JP3649350B2

JP3649350B2 - High strength wire cord

Info

Publication number: JP3649350B2
Application number: JP09982495A
Authority: JP
Inventors: 裕嗣平畑
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2020-05-18
Also published as: JPH08273446A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はＯＡ関係機器、電子機器、オーディオ機器、イアホーンコード、電話コードおよび電熱線用コード等の用途に使用される電線コードに関する。さらに詳しくはこれらの用途に使用される細径で且つ高い破断強力を有する高強度電線コードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電線コードは使用される分野が広くまた使用状態も多様であるため、これに対応すべく従来より芯部を形成する素材の検討が行われてきた。近年のコードの細径化の要求により、芯部を形成する繊維として、高強度の芳香族ポリアミド繊維や芳香族ポリエステル繊維の使用が検討され、使用されている。例えば実開昭６０−６９４２０号公報では金属撚線をポリエステルやケブラー（芳香族ポリアミド繊維：デュポン社商標）等の繊維紐の上に横巻きした耐屈曲用電線を、また実開平２−１２１１３号公報ではアラミド繊維をテンションメンバーとし、この上に軟銅線を同心撚りして導体を形成し、該導体の上をさらに合成樹脂の絶縁体で被覆した細径電線を提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、各機器の機能はさらに複雑化しており、芯線のさらなる細径化に対する要求はさらに高まっている。この要求を満足するためには、芯線の径をさらに細くする必要があるが、従来と同一の素材を用いて、その径を細くした場合には、コードの強度が低下し、引っ張りなどの外力が加わった時に容易に破断、断線してしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解消するために創案されたものであり、その目的とするところは近年のさらなる細径化の要求に対応できる高強度電線コードを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、有機合成繊維を芯部とし、該芯部の上側に銅線を捲回して導体を形成し、さらに該導線の周りを熱可塑性樹脂で被覆してなる電線コードにおいて、芯部が、少なくとも４．０ＧＰａの引張強度を有しかつ単糸繊度が１．０デニールを越えているポリベンザゾール繊維で構成されていること、芯部のポリベンザゾール繊維の全繊度が３００デニール以下であること、電線コードのコード径が１ｍｍ以下でありかつ引張強度が３５００ｇ以上であること、及び電線コードがはんだ付け作業に用いられることを特徴とする高強度電線コードである。
【０００６】
従来使用されている芳香族ポリアミド繊維の引張強度は、約２．８ＧＰａである。本発明のポリベンザゾール繊維は少なくとも４．０ＧＰａの引張強度を有しており、この繊維を使用することにより、従来達成できなかった大幅な電線コードの細径化が可能となる。
【０００７】
本発明におけるポリベンザゾール繊維とは、ポリベンザゾールポリマーよりなる繊維をいい、ポリベンザゾール（ＰＢＺ）とは、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）ホモポリマー、ポリベンゾチアゾール（ＰＢＴ）ホモポリマー及びこれらＰＢＯ、ＰＢＴのランダム、シーケンシャルあるいはブロック共重合ポリマーをいう。ここでポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾール及びこれらのランダム、シーケンシャルあるいはブロック共重合ポリマーは、例えばWolfe らの「Liquid Crystalline Polymer Compositions , Process and Products 」米国特許第４７０３１０３号（１９８７年１０月２７日）、「 Liquid Crystalline Polymer Compositions , Process and Products 」米国特許第４５３３６９２号（１９８５年８月６日）、「 Liquid Crystalline Poly（２，６− Benzothiazole） Compositions , Process and Products 」米国特許第４５３３７２４号（１９８５年８月６日）、「 Liquid Crystalline Polymer Compositions , Process and Products」米国特許第４５３３６９３号（１９８５年８月６日）、Evers の「 Thermooxidatively Stable Articulated p−Benzobisoxazole and p −Benzobisthiazole Polymers」米国特許第４３５９５６７号（１９８２年１１月１６日）、 Tsai らの「 Method for Making Heterocyclic Block Copolymer」米国特許第４５７８４３２号（１９８６年３月２５日）などに記載されている。
【０００８】
ＰＢＺポリマーに含まれる構造単位としては、好ましくはライオトロピック液晶ポリマーから選択される。本発明で使用するＰＢＺポリマーは好ましくは本質的に下記構造式（ａ）−（ｈ）から選択されるモノマー単位からなり、さらに好ましくは本質的に構造式（ａ）−（ｃ）から選択されたモノマー単位からなる。
【０００９】
【化１】

【００１０】
【化２】

【００１１】
【化３】

【００１２】
【化４】

【００１３】
【化５】

【００１４】
【化６】

【００１５】
【化７】

【００１６】
【化８】

【００１７】
ＰＢＺポリマーのドープを形成するための好適な溶媒としては、クレゾールやそのポリマーを溶解し得る非酸化性の酸が含まれる。好適な酸溶媒の例としては、ポリリン酸、メタンスルホン酸及び高濃度の硫酸あるいはそれらの混合物が挙げられる。そのうちさらに好ましい溶媒はポリリン酸及びメタンスルホン酸であり、最も好ましい溶媒はポリリン酸である。
【００１８】
溶液のポリマー濃度は紡糸性や生産性の点から好ましくは少なくとも７重量％であり、さらに好ましくは、少なくとも１０重量％、最も好ましくは少なくとも１４重量％である。最大ポリマー濃度は、例えばポリマーの溶解性やドープ粘度といった実際上の取扱い性により限定される。それらの限界要因のために、ポリマー濃度は通常では２０重量％を越えることはない。
【００１９】
本発明に好適なＰＢＺポリマーやコポリマーあるいはドープは次のような公知の手法により合成される。例えば、Wolfe らの米国特許第４５３３６９３号（１９８５年８月６日）、 Sybert らの米国特許第４７７２６７８号（１９８８年９月２０日）、 Harris の米国特許第４８４７３５０号（１９８９年７月１１日）に記載される方法で合成される。ＰＢＺポリマーは、Gregory らの米国特許第５０８９５９１号（１９９２年２月１８日）によると、脱水性の酸溶媒中での比較的高温、高剪断条件下において高反応速度での高分子量化が可能である。
【００２０】
本発明において芯部を構成するポリベンザゾール繊維は、少なくとも４．０ＧＰａの引張強度を有し、さらに好ましくは少なくとも５．０ＧＰａの引張強度を有する。引張強度が上記値を満足しない場合には、電線コードの強度特性が十分でなく、十分な補強効果が得られない。
【００２１】
電線コードは用途に応じて一定以上の破断強度が要求される。例えばイヤホーン等の用途分野では電線コード径が１ｍｍ以下の場合、３５００ｇ以上の引張強度が必要とされており、芯部を構成する繊維の単位断面積当りの強度が高ければ、芯部補強材として用いられる繊維の全繊度が小さくなり、即ち、小さいコード径で十分な強度を有する電線コードを得ることができる。
【００２２】
本発明で使用するポリベンザゾール繊維の単糸繊度は、１．０デニールを越えるものを使用する。単糸繊度が１．０デニール以下のポリベンザゾール繊維では、１．０デニールを越える繊維を使用した場合に比べて、加工工程において単糸のほつれが生じやすく、取扱い時に不具合が発生することがある。
通常、単糸繊度の大きい繊維を使用すると、コードを機器側の端子にはんだ付けする時に、コードの中心位置から突出した繊維束の柔軟性が低下し、はんだ付け作業性が低下する場合が見られるが、ポリベンザゾール繊維は従来の芳香族ポリアミド繊維等に比べ極めて柔軟であり、はんだ付け時の作業性は問題にならないことが明らかになった。
【００２３】
本発明で使用する芯部のポリベンザゾール繊維の全繊度は、３００デニール以下である。通常、電線コードの補強として使用されている芳香族ポリアミド繊維の全繊度は４００デニールが主である。本発明のポリベンザゾール繊維は、芳香族ポリアミド繊維に比べ、４０〜１００％高い引張強度を有しているため、芯部の引張強度を一定として設計した場合には、その引張強度の増加に対応した芯部補強線の径の細径化が可能であり、即ち、電線コードの細径化が可能となる。
【００２５】
本発明のポリベンザゾール繊維は、従来の有機合成繊維にない、極めて高い引張強度を有し、この繊維を補強繊維として使用することにより、従来にない細径で且つ高強度の電線コードを作成することができる。
【００２６】
【実施例】
本発明を以下の実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制約されるものではない。また、本発明の評価に用いた各測定値は、下記の手法により求めた。
【００２７】
＜繊維の全繊度＞
全繊度は温度２０℃、湿度６５ＲＨ％で調整した後、ラップリールに試料繊維１０ｍを巻きとって重量を測定し、これを９０００ｍの重量に換算した。
【００２８】
＜繊維および導線の引張特性＞
ＪＩＳＬ−１０１３に準拠してオリエンテック（株）社製テンシロンにより、つかみ間隔２０ｃｍ、引張速度１００％／分、ｎ＝１０の測定を行い、算術平均値を求めた。
【００２９】
＜実施例１，２、比較例１，２＞
第１表に示した原糸特性を有するポリベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維および市販のパラアラミド繊維を芯部（補強繊維）に用い、該芯部の上にウレタン被覆した無酸素銅線束１４本を捲回して複合導線を形成した。次いで該複合導線にポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）被覆を施してイヤホーンコードを作成した。得られた各複合導線の破断強度、破断伸度、及びイヤホーンコードの直径等を評価した。評価結果を第１表に示した。
【００３０】
第１表より明らかなように、本発明のイヤホーンコード（実施例１）は、芯部の全繊度が同じ比較例２に比べ、極めて優れた強度特性を有しており、引っ張りなどの外力に対し極めて高い抵抗力を有している。また、実施例２より明らかなように、同等の強度レベルとなるようにイヤホーンコードを作成した場合には、そのコード径を著しく減少させることが可能であり、電線コードの細径化に大きく寄与することができる。
また比較例１の単糸繊度が０．８デニールのＰＢＯ繊維を使用した場合には、加工工程で単糸切れ発生によるほつれが生じやすく、本発明の実施例１のＰＢＯ繊維に比べ、加工特性に劣っていた。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【発明の効果】
本発明の電線コードは上記のように構成されているので、従来にない高強度を有しており、たとえ、芯線を細径化してもその強度は確保されており、しかも加工特性に優れたものである。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an electric wire cord used for applications such as OA-related equipment, electronic equipment, audio equipment, earphone cords, telephone cords, and heating wire cords. More specifically, the present invention relates to a high-strength electric wire cord having a small diameter and high breaking strength used for these applications.
[0002]
[Prior art]
Since the electric wire cord is used in a wide range of fields and used in various ways, a material for forming the core portion has been conventionally studied to cope with this. Due to recent demands for reducing the diameter of cords, the use of high-strength aromatic polyamide fibers or aromatic polyester fibers has been studied and used as the fibers forming the core. For example, in Japanese Utility Model Laid-Open No. 60-69420, a bending-resistant electric wire in which a metal stranded wire is laterally wound on a fiber string such as polyester or Kevlar (aromatic polyamide fiber: trade name of DuPont), or Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-12113 is disclosed. The gazette proposes a small-diameter electric wire in which an aramid fiber is used as a tension member, a copper wire is concentrically twisted thereon to form a conductor, and the conductor is further covered with a synthetic resin insulator.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, the function of each device has become more complicated, and the demand for further reducing the diameter of the core wire has further increased. In order to satisfy this requirement, it is necessary to further reduce the diameter of the core wire. However, if the diameter is reduced using the same material as before, the strength of the cord decreases, and external forces such as tension There is a problem that when the is added, it is easily broken or disconnected.
[0004]
The present invention was devised in order to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a high-strength electric wire cord capable of meeting the recent demand for further reduction in diameter.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention provides an electric wire cord in which an organic synthetic fiber is used as a core portion, a conductor is formed by winding a copper wire on the upper side of the core portion, and the conductor wire is covered with a thermoplastic resin. The portion is made of polybenzazole fiber having a tensile strength of at least 4.0 GPa and a single yarn fineness exceeding 1.0 denier, and the total fineness of the polybenzazole fiber in the core portion is 300 denier The high-strength electric wire cord is characterized in that the electric wire cord has a cord diameter of 1 mm or less and a tensile strength of 3500 g or more, and the electric wire cord is used for a soldering operation.
[0006]
A conventionally used aromatic polyamide fiber has a tensile strength of about 2.8 GPa. The polybenzazole fiber of the present invention has a tensile strength of at least 4.0 GPa, and by using this fiber, it is possible to greatly reduce the diameter of the electric wire cord that could not be achieved conventionally.
[0007]
The polybenzazole fiber in the present invention refers to a fiber made of a polybenzazole polymer, and the polybenzazole (PBZ) is a polybenzoxazole (PBO) homopolymer, a polybenzothiazole (PBT) homopolymer, and these PBOs, PBT random, sequential or block copolymer. Here, polybenzoxazole, polybenzothiazole and their random, sequential or block copolymer are disclosed in, for example, Wolfe et al. “Liquid Crystalline Polymer Compositions, Process and Products” US Pat. No. 4,703,103 (October 27, 1987), “Liquid Crystalline Polymer Compositions, Process and Products”, US Pat. No. 4,533,692 (August 6, 1985), “Liquid Crystalline Poly (2,6-Benzothiazole) Compositions, Process and Products”, US Pat. No. 4,533,724 (1985, 8) 6), “Liquid Crystalline Polymer Compositions, Process and Products” US Pat. No. 4,533,693 (August 6, 1985), Evers “Thermooxidatively Stable Articulated p-Benzobisoxazole and p-Benzobisthiazole Polymers” US Pat. No. 4,359,567 ( November 16, 1982) Tsai et al., "Method for Making Heterocyclic Block Copolymer" US Pat. No. 4578432 are described, for example, (March 25, 1986).
[0008]
The structural unit contained in the PBZ polymer is preferably selected from lyotropic liquid crystal polymers. The PBZ polymer used in the present invention preferably consists essentially of monomer units selected from the following structural formulas (a)-(h), more preferably selected from the structural formulas (a)-(c). Consisting of monomer units.
[0009]
[Chemical 1]

[0010]
[Chemical formula 2]

[0011]
[Chemical 3]

[0012]
[Formula 4]

[0013]
[Chemical formula 5]

[0014]
[Chemical 6]

[0015]
[Chemical 7]

[0016]
[Chemical 8]

[0017]
Suitable solvents for forming the PBZ polymer dope include cresol and a non-oxidizing acid capable of dissolving the polymer. Examples of suitable acid solvents include polyphosphoric acid, methanesulfonic acid and high concentrations of sulfuric acid or mixtures thereof. Among them, more preferred solvents are polyphosphoric acid and methanesulfonic acid, and the most preferred solvent is polyphosphoric acid.
[0018]
The polymer concentration of the solution is preferably at least 7% by weight from the viewpoint of spinnability and productivity, more preferably at least 10% by weight, and most preferably at least 14% by weight. The maximum polymer concentration is limited by practical handling properties such as polymer solubility and dope viscosity. Due to their limiting factors, the polymer concentration usually does not exceed 20% by weight.
[0019]
The PBZ polymer, copolymer or dope suitable for the present invention is synthesized by the following known method. For example, Wolfe et al., U.S. Pat. No. 4,533,693 (August 6, 1985), Sybert et al., U.S. Pat. No. 4,772,678 (September 20, 1988), Harris, U.S. Pat. No. 4,847,350 (July 11, 1989). ). PBZ polymers, according to Gregory et al., US Pat. No. 5,089,591 (February 18, 1992), can be polymerized at high reaction rates at relatively high temperatures and high shear in dehydrating acid solvents. It is.
[0020]
In the present invention, the polybenzazole fiber constituting the core portion has a tensile strength of at least 4.0 GPa, and more preferably has a tensile strength of at least 5.0 GPa. When the tensile strength does not satisfy the above value, the strength characteristics of the electric wire cord are not sufficient, and a sufficient reinforcing effect cannot be obtained.
[0021]
The electric wire cord is required to have a certain breaking strength depending on the application. For example, when the wire cord diameter is 1 mm or less in an application field such as an earphone, a tensile strength of 3500 g or more is required, and if the strength per unit cross-sectional area of the fibers constituting the core portion is high, the core portion reinforcing material The total fineness of the fibers used is reduced, that is, an electric wire cord having a sufficient strength can be obtained with a small cord diameter.
[0022]
The single yarn fineness of the polybenzazole fiber used in the present invention is more than 1.0 denier. In the case of polybenzazole fiber having a single yarn fineness of 1.0 denier or less, fraying of the single yarn is more likely to occur in the processing process than in the case of using fibers exceeding 1.0 denier, and problems may occur during handling. is there.
In general, when fibers with a large single yarn fineness are used, the flexibility of the fiber bundle protruding from the center position of the cord may be reduced when soldering the cord to the terminal on the equipment side, and soldering workability may be reduced. However, it has become clear that polybenzazole fibers are extremely flexible compared to conventional aromatic polyamide fibers and the like, and the workability during soldering does not become a problem.
[0023]
The total fineness of the polybenzazole fiber in the core used in the present invention is 300 denier or less. Usually, the total fineness of the aromatic polyamide fiber used for reinforcing the electric wire cord is mainly 400 denier. Since the polybenzazole fiber of the present invention has a tensile strength that is 40 to 100% higher than that of the aromatic polyamide fiber, when the tensile strength of the core is designed to be constant, the tensile strength is increased. The diameter of the corresponding core reinforcing wire can be reduced, that is, the wire cord can be reduced in diameter.
[0025]
The polybenzazole fiber of the present invention has an extremely high tensile strength not found in conventional organic synthetic fibers, and by using this fiber as a reinforcing fiber, an unprecedented small diameter and high strength electric wire cord is created. can do.
[0026]
【Example】
The present invention will be specifically described by the following examples, but the present invention is not limited to these examples. Moreover, each measured value used for evaluation of this invention was calculated | required with the following method.
[0027]
<Total fineness of fiber>
After adjusting the total fineness at a temperature of 20 ° C. and a humidity of 65 RH%, a sample fiber of 10 m was wound around a lap reel, the weight was measured, and this was converted to a weight of 9000 m.
[0028]
<Tensile properties of fibers and conductors>
In accordance with JIS L-1013, measurement was performed with a tensilon manufactured by Orientec Co., Ltd., with a grip interval of 20 cm, a tensile speed of 100% / min, and n = 10, and an arithmetic average value was obtained.
[0029]
<Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2>
Using 14 polybenzobisoxazole (PBO) fibers having the yarn properties shown in Table 1 and commercially available para-aramid fibers as cores (reinforcing fibers), 14 oxygen-free copper wire bundles coated with urethane on the cores The composite conductor was formed by winding. Next, the composite conducting wire was coated with polyvinyl chloride resin (PVC) to form an earphone cord. The breaking strength, the breaking elongation, the diameter of the earphone cord, etc. of each obtained composite conducting wire were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.
[0030]
As is clear from Table 1, the earphone cord of the present invention (Example 1) has extremely excellent strength characteristics as compared with Comparative Example 2 in which the total fineness of the core part is the same, and is resistant to external forces such as tension. It has extremely high resistance. Further, as is clear from Example 2, when the earphone cord is made so as to have an equivalent strength level, the cord diameter can be remarkably reduced, which greatly contributes to the reduction in the diameter of the wire cord. can do.
Further, when the PBO fiber having a single yarn fineness of 0.8 denier of Comparative Example 1 is used, fraying due to the occurrence of single yarn breakage is likely to occur in the processing step, and the processing characteristics compared to the PBO fiber of Example 1 of the present invention. It was inferior to.
[0031]
[Table 1]

[0032]
【The invention's effect】
Since the electric wire cord of the present invention is configured as described above, it has an unprecedented high strength, and even if the core wire is made thin, its strength is ensured and it has excellent processing characteristics. Is.

Claims

In an electric wire cord in which an organic synthetic fiber is used as a core, a conductor is formed by winding a copper wire on the upper side of the core, and the conductor is covered with a thermoplastic resin, the core has at least 4. It is composed of polybenzazole fiber having a tensile strength of 0 GPa and a single yarn fineness exceeding 1.0 denier, and the total fineness of the polybenzazole fiber in the core is 300 denier or less, A high-strength electric wire cord, wherein the cord diameter is 1 mm or less and the tensile strength is 3500 g or more, and the electric wire cord is used for a soldering operation.