JP2015176841A - 端子付き被覆電線およびワイヤーハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】端子金具と電線導体の間の電気接続部を覆う防食剤が熱衝撃に晒されても、剥離や割れを生じることが抑えられ、高い防食性能が維持される端子付き被覆電線およびワイヤーハーネスを提供すること。
【解決手段】端子金具５と被覆電線２の電線導体３とが電気的に接続された電気接続部６を、端子金具５の表面に対する接着強度が０．１ＭＰａ以上であり、脆化温度が０℃以下である絶縁性樹脂組成物よりなる防食剤７により被覆して、端子付き被覆電線１を構成する。また、そのような被覆電線１を含んでワイヤーハーネスを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、端子付き被覆電線およびワイヤーハーネスに関し、さらに詳しくは、電線導体と端子金具の電気接続部に防食剤を有する端子付き被覆電線およびそれを用いたワイヤーハーネスに関するものである。

自動車等の車両に配索される被覆電線の端末の電線導体には端子金具が接続されている。端子金具と被覆電線の電線導体とが電気的に接続された電気接続部においては、腐食を防止することが求められる。特に、車両の軽量化などを目的として、電線導体の材料にアルミニウムやアルミニウム合金が用いられる場合がある。一方、端子金具の材料には銅や銅合金が用いられることが多い。また、端子金具の表面にはスズめっきなどのめっきが施されることが多い。つまり、電線導体と端子金具の材質が異なる場合が生じる。電線導体と端子金具の材質が異なると、その電気接続部で異種金属接触による腐食が発生する。このため、電気接続部を確実に防食することが求められる。

電気接続部における防食を達成するために、電気接続部にグリースを注入したり、電気接続部を接着性樹脂によって被覆したりすることが試みられている。例えば、特許文献１には、防食用ポリアミド系樹脂組成物が開示されている。

特開２０１２−４１４９４号公報

特許文献１に記載されているような端子金具と電線導体との間の電気接続部を被覆する防食剤においては、端子金具からの剥離や、材料の割れが生じると、十分な防食性能を維持することが難しくなる。この種の剥離や割れは、低温と高温が繰り返される熱衝撃に防食剤が晒された際に発生しやすい。特に、端子付き被覆電線が車両に搭載して使用される場合には、外気温の変化や、車両の運転状態等に依存して、熱衝撃に晒されることが多く、防食剤の剥離や割れが発生しやすい状態となる。

本発明の解決しようとする課題は、端子金具と電線導体の間の電気接続部を覆う防食剤が熱衝撃に晒されても、剥離や割れを生じることが抑えられ、高い防食性能が維持される端子付き被覆電線およびワイヤーハーネスを提供することにある。

上記課題を解決するため本発明に係る端子付き被覆電線は、端子金具と被覆電線の電線導体とが電気的に接続された電気接続部が、前記端子金具表面に対する接着強度が０．１ＭＰａ以上であり、脆化温度が０℃以下である絶縁性樹脂組成物よりなる防食剤に被覆されていることを要旨とする。

ここで、前記端子金具の表面には、スズまたはスズ合金が露出していることが好ましい。

また、前記絶縁性樹脂組成物が、オレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂から選択される少なくとも１種を含んでなるとよい。

そして、前記絶縁性樹脂組成物が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、湿気硬化性樹脂、嫌気硬化性樹脂、二液反応硬化性樹脂、および紫外線硬化性樹脂より選択される樹脂を含むとよい。

また、前記端子金具が銅または銅合金を母材として構成され、前記電線導体がアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる素線を有するとよい。

本発明にかかるワイヤーハーネスは、上記の端子付き被覆電線を有することを要旨とする。

本発明に係る端子付き被覆電線によれば、防食剤が、端子金具の表面に対して０．１ＭＰａ以上の接着強度を有していることにより、端子金具表面からの防食剤の剥離が抑制される。また、脆化温度が０℃以下であることで、低温に至るまで、防食剤が割れにくい状態を維持する。これらの効果により、防食剤に被覆された電気接続部が熱衝撃に晒されても、防食剤に剥離や割れが生じにくく、高い防食性能が維持される。

ここで、端子金具の表面に、スズまたはスズ合金が露出している場合には、汎用的なスズめっき端子を用いて、電線導体との接続部が、熱衝撃印加時の損傷に対して高い耐性を有する防食剤に覆われた端子付き被覆電線を構成することができる。

また、絶縁性樹脂組成物が、オレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂から選択される少なくとも１種を含んでなる場合には、高い防食性能が発揮されやすい。そして、絶縁性樹脂組成物が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、湿気硬化性樹脂、嫌気硬化性樹脂、二液反応硬化性樹脂、および紫外線硬化性樹脂より選択される樹脂を含む場合には、高効率に電気接続部を防食剤で被覆することができる。

また、端子金具が銅または銅合金を母材として構成され、電線導体がアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる素線を有する場合には、端子付き被覆電線の電気接続部において異種金属が接するので、適切な防食処理が施されなければ腐食が起こる確率が高くなるが、熱衝撃印加時の損傷に対して高い耐性を有し、優れた防食性能を発揮する上記のような防食剤を用いた端子付き被覆電線とすることで、電気接続部の耐腐食性が向上し、接続信頼性に優れたものとなる。

本発明にかかるワイヤーハーネスは、上記の端子付き被覆電線を有するので、熱衝撃に晒されても、電気接続部を被覆する防食剤に、剥離や割れが生じにくく、高い防食性能が維持されたワイヤーハーネスとなる。

本発明の端子付き被覆電線の一例を示す外観斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ線縦断面図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。

＜端子付き被覆電線＞
（全体の構成）
図１は本発明の端子付き被覆電線の一例を示す外観斜視図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線縦断面図である。図１および図２に示すように、本発明の端子付き被覆電線１は、電線導体３が絶縁体４により被覆された被覆電線２の電線導体３と、端子金具５が、電気接続部６により電気的に接続されてなる。

端子金具５は、相手側端子と接続される細長い平板からなるタブ状の接続部５１と、接続部５１の端部に延設形成されているワイヤバレル５２とインシュレーションバレル５３とからなる電線固定部５４を有する。

電気接続部６では、被覆電線２の端末の絶縁体４を皮剥ぎして、電線導体３を露出させ、この露出させた電線導体３が端子金具５の片面側に圧着されて、被覆電線２と端子金具５が接続される。端子金具５のワイヤバレル５２を被覆電線２の電線導体３の上から加締め圧着し、電線導体３と端子金具５が電気的に接続される。又、端子金具５のインシュレーションバレル５３を、被覆電線２の絶縁体４の上から加締め圧着する。

防食剤７が被覆している具体的な部分は、以下の部分である。図１に示すように、被覆電線２の先端２ａ側は、電線導体３の先端から端子金具５の接続部５１側に少しはみ出すように防食剤７で被覆する。端子金具５の先端５ａ側は、インシュレーションバレル５３の端部から被覆電線２の絶縁体４側に少しはみ出すように防食剤７で被覆する。図２に示すように、端子金具５の側面５ｂも防食剤７で被覆する。端子金具５の裏面５ｃは防食剤７で被覆しない。こうして、端子金具５と被覆電線２の外側周囲の形状に沿って、電気接続部６を防食剤７により所定の厚さで被覆する。被覆電線２の端末が皮剥ぎされて電線導体３が露出した部分は、防食剤７によって完全に覆われていて、外部に露出しないようになっている。なお、電気接続に影響を与えないのであれば、端子金具５の電線固定部５４の裏面側（ワイヤバレル５２およびインシュレーションバレル５３の裏面側も含む）を、防食剤７により被覆してもよい。

したがって、電気接続部６を被覆する防食剤７の周端のうち３方が端子金具５の表面に接し、一方が絶縁体４の表面に接する。つまり、防食剤７の周端の大部分が端子金具５の表面に接する。

以下、端子付き被覆電線１を構成する被覆電線２、端子金具５、防食剤７の具体的構成について説明する。

（被覆電線）
被覆電線２の電線導体３は、複数の素線３ａが撚り合わされてなる撚線よりなる。この場合、撚線は、１種の金属素線より構成されていてもよいし、２種以上の金属素線より構成されていてもよい。また、撚線は、金属素線以外に、有機繊維よりなる素線などを含んでいてもよい。なお、１種の金属素線より構成されるとは、撚線を構成する全ての金属素線が同じ金属材料よりなることをいい、２種以上の金属素線より構成されるとは、撚線中に互いに異なる金属材料よりなる金属素線を含んでいることをいう。撚線中には、被覆電線を補強するための補強線（テンションメンバ）等が含まれていてもよい。

上記電線導体３を構成する金属素線の材料としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、もしくはこれらの材料に各種めっきが施された材料などを例示することができる。また、補強線としての金属素線の材料としては、銅合金、チタン、タングステン、ステンレスなどを例示することができる。また、補強線としての有機繊維としては、ケブラーなどを挙げることができる。

絶縁体４の材料としては、例えば、ゴム、ポリオレフィン、ＰＶＣ、熱可塑性エラストマーなどを挙げることができる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上混合して用いてもよい。絶縁体４の材料中には、適宜、各種添加剤が添加されていてもよい。添加剤としては、難燃剤、充填剤、着色剤等を挙げることができる。

（端子金具）
端子金具５の材料（母材の材料）としては、一般的に用いられる黄銅の他、各種銅合金、銅などを挙げることができる。端子金具５の表面の一部（例えば接点）もしくは全体には、スズ、ニッケル、金またはそれらを含む合金など、各種金属によりめっきが施されていてもよい。

以上のように、電線導体３および端子金具５は、いかなる金属材料よりなってもよいが、端子金具５が、銅または銅合金よりなる母材にスズめっきを施された一般的な端子材料よりなり、電線導体３がアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる素線３ａを含んでなる場合のように、電気接続部６において異種金属が接触している場合には、水分との接触によって電気接続部６に特に腐食が発生しやすい。しかし、次に説明するような防食剤７が、電気接続部６の表面に密着して電気接続部６を被覆していることで、このような異種金属間腐食を高度に防止することができる。

（防食剤）
上記のように、防食剤７は、緻密な膜を形成し、端子金具５と電線導体３の間の電気接続部６に密着して被覆することで、外部からの水等の浸入を防止する。これにより、電気接続部６への水等の浸入による腐食を防止する役割を果たす。

防食剤７は、絶縁性樹脂組成物よりなり、端子金具５の表面に対して、０．１ＭＰａ以上の接着強度を有する。また、防食剤７は、０℃以下の脆化温度を有する。

防食剤７の接着強度は、ＪＩＳ Ｋ６８５０に準拠した引張せん断接着試験を室温にて行い、引張せん断接着強度として測定することができる。防食剤７が端子金具５の表面に対して０．１ＭＰａ以上の接着強度を有することで、防食剤７が端子金具５の表面に強く密着する。これにより、防食剤７が端子金具５の表面をはじめとする電気接続部６の表面から剥離するのが抑制される。このように防食剤７の剥離を抑制する効果は、高温および低温に繰り返し晒される熱衝撃を受けた際にも発揮される。端子金具５の表面に対する防食剤７の接着強度は、好ましくは０．５ＭＰａ以上、さらに好ましくは２ＭＰａ以上である。

防食剤７の脆化温度は、ＪＩＳ Ｋ７２１６に準拠した脆化試験を行うことで、測定することができる。具体的には、試験片を低温に冷却して所定の打撃を与え、試験片に破壊が生じない最低温度を測定すればよい。試験片は適宜複数用いて（例えば５個）、全ての試験片に破壊が生じない最低温度を脆化温度とすればよい。

防食剤７の脆化温度が０℃以下であることで、防食剤７が低温に晒されても、防食剤７の機械的強度が維持されやすい。よって、防食剤７が熱衝撃に晒されても、割れ等の損傷を生じにくい。防食剤７の脆化温度は、好ましくは−２０℃以下、さらに好ましくは−３０℃以下である。

このように、防食剤７は、所定の接着強度と脆化温度を有することで、熱衝撃を受けても、端子金具５表面からの剥離や割れ等の損傷を受けにくくなっている。これにより、端子付き被覆電線１が、車載環境等での使用に伴って、頻繁に温度変化を受けても、防食剤７の緻密な膜が、端子金具５および電線導体３に密着した状態が維持され、その結果、高い防食性能が維持されやすくなる。もし防食剤７に剥離や割れを生じると、防食剤７に被覆された領域への水等の浸入を阻止することが難しくなり、防食性能を維持しにくくなってしまう。

防食剤７を構成する樹脂成分としては、上記のような接着強度と脆化温度を与えるものであれば、どのようなものでもよい。具体的には、オレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。これらは単独で用いても、２種以上組み合わせて用いてもよい。防食剤７には、着色用顔料、粘度調整剤、老化防止剤、無機充填材、保存安定剤、分散剤など、添加剤が適宜加えられていてもよい。

防食剤７を構成する樹脂材料は、熱可塑性樹脂または硬化性樹脂であることが好ましい。硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂、湿気硬化性樹脂、嫌気硬化性樹脂、二液反応硬化性樹脂、および紫外線硬化性樹脂を例示することができる。各硬化方法は併用されてもよい。防食剤７が硬化性樹脂よりなる場合、最終的に硬化物とした状態で使用される。

防食剤７が、熱可塑性樹脂または硬化性樹脂を含んでなる場合、防食剤７による電気接続部６の被覆を高効率で行い、電気接続部６に密着した緻密な防食剤７の膜を形成することができる。防食剤７が熱可塑性樹脂を含む場合は、加熱して可塑化した状態で電気接続部６に塗布した後、冷却すればよい。防食剤７が硬化性樹脂を含む場合は、未硬化の流動性の高い状態で電気接続部６に塗布した後、それぞれの硬化方法に応じた硬化操作を行えばよい。例えば、熱硬化性樹脂の場合は防食剤７を塗布した後に加熱すればよく、紫外線硬化性樹脂の場合は防食剤７を塗布した後に紫外線を照射すればよい。いずれの硬化方法の樹脂を使用するかは、防食剤７が適用される部位や使用環境等に応じて選択すればよい。防食剤７の塗布は、滴下法、塗布法、押し出し法等の公知の手段を用いることができる。また防食剤７の塗布の際、防食剤７を加熱、冷却等により温度調節してもよい。さらに、防食剤７の浸透性（塗布性）を高めるため、塗布する際には防食剤７を溶剤で希釈して液状にしてもよい。

防食剤７の接着強度および脆化温度は、樹脂種により、適宜選択することができる。また、無機充填剤等の添加剤の種類と量によっても、ある程度調節することができる。

＜ワイヤーハーネス＞
本発明にかかるワイヤーハーネスは、上記本発明にかかる端子付き被覆電線１を含む複数の被覆電線よりなる。ワイヤーハーネスを構成する被覆電線の全てが本発明にかかる端子付き被覆電線１であってもよいし、その一部のみが本発明にかかる端子付き被覆電線１であってもよい。

以下に本発明の実施例、比較例を示す。なお、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。

１．端子付き被覆電線の作製
ポリ塩化ビニル（重合度１３００）１００質量部に対して、可塑剤としてジイソノニルフタレート４０質量部、充填剤として重炭酸カルシウム２０質量部、安定剤としてカルシウム亜鉛系安定剤５質量部をオープンロールにより１８０℃で混合し、ペレタイザーにてペレット状に成形することにより、ポリ塩化ビニル組成物を調製した。次いで、５０ｍｍ押出機を用いて、上記得られたポリ塩化ビニル組成物を、アルミ合金線を７本撚り合わせたアルミニウム合金撚線よりなる導体（断面積０．７５ｍｍ）の周囲に０．２８ｍｍ厚で押出被覆した。これにより被覆電線（ＰＶＣ電線）を作製した。

上記作製した被覆電線の端末を皮剥して電線導体を露出させた後、自動車用として汎用されている黄銅製のオス形状の圧着端子金具（タブ幅０．６４ｍｍ）を被覆電線の端末に加締め圧着した。次いで、電線導体と端子金具との電気接続部に、表１に示す各防食剤を厚さ０．５ｍｍで塗布して、露出している電線導体および端子金具のバレルを被覆した。そして、水銀キセノンランプを照射し（５００ｍＷ／ｃｍ^２×６秒）、防食剤を硬化させて、端子付き被覆電線を得た。

２．評価方法
＜接着強度の測定＞
スズめっき銅板に、各実施例および比較例にかかる紫外線硬化性樹脂よりなる防食剤を厚さ０．１ｍｍで塗布し、アクリル板と貼り合わせた。そして、アクリル板側から、水銀キセノンランプ（５００ｍＷ／ｃｍ^２×６秒）を用いて紫外線照射を行って、防食剤を硬化させた。このようにして得た試験片に対し、ＪＩＳ Ｋ６８５０に準拠して、室温にて引張りせん断接着試験を行った。防食剤は、スズめっき銅板側から剥離し、その際に得られた引張りせん断接着強度を防食剤の接着強度とした。

また、得られた試料片に対して、１２５℃において１時間放置した後、−４０℃にて１時間放置するサイクルを５回繰り返すＪＩＳ Ｃ００２５に準拠した熱衝撃試験（温度変化試験）を行った後にも、同様に引張りせん断接着試験を行い、接着強度を測定した。

＜脆化温度の測定＞
各実施例および比較例にかかる防食剤について、ＪＩＳ Ｋ７２１６に規定される脆化試験を行った。測定温度は５℃間隔とした。また、測定には、各実施例、比較例について、試料片を５個ずつ用い、５個全ての試料片が破壊されない最低温度を、その防食剤の脆化温度とした。

＜損傷評価試験＞
上記で作成した各端子付き被覆電線をコネクタハウジングに挿入した状態で、ＪＩＳ Ｃ００２５に準拠して熱衝撃試験（温度変化試験）を行った。具体的には、端子付き被覆電線を１２５℃において１時間放置した後、−４０℃にて１時間放置するサイクルを５回繰り返した。その後、端子付き電線をコネクタハウジングから取り出し、外観を目視にて観察した。防食剤に剥離や割れが発生していないものを合格「○」とし、剥離または割れが発生しているものを不合格「×」とした。

３．結果および考察
表１に、各実施例および比較例にかかる試験試料についての損傷評価試験の結果を、接着強度（初期および熱衝撃印加後）および脆化温度の測定値とともに示す。

比較例１および比較例２においては、防食剤の脆化温度が０℃を超える高い値となっている。このため、熱衝撃印加において、特に低温になった際に、防食剤に割れが生じやすく、損傷評価試験において損傷が観測されたと考えられる。また、比較例３においては、防食剤の端子金具に対する接着強度が、初期状態から０．１ＭＰａ以下となっており、防食剤が端子金具表面から剥離しやすい状態にあることにより、熱衝撃印加後の損傷評価において、損傷が観測されたと考えられる。

これらに対し、実施例１〜３においては、熱衝撃の印加を経ても、損傷評価において、防食剤に剥離や割れ等の損傷が観測されていない。これは、防食剤が、０．１ＭＰａ以上の接着強度と、０℃以下の脆化温度を有していることにより、特に低温での剥離や割れの発生が抑制されている結果であると解釈される。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

１ 端子付き被覆電線
２ 被覆電線
３ 電線導体
４ 絶縁体
５ 端子金具
５２ ワイヤバレル
５３ インシュレーションバレル
５４ 電線固定部
６ 電気接続部
７ 防食剤

Claims (6)

1. 端子金具と被覆電線の電線導体とが電気的に接続された電気接続部が、前記端子金具表面に対する接着強度が０．１ＭＰａ以上であり、脆化温度が０℃以下である絶縁性樹脂組成物よりなる防食剤に被覆されていることを特徴とする端子付き被覆電線。
2. 前記端子金具の表面には、スズまたはスズ合金が露出していることを特徴とする請求項１に記載の端子付き被覆電線。
3. 前記絶縁性樹脂組成物が、オレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂から選択される少なくとも１種を含んでなることを特徴とする請求項１または２に記載の端子付き被覆電線。
4. 前記絶縁性樹脂組成物が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、湿気硬化性樹脂、嫌気硬化性樹脂、二液反応硬化性樹脂、および紫外線硬化性樹脂より選択される樹脂を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の端子付き被覆電線。
5. 前記端子金具が銅または銅合金を母材として構成され、前記電線導体がアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる素線を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の端子付き被覆電線。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の端子付き被覆電線を有することを特徴とするワイヤーハーネス。

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