JP2022080489A - 複合電線及び該複合電線の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気導電性に富み、可塑性が大きい複合電線を得る。【解決手段】中心の芯線２の周囲に導電層３が配置され、更に導電層３の周囲には絶縁被覆層４が設けられており、外径約５００ｍｍの複合電線とされている。芯線２は例えば４本の中線２ａ～２ｄを撚り合わせて成り、各中線２ａ～２ｄは例えば４８本のアラミド繊維から成る素線が撚り合わせられている。素線の直径は例えば１２μｍであり、芯線２の直径は約２００μｍである。導電層３として、１２本の例えば直径８０μｍの銅線３ａが、芯線２の周囲に螺旋状に密接して巻回され、銅線３ａの周囲は緊締により円形に整形されている。更に、この銅線３ａの周囲は、低融点金属であるスズ層３ｂにより数μｍの厚さで覆われている。【選択図】図１
Description
本発明は、細径で小型の圧着接続端子に好適に使用できる複合電線及び該複合電線の製造方法に関するものである。
近年、例えば各種の電気装置においては、使用される部品の軽量化、小型化が強く要望されている。信号配線についても、多数のセンサ等が使用されるにつれ、その本数も多くなり、配線同士を接続する電気コネクタの更なる小型化が必要となる。
この電気コネクタの小型化には、電気コネクタに使用する接続端子の小型化、電線の細径化を実現しなくてはならない。最近では、接続径が１ｍｍ以下の接続端子も使用され始め、直径が０．５ｍｍ程度の電線が要求されている。
そのために、電線は従来使用されていた銅線に代わって、細径化しても切断の虞れが少ない所謂繊維電線が用いられることがある。しかし、導体としての繊維電線自体は複数の素線から成り、可塑性に乏しく、ばらけ易く圧着接続端子への圧着の対応が難しい。
特許文献１は導電性を有する炭素繊維の上層に、下地金属層、更に単層又は複数層の金属層を形成した金属被覆炭素繊維電線である。この電線も細径化を図ることができるが、製法、構造が複雑となる。
このような技術的な背景から、簡便な構造で導電性、可塑性に富み、圧着接続端子への圧着が良好に適用できる電線が求められている。
本発明の目的は、上述の課題を解決し、芯線は電気導電性を有していないとしても、芯線を囲んで低溶融金属により接着された導電金属線が導体としての役割を果たし、導電性、可塑性等の所定の機能を有する複合電線及び該複合電線の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明に係る複合電線は、合成樹脂繊維から成る芯線と、該芯線の外周に設けた導電層とから成る複合電線において、前記導電層は、前記芯線に密接して沿わせた複数本の導電金属線と、該導電金属線の隣線同士を接着すると共に前記導電金属線の外表面を覆い、前記導電金属線よりも融点が低い低融点金属とから構成したことを特徴とする。
また、本発明に係る複合電線の製造方法は、合成樹脂繊維から成る芯線の外層に導電金属線から成る導電層を備えた複合電線において、前記芯線の表面に複数本の前記導電金属線を密接して沿わせる巻線工程と、前記導電金属線の外表面に前記導電金属線よりも融点の低い前記低融点金属をメッキすることにより、前記低融点金属によって前記導電金属線の隣線同士を接着して前記導電層を形成するメッキ工程とから成ることを特徴とする。
本発明に係る複合電線の製造方法は、合成樹脂繊維から成る芯線の外層に導電金属線から成る導電層を備えた複合電線において、前記芯線の表面に、周囲に前記導電金属線よりも融点の低い低融点金属をメッキした複数本の前記導電金属線を密接して沿わせる巻線工程と、前記導電金属線を該導電金属線の融点よりも低く、かつ前記低融点金属の融点よりも高い温度で加熱し、前記導電金属線の隣線同士を前記低融点金属を溶融して接着して前記導電層を形成する加熱工程とから成ることを特徴とする。
本発明に係る複合電線及び該複合電線の製造方法によれば、合成樹脂製の芯線の上層に、導電金属線から成る隣線同士を低溶融金属により溶着して接着した導電層を配置することにより、電気導電性に富み、可塑性が大きく、細径化が実現でき、圧着接続端子による良好な接続が可能であり、製造も容易である。
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例１に係る複合電線１の断面図である。芯線２の周囲に、銅線３ａとスズ層３ｂとから成る導電層３が配置され、更に導電層３の周囲には絶縁被覆層４が設けられており、全体として柔軟性を有している。
芯線２は例えば４本の中線２ａ～２ｄを撚り合わせて成り、各中線２ａ～２ｄは合成樹脂材、例えば４８本のアラミド繊維から成る高分子素線が撚り合わせて成る。これらの素線の直径は例えば１２μｍであり、芯線２の直径は約２００μｍである。なお、上述のアラミド繊維は、軽量、高強度、高柔軟性であり、電気導電性を有しない特性を有している。
導電層３は、融点が高い導電金属線、例えば銅線（Ｃｕ：融点１０８５℃）３ａと、この導電金属線の隣線同士を接着すると共に前記導電金属線の外表面を覆い、導電金属線よりも融点が低い金属である低融点金属、例えばスズ（Ｓｎ：融点２３２℃）層３ｂとから構成されている。
銅線３ａは例えば直径８０μｍであり、１２本の銅線（Ｃｕ：融点１０８５℃）３ａが、芯線１２の周囲に巻線機により螺旋状に密接して巻回されている。その周囲に低融点金属であるスズを溶融して溶着し、つまり銅線３ａにメッキしてスズ層３ｂとして銅線３ａの隣線同士が接着されている。なお、実施例において、低融点とは後述する加熱槽やメッキ槽において、低融点金属が溶融する温度を基準としている。
絶縁被覆層４は電気絶縁性を有する軟質の合成樹脂材から形成され、導電層３の上層を覆い、厚みは例えば５０μｍとされており、絶縁被覆層４を含めた複合電線１の直径は約５００μｍである。なお、絶縁被覆層４を形成することなく、芯線２と導電層３だけの複合電線１とすることもある。
この複合電線１の製造に際しては、図２、図３に示すように、芯線２の周囲に、導電層３として直径８０μｍの１２本の銅線３ａを巻線機による巻線工程により螺旋状に密接して巻回する。芯線２においても中線２ａ～２ｄは緩く螺旋状に撚られているが、銅線３ａの螺旋の角度は中線２ａ～２ｄよりも大きくされている。また、銅線３ａの螺旋の向きは、中線２ａ～２ｄの螺旋の向きと異なる方向とされ、銅線３ａが芯線２の隙間に喰い込まないように、これらの螺旋の方向は交叉させることが好ましい。なお、銅線３ａは芯線２の長手方向に沿わせて配列してもよいが、螺旋状に巻回したほうが堅牢となる。
このようにして、銅線３ａを周囲に沿わせた芯線２を、図４に示すダイス型などの整形装置５による整形工程により、図５に示すように銅線３ａを緊締して、表面を円形に整形する。
続いて、銅線３ａを巻回した芯線２を、低融点金属であるスズ（Ｓｎ）を溶融している図４に示すメッキ槽６内に繰り入れながら浸漬する。メッキ槽６内において、溶融したスズが、銅線３ａの表面を数μｍの厚みで覆うと共に、隣接する銅線３ａ間に入り込み、銅線３ａの外表面にスズ層３ｂを形成する。このメッキ工程により、図６に示すように、銅線３ａ、スズ層３ｂによる導電層３が形成され、導電層３は芯線２の周囲を隙間なく覆うことになる。
なお、前述のように、図６で示す状態の芯線２、導電層３を本発明の複合電線１とすることもできる。
更に、図４に示すように、この導電層３付きの芯線２を被覆成型機７中を通過させ、この被覆工程により導電層３の周囲を合成樹脂材から成る絶縁被覆層４をコーティングして、図１に示す複合電線１が得られる。
上述の整形工程、メッキ工程、被覆工程は同じ製造ライン上で連続して実施してもよいし、各工程の終了後に、一旦、リールで巻き取ってから、別の工程を実施してもよい。
なお、実施例１においては、整形装置５による銅線３ａの整形工程を経て、複合電線１を製造したが、この整形工程を省略し、図２に示す断面図の状態からメッキ工程、被覆工程を経て製造してもよい。この場合には、図７に示すような複合電線１が得られる。
図８は実施例２に係る複合電線１１の断面図である。複合電線１１の中心には、実施例１と同様な芯線１２が設けられ、芯線１２の周囲に整形された導電層１３が配置され、更に導電層１３の上層に絶縁被覆層１４が設けられている。
この複合電線１１の製造に際しては、表面に数μｍの厚みでメッキされたスズ層１３ｂが施された銅線１３ａを使用する。図９に示すように、実施例１と同様に既設の芯線１２の周囲に、巻線工程においてメッキ付の銅線１３ａを螺旋状に密接して巻回する。
次に、図１０に示す整形装置５による整形工程によって、図１１に示すように、メッキ付の銅線１３ａを緊締して円形に整形する。このようにして、メッキ付の銅線１３ａを周囲に配した芯線１２を、図１９で示す加熱槽８に送り加熱する。この加熱工程での加熱槽８内の温度は、芯線１２を損傷しない温度で、銅線１３ａの融点より低く、かつ低融点金属から成るスズ層１３ｂを溶融する温度以上であればよい。例えば、２５０～３００℃程度でスズ層１３ｂは溶融して、溶融したスズ層１３ｂは銅線１３ａの表面に残留すると共に、図１２に示すように毛細現象により隣接する銅線１３ａ間に入り込み、銅線１３ａ同士を接着する。
この加熱工程により、スズ層１３ｂにより隣線同士が接着された銅線１３ａが、芯線１２の周囲を隙間なく覆い、銅線１３ａとスズ層１３ｂによる導電層１３を形成する。なお、整形工程と加熱工程とは逆の順序であってもよい。また、実施例２においても、図１３で示す状態の芯線１２、導電層１３を本発明の複合電線１１とすることもできる。
更に、導電層１３の上層を絶縁被覆層１４により覆うために、図１０に示す被覆成型機７による被覆工程を経て、合成樹脂材により導電層１３上に絶縁被覆層１４をコーティングする。
また、実施例２においても、整形工程を省略することもでき、この場合は図１３示すような複合電線１１となる。
このように、実施例１、２で製造された複合電線１、１１の導電層３、１３は、スズ層３ｂ、１３ｂと隣線同士をスズで接着した銅線３ａ、１３ａとにより構成されているので、芯線２、１２の周囲を完全に覆っている。従って、圧着接続端子への圧着のために絶縁被覆層４、１４を剥離しても、芯線２、１２、銅線３ａ、１３ａばらけることがない。また、銅線３ａ、１３ａによる良好な可塑性を有するので、圧着接続端子の圧着片によって良好に加締めることができる。
なお、導電層３、１３では銅線３ａ、１３ａの代りに、アルミニウム線などの導電金属線の使用も可能である。また、銅線３ａ、１３ａ同士を接着した低融点金属であるスズの代りに、同様に低溶融金属である例えばスズ－亜鉛合金から成るハンダ（例えば、融点１８０～２２０℃）を用いてもよい。
１、１１ 複合電線
２、１２ 芯線
２ａ～２ｄ、１２ａ～１２ｄ 中線
３、１３ 導電層
３ａ、１３ａ 銅線
３ｂ、１３ｂ スズ層
４、１４ 絶縁被覆層
５ 整形装置
６ メッキ槽
７ 被覆成型機
８ 加熱槽
２、１２ 芯線
２ａ～２ｄ、１２ａ～１２ｄ 中線
３、１３ 導電層
３ａ、１３ａ 銅線
３ｂ、１３ｂ スズ層
４、１４ 絶縁被覆層
５ 整形装置
６ メッキ槽
７ 被覆成型機
８ 加熱槽
上記目的を達成するための本発明に係る複合電線は、合成樹脂繊維から成る芯線と、該芯線の周囲に設けた導電層とから成る複合電線において、前記導電層は、複数本の導電金属線と、該導電金属線の隣線同士を接着すると共に前記導電金属線の外表面を覆う前記導電金属線よりも融点が低い低融点金属とから成り、全ての前記導電金属線は前記芯線の表面に沿って直接又は前記低融点金属を介して密接しており、前記導電層は前記芯線の周囲を隙間なく覆っていることを特徴とする。
また、本発明に係る複合電線の製造方法は、合成樹脂繊維から成る芯線の周囲に導電層を設けた複合電線の製造方法において、前記芯線の表面に複数本の導電金属線の全てを密接して沿わせる巻線工程と、巻線した前記導電金属線を、溶融している低融点金属中に浸漬することにより、外表面に前記低融点金属をメッキし、前記低融点金属によって前記導電金属線の隣線同士を接着し、前記導電層が前記芯線の周囲を隙間なく覆うようにするメッキ工程と、から成ることを特徴とする。
本発明に係る複合電線の製造方法は、合成樹脂繊維から成る芯線の周囲に導電層を設けた複合電線の製造方法において、前記芯線の表面に、融点の低い低融点金属をメッキした複数本の導電金属線の全てを密接して沿わせる巻線工程と、前記導電金属線を、前記導電金属線の融点よりも低く、かつ前記低融点金属の融点よりも高い温度で加熱し、前記導電金属線の隣線同士を前記低融点金属を溶融して接着し、前記導電層が前記芯線の周囲を隙間なく覆うようにする加熱工程と、から成ることを特徴とする。
Claims (11)
- 合成樹脂繊維から成る芯線と、該芯線の外周に設けた導電層とから成る複合電線において、
前記導電層は、前記芯線に密接して沿わせた複数本の導電金属線と、該導電金属線の隣線同士を接着すると共に前記導電金属線の外表面を覆い、前記導電金属線よりも融点が低い低融点金属とから構成したことを特徴とする複合電線。 - 前記導電金属線は前記芯線に対し、螺旋状に巻回したことを特徴とする請求項１に記載の複合電線。
- 前記導電層は外周を円形に整形したことを特徴とする請求項１又は２に記載の複合電線。
- 前記導電金属線は銅線とし、前記低融点金属はスズとしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の複合電線。
- 前記導電層を合成樹脂材から成る絶縁被覆層で覆ったことを特徴とする請求項１に記載の複合電線。
- 前記芯線は、複数の合成樹脂繊維素線を撚り合わせて中線とし、これら複数本の中線を更に撚り合わせて形成したことを特徴とする請求項１に記載の複合電線。
- 合成樹脂繊維から成る芯線の外層に導電金属線から成る導電層を備えた複合電線において、
前記芯線の表面に複数本の前記導電金属線を密接して沿わせる巻線工程と、
前記導電金属線の外表面に前記導電金属線よりも融点の低い前記低融点金属をメッキすることにより、前記低融点金属によって前記導電金属線の隣線同士を接着して前記導電層を形成するメッキ工程とから成ることを特徴とする複合電線の製造方法。 - 合成樹脂繊維から成る芯線の外層に導電金属線から成る導電層を備えた複合電線において、
前記芯線の表面に、周囲に前記導電金属線よりも融点の低い低融点金属をメッキした複数本の前記導電金属線を密接して沿わせる巻線工程と、
前記導電金属線を該導電金属線の融点よりも低く、かつ前記低融点金属の融点よりも高い温度で加熱し、前記導電金属線の隣線同士を前記低融点金属を溶融して接着し、前記導電層を形成する加熱工程とから成ることを特徴とする複合電線の製造方法。 - 前記巻線工程において、前記導電金属線は前記芯線に対して螺旋状に巻回することを特徴とする請求項７又は８に記載の複合電線の製造方法。
- 前記巻線工程の後に、前記導電金属線を緊締して円形に整形する整形工程を備えたことを特徴とする請求項７又は８に記載の複合電線の製造方法。
- 前記導電層の形成後に、前記導電層の表面に合成樹脂材から成る絶縁被覆層をコーティングする被覆工程を有することを特徴とする請求項７又は８に記載の複合電線の製造方法。
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