JP2011233382A - 被覆電線の製造方法及び被覆電線 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤や樹脂がケーブルの被覆層内に入り込むことを抑制する。
【解決手段】素線１の外周を被覆層５で覆った被覆電線の製造方法として、まず、素線１の外周をシリコンエマルジョンでコーティングしておき、その後、さらにその外周を被覆層５で覆う手法を採用した。素線１をシリコンエマルジョンでコーティングすることで、ケーブルＣの端部から被覆層５内に入り込む接着剤、樹脂の走液長さが抑制できることを実験により確認した。
【選択図】図１

Description

この発明は、被覆電線の製造方法、及び被覆電線に関するものである。

一般的な被覆電線の従来例を、図３に基づいて説明する。素線１は、例えば、硬銅線、硬銅より線などからなる導体２の外周を、樹脂、ゴムなど各種絶縁体からなる絶縁層３で覆ったものが一般的である。

この素線１が１本、あるいは複数本撚り合わされた状態で、樹脂、ゴムなどからなる被覆層５としてのシースＳ内に収容されて、被覆電線、すなわちケーブルＣを構成している。

なお、素線１と被覆層５との間は、被覆の際に真空引きを行うことにより密着度合いが高められ、その素線１と被覆層５との間に、水等の液状物、その他粘性体が浸入しないようにする性能（以下、「液密性」と称する。）を発揮することができる。また、さらに、その液密性を高めるため、素線１と被覆層５との間に充填物４が充填される場合もある（例えば、特許文献１，２参照）。

この種のケーブルＣの端部に回路基板７を接続する場合、例えば、以下のような手順で行われる。
図２を例に説明すると、まず、ケーブルＣ端部の被覆層５を一定の範囲で除去し、素線１を引き出しておく。回路基板７の端子に対応する素線１の絶縁層３を除去し、内部の導体２と回路基板７の端子とを半田付け等により接続する。

被覆層５の回路基板７側の端部をしごいて、その被覆層５の端面から接着剤（例えば、アロンアルファ（登録商標）等）を注入し、２０秒以上放置する。その回路基板７の周囲全体やシースの端面にバッファコート９としてのシリコーン（例えば、信越化学工業製ＫＥ３４７５Ｔ）を塗布し放置する（例えば、前記シリコーンの場合４５分）。

回路基板７の外周に本体ケース８をセットするとともに、ケーブルＣの被覆層５の外周面と本体ケース８との間にケーブルブッシュ６を挿入する。

本体ケース８内に樹脂を充填する。この樹脂は、例えば、日本合成化工業製接着剤Ｒ１１（主剤）：アクメックスＸ３１０１Ｂ（硬化剤）＝１００：３０（重量比）とすることができる。本体ケース８の一端に設けた樹脂注入口８ａから、前記樹脂を充填するとともに、本体ケース８の他端に設けた吸引口８ｂから本体ケース８内の真空引きを行う（例えば、真空度７３０ｋＰａ）。その後、回路基板７全体を脱泡機に投入し（例えば、真空度７５ｍｍＨｇ下で３分間）、ロートカット工程として、樹脂はみ出し部分の切り落としと、切断面の研磨を行っている。

特公平１−１３６０９号公報 特開平６−８４４１６号公報

上記手法によると、回路基板７との接続部に使用した接着剤や樹脂が、ケーブルＣの被覆層５（シースＳ）の内側に入り込んでしまうケースが確認されている。接着剤や樹脂が被覆層５内に入り込むと、その接着剤や樹脂が素線１と一体化し、ケーブルＣの端部が硬くなる。ケーブルＣの柔軟性が劣ると、配線がしづらくなるとともにケーブルＣの屈曲性が悪くなる。

このように接着剤等が被覆層５内に入り込むのは、被覆層５の端面から注入した接着剤やバッファコート９が、本体ケース内に充填した樹脂に押されてケーブルＣ内に入り込んでいる、あるいは、バッファコート９が所定の前記液密性を発揮する程度にまで完全に固化していない、などの理由が考えられる。

そこで、この発明は、接着剤や樹脂がケーブルの被覆層内に入り込むことを抑制することを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、素線の外周を被覆層で覆った被覆電線の製造方法において、前記素線の外周をシリコンエマルジョンでコーティングし、その後、さらにその外周をシースなどの被覆層で覆う手法を採用した。

素線をシリコンエマルジョンでコーティングすれば、ケーブルの端部から被覆層内に入り込む接着剤、樹脂の走液長さ（実際に接着剤や樹脂が入り込んでいる長手方向への長さ）が抑制できることを、実験により確認した。なお。コーティングの手法は、シリコンエマルジョンの素線への塗布や、シリコンエマルジョンに素線を浸漬するなど、周知の手法を採用することができる。

また、素線を被覆層で覆う手法は、種々の周知の手法を採用してよいが、いわゆる真空引きによる手法を採用してよい。真空引きによるケーブルの場合、シリコンエマルジョンのコーティングによる走液長さ抑制の効果が特に高い。
その真空引きの手法についても周知の手法を採用してよく、例えば、ニップルに設けたガイド孔から素線をダイスに向かって挿通し、そのニップル、ダイスがつくる樹脂注入孔から供給される樹脂で素線の外周を被覆しながらその素線を送り込んでいき、ダイス側からケーブルを引き出していく手法が一般的である。その際、ニップル側から所定の圧力で真空引きを行うことで、素線の外周に樹脂を密着状態で被覆することができる。

また、前記素線は、導体の外周を架橋ポリエチレン又はフッ素樹脂からなる絶縁層で覆ったものである構成を採用することができる。この構成によれば、シリコンエマルジョンのコーティングを施しても、なお、素線と被覆層との密着度合いが適度なものとなり、ケーブルの端部をしごきやすく、且つ、素線と被覆層との間に、水等の液状物、その他粘性体が浸入しないようにする性能（前記液密性）を阻害しないことが確認できた。

なお、これらの各製造方法で得られる被覆電線として、以下の構成を採用することができる。

すなわち、素線と被覆層との間に離型材層を設けた構成であり、その離型材層として、前記素線の外周をシリコンエマルジョンでコーティングすることにより形成されていることを特徴とする被覆電線を採用することができる。また、前記素線は、導体の外周を架橋ポリエチレン又はフッ素樹脂からなる絶縁層で覆ったものとすることができる。

また、これらの各構成からなる被覆電線を用い、その被覆電線の端部の前記被覆層が除去されて内部の素線が露出し、その露出した部分の前記素線の前記絶縁層が除去され、その絶縁層が除去された部分の前記導体と回路基板の端子とが接続されており、前記被覆層の前記回路基板側の端面に接着剤が注入され、その回路基板の端子部分、前記絶縁層が除去された部分の前記導体、及び、前記被覆層の端面の前記接着剤を覆うようにバッファコートが塗布されており、前記回路基板の外周は本体ケースで覆われてその本体ケース内に樹脂が充填されていることを特徴とする回路基板付きケーブルを採用することができる。

この回路基板付きケーブルによれば、素線の外周がシリコンエマルジョンでコーティングされているので、回路基板に接続された被覆電線の端部から、その被覆層内に接着剤や樹脂が入り込むことを抑制できる。なお、被覆電線の被覆層の外周面と本体ケースとの間には、適宜、樹脂漏れを防ぐケーブルブッシュを挿入してもよい。

この発明は、素線の外周をシリコンエマルジョンでコーティングしたので、ケーブルの端部から被覆層内に接着剤や樹脂が入り込むことを抑制できる。

一実施形態の被覆電線の断面図 回路基板への接続長対を示す説明図 従来の被覆電線の断面図

この発明の実施形態を以下に説明する。ケーブルＣの製造工程は、以下の手順とした。素線１は、断面積が０．１〜０．３ｍｍ^２の導線を２〜７心撚り合わせた導体２の外周に、架橋ポリエチレンからなる絶縁層３を設けたものである。

この素線１の外周には、真空引きを伴った押出成形により被覆層５が形成される。これにより、素線１が、シースＳ（被覆層５）内に収容された状態とされる。
また、この実施形態では、図１に示すように、素線１を３心撚り合わせてシースＳ内に収容しているが、素線１の本数は、例えば、２〜７心とするなど、用途に合わせて自由に設定できる。なお、この実施形態では、図１に示す充填物４は省略されている。充填物４を介在させる場合は、被覆層５と充填物４とは同一部材で一体成形することもできる。

３心の素線１は、それぞれ、その外周にシリコンマルジョンが塗布（コーティング）されている。このシリコンマルジョンの塗布により、絶縁層３の外周に離型材層１０が形成されている。離型材層１０は、シースＳ内に収容される全ての素線１の全周、全長に亘って形成されている。

センサー（回路基板）７へのケーブルＣの接続方法は、基本的に従来例と同様である。すなわち、シースＳを構成する被覆層５を、ケーブルＣの端部において一定の範囲で除去し、素線１を引き出しておく。そして、センサー７の端子に対応する素線１の絶縁層３を除去し、内部の導体２と回路基板７の端子とを半田付け等により通電できる状態に接続する。

被覆層５のセンサー７側の端部をしごいて、回路基板７の周囲全体やシースの端面にバッファコート９としてのシリコーン（この実施形態では、信越化学工業製ＫＥ３４７５Ｔ）を塗布し、室温約２８℃、５０％ＲＨの下で４５分以上放置する。なお、バッファコート９の形成に先立って、ケーブルＣの端面からの接着剤の注入も従来と同様の条件で行っている。

回路基板７の外周に本体ケース８をセットするとともに、ケーブルＣの被覆層５の外周面と本体ケース８との間にケーブルブッシュ６を挿入し、その本体ケース８内に樹脂を充填する。

この実施形態では、樹脂は、従来例と同様、日本合成化工業製接着剤Ｒ１１（主剤）：アクメックスＸ３１０Ｂ（硬化剤）＝１００：３０（重量比）とした。本体ケース８の一端に設けた樹脂注入口８ａから、前記樹脂を充填するとともに、本体ケース８の他端に設けた吸引口８ｂから本体ケース８内の真空引きを行う。その後、回路基板７全体を脱泡機に投入し（この実施形態では、真空度７５ｍｍＨｇ下で３分間）、ロートカット工程として、樹脂はみ出し部分の切り落としと、切断面の研磨を行った。

以下の表１に、その製造方法で製造したケーブルＣを用いて、ケーブルＣの端部からの接着剤の走液長さの比較実験を行った結果を示す。

表中の実施例１〜４、及び、比較例１〜５は、それぞれ、離型材層１０の素材（表中の「離型層」）、素線１の外周の絶縁層３の素材（表中の「絶縁材質」）、シースの押出方式（表中の「シース押出時真空引き」）の各要件を異ならせた試験体によるものである。
「シース押出時真空引き」の欄を「あり」とした実施例は、シースＳを形成する際に、素線１と被覆層５を構成する素材との間の空間を真空引きしながら、その被覆層５を素線１周囲に押出成形する手法を採用し、被覆層５の素線１等への密着度合いを高めたものである。「なし」とした実施例、比較例は、前記真空引きを行わずに押出成形したものである。

なお、素線１として用いた絶縁線の撚りピッチは、３０ｍｍとした。被覆層５の材質は、ビニール（引張強さ１０〜２０Ｐａ（常温）、硬度６０〜９０（ＨＤＡ））とした。シースＳの押出温度は、１６０〜２００℃とした。

具体的には、表中の実施例１〜４は、離型材層１０の素材としてシリコンエマルジョンを、比較例１〜２は離型材層１０の素材としてタルク粉を、比較例３〜５は離型材層１０を設けなかったものである。

なお、これらの各実験では、シリコンエマルジョンとして、いずれもＦＺ−４６０（東レ・ダウコーニング（登録商標））を使用した。また、そのシリコンエマルジョンのコーティングの手法は、シリコンエマルジョンの素線１外面への塗布とした。

表中の「加工性」欄において、○印は、絶縁層３と被覆層５を簡単にしごくことができたもの、△印は、時間がかかるものの絶縁層３と被覆層５をしごくことができたもの、×印は、絶縁層３と被覆層５とが密着してしごくことができなかったものを示している。
また、表中の「柔軟性」欄において、○印は、柔軟性ありと判断されたもの、△印は、柔軟性が○印で示したものと比較して劣るものの、実用上問題ないものを示している。

また、「走液性」欄に示された数値は、基板取付け作業を行った後、ケーブルＣを解体して、樹脂がケーブルＣの中にどれだけ侵入しているかを、ケーブルＣの端部から測定した値である。

また、離型材層１０の素材として、シリコンエマルジョンを採用した場合、タルク粉を採用した場合、離型材層１０を設けない場合のそれぞれにおいて、素線１の外周に設ける絶縁層３の素材として、架橋ポリエチレンとフッ素樹脂とを比較する実験を行った。なお、離型材層１０を設けない場合についてのみ、追加の実験として、離型材層１０の素材をビニールとする実験を行った。

実施例１〜４で示すように、離型材層１０の素材としてシリコンエマルジョンを採用することにより、離型材層１０を設けない場合（比較例３〜５参照）と比較して、著しい走液性の改善が見られる。

なお、離型材層１０として、素線１の外面にタルク粉を塗布した場合（比較例１〜２参照）にも、離型材層１０を設けない場合（比較例３〜５参照）と比較して、ある程度の走液性の改善が見られるが、シリコンエマルジョンによる走液性の改善度合いは、このタルク粉による効果を著しく上回るものである。

また、比較例５で示すように、絶縁層３の素材をビニールとした場合、絶縁層３と被覆層５とが密着し、ケーブルＣをしごくことができないという問題が生じた。ケーブルＣをしごくことができないと、被覆層５の端面から接着剤を注入することができない。
この点、絶縁層３の素材を、架橋ポリエチレン又はフッ素樹脂とすることにより、ケーブルＣを容易にしごくことができ、良好な加工性が得られることがわかった。

なお、実施例１，２と実施例３，４との比較でわかるように、シースＳ押出時における真空引きを行った方が、相対的に走液長が短くなっている。すなわち、シースＳ押出時に真空引きを採用した方が、走液性の改善度合いが高くなる。
このとき、シース押出方式としては、例えば、圧式や半パイプ式等を採用することができるが、走液長を抑制する上では、圧式の方が好ましい。

また、絶縁層３の素材が架橋ポリエチレンの場合、常温での引張強さ１０〜２５ＭＰａ、硬度６０〜９０：ＨＤＡの物性のものが好適に使用できる。さらに、絶縁層３の素材がフッ素樹脂の場合、同じく引張強さ１５〜３５ＭＰａ、硬度６０〜９５：ＨＤＡの物性のものが好適に使用できる。

なお、仮に、シースＳの内側に前記充填物４を介在させる場合、離型材層１０と充填物４とは密着していることが好ましいが、この離型材層１０と充填物４との間に若干の隙間があってもよい。離型材層１０と充填物４との間に若干の隙間があっても、シリコンエマルジョンによる前記離型材層１０を設けることによって、走液長さが短く抑えられることが確認できた。これは、シリコンエマルジョンによる、樹脂等の粘性体をはじく作用によるものであると考えられる。

１ 素線
２ 導体
３ 絶縁層
４ 充填物
５ 被覆層
６ ケーブルブッシュ
７ 回路基板
８ 本体ケース
１０ 離型材層
Ｃ ケーブル
Ｓ シース

Claims (6)

1. 素線（１）の外周を被覆層（５）で覆った被覆電線の製造方法において、前記素線（１）の外周をシリコンエマルジョンでコーティングし、その後、さらにその外周を被覆層（５）で覆うことを特徴とする被覆電線の製造方法。
2. 前記素線（１）は、真空引きで前記被覆層（５）内に収容されることを特徴とする請求項１に記載の被覆電線の製造方法。
3. 前記素線（１）は、導体（２）の外周を架橋ポリエチレン又はフッ素樹脂からなる絶縁層（３）で覆ったものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の被覆電線の製造方法。
4. 素線（１）の外周を被覆層（５）で覆った被覆電線において、前記素線（１）と前記被覆層（５）との間に離型材層（１０）を設け、その離型材層（１０）は、前記素線（１）の外周をシリコンエマルジョンでコーティングすることにより形成されていることを特徴とする被覆電線。
5. 前記素線（１）は、導体（２）の外周を架橋ポリエチレン又はフッ素樹脂からなる絶縁層（３）で覆ったものであることを特徴とする請求項４に記載の被覆電線。
6. 請求項４又は５に記載の被覆電線を用い、その被覆電線の端部の前記被覆層（５）が除去されて内部の素線（１）が露出し、その露出した部分の前記素線（１）の前記絶縁層（３）が除去され、その絶縁層（３）が除去された部分の前記導体（２）と回路基板（７）の端子とが接続されており、
   前記被覆層（５）の前記回路基板（７）側の端面に接着剤が注入され、その回路基板（７）の端子部分、前記絶縁層（３）が除去された部分の前記導体（２）、及び、前記被覆層（５）の端面の前記接着剤を覆うようにバッファコート（９）が塗布されており、前記回路基板（７）の外周は本体ケース（８）で覆われてその本体ケース（８）内に樹脂が充填されていることを特徴とする回路基板付きケーブル。

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