WO2023074771A1 - 導電性不織布、シールドテープ、及び、ワイヤハーネス - Google Patents

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conductive
conductive nonwoven
layer
wire harness
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聡子 本江
宏樹 近藤
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矢崎総業株式会社
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    • D10INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10BINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00Physical properties
    • D10B2401/16Physical properties antistatic; conductive

Definitions

  • the present invention relates to conductive nonwoven fabrics, shield tapes, and wire harnesses.
  • a cable has been proposed in which a conductive non-woven fabric having a non-woven fabric and a metal layer formed on the surface of the non-woven fabric is arranged around the electric wire (see Patent Document 1, for example).
  • This cable exhibits an electromagnetic shielding effect due to the metal layer of the conductive nonwoven fabric, and can be easily bent because the nonwoven fabric is excellent in stretching and compression.
  • the conductive non-woven fabric used in the cable described in Patent Document 1 has insufficient shielding performance because the metal layer is formed only on the surface of the non-woven fabric, and it is positioned as an auxiliary shielding member. . Therefore, in the cable described in Patent Document 1, it is necessary to provide an outer conductor layer in addition to the conductive nonwoven fabric, resulting in a complicated cable structure.
  • One of the objects of the present invention is to provide a conductive nonwoven fabric, a shielding tape, and a wire harness that are capable of improving shielding performance and suppressing complication of the cable structure.
  • the conductive nonwoven fabric is a conductive nonwoven fabric comprising a nonwoven fabric and a plated portion made of a conductive metal covering fibers constituting the nonwoven fabric,
  • the value obtained by dividing the electrical resistance value in the intermediate layer, which is the intermediate position in the thickness direction of the conductive nonwoven fabric, by the electrical resistance value in the surface layer of the conductive nonwoven fabric is 4.0 or less.
  • the shield tape includes the conductive nonwoven fabric described above and an adhesive layer arranged so as to be laminated on the conductive nonwoven fabric.
  • a wire harness includes an electric wire and the above shield tape provided around the electric wire.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a wire harness according to an embodiment of the invention.
  • 2A is a cross-sectional view of the shield tape when the shield tape is cut along a plane along the axial direction of the wire harness of FIG. 1.
  • FIG. 2B is an enlarged view of part A in FIG. 2A.
  • FIG. 2C is an enlarged view of part B in FIG. 2B.
  • FIG. 3 is an electron micrograph showing a cross section corresponding to FIG. 2A of the conductive nonwoven fabric of the shield tape.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the portion corresponding to the intermediate layer of the conductive nonwoven fabric in the electron micrograph shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a plating pretreatment method applied to a conductive nonwoven fabric.
  • FIG. 6 is a table showing formation states of plated portions in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1-4.
  • FIG. 7 is a diagram showing evaluation methods of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1-4.
  • 8 is a graph showing the flex resistance of Example 1 and Comparative Examples 5 and 6.
  • FIG. 9 is a graph showing the shielding performance of Example 1 and Comparative Examples 5 and 7.
  • FIG. 7 is a diagram showing evaluation methods of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1-4.
  • FIG. 8 is a graph showing the flex resistance of Example 1 and Comparative Examples 5 and 6.
  • FIG. 9 is a graph showing the shielding performance of Example 1 and Comparative Examples 5 and 7.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a wire harness 1 according to an embodiment of the invention.
  • a wire harness 1 according to this embodiment includes electric wires W, a corrugated tube 50 , and a shield tape 10 attached to the inner wall surface of the corrugated tube 50 .
  • the wire harness 1 may be provided with another tube material instead of the corrugated tube 50, or may be provided with a tape wound around the corrugated tube 50 or another tube material.
  • the electric wire W includes a conductor made of, for example, copper, aluminum, or an alloy thereof, and an insulating coating that coats the conductor.
  • the conductor of the electric wire W is composed of a single strand.
  • the conductor of the electric wire W may be a twisted wire obtained by twisting a plurality of strands.
  • the wire harness 1 may include a plurality of electric wires W. As shown in FIG.
  • the corrugated tube 50 is a cylindrical member formed with a bellows portion in which irregularities are alternately continuous in the longitudinal direction.
  • the corrugated tube 50 is made of resin.
  • the corrugated tube 50 is arranged so as to cover the electric wire W. As shown in FIG.
  • the shield tape 10 has a conductive nonwoven fabric 11 as a shield layer that exhibits a shielding function against external noise and the like.
  • 2A is a cross-sectional view of the shield tape 10 when the shield tape 10 is cut along a plane along the axial direction of the wire harness 1 shown in FIG. 1, and FIG. 2B is an enlarged view of the A portion in FIG. 2A.
  • 2C is an enlarged view of the B part in FIG. 2B.
  • the shield tape 10 includes a conductive nonwoven fabric 11 and an adhesive layer 12 disposed so as to be laminated on the conductive nonwoven fabric 11 (that is, on the front surface or the back surface of the conductive nonwoven fabric 11). and have.
  • the shield tape 10 is attached to the inner wall surface of the corrugated tube 50 via the adhesive layer 12 and provided so as to surround the wire W, as shown in FIG.
  • the conductive nonwoven fabric 11 includes a nonwoven fabric 11a and a plated portion 11b, as shown in FIG. 2B.
  • the nonwoven fabric 11a is a sheet-shaped member in which fibers are entangled without being woven, and has a predetermined thickness. As shown in FIG. 2B, the nonwoven fabric 11a has a structure in which fibers F constituting the nonwoven fabric 11a are arranged in a number of layers in the thickness direction due to manufacturing characteristics.
  • the nonwoven fabric 11a is made of, for example, polyethylene terephthalate (PET), polypropylene, nylon, fibers made of resin such as acrylic, glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, polyarylate fibers, and the like.
  • the plated portion 11b is a conductive metal that covers the fibers F that constitute the nonwoven fabric 11a.
  • the plated portion 11b is made of, for example, copper, nickel, tin, silver, or an alloy of these metals.
  • the plated portion 11b may be formed in a single layer so as to cover the fibers F forming the nonwoven fabric 11a, or may be formed in multiple layers.
  • the plating portion 11b is provided with a first layer made of copper so as to cover the fibers F constituting the nonwoven fabric 11a, and a second layer made of tin so as to cover the first layer. It may have a layered structure.
  • FIG. 3 is an electron micrograph showing a cross section of the conductive nonwoven fabric 11 in which the plated portion 11b is formed on the resin fiber F, and FIG. It is the figure which expanded the part corresponding to.
  • the fibers F forming the nonwoven fabric 11a are arranged in multiple layers in the thickness direction of the nonwoven fabric 11a.
  • the plated portion 11b is formed not only on the surface layer S (see FIG. 3) but also on the intermediate layer M (see FIGS. 3 and 4), which is the intermediate position MP in the thickness direction. It is In FIG. 4, due to the insulating properties of the resin fiber F, the cross section of the fiber F is observed as a black dot on the electron microscope image. On the other hand, portions other than the cross section of the fiber F are observed to be fibrous. From this, it can be said that in the intermediate layer M of the conductive nonwoven fabric 11, the plated portions 11b are appropriately formed on the fibers F.
  • the value obtained by dividing the electrical resistance value Rm in the intermediate layer M of the conductive nonwoven fabric 11 by the electrical resistance value Rs in the surface layer S (strictly speaking, the surface) of the conductive nonwoven fabric 11 is 4.0 or less.
  • the plated portion 11b is formed up to the intermediate layer M. Therefore, the surface layer S on one side and the surface layer S on the opposite side can be electrically connected through the intermediate layer M.
  • the thickness of the conductive nonwoven fabric 11 is preferably 50 ⁇ m or more and 2.0 mm or less.
  • the fibers F constituting the nonwoven fabric 11a are arranged in multiple layers in the thickness direction, so the plated portions 11b are also arranged in multiple layers in the thickness direction.
  • the conductive nonwoven fabric 11 can exhibit higher shielding performance than a single layer such as metal foil.
  • the thickness of the conductive nonwoven fabric 11 is less than 50 ⁇ m, the number (layers) of the fibers F overlapping in the thickness direction is small, which may make it difficult to exhibit sufficient shielding performance.
  • the thickness exceeds 2 mm, there is concern that the process of forming the plated portion 11b in the intermediate layer M (see FIG. 3) will take a long time, thus increasing the manufacturing burden.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the plating pretreatment method according to this embodiment.
  • the nonwoven fabric 11a is prepared.
  • the non-woven fabric 11a prepared here is made of polyethylene terephthalate, polypropylene, nylon, fibers made of resin such as acrylic, glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, polyarylate fibers, and the like. be.
  • the nonwoven fabric 11a is treated with a supercritical fluid (for example, carbon dioxide).
  • a supercritical fluid for example, carbon dioxide
  • an organometallic complex 30 soluble in a supercritical fluid for example, palladium or nickel soluble in carbon dioxide in a supercritical state
  • the nonwoven fabric 11a is accommodated in the housing 40 in a state of being wound, for example, two times around a cylindrical bobbin.
  • carbon dioxide in a supercritical state is supplied to the housing 40 in this embodiment.
  • the pressure is 12 MPa or more and 15 MPa or less
  • the temperature is 100° C. or more and 130° C. or less
  • the time is 10 minutes or more and 60 minutes or less.
  • the circulation flow rate during treatment is 0.5 kg/min or more and 8 kg/min or less.
  • the organometallic complex 30 is dissolved in supercritical carbon dioxide and reduced, and the organometallic complex 30 is decomposed not only in the surface layer S (see FIG. 3) of the nonwoven fabric 11a but also in the intermediate layer M (see FIG. 4).
  • the metal produced by the process is deposited.
  • the circulation flow rate during treatment is 0.5 kg / min or more and 8 kg / min or less, so that the supercritical carbon dioxide reaches the intermediate layer M of the nonwoven fabric 11 a and the intermediate layer M is sufficiently A metal will deposit.
  • Supercritical carbon dioxide is excellent in solubility and diffusibility, and tends to deposit the metal evenly and substantially uniformly up to the intermediate layer M of the nonwoven fabric 11a.
  • the nonwoven fabric 11a is taken out from the housing 40 after a predetermined time has passed (for example, after 30 minutes have passed). Further, for example, heat treatment is performed at 150° C. or higher (250° C. or higher depending on the heat resistance of the fibers F forming the nonwoven fabric 11a) for 60 minutes or longer. This heat treatment removes the residual components of the supercritical fluid on the fibers F and activates the metal deposited on the fibers F.
  • the nonwoven fabric 11a has a catalyst metal deposited up to the intermediate layer M. As shown in FIG. Therefore, the plated portion 11b is also formed in the intermediate layer M of the nonwoven fabric 11a by electroless plating.
  • the conductive nonwoven fabric 11 whose value obtained by dividing the electrical resistance value Rm of the intermediate layer M by the electrical resistance value Rs of the surface layer S is 4.0 or less is obtained.
  • FIG. 6 is a table showing the formation state of plated portions in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4, and FIG. 7 is a diagram showing evaluation methods for Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4. .
  • the conductive nonwoven fabrics according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were produced by subjecting the PET nonwoven fabric to the above-described supercritical treatment.
  • the supercritical treatment palladium hexafluoroacetylacetonate was used as an organometallic complex, and carbon dioxide in a supercritical state was supplied.
  • the temperature was 100° C.
  • the pressure was 12 MPa
  • the time was 30 minutes.
  • copper plating was applied by electroless plating.
  • the circulation flow rate was set to 3.8 kg/min, and the thickness of the nonwoven fabric was set to about 1 mm.
  • a PET nonwoven fabric plated with copper by a so-called sputtering method manufactured by Sekisui Nanocoat Technology Co., Ltd.
  • the thickness of the nonwoven fabric is about 3 mm.
  • the surface electrical resistance value (hereinafter referred to as "surface resistance") of the surface layer of the slice 1 was 0.874 ⁇ /m, and the surface resistance of the inner layer was 0.375 ⁇ /m. was m.
  • the surface resistance in the surface layer of slice 2 was 0.056 ⁇ /m, and the surface resistance in the inner layer was 0.088 ⁇ /m.
  • the thickness of the slice 1 was measured at four predetermined locations on the slice 1, the average value of the thicknesses at these four locations (hereinafter referred to as the "four-location average”) was 0.60 mm, and the thickness of the slice 2 was 0.60 mm.
  • the average of 4 points was 0.70 mm.
  • Example 1 the value obtained by dividing the surface resistance of the intermediate layer by the surface resistance of the surface layer was about 0.43 for slice 1 and about 1.57 for slice 2.
  • Example 2 the surface resistance of the surface layer of slice 1 was 0.196 ⁇ /m, and the surface resistance of the inner layer was 0.615 ⁇ /m.
  • the surface resistance of slice 2 was 0.260 ⁇ /m in the surface layer, and the surface resistance in the inner layer was 0.168 ⁇ /m.
  • the four-point average thickness of slice 1 was 0.84 mm, and the four-point average thickness of slice 2 was 0.65 mm.
  • Example 2 the value obtained by dividing the surface resistance of the intermediate layer by the surface resistance of the surface layer was about 3.14 for slice 1 and about 0.64 for slice 2.
  • the surface resistance of the surface layer of slice 1 was 0.2207 ⁇ / m, and the surface resistance of the inner layer could not be measured because the inner layer was not plated (that is, a very large value.
  • the surface of PET The resistance was 10 15 ⁇ /m or more).
  • the surface resistance of the surface layer of slice 2 was 0.1892 ⁇ /m, and the surface resistance of the inner layer was unmeasurable (ie, extremely large value).
  • the average thickness of slice 1 was 1.39 mm at four locations, and the average thickness of slice 2 was 1.56 mm at four locations.
  • Comparative Example 1 the value obtained by dividing the surface resistance of the intermediate layer by the surface resistance of the surface layer was found to be extremely large.
  • the surface resistance of the surface layer of slice 1 was 0.1303 ⁇ /m, and the surface resistance of the inner layer was unmeasurable (that is, extremely large value) because no plating was formed on the inner layer.
  • the surface resistance of the surface layer of slice 2 was 0.215 ⁇ /m, and the surface resistance of the inner layer was unmeasurable (ie, a very large value).
  • the average thickness of slice 1 was 1.62 mm at four locations, and the average thickness of slice 2 was 1.47 mm at four locations.
  • the surface resistance of the surface layer of slice 1 was 6.39 k ⁇ /m, and the surface resistance of the inner layer was unmeasurable (that is, extremely large value) because no plating was formed on the inner layer.
  • the surface resistance of the surface layer of slice 2 was 297.7 k ⁇ /m, and the surface resistance of the inner layer was unmeasurable (ie, extremely large value).
  • the average thickness of slice 1 was 1.6 mm at four locations, and the average thickness of slice 2 was 1.4 mm at four locations.
  • Comparative Example 3 the value obtained by dividing the surface resistance of the intermediate layer by the surface resistance of the surface layer was found to be extremely large.
  • the surface resistance of the surface layer of slice 1 was 62.66 ⁇ /m, and the surface resistance of the inner layer was unmeasurable (that is, extremely large value) because the inner layer was not plated.
  • the surface resistance of the surface layer of slice 2 was 355.9 k ⁇ /m, and the surface resistance of the inner layer was unmeasurable (ie, a very large value).
  • the average thickness of slice 1 was 1.8 mm at four locations, and the average thickness of slice 2 was 1.2 mm at four locations.
  • the plated portion is not formed up to the intermediate layer, and the value obtained by dividing the surface resistance of the intermediate layer by the surface resistance of the surface layer is 4.0 or less. never happened.
  • the plated portion was formed up to the intermediate layer, and the value obtained by dividing the surface resistance of the intermediate layer by the surface resistance of the surface layer was 4.0 or less. In other words, it was found that the conductive nonwoven fabrics according to Examples 1 and 2 were capable of exhibiting high shielding performance because the plated portion was sufficiently formed up to the intermediate layer.
  • FIG. 8 is a graph showing the bending resistance of the conductive nonwoven fabric of Example 1 and the conductors of Comparative Examples 5 and 6.
  • the conductive nonwoven fabric of Example 1 was produced by subjecting a PET nonwoven fabric to supercritical treatment as described above (see FIGS. 6 and 7).
  • a flat braided tin-plated annealed copper wire manufactured by Meiko Futaba Co., Ltd., trade name: TBC (5.5 sq)
  • TBC 5.5 sq
  • a copper foil with a thickness of 13 ⁇ m was used. Note that "sq" is substantially the same as "mm 2 ".
  • a weight of 100 g was attached to one end of the conductive nonwoven fabric of Example 1 and the conductors of Comparative Examples 5 and 6, and one end was used as the fixed side. Then, at room temperature (for example, 23° C.), the conductive nonwoven fabric and the other end of the conductor are repeatedly bent at a speed of 30 rpm in an angle range of minus 90° to 90° using a mandrel with a bending radius of 1 mm. gone. For each of the conductive nonwoven fabric of Example 1 and the conductors of Comparative Examples 5 and 6, the number of bending reciprocations (number of breaks) until the one end side and the other end side of each were completely separated was measured.
  • the conductive nonwoven fabric of Example 1 did not break even after being bent 200,000 times.
  • the conductor of Comparative Example 5 broke after 1588 flexings.
  • the conductor of Comparative Example 6 broke after flexing 543 times. Therefore, it was found that the conductive nonwoven fabric of Example 1 is excellent in flexibility (followability to electric wire bending).
  • FIG. 9 is a graph showing the shielding performance of the conductive nonwoven fabric of Example 1 and the conductors of Comparative Examples 5 and 7.
  • the conductive nonwoven fabric of Example 1 was produced by subjecting the PET nonwoven fabric to supercritical treatment (see FIGS. 6 and 7).
  • the conductor of Comparative Example 5 the flat braided tin-plated annealed copper wire described above was used.
  • the conductor resistance value of the conductive nonwoven fabric of Example 1 was 830 m ⁇ /m
  • the conductor resistance value of the flat-knit tin-plated annealed copper wire of Comparative Example 5 was 3.6 m ⁇ /m
  • the conductor of the copper PET film of Comparative Example 7 The resistance value was 72 m ⁇ /m.
  • the shielding effect of these conductive nonwoven fabrics and conductors was evaluated by the absorption clamp method with the sample length of each sample using these conductive nonwoven fabrics and conductors set to 1 m. Considering the magnitude of the conductor resistance value described above, it was predicted that the shielding effect would be the highest for the flat braided tin-plated annealed copper wire of Comparative Example 5 and the lowest for Example 1. However, actually, as shown in FIG. 9, the conductive nonwoven fabric of Example 1 was superior to the conductors of Comparative Examples 5 and 7 in shielding performance in a high frequency band of 60 MHz or higher.
  • the value obtained by dividing the electrical resistance value Rm in the intermediate layer M of the conductive nonwoven fabric 11 according to this embodiment by the electrical resistance value Rs in the surface layer S is 4.0 or less. Therefore, the plated portion 11b is formed up to the intermediate position MP in the thickness direction of the conductive nonwoven fabric 11 .
  • the surface layer S of the nonwoven fabric 11a and the surface layer S on the opposite side can be electrically connected via the intermediate position MP. Therefore, the conductive nonwoven fabric 11 can exhibit higher shielding performance than the case where the plated portion 11b is formed only on the surface of the nonwoven fabric 11a.
  • the conductive nonwoven fabric 11 has excellent shielding performance, for example, when a wire harness is manufactured using electric wires and the conductive nonwoven fabric 11, there is no need to provide a shield layer separate from the conductive nonwoven fabric 11, and the configuration of the wire harness is improved. complication can be avoided. That is, it is possible to provide a wire harness that achieves both high shielding performance and simplification of configuration.
  • the value obtained by dividing the electrical resistance value Rm of the intermediate layer M of the conductive nonwoven fabric 11 by the electrical resistance value Rs of the surface layer S is preferably 3.2 or less, more preferably 1.6 or less.
  • the thickness of the conductive nonwoven fabric 11 is 50 ⁇ m or more and 2.0 mm or less. Accordingly, since the thickness is 50 ⁇ m or more, the fibers of the conductive nonwoven fabric 11 are arranged in multiple layers in the thickness direction, thereby improving the shielding performance. Since the thickness is 2.0 mm or less, the plated portion 11b is reliably formed up to the intermediate position MP of the conductive nonwoven fabric 11, and a factory with shielding performance can be achieved. Therefore, the conductive nonwoven fabric 11 having excellent shielding performance can be provided.
  • the shield tape 10 includes the conductive nonwoven fabric 11 and the adhesive layer 12 , the conductive nonwoven fabric 11 can be easily attached to the electric wire W or the like via the adhesive layer 12 .
  • a wire harness 1 includes an electric wire W and a shield tape 10 provided around the electric wire W.
  • the shield tape 10 is attached to the inner wall surface of the corrugated tube 50 .
  • the shield tape 10 may be attached directly to the electric wire W.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified, improved, etc. as appropriate.
  • the material, shape, size, number, location, etc. of each component in the above-described embodiment are arbitrary and not limited as long as the present invention can be achieved.
  • the wire harness 1 includes a corrugated tube 50 in this embodiment.
  • the wire harness 1 does not have to include the corrugated tube 50 .
  • the shield tape 10 may be directly wound around the electric wire W. When the shield tape 10 is directly attached to the electric wire W, the electric wire W may be sandwiched between the adhesive layers 12 of the two shield tapes 10 .
  • the shield tape 10 is attached to the inner wall surface of the corrugated tube 50 in a state in which there is no wrap portion where the shield tapes 10 overlap each other.
  • the shield tape 10 may be attached to the inner wall surface of the corrugated tube 50 with the wrap portion still present.
  • the supercritical treatment is followed by the heat treatment, followed by the electroless plating treatment.
  • the heat treatment may be omitted.
  • the heat treatment of the nonwoven fabric 11a is omitted from the viewpoint of hydrolysis and heat resistance. It's for.
  • the conductive nonwoven fabric, shield tape, and wire harness of the present invention are capable of both improving shielding performance and suppressing complication of the cable structure.
  • the present invention having this effect can be used, for example, as a wire harness mounted on an automobile or the like.
  • Wire harness 10 Shield tape 11: Conductive nonwoven fabric 11a: Nonwoven fabric 11b: Plating part 12: Adhesive layer 30: Organometallic complex 40: Housing 50: Corrugated tube F: Fiber M: Intermediate layer MP: Intermediate position S: Surface layer W: Electric wire

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Abstract

導電性不織布(11)は、不織布(11a)と、不織布(11a)を構成する繊維(F)を被覆する導電性金属から構成されるめっき部(11b)とを備え、導電性不織布(11)の厚さ方向の中間位置となる中間層での電気抵抗値を、導電性不織布(11)の表層における電気抵抗値で除した値が、4.0以下である。シールドテープ(10)は、導電性不織布(11)と、粘着層(12)と、を備える。ワイヤハーネス(1)は、電線(W)と、シールドテープ(10)と、を備える。

Description

導電性不織布、シールドテープ、及び、ワイヤハーネス
 本発明は、導電性不織布、シールドテープ、及び、ワイヤハーネスに関する。
 従来、不織布と、不織布の表面上に形成された金属層とを有する導電性不織布を電線の外周に配置したケーブルが提案されている(例えば、特許文献1を参照)。このケーブルは、導電性不織布の金属層によって電磁シールド効果を発揮しつつも、不織布が伸張圧縮に優れていることから、容易に屈曲することができる。
日本国特開2019-075375号公報
 しかし、特許文献1に記載のケーブルに用いられている導電性不織布は、不織布の表面にしか金属層が形成されていないことからシールド性能が不充分であり、補助的なシールド部材という位置づけに留まる。そのため、特許文献1に記載のケーブルでは、導電性不織布に加えて外部導体層を設ける必要があり、ケーブル構造が複雑である。
 本発明の目的の一つは、シールド性能の向上とケーブル構造の複雑化の抑制とを両立可能な導電性不織布、シールドテープ及びワイヤハーネスを提供することにある。
 本発明の第1の側面において、導電性不織布は、不織布と、前記不織布を構成する繊維を被覆する導電性金属から構成されるめっき部と、を備える導電性不織布であって、
 当該導電性不織布の厚さ方向の中間位置となる中間層での電気抵抗値を、当該導電性不織布の表層における電気抵抗値で除した値が、4.0以下である。
 本発明の第2の側面において、シールドテープは、上述した導電性不織布と、前記導電性不織布に積層されるように配置される粘着層と、を備える。
 本発明の第3の側面において、ワイヤハーネスは、電線と、前記電線の周囲に設けられた上述したシールドテープと、を備える。
図1は、本発明の実施形態に係るワイヤハーネスを示す斜視図である。 図2Aは、図1のワイヤハーネスの軸方向に沿う平面でシールドテープを切断した場合のシールドテープの断面図である。 図2Bは、図2AにおけるA部の拡大図である。 図2Cは、図2BにおけるB部の拡大図である。 図3は、シールドテープが有する導電性不織布の図2Aに相当する断面を示す電子顕微鏡写真である。 図4は、図3に示す電子顕微鏡写真において、導電性不織布の中間層にあたる部分を拡大した図である。 図5は、導電性不織布に施すめっき前処理方法を説明するための概略図である。 図6は、実施例1,2及び比較例1~4におけるめっき部の形成状態を示す表である。 図7は、実施例1,2及び比較例1~4の評価方法を示す図である。 図8は、実施例1及び比較例5,6の耐屈曲性を示すグラフである。 図9は、実施例1及び比較例5,7のシールド性能を示すグラフである。
 以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す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において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。
 図1は、本発明の実施形態に係るワイヤハーネス1を示す斜視図である。本実施形態に係るワイヤハーネス1は、電線Wと、コルゲートチューブ50と、コルゲートチューブ50の内壁面に貼り付けられたシールドテープ10と、を備えている。なお、ワイヤハーネス1は、コルゲートチューブ50に代えて、他のチューブ材を備えていてもよいし、コルゲートチューブ50や他のチューブ材に巻き付けられたテープを備えていてもよい。
 電線Wは、例えば銅やアルミニウムやこれらの合金等によって構成される導体と、導体を被覆する絶縁性の被覆部と、を備えている。図1に示す本実施形態では、電線Wの導体は、単一の素線で構成されている。しかし、電線Wの導体は、複数本の素線を撚り合わせた撚線であってもよい。更に、ワイヤハーネス1は、複数本の電線Wを備えてもよい。
 コルゲートチューブ50は、長手方向に凹凸が交互に連続した蛇腹部が形成された筒部材である。コルゲートチューブ50は、樹脂によって構成されている。例えば、コルゲートチューブ50の端部から電線Wが挿通されることで、コルゲートチューブ50が電線Wの周囲を覆うように配置されることになる。
 シールドテープ10は、外来ノイズ等に対するシールド機能を発揮するシールド層として、導電性不織布11を有している。図2Aは、図1に示したワイヤハーネス1の軸方向に沿う平面でシールドテープ10を切断した場合のシールドテープ10の断面図であり、図2Bは、図2AにおけるA部の拡大図であり、図2Cは、図2BにおけるB部の拡大図である。図2Aに示すように、シールドテープ10は、導電性不織布11と、導電性不織布11に積層されるように(即ち、導電性不織布11のおもて面又は裏面に)配置された粘着層12と、を備えている。シールドテープ10は、図1に示すように、粘着層12を介してコルゲートチューブ50の内壁面に貼り付けられ、電線Wの周囲を取り囲むように設けられている。
 導電性不織布11は、図2Bに示すように、不織布11aと、めっき部11bと、を備えている。不織布11aは、繊維を織らずに絡み合わせたシート状の部材であって、所定の厚さを有している。不織布11aは、図2Bに示すように、製造の特性上、不織布11aを構成する繊維Fが厚さ方向に多数の層状に配置される構造を有している。不織布11aは、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロプレン、ナイロン、及び、アクリル等の樹脂で構成される繊維、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、並びに、ポリアリレート繊維等によって構成されている。
 めっき部11bは、不織布11aを構成する繊維Fを被覆する導電性金属である。めっき部11bは、例えば、銅、ニッケル、錫、銀、及び、これら金属の合金によって構成されている。めっき部11bは、不織布11aを構成する繊維Fを覆うように単層状に形成されてもよいし、多層状に形成されていてもよい。一例として、めっき部11bは、不織布11aを構成する繊維Fを覆うように銅で構成された第1層を設け、第1層を覆うように錫で構成された第2層を設けた、多層状の構造を有してもよい。
 ここで、本実施形態に係る導電性不織布11では、不織布11aの内部までめっき部11bが形成されている。図3は、樹脂製の繊維Fにめっき部11bを形成した導電性不織布11の断面を示す電子顕微鏡写真であり、図4は、図3に示す電子顕微鏡写真において導電性不織布11の中間層Mにあたる部分を拡大した図である。
 図2Bに示したように、不織布11aを構成する繊維Fは、不織布11aの厚さ方向に多層状に配置されている。本実施形態に係る導電性不織布11は、表層S(図3参照)のみならず、厚さ方向の中間位置MPとなる中間層M(図3及び図4参照)にまで、めっき部11bが形成されている。図4では、樹脂製の繊維Fの絶縁性に起因して、電子顕微鏡による画像上、繊維Fの断面が黒い点状に観察されている。一方、繊維Fの断面以外の箇所は、繊維状に観察されている。このことから、導電性不織布11の中間層Mにおいて、繊維Fにめっき部11bが適切に形成されているといえる。
 特に、本実施形態に係る導電性不織布11では、導電性不織布11の中間層Mにおける電気抵抗値Rmを導電性不織布11の表層S(厳密には表面)における電気抵抗値Rsで除した値が4.0以下となっている。一般に、導電性不織布は、めっき処理を施しても表層付近に限ってめっき部が形成され、内部(中間層)まではめっき部が形成され難い。しかし、本実施形態に係る導電性不織布11は、中間層Mまでめっき部11bが形成されている。そのため、一方側の表層Sと反対側の表層Sとが中間層Mを介して導通可能になっている。
 導電性不織布11は、その厚さが50μm以上2.0mm以下であることが好ましい。導電性不織布11は、図2Bに示すように、不織布11aを構成する繊維Fが厚さ方向に多層状に配置されることから、めっき部11bも厚さ方向に多層状に配置される。この結果、導電性不織布11は、単層である金属箔等と比較して高いシールド性能を発揮し得る。しかし、導電性不織布11の厚さが50μm未満である場合、厚さ方向に重なる繊維Fの数(層)が少なく、充分なシールド性能を発揮し難くなる可能性がある。一方、厚さが2mmを超える場合、中間層M(図3参照)にめっき部11bを形成する処理に時間を要する等、製造上の負担の増大が懸念される。
 次いで、本実施形態に係る導電性不織布11の製造方法を説明する。図5は、本実施形態に係るめっき前処理方法を説明するための概略図である。
 まず、不織布11aを用意する。ここで用意される不織布11aは、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロプレン、ナイロン、及び、アクリル等の樹脂で構成される繊維、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、並びに、ポリアリレート繊維等によって構成されたものである。
 次いで、不織布11aに対して超臨界流体(例えば、二酸化炭素)による処理を行う。この処理では、図5に示すように、超臨界流体に可溶な有機金属錯体30(例えば、超臨界状態の二酸化炭素に可溶なパラジウムやニッケル等)が、筐体40に収納される。更に、不織布11aが、円筒状のボビンに対して例えば2周巻きされた状態で、筐体40に収納される。
 不織布11aの収納後、本実施形態では、超臨界状態の二酸化炭素が筐体40に供給される。二酸化炭素の超臨界条件としては、圧力が12MPa以上15MPa以下であり、温度が100℃以上130℃以下であり、時間が10分以上60分以下である。更に、処理時の循環流量は、0.5kg/min以上8kg/min以下である。
 この処理により、有機金属錯体30が超臨界二酸化炭素に溶解して還元されて、不織布11aの表層S(図3参照)のみならず中間層M(図4参照)まで、有機金属錯体30が分解されて生成された金属が析出する。特に、超臨界条件として、処理時の循環流量が0.5kg/min以上8kg/min以下であることから、不織布11aの中間層Mまで超臨界二酸化炭素が到達して、中間層Mに充分に金属が析出することとなる。超臨界二酸化炭素は、溶解性及び拡散性に優れ、不織布11aの中間層Mまで金属をムラなく略均一に析出させ易い。
 次いで、所定時間の経過後(例えば30分経過後)、不織布11aを筐体40から取り出す。更に、例えば、150℃以上(不織布11aを構成する繊維Fの耐熱性によっては250℃以上)で60分以上、加熱処理を行う。この加熱処理により、繊維F上の超臨界流体の残留成分が除去されるとともに、繊維F上に析出した金属が活性化することとなる。
 その後、無電解めっき処理が行われる。本実施形態において不織布11aは、中間層Mまで触媒となる金属が析出している。このため、無電解めっき処理によって不織布11aの中間層Mにもめっき部11bが形成されることとなる。
 以上の工程を経て、中間層Mにおける電気抵抗値Rmを表層Sにおける電気抵抗値Rsで除した値が4.0以下である導電性不織布11が得られることとなる。
 次いで、本実施形態に係る導電性不織布11の実施例及び比較例について説明する。
 図6は、実施例1,2及び比較例1~4におけるめっき部の形成状態を示す表であり、図7は、実施例1,2及び比較例1~4の評価方法を示す図である。
 実施例1,2及び比較例1,2に係る導電性不織布は、PET製の不織布に対して上述した超臨界処理を施すことで製造した。超臨界処理については、有機金属錯体としてパラジウムヘキサフルオロアセチルアセトナートを用い、超臨界状態とされた二酸化炭素を供給した。二酸化炭素の超臨界条件については、温度を100℃、圧力を12MPa、時間を30分とした。その後、無電解めっき処理により銅めっきを施した。なお、実施例1,2では、循環流量を3.8kg/minとし、不織布の厚さを約1mmとした。比較例1,2では、循環流量を0.4kg/minとし、不織布の厚さを3mmとした。循環流量と不織布の厚さとの相違に起因し、実施例1,2では、不織布の内部にまで銅めっきが施され、比較例1,2では、不織布の表層のみに銅めっきが施されることになる。
 比較例3,4に係る導電性不織布として、いわゆるスパッタ法によりPET製の不織布に対して銅めっきを施したもの(積水ナノコートテクノロジー(株)製)を採用した。比較例3,4では、不織布の厚さは約3mmである。
 このような実施例1,2及び比較例1~4に係る導電性不織布を、図7に示すように、厚さ方向の中間位置(図3に示す中間位置MPに相当する位置)で2つに切断し、切断面を内層と定義し、内層とは逆側の面を表層と定義した。導電性不織布を切断した2つのスライス片のうち、一方をスライス1とし、他方をスライス2とした。
 図6に示すように、実施例1において、スライス1の表層の表面における電気抵抗値(以下、「表面抵抗」という。)は0.874Ω/mであり、内層における表面抵抗は0.375Ω/mであった。スライス2の表層における表面抵抗は0.056Ω/mであり、内層における表面抵抗は0.088Ω/mであった。スライス1の所定の4箇所においてスライス1の厚さを測定したところ、それら4箇所における厚さの平均値(以下、「4箇所平均」という。)は0.60mmであり、スライス2の厚さの4箇所平均は0.70mmであった。
 よって、実施例1において、中間層における表面抵抗を表層における表面抵抗で除した値は、スライス1で約0.43であり、スライス2で約1.57であった。
 実施例2において、スライス1の表層における表面抵抗は0.196Ω/mであり、内層における表面抵抗は0.615Ω/mであった。スライス2の表層における表面抵抗は0.260Ω/mであり、内層における表面抵抗は0.168Ω/mであった。スライス1の厚さの4箇所平均は0.84mmであり、スライス2の厚さの4箇所平均は0.65mmであった。
 よって、実施例2において中間層における表面抵抗を表層における表面抵抗で除した値は、スライス1で約3.14であり、スライス2で約0.64であった。
 比較例1において、スライス1の表層における表面抵抗は0.2207Ω/mであり、内層における表面抵抗は内層にめっき部が形成されておらず測定不可(即ち、極めて大きな値。一般に、PETの表面抵抗は1015Ω/m以上である)であった。スライス2の表層における表面抵抗は0.1892Ω/mであり、内層における表面抵抗は測定不可(即ち、極めて大きな値)であった。スライス1の厚さは4箇所平均で1.39mmであり、スライス2の厚さは4箇所平均で1.56mmであった。
 よって、比較例1において中間層における表面抵抗を表層における表面抵抗で除した値は、極めて大きい値になることが明らかになった。
 比較例2においてスライス1の表層における表面抵抗は0.1303Ω/mであり、内層における表面抵抗は内層にめっき部が形成されておらず測定不可(即ち、極めて大きな値)であった。スライス2の表層における表面抵抗は0.215Ω/mであり、内層における表面抵抗は測定不可(即ち、極めて大きな値)であった。スライス1の厚さは4箇所平均で1.62mmであり、スライス2の厚さは4箇所平均で1.47mmであった。
 よって、比較例2において中間層における表面抵抗を表層における表面抵抗で除した値は、極めて大きい値になることが明らかになった。
 比較例3においてスライス1の表層における表面抵抗は6.39kΩ/mであり、内層における表面抵抗は内層にめっき部が形成されておらず測定不可(即ち、極めて大きな値)であった。スライス2の表層における表面抵抗は297.7kΩ/mであり、内層における表面抵抗は測定不可(即ち、極めて大きな値)であった。スライス1の厚さは4箇所平均で1.6mmであり、スライス2の厚さは4箇所平均で1.4mmであった。
 よって、比較例3において中間層における表面抵抗を表層における表面抵抗で除した値は、極めて大きい値になることが明らかになった。
 比較例4においてスライス1の表層における表面抵抗は62.66Ω/mであり、内層における表面抵抗は内層にめっき部が形成されておらず測定不可(即ち、極めて大きな値)であった。スライス2の表層における表面抵抗は355.9kΩ/mであり、内層における表面抵抗は測定不可(即ち、極めて大きな値)であった。スライス1の厚さは4箇所平均で1.8mmであり、スライス2の厚さは4箇所平均で1.2mmであった。
 よって、比較例4において中間層における表面抵抗を表層における表面抵抗で除した値は、極めて大きい値になることが明らかになった。
 以上のように、比較例1~4に係る導電性不織布は、中間層までめっき部が形成されておらず、中間層における表面抵抗を表層における表面抵抗で除した値が4.0以下となることがなかった。これに対して、実施例1,2に係る導電性不織布は、中間層までめっき部が形成され、中間層における表面抵抗を表層における表面抵抗で除した値が4.0以下であった。すなわち、実施例1,2に係る導電性不織布は、中間層まで充分にめっき部が形成されて高いシールド性能を発揮し得るものであることがわかった。
 図8は、実施例1の導電性不織布及び比較例5,6の導電体の耐屈曲性を示すグラフである。
 実施例1の導電性不織布は、上述したとおり、PET製の不織布に対して超臨界処理を施すことで製造した(図6及び図7を参照)。比較例5の導電体として、断面積が5.5sqの平編み錫めっき軟銅線(明興双葉(株)製、商品名:TBC(5.5sq))を用いた。比較例6の導電体として、厚さ13μmの銅箔を用いた。なお、「sq」は「mm」と実質的に同一である。
 耐屈曲試験については、実施例1の導電性不織布及び比較例5,6の導電体の一端に100gの重りを取り付けたうえで、その一端を固定側とした。そして、常温(例えば摂氏23℃)で、それら導電性不織布及び導電体の他端を、曲げ半径1mmのマンドレルを使用してマイナス90°から90°の角度範囲で30rpmの速度での曲げを繰り返し行った。実施例1の導電性不織布及び比較例5,6の導電体のそれぞれについて、それぞれの一端側と他端側とが完全に分離するまでの曲げ往復回数(破断回数)を測定した。
 その結果、実施例1の導電性不織布は、20万回の屈曲後においても破断しなかった。比較例5の導電体は、1588回の屈曲によって破断した。比較例6の導電体は、543回の屈曲によって破断した。よって、実施例1の導電性不織布は、柔軟性(電線曲げに対する追従性)に優れることがわかった。
 図9は、実施例1の導電性不織布及び比較例5,7の導電体のシールド性能を示すグラフである。
 実施例1の導電性不織布は、上述したとおり、PET製の不織布に対して超臨界処理を施すことで製造した(図6及び図7を参照)。比較例5の導電体として、上述した平編み錫めっき軟銅線を用いた。比較例7の導電体として、厚さが8μmである銅箔と、厚さが12μmであるPETフィルムと、が積層された銅PETフィルムを用いた。実施例1の導電性不織布の導体抵抗値は830mΩ/mであり、比較例5の平編み錫めっき軟銅線の導体抵抗値は3.6mΩ/mであり、比較例7の銅PETフィルムの導体抵抗値は72mΩ/mであった。
 これら導電性不織布及び導電体のシールド効果は、それら導電性不織布及び導電体を用いた各サンプルのサンプル長を1mとして、吸収クランプ法にて評価した。上述した導体抵抗値の大小を考慮すれば、シールド効果についても、比較例5の平編み錫めっき軟銅線が最も高く、実施例1が最も低いかのように予測された。しかし、実際には、図9に示すように、60MHz以上の高周波数帯でのシールド性能において、実施例1の導電性不織布が、比較例5,7の導電体よりも優れていた。
 これは、Kleyの式に基づくシールド理論によれば、実施例1の導電性不織布では導電性不織布の厚さ方向に繊維が多層状に配置され且つそれら繊維にめっき部が形成されていることから、多数の繊維の層のそれぞれがシールド機能を発揮するためであると考えられる。
 このように、本実施形態に係る導電性不織布11の中間層Mでの電気抵抗値Rmを表層Sにおける電気抵抗値Rsで除した値は、4.0以下である。そのため、導電性不織布11の厚さ方向の中間位置MPまでめっき部11bが形成されている。別の言い方をすると、不織布11aの表層Sと反対側の表層Sとが中間位置MPを介して導通可能となっている。よって、不織布11aの表面だけにめっき部11bが形成されている場合と比較して、導電性不織布11は、より高いシールド性能を発揮することができる。導電性不織布11がシールド性能に優れることから、例えば、電線と導電性不織布11を用いてワイヤハーネスを製造する場合、導電性不織布11とは別のシールド層を設ける必要がなく、ワイヤハーネスの構成の複雑化を避けることができる。即ち、高いシールド性能と構成の単純化とを両立したワイヤハーネスを提供できる。ここで、導電性不織布11の中間層Mでの電気抵抗値Rmを表層Sにおける電気抵抗値Rsで除した値は、好ましくは3.2以下であり、更に好ましくは1.6以下である。
 導電性不織布11の厚さは、50μm以上2.0mm以下である。これにより、厚さが50μm以上であるため、導電性不織布11の繊維が厚さ方向に多層状に配置されることで、シールド性能の向上を図ることができる。厚さが2.0mm以下であるため、導電性不織布11の中間位置MPまで確実にめっき部11bが形成され、シールド性能の工場を図ることできる。よって、シールド性能に優れた導電性不織布11を提供することができる。
 本実施形態に係るシールドテープ10は、導電性不織布11と粘着層12とを備えているため、粘着層12を介して容易に電線W等に導電性不織布11を取り付けることができる。
 本実施形態に係るワイヤハーネス1は、電線Wと、電線Wの周囲に設けられたシールドテープ10と、を備える。本実施形態では、シールドテープ10は、コルゲートチューブ50の内壁面に貼り付けられている。しかし、シールドテープ10は、電線Wに直接貼り付けられてもよい。
 なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用できる。例えば、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
 例えば、本実施形態においては、ワイヤハーネス1は、コルゲートチューブ50を備えている。しかし、ワイヤハーネス1は、コルゲートチューブ50を備えなくてもよい。更に、電線Wにシールドテープ10が直接巻き付けられてもよい。電線Wにシールドテープ10を直接取り付ける場合には、2枚のシールドテープ10の粘着層12同士の間に電線Wを挟み込んでもよい。
 更に、シールドテープ10は、図1に示すように、コルゲートチューブ50の内壁面に、シールドテープ10同士が重なり合うラップ部分がない状態で、貼り付けられている。しかし、シールドテープ10は、ラップ部分がある状態で、コルゲートチューブ50の内壁面に貼り付けられてもよい。
 更に、本実施形態では、導電性不織布11の製造にあたり、超臨界処理の後に加熱処理を経て無電解めっき処理が行われる。しかし、不織布11aがPET製である場合には、加熱処理を省略してもよい。導電性不織布11を用いたワイヤハーネス1が自動車に搭載された場合の使用環境では、加水分解や耐熱性の観点で、不織布11aへの加熱処理を省略しても品質上問題がないと考えられるためである。
 本出願は、2021年11月1日出願の日本特許出願(特願2021-178590)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
 本発明の導電性不織布、シールドテープ及びワイヤハーネスは、シールド性能の向上とケーブル構造の複雑化の抑制とを両立可能である。この効果を有する本発明は、例えば、自動車等に搭載されるワイヤハーネスとして用いられ得る。
 1:ワイヤハーネス
 10:シールドテープ
 11:導電性不織布
 11a:不織布
 11b:めっき部
 12:粘着層
 30:有機金属錯体
 40:筐体
 50:コルゲートチューブ
 F:繊維
 M:中間層
 MP:中間位置
 S:表層
 W:電線

Claims (4)

  1.  不織布と、前記不織布を構成する繊維を被覆する導電性金属から構成されるめっき部と、を備える導電性不織布であって、
     当該導電性不織布の厚さ方向の中間位置となる中間層での電気抵抗値を、当該導電性不織布の表層における電気抵抗値で除した値が、4.0以下である、
     導電性不織布。
  2.  請求項1に記載の導電性不織布において、
     当該導電性不織布の厚さが50μm以上2.0mm以下である、
     導電性不織布。
  3.  請求項1又は請求項2に記載の導電性不織布と、前記導電性不織布に積層されるように配置される粘着層と、を備える、シールドテープ。
  4.  電線と、前記電線の周囲に設けられた請求項3に記載のシールドテープと、を備える、ワイヤハーネス。
PCT/JP2022/040040 2021-11-01 2022-10-26 導電性不織布、シールドテープ、及び、ワイヤハーネス WO2023074771A1 (ja)

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