JP4170037B2

JP4170037B2 - 極細絶縁電線

Info

Publication number: JP4170037B2
Application number: JP2002210143A
Authority: JP
Inventors: 智幸熊野
Original assignee: SWCC Showa Cable Systems Co Ltd
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: JP2004055302A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡等の医療用機器、ノート型パソコン等の電子機器、などに使用することのできる銅銀（Ｃｕ−Ａｇ）合金線を使用した極細絶縁電線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医療用機器の内視鏡などに使用されるリード線は、体内に挿入されることから、その直径ができるだけ小さく、強度が高いものが要求される。また、リード線は曲げて使用されることから、屈曲性が高く可撓性が良い撚線が要求されている。電子機器のノート型パソコンの蝶番部を通して使用される電線にも同様のことが言える。
【０００３】
従来、このような用途の電線としては、例えば、直径が０．０３ｍｍの純銅（Ｃｕ）或いは銅錫（Ｃｕ−Ｓｎ）合金からなる素線を７本撚り合わせた撚線の回りに、例えば、ＰＦＡ（四フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）などの樹脂を押し出して被覆した絶縁電線が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、このような構造の絶縁電線では、その外径は、せいぜい２５０μｍ程度にまで細径化するのが限度であった。
【０００５】
絶縁被膜を薄くするには、エナメル被覆線を使用するのが有効であると考えられる。
【０００６】
しかしながら、本発明者の研究実験の結果によれば、純銅或いは銅錫合金線を使用した撚線に絶縁被覆としてエナメル（絶縁ワニス）被覆を行った場合には、焼き付け時において撚線の空隙部分に泡が発生し、電気的特性に問題を生じることが分かった。また、外観的にも問題がある。
【０００７】
また、別法として、撚線に粉体を静電塗装することが考えられる。しかしながら、この場合には、粉体の粒径が３０μｍ以上であり、そのため被覆厚が１００μｍ程度となり、上記用途の電線としては径が大きくなり過ぎる。
【０００８】
そこで、本発明者は更に実験研究を行った結果、銅銀合金線を使用することにより、銅銀合金線からなる導体芯線の周りに樹脂を押し出して、薄肉にて、且つ、被覆偏肉を抑制して絶縁被覆層を形成し得ることを見出した。
【０００９】
本発明は、斯かる本発明者の新規な知見に基づきなされたものである。
【００１０】
本発明の目的は、銅銀合金線からなる導体芯線に樹脂を押し出し被覆することにより、従来の純銅或いは銅錫合金線材を用いた電線に比較して屈曲値、導電率、引張強度が高く、且つ、偏肉を抑制した薄肉の絶縁被覆層を有する極細絶縁電線を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る極細絶縁電線にて達成される。要約すれば、本発明は、３〜１５質量％の銀（Ａｇ）を含有し、残部が、銅（Ｃｕ）及び不可避的不純物からなる銅銀合金にて作製された導体芯線と、前記導体芯線の周りに樹脂を押し出し被覆して形成された絶縁被覆層と、を有し、
前記銅銀合金は、引張強度が１０００ＭＰａ以上で、且つ、導電率が７０％以上であり、
前記導体芯線は、直径が５０μｍ以下、１０μｍ以上の線材を複数本撚り合わせた撚線であり、
前記絶縁被覆層は、被覆厚が４０μｍ以下、１０μｍ以上であり、
前記極細絶縁電線の外径が２３０μｍ以下である、
ことを特徴とする極細絶縁電線である。
【００１４】
本発明の一実施態様によると、前記導体芯線は、前記銅銀合金を連続鋳造後、１回以上の熱処理の後、減面率９４％以上の冷間加工を施すことにより得られる線材である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る極細絶縁電線を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１８】
図１に、本発明に係る極細絶縁電線の一実施例を示す。本実施例によると、極細絶縁電線１は、銅銀（Ｃｕ−Ａｇ）合金からなる線材にて形成された導体芯線２Ａと、この導体芯線２Ａの周りに樹脂を押し出して被覆した被覆層３とを有する。導体芯線２Ａは、銅銀合金から形成された１本の線材２、即ち、単線にて構成することも可能であるが、図示するように、屈曲性を向上させるために、銅銀合金線を複数本、例えば、２本〜１９本、本実施例では７本撚り合わせた撚線にて構成するのが好ましい。
【００１９】
本発明の極細絶縁電線１は、外径（Ｄ）が２３０μｍ以下とされ、実際上、１００μｍ以上とされる。
【００２０】
本発明にて線材２を形成する銅銀合金は、３〜１５質量％の銀（Ａｇ）を含有し、残部が、銅（Ｃｕ）及び不可避的不純物からなる銅基合金とされる。銅銀合金は、引張強度が１０００ＭＰａ以上、且つ、導電率が７０％（ＩＡＣＳ）以上である。本発明にて使用する銅銀合金については、本特許出願人に係る特開２０００−１９９０４２号公報に詳しく説明されるので、本願明細書では、次に、簡単に説明する。
【００２１】
本発明にて、銅銀合金中の銀の含有率が３質量％未満であると、熱処理後に高い加工度で冷間加工を行っても強度が１０００ＭＰａ以下となり、詳しくは、後述するように、２０〜３０μｍ肉厚程度の樹脂絶縁被覆するときの引張り強度に耐えられない。又、１５質量％を超えると、導電率が７０％（ＩＡＣＳ）を下回る。さらに、１５質量％を超えると、加工性が低下し、高い加工度で冷間加工を行い極細線にまで伸線加工を行う際に何回もの焼鈍処理を必要とする。又、焼鈍を加えても、導電率が向上することはない。
【００２２】
従って、銅銀合金中の銀の含有率は、３〜１５質量％とされ、本発明の極細絶縁電線を作製する場合に特に最適な銀含有率は１０質量％である。
【００２３】
また、銅銀合金からなる線材、即ち、銅銀合金線２は、上述のように、撚線とされ、且つ、電線外径が２３０μｍ以下とされる極細絶縁電線１を提供するには、その仕上がりの最終直径が、５０μｍ以下とされる。実用上、本発明の銅銀合金線２は、伸線加工性が良好であり、１０μｍまで極細化しても断線が発生せず極細線径への加工が容易である。このような銅銀合金線は、上述のように、単線で使用することも可能ではあるが、屈曲性を向上させるために、複数本、例えば、７本程度を撚り合わせて撚線とするのが好ましい。本実施例では、詳しくは後述するように、極細絶縁電線の導体芯線２Ａは、直径３０μｍの銅銀合金線を７本撚り合わせて撚線２としたものであった。
【００２４】
上記銅銀合金線２は、銅銀合金を連続鋳造後、１回以上の熱処理の後、減面率９４％以上の冷間加工を施すことにより作製することができる。
【００２５】
つまり、銅銀合金を連続鋳造により得た鋳造ロッドに、析出相の析出のための熱処理を施し、その後、減面率９４％以上の高い加工度で冷間加工を加えることによって、銅（Ｃｕ）と銀（Ａｇ）の共晶相及び析出相が微細な繊維状組織をなし、高い加工度によってもたらされる十分な加工硬化との相乗効果により、高い強度を持つ銅銀合金線材を得ることができる。
【００２６】
また、本発明にて、樹脂被覆層３の樹脂としては、ＰＦＡ（四フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）が最も好適に使用できるが、その他、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体樹脂）などの樹脂も使用可能である。
【００２７】
樹脂被覆は、従来の、クロスヘッドを備えた押出機を使用して行う。つまり、上記導体芯線２Ａは、図２に示すように、口金１０２を備えたクロスヘッド１０１を通してセットする。また、導体芯線２Ａは、押出樹脂被覆時の線ぶれを抑制するために、所定の引張り力Ｐが加えられ、緊張状態で送給され、同時に、導体芯線２Ａの周りに樹脂が供給され、芯線２Ａの外周を被覆する。通常、導体芯線２Ａに加えられる引張り力Ｐは、導体芯線２Ａの破断荷重の２５〜４０％程度とされる。
【００２８】
絶縁被覆を肉厚均等に付けるためには、撚線を被覆材の中心に位置させることが必須である。そのために、撚線に張力を加え、押し出し被覆時の線ぶれを抑えて、クロスヘッドの中心に位置させることが行われている。従って、被覆の肉厚が薄くなればなるほど、撚線に加える張力は大きくし、線ぶれを抑える必要がある。
【００２９】
しかしながら、従来の純銅或いは銅錫合金線では、被覆の肉厚を薄くしようとしても、そのときに加えられる張力に耐えきれず断線してしまい、被覆の偏肉を抑制した薄肉絶縁被覆電線を製造することはできなかった。
【００３０】
本発明では、導体芯線として破断荷重の高い銅銀合金線を用いている。これにより、引張り力Ｐを従来より大幅に高く取ることができ、押出樹脂被覆時の線ぶれが抑制でき、被覆の偏肉が抑制できる。
【００３１】
樹脂被覆層３の厚さとしては、７０μｍ以下とされ、好ましくは、４０μｍ以下とされる。上述したように、被覆層３の肉厚が薄くなればなるほど、導体芯線２Ａに加える張力Ｐは大きくなる。従って、被覆層３の厚さは、実際的には、１０μｍ以上とされる。また、被覆層３の厚さが、７０μｍを超える場合には、導体芯線２Ａに加える張力Ｐは減少することができ、必ずしも導体芯線２Ａとして銅銀合金線を使用する必要がなくなる。また、このような被覆厚では、本発明が意図する極細絶縁電線１としては、電線の外径Ｄが大きくなり過ぎる。
【００３２】
次に、本発明の極細絶縁電線を実施例について更に詳しく説明する。
【００３３】
実施例１〜６
１０質量％の銀と、残部が銅と不可避的不純物とからなる銅銀合金を、外周が水冷ジャケットを設けた黒鉛鋳型を有する水平連続鋳造機によって連続鋳造して、直径８ｍｍの鋳造ロッドを得た。
【００３４】
次いで、この鋳造ロッドを、４５０℃の温度で、１０時間の析出熱処理後、９４％の減面率で冷間加工を施し、最終仕上げ直径３０μｍの線材とした。この線材の引張強度は１２７０ＭＰａであり、導電率は７３．９％（ＩＡＣＳ）であった。
【００３５】
この銅銀合金線２に錫めっきを施したものを７本撚り合わせて導体芯線２Ａを作製した。撚り方向はＳ（右）、撚りピッチは１．２±０．３ｍｍであった。導体芯線２Ａの外径は約０．０９ｍｍであった。
【００３６】
このようにして得た導体芯線２Ａを、図２に示す、口金１０２を備えたクロスヘッド１０１を通してセットした。導体芯線２Ａを引張り力Ｐ＝２．５Ｎにて緊張して送給しながら、被覆樹脂であるＰＦＡ（四フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）を芯線２Ａの外周に送給し、樹脂被覆層３を形成した。
【００３７】
実施例１、２は、目標樹脂被覆層３の厚さが２０μｍ、実施例３、４は、目標樹脂被覆層３の厚さが３０μｍ、実施例５、６は、目標樹脂被覆層３の厚さが６０μｍであった。
【００３８】
実施例１〜６の極細絶縁電線の試験結果を表１に示す。いずれの極細絶縁電線も、所期の特性を満足するものであった。
【００３９】
比較例１〜６
実施例１〜６の銅銀合金線の代わりに直径３０μｍの純銅線を使用した。この線材の引張強度は３４０ＭＰａであり、導電率は９６％（ＩＡＣＳ）であった。
【００４０】
この銅線に錫めっきを施したものを７本撚り合わせて導体芯線を作製した。撚り方向はＳ（右）、撚りピッチは１．２±０．３ｍｍであった。導体芯線の外径は約０．０９ｍｍであった。
【００４１】
このようにして得た導体芯線を、実施例１〜６と同じ押出機、及び、クロスヘッドを使用して、実施例１〜６と同様に、口金を備えたクロスヘッドを通してセットした。
【００４２】
実施例１〜６と同様に、導体芯線に２．５Ｎの引張り力を加えたところ、断線して樹脂押し出し被覆をすることができなかった。
【００４３】
そこで、導体芯線を０．７Ｎの引張り力にて緊張して送給しながら、被覆樹脂としてＰＦＡ（四フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）を使用し、芯線の外周に送給し、樹脂被覆層を形成した。比較例１、２は、目標樹脂被覆層の厚さが２０μｍ、比較例３、４は、目標樹脂被覆層の厚さが３０μｍ、比較例５、６は、目標樹脂被覆層の厚さが６０μｍであった。
【００４４】
樹脂押出条件は実施例１〜６と同様とした。
【００４５】
比較例１〜６の極細絶縁電線の試験結果を表２に示す。いずれも、３０μｍ程度の偏肉厚の差が生じており、本実施例の極細絶縁電線より劣るものであった。また、偏肉が生じた結果、芯線と絶縁層の間に隙間（ボイド）が生じている。
【００４６】
比較例７〜１２
実施例１〜６の銅銀合金線の代わりに直径３０μｍの銅錫合金線を使用した。この線材の引張強度は５１０ＭＰａであり、導電率は５９％（ＩＡＣＳ）であった。
【００４７】
この銅錫合金線に錫めっきを施したものを７本撚り合わせて導体芯線を作製した。撚り方向はＳ（右）、撚りピッチは１．２±０．３ｍｍであった。導体芯線の外径は約０．０９ｍｍであった。
【００４８】
このようにして得た導体芯線を、実施例１〜６と同じ押出機、及び、クロスヘッドを使用して、実施例１〜６と同様に、口金を備えたクロスヘッドを通してセットした。
【００４９】
実施例１〜６と同様に、導体芯線に２．５Ｎの引張り力を加えたところ、断線して樹脂押し出し被覆をすることができなかった。
【００５０】
そこで、導体芯線を１．０Ｎの引張り力にて緊張して送給しながら、被覆樹脂としてＰＦＡ（四フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）を使用し、芯線の外周に送給し、樹脂被覆層を形成した。比較例７、８は、目標樹脂被覆層の厚さが２０μｍ、比較例９、１０は、目標樹脂被覆層の厚さが３０μｍ、比較例１１、１２は、目標樹脂被覆層の厚さが６０μｍであった。
【００５１】
樹脂押出条件は実施例１〜６と同様とした。
【００５２】
比較例７〜１２の極細絶縁電線の試験結果を表３に示す。いずれも、本実施例の極細絶縁電線より劣るものであった。
【００５３】
【表１】

【００５４】
【表２】

【００５５】
【表３】

【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、３〜１５質量％の銀（Ａｇ）を含有し、残部が、銅（Ｃｕ）及び不可避的不純物からなる銅銀合金にて作製された導体芯線と、導体芯線の周りに樹脂を押し出し被覆して形成された絶縁被覆層と、を有し、銅銀合金は、引張強度が１０００ＭＰａ以上で、且つ、導電率が７０％以上であり、導体芯線は、直径が５０μｍ以下、１０μｍ以上の線材を複数本撚り合わせた撚線であり、絶縁被覆層は、被覆厚が４０μｍ以下、１０μｍ以上であり、極細絶縁電線の外径が２３０μｍ以下である、構成とされるので、従来の純銅或いは銅錫合金線材を用いた電線に比較して屈曲値、導電率、引張強度が高く、且つ、偏肉を抑制した薄肉の絶縁被覆層を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る極細絶縁電線の一実施例の斜視図である。
【図２】押出機に接続されたクロスヘッドの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１極細絶縁電線
２Ａ導体芯線
２銅銀合金線
３絶縁被覆層

Claims

３〜１５質量％の銀（Ａｇ）を含有し、残部が、銅（Ｃｕ）及び不可避的不純物からなる銅銀合金にて作製された導体芯線と、前記導体芯線の周りに樹脂を押し出し被覆して形成された絶縁被覆層と、を有し、
前記銅銀合金は、引張強度が１０００ＭＰａ以上で、且つ、導電率が７０％以上であり、
前記導体芯線は、直径が５０μｍ以下、１０μｍ以上の線材を複数本撚り合わせた撚線であり、
前記絶縁被覆層は、被覆厚が４０μｍ以下、１０μｍ以上であり、
前記極細絶縁電線の外径が２３０μｍ以下である、
ことを特徴とする極細絶縁電線。
前記導体芯線は、前記銅銀合金を連続鋳造後、１回以上の熱処理の後、減面率９４％以上の冷間加工を施すことにより得られる線材であることを特徴とする請求項１に記載の極細絶縁電線。