JP3296750B2 - ケーブル - Google Patents
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Description
ト、電子機器等に使用されるケーブルに関し、さらに詳
しくは、優れた機械特性、柔軟性を有し、ケーブルの端
末部を各種センサーや端子などに接続した後、この接続
部を気密もしくは水密性に保持するためにポリアミド樹
脂でモールドするのに好適なケーブルに関するものであ
る。
れるケーブルの絶縁層としては、機械特性、柔軟性が良
好である熱可塑性ポリウレタン系組成物が被覆材として
採用されている。このようなケーブルに、センサーなど
の機器部品を接続したり、電極端子を接続する場合に
は、その接続部およびその近傍の周囲を樹脂モールド
(成形体)で気密もしくは水密に保護する。このように
樹脂モールドで気密、水密を確保するには、成形のしや
すさや機械的強度に優れる、ナイロン6、ナイロン1
2、ナイロン66、等のポリアミド樹脂がモールド材料
としてよく用いられる。
ルの被覆材料とモールド材料の選定によっては材料間の
熱収縮率の差により、ケーブルの端末加工時や使用時の
加熱、冷却過程において、ケーブルと成形体の界面に隙
間が生じ、この隙間から水分が浸入するという問題があ
る。界面に生じた隙間から、水分が浸入すると、ケーブ
ルの導体が腐食し、接続した機器部品の性能を劣化する
等の不具合が発生するので、気密、水密性の保持のため
に各種のシール対策が必要となる。このため、端末加工
時の作業性が著しく煩雑となり、その作業には高度の熟
練を要していた。
の被覆材料を、モールド材料と同一もしくは類似材料と
する方法が考えられるが、これらの樹脂材料はケーブル
の被覆材料としては成形加工性、可撓性が悪く、ケーブ
ルとして要求される諸特性を満足せず、材料が高価であ
る等実用的ではない。本発明の目的は、特別なシール対
策を施さなくても、ケーブルと成形体との界面の気密
性、水密性が保たれ、ケーブル導体の腐食や接続した機
器部品の性能劣化を防止でき、なお且つ200℃以上の
高温雰囲気下においてもケーブル最外層が損傷されない
ケーブルを提供することにある。
に、本発明においては、絶縁導体を複数本撚り合わせた
多芯撚線の外側に被覆層を設けたケーブルにおいて、少
なくとも前記被覆層の最外層が、ポリアミドをハードセ
グメントとするブロック共重合体100〜10重量%と
熱可塑性ポリウレタン0〜90重量%をベース樹脂とす
る熱可塑性樹脂組成物を押出成形し、電子線照射した架
橋体で構成されていることを特徴とするケーブルを提供
する。
目的はケーブル特性を害することなく気密、水密性に優
れた端末加工が極めて容易に施工しうるケーブルを提供
することにある。この目的を達成する本発明ケーブルの
実施態様を図1に例示する。図1において1は多芯撚線
で、該多芯撚線1は、例えば素線外径0.18mmφの
錫メッキ軟銅線を20本撚り合わせて外径1mmφに仕
上げた撚線導体1a上に、ポリエチレン、ポリ塩化ビニ
ル等からなる絶縁層1bを設けた絶縁導体を複数本(図
1では2本)撚り合わせた構成となっている。2は多芯
撚線1を被覆した被覆層で、該被覆層2は複数層(図1
では2層)からなり、内層2aは例えば熱可塑性ポリウ
レタンをベース樹脂とする樹脂組成物で、または、密度
が0.86〜0.90g/cm3 であるエチレン・αオ
レフィン共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体から
なる群から選ばれた少なくとも1種をベース樹脂とする
樹脂組成物で構成されている。外層2bはポリアミドを
ハードセグメントとするブロック共重合体をベース樹脂
とする樹脂組成物を押出成形し、電子線照射した架橋体
で構成されているか、或いは、ポリアミドをハードセグ
メントとするブロック共重合体単独または該ポリアミド
をハードセグメントとするブロック共重合体に熱可塑性
ポリウレタンを90重量%以下配合したベース樹脂から
なる樹脂組成物を押出成形し、電子線照射した架橋体で
構成されている。なお、図中3はケーブルである。
に設ける被覆層の少なくとも最外層がポリアミドをハー
ドセグメントとするブロック共重合体をベース樹脂とす
る樹脂組成物の架橋体によって形成されているために、
ケーブル端末部をポリアミド樹脂でモールド成形する時
の高温高圧に耐え、モールド成形体とケーブル被覆層最
外層とが良好に接着して、使用時に加熱と冷却が繰り返
される結果生じるケーブルとモールド成形体との界面の
気密、水密性不良という問題が解決される。
を構成するベース樹脂の各成分について以下に詳述す
る。 (a)ポリアミドをハードセグメントとするブロック共
重合体 本発明において用いられるポリアミドをハードセグメン
トとするブロック共重合体は、柔軟性をもった熱可塑性
エラストマーであり、ソフトセグメントはポリエーテル
(ポリテトラメチレングリコール等)が広く用いられて
いる。これらは一般にポリアミドエラストマーと総称さ
れている。このようなポリアミドエラストマーとして
は、例えば、「ペバックス」(商品名、東レ(株)製)
などが市販されており、市販品の各種グレードから適宜
選択して使用することができるがケーブルの柔軟性と耐
熱性を考慮すると硬度80〜90(ショアA)を用いる
とよい。さらに、ポリアミドエラストマーと後述する熱
可塑性ポリウレタンとを配合する時には、ポリアミドエ
ラストマーの融点が熱可塑性ポリウレタンの軟化点に近
い温度のものを選択すると、混練時に両者の混和状態が
均一となり、ケーブルの押出外観が良好となるので好ま
しい。
は、ポリエステル系ウレタン樹脂(アジペート系、カプ
ロラクトン系、ポリカーボネート系)、ポリエーテル系
ウレタン樹脂があげられ、耐水性、耐カビ性などの点で
ポリエーテル系ウレタン樹脂が好ましい。また、熱可塑
性ポリウレタンの硬さ(タイプAデュロメータ、1kg
f)は90以下が好ましい。次に、ポリアミドをハード
セグメントとするブロック共重合体(a)と熱可塑性ポ
リウレタン(b)との配合割合について説明する。ベー
ス樹脂中における(a)の割合は100〜10重量%と
する。(a)の割合が10重量%より少ない場合は、ポ
リアミド樹脂成形体とケーブル最外層との接着性が
(b)100重量%(b単独)の場合と変わりがなく、
接着性の向上の効果が認められないからである。ベース
樹脂中の(a)の配合量が10%を越えると十分接着性
向上の効果が得られる。最外層を(a)単独をベース樹
脂としてもポリアミド樹脂成形体との接着強度は得られ
るが、ベース樹脂中の(b)の配合割合を20〜60重
量%とすることで両者の相乗効果が顕著に現れる。従っ
て両者の配合量を(a)80〜40重量%、(b)20
〜60重量%とすることがより好ましい。なお、ベース
樹脂は(a)および(b)を主体とするが、特性を損な
わない範囲でその他の樹脂少量を配合してもよい。
aは、最外層2bとの密着性等を考慮して選択される。
その一つの例が、熱可塑性ポリウレタン系組成物であ
り、他の例が、密度が0.86〜0.90g/cm3 で
あるエチレン・αオレフィン共重合体またはエチレン・
酢酸ビニル共重合体のいずれかもしくはそれらの混合物
をベース樹脂とする樹脂組成物である。熱可塑性ポリウ
レタン系組成物のベース樹脂となる熱可塑性ポリウレタ
ンの種類としては、ポリエステル系ウレタン樹脂(アジ
ペート系、カプロラクトン系、ポリカーボネート系)、
ポリエーテル系ウレタン樹脂があげられ、耐水性、耐カ
ビ性などの点でポリエーテル系ウレタン樹脂が好まし
い。エチレン・αオレフィン共重合体は、エチレンとプ
ロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1
−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン
などのαオレフィン1種類以上との共重合体であり、架
橋性、弾力性の点から、密度0.86〜0.90g/c
m3 であるものが好ましい。エチレン・酢酸ビニル共重
合体は、架橋性、弾力性の点から、酢酸ビニル含有量が
10〜30重量%のものが好ましい。エチレン・αオレ
フィン共重合体およびエチレン・酢酸ビニル共重合体
は、架橋によって、その耐熱性を向上させることがで
き、ポリアミド樹脂のように高融点を有する樹脂でモー
ルド成形する場合には、架橋させることが必須である。
さらに、これらは、架橋によるゴム弾性特性の向上が大
きいことから、本発明のケーブルの内層として好適であ
る。
ことにより、耐熱性とゴム弾性特性を向上させることが
でき、この結果として、ケーブルに復元力が生じてケー
ブル端末部に形成する成形体とケーブルの界面の気密、
水密性がより向上する。しかしながら、最外被覆層2b
の樹脂組成物のゲル分率が10重量%未満の場合には2
00℃以上の高温雰囲気下においてケーブル表面に溶融
・亀裂が生じることがあり、逆に40重量%より多い場
合にはポリアミド樹脂との接着性が低下する傾向を示
す。従って、最外被覆層のゲル分率は10〜40重量%
とすることが好ましい。被覆層を架橋させる方法として
は、従来公知の電子線架橋法や化学架橋法が採用できる
が、生産性の点から、電子線照射による架橋方法が好ま
しい。電子線架橋法の場合は、樹脂組成物を押出成形後
に電子線照射して架橋をおこなう。架橋度の制御は照射
線量、架橋助剤の量、種類を適宜選択することにより行
なうことができる。架橋助剤としては、多官能モノマー
(トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリア
リルシアヌレート等)を配合するとよく、架橋助剤の配
合により効率よく架橋を行なうことができる。また、化
学架橋法の場合には、有機過酸化物を架橋剤として配合
し押出成形後に加熱処理により架橋を完了させる。
よび外層に用いる樹脂組成物には、絶縁電線やケーブル
において、一般的に使用されている各種の添加剤、例え
ば、酸化防止剤、金属不活性剤、難燃剤、分散剤、着色
剤、充填剤、滑剤等を本発明の目的を損なわない範囲で
適宜配合することができる。酸化防止剤としては、4,
4’−ジオクチル・ジフェニルアミン、N, N’−ジフ
ェニル−p−フェニレンジアミン、2, 2, 4−トリメ
チル−1, 2−ジヒドロキノリンの重合物等のアミン系
酸化防止剤、ペンタエリスリチル−テトラキス(3−
(3, 5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)
プロピオネート)、オクタデシル−3−(3, 5−ジ−
t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネー
ト、1, 3, 5−トリメチル−2, 4, 6−トリス
(3, 5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)
ベンゼン等のフェノール系酸化防止剤、ビス(2−メチ
ル−4−(3−n−アルキルチオプロピオニルオキシ)
−5−t−ブチルフェニル)スルフィド、2−メルカプ
トベンヅイミダゾ−ルおよびその亜鉛塩、ペンタエリス
リトール−テトラキス(3−ラウリル−チオプロピオネ
ート)などのイオウ系酸化防止剤などがあげられる。金
属不活性剤としては、N, N’−ビス(3−(3, 5−
ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニ
ル)ヒドラジン、3−(N−サリチロイル)アミノ−
1, 2, 4−トリアゾール、2, 2' −オキサミドビス
−(エチル3−(3, 5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロ
キシフェニル)プロピオネート)などがあげられる。
ールA(TBA)、デカブロモジフェニルオキサイド
(DBDPO)、オクタブロモジフェニルエーテル(O
BDPE)、ヘキサブロモシクロドデカン(HBC
D)、ビストリブロモフェノキシエタン(BTBP
E)、トリブロモフェノール(TBP)、エチレンビス
テトラブロモフタルイミド、TBA・ポリカーボネート
オリゴマー、臭素化ポリスチレン、臭素化エポキシ、エ
チレンビスペンタブロモジフェニール、塩素化パラフィ
ン、ドデカクロロシクロオクタンなどのハロゲン系難燃
剤、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの無
機系難燃剤、リン酸化合物、ポリリン酸化合物、赤リン
化合物などのリン系難燃剤などがあげられる。難燃助
剤、充填剤としては、カーボン、クレー、酸化亜鉛、酸
化錫、酸化マグネシウム、酸化モリブデン、三酸化アン
チモン、シリカ、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネ
シウム、ほう酸亜鉛などがあげられる。
φの錫メッキ軟銅撚線 構成:20本/0. 18mm
φ)の上に、低密度ポリエチレンを押出被覆して外径
1.7mmの絶縁層を形成し、これに加速電圧500k
eV、照射量20Mradの電子線を照射して上記絶縁
層が架橋されている絶縁電線を2本撚り合わせることに
より、図1で示したような多芯撚線を用意した。次い
で、上記多芯撚線上に、40mmφ押出機(L/D= 2
5)を用い、ダイス温度180℃の条件により、表1ま
たは表2に示した被覆層樹脂組成物を外径が5.0mm
φとなるように押出被覆しケーブルとした。実施例1〜
11および比較例1〜4については、押出被覆後さらに
加速電圧750kev、照射量12Mradで電子線を
照射して被覆層を架橋した。実施例12〜14について
は、実施例1と同様な条件で作成した多芯撚線上に表2
に示す内層樹脂を押出被覆し、電子線照射により、その
被覆層を架橋し、それぞれの上に表2に示した外層樹脂
組成物を外径が5.0mmφとなるように押出被覆し、
電子線照射を行い、被覆層が2層からなるケーブルを得
た。
方法で各種の特性を評価した。 (1)端末の気密性 図2に示すように、ケーブルの被覆層2および絶縁層1
bを除去して導体1aを露出させ、その端部に電極端子
5を接続した。次いで、接続部とその近傍周囲をポリア
ミド樹脂(ナイロン12)によるモールドにより、樹脂
成形体4で覆った。このケーブルについて、120℃×
1時間、−40℃×1時間を1サイクルとして、10サ
イクルのヒートサイクル試験を行った。その後、樹脂成
形体側と反対の端末より、2気圧の圧縮空気を注入し、
樹脂成形体側から漏れがないかを、水中に浸漬して気泡
の有無で気密性を確認した。5サンプルについて、試験
をおこない、全て合格した場合を○、いずれかのサンプ
ルが不合格であった場合を×とした。
被覆層が接触しているポリアミド樹脂成形体表面におけ
る被覆層樹脂組成物の有無を調査した。接着強度が強い
ためポリアミド樹脂成形体とケーブルの引き剥がしが不
可能な場合を◎とし、ポリアミド樹脂と被覆層の接着界
面に被覆樹脂組成物の凝集体が存在した場合を○とし、
それ以外の場合を×とした。 (3)耐熱性 ケーブルを自己径(5.0mmφ)に6ターン以上巻付
けて200℃に30分放置し取り出し、室温になるまで
冷却する。その後巻き付けたケーブルの表面の溶融・亀
裂の有無を観察した。全ての合格の場合を○、いずれか
のサンプルが不合格であった場合を×とした。 (4)ゲル分率 ケーブル最外層部を削った約0.5gをまずキシレンで
110℃、24時間抽出し、不溶解物を取り出し十分乾
燥しキシレンを揮発させる。その後更にジメチルホルム
アミドで110℃、24時間抽出し、同様に十分乾燥し
ジメチルホルムアミドを揮発させる。乾燥後の重量を測
定し、キシレン抽出前の原品の重量に対する抽出・乾燥
後の重量を百分率で示しゲル分率とした。
を使用した。 (01)ポリアミドエラストマー硬度75A ATOCHEM(株)製 商品名 ペバックス2533SAOO 硬度 ショアA75 比重 1.01 メルトインデックス 6g/10分[235℃ 1kg
f] 融点 148℃ (02)ポリアミドエラストマー硬度83A ATOCHEM(株)製 商品名 ペバックス3533SAOO 硬度 ショアA83 比重 1.01 メルトインデックス 7g/10分[235℃ 1kg
f] 融点 152℃ (03)ポリアミドエラストマー硬度90A ATOCHEM(株)製 商品名 ペバックス4033SAOO 硬度 ショアA90 比重 1.01 メルトインデックス 7g/10分[235℃ 1kg
f] 融点 168℃ (04)(10)エーテル系熱可塑性ポリウレタン 硬
度85A 日本ミラクトラン(株)製 商品名 E−385PNAT 硬度 ショアA85 比重 1.11
- ブチル- 4−ヒドロキシフェニル) プロピオネート) チバガイギー(株)製 商品名 イルガノックス 1010 (06)TMPTM* トリメチロールプロパントリメタクリレート 新中村化学(株)製 商品名 オグモント T200 (07)エチレンビスペンタブロモビフェニール アルベマール社製 商品名 サイテックス8010 (08)エチレン・酢酸ビニル共重合体 三井・デュポンポリケミカル(株)製 商品名 エバフレックス V527−4 酢酸ビニル含有量 17重量% メルトフローレイト 0. 8g/10min. 密度 0.94g/cm3 (09)エチレン・αオレフィン共重合体 ダウ・ケミカル(株)製 商品名 エンゲージ CL8003 αオレフィン(オクテン)含有量 18重量% メルトフローレイト 1g/10min. 密度 0. 89g/cm3
性、耐熱性に優れている。これに対し比較例1は被覆最
外層が熱可塑性ポリウレタン樹脂のみであるため気密
性、密着性に劣り、比較例2、3、4はいずれもポリア
ミドをハードセグメントとするブロック共重合体の配合
量が少ないために気密性、密着性が劣っている。
後、電子線照射により架橋された、(a)ポリアミドを
ハードセグメントとするブロック共重合体100〜10
重量%、(b)熱可塑性ポリウレタン樹脂0〜90重量
%をベース樹脂とすることによりケーブルの端末部分を
ポリアミド樹脂でモールドする際に、特別なシール対策
を施さなくても、ケーブルと成形体との界面の気密性、
水密性が保たれ、ケーブル内部の絶縁電線の導体の腐食
や接続された機器部品の性能劣化を防止でき、耐熱性、
気密・水密性に優れたケーブルを提供しうる効果があ
り、自動車用、ロボット用、電子機器用等として経年安
定して使用することができるケーブルを提供できる。
る。
態を示す説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 絶縁導体を複数本撚り合わせた多芯撚線
の外側に被覆層を設けたケーブルにおいて、少なくとも
前記被覆層の最外層が、ポリアミドをハードセグメント
とするブロック共重合体100〜10重量%と熱可塑性
ポリウレタン0〜90重量%をベース樹脂とする熱可塑
性樹脂組成物を押出成形し、電子線照射した架橋体で構
成されていることを特徴とするケーブル。 - 【請求項2】 最外層のゲル分率が10〜40重量%で
あることを特徴とする請求項1に記載のケーブル。 - 【請求項3】 被覆層内層に、熱可塑性ポリウレタンを
ベース樹脂とする樹脂組成物を用いることを特徴とする
請求項1または2に記載のケーブル。 - 【請求項4】 被覆層内層に、密度が0.86〜0.9
0g/cm3 であるエチレン・αオレフィン共重合体、
またはエチレン・酢酸ビニル共重合体のいずれかもしく
はそれらの混合物をベース樹脂とする樹脂組成物を用い
ることを特徴とする請求項1または2に記載のケーブ
ル。
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