JP2014096262A - シールド付伸縮電線 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】10%以上の伸縮性を有する伸縮性導体部1とシールド部を少なくとも含むシールド付伸縮電線であって、該シールド部に、少なくとも1本以上の電気伝導体捲回糸2を含む。前記シールド部に、同一方向に捲回された2本以上の電気伝導体捲回糸を含み、前記同一方向に捲回された電気伝導体捲回糸の逆方向に、拘束糸として、絶縁繊維又は弾性繊維が編組されている。
【選択図】図1
Description
例えば、以下の特許文献1には、金属細線と導電性繊維を編んだ中空紐状のシールド材を用いることが記載されている。また、以下の特許文献2には、シールド素線の摩擦係数を小さくすることが記載されている。しかしながら、これらのケーブルはいずれも伸縮せず単に曲げやすいことを目指したものである。
しかしながら、繰り返し伸縮による寿命については、何ら記載されておらず、繰り返し伸縮させても断線しにくいシールドを付与する技術については、記載も示唆もない。
伸縮電線に施されたシールド部は、伸縮に伴い通常伸縮しない電線に比べて大きく変形するためシールド部が破断しやすく、伸縮を繰り返すと簡単に断線するという問題がある。
本発明のシールド付伸縮電線は、10%以上の伸縮性を有する伸縮性導体部とシールド部を少なくとも含むシールド付伸縮電線であって、該シールド部に、少なくとも1本以上の電気伝導体捲回糸を含むことを特徴とする前記シールド付伸縮電線である。
本明細書中、用語「伸縮性」とは、伸張後、弛緩することにより伸張回復率が50%以上であることを言う。例えば、10%伸縮可能とは、10%伸張した後に弛緩すると、5%伸張未満に戻ることをいう。
本発明においては、「導体部」は、10%以上伸縮可能であることが必要である。「導体部」が10%未満の伸縮性しかない場合は、本発明のシールド付き伸縮電線を得ることができない。
本発明者らは、シールド部に、銅線や銅箔を捲回してシールド性の付与を試みたが、伸縮性が低下するか又は繰り返し伸縮させるとシールド部が断線しやすいという問題に悩まされた。これを解決すべく鋭意研究し、実験を重ねた結果、驚くべきことに、シールド部に、電気伝導体捲回糸を用いることによって、繰り返し伸縮させても、シールド部が断線しないことを見出し、本発明に至ったものである。
拘束糸としては、公知の絶縁繊維も任意に用いることができ、例えば、マルチフィラメント、モノフィラメント、紡績糸であり、好ましくはマルチフィラメントを用いるもとができる。細く、柔らかく、拘束力が強く(高強度)、安価という観点からは、拘束糸として、ポリエステル繊維、ナイロン繊維が挙げられる。誘電率が低いという観点からは、拘束糸として、フッ素繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維が挙げられる。難燃性の観点からは、拘束糸として、塩化ビニル繊維、サラン繊維、ガラス繊維を挙げることができる。その他の拘束糸として、絹、レーヨン繊維、キュプラ繊維、コットン紡績糸を用いることもできる。しかし、これらに限定されるものではなく、拘束糸としては公知の絶縁繊維を任意に用いることができる。
さらに、電磁波吸収効果を高めるために、フェライトやカーボンなどの磁性吸収材料粉末を練りこんだポリエステルやナイロンなどの合成繊維を用いることもできる。同じく磁性吸収材料を弾性繊維に練りこんだものを用いることもできる。フィルム上の絶縁基板上に金属皮膜を有しているフィルム導体を用いることもできる。
外部被覆の編組する絶縁繊維の種類は特に限定されるものではなく、伸縮電線の用途や想定される使用条件に合わせて、公知の繊維から任意に選ぶことができる。
外部被覆として考慮すべき性能は、摩擦耐久性が挙げられ、使用する絶縁繊維としては、アラミド繊維、ポリスルホン繊維、フッ素繊維、高強力ポリエチレン繊維、ポリケトン繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維が好ましい。また、使用する絶縁繊維は、仕上げ加工により、柔軟性や耐摩擦性の向上を図ることもできる。さらに、難燃加工、撥水加工、撥油加工、防汚加工、抗菌加工、制菌加工、消臭加工など、公知の繊維の加工を施すことにより、実用時の取り扱い性を向上させることもできる。特に、繊維の表面にシリコーン樹脂等の平滑剤を付与すると、伸縮電線表面の摩擦係数をより低減できるので好ましい。
外部被覆として考慮すべき性能は、伸縮性、耐水性、耐老化性が挙げられ、これらの性能に優れる伸縮性樹脂としては、合成ゴム系弾性体が挙げられ、アクリル系ゴム、二トリル系ゴム、ブタジエン系ゴム、スチレン・ブタジエン系ゴム、クロロスルホン化ポリエチレン系ゴム、ウレタン系ゴム、エチレン・酢酸ビニル系ゴム、イソプレン系ゴム、エピクロルヒドリン系ゴム、多流化ゴム、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴム、エチレン・プロピレン系ゴム、クロロプレン系ゴム、ブチル系ゴムが好ましく、より好ましくは、伸縮性、耐水性に優れるブチル系ゴム、多流化ゴム、シリコーン系ゴムであり、さらに好ましくはシリコーン系ゴムである。
(1)伸縮性導体部の製法
本発明のシールド付伸縮電線(ケーブル)で用いる伸縮性導体線は、弾性体を芯部として、芯部を伸長した状態で電気伝導体をらせん状に1本又は複数本捲回させることにより得ることができる。伸縮しやすい導体線を得るため、芯部を30%以上伸長することが好ましい。さらに好ましくは50%以上、特に好ましくは100%以上である。
電気伝導体を捲回させる方法としては、例えば、所謂カバーリング装置により捲回する方法、製紐機等を用いて電気伝導体を芯部の外周に編組する方法や横巻き機を用いて導体線を捲回する方法が挙げられる。芯部と電気伝導体が連動して動くようにするため電気伝導体に適度な張力を掛けて捲回することが好ましい。
横巻き機を用いて弾性長繊維を伸張しながら、電気伝導体を捲回することもできる。1方向のみの捲回となり、残留トルクが残りやすいが、前記カバーリング方法記載の方法と同様にして、残留トルクを少なくすることができる。
シールド部は、例えば、以下に示す方法により製造することができる。
シールド部は、伸縮性導体線を伸長した状態で1本以上の電気伝導体捲回糸を捲回又は網組させることにより得ることができる。
電気伝導体捲回糸を捲回又は網組させる方法としては、例えば、所謂カバーリング装置により捲回する方法、製紐機等を用いて電気伝導体捲回糸を伸縮性導体線の外周に編組する方法や横巻き機を用いて電気伝導体捲回糸を捲回する方法が挙げられる。
尚、実施例では、以下の評価方法を用いた。
(1)伸縮性
100cmの伸縮電線の両末端をテンシロンの上下チャックに固定し、10N以下の荷重で、110cmになるまで引き伸ばした後、弛緩して長さを測定する。下記評価基準で区別し、10N以下の荷重で110cmまで引き伸ばすことができ、かつ弛緩後105cm未満に回復したものを10%以上の伸縮性があると判断した。
A:10N以下の荷重で150cmまで伸張させることができ、弛緩させると105cm未満に回復したもの。
B:10N以下の荷重で130cmまで伸張させることができるが弛緩しても105cm未満に回復したもの。
C:10N以下の荷重で110cmまで伸張させることができるが弛緩しても105cm未満に回復したもの。
D:10N以下の荷重で110cmまで伸張させることができるが弛緩しても105cm未満に回復しないもの。
E:10N以下の荷重で110cmまで伸張させることができないもの。
デマッチャー試験機((株)大栄科学精機製作所製)を用い、図3に示したように、チャック上部(5)及びチャック下部(6)を試料(7)の長さ20cmにセットする。チャック下部(6)の可動位置を試料の伸張時である28cmに設定し、室温で、引張り時伸張40%で200回/minで所定回伸縮を繰り返し、0−40%繰り返し伸張試験を行う。繰り返し伸張試験の前後でシールド部の電気抵抗を測定し、繰り返し伸張試験前後での電気抵抗の変化率(ΔR)を求める。
ΔR=100×(R2−R1)/R1
{式中、R1:試験前の電気抵抗、R2:試験後の電気抵抗}
電気抵抗の変化率(ΔR)が10%以上となった回数を求め、下記評価基準により、耐断線性を判定した。
A:100万回以上
B:10万回以上100万回未満
C:100回以上10万回未満
D:100回未満
ダブルカバリング機(カタオカテクノ社製、SP−400型)を用い、940dtex/72fのポリウレタン弾性長繊維(旭化成せんい株式会社製、商品名:ロイカ)を芯にして、伸長倍率3倍で伸長しながら、155dtexのナイロン仮撚糸を500T/mの下撚り(S撚り)及び332T/mの上撚り(Z撚り)で捲回し、940dtexポリウレタン弾性長繊維のダブルカバー糸を得た。得られたダブルカバー糸を用い、8本打ちの製紐機(株式会社国分社製)を用いて編組加工を行い、ポリウレタン弾性長繊維からなる直径1.8mmの略丸断面の組紐を得た。
得られた組紐を芯部にして、16本打ちの製紐機((有)桜井鉄工製)を用いて、芯部を2.0倍に伸長しながら、Z撚り方向に導体線として銅細線集合線((有)竜野電線社製2USTC、直径0.03mm×114本にポリエステル加工糸をカバーリングしたもの)4本と(230dtex)4本を1本交互に配置し、S撚り方向にポリエステル繊維(56dtex)を8本配置して編組加工を行い、伸縮性導体部を得た。
得られた導体部を再度芯にして16本打ちの製紐機に仕掛け、1.8倍に伸長しながら、エステル仮撚糸(300dtex*2本引き揃え)をZ撚り方向及びS撚り方向に各々8本ずつ配置して編組加工による中間層を形成した。
さらに、得られたシールド部を持つ導体部を再度、芯にして再度16本打ちの製紐機に仕掛け、1.8倍に伸長しながら、エステル仮撚糸(300dtex*2本引き揃え)をZ撚り方向及びS撚り方向に各々8本ずつ配置して編組加工による外部被覆を行い、4本の導体線を有するシールド付伸縮電線を得た。得られたシールド付伸縮電線の伸縮性と伸縮耐久性の評価結果を、以下の表1に示す。
ダブルカバリング機(カタオカテクノ社製、SP−400型)を用い、22dtex/2fのポリウレタン弾性長繊維(旭化成せんい株式会社製、商品名:ロイカ)を芯にして、伸長倍率3倍で伸長しながら、11dtexのナイロン仮撚糸を2200T/mの下撚り(S撚り)及び1800T/mの上撚り(Z撚り)で捲回し、ダブルカバー糸を得た。
シールド部形成時に、S撚り方向にこの22dtexポリウレタン弾性長繊維のダブルカバー糸を用いた以外は、実施例1と同様にして、シールド付伸縮電線を得た。得られたシールド付伸縮電線の伸縮性と伸縮耐久性の評価結果を以下の表1に示す。
中間層形成時に、実施例2の22dtexポリウレタン弾性長繊維のダブルカバー糸を用いた以外は、実施例1と同様にして、本願発明のシールド付伸縮電線を得た。得られたシールド付伸縮電線の伸縮性と伸縮耐久性の評価結果を以下の表1に示す。
中間層形成工程を除いた以外は、実施例1と同様にして、本願発明のシールド付伸縮電線を得た。得られたシールド付伸縮電線の伸縮性と伸縮耐久性の評価結果を以下の表1に示す。
シールド部形成時に、S撚り方向に銅箔糸((株)明清産業製 品名 IT2512)を用いた以外は、実施例1と同様にして、本願発明のシールド付伸縮電線を得た。得られたシールド付伸縮電線の伸縮性と伸縮耐久性の評価結果を以下の表1に示す。
シールド部形成時に、Z撚り方向にスズメッキ銅線(三洋電線製 品名TA、直径0.05mm×41本)を用いた以外は、実施例1と同様にして、シールド付伸縮電線を得た。得られたシールド付伸縮電線の伸縮性と伸縮耐久性の評価結果を以下の表1に示す。
シールド部形成時に、Z撚り方向、S撚り方向いずれにもスズメッキ銅線(三洋電線製 品名TA、直径0.05mm×41本)を用いた以外は、実施例1と同様にして、シールド付伸縮電線を得た。得られたシールド付伸縮電線の伸縮性と伸縮耐久性の評価結果を以下の表1に示す。
市販のロボットケーブル(倉茂電工株式会社製 品名KDF−SB(CM)0.2SQ×2P)を購入し、そのロボットケーブルの伸縮性と伸縮耐久性の評価結果を以下の表1に示す。
2 電気伝導体捲回糸
3 外部被覆
4 拘束糸
5 チャック上部
6 チャック下部
7 試料
8 伸張時の試料状態
Claims (8)
- 10%以上の伸縮性を有する伸縮性導体部とシールド部を少なくとも含むシールド付伸縮電線であって、該シールド部に、少なくとも1本以上の電気伝導体捲回糸を含むことを特徴とする前記シールド付伸縮電線。
- 前記シールド部に、同一方向に捲回された2本以上の電気伝導体捲回糸を含む、請求項1に記載のシールド付伸縮電線。
- 前記同一方向に捲回された電気伝導体捲回糸の逆方向に、拘束糸として、絶縁繊維又は弾性繊維が編組されている、請求項2に記載のシールド付伸縮電線。
- 前記シールド部に、金属皮膜を施された有機繊維をさらに含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のシールド付伸縮電線。
- 前記シールド部を2層以上含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載のシールド付伸縮電線。
- 前記伸縮性導体部と該シールド部の間に中間層として網組の絶縁繊維層をさらに含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載のシールド付伸縮電線。
- 前記伸縮性導体部の外周に、磁性吸収材をさらに含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載のシールド付伸縮電線。
- 前記シールド部の外周に、網組の絶縁繊維又は伸縮性樹脂層の外部被覆をさらに含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載のシールド付伸縮電線。
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