JP6522727B2

JP6522727B2 - メッキ繊維及びワイヤハーネス

Info

Publication number: JP6522727B2
Application number: JP2017240120A
Authority: JP
Inventors: 宏樹近藤; 聡吉永; 裕輔吉川
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2035-04-02
Also published as: JP2018084020A

Description

本発明は、メッキ繊維及びワイヤハーネスに関する。

従来、炭素繊維に金属メッキを施すことが検討されている。しかし、炭素繊維は、メッキ液との濡れ性が悪く、金属メッキ（特に銅メッキ）の付き周り及び密着性が悪いという課題を有していた。そこで、炭素繊維にアルカリ脱脂液を塗布することにより、炭素繊維表面の濡れ性を調整する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−１８６８２３号公報

しかし、特許文献１に記載の方法によって濡れ性が調整された炭素繊維は、メッキの付き周り（メッキ析出性）及び密着性が向上するものの、アルカリによって機械的強度が低下してしまうものであった。

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、機械的強度を低下させることなく、銅メッキのメッキ析出性及び密着性を向上させたメッキ繊維及びワイヤハーネスを提供することにある。

本発明のメッキ繊維は、Ｘ線光電子分光法により測定したＯ_１Ｓピーク強度を、前記分光法により測定したＣ_１Ｓピーク強度で割り込んだ値である表面酸素量が０．０９７以上０．１３８以下である炭素繊維と、前記炭素繊維に施された銅メッキと、を備えることを特徴とする。

本件発明者らは、表面酸素量が０．０９７以上０．１３８以下であると、金属メッキのうちの銅メッキに対する濡れ性が向上し、メッキ析出性及び密着性を特に向上できることを見出した。よって、炭素繊維の表面酸素量を上記範囲とすることで、銅メッキのメッキ析出性及び密着性を向上させることができる。しかも、表面酸素量を上記範囲とすれば良いため、アルカリを用いる必要が無く、機械的強度の低下も抑えることができる。従って、機械的強度を低下させることなく、銅メッキのメッキ析出性及び密着性を向上させたメッキ繊維を提供することができる。

本発明のワイヤハーネスは、上記に記載のメッキ繊維を導体部とし、この導体部上に絶縁体を被覆した電線を備えることを特徴とする。

本発明のワイヤハーネスによれば、上記に記載のメッキ繊維を導体部とし、この導体部上に絶縁体を被覆した電線を備えるため、銅メッキが適切に施され、機械的強度の低下が抑えられたメッキ繊維を導体部とした電線を有するワイヤハーネスを提供することができる。

本発明によれば、機械的強度を低下させることなく、メッキ析出性及び密着性を向上させたメッキ繊維及びワイヤハーネスを提供することができる。

本発明の実施形態に係るメッキ繊維を含むワイヤハーネスである。本発明の実施形態に係るメッキ繊維の詳細を示す断面図であり、（ａ）はメッキ繊維の一部である炭素繊維の断面を示し、（ｂ）はメッキ繊維を導体部とする電線を示している。本実施形態に係るメッキ方法を説明するための概略図である。実施例及び比較例を示す図表である。

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。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

図１は、本発明の実施形態に係るメッキ繊維を含むワイヤハーネスである。図１に示すように、ワイヤハーネスＷＨは、複数の電線Ｗを束にしたものであり、複数の電線Ｗの少なくとも１本が以下に詳細説明するメッキ繊維を含む電線１である。このようなワイヤハーネスＷＨは、例えば図１に示すように電線Ｗの両端部にコネクタＣを備えていてもよいし、複数の電線Ｗをまとめるためにテープ巻き（図示せず）されていてもよい。また、ワイヤハーネスＷＨは、コルゲートチューブ等の外装部品（図示せず）を備えていてもよい。

図２は、本発明の実施形態に係るメッキ繊維の詳細を示す断面図であり、（ａ）はメッキ繊維の一部である炭素繊維の断面を示し、（ｂ）はメッキ繊維を導体部とする電線を示している。

図２（ａ）に示すように、炭素繊維１０は、アクリル繊維又はピッチ（石油、石炭、コールタールなどの副生成物）を原料に高温で炭化して作った繊維である。このような炭素繊維１０は、導電性を有するため、信号線等に用いることができるが、導電率が不足する場合、図２（ｂ）に示すように、金属メッキ２０が施されることがある。このような導電率を補う金属メッキ２０としては、銅メッキが好ましいが、銅は炭素繊維１０との濡れ性が悪く、電気メッキを行ったとしてもメッキ析出性及び密着性が悪い。

そこで、本実施形態に係る炭素繊維１０は、超臨界状態の二酸化炭素に曝されたものを採用しており、表面酸素量が従来の炭素繊維と異なるものとなっている。ここで、本実施形態でいう表面酸素量は、Ｘ線光電子分光法により測定したＯ_１Ｓピーク強度を、同分光法により測定したＣ_１Ｓピーク強度で割り込んだ値（Ｏ_１Ｓ／Ｃ_１Ｓ）である。炭素繊維１０の表面が酸化していればしているほど、Ｘ線光電子分光法により測定したＯ_１Ｓピーク強度が高くなるため、表面酸素量の値が高くなる傾向にある。

ここで、表面酸素原子の数と、酸性官能基の数とは、略同じ割合で増加することが知られている。また、酸性官能基は、界面接着に寄与すると考えられている。本実施形態に係る炭素繊維１０において、表面酸素量は、０．０９７以上０．１３８以下となっている。表面酸素量が０．０９７を下回ると、銅との接着性が極端に低下してしまうためである。また、表面酸素量が０．１３８を上回ると、炭素繊維１０の表面酸素が電気メッキを行う際の給電部との接触を阻害し、炭素繊維１０に電流が流れ難くなりメッキ析出性が悪くなるためである。

図２（ｂ）に示すように、本実施形態に係るワイヤハーネスＷＨでは、上記のような炭素繊維１０に金属メッキ２０を施したメッキ繊維を複数本束ねて導体部３０を構成している。そして、この導体部３０上に絶縁体４０を被覆して、上記電線１としている。なお、図２（ｂ）においてメッキ繊維は７本であるが、特に７本に限らず、例えば１００本以上が束ねられるものであってもよい。さらに、上記のような炭素繊維１０に金属メッキ２０を施したメッキ繊維に、上記炭素繊維１０や上記と異なる炭素繊維（すなわち表面酸素量が上記範囲外のもの）とを加えたものを複数本束ねて導体部３０を構成してもよい。

次に、本実施形態に係るメッキ方法を説明する。図３は、本実施形態に係るメッキ方法を説明するための概略図である。本実施形態において導体部３０に用いられるメッキ繊維を得るためには、まず、処理槽Ｂ内に炭素繊維を投入する（第１工程）。ここで、第１工程において、本実施形態では有機金属錯体が処理槽Ｂ内に投入されていないものとする。有機金属錯体が処理槽Ｂ内に投入されていなくとも、所定のメッキ析出性及び密着性を得ることができるからである。

次に、炭素繊維が投入された処理槽Ｂ内に超臨界状態とした二酸化炭素を供給する（第２工程）。そして、超臨界状態とした二酸化炭素が供給されてから、所定時間経過後に炭素繊維を処理槽Ｂから取り出す（第３工程）。これにより、表面酸素量を０．０９７以上０．１３８以下とする上記の炭素繊維１０を得ることができる。

その後、いわゆる電気メッキを行って、炭素繊維１０上に金属メッキ２０（銅メッキ）を施す（第４工程）。

次に、実施例及び比較例を説明する。図４は、実施例及び比較例を示す図表である。なお、炭素繊維はＰＡＮ系で繊維径７μｍのものを用いた。図４に示す実施例１については、二酸化炭素の超臨界条件として、圧力１５ＭＰａとし、温度を１００℃とし、時間を６０分とした。また、実施例２については、二酸化炭素の超臨界条件として、圧力１５ＭＰａとし、温度を１３０℃とし、時間を６０分とした。さらに、実施例３については、二酸化炭素の超臨界条件として、圧力１５ＭＰａとし、温度を１５０℃とし、時間を６０分とした。実施例４については、二酸化炭素の超臨界条件として、圧力１５ＭＰａとし、温度を２００℃とし、時間を６０分とした。

また、上記超臨界処理を経た実施例１〜４及び超臨界処理を行っていない比較例１について、電気メッキを行って炭素繊維上に銅メッキを施した。

なお、図４において、メッキ析出性について「○」とはムラがなく良好な結果が得られた場合を示し、「×」とはムラがあり良好でない結果が得られた場合を示している。また、密着力について「○」とはメッキ後の水洗中にメッキの離脱がなかったものを示し、「×」とはメッキ後の水洗中にメッキが離脱したものを示している。

まず、表面酸素量は実施例１について０．１３８であり、実施例２について０．１２３であり、実施例３について０．１０３であり、実施例４について０．０９７であった。このような実施例１〜４では、いずれもメッキ析出性が「○」であり、密着力も「○」であった。一方、表面酸素量は、比較例について０．１５９であった。このような比較例１では、メッキ析出性が「×」であり、密着力も「×」であった。なお、図４に示すように、電気メッキを行う際の電圧は実施例１〜４及び比較例１において２．０Ｖとした。なお、電流値は、実施例１で０．５７Ａ、実施例２で０．６５Ａ、実施例３で０．６０Ａ、実施例４で０．５２Ａ、比較例１で０．４０Ａとなった。

以上より、表面酸素量が０．０９７以上０．１３８以下である炭素繊維は、電気メッキにより銅メッキを施した場合に、好適な結果が得られており、メッキ析出性及び密着性を向上できることがわかった。

さらに、図４に示すように、実施例１〜４及び比較例１に係る炭素繊維について、強度（Ｎ／本）を測定すると共に、ラマン分光法による構造分析を行った。ここで、強度については、ＪＩＳＲ７６０６に準拠する単繊維の引張試験を行い、断線時における引張強度を測定した結果を示している。また、ラマン分光法では、炭素繊維のラマンスペクトルを確認するため、波長５３２ｎｍのレーザを照射し、得られたラマンスペクトルのＧ／Ｄ比、半値幅及びピークシフトについて測定した結果を示している。なお、Ｇ／Ｄ比は値が高いほど結晶性が高いことを示す。また、半値幅は結晶の完全性を示す値であり、ピークシフトは原子配置の歪みを示す値である。

図４に示すように、炭素繊維の強度は、実施例１〜４及び比較例１について０．２Ｎ／本であった。このように、これらは同じ値を示しており、機械的強度に差異は見られなかった。

さらに、実施例１〜４及び比較例１について、Ｇ／Ｄ比は０．９０〜０．９３であり、半値幅は１１０．３〜１１１．５であり、ピークシフトは１５８０〜１５８４．７であった。すなわち、これらの値にも大きな差異は見られなかった。

このように、超臨界処理の有無によって（すなわち、表面酸素量が０．０９７以上０．１３８以下であるか否かに拘わらず）、炭素繊維には構造的な変化が見られず、機械的強度の低下も見られなかった。

よって、実施例１〜４に係る炭素繊維は、機械的強度を低下させることなく、メッキ析出性及び密着性を向上させることができるものであることがわかった。

このようにして、本実施形態に係るメッキ繊維において、本件発明者らは、表面酸素量が０．０９７以上０．１３８以下であると、金属メッキ２０のうちの銅メッキに対する濡れ性が向上し、メッキ析出性及び密着性を特に向上できることを見出した。よって、炭素繊維の表面酸素量を上記範囲とすることで、銅メッキのメッキ析出性及び密着性を向上させることができる。しかも、表面酸素量を上記範囲とすれば良いため、アルカリを用いる必要が無く、機械的強度の低下も抑えることができる。従って、機械的強度を低下させることなく、銅メッキのメッキ析出性及び密着性を向上させたメッキ繊維を提供することができる。

また、本実施形態に係るワイヤハーネスＷＨによれば、上記に記載のメッキ繊維を導体部３０とし、この導体部３０上に絶縁体４０を被覆した電線１を備えるため、金属メッキ２０が適切に施され、機械的強度の低下が抑えられたメッキ繊維を導体部３０とした電線１を有するワイヤハーネスＷＨを提供することができる。

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。

ＷＨ：ワイヤハーネス
Ｗ：電線
１：電線
１０：炭素繊維
２０：金属メッキ
３０：導体部
４０：絶縁体

Claims

Ｘ線光電子分光法により測定したＯ_１Ｓピーク強度を、前記分光法により測定したＣ_１Ｓピーク強度で割り込んだ値である表面酸素量が０．０９７以上０．１３８以下である炭素繊維と、
前記炭素繊維に施された銅メッキと、
を備えることを特徴とするメッキ繊維。
請求項１に記載のメッキ繊維を導体部とし、この導体部上に絶縁体を被覆した電線を備える
ことを特徴とするワイヤハーネス。