JP3904611B2 - ポリエチレンテレフタレートのコーティングを備えたプッシュプル・スチールケーブル - Google Patents

Description

発明の技術分野
本発明はコアと、当該コアの周りに撚られて巻回するフィラメントの外側層と、場合に応じて、これらのコアおよび外側層の間のフィラメントの中間層とから成るプッシュプル・スチールケーブルに関する。
本発明は、特に車両におけるブレーキケーブルあるいは変速機またはシフトレバーケーブルとして使用される、あるいは、車両ウインドウ用エレベータケーブルまたは車両用ミラーの方向を変えるためのケーブルとして使用されるプッシュプル・スチールケーブルに関する。
このようなプッシュプル・スチールケーブルはケーシング内において種々の方向に移動するのが一般的である。従って、このケーブルは、良好な耐腐蝕性、高い柔軟性、低い摩擦抵抗性、高い引張強さおよび高い耐疲労性のような諸条件を十分に満足する必要がある。
なお、本発明に関しては、上記のケーシング内における種々の方向への移動がスプリングにより行なわれるか否かについては無関係である。
発明の背景
プッシュプル・スチールケーブルは当該技術分野において周知である。
例えば、このようなスチールケーブルは、コアと、亜鉛が被覆されたフィラメントによる中間層と、錫−鉛合金により被覆したフィラメントの外側層とから構成されている。この外側層のフィラメント上の錫−鉛合金コーティングによって低摩擦抵抗性を有しているが、このようなケーブルには多くの欠点がある。２種類の異なるコーティング材料、すなわち、コアおよび中間層に対応する亜鉛と外側層に対応する錫−鉛を使用しているという欠点とは別に、これらのコーティング材料の一方に環境問題を引き起こすおそれのある鉛を使用しているという主たる欠点がある。
また、別例として、ステンレススチールフィラメントのみから成るスチールケーブルがある。このようなケーブルは腐蝕に対する良好な耐性という利点を有しているが、ステンレススチールにおける固有の欠陥、すなわち、引張強さがかなり制限されるという不都合があり、同等の破断荷重を得るためには、それだけ太くかつ重いフィラメントを使用しなければならない。
日本国特許出願JP-A-02/093113はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂のコーティングを有するプッシュプル・ケーブルを開示している。このプッシュプル・ケーブルのケーシングのライナー、すなわち、当該ケーシングの内側のコーティングもまたＰＢＴによって構成されている。
また、日本国特許出願JP-A-52/033944はＰＢＴグラファイトワックスのコーティングを有するコントロールケーブルを開示している。なお、このケーシングのライナーもまたＰＢＴグラファイトワックスによって構成されている。
発明の開示
本発明は上述した従来技術における問題点を解消することを目的とする。すなわち、本発明は、環境に優しい方法によって製造できるケーブルを提供することを目的とする。
本発明の別の目的はケーブルのコーティングに異なる色を着けることを可能にすることである。
本発明のさらに別の目的は、耐腐蝕性であって、十分な接着性と湿潤環境における接着維持性を呈し、ケーブルに対して低摩擦抵抗性を賦与し、さらに、ケーブルに良好な耐候性を与えるコーティングを提供することである。
本発明のさらに別の目的は高い引張強さと共に良好な耐腐蝕性を得ることである。
本発明の第１の態様によれば、コアと当該コアの周りに撚られて巻回するフィラメントの外側層とから成るスチールケーブルが提供される。このスチールケーブルはポリエチレンテレフタレートの外部コーティングを備えている。また、場合に応じて、上記コアと外側層との間にフィラメントの中間層が備えられている。
本発明に関しては、上記の用語「ポリエチレンテレフタレート（polyethyleneterepht(h)alate）」または「ＰＥＴ」はエチレンテレフタレートのホモポリマーだけでなくイソフタル酸のようなテレフタル酸以外の酸やエチレングリコール以外のグリコールによって誘導された別のコポリマー化ユニットを２０％以下含有するエチレンテレフタレートのコポリマーを示している。
ナイロン−６（ＰＡ６）のようなポリイミドのコーティングに比して、ポリエチレンテレフタレートのコーティングは同等に低い耐摩擦性をケーブルに賦与する。これに加えて、ポリエチレンテレフタレートコーティングは、優れた接着性および接着維持性と、高い耐腐蝕性と、紫外線に対する良好な耐性（すなわち、良好な耐候性）と、低い吸水性または吸湿性を有している。すなわち、ポリエチレンテレフタレートコーティングは同一環境下においてナイロン−６コーティングにより吸収される水分量の１／１０しか水分を吸収しない。このことは、ポリエチレンテレフタレートコーティングを備えるスチールケーブルがナイロン−６コーティングを備えるスチールケーブルと同程度までには膨潤しないことを意味する。さらに、ポリエチレンテレフタレートコーティングの適用は環境に優しい方法、すなわち、予備処理がはるかに簡単でプライマーを使用しない方法で行なうことができる。
コーティング処理によってケーブルに与えられる比較的に高い耐腐蝕性によって、普通炭素鋼またはハイカーボンマイクロアロイドスチール（最大０．５０％までのクロム、バナジウム、銅、ニッケル、ホウ素またはニオブ等の添加を伴うと共に、０．７０％ないし１．１０％の炭素を含有する、僅かに合金化された高炭素合金鋼）がステンレススチールの代わりに使用できて、はるかに高い引張強さ（最大３０００ＭＰａまたはそれ以上）が得られる。この結果、ケーブルが軽量化できてより柔軟になる。
好ましくは、この押出成形した材料によるコーティングは２０ミクロンないし１２０ミクロン、最も好ましくは０．２０ミクロンないし６０ミクロンの範囲の厚さを有している。なお、このような薄いコーティングは、ポリビニルクロライドによる場合には、その実質的に異なる粘性値によって作成することが困難である。好ましくは、上記ケーブルのコーティングはケーブルの構造、すなわち、上記外側層の表面上の凹凸が分かる程度に薄い。このような薄いコーティングはケーブルの柔軟性の点で有利である。
好ましくは、この押出し成形材料は約２８０℃の測定温度で１００００（１／秒）ないし１（１／秒）の対応剪断速度に対して１００Ｐａ．ｓないし２５００Ｐａ．ｓの範囲の溶融粘度を有する。
さらに好ましくは、この溶融粘度の値は５０００（１／秒）ないし２０（１／秒）の対応剪断速度に対して２００Ｐａ．ｓないし１０００Ｐａ．ｓの範囲の溶融粘度である。さらに、上記のＰＥＴコーティングは５０％以上がアモルファスであるのが好ましい。この状態は押出成形処理後の迅速な冷却処理によって達成できる。このコーティングの結晶性の構造に比して、アモルファスポリエチレンテレフタレートコーティングは、例えば、より鮮明な光沢を有していてより柔軟である。にもかかわらず、経時的に再結晶が起こるが、ＰＢＴコーティングの場合に比して、ＰＥＴコーティングは再結晶化がはるかに遅い。それゆえ、このことはＰＥＴコーティングにおける有利な点と言える。
上記のスチールケーブルはさらに摩擦抵抗性を減少させるためにポリエチレンテレフタレートコーティングの上部にシリコンオイルのような潤滑剤オイルを備えていてもよい。
さらに耐腐蝕性を高めるために、上記ケーブルは上記コアと外側層との間にさらに合成品材料、超吸収剤パウダー、または潤滑剤を備えていてもよい。この合成品材料は１本または複数本のコアフィラメント材の周りに押出成形した別のボリエチレンテレフタレートの層の形態であってもよい。
また、耐腐蝕性を高めるための別の手段として、ケーブルのフィラメントが亜鉛、または９５％亜鉛および５％アルミニウムから成るＢＥＺＩＮＡＬ_▲Ｒ▼合金のような亜鉛合金による別々の金属合金コーティングを備えていることがある。
本発明の第２の態様によれば、上記の本発明の第１の態様に従うプッシュプル・スチールケーブルが、
二輪車、ジェットスクータおよびスノースクータのような車両用のブレーキケーブル、
二輪車、ジェットスキー、水上スキーおよびスクータのような車両用の変速機またはシフトレバーケーブル、および
車両ウインドウ用のエレベータケーブルまたは車両用ミラーの方向を変えるためのケーブルとして使用できる点で有利である。
好ましくは、上記スチールフィラメント材の直径は０．１０ｍｍないし０．５０ｍｍの範囲内の、例えば、０．２５ｍｍないし０．３５ｍｍである。このようなフィラメント材は平坦化されていてもよく、圧延されていてもよい。また、ケーブルを圧縮ダイの中で引張ることによってケーブルの圧縮化を行って、非円形の横断面形状を有するケーブルを形成することができる。なお、非円形の横断面形状の場合に、用語の「直径（diameter）」は当該非円形形状と同等の表面を有する円形断面の直径を言う。
この結果、上記コーティングを含むケーブルの外径は０．８０ｍｍないし２．５０ｍｍの範囲内で、例えば、１．０ｍｍないし１．８０ｍｍとすることができる。
【図面の簡単な説明】
本発明を以下の添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明によるケーブルの横断面図である。
図２は剪断速度の関数における粘度曲線を示している。
本発明の好ましい実施形態の説明
図１は本発明に従うケーブル１０の横断面図である。ケーブル１０は１本のコアフィラメント１２、当該コアフィラメント１２の周りに撚られて巻回する６本のフィラメント１４から成る中間層、および当該中間層の周りに撚られて巻回する１２本のフィラメント１６から成る外側層により構成されている。さらに、ケーブル１０はその内側、すなわち、上記コアフィラメント１２と中間層におけるフィラメント１４との間および当該中間層におけるフィラメント１４と上記外側層におけるフィラメント１６との間に潤滑オイルまたはグリース１８を備えている。さらに、薄いポリエチレンテレフタレートコーティング２０が外側層の周りに押出成形されている。このコーティング２０はケーブルの構造、すなわち、各うねりにおけるその内側の外側層のフィラメント１６の存在を示し得る。例えば、このケーブル１０は以下の特性を有する。
フィラメント１２の直径＝０．２６ｍｍ
中間層におけるフィラメント１４の直径＝０．２４ｍｍ
外側層におけるフィラメント１６の直径＝０．２４ｍｍ
中間層の捩れにおける捩れピッチ＝９ｍｍ（Ｚ方向において）
外側層の捩れにおける捩れピッチ＝１２ｍｍ（Ｓ方向において）
破断荷重＝１９００ニュートン
引張強さ＝２０８０ＭＰａ
破断時の伸び＝３．０％
ケーブル１０の直径＝１．２１ｍｍ
これらの寸法によって、上記ケーブルは二輪車用のシフトレバーケーブルとして使用できる。
また、ケーブル１０は全てのフィラメント１２、１４および１６において同一の捩れピッチおよび捩れ方向を有することができる。当該技術分野において知られているように、このようなケーブルは単一工程において形成できる。また、ケーブル１０は、いわゆるWarrington仕様、すなわち、ケーブル１０を円形の断面形状にするために太目のフィラメント１６の代わりに細めのフィラメント１６を使用する態様において実施できることが分かっている。
このプッシュプル・ケーブル１０はケーシング中において種々の方向の移動を行なう。
このケーシングはポリエチレンテレフタレートにより形成される薄いライナーコーティングまたはライナー２２と、平坦スチールワイヤ２４または丸スチールワイヤ２４による補強層と、ポリビニルクロライド、ポリエチレンまたはポリプロピレンから成る厚めの外側コーティング２６により構成されている。
さらに、（請求項）１＋６または１＋５のような別の構成もまたプッシュプル・ケーブルとしての使用に適している。
本発明に従うケーブル１０は以下のように作成できる。
まず、最初に用いる材料は以下の成分、すなわち、０．４５％ないし０．８６％の含有率範囲の炭素、０．１０％ないし０．７０％の含有率範囲のシリコン、０．３０％ないし０．９０％の含有率範囲のマンガン、最大０．０５％の含有率のイオウ、最大０．０５％の含有率のリン、および、場合に応じて、０．５０％までのクロム、ニッケル、バナジウム、モリブデンおよび／または銅の組合せを有する組成物により形成されるワイヤロッド材である。
このワイヤロッド材は、必要であれば、１又は２以上の中間の処理工程に変更することができる、種々の後続の後処理工程において硬引きされる。最終の延伸処理工程の前に、このワイヤ材を溶融めっき処理または電気亜鉛めっき処理にかける。さらに、最終的に延伸処理されたフィラメント材は適当なグリースで被覆されて従来のダブルツイスティング装置または管状ツイスティング装置によってケーブルに撚られる。次に、外表面のグリースを除去してから、押出成形処理によってケーブル１０にポリエチレンテレフタレートコーティングが被覆される。
図２は温度２８０℃で計測した剪断速度τ（１／秒で表現される）の関数におけるポリエチレンテレフタレートの粘度η（Ｐａ．ｓで表現される）の曲線を示している。粘度／剪断速度の値の好ましい領域は２８により示されており、最も好ましい粘度／剪断速度の値の領域は３０により示されている。
プッシュプル・ケーブルがケーシング内において種々の方向に移動するので、ケーシング内のケーブルの摩擦抵抗が最も重要である。そこで、２種類の異なるケーシングの内側における本発明のケーブルの摩擦抵抗を測定して、これらの測定値と対応するナイロン−６コーティングを被覆するケーブルの摩擦抵抗値とを比較するために試験を行なった。
なお、摩擦抵抗値μは以下のように定義した。
μ＝１００×Ｆ_p／（Ｆ_p＋Ｆ_d）（％）
この式において、Ｆ_pは軸方向の予荷重質量により作用する力であり、Ｆ_dは摩擦力である。ここで計測される摩擦力Ｆ_dは静止摩擦力、すなわち、ケーシング内でのケーブル移動が開始する直前に計測した力ではなく、動摩擦力、すなわち、ケーブルがケーシング内で移動している時に計測した力である。
上記の計測結果を以下の表にまとめた。

上記の表から分かるように、本発明のケーブルはナイロン−６を被覆したケーブルとほぼ同じ摩擦抵抗性を有している。さらに、ケーシングの種類（の違い）はナイロンからポリエチレンテレフタレートへの変更よりも摩擦抵抗値に大きく影響することが分かった。

Claims (16)

1. コア（１２）および当該コアの周りに撚られて巻回するフィラメント（１６）の外側層を有するプッシュプル・スチールケーブル（１０）において、該スチールケーブルが外部コーティング（２０）を備えると共に、このコーティングがポリエチレンテレフタレートであり、
   前記コーティングのすくなくとも５０％がアモルファスである
   ことを特徴とするスチールケーブル。
2. 前記ケーブルがさらに前記コアと前記外側層との間にフィラメント（１４）の中間層を設けた請求項１に記載のスチールケーブル。
3. 前記コーティングが２０ミクロンないし１２０ミクロンの範囲の厚さを有している請求項１または２に記載のスチールケーブル。
4. 前記コーティングの材料が２８０℃の測定温度において１（１／秒）ないし１００００（１／秒）の範囲の剪断速度に対して１００Ｐａ・ｓないし２５００Ｐａ・ｓの範囲の溶融粘度を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスチールケーブル。
5. 前記ケーブルがさらに前記コアと前記外側層との間に合成製品（１８）を設けた請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスチールケーブル。
6. 前記ケーブルがさらに前記コアと前記外側層との間に超吸収剤パウダー（１８）を設けた請求項１ないし５のいずれか１項に記載のスチールケーブル。
7. 前記ケーブルがさらに前記コアと前記外側層との間に潤滑剤（１８）を設けた請求項１ないし６のいずれか１項に記載のスチールケーブル。
8. 前記フィラメントが０．１０ｍｍないし０．５０ｍｍの範囲のフィラメント径を有する請求項１ないし７のいずれか１項に記載のスチールケーブル。
9. 前記フィラメントの一部または全部が圧延されているか平坦化されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載のスチールケーブル。
10. 前記ケーブルが前記コーティングの上部に潤滑オイルを備えている請求項１ないし９のいずれか１項に記載のスチールケーブル。
11. 前記フィラメントが亜鉛または亜鉛合金による金属コーティングを個々に備えている請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のスチールケーブル。
12. 前記コーティングが、前記外側層の表面における凹凸が分かる程度に薄い請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のスチールケーブル。
13. 上記ケーブルが、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載されたケーブルであることを特徴とする、車両用ブレーキケーブルとしてのスチールケーブルの使用方法。
14. 上記ケーブルが、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載されたケーブルであることを特徴とする、車両用変速機またはシフトレバーケーブルとしてのスチールケーブルの使用方法。
15. 上記ケーブルが、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載されたケーブルであることを特徴とする、車両ウインドウ用エレベータケーブルとしてのスチールケーブルの使用方法。
16. 上記ケーブルが、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載されたケーブルであることを特徴とする、車両用ミラーの方向を変えるためのケーブルとしてのスチールケーブルの使用方法。

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