JP2022072651A - 被覆電線、及びワイヤーハーネス - Google Patents
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Abstract
Description
導体と、絶縁被覆とを備える被覆電線であって、
前記絶縁被覆は、樹脂組成物から構成され、
前記樹脂組成物は、
シラングラフトポリオレフィンと、
未変性ポリオレフィンと、
カルボキシ基、エステル基、酸無水物基、アミノ基、及びエポキシ基からなる群より選択される1種以上の官能基を有する変性ポリオレフィンと、
難燃剤と、
架橋触媒と、
酸化亜鉛及びイミダゾール系化合物とを含み、
前記絶縁被覆の表面粗さRaが4.0μm以下である。
本開示の被覆電線と、端子と、止水部材とを備え、
前記端子は、前記被覆電線の二つの端部のうち、少なくとも一方の端部に取り付けられており、
前記止水部材は、前記絶縁被覆の外周に取り付けられている。
本開示の被覆電線は、以下の知見に基づくものである。
絶縁被覆の原料に用いられる樹脂混合物が上述の酸化亜鉛及びイミダゾール系化合物を含むポリオレフィン系組成物である場合には、絶縁被覆の表面が荒れることがある。この理由の一つとして、上記樹脂混合物を押出して絶縁被覆を成形する際に、酸化亜鉛及びイミダゾール系化合物が上記樹脂混合物の流動性を低下させることが考えられる。本発明者は、上記樹脂混合物の流動性の向上を検討した結果、絶縁被覆の表面荒れには上記樹脂混合物の水分量が関係するとの知見を得た。上記水分量が多いと、上記樹脂混合物の内部と上記樹脂混合物の外表面とにおいて、水分が気化することで生じる気泡の分布状態が異なり得る。上記の気泡の分布状態の相違によって、上記樹脂混合物の流動性が低下し得ると考えられる。上記樹脂混合物の流動性が低下することで、押出時にメルトフラクチャー等の不良現象が生じ易い。メルトフラクチャー等に起因して、表面が荒れた絶縁被覆が成形されると考えられる。本発明者は、上記樹脂混合物中の水分量が適切に調整された場合、特に上記水分量がある程度少ない場合には、平滑な表面を有する絶縁被覆が製造されるとの知見を得た。
(1)本開示の一態様に係る被覆電線は、
導体と、絶縁被覆とを備える被覆電線であって、
前記絶縁被覆は、樹脂組成物から構成され、
前記樹脂組成物は、
シラングラフトポリオレフィンと、
未変性ポリオレフィンと、
カルボキシ基、エステル基、酸無水物基、アミノ基、及びエポキシ基からなる群より選択される1種以上の官能基を有する変性ポリオレフィンと、
難燃剤と、
架橋触媒と、
酸化亜鉛及びイミダゾール系化合物とを含み、
前記絶縁被覆の表面粗さRaが4.0μm以下である。
前記未変性ポリオレフィンは、ブロックポリプロピレンを含む形態が挙げられる。
前記表面粗さRaが3.0μm以下である形態が挙げられる。
前記表面粗さRaが2.0μm以下である形態が挙げられる。
前記表面粗さRaが0.6μm以上である形態が挙げられる。
前記導体は、撚線を含み、
前記撚線を構成する複数の金属線のそれぞれは、アルミニウム合金線である形態が挙げられる。
上記(1)から(6)のいずれか一つに記載の被覆電線と、端子と、止水部材とを備え、
前記端子は、前記被覆電線の二つの端部のうち、少なくとも一方の端部に取り付けられており、
前記止水部材は、前記絶縁被覆の外周に取り付けられている。
以下、図面を適宜参照して、本開示の実施の形態を詳細に説明する。図中の同一符号は、同一名称物を示す。
以下、図1を参照して、実施形態の被覆電線を説明する。
実施形態の被覆電線1は、導体2と、絶縁被覆3とを備える。導体2は、単一の金属線22又は複数の金属線22を備える。図1は、導体2が複数の金属線22を備える撚線20である場合を例示する。絶縁被覆3は樹脂組成物から構成される成形体である。絶縁被覆3は導体2の外周を覆う。代表的には、絶縁被覆3は、絶縁被覆3の原料である樹脂混合物が導体2の外周に押出されることで所定の形状に成形された後、架橋されることで製造される。絶縁被覆3は被覆電線1の外表面を構成する。そのため、絶縁被覆3の外観は被覆電線1の外観でもある。
以下、絶縁被覆3、導体2、被覆電線1の使用形態を順に説明する。
《組成》
絶縁被覆3を構成する樹脂組成物は、(A)シラングラフトポリオレフィンと、(B)未変性ポリオレフィンと、(C)変性ポリオレフィンと、(D)難燃剤と、(E)架橋触媒と、(F)酸化亜鉛及びイミダゾール系化合物とを含む。上記樹脂組成物は、更に、(G)酸化防止剤、(H)金属不活性剤、及び(I)滑剤からなる群より選択される1種以上の添加剤を含んでもよい。
シラングラフトポリオレフィンは、主鎖となるポリオレフィンにシランカップリング剤をグラフト重合させたもの、即ちシラングラフト鎖が導入されたものである。シラングラフトポリオレフィンの含有量は、例えば50質量部以上80質量部以下が挙げられる。
未変性ポリオレフィンは、炭化水素からなるポリオレフィンであって、グラフト重合、共重合等によって変性基が導入されていない。未変性ポリオレフィンの含有量は、例えば30質量部以上55質量部以下が挙げられる。
ここでの変性ポリオレフィンは、カルボキシ基、エステル基、酸無水物基、アミノ基、及びエポキシ基からなる群より選択される1種以上の官能基を有する。変性ポリオレフィンの含有量は、例えば3重量部以上15重量部以下が挙げられる。なお、シラノール誘導体が導入された変性ポリオレフィンは、(A)シラングラフトポリオレフィンに分類されるため、(C)変性ポリオレフィンに分類されない。
難燃剤は、例えば金属水酸化物及び臭素系難燃剤の少なくとも一方を含むことが挙げられる。
架橋触媒は、(A)シラングラフトポリオレフィンをシラン架橋させるためのシラノール縮合触媒である。架橋触媒の含有量は、例えば0.01質量部以上10質量部以下が挙げられる。
酸化亜鉛及びイミダゾール系化合物は、耐熱性の向上、耐長期加熱性の向上に寄与する。酸化亜鉛の含有量及びイミダゾール系化合物の含有量はそれぞれ、例えば1質量部以上15質量部以下が挙げられる。上記含有量が上記の範囲であれば、絶縁被覆3が耐熱性や耐長期加熱性に優れると共に、製造過程では酸化亜鉛及びイミダゾール系化合物が樹脂成分中に分散し易い。そのため、酸化亜鉛及びイミダゾール系化合物が均一的に分散された絶縁被覆3が製造され易い。結果として、耐熱性に優れる被覆電線1が製造され易い。
酸化防止剤は、例えばヒンダードフェノール系酸化防止剤が挙げられる。特に融点が200℃以上であるヒンダードフェノールが好ましい。酸化防止剤の含有量は、例えば1質量部以上10質量部以下が挙げられる。上記含有量が上記の範囲であれば、酸化防止剤に起因するブルームが抑制される。上記含有量が2質量部以上であれば、耐熱性の向上効果も期待できる。
金属不活性剤は、導体2を構成する金属と絶縁被覆3とが接触することに起因する導体2の酸化を防止する作用を有するものが挙げられる。例えば、銅不活性剤、キレート化剤等が挙げられる。具体例として、ヒドラジド誘導体、サリチル酸誘導体等が挙げられる。金属不活性剤の含有量は、例えば0.5質量部以上10質量部以下が挙げられる。上記含有量が上記の範囲であれば、金属不活性剤に起因するブルーム、架橋阻害が抑制される。また、導体2を構成する金属が銅又は銅合金である場合には銅害の防止効果が良好に得られたりする。
滑剤は、絶縁被覆3の潤滑性を高める。上述の樹脂成分との相溶性の観点から、滑剤は、エルカ酸、オレイン酸、ステアリン酸等の脂肪酸誘導体、又はポリエチレン系ワックスが好ましい。滑剤の含有量は、例えば0.1質量部以上10質量部以下が挙げられる。
その他、絶縁被覆3を構成する樹脂組成物は、耐熱性に優れると共に平滑な表面を有するという目的を阻害しない範囲で上述の成分以外の添加剤を含んでもよい。上記成分以外の添加剤は、例えば、無機フィラー、顔料、シリコーンオイル等が挙げられる。
実施形態の被覆電線1に備えられる絶縁被覆3は、平滑な表面を有する。定量的には絶縁被覆3の表面粗さRaは4.0μm以下である。このような実施形態の被覆電線1は平滑な外観を有する。この点から、実施形態の被覆電線1は外観に優れる。また、絶縁被覆3の外周に筒状の止水部材7(図2)が取り付けられた場合では、止水部材7の内周面が絶縁被覆3の外表面に密着する。この密着により、絶縁被覆3の外表面と止水部材7の内周面との間に微小な隙間が生じない。そのため、毛管現象によって水が微小な隙間に浸入しない。このような実施形態の被覆電線1は止水性に優れる。更に、絶縁被覆3が平滑な表面を有することで、作業者等が被覆電線1を切断する際に絶縁被覆3からの切削屑が生じ難い。そのため、被覆電線1を切断する機械、切断された被覆電線1の端部に端子6(図2)を取り付ける機械等の加工機械に上記切削屑が溜まり難い。結果として、上記加工機械から上記切削屑を除去する等のメンテナンスを行う回数が少ない。この点から、実施形態の被覆電線1はワイヤーハーネス5(図2)の製造性の向上にも寄与する。
絶縁被覆3は導体2の外周を覆う。絶縁被覆3は、代表的には被覆電線1の軸方向の任意の位置において被覆電線1の外径が実質的に同じになるように設けられる。絶縁被覆3の厚さは、導体2の外周面と被覆電線1の外周面との間の距離に相当する。上記厚さは、使用電圧に対して所定の絶縁強度を有する範囲で適宜選択できる。例えば、自動車用途では、上記厚さは0.5mm以上2.0mm以下が挙げられる。なお、自動車用途における使用電圧のうち「高電圧」はJASO D624(JP)2015版に規定されている。「低電圧」はJASO D611(JP)2014版に規定されている。
被覆電線1の軸方向に直交する平面で被覆電線1を切断した場合の断面において、絶縁被覆3の外形は代表的には円形が挙げられる。この絶縁被覆3の外表面は円筒面である。
導体2を構成する金属は、例えば、純アルミニウム、アルミニウム合金、純銅、銅合金等が挙げられる。純アルミニウム又はアルミニウム合金から構成される導体2は、純銅又は銅合金から構成される導体2より軽量である、銅害を生じないといった効果を奏する。特に、アルミニウム合金から構成される導体2は、純アルミニウムから構成される導体2よりも強度や耐衝撃性等の機械的特性に優れる。純銅又は銅合金から構成される導体2は、純アルミニウム又はアルミニウム合金から構成される導体2より導電性に優れる。アルミニウム合金の組成及び銅合金の組成は公知の組成を利用できる。
実施形態の被覆電線1の用途の一例として、自動車、船舶、航空機等の搬送機器、ロボットを含むその他の機器において、電源線、情報通信線等が挙げられる。電源線は、例えば上記自動車等の搬送機器に備えられるバッテリとモータとを接続する電線である。電源線は一般に高電圧用途の電線である。情報通信線は一般に低電圧用途の電線である。高電圧用途の電線では、通電に伴って導体2がジュール熱によって発熱する。使用電流が更に増大すれば、導体2の発熱量も増大する。そのため、絶縁被覆には高い耐熱性が求められる。実施形態の被覆電線1は上述のように耐熱性に優れる絶縁被覆3を備えるため、上記電源線等の高電圧用途の電線に好適である。
実施形態の被覆電線1は、代表的には被覆電線1の両端部のうち少なくとも一つの端部に端子6(図2)が取り付けられた状態で利用される。通常、被覆電線1の両端部にそれぞれ端子6が取り付けられる。端子6が取り付けられた実施形態の被覆電線1はワイヤーハーネスに利用される。ワイヤーハーネスの一例として、単一の電線を備える形態であってこの電線が実施形態の被覆電線1である形態が挙げられる。ワイヤーハーネスの別例として、複数の電線を備える形態であって複数の電線のうち少なくとも一つが実施形態の被覆電線1である形態が挙げられる。複数の電線を備える形態は、複数の電線を束ねる部材を備えてもよい。上記束ねる部材は、例えばコルゲートチューブのような筒状の保護材、粘着テープのような結束材等が挙げられる。
実施形態のワイヤーハーネス5は、実施形態の被覆電線1と、端子6と、止水部材7とを備える。端子6は、被覆電線1の二つの端部のうち少なくとも一方の端部に取り付けられている。止水部材7は絶縁被覆3の外周に取り付けられている。端子6及び止水部材7は公知のものを利用できる。図2は孔63を有する圧着端子を例示する。
実施形態の被覆電線1は、代表的には以下の被覆電線の製造方法によって製造することが挙げられる。この被覆電線の製造方法は、上述の(A)から(F)の成分を含む樹脂混合物を導体2の外周に押し出すことで被覆層を形成する工程と、上記被覆層を架橋する工程とを備える。上記樹脂混合物は、上記成分に加えて適宜(G)から(I)、その他の添加剤を含んでもよい。上記樹脂混合物を構成する各成分は市販品を利用できる。
実施形態の被覆電線1は耐熱性に優れる。また、実施形態の被覆電線1は、絶縁被覆3の表面粗さRaが小さいことで平滑な表面を有する。このような実施形態の被覆電線1は外観も優れる上に止水性にも優れる。上記効果を後述する試験例で具体的に説明する。
組成が異なる複数の樹脂混合物を用いて被覆電線を製造して、各被覆電線の外観及び止水性を調べた。
表1は各樹脂混合物の組成を示す。表1において各樹脂混合物を構成する各成分の含有量の単位は質量部である。ここでは組成No.1からNo.3、No.101という四種の樹脂混合物を用意した。
組成No.1からNo.3の樹脂混合物では(B)の成分が異なる。
組成No.1、No.2、及び後述する組成No.101の樹脂混合物は、成分(B)としてポリエチレン(PE)とポリプロピレンエラストマー(PPエラストマー)とを含む。組成No.1、No.2、No.101の樹脂混合物はブロックポリプロピレン(ブロックPP)を含まない。
組成No.3の樹脂混合物は、成分(B)としてPEとブロックPPとを含む。組成No.3の樹脂混合物はPPエラストマーを含まない。
組成No.101の樹脂混合物は、成分(A)から成分(E)と成分(G)から成分(J)とを含む。組成No.101の樹脂混合物は成分(F)を含まない。
(A)シラングラフトポリオレフィンの原料は、シラングラフトポリエチレンとバインダー樹脂であるポリエチレンとを含むバッチを用いた。このバッチは三菱ケミカル株式会社製、SH700Nであり、表1では「シラングラフトポリエチレンバッチ」と示す。
(B)PEは、ダウエラストマー社製、エンゲージENR7256.02である。ここでのPEはベースポリマであり、表1では「ベースPE」と示す。
組成No.1に用いたPPエラストマーは、サンアロマー株式会社製、Q200Fである。
組成No.2,No.101に用いたPPエラストマーは、日本ポリプロ社製、ニューコンNAR6である。
組成No.3に用いたブロックPPは、日本ポリプロ株式会社製、EG7Fである。
(C)変性ポリオレフィンは、マレイン酸変性ポリエチレンである三菱ケミカル株式会社製、モディックM512である。
(E)架橋触媒の原料は、錫化合物を1質量部未満含むと共に残部がバインダー樹脂であるバッチを用いた。バインダー樹脂はポリエチレンである。このバッチは三菱ケミカル株式会社製、LZ015Hである。
(F)酸化亜鉛は、ハクスイテック株式会社製の亜鉛華1種である。イミダゾール系化合物は、2-メルカプトベンゾイミダゾールである川口化学工業株式会社製、アンテージMBである。
(H)金属不活性剤は、ヒドラジド誘導体である株式会社ADEKA製、CDA-1である。
(I)滑剤は、エルカ酸アミドである日油株式会社製、アルフローP10である。
(J)顔料組成物は、顔料を1質量部含むと共に残部がバインダー樹脂であるバッチを用いた。バインダー樹脂はポリエチレンである。このバッチは、市販のカラーバッチである。
〈表面粗さ〉
上述の各樹脂混合物を用いて製造された各試料の被覆電線について、絶縁被覆の表面粗さRa(μm)を測定した。測定結果を表2から表4に示す。表面粗さRaは算術平均粗さである。表面粗さRaは、JIS B 0601:2013に準拠して市販の表面粗さ測定機を用いて測定した。
各試料の被覆電線について、絶縁被覆の光沢・凹凸の有無と絶縁被覆のざらつきの有無とによって外観の良否を評価した。上記光沢・凹凸の有無の確認は、絶縁被覆を目視確認することによって行った。上記ざらつきの有無の確認は、作業者が素手の人差し指で絶縁被覆を触ることによって行った。評価は、予め定めた基準品と各試料における絶縁被覆とを対比することによって以下のように行った。評価結果を表2から表4に示す。
評価がVery Goodとは、各試料における絶縁被覆の光沢が基準品より優れると共に目視では凹凸の確認が困難であることを意味する。
評価がGoodとは、各試料における絶縁被覆の光沢が基準品と同等であると共に目視では凹凸の確認が困難であることを意味する。
評価がBadとは、各試料における絶縁被覆の光沢が基準品より劣ると共に目視では凹凸の確認が困難であることを意味する。
評価がVery Badとは、各試料における絶縁被覆の光沢が基準品より劣ると共に目視で凹凸を確認できることを意味する。
評価がVery Goodとは、各試料における絶縁被覆のざらつきが基準品より少ない状態であり、基準品より優れていることを意味する。
評価がGoodとは、各試料における絶縁被覆のざらつきが基準品と同等であることを意味する。
評価がBadとは、各試料における絶縁被覆のざらつきが基準品より大きい状態であり、基準品より劣ることを意味する。
評価がVery Badとは、各試料における絶縁被覆のざらつきが基準品より明らかに劣ることを意味する。このざらつきは、試験者が絶縁被覆に触った際に試験者が痛みを感じる場合がある程度の大きなざらつきである。
各試料の被覆電線について、絶縁被覆と止水部材であるゴム栓との境界から水が浸入することの有無によって止水性の良否を評価した。ここではIEC 60529:2001に基づいて試験を行って、IP等級3の防水性能を満たすか否かを評価した。評価結果を表2から表4に示す。
評価がGoodとは、上記境界からの浸入がないこと、即ちIP等級3の防水性能を満たすことを意味する。
評価がBadとは、上記境界からの浸入が有ること、即ちIP等級3の防水性能を満たさないことを意味する。
表2から表4に示すように、特定電線群は光沢を有することから外観に優れる。また、特定電線群は止水性も優れる。更に、特定電線群はざらつきを生じるような凹凸もない。この点から、作業者は特定電線群を取り扱い易い。
まず、特定電線群と試料No.111の被覆電線との比較から、成分(F)の有無が上記表面粗さRaに影響を与えると考えられる。樹脂混合物に含まれるイミダゾール化合物及び酸化亜鉛は粉末であることから、樹脂混合物の流動性を低下させ易い。樹脂混合物における流動性の低下がメルトフラクチャー等を生じさせる要因になったと考えられる。
例えば、試験例1において、絶縁被覆の原料に用いられる樹脂混合物の成分の種類、含有量を適宜変更することができる。例えば、試験例1の樹脂混合物は顔料を含まなくてもよい。
2 導体、20 撚線、22 金属線
3 絶縁被覆
5 ワイヤーハーネス
6 端子、60 ワイヤバレル部、62 接続部、63 孔
7 止水部材
Claims (7)
- 導体と、絶縁被覆とを備える被覆電線であって、
前記絶縁被覆は、樹脂組成物から構成され、
前記樹脂組成物は、
シラングラフトポリオレフィンと、
未変性ポリオレフィンと、
カルボキシ基、エステル基、酸無水物基、アミノ基、及びエポキシ基からなる群より選択される1種以上の官能基を有する変性ポリオレフィンと、
難燃剤と、
架橋触媒と、
酸化亜鉛及びイミダゾール系化合物とを含み、
前記絶縁被覆の表面粗さRaが4.0μm以下である、
被覆電線。 - 前記未変性ポリオレフィンは、ブロックポリプロピレンを含む、請求項1に記載の被覆電線。
- 前記表面粗さRaが3.0μm以下である、請求項1又は請求項2に記載の被覆電線。
- 前記表面粗さRaが2.0μm以下である、請求項1又は請求項2に記載の被覆電線。
- 前記表面粗さRaが0.6μm以上である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の被覆電線。
- 前記導体は、撚線を含み、
前記撚線を構成する複数の金属線のそれぞれは、アルミニウム合金線である、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の被覆電線。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の被覆電線と、端子と、止水部材とを備え、
前記端子は、前記被覆電線の二つの端部のうち、少なくとも一方の端部に取り付けられており、
前記止水部材は、前記絶縁被覆の外周に取り付けられている、
ワイヤーハーネス。
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