JP6512133B2 - 電線保護部材及びその製造方法並びにワイヤーハーネス - Google Patents

Description

本発明は、電線保護部材及びその製造方法並びにこの電線保護部材を有するワイヤーハーネスに関する。

自動車等の車両に配索されるワイヤーハーネスは、電線と、電線を保護するための電線保護部材とを有している。電線保護部材には、例えば、バッテリーとエンジンとを接続する電線等の高圧電線が挿通されることがある。

この種の電線保護部材は、金属パイプから構成されている。また、電線保護部材の表面は、ワイヤーハーネスの配索作業や取り外し作業等の際に高圧電線が挿通されていることを視認できるように、特定の色に着色されている。例えば、特許文献１及び特許文献２には、金属パイプ本体の外表面の一部に、塗料やテープ等の着色剤を用いて識別マークを形成する技術が記載されている。

電線保護部材に用いられる金属パイプは、例えば押出成形等の成形加工により作製される。成形直後の金属パイプの表面には、成形加工の際に使用された加工油が付着している。この加工油が付着したまま識別マークを形成しようとすると、識別マークと金属パイプとの間に加工油が介在することにより、識別マークの接着性の低下を招くおそれがある。かかる問題を回避するため、一般的には、金属パイプの脱脂洗浄を行い、加工油を金属パイプの表面から除去した後に識別マークが形成される。また、識別マークの接着性をより高めるために、識別マークと金属パイプとの間に下塗り塗装を行うことも、一般的に行われている。

また、例えば特許文献３の光硬化性材料のように、油面接着性を有する材料を用いて識別マークを形成する技術も検討されている。

特開２０１４−５０２６７号公報 特開２０１４−５０２６８号公報 特開２０１４−１５９５２２号公報

特許文献３の技術によれば、加工油の溶解度パラメータと連鎖移動剤の溶解度パラメータとの差を小さくすることにより、識別マークに油面接着性を付与することができる。しかし、金属パイプに付着している加工油は種々の化合物を含む混合物であるため、加工油の溶解度パラメータを正確に算出することが難しい。そのため、加工油の種類によっては、識別マークと金属パイプとの接着力が低下し、識別マークが金属パイプの表面から剥離しやすくなるおそれがある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、長期間に亘って金属パイプからの樹脂塗膜の剥離を抑制でき、製造コストが低い電線保護部材及びその製造方法並びにこの電線保護部材を有するワイヤーハーネスを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、加工油が付着している金属パイプと、
該金属パイプの外表面を覆い、水の接触角が５５〜７８°である樹脂塗膜とを有している、電線保護部材にある。

本発明の他の態様は、上記の態様の電線保護部材と、
該電線保護部材の上記金属パイプ内に挿通された電線とを有する、ワイヤーハーネスにある。

本発明の更に他の態様は、表面に加工油が付着した金属パイプを準備し、
該金属パイプの外表面に、表面張力が２５〜３２ｍＮ／ｍの樹脂塗料を塗布し、
上記樹脂塗料を硬化させて樹脂塗膜を形成する、電線保護部材の製造方法にある。

上記電線保護部材は、水の接触角が上記特定の範囲である上記樹脂塗膜を有している。上記樹脂塗膜は、表面張力が２５〜３２ｍＮ／ｍの樹脂塗料を硬化させることにより、形成することができる。

上記樹脂塗料の表面張力は、上記加工油の表面張力以下である。上記加工油と同程度の表面張力を有する樹脂塗料を上記金属パイプの外表面に塗布すると、上記加工油を上記樹脂塗料中に分散させることができる。また、上記加工油よりも表面張力が小さい樹脂塗料を上記金属パイプの外表面に塗布すると、上記加工油を上記樹脂塗料の外表面に押し出すことができる。従って、上記樹脂塗料は、上記加工油に遮られることなく上記金属パイプの外表面に密着することができる。

そして、上記樹脂塗膜は、上記樹脂塗料の硬化物から構成されているため、上記加工油に遮られることなく上記金属パイプの外表面を覆うことができる。その結果、長期間に亘って上記金属パイプからの上記樹脂塗膜の剥離を抑制することができる。

上記電線保護部材は、上記の態様の製造方法により作製することができる。上記製造方法によれば、上記金属パイプの脱脂洗浄や下塗り塗装を行うことなく上記電線保護部材を作製することができる。それ故、上記電線保護部材の製造コストを容易に低減することができる。

実施例における、電線保護部材の要部を示す斜視図である。 実験例における、水の接触角の測定方法を示す説明図である。 実験例における、塗装後に形成されたクレーター状の欠陥の一例を示す一部断面図である。

上記電線保護部材において、金属パイプは、ワイヤーハーネスの軽量化の観点から、通常、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成されている。金属パイプの表面には、パイプ成形時に使用された加工油が付着している。

加工油としては、炭化水素系加工油が用いられることが多い。金属パイプの表面における加工油の付着量は、５．０μｇ／ｃｍ²以下であることが好ましい。加工油の付着量が過度に多い場合には、樹脂塗料を塗布した際に、加工油を樹脂塗料中に分散させたり、樹脂塗料の外表面に押し出すことが難しくなるおそれがある。加工油の付着量を上記特定の範囲とすることにより、これらの問題をより容易に回避することができる。同様の観点から、加工油の付着量は、４．０μｇ／ｃｍ²以下であることがより好ましく、３．０μｇ／ｃｍ²以下であることが更に好ましく、２．５μｇ／ｃｍ²以下であることが特に好ましい。

加工油は、例えば金属パイプの内表面などの、金属パイプの表面が露出している箇所に付着している。加工油の付着量の測定に当たっては、金属パイプの表面が露出している箇所から加工油を抽出し、抽出した加工油の量を抽出面積で除することにより加工油の付着量を算出することができる。

金属パイプの外表面は、水の接触角が５５〜７８°である樹脂塗膜により覆われている。これにより、樹脂塗膜と金属パイプとの接着力を高め、長期間に亘って樹脂塗膜の剥離を抑制することができる。

樹脂塗膜の水の接触角が７８°を超える場合には、その樹脂塗膜を構成する樹脂塗料の表面張力が加工油の表面張力よりも大きい。そのため、樹脂塗料を塗布した際に、加工油を樹脂塗料中に分散させたり、樹脂塗料の外表面に押し出すことが難しい。その結果、樹脂塗膜と金属パイプとの間に加工油が介在し、樹脂塗膜の接着力の低下を招くおそれがある。かかる問題を回避する観点から、樹脂塗膜の水の接触角は７８°以下とする。同様の観点から、樹脂塗膜の水の接触角は、７５°以下であることが好ましい。

樹脂塗膜の水の接触角を小さくするためには、例えばレベリング剤などの、表面張力を低下させる添加剤を樹脂塗料に添加することが有効である。しかし、この種の添加剤の含有量が過度に多くなると、かえって樹脂塗膜と金属パイプとの接着力の低下を招くおそれがある。従って、添加剤による接着力の低下を回避する観点から、樹脂塗膜の水の接触角は５５°以上とする。同様の観点から、樹脂塗膜の水の接触角は、６０°以上であることが好ましく、６３°以上であることがより好ましく、６５°以上であることが更に好ましい。

水の接触角の測定は、常法により行うことができる。例えば、樹脂塗膜の表面に水滴を滴下し、樹脂塗膜と水滴との界面と、端点における水滴表面の接線とのなす角度を水の接触角とすることができる。

上記樹脂塗膜は、例えば、架橋性樹脂を含む塗料を金属パイプの外表面に塗布した後、架橋性樹脂を架橋させることにより形成することができる。架橋性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシアクリル樹脂、ウレタンアクリル樹脂、ポリアミド樹脂及びシリコーン樹脂等を用いることができる。

樹脂塗膜は、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ウレタンアクリル樹脂及びエポキシアクリル樹脂のうちいずれかの樹脂の架橋体を含んでいることが好ましい。この場合には、樹脂塗膜のガラス転移点をより容易に上昇させることができる。また、この場合には、樹脂塗膜の耐熱性をより高くすることができるとともに、樹脂塗膜をより剥離しにくくすることができる。

また、樹脂塗膜は、紫外線硬化型の樹脂塗料から構成されていることが好ましい。この場合には、金属パイプに塗布した塗料を迅速に硬化させることができる。その結果、電線保護部材の生産性をより向上させることができる。

樹脂塗膜は、例えばオレンジ色等の、金属パイプの地色とは異なる色を呈していてもよい。この場合には、例えば、ワイヤーハーネスの配索作業や取り外し作業等において、上記電線保護部材内に高圧電線が挿通されていることを容易に視認することができる。

また、樹脂塗膜中には、１００質量部の基剤に対して０．００１〜０．０１質量部のレベリング剤が含まれていることが好ましい。上述したように、レベリング剤は、樹脂塗料の表面張力を低下させ、ひいては樹脂塗膜の水の接触角を小さくする作用を有する。レベリング剤の含有量を上記特定の範囲とすることにより、上記特定の範囲の水の接触角を容易に実現することができる。その結果、樹脂塗膜と金属パイプとの接着力を高め、長期間に亘って樹脂塗膜の剥離を抑制することができる。

レベリング剤としては、アルキル系レベリング剤、シリコーン系レベリング剤及びフッ素系レベリング剤などの公知のレベリング剤を適用することができる。材料コストを低減する観点からは、比較的安価なアルキル系レベリング剤を適用することが好ましい。

上記電線保護部材は、表面に加工油が付着した金属パイプを準備し、金属パイプの外表面に、表面張力が２５〜３２ｍＮ／ｍの樹脂塗料を塗布した後、樹脂塗料を硬化させて樹脂塗膜を形成することにより作製することができる。

樹脂塗料の表面張力が３２ｍＮ／ｍを超える場合には、樹脂塗料の表面張力が加工油の表面張力よりも大きい。そのため、この場合には、樹脂塗料を塗布した際に、加工油を樹脂塗料中に分散させたり、樹脂塗料の外表面に押し出すことが難しい。その結果、樹脂塗膜と金属パイプとの接着力が低くなるおそれがある。かかる問題を回避する観点から、樹脂塗料の表面張力は３２ｍＮ／ｍ以下とする。同様の観点から、樹脂塗料の表面張力は３０ｍＮ／ｍ以下であることが好ましい。

一方、樹脂塗料の表面張力が２５ｍＮ／ｍ未満の場合には、例えばレベリング剤などの、表面張力を低下させる添加剤の含有量が過度に多いため、樹脂塗膜と金属パイプとの接着力が低下するおそれがある。従って、添加剤による接着力の低下を回避する観点から、樹脂塗料の表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上とする。同様の観点から、樹脂塗料の表面張力は２７ｍＮ／ｍ以上であることが好ましい。

ワイヤーハーネスは、上記電線保護部材と、電線保護部材内に挿通された電線とを有している。ワイヤーハーネスは、１個の電線保護部材を有していてもよく、複数個の電線保護部材を有していてもよい。

また、電線保護部材内に挿通される電線の本数は特に限定されることは無く、用途に応じて１本あるいは複数本の電線を電線保護部材内に挿通することができる。

上記の構成を有するワイヤーハーネスは、例えば電気自動車やハイブリッド自動車における、電力変換装置とバッテリーとの間、あるいは電力変換装置とモータとの間等を接続する用途に好適に用いることができる。

（実施例）
上記電線保護部材の実施例について、図１を用いて説明する。電線保護部材１は、電線が挿通される金属パイプ２と、金属パイプ２の外表面を覆う樹脂塗膜３とを有している。金属パイプ２の内表面２１には、加工油（図示略）が付着している。樹脂塗膜３の水の接触角は、５５〜７８°である。

図には示さないが、本例の電線保護部材１は、ワイヤーハーネスの構成部品として使用することができる。ワイヤーハーネスは、例えば電気自動車やハイブリッド自動車における、電力変換装置とバッテリーとの間、あるいは電力変換装置とモータとの間等を接続する用途に好適に用いることができる。

本例の金属パイプ２は、アルミニウム合金からなる円筒状の直管である。なお、金属パイプ２は、ワイヤーハーネスの配索形態に応じて適宜屈曲されていてもよい。

図１に示すように、金属パイプ２の外表面は、樹脂塗膜３により覆われている。また、樹脂塗膜３は、オレンジ色を呈している。これにより、電線保護部材１が車両に取り付けられた状態において、その内部に高圧電線が挿通されていることを視認することができる。

本例の電線保護部材１は、例えば、以下の方法により作製することができる。まず、外表面及び内表面２１に加工油が付着している金属パイプ２を準備する。次いで、加工油が付着している状態で、金属パイプ２の外表面に表面張力が２５〜３２ｍＮ／ｍの樹脂塗料を塗布する。この樹脂塗料の表面張力は加工油の表面張力以下であるため、樹脂塗料を塗布することにより、金属パイプ２の外表面に付着している加工油を、樹脂塗料中に分散させる、あるいは樹脂塗料の外表面に押し出すことができる。

その後、樹脂塗料を硬化させることにより、樹脂塗膜３を形成する。以上により、電線保護部材１を得ることができる。なお、樹脂塗料としては、例えば、紫外線硬化型のアクリル樹脂塗料、メタクリル樹脂塗料及びエポキシアクリル樹脂塗料などを用いることができる。

本例の電線保護部材１は、水の接触角が上記特定の範囲である樹脂塗膜３を有している。樹脂塗膜３は、加工油の表面張力と同等またはそれよりも小さい表面張力を有する樹脂塗料の硬化物から構成されている。そのため、樹脂塗膜３は、加工油に遮られることなく金属パイプ２の外表面を覆うことができる。その結果、長期間に亘って金属パイプ２からの樹脂塗膜３の剥離を抑制することができる。

また、電線保護部材１の作製に当たっては、金属パイプ２の脱脂洗浄や下塗り塗装を行う必要がない。それ故、電線保護部材１の製造コストを容易に低減することができる。

（実験例）
本例は、種々の樹脂塗料から構成された樹脂塗膜３と金属パイプ２との接着性及び外観を評価した例である。樹脂塗料は、表１及び表２に示す比率で基剤とレベリング剤とを混合することにより作製した。本例において用いた基剤及びレベリング剤は、以下の通りである。

＜基剤＞
・基剤Ａ：紫外線硬化型アクリル樹脂塗料（株式会社スリーボンド製「ＴＢ３００６Ｄ」）
・基剤Ｂ：紫外線硬化型アクリル樹脂塗料（株式会社スリーボンド製「ＴＢ３０１３Ｑ」）

＜レベリング剤＞
・レベリング剤：シリコーン系レベリング剤（共栄化学株式会社製「ポリフロー ＫＬ−４０１」）

各樹脂塗料の表面張力は、表１及び表２に示した通りであった。なお、樹脂塗料の表面張力は、自動表面張力計（協和界面科学株式会社製「ＣＢＶＰ−Ｚ」）を用い、プレート法（ウィルヘルミー法）により測定した。

本例においては、以下の手順により電線保護部材１を作製した。まず、表面に２．５μｇ／ｃｍ²の炭化水素系加工油が付着した金属パイプ２を準備した。金属パイプ２の脱脂洗浄を行うことなく、表１及び表２に示す組成を有する樹脂塗料を金属パイプ２の外表面にスプレー塗装した。その後、紫外線を照射して樹脂塗料を硬化させ、樹脂塗膜３を形成した。以上により、表１及び表２に示す試験体１〜１０を作製した。

なお、加工油の付着量の測定は、以下の方法により行った。まず、加工油が付着した金属パイプ２の質量をマイクロ天秤にて測定した。次に、この金属パイプ２をヘキサンに浸漬して加工油を除去した。そして、加工油が除去された金属パイプ２の質量をマイクロ天秤にて測定した。ヘキサンへの浸漬前後での質量変化量（μｇ）を金属パイプの表面積（ｃｍ²）で割ることにより、加工油の付着量（μｇ／ｃｍ²）を算出した。

得られた試験体１〜１０を用いて、水の接触角の測定、外観評価及び樹脂塗膜３の接着性の評価を行った。

＜水の接触角＞
図２に示すように、樹脂塗膜３の表面に滴下した水滴４を、試験体の側方から観察した。そして、樹脂塗膜３と水滴４との界面Ｌ１と、端点４１における水滴４の表面４２の接線Ｌ２とのなす角度を水の接触角θとした。各試験体における水の接触角θは、表１及び表２に示したとおりであった。なお、水の接触角は、自動接触角計（協和界面科学株式会社製「ＤＭｅ−２０１」）を用いて測定した。

＜外観評価＞
試験体の樹脂塗膜３を目視観察し、欠陥の有無を評価した。その結果、樹脂塗膜３に欠陥がなかった試験体については表１及び表２中の「外観評価」の欄に記号Ａを記載し、欠陥があった試験体については同欄に記号Ｂを記載した。

＜樹脂塗膜３の接着性＞
試験体を１００℃の温水中に３０時間浸漬し、樹脂塗膜３に水分を浸透させた。３０時間後、温水から取り出した試験体を用いて碁盤目試験を行った。

碁盤目試験は、具体的には以下の手順により行った。まず、カッターナイフを用いて試験体の樹脂塗膜３に格子状の切込みを入れ、正方形状を呈する樹脂塗膜３の小片を１００個作製した。次に、格子状の切込みを入れた部分に粘着テープ（ニチバン株式会社製包装用セロハン粘着テープ Ｎｏ．４０５）を貼り付けた。そして、粘着テープを試験体から剥離したときに粘着テープに付着した小片の個数を数えた。その結果を表１〜表２に示した。なお、各小片の１辺の長さは１ｍｍとした。

表１及び表２に示したように、試験体２〜４及び試験体７〜９は、樹脂塗料の表面張力が上記特定の範囲内であったため、樹脂塗膜３の水の接触角が上記特定の範囲内となった。そして、これらの試験体は、樹脂塗膜３に欠陥がなく、樹脂塗膜３と金属パイプ２との接着性が高かった。

試験体１及び試験体６は、加工油よりも表面張力の高い樹脂塗料を塗布したため、加工油の一部が金属パイプ２の表面に残留した。その結果、樹脂塗膜３と金属パイプ２との接着性が低くなった。また、金属パイプ２の表面に残留した加工油の一部は、図３に示すように油滴５を形成した。これにより、樹脂塗膜３にクレーター状に陥没した欠陥６が形成された。

試験体５及び試験体１０は、樹脂塗料の表面張力を上記特定の範囲よりも小さくしようとした結果、レベリング剤の添加量が過度に多くなった。その結果、樹脂塗膜３と金属パイプ２との接着性が低くなった。

なお、本発明は、上述した実施例及び実験例の態様に限定されることは無く、その趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。

１ 電線保護部材
２ 金属パイプ
３ 樹脂塗膜

Claims (9)

1. 加工油が付着している金属パイプと、
   該金属パイプの外表面を覆い、水の接触角が５５〜７８°である樹脂塗膜とを有している、電線保護部材。
2. 上記樹脂塗膜は、１００質量部の基剤に対して０．００１〜０．０１質量部のレベリング剤を含んでいる、請求項１に記載の電線保護部材。
3. 上記樹脂塗膜は、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ウレタンアクリル樹脂及びエポキシアクリル樹脂のうちいずれかの樹脂の架橋体を含んでいる、請求項１または２に記載の電線保護部材。
4. 上記樹脂塗膜は、紫外線硬化型の樹脂塗料の硬化物から構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電線保護部材。
5. 上記加工油は、炭化水素系加工油である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電線保護部材。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載された電線保護部材と、
   該電線保護部材の上記金属パイプ内に挿通された電線とを有する、ワイヤーハーネス。
7. 表面に加工油が付着した金属パイプを準備し、
   該金属パイプの外表面に、表面張力が２５〜３２ｍＮ／ｍの樹脂塗料を塗布し、
   上記樹脂塗料を硬化させて樹脂塗膜を形成する、電線保護部材の製造方法。
8. 上記樹脂塗料は、１００質量部の基剤に対して０．００１〜０．０１質量部のレベリング剤を含んでいる、請求項７に記載の電線保護部材の製造方法。
9. 上記加工油は、炭化水素系加工油である、請求項７または８に記載の電線保護部材の製造方法。

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