JPH06502274A - 複合電線構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 複合電線構造 発明の背景 本発明は電線の連結部又は回路用電線として、あるいはマルチコンダクタ−ケー ブルの部品として用いることができる絶縁導線に関する。

絶縁電線においては多くの性能基準が重要である。そのような基準の多（は航空 機工業で特に重要であり、重量及び間隔（ｓｐａｃｅ、）；エアトラック抵抗性 ：摩耗及び切断抵抗性：温度定格（ｔｅｍｐｅｒａｊｕｒｅ　ｒａｔｉｎｇ）： 柔軟性及び剛性、煙発生及び引火性：及び耐薬品性が含まれる。

これらの基準値の相対的重要性は特定の用途と共に変わり、すべての点で最高の ひとつの絶縁系を得るのは不可能であるかも知れない。例えば優れた摩耗抵抗性 及び高い切断抵抗性は通常高弾性材料により得られるが、優れた柔軟性及び低い スプリングバンクは一般に低弾性材料を必要とする。従って絶縁系は、異なる点 で卓越した異なる性質の均衡を与える。

より良い性質の均衡を見いだす研究者の努力において、主に２つの方法がとられ た。第１に絶縁性の向上した新規又は修正材料を開発する試みが熱心に行われた 。この点に関してフルオロポリマー及びポリイミドが広く用いられた。第２に種 々の材料のより良い性質を複合材料に実現して用いられてきたつ 絶縁系の開発のための以前の多（の試みにもかかわらず、工業及び宇宙の用途で 用いられる複雑さを増した電気及び電子系の要求を満足させる必要がある。

発明の概略 本発明は、重量及び間隔、エアトランク抵抗性：摩耗及び切断抵抗性７温度定格 ；柔軟性及び剛性：煙発生及び引火性、及び財藁品性を含む性能特性の卓越した 均衡を示す電線構造を与えるっこの構造はそれ自身でより精巧な単線構造の芯と して、又はマルチコ〉ダクターケーブルにおいて用いることができる。

特に本発明は金属の導電性芯、導電性芯を囲む第１ポリマー絶縁層、第１絶縁層 を囲む繊維ブレードの層及びブレードを囲む第２ポリマー絶縁層を含む電線構造 を与える。

ブレードは樹脂を含浸しであるのが好ましいう発明の詳細な説明 本発明の導電性芯は、電線の温度定格又は絶縁材の適用のための加工温度の要求 を満たす多様な既知の材料から製造することができる。用いることができる典型 的なものは単独の、又は銅の酸化を防ぐために最終用途の温度要求に依存して錫 、銀、ニッケル、銀−二７・ケル又は池の金属でメッキされた銅である。導電性 芯は固体、すなわち金属の単一ストランド又はマルチストランドであることがで きる。本発明の場合マルチストランド造が好ましいうストランドの数は規格及び 導線の大きざと共に変わるｊが、１９本のストラッド数が普通である。

導電性芯の大きさは広く変わることができるが、典型的に米国線番号（Ａｍｅｒ ｉｃａｎ　Ｗｉ　ｒｅ　Ｇａｕｇｅ）　（、−ＷＧ）の約３０−１０の範囲内で ある。１９−ストランド導線の場合、ＡＷＧ３０は直径が約０．０１２４インチ であり、ＡＷＧｌｏは直径が約０．１１１インチである。

導電性芯上の第１絶縁層は、絶縁電線が目的とする用途に適した電気絶縁特性を 有するポリマー樹脂である。フルオロポリマーが本構造に特に良く合うことが見 いだされ、従って好ましい。本発明において、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ ）の非−溶融−二次加工性ポリマー、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ ＦＥ）及びＴＦＥと最高１％の修飾コモノマーのポリマーを含む多様なフルオロ ポリマーを用いることができるう用いる二とができる溶融−二次加工性フルオロ ポリマーにはＰＦＡ　（ＴＦＥと１種類か又はそれ以上のペルフルオロアルキル ビニルエーテルのコポリマー）：　ＦＥＰ　（ＴＦＥとへキサフルオロプロピレ ンのコポリマー）：ＴＦＥ、ペルフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＡＶＥ） 及び、ＲＦＰを含む１種類か又はそれ以上の追加のモノマーの溶融二次加工性コ ポリマー、通常少量の１種類か又はそれ以上の修飾コモノマー、例えばヘキサフ ルオロアセトン、ペルフルオロブチルエチレン、ヘキサフルオロイソブチレン、 ＰＡＶＥ又はＨＦＰを挿入したＥＴＦＥ（エチレン（Ｅ）とＴＦＥのコポリマー ）、やはり修飾コモノマーを含むＥ及びクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＲＥ ）のコポリマー（ＥＣＴＦＥ）：及びポリビニリデンフルオリドが含まれる。

第１絶縁層としてポリイミドも用いることができる。ポリイミドフイきるポリイ ミドフィルムにはＤｕ　Ｐｏｎｔ　Ｃｏｍｐａｎｙがら“Ｋａｐｔｏｎ“ポリイ ミドフィルムとして商業的に入手可能なものが含まれる。

本構造の絶縁層として用いることができる池の材料は、最終製品に所望の電気的 及び機械的性質に依存して当該技術における軌線者には容易に明らかになるであ ろう。

第１絶縁舊の厚さは、芯の大きさ及び所望の絶縁層に依存して広く変えることが できる。例えばＡＷＧ２２の場合的０．５−５ミルの厚さが典型的に用いられる 。

第１絶縁層として用いる材料が薄いフィルムテープの形態である場合、接合可能 なフィルムとして知られる範−に入れるために表面処理を用いることができる。

下記に記載する他の成分の場合と同様に第１絶縁層のための特定の材料の選択は 、最終的構造に所望の電気的、機械的、熱的及び化学的性質の均衡、考えられる 寸法及び重量の制限により支配されるであろう。

第１絶縁層は電線構造の操作における軌線者に既知の数種の方法のいずれによっ ても適用することができる。薄層を適用する特に簡単な方法は、薄いフィルムテ ープの形態の樹脂を用い、あらかじめ決められた量の重なりで導線の回りにテー プを螺旋状に巻（方法である。第１絶縁層は押し出し法により、又は分散液から 樹脂を堆積させてキャリヤー液を除去することにより形成することもできる。

第１絶縁層がその後の加工段階に耐えるように十分な一体性を得るた本構造の次 の層である強化繊維のブレードは、当該技術において周知のブレード法により第 １絶縁層上に直接適用することができる。この成分として用いることができる繊 維には、例えばＰＴＦＥの強化繊維：Ｄｕ　Ｐｏｎｔ　Ｃｏｍｐａｎｙから“Ｋ ｅｖｌａｒ”アラミド繊維として商業的に入手可能なもののようなポリアラミド ：ポリイミド、及びガラスが含まれる。ブレードは単一種の繊維から形成するこ とができ、又は繊維の種類の混合物をブレード構造に使用することができる。

ある場合には繊維の表面を処理して繊維と本構造で用いられる他の材料の間の接 着の形成を促進するのが望ましい。例えばＰＴＦＥ繊維はナトリウムエツチング 又は接着可能な表面の形成に知られている池の方法により処理することができる 。そのように用いることができるエツチング剤材料のひとつは、Ｗ、Ｌ、Ｇｏｒ ｅ　＆　Ａｓ５ｏｃｉａｔｅｓ。

Ｉｎｃ、から商業的に入手可能なＴｅｔｒａＥｔｃｈである。ガラス繊維はソラ ンなどの定着剤で処理することもできる。

繊維ブレードは１種類かそれ以上のポリマーを含浸し、最終構造におけるボイド のない構造及び層の接着を助長するのが好ましい。ポリマーは繊維ブレードにフ ルオロカーボンポリマー樹脂の水性分散液又はオルガノゾルの形態で、あるいは ポリマー溶液を用いて適用することができる。その後分散液又はオルガノゾルの 揮発性成分を除去する。必要なら樹脂の粒子をその融点以上に短時間加熱するこ とにより、フルオロカーボン樹脂の粒子を互いに及び／又は繊維ブレードに部分 的に融合することができる。繊維ブレードに含浸するのに用いることができるフ ルオロの樹脂分散液の混合物も有用であり得る。

含浸に用いることができる池のポリマーにはポリイミドが含まれ、それはｎ−メ チルビａリドン中のポリイミド樹脂の溶液の形態で用いることができる。

ブレードの含浸に用いるポリマーの量は、ブレードの厚さ及び構造に依存して広 く変えることができる。

本発明の導電性構造の製造の池の方法のひとつにおいて、第１絶縁層の上に編む 前にポリマー樹脂を含浸した強化繊維糸からブレードを製造することができる。

本構造の第２絶縁層は、第１絶縁層に関して上記で議論したものと同様のポリマ ーから選ぶことができる。第２絶縁層は第１と同一であるか又は異なることがで きる。

第２絶縁層は顔料で着色して規格を選択する色を得る二とができ、又は充填剤を 挿入して種ケの目的を達成することができる。第２絶縁層がポリイミドの場合、 フルオロカーボンポリマー分散液又はオルガノゾル、あるいはポリイミド溶液の 顔料着色上塗りを用いることができるっ第２絶縁層は、第１絶縁層の場合に用い られる方法に従って薄いフィルムテープを巻くことにより、又は押し出しにより 繊維ブレード上に適用することができる。第２絶縁層の厚さは典型的に第１絶縁 層と同一であろうつ 通常複合構造は、構造中で用いられた熱可塑性成分の融点以上に構造一体的複合 構造を達成するつ 得られた複合構造は、液体に対して非−吸い上げ性である。上記で議論した含浸 樹脂の任意の部分的融合の場合と同様にこの段階の融合は、材料の選択に依存し て編まれた層で用いた繊維の融点以上又は以下の温度で行うことができる。しか しＰＴＦＥ繊維をブレード中で用い、ブレードの含浸後の融合段階をＰＴＦＨの 融点以上の温度で行わない場合、繊維を上記のようにエツチングするか、又は池 の方法で表面処理して接着を助長するのが好ましい。

ポリマーフィルムテープを第２絶縁層の成分として用いた場合、第２絶縁層のラ ップ間の密封を与える条件下で最終的融合段階を行うこともできる。

本構造は放射線照射により処理して架橋し易いＩＮ類か又はそれ以上の成分を修 飾することもできる。架橋によりいくつかのポリマーの耐熱性を向上させること もできる。必要なら放射線照射を最終構造に、又は構造の中間段階で行うことが できる。放射線照射の量は用いられる特定の材料と共に変化するが、約５−２５ メガラドが架橋促進剤を用いないＥＴＦＥｍ脂の場合に典型的に用いられる。

当該技術における熟練者にわかる通り、多（の変法を本発明の範囲内で用いるこ とができる。例えば絶縁層として薄いフィルムテープを用いる場合、多重ラップ を適用することができる。第１及び第２絶締層の厚さが等しい必要はない。比較 的電線の寸法が大きい場合、より厚い絶縁材が望ましい場合が多く、ブレードは 場合によりフィルムの層により隔性能及び経済性の基準によりある組み合わせが 好ましく、ある組み合わせは相互作用の理由で避けるのが最も良いことがわかる であろう。例えば第１又は第２絶縁層がＰＴＦＨの場合は、一般にＰＴＦＥとポ リイミドの間に接着性が不足しているので、繊維ブレードの含浸にポリイミド溶 液は通常用いない。含浸ポリマーは、融合した複合体に成分が溶融固化するよう に選ぶべきである。例えば１５０℃に定格された構造は、第１絶縁材のための材 料としてＥＴＦＥＳＥＴＦＥ分散液を含浸したポリアラミド繊維ブレード、及び 第２絶縁材のための材料としてＥＴＦＥを用いて製造することができる。さらに この構造中のＥＴＦＥの放射線架橋によりその温度定格は約２００℃に上がる。

１８０−２００℃に定格される構造を与える他の代表的組み合わせは、第１絶縁 材のためのＦＥＰ、ＦＥＰ分散液を含浸したポリアラミド繊維ブレード及び第２ 絶縁材のためのＦＥＰである。表１に示す組み合わせを含む多様な材料を用いて ２６０℃に定格される構造を得ることができる。

ＰＦＡ　ポリイミド　Ｐ　Ｆ　Ａ　Ｐ　Ｆ　ＡＰＦＡ　ＰＴＦＥ　ＰＦＡ　ＰＦ Ａ ＰＴＦＥ　ＰＴＦＥ　ＰＦＡ　ＰＦＡ 合わせを与える。特に本発明の構造は、驚く程薄い壁の厚さで優れた切断対抗性 及びアーク−伝搬性能（ａｒｃ−ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎ ｃｅ）を示す。

前記の説明及び以下の特別な実施例は他を排除するものではなく、本発明の範囲 内で池の多様な組み合わせが当該技術における熟練者に容易に明らかになるであ ろう。これらの実施例及び比較実施例において、以下の試験法を用いた。

試験法 電線構造の性能を評価するために２種類の主な試験を行った。これらは、機械的 性能の評価のための切断試験、及び電気絶縁性の評価のためのアーク伝搬試験で ある。

切断試験は、ＡＳＴ〜Ｉ　Ｄ−３０３２に従い室温（約２３℃）及び１５０℃で 行った。

アーク伝搬試験は以下の通りに行う＋ＡＷＧ２０又は２２の絶縁電線を用い、第 ７番目の電線に６本の電線を巻いて対称な束とし、ナイロンのひもで結んで７本 −電線ハーネス（ｈａｒｎｅｓｓ）を形成する。容量が１．５ＫＶＡの４００ヘ ルツ回転３相変換器を以下のパターンに従って試験ハーネスの一端に連結する。

第１及び第４外部電線を相Ａに連結し：第２及び第５外部電線を相Ｂに連結し； 第３及び第６外部電線を相Ｃに連結し：ハーネスの中心電線を中性（ｎｅｕｔｒ ａｌ）（接地）に連結する。ハーネスの他端又は試験端で、電線をノ＼−ネスの 軸に垂直な平面で平均に切断する。ハーネスの試験端をグファイト粉末に浸漬し 、−を１０秒間の電力−オンの持続時間に設定する。電力接触器及びタイマーを 刺激して電線ハーネスの試験端面てアークを開始する。起こるアークは最初のフ ラッシュの後に自己−消滅するか、又はハーネスの一部又は全部が消費されるま で、あるいは電力がタイマー又は手動により切られるまで持続するであろう。ア ークがハーネスに沿って伝搬する場合、通常電力は約３秒後に手動により取り除 き、試料を保護するつアークが消滅した後、電力のスイッチを解放し、タイマー を設定しなおし、約５秒後に第２回の実験のために電力を再適用する。アークが ハーネスに沿って伝搬しない場合、又は短距離のみ伝搬する場合、ハーネスを最 初の端から約１インチ切り詰め、同ハーネスで別の試験を行う。１個の試料で１ ０回の試験が行われるまでこの方法を繰り返す。電力の最初の適用又は電力の再 適用の場合のアークの伝搬は、試験の失敗と考えるっ実施例１−７及び比較実施 例Ａ−Ｅ 実施例１−７及び比較実施例Ａ−Ｅでは、ＡＷＧ２２ストランド導線を用いた電 線構造を製造した。実施例１−７で用いた材料及び構成法を表２ならびに添付す る注中にまとめる。

比較実施例Ａ−Ｅては、表３にまとめる材料を用いて実施例１−７の一般的構成 法を繰り返した。

実施例１−７及び比較実施例Ａ−Ｅの構造を、切断及びアーク伝搬に関して試験 し、結果を表４にまとめる。

実施例１−４に関するデータは、比較実施例Ａ−Ｃの構造と比較すると同等の壁 の厚さて優れた切断抵抗性、あるいは非常に薄い壁の厚さて較実施例Ｅの卓越し た性能と同等の切断抵抗性を示し、同時に比較実施例Ｅの場合より顕著に優れた アーク伝搬に対する抵抗性を達成している。

さらに本発明の構造は、高弾性材料を挿入した比較実施例Ｅより柔軟性である。

表２の注 佳 （ａ）用いたＰＦＡフィルムはＤｕ　Ｐｏｎｔの“Ｔ　Ｅ　Ｆ　Ｌ　ＯＮ″ＰＦ Ａ−フルオロカーボンフィルムグレード１００ＣＬＰ２０であり、厚さハ１．２ ミル、幅は第１及び第２絶縁層の場合にそれぞれ７／３２及び８／３２インチで ある。このフィルムは接合可能グレードである。

（ｂ）用いたＥＴＦＥフィルムは、Ｄｕ　Ｐｏｎｔの”ＴＥＦＺＥＬ”フルオロ ポリマーフィルムクルード１００ＣＬＺ２０であり、厚さが１゜０ミル、幅は第 １及び第２絶縁層の場合にそれぞれ７／３２及び８／３２インチである。１００ ＣＬＺ２０は接合可能グレードである。

（Ｃ）フィルムは５０％の重なりで螺旋状に巻いた。

（ｄ）第１絶縁層のラップは、ＰＦＡの場合３２７℃で１５分間、ＥＴＦＥの場 合２８８℃で１．５分間融合した。

（ｅ）用いたＰＴＦＥ繊維は、Ｄｕ　Ｐｏｎｔの“ＴＥＦＬＯＮ″ＴＦＥ−フル オロカーボン繊維の４００デニール糸である。実施例１の場合のみは、繊維糸を 製造者の指示に従ってＧｏｒｅのＴｅｔｒａＥｔｃｈを用いてナトリウムエツチ ングした。

（ｆ）用いたポリアラミド繊維は、Ｄｕ　Ｐｏｎｔの“ＫＥＶＬＡＲ”アラミド 繊維４９型の１９５デニール糸であった。

（ｇ）実施例４の場合、ＰＴＦＥ及びアラミド糸を別々のボビン上で供給した。

（ｈ）繊維糸は、電線上に交差編み模様で編んだ。ブレードの厚さはＰ工の開に ＰＴＦＥはアラミドより圧縮された。

（ｉ）用いたＰＦＡ分散液は、Ｄｕ　Ｐｏｎｔの“Ｔｅｆｌｏｎ″ＰＦＡ−フル オロカーホノ樹脂分散液グレード３３５であったっ（ｊ）用いたＥＴＦＥ分散液 は、ＨｏｅｃｈｓｔのグレーＫＥＴ６４２５てあった。

（ｋ）ＰＦＡ分散液含浸物は、実施例１及び３の場合３１６℃で１０分間、実施 例２の場合３４９°Ｃて０５分間、実施例４及び５の場合空気乾燥により硬化し た。

（１）ＥＴＦＥ分散液含浸物は、空気乾燥により硬化した。

ＥＴＦＥの場合２８８℃で１．５分間最終的に硬化したつＡ　厚さが１２ミルの ＰＦＡテープ３巻　７Ｂ　修飾ＰＴＦＥ押し出し物　１０ Ｃ０，５−ミルのポリイミドエナメルを　１２５上塗りした修飾ＰＴＦＥ押し出 し物 Ｄ　厚さが１６０ミルのＥＴＦＥテープ３巻　６Ｅ　１ミルのポリイミドエナメ ルを上塗りした　６厚さが１２ミルのポリイミドテープ２巻７　８０　８　（ｂ ） Ｅ　６４　５０　あり 庄 （ａ）試験せず。構造の材料及び実施例４−６の結果に基づきアーク伝搬は予想 されなかった。

（ｂ）試験せずっ構造が実施例６と同一であるのでアーク伝搬は予想されなかっ た。

補正音の写しく翻訳文）提出書　（特許法第１８４条の７第１項） 平成５年４月６日

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．金属の導電性芯、導電性芯を囲む第１ポリマー絶縁層、第１絶縁層を囲む繊 維ブレードの層、及びブレードを囲む第２ポリマー絶縁層を含む電線構造。
2. ２．ブレードに樹脂を含浸する、請求の範囲１項に記載の電線構造。
3. ３．第１ポリマー絶縁材がフルオロポリマーである、請求の範囲１項に記載の電 線構造。
4. ４．第１ポリマー絶縁材が基本的にＰＦＡ、ＰＴＦＥ及びＥＴＦＥから選ばれる フルオロポリマーを含む、請求の範囲３項に記載の電線構造。
5. ５．ブレードが基本的にポリアラミドを含む、請求の範囲１項に記載の電線構造 。
6. ６．ブレードが基本的にＰＴＦＥを含む、請求の範囲１項に記載の電線構造。
7. ７．第２ポリマー絶縁材がフルオロポリマーである、請求の範囲１項に記載の電 線構造。
8. ８．第２ポリマー絶縁材が基本的にＰＦＡ、ＰＴＦＥ及びＥＴＦＥから選ばれる フルオロポリマーを含む、請求の範囲７項に記載の電線構造。
9. ９．第２ポリマー絶縁材が基本的にポリイミドである、請求の範囲１項に記載の 電線構造。