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技術 自動車用ケーブル用耐熱プロテクター及び自動車用ケーブル

出願人 日本発條株式会社
発明者 北澤明彦草川公一
出願日 2009年3月31日 (11年10ヶ月経過) 出願番号 2009-085951
公開日 2010年10月21日 (10年4ヶ月経過) 公開番号 2010-235800
状態 特許登録済
技術分野 たわみ軸 高分子組成物
主要キーワード 作動耐久性 超音波溶着器 ケーブル材 アウター材 自動車用ケーブル 加硫材 ケーブル材料 インナーワイヤー
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年10月21日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

簡単な原材料や工程によって得られ、耐熱性が高くゴム弾性を併せ持ち、長期の使用にも耐える耐熱プロテクターであって、かつ得られる材質熱可塑であるため熱溶着が可能な耐熱プロテクターを提供する。

解決手段

オレフィン系熱可塑性エラストマー100重量部に対しポリメチルペンテンを5〜30部添加したものをチューブ状に押出成形した自動車ケーブル用耐熱プロテクター。オレフィン系熱可塑性エラストマーは、架橋されたエチレンプロピレン共重合ゴムポリプロピレン樹脂中に分散させたものであることが好ましい。また、ポリプロピレン系のアウター樹脂外層を上記耐熱プロテクターで被覆した後、熱溶着させた自動車用ケーブル

概要

背景

自動車アクセルクラッチトランスミッションブレーキなどを運転室内から遠隔操作するために、金属ワイヤ樹脂被覆してなるコントロールケーブルが知られている。このようなコントロールケーブルは、自動車車体底部に配置され(これを配索という)、運転室内で運転者直接操作するレバーやペダルと目的の装置とが接続されている。

コントロールケーブルは車体底部に配索されているため、走行時にあっては路面からの飛び石等から保護する必要があり、また、エンジン室消音器排気管といった高温領域の近傍にあっては高温から保護する必要がある。そのため、物理的な破壊からの保護と、熱劣化による破壊からの保護を目的として、ケーブル保護用の耐熱プロテクターがコントロールケーブルに被覆されている。このようなケーブル保護用耐熱プロテクターは、一般的に、170℃雰囲気での作動性耐久性が要求されている。これは、高温領域近傍を通る自動車ケーブル材がその温度にさらされる恐れがあるための要求性能である。

従来、このように耐熱性を要求される耐熱プロテクターには、エチレン−プロピレン共重合体加硫した所謂エチレンプロピレンジエンモノマーゴム(以下、EPDMゴム略称する場合がある)が用いられてきた。

しかしながら、この材料は、製造工程において加硫が必要なため、プロテクター製造時に複雑な原材料の配合や混練工程、及び長い加硫工程が必要でありコスト高の原因となっていた。また、このようなゴム加硫品は、加硫材製品中に残存しており、高温に長時間さらされると強度・伸びが低下して、硬く脆いものになってしまう欠点がある。さらに、EPDMゴムは熱硬化性ゴムであるため、ケーブル材料に使用するポリプロピレン系のアウターコート材(熱可塑性)との熱溶着が出来ず、接着剤を用いての固定方法を取らざるを得なかった。

一方、これらの問題を解決するべく、プロテクターとして熱可塑性エラストマーを用いる提案もなされており、例えば、動的架橋されたオレフィン系熱可塑性エラストマー100部に対し、シラン変性ポリプロピレン樹脂を10〜40部配合して水蒸気架橋されたA硬度95以下にした材料が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

しかしながら、この材料はシラン変性樹脂を用いその水蒸気架橋性発現させるのに、成形後かなり長時間(8時間程度)の水蒸気処理をする必要がある。更に、本質的に熱硬化樹脂のためヒートシール性もそこなわれるので、接着剤による固定方法を取らざるを得ないという問題があった。

概要

簡単な原材料や工程によって得られ、耐熱性が高くゴム弾性を併せ持ち、長期の使用にも耐える耐熱プロテクターであって、かつ得られる材質熱可塑であるため熱溶着が可能な耐熱プロテクターを提供する。オレフィン系熱可塑性エラストマー100重量部に対しポリメチルペンテンを5〜30部添加したものをチューブ状に押出成形した自動車ケーブル用耐熱プロテクター。オレフィン系熱可塑性エラストマーは、架橋されたエチレンプロピレン共重合ゴムをポリプロピレン樹脂中に分散させたものであることが好ましい。また、ポリプロピレン系のアウター樹脂の外層を上記耐熱プロテクターで被覆した後、熱溶着させた自動車用ケーブル

目的

本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、EPDMゴムのような複雑な原材料や工程を用いないで得られ、耐熱性が高くゴム弾性を併せ持ち、長期の使用にも耐える耐熱プロテクターであって、かつ、あくまでも得られる材質が熱可塑であるため熱溶着が可能な耐熱プロテクターを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

オレフィン系熱可塑性エラストマー100重量部に対しポリメチルペンテンを5〜30部添加したものをチューブ状に押出成形したことを特徴とする自動車用ケーブル用耐熱プロテクター

請求項2

前記オレフィン系熱可塑性エラストマーは、架橋されたエチレンプロピレン共重合ゴムポリプロピレン樹脂中に分散させたものであることを特徴とする請求項1に記載の自動車用ケーブル用耐熱プロテクター。

請求項3

自動車用ケーブルアウター樹脂ポリプロピレン系であり、その外層を請求項1または2に記載の耐熱プロテクター被覆した後、熱溶着させたことを特徴とする自動車用ケーブル。

技術分野

0001

本発明は、自動車において遠隔操作を行うためのコントロールケーブル係り、特に、コントロールケーブルの保護のために用いられる耐熱プロテクターに関する。

背景技術

0002

自動車のアクセルクラッチトランスミッションブレーキなどを運転室内から遠隔操作するために、金属ワイヤ樹脂被覆してなるコントロールケーブルが知られている。このようなコントロールケーブルは、自動車車体底部に配置され(これを配索という)、運転室内で運転者直接操作するレバーやペダルと目的の装置とが接続されている。

0003

コントロールケーブルは車体底部に配索されているため、走行時にあっては路面からの飛び石等から保護する必要があり、また、エンジン室消音器排気管といった高温領域の近傍にあっては高温から保護する必要がある。そのため、物理的な破壊からの保護と、熱劣化による破壊からの保護を目的として、ケーブル保護用の耐熱プロテクターがコントロールケーブルに被覆されている。このようなケーブル保護用耐熱プロテクターは、一般的に、170℃雰囲気での作動性耐久性が要求されている。これは、高温領域近傍を通る自動車ケーブル材がその温度にさらされる恐れがあるための要求性能である。

0004

従来、このように耐熱性を要求される耐熱プロテクターには、エチレン−プロピレン共重合体加硫した所謂エチレンプロピレンジエンモノマーゴム(以下、EPDMゴム略称する場合がある)が用いられてきた。

0005

しかしながら、この材料は、製造工程において加硫が必要なため、プロテクター製造時に複雑な原材料の配合や混練工程、及び長い加硫工程が必要でありコスト高の原因となっていた。また、このようなゴム加硫品は、加硫材製品中に残存しており、高温に長時間さらされると強度・伸びが低下して、硬く脆いものになってしまう欠点がある。さらに、EPDMゴムは熱硬化性ゴムであるため、ケーブル材料に使用するポリプロピレン系のアウターコート材(熱可塑性)との熱溶着が出来ず、接着剤を用いての固定方法を取らざるを得なかった。

0006

一方、これらの問題を解決するべく、プロテクターとして熱可塑性エラストマーを用いる提案もなされており、例えば、動的架橋されたオレフィン系熱可塑性エラストマー100部に対し、シラン変性ポリプロピレン樹脂を10〜40部配合して水蒸気架橋されたA硬度95以下にした材料が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

0007

しかしながら、この材料はシラン変性樹脂を用いその水蒸気架橋性発現させるのに、成形後かなり長時間(8時間程度)の水蒸気処理をする必要がある。更に、本質的に熱硬化樹脂のためヒートシール性もそこなわれるので、接着剤による固定方法を取らざるを得ないという問題があった。

先行技術

0008

特開平9−143277号公報

発明が解決しようとする課題

0009

本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、EPDMゴムのような複雑な原材料や工程を用いないで得られ、耐熱性が高くゴム弾性を併せ持ち、長期の使用にも耐える耐熱プロテクターであって、かつ、あくまでも得られる材質熱可塑であるため熱溶着が可能な耐熱プロテクターを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0010

本発明の自動車用ケーブル用耐熱プロテクターは、オレフィン系熱可塑性エラストマー100重量部に対しポリメチルペンテンを5〜30部添加したものをチューブ状に押出成形したことを特徴とするものである。

0011

本発明においては、オレフィン系熱可塑性エラストマーは、架橋されたエチレンプロピレン共重合ゴムをポリプロピレン樹脂中に分散させたものであることを好ましい態様としている。

0012

また、本発明の自動車用ケーブルは、自動車用ケーブルのアウターコート樹脂がポリプロピレン系であり、その外層を上記耐熱プロテクターで被覆した後、熱溶着させたことを特徴とするものである。

発明の効果

0013

本発明によれば、オレフィン系熱可塑性エラストマー中にポリメチルペンテンが添加されているので、耐熱性と柔軟性を併せ持ち、長期の使用に耐える耐熱プロテクターを提供することができる。また、製造工程においては、加硫を必要とせず、熱可塑性オレフィン(以下、TPOと略称する場合がある)とポリメチルペンテンのドライブレンドであり、通常の押出し成形で成形できるため、極めて作業性が良い。さらに、熱可塑性の材料であるため、被覆対象であるアウターコートと密着させて加熱することにより熱溶着が可能であり、接着剤を用いない良好な作業環境を提供できるとともに作業効率が良いという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0014

本発明の自動車用ケーブルおよび耐熱プロテクターの部分透視図である。
実施例における、本発明の自動車用ケーブルおよび耐熱プロテクターの配索例を示す模式図である。
本発明の耐熱プロテクターをアウターコートに溶着するための超音波溶着を示す模式図である。

0015

以下、本発明を詳細に説明する。
図1は、本発明が対象としている自動車用コントロールケーブルCの一例を示す部分透視図である。コントロールケーブルCは、遠隔操作のための図示しないレバーやペダル等の操作手段と、アクセル、クラッチ、トランスミッション、ブレーキ等の装置とを接続する金属より線等からなるインナーワイヤー1を有し、このインナーワイヤー1の外側に、インナーコート2、アウター巻線3、アウターコート4、プロテクター5の順に被覆される。インナーコート2とアウター下巻線3との境界面は接着されておらず摺動可能なため、操作手段を操作してインナーワイヤー1を引く(または押す)ことにより、インナーコート2とアウター下巻線3が摺動し、上記装置を遠隔操作することができる。

0016

本発明では、これらのうちプロテクター5を、オレフィン系熱可塑性エラストマー100重量部に対しポリメチルペンテンを5〜30部添加したものをチューブ状に押出成形したことを特徴としており、その他の構成要素であるインナーワイヤー1、インナーコート2、アウター下巻線3およびアウターコート4については限定されず、公知の技術を採用することができる。

0017

本発明では、オレフィン系熱可塑性エラストマーとして、特にポリプロピレン中でエチレン−プロピレン共重合ゴムを動的架橋したもので、ポリプロピレン樹脂中に架橋されたエチレンープロピレン共重合ゴムが分散されたものとすることが好ましい。このオレフィン系熱可塑性エラストマーは、所謂TPOといわれているもので、ラジカル分解性のポリプロピレンとラジカル架橋性のエチレン−プロピレンランダム共重合体ゴム(EPDM)と、その他の原料として必要に応じてプロセスオイル酸化防止剤架橋助剤などを有機過酸化物の存在下加熱混練させながら、共重合ゴムを架橋させつつ分散させたものである。

0018

ここで、エチレン−プロピレン共重合ゴムは無定形弾性体であり、エチレンとプロピレンはモル比で50/50〜85/15のものが好ましく、更に架橋性を高めるため、非共役ジエンヨウ素価で50以下になるような割合で共重合される。非共役ジエンとしては、1,4−ヘキサジエンジシクロペンタジエンエチリデンノルボルネンなどが例示できる。ここで用いられるポリプロピレンとしては、プロピレンの単独重合体やプロピレンとα−オレフィンが10モル%以内の割合で共重合されたポリマーが例示できる。このようなα−オレフィンとしては、エチレン、ブチレンヘキセンオクテンなどが例示できる。ポリプロピレンとエチレン−プロピレン共重合ゴムの比率は、重量比で10/90〜70/30であることが好ましい。

0019

このTPOはポリプロピレンが連続相をなし、架橋EPDMゴムが分散相になっているため、ポリプロピレンの融点近辺まではある程度の強度を有しているが、170℃を越えると、溶融状態になり強度がなくなる。

0020

TPOの種類としては、三井化学社製のミラストマー、三菱化学社製サーモラン、JSR社製エクセリンク、エーイーエス社製サントプレン等が例示できる。

0021

本発明で用いるポリメチルペンテンは融点が220〜240℃の高融点樹脂であり、メチル−1−ペンテン系重合体であって、例えば、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテンの単独重合体あるいはこれらの共重合体、4−メチル−1−ペンテン及び/又は3−メチル−1−ペンテンと、他のα−オレフィンとの共重合体が好ましい。α−オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、1−ブテン1−オクテン、1−デセンなどの炭素数2〜20のα−オレフィンが挙げられる。

0022

ポリメチルペンテンは市販品として、三井化学社製TPXの商標販売されている。TPO100重量部に対するポリメチルペンテンの好ましい重量部数は5〜30重量部である。ポリメチルペンテンの添加部数が5重量部より少ないと耐熱性が低下して、後述する170℃の作動耐久テスト合格しない。添加部数が増加するに従って硬度が高くなってゴム状からプラスチック状になり、30重量部を超えるとケーブルが自由に曲がりづらくなり自動車への組付け性が悪化し、更に振動で自動車本体と接触した時の打音が生じてくる。最も好ましい添加量は5〜20重量部である。この添加量の範囲では、A硬度が低い値で安定であり、配索性が極めて良好である。

0023

TPOとポリメチルペンテンの混合は所謂ドライブレンドで行なえる。従って押出し機には単に混合したペレット投入し通常の方法で押出すことで混練も問題なく行なえる。

0024

自動車コントロールケーブルのポリプロピレン製アウター材と本発明の耐熱プロテクターとの熱溶着については、熱溶着器、超音波溶着器高周波ウェルダー等の公知の溶着手段を用い溶着することができる。本発明では、アウターコート材と耐熱プロテクターは同系統の材質でありかつ熱可塑性のため、熱溶着性は良好である。

0025

なお、これらの手段のうち超音波溶着器を図3に示す。図3に示すように、自動車用コントロールケーブルCのアウターコート4上に本発明の耐熱プロテクター5を被覆し、超音波溶着発振治具8を耐熱プロテクター5の表面の溶着部9に接触させて超音波発振させると、アウターコート4と耐熱プロテクター5の境界面に摩擦熱を生じ、これにより両者を熱溶着させることができる。

0026

自動車用ケーブルは自動車内を直線で配置されるわけでなく、いろいろな部品を縫うように配索される。そのためケーブルは配索の経路に沿って曲がり易くなければならず、そのためケーブルの最外周であるプロテクターは耐熱性および耐久性を持つと同時にある程度柔らかい事が必要である。そのため、本発明の耐熱プロテクターは、JIS A硬度が85以下が好ましく、これを超える硬さでは自動車用ケーブルとして折り曲げづらく、配索性が悪いので好ましくない。

0027

以下、具体的な実施例によって本発明を更に詳細に説明する。
なお、実施例で使用した原料は以下の通りである。
・TPO:メルトフローレート25g/10分のオレフィン系熱可塑性エラストマー(三井化学社製、商品名:ML7030)
・ポリメチルペンテン:メルトフローレート21g/10分のポリメチルペンテン(三井化学社製、商品名:TPX MX002)
・EPDMゴム:A硬度65、外径φ13.5、内径φ10.5のチューブ状EPDMゴム
・シラン変性ポリプロピレン:メルトフローレート16g/10分のアルコキシシラン変性ポリプロピレン(三菱化学社製、商品名:リンクロンXPM800HM)

0028

下記表1に規定する各配合比にて上記原料を用い、30mmスクリュー径、長/径比(L/D)=22の単軸押出機(創研社製)に、所定の配合比のペレットを供給し、押出し温度230℃にて外径φ13.5、内径φ10.5のチューブ状に押出しを行ない、実施例1〜4および比較例1〜4の耐熱プロテクターを作製した。

0029

得られた製品の物理性能測定方法は以下の通りである。これらの方法で測定した性能を表1にまとめた。

0030

A硬度
JIS K6253(硬さ試験方法)に準じ、デュロメータを用いてA硬度硬さを求めた。

0031

配索性
プロテクターとして、ケーブルのアウターコートの挿入性を確認した。

0032

耐熱温度
動的粘弾性測定装置RSAIII型(T・Aインスツルメント社製)を用い、測定周波数0.1Hz、昇温速度2℃/分にて、引張モードで貯蔵弾性率を測定し、その値が106Paになった時の温度を耐熱温度と定義した。この温度が高いほど耐熱性が高いといえる。

0033

作動耐久性
図2の模式図に示すとおり、ケーブルを実車配索相当のベンチに配索し、パーキングブレーキレバー6とパーキングブレーキ7とを接続し、接続雰囲気温度170℃においてパーキングブレーキを5回作動させ、プロテクターの外観に有害な亀裂・変形の有無を確認した。

0034

ヒートシール性(引抜強度
図3に示す超音波溶着器でケーブルのアウターコートにプロテクターを溶着し、その部分のプロテクターを引張試験機テンシロン)にて引張り剥離強度を求めた。50N以上を合格とした。

0035

0036

本発明のプロテクターを使用した実施例はいずれもA硬度が85以下であり柔軟性を有するため配索性は良好であったが、比較例2はポリメチルペンテンが本発明の範囲を超えているため、硬すぎて配索性が悪かった。

0037

また、実施例はいずれも耐熱温度が170℃以上であり170℃の作動耐久テストにも合格したが、比較例1はポリメチルペンテンが本発明の範囲を下回っているため、耐熱温度が低く、亀裂が生じた。

0038

さらに、実施例はいずれも引張強度が120N以上でありヒートシール性が良好であったが、熱硬化性のEPDMのみからなる比較例3と、シラン変性ポリプロピレンを含み熱硬化性が発現した比較例4はヒートシール性が極めて悪かった。また、比較例1は引張り強度は50Nは越えたものの、100N未満であり良好とはいえなかった。

実施例

0039

以上のように、本発明の耐熱プロテクターは、耐熱温度が高い割に柔軟で、かつ、ケーブルのポリプロピレン製アウターコート材とのヒートシール性が良好であることが分かった。

0040

耐熱性および柔軟性を備え、かつアウターコート樹脂へ容易に溶着できる自動車コントロールケーブル用プロテクターを、簡便に提供することができる。

0041

C…コントロールケーブル
1…インナーワイヤー
2…インナーコート
3…アウター下巻線
4…アウターコート
5…プロテクター
6…パーキングブレーキレバー
7…パーキングブレーキ
8…超音波溶着発振治具
9…溶着部

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