JP7038463B2 - 絶縁電線 - Google Patents
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Description
これらの材料の中から、柔軟性、絶縁性、耐熱性、耐寒性の観点で好ましいものを選択した場合、シリコーンゴムが好ましい材料であるが、シリコーンゴムを自動車用電線に使用する際には、以下の難点が存在するため、必ずしもこの好ましい選択とは言えないのが現状である。
(1) 絶縁層を複数のゴム材料層で構成することで、単層のゴム材料層のみでは不十分であった耐引裂き性、耐摩耗性を改善できる。
(2)複数のゴム材料層に硬度の差を設けることで、絶縁層の反発弾性と衝撃吸収性を両立できる。
(3)ゴム材料層にフィラーを含有させることで、絶縁層に耐油性、耐酸性を付与することができる。
図1、2において、1は本発明の絶縁電線、2は導体、3は絶縁層である。
図1においては、絶縁層3は第1絶縁層3aと第2絶縁層3bの2層構造となっている。
図2においては、絶縁層3は第1絶縁層3a、第2絶縁層3b、第3絶縁層3cの3層構造となっている。
本発明において、絶縁層3は2層構造と3層構造に限定されるものではなく、必要に応じて4層構造以上としても良い。
図2においては、第1~第3絶縁層3a~3cのうち、いずれか2層がゴム材料で形成されていればよく、残りの1層はゴム材料で形成されていても、その他の材料で形成されていても良い。
これに対し、図1に示した、絶縁層3が2層構造となっている絶縁電線1の場合は、第2絶縁層3bに傷が入っても、裂けの伝搬は第2絶縁層3bと第1絶縁層3aの界面で止まるため、導体2は露出せず、絶縁性が維持される。また、第2絶縁層3bの裂けが進行した状態でも、第2絶縁層3b自体は第1絶縁層3aの周囲に存在するため、第1絶縁層3aは第2絶縁層3bによって保護され、第1絶縁層3aの損傷を抑制することができる。耐摩耗性についても同様のことが言える。
また、最外層である第3絶縁層3cを耐引裂き性の高いタイプのゴム材料で構成することによって、より高い耐引裂き性を得たり、第3絶縁層3cをフッ素ゴムで構成することによって、耐油性、耐酸性を得たりすることも可能である。
本発明においては、絶縁層3を構成する少なくとも2層のゴム材料の特性に差を持たせることで、さらに好ましい態様に変形することが可能である。
絶縁電線1の耐久性を高める観点では、絶縁層3を構成するゴム材料層の少なくとも1層を、他のゴム材料層と異なった硬度とした態様、すなわち、低硬度のゴム材料層と高硬度のゴム材料層を組み合わせて絶縁層3を形成した態様が好ましく利用できる。
ゴム材料で形成された層間が一体化されていても、元々積層されて構成された2つの層を一体化したものであれば、層間の隙間が低減しても、層の界面としての機能は有し、耐引裂き性と耐摩耗性の向上に寄与する。
一例として、導体2上にゴム材料層を押出成型した後、押出成型したゴム材料が熱硬化されていない状態でさらにもう1層のゴム材料層を押出成型し、その後熱処理を行い、熱硬化時に2つのゴム材料層を共架橋して一体化させる方法がある。
本発明に使用するゴム材料としてシリコーンゴムを選択した場合、本発明によってシリコーンゴムの欠点を改善できるため、従来使用が困難とされていた環境においても、シリコーンゴム絶縁層を使用した絶縁電線が利用できる。
フッ素ゴムは一般的に耐引裂き性、耐摩耗性、耐油性、耐酸性、耐薬品性、耐熱性の観点で好ましいが、耐寒性に劣っている。
本発明に使用するゴム材料としてフッ素ゴムを使用する場合は、シリコーンゴムと併用することで、シリコーンゴムの欠点を補うことができる。
参考例1、2として、第1絶縁層3a、第2絶縁層3bを有する絶縁電線1を作成する。
直径0.32mmの軟銅線を32本撚り合わせた子撚導体を準備し、この子撚導体を19本、同心撚り構造で撚り合わせ、断面積50mm2相当の導体2を形成した。
次いで、押出成型機を用いて、導体2の外周に、第1絶縁層3aとなるゴム材料を被覆したのち、ゴム材料に応じた熱処理を行って第1絶縁層3aを設けた。
さらに、第1絶縁層3aの外周に第2絶縁層3bとなるゴム材料を被覆し、熱処理を行って第2絶縁層3bを設け、第1絶縁層3a、第2絶縁層3bを有する絶縁電線1を得た。
参考例1、2と同じ導体2に、ゴム材料で構成された絶縁層3を1層のみ被覆した絶縁電線1’を比較例1、2として作成した。
社団法人自動車技術会規格「JASO D618」に準拠して、試験を行った。
具体的方法は、絶縁電線を1mの長さに切り出して試験片とし、試験片の絶縁層に対し0.63Nの押付け力が発生するよう、絶縁電線の長さ方向に沿って、絶縁電線の長さ方向中心部にエンドレス摩耗テープを接触させ、1500mm/minの速度でテープを移動させた。
テープはJIS R6251に規定されるガーネットP150に準じたものを使用し、150mmの間隔で幅10mmの導体露出検知用導電部を設けた。
導体露出検知用導電部が導体2に接触するまでのテープの移動距離を測定し、以下のように評価を行った。
◎:移動距離 3000mm以上
○:移動距離 2000~3000mm
△:移動距離 1000~2000mm
×:移動距離 1000mm未満
絶縁電線から絶縁層3のみを、幅5mm、長さ100mmの短冊状に採取して試験片とした。
試験片の長さ方向の中央部表面に、長さ方向に直交する向きに深さ0.3mmの傷を刃物を用いて設け、試験片の両端を引張試験機のチャックで固定して、200mm/minの引張速度で引張試験を行った。
絶縁層3が完全に破断した際に引張試験機が示した値を、絶縁層3の引裂き強度とし、以下のように評価した。
◎:引裂き強度 50N/mm以上
○:引裂き強度 35~50N/mm
△:引裂き強度 20~35N/mm
×:引裂き強度 20N/mm未満
絶縁電線を50mmの長さに切断し、試験片とした。
絶縁電線の長さ方向の中心部に、2mの高さから、500gの分銅を落下させ、絶縁層3の表面状態を観察して以下のように評価した。
◎:傷、凹みともに無し
○:傷無し、凹み有り
△:傷、凹みとも有り
×:導体露出
社団法人自動車技術会規格「JASO D618」に準拠して、試験を行った。
具体的方法は、絶縁電線を600mmに切断して試験片とし、ISO1817に規定されるガソリンに試験片を23±5℃で20時間浸漬した後、取り出して表面を拭い、室温で30分乾燥後、5分以内に絶縁電線の外径を測定し、式(1)に基づいて外径変化率を求め、以下のように評価した。
(式1)外径変化率=(浸漬後の外径-浸漬前の外径)/(浸漬前の外径)×100(%)
○:外径変化率 15%以下
×:外径変化率 15%超
社団法人自動車技術会規格「JASO D618」に準拠して、試験を行った。
具体的方法は、絶縁電線を600mmに切断して試験片とし、長さ方向に100mmの間隔を空けて4箇所にバッテリー液(25%硫酸溶液、比重1.26)を滴下する。
その後、試験片を90℃に設定した試験炉に入れ、8時間放置する。
8時間後、試験炉から試験片を取り出し、バッテリー液を同じ箇所に滴下し、90℃に設定した試験炉に入れ、16時間放置する。
この手順を1サイクルとし、合計2サイクル行う。
その後、常温に戻した試験片のバッテリー液滴下場所を半径50mmに曲げて表面状態を確認した後、1kVにて絶縁電線の耐電圧試験を行い以下のように評価した。
◎:絶縁層表面にひび割れ無く、耐電圧試験合格
○:絶縁層表面にひび割れ有るが、耐電圧試験合格
×:絶縁層表面のひび割れ著しく導体露出、耐電圧試験不合格
参考例1、2は耐摩耗性、耐引裂き性、耐油性、耐バッテリー液性に優れるフッ素ゴムを併用しているため、各特性の向上は使用材料による影響も存在するが、第2絶縁層3bに損傷が発生しても、第1絶縁層3aによって、絶縁電線1の絶縁性が維持され、実使用上は問題なく使用できる点が特筆すべき効果と言える。
参考例3、実施例4として、第1絶縁層3a、第2絶縁層3b、第3絶縁層3cを有する絶縁電線1を作成する。
参考例1、2と同様に導体2の外周に第1絶縁層3a、第2絶縁層3bを設けた後、第2絶縁層3bの外周に第3絶縁層3cとなるゴム材料を被覆し、熱処理を行って第3絶縁層3cを設け、第1絶縁層3a、第2絶縁層3b、第3絶縁層3cを有する絶縁電線1を得た。
参考例1、2と同じ導体2に、ゴム材料で構成された絶縁層3を1層のみ被覆した絶縁電線1’を比較例3、4として作成した。
参考例3、実施例4は第3絶縁層3cに耐引裂き性シリコーンゴムを使用しているため、耐引裂き性の向上は使用材料による影響も存在するが、第3絶縁層3cに損傷が発生しても、第1絶縁層3a、第2絶縁層3bによって、絶縁電線1の絶縁性が維持され、実使用上は問題なく使用できる点が特筆すべき効果と言える。
参考例5~7は、絶縁層の一部にフィラーを添加した態様である。参考例5~7の具体的な構成は、後掲の表3に示す。導体2は参考例1、2と同じものである。
・フィラー:球形酸化チタン
・鱗片状フィラー:鱗片状酸化鉄
比較例5、6の具体的な構成は、後掲の表3に示す。導体2は実施例1、2と同じものである。参考例5~7は絶縁層3が厚さ0.5mmの層の3層構造であり、そのうち1層にフィラーが添加されているのに対し、比較例5、6は厚さ1.5mmの単層の絶縁層にフィラーを添加した構造となっている。
参考例8、9として、第1絶縁層3a~第3絶縁層3cの一部にフッ素ゴムを使用した絶縁電線1を示す。参考例8、9の具体的な構成は、後掲の表4に示す。導体2は実施例1、2と同じものである。
先述した比較例2を。参考例8、9に対する比較例として、表4に再掲する。参考例8、9は絶縁層3が厚さ0.5mmの層の3層構造であり、そのうち1層にフッ素ゴムを用いたものであるのに対し、比較例2は絶縁層3が厚さ1.5mmのフッ素ゴム製単層構造となっている。
本発明は特に、自動車・電気電子機器等に使用される、高電圧電力ケーブルに好適なものであるが、利用用途はこれらに限定されるものでなく、その他のケーブル、絶縁電線に本発明を適用しても良い。
2 導体
3 絶縁層
3a 第1絶縁層
3b 第2絶縁層
3c 第3絶縁層
Claims (7)
- 導体の周囲に絶縁層を被覆した絶縁電線であって、該絶縁層は複数の層が積層されて構成されているとともに、該絶縁層のうち該導体を直接被覆する第1絶縁層は第1シリコーンゴム材料で形成され、該第1絶縁層の周囲に積層される第2絶縁層は第2シリコーンゴム材料で形成され、該第1絶縁層の肉厚は該第2絶縁層の肉厚以上であり、該第1絶縁層と該第2絶縁層とが一体化され、該第2シリコーンゴム材料のフィラー未添加の状態における硬度は第1シリコーンゴム材料よりも大きいことを特徴とする絶縁電線。
- 該第2絶縁層の周囲にゴム材料で形成された第3絶縁層が積層されていることを特徴とする、請求項1に記載の絶縁電線。
- 該第2絶縁層と該第3絶縁層とが一体化されていることを特徴とする、請求項2に記載の絶縁電線。
- 該第1絶縁層、及び該第2絶縁層の少なくとも1層に、フィラーが添加されていることを特徴とする、請求項1~3に記載の絶縁電線。
- 該第1~第3絶縁層の少なくとも1層に、フィラーが添加されていることを特徴とする、請求項2または3に記載の絶縁電線。
- 該フィラーの形状が鱗片状であることを特徴とする、請求項4または5に記載の絶縁電線。
- 該鱗片状フィラーの長手方向が、該絶縁電線の長さ方向に配向していることを特徴とする、請求項6に記載の絶縁電線。
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