摩耗性試験方法であって、
前記工程(b)において、前記試料と前記摩耗部材とに一定の試験荷重が印加され、
前記工程(d)において、前記第２の値として、前記試料の摩耗量を前記試験荷重で除した値を取得する、電線被覆材の耐摩耗性試験方法。
請求項１又は請求項２記載の電線被覆材の耐摩耗性試験方法であって、
前記工程(a)において丸棒状の前記試料を準備し、
前記工程(b)において、前記摩耗部材として帯状のものを用い、前記摩耗部材を、円周表面を有する押え部材の前記円周表面に沿わせると共に、前記摩耗部材の幅方向を前記試料の長手方向に対して直交させた状態で前記試料に接触させ、この状態で前記試料と前記円周表面との間から前記摩耗部材を引張るようにして前記摩耗部材を前記試料に対して移動させる、電線被覆材の耐摩耗性試験方法。
請求項１又は請求項２記載の電線被覆材の耐摩耗性試験方法であって、
前記工程(a)において柱状の前記試料を準備し、
前記工程(b)において、前記試料の長手方向に沿った方向で前記試料と前記摩耗部材とを対向させるように接触させる、電線被覆材の耐摩耗性試験方法。