JPWO2016052506A1 - シールド電線 - Google Patents

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Abstract

端末加工を円滑に行い得るシールド電線(P)とする。複数の心線と介在物(2)を撚り合わせて断面円形のコア(3)とし、そのコアの外周にドレイン線(4)を横巻きした後、シールドテープ(5)を巻回し、さらに、その外側にシース(6)を設けたシールド電線(P)である。シールドテープ(5)は、樹脂フィルム(5a)の表面に金属薄膜(5b、5c)を形成したものであり、そのシールドテープとシースの間に接着剤層(7)を介在し、その接着剤層でもってシールドテープがシースに接着されて一体化している。

Description

この発明は、電磁波に対するシールド層(遮蔽層)を有するシールド電線及びその製造方法に関する。
シールド電線において、2本の絶縁心線とドレイン線を撚り合わせたコアの外周をアルミニウム箔などの導体箔で覆い、その導体箔と外被絶縁体(シース)とを、接着剤により接着させたシールドツイストペアケーブル(電線)がある。
このシールドツイストペアケーブルは、外被絶縁体を剥離するときに導体箔を外被絶縁層に付随させて剥すことができるとしている(下記特許文献1段落0018参照)。
特開2008−287948号公報 実開平5−38719号公報
しかし、そのシールドツイストペアケーブルにおける絶縁心線を撚り合わせたコアは、その絶縁心線を撚り合わせた断面が空間凹部を有する態様のため(特許文献1、図1、図2参照)、そのコアの外表面が前記空間凹部による凹凸状態となっており、外被絶縁体を押出成形した際、コア側から導体箔を外被絶縁体に押し付ける力(押出成形力(成形圧)に対する反力)がその外表面の全域に亘らずに凸部分のみの部分的であって弱く、導体箔と外被絶縁体との間に未接着の箇所が生じる場合がある。このため、外被絶縁体を剥離する際、導体箔を外被絶縁層に付随させて剥すことができない場合が生じる。
この発明は、以上の実状の下、金属箔等の金属薄膜でシールド層を形成したシールド電線において、外被絶縁体(シース)を剥離するときに金属箔等のシールド層を外被絶縁体に付随させて確実に剥すことができるようにすることを課題とする。
上記課題を達成するため、この発明は、まず、コアを、複数の心線(単線(1本)及びその単線の複数撚線の両者を含む)と介在物を撚り合わせて断面円状(円形)のものとしたのである。
介在物を有するコアは、各心線間に介在物が入り込んで断面円状に容易にし易い(コアの外表面が凹凸状態となりにくい)とともにその表面が介在物によってその多くが占められるため、金属箔等の金属薄膜からなるシールド層はコアの表面に対して滑りやすく、シースの剥ぎ取りが円滑になる。
つぎに、単に、心線及び介在物とドレイン線を撚り合わせてコアにすると、コアの表面にドレイン線が露出しない場合があり、その場合はドレイン線がシールド層に接触することがなくなって、ドレイン線によるアース(接地)ができないこととなる。このため、心線と介在物を撚り合わせた後のコアの外周にドレイン線を横巻きして設け、コアの表面にドレイン線が必ず露出してシールド層に確実に接触するようにして、ドレイン線によるアースを確実に取れるようにしたのである。
さらに、この発明は、シールド層を樹脂フィルムの表面に金属薄膜を形成したものとし、その金属薄膜付樹脂フィルムをコアの外周にドレイン線を介して巻回してシールド層を形成することとしたのである。
樹脂フィルムは、金属箔に比べ、抗張力があるため、その樹脂フィルムからなるシールドテープを、上記心線と介在物を撚り合わせた断面円形のコアに巻回して押さえテープの役割を担わせることができる。
また、この発明は、従来と同様に、シールド層とシースを接着剤層を介して接着することとしたのである。
上記のように、コアが断面円状であると、コア側からシールド層の外周全面に亘って押し付ける力が働くため、シース押出工程時において、シールド層とシースの間の接着剤層にその全周面に亘って両者間で押し付け力が働き、シールド層とシースがその全周面に亘り確実に接着して一体化する。このため、このシールド電線は、繰り返しの屈曲作用を受けた際、シールド層とシースの間に部分的に未接着箇所が存在することにより局所的に大きな歪が生じて疲労亀裂が発生するといった不具合が生じ難く、耐屈曲性の低下がない。
また、上記のように、コアの表面は介在物でその多くが占められているため、コアとシールド層の密着力が低下する。このため、シースの剥ぎ取りと共にシールド層も容易に剥ぎ取られる。
このように、シールド層が剥ぎ取られると、剥ぎ取ったシースに対応する端末部のシールド層がすべて無くなることとなるため、接地(アース)することができなくなる。このため、この発明は、コアに横巻きによってドレイン線を設けることとしたのである。シースの剥ぎ取り作業時に、そのドレイン線を切除しないようにすれば(下記切り目tをドレイン線4に入れないようにすれば)、シースとシールド層が剥ぎ取られた後、端末にドレイン線は存在する(残る)こととなる。すなわち、この構成にあっては、シースの剥ぎ取りでシールド層が除去されるため、心線と介在物を撚り合わせたコアの表面にドレイン線を設けたのである。
このようにすれば、コア表面にドレイン線が必ず露出するため、ドレイン線はシールド層に確実に接する。
この発明の構成としては、複数の心線と介在物を撚り合わせて断面円状のコアとし、そのコアの外周にその全長に亘ってドレイン線を横巻きし、その外周にシールド層を形成し、さらに、その外側にシースを設けたシールド電線において、前記シールド層を、樹脂フィルムの表面に金属薄膜を形成したシールドテープを前記コアの外周面に前記ドレイン線を介して巻回して形成したものとし、そのシールドテープとシースの間に接着剤層を介在し、その接着剤層でもって前記シールドテープが前記シースに接着されて一体化して、そのシースを剥ぎ取ると、シールド層(シールドテープ)も共に剥ぎ取られる構成を採用することができる。
この構成において、上記心線の間の上記介在物の充填割合を1.0以上とすることができる。1.0未満の場合、コアの外表面が凹凸状態となり易く、シースを押出成形した際、コア側からシールド層をシースに押し付ける力がその外表面の全域に亘らずに凸部分のみの部分的であって弱く、シールド層とシースの間に未接着箇所が広い範囲で存在することになるため、シースを剥す際、シールド層を付随させて剥すことができない場合が生じる。
なお、充填割合とは、上記シールド電線の断面において、心線間に挿入される介在物の量を間隙断面積で除した値のことを意味し、その間隙断面積とは、例えば、図5(a)〜(e)に示すように、複数の対撚線(絶縁被覆された導体を2本撚り合わせて心線としたものであり、同図においては符号1’で示す)の外接円(心線が1本の場合は外周円であり、特許請求の範囲の請求項では、外接円も含めて外周円としている。)cとその複数の心線(対撚線1’)を撚り合わせた撚線の外接円cとで囲まれる面積s(黒網掛け部分)を幾何学的に算出した面積のことを云い、介在物の量とは、心線間に挿入されたすべての介在物の断面積を合計したものを意味する。
同図中、(a)は2心、(b)は3心、(c)は4心、(d)は5心、(e)は7心の場合であり、対撚線1’の径(外接円Cの径)をdとすると、2心の場合、2つの対撚線1’の外接円cと撚線の外接円cとで囲まれる面積sは0.7854dとなって、その間隙断面積sは2s(s=2s)となり、3心の場合、同面積sは0.4167dとなって、間隙断面積s=3sとなり、4心の場合、同面積sは0.306dとなって、間隙断面積s=4sとなり、5心の場合は、同面積s:0.252dとなって、間隙断面積s=5sとなり、7心の場合は、同面積s:0.2215dとなって、間隙断面積s=6sとなる。
上記接着剤層を熱可塑性の接着性樹脂からなるものとすれば、通常、シースは樹脂の押出成形によって形成されるため、その押出成形時の樹脂の熱によって接着性樹脂が溶けて両樹脂が強固に接合して、接着剤層を介したシールド層とシースの接合強度は向上する。このため、このシールド電線の耐屈曲性の向上及び屈曲作用に伴うシールド特性の低下防止を図ることができる。
以上の構成において、上記シールドテープには、電線長さ方向に交差する方向に長い複数の切れ目が前記長さ方向全長に亘って形成されているものとすることができる。
この構成とすれば、その切れ目を介して屈曲し易くなるため、巻回されたシールドテープの可撓性が向上する。また、このシールド電線の端末加工において、その端末所要長さのシース外周面に切り目を入れてその切り目から端末シースを剥ぎ取ろうとすると、前記シースに入れた切り目がシールド層に至っているか否かに関係なく、シールド層をなすシールドテープがシースに接着されているため、その剥ぎ取り力がシールドテープに加わり、そのシールドテープの切れ目を介して端末のシールドテープ(シールド層)が引きちぎられてシースとともに剥ぎ取られる。
これらの構成のシールド電線は従来の種々の製造方法によって製造し得るが、例えば、複数の心線と介在物を撚り合わせてコアとし、このコアをその長さ方向に走行させながら、その外周面にドレイン線を横巻きした後、上記シールドテープを押さえ巻きテープとして巻回し、そのシールドテープの外周面に熱可塑性の接着性樹脂を押出して接着剤層を形成し、さらに、その外側にシースを押出成形によって設ける構成を採用することができる。
この構成の製造方法であると、押出成形時の高温のシース用樹脂とその押出成形時の熱によって溶けた接着性樹脂が強固に接合して、シースとシールド層との間に未接着箇所が生じにくい。
上記心線の導体やドレイン線は、周知の軟銅撚線や同単線等が採用できるが、例えば、耐屈曲性に優れた下記構成の銅合金の集合撚線や単線とすれば、繰り返し屈曲作用を受けた場合でも長期間の有効な電磁シールド特性を維持することができる。

「Zr:0.01〜0.05重量%、Cr:0.01〜0.05重量%、又はそれらに、In、Sn、Ag、Al、Bi、Ca、Fe、Ge、Hf、Mg、Mn、Ni、Pb、Sb、Si、Ti、Zn、B、Y、Oのうち1種以上を合計量で0.002〜0.3重量%を添加し、残部が実質的にCuより成る(上記特許文献2請求項2参照)。」
この発明は、以上のように構成したので、耐屈曲性、電磁シールド特性に優れ、端末加工を円滑に行い得るシールド電線とすることができる。
この発明に係るシールド電線の一実施形態の断面図 同実施形態の要部の部分切断正面図 (a)、(b)は同実施形態のシールドテープの各例の断面図 同実施形態の端末加工説明用斜視図 (a)〜(e)はこの発明に係るシールド電線における間隙断面積の説明図
この発明に係るシールド電線Pの一実施形態を図1、図2に示し、このシールド電線Pはロボットケーブル用であって、4本の対撚線1’(この対撚線1’も特許請求の範囲の各請求項でいう心線でもある)と、その各対撚線1’の間の介在物2と、その対撚線1’と介在物2を撚り合わせたコア3と、そのコア3の外周面に全長に亘って横巻きしたドレイン線4と、そのコア3の全周にドレイン線4を介して横巻(巻回)されたシールド層をなすシールドテープ5と、そのシールドテープ(シールド層)5上に設けたシース(保護層)6と、そのシールドテープ5とシース6との間の接着剤層7とからなる。
対撚線1’は2本の心線1、1を撚り合わせたもので構成され、その撚りピッチは使用形態に合わせて適宜に設定し得る。対撚線1’を構成する心線1は、断面積が0.2mmの銅合金撚線1aの上にポリ塩化ビニル等の絶縁被覆1bを設けたものである。この心線1及び対撚線1’の本数、径等は、使用態様に応じて適宜に設定し得る。この実施形態においては、ポリ塩化ビニルからなる絶縁被覆1bの心線1とし、その絶縁被覆1bを適宜に赤、緑、黒、白等の異色として識別可能とした。
なお、心線1の導体1aは、銅合金以外に錫めっき軟銅、アルミニウム、アルミニウム合金等の周知のものを適宜採用し得る。また、絶縁被覆1bは、ポリ塩化ビニル以外にポリエチレン、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂等の周知のものを適宜採用し得る。
介在物2は、スフ糸等からなり、各対撚線1’(心線1)を撚り合わせる際にコア3を丸く仕上げるためのものであって、スフ糸以外にPPCヤーン、紙テープ、紙紐、ジュート紐、カイノール紐、綿糸、ポリ塩化ビニル(PVC)紐、ポリエチレン(PE)紐等の周知のものを適宜採用し得る。この実施形態ではスフ糸を使用した。
このシールド電線Pのコア3は、この介在物2を介在して対撚線1’を撚り合わせているため、図1に示すように、断面円形となっている。また、コア3は断面円形となってその外周面はスフ糸からなる介在物2によってその多くが占められ、スフ糸は離型性が高いため、コア3の表面はシールド層に対して離型性の高いものとなる。
上記対撚線1’の空間(上記間隙断面積)sに挿入される介在物2の充填割合は、1.0以上とする。
ドレイン線4は断面積が0.2mmの銅合金撚線からなり、縦添えしたり、横巻したりするが、この実施形態では横巻きの一本としている。その本数は任意である。
シールドテープ5は、コア3の外周面にドレイン線4を介し巻回されてそのコア3の円形断面形状を維持して押さえテープの働きをする。また、図3(a)に示すように、樹脂フィルム5aの一面に金属薄膜5bを形成したものとしたり、図3(b)に示すように、樹脂フィルム5aの両面に金属薄膜5b、5cを形成したりしたものとすることができる。一面のみに金属薄膜5bを形成したシールドテープ5は、その金属薄膜5bの面をコア3側とする。
樹脂フィルム5aは、従来から使用されている樹脂、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリエーテル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート(PET)等を使用し、この実施形態においては、12μm厚のPETフィルムを使用した。金属薄膜5b、5cを樹脂フィルム5aの両面に形成すると、異なる材質の金属薄膜5b、5cとしたり、表面の粗さの異なる金属薄膜5b、5cとしたりすることができる。シース6側の金属薄膜5b又は5cは粗面の方がシース6との高い接着強度を得ることができる。
金属薄膜5b、5cの形成手段は従来から使用されているアルミニウム、銅、銀、金、ニッケル等の金属の蒸着、同スパッタリング、同箔等を採用することができ、この実施形態においては、図3(b)に示す0.1μm厚のアルミニウム蒸着層5b、5cとした。
シース6は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリエステル等の周知の樹脂からなり、この実施形態ではポリ塩化ビニルを採用した。
接着剤層7は、樹脂フィルム5a又は金属薄膜5cとシース6に対して接着性が高いものを適宜に採用し、この実施形態ではポリエステル系熱可塑性の接着性樹脂を使用した。
なお、接着剤層7は、ポリスチレン系、酢酸ビニル系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリアミド系、ゴム系、アクリル系などの熱可塑性の接着性樹脂で構成されていてもよい。また、接着剤層7には、金属粉、カーボンブラック、充填材、補強材等の添加材を添加しても良いが、これらを一定量以上添加すると、添加材が接着剤層7の表面から露出し易くなり、シース6との良好な接着性を確保できなくなるため、添加する場合は接着性を考慮してその量を適宜に選択する。
この接着剤層7は、コア3への巻回前に樹脂フィルム5a又は金属薄膜5cの表面に形成しても良いが(接着剤層7付のシールドテープ5としても良いが)、後述のように、その巻回後に形成することもできる。
この実施形態のシールド電線Pは以上の構成であり、その製造にあたっては、まず、撚線機に、心線1からなる対撚線1’のサプライドラムと介在物2のサプライボビンを設置後、それぞれを繰り出して、撚線機の目板の案内孔の所定位置を通過させる。準備完了後、撚線機を駆動させ、対撚線1’と介在物2を共に撚り合わせて断面円状のコア3とし、つぎに、そのコア3の外周にドレイン線4を横巻きし、さらに、その外周面にシールドテープ5を横巻きしてシールド層を形成する。
つぎに、そのシールドテープ5の巻回されたコア3の外周全面に押出機によって接着性樹脂を押出してコア3の外周面にシールドテープ5の巻回層(シールド層)を介して接着剤層7を形成する。
そのシールドテープ5が巻回され(シールド層が形成され)、その上に接着剤層7が形成されたコア3の外側に、さらに、押出機によって樹脂を押出成形してシース6を設けて、この発明に係るシールド電線Pを製造する。なお、上記接着性樹脂の押出温度:170℃、同速度:20m/s、シース用樹脂の押出温度:170℃、同速度:20m/sとした。
このように製造したシールド電線Pは、ロボット用ケーブルとして、通信用や電力用などに使用できる。そのとき、図1に示すように、コア3は、その表面がスフ糸からなる介在物2によってその多くが占められ、シールドテープ5(シース6)に対して動きやすくなっているとともに、シールドテープ5の全周表面がシース6に確実に接着して一体となっている。このため、このシールド電線Pは、ロボットの動きに伴う繰り返しの屈曲作用を受けた際、シールドテープ5(シース6)がコア3に対して動き易いとともに、シールドテープ5からなるシールド層に亀裂が生じにくく、従来の同種のシールド電線に対し、その可撓性及び耐屈曲性において優れている。
このシールド電線Pの端末加工は、まず、図4に示すように、その端末の所要長さ部分において、シース6の全周に亘ってハサミやストリッパによって切り目tを入れる。
この切り目tは、ドレイン線4を切断しない(切り目tが入らない)程度に、シールド層(シールドテープ5)にも入れる。このとき、その端末のシールド層(シールドテープ5)は、コア3が断面円状に形成され、接着性樹脂の押出成形によって接着剤層7がその外周全面に形成されてシース6の内周全面にその接着剤層7でもって確実に接着(一体化)しているため、シース6とともにシールド層(シールドテープ5)にも容易に切り目tを入れることができる。
つぎに、その切り目tを入れた状態から、ストリッパ等によってその端末のシース6’を同図矢印のように移動させると、その切り目tを介し、端末シース6’が剥ぎ取られる。
この剥ぎ取り時、その端末のシールドテープ5’はシース6’に接着剤層7でもって接着(一体化)しているため、そのシース6’とともに確実に剥ぎ取られて、コア3が露出する(図4の鎖線状態から実線状態)。
以下に、対撚線1’が2心、同4心、同5心の場合について、対撚線1’の間に挿入する介在物量に伴うシース6の剥ぎ取り性について試験を行った。
まず、表1に示す、実施例1〜3、比較例1〜2のそれぞれの電線サイズについて、上記製造方法によって条長約300mのシールド電線を作製した。つぎに、スタート(始端)から50m、100m、150mの地点で、それぞれ約20cmの試料を1本ずつ採取した後、シース6の剥ぎ取り試験を計3回行った。
評価基準としては、上記方法によりシース6に切り目tを入れて剥ぎ取った際に、3回ともシールド層(シールドテープ5)が付随して剥ぎ取られた場合を「合格」、3回中1回でもシールド層が付随せずに剥がれなかった場合は「不合格」とした。
Figure 2016052506
そのシース6の剥ぎ取り性について、表1に示すように、介在物2の充填割合が1.14、1.36、1.54のときに剥ぎ取り試験は合格となり、充填割合が0.58、0.67のときに不合格となった。これから、介在充填割合が1.14以上のとき、シース6の剥ぎ取りと共にシールド層(シールドテープ5)も剥ぎ取られることが示されて、同1.0以上とすることが好ましいことが推測できる。
なお、図2に示すように、シールドテープ5に、電線長さ方向に交差する方向に長い複数の切れ目8が前記長さ方向全長に亘って形成されていると、端末シース6’を剥ぎ取ろうとすると、上記切り目tがシールドテープ5に至っているか否かに関係なく、シールドテープ5がシース6に接着されているため、その剥ぎ取り力がシールドテープ5に加わり、前記切れ目8を介して端末のシールドテープ5’(シールド層)が引きちぎられてシース6’とともに剥ぎ取られる。また、その切れ目8があることにより巻回されたシールドテープ5の可撓性が向上する。
切れ目8は、ミシン目状とすることができ、樹脂フィルム5aに前もって形成したり、金属薄膜5b、5cを形成した後、その金属薄膜5b、5cのみ、又は樹脂フィルム5a及び金属薄膜5b、5cの両者に至って形成したりすることができる。このとき、切れ目8は、シールドテープ5を貫通していたり、ハーフカットとしたりすることができる。
端末のシース6’及びシールドテープ5’の剥ぎ取りが終われば(除去されれば)、従来と同様に、ドレイン線4をコア3から外し、心線1の絶縁被覆1bを剥ぎ取る等の作業の後、各種のコネクタや電気機器の端子に心線1及びドレイン線4を接続する。
上記心線1の導体1aやドレイン線4には、上記の銅合金線等の集合撚線や単線を採用することができる。
また、この発明に係るシールド電線Pはロボットケーブルのみならず、他の各種の耐屈曲性を要求されるケーブル等に使用し得ることは勿論である。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
P シールド電線
t シース及びシールドテープへの切り目
1 心線
1’対撚線
1a 心線の導体
1b 心線の絶縁被覆
2 介在物
3 心線(対撚線)及び介在物を撚り合わせたコア
4 ドレイン線
5 シールドテープ(シールド層)
5’剥ぎ取れた端末シールドテープ(シールド層)
6 シース(保護層)
6’剥ぎ取られた端末シース
7 接着剤層
8 シールドテープの切れ目

Claims (5)

  1. 複数の心線(1、1’)と介在物(2)を撚り合わせて断面円状のコア(3)とし、そのコア(3)の外周にその全長に亘ってドレイン線(4)を横巻きしてその外周にシールド層を形成し、さらに、その外側にシース(6)を設けたシールド電線(P)であって、
    上記シールド層を、樹脂フィルム(5a)の表面に金属薄膜(5b、5c)を形成したシールドテープ(5)を上記コア(3)の外周に上記ドレイン線(4)を介して巻回して形成したものとし、そのシールドテープ(5)とシース(6)の間に接着剤層(7)を介在し、その接着剤層(7)でもって前記シールドテープ(5)が前記シース(6)に接着されて一体化して、そのシース(6)を剥ぎ取ると、前記シールド層も共に剥ぎ取られることを特徴とするシールド電線。
  2. 上記各心線(1、1’)の外周円(c)と上記撚り合わせた撚線の外接円(c)とで囲まれる間隙(s)に挿入される介在物(2)の充填割合が1.0以上であることを特徴とする請求項1に記載のシールド電線。
  3. 上記シールドテープ(5)には、電線(P)の長さ方向に交差する方向に複数の切れ目(8)が前記長さ方向全長に亘って形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のシールド電線。
  4. 上記接着剤層(7)が熱可塑性の接着性樹脂の押出成形によってシールド層の外周全面に形成されたものであることを特徴とする請求項1〜3の何れか1つに記載のシールド電線。
  5. 請求項4に記載のシールド電線(P)の製造方法であって、上記複数の心線(1、1’)と介在物(2)を撚り合わせてコア(3)とし、このコア(3)をその長さ方向に走行させながら、その外周に上記ドレイン線(4)を横巻きにした後、上記シールドテープ(5)を押さえ巻きテープとして巻回し、そのシールドテープ(5)の外周面に熱可塑性の接着性樹脂を押出して上記接着剤層(7)を形成し、さらに、その外側に上記シース(6)を押出成形によって設けることを特徴とするシールド電線の製造方法。
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