(57)【要約】【課題】座屈力を向上させることができ、柔軟性を確保することが可能であり、、細径化が可能な絶縁電線を安価に提供する。【解決手段】導体２の周囲が絶縁層３により被覆されている絶縁電線１において、前記絶縁層３が、ポリ塩化ビニル樹脂を用いた柔軟性絶縁層４と、曲げ弾性率が１５００ＭＰａ以上のポリオレフィン系樹脂を用いた高弾性絶縁層５との少なくとも２層を有するように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体の周囲が絶縁層により被覆されている絶縁電線において、
前記絶縁層が、ポリ塩化ビニル樹脂を用いた柔軟性絶縁層と、曲げ弾性率が１５００ＭＰａ以上のポリオレフィン系樹脂を用いた高弾性絶縁層とを有することを特徴とする絶縁電線。
【請求項２】
前記高弾性絶縁層が、曲げ弾性率が１８００ＭＰａ以上のポリオレフィン系樹脂を用いた絶縁層であることを特徴とする請求項１記載の絶縁電線。
【請求項３】
前記高弾性絶縁層が、ポリプロピレン系樹脂を用いた絶縁層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁電線。
【請求項４】
前記柔軟性絶縁層が、導体の周囲に被覆されていて、導体と直接接していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の絶縁電線。
【請求項５】
前記高弾性絶縁層が、絶縁電線の最表面に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の絶縁電線。
【請求項６】
前記柔軟性絶縁層が、塩化ビニル樹脂１００質量部に対し可塑剤を１５質量部以上含む半硬質又は軟質塩化ビニル樹脂であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の絶縁電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に配索される、細径化が可能な絶縁電線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両に用いられる絶縁電線として、難燃性や耐薬品性等に優れていることから、絶縁材料としてポリ塩化ビニルを用いた絶縁電線が広く用いられてきた。
【０００３】
近年、自動車の軽量化や、省スペース化のために、絶縁電線の絶縁体を薄肉化して絶縁電線を細径化することが要望されている。絶縁体を薄肉化して電線外径を細く形成した場合、コネクタにワイヤーハーネスの端子を挿入する際に、端子に接続されている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。
【０００４】
そこで、端子挿入時に電線が座屈しないように、曲げ弾性率が２ＧＰａ超の材料を絶縁体に用いて細径化した絶縁電線が公知である（例えば特許文献１参照）。上記絶縁電線の絶縁体として、具体的には、エンジニアプラスチックス（以下、エンプラと記載する）と呼ばれる樹脂が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１８１８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の絶縁電線は、絶縁体の材料にエンプラを用いるものであるから、材料自体が非常に高価であり、絶縁電線のコストが上昇してしまい、絶縁電線として実用的ではないという問題があった。また、エンプラを絶縁体に用いた絶縁電線は、絶縁体の導体に対する密着性が高いために、端末の絶縁体を剥離する場合等の作業がし難いという問題もあった。
【０００７】
そこで、ポリ塩化ビニル樹脂を用いて座屈力を向上させることを試みた。具体的には、ポリ塩化ビニル樹脂の可塑剤の配合量を減らすことで、絶縁電線とした場合の座屈力を向上させることができることが判った。
【０００８】
しかし、上記絶縁電線は、座屈力を向上させることが出来るが、絶縁体のポリ塩化ビニル樹脂の可塑剤を減らすと、柔軟性が低下してしまい、絶縁体が割れやすいという問題が生じてしまう。
【０００９】
本発明は上記従来技術の欠点を解消するためになされたものであり、座屈力を向上させることができ、柔軟性を確保することが可能であり、細径化が可能な絶縁電線を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の絶縁電線は、
導体の周囲が絶縁層により被覆されている絶縁電線において、
前記絶縁層が、ポリ塩化ビニル樹脂を用いた柔軟性絶縁層と、曲げ弾性率が１５００ＭＰａ以上のポリオレフィン系樹脂を用いた高弾性絶縁層とを有することを要旨とするものである。
【００１１】
本発明の絶縁電線において、前記高弾性絶縁層が、曲げ弾性率が１８００ＭＰａ以上のポリオレフィン系樹脂を用いた絶縁層であることが好ましい。
【００１２】
本発明の絶縁電線において、前記高弾性絶縁層が、ポリプロピレン系樹脂を用いた絶縁層であることが好ましい。
【００１３】
本発明の絶縁電線において、前記柔軟性絶縁層が、導体の周囲に被覆されていて、導体と直接接していることが好ましい。
【００１４】
本発明の絶縁電線において、前記高弾性絶縁層が、絶縁電線の最表面に形成されていることが好ましい。
【００１５】
本発明の絶縁電線において、前記柔軟性絶縁層が、塩化ビニル樹脂１００質量部に対し可塑剤を１５質量部以上含む半硬質又は軟質塩化ビニル樹脂であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の絶縁電線は、導体の周囲が絶縁層により被覆されている絶縁電線において、前記絶縁層が、ポリ塩化ビニル樹脂を用いた柔軟性絶縁層と、曲げ弾性率が１５００ＭＰａ以上のポリオレフィン系樹脂を用いた高弾性絶縁層とを有することにより、柔軟性を確保しつつ、高弾性絶縁層により座屈力が向上し、絶縁層を薄肉化して絶縁電線を細径化することが可能である。
【００１７】
また絶縁層の材料として、エンプラを用いずに、ポリオレフィン系樹脂および塩化ビニル樹脂を用いるものであるから、エンプラを用いる場合のように材料コストが上昇することがなく、安価に絶縁電線を供給することが可能である。
【００１８】
更に本発明の絶縁電線は、柔軟性絶縁層を導体と直接接する層に用いた場合には、ポリ塩化ビニル樹脂と導体が接することになり、エンプラ等の高弾性を有する樹脂を絶縁層に用いた場合のように、導体との密着力を上昇させることがないので、電線末端の絶縁体を剥離する作業等を容易に行うことが可能であり、作業性に優れた絶縁電線を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本発明の絶縁電線の一例を示す断面図である。
【図２】図２は曲げ弾性率と座屈力の関係を示すグラフである。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は絶縁電線の座屈力試験方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。図１は本発明の絶縁電線の一例を示す断面図である。図１に示すように、絶縁電線１は、導体２の周囲が絶縁体からなる絶縁層３により被覆されている。絶縁層３は、導体２の外周面と直接接し該絶縁層３の内側位置に形成されているポリ塩化ビニル樹脂を用いた柔軟性絶縁層４と、該柔軟性絶縁層４の外側を被覆する曲げ弾性率が１５００ＭＰａ以上のポリオレフィン系樹脂を用いた高弾性絶縁層５の２層構成を有する。高弾性絶縁層５は、絶縁電線１の絶縁層３の外側層として形成され、絶縁電線の最表面に位置するように形成されている。
【００２１】
本発明の絶縁電線１は、外径Ｇは特に限定されないが、一般に細径化電線という場合、外径Ｇが１．０ｍｍ以下の絶縁電線のことをいう。
【００２２】
導体２の材質は、特に限定されず、この種の絶縁電線に用いられる導電性材料を使用することが可能である。導体２の材質としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等が挙げられる。導体２は、単線、複数の素線からなる撚線、圧縮された撚線等、いずれの形態でもよい。
【００２３】
絶縁電線１において、図１に示す導体２の導体径Ｄは、特に限定されない。細径化電線として、外径Ｇを１．０ｍｍ以下に形成する場合、導体２は導体径Ｄが０．３〜０．７ｍｍの範囲内であるのが好ましい。
【００２４】
本発明の絶縁電線１は、絶縁層３を少なくとも２層以上の複数層構成とし、柔軟性を付与した柔軟性絶縁層４と、高弾性率を付与した高弾性絶縁層５を有するものであり、このような特性の異なる絶縁層を組み合わせて積層構成とした点に、大きな特徴がある。以下、絶縁層３の構成について説明する。
【００２５】
柔軟性絶縁層４に用いられるポリ塩化ビニル樹脂は、一般的な、車両用絶縁電線に用いられている半硬質又は軟質ポリ塩化ビニル樹脂を用いることができる。ポリ塩化ビニル樹脂を柔軟性絶縁層として用いることで、絶縁電線に柔軟性を付与することができる。また柔軟性を確実に付与することができるという点から、ポリ塩化ビニル樹脂は、可塑剤の添加量が、好ましくは樹脂１００質量部に対し１５質量部以上、更に好ましくは２５質量部以上、配合するのが望ましい。可塑剤の添加量が上記範囲内であると、絶縁層３の柔軟性を向上させることが可能であり、絶縁層３が割れたりするのを良好に防止できる。
【００２６】
可塑剤の添加量の上限は、樹脂１００質量部に対し、５０質量部以下であるのが好ましい。可塑剤の添加量が上記範囲であれば、可塑剤が多くなりすぎて耐摩耗性が低下するのを避けることができる。更に好ましい可塑剤の添加量は、樹脂１００質量部に対し３０〜４０質量部の範囲内である。
【００２７】
柔軟性絶縁層４は、図１に示すように、導体２の周囲に被覆されていて、導体２と直接接するように構成されている。柔軟性絶縁層４を構成するポリ塩化ビニル樹脂は、導体２との密着力がエンプラ等のように大きくなることがないので、導体２から絶縁層３を剥離し易い。そのため、絶縁電線１の端末を皮剥ぎして導体２を露出させる加工を施すのが容易であり、後加工の際の作業性に優れた絶縁電線１を得ることが可能である。
【００２８】
本発明の絶縁電線１は、柔軟性絶縁層４を導体２側となる内層に配置しても、あるいは外層に配置しても、いずれでもよいが、上記の理由から、図１に示すように柔軟性絶縁層２を内層側に配置するのが好ましい。
【００２９】
また、高弾性絶縁層５も外層に配置しても内層に配置してもいずれでもよいが、図１に示すように外層に配置し絶縁電線の最表面となるようにするのが下記の理由から好ましい。高弾性絶縁層５は、弾性率が高いのでポリ塩化ビニル樹脂を用いた柔軟性絶縁層３と比較して耐摩耗性が良好である。図１に示すように高弾性絶縁層５が、絶縁電線１の最表面に形成されている場合、絶縁電線１の耐摩耗性を向上させることができる。
【００３０】
高弾性絶縁層５は、弾性率が１５００ＭＰａ以上のポリオレフィン系樹脂を用いることにより、絶縁層３を高弾性に形成して、絶縁電線１の座屈力を向上させることにより、絶縁層３を薄肉化しても腰折れがし難くなる。その結果、絶縁電線１を細経化することが可能である。本発明の曲げ弾性率は、ＡＳＴＭ  Ｄ７９０の試験方法に準拠する測定方法で常温で測定された値のことである。
【００３１】
高弾性絶縁層５のオレフィン系樹脂は、弾性率が１５００ＭＰａ以上の材料であれば、特に限定されずに用いることができる。オレフィン系樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等を用いることができるが、ポリプロピレン樹脂を用いるのが、他の特性が優れ、高弾性率の樹脂が入手し易いことから好ましい。
【００３２】
エンプラは、高弾性率を有する材料である。しかし、電線製造時に押し出し温度が高くなるため、柔軟性絶縁層の材料であるポリ塩化ビニル樹脂が内層に形成されている場合、外層に押出し形成しようとすると、押し出しの際の熱により、ポリ塩化ビニル樹脂が熱劣化してしまうことになる。ポリ塩化ビニル樹脂に対し熱劣化を回避するために、エンプラを用いた高弾性絶縁層を内層に形成することが考えられるが、またエンプラはポリオレフィン系樹脂と比較して、高価であり、実用的ではない。またエンプラは、導体との密着力が高くなるため、内層に形成すると、後加工等で絶縁層を剥離するのが困難になるので、加工性が大きく低下してしまう。以上の理由から、本発明では高弾性絶縁層の材料として、エンプラを使用しないことにした。
【００３３】
高弾性絶縁層５のポリオレフィン系樹脂は、弾性率が１８００ＭＰａ以上であるのが好ましい。さらに好ましくは弾性率が２２００ＭＰａ以上である。高弾性絶縁層５に用いる材料の弾性率が高くなると、比例して、絶縁電線１の座屈力も大きくなる。高弾性絶縁層５の材料の弾性率が高い程、絶縁電線１の絶縁層３の座屈力を調節する幅が広がる。また高弾性絶縁層５のポリオレフィン系樹脂の弾性率の上限は、３０００ＭＰａ以下であるのが、ポリオレフィン系樹脂の入手が容易であることや、押出し成形が容易であることなどから、好ましい。
【００３４】
絶縁電線１において、絶縁層３の厚さは特に限定されない。絶縁層３の柔軟性絶縁層４と高弾性絶縁層５の厚さは、絶縁層３の厚さが決まれば、絶縁電線の座屈力が８Ｎ以上になるように、高弾性絶縁層５に用いる材料の弾性率に応じて、適宜、両者の厚さを決定することができる。以下、絶縁層３の柔軟性絶縁層４と、高弾性絶縁層５の厚さを求める手法について説明する。
【００３５】
絶縁電線１の座屈力を８Ｎ以上にすると良いというのは、コネクタ製造から得られた経験的な知見である。車両用ワイヤーハーネス等において、ワイヤーハーネスの絶縁電線２をコネクタに挿入する作業を行う場合に、絶縁電線１の座屈力として、少なくとも８Ｎ以上あれば、ほぼ、問題なく作業を行うことが可能である。更に不良の発生を少なくするという観点からは、もう少し余裕を見て１０Ｎ以上の座屈力があれば、更に良好に作業を行うことが可能である。
【００３６】
絶縁電線１の座屈力は、導体２の線径、絶縁層３の厚さ等が同じであれば、絶縁層３の材料の曲げ弾性率が高くなると、比例して絶縁電線１の座屈力も高くなる。図２は、絶縁電線に用いられる各種の絶縁材料の曲げ弾性率と座屈力の関係を測定した試験の結果を示すグラフである。図２のグラフに示すように、絶縁電線の座屈力と絶縁層の材料の曲げ弾性率との関係は、材料の曲げ弾性率が大きくなると、座屈力も大きくなり、ほぼ直線的な比例関係にある。
【００３７】
図２に示す曲げ弾性率と座屈力の関係を示すグラフは、以下の実験によるものである。表１に示すように、導体径が０．４５ｍｍの軟銅＋ステンレス製導体を用い、該導体の周囲に、絶縁層として表１Ｎｏ．１〜４の材料を用いて、それぞれ、絶縁層を厚さ０．２０ｍｍに形成して４種類の絶縁電線を得た。得られた絶縁電線を用いて、座屈力を測定した。測定結果に関し、縦軸を絶縁層の材料自体の曲げ弾性率とし、横軸を測定した座屈力とし、プロットしたのが図２のグラフである。尚、弾性率は、表１に示す０．２ｍｍ推定弾性率の値を用いた。０．２ｍｍ推定弾性率は、電線外径を０．８５ｍｍ（＝０．４５ｍｍ＋０．２０ｍｍ＋０．２０ｍｍ）とした場合の絶縁層の断面積（０．４１３ｍｍ２）に材料の曲げ弾性率（ＭＰａ）を乗じた数値である。
【００３８】
表１の絶縁層に用いた材料の詳細は下記の通りである。
１：ＰＶＣ：ポリ塩化ビニル樹脂、曲げ弾性率８００ＭＰａ
２：ＰＰ：ポリプロピレン樹脂、曲げ弾性率１５００ＭＰａ
３：高弾性ＰＰ：高弾性率ポリプロピレン樹脂、曲げ弾性率２２００ＭＰａ
４：エンプラ：ＰＥＥＫ、曲げ弾性率３０００ＭＰａ
【００３９】
絶縁層の各材料について、材料コスト、０．２ｍｍ材料コスト等を表１に合わせて記載した。材料コストは、絶縁層に用いた材料の１キロ当たりの標準的な市場価格である。表１の０．２ｍｍ材料コスト指数は、電線外径を０．８５ｍｍ（＝０．４５ｍｍ＋０．２０ｍｍ＋０．２０ｍｍ）とした場合の絶縁層のみの断面積（０．４１３ｍｍ２）に、材料コスト（円／ｋｇ）を乗じた数値である。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
〔座屈力試験方法〕
図３（ａ）、（ｂ）は絶縁電線の座屈力試験方法を示す説明図である。表１のＮｏ．１〜４の４種類の絶縁電線を長さ２０ｍｍに切断して試験体とした。図３（ａ）示すように、試験体の絶縁電線１０を、引っ張り試験機の下部治具２１に垂直に穿設された深さ１０ｍｍの穴２２に差込み固定した後、下部治具２１を２５０ｍｍ／ｍｉｎのスピードで上昇させる。同図（ｂ）に示すように、絶縁電線１０の上部先端が上部治具２３に突き当たり絶縁電線１０が腰折れした荷重を上部治具２３のロードセル２４で測定し、その腰折れした時の荷重を座屈力とした。下部治具２１の穴の径は、電線外径＋０．０５〜０．１ｍｍの大きさとした。
【００４２】
図２のグラフから、例えば絶縁電線１の座屈力を８Ｎ以上とするためには、０．２ｍｍ推定弾性率が約６００ＭＰａ以上になるように、絶縁層３を形成すればよい。また同様に図２のグラフより、絶縁電線１の座屈力を１０Ｎ以上とするためには、０．２ｍｍ推定弾性率が約９００ＭＰａ以上になるように、絶縁層３を形成すればよい。
【００４３】
絶縁電線１の推定弾性率は、絶縁層３の高弾性絶縁層５の厚さと柔軟性絶縁層４の厚さを変化させることにより、適宜、調節することが可能である。座屈力は、材料の弾性率と断面積の積に比例する。絶縁電線１の導体２の導体径〔Ｄ〕と、絶縁電線１の外径〔Ｇ〕が決まれば、絶縁層３全体の厚さ〔Ｅ＋Ｆ〕が定まる。高弾性絶縁層５の厚さ〔Ｆ〕と、柔軟性絶縁層４の厚さ〔Ｅ〕の割合は、所望の推定弾性率（例えば６００ＭＰａ以上）になるように求める。
【００４４】
以下、導体径が０．４５ｍｍの導体を用い、絶縁層の内層に表１のＮｏ．１のＰＶＣを用い、外層を表１のＮｏ．３の高弾性ＰＰの絶縁層を用い、絶縁層の厚さを（Ａ）０．２ｍｍ、（Ｂ）０．２３ｍｍ、（Ｃ）０．２５ｍｍに形成する場合について、上記絶縁層の厚さに応じた推定弾性率と材料コスト指数を計算した例を説明する。
【００４５】
表２のＡ−１はＰＶＣのみで絶縁層を構成し、Ａ−５は高弾性ＰＰのみで絶縁層３を構成した。Ａ−２は、内層と外層の厚さを、内層：外層＝０．１５ｍｍ：０．０５ｍｍとし、Ａ−３は内層：外層＝０．１０ｍｍ：０．１０ｍｍとし、Ａ−４は内層：外層＝０．０５ｍｍ：０．１５ｍｍとした。上記の各厚さから各層の断面積を求め、表１の場合と同様に、各絶縁層の断面積と各材料の弾性率から各絶縁層の推定弾性率を求め、内層と外層の推定弾性率を合計して絶縁電線の推定弾性率とした。
【００４６】
また上記各層の断面積から、表１の場合と同様に、各絶縁層の断面積と各材料のコストから各絶縁層の材料コスト指数を求め、内層と外層の材料コスト指数を合計して絶縁電線の材料コスト指数とした。
【００４７】
表２の推定弾性率に示すように、Ａ−３の外層の高弾性ＰＰの厚さを０．１０ｍｍに形成すると推定弾性率が６００ＭＰａを超えている。高弾性ＰＰの絶縁層の厚さがＡ−３の厚さ以上であれば十分な座屈力が得られることを示している。また、材料コスト指数は、表１のエンプラの０．２ｍｍ材料コスト等と比較すると、それほど大きく上昇するものではない。
【００４８】
表３は絶縁層の全厚さを０．２３ｍｍに形成する場合である。表２の場合と同様にＢ−１〜Ｂ−６の構成について推定弾性率と材料コスト指数を計算した。表４の推定弾性率からは、Ｂ−３の高弾性ＰＰの厚さが０．０８ｍｍでＰＶＣの厚さが０．１５ｍｍの組み合わせで、６００ＭＰａを超えているので、十分な座屈力が得られることが判る。
【００４９】
表４は絶縁層の全厚さを０．２５ｍｍに形成する場合であり、表２の場合と同様にＣ−１〜Ｃ−６の構成について推定弾性率と材料コスト指数を計算した。表４の推定弾性率からは、Ｃ−２の組み合わせで、６００ＭＰａを超えているので、十分な座屈力が得られることが判る。
【００５０】
絶縁層３の高弾性絶縁層５及び柔軟性絶縁層４の厚さは、使用する絶縁電線の導体のサイズ、絶縁層の全厚さ等に対し、高弾性絶縁層５及び柔軟性絶縁層４に使用する材料の弾性率に応じて、上記の通り各層の厚さの比と推定弾性率の関係を計算することで、必要な座屈力が得られる厚さの比を決定することが可能である。また、高弾性絶縁層として、曲げ弾性率が１５００ＭＰａ以上のポリオレフィン系樹脂を用いることにより、２層構成の絶縁層の各層の厚さの比を変化させて、絶縁電線１が座屈しないように絶縁層３の弾性率を調節することを可能としている。
【００５１】
【表２】
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【００５２】
【表３】
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【００５３】
【表４】
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【００５４】
絶縁電線１を製造するには、先ずポリ塩化ビニル樹脂を混練し導体２の外周に所定の厚さに押出し被覆して柔軟性絶縁層４を形成する。次いで高弾性絶縁層５のポリオレフィン系樹脂を混練し、上記柔軟性絶縁層４の周囲に所定の厚さに押出し被覆して高弾性絶縁層５を形成することで、２層構成の絶縁層３を有する絶縁電線１が得られる。
【００５５】
本発明の絶縁電線は、車両用ワイヤーハーネス等に好適に利用することができる。上記ワイヤーハーネスは、本発明の絶縁電線１を１本又は複数本用いて、公知の種々の態様に形成することができる。
【００５６】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００５７】
例えば、上記実施例の絶縁電線は、導体と柔軟性絶縁層が接する内側層とし、高弾性絶縁層が柔軟性絶縁層の外側層として形成されているが、柔軟性絶縁層を外側層として、高弾性絶縁層を内側層として構成してもよい。
【００５８】
また柔軟性絶縁層、高弾性絶縁層は、上記実施例では、それぞれ単層に形成したが、その態様に限定されず、柔軟性絶縁層又は高弾性絶縁層を２層以上から構成してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１  絶縁電線
２  導体
３  絶縁層
４  柔軟性絶縁層
５  高弾性絶縁層
Ｄ  導体径
Ｅ  柔軟性絶縁層の厚さ
Ｆ  高弾性絶縁層の厚さ
Ｇ  電線外径
【図１】
2016071984.tif 000007
【図２】
2016071984.tif 000008
【図３】
2016071984.tif 000009