JP2023115911A - 多層発泡電気ケーブルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機械的特性および加工特性に関して改善された品質を有し、特に、簡単で費用対効果の高い方法で生産することができ、さらにケーブルの可撓性を損なうことなく、外側に向かって高い機械的安定性を備えている電気ケーブルを提供する。【解決手段】絶縁体２およびプラスチック材料からなる共通のシース３をそれぞれ有する複数の導電体１を備えている電気ケーブル１０であって、シースが、中間層を介さずに、導電体の絶縁体の上および周囲に直接施されている。シースが、熱可塑性プラスチックであると同時に弾性プラスチックでもあり、好ましくは、ポリプロピレンマトリックスまたはポリエチレンマトリックスを有する、プラスチック材料のグループから選択されている。さらに、非発泡材料からなる薄いハードカバー層４が、シースの周囲に形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、特定のシース構造を有する多層発泡電気ケーブル、および特定のシース構造を有する多層発泡電気ケーブルを製造する方法に関する。この点において、本発明は、絶縁体を有する少なくとも１つの導電体と、プラスチックからなるシース構造とを備えるシース付き電気ケーブルに関する。

様々なケーブル構造を有する電気ケーブルは、従来技術で既知である。しかしながら、現在の用途および使用は、非常に特殊な特性を有する導電体の配置を必要とする。特定の所望の利点を達成するために特定の材料を使用することは、通常、同時に欠点を伴い、選択されたプラスチックの購入コストおよび加工コストが高くなるという問題が発生することがある。

先行技術により古くから知られているケーブルは、特許文献１に記載されている。特許文献１は、スパイラルらせんの形態で包まれており、好ましくはポリウレタン（ＰＵＲ）に基づく大きな気孔容積を有する発泡材料からなり、かつ外側に同軸ＰＵＲプラスチックシースが施された可撓性ベースケーブルを有する、可撓性電気ケーブルに関する。

別の公知の電気ケーブルは、特許文献２に記載されている。このケーブルは、特に、自動車のアンチロックブレーキシステムおよび速度測定システムのセンサに使用することができ、実際に使用されていることが証明されている。この電気ケーブルは、ポリウレタンからなる
シースを有する。具体的には、シースは、特定のショア硬度を有するＰＰ、すなわち、ポリエーテルポリウレタンで作製されている。この硬度は、有利には、７５～９５ショアＡの範囲である。エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が公知であると特許文献２で述べられている導電体の絶縁体の選択のために、誘電パラメータ、特に比誘電率は、これらのパラメータがケーブルの絶縁容量に決定的な影響を有するため、実際に極めて重要な役割を果たす。

電気パラメータに加えて、用途に応じて、他のパラメータも実際に役割を果たす。一般に、良好なリサイクル性が望まれる。さらに、寸法安定性も重要である。

高い熱安定性を維持しながら、改善されたリサイクル性を達成するために、上述の実用新案はまた、導電体自体の絶縁体がポリウレタンで作製され、当該ポリウレタンが５５～６４ショアＤの範囲の硬度を有することを規定している。このポリウレタン材料は、特に再溶融可能な熱可塑性材料であるため、容易にリサイクルすることができる。

ここでの欠点は、製造プロセスのコストがより高くなることである。そのようなケーブルに課される技術的要件に関して、特許文献２は、ボッシュ規制ＶＳ１８２９６－ＮＫＡ（２００１年１０月）を参照し、リサイクル性に加えて、具体的には、ＶＤＥ０４７２－６０３／Ｊに準拠した技術パラメータである、熱撓み温度および曲げ疲労強度を参照する。上記種類のケーブルの使用に重要な他の特性、特に機械的特性は、ケーブルの質量に加えて、ねじり挙動が含まれる。ケーブルの加工性のための、必要に応じて、より大きなケーブル部にわたってもケーブルを容易に剥ぎ取ることができるという要件も、重要な役割を果たす。

従来技術では、この目的のために、シースが、発泡材料と、非発泡材料、特に少なくとも１つの非発泡ＰＰ層との複数の層で構成される解決策が提案されてきた。特定の機械的特性を達成するために、先行技術において、剥離挙動を改善するためにカバー層を非発泡ＰＰ層として形成することが言及されている。しかしながら、非発泡ＰＰで作製された多孔質カバー層は、多孔性に加えて、他の様々な欠点を伴うという点で不利であり、かつ非発泡材料と発泡中間層との間で接着結合を達成しなければならないことも不利であることが示されている。

独国特許出願公開第３００５６１５号明細書 独国実用新案第２０２１５５２３号明細書

したがって、本発明の基礎となる目的は、冒頭で述べたタイプの電気ケーブルであって、上述した機械的特性および加工特性に関して改善された品質を有し、特に、簡単で費用対効果の高い方法で生産することができ、さらにケーブルの可撓性を損なうことなく、外側に向かって高い機械的安定性を備えている電気ケーブルを作成することである。

上述した目的は、請求項１に記載の特徴の組み合わせによって達成される。

本発明によれば、提案された組み合わせにおいて特定の利点をもたらす材料を有する特定のケーブル構造が、この目的のために使用される。第１のアイデアは、電気ケーブルアセンブリのうちのいくつかのケーブルの絶縁体の周囲の実際の内部シースを省略し、このようにして、絶縁体の周囲に発泡材料のシースを直接施すことである。これにより、とりわけ、製造ステップを節約し、発泡材料の層と非発泡材料の層との間の接合の問題を回避することが可能になる。

本発明によれば、発泡性絶縁体および非発泡絶縁体を有する、特定の熱可塑性ポリマーの組み合わせが可能であり、機械的特性および他の特性を容易に管理しつつ、良好な接着結合が達成され得ることが示されている。

したがって、本発明によれば、発泡シース材料は、熱可塑性プラスチックの費用対効果の高い加工性と、エラストマーの弾性特性とを兼ね備えているため、熱可塑性プラスチックであると同時にエラストマーであるプラスチックのグループから選択される。熱可塑性加硫物は、この目的に好適である。

この目的のために、ポリプロピレンマトリックスを有する熱可塑性ポリマーを使用することが、特に有利である。

さらに、ＥＰＤＭ粒子、すなわちエチレンプロピレンジエンゴム粒子が、ポリプロピレンマトリックスに埋設されている場合に有利である。

そのような材料は、また、エンジニアリング熱可塑性プラスチックと強力な結合を形成するために、オーバーモールド押出プロセスを使用して施され得、その結果発泡変異体としての熱可塑性プラスチックもまた、ケーブルの絶縁材料として使用され得る。したがって、そのような複合部品に以前は使用しなければならなかった、接着剤、結合剤、および物理的接続または機械的接続を省くことができる。別の利点は、この方法がプロセスステップ数を削減し、したがって、部品生産のサイクル時間、および全体的なシステムコストを削減できることであると判明した。

提案されたエラストマー発泡シース材料は、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アクリロニトリルスチレンアクリレート（ＡＳＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）およびポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのプラスチックに、特に強く結合され得る。その結果、このような硬質熱可塑性プラスチック、および前述の軟質の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）からなるシース材料は、特に良好な互換性を有する。しかしながら、他の材料の組み合わせも、このようにして達成することができる。

本発明の特に有利な実施形態では、絶縁体およびプラスチックからなる共通シースをそれぞれ有する複数の導電体を備える電気ケーブルが提供され、共通シースが、中間層を介さずに、導電体の絶縁体の周囲に直接施される。シースは、熱可塑性プラスチックであると同時に弾性プラスチックでもあり、かつ好ましくは、ポリプロピレンマトリックスまたはポリエチレンマトリックスを有するプラスチックのグループから選択され、さらに、非発泡材料の薄いハードカバー層が、シースの周囲に形成される。

上述した材料の発泡層の構造により、本発明では、ケーブルの比質量が有利に低減され、より長く特大のケーブルの全長にわたる剥ぎ取りが容易になり、ねじり挙動および発泡層の減衰効果により、機械的耐圧性および曲げ疲労強度が改良される。

さらに、ハードカバー層の材料が熱可塑性ポリウレタン（ＰＵＲ）からなると有利である。このようにして、特性プロファイルを組み合わせたコンセプトが達成される。すなわち、動的耐荷重能力、広い温度範囲にわたる高い柔軟性、高い耐摩耗性、座屈および引き裂き強度を備え、さらに油、グリース、溶剤、天候、オゾン、紫外線、および加水分解活性物質の影響に対する優れた耐性を備えたコンセプトが達成される。さらに、このようなケーブルは、簡単にリサイクルすることができる。

本発明の概念によれば、絶縁体の材料はまた、発泡プラスチックからもなり得ることも有利である。

本発明の同様に好ましい実施形態では、ハードカバー層とシースとの間に中間層が配置されておらず、特に、接着を促進する機能、またはシースへの機械的接続を確立する機能を有する中間層が存在しないと規定されている。

シースが、導電体の周囲に、同軸状に、かつ好ましくは、円形の断面輪郭を有するように取り付けられる場合に有利である。薄いカバー層が、シースの周囲に、同軸状に、かつ好ましくは、円形の断面輪郭を有するように取り付けられる場合にも有利である。しかしながら、他の形状、具体的には非円形状も考えられ、かつ実施可能である。

そのようなケーブルに加えて、本発明の更なる態様は、上述したような電気ケーブルを製造する方法であって、次のステップを含む方法に関する。
（ａ）ケーブル束内に発泡のまたは非発泡の絶縁体をそれぞれ有する、複数の導電体を提供するステップと、
（ｂ）熱可塑性プラスチックであると同時に弾性プラスチックであり、かつ好ましくはポリプロピレンマトリックスまたはポリエチレンマトリックスを有するプラスチック材料のグループから選択されたシースを、中間層を介さずに、導電体の絶縁体の上および周囲に施すステップと、
（ｃ）シースの周囲に、中間層を介在させないで、熱可塑性ポリウレタンからなる非発泡プラスチック材料で作られている薄いハードカバー層を施すステップ。

本発明の他の有利な更なる改良は、従属請求項に示されるか、または、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態の説明とともに、以下でより詳細に例示される。

本発明の概念による、電気ケーブルの例示的な実施形態を示す断面図である。

以下では、本発明の例示的な実施形態を示すに過ぎない図１を参照して、本発明をより詳細に説明する。他の形態および変形例は、本発明の概念を保持しながら、考えられかつ可能である。

図１に示すように、本発明によるシースが施された電気ケーブル１０は、各々に絶縁体２が設けられた、複数の導電体１を備えている。図示の例示的な実施形態では、４つの導電体１が示されている。 これらの４つの導電体１の周り、より具体的にはそれらの絶縁体２の周りに、中間層なしで絶縁体２の外郭に接する共通シース３が設けられている。

共通シース３は、特定のプラスチック、すなわち熱可塑性加硫物からなる。図示された例示的な実施形態では、共通シース３は、ポリプロピレンマトリックスを有する熱可塑性ポリマーとして形成される。ＥＰＤＭ粒子はポリプロピレンマトリックスに埋設されているので、エチレンプロピレンジエンゴム粒子を有する熱可塑性加硫物が提供される。

絶縁体２は、軟質の非発泡材料で作製される。導電体１の絶縁体２は、ポリウレタン、または絶縁体に使用される材料、例えば、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、特に、スチレン含有ＴＰＥ、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、またはＦＥＰ（テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体）などのフルオロポリマーで、作製され得る。他の発泡プラスチックまたは非発泡プラスチックも考えられる。

さらに、非発泡ＴＰＵで作製された薄いハードカバー層４が、シース３の周囲に直接施されることが分かる。

ＴＰＵハードカバー層４とシース３との間に中間層はない。

導電体１は、撚り線の形態または素線の形態の導電性材料で作製され得る。ここで導電体１に使用される素線は、複数の個々の素線１ａからも形成され得、したがって、撚り導線として設計され得る。

本発明は、その実施形態の点で、上述の好ましい例示的な実施形態に限定されない。むしろ、根本的に異なる実施形態では、記載された解決策も利用する、多数の変形形態が考えられる。

本発明は、以下の態様を含む。

1)絶縁体（２）およびプラスチック材料からなる共通のシース（３）をそれぞれ有する複数の導電体（１）を備えている電気ケーブル（１０）であって、前記シース（３）が、中間層を介さずに、前記導電体（１）の前記絶縁体（２）の上および周囲に直接施され、前記シース（３）が、熱可塑性プラスチックと弾性プラスチックの両方であり、好ましくは、ポリプロピレンマトリックスまたはポリエチレンマトリックスを有するプラスチック材料のグループから選択され、さらに、非発泡材料で作製された薄いハードカバー層（４）が、シース（３）の周囲に形成されていることを特徴とする、電気ケーブル（１０）。
2)前記プラスチック材料のグループが、熱可塑性加硫物であるか、または熱可塑性加硫物を含むことを特徴とする、上記1)に記載の電気ケーブル（１０）。
3)前記シース（３）の前記シース材料が、ポリプロピレンマトリックス（ＰＰマトリックス）を有する熱可塑性ポリマーであることを特徴とする、上記1)または2)に記載の電気ケーブル（１０）。
4)前記シース（３）の前記シース材料が、ポリプロピレンマトリックス（ＰＰマトリックス）を有する熱可塑性ポリマーであり、ＥＰＤＭ粒子が、前記ポリプロピレンマトリックスに埋設されていることを特徴とする、上記1)または2)に記載の電気ケーブル（１０）。
5)前記ハードカバー層（４）の材料が、熱可塑性ポリウレタンからなることを特徴とする、上記1)～4)のうちのいずれか一項に記載の電気ケーブル（１０）。
6)前記絶縁体（２）の材料が、発泡プラスチックからなることを特徴とする、上記1)～5)のうちのいずれか一項に記載の電気ケーブル（１０）。
7)前記ハードカバー層（４）と前記シース（３）との間に、前記シース（３）への接着を促進する機能または前記シース（３）への機械的接続を確立する機能を有する中間層が存在しないことを特徴とする、上記1)～6)のうちのいずれか一項に記載の電気ケーブル（１０）。
8)前記シース（３）が、前記導電体（１）の周囲に、同軸状に、かつ円形の断面輪郭を有するように取り付けられていることを特徴とする、上記1)～7)のうちのいずれか一項に記載の電気ケーブル（１０）。
9)ハードカバー層（４）が、前記シース（３）の周囲に、同軸状に、かつ円形の断面輪郭を有するように取り付けられていることを特徴とする、請求項８に記載の電気ケーブル（１０）。
10)上記1)～9)のうちのいずれか一項に記載の電気ケーブルを製造する方法であって、
ａ）ケーブル束内に発泡絶縁体（２）または非発泡絶縁体（２）をそれぞれ有する、複数の導電体（１）を提供するステップと、
ｂ）熱可塑性プラスチックと弾性プラスチックの両方であり、かつポリプロピレンマトリックスまたはポリエチレンマトリックスを有するプラスチック材料のグループから選択されたシース（３）を、中間層を介さずに、前記導電体（２）の前記絶縁体（２）の上および周囲に施すステップと、
ｃ）前記シース（３）の周囲に、熱可塑性ポリウレタンからなる非発泡プラスチック材料で作られている薄いハードカバー層（４）を施すステップと、を含む方法。

この発明による多層発泡電気ケーブルは、絶縁体を有する少なくとも１つの導電体と、プラスチックからなるシース構造とを備えるシース付き電気ケーブルである。

１：導電体、２：絶縁体、３：シース。４：ハードカバー層、１０：電気ケーブル

別の公知の電気ケーブルは、特許文献２に記載されている。このケーブルは、特に、自動車のアンチロックブレーキシステムおよび速度測定システムのセンサに使用することができ、実際に使用されていることが証明されている。この電気ケーブルは、ポリウレタンからなるシースを有する。具体的には、シースは、特定のショア硬度を有するＰＰ、すなわち、ポリエーテルポリウレタンで作製されている。この硬度は、有利には、７５～９５ショアＡの範囲である。エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が公知であると特許文献２で述べられている導電体の絶縁体の選択のために、誘電パラメータ、特に比誘電率は、これらのパラメータがケーブルの絶縁容量に決定的な影響を有するため、実際に極めて重要な役割を果たす。

Claims (10)

1. 絶縁体（２）およびプラスチック材
   料からなる共通のシース（３）をそれぞれ有する複数の導電体（１）を備えている電気ケーブル（１０）であって、前記シース（３）が、中間層を介さずに、前記導電体（１）の前記絶縁体（２）の上および周囲に直接施され、前記シース（３）が、熱可塑性プラスチックと弾性プラスチックの両方であって、ポリプロピレンマトリックスまたはポリエチレンマトリックスを有するプラスチック材料のグループから選択され、さらに、非発泡材料からなる薄いハードカバー層（４）が、前記シース（３）の周囲に形成されていることを特徴とする、電気ケーブル（１０）。
2. 前記プラスチック材料のグループが、熱可塑性加硫物であるか、または熱可塑性加硫物を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気ケーブル（１０）。
3. 前記シース（３）を形成するシース材料が、ポリプロピレンマトリックス（ＰＰマトリックス）を有する熱可塑性ポリマーであることを特徴とする、請求項１に記載の電気ケーブル（１０）。
4. 前記シース（３）を形成するシース材料が、ポリプロピレンマトリックス（ＰＰマトリックス）を有する熱可塑性ポリマーであり、前記ポリプロピレンマトリックスに、ＥＰＤＭ粒子が埋設されていることを特徴とする、請求項１に記載の電気ケーブル（１０）。
5. 前記ハードカバー層（４）の材料が、熱可塑性ポリウレタンからなることを特徴とする、請求項１に記載の電気ケーブル（１０）。
6. 前記絶縁体（２）の材料が、発泡プラスチックからなることを特徴とする、請求項１に記載の電気ケーブル（１０）。
7. 前記ハードカバー層（４）と前記シース（３）との間に、前記シース（３）への接着を促進する機能または前記シース（３）への機械的接続を確立する機能を有する中間層が配置されていないことを特徴とする、請求項１に記載の電気ケーブル（１０）。
8. 前記シース（３）が、前記導電体（１）の周囲に、同軸状に、かつ円形の断面輪郭を有するように取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の電気ケーブル（１０）。
9. 前記ハードカバー層（４）が、前記シース（３）の周囲に、同軸状に、かつ円形の断面輪郭を有するように取り付けられていることを特徴とする、請求項８に記載の電気ケーブル（１０）。
10. 請求項１～９のうちのいずれか一項に記載の電気ケーブルを製造する方法であって、
    ａ）ケーブル束内に発泡または非発泡の絶縁体（２）をそれぞれ有する、複数の導電体（１）を提供するステップと、
    ｂ）熱可塑性プラスチックと弾性プラスチックの両方であって、かつポリプロピレンマトリックスまたはポリエチレンマトリックスを有するプラスチック材料のグループから選択されたシース（３）を、中間層を介さずに、前記導電体（１）の前記絶縁体（２）の上および周囲に施すステップと、
    ｃ）前記シース（３）の周囲に、熱可塑性ポリウレタンからなる非発泡プラスチック材料からなる薄いハードカバー層（４）を施すステップと、を含む方法。
    

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