JP2017174559A - 絶縁電線および絶縁電線の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機繊維を導電化してなる導体においても金属層の密着性に優れる絶縁電線および絶縁電線の製造方法を提供する。【解決手段】樹脂製の単繊維からなる芯線１６の外周にスパッタ膜からなる内側金属層１８とめっき膜からなる外側金属層２０とを有する導体１２と、導体１２の外周に設けられた絶縁層１４と、を備える絶縁電線１０とする。絶縁電線１０は、樹脂製の単繊維からなる芯線１６の外周にスパッタ膜からなる内側金属層１８を形成した後、内側金属層１８の外周にめっき膜からなる外側金属層２０を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁電線および絶縁電線の製造方法に関し、さらに詳しくは、細径電線として好適な絶縁電線および絶縁電線の製造方法に関するものである。

従来より、金属撚線の外周に絶縁層を有する絶縁電線が知られている。例えば導体断面積０．１３ｍｍ^２程度の細径の絶縁電線は、引張強度が低いため、破断しやすい。また、コシが弱いため、コネクタに挿入する際に座屈しやすい。金属撚線は細い金属素線を撚り合わせたものからなり、屈曲性を良くする反面、強度・耐座屈の低下につながっている。そこで、例えば特許文献１では、有機繊維を導電化して導体として適用することで、屈曲性と強度・耐座屈の向上を改善する試みがなされている。

特開２０１４−１５００２２号公報

有機繊維の周囲に金属材料をめっきすると、有機材料と金属材料との間の密着力が低いため、めっきが剥がれやすい。一方、有機繊維の周囲にスパッタ処理をすると、有機材料と金属材料との間で異物を挟みやすく、外観が悪化する。

本発明の解決しようとする課題は、有機繊維を導電化してなる導体においても金属層の密着性に優れる絶縁電線および絶縁電線の製造方法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、樹脂製の単繊維からなる芯線の外周にスパッタ膜からなる内側金属層とめっき膜からなる外側金属層とを有する導体と、前記導体の外周に設けられた絶縁層と、を備えることを要旨とするものである。

前記スパッタ膜の厚みは、０．１０〜１．０μｍの範囲内であることが好ましい。前記めっき膜の厚みは、０．５０〜１．５μｍの範囲内であることが好ましい。前記芯線の外径は、０．５〜２．０ｍｍの範囲内であることが好ましい。前記芯線の破断強度は、５００ＭＰａ以上であることが好ましい。前記芯線は、ポリエチレンテレフタレートの単繊維からなることが好ましい。

そして、本発明に係る絶縁電線の製造方法は、樹脂製の単繊維からなる芯線の外周にスパッタ膜からなる内側金属層を形成する工程と、前記内側金属層の外周にめっき膜からなる外側金属層を形成する工程と、を有す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、スパッタ膜からなることで内側金属層と樹脂製の単繊維からなる芯線との密着性が優れるものとなる。この内側金属層が介在することにより、めっき膜からなる外側金属層と樹脂製の単繊維からなる芯線との密着性が優れるものとなる。

そして、スパッタ膜の厚みが０．１０〜１．０μｍの範囲内であることで、内側金属層と樹脂製の単繊維からなる芯線との密着性が特に優れるものとなり、また、生産性・コストにも優れるものとなる。そして、めっき膜の厚みが０．５０〜１．５μｍの範囲内であることで、十分な導電性を確保できるとともに、生産性・コストにも優れるものとなる。そして、芯線の外径が０．５〜２．０ｍｍの範囲内であることで、細径電線においても、優れた屈曲性、引張強度、耐座屈性を確保しやすい。そして、芯線の破断強度が５００ＭＰａ以上であることで、優れた引張強度を確保できる。そして、芯線がポリエチレンテレフタレートの単繊維からなることで、優れた屈曲性、引張強度、耐座屈性を確保しやすい。また、絶縁層の材料に、より耐熱性に優れる樹脂材料を用いることができる。

また、本発明に係る絶縁電線の製造方法によれば、樹脂製の単繊維からなる芯線の外周にスパッタ膜からなる内側金属層を形成したことで、内側金属層と樹脂製の単繊維からなる芯線との密着性が優れるものとなる。この内側金属層の外周にめっき膜からなる外側金属層を形成し、内側金属層を介在させることにより、めっき膜からなる外側金属層と樹脂製の単繊維からなる芯線との密着性が優れるものとなる。

本発明の一実施形態に係る絶縁電線の径方向断面図である。

次に、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る絶縁電線の径方向断面図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る絶縁電線１０は、導体１２と、導体１２の外周に設けられた絶縁層１４と、を備える。導体１２は、樹脂製の単繊維（モノフィラメント）からなる芯線１６と、芯線１６の外周に形成されたスパッタ膜からなる内側金属層１８と、内側金属層１８の外周に形成されためっき膜からなる外側金属層２０とを有する。絶縁電線１０において、内側金属層１８は芯線１６に接して配置されており、外側金属層２０は内側金属層１８に接して配置されている。導体１２の金属層は、内側金属層１８と外側金属層２０の２層から構成されている。絶縁層１４は、外側金属層２０に接して配置されている。

芯線１６は、樹脂製の単繊維からなるため、細径電線においても、優れた屈曲性、引張強度、耐座屈性を確保しやすい。その外径（直径）は特に限定されるものではないが、細径電線とすること、細径電線においても優れた屈曲性、引張強度、耐座屈性を確保しやすいなどから、外径０．５〜２．０ｍｍの範囲内とすればよい。より好ましくは、外径１.０〜２.０ｍｍの範囲内である。

芯線１６は、優れた引張強度を確保するなどの観点から、破断強度が５００ＭＰａ以上であることが好ましい。より好ましくは１０００ＭＰａ以上である。破断強度は、ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠して測定される。破断強度を向上させるには、例えば延伸加工するとよい。一方、優れた屈曲性を確保するなどの観点から、曲げ弾性率が２８００ＭＰａ以下であることが好ましい。より好ましくは２０００ＭＰａ以下である。

芯線１６を構成する単繊維の樹脂としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリイミド、ポリアセタールなどが挙げられる。ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などが挙げられる。ポリアミドとしては、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミドなどが挙げられる。ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−αオレフィン共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体などが挙げられる。これらは、１種単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、紡糸加工性や破断強度などの観点から、高密度ポリエチレンが好ましい。また、優れた屈曲性、引張強度、耐座屈性を確保しやすい、絶縁層１４の材料に、より耐熱性に優れる樹脂材料を用いることができるなどの観点から、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどが好ましい。

ポリオレフィンは、官能基を有していないものは金属との密着性に劣る傾向にある。このため、ポリオレフィンは、官能基を有するものであってもよい。これにより、金属との密着性が向上する。官能基としては、官能基としては、カルボン酸基、酸無水物基、アミノ基、アクリル基、メタクリル基、エポキシ基、オキサゾリン基、ヒドロキシル基、シラン基等が挙げられる。官能基は、カルボン酸基、酸無水物基、アミノ基、アクリル基、メタクリル基、エポキシ基およびオキサゾリン基から選択される１種又は２種以上が好ましい。さらに好ましくは、マレイン酸基、エポキシ基、アミノ基等である。

芯線１６を構成する単繊維の樹脂は、架橋樹脂であってもよいし、非架橋樹脂であってもよい。架橋樹脂であると、より耐熱性に優れるものとなる。架橋樹脂の架橋方法は、特に限定されるものではなく、シラン架橋、過酸化物架橋、電子線架橋などの架橋方法を用いることができる。

芯線１６を構成する単繊維の樹脂は、導電性樹脂であってもよいし、非導電性樹脂であってもよい。導電性樹脂は、ベース樹脂に導電性フィラーを配合したものなどから構成される。非導電性樹脂は、ベース樹脂に導電性フィラーが配合されていないものなどから構成される。本発明は、芯線１６を構成する単繊維の樹脂が導電性樹脂でなくてもめっき膜の密着性を高めるものである。

内側金属層１８は、スパッタ膜からなる。スパッタ膜としたことで、内側金属層１８は樹脂製の単繊維からなる芯線１６との密着性に優れるものとなる。そして、この内側金属層１８が介在することにより、めっき膜からなる外側金属層２０と樹脂製の単繊維からなる芯線１６との密着性が優れるものとなる。スパッタ法は、例えば真空中で金属イオンを樹脂製の単繊維からなる芯線１６に衝突させることで金属膜を形成する。この際、樹脂製の単繊維からなる芯線１６の表面が衝突によって荒れるので、金属の密着性が優れるものとなる。

内側金属層１８の厚みは、特に限定されるものではないが、ムラが少なく均一にスパッタ膜を形成して、めっき膜からなる外側金属層２０と樹脂製の単繊維からなる芯線１６との密着性をより優れたものにできるなどの観点から、０．１０μｍ以上であることが好ましい。より好ましくは０．１５μｍ以上、さらに好ましくは０．２０μｍ以上である。一方、生産性・コストに優れるなどの観点から、２．０μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは１．５μｍ以上、さらに好ましくは１．０μｍ以上である。

内側金属層１８の金属としては、導電性に優れるものであれば特に限定されるものではない。例えば、銅、アルミニウム、銀、ニッケル、金、銅やアルミニウム、銀をベースとした合金などが挙げられる。これらのうちでは、特に導電率が良く、比較的安価などの観点から、銅もしくは、銅にニッケルや鉄等の他の金属を含有させた銅合金が好ましい。

外側金属層２０は、めっき膜からなる。外側金属層２０は、樹脂製の単繊維からなる芯線１６の表面に内側金属層１８による導電性を持たせたことで、電気めっきにより形成することができる。めっき膜からなる外側金属層２０により、低コストで生産性よく、十分な導電性を確保できる。また、内側金属層１８のスパッタ膜に異物が挟まっても、めっき膜からなる外側金属層２０により異物を埋めることができるので、外観も良好になる。めっき膜の厚みは、特に限定されるものではないが、十分な導電性を確保しやすいなどの観点から、０．５μｍ以上であることが好ましい。より好ましくは０．７５μｍ以上である。一方、生産性・コストに優れるなどの観点から、１．５μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは１．０μｍ以下である。

外側金属層２０の金属としては、導電性に優れるものであれば特に限定されるものではない。例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金、および銅やアルミニウム、銀をベースとした合金などが挙げられる。これらのうちでは、導電率、コスト、延伸性、耐屈曲性などの観点から、銅、銀および銅や銀の合金が好ましい。外側金属層２０の金属は、内側金属層１８の金属と同種であってもよいし、異種であってもよい。より好ましくは同種である。同種とは、例えば外側金属層２０が銅で形成され、内側金属層１８も銅で形成されている関係などである。

絶縁層１４の材料は、特に限定されるものではない。電線被覆材として用いられる絶縁材料であればよい。例えば、エチレン、プロピレン等のオレフィンの単独重合体、エチレンとαオレフィンとの共重合体、オレフィンと（メタ）アクリル酸エステル、酢酸ビニル等との共重合体など、ハロゲン原子を有していないノンハロゲン系材料であっても良いし、塩化ビニル樹脂等のハロゲン系材料であっても良い。絶縁材料中には、樹脂成分の他に、各種添加剤が含有されていても良い。

絶縁電線１０は、本発明に係る製造方法により製造することができる。本発明に係る絶縁電線の製造方法は、樹脂製の単繊維からなる芯線１６の外周にスパッタ膜からなる内側金属層１８を形成する工程と、内側金属層１８の外周にめっき膜からなる外側金属層２０を形成する工程と、を有する。スパッタ膜は、スパッタ法により形成することができる。めっき膜は、電解めっきにより形成することができる。得られた導体１２の外周には、押出成形等の方法により絶縁層１４を形成する。以上により、絶縁電線１０が得られる。

以上の構成の絶縁電線１０によれば、スパッタ膜からなる内側金属層１８と樹脂製の単繊維からなる芯線１６との密着性が優れるものとなる。この内側金属層１８が介在することにより、めっき膜からなる外側金属層２０と樹脂製の単繊維からなる芯線１６との密着性が優れるものとなる。そして、芯線１６が樹脂製の単繊維からなるので、細径電線においても、優れた屈曲性、引張強度、耐座屈性を確保することができる。そして、芯線１６が単繊維であるため、導体１２と絶縁層１４との間に隙間がなくなり、導体１２と絶縁層１４との間の隙間から水を吸い上げなくなり、止水効果も高いものとなる。

また、本発明に係る絶縁電線の製造方法によれば、樹脂製の単繊維からなる芯線１６の外周にスパッタ膜からなる内側金属層１８を形成したことで、内側金属層１８と樹脂製の単繊維からなる芯線１６との密着性が優れるものとなる。この内側金属層１８の外周にめっき膜からなる外側金属層２０を形成し、内側金属層１８を介在させることにより、めっき膜からなる外側金属層２０と樹脂製の単繊維からなる芯線１６との密着性が優れるものとなる。

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は、実施例により限定されるものではない。

（実施例１〜５）
ＰＥＴ樹脂からなる単繊維（モノフィラメント、外径０．５μｍ）の外周に銅スパッタ膜を形成した後、その銅スパッタ膜の上に電解めっきにより銅めっき膜を形成した。以上により、導体を形成した。各膜の厚みは表１に記載する通りである。次いで、形成した導体の外周に押出被覆により塩化ビニル樹脂組成物を被覆して、絶縁電線を形成した。

（比較例１）
電解めっきを行わなかった以外は実施例と同様にして導体および絶縁電線を形成した。

（比較例２）
スパッタ膜を形成しないで電解めっきを行った以外は実施例と同様にして導体および絶縁電線を形成した。

（比較例３）
芯線として銅単線を用い、導体とした。スパッタ膜およびめっき膜を形成しなかった。次いで、実施例と同様にして絶縁電線を形成した。

芯線としてＰＥＴ樹脂からなる単繊維を用いたものについては、作製した導体を用いて金属層の密着性を評価した。また、各実施例、比較例について、作製した導体を用いて屈曲性・破断強度・外観を評価した。また、作製した絶縁電線を用いて座屈力を評価した。また、電気抵抗を測定した。

（密着性）
ＪＩＳ ８５０４のテープ引き剥がし試験により、ＰＥＴ樹脂からなる単繊維から金属層が剥離するか否かを評価した。金属層の剥離が観測された場合を劣る「×」、金属層の剥離が観測されなかった場合を優れる「○」とした。

（屈曲性）
マンドレル式１２０°両側折り曲げ屈曲試験において、曲げ半径ｒ＝８ｍｍ、繰返し速度１２０ｒｐｍにて１００往復屈曲させた。この際、断線が確認されなかった場合を良好「○」、断線が確認された場合を不良「×」とした。

（破断強度）
ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠して、汎用引張試験機にて測定した。

（座屈力）
絶縁電線の端末から１０ｍｍの位置で電線を保持し、一定の速さで（２００ｍｍ／ｍｉｎ）電線を平板に押し当て、電線が折れ曲がった時の荷重を測定して、その荷重を座屈力（Ｎ）とした。座屈力の試験は、電線をコネクタの端子に挿入する際に、絶縁電線の座屈の程度を評価する試験である。座屈力の数値が高い方が座屈し難いことを示す。この座屈力（Ｎ）が８（Ｎ）以上あれば、絶縁電線を実際にコネクタ端子に挿入する際に、良好な作業が行えると判断し、「○」（合格）とし、８（Ｎ）未満を「×」（不合格）として評価した。

（外観）
芯線としてＰＥＴ樹脂からなる単繊維を用いたものについて、得られた導体を目視にて評価したものであり、表面の平滑性が極めて優れており、問題なかったものを「○」（合格）、表面に異物による面荒れを生じていたものを「×」（不合格）として評価した。

比較例１は、樹脂製の単繊維からなる芯線の外周にスパッタ膜のみを形成した導体であり、外観に劣っている。比較例２は、樹脂製の単繊維からなる芯線の外周にめっき膜のみを形成した導体であり、金属層の密着性に劣っている。比較例３は、銅単線からなる導体であり、屈曲性に劣っている。これに対し、実施例は、樹脂製の単繊維からなる芯線の外周にスパッタ膜とめっき膜をこの順で有する導体であり、金属層の密着性に優れる。また、得られた絶縁電線は、屈曲性、破断強度、座屈力、外観を満足するものであった。

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。

上記実施形態では、スパッタ膜、めっき膜がそれぞれ１層ずつの構成が示されているが、スパッタ膜、めっき膜のいずれも２層以上であってもよい。

１０ 絶縁電線
１２ 導体
１４ 絶縁層
１６ 芯線
１８ 内側金属層
２０ 外側金属層

Claims (7)

1. 樹脂製の単繊維からなる芯線の外周にスパッタ膜からなる内側金属層とめっき膜からなる外側金属層とを有する導体と、前記導体の外周に設けられた絶縁層と、を備えることを特徴とする絶縁電線。
2. 前記スパッタ膜の厚みが、０．１０〜１．０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁電線。
3. 前記めっき膜の厚みが、０．５０〜１．５μｍの範囲内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. 前記芯線の外径が、０．５〜２．０ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の絶縁電線。
5. 前記芯線の破断強度が、５００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の絶縁電線。
6. 前記芯線が、ポリエチレンテレフタレートの単繊維からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の絶縁電線。
7. 樹脂製の単繊維からなる芯線の外周にスパッタ膜からなる内側金属層を形成する工程と、前記内側金属層の外周にめっき膜からなる外側金属層を形成する工程と、を有することを特徴とする絶縁電線の製造方法。

Images