JP5503425B2 - シールド電線及びシールド電線の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、主として、長手方向に複数枚の金属箔テープが配置されたシールド電線に関する。

従来から、心線（線材、コア線）と、金属箔テープ（シールド箔テープ）と、絶縁被覆と、から構成されるシールド電線が知られている。心線は、例えば被覆付き電線を撚り合わせたもの等で構成される。金属箔テープはこの心線の外側に配置され、例えば銅箔及びアルミ箔等で構成される。絶縁被覆はこの金属箔テープの外側に配置され、合成樹脂等で構成される。

この種のシールド電線は、例えば、以下の特許文献１から特許文献４までに開示される製造装置（テープフォーミング装置、絶縁電線の製造装置）を用いて製造することができる。

特許文献１のテープフォーミング装置は、ガイドローラと、縦添え円筒成形用パイプと、成形ダイスと、を主要な構成として備えている。ガイドローラは、コア線及び金属箔テープをガイドするためのものである。そして、金属箔テープは、このガイドローラによってコア線の外周面上へ縦添えされるようにガイドされつつ、縦添え円筒成形用パイプに導入される。金属箔テープは、縦添え円筒成形用パイプ中で、コア線を包むように円筒状に仮成形され、その後に成形ダイスで最終的に円筒形状に成形される。そして、押出機等によって金属箔テープの周囲に樹脂を押し出すことで絶縁被覆が成形される。以上のようにして、シールド電線を製造することができる。

特許文献２のテープフォーミング装置は、特許文献１と同様の方法でシールド電線を製造する方法を開示する。そして、特許文献２では、フォーミングダイス（成形ダイス）をコア線の引取り方向に角度をもたせて配置することにより、当該引取り方向から見たフォーミングダイスの孔を楕円状にして、コア線に対する金属箔テープの密着力を高くしている。そのため、高速成形時においてもフォーミングダイスの孔内の詰まりが発生すること等を防止できる。

また、特許文献３のテープフォーミング装置及び特許文献４の絶縁電線の製造装置においても、特許文献１と同様の方法でシールド電線を製造することができる。

特開２００２−２２０１５９号公報 特開２００７−２０４２０４号公報 特開平１０−２５０６５号公報 特開２００９−１８１８４４号公報

ところで、特許文献３に示すように、金属箔テープはテープパッドから供給されている。このテープパッドは、中央の円筒部材と、この円筒部材に巻き付けられた金属箔テープとから構成されている。そして、円筒部材に巻き付けられた金属箔テープの残量が、シールド電線の製造中に無くなった場合、この金属箔テープの端部と、新しいテープパッドから供給される金属箔テープの端部と、が接続される。このようにして、シールド電線の製造を継続できる。なお、この接続においては、金属箔テープ同士を厚み方向に重ねることはなく、隣り合う金属箔テープは間隔を少し空けて配置される。

しかし、この金属箔テープ同士の境目が押出機を通過するときに、シールド電線が破断することがある。以下、この理由を説明する。

初めに、シールド電線が押出機を通過するときに受ける力について説明する。シールド電線は、巻取り側から引張り力を受けている。また、シールド電線は押出機から圧迫力を受けており、この圧迫力は、絶縁被覆から内側（金属箔テープ及び心線）に伝達される。従って、絶縁被覆と金属箔テープとの間に摩擦力が発生し、更に、金属箔テープと心線の間に摩擦力が発生する。これらの摩擦力を利用することで、前記引張り力に対して、絶縁被覆、金属箔テープ、及び心線で対抗することができる。

しかし、金属箔テープの境目が押出機に差し掛かった場合、この部分には金属箔テープが無いので、前記引張り力に対抗するために金属箔テープに働く摩擦力を利用することができない。従って、この場合は、押出機からの圧迫力が絶縁被覆から直接心線に伝達されて両者が摩擦で一体化することで（即ち、絶縁被覆と心線だけで）、前記引張り力に対抗しなければならない。従って、引張り力に対抗し切れずに金属箔テープの境目でシールド電線が破断することがあった。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、押出機等を通過するとき等に破断しにくい構成のシールド電線を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下の構成のシールド電線が提供される。即ち、このシールド電線は、心線と、金属箔テープと、絶縁被覆と、を備える。前記金属箔テープは、前記心線の外周面に沿うように配置され、前記心線の長手方向に複数枚が並べられる。前記絶縁被覆は、電気絶縁性を有しており、前記金属箔テープの外周面に沿うように配置される。また、隣り合う前記金属箔テープ同士の境目が螺旋状である。

即ち、シールド電線の製造時等においては、シールド電線を絶縁被覆の外側から圧迫しつつ、このシールド電線を長手方向に引っ張って走行させることがある。この点、上記の構成によれば、金属箔テープ同士の境目が長手方向に広がりをもつため、当該境目に圧迫箇所が差し掛かった場合に、常に金属箔テープが絶縁被覆及び心線を介して圧迫により一体化されるので、シールド電線の機械的強度が低下しない。従って、シールド電線の製造時等における破断を防止できる。

前記のシールド電線において、前記金属箔テープ同士は、当該金属箔テープ同士の境目の傾斜に平行な接合テープにより接続されることが好ましい。

これにより、金属箔テープ同士を適切に接続できる。また、接合テープの形状を調整することにより、シールド電線の破断の発生を抑えたり、金属箔テープ同士の接続部分の強度を向上させたりすることができる。

本発明の第２の観点によれば、以下のシールド電線の製造方法が提供される。即ち、このシールド電線の製造方法は、金属箔成形工程と、被覆成形工程と、を含む。前記金属箔成形工程では、走行する心線を包むように金属箔テープを成形する。前記被覆成形工程では、前記金属箔テープの周囲に樹脂を押し出して絶縁被覆を成形する。また、前記金属箔成形工程の前段階で少なくとも２枚の前記金属箔テープを当該金属箔テープの長手方向に並べて配置するときにおいて、隣り合う前記金属箔テープ同士の境目は、当該金属箔テープの長手方向に垂直な線に対して傾斜している。

即ち、被覆成形工程では、シールド電線を絶縁被覆の外側から圧迫しつつ、このシールド電線を長手方向に引っ張って走行させる。この点、上記の構成によれば、金属箔テープ同士の境目が長手方向に広がりをもつため、当該境目に圧迫箇所が差し掛かった場合に、常に金属箔テープが絶縁被覆及び心線を介して圧迫力により一体化されるので、シールド電線の機械的強度が低下しない。従って、被覆成形工程における破断を防止できる。

本発明の被覆電線を製造するための電線被覆ラインの全体的な構成を示した概略図。 心線の外周面に金属箔テープと絶縁被覆とを成形する構成を示した斜視図。 従来における金属箔テープの境目の形状を示す図。 本実施形態における金属箔テープの境目の形状を示す図。 従来及び本実施形態のシールド電線が圧迫力を受けた状態を示す図。 強度比較に用いた金属箔テープ及び接合テープの形状を示す図。

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る押出機を備える電線被覆ライン１の全体的な構成を示した概略図である。図２は、心線２１の外周面に金属箔テープ２２と絶縁被覆２３とを成形する構成を示した斜視図である。

図１に示す電線被覆ライン１はシールド電線２５を製造するための装置であり、サプライスタンド１０と、金属箔テープ供給装置１１と、テープ処理装置１２と、押出機１３と、水槽１４と、引取機１５と、アキュムレータ１６と、把取機１７と、を備えている。

サプライスタンド１０は、心線２１を下流側のテープ処理装置１２及び押出機１３へ向けて送るように構成されている。本実施形態では、この心線２１として、一対の被覆付き電線を撚り合わせたものを用いている。

金属箔テープ供給装置１１は、金属箔テープ２２が巻き付けられた円筒部材を有している。そして、この円筒部材に巻き付けられた金属箔テープ２２は、テープ処理装置１２へ向けて送られる。また、この円筒部材に巻き付けられた金属箔テープ２２が無くなったときは、当該金属箔テープ２２の端部と、新しい円筒部材に巻き付けられた金属箔テープ２２の端部と、が接続される。なお、金属箔テープ２２としては、導電箔（例えばアルミ箔又は銅箔等の金属箔）をテープ状にしたものや、導電箔に対してポリエステル等の樹脂フィルムを貼り合わせたものを用いることができる。

テープ処理装置１２は、金属箔テープ２２を心線２１の周囲に巻き付けるように構成されている。このテープ処理装置１２は、複数のガイドローラ４１〜４４と、第１ダイス５１と、第２ダイス５２と、を備えている。

ガイドローラ４１は心線２１をガイドしており、ガイドローラ４２は、金属箔テープ２２をガイドしている。ガイドローラ４３，４４は、心線２１と金属箔テープ２２の位置を固定して引取り方向（長手方向）のズレを防止するために自発的には回転を行わない構成になっている。

第１ダイス５１は、金属箔テープ２２を心線２１とともに通過させることで、金属箔テープ２２の幅方向両端同士を重ね合わせるようにして円筒状に仮成形する。第２ダイス５２は、前記第１ダイス５１を通過した後の金属箔テープ２２を心線２１とともに通過させることで、当該金属箔テープ２２を最終的に成形する。以上の構成のテープ処理装置１２により、金属箔テープ２２を成形する金属箔成形工程が実現されている。

押出機１３は、心線２１の外側に配置された金属箔テープ２２の周囲に合成樹脂を押出成形し、被覆（シース）を形成するものである。この押出機１３は、図略の混練室と、この混練室内に配置されるスクリューと、前記混練室の一端に接続されるクロスヘッド式の押出ダイス３１と、を備えている。

この構成により、押出機１３に被覆材料としてのコンパウンドが供給されると、当該コンパウンドは混練室の内部でスクリューの駆動によって混練されるとともに図略のヒータによって加熱され、溶融した樹脂が前記押出ダイス３１を介して押し出される。

この結果、この押出ダイス３１を通過する前記金属箔テープ２２の周囲に樹脂を押し出して絶縁被覆２３を成形することができる。被覆成形工程は、以上のようにして実現される。なお、ここで用いられる樹脂としては、ポリプロピレン及びポリ塩化ビニル等を用いることができる。

この被覆成形工程を経ることにより、シールド電線２５を製造することができる。このシールド電線２５は、内側から順に心線２１、金属箔テープ２２、及び絶縁被覆２３で構成される。そして、押出ダイス３１から押し出されたシールド電線２５は、水槽１４を通過することで冷却され、その後、上流側からシールド電線２５を引っ張って走行させるための引取機１５を経由して把取機１７に送られ、コイル状に整形される。

アキュムレータ１６はシールド電線２５を適宜貯留することができるとともに、その貯留長さを変更可能に構成されている。そして、例えばコイル状の電線を把取機１７から取り外すために当該把取機１７への電線の供給が停止された場合は、アキュムレータ１６でのシールド電線２５の貯留長さを増大させることにより、上流側から継続して供給されるシールド電線２５の弛みを防止することができる。

次に、前記円筒部材に巻き付けられた金属箔テープ２２と、新しい円筒部材に巻き付けられた金属箔テープ２２と、の境目の形状について説明する。初めに、従来における金属箔テープ同士の境目の形状について、図３を参照して説明する。図３は、従来における金属箔テープ２２ｘの境目の形状を示す図である。なお、以下で説明する従来例において、心線及び絶縁被覆は本実施形態の構成と同等であるため、同一の符号を付している。また、金属箔テープは本実施形態と形状が異なるため、金属箔テープを符号２２ｘで、金属箔テープ２２ｘを備えたシールド電線を符号２５ｘで示すものとする。

初めに、従来において、心線２１を覆う前の金属箔テープ２２ｘの構成について、図３（ａ）を参照して説明する。図３（ａ）は、心線２１を覆う前の金属箔テープ２２ｘ同士の境目を示す図である。また、この図３（ａ）及び後述の図４（ａ）は、心線２１を覆う前の金属箔テープを描いたものであるが、シールド電線の金属箔テープを平面状に展開したときの当該金属箔テープ同士の境目を示す図と表現することもできる。

図３（ａ）に示すように、従来では、隣り合う金属箔テープ２２ｘの長手方向の端部は、当該長手方向と直角をなしている。そして、金属箔テープ２２ｘは、この端部同士を向かい合わせるようにして配置されている。この境目の部分においては、金属箔テープ２２ｘ同士を厚み方向に重ねることはなく、隣り合う金属箔テープ２２ｘは、シールド電線２５ｘの長手方向に若干の間隔を空けて配置されている。

次に、図３（ｂ）及び図３（ｃ）を参照して、シールド電線２５ｘを成形した後の金属箔テープ２２ｘの形状について説明する。図３（ｂ）は、シールド電線２５ｘを長手方向に垂直な方向で見たときの図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）におけるＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。

従来のシールド電線２５ｘの場合は、金属箔テープ同士の境目の部分を除いて、その断面には、図３（ｃ）のＡ−Ａ断面図に示すように、心線２１と、金属箔テープ２２ｘと、絶縁被覆２３と、が現れる。なお、金属箔テープ２２ｘが心線２１を包むようにテープ処理装置１２によって成形されることに伴い、当該金属箔テープ２２ｘの幅方向両端同士は厚み方向に重ね合わせられるが、図３及び図４の断面図においては、そのような重ね合わせの部分は省略されて簡略的に描かれている。

そして、シールド電線２５ｘの長手方向で隣り合う金属箔テープ２２ｘ同士の境目においては、上述のように、金属箔テープ２２ｘ同士がシールド電線２５ｘの長手方向に若干離れている。このため、当該境目においては、図３（ｃ）のＢ−Ｂ断面図に示すように、シールド電線２５ｘの断面には心線２１と絶縁被覆２３のみが現れる。言い換えれば、筒状に成形された金属箔テープ２２ｘ同士の間には円環状の境目（隙間）が形成され、この境目の隙間に絶縁被覆２３の樹脂が充填される形となる。

次に、本実施形態における金属箔テープ２２同士の境目の形状について、図４を参照して説明する。図４は、本実施形態における、金属箔テープ２２の境目の形状を示す図である。

初めに、図４（ａ）を参照して、心線２１を覆う前の金属箔テープ２２について説明する。図４（ａ）は、心線２１を覆う前の金属箔テープ２２の境目を示す図である。図４（ａ）に示すように、それぞれの金属箔テープ２２の長手方向の両端部は、従来のように直角ではなく、傾斜した直線状の輪郭を有している。この端部の輪郭は、金属箔テープ２２の長手方向に対して傾斜しており、また、金属箔テープ２２の長手方向に垂直な線に対しても傾斜している。そして、複数の金属箔テープ２２は、この傾斜した端部同士が平行になるように配置されている。なお、金属箔テープ２２の端部同士は、後述の接合テープ等によって接続されても良い。

次に、図４（ｂ）及び図４（ｃ）を参照して、シールド電線２５を成形した後の金属箔テープ２２の形状について説明する。図４（ｂ）は、シールド電線２５を長手方向に垂直な方向で見たときの図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）におけるＣ−Ｃ断面図及びＤ−Ｄ断面図である。

図４（ｂ）に示すように、シールド電線２５における金属箔テープ２２の境目は螺旋状であり、当該境目の螺旋は、シールド電線２５の長手方向での一定範囲内で、心線２１の外側をほぼ１周周回している。そのため、本実施形態のシールド電線２５において、境目の部分（螺旋の端部を除く。）をシールド電線２５の長手方向に垂直に切った断面には、図４（ｃ）に示すように、常に、心線２１と、２枚の金属箔テープ２２と、絶縁被覆２３と、が現れる。なお、この断面において、２枚の金属箔テープ２２の間には、螺旋状の境目に対応する箇所に周方向の隙間が生じているが、その大きさは僅かである。

次に、図５を参照して、前記被覆工程において、本実施形態のシールド電線２５及び従来のシールド電線２５ｘが押出機１３を通過するときに発生する断線について説明する。図５は、シールド電線２５及びシールド電線２５ｘに圧迫力が掛かった状態を示す図である。

前述のようにシールド電線２５，２５ｘは、巻取り側から引張り力を受けて走行している。また、シールド電線２５，２５ｘは、被覆工程において、クロスヘッド式の押出ダイス３１から圧迫力を受けている。この圧迫力は、絶縁被覆２３から内側（金属箔テープ２２，２２ｘ及び心線２１）に伝達される。

従来の構成のシールド電線２５ｘにおいて、金属箔テープ２２ｘの境目以外の部分（例えば図３（ｂ）のＡ−Ａ線で示した部分）に前記圧迫力が掛かった場合を考える。この場合、前記圧迫力は、図５（ａ）の左側の断面図において、絶縁被覆２３から金属箔テープ２２ｘに、及び金属箔テープ２２ｘから心線２１に、順次伝達される。従って、絶縁被覆２３−金属箔テープ２２ｘ間、及び、金属箔テープ２２ｘ−心線２１間において、長手方向のズレに抗する摩擦力が発生する。この結果、絶縁被覆２３、金属箔テープ２２ｘ、及び心線２１が摩擦力で良好に一体化することで、前記引張り力に対して強力に対抗することができる。

しかし、図３（ｂ）のＢ−Ｂ線の部分にこの圧迫力が掛かった場合は、この部分では図３（ｃ）に示すように金属箔テープ２２ｘが存在しない。圧迫力は図５（ａ）の右側に示すように絶縁被覆２３から心線２１へ伝達され、絶縁被覆２３及び心線２１が摩擦力によって一体化することで巻取り側の引張り力に抗することになる。従って、シールド電線２５ｘはＢ−Ｂ線の部分で、金属箔テープ２２ｘの抗力を利用できない分だけ引張り強度が局所的に大きく低下してしまい、その部分で破断し易くなっていた。

この点、本実施形態のシールド電線２５は、金属箔テープ２２同士の境目のどの部分においても、図４（ｃ）に示すように、２枚の金属箔テープ２２が全体として略３６０°の円環に近い円弧形状に成形されて、絶縁被覆２３と心線２１との間で挟まれた状態となっている。従って、前記境目のどの部分に圧迫力が加わった場合でも、絶縁被覆２３、２枚の金属箔テープ２２、及び心線２１が、圧迫によって発生する摩擦力に基づいて良好に一体化して、巻取り側の引張り力に対抗することができる。この結果、金属箔テープ２２の境目で引張り強度が局所的に大きく低下することを回避し、被覆工程におけるシールド電線２５の破断を防止できる。

次に、金属箔テープ２２の端部の角度及び境目に貼る接合テープの形状がシールド電線２５の強度等に及ぼす影響を調べるために本願発明者が行った実験について、図６を参照して説明する。

この実験では、金属箔テープ２２同士の境目の角度及び接合テープ６０の形状等を変えて、上記で説明した電線被覆ライン１によってシールド電線２５の製造を行い、破断が発生する頻度等を調べた。ここで用いた金属箔テープ２２及び接合テープ６０の一例を、図６の（ａ）から（ｅ）までに示している。なお、ここで用いた接合テープ６０は、全て金属箔テープ２２同士の境目の角度と平行に貼付されている。なお、この実験では、樹脂製の接合テープ６０を用いている。

この結果、従来のシールド電線２５ｘを用いた場合は破断が多発してしまうのに対し、例えば図６の（ａ）に示す構成（テープの厚み２５μｍ、テープ幅２５ｍｍ、及びテープ角度（金属箔テープ２２同士の境目の角度）４５°）では、殆ど断線しなかった。つまり、本発明の効果を確認できたと言うことができる。

また、図６の（ｂ）から（ｅ）までの構成では、断線が全く発生しなかった。なお、（ｄ）及び（ｅ）の構成について引張り強度を比較すると、（ｄ）の構成の方が（ｅ）の構成よりも引張り強度が大きかった。

また、この実験から、テープ角度（即ち、金属箔テープ２２同士の境目の角度）が４５°の金属箔テープ２２よりは、３０°の金属箔テープ２２の方が断線の発生を良好に抑制できることが分かった。また、テープ幅が２５ｍｍの金属箔テープ２２よりは、テープ幅が１０ｍｍの金属箔テープ２２の方が断線の発生を抑えることができることが分かった。

以上に説明したように、本実施形態のシールド電線２５は、心線２１と、金属箔テープ２２と、絶縁被覆２３と、を備える。金属箔テープ２２は、心線２１の外周面に沿うように配置され、心線２１の長手方向に複数枚が並べられる。絶縁被覆２３は、電気絶縁性を有しており、金属箔テープ２２の外周面に沿うように配置される。また、隣り合う金属箔テープ２２同士の境目が螺旋状である。

また、本実施形態では、以下で示す方法によってシールド電線２５が製造される。即ち、この製造方法は、金属箔成形工程と、被覆成形工程と、を含む。金属箔成形工程では、走行する心線２１を包むように金属箔テープ２２を成形する。被覆成形工程では、金属箔テープ２２の周囲に樹脂を押し出して絶縁被覆２３を成形する。また、金属箔成形工程の前段階で少なくとも２枚の金属箔テープ２２を当該金属箔テープ２２の長手方向に並べて配置するときにおいて、隣り合う金属箔テープ２２同士の境目は、当該金属箔テープ２２の長手方向に垂直な線に対して傾斜している。

これにより、金属箔テープ２２同士の境目が長手方向に広がりをもつため、当該境目に圧迫箇所が差し掛かった場合に、常に金属箔テープ２２が絶縁被覆２３及び心線２１を介して圧迫により一体化されるので、シールド電線２５の機械的強度が低下しない。従って、シールド電線２５の製造時等における破断を防止できる。

また、本実施形態のシールド電線２５において、金属箔テープ２２同士は、当該金属箔テープ２２同士の境目の傾斜に平行な接合テープにより接続される。

これにより、金属箔テープ２２同士を適切に接続できる。また、接合テープの形状を調整することにより、シールド電線２５の破断の発生を抑えたり、金属箔テープ２２同士の接続部分の強度を向上させたりすることができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

金属箔テープ２２同士の境目と、当該金属箔テープ２２の長手方向と、がなす角としては、３０°が好適であることを実験によって説明したが、それ以外の角度であっても良い。ただし、破断を良好に防止する観点からは、この角度は２０°以上かつ４０°以下であることが好ましい。

サプライスタンド１０から供給される心線２１は、一対の電線を撚り合わせたものに限らず、他の様々な形態の電線を心線として採用することができる。

前記ガイドローラ４１〜４４に代えて、例えばガイドスリーブ等の適宜のガイド手段によって金属箔テープ２２を心線２１に対して添えるように案内するように変更することができる。

１ 電線被覆ライン
１１ 金属箔テープ供給装置
１２ テープ処理装置
１３ 押出機
２１ 心線
２２，２２ｘ 金属箔テープ
２３ 絶縁被覆
２５，２５ｘ シールド電線
６０ 接合テープ

Claims (3)

1. 心線と、
   前記心線の外周面に沿うように配置され、前記心線の長手方向に複数枚が並べられる金属箔テープと、
   電気絶縁性を有しており、前記金属箔テープの外周面に沿うように配置される絶縁被覆と、
   を備え、
   隣り合う前記金属箔テープ同士の境目が螺旋状であることを特徴とするシールド電線。
2. 請求項１に記載のシールド電線であって、
   前記金属箔テープ同士は、当該金属箔テープ同士の境目の傾斜に平行な接合テープにより接続されることを特徴とするシールド電線。
3. 走行する心線を包むように金属箔テープを成形する金属箔成形工程と、
   前記金属箔テープの周囲に樹脂を押し出して絶縁被覆を成形する被覆成形工程と、
   を含み、
   前記金属箔成形工程の前段階で少なくとも２枚の前記金属箔テープを当該金属箔テープの長手方向に並べて配置するときに、隣り合う前記金属箔テープ同士の境目は、当該金属箔テープの長手方向に垂直な線に対して傾斜していることを特徴とするシールド電線の製造方法。

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