JP2015138628A - 絶縁電線およびワイヤーハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】電線外径が１．１ｍｍ以下の細径の絶縁電線において、導体の破断強度を向上させた絶縁電線およびワイヤーハーネスを提供する。
【解決手段】導体２と導体２の外周に被覆された絶縁体層３とを有する絶縁電線１において、絶縁体層３を構成する材料のＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠して測定される曲げ弾性率が２．０ＧＰａ以上であり、絶縁体層３が導体２の外周面に接しており、ＩＳＯ６７２２に準拠して測定される導体２と絶縁体層３との間の密着力が３０Ｎ以上である。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両や機器の配線に用いられる、電線外径（直径φ）が１．１ｍｍ以下の絶縁電線およびこれを用いたワイヤーハーネスに関するものである。

自動車等の車両や機器の配線に用いられる絶縁電線は、配線スペースの削減や軽量化などを目的として、さらなる細径化が要求されている。絶縁電線が細径化されると導体の破断強度が低下するため、電線配策時などの引張負荷による断線防止の要請から、導体強度の向上が図られている。例えば特許文献１には、導体材料として合金を用いることが開示されている。また、特許文献２には、導体の外周にめっきを行って導体を高強度化する技術が開示されている。

特開２０１２−２８７２０７号公報 特開２０１２−５２１５０５号公報

導体材料の改良による導体強度の向上には限界があり、導体の破断強度を向上する新たな技術が望まれる。

本発明の解決しようとする課題は、電線外径が１．１ｍｍ以下の細径の絶縁電線において、導体の破断強度を向上させた絶縁電線およびワイヤーハーネスを提供することにある。

上記課題を解決するため本発明に係る絶縁電線は、導体と前記導体の外周に被覆された絶縁体層とを有する電線外径が１．１ｍｍ以下の絶縁電線において、前記絶縁体層を構成する材料のＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠して測定される曲げ弾性率が２．０ＧＰａ以上であり、前記絶縁体層が前記導体の外周面に接しており、ＩＳＯ６７２２に準拠して測定される前記導体と前記絶縁体層との間の密着力が３０Ｎ以上であることを要旨とするものである。

この場合、前記絶縁体層は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニルサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、変性ポリフェニレンエーテルから選択される１種または２種以上の樹脂を含有する材料により構成されていることが好ましい。

また、前記導体は、複数本の素線を撚り合わせて形成される撚線導体であることが好ましい。そしてこの場合、前記撚線導体は、導体中心に向かって圧縮成形されていない非圧縮成形体であることが好ましい。

そして、本発明に係るワイヤーハーネスは、上記いずれかの絶縁電線を含む電線束からなることを要旨とするものである。

本発明に係る絶縁電線によれば、導体の外周面に接する絶縁体層と導体との間の密着力が３０Ｎ以上であることから、絶縁電線に加わる大きい引張負荷に対しても、絶縁体層と導体との間が剥離することなく絶縁体層と導体の一体化が維持され、両者が協同して抵抗することができる。そして、絶縁体層を構成する材料の曲げ弾性率を２．０ＧＰａ以上とすることで、引張負荷に対し、導体破断強度を向上させることができる。

この場合、前記絶縁体層が、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニルサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、変性ポリフェニレンエーテルから選択される１種または２種以上の樹脂を含有する材料により構成されていると、絶縁体層を構成する材料の曲げ弾性率に優れる。

また、前記導体が複数本の素線を撚り合わせて形成される撚線導体であると、絶縁体層が導体により密着しやすくなり、絶縁体層と導体との間の密着力が向上する。そしてこの場合、撚線導体が導体中心に向かって圧縮成形されていない非圧縮成形体であると、絶縁体層が導体により密着しやすくなり、絶縁体層と導体との間の密着力が向上する。

本発明の一実施形態に係る絶縁電線の断面図であり、導体が非圧縮成形体であるもの（ａ）と、導体が圧縮成形体であるもの（ｂ）である。

以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る絶縁電線の断面図である。図１（ａ）は、導体が非圧縮成形体であるものであり、図１（ｂ）は、導体が圧縮成形体であるものである。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、本発明の一実施形態に係る絶縁電線１は、導体２と導体２の外周に被覆された絶縁体層３とを有する。本発明に係る絶縁電線は、細径電線であり、電線外径（直径）が１．１ｍｍ以下に形成されているものである。電線外径とは、導体２と導体２の外周に被覆された絶縁体層３とを合わせた絶縁電線１の外径である。

導体２は、銅あるいは銅合金を用いることが一般的であるが、特に限定されるものではなく、銅あるいは銅合金以外にも、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、マグネシウムなどを用いることができる。また、上記金属の素線の外周にめっき等により金属層を形成したものであってもよい。このような金属層の金属としては、ニッケル、スズなどが挙げられる。

導体２は、細径化の要請から、外径が０．７ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは０．６ｍｍ以下である。また、細径化の要請から、導体２は、断面積が０．３５ｍｍ^２以下であることが好ましい。より好ましくは０．２２ｍｍ^２以下である。導体２は、単線で構成されていてもよいし、図１（ａ）（ｂ）に示すように複数本の素線を撚り合わせてなる撚線で構成されていてもよい。導体２が撚線導体であると、より柔軟性に優れる。導体２が撚線導体である場合、撚線導体は、図１（ａ）に示すように、導体中心に向かって圧縮成形されていない非圧縮成形体であってもよいし、図１（ｂ）に示すように、導体中心に向かって圧縮成形されている圧縮成形体であってもよい。撚線導体が圧縮成形体であると、非圧縮成形体より細径にできる。

絶縁体層３は、曲げ弾性率が２．０ＧＰａ以上の材料により構成される。材料の曲げ弾性率は、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠して測定される。絶縁体層３を構成する材料の曲げ弾性率が２．０ＧＰａ以上であると、絶縁電線１の導体破断強度に優れ、電線外径（直径）が１．１ｍｍ以下の細径に形成された絶縁電線１の電線配策時などの引張負荷による断線を抑える効果に優れる。この効果により優れるなどの観点から、絶縁体層３を構成する材料の曲げ弾性率は、より好ましくは２．５ＧＰａ以上、さらに好ましくは３．０ＧＰａ以上である。一方、絶縁体層３を構成する材料の曲げ弾性率の上限値は、導体破断強度の観点から特に限定されるものではないが、導体２の外周に押出成形などの成形方法で成形しやすいなどの観点から、５．０ＧＰａ以下であることが好ましい。

絶縁体層３は、曲げ弾性率が比較的大きい樹脂を含有する材料により構成されていてもよいし、ガラス繊維等の補強材により強化された材料により構成されていてもよい。曲げ弾性率が比較的大きい樹脂としては、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニルサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、変性ポリフェニレンエーテルなどが挙げられる。絶縁体層３は、これらの樹脂の１種を含有する材料により構成されていてもよいし、これらの樹脂の２種以上を含有する材料により構成されていてもよい。絶縁体層３がこれらの樹脂の１種または２種以上を含有する材料により構成されていると、曲げ弾性率に優れる。

絶縁体層３を構成する材料には、上記の特性を損なわない範囲で、必要に応じて絶縁電線の絶縁体層に添加される一般的な添加剤を添加することができる。

絶縁体層３の厚さは、細径化の要請から、０．２５ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは０．２０ｍｍ以下である。一方、絶縁体層３の厚さの下限値は、細径化の要請の観点から特に制限されるものではないが、絶縁体層３の厚みを均一に成形しにくく、絶縁性能の低下のおそれなどの観点から、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。より好ましくは０．１５ｍｍ以上である。

絶縁体層３は、導体２の外周面に接するように形成される。そして、導体２の外周面に接する絶縁体層３と導体２との間の密着力を３０Ｎ以上に設定する。これにより、絶縁電線１に加わる大きい引張負荷に対しても、絶縁体層３と導体２との間が剥離することなく絶縁体層３と導体２の一体化が維持され、両者が協同して引張負荷に抵抗することができる。絶縁電線１に加わる大きい引張負荷に対しても絶縁体層３と導体２の一体化が維持されることで、絶縁電線１に加わる引張負荷に対し、絶縁体層３の優れた曲げ弾性率が効く。これにより、引張負荷に対し、導体破断強度を向上させることができる。

導体破断強度により優れるなどの観点から、絶縁体層３と導体２との間の密着力は、好ましくは３５Ｎ以上であり、より好ましくは４０Ｎ以上である。絶縁体層３と導体２との間の密着力は、ＩＳＯ６７２２に準拠して測定される。

絶縁体層３と導体２との間の密着力は、例えば絶縁体層３の成形条件を変更することにより、大きくすることができる。絶縁体層３は、絶縁体層３を構成する材料を導体の周囲に押出成形することで形成することができる。例えば絶縁体層３を構成する材料の温度を比較的低い温度に設定して、比較的硬い状態の材料をより高圧条件下で成形型に押し込むようにするとよい。また、導体２が撚線導体である場合には、絶縁体層３を構成する材料の温度を比較的高い温度に設定して、比較的軟らかい状態の材料を撚線導体の撚り目に入り込ませるようにするとよい。

また、導体２として撚線導体を用いると、単線導体と比べて導体２の表面凹凸が大きく、絶縁体層３が導体２により密着しやすくなり、絶縁体層３と導体２との間の密着力が向上する。この場合、撚線導体が導体中心に向かって圧縮成形されていない非圧縮成形体であると、圧縮成形体と比べて導体２の表面凹凸が大きく、絶縁体層３が導体２により密着しやすくなり、絶縁体層３と導体２との間の密着力が向上する。また、撚線導体の撚りピッチを小さくすると、導体２の表面凹凸がより大きくなり、絶縁体層３が導体２により密着しやすくなり、絶縁体層３と導体２との間の密着力が向上する。

そして、本発明に係るワイヤーハーネスは、本発明に係る絶縁電線を含む電線束からなる。

本発明に係る絶縁電線およびワイヤーハーネスは、自動車用、機器用、情報通信用、電力用、船舶用、航空機用等各種電線に利用することができるが、特に自動車用として好適に利用できる。また、本発明において、絶縁電線は、図１に示す単線以外に、特に図示しないが、フラット線、シールド線等の形態に形成してもよい。

以下、本発明を実施例によって説明する。

〔絶縁電線の作製〕
絶縁体層を構成する材料として表１に示す曲げ弾性率を有する材料を用い、表１に示す導体密着力（導体−絶縁体層間密着力）となるように押出成形条件を調整して、サイズ０．１３ｍｍ^２の導体（７本撚線導体、非圧縮成形体）の外周に厚さ０．２ｍｍの絶縁体層を成形して、電線外径が直径φ０．８５ｍｍの絶縁電線を得た。得られた絶縁電線について、導体密着力、導体破断強度の測定を行った。試験結果を表１に示す。

［使用材料］
材料１：ＰＥＥＫ １５１Ｇ（ポリエーテルエーテルケトン；Ｖｉｃｔｒｅｘ社製）
材料２：Ｕｌｔｅｍ １０００（ポリエーテルイミド；ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックス社製）
材料３：Ｔｏｒｉｏｎ ４２０３Ｌ（ポリアミドイミド；ソルベイスペシャリティポリマーズ社製）
材料４：ＤＵＲＡＮＥＸ ２００２（ポリブチレンテレフタレート；ウィンテックポリマーズ社製）
材料５：Ｒａｄｅｌ Ｒ−５８００（ポリフェニルサルホン；ソルベイスペシャリティポリマーズ社製）
材料６：Ｒａｄｅｌ Ａ−３００Ａ（ポリエーテルサルホン；ソルベイスペシャリティポリマーズ社製）
材料７：Ｕｄｅｌ Ｐ−１７００ＮＴ（ポリサルホン；ソルベイスペシャリティポリマーズ社製）
材料８：Ｘｙｒｏｎ ５００Ｈ（変性ポリフェニレンエーテル；旭化成社製）
材料９：Ｘｙｒｏｎ Ｘ２５１Ｖ（変性ポリフェニレンエーテル；旭化成社製）
材料１０：ノバテックＨＹ５４０（ポリエチレン；日本ポリエチ社製）
材料１１：ノバテックＦＹ６（ポリプロピレン；日本ポリプロ社製）
材料１２：ＴＰＸ ＲＴ３１（ポリメチルペンテン；三井化学社製）
材料１３：ＴＰＸ ＭＸ００４（ポリメチルペンテン；三井化学社製）
材料１４：Ｘｙｒｏｎ ＥＶ１０２（変性ポリフェニレンエーテル；旭化成社製）

（導体破断強度）
所定の長さの絶縁電線の両端末の絶縁体層を剥ぎ取り、露出した導体をチャックした状態で、引張試験機により引張試験を行った。導体が破断したときの負荷が４０Ｎ以上である場合を合格「○」とし、４０Ｎ未満である場合を不合格「×」とした。導体の破断は、導体を構成する素線が１本以上破断したか否かにより評価した。

比較例１〜５、７では、絶縁体層を構成する材料の曲げ弾性率が２．０ＧＰａ未満であり、絶縁体層による破断強度の向上効果が小さい。このため、導体破断強度の評価において不合格である。比較例６では、導体密着力が３０Ｎ未満であり、絶縁体層による破断強度の向上効果が小さい。このため、導体破断強度の評価において不合格である。これに対し、実施例によれば、絶縁体層を構成する材料の曲げ弾性率が２．０ＧＰａ以上であり、かつ、導体密着力が３０Ｎ以上であるため、電線外径が１．１ｍｍ以下の細径電線であっても、十分な導体破断強度を得ることができ、電線配策時などの引張負荷による断線を抑えることができる。そしてこれにより、ワイヤーハーネスの省スペース化に貢献できる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

１ 絶縁電線
２ 導体
３ 絶縁体層

Claims (5)

1. 導体と前記導体の外周に被覆された絶縁体層とを有する電線外径が１．１ｍｍ以下の絶縁電線において、
   前記絶縁体層を構成する材料のＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠して測定される曲げ弾性率が２．０ＧＰａ以上であり、
   前記絶縁体層が前記導体の外周面に接しており、ＩＳＯ６７２２に準拠して測定される前記導体と前記絶縁体層との間の密着力が３０Ｎ以上であることを特徴とする絶縁電線。
2. 前記絶縁体層が、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニルサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、変性ポリフェニレンエーテルから選択される１種または２種以上の樹脂を含有する材料により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の絶縁電線。
3. 前記導体が、複数本の素線を撚り合わせて形成される撚線導体であることを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁電線。
4. 前記撚線導体が、導体中心に向かって圧縮成形されていない非圧縮成形体であることを特徴とする請求項３に記載の絶縁電線。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の絶縁電線を含む電線束からなることを特徴とするワイヤーハーネス。

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