(57)【要約】【解決手段】ワイヤおよびその結果得られるワイヤを製造するための例示的方法が本明細書中開示される。この方法は、硬化剤を実質的に含まない架橋性ポリマーを導電性コアの周囲に押し出すことと、硬化剤を押し出されたワイヤ半製品に付加することと、押し出されたワイヤ半製品を熱硬化することとを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤの製造方法であって、
押し出されたワイヤ半製品を形成するために、硬化剤を実質的に含まない架橋性ポリマーを導電性コアの周囲に押し出すことと、
硬化剤を前記押し出されたワイヤ半製品に付加することと、
前記押し出されたワイヤ半製品を熱硬化させることと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記導電性コアは、固体状または撚り合わされた銅、ニッケルシルバー、ベリリウム、リン青銅、ニッケル、銅被覆アルミニウム、銅被覆スチール、アルミニウムおよびスチールのうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記導電性コアは半導性材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記架橋性ポリマーを押し出すことは、前記架橋性ポリマーを前記導電性コアと直接接触した様態で配置することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記架橋性ポリマーを押し出すことは、前記架橋性ポリマーを少なくとも約１２５℃の温度に加熱することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記硬化剤を付加することは、硬化剤を前記架橋性ポリマーの少なくとも一部の中に消散するのに充分な時間および温度で、硬化剤を含む槽中に前記押し出されたワイヤ半製品を浸漬することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記槽の前記温度は少なくとも約４０℃である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記充分な時間は少なくとも約２０秒である、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記硬化剤は過酸化物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記導電性コアの断面積は少なくとも約１．５ｍｍ２であり、熱硬化は、直径が約０．４５±０．０１ｍｍである針を用いた摩耗擦過を少なくとも１５００サイクル行った後に完全性を維持することが可能である絶縁を含むワイヤを形成するのに充分な時間だけ、前記押し出されたワイヤ半製品を高温に晒すことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記導電性コアの断面積は０．２２ｍｍ２を超えず、熱硬化は、前記ワイヤは、直径が約０．４５±０．０１ｍｍである針を用いた摩耗擦過を少なくとも１５０サイクル行った後に完全性を維持することが可能である絶縁を含むワイヤを形成するのに充分な時間だけ、前記多層ワイヤ半製品を高温に晒すことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記高温は少なくとも約１２５℃であり、前記充分な時間は少なくとも約３０秒である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記導電性コアの断面積は約０．３５ｍｍ２および約０．５ｍｍ２であり、熱硬化は、前記ワイヤは、長さが約２５０ｍｍの１５０Ｊガーネット研磨紙を用いて少なくとも約０．６３Ｎの力で摩耗擦過を行った後に完全性を維持することが可能である絶縁を含むワイヤを形成するのに充分な時間だけ、前記押し出されたワイヤ半製品を高温に晒すことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法によって製造されたワイヤ。
【請求項１５】
硬化剤を押し出されたワイヤ半製品に付加する方法であって、
硬化剤を前記押し出されたワイヤ半製品中の少なくとも１つの架橋性ポリマーの少なくとも一部の中に浸漬するのに充分な時間および充分な温度の硬化剤を含む、流体槽を通る前記押し出されたワイヤ半製品を移動することを含む、方法。
【請求項１６】
前記充分な時間は少なくとも約３０秒であり、前記充分な温度は少なくとも約４０℃である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記硬化剤は過酸化物を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
製造物品であって、
熱硬化製造ラインにおける押し出されたワイヤ半製品であって、前記押し出されたワイヤ半製品は硬化剤を実質的に含まず、前記押し出されたワイヤ半製品は少なくとも１つの絶縁架橋性ポリマーを導電性コアの周囲に有する、製造物品。
【請求項１９】
製造物品であって、
導電性コアの周囲に設けられた架橋性ポリマー絶縁層を有する熱硬化ワイヤであって、前記導電性コアの断面積は少なくとも約１．５ｍｍ２であり、前記絶縁層は、直径が０．４５±０．０１ｍｍである針を用いた摩耗擦過を少なくとも１５００サイクル行った後または長さが約２００ｍｍの１５０Ｊガーネット研磨紙によって少なくとも約０．６３Ｎの力を付与した摩耗擦過を行った後、完全性を維持する、熱硬化ワイヤ、
を含む、製造物品。
【請求項２０】
製造物品であって、
導電性コアの周囲に設けられた少なくとも１つのポリマー絶縁層を有する熱硬化ワイヤであって、前記導電性コアの断面積は約０．３５ｍｍ２〜約０．５ｍｍ２であり、前記絶縁層は、直径が０．４５±０．０１ｍｍである針を用いた摩耗擦過を少なくとも２００サイクル行った後または長さが約２５０ｍｍの１５０Ｊガーネット研磨紙によって少なくとも約０．６３Ｎの力を付与した摩耗擦過を行った後、完全性を維持する、熱硬化ワイヤ、
を含む、製造物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国特許出願第１３／０８５，９２９号の恩恵を主張する。同文献の開示内容全体を参照により援用する。
【背景技術】
【０００２】
本開示は、ワイヤを製造するための例示的方法と、例示的な押し出されたワイヤ半製品および例示的ワイヤとに関する。
【０００３】
本明細書中において用いられる「ワイヤ」という用語は、導電性コアを指す。導電性コアは、少なくとも１つの絶縁層によって外被される。本明細書中用いられる「ワイヤ」という用語は、ケーブルまたは２つ以上の絶縁導電性コアの群も包含する。
【０００４】
少なくとも産業化時代以降、ワイヤは、あらゆる種類の電気用途においてあらゆる所で汎用的に用いられている。そのような用途を非限定的に挙げると、全ての形状およびサイズの商用および住居用電源、電化製品、コンピュータおよび個人用電子製品、全ての種類の車両（例えば、化石燃料を動力源とする自動車レクリエーショナル車両および電気を動力源とする自動車およびレクリエーショナル車両）がある。
【０００５】
従来、ワイヤは、簡単な熱硬化方法によって製造されてきた。従来の熱硬化方法においては、導電性コアを押出器中へと送って、導電性コアの周囲において少なくとも１つの絶縁層を押し出していた。このような方法を用いて絶縁層を形成する場合、全ての出発材料（例えば、架橋性ポリマーおよびその関連付けられた硬化剤）を押出器中において組み合わせた後、押し出しを行う。その後、特定の材料に応じて、出発材料を約８０℃〜約１１０℃の温度範囲において導電性コアの周囲において押し出していた。その後、絶縁層（単数または複数）内に充分な架橋を発生させて絶縁層（単数または複数）上において所望の特性（例えば、物理的特性、機械的特性および／または電気特性）を提供するだけの充分な時間にわたって、押し出されたワイヤ半製品を約１３５℃〜約１５５℃の温度範囲において加熱により硬化した。
【０００６】
このような従来の熱硬化方法は、効率的であり、比較的高コストである。例えば、出発材料全てをほぼ同時に押出器に付加することにより、製造業者は、製造効率において利得を得ることができる。すなわち、製造業者は、製造ライン速度の低下を回避することができ、別個の材料の別個の時期における付加を管理するためのさらなる機器の購入を回避することができた。
【０００７】
しかし、従来の熱硬化方法の場合、多数の不利点があった。例えば、製造業者は、押し出し中に架橋が早すぎるタイミングで行われる事態（スコーチングとしても知られる）を回避しようとしてきた。深刻なスコーチングが発生した場合、押し出し機器に損傷が発生し得、技術仕様（例えば、物理的仕様、機械的仕様および／または電気的仕様）を満たさないワイヤが発生する可能性がある。そのため、製造業者にとって、スコーチングを最小限にするためには、ポリマーおよび硬化剤の組み合わせを試みるしか選択肢が無かった。
【０００８】
現在では、ワイヤに対する技術要求はより高度化しており、従来の熱硬化方法によって製造されたワイヤの場合、多様な技術仕様を満足できていなかった。このような状態は、多くの産業において発生している。非限定的な例として、自動車産業において、特定の相手先商標製品の製造会社（ＯＥＭ）においては、ワイヤの導電性コアの断面積が０．２２ｍｍ２以下である場合、直径０．４５±０．０１ｍｍの針による摩耗擦過を１５０サイクル行った後のワイヤ上の絶縁が失われないような擦過摩耗に耐えるワイヤが必要とされる。従来の熱硬化方法によって製造されたワイヤの場合、このような基準を満足できていない。
【０００９】
ワイヤに対するより高度な技術要求を満たすために、より多くの製造業者が、従来の熱硬化方法から放射または電子ビーム（ｅビーム）製造方法に乗り換えている。実際、今日では、ｅビーム製造方法が用いられ続けている。
【００１０】
ｅビーム製造方法においては典型的には、導電性コアを押出器中に送って、少なくとも１つの絶縁層を導電性コアの周囲において押し出す。絶縁層を形成するために、絶縁層用の全出発材料を押出器へ付加する。その後、出発材料を導電性コアの周囲において押し出す。次に、押し出されたワイヤ半製品をスプール上に収集した後、放射へ露出させる。放射によって硬化が開始するため、ｅビーム製造方法においては硬化剤は用いられないことが多い。
【００１１】
ｅビーム製造方法の場合、従来の熱硬化方法と比較して利点がある。非限定的な例として、ｅビーム製造方法における架橋反応は、特に肉薄壁ワイヤの場合においてより高速かつより均等である。ｅビーム製造方法により、より高度な技術仕様を満たすワイヤが生成される。非限定的な例として、ｅビーム製造方法は、温度クラスレーティングがクラスＤ（１５０℃）以上である耐摩耗ワイヤおよび超肉薄壁ワイヤを作製する際により高効率である。
【００１２】
しかし、ｅビーム製造方法の場合、多数の不利点がある。すなわち、機器が高価であり、また、製造方法において放射が用いられる場合、必ず安全手順および予防措置が必要となる。これらの安全策は、コスト増加および製造ライン速度の低速化の原因となり得る。さらに、ｅビーム製造方法は、肉厚壁ワイヤと共に用いることが困難である場合がある。なぜならば、商用的に受容可能な製造ライン速度においては、高密度ポリマー絶縁層（単数または複数）中の電子ビームの貫通が不完全になる可能性があり、その結果硬化が不完全になる場合があり、その結果ワイヤが技術仕様を満たすことができなくなる場合がある。例えば、ワイヤの絶縁において膨張または亀裂が発生する場合がある。
【００１３】
さらに、極めて可撓性の高いワイヤを形成するためにｅビーム製造方法を用いた場合、不利点が発生する。なぜならば、押し出された未硬化のワイヤ（すなわち、押し出されたワイヤ半製品）をスプールするためには、誤った形状または変形を回避するために、絶縁層（単数または複数）の硬度を充分にする必要がある。一般的に、このようにするためには、押し出されたワイヤ半製品の硬度を約８０ショアＡ以上にする必要がある。硬化後、ワイヤ中の架橋ポリマーに起因して、ワイヤは、押し出されたワイヤ半製品よりも実質的に高硬度になる。その結果、ｅビーム製造方法によって作製されたワイヤの場合、特定の産業用途において所望される可撓性に関連する機械的特性を達成することができない。非限定的な例として、降伏点および引張係数２００ＭＰａにおける引張応力が９ＭＰａである可撓性ワイヤを生成すると有用であり得る。ｅビーム製造方法によって製造されたワイヤの場合、このような機械的特性を示すことは期待されていない。
【００１４】
よって、向上した製造方法およびワイヤが必要とされている。ますます高まっている技術仕様を満たすことが可能なワイヤを製造することが可能な、高効率かつコスト効率の良い方法が望まれている。
【００１５】
特許請求の範囲は図示の例に限定されず、多様な局面の理解は、その多様な例の説明を通じて最良に得られる。ここで図面を参照して、例示的な例を詳細に示す。図面は例示的図示を示しているが、図面は必ずしも縮尺通りではなく、実施形態の革新的な局面をより深く例示および説明するために、特定の特徴を誇張して図示している場合がある。さらに、本明細書中に記載の特定の例は、網羅的なものではなく、また、図面中に図出力されかつ以下の詳細な記載に開示された形態そのものに限定されない。以下、図面を参照して、例示的図示について詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ワイヤ製造のための例示的方法を示す。
【図２】例示的な押し出されたワイヤ半製品の断面を示す。
【図３】硬化剤槽中の例示的な押し出されたワイヤ半製品の断面を示す。
【図４】硬化剤を例示的な押し出されたワイヤ半製品に付加して、架橋絶縁部が硬化状態になる時間および温度の状態を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本明細書中、「例示的図示」、「例」または類似の文言について言及した場合、例示的アプローチと関連して説明される特定の特徴、構造または特性が少なくとも１つの図示に含まれる。本明細書中、多様な箇所において「図示において」などの文言が現れた場合、必ずしも同一の図示または例を指すものではない。
【００１８】
図１を参照して、ワイヤ製造のための例示的方法１０を示す。一般的に、導電性コア１５を押出器２０中へ送る。絶縁層（単数または複数）に対して架橋性ポリマー（単数または複数）を形成するためのモノマー、オリゴマー、ポリマーおよび他の出発材料を押出器２０へ付加する。硬化剤は押出器２０へ付加されない。その後、押出器２０は、出発材料を押し出して、少なくとも１つの絶縁層を導電性コア１５の周囲に生成する。本明細書中において用いられる「周囲」という用語は、周辺方向に外被することを意味するが、必ずしも直接的接触を意味しない。押出器２０は、硬化剤を実質的に含まない押し出されたワイヤ半製品２５を生成する。その後、押し出されたワイヤ半製品２５は、硬化剤が押し出されたワイヤ半製品２５の少なくとも１つの絶縁層の少なくとも一部の中に浸透し得るように、硬化剤を含む槽３０を通過する。硬化剤を押し出されたワイヤ半製品２５に付加した後、熱硬化ステーション３５において熱硬化が発生する。予期せぬことに、その結果得られた熱硬化ワイヤ４０の特性は、ｅビーム製造方法のみによって達成することが可能なものであると思われた。
【００１９】
図１に示す例示的方法は一般的には、導電性コア１５、架橋性ポリマーとして用いられるものとして選択された材料、または押出器２０内に含むことができる他の任意選択的材料によって限定されない。
【００２０】
導電性コア
【００２１】
本明細書中において用いられる「導電性コア」とは、少なくとも１つの材料（例えば、ワイヤにおいて用いられる導電性または半導性特性を有する金属またはメタロイド）を指す。広範囲の導電性コア１５が、本明細書中において開示される方法およびワイヤと共に適切に用いられ得る。すなわち、導電性コア１５は、導電性コア１５が用途において充分な導電性を有する限り、一定範囲の化学組成を持ち得る。適切な導電性コア１５は、例えば、銅、ニッケルシルバー、ベリリウム、リン青銅、ニッケル、アルミニウムまたはスチールのうち少なくとも１つを含む金属を含み得る。さらに、金属を別の金属含有材料でメッキしてもよい。例えば、錫メッキ、銀メッキ、金メッキまたはニッケルメッキを本明細書中において開示される方法およびワイヤと共に適切に用いることができる。例示的導電性材料をさらに挙げると、銅被覆アルミニウムおよび銅被覆スチールがある。
【００２２】
導電性コア１５が半導性である用途において、導電性コア１５は、一定範囲の適切な半導性材料を含み得る。このような材料を非限定的に挙げると、ケイ素、黒鉛、ゲルマニウム、アンチモンおよびガリウムひ素リンがある。
【００２３】
導電性コア１５は、広範囲の配置構成において構成することができる。例えば、導電性コア１５は、固体状（すなわち、一本鎖の金属）を含んでもよいし、あるいは撚り合わされていてもよい。導電性コア１５が撚り合わされている場合、任意の数の撚り線用素線を用いることができる。例えば、撚り線用素線数は、６、１９、３７、５０、１５４、４９４、７４１または１１４０本の素線以上であり得る。これらの撚り線用素線を全て同一化学組成としてもよいし、あるいは、異なる撚り線用素線に異なる化学組成を持たせてもよい。広範囲の構成の撚り線用素線を、本明細書中において開示される方法およびワイヤと共に適切に用いることができる。例えば、撚り線用素線を織物状としてもよいし、織物状にしなくてもよい。さらに、導電性コア１５は、撚り線用素線の層を相互に積層したものを含み得る。隣接する撚り線用素線層を用いた構成は、同じであってよいしあるいは異なってもよく、織物状であってもよいしあるいは織物状でなくてもよい。
【００２４】
導電性コア１５の断面積は、広範囲のサイズを持ち得る。例えば、導電性コア１５の断面積を、約０．１３、０．２２または０．３５ｍｍ２まで小型化することができる。さらに、導電性コア１５の断面積を、約１、２、３、４、５または６ｍｍ２以上まで大きくすることができる。
【００２５】
導電性コア１５は、特定の用途において所望される任意の１組の特性を持ち得る。例えば、電気特性について、導電性コア１５の導電性抵抗は、２０℃において約０．ｌｍオーム／ｍまで低くすることもできるし、あるいは、２０℃において約１３０ｍオーム／ｍまで高くすることもできる。換言すれば、特性（例えば、導電性コア１５の電気特性）は、本明細書中において開示される方法およびワイヤを限定しない。
【００２６】
架橋性ポリマー
【００２７】
本明細書中において用いられる「架橋性ポリマー」は、硬化時において架橋することが可能な化学構造を有するポリマーを指し、ポリマーは硬化剤を実質的に含まない。本明細書中において用いられる「実質的に含まない」という表現は、硬化剤を全く含まない場合を含むが、標準的な化学分析方法を用いてポリマー中において検出することが可能な付随的なかつ／または微量の硬化剤も含み得る。このような付随的なおよび／または微量の硬化剤は、約０．２重量％を超えるかまたは約１重量％を超えるレセプターポリマーを含むべきではない。
【００２８】
広範囲の架橋性ポリマー（単数または複数）は、本明細書中において開示される方法およびワイヤと共に適切に用いられ得る。そのため、適切な架橋性ポリマーとしては、置換または非置換架橋性ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン（非限定的な例を挙げると、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）および低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）のうち１つ以上））のうち１つ以上がある。また適切な架橋性ポリマーを挙げると、エチレン−プロピレンコポリマー（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン（ＥＰＤＭ）エラストマー、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）および架橋フッ素重合体がある。適切な市販の架橋性ポリマーを挙げると、ＰＥＴＲＯＴＨＥＮＥ（登録商標）ＨＤＰＥ（Ｌｙｏｎｄｅｌｌ）、ＭＡＲＬＥＸ（登録商標）ＨＤＰＥ（Ｃｈｅｖｒｏｎ  Ｐｈｉｌｌｉｐｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＣＯ．）、テフロン（登録商標）およびＴＥＦＺＥＬ（登録商標）フッ素重合体（Ｄｕｐｏｎｔ）またはＫＹＮＡＲ（登録商標）およびＫＹＮＡＲＦＬＥＸ（登録商標）フッ素重合体（Ａｒｋｅｍａ）がある。また適切な市販の架橋性ポリマーを挙げると、ＥＬ  ＶＡＸ（登録商標）ＥＶＡ（Ｄｕｐｏｎｔ）、ＬＥＶＡＰＲＥＮＥ（登録商標）ＥＶＭ（ＬＡＮＸＥＳＳ）、ＰＥＴＲＯＴＨＥＮＥ（登録商標）ＬＤＰＥ（Ｌｙｏｎｄｅｌｌ）、ＢＯＲＥＡＬＩＳ（登録商標）ＬＤＰＥ（Ｂｏｒｅａｌｉｓ  ＡＧ）、ＲＯＹＡＬＥＮＥ（登録商標）ＥＰＤＭ（Ｌｉｏｎ  Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ＮＥＯＰＲＥＮＥ（登録商標）合成ゴム（Ｄｕｐｏｎｔ）、ＮＯＲＤＥＬ  ＩＰ（登録商標）ゴム炭化水素（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＣＯ．）、ＥＮＧＡＧＥ（登録商標）ポリオレフィン（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＣＯ．）、ＴＡＦＭＥＲ（登録商標）アルファ−オレフィンコポリマー（三井化学）およびＴＹＲＩＮ（登録商標）塩素化ポリエチレン樹脂（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＣＯ．）がある。
【００２９】
１つ以上の架橋性ポリマーは、単一の絶縁層において、または複数の絶縁層において用いられ得る。複数の絶縁層が用いられる場合、少なくとも１つのこのような絶縁層は、架橋性ポリマーを含まなければならない。しかし、１つ以上の絶縁層は非架橋性ポリマーを含んでもよいことが考えられる。複数の絶縁層が用いられる場合、複数の絶縁層は、広範囲の市販の製造方法によって形成されてもよい。例えば、複数の絶縁層は、共に押し出される、連続的に押し出される（場合によっては、タンデム押し出しと呼ばれる）、または個別に押し出され、ワイヤを試験し梱包する前に、いつでもその製造方法で手動で結合させることができる。
【００３０】
少なくとも１つの架橋性ポリマーから形成される絶縁層は、個別的または集合的寸法のうち任意のものを持ち得る。例えば、少なくとも肉厚壁のワイヤ、肉薄壁のワイヤ、超肉薄壁のワイヤおよびさらに超肉薄壁のワイヤを本明細書中に開示される方法に従って製造することができる。例示的なワイヤの集合的絶縁層の例示的厚さは、約０．１６ｍｍ〜約１．２８ｍｍおよびそれ以上であり得る。
【００３１】
絶縁層は、特定の用途において所望される広範囲の特性を持ち得る。例えば、電気特性について、絶縁層の誘電率は、約１．２以下にすることもできるし、あるいは約７以上にすることもできる。
【００３２】
架橋性ポリマーを含む層以外の絶縁層は、広範囲の材料を含み得る。例えば、広範囲の材料から作製されたテープ、セパレータ、フォイル、シールドおよびブレイドを絶縁層として設けることができることが考えられる。
【００３３】
任意選択的材料
【００３４】
本明細書中に記載のような硬化剤に特有の問題を除いて、広範囲のさらなる成分を押出器２０中に配置して、架橋性ポリマー（単数または複数）および他の出発材料と共に押し出すことができる。このような成分の非限定的な例を挙げると、１つ以上の熱可塑性ポリマー絶縁層、難燃剤、処理支援剤、酸化防止剤、熱安定剤、エラストマー、補強材、オゾン劣化防止剤、反応促進剤、加硫剤、亀裂抑制剤、金属酸化物および顔料を形成するためのモノマー、オリゴマーまたはポリマーがある。
【００３５】
硬化剤
【００３６】
図１を参照して、押し出し後、硬化剤が押し出されたワイヤ半製品２５に付加される。広範囲の硬化剤を本明細書中に開示される方法およびワイヤと関連して用いることができる。例えば、硬化剤は、１つ以上の過酸化物を含み得る。例示的過酸化物は、ジアシル過酸化物、ダルキル過酸化物、ヒドロペルオキシド、ケトン過酸化物、有機過酸化物、ペルオキシ（ジ）カーボネート、ペルオキシエステルおよびペルオキシケータルを含み得る。硬化剤はまた、硫黄、アミンおよびジアミンまたはこれらの任意の組み合わせを含み得る。適切な市販の硬化剤を挙げると、ＤＩ−ＣＵＰ（登録商標）、ＬＵＰＥＲＯＸ  ＬＰ（登録商標）、ＬＵＰＥＲＯＸ  １０１（登録商標）、ＬＵＰＥＲＯＸ  ２２４（登録商標）、ＶＵＬ−ＣＵＰ  Ｒ（登録商標）およびＶＵＬ−ＣＵＰ  ４０ＫＥ（登録商標）過酸化物（Ａｒｋｅｍａ）、ＶＡＲＯＸ  ＤＣＰ（登録商標）、ＶＡＲＯＸ  ＶＣ−Ｒ（登録商標）、ＶＡＲＯＸ  ＤＢＰＨ（登録商標）過酸化物（Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ  ＣＯ．Ｉｎｃ．）がある。
【００３７】
１つ以上の硬化剤と共に、助剤を任意選択的に用いてもよい。任意の適切な助剤を用いることが可能である。助剤を挙げると、例えば、二官能性または三官能性アクリレートまたはメタクリル樹脂、ビニルブタジエン、ビニルブタジエンスチレンコポリマーのうち１つ以上がある。助剤は、出発材料と共に任意選択的に押出器２０中に含まれ得る。
【００３８】
用いられる硬化剤の量は、これによりワイヤ４０の絶縁上に所望の特性が得られるような架橋性ポリマー（単数または複数）の充分な架橋を発生させるような、充分な量にする必要がある。硬化剤が少なすぎる場合、架橋が不充分になり得、その結果、生成されたワイヤが技術仕様を満足することができなくなる。不充分な硬化または架橋に関連する例示的問題を挙げると、製造時または使用時におけるワイヤ絶縁の膨張または亀裂がある。
【００３９】
非限定的な例として、自動車産業において用いられるワイヤの場合、硬化剤が少なすぎると、国際標準化機構（ＩＳＯ）６７２２中に記載されている道路用車両６０Ｖおよび６００Ｖ単一コアケーブルについての試験のうち１つ以上をワイヤ４０が満足することができなくなる。本明細書中、同文献全体を参照により援用する。他の試験において、ＩＳＯ標準において、高温圧力試験、摩耗試験、熱老化試験、および化学抵抗試験が記載されている。
【００４０】
ＩＳＯ６７２２のセクション７．１中に記載された圧力試験の場合、ワイヤサンプルに対して負荷を付与する。この負荷は、ワイヤの導電性コアの断面積の関数として計算される（ワイヤの外径は、ワイヤ中の絶縁のノミナル厚さよりも小さい）。これらのサンプルを、オーブン中において４時間加熱する。オーブン温度は、試験されるワイヤのクラスによって異なる。例えば、クラスＡのワイヤの場合、８５±２℃まで加熱し、クラスＢのワイヤの場合、１００±２℃まで加熱する。その後、これらのワイヤサンプルを塩水槽中に１０秒間浸漬した後、１ｋＶを１分間付加する。ワイヤサンプルが破壊しなかった場合、そのワイヤサンプルは試験に合格する。
【００４１】
ＩＳＯ６７２２中、２つの例示的耐摩耗試験、針試験（セクション９．３）および研磨紙試験（セクション９．２）が記載されている。針試験においては、直径が約０．４５±０．０１ｍｍの針を選択して、長さ約１５．５±０．１ｍｍの摩耗を１分あたり約５５±５サイクルの頻度で行う。７Ｎ±０．ｍｍ２の力をサンプルワイヤに付加する。供給業者およびＯＥＭは、（ワイヤの絶縁の完全性が維持された状態において）特定の断面積の導電性コアを有するワイヤが耐えることが必要な摩耗擦過サイクル数に同意することにより、ＩＳＯ基準を補完する。例えば、ＯＥＭは、断面積が１．５ｍｍ２以上の導電性コアを有するワイヤを製造することを供給業者に要求し得、少なくとも１５００サイクルの摩耗後にこのようなワイヤの絶縁の完全性が維持されることを要求し得る。同様に、ＯＥＭは、断面積が約０．２２ｍｍ２以下の導電性コアを有するワイヤを製造することを供給業者に要求し得、少なくとも１５０サイクルの摩耗擦過後にこのようなワイヤの絶縁の完全性が維持されることを要求し得る。他の仕様も考えられる（例えば、断面積が一般的なワイヤサイズである約０．３５ｍｍ２または約０．５ｍｍ２である導電性コアを有するワイヤ）。このようなワイヤの場合、絶縁部が少なくとも２００または３００サイクルの摩耗擦過にそれぞれ耐えることが、技術仕様によって要求され得る。
【００４２】
ＩＳＯ６７２２研磨紙試験においては、少なくとも０．６３Ｎ力で１００±７５ｍｍ／分の速度で１５０Ｊガーネット研磨紙をサンプルワイヤに付加する。導電性コアの断面積に応じて、さらなる量の事前選択された大きさを装置に付加して、さらなる力をサンプルワイヤ上に付加する。導電性コアのうち少なくとも一部が露出されるまで、ワイヤを研磨紙でこする。導電性コアを露出させるのに必要な研磨紙の長さを、研磨紙摩耗に対する抵抗の測定値として記録する。ＩＳＯ６７２２基準においては、試験に合格するために必要な研磨紙長さを、サンプルワイヤの導電性コアの断面積と共に増加している。例えば、より小ゲージのワイヤのための６０Ｖ肉薄壁ワイヤの場合、さらに１００ｇの試験が必要となり、導電性コアの露出を発生させることなくサンプルワイヤ上の摩耗を行うための研磨紙の長さとしては、断面積０．１３ｍｍ２である導電性コアの長さが２００ｍｍであり、断面積が０．２２ｍｍ２である導電性コアの長さが２２４ｍｍであり、断面積が０．３５ｍｍ２である導電性コアの長さが２５０ｍｍである。これとは対照的に、より大型のゲージワイヤ用の６０Ｖ肉薄壁ワイヤの場合、さらに２００ｇを試験することが必要となり、導電性コアの露出を発生させることなくサンプルワイヤ上の摩耗を行うための研磨紙の長さとしては、断面積０．５ｍｍ２である導電性コアの長さが３００ｍｍであり、断面積が１．５ｍｍ２である導電性コアの長さが４５０ｍｍであり、断面積が２．０ｍｍ２である導電性コアの長さが５００ｍｍである。
【００４３】
ＩＳＯ６７２２のセクション１０において、熱老化試験が記載されている。例えば、長期老化について、サンプルワイヤをオーブン中に３０００時間にわたって入れる。温度は、サンプルワイヤのクラスレーティングに依存する。例えば、クラスＣワイヤを１２５±２℃で加熱し、クラスＤワイヤを１５０±２℃で加熱する。その結果、老化が促進される。老化促進後、サンプルワイヤを室温において少なくとも約１６時間にわたって冷却した後、ワイヤを巻いて巻線状にする。導電性コアのいずれかが巻線中において露出した場合（すなわち、絶縁に亀裂が発生した場合）、サンプルワイヤは試験不合格となる。そうではない場合、サンプルワイヤを塩水槽中に１０分間浸漬させた後、このワイヤに１ｋＶを１分間付加する。サンプルワイヤの破壊が発生しなかった場合、サンプルワイヤは試験合格である。
【００４４】
ＩＳＯ６７２２のセクション１１中において、化学抵抗試験が記載されている。例えば、温水に対する抵抗の場合、指定された長さの密接に巻かれたサンプルワイヤを塩水槽中に１８５±５℃で７日間浸漬する。これで１サイクルが完了する。５サイクル後、サンプルワイヤを冷却し、視認検査した後、１ｋＶを１分間付加する。絶縁上に亀裂が無い場合、サンプルワイヤは視認検査を合格する。サンプルワイヤが破壊しなかった場合、そのサンプルワイヤは試験合格である。
【００４５】
予期せぬことに、本明細書中に開示される方法によって製造されたワイヤ４０は、ＩＳＯ６７２２中に開示された一連の試験に合格し、ワイヤ４０の架橋絶縁部の硬化状態は５０％と低かった。一般的に、一連の試験（例えば、上述したものおよびＩＳＯ６７２２中に詳述したもの）に合格するためには、充分な硬化剤を架橋性ポリマー（単数または複数）と関連付けることで、少なくとも約５０％の絶縁架橋性ポリマーをワイヤ４０中の絶縁架橋性ポリマーと共に確実に硬化させる必要がある。さらに低い硬化状態であっても、技術仕様を満たす場合がある。さらに、特定の技術仕様の場合、少なくとも約７５％の硬化状態が所望される場合もある。硬化剤は、約０．２５重量％のポリマーまたはレセプターポリマー２２を含むポリマーと、ワイヤ４０中の他の任意の架橋性ポリマー（この架橋性ポリマーの重量パーセンテージは、架橋性出発材料合計のうち約０．５％、約１．０％、２．０％または約３．５％であり得る）とを少なくとも含み得る。ワイヤ４０の特定の用途と、製造すべきワイヤ４０に対する技術仕様とに応じて、本明細書中に例示される特定の範囲よりもより少量またはより多量の硬化剤を付加することができる。
【００４６】
製造方法
【００４７】
図１に示す例示的方法は一般的には、用いられる種類の押出器２０によって限定されない。実際、少なくとも１つの導電性コア１５の周囲の少なくとも１つの架橋性ポリマーを押し出すことができる任意の押出器２０は、本明細書中に開示されるワイヤおよび方法と関連して用いることができる。押出器２０は、広範囲のフィードソースから少なくとも１つの導電性コア１５を受け取るように適合され得る。押出器２０は、導電性コア１５の周囲の押し出された架橋ポリマーを含む少なくとも１つの絶縁層を生成するために、１つ以上の材料を付加するホッパーを含んでもよい。新規および中古の例示的押出器２０が、多数の供給元から市販されている（非限定的に例を挙げると、Ｄａｖｉｓ  ＳｔａｎｄａｒｄまたはＰｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ  Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，Ｉｎｃ．）。
【００４８】
硬化剤は押出器２０に付加されないので、押し出し温度は、特定の架橋性ポリマーおよび硬化剤の組み合わせの硬化温度を下回る温度に限定されない。本明細書中において用いられる「押し出し温度」とは、押出器２０中の樹脂がノズルを通じて押出器２０から出て行く温度を指す。この硬化温度を下回る押し出し温度を用いることも可能であるが、より高い押し出し温度を例えば製造ライン速度向上のために用いることも可能である。非限定的な例として、押し出し温度は、約１２５℃、約２００℃または約３００℃以上に高くすることができる。
【００４９】
図１を参照して、押出器２０は１つ以上の架橋性ポリマーを導電性コア１５の周囲に押出して、硬化剤を実質的に含まない押し出されたワイヤ半製品２５を出す。図２を参照すると、例示的押し出されたワイヤ半製品２５が図示されている。図２において、架橋性ポリマー１７の単一層が導電性コア１５の周囲に押し出され、導電性コア１５と直接接触する。さらなる絶縁層が押し出される半製品２５と共に含むことができると考えられる。例えば、図３において、別の例示的押し出されたワイヤ半製品２５’の断面が図示されている。図３の例示において、押し出されたワイヤ半製品２５’は、絶縁層１６と直接接触する導電性コア１５を有し、絶縁層１６は別の絶縁層１７と直接接触する。少なくとも絶縁層１７は、１つ以上の押し出された架橋性ポリマーを含む。絶縁層１６は、１つ以上の押し出された架橋性ポリマーを含んでもよいが、架橋しない熱可塑性ポリマーまたは他の絶縁材料を含んでもよい。
【００５０】
押し出されたワイヤ半製品２５を押し出した後、１つ以上の硬化剤を押し出されたワイヤ半製品２５に付加しなければならない。押し出されたワイヤ半製品２５に付加する硬化剤の一例は、流体硬化剤を含む槽３０を通る押し出されたワイヤ半製品２５を引っ張る。図３を参照して、硬化剤を含む槽３０は、その中に押し出されたワイヤ半製品２５’と共に図示されている。
【００５１】
槽３０は、純性または希釈硬化剤を含んでもよく、助剤を含んでもよい。槽３０の温度は、押し出されたワイヤ半製品２５がそれを通過するように、硬化剤を流体にするのに充分な高さであるべきである。槽３０の温度は、硬化剤を押し出されたワイヤ半製品２５の少なくとも１つの架橋性ポリマーを含む絶縁層の中に、浸透または吸収する速度を増加するためにより高くすることができる。このような温度の増加は、製造ライン速度を増加させることができる。
【００５２】
槽の温度は、広範囲の方法を使用して管理することができる。例示的方法は、別の材料（例えば、水）の第２の槽３１中に槽３０を浸漬するものである。槽３０および第２の槽３１の温度範囲は、最低温が約４０℃、５０℃、または５５℃からであってもよく、水が第２の材料である場合は、最高温が約７０℃、８０℃、または９５℃であってもよい。硬化剤および／または架橋性ポリマーのために用いられる異なる材料は、例示された特定の範囲より低い、または高い温度を必要としてもよい。温度管理する他の例示的方法には、加熱面および加熱照明の使用が含まれる。
【００５３】
押し出されたワイヤ半製品２５が槽３０を通過する時間は、用いられる材料および得られるワイヤ４０に対する技術仕様に応じる。時間および槽の温度は、充分な硬化剤を押し出されたワイヤ半製品２５の架橋性ポリマーを含む絶縁層の少なくとも一部の中に充分に浸透して、加熱硬化に続いて得られるワイヤ４０の絶縁において所望の技術特性を提供するべきである。槽３０の温度が比較的高い場合、硬化剤を押し出されたワイヤ半製品２５の中に充分に浸透するために必要な時間は、比較的短い。槽３０の温度が比較的低い場合、充分な硬化剤を押し出されたワイヤ半製品２５の中に浸透するために必要な時間は、比較的長い。
【００５４】
硬化剤を押し出されたワイヤ半製品２５に付加するさらなる方法が考えられる。例えば、充分な硬化剤を押し出されたワイヤ半製品２５の、架橋性ポリマーを含む絶縁層の少なくとも一部の中に、浸透するのに充分な温度および時間で、硬化剤を押し出されたワイヤ半製品２５に噴霧して、加熱硬化に続いて得られるワイヤ４０の絶縁において所望の技術特性を提供してもよい。
【００５５】
押し出されたワイヤ半製品２５に硬化剤を付加した後、熱硬化ステーション３５において熱硬化が発生してもよい。熱硬化のための広範囲の機器および方法が用いられ得る。このような機器を挙げると、Ｄａｖｉｓ  Ｓｔａｎｄａｒｄの蒸気管硬化機器がある。これまで所望の熱源は外部加熱を含むが、内部加熱も考えられる。内部加熱を挙げると、例えば材料中の発熱反応を用いて得られるワイヤ４０を形成する。
【００５６】
これにより技術仕様を満足するような得られるワイヤ４０の絶縁の充分な架橋を発生させるような、充分な熱硬化の時間および温度にする必要がある。多くの技術仕様に対して、５０％の硬化状態が充分である。低速の製造ライン速度よりも、より高速の製造ライン速度の方が一般的にはより望ましい。典型的な硬化時間は、約３０秒から、約２分、約５分または約１０分までの範囲であり得る。本明細書中に開示される方法を用いて、硬化時間を押し出し温度まで低くすることもでき、上述のように架橋に充分に達するのに必要とされるまで高くすることもできる。典型的な硬化温度は、約１３０℃または約１４０℃まで低くすることもできるし、約１７０℃、約１８０℃または約２００℃まで高くすることもできる。異なる材料の使用および異なる技術仕様の要求により、硬化時間および硬化温度を、本明細書中に開示される特定の範囲よりも高くまたは低くすることが可能である。
【００５７】
任意の市販の製造ライン速度を、本明細書中において用いられるものとして選択することができる。典型的な製造ライン速度は、約３００ｍ／分〜約１２５０ｍ／分であり得る。予期せぬことに、製造ライン速度を約９００ｍ／分以上までに高め、絶縁層中の架橋レベルが７５％未満であった場合、本明細書中に開示される方法によって作製されたワイヤ４０は、擦過摩耗に対して予期せぬほどの高抵抗性を示し、上記したＩＳＯ６７２２中に記載された試験に合格した。
【００５８】
例１
【００５９】
銅ワイヤをＢｒａｂｅｎｄｅｒ押出器中へと送り、ＰＥＴＲＯＴＨＥＮＥ（登録商標）ＨＤＰＥをホッパーへ付加した。ワイヤの周りへのポリマー樹脂の押し出しを１９０±５℃において３０分間行った。第１のシリーズのサンプルを、５５±５℃に維持されたＶＵＬＣＵＰ  Ｒ（登録商標）過酸化物槽に様々な時間間隔で通過させた。第２のシリーズのサンプルを、８０±５℃に維持された不希釈液体ＶＵＬＣＵＰ  Ｒ（登録商標）過酸化物槽に様々な時間間隔で通過させた。その後、ワイヤ半製品を２００±５℃において１０分間蒸気硬化した。ＡＳＴＭＤ２７６５溶媒抽出を用いて硬化状態を決定するために、第１のシリーズおよび第２のシリーズのサンプルを試験した。予期せぬことに、第１のシリーズ中のすべてのサンプルにおいて、過酸化物槽への浸漬時間が約５分で、７５％の硬化状態を有するワイヤが得られた。第１のシリーズ中で、５６℃の槽からサンプル１−１を取り出すと、８０．７％の硬化状態が達成された。５５℃の槽からサンプル１−２を取り出すと、７９．９％の硬化状態が達成された。５３℃の槽からサンプル１−３を取り出すと、８５．５％の硬化状態が達成された。予期せぬことに、第２のシリーズ中のすべてのサンプルにおいて、過酸化物槽への浸漬時間が１分未満で、７５％の硬化状態を有するワイヤが得られた。第１のシリーズ中で、７８℃の槽からサンプル２−１を取り出すと、７７．０％の硬化状態が達成された。７８℃の槽からサンプル２−２を取り出すと、８７．２％の硬化状態が達成された。７８℃の槽からサンプル２−３を取り出すと、８８．７％の硬化状態が達成された。結果を図４中に模式的に示す。
【００６０】
例２
【００６１】
銅ワイヤをＢｒａｂｅｎｄｅｒ押出器へ送り、ＤＯＷ  ＥＮＧＡＧＥ（登録商標）ポリオレフィンエラストマーをホッパーに付加した。ワイヤの周りへのポリマー樹脂の押し出しを、１３０±５℃において３０分間行った。第１のシリーズのサンプルを、５５±５℃に維持された不希釈液体ＶＵＬＣＵＰ  Ｒ（登録商標）過酸化物槽に様々な時間間隔で通過させた。第２のシリーズのサンプルを、８０±５℃に維持された不希釈液体ＶＵＬＣＵＰ  Ｒ（登録商標）過酸化物槽に様々な時間間隔で通過させた。その後、ワイヤ半製品を２００±５℃において１０分間蒸気硬化した。ＡＳＴＭＤ２７６５溶媒抽出を用いて硬化状態を決定するために、第１のシリーズおよび第２のシリーズのサンプルを試験した。予期せぬことに、第１のシリーズ中のすべてのサンプルにおいて、過酸化物槽への浸漬時間が約５分で、７５％の硬化状態を有するワイヤが得られた。第１のシリーズ中で、５６℃の槽からサンプル１−１を取り出すと、７５．６％の硬化状態が達成された。５５℃の槽からサンプル１−２を取り出すと、７８．７％の硬化状態が達成された。５５℃の槽からサンプル１−３を取り出すと、７８．６％の硬化状態が達成された。予期せぬことに、第２のシリーズ中のすべてのサンプルにおいて、過酸化物槽への浸漬時間が１分未満で、７５％の硬化状態を有するワイヤが得られた。第１のシリーズ中で、７８℃の槽からサンプル２−１が出現し、８１．３％の硬化状態が達成された。７８℃の槽からサンプル２−２を取り出すと、７９．９％の硬化状態が達成された。７９℃の槽からサンプル２−３を取り出すと、７９．６％の硬化状態が達成された。８０℃の槽からサンプル２−４を取り出すと、７９．３％の硬化状態が達成された。
【００６２】
例３
【００６３】
銅ワイヤをＢｒａｂｅｎｄｅｒ押出器へ送り、ＰＥＴＲＯＴＨＥＮＥ（登録商標）ＨＤＰＥをホッパーに付加した。このワイヤフィードの断面積は、約０．５ｍｍ２であった。ポリマー樹脂の押し出しを、ワイヤの周囲に１９０±５℃において３０分間行い、８０±５℃に維持された不希釈液体ＶＵＬＣＵＰ  Ｒ（登録商標）過酸化物槽に１分間通過させた。その後ワイヤ半製品を２００±５℃において１分から３０分の範囲の時間間隔で蒸気硬化した。直径０．４５±０．０１ｍｍの針による摩耗擦過の試験を各サンプルに行った。予期せぬことに、すべてのサンプルにおいて、摩耗擦過を３００サイクルを超えて行った後、硬化されたポリマー樹脂は完全性を維持していた。
【００６４】
本明細書中に記載のプロセス、システム、方法、ヒューリスティクスなどについては、このようなプロセスのステップなどについて特定の順序で行われるものとして記載してきたが、このようなプロセスは、本明細書中に記載の順序以外の順序で行われるステップと共に実行することも可能であることが理解されるべきである。また、特定のステップを同時に行うことも可能であり、他のステップを追加することも可能であり、あるいは、本明細書中に記載の特定のステップを省略することも可能であることがさらに理解される。換言すれば、本明細書中に記載されるプロセスは、特定の実施形態を例示する目的のためのものであり、特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００６５】
よって、上記の記載は例示的なものであり、限定的なものではないことが理解される。上記記載を鑑みれば、記載の例以外にも、多数の実施形態および用途が可能である。本発明の範囲は、上記記載を参照して決められるべきではなく、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲を鑑みて決定されるべきである。本明細書中に記載の分野において将来開発が進むことが予測され、開示のシステムおよび方法は、このような将来の実施形態において用いられる。結論として、本発明において改変および変更が可能であり、本発明は以下の特許請求の範囲のみによって限定されることが理解される。
【００６６】
本明細書中に他に明記無き限り、特許請求の範囲において用いられる用語は全て、当業者によって理解されるその通常の意味において合理的な最大の範囲において解釈されるべきである。詳細には、特許請求の範囲において他に明記無き限り、「ａ」、「ｔｈｅ」、「ｓａｉｄ」などの単数形を用いた場合、１つ以上の当該要素を示すものとして解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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