JP2002343138A - 耐摩耗性電線及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造に際して特別に高価な設備が不要で生産
性が良好な、柔軟性と耐摩耗性とを併せ持った、軽量化
可能な耐摩耗性電線を提供する。 【解決手段】 被覆樹脂層の表面に、ケイ素原子に直接
結合するアルキルアルコキシ基とケイ素原子に直接結合
するアルキル基とを有するシラン化合物を用いてなる有
機・無機ハイブリッド層を有する耐摩耗性電線。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性軽量化電
線の製造法技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】被覆電線表面やチューブなどの樹脂材の
耐摩耗性向上の方法としては特開平１１−１２２７４６
号公報で提案されているような耐摩耗性被覆の形成方法
が知られている。

【０００３】この技術によれば、樹脂材表面にＤＬＣ
（ダイアモンドライクカーボン）層を形成することによ
り、樹脂剤自体を硬質化したり、厚肉化することなく耐
摩耗性を向上させることができる。

【０００４】しかしながら、ＤＬＣ層はグラファイトと
ダイヤモンドとの中間の特性を有する炭素膜で、非晶質
であるものの、柔軟性（伸び）が不足しているため、Ｄ
ＬＣ層を電線被覆などの柔軟性が特に求められる分野、
例えば自動車のワイヤーハーネス用電線などの、充分な
可撓性が求められる分野に応用した場合にクラックが生
じ、その結果、耐摩耗性向上効果が充分に得られない場
合がある。

【０００５】さらにＤＬＣ層の形成方法として示されて
いるプラズマＣＶＤと云うコーティング方は複雑な設備
及び長時間の処理が必要であり、製造コストの低減及び
生産性の向上はともに困難がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来の問題点を改善する、すなわち、製造に際して特別に
高価な設備が不要で生産性が良好な、柔軟性と耐摩耗性
とを併せ持った、軽量化可能な耐摩耗性電線、及び、そ
の製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の耐摩耗性電線は
上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、被覆
樹脂層の表面に、ケイ素原子に直接結合するアルキルア
ルコキシ基とケイ素原子に直接結合するアルキル基とを
有するシラン化合物を用いてなる有機・無機ハイブリッ
ド層を有する耐摩耗性電線である。このような構成によ
り、柔軟性と耐摩耗性とを併せ持った軽量化電線とする
ことができる。

【０００８】さらに、本発明の耐摩耗性電線の製造方法
は、請求項２に記載の通り、樹脂被覆電線の被覆樹脂層
上に、ケイ素原子に直接結合するアルキルアルコキシ基
とケイ素原子に直接結合するアルキル基とを有するシラ
ン化合物が配されたゾル液を用いてゾル・ゲル法によ
り、有機・無機ハイブリッド層を形成する耐摩耗性電線
の製造方法であり、このような構成により、高価な設備
を必要とせず、柔軟性と耐摩耗性とを併せ持った軽量化
可能な電線を効率よく低コストで生産性良く生産するこ
とができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の耐摩耗性電線において、
被覆樹脂層の表面に配される、ケイ素原子に直接結合す
るアルキルアルコキシ基とケイ素原子に直接結合するア
ルキル基とを有するシラン化合物を用いてなる有機・無
機ハイブリッド層は、例えばゾルゲル法で生産性良く形
成することができる。

【００１０】ここで、ゾル・ゲル法とは金属やケイ素の
有機（塩やアルコキシド等）及び無機化合物（錯体な
ど）の溶液からケイ素や金属の酸化物（ガラスやセラミ
ックス）を作製する方法の一つであり、これら金属或い
はケイ素化合物から触媒反応や熟成によりコロイド分散
のゾルを作製し、対象物の表面に塗布し、さらに反応を
促進させることによりゲルを形成、このゲルを加熱処理
により乾燥、焼成することによりガラス層やセラミック
ス層を作製する方法であり、溶液から層形成できるため
に、様々な基板上に薄膜を作製することが容易であり、
粉体焼結や溶融によるガラスやセラミックスの作製温度
に比べ、低温での作製が可能となり、設備コスト、製造
コスト等多くの利点がある。

【００１１】ここで、ケイ素原子に直接結合するアルキ
ルアルコキシ基とケイ素原子に直接結合するアルキル基
とを有するシラン化合物において、ケイ素原子に直接結
合するアルキルアルコキシ基は通常２個以上、また、そ
のケイ素原子（アルキルアルコキシ基が結合しているケ
イ素原子）に直接結合するアルキル基は１つ以上有する
ことが必要であるが、例えば、ケイ素原子に直接結合す
るアルキルアルコキシ基を２つ以上有しているシラン化
合物を併用する場合には、ケイ素原子に直接結合するア
ルキルアルコキシ基とケイ素原子に直接結合するアルキ
ル基とを有するシラン化合物におけるケイ素原子に直接
結合するアルキルアルコキシ基の数は１つであっても良
い。

【００１２】ケイ素原子に直接結合するアルキルアルコ
キシ基とケイ素原子に直接結合するアルキル基とを有す
るシラン化合物において、ケイ素原子に直接結合するア
ルキルアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ
基、ノルマルプロポキシ基、イソプロポキシ基、ノルマ
ルブトキシ基、イソブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基
等が挙げられる。なお、ケイ素原子に直接結合するアル
キルアルコキシ基が２つ以上ある場合には、同じ種類の
基であっても、異なる種類の基であっても良い。またケ
イ素原子に直接結合するアルキル基としては、メチル
基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、
ノルマルブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基
等が挙げられる。なお、ケイ素原子に直接結合するアル
キル基が２つ以上ある場合には、同じ種類の基であって
も、異なる種類の基であっても良い。

【００１３】このようなケイ素原子に直接結合するアル
キルアルコキシ基とケイ素原子に直接結合するアルキル
基とを有するシラン化合物は、必要に応じてケイ素原子
に直接結合するアルキルアルコキシ基を３つ以上有する
シラン化合物とともに、アルコールに添加する。

【００１４】ここで用いることができるケイ素原子に直
接結合するアルキルアルコキシ基を３つ以上有するシラ
ン化合物としては、テトラメトキシシラン、テトラエト
キシシラン、テトラノルマルプロピルシラン、テトライ
ソプロポキシシラン、テトラノルマルブチルシラン、テ
トライソブチルシラン、テトラｔｅｒｔ−ブチルシラン
などが挙げられる。これらは単独で、あるいは組み合わ
せて用いることができる。用いることができるアルコー
ルとしてはメタノール、エタノール、プロパノール、イ
ソプロパノール、ブタノール、イソブタノール等が挙げ
られる。

【００１５】用いるアルコールがエタノールの場合に
は、上記ケイ素原子に直接結合するアルキルアルコキシ
基とケイ素原子に直接結合するアルキル基とを有するシ
ラン化合物１モルに対して１０モル以上となるように配
合することが好ましい。エタノールの配合量が１０モル
未満であると形成されるゾルの安定性が充分でない。な
お、ケイ素原子に直接結合するアルキルアルコキシ基を
３つ以上有するシラン化合物を併用する場合には、併用
するこのシラン化合物１モル当たり、１０モル以上とな
るようにエタノールの配合量を増加させることが望まし
い。

【００１６】この混合液には水（イオン交換水）をシラ
ン化合物の総計１モル当たり０．００２モル以上２モル
以下の量の塩化水素（塩酸等による）を含む７モル以下
の希塩酸を徐々に加え、攪拌する。添加する水の量が７
モルを越えると形成されるゾルの安定性が充分でない。
一方、塩化水素の量が０．００２モル未満の場合には加
水分解・重縮合反応が充分に行われない場合があり、あ
るいは２モル超の場合には形成されるゾルの安定性が充
分でない。なお、塩化水素の代わりに硝酸、フッ酸、酢
酸、蓚酸等の無機・有機酸や、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム等の無機・有機塩基を用いることもできる。

【００１７】このように調整した混合液を、被覆電線の
被覆樹脂層の上に塗布する。塗布の方法としてはスプレ
ーコート、ディップコートなど、ゾルゲル法で用いられ
ている方法が応用できるが、スプレーコートが生産性が
高い点で好ましい。

【００１８】なお、塗布量は、混合液の各成分の配合
量、必要となる有機・無機ハイブリッド層の厚さに応じ
て調節するが、被覆電線において充分な耐摩耗性が得ら
れるための層厚は通常０．０１μｍ以上１０００μｍ以
下、好ましくは１μｍ以上１００μｍ以下である。

【００１９】塗布後、空気中での自然乾燥等により乾燥
させて、本発明に係る耐摩耗性電線が得られる。

【００２０】図１に本発明に係る耐摩耗性電線のモデル
断面図を示す。導体の周囲に被覆樹脂層が、被覆樹脂層
の周囲にさらに耐摩耗性層である有機・無機ハイブリッ
ド層が設けられている。このように有機・無機ハイブリ
ッド層が被覆樹脂層の上に形成されることにより高い耐
摩耗性を付与することができるので、従来の被覆電線
（モデル断面図を図２に示す）の被覆樹脂層の厚さより
被覆樹脂層の厚さを薄くすることが可能であり、大幅な
軽量化が可能である。

【００２１】さらに、ケイ素原子に直接結合するアルキ
ルアルコキシ基とケイ素原子に直接結合するアルキル基
とを有するシラン化合物を用いてなる有機・無機ハイブ
リッド層は充分な伸びを有するため、電線として求めら
れる可撓性を充分に満足することができる。

【００２２】

【実施例】以下に本発明の耐摩耗性電線について具体的
に説明する。ケイ素原子に直接結合するアルキルアルコ
キシ基とケイ素原子に直接結合するアルキル基とを有す
るシラン化合物として、トリエトキシ（メチル）シラン
を用いた。またケイ素原子に直接結合するアルキルアル
コキシ基を３つ以上有するシラン化合物としてテトラエ
トキシシランを併用した。

【００２３】モル比でトリエトキシ（メチル）シラン：
０．５モル、テトラエトキシシラン：０．５モル、塩化
水素（塩酸由来のもの）：０．０２モル、水：４モルと
なるように調整し、混合してなるゾル混合液を作製し
た。

【００２４】４０ｍｍφの単軸溶融押出機（Ｌ／Ｄ＝２
４）を用いて塩化ビニル樹脂からなるチューブ（内径：
５ｍｍ、肉厚：０．３ｍｍ）を成形し、このチューブ表
面に噴霧器を用いて連続的に上記溶液をスプレーコート
し、その後空気中で自然乾燥させて、サンプルＡを得
た。

【００２５】このサンプルＡに形成された、ケイ素原子
に直接結合するアルキルアルコキシ基とケイ素原子に直
接結合するアルキル基とを有するシラン化合物を用いて
なる有機・無機ハイブリッド層（耐摩耗性層）の厚さを
段差計で調べたところ、１０μｍであった。

【００２６】一方、比較のため、同様なチューブの表面
に無機層を形成した。すなわち上記ゾル混合液の代わり
に、モル比でテトラエトキシシラン：１モル、塩化水素
（塩酸由来のもの）：０．０２モル、水：４モルとなる
ように調整し、混合してなるゾル混合液を用いて、同様
に表面に厚さ１０μｍの無機層（耐摩耗性層）を有する
サンプルＢを得た。

【００２７】これらサンプルＡ、Ｂ、及び、耐摩耗性層
を設けないチューブとを用いて伸び率、耐摩耗性につい
て評価を行った。伸び率については、ＪＩＳ Ｋ６７２
３の６．３項に準拠して試験し、その際表面の耐摩耗性
層があるものはそこにひびが生じるまでの伸びを調べ
た。なお、絶縁層の伸びについては自動車用低圧電線に
関する規格であるＪＩＳ Ｃ３４０６に定められている
１２５％を満足するものが合格と判断される。

【００２８】耐摩耗性についてはＪＡＳＯ・Ｄ６１１−
９４の５．１１（２）項に準拠し、但し、５Ｎの加重
で、直径が０．４５ｍｍのピアノ線を使用し、絶縁体
（チューブ）の摩耗によりピアノ線が、これらチューブ
の内側に差し込んだ直径５ｍｍの導体（銅）に接触する
までの往復回数を測定した。なお、一般的に自動車用電
線としてはこの評価で３００回以上の摩擦に耐えるもの
が合格と判断される。これら評価結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１によりケイ素原子に直接結合するアル
キルアルコキシ基とケイ素原子に直接結合するアルキル
基とを有するシラン化合物を用いてなる有機・無機ハイ
ブリッド層を有するチューブであるサンプルＡは、充分
に高い伸び率と耐摩耗性とを併せ持っていることが判
る。

【００３１】このようなハイブリッド層を被覆電線に応
用した場合、耐摩耗性の高い軽量化電線とすることがで
き、さらに狭い空間に配索され、振動の多い環境で用い
られる自動車用電線に応用した場合にも、長期に渡って
充分な耐摩耗性・絶縁性が確保されることが判る

【００３２】

【発明の効果】本発明の耐摩耗性電線は、耐摩耗性の高
い軽量化可能な電線であり、狭い空間に配索され、振動
の多い環境で他の部材や他の電線とつねに接触する可能
性の高い自動車用電線に応用した場合にも、長期に渡っ
て充分な耐摩耗性・絶縁性が確保される優れた耐摩耗性
電線である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る耐摩耗性電線のモデル断面図であ
る。

【図２】従来技術に係る耐摩耗性電線のモデル断面図で
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被覆樹脂層の表面に、ケイ素原子に直接
   結合するアルキルアルコキシ基とケイ素原子に直接結合
   するアルキル基とを有するシラン化合物を用いてなる有
   機・無機ハイブリッド層を有することを特徴とする耐摩
   耗性電線。
2. 【請求項２】 樹脂被覆電線の被覆樹脂層上に、ケイ素
   原子に直接結合するアルキルアルコキシ基とケイ素原子
   に直接結合するアルキル基とを有するシラン化合物が配
   されたゾル液を用いてゾルゲル法により、有機・無機ハ
   イブリッド層を形成することを特徴とする耐摩耗性電線
   の製造方法。
3. 【請求項３】 上記ゾルゲル法がスプレーコート法によ
   るものであることを特徴とする請求項２に記載の耐摩耗
   性電線の製造方法。