JP2013142611A - 電線被覆材の耐磨耗性試験方法 - Google Patents
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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
【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。
JISC3406 6.9 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。
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。
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
20 摩耗部材
30 押え部材
30a 円周表面
40 おもり
Claims (4)
- 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。
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