JP5729143B2 - 電線被覆材料、絶縁電線及びワイヤーハーネス - Google Patents

Description

本発明は、電線被覆材料、絶縁電線及びワイヤーハーネスに関するものであり、更に詳しくは自動車や機器等の配線に用いられる絶縁電線の被覆材として好適な電線被覆材料、該被覆材料を用いた絶縁電線及びワイヤーハーネスに関するものである。

従来、自動車用低圧電線の絶縁体として、難燃性や耐薬品性に優れていることから、ポリ塩化ビニル樹脂組成物が一般的に使用されてきた。近年、自動車の限られたスペースを有効に利用する必要上、電線の絶縁体の薄肉化、電線の細径化への要望が更に高まってきている。

電線外径を細くした場合には、コネクタへの端子挿入時に電線が座屈してしまい、端子の挿入が困難になってしまうという問題があった。そこで、このような問題を解決するために、本出願人等は、曲げ弾性率が２．０ＧＰａ超の絶縁材料を用いた絶縁電線を先に提案している（特許文献１参照）。

特開２００９−１８１８５０号公報

上記特許文献１に記載の絶縁電線は、曲げ弾性率が２.０ＧＰａ超の絶縁材料を用いることで、絶縁体の厚さが０．２５ｍｍ以下の薄肉化電線においても、絶縁電線が座屈することがなく、端子の挿入が容易になるものである。更に特許文献１に記載の絶縁電線は、破断伸びが１０％以上の絶縁材料を用いることにより、自動車用電線に必要とされる可とう性を満足することができるとされている。

しかしながら、上記特許文献１に記載されている曲げ弾性率が２．０ＧＰａ超の絶縁材料は非常に高価な材料であり、絶縁電線が非常に高コストになってしまうという問題があった。

そこで安価なポリ塩化ビニルを主成分とする絶縁材料を用いて絶縁電線を構成することを試みた。絶縁材料中の可塑剤を減量して弾性率を上げると、絶縁電線が座屈することなく、端子の挿入が容易になるが、可とう性を満足することができないという問題があった。

また可塑剤を減量したポリ塩化ビニルを主成分とする絶縁材料は、電線を被覆して絶縁電線を製造する際に、電線押出性が悪化し易く、絶電電線の外観が低下してしまうという問題があった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決しようとするものであり、ポリ塩化ビニルを主成分とした絶縁材料において、細径化が可能であり、絶縁電線とした場合に座屈することなく端子に挿入可能であると共に、可とう性を満足し、電線外観も良好である、電線被覆材料、絶縁電線及びワイヤーハーネスを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の電線被覆材料は、ポリ塩化ビニルを含有する電線被覆材料において、前記ポリ塩化ビニル１００質量部、可塑剤１０〜２０質量部、塩素化ポリエチレン１〜６質量部、ＭＢＳ系樹脂１〜６質量部を含有し、且つ、前記塩素化ポリエチレンと前記ＭＢＳ系樹脂の合計量が２〜７質量部であることを要旨とするものである。

上記電線被覆材料において、前記可塑剤は、フタル酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、ピロメリット酸エステル系可塑剤、脂肪族エステル系可塑剤から選択されるいずれか１種、又は２種以上を含むことが好ましい。

本発明の絶縁電線は、導体が絶縁体に被覆され、電線外径が１.１ｍｍ未満である絶縁電線において、前記絶縁体の厚さが０．２５ｍｍ以下であり、前記絶縁体の材料が上記の電線被覆材料を用いたことを要旨とするものである。

本発明のワイヤーハーネスは、上記の絶縁電線を用いたことを特を要旨とするものである。

本発明の電線被覆材料は、ポリ塩化ビニルを含有する電線被覆材料において、特定量の可塑剤、塩素化ポリエチレン及びＭＢＳ系樹脂を含むことから、この電線被覆材料を用いて絶縁体を構成することにより、前記絶縁体の厚さが０．２５ｍｍ以下であり、電線外径が１．１ｍｍ未満に細径化した絶縁電線であっても、十分な可とう性を有すると共に、絶縁電線をコネクタへ端子挿入する際に電線が座屈することがなく、端子挿入を確実に行うことができ、絶縁体の外観も優れている。また細径化した絶縁電線及びそれを用いたワイヤーハーネスは、それが利用される自動車や機器等の軽量化及び省スペース化に寄与するものである。

（ａ）本発明の絶縁電線の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線縦断面図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。図１（ａ）は本発明の絶縁電線の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線縦断面図である。図１（ａ）、（ｂ）に示すように本発明の絶縁電線１は、導体２の外側周囲が絶縁体３に被覆され、絶縁電線１の外径（Ｄ）が直径φ１．１ｍｍ未満に形成されているものである。

導体２は、銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金、ステンレス等のいずれの材質でもよい。また導体２は、単線、複数の素線からなる撚線、圧縮された撚線などのいずれの形態でもよい。また複数の素線からなる撚線の場合、２種以上の材質からなる素線を組み合わせてもよい。導体２は、例えば断面積０．１３ｍｍ^２の太さのものが好ましく用いられる。

絶縁体３は、少なくともベース樹脂としてポリ塩化ビニルを主成分として、可塑剤、塩素化ポリエチレン、ＭＢＳ樹脂を含有する電線被覆材料により形成されたものである。

絶縁体３の厚さは、標準厚さが０．２５ｍｍ以下である。絶縁体３の厚さが０．２５ｍｍを超えると、絶縁体の薄肉化が不十分である。また絶縁体３の厚さが０．２５ｍｍを超えると、絶縁電線１の外径が直径１．１ｍｍ未満であるため、相対的に導体２が細くなりすぎて導電性が不十分となる。また絶縁体３の厚さは０．１ｍｍ以上であるのが好ましい。絶縁体３の厚さが０．１ｍｍ未満になると、絶縁体３の被膜を均一に形成するのが困難になり、絶縁性能を十分発揮できない虞がある。

絶縁体３を構成する上記可塑剤、塩素化ポリエチレン、及びＭＢＳ樹脂の配合量は特定範囲内にあり、且つ塩素化ポリエチレン及びＭＢＳ樹脂の合計量が特定範囲内にある。

べ一ス樹脂となるポリ塩化ビニルとしては、特に限定されるものではないが、可塑剤の減量により座屈力を向上させる効果が低下するのを抑えるなどの観点から、重合度が８００以上であることが好ましい。また、ポリ塩化ビニルは他の成分との混合性が低下するのを抑えるなどの観点から、重合度が２８００以下であることが好ましい。ポリ塩化ビニルは、より好ましくは、重合度が１３００〜２５００の範囲内である。

可塑剤は、ポリ塩化ビニル１００質量部に対して１０〜２０質量部の範囲内で配合する。可塑剤の配合量が１０部未満であると電線押出性が低下し、絶縁外観が悪化するだけでなく、絶縁電線の可とう性が満足できない。一方、可塑剤が２０質量部を超えると、座屈力が満足できず、端子挿入を確実に行うことができない。

可塑剤は、フタル酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、ピロメリット酸エステル系可塑剤、脂肪族エステル系可塑剤から選択されるいずれか１種、又は２種以上を用いることが好ましい。上記可塑剤を使用することで、良好な可塑化効果が得られる。

フタル酸エステル系可塑剤を構成するアルコールとしては、炭素数８〜１３の飽和脂肪族アルコールなどを挙げることができる。これらのアルコールは１種又は２種以上用いることができる。フタル酸エステル系可塑剤は、より具体的には、例えば、フタル酸ジ・２・エチルヘキシル、フタル酸ジ・ｎ・オクチル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジトリデシルなどを挙げることができる。

トリメリット酸エステル系可塑剤及びピロメリット酸エステル系可塑剤を構成するアルコールとしては炭素数８〜１３の飽和脂肪族アルコールなどを挙げることができる。これらのアルコールは、１種又は２種以上用いることができる。

脂肪酸エステル系可塑剤としては、アジピン酸エステル、セバシン酸エステル、アゼライン酸エステルなどを挙げることができる。エステルを構成するアルコールとしては、炭素数３〜１３の飽和脂肪族アルコールなどを挙げることができる。これらのアルコールは１種又は２種以上用いることができる。脂肪酸エステル系可塑剤は、例えば、アジピン酸ジオクチル、アジピン酸イソノニル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジオクチル、アゼライン酸ジオクチルなどを挙げることができる。

塩素化ポリエチレンとしては塩素を１５〜４５質量％の範囲で含有するものが好適に使用できる。塩素化ポリエチレンとしては非結晶性塩素化ポリエチレン、半結晶性塩素化ポリエチレンなどを用いることができる。これらは単独で用いても良いし、２種以上を併用しても良い。

塩素化ポリエチレンはポリ塩化ビニル１００質量部に対して１〜６質量部の範囲内で配合する。塩素化ポリエチレンの配合量が１質量部未満では電線押出性が低下することで、絶縁電線の外観が悪化する。一方、塩素化ポリエチレンの配合量が６質量部超では絶縁電線の座屈力が低下し、端子挿入を確実に行うことができない。

塩素化ポリエチレンの配合量は、ポリ塩化ビニル１００質量部に対して、より好ましくは２〜５質量部の範囲内、さらに好ましくは３〜４質量部の範囲内である。

ＭＢＳ系樹脂としてはポリブタジエン、スチレン・ブタジエン系共重合体などのゴム成分に、メチルアクリレート、エチルアクリレートなどのアクリルモノマー、スチレン系モノマーなどをグラフト重合した重合体であり、ゴム成分が２０〜７５質量％の範囲のものが好適に使用できる。

ＭＢＳ系樹脂は、ポリ塩化ビニル１００質量部に対して１〜６質量部の範囲内で配合する。ＭＢＳ系樹脂の配合量が１質量部未満では絶縁電線の可とう性を満足できない。一方、６質量部超では絶縁電線の座屈力が低下し、端子挿入を確実に行うことができない。ＭＢＳ系樹脂の配合量は、ポリ塩化ビニル１００質量部に対して、より好ましくは２〜５質量部の範囲内、さらに好ましくは３〜４質量部の範囲内である。

本発明に係る電線被覆材料は、ポリ塩化ビニルを含む系で、塩素化ポリエチレン及びＭＢＳ系樹脂の両方を配合している。ポリ塩化ビニルを含む系で、塩素化ポリエチレンのみ、あるいは、ＭＢＳ系樹脂のみ配合したものでは、座屈力、可とう性、絶縁外観の全てを満足させることはできない。この際、塩素化ポリエチレン、ＭＢＳ系樹脂の合計量は、ポリ塩化ビニル１００質量部に対して２〜７質量部の範囲内である。合計量が２質量部未満では、絶縁電線の可とう性、又は絶縁外観、又はその両方が満足されない。一方、合計量が７質量部超では、座屈力が低下し、端子挿入を確実に行うことができない。

塩素化ポリエチレン及びＭＢＳ系樹脂の合計量は、ポリ塩化ビニル１００質量部に対して、より好ましくは３〜６質量部の範囲内、さらに好ましくは４〜５質量部の範囲内である。

本発明に係る電線被覆材料においては、本発明の目的を損なわない範囲内で、ポリ塩化ビニル、可塑剤、塩素化ポリエチレン、ＭＢＳ系樹脂以外の他の成分を含有していてもよい。他の成分としては、安定剤、顔料、酸化防止剤、増量剤などの通常、電線被覆材料に用いられる添加剤を挙げることができる。

本発明に係る電線被覆材料は、例えば、べ一ス樹脂となるポリ塩化ビニルに、可塑剤、塩素化ポリエチレン、ＭＢＳ系樹脂、及び、必要に応じて添加される各種添加成分を配合し、加熱混練することにより、ポリ塩化ビニル組成物として調製できる。この際、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、混練押出機、二軸押出機、ロールなどの通常の混練機を用いることができる。加熱混練する前に、タンブラーなどで予めドライブレンドすることもできる。加熱混練後は、混練機から取り出して組成物を得る。その際、ペレタイザーなどで当該組成物をペレット状に成型しても良い。次いで、調製した電線被覆材料を導体２の外周に押出被覆することにより、本発明に係る電線被覆材料を絶縁体３として用いた絶縁電線１が得られる。

本発明において、絶縁電線は、図１に示す単線以外に、特に図示しないが、フラット線、シールド線などの形態に形成してもよい。またワイヤーハーネスも、上記各種態様の絶縁電線を用いて公知の種々の態様に形成することができる。

本発明の電線は、自動車用、機器用、情報通信用、電力用、船舶用、航空機用など各種電線に利用することができるが、特に自動車用電線として好適に利用できる。

以下、本発明の実施例、比較例を示す。尚、本発明は実施例により限定されるものではない。

実施例１〜２５、比較例１〜１４（電線被覆材料の調製） 表１〜３に示すようにポリ塩化ビニル、可塑剤（Ａ成分）、塩素化ポリエチレン（Ｂ成分）、ＭＢＳ樹脂（Ｃ成分）、非鉛安定剤等の各成分を、表１〜３に示す配合量（質量部）として、単軸押出機を用いて１８０℃で混合し、ペレタイザーにてペレット状に成型して、ポリ塩化ビニル組成物を調製した。

（絶縁電線の作製） 調製したポリ塩化ビニル組成物を、断面積０．１３ｍｍ^２の撚線導体の周囲に被覆厚０．２ｍｍで押出成型することにより、電線外径Ｄが０．８５ｍｍの絶縁電線を作製した。得られた絶縁電線について自己径巻き付け、座屈力、電線外観等の特性試験を行い、電線の特性を評価した。試験結果を表１〜３に示す。尚、表１〜３の絶縁被覆材料の詳細と、電線の試験方法は、以下の通りである。

（表１〜３の絶縁被覆材料の詳細）・ポリ塩化ビニル（重合度８００）：新第一塩ビ社製、商品名「ＺＥＳＴ８００Ｚ」・ポリ塩化ビニル（重合度１３００）：新第一塩ビ社製、商品名「ＺＥＳＴ１３００Ｚ」・ポリ塩化ビニル（重合度２５００）：新第一塩ビ社製、商品名「ＺＥＳＴ２５００Ｚ」・非結晶性塩素化ポリエチレン：昭和電工社製、商品名「エラスレン４０１Ａ」・半結晶性塩素化ポリエチレン：昭和電工社製、商品名「エラスレン４０４Ｂ」・ＭＢＳ樹脂：三菱レイヨン社製、商品名「メタブレンＣ−３２３Ａ」・トリメリット酸エステル：ＤＩＣ社製、商品名「Ｗ−７００」・ピロメリット酸エステル：ＤＩＣ社製、商品名「Ｗ−７０１０」・フタル酸エステル：ジェイ・プラス社製、商品名「ＤＵＰ」・アジピン酸エステル：ＤＩＣ社製、商品名「Ｗ−２４２」・非鉛系安定剤：ＡＤＥＫＡ社製、商品名「ＲＵＰ−１００」

（評価方法）〈自己径巻き付け〉 絶縁電線の可とう性を評価する試験である。電線の外径と同じ径のマンドレルに、絶縁電線を３回巻き付けて外観を観察した。外観を観察して絶縁体に導体が見えるような亀裂や割れが無い場合、１ｋＶ×１分の耐電圧試験を行った。外観に亀裂や露出が無く、且つ耐電圧試験で破壊しないものを○（合格）とし、外観に亀裂や割れがある場合、又は耐電圧試験で破壊したものを×（不合格）として評価した。

〈座屈力〉 絶縁電線の端末から１０ｍｍの位置で電線を保持し、一定の速さで（２００ｍｍ／ｍｉｎ）電線を平板に押し当て、電線が折れ曲がった時の荷重を測定して、その荷重を座屈力（Ｎ）とした。座屈力の試験は、電線をコネクタの端子に挿入する際に、絶縁電線の座屈の程度を評価する試験である。座屈力の数値が高い方が座屈し難いことを示す。この座屈力（Ｎ）が１０（Ｎ）以上あれば、絶縁電線を実際にコネクタ端子に挿入する際に、良好な作業が行えると判断し、○（合格）とし、１０（Ｎ）未満を×（不合格）として評価した。

〈電線外観〉 得られた絶縁電線を目視にて評価したものであり、絶縁表面の平滑性が極めて優れており、問題なかったものを○（合格）、表面に霜降り状やあばた状の面荒れを生じて実用性がないと判断したものを×（不合格）として評価した。

比較例１〜１４の絶縁電線は、表３に示すように、本発明の電線被覆材料の構成要件を全て備えるものではないので、上記全ての特性を満足することができなかった。これに対し、表１及び表２に示すように、実施例１〜２５は、本発明の電線被覆材料の構成要件を備えるものであるから、自己径巻き付け、座屈力、電線外観の全ての特性を満足する絶縁電線が得られた。

１ 絶縁電線
２ 導体
３ 絶縁体
Ｄ 電線外径

Claims (3)

1. ポリ塩化ビニルを含有する電線被覆材料において、前記ポリ塩化ビニル１００質量部、可塑剤１０〜２０質量部、塩素化ポリエチレン１〜６質量部、ＭＢＳ系樹脂１〜６質量部を含有し、且つ、前記塩素化ポリエチレンと前記ＭＢＳ系樹脂の合計量が２〜７質量部であり、
   前記可塑剤は、フタル酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、ピロメリット酸エステル系可塑剤、脂肪族エステル系可塑剤から選択されるいずれか１種、又は２種以上を含むことを特徴とする電線被覆材料。
2. 導体が絶縁体に被覆され、電線外径が１.１ｍｍ未満である絶縁電線において、前記絶縁体の厚さが０．２５ｍｍ以下であり、前記絶縁体の材料が前記請求項１に記載の電線被覆材料を用いたことを特徴とする絶縁電線。
3. 前記請求項２記載の絶縁電線を用いたことを特徴とするワイヤーハーネス。

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