JP2011129467A

JP2011129467A - 複合フラットケーブル

Info

Publication number: JP2011129467A
Application number: JP2009289529A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Mori; 利明森; Yuichi Morishita; 裕一森下; Tatsunari Miyashita; 龍成宮下; Yoshinao Kodama; 喜直児玉; Nobuaki Kochi; 伸明光地
Original assignee: SWCC Showa Cable Systems Co Ltd
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-30
Anticipated expiration: 2029-12-21
Also published as: JP5438491B2

Abstract

【課題】ＦＡシステム用途に有用な、高速の信号伝送に適し、かつ圧接コネクタとの接続信頼性にも優れる複合フラットケーブルを提供する。
【解決手段】２本の信号線１２と信号線１２より導体外径の大きい２本の電源線１４を並列させ、それらの外周に一括被覆１６を設けてなる複合フラットケーブルであって、２本の信号線１２の両側に電源線１４が各１本配置され、信号線１２は架橋ポリエチレンからなる被覆を有し、電源線１４は耐熱塩化ビニル樹脂からなる被覆を有し、かつ一括被覆１６は、透明耐熱ポリ塩化ビニル樹脂からなる内側被覆１７と、その上に設けられた耐熱耐油ポリ塩化ビニル樹脂からなる外側被覆１８から構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＦＡ（ＦａｃｔｏｒｙＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ）システムの構築に有用な複合フラットケーブルに関する。

従来より、複数の電源線と複数の信号線とを任意の順で整列させ一体に融着乃至接着した複合フラットケーブルが知られている（例えば、特許文献１参照。）このようなフラットケーブにおいては、電源線と信号線の配線が一度で済むうえ、高密度実装や狭いスペースでの配線が容易であるなどの特徴を有している。

ところで、近年、この種の複合フラットケーブルが、工場内の各種機器を統合的に管理し自動化するＦＡ（Factory Automation）システム用として使用されてきている。その代表的な複合フラットケーブルは、２本の電源線と２本の信号線とを平行に配列して一体に接着乃至融着させ、それらの外周に一括被覆を設けた構造を有する。電源線および信号線の絶縁被覆材料にはいずれも接着乃至融着の容易なポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）が使用されている。２本の電源線と２本の信号線の各線間が接着乃至融着されているので、線間ピッチのばらつきが小さく、圧接コネクタと信頼性の高い接続が可能である。

しかし、電源線および信号線の絶縁被覆材料として使用されているポリ塩化ビニル樹脂は、誘電率が高く、周波数により誘電特性が変化するため、高速伝送用ケーブルの信号線の絶縁被覆材料としては不適当である。

そこで、信号線の絶縁被覆材料として誘電特性に優れたポリエチレンを用い、２本の電源線と２本の信号線の各線間を接着乃至融着せずにそのまま一括被覆を設けたケーブルも開発されている。

しかし、このような構造のケーブルでは、電源線および信号線の位置が安定せず、圧接コネクタと接続した際に接続不良が生ずるおそれがある。このため、ＦＡシステム用途に有用な、高速の信号伝送に適し、かつ圧接コネクタとの接続信頼性にも優れる複合フラットケーブルが要望されている。

特開平１１−５３９５９号公報

本発明は上記要望に応えるべくなされたものであり、ＦＡシステム用途に有用な、高速の信号伝送に適し、かつ圧接コネクタとの接続信頼性にも優れる複合フラットケーブルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、２本の信号線と前記信号線より導体外径の大きい２本の電源線を並列させ、それらの外周に一括被覆を設けてなる複合フラットケーブルであって、前記２本の信号線の両側に前記電源線が各１本配置され、前記信号線は架橋ポリエチレンからなる被覆を有し、前記電源線は耐熱塩化ビニル樹脂からなる被覆を有し、前記一括被覆は、透明耐熱ポリ塩化ビニル樹脂からなる内側被覆と、その上に設けられた耐熱耐油ポリ塩化ビニル樹脂からなる外側被覆からなることを特徴とする複合フラットケーブルである。

請求項２に記載された発明は、請求項１記載の複合フラットケーブルにおいて、前記内側被覆の厚みが、０．０５ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載の複合フラットケーブルにおいて、前記信号線の被覆は、静電容量（１００ｋＨｚ、２０℃）が８９ｐＦ／ｍ以下、ＵＬ１５８１に準拠して測定される引張強さが１０ＭＰａ以上１５ＭＰａ以下、同伸びが１００％以上５００％以下であることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の複合フラットケーブルにおいて、前記一括被覆の内側被覆は、ＵＬ１５８１に準拠して測定される引張強さが１０ＭＰａ以上１５ＭＰａ以下、伸びが１００％以上５００％以下、１１３℃×１６８時間熱老化後の引張強さ残率および伸び残率がそれぞれ７０％以上および４５％以上であることを特徴とするものである。

請求項５に記載された発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複合フラットケーブルにおいて、前記一括被覆の外側被覆は、ＵＬ１５８１に準拠して測定される１００℃×９６時間浸油後の引張強さ残率および伸び残率がいずれも５０％以上であることを特徴とするものである。

請求項６に記載された発明は、請求項１乃至５のいずれか１項記載の複合フラットケーブルにおいて、複合フラットケーブルは、ＦＡ用フラットケーブルであることを特徴とするものである。

本発明によれば、ＦＡシステム用途に有用な、高速の信号伝送に適し、かつ圧接コネクタとの接続信頼性にも優れる複合フラットケーブルを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る複合フラットケーブルを示す断面図である。従来の複合フラットケーブルを圧接コネクタと接続した状態を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の複合フラットケーブルの一実施形態を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態の複合フラットケーブル１０は、２本の信号線１２と２本の電源線１４を、略同一平面上に、２本の信号線１２の両側に電源線１４が各１本配置され、かつ隣接する線同士が密着するように並列させ、それらの外周に一括被覆１６を設けた構造を有する。そして、一括被覆１６は、２本の信号線１２と２本の電源線１４の外周に略均一な厚さに設けられた内側被覆１７と、その内側被覆１７上にテープ状、すなわち幅方向の厚さが略均一になるように設けられた外側被覆１８とから構成されている。なお、外側被覆１８の一方の側面には、外側被覆１８の上面（または下面）に垂直な平面部１９が形成されている。このように、両側面の形状を変えることにより、内部に配列された信号線１２および電源線１４の識別が可能となり、配線時の誤接続を防止することができる。図１において、符号２１は、信号線１２の位置を示すために、各信号線１２上の一括被覆１６の表面に設けられた標識を示している。

上記信号線１２としては、１本乃至複数本の軟銅線やすずめっき軟銅線などからなる導体１２Ａ上に、電子線照射により架橋されたポリエチレンからなる絶縁被覆１２Ｂを設けたものが使用される。この信号線１２の外径は、通常、１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。絶縁被覆１２Ｂには着色剤が配合されていてもよい。本実施形態では、すずめっき軟銅線からなる２１ＡＷＧ（断面積約０．５ｍｍ^２、外径約０．９ｍｍ）の撚線導体（２０本／０．１８ｍｍφ）上に、電子線照射により架橋されたポリエチレンからなる絶縁被覆を被覆した外径約２．２ｍｍのものが使用されている。

電源線１４としては、１本乃至複数本の軟銅線やすずめっき軟銅線などからなる導体１４Ａ上に、耐熱ポリ塩化ビニル樹脂からなる絶縁被覆１４Ｂを設けたものが使用される。この電源線１４の導体１４Ａの外径は、信号線１２の導体１２Ａの外径より大径であって、通常、約１．１ｍｍである。絶縁被覆１４Ｂには着色剤が配合されていてもよい。本実施形態では、すずめっき軟銅線からなる１９ＡＷＧ（断面積約０．７５ｍｍ^２、外径約１．１ｍｍ）の撚線導体（３０本／０．１８ｍｍφ）上に、電子線照射により架橋されたポリエチレンからなる絶縁被覆を被覆した外径約２．２ｍｍのものが使用されている。

本実施形態では、これらの信号線１２および電源線１４は、略２．５４ｍｍピッチＰで配列されている。また、信号線１２および電源線１４の各絶縁被覆１２Ｂ、１４Ｂは、図面左側より、赤、白、青、黒の順に着色されている。

一括被覆１６の内側被覆１７は、透明な耐熱ポリ塩化ビニル樹脂を、上記のように並列させた２本の信号線１２と２本の電源線１４上に押出被覆することにより形成されている。この内側被覆１７の厚みは、通常、０．０５ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下である。

また、一括被覆１６の外側被覆１８は、上記内側被覆１７上に、耐熱耐油ポリ塩化ビニル樹脂を押出被覆することにより形成されている。外側被覆１８は、通常、ケーブル幅Ｗが約１２ｍｍ、ケーブル厚さＴが約４．５ｍｍとなるように被覆される。内側被覆１７および外側被覆１８は、２層同時押出により被覆されてもよい。

本実施形態では、内側被覆１７は、厚さ０．２２ｍｍに被覆され、外側被覆１８は、ケーブル幅Ｗが１２．１５ｍｍ、ケーブル厚さＴが４．５６ｍｍとなるように被覆されている。

本発明において、信号線１２の絶縁被覆１２Ｂ、一括被覆１６の内側被覆１７および外側被覆１８は、それぞれ以下の要件を満足するように構成されていることが好ましい。

（１）信号線１２の絶縁被覆１２Ｂの静電容量（１００ｋＨｚ、２０℃）が８９ｐＦ／ｍ以下、ＵＬ１５８１に準拠して測定される引張強さが１０ＭＰａ以上１５ＭＰａ以下、同伸びが１００％以上５００％以下である。

静電容量が前記範囲を外れると、特性インピーダンスが所定値（１２４±２４Ω）から外れるため、信号の乱反射により伝送特性が劣化する。また、引張強さおよび伸びが前記範囲を外れると、機械特性、加工性のバランスが悪くなってしまう。

（２）一括被覆１６の内側被覆１７の、ＵＬ１５８１に準拠して測定される引張強さが１０ＭＰａ以上１５ＭＰａ以下、同伸びが１００％以上５００％以下、１１３℃×９６時間熱老化後の引張強さ残率および伸び残率がそれぞれ７０％以上および４５％以上である。

引張強さおよび伸びが前記範囲を外れると、機械特性、加工性のバランスが悪くなってしまう。また、熱老化後の引張強さ残率および伸び残率のいずれか一方でも前記範囲を外れると、ケーブルとして必要な耐熱性を十分に満足することができない。

（３）一括被覆１６の外側被覆１８の、ＵＬ１５８１に準拠して測定される引張強さが１０ＭＰａ以上１５ＭＰａ以下、同伸びが１００％以上５００％以下、１００℃×９６時間浸油後の引張強さ残率および伸び残率がいずれも５０％以上である。

引張強さおよび伸びが前記範囲を外れると、機械特性、加工性のバランスが悪くなってしまう。また、浸油後の引張強さ残率および伸び残率のいずれか一方でも５０％に満たないと、ケーブルとして必要な耐油性、耐熱性を十分に満足することができない。

（４）ケーブル全体として、ＵＬ規格の垂直燃焼試験（ＵＬ１５８１・ＶＷ−１）に合格する難燃性を有する。

（５）ケーブルに対する±９０°曲げ試験機を用いた屈曲試験（速度：５０サイクル／分、マンドレル直径：１００ｍｍ、荷重：１０００ｇｆ、ケーブル長径面をマンドレルに当接）で、導体１２Ａ、１４Ａが断線するまでの屈曲回数が２００，０００回以上である。

本実施形態の複合フラットケーブル１０においては、信号線１２の絶縁被覆１２Ｂに誘電率の低い材料が使用されるとともに、信号線１２および電源線１４上に透明耐熱ポリ塩化ビニル樹脂および耐油耐熱ポリ塩化ビニル樹脂からなる２層構造の一括被覆１６が設けられている。したがって、ＦＡ用ケーブルに要求される伝送特性を備えることができるとともに、図２に示すような信号線１２および電源線１４の位置ずれが生じることがなく、圧接コネクタに対し、信頼性の高い接続を行うことができる。

すなわち、図２は、従来の複合フラットケーブルを圧接コネクタ２５に接続した状態を概略的に示した断面図である。図２に示すように、この例では、信号線２２および電源線２４に位置ずれが生じているため、圧接コネクタ２５と十分な電気的接触が得られない信号線２２および電源線２４が存在する。これに対し、本実施形態の複合フラットケーブル１０では、信号線１２および電源線１４が略同一平面上に位置することができるため、各線の導体と圧接コネクタとを略確実に接触させることができ、信頼性の高い接続が可能となる。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、実施例中の各被覆の物性などは下記に示す方法で測定した。

［絶縁抵抗］
ＪＩＳＣ３００５に準拠して、線心間に５００Ｖの直流電圧を印加し、１分後に絶縁抵抗計をによって測定し、算出した。
［静電容量］
ＪＩＳＣ３００５に準拠して、１００ｋＨｚで２０℃にて測定した。
［引張強さ、伸び］
ＵＬ１５８１に準拠して、引張速度５００ｍｍ／分、標線間距離２５．４ｍｍ、温度２０℃の条件で測定した。
［熱老化後の引張強さ、伸び］
１１３℃で１６８時間熱老化させた後、ＵＬ１５８１に準拠して、引張速度５００ｍｍ／分、標線間距離２５．４ｍｍ、温度２０℃の条件で測定した。
［浸油後の引張強さ、伸び］
１００℃で９６時間浸油させた後、ＵＬ１５８１に準拠して、引張速度５００ｍｍ／分、標線間距離２５．４ｍｍ、温度２０℃の条件で測定した。

実施例１〜１５
１９ＡＷＧのすずめっき軟銅撚線導体（２０本／０．１８ｍｍ）上に着色剤を配合したポリエチレン樹脂を押出被覆し、電子線照射により架橋させて絶縁被覆を形成し、外径約２．１ｍｍの信号線を得た。

また、２１ＡＷＧのすずめっき軟銅撚線導体（３０本／０．１８ｍｍ）上に着色剤を配合した耐熱ポリ塩化ビニル樹脂を押出被覆して絶縁被覆を形成し、外径約２．１ｍｍの電源線を得た。

次に、上記信号線２本と上記電源線２本を、信号線の両側に電源線が１本ずつ配置されるように略同一平面上に並列させて押出機に導入し、透明耐熱塩化ビニル樹脂を０．２２ｍｍ厚に押出被覆し、さらにその上に、耐熱耐油ポリ塩化ビニル樹脂を押出被覆して図１に示すような、幅Ｗ１２．１５ｍｍ、厚さＴ４．５６ｍｍ、導体間ピッチ約２．５４ｍｍの複合フラットケーブルを製造した。

この後、得られた各複合フラットケーブルを、市販の４芯圧接コネクタ（オムロン社製）に接続し、熱衝撃試験（−５５℃×１５分および＋８５℃×１５分を１サイクルとし、５サイクル繰り返す。高低温の雰囲気移動は気中１５秒以内とする。）を行い、熱衝撃前後の接触抵抗およびその変化を調べた。接触抵抗は、日置電機社製の接触抵抗計ＨＩＯＫＩ３２２５を用い、各複合フラットケーブル内の信号線および電源線のすべてについて測定し、その平均値を算出した。また、ＵＬ規格の垂直燃焼試験（ＵＬ１５８１）を行い、合否を判定した。これらの結果を、各被覆の物性値などとともに、表１および表２に示す。

上記の結果から明らかなように、いずれもＦＡシステム用途に有用な、高速の信号伝送に適し、かつ圧接コネクタとの接続信頼性にも優れる複合フラットケーブルである。

１０…複合フラットケーブル、１２…信号線、１４…電源線、１６…一括被覆、１７…内側被覆、１８…外側被覆。

Claims

２本の信号線と前記信号線より導体外径の大きい２本の電源線を並列させ、それらの外周に一括被覆を設けてなる複合フラットケーブルであって、
前記２本の信号線の両側に前記電源線が各１本配置され、前記信号線は架橋ポリエチレンからなる被覆を有し、前記電源線は耐熱塩化ビニル樹脂からなる被覆を有し、前記一括被覆は、透明耐熱ポリ塩化ビニル樹脂からなる内側被覆と、その上に設けられた耐熱耐油ポリ塩化ビニル樹脂からなる外側被覆からなることを特徴とする複合フラットケーブル。
前記内側被覆の厚みが、０．０５ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の複合フラットケーブル。
前記信号線の被覆は、静電容量（１００ｋＨｚ、２０℃）が８９ｐＦ／ｍ以下、ＵＬ１５８１に準拠して測定される引張強さが１０ＭＰａ以上１５ＭＰａ以下、同伸びが１００％以上５００％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の複合フラットケーブル。
前記一括被覆の内側被覆は、ＵＬ１５８１に準拠して測定される引張強さが１０ＭＰａ以上１５ＭＰａ以下、伸びが１００％以上５００％以下、１１３℃×１６８時間熱老化後の引張強さ残率および伸び残率がそれぞれ７０％以上および４５％以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の複合フラットケーブル。
前記一括被覆の外側被覆は、ＵＬ１５８１に準拠して測定される引張強さが１０ＭＰａ以上１５ＭＰａ以下、同伸びが１００％以上５００％以下、１００℃×９６時間浸油後の引張強さ残率および伸び残率がいずれも５０％以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複合フラットケーブル。
複合フラットケーブルは、ＦＡ用フラットケーブルであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複合フラットケーブル。