JP2010114019A

JP2010114019A - ケーブル

Info

Publication number: JP2010114019A
Application number: JP2008287381A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Ejima; 弘高江島
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2010-05-20
Also published as: US7989700B2; US20100116541A1; CN101740163A

Abstract

【課題】耐屈曲性、引張強度、及び信頼性に優れたケーブルを提供する。
【解決手段】本発明に係るケーブル１は、線状の導体１２と導体１２を被覆する絶縁層１４とからなる絶縁電線１０を有するコア５と、芯の周囲に銅箔が設けられた銅箔糸から形成され、コア５の外周に設けられるシールド層２０と、繊維の編み合わせにより形成され、シールド層２０の外周に設けられる補強層３０と、補強層３０の外周に設けられるシース４０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケーブルに関する。特に、本発明は、電線の周囲にシールドを設けたケーブルに関する。

従来、中心導体と中心導体を被覆する絶縁体とを有する絶縁電線と、絶縁電線の外周に設けられるシールド層とを備え、シールド層は、複数のシールド素線を並列に配置して集合線を構成して、これらの集合線を編み合わせて形成され、集合線の両端のシールド素線を、他のシールド素線の摩擦係数より小さくしたケーブルが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のケーブルは、集合線の両端のシールド素線の摩擦係数を他のシールド素線の摩擦係数より小さくしたので、使用環境においてケーブルに屈曲運動が繰り返し加えられた場合にシールド素線間での摩擦を低減でき、高い耐屈曲性を有するケーブルを提供できる。

特開２００６−０３１９５４号公報

しかし、特許文献１に記載のケーブルは、例えば、自動車のバネ下（サスペンションのスプリングより下側の部分）と自動車の車体との間に配置された場合、車輪の上下動（バウンド、リバウンド）に起因する屈曲、及び車輪転舵時に加わる捩れによって、シールド層を形成するシールド素線が断線する場合があり、耐屈曲性、引張強度、及び信頼性に劣る場合がある。

したがって、本発明の目的は、耐屈曲性、引張強度、及び信頼性に優れたケーブルを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、線状の導体と導体を被覆する絶縁層とからなる絶縁電線を有するコアと、芯の周囲に銅箔が設けられた銅箔糸から形成され、コアの外周に設けられるシールド層と、繊維の編み合わせにより形成され、シールド層の外周に設けられる補強層と、補強層の外周に設けられるシースとを備えるケーブルが提供される。

また、上記ケーブルは、シールド層は、複数の銅箔糸が編み合わされて形成されてよい。

また、上記ケーブルは、シールド層は、複数の銅箔糸がコアの外周にらせん状に巻き付けられて形成されてもよい。

また、上記ケーブルは、シールド層は、表面にめっき膜を含む銅箔糸から形成されてもよい。

また、上記ケーブルは、補強層は、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレート、及びポリエチレン‐２，６‐ナフタレートからなる群から少なくとも１つ選択される材料から形成される複数の繊維を編み合わせて形成されてもよい。

また、上記ケーブルは、シース層は、末端にビニル基を含有するノルボルネン化合物であるポリエンを含んで形成されるエチレン・α−オレフィン・ポリエン共重合体と、ＳｉＨ基を１分子中に複数含むＳｉＨ基含有化合物とを含むゴム材料から形成されてもよい。

また、上記ケーブルは、シース層は、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、及びクロロプレンゴムからなる群から少なくとも１つ選択されるゴム材料から形成されてもよい。

本発明に係るケーブルによれば、耐屈曲性、引張強度、及び信頼性に優れたケーブルを提供できる。

［実施の形態］
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係るケーブルの構成を示し、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面における断面を示す。

本発明の実施の形態に係るケーブル１は、線状の導体１２と、導体１２の外周を被覆する絶縁層１４とからなる絶縁電線１０を４本有して形成されるコア５と、コア５の外周に設けられ、シールド機能を有するシールド層２０と、シールド層２０の外周に設けられる補強層３０と、補強層３０の外周に設けられるシース４０とを備える。なお、図１においてコア５は４本の絶縁電線１０を有するが、コア５は、１本の絶縁電線１０から構成すること、又は２本以上の複数の絶縁電線１０から構成することもできる。

（絶縁電線１０を構成する導体１２）
絶縁電線１０を構成する導体１２は、例えば、スズめっき軟銅からなる線導体（一例として、導体断面積（ＳＱ）＝３ｍｍ^２）から形成することができる。導体１２は、１本の線導体、又は複数本の線導体を撚り合わせてなる撚線から形成することができる。また、導体１２は、軟銅線、銀めっき軟銅線、スズめっき銅合金線等の金属線から形成することができる。

（絶縁電線１０を構成する絶縁層１４）
導体１２を被覆する絶縁層１４は、例えば、０．７ｍｍ厚の絶縁材料である架橋ポリエチレン（Ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｅｄｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ：ＸＬＰＥ）から形成することができる。絶縁層１４は、ポリエチレン、発泡ポリエチレン、架橋発泡ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂等の樹脂材料から形成することもできる。

（コア５）
コア５は、１本の絶縁電線１０、又は複数本の絶縁電線１０から形成される。複数本の絶縁電線１０からコア５を形成する場合、複数本の絶縁電線１０を撚り合わせることにより束ねた形態の撚り合わせ線からコア５を形成することができる。また、絶縁電線１０の外周にテープを用いておさえ巻き層を設けることもできる。複数本の絶縁電線１０からコア５を形成する場合、一の絶縁電線１０のおさえ巻き層と他の絶縁電線１０のおさえ巻き層との間に弾性を有する介在層を更に設けることもできる。介在層を設けた場合、コア５の断面を略円形に保つことが容易にできる。なお、テープは、例えば、紙テープを用いることができ、介在層は、繊維又は樹脂材料から形成することができる。

なお、ケーブル１の使用目的に応じて、絶縁電線１０の断面径、本数を決定できる。また、複数の絶縁電線１０を用いてコア５を形成する場合、複数の絶縁電線１０を撚り合わせ構造にするか否かについても、ケーブル１の使用目的に応じて決定できる。

（シールド層２０）
シールド層２０は、繊維又は糸からなる芯の周囲に銅箔が設けられた銅箔糸から形成される。具体的にシールド層２０は、複数の銅箔糸を編み合わせることにより編み組されて形成される。また、シールド層２０は、コア５の周囲に銅箔糸をらせん状に巻きつける横巻き構造として構成することもできる。なお、本実施の形態において、繊維とは、微細な糸状を有した形態をいう。また、糸とは、繊維が線状に連続した形態をいう。

銅箔糸の芯は、高分子樹脂材料からなる繊維又は糸から形成することができ、例えば、φ０．１１ｍｍの直径を有するポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）からなる芯糸から形成できる。芯糸は、１本の繊維又は糸から形成することができる。また、芯糸は、複数本の繊維又は糸を編み合わせて形成することもできる。銅箔は、例えば、１２μｍ厚を有して形成することができる。そして、銅箔糸は、芯糸の外周に銅箔をらせん状に巻き付けて形成する。

また、銅箔糸は、その表面にめっき膜を施して形成することもできる。銅箔糸の表面にめっき膜を施すことにより、銅箔の表面の酸化を防止することができる。めっき膜は、例えば、スズめっきにより形成できる。銅箔の表面の酸化を防止することで、シールド層２０の抵抗が上昇する等の弊害を抑制できる。

（補強層３０）
補強層３０は、複数本の繊維又は糸を編み合わせることにより形成される。繊維又は糸は、例えば、ポリビニルアルコールからφ０．１ｍｍの直径を有して形成される。また、繊維又は糸は、耐疲労性及び耐摩耗性に優れた材料から形成することが好ましい。例えば、繊維又は糸は、ポリビニルアルコールの他に、ポリエチレンテレフタレート、又はポリエチレン‐２，６‐ナフタレートから少なくとも１つ選択される材料から形成することができる。補強層３０を形成する繊維又は糸は、好ましくはポリビニルアルコールから形成する。

（シース４０）
シース４０は、補強層３０の外周を被覆して設けられる。シース４０は絶縁材料から形成される。例えば、エチレンプロピレンジエンゴム等のゴム材料から０．５ｍｍ程度の厚さを有してシース４０を形成することができる。また、シース４０を形成するゴム材料は、耐熱性、耐候性、及び耐油性に優れた特性を発揮するゴム材料を用いることが好ましい。一例として、ブレーキホース用のゴム材料を用いることができる。

ブレーキホース用のゴム材料としては、末端にビニル基を含有するノルボルネン化合物であるポリエンを含んで形成されるエチレン・α−オレフィン・ポリエン共重合体を用いることができる。また、ゴム材料は、末端にビニル基を含有するノルボルネン化合物であるポリエンを含んで形成されるエチレン・α−オレフィン・ポリエン共重合体と、ＳｉＨ基を１分子中に複数含むＳｉＨ基含有化合物とを含むゴム材料（以下、「混合ゴム材」という）を用いることができる。なお、混合ゴム材は、シース４０の機能を発揮する限り、補強材、充填剤、可塑剤、軟化剤、加工助剤、活性剤、スコーチ防止剤、及び老化防止剤等の配合剤を適宜含んで形成することもできる。また、混合ゴム材は、複数の高分子材料をブレンドして形成することもできる。

また、ゴム材料は、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、又はクロロプレンゴムを用いることもできる。本実施の形態において、ゴム材料は、無加圧下で加硫できる混合ゴム材を用いることが好ましい。なお、混合ゴム材を構成するエチレン・α−オレフィン・ポリエン共重合体は、エチレンと、α−オレフィンと、ポリエンとの３元以上の共重合体であり、一例として、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ−ＤｉｅｎｅＲｕｂｂｅｒ：ＥＰＤＭ）を用いることができる。

α−オレフィンは、プロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン等を用いることができる。更に、ジエン類に代表されるポリエンは、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、３−メチル−１，４−ヘキサジエン、５−メチル−１，４−ヘキサジエン、７−メチル−１，６−オクタジエン、５−エチリデン−２−ノルボルネン、５−メチレン−２−ノルボルネン、５−ビニル−２−ノルボルネン等を用いることができる。

混合ゴム材を構成するＳｉＨ基含有化合物は、混合ゴム材の架橋剤として用いられる。本実施の形態においては、１分子中にＳｉＨ基を２個以上、架橋度を向上させることを目的として好ましくは３個以上有するＳｉＨ基含有化合物を用いることが好ましい。なお、混合ゴム材に、触媒、反応抑制剤を含有させることもできる。触媒は、エチレン・α−オレフィン・ポリエン共重合体とＳｉＨ基含有化合物とのヒドロシリル化反応を促進する触媒を用いる。例えば、触媒は、白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等の触媒を用いることができる。

また、反応抑制剤は、過剰なヒドロシリル化反応を抑制することを目的として、適宜、混合ゴム材に添加される。例えば、反応抑制剤は、ベンゾトリアゾール、ハイドロパーオキサイド、エチニルシクロヘキサノール、テトラメチルエチレンジアミン、トリアリルシアヌレート、アクリロニトリル、アクリルマレエート等を用いることができる。

（変形例）
少なくとも１本の絶縁電線１０を、信号を伝送する信号線として用いるコア５と、コア５の外周に設けられるシールド層２０と、シールド層２０の外周に設けられる補強層３０と、補強層３０の外周に設けられるシース４０とを備えるケーブルを、信号ケーブルとして用いることができる。また、少なくとも２本の絶縁電線を、電力を伝搬する電力線として用いるコア５と、コア５の外周に設けられるシールド層２０と、シールド層２０の外周に設けられる補強層３０と、補強層３０の外周に設けられるシース４０とを備えるケーブルを、電力ケーブルとして用いることができる。そして、信号ケーブルと電力ケーブルとを、例えば、並べて組み合わせることにより用いることができる。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るケーブル１は、例えば、自動車電装の信号供給用及び／又は電力供給用のケーブルとして用いることができる。自動車電装に用いられるケーブル１は、屈曲することが多いと共に、大きな振動を受ける過酷な環境において用いられる。本実施の形態に係るケーブル１は、シールド層２０でコア５を被覆すると共に、シールド層２０とシース４０との間に補強層３０を設けたので、例えば、自動車のバネ下と車体との間に配置した場合であっても、車輪の上下動に起因してケーブル１が屈曲した場合、及び車輪の転舵時にケーブル１が捩れた場合に、シールド層２０を構成する銅箔糸が断線することがない。すなわち、本実施の形態に係るケーブル１は、シールド性能が優れ、引張特性に優れると共に、高い耐屈曲性及び高い耐捩り性を発揮することができる。

また、本実施の形態に係るケーブル１は、多数回の屈曲が発生した場合であっても銅箔糸の断線を抑制することができ、断線した銅箔糸が絶縁層１４を突き破って導体１２に電気的に接触することによって生じる短絡を抑制できる。これにより、本実施の形態に係るケーブル１は、良好な引張強度、耐熱性、耐外傷性、耐水性（耐候性）、及び耐油性を備えると共に、極めて高い信頼性を備えることとなる。

図２（ａ）は、本発明の実施例に係るケーブルの構成を示し、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面を示す。

本発明の実施例に係るケーブル１ａは、線状の導体１２と、導体１２の外周を被覆する絶縁層１４とからなる絶縁電線１０を３本有して形成されるコア５と、コア５の外周に設けられ、繊維からなる芯糸と当該芯糸の外周に銅箔をらせん状に巻き付けてなる銅箔糸を編み合わせて形成されたシールド層２０と、シールド層２０の外周に設けられ、複数本の繊維を編み合わせてなる編組から形成される補強層３０と、補強層３０の外周に設けられるシース４０とを備える。

導体１２は、φ０．０８ｍｍのスズめっき銅合金線を６０２本撚り合わせて形成した。そして、導体１２の外周を被覆する絶縁層１４は、フッ素樹脂である４フッ化エチレン・エチレン共重合体から０．５ｍｍの厚さで形成した。また、３本の絶縁電線１０を撚り合わせてコア５を形成した。実施例では、絶縁電線１０の外周におさえ巻き層として紙テープを巻付け、更に、各絶縁電線１０間に繊維からなる介在層を設けた。これにより、コア５の断面を略円形とした。

シールド層２０は、銅箔糸を編み合わせて編組構造として形成した。銅箔糸は、ＰＥＴからなる単線を芯として、芯の外周を１２μｍ厚の銅箔で被覆することにより形成した。なお、銅箔糸の直径はφ０．１１ｍｍである。補強層３０は、複数本の直径がφ０．１ｍｍの繊維を編み合わせることにより形成した。当該繊維は、ポリビニルアルコールから形成した。更に、シース４０は、エチレンプロピレンジエンゴムから０．５ｍｍの厚さを有して形成した。

（比較例１）
図３（ａ）は、比較例１に係るケーブルの構成を示し、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ断面における断面を示す。

比較例１に係るケーブル２は、実施例に係るケーブル１ａと異なり、補強層３０を設けない点、及びシールド層の構成が異なる点を除きケーブル１ａと略同様の構成を備えるので、相違点を除き詳細な説明は省略する。

ケーブル２は、線状の導体１２と、導体１２の外周を被覆する絶縁層１４とからなる絶縁電線１０を３本有して形成されるコア５と、コア５の外周に設けられ、金属線材である銅線を編み合わせて形成される編組シールド層２１と、編組シールド層２１の外周に設けられるシース４０とを備える。

編組シールド層２１は、直径がφ０．１１ｍｍの銅線を編み合わせた編組構造として形成した。また、シース４０は、エチレンプロピレンジエンゴムから０．５ｍｍの厚さを有して形成した。

（比較例２）
図４（ａ）は、比較例２に係るケーブルの構成を示し、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ断面における断面を示す。

比較例２に係るケーブル３は、実施例に係るケーブル１ａと異なり、補強層３０を設けない点、及びシールド層の構成が異なる点を除きケーブル１ａと略同様の構成を備えるので、相違点を除き詳細な説明は省略する。

ケーブル３は、線状の導体１２と、導体１２の外周を被覆する絶縁層１４とからなる絶縁電線１０を３本有して形成されるコア５と、コア５の外周に銅線をらせん状に巻き合わせることにより設けられる横巻きシールド層２２と、横巻きシールド層２２の外周に設けられるシース４０とを備える。

横巻きシールド層２２は、直径がφ０．１１ｍｍの銅線をコア５の外周にらせん状に巻き付けて形成した。また、シース４０は、エチレンプロピレンジエンゴムから０．５ｍｍの厚さを有して形成した。

（比較例３）
図５（ａ）は、比較例３に係るケーブルの構成を示し、（ｂ）は、（ａ）のＥ−Ｅ断面における断面を示す。

比較例３に係るケーブル４は、実施例に係るケーブル１ａと異なり、シールド層２０と補強層３０との配置関係が異なる点を除きケーブル１ａと略同様の構成を備えるので、相違点を除き詳細な説明は省略する。

ケーブル４は、線状の導体１２と、導体１２の外周を被覆する絶縁層１４とからなる絶縁電線１０を３本有して形成されるコア５と、コア５の外周に設けられ、複数本の繊維を編み合わせてなる編組から形成される補強層３０と、補強層３０の外周に設けられ、繊維からなる芯糸と当該芯糸の外周に銅箔をらせん状に巻き付けてなる銅箔糸を編み合わせて形成されたシールド層２０と、シールド層２０の外周に設けられるシース４０とを備える。

（実施例と比較例１〜３との比較）
実施例に係るケーブル１ａと、比較例１〜３に係るケーブル２〜４との性能を比較した。性能は、以下の評価試験を実施することにより比較した。
（１）耐屈曲性試験
曲げＲ３０にてケーブルを左右１８０°複数回屈曲させ、シールド層の断線の有無を確認した。
（２）捩り耐久性試験
捩り変位として±０．３°／ｍｍを複数回実施して、シールド層の断線の有無を確認した。
（３）ケーブル引張特性試験
ケーブルの長手方向に荷重をかけ、ケーブルが破断した時の荷重を測定した。

実施例及び比較例１〜３に係る核ケーブルの評価試験の結果を表１に示す。

表１を参照すると、実施例に係るケーブル１ａは、屈曲耐久性（すなわち、耐屈曲性）、捩り耐久性、及び引張特性に優れていることが示された。なお、実施例に係るケーブル１ａの引張特性は、１０００Ｎ以上であるところ、シールド層２０と補強層３０との形成順序を実施例の逆にした比較例３に係るケーブル４では２００Ｎ以下であった。これは、実施例に係るケーブル１ａでは、補強層３０とシース４０とが接触しており、補強層３０とシース４０との間の密着性が良好であることに起因すると考えられた。また、引張特性は、補強層３０を銅箔糸の編み組により形成することによっても向上したと考えられた。

以上より、実施例に係るケーブル１ａ、すなわち、絶縁電線１０を有してなるコア５をシールド層２０で覆い、シールド層２０の外周に補強層３０とシース４０とをこの順で設けることにより、耐屈曲性、引張強度、及び信頼性に優れたケーブルが得られることが示された。

以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

（ａ）は、本発明の実施の形態に係るケーブルの構成図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図である。（ａ）は、本発明の実施例に係るケーブルの構成図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。（ａ）は、比較例１に係るケーブルの構成図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ断面における断面図である。（ａ）は、比較例２に係るケーブルの構成図であり、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ断面における断面図である。（ａ）は、比較例３に係るケーブルの構成図であり、（ｂ）は、（ａ）のＥ−Ｅ断面における断面図である。

符号の説明

１、１ａ、２、３、４ケーブル
５コア
１０絶縁電線
１２導体
１４絶縁層
２０シールド層
２１編組シールド層
２２横巻きシールド層
３０補強層
４０シース

Claims

線状の導体と前記導体を被覆する絶縁層とからなる絶縁電線を有するコアと、
芯の周囲に銅箔が設けられた銅箔糸から形成され、前記コアの外周に設けられるシールド層と、
繊維の編み合わせにより形成され、前記シールド層の外周に設けられる補強層と、
前記補強層の外周に設けられるシースと
を備えるケーブル。
前記シールド層は、複数の前記銅箔糸が編み合わされて形成される請求項１に記載のケーブル。
前記シールド層は、複数の前記銅箔糸が前記コアの外周にらせん状に巻き付けられて形成される請求項１に記載のケーブル。
前記シールド層は、表面にめっき膜を含む前記銅箔糸から形成される請求項１から３のいずれか１項に記載のケーブル。
前記補強層は、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレート、及びポリエチレン‐２，６‐ナフタレートからなる群から少なくとも１つ選択される材料から形成される複数の前記繊維を編み合わせて形成される請求項１から４のいずれか１項に記載のケーブル。
前記シース層は、末端にビニル基を含有するノルボルネン化合物であるポリエンを含んで形成されるエチレン・α−オレフィン・ポリエン共重合体と、ＳｉＨ基を１分子中に複数含むＳｉＨ基含有化合物とを含むゴム材料から形成される請求項１から５のいずれか１項に記載のケーブル。
前記シース層は、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、及びクロロプレンゴムからなる群から少なくとも１つ選択されるゴム材料から形成される請求項１から５のいずれか１項に記載のケーブル。