JP2005093187A - ワイヤハーネス用電線の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 絶縁層と外部半導電層との密着性が適度に低く、端末作業性に優れる電線を得ることができるワイヤハーネス用電線の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明ワイヤハーネス用電線の製造方法は、導体10の外側に押出にて絶縁層30を形成する工程と、絶縁層30の外側に前記絶縁層30の押出とは独立した押出にて外部半導電層40を形成する工程とを有する。絶縁層30と外部半導電層40とを個別に押出形成することで、両層の密着性を適度に低下させた電線を得ることができる。そのため、端末処理時の外部半導電層40の剥離作業を容易に行なうことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ワイヤハーネス用電線の製造方法に関するものである。特に、端末処理が容易に行なえるワイヤハーネス用電線の製造方法に関するものである。

従来から自動車のワイヤハーネス用電線として、図2に記載のものが知られている。これは中心側から順に導体10、絶縁層30、シールド層50、シース60を具えている（例えば特許文献１）。このうち、シールド層50には、一般に細径の金属線の編組材が用いられている。このような電線は、通常の内燃機関を用いた自動車は勿論、電気自動車やハイブリッド車などにも利用されている。例えば、ハイブリッド車では、バッテリから288Vの直流をインバータに供給し、インバータで3相交流に変換して車両駆動用のモータに給電している。車両減速時にはモータが発電機として機能し、発生した回生電力をインバータに供給して直流に変換し、バッテリの充電に供している。

特開平６−１２４６０８号公報（図１７）

しかし、上記の電線では、特に高電圧対応を考慮した場合、次のような問題があった。

(1)部分放電が発生し、絶縁劣化に至るおそれがある。
従来のワイヤハーネス用電線は、300V程度の電圧での利用を考えており、より高電圧での利用に適した構成が施されていない。そのため、より一層の高電圧での電線の利用を考えた場合、導体と絶縁層との界面および絶縁層とシールド層との界面に微小なギャップが存在すれば、そのギャップで部分放電が生じることにより、長期的には絶縁劣化に至ることが想定される。

(2)水トリーが発生し、絶縁劣化に至るおそれがある。
電線に水が接触する状態で継続的に課電すると、電界の影響を受けて、水が絶縁層内に樹木が成長するように浸透する水トリーが発生し、水トリーの進展から絶縁破壊に至ることがある。水トリーは、水が存在する環境下において、電線内部にボイドや突起など電界の集中する箇所があると、そこを起点にして発生・進展する。特に、導体と絶縁層との界面および絶縁層とシールド層との界面に微小なギャップが存在すれば、そのギャップが水トリーの起点となるおそれがある。そのため、より一層の高電圧での電線の利用を考えれば、水トリーの発生も抑制できる工夫が電線に求められる。

(3)上記部分放電や水トリー対策として、内部半導電層や外部半導電層を形成することも考えられるが、その場合は端末処理時に外部半導電層の剥離が難しく、端末処理作業を煩雑にするという問題がある。

端末処理時、図3に示すように、電線の端部を段剥ぎして、導体10、絶縁層30（内部半導電層があれば内部半導電層と絶縁層を合わせた層）、外部半導電層40、シールド層50を段階的に露出させる。しかし、絶縁層30と外部半導電層40は、両層間の密着性や異物の侵入排除を考慮して同時押出にて形成することが予想される。その場合、絶縁層30と外部半導電層40は互いに融着して強力に付着され、端末処理時に絶縁層30から外部半導電層40を剥離することが非常に難しくなる。一方、外部半導電層40の段剥ぎが十分に行なわれず、その一部が絶縁層30上に残存した場合、残存箇所付近が放電の発生起点になり得るため、確実に外部半導電層の除去ができることが望まれる。

従って、本発明の主目的は、絶縁層と外部半導電層との密着性が適度に低く、端末作業性に優れる電線を得ることができるワイヤハーネス用電線の製造方法を提供することにある。

本発明は、絶縁層と外部半導電層とを同時押出ではなく独立した押出とすることで上記の目的を達成する。

本発明ワイヤハーネス用電線の製造方法は、導体の外側に押出にて絶縁層を形成する工程と、絶縁層の外側に前記絶縁層の押出とは独立した押出にて外部半導電層を形成する工程とを有することを特徴とする。

この製造方法によれば、絶縁層と外部半導電層とを個別に押出形成することで、両層の密着性を適度に低下させた電線を得ることができる。そのため、端末処理時の外部半導電層の剥離作業を容易に行なうことができる。

上記の製造方法において、絶縁層を形成する工程で、導体と絶縁層との間に介在される内部半導電層も同時に押し出すことが好ましい。絶縁層と内部半導電層を同時に押し出すことで、一度の押出工程で絶縁層と内部半導電層の両層を形成することができる。また、この同時押出により、絶縁層と内部半導電層との間に異物が侵入することも抑制できる。さらに、絶縁層と内部半導電層を高い密着力で形成することができる。

また、上記の製造方法において、絶縁層を形成する工程と外部半導電層を形成する工程との間で、絶縁層を架橋して融点を上昇させる工程を有することも好ましい。外部半導電層の形成前に絶縁層を架橋することにより固化し、絶縁層の融点を上昇させる。それにより、後工程で外部半導電層を押し出した際、絶縁層が溶融された外部半導電層の材料と融着して、両層が強力に付着されることを防止できる。この架橋は、例えば電子線の照射により行なうことができる。

以下、本発明製造方法ならび本発明方法により得られる電線の構成をより詳しく説明する。

本発明方法により得られる電線は、導体、絶縁層、外部半導電層を有することを基本構成とする。

導体は、必要な送電容量が確保できるものであればよく、特に材質・構成が限定されるわけではない。材質としては、銅線、錫めっき銅線、アルミ線、アルミ合金線、鋼心アルミ線、カッパーフライ線、ニッケルめっき銅線、銀めっき銅線、銅覆アルミ線などが挙げられる。導体の構成としては、単線とより線が考えられるが、一般に複数の素線をより合わせたより線構造が好適である。

さらに、導体と絶縁層との間に内部半導電層を設けてもよい。内部半導電層を設けることで、導体と絶縁層との間における部分放電の発生や水トリーの発生を抑制することができる。

絶縁層は電線の電圧に応じた耐電圧性を具える構成とする。絶縁層の材質としては、エチレンプロピレンゴム、ビニル樹脂(例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリスチレンなど)、ポリエチレン、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、珪素ゴム、ポリテトラフルオロエチレンなど挙げられる。特に、架橋ポリオレフィン、中でも架橋ポリエチレンが好適である。

この絶縁層は、内部半導電層と同時押出またはタンデム押出することが好ましい。絶縁層と内部半導電層を同時または連続して押し出すことで、両層間に異物が混入したりギャップが生じることを抑制できる。特に、同時押出によれば、一度の押出工程で内部半導電層と絶縁層を形成することができる。さらに、押出にて内部半導電層を形成すれば、導電性布テープを利用した場合と異なって導電性布テープの端部やケバなどの不整部がなく、水トリーの起点を排除することができる。

外部（内部）半導電層は、樹脂と導電性フィラーとの混合物で構成することが好ましい。導電性フィラーの混合により、所定の導電率を半導電層に付与することができる。樹脂はポリエチレン、ポリ塩化ビニルおよびポリ酢酸ビニルよりなる群から選択される少なくとも一種が望ましい。フィラーはカーボンブラックが好適に利用できる。

その他、外部（内部）半導電層の好適な材質として、特開平6-203651号公報に記載のものもある。すなわち、（Ａ）酢酸ビニル含有量30〜70質量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体、及びアクリル酸エチル含有量20〜40質量％のエチレン−アクリル酸エチル共重合体からなる群より選ばれた少なくとも１種の共重合体100重量部に対して、（Ｂ）導電性カーボンブラック20〜100重量部、及び（Ｃ）分子中に少なくとも１つのエポキシ基を持ち、かつ、融点が40℃以上のエポキシ化合物0.5〜50重量部を含有する組成物である。

また、外部（内部）半導電層の抵抗率は1×10³〜1×10⁴Ω・cmとすることが好ましい。このような抵抗率を確保することで、部分放電抑止の点で望ましい。この抵抗率の下限を下回ると、半導電層に電流が流れることによるジュール熱の発生の原因となる。逆に、上限を超えると抵抗率が高くなりすぎ、導体とシールド層との界面あるいは導体と絶縁層との界面における電位傾度の緩和効果が十分期待できない。

さらに、本発明方法で得られる電線は、シールド層を有することが望ましい。シールド層を設けることで、誘導防止用の遮蔽と危険防止用の遮蔽を行なうことができる。シールド層は銅線などの金属線の編組材を用いることができる。その他、編組材の代わりに半導電性樹脂を用いて、外部半導電層とシールド層とを一体化しても良い。半導電性樹脂は、樹脂と導電性フィラーとの混合物で構成することが好ましい。樹脂にはポリエチレン、ポリ塩化ビニルおよびポリ酢酸ビニルよりなる群から選択される少なくとも一種が好適である。また、導電性フィラーにはカーボンブラックと金属粉の少なくとも一方が好ましい。一般に、カーボンブラックのみの添加で樹脂に導電性を付与することができる。ただし、カーボンブラックの添加だけでは十分なシールド効果が得られない場合、ノイズの発生量に応じて、さらに金属粉を充填することが好ましい。金属粉にはニッケルや銀などが挙げられる。

シールド層兼外部半導電層を半導電性樹脂で構成した場合、この半導電性樹脂の抵抗率は1〜1×10^-3Ω・cmであることが好ましい。前述した内部半導電層よりも低い抵抗率の半導電性樹脂を用いることで、高いシールド効果を得ることができる。このようなシールド層兼外部半導電層は押出にて形成することが好適である。押出によりシールド層兼外部半導電層を形成すれば、細径線を編み上げる必要がなく、コスト低下を容易に実現できる。また、端末処理においても、シールド層の端部の長さ調整をケバを生じることなく容易に行なえる。

その他、本発明方法で得られる電線は、シールド層の上にシースを設けてもよい。シースを設けることで、シールド層の機械的保護を図ることができる。シースは、一般にクロロプレンゴム、ビニル樹脂、ポリエチレンなどで構成される。

本発明方法で得られるワイヤハーネス用電線は、高電圧用途に利用することが好適である。特に400V以上、より好ましくは600V以上、さらに好ましくは1kV以上での利用が期待できる。

＜実施例＞
図１は本発明方法で得られるワイヤハーネス用電線の断面図である。
この電線は中心から順に、導体10、内部半導電層20、絶縁層30、外部半導電層40、シールド層50、シース60を具えている。

ここでは、0.32mm径の軟銅線を19本より合わせて撚り素線を形成し、さらに、この撚り素線を19本より合わせて公称断面積30sqの導体10を構成した。

この導体10の直上に内部半導電層20を形成する。その材質には、ポリエチレンにカーボンブラックを配合した混合物を用いた。得られた内部半導電層20の厚さは0.3mm、抵抗率は10⁴Ω・cmである。この内部半導電層20は次に述べる絶縁層と同時押出にて形成した。

内部半導電層20の上には絶縁層30が形成される。絶縁層30の材質はポリエチレンであり、その厚さは1.1mmである。この絶縁層30は内部半導電層20と同時押出により形成されるため、両層間に異物が混入したりギャップができるおそれが少なく、部分放電の抑制に一層効果的である。

続いて、絶縁層の架橋を行なう。ここでは、絶縁層に電子線を照射して架橋を行なった。その結果、絶縁層は固化して、その融点が上昇した。架橋前の絶縁層の融点は約120℃、架橋後の同融点は約150℃である。

次に、絶縁層30の上に外部半導電層40を形成する。外部半導電層40も押出により形成した。つまり、外部半導電層の押出は、絶縁層（内部半導電層）の押出とは独立して行なわれる。外部半導電層40の材質はポリ塩化ビニルにカーボンブラックを配合した混合物を用いた。得られた外部半導電層40の厚さは0.3mm、抵抗率は10⁴Ω・cmである。

外部半導電層40の上にはシールド層50が形成される。シールド層50は、0.32mm径の軟銅線からなる編組材を用いた。

そして、シールド層50の上にシース60を形成する。ここでは、ポリ塩化ビニルを厚さ1.0mmに押し出してシース60を形成した。

＜比較例＞
図1と同様の構成の電線を異なる工程にて作製した。つまり、内部半導電層、絶縁層、外部半導電層の3層を同時押出にて形成し、絶縁層の架橋を行なうことなく電線を作製した。その電線の構成部材の材質、厚さなどは実施例と同様である。

＜試験例＞
上記の実施例と比較例により得られた電線を用いて、端末処理時に外部半導電層を剥離する作業を行い、その作業容易性を比較した。その結果、比較例で得られた電線ではナイフなどの工具を用いて外部半導電層を剥離しなければならず、完全に絶縁層から除去することは難しかった。一方、実施例で得られた電線では、ナイフなどを用いなくても容易に手で剥離することができ、非常に端末処理の作業性に優れることが確認された。

本発明方法によれば、自動車のワイヤハーネス用途の電線、特に、電気自動車やハイブリッド自動車のバッテリ、コンバータ、インバータ、モータ、ジェネレータ間を接続するのに好適な電線を得ることができる。

本発明方法で得られた電線の断面図である。 従来の電線の断面図である。 電線端部を段剥ぎした状態の説明図である。

符号の説明

10 導体
20 内部半導電層
30 絶縁層
40 外部半導電層
50 シールド層
60 シース

Claims (4)

1. 導体の外側に押出にて絶縁層を形成する工程と、
   絶縁層の外側に前記絶縁層の押出とは独立した押出にて外部半導電層を形成する工程とを有することを特徴とするワイヤハーネス用電線の製造方法。
2. 絶縁層を形成する工程において、導体と絶縁層との間に介在される内部半導電層も同時に押出すことを特徴とする請求項１に記載のワイヤハーネス用電線の製造方法。
3. 絶縁層を形成する工程と外部半導電層を形成する工程との間において、絶縁層を架橋して融点を上昇させる工程を有することを特徴とする請求項１に記載のワイヤハーネス用電線の製造方法。
4. 架橋を電子線の照射により行うことを特徴とする請求項３に記載のワイヤハーネス用電線の製造方法。

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