JP3915016B2

JP3915016B2 - Resin composition for cable jacket or air hose having bending resistance and low friction resistance

Info

Publication number: JP3915016B2
Application number: JP19658096A
Authority: JP
Inventors: 信博藤尾; 章博石原
Original assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Current assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Priority date: 1996-01-11
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2016-07-25
Also published as: JPH09251811A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐屈曲性に優れた低摩擦性ケーブルに関する。詳しくは、ロボットアーム等の作用部が移動機器に搭載される、産業用ロボット等のＦＡ機器のためのケーブルに関する。
【０００２】
本発明は、また、ＦＡ機器の駆動のための圧縮空気用エアホースに関する。
【０００３】
【従来の技術】
近年、産業用ロボット等のＦＡ機器が急速に普及しているが、ロボットアーム等の作用部を平行移動させる移動機器を備えたものにおいては、多くの場合ケーブル・ホース支持案内装置が使用される。移動機器に搭載された作用部と駆動、供給側の固定端との間には、作用部の移動に追随して変形自在であるケーブル・ホース支持案内装置（以下支持案内装置と呼ぶ）が配されて、多数のケーブルおよびエアホースを案内している。
【０００４】
ここで、支持案内装置内のケーブルは、前記作用部の移動に伴い絶えず屈伸し周囲と摩擦する。ケーブルが絶えず屈曲されては引き延ばされると共に、ケーブルの外面間、ケーブルの外面とエアホースの外面、およびケーブル外面と支持案内装置の内面とが摩擦を受け続ける。その結果、ケーブル外被の耐屈曲性および表面滑り性が十分でない場合には、短時間の継続使用でケーブルが変形、被覆破れを起こす。そして最後には導体の断線に至る。
【０００５】
ケーブル外被に耐屈曲性を与える方法としては、例えば特開平５−３２５６５１のように、アラミド繊維やフッ素系樹脂をケーブル外被の補強材として用いることが知られている。
【０００６】
しかし、このような高価な樹脂を汎用産業機器に用いることはコスト増加につながり好ましくない。
【０００７】
電線被覆材表面の滑り性のみを改良することは、特許公報４−７４８０３に示されているが、耐屈曲性の向上については全く言及されておらず示唆もされていない。該公報に開示された発明は、半硬質塩化ビニル樹脂からなるジャンパ線といった本来それほど耐屈曲性を要しない半硬質被覆電線に関するものであって、上記のような支持案内装置に配置されるケーブルには適用できない。
【０００８】
一方、近年、熱可塑性ウレタン樹脂でケーブル外被を構成したケーブルや熱可塑性ウレタン樹脂からなる各種チューブ・ホース類が用いられている。低温柔軟性及び耐油性に優れ、機械物性が良好であるからである。しかし、上記の様な高度の耐屈曲性と表面滑り性とが要求される用途には十分ではない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点を解決することのできる、耐屈曲性と低摩擦性に優れたケーブルを提供することにある。すなわち、移動機器を備えた産業用ロボット等において、移動機器の移動に追随して変形自在の支持案内装置内に案内されるケーブルが変形、被覆破れを起こすことを防止することにある。特には、多数のケーブルおよびエアホースが支持案内装置内に配された場合に発生する、ケーブルの変形による蛇行、ならびに座屈（折れ曲がり）および被覆破れを大幅に抑制するケーブルを与えることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の耐屈曲低摩擦性ケーブル外被用の樹脂組成物においては、ポリ塩化ビニル樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレン・塩化ビニル共重合体樹脂、または、エチレン・酢酸ビニル共重合体に塩化ビニルをグラフトした３元共重合体樹脂のいずれかの樹脂１００重量部に対して、脂肪酸アミドを０．２〜３．０重量部、液体可塑剤を５５〜９０重量部配合してなることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の耐屈曲低摩擦性のケーブル外被又はエアホースのための樹脂組成物は、熱可塑性ポリウレタン樹脂１００重量部に対して、エルシルアミドを０．２〜３．０重量部配合してなることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の耐屈曲低摩擦性のケーブル外被又はエアホースのための樹脂組成物は、ソフトセグメントがポリテトラメチレングリコール又はポリプロピレングリコールからなる熱可塑性ポリウレタン樹脂１００重量部に対して、炭素数２０〜３０の脂肪酸の第１アミドを０．２〜３．０重量部配合してなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１の組成物は、ケーブル外被を構成する組成物のベース樹脂としてポリ塩化ビニル樹脂または塩化ビニル系共重合体樹脂を用いている。塩化ビニル系樹脂は安価で難燃性であり加工が容易であるためである。
【００１４】
ポリ塩化ビニル樹脂としては、一般的なものならば全て使用でき、部分架橋されたものも用いられる。塩化ビニル系共重合体樹脂としては、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレン・塩化ビニル共重合体樹脂、または、エチレン・酢酸ビニル共重合体に塩化ビニルをグラフトした３元共重合体樹脂などが好適に用いられるがその他のものも可能である。
【００１５】
塩化ビニル系樹脂に添加する脂肪酸アミドとしては、エルシルアミドおよびオレイルアミドが特に好ましいものとして挙げられる。しかし、その他の脂肪酸アミド、例えばエチレンビスアミド、メチロールアミドなども使用可能である。
【００１６】
脂肪酸アミドの配合量は、上記塩化ビニル樹脂又は塩化ビニル系共重合体樹脂１００重量部に対して０．２〜３．０重量部であり好ましくは０．４〜２．０重量部である。脂肪酸アミドの配合量が０．２重量部より少ないとケーブル外被の耐屈曲低摩擦性が不十分であり、３．０重量部を越えると該組成物からケーブル外被を成形する混練、押し出しの際の加工性に劣る。
【００１７】
液体可塑剤としては、ＤＯＰ（ジオクチルフタレート）をはじめ、フタル酸エステル系、トリメリット酸エステル系、リン酸エステル系、脂肪酸エステル系など種々の塩化ビニル系樹脂用の液体可塑剤が単独または併用で使用できる。フタル酸エステル系のものとしては、ジオクチルフタレート、ジエチルヘキシルフタレート、ジトリデシルフタレート等が挙げられ、トリメリット酸系のものとしては、トリオクチルトリメリテート、トリ−ｎ−オクチルトリメリテート等が、脂肪酸エステル系のものとしては、ジオクチルアジペート、ジオクチルアゼレート、ジオクチルセバケート等が挙げられる。また、リン酸エステル系の液体可塑剤としてトリクレジルホスフェートが用い得る他、大豆油等の植物系油をエポキシ化して安定化させたものも用い得る。
【００１８】
液体可塑剤の添加量は、上記塩化ビニル樹脂又は塩化ビニル系共重合体樹脂１００重量部に対して５５〜９０重量部、好ましくは６０〜８０重量部である。液体可塑剤の量が５５重量部以下の場合には十分な柔軟性が得られずしたがって、脂肪酸アミドの量が十分であっても、十分な耐屈曲性が得られない。逆に液体可塑剤の量が９０重量部を越えるとケーブル外被が過度に柔軟となり、特に耐摩擦性の低下を招く。
【００１９】
本発明の請求項１の組成物において、上記基本成分のほか、塩化ビニル系樹脂に一般に用いられる、充填材および安定剤、ならびに、難燃剤、滑剤および着色剤を適宜添加することができる。充填材としては、例えば、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム（焼成クレー）などを、安定剤としては、例えば、鉛系、カルシウム−亜鉛系、スズ系のものなどを用いることができる。
【００２０】
本発明の請求項２及び３の組成物は、ケーブル外被又はエアホースを構成するための組成物であって熱可塑性ウレタン樹脂に特定の脂肪酸アミドを適量加えたものである。
【００２１】
熱可塑性ウレタン樹脂とは、長鎖ジオール成分に由来するソフトセグメントと短鎖ジオール成分に由来するハードセグメントからなる。加熱溶融時には全体が均一に流動するが、成形後には、ソフトセグメントがゴム状態〜軟化状態、ハードセグメントがガラス状態にあって物理的架橋部（加硫と同様の効果をなす部分）を形成する。
【００２２】
熱可塑性ウレタン樹脂としては、長鎖ジオールが、ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）又はポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）である最も一般的なものの他、長鎖ジオールがポリカプロラクトン（ＰＣＬ）やポリカーボネートポリエステル（ＰＣＰ）といったポリエステルジオールであるもの又はポリブタジエンジオールといった特殊ジオールであるものを用いることもできる。物性及び耐久性と価格とのバランスからポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）型が好ましい。
【００２３】
熱可塑性ウレタン樹脂に加える脂肪酸アミドとしては、炭素数２０〜３０の高級脂肪酸アミドが好ましく、さらに好ましくはこのようなものであってモノエン不飽和脂肪酸の第１アミドであり、特に好ましくはエルシルアミドである。ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）型又はポリプロピレングリコール型の熱可塑性ウレタン樹脂に加える脂肪酸第１アミドとしては、炭素数が２０〜３０であることを要する（請求項３）。
【００２４】
脂肪酸アミドの配合量は、熱可塑性ウレタン樹脂１００重量部に対して０．２〜３．０重量部であり好ましくは０．３〜２．５重量部である。脂肪酸アミドの配合量が０．２重量部より少ないとケーブルの耐屈曲低摩擦性が不十分であり、３．０重量部を越えると該組成物からケーブル外被を成形する混練、押し出しの際の加工性に劣る。
【００２５】
上記の請求項１、２又は３に係る組成物から押し出し成形等によりケーブル外被が成形される。
【００２６】
また、請求項２又は３に係る熱可塑性ウレタン樹脂組成物から同様にしてＦＡ機器駆動用のエアホースが成形される。エアホースは、例えば、ロボットアームの屈伸させるための圧縮空気を導くものであって、下記のような支持案内装置にケーブルと共に収納され該ケーブルのケーブル外被と全く同様の繰り返し屈曲・摩擦を受ける。したがって、耐圧性を備えたものである熱可塑性ウレタン樹脂ベースの組成物にあってはケーブル外被に用いられるものをそのままエアホースに用いることができる。
【００２７】
ケーブル外被の耐屈曲低摩擦性に係るケーブルの耐久性能の評価は以下のように行った。
【００２８】
耐久性能の評価に用いたケーブルは、図１の断面図で示すように、４対の導体線を含む、対より形ビニル絶縁ビニルシースケーブル（１）である。０．２平方ミリの断面積をもつ２本の導体（３）をそれぞれ絶縁体（４）で被覆し互いに撚り合わせ、このような対より電線を４対束ねて円筒形のケーブルとしたものである。ここで、ケーブル外被（２）の断面内には電磁遮蔽層が設けられている。
【００２９】
耐久性能試験装置および試験条件について図２〜３を用いて説明する。
【００３０】
図２に示すように、水平のレール（５）に沿って移動端（６）が移動可能に配されており、レール（５）の下方の台面（９）上に固定端（７）が設けられている。移動端（６）と固定端（７）との間にはキャタピラチェーン形の支持案内装置（８）が配される。支持案内装置（８）は、移動端（６）が固定端（７）の真上に来たとき、横に伏せた細長の略Ｕ字形をなしており、移動端（６）の左右への移動に伴い、台面（９）上を左右に走行するキャタピラのチェーンの一部分のような動きをする。ここで、支持案内装置としては、（株）椿本チエイン社製ＴＫＰ０３２０−２Ｂ（キャタピラ湾曲部の曲率半径（Ｒ）３７ｍｍ）を用いた。
【００３１】
このような装置に、６本のケーブル（１）を取り付けた。ケーブル（１）は、固定端（７）および支持案内装置（８）中において３本ずつ２段に緩やかに配線されており（図３）、移動端（６）においてだけ治具により圧締されてケーブルの長さ方向の移動が規制されている。
【００３２】
移動端（６）をレール（５）上に繰り返し往復運動させることでケーブルの耐屈曲性試験を行った。ここで、レール上での移動端の移動ストロークを１００ｃｍに、移動速度を１００ｍ／ｍｉｎに設定した。それぞれのケーブルは屈伸を続けるとともに、隣接するケーブルならびに支持案内装置の内面との摩擦を受け続ける。屈曲を繰り返すと、ケーブル中にまず蛇行部分が発生し、次いでケーブルの被覆破れが生じる直前でケーブルが折れ曲がる。この状態を座屈と判定した。座屈を起こすまでの移動端の往復回数を耐屈曲回数とし、３回測定を繰り返して、測定値の概略範囲でもって表した。
【００３３】
（実施例１〜３）
ケーブル外被（２）を構成する組成物のベース樹脂として、信越化学工業（株）製ポリ塩化ビニル樹脂ＴＫ−２５００ＬＳ（平均重合度２２５０）を用いた。ベース樹脂１００重量部に対して、液体可塑剤として６０、８０、および７０重量部のＤＯＰをそれぞれ加えた。また、脂肪酸アミドとしては、ライオンアクゾ社製のエルシルアミド製品であるアーモスリップＥ（登録商標）を０．５重量部加えた。さらに、安定剤として三塩基性硫酸鉛６重量部およびステアリン酸鉛１重量部を、充填剤として炭酸カルシウム５０重量部を加えた組成物を用いた。
【００３４】
表１に、耐屈曲回数で表される耐久性能評価の結果を組成の一覧とともに示す。実施例１〜３いずれにおいても、５０，０００〜６０，０００という非常に優れた耐久性能が得られた。また、表１の下端に示すようにケーブル外被を成形する際の加工性にはなんら問題がなかった。
【００３５】
【表１】

（実施例４〜５）
実施例４〜５においては、脂肪酸アミドの添加量を０．２５重量部とした。
【００３６】
実施例４においては、脂肪酸アミドの添加量を０．２５重量部と減少させ、炭酸カルシウムの添加量を６０重量部と増加させた他は実施例３と同条件とした。
【００３７】
実施例５においては、脂肪酸アミドとして、エルシルアミド製品であるアーモスリップＥ（登録商標）に代えライオンアクゾ社製のオレイルアミド製品であるアーモスリップＣＰ−Ｐ（登録商標）０．２５重量部を用い、炭酸カルシウム添加量を４０重量部とした他は実施例３〜４と同条件とした。
【００３８】
表１中に示すように、エルシルアミドとオレイルアミドとのいずれを用いても、脂肪酸アミドの量が０．２５重量部では耐屈曲回数３０，０００〜４０，０００となり実用上十分な耐久性能を備えたケーブルが得られた。しかし、０．５重量部添加の実施例１〜３に比べケーブルの耐久性能は少し低いものであった。
【００３９】
（実施例６）
アーモスリップＥ（エルシルアミド）の添加量を２．８重量部と増加させた他は実施例３と全く同じ条件とした。表１に示すように、測定された耐屈曲回数は０．５重量部添加の実施例３と同様であり、添加量増加によるさらなる効果は見られなかった。一方、表１の下端に示す加工性に問題は見られなかった。
【００４０】
（比較例１〜３）
ケーブル外被（２）を構成する組成物において他の組成は実施例３と同様とし、脂肪酸アミドの添加量を０、０．１および０．１５重量部とした。ここで、比較例２においてだけは、アーモスリップＥ（エルシルアミド）に代えてアーモスリップＣＰ−Ｐ（オレイルアミド）を用いた。結果を表２に示す。添加量０の比較例１および添加量０．１５重量部の比較例２では耐屈曲回数が２０以下に過ぎず、添加量０．１５重量部の比較例３でも耐屈曲回数が４０以下に過ぎなかった。これらの結果から、脂肪酸アミドの添加量が０．１５重量部以下ではほとんど添加の効果が見られないことが知られる。実施例４〜５の結果と照らし合わせると添加量０．１５重量部と０．２５重量部の間でケーブルの耐久性能が劇的に変化することが知られる。
【００４１】
【表２】

（比較例４）
脂肪酸アミドの添加量を３．５重量部とした他は実施例３および６と同条件とした。耐屈曲回数は、実施例１〜３および６と同様の５０，０００〜６０，０００であったが、混練および押し出しにおける加工性に難があり工業的にケーブル外被を成形することには困難を伴う。すなわち、脂肪酸アミドの量を３．５重量部程度に増加しても耐久性能向上の効果は見られず加工性を損なう結果とだけなった。
【００４２】
（比較例５〜６）
ＤＯＰの添加量を４５重量部および１００重量部とし他の組成は実施例１〜３と同様とした。表２に示すように、いずれも耐久性能が不十分であった。
【００４３】
ＤＯＰ添加量が過小である比較例５においては、ケーブルの柔軟性が低いので、ケーブルが曲がりにくく、ケーブルの曲がりのＲを大きくし支持案内装置（８）の湾曲を押し拡げてしまい、移動端（６）の移動に支障を来すだけでなく、実際の使用条件においては、支持案内装置に隣接する他の部材と接触や衝突を起こし、該部材ならびに支持案内装置の損傷を引き起こすこととなる。したがって、支持案内装置（８）の湾曲部の盛り上がりが明瞭に観察される時点で使用不能と判定した。引き続き移動端（６）の往復を続けると、２０，０００〜３０，０００で座屈を生じた。ケーブルの柔軟性が低く屈曲性が悪いために、支持案内装置内での摩擦が大きくなり、耐久性能が不十分であったと考えられる。
【００４４】
逆にＤＯＰ添加量が過剰であると、耐屈曲回数は５，０００〜１０，０００と、実施例のものに比べ著しく低い値となった。ケーブルが過度に柔軟となり特に低摩擦性が得られないために耐屈曲回数で表される耐久性能が不十分であったと考えられる。
【００４５】
以上の結果は、適量のＤＯＰと適量の脂肪酸アミドとの相乗効果によってはじめて本発明の効果が得られることを示している。
【００４６】
（実施例７〜９）
ケーブル外被（２）を構成する組成物のベース樹脂としてポリ塩化ビニル樹脂に代えて、塩化ビニル系共重合体樹脂を用い他の条件は実施例１〜３と同様とした。塩化ビニル共重合体樹脂としては以下の３種類の樹脂をそれぞれ用いた。エチレン−塩化ビニル共重合体樹脂である東ソー（株）製リュウロンＥ−２８００（平均重合度２７５０）、酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体樹脂であるＶＡ−ＰＶＣ樹脂であるチッソ（株）製ニポリットＭＨ（平均重合度１５００）、およびエチレン−酢酸ビニル共重合体に塩化ビニルをグラフトした３元共重合体樹脂である新第一塩ビ（株）製ＺＥＳＴＧＲ５Ｆ（平均重合度１４００）を用いた。
【００４７】
表３に示すように、これら共重合体樹脂を用いてもポリ塩化ビニル樹脂を用いた場合と同様の結果が得られた。
【００４８】
【表３】

（実施例１０〜１２）
ケーブル外被（２）を構成する樹脂組成物として、（株）クラレ社製熱可塑性ウレタン樹脂クラミロンＵ−９１８５にアーモスリップＥ（登録商標）をそれぞれ０．３重量部、０．５重量部及び２．５重量部加えたものを用いた。
【００４９】
表４に、耐屈曲回数で表される耐久性能評価の結果を示す。実施例１０において３０，０００〜４０，０００、実施例１１〜１２において、５０，０００〜６０，０００という非常に優れた耐久性能が得られた。また、表４の下端に示すようにケーブル外被を成形する際の加工性にはなんら問題がなかった。
【００５０】
【表４】

（比較例７〜８）
比較例７及び８では、アーモスリップＥ（登録商標）の添加量をそれぞれ０重量部及び０．１重量部とした他は実施例１０〜１２と同様とした。共に耐屈曲回数が１〜５と極端に低く、脂肪酸アミドを添加しないか、添加しても添加量が不足する場合には耐久性能が得られないことが知られる。
【００５１】
（比較例９〜１０）
比較例９及び１０では、アーモスリップＥに代えてアーモスリップＣＰ−Ｐを０．５重量部及び１．０重量部加え、他は実施例１０〜１２と同様とした。比較例９及び１０のケーブルでは表面に、脂肪酸アミドのブリードが観察されなかった。すなわち、アーモスリップＣＰ−Ｐでは、上記熱可塑性ウレタン樹脂との相溶性が高すぎるため樹脂中に包含されてしまい、樹脂表面への滲出が認められなかった。
【００５２】
エルシルアミド（アーモスリップＥ）とオレイルアミド（アーモスリップＣＰ−Ｐ）とは共に、モノエン不飽和脂肪酸の第１アミドであって、炭素数がそれぞれ２２及び１８である点においてだけ相違している。したがって、実施例１０〜１２との対比より、この種の脂肪酸アミドにおいては、上記熱可塑性ウレタン樹脂に耐屈曲性を付与する性能が炭素数２０前後で臨界的に変化することが知られる。
【００５３】
（比較例１１）
比較例１１では、アーモスリップＥ（登録商標）の添加量を３．５重量部とした。耐屈曲回数は、実施例１１〜１２と同様の５０，０００〜６０，０００であったが、混練および押し出しにおける加工性に難があり工業的にケーブル外被を成形することには困難を伴う。すなわち、脂肪酸アミドの量を３．５重量部程度に増加しても耐久性能向上の効果は見られず加工性を損なう結果となった。
【００５４】
【表５】

（実施例１３）
実施例１１と同一の組成物より上記ケーブル外被（２）と同一の径及び厚さでチューブを成形した。上記熱可塑性ウレタン樹脂は、耐圧ホースとして用いられるものであり、元来、圧縮空気に対する十分な耐圧性及びその信頼性を備えたものである。該チューブ内部を圧縮空気により約１気圧の陽圧に保った状態で、上記ケーブル（２）の場合と同様に耐屈曲性試験を行ったところ、耐屈曲回数は５０，０００回以上であった。
【００５５】
【発明の効果】
ケーブル外被として、塩化ビニル樹脂または塩化ビニルと酢酸ビニル等との共重合体樹脂に比較的多量の液体可塑剤と適量の脂肪酸アミドとを添加した組成物からなるものを用いることにより、耐屈曲性に優れた低摩擦性ケーブルを与える。特に、ロボットアーム等の作用部が移動機器に搭載されるＦＡ機器にあって、該作用部に接続するケーブルが、該作用部の移動に追随して変形自在な支持案内装置内に配されるものにおいて、安価で長期継続使用に耐えるケーブルを与える。
【００５６】
ケーブル外被として、熱可塑性ウレタン樹脂に脂肪酸アミドを０．２〜３．０重量部添加した組成物からなるものを用いることによっても、同様に、耐屈曲性に優れた低摩擦性ケーブルを与える。
【図面の簡単な説明】
【図１】耐久性能評価に用いたケーブルの断面図である。
【図２】耐久性能試験装置の模式図である。
【図３】耐久性能試験装置の固定端におけるケーブルの配列について示す。
【符号の説明】
１対より形ビニル絶縁ビニルシースケーブル
２ケーブル外被
３導体
４絶縁体
６移動端
７固定端
８支持案内装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a low friction cable excellent in bending resistance. Specifically, the present invention relates to a cable for an FA device such as an industrial robot in which a working unit such as a robot arm is mounted on a mobile device.
[0002]
The present invention also relates to a compressed air hose for driving FA equipment.
[0003]
[Prior art]
In recent years, FA devices such as industrial robots have rapidly spread, but in many cases, cable / hose support and guide devices are used in devices equipped with moving devices that move the working parts such as robot arms in parallel. . A cable / hose support guide device (hereinafter referred to as a support guide device) that can be deformed following the movement of the action portion is arranged between the action portion mounted on the mobile device and the fixed end on the drive and supply side. It has been guiding a number of cables and air hoses.
[0004]
Here, the cable in the support guide device continuously bends and stretches with the movement of the action portion and rubs against the surroundings. The cable is continuously bent and stretched, and friction between the outer surface of the cable, the outer surface of the cable and the outer surface of the air hose, and the outer surface of the cable and the inner surface of the support guide device continues. As a result, if the cable jacket has insufficient bending resistance and surface slipperiness, the cable will be deformed and the coating will be broken by continuous use for a short time. Finally, the conductor breaks.
[0005]
As a method for imparting bending resistance to a cable jacket, it is known to use an aramid fiber or a fluorine-based resin as a reinforcing material for a cable jacket as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-325651.
[0006]
However, it is not preferable to use such an expensive resin for general-purpose industrial equipment because it increases costs.
[0007]
Although improving only the slipperiness | lubricity of the electric wire coating | covering material surface is shown by patent publication 4-74803, the improvement of bending resistance is not mentioned at all and is not suggested. The invention disclosed in the publication relates to a semi-rigid coated electric wire that does not require bending resistance such as a jumper wire made of a semi-rigid polyvinyl chloride resin, and is used for a cable arranged in the support guide device as described above. Is not applicable.
[0008]
On the other hand, in recent years, cables having a cable jacket made of thermoplastic urethane resin and various tubes and hoses made of thermoplastic urethane resin have been used. It is because it is excellent in low temperature flexibility and oil resistance and has good mechanical properties. However, it is not sufficient for applications that require a high degree of bending resistance and surface slip.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a cable that can solve the above problems and is excellent in bending resistance and low friction. That is, in an industrial robot or the like equipped with a mobile device, the cable guided in the support guide device that can be deformed following the movement of the mobile device is prevented from being deformed and torn. In particular, it is intended to provide a cable that significantly suppresses meandering due to deformation of the cable, buckling (bending), and covering breakage that occur when a large number of cables and air hoses are arranged in the support guide device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the resin composition for a bend resistant low friction cable jacket according to claim 1, polyvinyl chloride resin, vinyl chloride / vinyl acetate copolymer resin, ethylene / vinyl chloride copolymer resin, or ethylene / acetic acid The fatty acid amide is 0.2 to 3.0 parts by weight and the liquid plasticizer is 55 to 90 parts by weight with respect to 100 parts by weight of any one of the terpolymer resins obtained by grafting vinyl chloride to the vinyl copolymer. It is characterized by blending.
[0011]
The resin composition for a cable jacket or an air hose having a low bending resistance and a low friction according to claim 2 is obtained by blending 0.2 to 3.0 parts by weight of erucylamide with 100 parts by weight of a thermoplastic polyurethane resin. It is characterized by that.
[0012]
The resin composition for a cable sheath or an air hose having bending resistance and low friction according to claim 3 has 20 carbon atoms relative to 100 parts by weight of a thermoplastic polyurethane resin whose soft segment is made of polytetramethylene glycol or polypropylene glycol. It is characterized by comprising 0.2 to 3.0 parts by weight of a primary amide of ˜30 fatty acids.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The composition of claim 1 of the present invention uses a polyvinyl chloride resin or a vinyl chloride copolymer resin as the base resin of the composition constituting the cable jacket. This is because vinyl chloride resin is inexpensive, flame retardant, and easy to process.
[0014]
As the polyvinyl chloride resin, all ordinary ones can be used, and partially crosslinked ones are also used. Examples of vinyl chloride copolymer resins include vinyl chloride / vinyl acetate copolymer resins, ethylene / vinyl chloride copolymer resins, or ternary copolymer resins obtained by grafting vinyl chloride to ethylene / vinyl acetate copolymers. Are preferably used, but others are possible.
[0015]
As the fatty acid amide added to the vinyl chloride resin, erucylamide and oleylamide are particularly preferable. However, other fatty acid amides such as ethylene bisamide, methylol amide and the like can also be used.
[0016]
The blending amount of the fatty acid amide is 0.2 to 3.0 parts by weight, preferably 0.4 to 2.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the vinyl chloride resin or vinyl chloride copolymer resin. When the blending amount of the fatty acid amide is less than 0.2 parts by weight, the bending and low friction resistance of the cable jacket is insufficient, and when it exceeds 3.0 parts by weight, kneading and extrusion for forming the cable jacket from the composition It is inferior in workability in the case of.
[0017]
As the liquid plasticizer, liquid plasticizers for various vinyl chloride resins such as DOP (dioctyl phthalate), phthalate ester, trimellitic ester, phosphate ester and fatty acid ester can be used alone or in combination. Can be used. Examples of phthalic acid ester-based compounds include dioctyl phthalate, diethylhexyl phthalate, and ditridecyl phthalate.Examples of trimellitic acid-based compounds include trioctyl trimellitate, tri-n-octyl trimellitate, and the like. Examples of fatty acid esters include dioctyl adipate, dioctyl azelate, dioctyl sebacate and the like. Further, tricresyl phosphate can be used as a phosphoric ester-based liquid plasticizer, and those obtained by epoxidizing and stabilizing vegetable oils such as soybean oil can also be used.
[0018]
The addition amount of the liquid plasticizer is 55 to 90 parts by weight, preferably 60 to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the vinyl chloride resin or vinyl chloride copolymer resin. When the amount of the liquid plasticizer is 55 parts by weight or less, sufficient flexibility cannot be obtained. Therefore, even when the amount of the fatty acid amide is sufficient, sufficient bending resistance cannot be obtained. On the other hand, when the amount of the liquid plasticizer exceeds 90 parts by weight, the cable jacket becomes excessively flexible, and particularly the friction resistance is lowered.
[0019]
In the composition of claim 1 of the present invention, in addition to the above basic components, fillers and stabilizers generally used for vinyl chloride resins, flame retardants, lubricants and colorants can be added as appropriate. As the filler, for example, calcium carbonate, aluminum hydroxide, aluminum silicate (calcined clay) and the like can be used, and as the stabilizer, for example, lead-based, calcium-zinc-based, tin-based, and the like can be used.
[0020]
The compositions of Claims 2 and 3 of the present invention are compositions for constituting a cable jacket or an air hose, and are obtained by adding an appropriate amount of a specific fatty acid amide to a thermoplastic urethane resin.
[0021]
The thermoplastic urethane resin is composed of a soft segment derived from a long-chain diol component and a hard segment derived from a short-chain diol component. When heated and melted, the entire fluid flows uniformly, but after molding, the soft segment is in the rubber state to the softened state, and the hard segment is in the glass state to form a physical cross-linked portion (portion that has the same effect as vulcanization). .
[0022]
As the thermoplastic urethane resin, the long chain diol is polytetramethylene glycol (PTMG) or polypropylene glycol (PPG), and the long chain diol is polycaprolactone (PCL) or polycarbonate polyester (PCP). A polyester diol or a special diol such as polybutadiene diol can also be used. The polytetramethylene glycol (PTMG) type is preferred from the balance between physical properties, durability and price.
[0023]
The fatty acid amide added to the thermoplastic urethane resin is preferably a higher fatty acid amide having 20 to 30 carbon atoms, more preferably such a primary amide of a monoene unsaturated fatty acid, and particularly preferably erucyl amide. . The fatty acid primary amide added to the polytetramethylene glycol (PTMG) type or polypropylene glycol type thermoplastic urethane resin needs to have 20 to 30 carbon atoms (Claim 3).
[0024]
The compounding amount of the fatty acid amide is 0.2 to 3.0 parts by weight, preferably 0.3 to 2.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic urethane resin. When the blending amount of the fatty acid amide is less than 0.2 parts by weight, the cable has insufficient bending resistance and low frictional properties. When the blending amount exceeds 3.0 parts by weight, the cable jacket is molded from the composition at the time of kneading and extrusion. Inferior in workability.
[0025]
A cable jacket is formed from the composition according to claim 1, 2 or 3 by extrusion molding or the like.
[0026]
An FA hose driving air hose is molded in the same manner from the thermoplastic urethane resin composition according to claim 2 or 3. The air hose, for example, guides compressed air for bending and stretching the robot arm, and is housed together with a cable in the following support guide device and is subjected to repeated bending and friction in exactly the same manner as the cable jacket of the cable. Therefore, in the thermoplastic urethane resin-based composition having pressure resistance, those used for the cable jacket can be used as they are for the air hose.
[0027]
Evaluation of the durability performance of the cable relating to the bending resistance and low friction resistance of the cable jacket was performed as follows.
[0028]
The cable used for the evaluation of the durability performance is a twisted vinyl insulation vinyl sheath cable (1) including four pairs of conductor wires as shown in the sectional view of FIG. Two conductors (3) having a cross-sectional area of 0.2 square millimeters are each covered with an insulator (4) and twisted together, and four pairs of electric wires are bundled from such a pair to form a cylindrical cable. is there. Here, an electromagnetic shielding layer is provided in the cross section of the cable jacket (2).
[0029]
A durability performance test apparatus and test conditions will be described with reference to FIGS.
[0030]
As shown in FIG. 2, the movable end (6) is movably arranged along the horizontal rail (5), and the fixed end (7) is provided on the base surface (9) below the rail (5). It has been. Between the moving end (6) and the fixed end (7), a caterpillar chain-shaped support guide device (8) is arranged. When the moving end (6) comes directly above the fixed end (7), the support guide device (8) has an elongated, generally U-shaped shape that lies on its side. Along with the movement, it moves like a part of a caterpillar chain running left and right on the base surface (9). Here, TKP0320-2B (Curved radius of curvature of caterpillar curved portion (R) 37 mm) manufactured by Enomoto Chain Co., Ltd. was used as the support guide device.
[0031]
Six cables (1) were attached to such a device. The cable (1) is gently wired in two steps in three in the fixed end (7) and the support guide device (8) (FIG. 3), and is clamped by a jig only at the moving end (6). The movement of the cable in the length direction is restricted.
[0032]
The cable was tested for bending resistance by repeatedly reciprocating the moving end (6) on the rail (5). Here, the moving stroke of the moving end on the rail was set to 100 cm, and the moving speed was set to 100 m / min. Each cable continues to bend and stretch, and continues to receive friction with the adjacent cable and the inner surface of the support guide device. When the bending is repeated, a meandering portion is first generated in the cable, and then the cable is bent just before the cable is broken. This state was determined to be buckling. The number of reciprocations of the moving end until buckling occurred was regarded as the number of bending resistances, and the measurement was repeated three times to represent the approximate range of measured values.
[0033]
(Examples 1-3)
A polyvinyl chloride resin TK-2500LS (average polymerization degree 2250) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was used as the base resin of the composition constituting the cable jacket (2). 60, 80, and 70 parts by weight of DOP were added as liquid plasticizers to 100 parts by weight of the base resin. As fatty acid amide, 0.5 part by weight of Armoslip E (registered trademark), an Elsilamide product manufactured by Lion Akzo, was added. Further, a composition in which 6 parts by weight of tribasic lead sulfate and 1 part by weight of lead stearate as a stabilizer and 50 parts by weight of calcium carbonate as a filler was added was used.
[0034]
Table 1 shows the results of durability performance evaluation expressed by the number of bending resistances together with a list of compositions. In each of Examples 1 to 3, very excellent durability performance of 50,000 to 60,000 was obtained. Moreover, as shown in the lower end of Table 1, there was no problem in workability when forming the cable jacket.
[0035]
[Table 1]

(Examples 4 to 5)
In Examples 4 to 5, the amount of fatty acid amide added was 0.25 parts by weight.
[0036]
In Example 4, the same conditions as in Example 3 were used except that the amount of fatty acid amide added was reduced to 0.25 parts by weight and the amount of calcium carbonate added was increased to 60 parts by weight.
[0037]
In Example 5, 0.25 parts by weight of Armoslip CP-P (registered trademark), an oleylamide product manufactured by Lion Akzo, was used as the fatty acid amide in place of Armoslip E (registered trademark), which is an erucylamide product. The conditions were the same as in Examples 3 to 4, except that the amount of calcium carbonate added was 40 parts by weight.
[0038]
As shown in Table 1, even if either erucylamide or oleylamide is used, when the amount of fatty acid amide is 0.25 parts by weight, the number of flexing is 30,000 to 40,000, and practically sufficient durability performance is provided. A cable was obtained. However, the durability performance of the cable was slightly lower than in Examples 1 to 3 to which 0.5 part by weight was added.
[0039]
(Example 6)
The conditions were exactly the same as in Example 3 except that the amount of Armoslip E (Elsylamide) added was increased to 2.8 parts by weight. As shown in Table 1, the measured number of flexing resistances was the same as in Example 3 with 0.5 parts by weight added, and no further effect was observed due to the increase in the amount added. On the other hand, no problem was found in the workability shown at the lower end of Table 1.
[0040]
(Comparative Examples 1-3)
In the composition constituting the cable jacket (2), other compositions were the same as those in Example 3, and the addition amount of fatty acid amide was 0, 0.1 and 0.15 parts by weight. Here, only in Comparative Example 2, armor slip CP-P (oleylamide) was used instead of armor slip E (erucylamide). The results are shown in Table 2. In Comparative Example 1 with an addition amount of 0 and Comparative Example 2 with an addition amount of 0.15 parts by weight, the number of flexing resistances is only 20 or less, and in Comparative Example 3 with an addition amount of 0.15 parts by weight, the number of flexing resistances is only 40 or less. There wasn't. From these results, it is known that the effect of addition is hardly seen when the amount of fatty acid amide added is 0.15 parts by weight or less. In light of the results of Examples 4 to 5, it is known that the durability performance of the cable changes dramatically between 0.15 parts by weight and 0.25 parts by weight.
[0041]
[Table 2]

(Comparative Example 4)
The conditions were the same as in Examples 3 and 6, except that the amount of fatty acid amide added was 3.5 parts by weight. The number of bending resistances was 50,000 to 60,000 as in Examples 1 to 3 and 6, but there was difficulty in workability in kneading and extrusion, and it was difficult to form a cable jacket industrially. Accompanied by. That is, even if the amount of the fatty acid amide was increased to about 3.5 parts by weight, the effect of improving the durability performance was not seen, and the processability was only impaired.
[0042]
(Comparative Examples 5-6)
The amount of DOP added was 45 parts by weight and 100 parts by weight, and the other compositions were the same as in Examples 1-3. As shown in Table 2, all of the durability performance was insufficient.
[0043]
In Comparative Example 5 in which the amount of DOP added is too small, the flexibility of the cable is low, so that the cable is difficult to bend, and the curvature of the support guide device (8) is increased by increasing the curvature R of the cable. In addition to hindering the movement of (6), in actual use conditions, it may cause contact or collision with other members adjacent to the support guide device, causing damage to the member and the support guide device. . Therefore, it was determined that the curved portion of the support guide device (8) was unusable when the bulge of the curved portion was clearly observed. When the reciprocation of the moving end (6) was continued, buckling occurred at 20,000 to 30,000. Since the cable has low flexibility and poor bendability, friction in the support guide device is increased, and it is considered that the durability performance was insufficient.
[0044]
On the other hand, when the amount of DOP added is excessive, the number of flexing resistances was 5,000 to 10,000, which was significantly lower than that of the example. It is considered that the durability performance represented by the number of bending resistances was insufficient because the cable was excessively flexible and low friction was not obtained.
[0045]
The above results show that the effects of the present invention can be obtained only by a synergistic effect of an appropriate amount of DOP and an appropriate amount of fatty acid amide.
[0046]
(Examples 7 to 9)
A vinyl chloride copolymer resin was used in place of the polyvinyl chloride resin as the base resin of the composition constituting the cable jacket (2), and other conditions were the same as in Examples 1 to 3. The following three types of resins were used as vinyl chloride copolymer resins. Rislon E-2800 (average polymerization degree 2750) manufactured by Tosoh Corporation which is an ethylene-vinyl chloride copolymer resin, and Nipolit MH manufactured by Chisso Corporation which is a VA-PVC resin which is a vinyl acetate-vinyl chloride copolymer resin. (Average polymerization degree 1500) and ZEST GR5F (average polymerization degree 1400) manufactured by Shin-Daiichi PVC Co., Ltd., which is a ternary copolymer resin obtained by grafting vinyl chloride onto an ethylene-vinyl acetate copolymer.
[0047]
As shown in Table 3, even when these copolymer resins were used, the same results as those obtained using the polyvinyl chloride resin were obtained.
[0048]
[Table 3]

(Examples 10 to 12)
As a resin composition constituting the cable jacket (2), Armor slip E (registered trademark) is 0.3 parts by weight, 0.5 part by weight and Kuraray Co., Ltd. thermoplastic urethane resin Clamiron U-9185, respectively. What added 2.5 weight part was used.
[0049]
Table 4 shows the results of durability performance evaluation expressed by the number of bending resistances. In Example 10, very excellent durability performance of 30,000 to 40,000 and in Examples 11 to 12 of 50,000 to 60,000 were obtained. Moreover, as shown in the lower end of Table 4, there was no problem in workability when forming the cable jacket.
[0050]
[Table 4]

(Comparative Examples 7-8)
Comparative Examples 7 and 8 were the same as Examples 10 to 12 except that the addition amount of Armoslip E (registered trademark) was 0 parts by weight and 0.1 parts by weight, respectively. In both cases, the bending resistance is extremely low, 1 to 5, and it is known that the durability performance cannot be obtained when the fatty acid amide is not added or the added amount is insufficient even if it is added.
[0051]
(Comparative Examples 9 to 10)
In Comparative Examples 9 and 10, 0.5 parts by weight and 1.0 parts by weight of Armoslip CP-P were added in place of Armoslip E, and the others were the same as in Examples 10-12. In the cables of Comparative Examples 9 and 10, no fatty acid amide bleed was observed on the surface. That is, the armor slip CP-P was included in the resin because the compatibility with the thermoplastic urethane resin was too high, and no exudation to the resin surface was observed.
[0052]
Both erucylamide (Armoslip E) and oleylamide (Armoslip CP-P) differ only in that they are the primary amides of monoene unsaturated fatty acids having 22 and 18 carbon atoms, respectively. Therefore, it is known from the comparison with Examples 10 to 12 that in this type of fatty acid amide, the performance of imparting bending resistance to the thermoplastic urethane resin changes critically around 20 carbon atoms.
[0053]
(Comparative Example 11)
In Comparative Example 11, the amount of Armoslip E (registered trademark) added was 3.5 parts by weight. The number of bending resistances was 50,000 to 60,000 as in Examples 11 to 12, but there were difficulties in workability in kneading and extrusion, and it was difficult to form a cable jacket industrially. . That is, even if the amount of the fatty acid amide was increased to about 3.5 parts by weight, the effect of improving the durability performance was not seen, and the processability was impaired.
[0054]
[Table 5]

(Example 13)
A tube was formed from the same composition as in Example 11 with the same diameter and thickness as the cable jacket (2). The thermoplastic urethane resin is used as a pressure-resistant hose, and originally has sufficient pressure resistance against compressed air and its reliability. When the inside of the tube was kept at a positive pressure of about 1 atm with compressed air, the bending resistance test was performed in the same manner as in the case of the cable (2), and the number of bending resistances was 50,000 times or more. .
[0055]
【The invention's effect】
By using a cable jacket made of a composition comprising a vinyl chloride resin or a copolymer resin of vinyl chloride and vinyl acetate and the like with a relatively large amount of a liquid plasticizer and an appropriate amount of a fatty acid amide, Provides a low-friction cable with excellent properties. In particular, in an FA device in which an action part such as a robot arm is mounted on a mobile device, a cable connected to the action part is arranged in a support guide device that can be deformed following the movement of the action part. The cable that can withstand long-term continuous use is inexpensive.
[0056]
Similarly, by using a cable jacket made of a composition obtained by adding 0.2 to 3.0 parts by weight of a fatty acid amide to a thermoplastic urethane resin, a low-friction cable having excellent bending resistance can be obtained. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a cable used for durability performance evaluation.
FIG. 2 is a schematic diagram of a durability performance test apparatus.
FIG. 3 shows an arrangement of cables at the fixed end of the durability test apparatus.
[Explanation of symbols]
1 pair twisted vinyl insulated vinyl sheath cable 2 cable jacket 3 conductor 4 insulator 6 moving end 7 fixed end 8 support guide device

Claims

Following the movement of the robot arm or other action part mounted on the mobile device, it is guided into the deformable support guide device (8) and continues to bend and stretch, and the adjacent cable (1) and the support guide device ( 8) A resin composition for the cable jacket (2) for the cable (1) that continues to receive friction with the inner surface,
Any of polyvinyl chloride resin, vinyl chloride / vinyl acetate copolymer resin, ethylene / vinyl chloride copolymer resin, or terpolymer resin obtained by grafting vinyl chloride to ethylene / vinyl acetate copolymer For bending-resistant low-friction cable jackets, comprising 0.2 to 3.0 parts by weight of erucylamide or oleylamide and 55 to 90 parts by weight of a liquid plasticizer with respect to 100 parts by weight Resin composition.

The bending resistance and low friction resistance according to claim 1, wherein the addition amount of erucylamide or oleylamide is 0.4 to 2.0 parts by weight and the addition amount of the liquid plasticizer is 60 to 80 parts by weight. Resin composition for cable jackets.

The cable (1) according to claim 1, wherein the cable (1) is supported and guided by a caterpillar chain-type support guide device (8) having a U-shaped curved portion. Resin composition for jacket.