JP2024046946A - Cable for movable part and manufacturing method of cable for movable part - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可動部用ケーブルおよび可動部用ケーブルの製造方法に関する。 The present invention relates to a cable for a moving part and a method for manufacturing a cable for a moving part.
一般に、産業用ロボットなどの可動部で使用されるケーブルは、絶縁電線を複数本有して構成され、その絶縁電線の被覆材料である絶縁体としては、エチレン-四フッ化エチレン共重合体(ETFE)に代表されるフッ素樹脂が広く使用されている。 Generally, cables used in moving parts of industrial robots and the like are made up of multiple insulated wires, and fluororesins such as ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) are widely used as the insulator that covers these wires.
これらのフッ素樹脂は、摩擦係数が小さいという性質がある。このことから、絶縁電線の被覆材料にフッ素樹脂を使用すると、ケーブルが屈曲する際に絶縁体間が滑ることにより、絶縁体で被覆された導体に生じる歪を小さくできる。また、充分に高い弾性率を有していることから、座屈の懸念がなく、この結果、ケーブルの屈曲寿命を長くすることができると考えられる。 These fluororesins have the property of having a low coefficient of friction. For this reason, when fluororesins are used as the coating material for insulated electric wires, the insulators slide when the cable is bent, reducing the strain that occurs in the conductor coated with the insulator. In addition, because they have a sufficiently high elastic modulus, there is no risk of buckling, and as a result, it is believed that the flex life of the cable can be extended.
ここで、ケーブルの屈曲寿命は、屈曲試験によって導体が断線して導体の抵抗が一定値上昇するのに要した屈曲回数として定義される。 Here, the flex life of a cable is defined as the number of flexes required for the conductor to break and the conductor resistance to increase to a certain value during a flex test.
ところで、フッ素樹脂は、他の絶縁材料に比べて価格が高いため、フッ素樹脂を使用したケーブルは、その製造コストが高いという問題がある。このことから、絶縁電線の被覆材料としてフッ素樹脂よりも低価格な絶縁材料を使用しながらも、ケーブルの屈曲寿命が良好であり、可動部での使用に好適なケーブルの提供が望まれている。 However, since fluororesin is more expensive than other insulating materials, cables that use fluororesin have the problem of high manufacturing costs. For this reason, there is a need to provide a cable that uses an insulating material that is less expensive than fluororesin as the coating material for the insulated electric wire, yet has a good flex life and is suitable for use in moving parts.
このように、フッ素樹脂より低価格な材料を用い、屈曲寿命が良好なケーブルとして、特開2008-218061号公報(特許文献1)には、外周を絶縁体としての熱可塑性樹脂で被覆した心線を含むケーブルにおいて、熱可塑性樹脂をポリエステルエラストマから構成し、かつ、有機系高分子量シリコーンポリマを0.5~3.0質量%含有するロボット用ケーブルに関する技術が記載されている。 As an example of a cable that uses a material that is less expensive than fluororesin and has a good flex life, JP 2008-218061 A (Patent Document 1) describes technology related to a robot cable that includes a core wire whose outer circumference is covered with a thermoplastic resin as an insulator, where the thermoplastic resin is made of polyester elastomer and contains 0.5 to 3.0 mass % of an organic high molecular weight silicone polymer.
ところで、上記特許文献1に記載のロボット用ケーブルは、絶縁心線同士の表面滑り性を良好なものとし、ケーブルの屈曲・捻れ寿命の向上を可能としているとされているものの、シリコーンポリマを必須成分として含有するため、その用途が限定される場合がある。例えば、半導体装置の製造に用いられるロボット等においては、半導体装置の製造の際に、ケーブル中にシリコーンポリマを含有すると、それが汚染の原因となる可能性があり、そのような用途には用いることができない。 The robot cable described in Patent Document 1 is said to improve the surface slipperiness between the insulated core wires and improve the bending and twisting life of the cable, but since it contains silicone polymer as an essential component, its applications may be limited. For example, in robots used in the manufacture of semiconductor devices, if silicone polymer is contained in the cable during the manufacture of the semiconductor devices, it may cause contamination, and the cable cannot be used for such applications.
本発明の目的は、上記のように可動部に適用されるケーブルにおいて、被覆材料としてフッ素樹脂よりも低価格な絶縁材料を使用しながらも、そのケーブルの屈曲寿命等が良好なものとした可動部用ケーブルを提供することにある。また、好ましくは、半導体装置の製造用としても使用可能な可動部用ケーブルを提供することにある。 The object of the present invention is to provide a cable for moving parts that uses an insulating material that is less expensive than fluororesin as a coating material, and yet has a good bending life, etc., for the cable that is applied to the moving parts as described above. In addition, it is preferable to provide a cable for moving parts that can also be used for manufacturing semiconductor devices.
一実施の形態における可動部用ケーブルは、絶縁層で被覆された導体を含む、複数本の絶縁電線を有する、可動部用ケーブルであって、前記絶縁層は、高密度ポリエチレンをベースポリマとして含有する樹脂組成物から構成され、前記絶縁層のゲル分率は30~60であり、かつ、定格温度は105℃以上である。 In one embodiment, the cable for movable parts has multiple insulated wires including a conductor covered with an insulating layer, the insulating layer is made of a resin composition containing high-density polyethylene as a base polymer, the gel fraction of the insulating layer is 30 to 60, and the rated temperature is 105°C or higher.
一実施の形態における可動部用ケーブルの製造方法は、導体を、高密度ポリエチレンをベースポリマとして含有する樹脂組成物で被覆し、前記樹脂組成物に、電子線照射により架橋した絶縁層を有する絶縁電線とし、前記絶縁電線の複数本をシースで覆うようにして保護層を形成する、可動部用ケーブルの製造方法であって、前記電子線照射は、その照射強度が100~300kGyである。 In one embodiment, the method for manufacturing a cable for a movable part includes covering a conductor with a resin composition containing high-density polyethylene as a base polymer, forming an insulated electric wire having an insulating layer that is crosslinked by electron beam irradiation on the resin composition, and forming a protective layer by covering a plurality of the insulated electric wires with a sheath, and the irradiation intensity of the electron beam irradiation is 100 to 300 kGy.
一実施の形態によれば、可動部に適用されるケーブルにおいて、被覆材料としてフッ素樹脂よりも低価格な絶縁材料を使用しながらも、そのケーブルの屈曲寿命の特性を良好なものとすることができる。 According to one embodiment, in a cable applied to a moving part, it is possible to use an insulating material that is less expensive than fluororesin as the coating material, while still achieving good bending life characteristics for the cable.
実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。 In all drawings used to explain the embodiments, the same components are generally given the same reference numerals, and repeated explanations will be omitted. In addition, hatching may be used even in plan views to make the drawings easier to understand.
<可動部用ケーブル>
図1は、6本の絶縁電線を撚り合わせた構造を示す模式図である。図1において、6本の絶縁電線10が撚り合わされており、これらの撚り合わされた6本の絶縁電線を内包する可動部用ケーブルを図2に示す。図2は、可動部用ケーブルの構成を示す断面図である。
<Cable for moving parts>
Fig. 1 is a schematic diagram showing a structure in which six insulated wires are twisted together. In Fig. 1, six insulated
図2に示すように、可動部用ケーブル100は、撚り合わされた6本の絶縁電線10を含む多芯ケーブルである。6本の絶縁電線10のそれぞれは、複数の導体を撚り合わせた導体群10aと、導体群10aを被覆する絶縁体である絶縁層10bを有している。そして、6本の絶縁電線10は、押えテープ20で巻かれており、この押えテープ20の外周を覆うように保護層であるシース30が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
このようにして、ケーブル100が構成されているが、例えば、ケーブル100の構成は、図2に示す構成に限らず、絶縁電線10を2本以上の複数本を有し、絶縁電線10同士が接触している場合に適用できる。このような構成のケーブル100において、可動部における絶縁電線10を本実施の形態で説明する絶縁電線とすることで、その耐屈曲性や、良好な定格温度を確保でき、好ましい。
The
また、図3に示すように、押えテープ20とシース30との間にシールド40を設けてもよい。シールド40を設けることにより、ケーブル100の外部からの電磁ノイズがケーブル100の内部の導体群10aを伝搬する信号に重畳することを抑制できる。
Also, as shown in FIG. 3, a
<本発明者が見出した新規な知見>
一般に、産業用ロボットなどの可動部で使用されるケーブルは、その動作によって、ケーブルが様々な方向に繰り返し折り曲げられる。そのため、可動部用ケーブルは、その屈曲寿命が長いことが要求される。
<New Findings Discovered by the Inventor>
In general, cables used in moving parts of industrial robots and the like are repeatedly bent in various directions due to the movement of the robots. Therefore, cables for moving parts are required to have a long flex life.
このことから、このような可動部用ケーブルには、屈曲寿命が長い耐屈曲性を有する樹脂製のケーブルが用いられるが、導体を被覆する絶縁層を形成する樹脂組成物のベースポリマには、上記のようにフッ素樹脂が用いられることが多い。 For this reason, cables made of resin with long bending life and resistance to bending are used for such movable parts, and as mentioned above, fluororesin is often used as the base polymer of the resin composition that forms the insulating layer that covers the conductor.
ところが、フッ素樹脂は、一般に、その他の樹脂組成物よりも価格が高いことから、フッ素樹脂に替わる低価格でありながら屈曲寿命が良好な樹脂が求められている。 However, fluororesins are generally more expensive than other resin compositions, so there is a demand for low-cost alternatives to fluororesins that have good flex life.
この点に関し、本発明者が、その代替材料として、エンジニアリングプラスチック等を検討したところ、その屈曲寿命が良好なものとできることを見出した。特に、エンジニアリングプラスチックの架橋度を高めることによって、樹脂組成物の引張特性であるネッキング時の応力(伸び40%~100%における引張応力)が向上し、同時に、屈曲寿命も向上し得ることを見出した。 In this regard, the present inventors have investigated alternative materials such as engineering plastics and have found that they can be used to improve the flex life. In particular, they have found that by increasing the degree of crosslinking in the engineering plastics, the stress during necking (tensile stress at an elongation of 40% to 100%), which is a tensile property of the resin composition, can be improved, and at the same time, the flex life can also be improved.
しかしながら、エンジニアリングプラスチックはフッ素樹脂よりは低価格であるものの、依然として高価な材料であり、十分な低コスト化には至っていない。そこで、本発明者は、より低価格で、汎用されている材料でありながら、弾性率が十分に高い樹脂として、高密度ポリエチレン(HDPE)に着目し、可動部用ケーブルへの使用を検討した。 However, although engineering plastics are less expensive than fluororesins, they are still expensive materials and have not yet been sufficiently reduced in cost. Therefore, the inventors focused on high density polyethylene (HDPE) as a resin that is less expensive, is widely used, and has a sufficiently high elastic modulus, and investigated its use in cables for moving parts.
具体的には、高密度ポリエチレンにおいても、上記エンジニアリングプラスチックと同様に架橋度を高めることにより、屈曲寿命を向上できるのではないかと考えた。ところが、高密度ポリエチレンに対して架橋度を高めると、逆に屈曲寿命が短くなってしまう現象を新規な知見として獲得した。 Specifically, we thought that by increasing the degree of crosslinking in high-density polyethylene, we could improve its flex life, just as we do in the above-mentioned engineering plastics. However, we discovered a new phenomenon in which increasing the degree of crosslinking in high-density polyethylene actually shortens its flex life.
一方、高密度ポリエチレンは、絶縁電線の絶縁層としては、一般に架橋するような態様では用いられず、架橋していない場合、その定格温度が80℃と低いため、半導体装置の製造のように加熱環境で使用される可動部用ケーブルとしての使用には適していない。 On the other hand, high-density polyethylene is generally not used in a cross-linked manner as an insulating layer for insulated electric wires, and when not cross-linked, its rated temperature is as low as 80°C, making it unsuitable for use as a cable for moving parts used in a heated environment, such as in the manufacture of semiconductor devices.
そこで、本発明者は、鋭意検討したところ、高密度ポリエチレンに対して所定の処理を行うことで、低コストで製造でき、その定格温度を向上させて半導体装置の製造等にも適用でき、かつ、良好な耐屈曲性を維持できる、可動部用ケーブルを提供できることを見出した。 The inventors have conducted extensive research and have discovered that by subjecting high-density polyethylene to a specific treatment, it is possible to provide a cable for movable parts that can be manufactured at low cost, has an improved rated temperature, can be used in the manufacture of semiconductor devices, and maintains good bending resistance.
そこで、以下では、上述した新規な知見に基づいて想到された本実施の形態における技術的思想について詳細に説明する。 The technical concept of this embodiment, which was conceived based on the novel findings described above, will now be described in detail.
<実施の形態における特徴>
上記した本実施の形態の可動用ケーブルは、その有する絶縁電線の絶縁層を形成する絶縁樹脂が、以下の構成を有する点に特徴を有している。
<Features of the embodiment>
The movable cable of the present embodiment described above is characterized in that the insulating resin forming the insulating layer of the insulated wire therein has the following configuration.
[絶縁樹脂]
本実施の形態の絶縁樹脂は、高密度ポリエチレン(HDPE)をベースポリマとするポリマ成分を含有する樹脂組成物に対し所定の架橋処理を施した樹脂材料(絶縁材料)から構成される。以下、この絶縁樹脂を形成するために用いられる樹脂組成物について詳細に説明する。
[Insulating resin]
The insulating resin of this embodiment is made of a resin material (insulating material) obtained by subjecting a resin composition containing a polymer component with high density polyethylene (HDPE) as the base polymer to a predetermined crosslinking treatment. The resin composition used to form this insulating resin will be described in detail below.
(樹脂組成物)
(A)ポリマ成分
本実施の形態に用いられるポリマ成分は、上記のように、高密度ポリエチレンをベースポリマとして含有する。高密度ポリエチレンは、繰り返し単位のエチレンが分岐をほとんど持たず直鎖状に結合した、結晶性の熱可塑性樹脂に属する合成樹脂であり、密度が0.942以上のポリエチレンである。この高密度ポリエチレンの融点、密度、分子量は特に限定されるものではない。高密度ポリエチレンは、機械特性を向上させる作用を有する成分であり、また、押出成形時の粘度をコントロールする作用も奏する。
(Resin composition)
(A) Polymer Component The polymer component used in the present embodiment contains high-density polyethylene as a base polymer, as described above. High-density polyethylene is a synthetic resin belonging to crystalline thermoplastic resins in which repeating units of ethylene are linearly bonded with almost no branching, and is polyethylene with a density of 0.942 or more. The melting point, density, and molecular weight of this high-density polyethylene are not particularly limited. High-density polyethylene is a component that has the effect of improving mechanical properties, and also has the effect of controlling the viscosity during extrusion molding.
この高密度ポリエチレンを「ベースポリマとして含有する」とは、含有するポリマ成分を100質量%としたとき、高密度ポリエチレンの含有量が50質量%以上であることをいう。この高密度ポリエチレンの含有量は、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましく、100質量%が特に好ましい。 "Containing high-density polyethylene as a base polymer" means that the content of high-density polyethylene is 50% by mass or more when the contained polymer component is 100% by mass. The content of high-density polyethylene is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, and particularly preferably 100% by mass.
また、ポリマ成分中に含まれるその他のポリマとしては、上記高密度ポリエチレンに基づく特性を阻害しないポリマであれば特に限定されずに用いることができ、例えば、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、エチレン-アクリル酸エチル共重合体(EEA)、エチレン-アクリル酸メチル共重合体(EMA)、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン-ブテン-1共重合体、エチレン-オクテン共重合体、エチレン-プロピレン-ジエン三元共重合体(EPDM)、マレイン酸変性ポリオレフィン等が挙げられ、これらを単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。 The other polymers contained in the polymer component can be any polymer that does not inhibit the properties based on the high density polyethylene, and are not particularly limited. Examples of such polymers include low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), very low density polyethylene (VLDPE), ethylene-ethyl acrylate copolymer (EEA), ethylene-methyl acrylate copolymer (EMA), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene-butene-1 copolymer, ethylene-octene copolymer, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), maleic acid modified polyolefin, and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
(B)架橋助剤
本実施の形態に用いられる樹脂組成物は、上記ポリマ成分を主成分とし、それ以外の成分を任意に含有させることができる。本実施の形態の樹脂組成物においては、絶縁電線の絶縁層を形成するために、導体をこの樹脂組成物で被覆した後、架橋処理を行う。そして、この架橋処理を効率よく進行させるために架橋助剤を含有させることができる。
(B) Crosslinking aid The resin composition used in the present embodiment is mainly composed of the above-mentioned polymer component, and may contain other components as desired. In the resin composition of the present embodiment, in order to form an insulating layer for an insulated wire, a conductor is coated with the resin composition, and then a crosslinking treatment is carried out. A crosslinking aid may be contained in order to efficiently proceed with the crosslinking treatment.
ここで用いる架橋助剤は、高密度ポリエチレンの架橋処理のための架橋助剤であり、公知の架橋助剤、例えば、トリメチロールプロパンアクリレート(TMPT)、トリアリルイソシアヌレート(TAIC(登録商標))、等の公知の架橋助剤を用いることができる。なお、架橋助剤は、この樹脂組成物中に含有させなくてもよく、任意成分である。 The cross-linking aid used here is a cross-linking aid for cross-linking treatment of high-density polyethylene, and known cross-linking aids such as trimethylolpropane acrylate (TMPT) and triallyl isocyanurate (TAIC (registered trademark)) can be used. Note that the cross-linking aid does not need to be contained in this resin composition and is an optional component.
(C)その他成分
本実施の形態に用いられる樹脂組成物は、その目的とする作用を阻害しないものであれば、さらに、その他の成分を含有させることができる。その他の成分としては、例えば、酸化防止剤、難燃剤、滑剤、紫外線吸収剤、光安定剤、軟化剤、着色剤、補強剤、界面活性剤、無機充填剤、可塑剤、金属キレート剤、発泡剤、相溶化剤、加工助剤、安定剤等の、この種の樹脂組成物に含有させることができるものであれば特に限定されるものではない。
(C) Other Components The resin composition used in the present embodiment may further contain other components as long as they do not impair the intended action. The other components are not particularly limited as long as they can be contained in this type of resin composition, such as antioxidants, flame retardants, lubricants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, softeners, colorants, reinforcing agents, surfactants, inorganic fillers, plasticizers, metal chelating agents, foaming agents, compatibilizers, processing aids, and stabilizers.
(c1)酸化防止剤
酸化防止剤としては、この種の樹脂組成物に配合される酸化防止剤であれば、特に限定されずに使用でき、例えば、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤等が挙げられる。なかでも、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤が好ましい。また、ここで用いる酸化防止剤は、1種を単独で使用してもよく、また2種以上を併用してもよい。
(c1) Antioxidant The antioxidant can be used without any particular limitation as long as it is an antioxidant that is blended in this type of resin composition, and examples thereof include phenol-based antioxidants, phosphorus-based antioxidants, amine-based antioxidants, and sulfur-based antioxidants. Among these, phenol-based antioxidants and phosphorus-based antioxidants are preferred. The antioxidant used here may be used alone or in combination of two or more kinds.
フェノール系酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、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)ベンゼン等が挙げられる。 Phenol-based antioxidants are not particularly limited, but examples include pentaerythrityl-tetrakis(3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate, octadecyl-3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate, 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)benzene, etc.
リン系酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト、ビス(2,4-ジ-tert-ブチル-6-メチルフェニル)-エチル-ホスファイト等が挙げられる。 Phosphorus-based antioxidants include, but are not limited to, tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite, bis(2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)-ethyl-phosphite, etc.
アミン系酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、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が挙げられる。 Amine-based antioxidants include, but are not limited to, 4,4'-dioctyl diphenylamine, N,N'-diphenyl-p-phenylenediamine, and polymers of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline.
イオウ系酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、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ー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)等が挙げられる。 Sulfur-based antioxidants include, but are not limited to, bis(2-methyl-4-(3-n-alkylthiopropionyloxy)-5-t-butylphenyl)sulfide, 2-mercaptobenzimidazole and its zinc salt, pentaerythritol-tetrakis(3-lauryl-thiopropionate), etc.
(c2)難燃剤
難燃剤としては、例えば、金属水酸化物が挙げられる。金属水酸化物は、難燃剤として公知の金属水酸化物であれば特に制限されずに使用でき、例えば、水酸化マグネシウム、、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウムなどが挙げられる。中でも、水酸化マグネシウムはメインの脱水反応の反応温度が350℃と高く、絶縁層10bの難燃性が良好となるため好ましい。
(c2) Flame retardant Examples of the flame retardant include metal hydroxides. The metal hydroxide is not particularly limited as long as it is a metal hydroxide known as a flame retardant, and examples thereof include magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, calcium hydroxide, etc. Among them, magnesium hydroxide is preferable because the reaction temperature of the main dehydration reaction is as high as 350° C., and the flame retardancy of the insulating
金属水酸化物は粒子状で添加され、その粒子径は細かいことが好ましい。例えば、平均粒子径がD50で0.6~1.5μmの範囲の粒子を使用するのが好ましい。なお、本明細書において平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値50%での粒径を意味する。 The metal hydroxide is added in particulate form, and the particle size is preferably small. For example, it is preferable to use particles with an average particle size D50 in the range of 0.6 to 1.5 μm. In this specification, the average particle size refers to the particle size at 50% of the cumulative value in the particle size distribution determined by the laser diffraction/scattering method.
この金属水酸化物は、分散性などを考慮して、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、ステアリン酸などの脂肪酸などによって表面処理を施すことができ、単独または2種以上併用することができる。高い耐熱性を付与する場合、シランカップリング剤による表面処理を行うことが好ましい。 Taking into consideration dispersibility, the metal hydroxide can be surface-treated with a silane coupling agent, a titanate coupling agent, a fatty acid such as stearic acid, etc., and these can be used alone or in combination of two or more. To impart high heat resistance, it is preferable to perform surface treatment with a silane coupling agent.
(c3)滑剤
滑剤としては、例えば、シリコーン添加剤等が挙げられる。滑剤は、静止摩擦係数を低下させる成分であり、絶縁層同士の接触による滑りを円滑にする成分であり、絶縁層の破断伸びを改善する作用も有する。これら成分は、1種類を単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
(c3) Lubricant Examples of the lubricant include silicone additives. The lubricant is a component that reduces the static friction coefficient, smooths the sliding caused by contact between insulating layers, and also has the effect of improving the breaking elongation of the insulating layer. These components can be used alone or in combination of two or more.
ここで用いられる滑剤としては、公知の滑剤を特に限定されずに使用でき、例えば、オルガノポリシロキサン等のシリコーン添加剤が挙げられる。シリコーン添加剤としては、例えば、ジメチルポリシロキサン、メチルビニルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサンなどが挙げられ、また、ビニル基などの官能基を末端に有する変性ポリシロキサンなども挙げられる。 The lubricant used here is not particularly limited and may be any known lubricant, for example, silicone additives such as organopolysiloxane. Examples of silicone additives include dimethylpolysiloxane, methylvinylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, and modified polysiloxanes having functional groups such as vinyl groups at the terminals.
なお、シリコーン添加剤は、添加しすぎると機械特性を落とす傾向があり、また、可燃性であるため、添加しすぎると難燃性が低下することがある。したがって、シリコーン添加剤を添加する場合、その含有量は、ポリマ成分100質量部に対して0.5~3.0質量部が好ましい。 Note that silicone additives tend to reduce mechanical properties if added in excess, and because they are flammable, adding too much can reduce flame retardancy. Therefore, when silicone additives are added, the content is preferably 0.5 to 3.0 parts by mass per 100 parts by mass of the polymer component.
なお、半導体装置の製造に用いられる可動部用ケーブルの場合、シリコーン添加剤が半導体装置の製造の際に、汚染の原因となる可能性があり、このような用途の場合には実質的に含有しないことが好ましい。 In the case of cables for moving parts used in the manufacture of semiconductor devices, silicone additives may cause contamination during the manufacture of the semiconductor device, so it is preferable that they are not substantially contained in such applications.
[ゲル分率]
なお、上記のように、本実施の形態においては、上記樹脂組成物に対して架橋処理を施して絶縁層とする。このとき、絶縁層(を構成する架橋樹脂)のゲル分率を30~60%の範囲とし、35~50%が好ましい。
[Gel fraction]
As described above, in the present embodiment, the resin composition is cross-linked to form an insulating layer. At this time, the gel fraction of the insulating layer (the cross-linked resin constituting the insulating layer) is set to a range of 30 to 60%, preferably 35 to 50%.
ゲル分率は、ポリマ全体に対する架橋されたポリマの割合を表すもので、ポリマを特定の溶剤で溶かしたときに、溶かされずに残存している部分をゲル(架橋部分がゲルとして残るため)とし、このゲル部分の質量と溶剤で溶かす前のポリマの質量との比(百分率)として算出される。 The gel fraction represents the proportion of cross-linked polymer in the entire polymer. When a polymer is dissolved in a specific solvent, the portion that remains undissolved is considered to be gel (because the cross-linked portion remains as gel), and it is calculated as the ratio (percentage) of the mass of this gel portion to the mass of the polymer before it was dissolved in the solvent.
このゲル分率を、30~60%とすることで、絶縁層を構成する樹脂の定格温度が105℃以上で、かつ、屈曲寿命が17万回以上となり、特性バランスの優れた樹脂材料とできる。このような樹脂材料は、可動部用ケーブル、特に、半導体装置の製造に用いられるロボットの可動部用ケーブル、が有する絶縁電線の絶縁層を構成する材料として好適である。 By setting the gel fraction at 30-60%, the resin constituting the insulating layer has a rated temperature of 105°C or higher and a flex life of 170,000 times or more, resulting in a resin material with excellent balance of properties. Such a resin material is suitable as a material constituting the insulating layer of insulated electric wires in cables for moving parts, particularly cables for moving parts of robots used in the manufacture of semiconductor devices.
なお、定格温度とは、絶縁樹脂が所定の使用温度に到達した状態で所定の使用時間(例えば、3000時間以上)連続で使用されたときに、決められた時間電線材料としての機能を維持する(絶縁性樹脂の寿命に到達しない)使用温度の最大値である。 The rated temperature is the maximum operating temperature at which the insulating resin maintains its functionality as a wire material for a specified period of time (without reaching the end of its life) when it is used continuously for a specified period of time (e.g., 3,000 hours or more) at a specified operating temperature.
また、屈曲寿命は、所定の屈曲試験により、所定の抵抗値の上昇が認められた屈曲回数として算出した。この屈曲試験の試験条件は、実施例の欄で説明する。 The flex life was calculated as the number of flexes required to obtain a specified increase in resistance value in a specified flex test. The test conditions for this flex test are explained in the Examples section.
<可動部用ケーブルの製造方法>
本実施の形態の可動部用ケーブルは、上記した絶縁層を有するようにして絶縁電線を得ること以外は、公知の方法により製造できる。
<Method of manufacturing a cable for a movable part>
The cable for movable parts of the present embodiment can be produced by a known method, except for obtaining an insulated wire having the insulating layer described above.
すなわち、まず、導体、例えば、素線を撚り合わせて導体群10aを形成した導体、を、公知の方法により樹脂組成物で被覆する。ここで用いる樹脂組成物は、上記説明した樹脂組成物であり、これは、本実施の形態の絶縁樹脂を形成するために用いられるものである。
That is, first, a conductor, for example, a conductor formed by twisting wires together to form a
次いで、導体群10aを被覆した樹脂組成物に対し、所定の架橋処理を行うことで絶縁層10bが、絶縁電線10の外層として形成される。
Next, a predetermined cross-linking process is performed on the resin composition that covers the
架橋処理は、例えば、電子線や放射線などのエネルギービームを照射する照射架橋を利用した架橋方法を用いることができる。照射架橋の際は、あらかじめ架橋助剤を樹脂組成物中に配合してもよいが、本実施の形態では、架橋度を過度に高めることがないように、架橋助剤を配合していなくてもよい。 For the crosslinking treatment, for example, a crosslinking method using irradiation crosslinking in which an energy beam such as an electron beam or radiation is irradiated can be used. When performing irradiation crosslinking, a crosslinking assistant may be blended in advance into the resin composition, but in this embodiment, it is not necessary to blend a crosslinking assistant so as not to excessively increase the degree of crosslinking.
また、このとき電子線や放射線の照射強度は、100~300kGyの範囲が好ましい。照射強度を100kGy以上とすることで、絶縁電線の定格温度を105℃以上となるように高めることができる。また、照射強度を300kGy以下とすることで架橋が過剰になり過ぎることを抑制でき、特に、耐屈曲性が過度に低下せずに、可動部に用いられる絶縁樹脂としての強度を確保できる。 In addition, the irradiation intensity of the electron beam or radiation is preferably in the range of 100 to 300 kGy. By setting the irradiation intensity to 100 kGy or more, the rated temperature of the insulated wire can be increased to 105°C or higher. Furthermore, by setting the irradiation intensity to 300 kGy or less, excessive crosslinking can be suppressed, and in particular, the strength of the insulating resin used in the moving part can be ensured without excessively decreasing the bending resistance.
得られた絶縁電線10の複数本を撚り合わせ、その外周を押えテープ20で巻き、さらに、その外周を保護層であるシース30で覆うようにして、可動部用ケーブル100が製造できる。
The resulting insulated
このように得られるケーブルは、樹脂組成物としてフッ素樹脂を使用していなくても、ケーブルの屈曲寿命を良好なものとし、定格温度105℃以上を満たした絶縁層を有するため、可動部用ケーブルとして好適である。すなわち、本実施の形態における可動部用ケーブルによれば、価格の高いフッ素樹脂を使用しないことから、ケーブルの製造コストを大幅に低減でき、かつ、ケーブルの屈曲寿命が長い、可動部用ケーブルを提供できる。 The cable obtained in this manner has a good flex life even though it does not use a fluororesin as the resin composition, and has an insulating layer that meets the rated temperature of 105°C or higher, making it suitable as a cable for moving parts. In other words, the cable for moving parts in this embodiment does not use expensive fluororesin, so the manufacturing cost of the cable can be significantly reduced, and a cable for moving parts with a long flex life can be provided.
次に、本実施の形態の可動部用ケーブルについて、実施例および比較例を参照しながらより詳細に説明する。 Next, the movable part cable of this embodiment will be described in more detail with reference to examples and comparative examples.
(実施例1~2、参考例1~2、比較例1~6)
まず、原料を用意し、以下の表1および表2に示す配合とする樹脂組成物を調製した。なお、この実施例、参考例および比較例で使用した原料は、以下の通りである。
(Examples 1-2, Reference Examples 1-2, Comparative Examples 1-6)
First, raw materials were prepared, and resin compositions were prepared according to the formulations shown in Tables 1 and 2. The raw materials used in the examples, reference examples, and comparative examples are as follows.
[原料]
(A)ポリマ
(A1)高密度ポリエチレン(HDPE):プライムポリマー株式会社製、「ハイゼックス5305E」(d:0.951g/cm3、MFR:0.8)
(A2)低密度ポリエチレン(LDPE):宇部興産株式会社製「UBE C450」
(A3)エチレンテトラフルオロエチレン(ETFE)
[material]
(A) Polymer (A1) High density polyethylene (HDPE): "Hi-Zex 5305E" (d: 0.951 g/cm 3 , MFR: 0.8), manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.
(A2) Low-density polyethylene (LDPE): "UBE C450" manufactured by Ube Industries, Ltd.
(A3) Ethylene tetrafluoroethylene (ETFE)
(B)架橋助剤
(B1)トリメチロールプロパントリアクリラート(TMPT)
(C)酸化防止剤
(C1)酸化防止剤(AO):株式会社アデカ製「AO-18」
(B) Crosslinking aid (B1) Trimethylolpropane triacrylate (TMPT)
(C) Antioxidant (C1) Antioxidant (AO): "AO-18" manufactured by Adeka Corporation
[可動部用ケーブルの製造]
外径が80μmのスズめっき軟銅線からなる素線を60本集合撚りしたものを導体とし、絶縁層を形成する樹脂組成物は以下に示す表1および表2に記載したものを用いて、押出成形により導体を被覆した。次いで、導体を被覆した樹脂組成物に対し、100kGyまたは300kGyの電子線を照射し、樹脂組成物を一部架橋し、絶縁層とし、絶縁電線を得た。
[Manufacturing of cables for movable parts]
The conductor was a strand of 60 tin-plated soft copper wires with an outer diameter of 80 μm, and the resin compositions forming the insulating layer shown in Tables 1 and 2 were used to cover the conductor by extrusion molding. The resin composition covering the conductor was then irradiated with 100 kGy or 300 kGy of electron beams to partially crosslink the resin composition to form an insulating layer, thereby obtaining an insulated wire.
得られた絶縁電線の外周を押えテープで巻き、さらに、その外周を保護層であるシースで覆うようにして、可動部用ケーブルを製造した。なお、シースは軟質PVC(軟質ポリ塩化ビニル)からなる樹脂組成物を用いて形成した。 The outer circumference of the obtained insulated electric wire was wrapped with a pressing tape, and the outer circumference was then covered with a sheath as a protective layer to produce a cable for movable parts. The sheath was formed using a resin composition made of soft PVC (soft polyvinyl chloride).
得られた可動部用ケーブルに対して、以下の特性試験を実施し、その結果を、表1および表2にまとめて示した。 The following characteristic tests were carried out on the obtained movable cable, and the results are summarized in Tables 1 and 2.
<<定格温度>>
UL規格において材料毎に定められた定格温度に従った。
<<Rated temperature>>
The rated temperature determined for each material in the UL standard was followed.
<<屈曲試験)>>
次に、得られたケーブル100(実施例1~2、参考例1~2、比較例1~6)の屈曲試験を以下の条件で実施した。
<<Bending test>>
Next, bending tests of the obtained cables 100 (Examples 1-2, Reference Examples 1-2, and Comparative Examples 1-6) were carried out under the following conditions.
屈曲試験では図4に示すように、ケーブル100の上端部を固定し、ケーブル100の下端部に荷重W(7.5N)の錘を吊り下げ、ケーブル100を左右に湾曲させるための曲げ治具200を取り付けた状態で、曲げ治具200に沿って左右方向に±90°の曲げを加えるようにケーブル100を屈曲させた。屈曲の曲げ半径Rはケーブル100の外径の3倍とした。屈曲速度は60回/分とし、屈曲回数は左右方向への一往復を1回としてカウントした。また、ケーブルの屈曲を繰り返し、適宜回ごとにケーブルの導通検査を行い、初期の抵抗値と比較して抵抗値が20%増加した屈曲回数を屈曲寿命とした。屈曲寿命は、比較例1の屈曲寿命を100としたときの相対値を求めた。
In the bending test, as shown in FIG. 4, the upper end of the
以上の結果から、実施例1~2では、フッ素樹脂を樹脂組成物に使用した場合よりも屈曲寿命は短いものの、17万回以上の屈曲寿命を確保できており、可動部用ケーブルとして十分な屈曲寿命を有していることがわかる。また、実施例1~2では、その定格温度が105℃であり、架橋処理を行わない参考例1よりもその温度が向上していることがわかる。 From the above results, it can be seen that in Examples 1 and 2, although the flex life is shorter than when fluororesin is used in the resin composition, a flex life of more than 170,000 times is ensured, and the flex life is sufficient for a cable for moving parts. In addition, it can be seen that the rated temperature of Examples 1 and 2 is 105°C, which is higher than that of Reference Example 1, which does not undergo crosslinking treatment.
したがって、本実施の形態の可動部用ケーブルは、屈曲寿命が良好で、その定格温度も向上できており、半導体装置の製造に用いられるロボットの可動部用ケーブルとして使用できる特性を有している。 The movable part cable of this embodiment therefore has a good flex life and an improved rated temperature, and has properties that allow it to be used as a movable part cable for robots used in the manufacture of semiconductor devices.
また、比較例1~6は、実施例1~2に対して、架橋処理をさらに進めたものであり、このとき屈曲寿命が低下してしまい、可動部用ケーブルとして優れているとまでは言うことができないものであった。 In addition, in Comparative Examples 1 to 6, the crosslinking process was further advanced compared to Examples 1 and 2, and the flex life was reduced, so it cannot be said that the cables are excellent for use in movable parts.
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 The invention made by the inventor has been specifically described above based on the embodiment thereof, but it goes without saying that the invention is not limited to the above embodiment and can be modified in various ways without departing from the gist of the invention.
10 絶縁電線
10a 導体群
10b 絶縁層
20 押えテープ
30 シース
40 シールド
100 ケーブル
200 曲げ治具
REFERENCE SIGNS
Claims (8)
前記絶縁層は、高密度ポリエチレンをベースポリマとして含有する樹脂組成物から構成され、
前記絶縁層のゲル分率は30~60%であり、かつ、定格温度は105℃以上である、可動部用ケーブル。 A cable for a movable part having a plurality of insulated wires including a conductor covered with an insulating layer,
the insulating layer is made of a resin composition containing high-density polyethylene as a base polymer;
A cable for movable parts, wherein the insulating layer has a gel fraction of 30 to 60% and a rated temperature of 105° C. or higher.
前記樹脂組成物は、ポリマ成分として、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、エチレン-アクリル酸エチル共重合体、エチレン-アクリル酸メチル共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-ブテン-1共重合体、エチレン-オクテン共重合体、エチレン-プロピレン-ジエン三元共重合体およびマレイン酸変性ポリオレフィンから選ばれる少なくとも1種を含む、可動部用ケーブル。 2. The cable for movable parts according to claim 1,
The resin composition is a cable for a movable part, and contains, as a polymer component, at least one selected from low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, very low-density polyethylene, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-methyl acrylate copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-butene-1 copolymer, ethylene-octene copolymer, ethylene-propylene-diene terpolymer, and maleic acid-modified polyolefin.
前記樹脂組成物に含まれるポリマ成分を100質量%としたとき、前記高密度ポリエチレンを80~100質量%含有する、可動部用ケーブル。 2. The cable for movable parts according to claim 1,
The cable for movable parts contains the high-density polyethylene in an amount of 80 to 100% by mass when the polymer component contained in the resin composition is taken as 100% by mass.
前記可動部用ケーブルは、前記複数本の絶縁電線を撚り合わせた多芯ケーブルであり、
前記複数本の絶縁電線は、それぞれ、前記導体の複数本を撚り合わせた導体群と、前記導体群を被覆する前記絶縁層と、を有する、可動部用ケーブル。 2. The cable for movable parts according to claim 1,
the movable part cable is a multi-core cable in which the plurality of insulated electric wires are twisted together,
The cable for movable parts, wherein each of the plurality of insulated wires has a conductor group in which a plurality of the conductors are twisted together, and the insulating layer that covers the conductor group.
前記電子線照射は、その照射強度が100~300kGyである、可動部用ケーブルの製造方法。 A method for producing a cable for a movable part, comprising the steps of: covering a conductor with a resin composition containing high density polyethylene as a base polymer; forming an insulated electric wire having an insulating layer by crosslinking the resin composition by electron beam irradiation; and covering a plurality of the insulated electric wires with a sheath to form a protective layer,
The method for producing a cable for a movable part, wherein the electron beam irradiation has an irradiation intensity of 100 to 300 kGy.
前記絶縁層のゲル分率は30~60%であり、かつ、定格温度は105℃以上である、可動部用ケーブルの製造方法。 6. The method for producing a cable for a movable portion according to claim 5,
A method for producing a cable for a movable part, wherein the insulating layer has a gel fraction of 30 to 60% and a rated temperature of 105° C. or higher.
前記樹脂組成物は、ポリマ成分として、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、エチレン-アクリル酸エチル共重合体、エチレン-アクリル酸メチル共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-ブテン-1共重合体、エチレン-オクテン共重合体、エチレン-プロピレン-ジエン三元共重合体およびマレイン酸変性ポリオレフィンから選ばれる少なくとも1種を含む、可動部用ケーブルの製造方法。 6. The method for producing a cable for a movable portion according to claim 5,
The resin composition contains, as a polymer component, at least one selected from low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, very low-density polyethylene, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-methyl acrylate copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-butene-1 copolymer, ethylene-octene copolymer, ethylene-propylene-diene terpolymer, and maleic acid-modified polyolefin.
前記樹脂組成物に含まれるポリマ成分を100質量%としたとき、前記高密度ポリエチレンを80~100質量%含有する、可動部用ケーブルの製造方法。 6. The method for producing a cable for a movable portion according to claim 5,
The method for producing a cable for a movable part includes the resin composition containing 80 to 100% by mass of the high-density polyethylene when the polymer component contained in the resin composition is taken as 100% by mass.
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