JP2014072123A

JP2014072123A - 電線及びその製造方法

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Publication number: JP2014072123A
Application number: JP2012219150A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Ogushi; 和弘大串; Satoshi Yoshinaga; 聡吉永
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2014-04-21
Anticipated expiration: 2032-10-01
Also published as: EP2713373A2; US20140090868A1; JP6207142B2; US9831011B2; EP2713373A3

Abstract

【課題】耐屈曲性と加工性の両立を極力図ることができる電線及びその製造方法を提供する。
【解決手段】電線１は、複数の素線３，３ａが密集配置された導体２と、導体２の外周を覆う絶縁被覆１０とを備えた電線１であって、絶縁被覆１０は、導体２の最外周位置に位置する素線３ａに面接触し、且つ、導体２の最外周位置より内周位置に位置する素線３との間では隙間を介して配置された。電線１の製造では、絶縁樹脂材は、成形押し出し時の粘度が少なくとも３．２３６×１０^２Ｐａ・ｓｅｃの流動性の低い樹脂材を使用し、絶縁樹脂材の押し出し圧力は、絶縁被覆１０が導体２の最外周位置に位置する素線３ａに面接触し、且つ、導体２の最外周位置より内周位置に位置する素線３との間では隙間を介して配置するように調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐屈曲性に優れた電線及びその製造方法に関する。

この種の従来例の電線として、特許文献１に開示されたものがある。この電線５０は、図８に示すように、複数の素線５１ａが撚られた導体５１と、この導体５１の外周を覆う絶縁被覆５２とから構成されている。導体５１と絶縁被覆５２の間には、隙間ｄが形成されている。絶縁被覆５２は、押し出し成形する際に、導体５１の外形より大きな内径となるよう成形される。つまり、絶縁被覆５２はチューブ押し出しで成形されている。

この従来例の電線５０によれば、電線５０を屈曲させると、導体５１と絶縁被覆５２間の摩擦力が小さいため、優れた耐屈曲性が得られる。

また、特許文献１には、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、導体５１と絶縁被覆５２の間の隙間ｄに複数の線状体５３を介在させた電線６０も提案されている。各線状体５３は、絶縁被覆５２の内面に点接触している。つまり、この絶縁被覆５２もチューブ押し出しで成形されている。

この他の従来例の電線６０でも、前記従来例のものと同様に優れた耐屈曲性が得られる。

特開２００４−２５３２２８号公報

しかしながら、前記各従来例の電線５０，６０では、導体５１と絶縁被覆５２との間に隙間ｄが介在するため、絶縁被覆５２が導体５１の素線５１ａ間に入り込むように成形されるもの（中実押し出し）と比較して、導体５１と絶縁被覆５２間の密着力が大きく低減する。そのため、絶縁被覆５２に大きな引っ張り力が作用する作業、具体的には、電線５０，６０の切断や皮剥き等の加工性が悪いという問題があった。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、耐屈曲性と加工性の両立を極力図ることができる電線及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、複数の素線が密集配置された導体と、前記導体の外周を覆う絶縁被覆とを備えた電線であって、前記絶縁被覆は、前記導体の最外周位置に位置する前記素線に面接触し、且つ、前記導体の最外周位置より内周位置に位置する前記素線との間では隙間を介して配置されたことを特徴とする電線である。

前記絶縁被覆は、縦弾性率が１１５０ＭＰａ以上であることが好ましい。

他の本発明は、導体の外周に溶融された絶縁樹脂材を押し出すことによって前記導体の外周に絶縁被覆を形成する電線の製造方法であって、前記絶縁樹脂材は、成形押し出し時の粘度が少なくとも３．２３６×１０^２Ｐａ・ｓｅｃの流動性の低い樹脂材を使用し、前記前記絶縁樹脂材の押し出し圧力は、前記絶縁被覆が前記導体の最外周位置に位置する前記素線に面接触し、且つ、前記導体の最外周位置より内周位置に位置する前記素線との間では隙間を介して配置するように調整したことを特徴とする電線の製造方法である。

本発明によれば、絶縁被覆は、導体の最外周位置より内周位置に位置する素線との間では隙間を介して配置されるので、最外周位置より内周位置の素線が絶縁被覆に拘束されることなく移動可能であるため、耐屈曲性が大きく低減せず良好な耐屈曲性が得られる。また、絶縁被覆は、導体の最外周位置に位置する素線の外周面に面接触するよう入り込むので、導体と絶縁被覆間の摩擦力が大きく増加するため、良好な加工性が得られる。以上より、耐屈曲性と加工性の両立を極力図ることができる。

本発明の一実施形態を示し、（ａ）は電線の斜視図、（ｂ）は電線の断面図である。本発明の一実施形態を示し、絶縁被覆の押し出し成形装置の要部断面図である。本発明の一実施形態を示し、各押し出し樹脂圧とこれによって成形された電線の密着力を示す図である。（ａ）はチューブ押し出し成形による電線の断面図、（ｂ）は中実押し出し成形による電線の断面図である。実施形態の電線と比較例の電線（チューブ押し出し成形による電線）との構成と、屈曲試験結果、密着力及び座屈荷重を示す図である。本発明の一実施形態を示し、（ａ）は屈曲試験の説明するための概略図、（ｂ）は密着力の測定概略図、（ｃ）は座屈荷重の測定概略図である。本発明の一実施形態を示し、（ａ）は絶縁被覆の縦弾性率と電線の座屈荷重の特性線図、（ｂ）は電線の各部位の物性値を示す図である。従来例を示し、電線の断面図である。他の従来例を示し、（ａ）は電線の断面図、（ｂ）は電線の斜視図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、電線１は、導体２と、導体２の外周を覆う絶縁被覆１０とを備えている。導体２は、複数の素線３，３ａが撚られて密集配置されている。素線３，３ａは、銅合金やアルミニュームの導電性金属より形成されている。

絶縁被覆１０は、図１（ｃ）に詳しく示すように、導体２の最外周位置に位置する素線３ａに面接触し、且つ、導体２の最外周位置より内周位置に位置する素線３との間では隙間ｄを介して配置されている。絶縁被覆１０の内面１０ａは、導体２の最外周位置の素線３ａに接触する位置では素線３ａの外周面に沿う円弧状に形成されている。

絶縁被覆１０は、ポリプロピレン（ＰＰ）材にて形成されている。絶縁被覆１０は、導体２の外周に押し出し成形によって形成される。

押し出し成形装置２０は、図２に示すように、導体２を通す導体挿通孔２１ａを有する芯金２１と、この芯金２１の先端側に装着される口金２２Ａとを備える。口金２２Ａは、芯金２１の導体挿通孔２１ａに開口し、樹脂塗布孔２２ａを有する。樹脂塗布孔２２ａは、出口に向かって傾斜するストレートな形状孔である。

絶縁被覆１０の絶縁樹脂材は、上記したようにポリプロピレン（ＰＰ）材である。ポリプロピレン材は、温度が２４０℃程度で、剪断速度が１２１６ｓｅｃ^−１、粘度が３．２３６×１０^２Ｐａ・ｓｅｃで押し出される。この粘度未満であれば、押し出し圧力に係わらず樹脂が素線３，３ａ間に入り込み、中実押し出し成形の絶縁被覆１０Ｂ（図４（ｂ）参照）となる。上記粘度より著しく高い値であれば、成形加工が困難となる。上記粘度（３．２３６×１０^２Ｐａ・ｓｅｃ）、若しくは、これより少し高い値の粘度であれば、押し出し樹脂圧によって図１（ａ）〜（ｃ）に示すような中実押し出し成形の絶縁被覆１０の成形が可能となる。

つまり、絶縁樹脂材の押し出し樹脂圧は、導体２の最外周位置に位置する素線３ａに面接触し、且つ、導体２の最外周位置より内周位置に位置する素線３との間では隙間ｄを介して配置されるように調整する。

具体的には、押し出し樹指圧を大きくした場合、又は中程度にした場合は、図４（ｂ）に示すように、素線３，３ａの隙間にも樹脂が入り込むような中実押し出し成形の電線１０Ｂとなった。押し出し樹指圧を小さくした場合は、図１（ｂ）に示すように、素線３，３ａの隙間には樹脂が入り込まないような中実押し出し成形の電線１（本実施形態）が可能となった。そして、押し出し樹指圧を可変して成形された電線１の密着力は、図３に示す値となった。図３に示すように、絶縁被覆１０が素線３，３ａの隙間が入り込む電線１０Ｂでは、導体２と絶縁被覆１０間の密着性が非常に高い。しかし、絶縁被覆１０が素線３，３ａの隙間に入り込まないが一部の素線３，３ａに面接触する電線１０でも、図４（ａ）に示すような従来例の電線１０Ａに較べて、導体２と絶縁被覆１０間の密着性が高くなる。

本実施形態の電線１は、絶縁被覆１０が導体２の最外周位置より内周位置に位置する素線３との間では隙間ｄを介して配置されるので、最外周位置より内周位置の素線３が絶縁被覆１０に拘束されることなく移動可能であるため、耐屈曲性が大きく低減せず良好な耐屈曲性が得られる。また、絶縁被覆１０が導体２の最外周位置に位置する素線３ａに面接触するので、導体２と絶縁被覆１０間の摩擦力が大きく増加するため、良好な加工性が得られる。以上より、耐屈曲性と加工性の両立を極力図ることができる。

図４（ａ）に示す従来例に相当する電線１０Ａと、図１（ｂ）に示す本実施形態の電線１について、屈曲試験、密着力の値及び座屈荷重の値を測定した。屈曲試験は、図６（ａ）に示すように、一対のマンドレル４０間に電線１，５０を挟持し、所定の荷重（４００ｇ）を作用させた電線１，５０に対し１８０度揺動を繰り返して電気抵抗が１０％上昇するまでの揺動回数を調べた。密着力は、図６（ｂ）に示すように、電線１，５０の一端側の絶縁被覆１０を固定し、電線１，５０の他端側の導体２，５１を引っ張った場合に、どの程度の引っ張り力（Ｎ）で導体２が絶縁被覆１０，５２より抜けるかを調べた。座屈荷重は、図６（ｃ）に示すように、電線１，５０の両端を共に回転不能に固定し、座屈荷重を調べた。

図５に示すように、密着力については、従来例に較べて非常に良好な結果が得られた。これは、絶縁被覆１０は、導体２の最外周位置に位置する素線３ａに面接触するので、導体２と絶縁被覆１０間の摩擦力が大きく増加するためである。従って、絶縁被覆１０に大きな引っ張り力が作用する作業（電線の切断や皮剥き等）の加工性が良い。具体的には、自動機による加工可能な密着力は、１０Ｎ（絶縁被覆１０の長さ：５０ｍｍ）であり、この値を大きく上回っている。屈曲試験では、従来例に較べて耐屈曲性が大きく低減せず良好な耐屈曲性が得られた。これは、絶縁被覆１０は、導体２の最外周位置より内周位置に位置する素線３との間では隙間ｄを介して配置されるので、最外周位置より内周位置の素線３が絶縁被覆１０に拘束されることなく移動可能であるためである。以上より、耐屈曲性と加工性の両立を極力図ることができる。

また、絶縁被覆１０は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）材より縦弾性率Ｅが高いポリプロピレン（ＰＰ）材である。ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）材は縦弾性率Ｅが４４２ＭＰａで、ポリプロピレン（ＰＰ）材は縦弾性率Ｅが１７７１ＭＰａのものを使用した。図５に示すように、下記する理由により従来例に較べて座屈荷重も向上した。座屈荷重は、標線間距離（Ｄ）が１５ｍｍで７Ｎ以上で３Ｎ以上が目標値である。実施形態の電線１は、図４に示すように、目標値を大きく上回る好結果が得られた。

図７（ａ）は、本実施形態の電線１（各部位の物性値は、図７（ｂ）に示す値）における絶縁被覆１０の縦弾性率Ｅと座屈荷重の特性線図である。図７（ａ）に示すデータ理論値による特性線は、座屈に関するオイラーの式Ｐ_ｋ＝π^２（ｎ・Ｅ・Ｉ／Ｌ^２）より導いたものであり、Ｐ_ｋは座屈荷重、Ｅは縦弾性係数、Ｉは断面二次モーメント、Ｌは座屈長さをそれぞれ表し、ｎは両端端末条件で決まる係数で両端固定ではｎ＝４になる。図７（ａ）より、理論値と実測値が概ね一致したことで、電線１の座屈荷重は、絶縁被覆１０の縦弾性率に大きく依存することが分かる。そして、絶縁被覆１０は、縦弾性率Ｅが１１５０ＭＰａ以上のものとすることにより、目標とする座屈荷重（標線間距離（Ｄ）が１５ｍｍで７Ｎ以上）を実現できる。

１電線
２導体
３，３ａ素線
１０絶縁被覆

Claims

複数の素線が密集配置された導体と、前記導体の外周を覆う絶縁被覆とを備えた電線であって、
前記絶縁被覆は、前記導体の最外周位置に位置する前記素線に面接触し、且つ、前記導体の最外周位置より内周位置に位置する前記素線との間では隙間を介して配置されたことを特徴とする電線。
請求項１記載の電線であって、
前記絶縁被覆は、縦弾性率が１１５０ＭＰａ以上であることを特徴とする電線。
導体の外周に溶融された絶縁樹脂材を押し出すことによって前記導体の外周に絶縁被覆を形成する電線の製造方法であって、
前記絶縁樹脂材は、成形押し出し時の粘度が少なくとも３．２３６×１０^２Ｐａ・ｓｅｃの流動性の低い樹脂材を使用し、
前記絶縁樹脂材の押し出し圧力は、前記絶縁被覆が前記導体の最外周位置に位置する前記素線に面接触し、且つ、前記導体の最外周位置より内周位置に位置する前記素線との間では隙間を介して配置するように調整されたことを特徴とする電線の製造方法。