JP2017182975A - 絶縁電線 - Google Patents

Abstract

【課題】繰り返し屈曲された際に低い電気抵抗を維持することができる絶縁電線を提供する。【解決手段】絶縁電線１は、導体２と、導体２を被覆する絶縁体３とを有している。導体２は、太さ１０００〜４０００ｄｔｅｘの樹脂線２１１と、樹脂線２１１の表面を覆う厚さ０．１〜４．０μｍの金属層２１２とを備えた複数の導電性繊維２１を有している。樹脂線２１１の太さは２０００〜４０００ｄｔｅｘであることが好ましい。金属層２１２の厚さは０．１〜２．０μｍであることが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁電線に関する。

例えば自動車等の車両の分野においては、車両の走行中等に絶縁電線の屈曲が繰り返されることがある。この種の絶縁電線の導体には、表面に金属めっき膜を有するアラミド繊維が用いられることがある（特許文献１）。

特開２０１４−８６３９０号公報

上述した絶縁電線の電気抵抗を低くするためには、金属めっき膜の厚さを厚くする必要がある。しかし、金属めっき膜の厚さが厚くなると、絶縁電線が繰り返し屈曲された際に、金属層が樹脂線から剥離しやすくなる。その結果、電気抵抗の増大を招くおそれがある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、繰り返し屈曲された際に低い電気抵抗を維持することができる絶縁電線を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、太さ１０００〜４０００ｄｔｅｘの樹脂線と、該樹脂線の表面を覆う厚さ０．１〜４．０μｍの金属層とを備えた複数の導電性繊維を有する導体と、
該導体を被覆する絶縁体とを有する、絶縁電線にある。

上記絶縁電線における上記導体は、上記樹脂線の太さ及び上記金属層の厚さが上記特定の範囲である上記導電性繊維を有している。上記導電性繊維は、上記金属層の厚さを上記特定の範囲とすることにより、上記絶縁電線が屈曲された際に上記金属層に加わるひずみを低減することができる。それ故、上記導電性繊維は、従来の導電性繊維に比べて、上記樹脂線からの上記金属層の剥離を低減することができる。

また、上記導電性繊維は、上記樹脂線の太さを上記特定の範囲とすることにより、低い電気抵抗を確保しつつ、上記金属層の厚さを薄くすることができる。

以上のように、上記絶縁電線は、上記金属層の剥離が起こりにくく、かつ、低い電気抵抗を確保することのできる上記導電性繊維を有している。それ故、上記絶縁電線は、繰り返し屈曲された際に低い電気抵抗を維持することができる。

実施例における、絶縁電線の要部を示す断面図である。 実験例における、屈曲試験の説明図である。

上記絶縁電線において、絶縁体としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、架橋ポリエチレン等の、絶縁電線用として公知の樹脂または樹脂組成物を採用することができる。

導体は、太さ１０００〜４０００ｄｔｅｘの樹脂線と、該樹脂線の表面を覆う厚さ０．１〜４．０μｍの金属層とを備えた複数の導電性繊維を有している。複数の導電性繊維は、単に束ねられていてもよいし、互いに撚り合わされていてもよい。

樹脂線としては、例えば、樹脂からなるモノフィラメントや、マルチフィラメントを採用することができる。樹脂線がマルチフィラメントである場合、金属層は、マルチフィラメントを構成する多数の単糸のうち最外周に配置されている単糸の表面に形成されていてもよいし、当該表面だけでなくその内側まで形成されていてもよい。

樹脂線の材質としては、例えば、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及びポリアリレート等のポリエステル系樹脂；ナイロン６、ナイロン６６、パラ系アラミド及びメタ系アラミド等のポリアミド系樹脂等を採用することができる。

樹脂線の太さは、１０００〜４０００ｄｔｅｘ以下とする。なお、樹脂線の太さを示す単位「ｄｔｅｘ」は、１００００ｍあたりの樹脂線の質量（ｇ）を意味する。

樹脂線の太さを１０００ｄｔｅｘ以上とすることにより、導電性繊維１本当たりの金属層の表面積を大きくすることができる。その結果、金属層の厚みを薄くしつつ、絶縁電線の電気抵抗を低くすることができる。樹脂線の太さが１０００ｄｔｅｘ未満の場合、絶縁電線に要求される水準の電気抵抗を確保するためには、金属層の厚みを上記特定の範囲よりも厚くする必要がある。しかしながら、この場合には、屈曲回数が増えるにつれて金属層の剥離が起こり易くなり、比較的早期に電気抵抗の増大を招くおそれがある。

絶縁電線の電気抵抗をより低くする観点からは、樹脂線の太さを１５００ｄｔｅｘ以上とすることが好ましく、１７００ｄｔｅｘ以上とすることがより好ましく、２０００ｄｔｅｘ以上とすることが更に好ましい。

一方、太さ４０００ｄｔｅｘを超える樹脂線は、入手することが困難である。また、この場合には、導体の径が太くなるおそれがあり、ひいては絶縁電線の細径化が困難となるおそれがある。従って、入手の容易性及び絶縁電線の細径化の観点から、樹脂線の太さを４０００ｄｔｅｘ以下とする。

樹脂線の表面は、厚さ０．１〜４．０μｍの金属層により覆われている。金属層の厚さを上記特定の範囲とすることにより、絶縁電線に要求される水準の電気抵抗を確保しつつ、繰り返し屈曲された際に、低い電気抵抗を維持することができる。

金属層の厚さが０．１μｍ未満の場合には、電気抵抗が過度に高くなるおそれがある。一方、金属層の厚さが４．０μｍを超える場合には、絶縁電線が屈曲された際に金属層に加わるひずみが大きくなりやすいため、屈曲回数が増大するにつれて、金属層の剥離が発生しやすくなる。その結果、比較的早期に電気抵抗の増大を招くおそれがある。

屈曲時に加わるひずみを低減し、金属層の剥離をより長期に亘って抑制する観点からは、金属層の厚さを３．０μｍ以下にすることが好ましく、２．５μｍ以下にすることがより好ましく、２．０μｍ以下にすることが更に好ましく、１．５μｍ以下にすることが更に好ましく、１．０μｍ以下にすることが特に好ましい。

金属層の形成には、例えば、めっき、蒸着及びスパッタ等の、金属膜を形成する方法として公知の手法を用いることができる。また、金属層の材質としては、例えば、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｐｔ（白金）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｎ（錫）及びＮｉ（ニッケル）等の単体金属、若しくはこれらの単体金属を含む合金を採用することができる。

導体の断面積は、例えば、０．１３〜０．５ｍｍ²とすることができる。この場合には、低い電気抵抗を確保しつつ、導体の細径化をより容易に行うことができる。上記絶縁電線における導体の断面積は、例えば、非接触式の寸法測定器を用いて測定した導体の直径から算出することができる。即ち、上記絶縁電線における導体の断面積は、導体の外接円の面積として算出することができる。

（実施例）
上記絶縁電線の実施例について、図を用いて説明する。図１に示すように、絶縁電線１は、導体２と、導体２を被覆する絶縁体３とを有している。導体２は、太さ１０００〜４０００ｄｔｅｘの樹脂線２１１と、樹脂線２１１の表面を覆う厚さ０．１〜４．０μｍの金属層２１２とを備えた複数の導電性繊維２１を有している。なお、図１においては、簡略化のため導電性繊維２１の本数を少なくして記載している。

導電性繊維２１における樹脂線２１１は、太さ２０００ｄｔｅｘのパラ系アラミドモノフィラメントである。また、金属層２１２は、銅から構成されており、１．０μｍの厚さを有している。金属層２１２は、例えば、樹脂線２１１の表面に銅めっきを施すことにより形成することができる。

本例の絶縁電線１は、樹脂線２１１の太さ及び金属層２１２の厚さが上記特定の範囲である導電性繊維２１から構成されている。そのため、絶縁電線１が屈曲された際に金属層２１２に加わるひずみを低減することができる。それ故、導電性繊維２１は、樹脂線２１１からの金属層２１２の剥離を低減することができる。

また、導電性繊維２１は、樹脂線２１１の太さが上記特定の範囲であることにより、低い電気抵抗を確保しつつ、金属層２１１の厚さを上記特定の範囲とすることができる。

以上の結果、絶縁電線１は、繰り返し屈曲された際に、低い電気抵抗を維持することができる。

（実験例）
本例は、導電性繊維２１の構成を変更した場合の絶縁電線１の耐屈曲性の評価及び電気抵抗の測定を行った例である。本例においては、表１に示す構成を有する導体２をポリエチレンからなる絶縁体３で被覆することにより、絶縁電線１（試験体Ｅ１〜Ｅ５、試験体Ｃ１及びＣ２）を作製した。なお、試験体Ｃ１及びＣ２における金属層２１２の厚みは、電気抵抗が試験体Ｅ１〜Ｅ５と同程度となるように設定した。

試験体Ｅ１〜Ｅ５及び試験体Ｃ１〜Ｃ２を用い、以下の方法により電気抵抗の測定及び耐屈曲性の評価を行った。

＜電気抵抗測定＞
直流抵抗測定器（横河メータ＆インスツルメンツ株式会社製、精密級ダブルブリッジ）を用い、各試験体の長さ１ｍあたりの電気抵抗（Ω／ｍ）を測定した。その結果、電気抵抗が５０００ｍΩ／ｍ以下の場合には、表１中の「電気抵抗」の欄に記号Ａを記載し、５０００ｍΩ／ｍを超えた場合には同欄に記号Ｂを記載した。

＜耐屈曲性評価＞
各試験体から長さ３００ｍｍの試験片Ｓを採取し、この試験片Ｓを用いて以下のようにして屈曲試験を行った。

まず、図３に示すように、試験片Ｓの一方の端部を回動アーム６１に固定するとともに、他端に質量５００ｇの錘６２を取り付けた。この状態で、試験片Ｓの長手方向中間部を一対の円柱状部材６３（６３ａ、６３ｂ）で挟みこんだ。次いで、回動アーム６１を回動させることにより、試験片Ｓの一端側が鉛直方向に対して９０°となるまで一方の円柱状部材６３ａに沿って試験片Ｓを屈曲させた。その後、回動アーム６１を逆方向に回動させ、試験片Ｓの一端側が鉛直方向に対して９０°となるまで他方の円柱状部材６３ｂに沿って試験片Ｓを屈曲させた後、回動アーム６１を中立位置まで戻した。以上のサイクルを１回としてカウントし、１回／ｓｅｃの周期で試験片Ｓの屈曲を繰り返した。

上記の試験において、一定の屈曲回数ごとに試験を中断し、試験片Ｓの電気抵抗を上記と同様の方法により測定した。そして、試験片Ｓの電気抵抗が５０００ｍΩ／ｍを超えた時点で試験を終了した。

試験終了までに行った屈曲回数の合計が１０００００回以上の場合には、特に優れた耐屈曲性を有し、屈曲回数が増大しても低い電気抵抗を容易に維持することができるとして、表１の「耐屈曲性評価」の欄に記号Ａ＋を記載した。また、屈曲回数の合計が１００００回以上１０００００回未満の場合には、良好な耐屈曲性を有し、繰り返し屈曲された際に低い電気抵抗を維持することができるとして同欄に記号Ａを記載した。一方、屈曲回数の合計が１００００回未満の場合には、耐屈曲性に劣り、繰り返し屈曲された際に低い電気抵抗を維持することができないと判断し、同欄に記号Ｂを記載した。

表１に示したように、試験体Ｅ１〜Ｅ５に使用した導電性繊維２１は、樹脂線２１１の太さ及び金属層２１２の厚さが上記特定の範囲内であった。そのため、これらの試験体は、繰り返し屈曲された際に、低い電気抵抗を維持することができた。また、これらの試験体のうち、試験体Ｅ３〜Ｅ５は、金属層２１２の厚さが０．１〜２．０μｍ以下であったため、試験体Ｅ１、Ｅ２より屈曲回数が増大した場合にも低い電気抵抗を維持することができた。

一方、試験体Ｃ１及びＣ２における金属層２１２の厚さは、試験体Ｅ１〜Ｅ５と同程度の電気抵抗を実現するために、上記特定の範囲よりも厚くなった。そのため、試験体Ｃ１及びＣ２においては、試験体Ｅ１〜Ｅ５よりも金属層２１２の剥離が起こり易くなった。その結果、試験体Ｃ１及びＣ２は、試験体Ｅ１〜Ｅ５よりも少ない屈曲回数で電気抵抗が増大した。

なお、本発明に係る絶縁電線１は、実施例及び実験例に示した態様に限定されるものではなく、その趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。

１ 絶縁電線
２ 導体
２１ 導電性繊維
２１１ 樹脂線
２１２ 金属層
３ 絶縁体

Claims (4)

1. 太さ１０００〜４０００ｄｔｅｘの樹脂線と、該樹脂線の表面を覆う厚さ０．１〜４．０μｍの金属層とを備えた複数の導電性繊維を有する導体と、
   該導体を被覆する絶縁体とを有する、絶縁電線。
2. 上記樹脂線の太さは２０００〜４０００ｄｔｅｘである、請求項１に記載の絶縁電線。
3. 上記金属層の厚さは０．１〜２．０μｍである、請求項１または２に記載の絶縁電線。
4. 上記導体の断面積は、０．１３〜０．５ｍｍ²である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の絶縁電線。

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