(57)【要約】      （修正有）【課題】しゅう動環境下において、柔軟性と、優れた耐摩耗性及び低摩擦性を有する電線・ケーブルを提供する。【解決手段】導体と、前記導体の外周に被覆材を有する電線において、前記被覆材表面の比摩耗量が５００×１０-8ｍｍ3／Ｎｍ以下であり、摩擦係数が０．３以上０．５以下とするものである。被覆材はゴムであり、この被覆材を不活性ガス雰囲気中において電子線照射することにより、表面のみを改質し、硬化させる。また、改質させる厚さが被覆材全体の厚さに対し、表面から３％以上２０％以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体と、前記導体の外周に被覆材を有する電線において、前記被覆材表面の比摩耗量が５００×１０-8ｍｍ3／Ｎｍ以下であり、摩擦係数が０．３以上０．５以下であることを特徴とする電線。
【請求項２】
前記被覆材の表面のみが改質硬化されていることを特徴とする請求項１に記載の電線。
【請求項３】
前記被覆材の改質厚さは、被覆材全体の厚さに対し、表面から３％以上２０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の電線。
【請求項４】
前記被覆材は、ゴムであることを特徴とする請求項３に記載の電線。
【請求項５】
前記被覆材は、不活性ガス雰囲気中の電子線照射により、表面が改質硬化された被覆材であることを特徴とする請求項４に記載の電線。
【請求項６】
前記不活性ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノンのいずれか１種、またはこれらを２種以上混合したガスであることを特徴とする請求項５に記載の電線。
【請求項７】
前記電子線照射の電子線総照射線量は、１０ｋＧｙ以上１ＭＧｙ以下であることを特徴とする請求項６に記載の電線。
【請求項８】
導体と、前記導体を被覆する絶縁体と、前記絶縁体をさらに被覆する被覆材とを有するケーブルにおいて、前記被覆材表面の比摩耗量が５００×１０-8ｍｍ3／Ｎｍ以下であり、摩擦係数が０．３以上０．５以下であることを特徴とするケーブル。
【請求項９】
前記被覆材の表面のみが改質硬化されていることを特徴とする請求項８に記載のケーブル。
【請求項１０】
前記被覆材の改質厚さは、被覆材全体の厚さに対し、表面から３％以上２０％以下であることを特徴とする請求項９に記載のケーブル。
【請求項１１】
前記被覆材は、ゴムであることを特徴とする請求項１０に記載のケーブル。
【請求項１２】
前記被覆材は、不活性ガス雰囲気中の電子線照射により、表面が改質硬化された被覆材であることを特徴とする請求項１１に記載の電線。
【請求項１３】
前記不活性ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノンのいずれか１種、またはこれらを２種以上混合したガスであることを特徴とする請求項１２に記載のケーブル。
【請求項１４】
前記電子線照射の電子線総照射線量は、１０ｋＧｙ以上１ＭＧｙ以下であることを特徴とする請求項１３に記載のケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、しゅう動環境下において使用される電線・ケーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電線・ケーブルは配線・布設時に電線管、ダクトなどの中を通したり、引きずりまわしたりする。また使用時には電線・ケーブル同士や他の部材と接触し、しゅう動させ使用される場合がある。このため耐摩耗性に優れることは勿論のこと、滑り性の良好な低摩擦性被覆材が要望されている。これを改善する手法として、グラファイト、二硫化モリブデン、４フッ化エチレン樹脂、シリコーン樹脂、滑剤などの固体潤滑剤を混和する方法が一般的である。例えば、特許文献１には、被覆材としてスチレン系熱可塑性エラストマーを用い、シリコーンオイル、パラフィン系オイルを含有させることで滑り性を向上させる方法が記載されている。また、特許文献２には、ケーブルの絶縁層または、およびシース層を形成する樹脂にシリコーンパウダーを添加する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０３１９０３号公報
【特許文献２】特開２００３−７１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の手法では、製造された組成物の引張強さなどの機械的強度の大幅な低下を招くという欠点がある。このような欠点を補うため様々な手法が検討されているが、必ずしも十分とは言えない状況にある。例えば混和する固体潤滑剤を微粉化する、シランカップリング剤により表面処理するなどの方法が検討されているが、その効果は十分なものではない。このためこれらの手法で製造された被覆材は、その利用範囲が制限されることが多かった。
【０００５】
本発明の目的は、これらの上記課題を解決し、しゅう動環境下において優れた耐摩耗性及び低摩擦性を有する電線・ケーブルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の目的を達成するため、不活性ガス雰囲気中で電線・ケーブル被覆材表面に電子線を照射し、表面のみを改質硬化させることで、被覆材自体の柔軟性は失わず、表面のみの硬さを向上させることにより耐摩耗性、低摩擦性を付与したことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明者は、電線・ケーブル被覆材の表面のみを改質することにより、被覆材自体の性能を大幅に変えることなく、耐摩耗性および低摩擦性を付与することが可能となることを見出し、本発明に至った。
【０００８】
第一の本発明は、導体と、前記導体の外周に被覆材を有する電線であり、前記被覆材表面の比摩耗量が５００×１０‐8ｍｍ3／Ｎｍ以下であり、摩擦係数が０．３以上０．５以下であることを特徴とする電線である。
【０００９】
また、第二の本発明は、導体と、前記導体を被覆する絶縁体と、前記絶縁体をさらに被覆する被覆材とを有するケーブルであり、前記被覆材表面の比摩耗量が５００×１０‐8ｍｍ3／Ｎｍ以下であり、摩擦係数が０．３以上０．５以下であることを特徴とするケーブル。
【００１０】
本発明の被覆材はゴムであり、この被覆材を不活性ガス雰囲気中において電子線照射することにより、表面のみを改質し、硬化させることを特徴とするものである。改質させる厚さが被覆材全体の厚さに対し、表面から３％以上２０％以下であることを特徴とする。
【００１１】
前記電子線照射は、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノンのいずれか１種、またはこれらを２種以上混合した不活性ガス中で行われ、電子線の総照射線量は１０ｋＧｙ以上１ＭＧｙ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電線・ケーブルの被覆材自体の柔軟性は失うことなく、被覆材の耐摩耗性と低摩擦性を向上させたものであり、しゅう動環境下における電線・ケーブルの使用範囲を広げる上で大きく貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】加速電圧の異なる電子線を照射した際の、比重１の物質の線量吸収率と透過厚さの関係。
【図２】加速電圧８０ｋＶの電子線を照射した際の、比重１の物質の線量吸収率と透過厚さの関係。
【図３】加速電圧８０ｋＶの電子線を照射した際の、被覆材Ａ〜Ｃの線量吸収率と透過厚さの関係。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な一実施例の形態を記述する。
本発明は、被覆材を導体あるいは電線コア上に押出被覆後、加熱などにより加硫させ、その後、電子線照射により被覆材表面をさらに改質硬化させることにより、被覆材の低摩擦性と耐摩耗性を向上させるものである。
【００１５】
本発明の電線・ケーブルの被覆材としては、エチレンプロピレンゴム(ＥＰＭ)、ブチルゴム(ＩＩＲ)、クロロプレンゴム(ＣＲ)、ニトリルゴム(ＮＢＲ)、ふっ素ゴム(ＦＫＭ)、シリコーンゴム(ＶＭＱ)、スチレンブタジエンゴム(ＳＢＲ)、クロロスルホン化ポリエチレン(ＣＳＭ)、塩素化ポリエチレン(ＣＭ)などのゴム系被覆材が挙げられ、これらを単独あるいは２種以上をブレンドして用いてもよい。
【００１６】
またこれらの改質を目的に、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニルコポリマ、エチレンエチルアクリレートコポリマなどのプラスチックをブレンドすることも可能である。
【００１７】
さらに安定剤、加硫剤、酸化防止剤、充てん剤、補強剤、着色剤、滑剤、軟化剤、可塑剤などの配合剤を適宜加えることも可能である。
【００１８】
これらの被覆材表面を効率よく改質するため、トリメチロールプロパントリメリテート、メタクリレートモノマ、フェニレンジマレイミド、トリアリルイソシアヌレートなどの多官能モノマを被覆材中に混合するか、あるいは被覆材の表面上に塗布することが有効である。
【００１９】
改質するための電子線総照射線量としては、１０ｋＧｙ以上１ＭＧｙ以下の範囲とすることが望ましく、１０ｋＧｙ以上で照射することで、被覆材表面への耐摩耗性、低摩擦性が付与され、また１ＭＧｙ以下とすることで、伸びにも優れた被覆材となり、屈曲などによるクラックを防ぐことができる。
【００２０】
電子線照射には電子線加速器を用い、改質を効率的に行うため窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノンなどの不活性ガス雰囲気下で照射することが好ましい。
【００２１】
これらの不活性ガス雰囲気中で改質を行うことにより、改質を効率よく進行させることが可能となり、期待する耐摩耗性、低摩擦性への効果が向上する。
【００２２】
また照射温度は通常、常温で構わないが、高温とすることにより改質を促進することもできる。
【００２３】
このような方法により改質される厚さは、電線・ケーブルの被覆材全体の厚さに対し、３％以上２０％以下とすることが好ましい。３％以上であることで、耐摩耗性、低摩擦性への効果が高くなり、また改質厚さの割合を被覆材全体の２０％以下に抑えることで、被覆材の引張特性や屈曲性も優れたものとなる。
【００２４】
このような観点から、電子線の加速電圧は改質厚さに合わせて調整する必要があり、照射線量については加速電流と照射時間により調整する。
【００２５】
また、改質された被覆材の比摩耗量は５００×１０-8ｍｍ3／Ｎｍ以下であり、摩擦係数は０．３以上０．５以下とする。摩擦係数を０．３以上０．５以下の範囲とするのは、摩擦係数を０．３未満とするためには、被覆材の改質を高線量照射で行う必要があり、高線量照射を行うと摩擦係数は低くなるが、伸びの著しい低下を招く。
【００２６】
一方、摩擦係数を０．５以上とするには、照射による低摩擦化効果が不十分となる。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の実施例１〜６と比較例１〜３について表１、表２と共に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２８】
便宜上、実施例においては被覆材材料をシート状に成形し、電子線照射により表面を改質硬化させ、改質シート状成形体を作成し、特性評価を行う。実施例で用いる改質シート状成形体は、電線・ケーブルの被覆材として用いても同様の効果を得られる。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
【表２】
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【００３１】
表１は実施例、及び比較例に係る改質シート状成形体の作成環境と、それぞれの特性を評価し、まとめて示したものである。
【００３２】
まず、表１に記載の改質シート状成形体の作成方法について説明する。
表２に記載の配合組成に従い、各種材料を混合後、１８０℃の熱ロールで１０分間熱プレスし、厚さ１ｍｍ、縦１５０ｍｍ、横１００ｍｍのシートを作成した。このシートの表面に２０℃の不活性ガスを流量１５０Ｌ／分で吹き付けながら、電子線を照射する。実施例においては、最大加速電圧８００ｋＶの電子線加速器を用い、シート状成形体の表面に電子線を規定量照射し、改質を行った。なお、電子線はいずれも常温で照射した。
【００３３】
図１は加速電圧の異なる加速器を用いて電子線を比重１の物質に照射した際の、物質の線量吸収率と透過能力の関係を示したものである。物質が異なっても、物質の比重が同じであれば、同様の関係である。図２、図３は、図１のグラフを元に算出したものである。図２は、図１のグラフを目安として、加速電圧８０ｋＶの電子線を比重１の物質に照射した際の、物質の線量吸収率と透過能力の関係を示したものである。実施例で使用する被覆材の比重は、被覆材Ａが１．５、被覆材Ｂが１．３２、被覆材Ｃが１．１４と異なるので、それぞれの比重の被覆材に加速電圧８０ｋＶの電子線を照射した際の、被覆材の線量吸収率と透過能力の関係を図３に示す。
【００３４】
被覆材の改質厚さは、シート状成形体の線量吸収率が、７０％となるところまでとし、電子線の加速電圧はそれぞれの改質厚さに合わせて調節する。シート状成形体に照射する電子線総照射線量の７０％(線量吸収率が７０％)を吸収しているところまでを、改質厚さとする。表１では、改質厚さをシート状成形体全体の厚さに対しての割合で示す。
【００３５】
たとえば、実施例１の場合、総照射線量は２００ｋＧｙであるので、この７０％、つまり１４０ｋＧｙが吸収されているところまでが改質厚さとなる。図３より、実施例１の被覆材Ａに加速電圧８０ｋＶの電子線を総照射線量２００ｋＧｙ照射した際に、その７０％(被覆材の吸収線量１４０ｋＧｙ)が吸収されているのは、シート状成形体の表面から３５μｍのところであるので、シート状成形体の厚さ１０００μｍ（１ｍｍ)を１００％とすると、このシート状成形体の表面から３．５％を改質硬化すればよいということが分かる。
【００３６】
他の実施例、比較例においても同様にそれぞれの加速電圧で電子線を照射し、シート状成形体の線量吸収率が７０％となる部分までを改質する。
【００３７】
(実施例１)
窒素ガス雰囲気中において、被覆材Ａシートの表面に加速電圧８０ｋＶの電子線を２００ｋＧｙ照射する。
(実施例２)
窒素ガス雰囲気中において、被覆材Ｂシートの表面に加速電圧１００ｋＶの電子線を３００ｋＧｙ照射する。
(実施例３)
窒素ガス雰囲気中において、被覆材Ｂシートの表面に加速電圧１２０ｋＶの電子線を６００ｋＧｙ照射する。
(実施例４)
アルゴンガス雰囲気中において、被覆材Ｃシートの表面に加速電圧１４０ｋＶの電子線を３００ｋＧｙ照射する。
(実施例５)
窒素ガス雰囲気中において、被覆材Ｂシートの表面に加速電圧２００ｋＶの電子線を６００ｋＧｙ照射する。
(実施例６)
アルゴンガス雰囲気中において、被覆材Ｂシートの表面に加速電圧１４０ｋＶの電子線を９００ｋＧｙ照射する。
(比較例１)
被覆材Ｂシートの表面を、窒素ガス雰囲気中に置くが、電子線を照射しない。
(比較例２)
空気中において、被覆材Ｂシートの表面に加速電圧１２０ｋＶの電子線を４００ｋＧｙ照射する。
(比較例３)
窒素ガス雰囲気中において、被覆材Ｂシートの表面に加速電圧８００ｋＶの電子線を４００ｋＧｙ照射する。
【００３８】
上記の通り作成して得られたシート状成形体の特性の評価方法を次に述べる。
【００３９】
（１）耐摩耗性、摩擦係数
試験にはスラスト摩耗試験装置を使用したＪＩＳＫ７２１８に準じ、シート状成形体を４０ｍｍ角，厚さ１ｍｍに裁断し試験片とし、相手材にはＳＵＳ３０４製の円筒リング（外径２５．６ｍｍ，内径２０．６ｍｍ、表面粗さＲａ０．２μｍ）を用いた。この円筒リングと改質したシート状成形体の表面をしゅう動させ、試験を行った。
面圧０．１ＭＰａ、周速３０ｍ／分、測定時間３０分、雰囲気はドライ中で、温度は常温とした。試験後、重量を測定し、重量変化から比摩耗量を算出すると共に、トルクから摩擦係数を計算した。この方法により各２点測定を行い、その算術平均を示した。
【００４０】
（２）折り曲げ試験
シート状成形体を幅１０ｍｍ、長さ１０ｃｍ、厚さ１ｍｍに裁断し、これを常温で厚さ方向に＋９０度、−９０度折り曲げ、これを１サイクルとし１０サイクルを行った。その後、目視により表面のクラックの発生有無を観察した。
各実施例、比較例の改質シート状成形体ごとに３点折り曲げ試験用シートを用意し、同様の試験を行う。いずれのサンプルにおいてもクラックを生じないものを良好、１点でもクラックが生じたものを不良とした。
【００４１】
実施例１〜６はいずれも比摩耗量が小さく耐摩耗性に優れ、また摩擦係数も小さいと言える。これに対し電子線を照射せず、表面を改質していない比較例１は比摩耗量が大きく、摩擦係数も高い。
【００４２】
このことから、適当な材料であっても、電子線によりシート状成形体の表面を改質しなければ、目的とする比摩耗量や摩擦係数が得られないことが分かる。
【００４３】
また、電子線照射雰囲気を不活性ガス中ではなく、空気中で行った比較例２は表面の改質が行われず、比摩耗量と摩擦係数が大きくなっている。このことから、電子線照射による表面改質は、不活性ガス雰囲気中でなければ、改質が行われないことが分かる。
【００４４】
また、シート状成形体全体を改質した比較例３は、比摩耗量が小さく耐摩耗性に優れ、摩擦係数も低い結果となっているが、折り曲げ試験でクラックを生じている。これは、シート状成形体の表面のみではなく、全体を改質したことにより、改質シート状成形体自体の柔軟性が失われたことに起因する。
【００４５】
よって、被覆材の改質は、不活性ガス雰囲気中において、電子線の総照射線量が１０ｋＧｙ以上１ＭＧｙ以下の範囲内で照射され、被覆材全体の厚さに対し、被覆材の表面から３％以上２０％以下の範囲を改質硬化させることによって、被覆材自体の柔軟性を失わず、且つ、優れた耐摩耗性、低摩擦性が得られるということが分かる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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