JP6134103B2

JP6134103B2 - 絶縁電線の製造方法

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Publication number: JP6134103B2
Application number: JP2012125939A
Authority: JP
Inventors: 聡吉永; 聡山野
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2032-06-01
Also published as: CN104364852B; WO2013180312A1; JP2013251179A; EP2856473A1; US20150113800A1; CN104364852A; US9875827B2

Description

本発明は、絶縁電線の製造方法に関する。

近年、導体の断面積を略０．３ｍｍ^２とした通称０．３ｓｑ電線が提案されている。この電線は、通常の電線と比較して軽量化及び細径化されているため、複雑な回路部位に用いられたり自車両用電線として用いられて燃費向上等に寄与したりすることができる（例えば特許文献１，２参照）。

ここで、上記のような電線では、希薄銅合金を細線加工（ダイス引き抜きよる塑性加工）することにより加工硬化させて強度の向上を図った導体を用いるようにしている。希薄銅合金とは、銅に合金元素をその固溶限内で添加したものである。

また、近年では、更なる軽量化及び細径化を目的として、０．３ｓｑ電線よりも、導体断面積を小さくした０．２２ｓｑ電線についても提案されている（特許文献２参照）。

特開平４−１７２１４号公報特開２００８−１６２８４号公報

しかし、０．２２ｓｑ電線に希薄銅合金を用いた場合、銅合金は細線加工後の焼き鈍し加工（熱により軟化させる加工）により軟銅並みに強度が低下してしまい、上記電線に求められる規格を満足しなくなってしまうという問題があった。

具体的に上記電線では、端子圧着の初期及び所定温度における所定時間経過後において、規格上、端子固着力が６０Ｎ以上である必要がある。しかし、導体強度が低下してしまうと、その性質上端子固着力が６０Ｎを維持できず、規格を満足しなくなってしまう。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、端子固着力について６０Ｎ以上を確保することが可能な略０．２２ｍｍ^２の導体断面積を有する絶縁電線の製造方法を提供することにある。

本発明の絶縁電線の製造方法は、０．３０ｗｔ％以上０．３９ｗｔ％以下の錫及び不可避不純物を含有する銅合金を直径０．２１ｍｍ±０．００８ｍｍに細線加工する第１工程と、第１工程にて得られた細線を焼き鈍しによって伸び率１０％以上２５％以下、及び引張強さ３００ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下に調質する第２工程と、第２工程を経た７本の細線を、撚りピッチ１５ｍｍ±６ｍｍで撚り合わせる第３工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の絶縁電線の製造方法によれば、第２工程において引張強さを３００ＭＰａ以上に調質するため、端子固着力について６０Ｎ以上を確保することができる。すなわち、引張強さが３００ＭＰａを下回ると、導体の強度が小さくなるため端子を固着した場合においてもその固着力の低下を招くこととなり、端子固着力６０Ｎを維持できなくなってしまう。しかし、第２工程において引張強さを３００ＭＰａ以上に調質することにより、端子固着力について６０Ｎ以上を確保することができる。

また、第２工程において引張強さを４００ＭＰａ以下に調質するため、絶縁電線としての品質を確保することができる。すなわち、引張強さが４００ＭＰａを上回ると、もはや伸び率１０％を維持できなくなり、屈曲に弱く製品として成り立たなくなる。しかし、第２工程において引張強さを４００ＭＰａ以下に調質することにより、伸び率１０％以上を確保でき、製品品質を維持することができる。

また、０．３０ｗｔ％以上の錫を含有する銅合金を用いる理由は、錫の含有量が０．３０ｗｔ％未満となると、３００ＭＰａの引張強さを確保できず、６０Ｎを維持できなくなってしまうからである。さらに、０．３９ｗｔ％以下の錫を含有する銅合金を用いる理由は、錫の含有量が０．３９ｗｔ％を超えてしまうと、導電率が７２％よりも小さくなり、導体抵抗が９５Ω／ｍよりも大きくなって製品として成り立たなくなるからである。

さらに、本発明の絶縁電線の製造方法は、第３工程を経て得られた撚線に対して、発煙温度１７０度のポリ塩化ビニル樹脂組成物を厚さ０．２７ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下にて絶縁被覆し、仕上り外径を１．２ｍｍとする第４工程を備えることを特徴とする。

この絶縁電線の製造方法によれば、０．２２ｓｑ電線においては、絶縁体に発煙温度１７０度のポリ塩化ビニル樹脂組成物を用いる必要があり、且つ、その厚みは０．３５ｍｍ以下とし、しかも仕上り外径を１．２ｍｍとしないと規格を満足しない。このような状況のもと、絶縁体の厚みを０．２７ｍｍ以上とすると、絶縁体が発煙するまえに７．５Ａヒューズが切れることとなり、電線自体の発煙による劣化を防止することができる。

本発明の絶縁電線の製造方法によれば、導体断面積を略０．２２ｍｍ^２としつつも、端子固着力について６０Ｎ以上を確保することができる。

本発明の実施形態に係る電線の構成を示す断面図である。錫の濃度と焼鈍後の素線の引張強さとの相関関係を示すグラフである。錫の濃度と焼鈍後の素線の導電率との相関関係を示すグラフである。０．３０ｗｔ％の錫を含む銅合金における引張強さと焼鈍温度及び焼鈍時間との相関を示すグラフである。導体に流れる電流と、その電流が流れたときに絶縁層が発煙するまでの発煙時間との相関を示したグラフである。本実施形態に係る絶縁電線の端子固着力を示す図表である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電線の構成を示す断面図である。同図に示すように絶縁電線１は、導体１０と、導体１０を被覆する絶縁層２０とから構成されている。

本実施形態において導体１０は、７本の素線１１が撚られた撚線であって、略０．２２ｍｍ^２の断面積を有している。素線１１は、錫を含んだ銅合金により構成されており、その直径は約０．２１ｍｍとなっている。本実施形態において素線１１は、錫と不可避不純物とを含有する銅合金である。

なお、絶縁層２０は、発煙温度１７０度のポリ塩化ビニル樹脂組成物を導体１０上に厚さ０．３ｍｍにて絶縁被覆したものであり、仕上り外径は１．２ｍｍとなっている。

このような絶縁電線１では、端子圧着の初期及び所定時間経過後において、規格上、端子固着力が６０Ｎ以上である必要がある。そして、本件発明者らは、端子固着力について６０Ｎを確保するためには、素線１１の引張強さを３００ＭＰａ以上とすればよいことを見出した。

そこで、本実施形態において素線１１には、０．３０ｗｔ％以上の錫と不可避不純物を含有する銅合金が採用されている。図２は、錫の濃度と焼鈍後の素線１１の引張強さとの相関関係を示すグラフである。なお、図２に示す素線１１の直径は０．２１ｍｍである。図２に示すように、例えば軟銅に錫を添加した場合、その添加量が多くなるほど焼鈍後の素線１１の引張強さは高まる傾向にある。特に、端子圧着後の端子固着力６０Ｎを確保するためには、焼鈍後の素線１１の引張強さを３００ＭＰａ以上としていればよい。このため、錫の濃度は０．３０ｗｔ％以上である必要がある。

図３は、錫の濃度と焼鈍後の素線１１の導電率との相関関係を示すグラフである。上記したように、錫の濃度を高くしていけば焼鈍後の素線１１の引張強さは高まる傾向にあるが、図３に示すように、錫の濃度が高まると素線１１の導電率は低下する傾向にある。特に、絶縁電線１を製品として使用する場合、その導電率は７２％ＩＡＣＳ以上である必要がある。このため、図３に示すように、錫の濃度は０．３９ｗｔ％以下とする必要がある。

以上より、本実施形態において素線１１は、０．３０ｗｔ％以上０．３９ｗｔ％以下の錫を含有するようにしておけばよいこととなる。

さらに、本件発明者らは、焼鈍後の素線１１の引張強さを４００ＭＰａ以下としないと、製品品質を満足しないことを見出した。すなわち、引張強さが４００ＭＰａを上回ると、もはや伸び率１０％を維持できなくなり、屈曲に弱く製品として成り立たなくなることを見出した。

以上から、本実施形態に係る素線１１は、焼鈍後の素線１１の引張強さ３００ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下に焼き鈍されることとなる。図４は、０．３０ｗｔ％の錫を含む銅合金における引張強さと焼鈍温度及び焼鈍時間との相関を示すグラフである。具体的に引張強さを３００ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下とするためには、図４に示す焼鈍温度及び焼鈍時間を採用する必要がある。

一例を挙げると、焼鈍温度を４００℃とした場合、焼鈍時間は３００秒や６００秒とし、１８０秒などの短い時間で焼鈍を行ってはならない。また、焼鈍温度を４５０℃とした場合、焼鈍時間は６０秒から６００秒とし、３０秒などの短い時間で焼鈍を行ってはならない。さらに、焼鈍温度を５００℃とした場合、焼鈍時間は３０秒から１８０秒とし、３００秒や６００秒などの長い時間で焼鈍を行ってはならない。

次に、本実施形態に係る絶縁電線１の製造方法について説明する。まず、上記した素線１１の元となる母線を用意する。この母線は、０．３０ｗｔ％以上０．３９ｗｔ％以下の錫と不可避不純物とを含有する銅合金である。

次いで、この母線を伸線機により伸線加工する。これにより、素線１１が製造される。このとき、素線１１は直径が０．２１ｍｍ±０．００８ｍｍに細線加工されることとなる（第１工程）。

次に、得られた素線１１を焼き鈍す。このとき、焼鈍温度と焼鈍時間とを調整することにより、素線１１の引張強さを３００ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下とする（第２工程）。これにより、絶縁電線１の端子固着力６０Ｎ以上を確保しつつ導電率７２％ＩＡＣＳを維持できるからである。

なお、素線１１の引張強さと伸び率とには一定の相関があることが知られている。すなわち、引張強さを向上させると伸び率は低下し、引張強さを低下させると伸び率は向上する。そして、素線１１の引張強さを３００ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下とするためには、伸び率は１０％以上２５％以下である必要がある。

その後、撚り線機にて、焼鈍後の素線１１から撚線（すなわち導体１０）を製造する。このとき、７本の素線１１を、撚りピッチ１５ｍｍ±６ｍｍで撚り合わせていく（第３工程）。これにより、導体１０が得られる。なお、この導体１０の断面積は、素線１１の直径が０．２１ｍｍ−０．００８ｍｍである場合、０．２２４３ｍｍ^２となる。また、素線１１の直径が０．２１ｍｍ＋０．００８ｍｍである場合、導体１０の断面積は０．２６１３ｍｍ^２となる。すなわち、実質の断面積は０．２２ｍｍ^２よりもやや大きくなる。また、７本の素線１１を撚りピッチ１５ｍｍ±６ｍｍで撚り合わせていくことは、規格であるため、本実施形態では規格を満足するように製造されることとなる。

次に、押出機により導体１０上に絶縁層２０を被覆する。このとき、発煙温度１７０度のポリ塩化ビニル樹脂組成物の厚さ０．２７ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下にて絶縁被覆し、仕上り外径を１．２ｍｍとする（第４工程）。

図５は、導体１０に流れる電流と、その電流が流れたときに絶縁層２０が発煙するまでの発煙時間との相関を示したグラフである。なお、図５においては、絶縁層２０の厚み毎に示すと共に、７．５Ａヒューズに流れる電流とヒューズが溶解するまでの溶解時間との相関についても示している。

図５に示すように、絶縁層２０の厚みが０．２５ｍｍである場合、９．７５Ａの電流が流れた場合、絶縁層２０は約１００秒で発煙してしまう。これに対して、７．５Ａヒューズは、９．７５Ａの電流が流れた場合、約１０００秒で溶断する。このため、絶縁層２０の厚みが０．２５ｍｍである場合、９．７５Ａというか電流が流れた場合には、ヒューズが切れるよりも先に絶縁層２０が発煙してしまうこととなり、ヒューズが機能を果たさず絶縁電線１の劣化を招くこととなる。なお、上記では９．７５Ａの電流について説明したが、絶縁層２０の厚みが０．２５ｍｍである場合、約１０Ａ未満の過電流についてヒューズが切れるよりも先に発煙してしまうこととなる。

これに対して、絶縁層２０の厚みが０．２７ｍｍ以上である場合、どのような電流が流れたとしても、発煙より先にヒューズが切れるようになっている。このため、絶縁層２０の厚みは０．２７ｍｍ以上である必要がある。

なお、発煙温度１７０度のポリ塩化ビニル樹脂組成物を用いる点、絶縁層２０の厚さが０．３５ｍｍ以下である点、及び、仕上り外径を１．２ｍｍとする点は規格であるため、本実施形態では、その規格を満足するように製造されることとなる。

以上により、絶縁電線１が製造される。なお、上記絶縁電線１は、従来の電線（例えば軟銅線）と同じ設備及び同じ工程により製造することができ、本実施形態に係る絶縁電線１は、特殊な設備等を必要とせず製造することができる。

図６は、本実施形態に係る絶縁電線１の端子固着力を示す図表である。なお、図６に示す例では、軟銅に０．３ｗｔ％の錫を添加した銅合金を引張強さが３０３ＭＰａとなるように焼鈍した絶縁電線について示している。また、図６では比較例として軟銅線についても示すものとする。なお、電気的特性を考慮すると端子は減面率１０％〜４０％程度で圧着されるため、図６に示す例では、減面率１０％〜４０％の範囲内で端子固着力を測定した結果を示している。

図６に示すように、例えば軟銅線の場合、端子Ａを加締めた直後の端子固着力は３９．５〜４７．５Ｎであることがわかった。これに対して、本実施形態に係る絶縁電線１では端子Ａを加締めた直後の端子固着力が６０．５〜７６．６Ｎであることがわかった。すなわち、端子固着力６０Ｎを確保できることがわかった。

また、耐久後（１４０度×１２０時間後）において軟銅線は３３．０〜４０．０Ｎの端子固着力であるのに対して、本実施形態に係る絶縁電線１では６３．１〜７４．６Ｎの端子固着力があることがわかった。

同様に、端子Ｂを加締めた直後の軟銅線の端子固着力は５２．１〜５８．２Ｎであることがわかった。これに対して、本実施形態に係る絶縁電線１では端子Ｂを加締めた直後の端子固着力が６７．８６〜７４．７０Ｎであることがわかった。すなわち、端子固着力６０Ｎを確保できることがわかった。

また、耐久後（１４０度×１２０時間後）において軟銅線は４６．３〜５２．２Ｎの端子固着力であるのに対して、本実施形態に係る絶縁電線１では７２．９８〜７７．４２Ｎの端子固着力があることがわかった。

さらに、端子Ｃを加締めた直後の軟銅線の端子固着力は５６．４〜５９．２Ｎであることがわかった。これに対して、本実施形態に係る絶縁電線１では端子Ａを加締めた直後の端子固着力が６２．１〜７３．８Ｎであることがわかった。すなわち、端子固着力６０Ｎを確保できることがわかった。

また、耐久後（１４０度×１２０時間後）において軟銅線は５２．０〜５６．２Ｎの端子固着力であるのに対して、本実施形態に係る絶縁電線１では６８．９〜７５．４Ｎの端子固着力があることがわかった。

このようにして、本実施形態に係る絶縁電線１の製造方法によれば、引張強さを３００ＭＰａ以上に調質するため、端子固着力について６０Ｎ以上を確保することができる。すなわち、引張強さが３００ＭＰａを下回ると、導体１０の強度が小さくなるため端子を固着した場合においてもその固着力の低下を招くこととなり、端子固着力６０Ｎを維持できなくなってしまう。しかし、引張強さを３００ＭＰａ以上に調質することにより、端子固着力について６０Ｎ以上を確保することができる。

また、引張強さを４００ＭＰａ以下に調質するため、絶縁電線としての品質を確保することができる。すなわち、引張強さが４００ＭＰａを上回ると、もはや伸び率１０％を維持できなくなり、屈曲に弱く製品として成り立たなくなる。しかし、引張強さを４００ＭＰａ以下に調質することにより、伸び率１０％以上を確保でき、製品品質を維持することができる。

また、０．２２ｓｑ電線においては、絶縁体に発煙温度１７０度のポリ塩化ビニル樹脂組成物を用いる必要があり、且つ、その厚みは０．３５ｍｍ以下とし、しかも仕上り外径を１．２ｍｍとしないと規格を満足しない。このような状況のもと、絶縁層２０の厚みを０．２７ｍｍ以上とすると、絶縁層２０が発煙するまえに７．５Ａヒューズが切れることとなり、電線自体の発煙による劣化を防止することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

１…絶縁電線
１０…導体
１１…素線
２０…絶縁層

Claims

０．３０ｗｔ％以上０．３９ｗｔ％以下の錫及び不可避不純物を含有する銅合金を直径０．２１ｍｍ±０．００８ｍｍに細線加工する第１工程と、
前記第１工程にて得られた細線を焼き鈍しによって伸び率１０％以上２５％以下、及び引張強さ３００ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下に調質する第２工程と、
前記第２工程を経た７本の細線を、撚りピッチ１５ｍｍ±６ｍｍで撚り合わせる第３工程と、
前記第３工程を経て得られた撚線に対して、発煙温度１７０度のポリ塩化ビニル樹脂組成物を厚さ０．２７ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下にて絶縁被覆し、仕上り外径を１．２ｍｍとする第４工程と、
を備えることを特徴とする絶縁電線の製造方法。
前記第３工程を経て得られた撚線は、導電率が７２％以上であり、導体抵抗が９５Ω／ｍ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の絶縁電線の製造方法。