JP6220113B2

JP6220113B2 - シールドスリーブの製造方法

Info

Publication number: JP6220113B2
Application number: JP2012033188A
Authority: JP
Inventors: 健人熊田; 宏樹近藤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2032-02-17
Also published as: US10529464B2; WO2012111832A1; JP2012212657A; US20180158568A1; US20130333914A1

Description

本発明は、シールドスリーブに関する。

近年、電線からのノイズ放射や外部からのノイズ防止を目的として高シールド特性のシールドスリーブの開発が望まれている。また、ロボット等のように可動部を有する部位に用いられる電線では、シールドスリーブが高屈曲性及び高耐摩耗性を有する必要がある。

そこで、糸の表面に金属箔を巻き付けたものを編組加工してシールドスリーブとしたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。また、軟銅線などの導電性を有する素線と、非導通のアラミド等の繊維とによって編組加工したシールドスリーブについても提案されている（例えば特許文献２参照）。

実開平１−８６２９７号公報特開２００６−１６４８３０号公報

しかし、特許文献１に記載のシールドスリーブは、金属箔を糸の表面に巻き付けているため、厚みが増す傾向にある。また、シールドスリーブの屈曲状況によっては金属箔のエッジ部分が糸に干渉して糸が断線したり、金属箔に亀裂や破断が発生したりして、シールドスリーブの導体抵抗が上昇してシールド特性が低下してしまう可能性がある。

また、特許文献２に記載のシールドスリーブは、一部にアラミド繊維を用いているため、シールド効果が低下してしまう。さらに、特許文献２に記載の技術では軟銅線をシールドスリーブに用いているため、軽量化の効果が乏しい。

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、その目的は、優れた耐摩耗性及び耐屈曲性を得ることが可能なシールドスリーブの製造方法を提供することにある。

本発明のシールドスリーブの製造方法は、断面が略円形の、１本の抗張力繊維又は複数本の抗張力繊維の束に、メッキ前処理を施した後に金属メッキを施して編組加工したシールドスリーブの製造方法であって、
前記メッキ前処理として、
超臨界二酸化炭素に難溶で有機金属錯体を溶解及び還元することができる油剤を前記抗張力繊維上に塗布する第１処理と、
前記第１処理において前記油剤が塗布された前記抗張力繊維に対して、有機金属錯体が投入された状態で超臨界二酸化炭素を接触させる第２処理と、
を含む、シールドスリーブの製造方法である。

本発明のシールドスリーブの製造方法によれば、繊維とメッキ層との接触面が平滑であるため、クラックの発生を抑制できるとともに、屈曲時において編組の束同士が擦れ合うことを抑制できる。従って、優れた耐摩耗性及び耐屈曲性を得ることが可能なシールドスリーブの製造方法を提供することができる。

また、本発明のシールドスリーブの製造方法によれば、金属メッキを施した抗張力繊維を用いているため、耐摩耗性及び耐屈曲性に優れているだけでなく、糸という軽い素材を使用していることから軽量化に寄与することができる。また、金属箔を糸の表面に巻き付ける構成でないため厚みが必要以上に増さないこととなる。

本発明によれば、優れた耐摩耗性及び耐屈曲性を得ることが可能なシールドスリーブの製造方法を提供することができる。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の実施形態に係るシールドスリーブを示す構成図であって、図１（ａ）は径方向の断面図であり、図１（ｂ）は側面図である。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、１本の抗張力繊維又は複数本の抗張力繊維の束に金属メッキを施したものを示す構成図であって、図２（ａ）は１本の抗張力繊維に金属メッキを施した例を示し、図２（ｂ）は複数本の抗張力繊維の束に金属メッキを施した第１の例を示し、図２（ｃ）は複数本の抗張力繊維の束に金属メッキを施した第２の例を示している。図３は、シールドスリーブの特性を示すグラフである。図４は、シールドスリーブの耐屈曲性を示すグラフである。図５は、シールドスリーブの耐屈曲性を示すグラフである。

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（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の実施形態に係るシールドスリーブを示す構成図であって、図１（ａ）は径方向の断面図であり、図１（ｂ）は側面図である。同図に示すシールドスリーブ１は、導体１０上に被覆された絶縁体２０の外周に設けられたものである。

導体１０としては、例えば軟銅線、銀メッキ軟銅線、錫メッキ軟銅線、及び錫メッキ銅合金線などが用いられる。なお、本実施形態において導体１０は１本であるが、複数本であってもよい。また、導体１０は、仕様により径等が適宜設定される。絶縁体２０は、導体１０上に被覆される部材であって、非導通の部材により構成されている。

シールドスリーブ１は、断面が略円形状である１本の抗張力繊維３０又は断面が略円形状である複数本の抗張力繊維３０の束に金属メッキを施して編組加工したものである。ここで、抗張力繊維としては、例えばパラ系アラミド繊維、ＰＢＯ（poly(p-phenylenebenzobisoxazole）繊維、及びポリアリレート繊維が該当する。

このように、本実施形態では金属メッキを施した抗張力繊維を用いているため、耐摩耗性及び耐屈曲性に優れている。

次に、本実施形態に係るシールドスリーブ１の製造方法について説明する。概略的には、まず、断面が略円形の１本の抗張力繊維３０又は複数本の抗張力繊維３０の束にメッキ加工を施す。次いで、これを編組加工する。これにより、本実施形態に係るシールドスリーブ１を得ることができる。なお、編組方法は任意である。

以下では、メッキ加工の方法について更に説明する。本出願人は、メッキ加工に関して、メッキムラを抑制することが可能なメッキ前処理方法を提案している（特願２０１１−００２７３６）。以下では、当該メッキ前処理方法を用いたメッキ加工について説明する。

まず、抗張力繊維３０上に油剤を塗布する。ここで、塗布される油剤は、超臨界二酸化炭素に対して難溶で、有機金属錯体を溶解及び還元できるものである。具体的に塗布される油剤は、脂肪酸系の油剤、及びパラフィンオイルなどが該当する。

その後、有機金属錯体が投入されている筐体内に上記油剤を塗布した抗張力繊維３０を収納し、超臨界状態とした二酸化炭素を筐体内に供給する。これにより、有機金属錯体が超臨界二酸化炭素を介して油剤中に溶解後還元されることとなり、有機金属錯体が分解して繊維上に金属が析出する。特に、超臨界二酸化炭素は、溶解性及び拡散性が高く、筐体内に大量の抗張力繊維３０が収納されていたとしても油剤中へムラなく均一に錯体が溶解する。

次いで、所定時間経過後、抗張力繊維３０を筐体から取り出す。そして、油剤を除去する。この際、例えば２００℃で約６０分の熱処理を行う。これにより、油剤が除去され、抗張力繊維３０上には金属が残ることとなる。

その後、無電解銅メッキ処理を行う。これにより、抗張力繊維３０上に金属メッキ４０が形成される。

ところで、従来の繊維のメッキ方法としては、繊維にメッキを施し易くするために、予め繊維を断面星型状に加工してメッキ層表面に凹凸を形成しておく方法が一般的である。しかしながら、当該方法により形成されたメッキ層では、メッキ表面に凹凸があるために応力集中が発生し易く、クラックが成長し易いという問題点があった。また、当該方法によりメッキを施した繊維を編組加工したものを屈曲させた場合には、編組の束同士が擦れ合うために、クラックが成長し易いという問題点もあった。さらに、抗張力繊維以外の繊維にメッキを施す場合には、屈曲時におけるメッキの伸びよりも繊維の伸びの方が大きいために、メッキ層にクラックが発生し易い、という問題点がある。

これに対して、上述した製造方法によれば、断面が略円形の抗張力繊維に金属メッキを施して編組加工したシールドスリーブ１が得られる。当該シールドスリーブ１は、断面円形の繊維に円周状にメッキ層が施されているために、繊維とメッキ層との接触面が平滑である。このため、クラックの発生を抑制でき、優れた耐屈曲性を得ることができる。また、屈曲時において編組の束同士が擦れ合うことを抑制でき、優れた耐摩耗性を得ることができる。

図５は、シールドスリーブ１の耐屈曲性を示すグラフである。なお、図５における測定においては、シールドスリーブ１をＲ２０のガイドに沿わせ４００ｇの荷重を加えて、固定側と移動側との間隔を４０ｍｍとし、ストロークを１００ｍｍとし、且つ、サイクル速度を１００回／分とした。図５に示す例において、横軸は摺動屈曲回数Ｎ２を、縦軸は編組間抵抗Ｒ［ｍΩ］を表している。

図５に示す例において符号Ａ１により示す実施例１は、錫及び銅を任意厚でメッキ加工した断面略円形のポリアリレート繊維（４４０ｄｔｅｘ）を１束とし、この束を２４本用いて編組加工することによりシールドスリーブ１を得たものである。

図５に示す例において符号Ｂ１により示す比較例１は、錫メッキ銅箔ラッピングガラス繊維スリーブであり、ガラス繊維の周囲に錫メッキ銅箔をスパイラル状に巻いたものである。

図５から分かるように、この測定において、実施例１では、摺動屈曲回数Ｎ２が増加しても編組間抵抗Ｒの値はほとんど変化しなかった。これに対して、比較例１では、摺動屈曲回数Ｎ２が１００００回を超えた後、編組間抵抗Ｒの値が増加し始め、摺動屈曲回数Ｎ２が３００００回に近づくと、編組間抵抗Ｒの値が急激に増加して、その後も編組間抵抗Ｒの値は高い値を示した。

以上のことから、本実施形態に係る実施例１は、金属箔を用いた比較例１よりも耐屈曲性に優れていることが分かる。

図２（ａ）〜図２（ｃ）は、断面が略円形の、１本の抗張力繊維又は複数本の抗張力繊維の束に金属メッキを施したものを示す構成図であって、図２（ａ）は１本の抗張力繊維に金属メッキを施した例を示し、図２（ｂ）は複数本の抗張力繊維の束に金属メッキを施した第１の例を示し、図２（ｃ）は複数本の抗張力繊維の束に金属メッキを施した第２の例を示している。

１本の抗張力繊維３０に金属メッキ４０を施した場合、図２（ａ）に示すように、抗張力繊維３０の外周が金属メッキ４０で覆われることとなる。ここで、施される金属メッキ４０は錫や銅である。一方、複数本の抗張力繊維３０の束に金属メッキ４０を施した場合、図２（ｂ）に示すように、複数本の抗張力繊維３０の束に対して一括的に金属メッキ４０が施される。また、複数本の抗張力繊維３０を平面上に並べた状態で金属メッキを施した場合についても、図２（ｃ）に示すように一括的に金属メッキ４０が施される。

なお、図２（ｂ）に示すように複数本の抗張力繊維３０の束に対して一括的に金属メッキ４０を施した場合、金属メッキ４０が施された抗張力繊維３０が重なり合っていることから、多層化されることとなる。すなわち、これを編組加工してシールドスリーブ１として用いた場合、金属メッキ４０が施された抗張力繊維３０が電線の径方向に重なり合って多層化される。このように、多層化されると、１層の場合と比較してシールド効果が高まると共に、耐摩耗性についても向上する。

さらに、シールドスリーブ１は、編込みの編組密度が８５％以上９８％以下であり、編組間抵抗が０．０９６Ω／ｍ以下である。ここで、シールドスリーブ１は、編込みの編組密度が８５％以上且つ編組間抵抗が０．０９６Ω／ｍ以下であると、一般的に用いられる従来のシールドスリーブよりも吸収クランプ法にて同等以上のシールド効果を確保することができる。

図３は、シールドスリーブ１の特性を示すグラフである。なお、図３に示す例において符号Ａ２により示す実施例２及び符号Ａ３により示す実施例３は、錫及び銅を任意厚でメッキ加工したポリアリレート繊維（４４０ｄｔｅｘ）を１束とし、この束を２４本用いて編組加工することによりシールドスリーブ１を得たものである。また、図３に示す例において実施例２は、編組密度８５％であり編組間抵抗を０．０９６Ω／ｍとした。また、実施例３は、編組密度９７％であり編組間抵抗を０．０５２Ω／ｍとした。図３に示す例において、横軸は測定周波数Ｆ［Ｈｚ］を、縦軸はシールド効果Ｓ［ｄＢ］を表している。

さらに、図３に示す例において符号Ｂ２で示す比較例２は、錫メッキ銅箔ラッピングガラス繊維スリーブであり、編組密度６５％であり編組間抵抗を０．１３０Ω／ｍとした。

図３に示すように、実施例２，３及び比較例２の全てが周波数帯９ｋＨｚ〜１ＧＨｚにおいて２０ｄＢ以上のシールド効果が得られている。しかし、実施例２，３は、比較例２よりもシールド効果が高くなっている。このため、編込みの編組密度が８５％以上且つ編組間抵抗が０．０９６Ω／ｍ以下とすることにより、一般的に用いられる従来のシールドスリーブよりも吸収クランプ法にて同等以上のシールド効果を確保することができる。

図４は、シールドスリーブ１の耐屈曲性を示すグラフである。なお、図４における測定において、シールドスリーブ１をＲ２０のガイドに沿わせ４００ｇの荷重を加えて、固定側と移動側との間隔を４０ｍｍとし、ストロークを１００ｍｍとし、且つ、サイクル速度を１００回／分とした場合に、編組間抵抗値が１０％上昇するまでの回数をカウントした。図４に示す例において、横軸は編組密度Ｄ［％］を、縦軸は摺動屈曲回数Ｎ１を表している。

この測定において、シールドスリーブ１の編組密度Ｄを８０％とすると屈曲回数Ｎ１は３００００回であった。また、シールドスリーブ１の編組密度Ｄを８５％とすると屈曲回数Ｎ１は２９０００回であり。シールドスリーブ１の編組密度Ｄを９６％とすると屈曲回数Ｎ１は２６０００回であった。さらに、シールドスリーブ１の編組密度Ｄを１００％とすると屈曲回数Ｎ１は２４０００回であった。シールドスリーブ１の編組密度Ｄを１１８％とすると屈曲回数Ｎ１は２００００回であった。

ここで、屈曲回数２５０００回を確保するためには、シールドスリーブ１の編組密度を９８％以下とする必要があり、編組密度を９８％以下とすることにより、耐屈曲性に優れたシールドスリーブを提供することができる。

また、実施例２におけるシールドスリーブ１は、厚さが０．３ｍｍであった。これに対して、比較例２におけるシールドスリーブは、厚さが０．６ｍｍであった。さらに、φ６の銅棒をシールドスリーブ１内に挿入し、シールドスリーブ１をφ１０のセラミック玉を荷重１ｋｇで掛け、全摩耗するまでの回数を測定した場合、実施例２におけるシールドスリーブ１は１００００回以上であった。これに対して、比較例２におけるシールドスリーブは１５００回であった。

また、実施例２におけるシールドスリーブ１において図４に示した屈曲試験を行った場合、１００００回の屈曲を行っても導体抵抗が変化しなかったのに対し、比較例におけるシールドスリーブは３０００回未満で導体抵抗が上昇した。

以上説明したように、本実施形態に係るシールドスリーブ１によれば、金属メッキ４０を施した断面が略円形の抗張力繊維３０を用いているため、耐摩耗性及び耐屈曲性に優れている。また、金属箔を糸の表面に巻き付ける構成でないため厚みが必要以上に増さないこととなる。加えて、編込みの編組密度が８５％以上且つ編組間抵抗が０．０９６Ω／ｍ以下とすることで、一般的に用いられる従来のシールドスリーブよりも吸収クランプ法にて同等以上のシールド効果を確保することができる。さらに、編込みの編組密度が９８％以下であるため、耐屈曲性に優れたシールドスリーブ１を提供することができる。従って、高屈曲性及び高耐摩耗性を維持しつつ、細径化、及び高シールド効果を得ることが可能なシールドスリーブ１を提供することができる。

また、電線の径方向に多層化されているため、より耐摩耗性及びシールド効果を向上させることができる。

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。

例えば、本実施形態に係るシールドスリーブ１にてシールドされる電線は、図１に示すものに限るものではない。すなわち、導体１０は単線でなくともよく、撚り線等であってもよいし、適宜変更可能である。

さらに、シールドスリーブ１を多層化するにあたり、複数本の抗張力繊維３０の束にメッキ加工を施したものを用いる例を説明したが、これに限らず、図２（ａ）に示すような１本の抗張力繊維３０を多層に編組して多層化するようにしてもよいし、図２（ｃ）に示すような平面上に複数並べられた抗張力繊維３０を多層に編組して多層化するようにしてもよい。さらには、図２（ｃ）に示すような平面上に複数並べられた抗張力繊維３０の並ぶ方向と電線の径方向とが一致するように編み込んで多層化するようにしてもよい。

１…シールドスリーブ
１０…導体
２０…絶縁体
３０…抗張力繊維
４０…金属メッキ

Claims

断面が略円形の、１本の抗張力繊維又は複数本の抗張力繊維の束に、メッキ前処理を施した後に金属メッキを施して編組加工したシールドスリーブの製造方法であって、
前記メッキ前処理として、
超臨界二酸化炭素に難溶で有機金属錯体を溶解及び還元することができる油剤を前記抗張力繊維上に塗布する第１処理と、
前記第１処理において前記油剤が塗布された前記抗張力繊維に対して、有機金属錯体が投入された状態で超臨界二酸化炭素を接触させる第２処理と、
を含む、シールドスリーブの製造方法。