(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーおよび／またはデータ伝送のためのコアエレメントおよび、そのコアエレメントを包む押出成形された被覆を持つ、線引きされた柔軟なエレメントであって、被覆が３つの隣接するポリマー層（３、４、５）を含み、内側のポリマー層（３）は第１のポリマーのみまたは主として第１のポリマーからなり、外側のポリマー層（５）は第２のポリマーのみまたは主として第２のポリマーからなり、第１のポリマーおよび第２のポリマーの接着力は層ごとに順次押出成形する場合は接着力が小さく、ポリマー層（４）は、内側のポリマー層および外側のポリマー層の間の接着力を強化するために、内側のポリマー層および外側のポリマー層の間に設けられ、またポリマー層（４）は第１のポリマーおよび第２のポリマーの混合物であることを特徴とするエレメント。
【請求項２】
第１のポリマーおよび第２のポリマーの混合物が、相溶性媒介剤を含むことを特徴とする、請求項１に記載のエレメント。
【請求項３】
２つのポリマー層（３、４）が、第１のポリマーおよび第２のポリマーの混合物を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のエレメント。
【請求項４】
各ポリマー層（３−５）が、連続的に相互に移行し合うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のエレメント。
【請求項５】
ポリマー層（４）が、被覆の表面を形成することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のエレメント。
【請求項６】
ポリマー層（４）が、そのポリマー材料が一方のポリマーのみまたは大部分が一方のポリマーであるポリマー層（３）と、そのポリマー材料の大部分が他方のポリマーであるもう１つのポリマー層（５）との間の接着媒介層を形成することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のエレメント。
【請求項７】
コアエレメントが、ポリマー光ファイバーであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のエレメント。
【請求項８】
被覆が、ケーブルの絶縁物またはクラッドであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のエレメント。
【請求項９】
被覆の内側表面が、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリエーテルイミドコポリマーまたはポリアセタールを含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のエレメント。
【請求項１０】
被覆の外側表面が、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミドまたはポリエーテルイミドコポリマーを含むことを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のエレメント。
【請求項１１】
少なくとも１つのポリマーは、充てん材および／または防燃剤を含むことを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のエレメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワーおよび／またはデータを伝送するためのコアエレメントと、このコアエレメントを包む押出成形されたポリマー被覆を持つ、線引きされた柔軟なエレメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）および／またはフッ素添加ＰＭＭＡからなるポリマー光ファイバーは、機械的に強靱で取り扱いが簡単なので、とくに車両や機械の製造に使用される。これらの光ファイバーは、光を導くためのコアとクラッドを備える。外部の光や外部からの影響による損傷から保護するため、これらのファイバーはさらに外側に被覆を備える。通常これらの被覆はファイバーの表面上に押出成形されている。その応用領域のため、この被覆は、機械的損傷やファイバー内への光の入射の防止にとどまらず、湿度、化学物質、とくにオイルやグリース、および温度負荷に対する保護を行い、場合によっては難燃性のものとすべきである。
【０００３】
ファイバーの光伝送が、機械的な張力によって損なわれないためには、被覆の材料は収縮の少ないものでなければならない。従って実用新案ＤＥ９２０９０１８では、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、塩素添加ポリエチレンまたはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなる被覆の代わりに、ポリアミド、ポリウレタンまたはポリオキシメチレン（ＰＯＭ）からなる被覆を使用することを提案している。しかしその欠点として、これらの材料は必要な要件の一部しか満たさず、そのコスト、たとえばポリオレフィンと比較した場合のコストが比較的高いことがわかっている。特殊な使用分野をともなう多くのケーブルタイプ、たとえばロボット付随ケーブルには、さまざまな特性を組み合わせた被覆が必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記を背景として本発明に課された課題は、化学的および機械的要求事項の組合せをコスト上有利な方法で満たすような、線引きされたエレメントのための被覆を開発することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明では、被覆が少なくとも２つのポリマーを含み、これらのポリマーは層ごとに順次押出成形する場合は接着力が小さく、被覆が少なくとも２つの隣接する層を備え、第１の層のポリマー材料は、一方のポリマーのみまたは一方のポリマーを主とし、第２の層は、両方のポリマーの混合物とすることによって解決される。
【０００６】
本発明の主旨は、異なる材料よりなる層の組合せによって、被覆に必要な特性を得ることができるということである。被覆の内側のコアエレメントの方に向く側を、比較的硬いプラスチックで形成し、このプラスチックをコアエレメントの機械的保護物とすれば有効である。その反対に外側表面は、たとえば軟らかい、好ましくは化学物質に抵抗力があるプラスチックとする。難燃性の内側層と機械的に強靱な表面を組み合わせるのも有利である。軟らかい内側層は、コアエレメントと硬い外側層の間の緩衝層として適している。層の厚さを最適化することにより、収縮の少ない被覆を有利なコストで製造できる。希望の特性を得るためには、３つまたはそれ以上の層を設けることが可能である。
【０００７】
しかしポリマーの適当な組合せにおいて、純粋な材料を順次押出成形した層は、接着力が小さいという欠点がある。適合する十分な材料結合が得られず、その結果被覆の除去性が悪くなり、被覆の機械的負荷に耐える性能を減じる。これはとくに、たとえばポリウレタンのような極性プラスチックの層を、たとえばポリプロピレンのような非極性プラスチックと組み合わせるときに当てはまる。たとえばポリウレタンとポリオキシメチレンといった異なる極性プラスチックの組合せ、または異なる非極性プラスチックの組合せの場合は、たとえば押出成形温度といった必要な加工パラメーターが理由となって、各層の十分な接着が得られないことがしばしばある。
【０００８】
本発明の被覆の場合、一方のポリマーは、第１の層のポリマー材料すべて、または少なくともその半分を構成する。層間の強い結合を得るため、被覆の隣接層に、一方と他方のポリマーの混合物を配置することを提案する。混合物に対する一方のポリマーの割合は、第１の層におけるより著しく少なく、たとえば第１の層のポリマー材料の半分または３分の１とする。隣接する両方の層に一方のポリマーを含めることによって、良好な接着と強固な結合を生じる。これに対して各層の特性は、一方のポリマーの割合によって著しく異なる。３つまたはそれ以上の層からなる被覆があるとき、この種の混合物を含む複数の層を設けることができる。一方のポリマーとしては、たとえばＰＰおよびＥＰＤＭといった、化学的に親和性のある材料の混合物とすることができる。同じことが他方のポリマーにも当てはまる。
【０００９】
被覆の製造は押出成形によって行う。層間の結合を最適化するためには、たとえばクロスヘッド押出成形で、少なくとも２つの材料を１つの押出成形ヘッドに送る方法で製造するのが有効である。複数の順次重ねる方法で被覆を製造することによって、たとえばタンデム型押出成形によって製造することも考えられる。
【００１０】
材料結合が強固であるため、たとえばエレメントを加工するときなど、本発明による被覆は容易にはがし取ることができる。この被覆は、機械的に強靱で、張力による亀裂を生じにくく、収縮の少ないものを製造できる。良好な化学薬品抵抗力、とくにオイルやグリースに対する抵抗力があって、湿度吸収の少ないものも得られる。またこの被覆は低温時でも柔軟性が高く、良好な耐熱性を持つものを製造できる。そしてとくに、機械および車両の製造時の使用、たとえば車両、船舶または航空機製造時の使用に適している。
【００１１】
本発明の有利な形態では、２つのポリマーの混合物が、たとえば無水マレイン酸を含むコポリマーのような相溶性媒介剤を含む。この相溶性媒介剤は、異なる相中に溶解状態で混合物が分離するのを防止する。従ってとくに極性および非極性ポリマーからなる混合物の製造と取り扱いが簡単になる。
【００１２】
ある１つの層固有の特性を最適化するため、その層は１つの純粋なポリマーを含むことができる。しかし隣接する両方の層とも、一方および他方のポリマーの混合物を含むのが、しばしば有効である。この方法によれば、たとえば他方のポリマーの混合量が、各層それぞれ２０％と比較的少なくても、良好な接着を得られる。
【００１３】
被覆の各層は、たとえば各材料の周縁部分で溶け合うような押出成形プロセスを行って、明確な境界面を持たずにたがいに移行するのが好ましい。とくに被覆の内側表面の材料から外側表面の材料へは、明確な層を形成することなく連続的に移行するのが有利である。
【００１４】
被覆の有利な形態は、その外側または内側の層が、隣接する層の１つのポリマーを含む混合物であることである。この方法によれば、被覆を２つの層だけで形成することが可能である。
【００１５】
上記に代わる方法として、本発明におけるポリマー混合物またはコポリマーは、少なくとも３層の被覆の形態で、２つの隣接する層の間に接着媒介層を形成する。この場合ポリマー構成割合は、一方の層では主として一方のポリマー、他方の層では主として他方のポリマーからなる。従って３層の被覆の場合、接着媒介層は両表面の材料の混合物を含む。
【００１６】
この被覆は、とくにポリマー光ファイバーの保護に適している。そのほかには、特殊用途の電気ケーブルおよび導線、とくに工業ロボットに使用される付随ケーブルの絶縁物またはクラッドに適している。後者の場合、導線シールド物またはケーブルコアの巻付物の上に、被覆を押出加工するのが有利である。
【００１７】
被覆の内側表面のための有利な材料としては、ポリアセタール、とくにポリオキシメチレン、ポリオレフィンまたはポリエステルが認められている。これらの材料同士およびそのほかの材料との混合物およびコポリマーも可能である。有利なポリオレフィンは、とくにポリプロピレンならびに、ポリプロピレンとたとえばＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体）とのコポリマーおよび混合物である。シリコーンを含むポリエーテルイミドをコポリマーとして使用することによって、火災時の良好な難燃性を得ることができる。
【００１８】
被覆の外側表面に好ましい材料は、とくに熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリアミド、ポリエーテルイミドまたはポリエステルである。この場合も、プラスチック相互のおよび他のプラスチックとの混合物やコポリマーが可能である。
【００１９】
使用目的に応じて、被覆のプラスチックに添加材、充てん材および補助材を添加することができる。たとえば白亜および／またはタルカムを充てんされたプラスチック、たとえばポリウレタンを使用できる。火災の危険がある用途には、防燃剤たとえばシアヌル酸メラミン、ポリ燐酸アンモニウムまたはこれらの混合物を含むプラスチックが有利である。水酸化金属または金属炭酸塩およびシリコーンオイルまたはシリコーン樹脂、ならびに２価の金属をともなう有機金属塩、たとえばステアリン酸マグネシウムを含む防燃システムも適している。さらにはハロゲンを含む防燃剤も可能である。プラスチックの特性を改善するには、その重合体架橋、とくに光架橋が考えられる。
【００２０】
下記の説明部分で本発明の実施形態をより詳細に説明する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
このエレメントのコアエレメントは、光を導くコア（１）とクラッド（２）から構成されるポリマー光ケーブルによって形成される。クラッド（２）の外面上に、３つの層（３−５）からなる被覆が押出成形されている。内側および外側の層（３、５）は、プラスチックからなるが、これらプラスチックはたがいに組み合わされて、被覆の機械的、熱的および化学的特性を最適化している。中間の層（４）は接着媒介層を形成し、被覆の強固な結合を生んでいる。部分拡大図の示すように、接着媒介層は２つの異なる材料の混合物であって、これらの材料は隣接する各層（３、５）の材料と同一である。従って適当なプロセスを行えば、明確な境界は生じず、層（３−５）の間の連続的な移行を生じる。これらの層の厚さは、被覆に対する要求事項に応じて異なるものとすることができる。たとえば内側の層（３）を、とくにファイバーの機械的な保護物となるものとして比較的厚くし、接着媒介および化学的保護のための層（４、５）はそれよりも薄くすることができる。
【００２２】
下記の表は、被覆の材料の有利な組合せを述べている。外側および内側の層には純粋な材料が適している。しかしたとえばＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）の場合の白亜のように、充てん材を添加することも考えられる。中央の欄の空白を示す破線は、被覆が２つの層だけからなることを示す。
【００２３】
【表１】
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中間層に適した混合比は、外側層材料に対する内側層材料を重量パーセントで表して、２０：８０と８０：２０の間にある。この場合外側層材料に対する内側層材料が、５０％：５０％と７０％：３０％の間にあるのが好ましい。外側層または内側層が１つの混合物で形成される場合、明確な特性を得るためには、混合比は５０：５０を大きく離れ、たとえば８０：２０重量％とするのが好ましい。極性および非極性ポリマーの混合物は、相溶性媒介剤、たとえば無水マレイン酸を含んだコポリマーを含むのが好ましい。
【００２４】
この方法によれば、有利な機械的、熱的および化学的特性を示し、コスト上有利で容易にはがし取ることのできる被覆を持つエレメントを得ることができる。
【００２５】
例１
内側層として、アセタールコポリマーが８０重量％、熱可塑性ポリエーテルウレタンエラストマーが２０％の混合物を作り、市販の押出成形機を用いて、ポリマー光ファイバーの表面にかぶせた。この場合、わずかな割合のコモノマーを含むトリオキサンから得たアセタールコポリマーを使用した。このコポリマーは高い結晶化度と、メルトインデックスＭＦＲ２．５ｄｇ／ｍｉｎ（１９０℃かつ荷重２．１６ｋｇのとき）を示す。ポリエーテルウレタンエラストマーは、ショア硬度Ａが８７、メルトインデックスＭＦＲが４０±１０ｄｇ／ｍｉｎ（１９０℃、２１．６ｋｇ）であった。内側層の上に第２の層を押出成形したが、この第２の層は１００％ポリエーテルウレタンエラストマーからなり、このエラストマーは内側層に混入されているものであった。
【００２６】
例２
ポリマー光ファイバーの上に、１００％アセタールコポリマーからなる層を押出成形した。その上にもう一つ押出成形を行い、中間層として、アセタールコポリマー５０重量％とポリエーテルウレタンエラストマー５０重量％の混合物をかぶせた。その上にポリエーテルウレタンエラストマー１００％の第３の層を押出成形した。使用したポリマーは例１のポリマーと同じである。
【００２７】
例３
ポリマー光ファイバーの上に、エラストマー部分を含むポリプロピレンコポリマー１００％からなる層を押出成形した。このコポリマーは、ショア硬度Ｄが３０、メルトインデックスＭＦＲが０．６ｄｇ／ｍｉｎ（２３０℃、２．１６ｋｇ）のものである。さらに押出成形を行い、中間層として、第１の層のＰＰコポリマーを３０重量％、熱可塑性ポリエーテルウレタンエラストマーを６８重量％、それに相溶性媒介剤としてグラフトされた無水マレイン酸を含むＬＬＤＰＥ（線状低密度ポリエチレン）を２重量％からなる混合物をかぶせた。このポリエーテルウレタンエラストマーは、ショア硬度Ａが８０、メルトインデックスＭＦＲが４０±１０ｄｇ／ｍｉｎ（１９０℃、２１．６ｋｇ）であった。その上に、例１で使用されたポリエーテルウレタンエラストマー１００％からなる第３の層を押出成形した。
【００２８】
上記の例で製造された被覆は、光ファイバーから容易にはがし取ることができ、機械的に強靱であり、張力による亀裂を生じにくく、収縮が少なく、４０℃と９０℃の間の温度領域で使用するのに適している。この被覆は、オイルやグリースに対して抵抗力があり、湿度吸収が少ないことですぐれている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエレメントの被覆の図式的な横断面図を示す。
【符号の説明】
１  コア
２  クラッド
３、４、５  層
【図１】
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