JP2018041621A - 最外層にフィラーを含有する多層構造長尺体及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィラー含有により得られる特性を維持したまま、成型性、特に外径安定性を改善すること、就中、摺動性、滑り性に加え、生産性に優れることを特徴とする、最外層にフィラーを含有する多層構造長尺体及び製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも２層以上からなる多層構造長尺体１において、最外層３にフィラーを含有する。好ましくは、最外層の厚さは、５μｍ〜２００μｍであり、フィラーの含有量は、３ｗｔ％〜１０ｗｔ％であり、粒径は０．１μｍ〜８０μｍである。【選択図】図１

Description

本発明は、摺動性、滑り性に加え、外径安定性等の生産性に優れる、最外層にフィラーを含有する多層構造長尺体及び製造方法に関する。

フィラーを含有する長尺体としては、その摺動性や滑り性の優位特性により、従前より、食品、製薬、化学、医療、分析機器、水道、ガス、電気、自動車等の分野において、配管のような細管の清掃や検査、配線等を行うためのガイドワイヤ、あるいは、金属、樹脂、ゴム等の管状部材を成型するための中子等、他種多用されている。

特許文献１は、ホース製造用中子として、黒鉛や二硫化モリブテン等のフィラーを含有することで、中子の表面に不規則な凹凸を発現させ、ホース内面と中子との抜き取り作業性（滑り性）を改善することが記されている。

しかしながら、一般的に、基となる材料にフィラーを含有することで、フィラー特有の特性が得られる一方、フィラーが異物として作用し、成型性、特に外径安定性が著しく悪化するという問題がある。

特開２００５−５９３４７号公報

本発明の課題は、フィラー含有により得られる特性を維持したまま、成型性、特に外径安定性を改善すること、就中、摺動性、滑り性に加え、生産性に優れる長尺体及び製造方法を提供することにある。

本発明の要旨は以下のとおりである。

（１）少なくとも２層以上からなる多層構造長尺体において、最外層にフィラーを含有することを特徴とする。
（２）最外層の材料は、フィラーを含有する有機化合物からなり、かつ、最外層と隣接する内層の材料は、該最外層と同一の有機化合物からなることを特徴とする。
（３）最外層の厚さが、５μｍ〜５００μｍであることを特徴とする。
（４）最外層のフィラーの含有量は、３ｗｔ％〜２０ｗｔ％であることを特徴とする。
（５）多層構造長尺体の外径ばらつきは、標準偏差０．０２以下であることを特徴とする。
（６）多層構造長尺体の偏平は、０．１０ｍｍ以下であることを特徴とする。
また、多層構造長尺体が被覆電線構造の場合において、
（７）金属線の上に、有機化合物からなる内層が少なくとも一層施され、最外層は隣接する内層と同一材料の有機化合物にフィラーを含有することを特徴とする。
（８）金属線及び内層間の密着強度が３．０Ｎ／ｍｍ以上であることを特徴とする。
また、被覆電線構造含む多層構造長尺体の製造方法に関して、
（９）各層は一括して同時に成型されることを特徴とする。

本発明によれば、以下に記載する優れた効果が期待できる。

（１）最外層にのみフィラーを含有するため、成型性への影響が小さく、特に外径安定性及び偏平が改善され、生産性が大幅に向上する。
（２）フィラーの含有量が少ないため、材料コストが大幅に削減される。
（３）内層、及び、フィラーを含有する最外層は、同一の有機化合物から成り、一括して同時に成型されるため、層間の密着性に優れることから、機械特性が安定する。
（４）被覆電線構造の場合、本発明の内層は熱伝導率の高いフィラーを含有しないため、内層を金属線に被覆した後、内層の冷却速度が緩和され、結果として、フィラーを含有する場合と比べ、金属線及び内層間の密着強度が改善される。

本発明の多層構造長尺体における断面図を示す。 本発明の多層構造長尺体の別の態様における断面図を示す。 本発明の多層構造長尺体、最外層の表面状態を示すマイクロスコープ像（倍率１０００） 本発明の多層構造長尺体、成型時の外径変化を示す。（実施例２） 従来の単層構造長尺体における断面図を示す。 従来の単層構造長尺体、成型時の外径変化を示す。（従来例１）

以下、本発明の、最外層にフィラーを含有する多層構造長尺体及び製造方法の一例として、基本構成について、図面を参照しながら説明する。

図１の多層構造長尺体１は、内層２、最外層３から構成される。図２の被覆電線構造の場合、被覆電線４は、金属線５、内層２、最外層３から構成される。

内層２は、フィラーは含有しない層であり、少なくとも１層施されるものである。
構造は、棒状、管状、あるいは、図２に示すように金属線５上に施されても良い。
材料は、特に限定しないが、有機化合物であることが好ましい。

有機化合物は、特に限定しないが、例えば、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂や、シリコーンゴム、ふっ素ゴム等のゴムが挙げられる。
摺動性、滑り性の観点より、特に好ましくはふっ素樹脂であり、例えば、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ等、あるいは、これらを混合したものであっても良い。

最外層３は、フィラーを含有する層であり、材料は特に限定しないが、最外層３と隣接する内層２と同一の有機化合物からなることが好ましい。
ただし、フィラーの含有は最外層のみに限定されるものではなく、外径安定性に支障がない範囲において、内層の一部に施されてもよい。

最外層３の厚さは、５μｍ〜５００μｍが好ましい。
５μｍ以上であれば、フィラーのサイズより厚くなるため、フィラーが表面上に突出することなく、表面に適当な凹凸が得られる。
５００μｍ以下であれば、成型性への影響が小さく抑えられ、外径安定性及び偏平に優れ、生産性の向上につながる。
以上より、摺動性、滑り性、及び、生産性の両特性に優れる点で、好ましくは５μｍ〜３００μｍであり、さらに好ましくは、５μｍ〜２００μｍである。

最外層３のフィラーの含有量は、３ｗｔ％〜２０ｗｔ％が好ましい。
３ｗｔ％以上であれば、摺動性、滑り性等のフィラー特有の特性が得られる。
２０ｗｔ％以下であれば、成型性への影響も比較的小さく、摺動性、滑り性に加え、外径安定性及び偏平にも優れる。
以上より、摺動性、滑り性、及び、生産性の両特性に優れる点で、好ましくは３ｗｔ〜１５ｗｔ％であり、さらに好ましくは、３ｗｔ〜１０ｗｔ％である。

フィラーの粒径は特に限定しないが、０．１μｍ〜５００μｍが好ましい。長尺体の凹凸表面性（摺動性、滑り性）及び成型性（外径安定性）の両特性を備えるため、好ましくは１μｍ〜２００μｍであり、特に好ましくは、５μｍ〜８０μｍである。

フィラーの種類は、特に限定されないが、摺動性、滑り性に寄与する物質が好ましく、黒鉛、硫化モリブテン、ふっ素樹脂粉末、六方晶窒化ホウ素、シリカ等が挙げられる。

多層構造長尺体１の外径安定性について、標準偏差は０．０２以下である。
更に、フィラーの含有量が５ｗｔ％以下、厚さ２００μｍ以下においては、標準偏差０．０１５以下である。
ここで、標準偏差の数値について、長尺体の測定長が最低５０ｍ以上、測定間隔２ｃｍ毎の実測データより、算出した値である。

多層構造長尺体１の外径安定性について、偏平は０．１０ｍｍ以下である。
偏平とは、多層構造長尺体１の外径のうち、最大径と最小径の差を表す。

被覆電線４の場合、金属線５の材質は、特に限定されないが、銅、ＳＵＳ、チタン、ニッケルチタン系合金、鋼、銅合金、タングステン等が挙げられる。

また、被覆電線４の場合、金属線及び内層間の密着強度が３．０［Ｎ／ｍｍ］以上であることを特徴とする。

（金属線及び内層間の密着強度の測定方法）
測定サンプルとして、被覆電線４を約８０ｍｍ準備する。片端の被覆部を除去し金属線を露出させ、被覆部を５０ｍｍとする。一般の引張試験機を用いて、引張速度５０[ｍｍ／ｍiｎ]にて、金属線５及び内層２間の密着強度［Ｎ／ｍｍ］を測定する。

図３に、最外層３の表面状態のマイクロスコープ像の一例を示す。

表面状態を表す指標の一つとして、静摩擦係数があり、摺動性、滑り性と相関がみられる。特に限定されないが、好ましくは０．１０以下であり、特に好ましくは０．０８以下である。

また、内層２と最外層３は、一括して同時に成型されることが好ましい。一括して同時に成型することで、層間の密着性に優れ、層間の剥離防止等、機械特性が安定する。

以下、本発明の多層構造長尺体１（図１）、及び、被覆電線４（図２）について、実施例を挙げ、さらに具体的に説明するが、本発明の範囲及び製造方法について、これらに限定されるものではない。

（実施例１〜１１、比較例１〜４、従来例１及び２）
実施例１は、外径３．０ｍｍ、材質ＦＥＰからなる内層２、内層２の上に、ＦＥＰ内にフィラーとして黒鉛を３ｗｔ％含有し、厚さ１８０μｍとする最外層３を有する、棒状の多層構造長尺体１である。
内層２と最外層３は、一括して同時に溶融押出成型される。

実施例２は、実施例１のうち、フィラー含有量を５ｗｔ％とする。

実施例３は、実施例１のうち、フィラー含有量を１０ｗｔ％とする。

実施例４は、実施例１のうち、フィラー含有量を１５ｗｔ％とする。

実施例５は、実施例１のうち、フィラー含有量を２０ｗｔ％とする。

実施例６は、外径３．０ｍｍ、材質ＦＥＰからなる内層２、内層２の上に、ＦＥＰ内にフィラーとして黒鉛を５ｗｔ％含有し、厚さ５μｍとする最外層３を有する、棒状の多層構造長尺体１である。

実施例７は、実施例６のうち、最外層の厚さ５０μｍとする。

実施例８は、実施例６のうち、最外層の厚さ２００μｍとする。

実施例９は、実施例６のうち、最外層の厚さ３００μｍとする。

実施例１０は、実施例６のうち、最外層の厚さ５００μｍとする。

実施例１１は、被覆電線構造であり、外径１．２５ｍｍ、材質ＳＵＳからなる金属線５、金属線５の上に、外径３．０ｍｍ、材質ＦＥＰからなる内層２、内層２の上に、ＦＥＰにフィラーとして黒鉛を５ｗｔ％含有し、厚さ１８０μｍ、とする最外層３を施された、多層構造の被覆電線４である。

比較例１は、実施例１のうち、フィラー含有量を１ｗｔ％とする。

比較例２は、実施例１のうち、フィラー含有量を２５ｗｔ％とする。

比較例３は、実施例６のうち、最外層の厚さ３μｍとする。

比較例４は、実施例６のうち、最外層の厚さ６００μｍとする。

従来例１は、実施例２のうち、内層２は有さず、外径３．３６ｍｍとする、棒状の単層構造長尺体６である。

従来例２は、実施例１１のうち、内層２は有さず、外径３．３６ｍｍとする、単層構造の被覆電線である。

実施例１〜１１、比較例１〜４、従来例１及び２について、静摩擦係数の測定による摺動性（滑り性）の評価、外径安定性（標準偏差、偏平）、金属線及び内層間の密着強度（被覆電線のみ）について評価し、表１にその結果を示す。

摺動性（滑り性）の評価方法及び基準については、静摩擦係数の測定結果に基づき、０．１０以下を良好とする。
静摩擦係数の測定は、一般的な摩擦計を用いるが、今回はポータブル摩擦計ＴＹＰＥ：９４ｉ−２（新東科学（株）製）により測定した。

（表１）

表１に示す通り、本発明である実施例１〜１１は、摺動性、滑り性に優れる上、外径安定性、偏平等の成型性（生産性）においても優位性を確認できた。
これは、成型を阻害するフィラーを、長尺体の最外層にのみ、しかも適切な含有量及び厚さにて施すことで、フィラーの影響を最小限に抑えることができるためである。

実施例１〜５は、フィラーを３ｗｔ％〜２０ｗｔ％含有し、厚さ１８０μｍ施した最外層を有し、比較例１、及び、比較例２と比較し、摺動性、滑り性及び外径安定性の両特性について優位性がみられる。

実施例６〜１０は、フィラーを５ｗｔ％含有し、厚さ５μｍ〜５００μｍ施した最外層を有し、比較例３、及び、比較例４と比較し、摺動性、滑り性及び外径安定性の両特性について優位性がみられる。

表１より、フィラー含有量は、摺動性、滑り性が良好であれば、なるべく少ない方が外径安定性に寄与することが確認でき、好ましくは３ｗｔ％〜１５ｗｔ％、さらに好ましくは３ｗｔ％〜１０ｗｔ％である。
フィラーを含有する最外層の厚さにおいても、摺動性、滑り性が良好であれば、なるべく小さい方が外径安定性に寄与することが確認でき、好ましくは５μｍ〜３００μｍ、さらに好ましくは５μｍ〜２００μｍである。

実施例２は本発明の多層構造長尺体１、従来例１は従来の単層構造長尺体６であるが、同量のフィラー含有量であっても、本発明である実施例３は、外径安定性に優位性が見てとれる。

また、被覆電線構造においても同様のことが言え、本発明の多層からなる被覆電線４、実施例１１と、従来の単層からなる被覆電線、従来例２を比較すると、本発明である実施例１１は、外径安定性に優れていると言える。

外径安定性の評価結果として、図４は、本発明（実施例２）の多層構造長尺体１成型時の外径変化、図６は、従来（従来例１）の単層構造長尺体６成型時の外径変化を示す。
外径変化の推移を見ても、本発明品による外径安定化の効果は一目瞭然である。

実施例１〜１１は、いずれも内層と最外層は同一材料で同時に一括して溶融押出成型されるため、層間の密着性に優れ、機械特性にも優れている。

以上の実施例は、本発明の一例に過ぎず、本発明の思想の範囲内であれば、種々の変更及び応用が可能であり、適宜変更されても供されることは言うまでもない。

本発明の、最外層にフィラーを含有する多層構造長尺体は、摺動性、滑り性に加え、生産性に優れ、かつ、コスト削減効果が著しいため、食品、製薬、化学、医療、分析機器、水道、ガス、電気、自動車等の分野における、ガイドワイヤ用途、あるいは、管状部材製造用の中子等、広い業界において様々な使用が見込まれる。

１ 多層構造長尺体
２ 内層
３ 最外層
４ 被覆電線
５ 金属線
６ 単層構造長尺体

Claims (9)

1. 少なくとも２層以上からなる多層構造長尺体において、最外層にフィラーを含有することを特徴とする、多層構造長尺体。
   
2. 最外層の材料は、フィラーを含有する有機化合物からなり、かつ、最外層と隣接する内層の材料は、該最外層と同一の有機化合物からなることを特徴とする、
   請求項１に記載の多層構造長尺体。
   
3. 最外層の厚さが、５μｍ〜５００μｍであることを特徴とする、
   請求項１または２のいずれか１項に記載の多層構造長尺体。
   
4. 最外層のフィラーの含有量が、３ｗｔ％〜２０ｗｔ％であることを特徴とする、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の多層構造長尺体。
   
5. 多層構造長尺体の外径ばらつきが、標準偏差０．０２以下であることを特徴とする、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の多層構造長尺体。
   
6. 多層構造長尺体の偏平が、０．１０ｍｍ以下であることを特徴とする、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の多層構造長尺体。
   
7. 多層構造長尺体は被覆電線構造からなり、
   金属線の上に、有機化合物からなる内層が少なくとも一層施され、最外層は隣接する内層と同一材料の有機化合物にフィラーを含有することを特徴とする、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の被覆電線。
   
8. 金属線及び内層間の密着強度が３．０Ｎ／ｍｍ以上であることを特徴とする、
   請求項７に記載の被覆電線。
   
9. 各層は一括して同時に成型されることを特徴とする、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の多層構造長尺体の製造方法。