JP7213979B2

JP7213979B2 - 炭素繊維編組部材及び炭素繊維熱収縮チューブ

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Publication number: JP7213979B2
Application number: JP2021529872A
Authority: JP
Inventors: キム、ジンウ; パク、ウンキョ
Original assignee: エルエスケーブルアンドシステムリミテッド．
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2019-10-22
Publication date: 2023-01-27
Anticipated expiration: 2039-10-22
Also published as: WO2020111518A1; JP2022510191A

Description

本発明は、炭素繊維編組部材及び炭素繊維熱収縮チューブに関する。より詳細には、本発明は、第１方向又は長さ方向に、炭素繊維糸で構成された炭素繊維バンドルが配置され、第２方向又は円周方向に、熱収縮が可能な収縮部材が配置され、良好な遮蔽性能を提供できる軽量化された炭素繊維編組部材及び炭素繊維熱収縮チューブに関する。

炭素繊維は、鉄に比べて質量は１／４に過ぎないが、強度及び弾性がそれぞれ１０倍及び７倍に達する特性から、様々な分野への活用が試みられている。

そして、一般の熱収縮チューブは接続仕上げ材であり、熱を加えると収縮し、電線接続部位などで多く用いられる。しかし、柔軟な樹脂材質の熱収縮チューブは、十分な剛性が確保し難く、破れ易いという問題がある。

また、通信ケーブルのＥＭＩ遮蔽などのために金属編組材質の遮蔽層を備える場合が多い。

このような通信ケーブルを相互接続する場合、金属編組材質の遮蔽層を連結するためには、同様に、金属材質編組遮蔽部材で両通信ケーブルの接続部位を包んだ後、金属材質編組遮蔽部材と両通信ケーブルの遮蔽層をそれぞれ溶接する方法で両通信ケーブルの遮蔽層を電気的に連結することによって、両通信ケーブルの接続部位からの電磁波漏洩を最小化することができる。

しかしながら、金属材質編組遮蔽部材と両通信ケーブルの遮蔽層をそれぞれ溶接する方法は、作業性が良好でなく、ケーブルを軽量化するのに障害となることがある。

本発明は、第１方向又は長さ方向に、炭素繊維糸で構成された炭素繊維バンドルが配置され、第２方向又は円周方向に、熱収縮が可能な収縮部材が配置され、良好な遮蔽性能を提供できる軽量化された炭素繊維編組部材及び炭素繊維熱収縮チューブを提供することを解決しようとする課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、長さ方向に配置される複数個の炭素繊維バンドル；及び、円周方向に配置される複数個の収縮部材；を含み、前記収縮部材は前記長さ方向に沿って互いに離隔して配置され、前記炭素繊維バンドル及び前記収縮部材を編組して構成される編組部材を円筒形に巻いて形成される炭素繊維熱収縮チューブを提供することができる。

また、前記収縮部材は、ポリオレフィン系の樹脂材質ワイヤーで構成されてよい。

そして、前記収縮部材は、炭素繊維熱収縮チューブの長さ方向に単位長（ｉｎｃｈ）当たりに平均１７個～４１個が備えられてよい。

ここで、前記収縮部材は、直径が０．２５ミリメートル（ｍｍ）～０．３ミリメートル（ｍｍ）であってよい。

この場合、前記収縮部材は複数個が隣接して配置されて１個の収縮部を構成し、複数個の前記収縮部が炭素繊維熱収縮チューブの長さ方向に沿って離隔して配置されてよい。

そして、前記収縮部を構成する複数個の収縮部材は、炭素繊維熱収縮チューブの長さ方向と垂直な方向に並んで配置されてよい。

また、前記収縮部材は２個が１個の収縮部を構成できる。

ここで、前記炭素繊維熱収縮チューブ内に挿入されるケーブルの外径ｄと前記炭素繊維熱収縮チューブの最大収縮した外径Ｄ’は、下の式１を満たすことができる。

［数１］
54 % ≦ D'/d * 100 % ≦ 98 %

この場合、前記炭素繊維熱収縮チューブは、外径が４０％～６０％に最大収縮可能であってよい。

そして、前記炭素繊維バンドルは３ｋ、６ｋ又は１２ｋの炭素繊維糸で構成され、前記炭素繊維糸はポリアミドコーティングされてよい。

また、前記炭素繊維バンドルを構成する炭素繊維糸は、伸び率が１％以上であるＰＡＮ系炭素繊維糸であってよい。

そして、複数個の前記炭素繊維バンドルのうち少なくとも１個の炭素繊維バンドルは、金属メッキされてよい。

ここで、複数個の前記炭素繊維バンドルのうち少なくとも１個の炭素繊維バンドルを構成する炭素繊維の一部の炭素繊維糸は、金属メッキされてよい。

この場合、前記炭素繊維の金属メッキ材質は、銅、金、銀、アルミニウム又はニッケル又はその合金材質であってよい。

そして、前記炭素繊維バンドルの金属メッキのメッキ密度は、２．７ｇ／ｃｍ^３以下であってよい。

また、上記課題を解決するために、本発明は、第１方向に配置される複数個の炭素繊維バンドル；及び、前記第１方向と垂直な第２方向に配置される複数個の収縮部材；を含み、前記炭素繊維バンドル及び前記収縮部材を編組して構成される炭素繊維編組部材を提供することができる。

ここで、前記収縮部材は、ポリオレフィン材質のワイヤーで構成され、前記収縮部材は、複数個が隣接して配置されて１個の収縮部を構成し、複数個の前記収縮部が前記第１方向に沿って離隔して第２方向に配置されてよい。

この場合、前記収縮部を構成する複数個の収縮部材は、単層で配置されてよい。

そして、前記収縮部材は、ポリオレフィン系の樹脂材質ワイヤーであり、直径が０．２５ミリメートル（ｍｍ）～０．３ミリメートル（ｍｍ）であり、２個が１個の収縮部を構成できる。

また、前記収縮部材は、前記第１方向に単位長（ｉｎｃｈ）当たりに平均１７個～４１個が備えられてよい。

ここで、前記炭素繊維バンドルは、３ｋ、６ｋ又は１２ｋの炭素繊維糸で構成され、前記炭素繊維糸はポリアミドコーティングされてよい。

この場合、前記炭素繊維バンドルを構成する炭素繊維糸は、伸び率が１％以上であるＰＡＮ系炭素繊維糸であってよい。

そして、複数個の前記炭素繊維バンドルのうち少なくとも１個の炭素繊維バンドル、又は複数個の前記炭素繊維バンドルのうち少なくとも１個の炭素繊維バンドルを構成する炭素繊維の一部の炭素繊維糸は、金属メッキされてよい。

本発明によれば、第１方向又は長さ方向に、炭素繊維糸で構成された炭素繊維バンドルが配置され、第２方向又は円周方向に、熱収縮が可能な収縮部材が配置され、良好な遮蔽性能を提供する軽量化された編組部材及びこれを用いた熱収縮チューブを提供することができる。

したがって、本発明に係る編組部材及びこれを用いた熱収縮チューブは、金属編組部材と収縮チューブの長所の両方を備え、非金属材質の接続材又は仕上げ材として活用可能である。

また、本発明に係る炭素繊維編組部材及び炭素繊維熱収縮チューブの第２方向又は円周方向に配置された収縮部材の間隔又は密度を調節し、遮蔽性能を確保しながらも収縮部材の使用量を最小化することができる。

さらに、本発明に係る炭素繊維編組部材及び炭素繊維熱収縮チューブを構成する炭素繊維バンドルを構成する炭素繊維糸を金属コーティングし、熱収縮チューブの遮蔽性能をより向上させることができる。

また、本発明に係る炭素繊維編組部材及び炭素繊維熱収縮チューブによれば、ケーブル接続仕上げ材として用いられる場合、別の溶接などの工程が不要なので、作業性を向上させ、軽量化及び費用節減効果も得ることができる。

本発明に係る炭素繊維熱収縮チューブを構成するための編組部材を示す図である。図１に示した編組部材をチューブ形態で製造した炭素繊維熱収縮チューブを示す斜視図である。本発明に係る炭素繊維熱収縮チューブの一部領域を最大に熱収縮した状態を示す図である。ケーブル外径対比収縮したチューブ外径の比率による遮蔽率結果を示すグラフである。ケーブル外径対比収縮したチューブ外径の比率による遮蔽率結果を示すグラフである。ケーブル外径対比収縮したチューブ外径の比率による遮蔽率結果を示すグラフである。ケーブル外径対比収縮したチューブ外径の比率による遮蔽率結果を示すグラフである。ケーブル外径対比収縮したチューブ外径の比率による遮蔽率結果を示すグラフである。ケーブル外径対比収縮したチューブ外径の比率による遮蔽率結果を示すグラフである。ケーブル外径対比収縮したチューブ外径の比率による遮蔽率結果を示すグラフである。ケーブル外径対比収縮したチューブ外径の比率による遮蔽率結果を示すグラフである。ケーブル外径対比収縮したチューブ外径の比率による遮蔽率結果を示すグラフである。本発明に係る炭素繊維編組部材又は炭素繊維熱収縮チューブを示す断面図である。本発明に係る炭素繊維熱収縮チューブを構成する１インチ当たりに配置された収縮部材の個数による電磁波遮蔽率の試験結果である。本発明に係る炭素繊維熱収縮チューブを構成する１インチ当たりに配置された収縮部材の個数による電磁波遮蔽率の試験結果である。本発明に係る炭素繊維熱収縮チューブを構成する１インチ当たりに配置された収縮部材の個数による電磁波遮蔽率の試験結果である。本発明に係る炭素繊維熱収縮チューブを構成する１インチ当たりに配置された収縮部材の個数による電磁波遮蔽率の試験結果である。本発明に係る炭素繊維熱収縮チューブを構成する１インチ当たりに配置された収縮部材の個数による電磁波遮蔽率の試験結果である。本発明に係る炭素繊維熱収縮チューブを構成する１インチ当たりに配置された収縮部材の個数による電磁波遮蔽率の試験結果である。本発明に係る炭素繊維熱収縮チューブを構成する１インチ当たりに配置された収縮部材の個数による電磁波遮蔽率の試験結果である。本発明に係る炭素繊維熱収縮チューブを構成する１インチ当たりに配置された収縮部材の個数による電磁波遮蔽率の試験結果である。本発明に係る炭素繊維熱収縮チューブを構成する１インチ当たりに配置された収縮部材の個数による電磁波遮蔽率の試験結果である。本発明に係る炭素繊維熱収縮チューブの他の実施例を示す図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。ただし、本発明は、ここで説明された実施例に限定されず、他の形態で具体化されてもよい。むしろ、ここで紹介される実施例は、開示された内容が徹底且つ完全となり得るように、そして当業者に本発明の思想が十分に伝達され得るように提供されるものである。明細書全体を通じて同一の参照番号は同一の構成要素を示す。

図１は、本発明に係る炭素繊維熱収縮チューブを構成するための編組部材を示す図であり、図２は、図１に示した編組部材をチューブ形態で製造した炭素繊維熱収縮チューブを示す斜視図である。

具体的に、図１は、複数個の炭素繊維バンドル１０と、複数個の収縮部２０で構成される編組部材１００’を示し、図２は、前記編組部材１００’で構成された熱収縮チューブを示す斜視図である。

本発明に係る炭素繊維編組部材１００’及び炭素繊維熱収縮チューブ１００は、第１方向又は熱収縮チューブの長さ方向に配置される複数個の炭素繊維バンドル１０、及び前記第１方向と垂直な第２方向又は熱収縮チューブの円周方向に配置される複数個の収縮部材２１又は収縮部２０を含んで構成されてよい。

ここで、‘バンドル’とは、複数の微細繊維糸で構成される繊維束又はトウを意味するもので、炭素繊維の場合、数千個の微細炭素繊維糸が一つのバンドルを構成する。

一般に、炭素繊維バンドル１０は、炭素繊維糸１１を３ｋ、６ｋ又は１２ｋなどのように、１ｋ以上で構成されたバンドルであってよい。

そして、前記炭素繊維糸は、伸び率が１％以上であるＰＡＮ系炭素繊維糸であることが好ましい。

そして、それぞれの炭素繊維糸は、製造過程でポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）コーティングが行われ、炭素繊維糸同士のくっつき又はもつれなどを防止する効果がある。ポリアミドコーティング層は、炭素繊維の表面に、接着性が良く且つ撓み性が良好な被膜を形成する。

熱収縮チューブは、熱が加えられると半径方向に収縮する性質で仕上げ対象を包む特徴を有する。しかし、熱収縮チューブの長さ方向への収縮が大きすぎると、仕上げ対象を十分に包むことができず、熱収縮チューブの長さ方向の収縮は好ましくないことがある。

本発明に係る炭素繊維編組部材１００’及び炭素繊維熱収縮チューブ１００は、編組構造で製造され、炭素繊維を基本構成とする。炭素繊維自体は、重さが軽く、剛性及び弾性を有する素材であり、電磁波遮蔽性能があるが、熱収縮特性が大きくないため、本発明の炭素繊維熱収縮チューブ１００は炭素繊維だけで構成されず、収縮が必要な方向には収縮部材２１又は収縮部２０を適用し、炭素繊維の長所である軽量及び遮蔽性能を活用しながらも物理的な熱収縮特徴を与えることができる。

図１に示す本発明に係る炭素繊維編組部材１００’は、一方向（第１方向）に炭素繊維バンドル１０とその垂直方向（第２方向）に収縮部材２１又は収縮部２０とを編組方式で組み合わせて編組構造を形成することができる。

前記収縮部材２１の例として、ポリオレフィン（Ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎｅ）系樹脂材質のワイヤーを使用することができる。

ポリオレフィンと合成樹脂の一種で、エチレンやプロピレンのようなオレフィン（分子１個当たりに１個の二重結合を含んでいる炭化水素）を添加重合反応させて作る有機物質を意味する。

ポリオレフィンの繊維糸の材質としては、ポリエチレン（ＨＤＰＥ（ＨｉｇｈＤｅｎｓｉｔｙＰｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＬＤＰＥ（ＬｏｗＤｅｎｓｉｔｙＰｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＬＬＤＰＥ（ＬｉｎｅａｒＬｏｗＤｅｎｓｉｔｙＰｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＥＶＡ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ－ｖｉｎｙｌａｃｅｔａｔｅｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ＵＨＭＷＰＥ（ｕｌｔｒａ－ｈｉｇｈｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔＰＥ））などが適用でき、その他にも、各種ポリプロピレン（ＰＰ，ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ラバー／エラストマー（ＥＰＲ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ－ｐｒｏｐｙｌｅｎｅｒｕｂｂｅｒ）、ＥＰＤＭ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ－ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ－ｄｉｅｎｅｍｏｎｏｍｅｒ）、ＰＯＥ（ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎｅｌａｓｔｏｍｅｒ，ｅｔｈｙｌｅｎｅ／ｏｃｔｅｎｅ－１））などが適用できる。

ポリオレフィンワイヤーは、一般に、弾性があり、大部分の有機溶媒に溶けなく、酸及び塩基に耐性があり、電気絶縁性があり、一般の熱収縮チューブの材料として用いられる。

このようなポリオレフィン材質で構成されたポリオレフィンワイヤー形態の収縮部材２１は、１個単位で配置されてもよく、複数個の収縮部材２１をまとめた収縮部２０単位で第１方向と垂直な第２方向に配置されてもよい。

前記収縮部２０は、複数個の収縮部材２１を第１方向に並ぶように隣接させて第２方向に沿って配置することができる。

また、軽量化又は費用節減のために、前記収縮部材２１は単層で配置することが好ましい。

図１及び図２に示す実施例において、前記収縮部２０を構成する収縮部材２１は、それぞれ２個と示されており、それぞれの収縮部が第１方向又は熱収縮チューブの長さ方向にあらかじめ決定された間隔で離隔するように配置されて構成されるが、その個数は増減（１個又は３個以上）可能である。１個の収縮部２０を１個の収縮部材で構成する場合、１個の収縮部材２１をあらかじめ決定された間隔で離隔させて編組構造を構成することができる。前記収縮部材の直径は０．２５ミリメートル（ｍｍ）～０．３ミリメートル（ｍｍ）で構成されてよい。

前記炭素繊維バンドル１０は１ｋ以上の本数で形成され、編組部材１００’の厚さは０．３ミリメートル（ｍｍ）～５ミリメートル（ｍｍ）の範囲であってよい。好ましくは、前記炭素繊維バンドル１０は、３ｋ、６ｋ又は１２ｋの炭素繊維糸１１が適用されてよい。

図１に示すように構成された編組部材１００’を熱収縮チューブの長さと直径に合うように縫製又は接合し、図２に示すような炭素繊維熱収縮チューブ１００を構成することができる。

前記編組部材１００’で前記熱収縮チューブ１００を構成する方法は、１枚の編組部材をチューブ状に巻いて縫製又は接合する方法の他に、２枚の編組部材１００’の両端を長さ方向にそれぞれ接合又は縫製する方法も適用可能である。

このような方法により、縫製又は接合して構成される熱収縮チューブの長さ方向には炭素繊維バンドル１０が配置され、熱収縮チューブの円周方向には、ポリオレフィン材質のワイヤーで構成された収縮部２０を配置させることができる。

図３には、本発明に係る炭素繊維編組部材１００’及び炭素繊維熱収縮チューブ１００の一部領域を最大に熱収縮させた状態を示す。

熱収縮チューブの長さ方向には、炭素繊維糸１１で構成された炭素繊維バンドル１０が適用され、円周方向には、ポリオレフィン系の収縮部材２１で構成された収縮部２０が配置されるので、熱風機などを用いて熱を加える場合、熱収縮チューブの長さ方向には収縮量が最小化するが、半径方向には収縮部材２１の収縮によって半径が縮小し、一般の熱収縮チューブの役割を果たすことができる。

図３に示す実施例において、左側領域Ａ１は熱収縮前の状態を示し、右側領域Ａ２は最大に熱収縮した後の状態を示す。

すなわち、ここで、本発明の炭素繊維熱収縮チューブ１００の長さ方向である第１方向に配置された炭素繊維バンドル１０は収縮しなく、炭素繊維熱収縮チューブ１００の円周方向である第２方向に配置された収縮部２０を構成する収縮部材２１は収縮することによってケーブル接続部などの仕上げ対象領域に密着し得る。

前記収縮部材２１はポリオレフィン系の樹脂材質ワイヤーであり、直径が０．２５ミリメートル（ｍｍ）～０．３ミリメートル（ｍｍ）で、２個が１個の収縮部を構成するものを図示しているが、その個数は増減可能である。

そして、前記炭素繊維熱収縮チューブ１００の円周方向に配置された収縮部材をポリオレフィン材質で構成する場合、前記炭素繊維熱収縮チューブは、一般に、外径が４０％～６０％に最大収縮可能であり、好ましくは約５０％に最大収縮可能である。

図４～図１２は、ケーブル外径対比最大収縮したチューブ外径の比率による遮蔽率結果を示すグラフであり、下の表１～表６は、本発明の熱収縮チューブとして、直径が５ミリメートル（ｍｍ）、１０ミリメートル（ｍｍ）、３０ミリメートル（ｍｍ）であるケーブルに様々な収縮前外径Ｄを有する熱収縮チューブを装着し、ケーブル外径対比収縮したチューブ外径の比率による遮蔽効果（＠１００ＭＨｚ遮蔽率ｄＢ）を測定した試験結果を示す。

具体的に、表１、表２、図４～図６は、５ミリメートル（ｍｍ）外径のケーブルに様々な外径の熱収縮チューブを装着してケーブル外径ｄ対比最大に収縮した状態のチューブ外径Ｄ’の比率による遮蔽率を測定した結果であり、各試験例の炭素繊維熱収縮チューブ１００で両ケーブル接続部位を仕上げ及び熱収縮させ、両ケーブルの遮蔽層を炭素繊維熱収縮チューブ１００で連結し、ケーブルを通じて１００Ｍｈｚ試験電流を通電させる場合にケーブル接続部位での遮蔽率を測定する方法で試験された。

例えば、ケーブル外径ｄ対比最大収縮したチューブ外径Ｄ’の比率が５４％であるという意味は、ケーブルを包んでいるチューブは最大に収縮した状態であることを前提に、その外径がケーブル外径の５４％程度の大きさを有することを意味する。ここで、最大に収縮したチューブ外径Ｄ’とは、熱収縮チューブに熱を加えた時、それ以上収縮せずに外径を維持する状態になった場合のチューブ外径を意味する。

試験の結果によれば、ケーブル外径対比最大収縮したチューブ外径の比率が９８％及び５４％を境界に５４％～９８％の条件で遮蔽率が約４０ｄＢ程度と良好に測定されることが確認できた。

すなわち、図６に示すように、５ミリメートル（ｍｍ）外径のケーブル対比最大収縮したチューブ外径の比率が５４％～９８％の条件では遮蔽率が約４０ｄＢと良好であり、本発明の炭素繊維熱収縮チューブを電磁波遮蔽のための仕上げ材として使用できると見なすことができる。

しかし、５４％～９８％以外の領域では遮蔽率が大きく減少し、良好な遮蔽効果が期待し難いことが確認できる。

表３、表４、図７～図９は、１０ミリメートル（ｍｍ）外径のケーブルに様々な外径の熱収縮チューブを装着し、ケーブル外径対比最大収縮したチューブ外径の比率による遮蔽率を測定した結果であり、試験結果によれば、１０ミリメートル（ｍｍ）ケーブル対比最大収縮したチューブ外径の比率が９８％及び５４％を境界に５４％～９８％の条件で約４０ｄＢ程度と良好に測定されることが確認できた。

試験の結果、図９に示すように、１０ミリメートル（ｍｍ）外径のケーブル対比最大収縮したチューブ外径の比率も５４％～９８％条件は確保されてこそ、本発明の炭素繊維熱収縮チューブを電磁波遮蔽のための仕上げ材として好適に使用できることが確認できる。

表５、表６、図１０～図１２は、３０ミリメートル（ｍｍ）外径のケーブルに様々な外径の熱収縮チューブを装着してケーブル外径対比収縮したチューブ外径の比率による遮蔽率を測定した結果であり、試験の結果によれば、３０ミリメートル（ｍｍ）ケーブル対比最大収縮したチューブ外径の比率が９８％及び５４％を境界に５４％～９８％の条件で約４０ｄＢ程度と良好に測定されることが確認できた。

同様に、図１２に示すように、３０ミリメートル（ｍｍ）外径のケーブル対比最大収縮したチューブ外径の比率も５４％～９８％条件は確保されてこそ、本発明の炭素繊維熱収縮チューブを電磁波遮蔽のための仕上げ材として好適に使用できることが確認できる。

結果的に、ケーブルの外径が５ミリメートル（ｍｍ）、１０ミリメートル（ｍｍ）及び３０ミリメートル（ｍｍ）に増加しても、ケーブル外径対比最大収縮したチューブ外径の比率５４％及び９８％を基準に遮蔽率が臨界的に変化することが確認できる。

上の試験結果からして、ケーブルの外径ｄ対比最大収縮したチューブ外径Ｄ’は、下記のように整理できる。

前記熱収縮チューブ１００の場合、ケーブル又は配管などの接続部位を包む仕上げ材として働き、良好な遮蔽率を確保するために、熱収縮チューブが装着されるケーブルなどの対象物の外径ｄと最大収縮した熱収縮チューブの外径Ｄ’との関係を下の式１を満たすように設計できる。

［数１］

54 % ≦ D'/d * 100 % ≦ 98 %

上の関係から、最大収縮した熱収縮チューブの外径Ｄ’がケーブル外径ｄの５４％未満である場合は、ケーブルの外径ｄに比べて収縮前の熱収縮チューブの外径Ｄが小さすぎるサイズが選択され、ケーブルへの装着がし難い他、十分の電磁波遮蔽効果を得るためにも不足するサイスであることを確認し、最大収縮した熱収縮チューブの外径Ｄ’がケーブル外径ｄの９８％を超える場合には、ケーブルの外径ｄに比べて収縮前の熱収縮チューブの外径Ｄが大きすぎるため、熱収縮チューブがケーブルと十分に密着せず、電磁波遮蔽性能が低下することを確認した。

図１３は、本発明に係る炭素繊維編組部材１００’又は炭素繊維熱収縮チューブ１００の断面図である。

各収縮部２０は、編組部材の第１方向又は炭素繊維熱収縮チューブの長さ方向と垂直な方向に炭素繊維バンドル１０と編組構造をなして配置される。

前述したように、前記収縮部２０を構成する収縮部材２１は、ポリオレフィン材質のワイヤーを適用することができ、それぞれのワイヤーの直径ｘは０．２５ミリメートル（ｍｍ）～０．３ミリメートル（ｍｍ）で構成されてよい。

そして、図１３に示すように、それぞれの収縮部は、２個の収縮部材２１が並んで配置され、各収縮部は、編組部材の第１方向又は炭素繊維熱収縮チューブ１００の長さ方向に離隔して配置されてよい。

ここで、幅がｘである収縮部材で構成されたそれぞれの収縮部の幅２ｘは、約０．５ミリメートル（ｍｍ）～０．６ミリメートル（ｍｍ）でよく、隣接した収縮部間の間隔ｙは各収縮部の幅２ｘよりも大きく構成されてよい。

すなわち、前記炭素繊維バンドルは数千本の炭素繊維糸で構成され、炭素繊維バンドルが熱収縮チューブを構成し、装着対象に収縮して密着すると、熱収縮チューブの円周方向に炭素繊維糸が広がって電磁波遮蔽機能などを果たすことができる。

しかし、前記収縮部材は円周方向の収縮機能を担う構成であるので、収縮に十分な数量だけ適用すればいい。

図１４～図２２は、本発明に係る炭素繊維熱収縮チューブを構成する１インチ当たりに配置された収縮部材の個数による電磁波遮蔽率の試験結果を示し、下の表７～表１２は、本発明の熱収縮チューブとして、外径が５ミリメートル（ｍｍ）、１０ミリメートル（ｍｍ）、３０ミリメートル（ｍｍ）であるケーブルに、収縮部の個数が異なる熱収縮チューブを装着し、単位長（ｉｎｃｈ）当たりに収縮部材の個数による遮蔽効果（＠１００ＭＨｚ遮蔽率ｄＢ）を測定した試験結果を示す。

具体的に、表７、表８、図１４～図１６は、５ミリメートル（ｍｍ）外径のケーブルに、収縮部材の個数が異なる熱収縮チューブを装着し、収縮部材の個数による遮蔽率を測定した結果であり、各試験例の炭素繊維熱収縮チューブ１００で両ケーブル接続部位を仕上げ及び熱収縮させ、両ケーブルの遮蔽層を炭素繊維熱収縮チューブ１００で連結し、ケーブルを通じて１００Ｍｈｚ試験電流を通電させる場合、ケーブル接続部位における遮蔽率を測定する方法で試験された。

試験の結果によれば、収縮部材の個数が単位長（ｉｎｃｈ）当たりに平均１７個以上４１個以下である場合、約４０ｄＢ程度と良好に測定されることが確認できた。

すなわち、図１６に示すように、５ミリメートル（ｍｍ）外径のケーブルに収縮部材が単位長（ｉｎｃｈ）当たりに平均１７個以上４１個以下である条件では、遮蔽率が約４０ｄＢと良好であり、収縮部の個数が１７個よりも少ないか４１個よりも多い場合には遮蔽率が臨界的に減少し、遮蔽部材として不適であることが確認できる。

同様に、表９、表１０、図１７～図１９は、１０ミリメートル（ｍｍ）外径のケーブルに、収縮部の個数が異なる熱収縮チューブを装着し、収縮部材の個数による遮蔽率を測定した結果である。１０ミリメートル（ｍｍ）外径のケーブルにおいても、単位長（ｉｎｃｈ）当たりに収縮部材の平均個数が１７個以上４１個以下である場合、約４０ｄＢ程度と良好に測定されることが確認できた。

すなわち、図１９に示すように、５ミリメートル（ｍｍ）外径のケーブルに単位長（ｉｎｃｈ）当たりに収縮部材の平均個数が１７個以上４１個以下である条件では遮蔽率が約４０ｄＢと良好であり、１７個よりも少ないか４１個よりも多い場合には遮蔽率が臨界的に減少し、遮蔽部材として不適であることが確認できる。

同様に、表１１、表１２、図２０～図２２は、３０ミリメートル（ｍｍ）外径のケーブルに、収縮部材の個数が異なる熱収縮チューブを装着し、収縮部材の個数による遮蔽率を測定した結果である。３０ミリメートル（ｍｍ）外径のケーブルにおいても、単位長（ｉｎｃｈ）当たりに収縮部材の平均個数が１７個以上４１個以下である場合、約４０ｄＢ程度と良好に測定されることが確認できた。

結果的に、ケーブルの外径が５ミリメートル（ｍｍ）、１０ミリメートル（ｍｍ）及び３０ミリメートル（ｍｍ）へと増加しても、単位長（ｉｎｃｈ）当たりに収縮部材の個数又は密度は、インチ当たり１７個及び４１個を基準に遮蔽率が臨界的に変化することが確認できる。

このような結果は、単位長（ｉｎｃｈ）当たりに収縮部材の平均個数が１７個未満である場合には、炭素繊維バンドルと収縮部材との間に空間が多く発生し、単位長当たりに収縮部材の平均個数が４１個を超える場合には、炭素繊維バンドルを構成する炭素繊維糸が収縮部材などによる干渉などによって十分に円周方向に分散されず、電磁波遮蔽効果が低下するためと推測される。

したがって、熱収縮チューブの円周方向収縮のための熱収縮チューブの個数は、収縮部材の直径又は収縮部の幅などを考慮して適切に決定されると、炭素繊維糸で構成される炭素繊維バンドルを熱収縮チューブの長さ方向に配置する場合にも、高周波領域である１００Ｍｈｚ周波数の試験電流が印加されても４０ｄＢ以上の良好な遮蔽率が得られることが確認できる。

したがって、このような試験結果から、１００Ｍｈｚ程度の高周波領域では、金属編組部材形態の遮蔽手段として、炭素繊維バンドル、及び収縮性ポリオレフィン材質の収縮部材で構成される最適の個数の収縮部が適用された熱収縮チューブを適用することによって金属編組部材を代替し、溶接作業を省略して作業性を向上させることができ、ケーブル軽量化を図ることができ、炭素繊維熱収縮チューブが十分の剛性及び弾性を有するので、ケーブル接続部位を安定して保護することができるという効果がある。

図２３には、本発明に係る炭素繊維編組部材１００’及び炭素繊維熱収縮チューブ１００の他の実施例を示す。

炭素繊維バンドル及び収縮部に基づいて熱収縮チューブを構成する場合、従来に使用されていた金属材質の編組部材又は編組層に比べて重さが大幅に減り、剛性及び弾性を確保し、収縮が可能な熱収縮チューブを構成することができる。

炭素繊維は導体ではないが、ある程度の伝導性を有するので、図１に示した炭素繊維編組部材１００’又は図２に示した炭素繊維熱収縮チューブ１００を電磁波遮蔽部材として使用できることは、前述した通りである。

図１に示した炭素繊維編組部材１００’又は図２に示した炭素繊維熱収縮チューブ１００は、低周波領域では通信ケーブルなどの遮蔽層として十分の性能を確保できるが、高周波領域では遮蔽性能が不足することがあるので、本発明に係る炭素繊維編組部材１００’及び炭素繊維熱収縮チューブ１００は、炭素繊維バンドル１０を構成する炭素繊維を金属メッキする方法で炭素繊維熱収縮チューブ１００の遮蔽性能を向上させることができる。

図２３に示すように、炭素繊維熱収縮チューブ１００の長さ方向である第１方向に配置された炭素繊維バンドル１０を構成するそれぞれの炭素繊維糸１１’が金属メッキされ、金属性を与えることができる。

このように、本発明の炭素繊維熱収縮チューブ１００をケーブル遮蔽層などとして用いるために、炭素繊維を金属メッキする場合にも、１個の炭素繊維バンドル１０を構成する一部の炭素繊維糸だけを金属コーティングし、残りの炭素繊維糸は一般炭素繊維糸を適用して炭素繊維バンドル１０を構成してもよい。

例えば、炭素繊維バンドル１０に６ｋ炭素繊維糸が適用される場合では、３ｋ炭素繊維だけを金属コーティングを適用してもよい。また、前記バンドルにおいて炭素繊維の一部を銅などの金属からなる金属細糸に代え、炭素繊維糸及び金属細糸を混合してバンドルを構成してもよい。

また、１個の炭素繊維熱収縮チューブ１００を構成する離隔して並んで配置される複数個の炭素繊維バンドル１０のうち、金属メッキされた炭素繊維バンドル１０とコーティングされていない炭素繊維バンドル１０を共に使用することができる。例えば、金属メッキされた炭素繊維バンドル１０とコーティングされていない炭素繊維バンドル１０を交互に配置するか、１：２又は１：３の比率で配置することができる。また、金属メッキされた炭素繊維バンドル１０の代わりに、銅などの金属からなる金属細糸だけで構成された金属細糸バンドルを適用してもよい。

そして、この場合にも、１個の金属メッキされた炭素繊維バンドル１０においても、全ての炭素繊維糸が金属メッキされるのではなく、１個の炭素繊維バンドル１０を構成する一部の炭素繊維糸だけが金属コーティングされてもよいことは、前述した通りである。

前記炭素繊維糸の金属メッキ材質は、銅、金、銀、アルミニウム又はニッケル又はその合金材質でよく、メッキ密度は２．７ｇ／ｃｍ^３以下程度が適当である。

本明細書は本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野における当業者は、以下に述べる特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を様々に修正及び変更して実施できるであろう。したがって、変形された実施が基本的に本発明の特許請求の範囲における構成要素を含むものであればいずれも本発明の技術的範ちゅうに含まれると見なすべきである。

Claims

長さ方向に配置される複数個の炭素繊維バンドル；及び
円周方向に配置される複数個の収縮部材；を含み、
前記収縮部材は、複数個が断層に並んで隣接して配置されて１個の収縮部を構成し、複数個の前記収縮部が炭素繊維熱収縮チューブの長さ方向に沿って離隔して配置され、
前記収縮部材は、炭素繊維熱収縮チューブの長さ方向に単位長（ｉｎｃｈ）当たりに平均１７個～４１個が備えられ、
前記収縮部材は、前記長さ方向に沿って互いに離隔して配置され、
前記炭素繊維バンドル及び前記収縮部材を編組して構成される編組部材を円筒形に巻いて形成される炭素繊維熱収縮チューブ。
前記収縮部材は、ポリオレフィン系の樹脂材質ワイヤーで構成されることを特徴とする、請求項１に記載の炭素繊維熱収縮チューブ。
前記収縮部材は、直径が０．２５ミリメートル（ｍｍ）～０．３ミリメートル（ｍｍ）であることを特徴とする、請求項１に記載の炭素繊維熱収縮チューブ。
前記収縮部を構成する複数個の収縮部材は、炭素繊維熱収縮チューブの長さ方向と垂直な方向に並んで配置されることを特徴とする、請求項１に記載の炭素繊維熱収縮チューブ。
前記収縮部材は２個が１個の収縮部を構成することを特徴とする、請求項１に記載の炭素繊維熱収縮チューブ。
前記炭素繊維熱収縮チューブ内に挿入されるケーブルの外径ｄと前記炭素繊維熱収縮チューブの最大収縮した外径Ｄ’は、下の式１を満たすことを特徴とする、請求項２に記載の炭素繊維熱収縮チューブ。
［数１］
54 % ≦ D'/d * 100 % ≦ 98 %
前記炭素繊維熱収縮チューブは、外径が４０％～６０％に最大収縮可能になることを特徴とする、請求項６に記載の炭素繊維熱収縮チューブ。
前記炭素繊維バンドルは、３ｋ、６ｋ又は１２ｋの炭素繊維糸で構成され、前記炭素繊維糸はポリアミドコーティングされることを特徴とする、請求項１に記載の炭素繊維熱収縮チューブ。
前記炭素繊維バンドルを構成する炭素繊維糸は、伸び率が１％以上であるＰＡＮ系炭素繊維糸であることを特徴とする、請求項８に記載の炭素繊維熱収縮チューブ。
複数個の前記炭素繊維バンドルのうち少なくとも１個の炭素繊維バンドルは、金属メッキされることを特徴とする、請求項８に記載の炭素繊維熱収縮チューブ。
複数個の前記炭素繊維バンドルのうち少なくとも１個の炭素繊維バンドルを構成する炭素繊維の一部の炭素繊維糸は、金属メッキされることを特徴とする、請求項８に記載の炭素繊維熱収縮チューブ。
前記炭素繊維の金属メッキ材質は、銅、金、銀、アルミニウム又はニッケル又はその合金材質であることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の炭素繊維熱収縮チューブ。
前記炭素繊維バンドルの金属メッキのメッキ密度は、２．７ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする、請求項１２に記載の炭素繊維熱収縮チューブ。
第１方向に配置される複数個の炭素繊維バンドル；及び
前記第１方向と垂直な第２方向に配置される複数個の収縮部材；を含み、
前記収縮部材は、複数個が断層に並んで隣接して配置されて１個の収縮部を構成し、複数個の前記収縮部が前記第１方向に沿って離隔して第２方向に配置され、
前記収縮部材は、炭素繊維熱収縮チューブの長さ方向に単位長（ｉｎｃｈ）当たりに平均１７個～４１個が備えられ、
前記炭素繊維バンドル及び前記収縮部材を編組して構成される炭素繊維編組部材。
前記収縮部材は、ポリオレフィン材質のワイヤーで構成されることを特徴とする、請求項１４に記載の炭素繊維編組部材。
前記収縮部材はポリオレフィン系の樹脂材質ワイヤーであり、直径が０．２５ミリメートル（ｍｍ）～０．３ミリメートル（ｍｍ）であり、２個が１個の収縮部を構成することを特徴とする、請求項１５に記載の炭素繊維編組部材。
前記炭素繊維バンドルは、３ｋ、６ｋ又は１２ｋの炭素繊維糸で構成され、前記炭素繊維糸はポリアミドコーティングされることを特徴とする、請求項１４に記載の炭素繊維編組部材。
前記炭素繊維バンドルを構成する炭素繊維糸は、伸び率が１％以上であるＰＡＮ系炭素繊維糸であることを特徴とする、請求項１７に記載の炭素繊維編組部材。
複数個の前記炭素繊維バンドルのうち少なくとも１個の炭素繊維バンドル、又は複数個の前記炭素繊維バンドルのうち少なくとも１個の炭素繊維バンドルを構成する炭素繊維の一部の炭素繊維糸は、金属メッキされることを特徴とする、請求項１４に記載の炭素繊維編組部材。