被覆電線及びその製造方法
【課題】導電性長繊維の繊維束を芯線とする被覆電線において、軽量で導電性に優れ、柔軟性に優れかつ繊維束の収束性が良好で端部のストリッピングされた部分でケバ立ちを生じにくい被覆電線を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】導電性長繊維の繊維束を芯線とする被覆電線であって、前記導電性長繊維が、非金属線の表面に無電解メッキ層が形成されさらに該無電解メッキ層の表面に電解メッキ層が形成されてなり、前記芯線中で互いに隣接の導電性長繊維同士が前記電解メッキ層を形成する金属を介して部分的に結合された連接部を有し、前記繊維束の断面で観察される前記連接部で結合された導電性長繊維の平均本数が、前記繊維束を構成する導電性長繊維の総本数の１０〜８０％である被覆電線である。
【課題を解決するための手段】導電性長繊維の繊維束を芯線とする被覆電線であって、前記導電性長繊維が、非金属線の表面に無電解メッキ層が形成されさらに該無電解メッキ層の表面に電解メッキ層が形成されてなり、前記芯線中で互いに隣接の導電性長繊維同士が前記電解メッキ層を形成する金属を介して部分的に結合された連接部を有し、前記繊維束の断面で観察される前記連接部で結合された導電性長繊維の平均本数が、前記繊維束を構成する導電性長繊維の総本数の１０〜８０％である被覆電線である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性長繊維の繊維束を芯線とする被覆電線及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製の芯線に替えて、炭素繊維、セラミックラミ繊維、有機高分子繊維などの非金属線の表面に金属層を形成した導電性長繊維の繊維束を芯線とする被覆電線が知られている。このような被覆電線は金属製の芯線に比べて軽量であることや、線密度当たりの引張り強力が大きいという特徴がある。
【０００３】
非金蔵線の表面に金属層を形成した導電性長繊維の繊維束の製造方法としては、炭素繊維の繊維束をメッキ液槽に連続供給して電解メッキする方法（例えば、特許文献１参照）が開示されている。また、アラミド繊維を無電解メッキして第一の金属層を形成し、さらにその表面に電気化学メッキで第二の金属層を形成する方法（例えば、特許文献２参照）が開示されている。さらに、有機金属錯体を含む超臨界流体を高分子材料の表面に接触させる接触工程と、この接触工程で高分子材料に含浸又は付着した前記有機金属錯体をメッキ用金属触媒に還元して活性化する活性化工程とを備える高分子材料のメッキ前処理方法で処理された高分子材料に無電解メッキ処理を施す高分子材料のメッキ方法（例えば、特許文献３参照）が開示されている。
【０００４】
無電解メッキは複雑な装置を要しないのでメッキ操作が容易であるが、厚い金属層の形成が比較的むつかしい。
【０００５】
また、非金属線の表面に金属層を形成した導電性長繊維の繊維束は、金属製の芯線に比べて繊維の収束性が悪く、被覆材を被覆加工するときの移送や仕掛けの最中にケバ立ちに注意するなど取り扱いが煩雑になったり、配線操作時の端部のストリッピングされた部分でケバ立ちを生じやすいなどの問題がある。また、電解メッキは、メッキにより繊維同士がメッキされた金属を介して固着して芯線が剛直化するというケバ立ちとは二律背反する問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
［特許文献１］特開昭６０−１１９２６９号公報
［特許文献２］特開平５−１４４３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、導電性長繊維の繊維束を芯線とする被覆電線において、軽量で柔軟性に優れかつ繊維束の収束性が良好で端部のストリッピングされた部分でケバ立ちを生じにくい被覆電線を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の要旨とするところは、
導電性長繊維の繊維束を芯線とする被覆電線であって、
前記導電性長繊維が、非金属線の表面に無電解メッキ層が形成されさらに該無電解メッキ層の表面に電解メッキ層が形成されてなり、
前記芯線中で互いに隣接の導電性長繊維同士が前記電解メッキ層を形成する金属を介して部分的に結合された連接部を有し、
前記繊維束の断面で観察される前記連接部で結合された導電性長繊維の平均本数が、前記繊維束を構成する導電性長繊維の総本数の１０〜８０％である被覆電線であることにある。
【０００９】
前記無電解メッキ層を形成する金属は銅であり得、電解メッキ層を形成する金属が銅または銀であり得る。
【００１０】
また、本発明の要旨とするところは、
非金属線の繊維束を準備する工程と、
前記繊維束に無電解メッキを施す工程と、
無電解メッキを施された該繊維束に電解メッキを施す電解メッキ工程と、
電解メッキを施された該該繊維束を被覆材で被覆する工程と
を含む被覆電線の製造方法であって、
前記電解メッキ工程において処理中の前記繊維束の空隙率が２０〜７５％であることを特徴とする被覆電線の製造方法であることにある。
【００１１】
さらに、本発明の要旨とするところは、
前記電解メッキ工程が前記無電解メッキを施された繊維束をかせまたは巻糸体の状態で電解メッキを施す工程であることを特徴とする請求項３に記載の被覆電線の製造方法であることにある。
【００１２】
さらにまた、本発明の要旨とするところは、
非金属線の繊維束を準備する工程と、
前記繊維束に無電解メッキを施す工程と、
無電解メッキを施された該繊維束に電解メッキを施す電解メッキ工程と、
電解メッキを施された該繊維束を被覆材で被覆する工程と
を含む被覆電線の製造方法であって、
前記電解メッキ工程が前記無電解メッキを施された繊維束を扁平帯形状状態で走行させつつ電解メッキを施す工程であり、走行中の該繊維束の幅ＷがＮ×０．５ｄ≦Ｗ≦Ｎ×１．２ｄ［Ｎ：繊維束の繊維本数、ｄ：無電解メッキを施された繊維束を構成する単繊維の径］であることを特徴とする被覆電線の製造方法であることにある。
【００１３】
またさらに、本発明の要旨とするところは、
非金属線の繊維束を準備する工程と、
前記繊維束に無電解メッキを施す工程と、
無電解メッキを施された該繊維束に電解メッキを施す電解メッキ工程と、
電解メッキを施された該該繊維束を被覆材で被覆する工程と
を含む被覆電線の製造方法であって、
前記電解メッキ工程が前記無電解メッキを施された繊維束を走行させつつ電解メッキを施す工程であり、前記無電解メッキを施された繊維束のＫ＝Ｔ×√（Ｄ）[Ｔ：繊維束のメートル当たりの撚り数、Ｄ：繊維束の繊度（ｄｔｅｘ）]で定義される撚り係数Ｋが３００〜３０００であり、走行中の該繊維束の張力が０．２ｍＮ／ｄｔｅｘ以下であることを特徴とする被覆電線の製造方法であることにある。
【００１４】
また、本発明の要旨とするところは、
非金属線の繊維束を準備する工程と、
前記繊維束に無電解メッキを施す工程と、
無電解メッキを施された該繊維束に電解メッキを施す電解メッキ工程と、
電解メッキを施された該該繊維束を被覆材で被覆する工程と
を含む被覆電線の製造方法であって、
前記電解メッキ工程が前記無電解メッキを施された繊維束のかせを、該繊維束の張力が０．２ｍＮ／ｄｔｅｘ以下の状態で電解メッキを施す工程であり、前記無電解メッキを施された繊維束の、Ｋ＝Ｔ×√（Ｄ）[Ｔ：繊維束のメートル当たりの撚り数、Ｄ：繊維束の繊度（ｄｔｅｘ）]で定義される撚り係数Ｋが３００〜３０００であることを特徴とする被覆電線の製造方法であることにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、導電性長繊維の繊維束を芯線とする被覆電線において、軽量で導電性に優れ、柔軟性に優れかつ繊維束の収束性が良好で端部のストリッピングされた部分でケバ立ちを生じにくい被覆電線が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の被覆電線の態様を説明するための断面説明図である。
【図２】本発明に用いられる導電性長繊維の態様を説明するための断面説明図である。
【図３】本発明に用いられる導電性長繊維の態様を説明するための断面の一部分の説明図である。
【図４】繊維束のみかけ断面積を説明するための断面説明図である。
【図５】本発明に用いられる電解メッキ装置の構成の一例を示す工程説明図である。
【図６】繊維束の拡幅装置の態様の一例を示す斜視模式図である。
【図７】繊維束の拡幅装置の態様の他の一例を示す斜視模式図である。
【図８】巻糸体の態様を示す斜視模式図である。
【図９】本発明に用いられる、電解メッキされた導電性長繊維束の要部断面を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に示すように、本発明の被覆電線２は、芯線４と、芯線４を被覆する絶縁性の被覆材６とから構成される。芯線４は図２に示す導電性長繊維７を束ねた繊維束８からなる。導電性長繊維７は非金属線１０の表面に無電解メッキ層１２が形成され、さらに、無電解メッキ層１２の表面に電解メッキ層１４が形成されているものである。なお、本明細書においては、各図にわたって記される同じ符号は同一又は同様の部材やものを示す。また、図面は本発明の態様をわかりやすく説明するためのものであり、必ずしも実物の各部分の寸法が均一に縮尺されたものではない。また、繊維束の表示について必ずしも繊維本数が実物と同じになるように図示されてはいない。
【００１８】
無電解メッキ層１２は無機繊維または有機繊維からなる非金属線の繊維束に無電解メッキを施すことにより非金属線１０の表面に形成される。無電解メッキはプラズマ処理や超臨界流体処理などの表面処理が施された繊維に対して行われてもよい。
【００１９】
無電解メッキ層１２の厚さは０．１〜３μｍであることが好ましい。０．２〜０．７μｍであることがさらに好ましい。
【００２０】
無電解メッキ層１２を形成する金属は銅、銀、ニッケルが好ましい。
【００２１】
非金属繊維の総繊度、単繊度は被覆電線の用途により適宜選定される。例えば、総繊度３００〜１００００ｄｔｅｘ、単繊度０．５〜３０ｄｔｅｘである。
【００２２】
非金属繊維の繊維束は無撚であってもよい。可撚されたものであってもよい。
【００２３】
非金属線１０としては無機繊維や有機繊維が用いられる。無機繊維としては炭素繊維、アルミナ繊維等のセラミック繊維が例示される。有機繊維としては絹や、アセテート繊維や合成高分子繊維が挙げられる。合成高分子繊維としてはポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維などが例示されるが、メタ系アラミド繊維 、パラ系アラミド繊維 、ポリベンゾビスオキサゾール繊維 、ポリベンゾビスイミダゾール繊維などの高強力耐熱性繊維が好ましい。
【００２４】
無電解メッキとは、溶液中の金属イオンを化学的に還元析出させて、繊維の表面に金属層を形成するメッキである。本発明において無電解メッキに用いる溶液や還元方法は対象の繊維の表面特性に応じて公知のものから選択して用いることができる。例えば、特開２０１０−１００９３４や、特開２０１０−０５９５３２、特開２０1１-７６８５２などに記載された無電解メッキ方法を用いることができる。
【００２５】
さらに、この無電解メッキが施こされた非金属線の繊維束に電解メッキを施すことにより導電性長繊維７からなる芯線４が得られる。電解メッキ層１４の厚さは０．５〜５μｍであることが好ましい。
【００２６】
電解メッキ層１４を形成する金属は銅、銀、金、ニッケル、錫、インジウム、ビスマスまたはこれらのうちの少なくとも一つを含む合金であることが好ましい。
【００２７】
芯線４を通常の電線被覆工程により被覆材を被覆することにより本発明の被覆電線２が得られる。
【００２８】
被覆材６としては塩化ビニル系ポリマーなどの公知の被覆材用の絶縁性のポリマーを用いることができる。
【００２９】
図３に、本発明において用いられる、被覆材を被覆する前の芯線４ａの断面の一部分を模式図的に示す。芯線４ａを構成する導電性長繊維７のうちの一部である導電性長繊維７ａ、７ｂについて、隣り合う非金属線１０ａ、１０ｂ同士が電解メッキ層１４ａ、１４ｂを構成する金属を介して連接している。すなわち、非金属線１０ａの表層の電解メッキ層１４ａと非金属線１０ｂの表層の電解メッキ層１４ｂとが互いの接触部分で一体に連接して、連接部２０が形成されている。このように、芯線４ａを構成する導電性長繊維７のうちの一部については、隣り合う非金属線１０ａ、１０ｂ同士が連接部２０で連結されている。
【００３０】
本発明においては、導電性長繊維７の繊維束の断面繊維本数をｎとし、ある断面で観察されるすべての連接部２０について、連結に関与している導電性長繊維の総本数をｃとし、ｃ／ｎをｒとしたときに、１０ｃｍの間隔をおいた異なる１０か所の断面について観察したｒの平均値ｒＡ（×１００％）が１０〜８０％であることが好ましい。すなわち、繊維束の断面で観察される連接部２０で結合された導電性長繊維の平均本数が、繊維束を構成する導電性長繊維の総本数の１０〜８０％であることが好ましい。
【００３１】
なお、ｐ本の導電性長繊維が一つのクラスターとして連接している場合は、繊維束を構成する導電性長繊維の総本数のうちの、そのクラスターに含まれる、連接部２０で結合された導電性長繊維の本数をｐ本とする。従って、ｃはある断面におけるすべてのクラスターについてのｐの合計である。
【００３２】
ｒＡ（×１００％）が１０％を下回ると、芯線４の収束性が不良となり、個々の導電性長繊維７が芯線４から離脱しやすくなる。これにより、芯線４が被覆加工前や被覆加工時に取り扱われるときにケバが出やすくなる。また、被覆されて被覆電線となったあとでは、端部のストリッピングで芯線４が露出された部分でケバが出やすくなったり、導電性長繊維７が放射状にバラけたりして配線作業に支障をきたす。
【００３３】
ｒＡ（×１００％）が８０％を上回ると、芯線４は、曲げられたときに各導電性長繊維７の長手方向の滑りが妨げられて芯線全体としての曲げに対する柔軟性が損なわれ、従って、被覆電線としての柔軟性が損なわれる。とくに、芯線４は被覆材により被覆されていることにより各導電性長繊維７が拘束されているので、連接部２０がその拘束を助長し、被覆前の芯線が柔軟性が悪くなかったとしても被覆により各導電性長繊維７の連接部２０の拘束が顕在化して被覆電線が曲げに関して硬くなる。
【００３４】
本発明においては、ｒＡ（×１００％）が３０〜７５％であることが、芯線４の収束性と被覆電線の柔軟性を良好にするうえでさらに好ましい。
【００３５】
連接部２０の発生は電解メッキで形成される電解メッキ層の厚さにより影響される。電解メッキ層の厚さが大になると連接部２０が発生しやすくなる。しかし、芯線４の電導性を所定のレベルにするためには電解メッキ層の厚さは大きい方が好ましい。このため、電解メッキ層の厚さを所定以上に維持しつつ、連接部２０の発生が過大にならないようにする必要がある。
【００３６】
また、電解メッキ工程において、無電解メッキが施こされた非金属線（以下無電解メッキ繊維とも称する）の繊維束（以下無電解メッキ繊維束とも称する）を構成する個々の無電解メッキ繊維を開繊して、１本１本の個々の繊維間に充分な間隙がある状態で電解メッキを施した場合は、連接部２０が発生せず、当然、ｒＡ（×１００％）が１０％を下回ることになる。
【００３７】
本発明において、ｒＡ（×１００％）が１０〜８０％であるためには無電解メッキ繊維束の空隙率εが２０〜７５％である状態で無電解メッキ繊維束に電解メッキを施すことが好ましい。
【００３８】
空隙率εは、電解メッキ工程においてメッキされている状態の無電解メッキ繊維束の見かけ断面積をＭ０、無電解メッキ繊維束を構成する無電解メッキ繊維１本あたりの断面積をｍ、無電解メッキ繊維束を構成する無電解メッキ繊維の断面繊維本数をｎとするときε＝（１−（ｎｍ／Ｍ０））（×１００％）で定義される値である。
【００３９】
なお、断面は繊維あるいは繊維束の長手方向と直交する断面である。無電解メッキ繊維束の見かけ断面積は図４に模式的に示すように、無電解メッキ繊維束１９の断面の図形に外接する外側に向けて凸の閉曲線２２に囲まれた平面の面積である。閉曲線２２の形状は多角形や略円形や略楕円形などである。
【００４０】
電解メッキ工程は、無電解メッキ繊維束を連続走行させつつ電解メッキする工程であってもよい。あるいは、無電解メッキ繊維束のかせまたは巻糸をメッキ液に浸漬した状態で電解メッキする工程であってもよい。
【００４１】
かせは無電解メッキ繊維束のような糸条を一定の周長を有する?に複数回巻き取ってから取り外したものをいう。
【００４２】
連続走行は、例えば、図５に示すような無電解メッキ繊維束６０を、必要に応じて拡幅装置６６を経由させてガイドロール６２に案内させてメッキ液６１を貯留したメッキ槽６４中を多段に折り返し走行させる方式やネルソンロールを用いる方式などにより行わせることができる。
【００４３】
メッキ域での連続走行は、複数個の無端ベルトを円筒状に配して、各ベルトを円筒の法線方向に走行させかつ全部の無端ベルトを円筒の軸回りに回転させ、繊維束を円筒表面の一の端部に相当する無端ベルト表面に巻きつけるように送り込み、円筒表面の他の端部に相当する無端ベルト表面から送り出すことによって行うこともできる。
【００４４】
無電解メッキ繊維束を連続走行させつつ電解メッキする場合は、走行する無電解メッキ繊維束は扁平な帯形状であることが好ましい。この帯形状の無電解メッキ繊維束の厚さｈは、３ｄ≦ｈ≦１０ｄ（ｄ：無電解メッキ繊維の径）、幅ｗは、ｎｄ／５≦ｗ≦ｎｄであることが好ましい。かつ、ｎｍ／（ｗｈ）が１０〜８０であることが好ましい。幅ｗと厚さｈがこのような値の範囲であると、走行中の繊維束のある位置において、無電解メッキ繊維束を構成する単繊維が隣りあう位置の単繊維と接触せず走行するところと、数本の単繊維が隣りあう位置の単繊維と接触して走行するところとが混在する状態が実現し、これにより、ｒＡ（×１００％）が１０〜８０％となる。
【００４５】
連続走行の場合は、走行する繊維束がメッキ域に入るまえに、図６に示すように繊維束６０を弧状に曲がったカーブドバー５０の曲り部を通過させる拡幅装置６６ａを用いることにより拡幅させてそのまま連続してメッキ域に導入することが好ましい。拡幅の幅はカーブドバー５０の曲率と傾きにより調整される。これにより、所定の幅ｗが得られる。図中、符号５２、５４は繊維束把持ロールである。
【００４６】
あるいは、連続走行の場合は走行繊維束がメッキ域に入るまえに、図７に示す拡幅装置６６ｂのように、走行繊維束６０を、太鼓状に長手方向中央部が膨らんだ回転ロール５１の表面を通過させることにより拡幅させてそのまま連続してメッキ域に導入することが好ましい。回転ロール５１をつづみ状に長手方向中央部が細くなった回転ロール５３と組み合わせて繊維束６０の幅を調整することが好ましい。図中、符号５５、５７は繊維束６０の走行を案内するガイドバーである。
【００４７】
拡幅の幅は回転ロール５１と回転ロール５３の曲率により調整される。これにより、所定の幅ｗが得られる。
【００４８】
無電解メッキ繊維束を連続走行させつつ電解メッキする場合走行中のこの繊維束の張力が０．２ｍＮ／ｄｔｅｘ以下の場合は、ｗとｈが上述の範囲に入らなくとも、この繊維束を予め加撚しておくことによりｒＡ（×１００％）が１０〜８０％となるようにすることができる。この加撚の撚り係数は１５０〜３０００であることが好ましい。この撚り係数はＫ＝Ｔ×√（Ｄ）[Ｔ：繊維束のメートル当たりの撚り数、Ｄ：繊維束の繊度（ｄｔｅｘ）]で定義される撚り係数Ｋである。
【００４９】
加撚は単糸撚り、双糸撚り、３子（以上）撚りなどが挙げられる。２子以上の撚りの場合、上記撚り係数は上撚りの撚り係数または、下撚りの撚り係数のうちの大きい値である。
【００５０】
無電解メッキ繊維束をかせ枠に巻き付けた状態でかせ枠ごと電解液に浸漬して電解メッキしてもよい。この場合は、無電解メッキ繊維束が重ならないようにかせ枠に巻きつける必要があり、かつ、かせ枠に巻き付けた状態の繊維束一本当たりの幅はｎｄ／５≦ｗ≦ｎｄであることが好ましい。かつ、ｎｍ／（ｗｈ）が１０〜８０％であることが好ましい。
【００５１】
無電解メッキ繊維束をかせ状態で電解液に浸漬して電解メッキする場合は、電解メッキ中の繊維束にかかる張力が０．２ｍＮ／ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。この繊維束は加撚されたものであってもよい。張力と撚り数の調整により、ｒＡ（×１００％）が１０〜８０％となるようにすることができる。この加撚の撚り係数は３００〜３０００であることが好ましい。電解メッキ中の繊維束にかかる張力が０．２ｍＮ／ｄｔｅｘ以下、かつ加撚の撚り係数が３００〜３０００であることがさらに好ましい。
【００５２】
空隙率εは無電解メッキ繊維束をかせや巻糸状態で電解メッキ処理する場合の、そのかせや巻糸体のみかけの体積Ｖｂから求めてもよい。すなわち、かせや巻糸体を構成する無電解メッキ繊維束の重量をＷｂ、無電解メッキ繊維の比重をρｂとしたとき、εｂ＝１−（Ｗｂ／ρｂ）／Ｖｂで定義される値を％表示した値を無電解メッキ繊維束の空隙率εとしてもよい。
【００５３】
無電解メッキ繊維束をかせで拘束状態で電解メッキする場合は、かせを構成する無電解メッキ繊維束の空隙率εが２０〜７５％である状態で無電解メッキ繊維束に電解メッキを施すことにより、ｒＡ（×１００％）が１０〜８０％となるようにすることができる。この場合、拘束状態はかせを実質的に無張力状態で所定の形の容器に押し込めることにより実現される。
【００５４】
また、無撚りあるいは撚り数のごく小さい無電解メッキ繊維束を巻糸状態にすることにより拘束状態として電解メッキする場合は、巻糸を構成する無電解メッキ繊維束の空隙率εが２０〜７５％である状態で無電解メッキ繊維束に電解メッキを施すことにより、ｒＡ（×１００％）が１０〜８０％となるようにすることができる。巻糸を構成する無電解メッキ繊維束の空隙率はこの繊維束を巻糸状態に巻き取るときの巻き取り張力を調整することにより調整できる。
【００５５】
実施例
非金属線
非金属線の繊維束として、総繊度３３００ｄｔｅｘ、単糸繊度１．６ｄｔｅｘ、単繊維径１２μのフィラメントよりなるアラミド繊維（東レ・デュポン株式会社製、商品名「ＫＥＶＬＡＲ２９」（登録商標））を用いた。
【００５６】
無電解メッキ処理
【００５７】
非金属線の繊維束の形態：かせ
【００５８】
処理工程
コンディショニング→水洗→プレディップ→アクチベーター→水洗→アクセレレーター→水洗→無電解Ｃｕ液処理
各工程の使用試薬としてはＨＣｌのほかはいずれもメルテックス社製の試薬を用い、常法により無電解メッキ処理を行った。
【００５９】
無電解メッキ処理により、繊維表面に銅の無電解メッキ層が形成された無電解メッキ繊維束を得た。無電解メッキ層の厚さは０．５μｍであった。
以下の実施例１〜９、比較例１〜１０についてこの無電解メッキ繊維束を用いた。
【００６０】
電解メッキ処理
【００６１】
実施例１
無撚りの無電解メッキ繊維束に対して図５に示す装置により電解メッキ処理を行った。走行繊維束の幅は２５ｍｍであった。走行繊維束の張力は２Ｎであった。繊維束の走行速度は０．１ｍ／ｍｉｎであった。
【００６２】
メッキ液の組成は
硫酸銅・５水 ２５０ｇ／Ｌ、硫酸４５ｇ／Ｌ、４〜８ＡＳＤ程度、浴温は４５℃である。
電解メッキ層（銅の金属表層）の厚さが３μｍになるように通電した。
【００６３】
実施例２
走行繊維束の幅を１５ｍｍとしたほかは実施例１と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００６４】
比較例１
走行繊維束の幅を３５ｍｍとしたほかは実施例１と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００６５】
比較例２
走行繊維束の幅を２ｍｍとしたほかは実施例１と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００６６】
実施例３
４０Ｔ／ｍの撚数で加撚された無電解メッキ繊維束に対して図５に示す装置により電解メッキ処理を行った。ただし、繊維束の拡幅は行わず、カーブドバー５０に替えて真直なバーをガイドバーとして用いた。走行繊維束の張力は０．５Ｎであった。繊維束の走行速度は０．１ｍ／ｍｉｎであった。
メッキ液の組成は実施例１と同様であり、電解メッキ層（無電解メッキ層）の厚さが３μｍになるように通電した。
【００６７】
実施例４
無電解メッキ繊維束の撚数を８Ｔ／ｍとしたほかは実施例３と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００６８】
比較例３
走行繊維束の張力を５Ｎとしたほかは実施例３と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００６９】
比較例４
無電解メッキ繊維束の撚数を８０Ｔ／ｍとしたほかは実施例３と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００７０】
実施例５
１０Ｔ／ｍの撚数で加撚された１０ｍの無電解メッキ繊維束を周長３３ｃｍのかせにしてメッキ液６５を貯留したメッキ槽６６中に０．１ｋｇの重りをかけて吊して通電し電解メッキ処理を行った。
メッキ液の組成は実施例１と同様であり、電解メッキ層（無電解メッキ層）の厚さが３μｍになるように通電した。
【００７１】
得られた電解メッキ繊維束における繊維同士がメッキ層を介して結合している部分の様子を図９の断面ＳＥＭ写真で示す。
【００７２】
実施例６
無電解メッキ繊維束の撚数を４０Ｔ／ｍとしたほかは実施例５と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００７３】
比較例５
無電解メッキ繊維束の撚数を２Ｔ／ｍとしたほかは実施例５と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００７４】
比較例６
無電解メッキ繊維束の撚数を９０Ｔ／ｍとしたほかは実施例２と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００７５】
実施例７
１０Ｔ／ｍの撚り数で加撚された２０ｍの無電解メッキ繊維束を図８に示すように筒状金網からなる巻き芯７０に巻き取って巻き糸体７２を得た。巻き糸体７２の空隙率εｂが３０％になるように巻き取り張力を調整した。巻き糸体７２をメッキ液を貯留したメッキ槽中に浸漬し通電し電解メッキ処理を行った。
メッキ液の組成は実施例１と同様であり、電解メッキ層（無電解メッキ層）の厚さが３μｍになるように通電した。
【００７６】
実施例８
巻き糸体７２の空隙率εが５０％になるように巻き取り張力を調整したほかは実施例２と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００７７】
比較例７
巻き糸体７２の空隙率εが１５％になるように巻き取り張力を調整したほかは実施例８と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００７８】
比較例８
巻き糸体７２の空隙率εが８０％になるように巻き取り張力を調整したほかは実施例８と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００７９】
実施例９
２０ｇの無撚りの無電解メッキ繊維束を容積３０ｃｃの金網製のかご容器に充填して電解メッキ処理を行った。
メッキ液の組成は実施例１と同様であり、電解メッキ層（無電解メッキ層）の厚さが３μｍになるように通電した。
【００８０】
比較例９
５ｍの無撚りの無電解メッキ繊維束を容器に充填せず無拘束状態で電解メッキ処理を行った。
メッキ液の組成は実施例１と同様であり、電解メッキ層（無電解メッキ層）の厚さが３μｍになるように通電した。
【００８１】
被覆工程
【００８２】
各実施例、比較例の芯線をポリ塩化ビニルからなる被覆材で被覆し被覆電線を得た。被覆層の厚さは１ｍｍとした。
【００８３】
評価
収束性：被覆電線の端部２ｃｍの被覆層をストリッパーでストリップしたあとの、露出した部分の芯線の広がり状態を目視で観察した。
◎：露出した部分の芯線を指で弾いてもほとんどばらけない。
○：露出した部分の芯線が指で弾いたとき数本〜数十本の繊維がばらけることがある。
×：露出した部分の芯線が指で弾いたときばらけて先端部全体が広がる。
柔軟性：被覆電線を、両手を使って指先で曲げたときの曲がり具合を相対評価した。
◎：きわめて軟らかい
○：軟らかい
×：剛い
電解メッキ繊維束のｒＡ
ＳＥＭ断面写真に基づきｒＡを求めた。
評価結果を表１に示す。
【００８４】
【表１】
【００８５】
実施例は収束性、柔軟性の両者とも良好であった。比較例は収束性、柔軟性という二律背反の性質をクリアできなかった。
【００８６】
実施例１０
メッキ液の組成を
ジシアノＡｇ酸カリウム１１０ｇ／Ｌ、遊離シアン６０ｇ／Ｌ、炭酸カリウム１０ｇ／Ｌ、２ＡＳＤ、浴温５０℃としたほかは実施例１と同様にして電解メッキ層（金属表層）の厚さが３μｍになるように通電し、銅の無電解メッキ層の表面に銀の金属表層が形成された電解メッキ繊維束を得た。
次いで、実施例１と同様に被覆加工により被覆電線を得て収束性、柔軟性を評価し、収束性、柔軟性とも良好であった。
【００８７】
実施例１１
非金属線の繊維束としてアラミド繊維に替えて炭素繊維（６Ｋ）を用いた。無電解メッキ処理はアラミド繊維の場合に準じて行い、繊維表面に銅の無電解メッキ層が形成された無電解メッキ繊維束を得た。無電解メッキ層の厚さは０．５μｍであった。
無撚りの無電解メッキ繊維束に対して図５に示す装置により電解メッキ処理を行った。走行繊維束の幅は３０ｍｍであった。走行繊維束の張力は２Ｎであった。繊維束の走行速度は０．１ｍ／ｍｉｎであった。
【００８８】
メッキ液の組成は
硫酸銅・５水 ２５０ｇ／Ｌ、硫酸４５ｇ／Ｌ、４〜８ＡＳＤ程度、浴温は４５℃である。
電解メッキ層（銅の金属表層）の厚さが３μｍになるように通電した。
次いで、被覆加工により被覆電線を得て収束性、柔軟性を評価し、収束性、柔軟性とも良好であった。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の被覆電線は、移動体の配線用部材をはじめとして、軽量性を要求される各種の電気、電子機器用の配線用部材に好適に適用できる。
【符号の説明】
【００９０】
被覆電線２
芯線４
被覆材６
導電性長繊維７
繊維束８
非金属線１０
無電解メッキ層１２
電解メッキ層
連接部２０
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性長繊維の繊維束を芯線とする被覆電線及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製の芯線に替えて、炭素繊維、セラミックラミ繊維、有機高分子繊維などの非金属線の表面に金属層を形成した導電性長繊維の繊維束を芯線とする被覆電線が知られている。このような被覆電線は金属製の芯線に比べて軽量であることや、線密度当たりの引張り強力が大きいという特徴がある。
【０００３】
非金蔵線の表面に金属層を形成した導電性長繊維の繊維束の製造方法としては、炭素繊維の繊維束をメッキ液槽に連続供給して電解メッキする方法（例えば、特許文献１参照）が開示されている。また、アラミド繊維を無電解メッキして第一の金属層を形成し、さらにその表面に電気化学メッキで第二の金属層を形成する方法（例えば、特許文献２参照）が開示されている。さらに、有機金属錯体を含む超臨界流体を高分子材料の表面に接触させる接触工程と、この接触工程で高分子材料に含浸又は付着した前記有機金属錯体をメッキ用金属触媒に還元して活性化する活性化工程とを備える高分子材料のメッキ前処理方法で処理された高分子材料に無電解メッキ処理を施す高分子材料のメッキ方法（例えば、特許文献３参照）が開示されている。
【０００４】
無電解メッキは複雑な装置を要しないのでメッキ操作が容易であるが、厚い金属層の形成が比較的むつかしい。
【０００５】
また、非金属線の表面に金属層を形成した導電性長繊維の繊維束は、金属製の芯線に比べて繊維の収束性が悪く、被覆材を被覆加工するときの移送や仕掛けの最中にケバ立ちに注意するなど取り扱いが煩雑になったり、配線操作時の端部のストリッピングされた部分でケバ立ちを生じやすいなどの問題がある。また、電解メッキは、メッキにより繊維同士がメッキされた金属を介して固着して芯線が剛直化するというケバ立ちとは二律背反する問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
［特許文献１］特開昭６０−１１９２６９号公報
［特許文献２］特開平５−１４４３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、導電性長繊維の繊維束を芯線とする被覆電線において、軽量で柔軟性に優れかつ繊維束の収束性が良好で端部のストリッピングされた部分でケバ立ちを生じにくい被覆電線を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の要旨とするところは、
導電性長繊維の繊維束を芯線とする被覆電線であって、
前記導電性長繊維が、非金属線の表面に無電解メッキ層が形成されさらに該無電解メッキ層の表面に電解メッキ層が形成されてなり、
前記芯線中で互いに隣接の導電性長繊維同士が前記電解メッキ層を形成する金属を介して部分的に結合された連接部を有し、
前記繊維束の断面で観察される前記連接部で結合された導電性長繊維の平均本数が、前記繊維束を構成する導電性長繊維の総本数の１０〜８０％である被覆電線であることにある。
【０００９】
前記無電解メッキ層を形成する金属は銅であり得、電解メッキ層を形成する金属が銅または銀であり得る。
【００１０】
また、本発明の要旨とするところは、
非金属線の繊維束を準備する工程と、
前記繊維束に無電解メッキを施す工程と、
無電解メッキを施された該繊維束に電解メッキを施す電解メッキ工程と、
電解メッキを施された該該繊維束を被覆材で被覆する工程と
を含む被覆電線の製造方法であって、
前記電解メッキ工程において処理中の前記繊維束の空隙率が２０〜７５％であることを特徴とする被覆電線の製造方法であることにある。
【００１１】
さらに、本発明の要旨とするところは、
前記電解メッキ工程が前記無電解メッキを施された繊維束をかせまたは巻糸体の状態で電解メッキを施す工程であることを特徴とする請求項３に記載の被覆電線の製造方法であることにある。
【００１２】
さらにまた、本発明の要旨とするところは、
非金属線の繊維束を準備する工程と、
前記繊維束に無電解メッキを施す工程と、
無電解メッキを施された該繊維束に電解メッキを施す電解メッキ工程と、
電解メッキを施された該繊維束を被覆材で被覆する工程と
を含む被覆電線の製造方法であって、
前記電解メッキ工程が前記無電解メッキを施された繊維束を扁平帯形状状態で走行させつつ電解メッキを施す工程であり、走行中の該繊維束の幅ＷがＮ×０．５ｄ≦Ｗ≦Ｎ×１．２ｄ［Ｎ：繊維束の繊維本数、ｄ：無電解メッキを施された繊維束を構成する単繊維の径］であることを特徴とする被覆電線の製造方法であることにある。
【００１３】
またさらに、本発明の要旨とするところは、
非金属線の繊維束を準備する工程と、
前記繊維束に無電解メッキを施す工程と、
無電解メッキを施された該繊維束に電解メッキを施す電解メッキ工程と、
電解メッキを施された該該繊維束を被覆材で被覆する工程と
を含む被覆電線の製造方法であって、
前記電解メッキ工程が前記無電解メッキを施された繊維束を走行させつつ電解メッキを施す工程であり、前記無電解メッキを施された繊維束のＫ＝Ｔ×√（Ｄ）[Ｔ：繊維束のメートル当たりの撚り数、Ｄ：繊維束の繊度（ｄｔｅｘ）]で定義される撚り係数Ｋが３００〜３０００であり、走行中の該繊維束の張力が０．２ｍＮ／ｄｔｅｘ以下であることを特徴とする被覆電線の製造方法であることにある。
【００１４】
また、本発明の要旨とするところは、
非金属線の繊維束を準備する工程と、
前記繊維束に無電解メッキを施す工程と、
無電解メッキを施された該繊維束に電解メッキを施す電解メッキ工程と、
電解メッキを施された該該繊維束を被覆材で被覆する工程と
を含む被覆電線の製造方法であって、
前記電解メッキ工程が前記無電解メッキを施された繊維束のかせを、該繊維束の張力が０．２ｍＮ／ｄｔｅｘ以下の状態で電解メッキを施す工程であり、前記無電解メッキを施された繊維束の、Ｋ＝Ｔ×√（Ｄ）[Ｔ：繊維束のメートル当たりの撚り数、Ｄ：繊維束の繊度（ｄｔｅｘ）]で定義される撚り係数Ｋが３００〜３０００であることを特徴とする被覆電線の製造方法であることにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、導電性長繊維の繊維束を芯線とする被覆電線において、軽量で導電性に優れ、柔軟性に優れかつ繊維束の収束性が良好で端部のストリッピングされた部分でケバ立ちを生じにくい被覆電線が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の被覆電線の態様を説明するための断面説明図である。
【図２】本発明に用いられる導電性長繊維の態様を説明するための断面説明図である。
【図３】本発明に用いられる導電性長繊維の態様を説明するための断面の一部分の説明図である。
【図４】繊維束のみかけ断面積を説明するための断面説明図である。
【図５】本発明に用いられる電解メッキ装置の構成の一例を示す工程説明図である。
【図６】繊維束の拡幅装置の態様の一例を示す斜視模式図である。
【図７】繊維束の拡幅装置の態様の他の一例を示す斜視模式図である。
【図８】巻糸体の態様を示す斜視模式図である。
【図９】本発明に用いられる、電解メッキされた導電性長繊維束の要部断面を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に示すように、本発明の被覆電線２は、芯線４と、芯線４を被覆する絶縁性の被覆材６とから構成される。芯線４は図２に示す導電性長繊維７を束ねた繊維束８からなる。導電性長繊維７は非金属線１０の表面に無電解メッキ層１２が形成され、さらに、無電解メッキ層１２の表面に電解メッキ層１４が形成されているものである。なお、本明細書においては、各図にわたって記される同じ符号は同一又は同様の部材やものを示す。また、図面は本発明の態様をわかりやすく説明するためのものであり、必ずしも実物の各部分の寸法が均一に縮尺されたものではない。また、繊維束の表示について必ずしも繊維本数が実物と同じになるように図示されてはいない。
【００１８】
無電解メッキ層１２は無機繊維または有機繊維からなる非金属線の繊維束に無電解メッキを施すことにより非金属線１０の表面に形成される。無電解メッキはプラズマ処理や超臨界流体処理などの表面処理が施された繊維に対して行われてもよい。
【００１９】
無電解メッキ層１２の厚さは０．１〜３μｍであることが好ましい。０．２〜０．７μｍであることがさらに好ましい。
【００２０】
無電解メッキ層１２を形成する金属は銅、銀、ニッケルが好ましい。
【００２１】
非金属繊維の総繊度、単繊度は被覆電線の用途により適宜選定される。例えば、総繊度３００〜１００００ｄｔｅｘ、単繊度０．５〜３０ｄｔｅｘである。
【００２２】
非金属繊維の繊維束は無撚であってもよい。可撚されたものであってもよい。
【００２３】
非金属線１０としては無機繊維や有機繊維が用いられる。無機繊維としては炭素繊維、アルミナ繊維等のセラミック繊維が例示される。有機繊維としては絹や、アセテート繊維や合成高分子繊維が挙げられる。合成高分子繊維としてはポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維などが例示されるが、メタ系アラミド繊維 、パラ系アラミド繊維 、ポリベンゾビスオキサゾール繊維 、ポリベンゾビスイミダゾール繊維などの高強力耐熱性繊維が好ましい。
【００２４】
無電解メッキとは、溶液中の金属イオンを化学的に還元析出させて、繊維の表面に金属層を形成するメッキである。本発明において無電解メッキに用いる溶液や還元方法は対象の繊維の表面特性に応じて公知のものから選択して用いることができる。例えば、特開２０１０−１００９３４や、特開２０１０−０５９５３２、特開２０1１-７６８５２などに記載された無電解メッキ方法を用いることができる。
【００２５】
さらに、この無電解メッキが施こされた非金属線の繊維束に電解メッキを施すことにより導電性長繊維７からなる芯線４が得られる。電解メッキ層１４の厚さは０．５〜５μｍであることが好ましい。
【００２６】
電解メッキ層１４を形成する金属は銅、銀、金、ニッケル、錫、インジウム、ビスマスまたはこれらのうちの少なくとも一つを含む合金であることが好ましい。
【００２７】
芯線４を通常の電線被覆工程により被覆材を被覆することにより本発明の被覆電線２が得られる。
【００２８】
被覆材６としては塩化ビニル系ポリマーなどの公知の被覆材用の絶縁性のポリマーを用いることができる。
【００２９】
図３に、本発明において用いられる、被覆材を被覆する前の芯線４ａの断面の一部分を模式図的に示す。芯線４ａを構成する導電性長繊維７のうちの一部である導電性長繊維７ａ、７ｂについて、隣り合う非金属線１０ａ、１０ｂ同士が電解メッキ層１４ａ、１４ｂを構成する金属を介して連接している。すなわち、非金属線１０ａの表層の電解メッキ層１４ａと非金属線１０ｂの表層の電解メッキ層１４ｂとが互いの接触部分で一体に連接して、連接部２０が形成されている。このように、芯線４ａを構成する導電性長繊維７のうちの一部については、隣り合う非金属線１０ａ、１０ｂ同士が連接部２０で連結されている。
【００３０】
本発明においては、導電性長繊維７の繊維束の断面繊維本数をｎとし、ある断面で観察されるすべての連接部２０について、連結に関与している導電性長繊維の総本数をｃとし、ｃ／ｎをｒとしたときに、１０ｃｍの間隔をおいた異なる１０か所の断面について観察したｒの平均値ｒＡ（×１００％）が１０〜８０％であることが好ましい。すなわち、繊維束の断面で観察される連接部２０で結合された導電性長繊維の平均本数が、繊維束を構成する導電性長繊維の総本数の１０〜８０％であることが好ましい。
【００３１】
なお、ｐ本の導電性長繊維が一つのクラスターとして連接している場合は、繊維束を構成する導電性長繊維の総本数のうちの、そのクラスターに含まれる、連接部２０で結合された導電性長繊維の本数をｐ本とする。従って、ｃはある断面におけるすべてのクラスターについてのｐの合計である。
【００３２】
ｒＡ（×１００％）が１０％を下回ると、芯線４の収束性が不良となり、個々の導電性長繊維７が芯線４から離脱しやすくなる。これにより、芯線４が被覆加工前や被覆加工時に取り扱われるときにケバが出やすくなる。また、被覆されて被覆電線となったあとでは、端部のストリッピングで芯線４が露出された部分でケバが出やすくなったり、導電性長繊維７が放射状にバラけたりして配線作業に支障をきたす。
【００３３】
ｒＡ（×１００％）が８０％を上回ると、芯線４は、曲げられたときに各導電性長繊維７の長手方向の滑りが妨げられて芯線全体としての曲げに対する柔軟性が損なわれ、従って、被覆電線としての柔軟性が損なわれる。とくに、芯線４は被覆材により被覆されていることにより各導電性長繊維７が拘束されているので、連接部２０がその拘束を助長し、被覆前の芯線が柔軟性が悪くなかったとしても被覆により各導電性長繊維７の連接部２０の拘束が顕在化して被覆電線が曲げに関して硬くなる。
【００３４】
本発明においては、ｒＡ（×１００％）が３０〜７５％であることが、芯線４の収束性と被覆電線の柔軟性を良好にするうえでさらに好ましい。
【００３５】
連接部２０の発生は電解メッキで形成される電解メッキ層の厚さにより影響される。電解メッキ層の厚さが大になると連接部２０が発生しやすくなる。しかし、芯線４の電導性を所定のレベルにするためには電解メッキ層の厚さは大きい方が好ましい。このため、電解メッキ層の厚さを所定以上に維持しつつ、連接部２０の発生が過大にならないようにする必要がある。
【００３６】
また、電解メッキ工程において、無電解メッキが施こされた非金属線（以下無電解メッキ繊維とも称する）の繊維束（以下無電解メッキ繊維束とも称する）を構成する個々の無電解メッキ繊維を開繊して、１本１本の個々の繊維間に充分な間隙がある状態で電解メッキを施した場合は、連接部２０が発生せず、当然、ｒＡ（×１００％）が１０％を下回ることになる。
【００３７】
本発明において、ｒＡ（×１００％）が１０〜８０％であるためには無電解メッキ繊維束の空隙率εが２０〜７５％である状態で無電解メッキ繊維束に電解メッキを施すことが好ましい。
【００３８】
空隙率εは、電解メッキ工程においてメッキされている状態の無電解メッキ繊維束の見かけ断面積をＭ０、無電解メッキ繊維束を構成する無電解メッキ繊維１本あたりの断面積をｍ、無電解メッキ繊維束を構成する無電解メッキ繊維の断面繊維本数をｎとするときε＝（１−（ｎｍ／Ｍ０））（×１００％）で定義される値である。
【００３９】
なお、断面は繊維あるいは繊維束の長手方向と直交する断面である。無電解メッキ繊維束の見かけ断面積は図４に模式的に示すように、無電解メッキ繊維束１９の断面の図形に外接する外側に向けて凸の閉曲線２２に囲まれた平面の面積である。閉曲線２２の形状は多角形や略円形や略楕円形などである。
【００４０】
電解メッキ工程は、無電解メッキ繊維束を連続走行させつつ電解メッキする工程であってもよい。あるいは、無電解メッキ繊維束のかせまたは巻糸をメッキ液に浸漬した状態で電解メッキする工程であってもよい。
【００４１】
かせは無電解メッキ繊維束のような糸条を一定の周長を有する?に複数回巻き取ってから取り外したものをいう。
【００４２】
連続走行は、例えば、図５に示すような無電解メッキ繊維束６０を、必要に応じて拡幅装置６６を経由させてガイドロール６２に案内させてメッキ液６１を貯留したメッキ槽６４中を多段に折り返し走行させる方式やネルソンロールを用いる方式などにより行わせることができる。
【００４３】
メッキ域での連続走行は、複数個の無端ベルトを円筒状に配して、各ベルトを円筒の法線方向に走行させかつ全部の無端ベルトを円筒の軸回りに回転させ、繊維束を円筒表面の一の端部に相当する無端ベルト表面に巻きつけるように送り込み、円筒表面の他の端部に相当する無端ベルト表面から送り出すことによって行うこともできる。
【００４４】
無電解メッキ繊維束を連続走行させつつ電解メッキする場合は、走行する無電解メッキ繊維束は扁平な帯形状であることが好ましい。この帯形状の無電解メッキ繊維束の厚さｈは、３ｄ≦ｈ≦１０ｄ（ｄ：無電解メッキ繊維の径）、幅ｗは、ｎｄ／５≦ｗ≦ｎｄであることが好ましい。かつ、ｎｍ／（ｗｈ）が１０〜８０であることが好ましい。幅ｗと厚さｈがこのような値の範囲であると、走行中の繊維束のある位置において、無電解メッキ繊維束を構成する単繊維が隣りあう位置の単繊維と接触せず走行するところと、数本の単繊維が隣りあう位置の単繊維と接触して走行するところとが混在する状態が実現し、これにより、ｒＡ（×１００％）が１０〜８０％となる。
【００４５】
連続走行の場合は、走行する繊維束がメッキ域に入るまえに、図６に示すように繊維束６０を弧状に曲がったカーブドバー５０の曲り部を通過させる拡幅装置６６ａを用いることにより拡幅させてそのまま連続してメッキ域に導入することが好ましい。拡幅の幅はカーブドバー５０の曲率と傾きにより調整される。これにより、所定の幅ｗが得られる。図中、符号５２、５４は繊維束把持ロールである。
【００４６】
あるいは、連続走行の場合は走行繊維束がメッキ域に入るまえに、図７に示す拡幅装置６６ｂのように、走行繊維束６０を、太鼓状に長手方向中央部が膨らんだ回転ロール５１の表面を通過させることにより拡幅させてそのまま連続してメッキ域に導入することが好ましい。回転ロール５１をつづみ状に長手方向中央部が細くなった回転ロール５３と組み合わせて繊維束６０の幅を調整することが好ましい。図中、符号５５、５７は繊維束６０の走行を案内するガイドバーである。
【００４７】
拡幅の幅は回転ロール５１と回転ロール５３の曲率により調整される。これにより、所定の幅ｗが得られる。
【００４８】
無電解メッキ繊維束を連続走行させつつ電解メッキする場合走行中のこの繊維束の張力が０．２ｍＮ／ｄｔｅｘ以下の場合は、ｗとｈが上述の範囲に入らなくとも、この繊維束を予め加撚しておくことによりｒＡ（×１００％）が１０〜８０％となるようにすることができる。この加撚の撚り係数は１５０〜３０００であることが好ましい。この撚り係数はＫ＝Ｔ×√（Ｄ）[Ｔ：繊維束のメートル当たりの撚り数、Ｄ：繊維束の繊度（ｄｔｅｘ）]で定義される撚り係数Ｋである。
【００４９】
加撚は単糸撚り、双糸撚り、３子（以上）撚りなどが挙げられる。２子以上の撚りの場合、上記撚り係数は上撚りの撚り係数または、下撚りの撚り係数のうちの大きい値である。
【００５０】
無電解メッキ繊維束をかせ枠に巻き付けた状態でかせ枠ごと電解液に浸漬して電解メッキしてもよい。この場合は、無電解メッキ繊維束が重ならないようにかせ枠に巻きつける必要があり、かつ、かせ枠に巻き付けた状態の繊維束一本当たりの幅はｎｄ／５≦ｗ≦ｎｄであることが好ましい。かつ、ｎｍ／（ｗｈ）が１０〜８０％であることが好ましい。
【００５１】
無電解メッキ繊維束をかせ状態で電解液に浸漬して電解メッキする場合は、電解メッキ中の繊維束にかかる張力が０．２ｍＮ／ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。この繊維束は加撚されたものであってもよい。張力と撚り数の調整により、ｒＡ（×１００％）が１０〜８０％となるようにすることができる。この加撚の撚り係数は３００〜３０００であることが好ましい。電解メッキ中の繊維束にかかる張力が０．２ｍＮ／ｄｔｅｘ以下、かつ加撚の撚り係数が３００〜３０００であることがさらに好ましい。
【００５２】
空隙率εは無電解メッキ繊維束をかせや巻糸状態で電解メッキ処理する場合の、そのかせや巻糸体のみかけの体積Ｖｂから求めてもよい。すなわち、かせや巻糸体を構成する無電解メッキ繊維束の重量をＷｂ、無電解メッキ繊維の比重をρｂとしたとき、εｂ＝１−（Ｗｂ／ρｂ）／Ｖｂで定義される値を％表示した値を無電解メッキ繊維束の空隙率εとしてもよい。
【００５３】
無電解メッキ繊維束をかせで拘束状態で電解メッキする場合は、かせを構成する無電解メッキ繊維束の空隙率εが２０〜７５％である状態で無電解メッキ繊維束に電解メッキを施すことにより、ｒＡ（×１００％）が１０〜８０％となるようにすることができる。この場合、拘束状態はかせを実質的に無張力状態で所定の形の容器に押し込めることにより実現される。
【００５４】
また、無撚りあるいは撚り数のごく小さい無電解メッキ繊維束を巻糸状態にすることにより拘束状態として電解メッキする場合は、巻糸を構成する無電解メッキ繊維束の空隙率εが２０〜７５％である状態で無電解メッキ繊維束に電解メッキを施すことにより、ｒＡ（×１００％）が１０〜８０％となるようにすることができる。巻糸を構成する無電解メッキ繊維束の空隙率はこの繊維束を巻糸状態に巻き取るときの巻き取り張力を調整することにより調整できる。
【００５５】
実施例
非金属線
非金属線の繊維束として、総繊度３３００ｄｔｅｘ、単糸繊度１．６ｄｔｅｘ、単繊維径１２μのフィラメントよりなるアラミド繊維（東レ・デュポン株式会社製、商品名「ＫＥＶＬＡＲ２９」（登録商標））を用いた。
【００５６】
無電解メッキ処理
【００５７】
非金属線の繊維束の形態：かせ
【００５８】
処理工程
コンディショニング→水洗→プレディップ→アクチベーター→水洗→アクセレレーター→水洗→無電解Ｃｕ液処理
各工程の使用試薬としてはＨＣｌのほかはいずれもメルテックス社製の試薬を用い、常法により無電解メッキ処理を行った。
【００５９】
無電解メッキ処理により、繊維表面に銅の無電解メッキ層が形成された無電解メッキ繊維束を得た。無電解メッキ層の厚さは０．５μｍであった。
以下の実施例１〜９、比較例１〜１０についてこの無電解メッキ繊維束を用いた。
【００６０】
電解メッキ処理
【００６１】
実施例１
無撚りの無電解メッキ繊維束に対して図５に示す装置により電解メッキ処理を行った。走行繊維束の幅は２５ｍｍであった。走行繊維束の張力は２Ｎであった。繊維束の走行速度は０．１ｍ／ｍｉｎであった。
【００６２】
メッキ液の組成は
硫酸銅・５水 ２５０ｇ／Ｌ、硫酸４５ｇ／Ｌ、４〜８ＡＳＤ程度、浴温は４５℃である。
電解メッキ層（銅の金属表層）の厚さが３μｍになるように通電した。
【００６３】
実施例２
走行繊維束の幅を１５ｍｍとしたほかは実施例１と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００６４】
比較例１
走行繊維束の幅を３５ｍｍとしたほかは実施例１と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００６５】
比較例２
走行繊維束の幅を２ｍｍとしたほかは実施例１と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００６６】
実施例３
４０Ｔ／ｍの撚数で加撚された無電解メッキ繊維束に対して図５に示す装置により電解メッキ処理を行った。ただし、繊維束の拡幅は行わず、カーブドバー５０に替えて真直なバーをガイドバーとして用いた。走行繊維束の張力は０．５Ｎであった。繊維束の走行速度は０．１ｍ／ｍｉｎであった。
メッキ液の組成は実施例１と同様であり、電解メッキ層（無電解メッキ層）の厚さが３μｍになるように通電した。
【００６７】
実施例４
無電解メッキ繊維束の撚数を８Ｔ／ｍとしたほかは実施例３と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００６８】
比較例３
走行繊維束の張力を５Ｎとしたほかは実施例３と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００６９】
比較例４
無電解メッキ繊維束の撚数を８０Ｔ／ｍとしたほかは実施例３と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００７０】
実施例５
１０Ｔ／ｍの撚数で加撚された１０ｍの無電解メッキ繊維束を周長３３ｃｍのかせにしてメッキ液６５を貯留したメッキ槽６６中に０．１ｋｇの重りをかけて吊して通電し電解メッキ処理を行った。
メッキ液の組成は実施例１と同様であり、電解メッキ層（無電解メッキ層）の厚さが３μｍになるように通電した。
【００７１】
得られた電解メッキ繊維束における繊維同士がメッキ層を介して結合している部分の様子を図９の断面ＳＥＭ写真で示す。
【００７２】
実施例６
無電解メッキ繊維束の撚数を４０Ｔ／ｍとしたほかは実施例５と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００７３】
比較例５
無電解メッキ繊維束の撚数を２Ｔ／ｍとしたほかは実施例５と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００７４】
比較例６
無電解メッキ繊維束の撚数を９０Ｔ／ｍとしたほかは実施例２と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００７５】
実施例７
１０Ｔ／ｍの撚り数で加撚された２０ｍの無電解メッキ繊維束を図８に示すように筒状金網からなる巻き芯７０に巻き取って巻き糸体７２を得た。巻き糸体７２の空隙率εｂが３０％になるように巻き取り張力を調整した。巻き糸体７２をメッキ液を貯留したメッキ槽中に浸漬し通電し電解メッキ処理を行った。
メッキ液の組成は実施例１と同様であり、電解メッキ層（無電解メッキ層）の厚さが３μｍになるように通電した。
【００７６】
実施例８
巻き糸体７２の空隙率εが５０％になるように巻き取り張力を調整したほかは実施例２と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００７７】
比較例７
巻き糸体７２の空隙率εが１５％になるように巻き取り張力を調整したほかは実施例８と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００７８】
比較例８
巻き糸体７２の空隙率εが８０％になるように巻き取り張力を調整したほかは実施例８と同様にして電解メッキ処理を行った。
【００７９】
実施例９
２０ｇの無撚りの無電解メッキ繊維束を容積３０ｃｃの金網製のかご容器に充填して電解メッキ処理を行った。
メッキ液の組成は実施例１と同様であり、電解メッキ層（無電解メッキ層）の厚さが３μｍになるように通電した。
【００８０】
比較例９
５ｍの無撚りの無電解メッキ繊維束を容器に充填せず無拘束状態で電解メッキ処理を行った。
メッキ液の組成は実施例１と同様であり、電解メッキ層（無電解メッキ層）の厚さが３μｍになるように通電した。
【００８１】
被覆工程
【００８２】
各実施例、比較例の芯線をポリ塩化ビニルからなる被覆材で被覆し被覆電線を得た。被覆層の厚さは１ｍｍとした。
【００８３】
評価
収束性：被覆電線の端部２ｃｍの被覆層をストリッパーでストリップしたあとの、露出した部分の芯線の広がり状態を目視で観察した。
◎：露出した部分の芯線を指で弾いてもほとんどばらけない。
○：露出した部分の芯線が指で弾いたとき数本〜数十本の繊維がばらけることがある。
×：露出した部分の芯線が指で弾いたときばらけて先端部全体が広がる。
柔軟性：被覆電線を、両手を使って指先で曲げたときの曲がり具合を相対評価した。
◎：きわめて軟らかい
○：軟らかい
×：剛い
電解メッキ繊維束のｒＡ
ＳＥＭ断面写真に基づきｒＡを求めた。
評価結果を表１に示す。
【００８４】
【表１】
【００８５】
実施例は収束性、柔軟性の両者とも良好であった。比較例は収束性、柔軟性という二律背反の性質をクリアできなかった。
【００８６】
実施例１０
メッキ液の組成を
ジシアノＡｇ酸カリウム１１０ｇ／Ｌ、遊離シアン６０ｇ／Ｌ、炭酸カリウム１０ｇ／Ｌ、２ＡＳＤ、浴温５０℃としたほかは実施例１と同様にして電解メッキ層（金属表層）の厚さが３μｍになるように通電し、銅の無電解メッキ層の表面に銀の金属表層が形成された電解メッキ繊維束を得た。
次いで、実施例１と同様に被覆加工により被覆電線を得て収束性、柔軟性を評価し、収束性、柔軟性とも良好であった。
【００８７】
実施例１１
非金属線の繊維束としてアラミド繊維に替えて炭素繊維（６Ｋ）を用いた。無電解メッキ処理はアラミド繊維の場合に準じて行い、繊維表面に銅の無電解メッキ層が形成された無電解メッキ繊維束を得た。無電解メッキ層の厚さは０．５μｍであった。
無撚りの無電解メッキ繊維束に対して図５に示す装置により電解メッキ処理を行った。走行繊維束の幅は３０ｍｍであった。走行繊維束の張力は２Ｎであった。繊維束の走行速度は０．１ｍ／ｍｉｎであった。
【００８８】
メッキ液の組成は
硫酸銅・５水 ２５０ｇ／Ｌ、硫酸４５ｇ／Ｌ、４〜８ＡＳＤ程度、浴温は４５℃である。
電解メッキ層（銅の金属表層）の厚さが３μｍになるように通電した。
次いで、被覆加工により被覆電線を得て収束性、柔軟性を評価し、収束性、柔軟性とも良好であった。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の被覆電線は、移動体の配線用部材をはじめとして、軽量性を要求される各種の電気、電子機器用の配線用部材に好適に適用できる。
【符号の説明】
【００９０】
被覆電線２
芯線４
被覆材６
導電性長繊維７
繊維束８
非金属線１０
無電解メッキ層１２
電解メッキ層
連接部２０
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性長繊維の繊維束を芯線とする被覆電線であって、
前記導電性長繊維が、非金属線の表面に無電解メッキ層が形成されさらに該無電解メッキ層の表面に電解メッキ層が形成されてなり、
前記芯線中で互いに隣接の導電性長繊維同士が前記電解メッキ層を形成する金属を介して部分的に結合された連接部を有し、
前記繊維束の断面で観察される前記連接部で結合された導電性長繊維の平均本数が、前記繊維束を構成する導電性長繊維の総本数の１０〜８０％である被覆電線。
【請求項２】
前記無電解メッキ層を形成する金属が銅であり、電解メッキ層を形成する金属が銅または銀である請求項１に記載の被覆電線。
【請求項３】
非金属線の繊維束を準備する工程と、
前記繊維束に無電解メッキを施す工程と、
無電解メッキを施された該繊維束に電解メッキを施す電解メッキ工程と、
電解メッキを施された該該繊維束を被覆材で被覆する工程と
を含む被覆電線の製造方法であって、
前記電解メッキ工程において処理中の前記繊維束の空隙率が２０〜７５％であることを特徴とする被覆電線の製造方法。
【請求項４】
前記電解メッキ工程が前記無電解メッキを施された繊維束をかせまたは巻糸体の状態で電解メッキを施す工程であることを特徴とする請求項３に記載の被覆電線の製造方法。
【請求項５】
非金属線の繊維束を準備する工程と、
前記繊維束に無電解メッキを施す工程と、
無電解メッキを施された該繊維束に電解メッキを施す電解メッキ工程と、
電解メッキを施された該繊維束を被覆材で被覆する工程と
を含む被覆電線の製造方法であって、
前記電解メッキ工程が前記無電解メッキを施された繊維束を扁平帯形状状態で走行させつつ電解メッキを施す工程であり、走行中の該繊維束の幅ＷがＮ×０．５ｄ≦Ｗ≦Ｎ×１．２ｄ［Ｎ：繊維束の繊維本数、ｄ：無電解メッキを施された繊維束を構成する単繊維の径］であることを特徴とする被覆電線の製造方法。
【請求項６】
非金属線の繊維束を準備する工程と、
前記繊維束に無電解メッキを施す工程と、
無電解メッキを施された該繊維束に電解メッキを施す電解メッキ工程と、
電解メッキを施された該該繊維束を被覆材で被覆する工程と
を含む被覆電線の製造方法であって、
前記電解メッキ工程が前記無電解メッキを施された繊維束を走行させつつ電解メッキを施す工程であり、前記無電解メッキを施された繊維束のＫ＝Ｔ×√（Ｄ）[Ｔ：繊維束のメートル当たりの撚り数、Ｄ：繊維束の繊度（ｄｔｅｘ）]で定義される撚り係数Ｋが３００〜３０００であり、走行中の該繊維束の張力が０．２ｍＮ／ｄｔｅｘ以下であることを特徴とする被覆電線の製造方法。
【請求項７】
非金属線の繊維束を準備する工程と、
前記繊維束に無電解メッキを施す工程と、
無電解メッキを施された該繊維束に電解メッキを施す電解メッキ工程と、
電解メッキを施された該該繊維束を被覆材で被覆する工程と
を含む被覆電線の製造方法であって、
前記電解メッキ工程が前記無電解メッキを施された繊維束のかせを、該繊維束の張力が０．２ｍＮ／ｄｔｅｘ以下の状態で電解メッキを施す工程であり、前記無電解メッキを施された繊維束の、Ｋ＝Ｔ×√（Ｄ）[Ｔ：繊維束のメートル当たりの撚り数、Ｄ：繊維束の繊度（ｄｔｅｘ）]で定義される撚り係数Ｋが３００〜３０００であることを特徴とする被覆電線の製造方法。
【請求項１】
導電性長繊維の繊維束を芯線とする被覆電線であって、
前記導電性長繊維が、非金属線の表面に無電解メッキ層が形成されさらに該無電解メッキ層の表面に電解メッキ層が形成されてなり、
前記芯線中で互いに隣接の導電性長繊維同士が前記電解メッキ層を形成する金属を介して部分的に結合された連接部を有し、
前記繊維束の断面で観察される前記連接部で結合された導電性長繊維の平均本数が、前記繊維束を構成する導電性長繊維の総本数の１０〜８０％である被覆電線。
【請求項２】
前記無電解メッキ層を形成する金属が銅であり、電解メッキ層を形成する金属が銅または銀である請求項１に記載の被覆電線。
【請求項３】
非金属線の繊維束を準備する工程と、
前記繊維束に無電解メッキを施す工程と、
無電解メッキを施された該繊維束に電解メッキを施す電解メッキ工程と、
電解メッキを施された該該繊維束を被覆材で被覆する工程と
を含む被覆電線の製造方法であって、
前記電解メッキ工程において処理中の前記繊維束の空隙率が２０〜７５％であることを特徴とする被覆電線の製造方法。
【請求項４】
前記電解メッキ工程が前記無電解メッキを施された繊維束をかせまたは巻糸体の状態で電解メッキを施す工程であることを特徴とする請求項３に記載の被覆電線の製造方法。
【請求項５】
非金属線の繊維束を準備する工程と、
前記繊維束に無電解メッキを施す工程と、
無電解メッキを施された該繊維束に電解メッキを施す電解メッキ工程と、
電解メッキを施された該繊維束を被覆材で被覆する工程と
を含む被覆電線の製造方法であって、
前記電解メッキ工程が前記無電解メッキを施された繊維束を扁平帯形状状態で走行させつつ電解メッキを施す工程であり、走行中の該繊維束の幅ＷがＮ×０．５ｄ≦Ｗ≦Ｎ×１．２ｄ［Ｎ：繊維束の繊維本数、ｄ：無電解メッキを施された繊維束を構成する単繊維の径］であることを特徴とする被覆電線の製造方法。
【請求項６】
非金属線の繊維束を準備する工程と、
前記繊維束に無電解メッキを施す工程と、
無電解メッキを施された該繊維束に電解メッキを施す電解メッキ工程と、
電解メッキを施された該該繊維束を被覆材で被覆する工程と
を含む被覆電線の製造方法であって、
前記電解メッキ工程が前記無電解メッキを施された繊維束を走行させつつ電解メッキを施す工程であり、前記無電解メッキを施された繊維束のＫ＝Ｔ×√（Ｄ）[Ｔ：繊維束のメートル当たりの撚り数、Ｄ：繊維束の繊度（ｄｔｅｘ）]で定義される撚り係数Ｋが３００〜３０００であり、走行中の該繊維束の張力が０．２ｍＮ／ｄｔｅｘ以下であることを特徴とする被覆電線の製造方法。
【請求項７】
非金属線の繊維束を準備する工程と、
前記繊維束に無電解メッキを施す工程と、
無電解メッキを施された該繊維束に電解メッキを施す電解メッキ工程と、
電解メッキを施された該該繊維束を被覆材で被覆する工程と
を含む被覆電線の製造方法であって、
前記電解メッキ工程が前記無電解メッキを施された繊維束のかせを、該繊維束の張力が０．２ｍＮ／ｄｔｅｘ以下の状態で電解メッキを施す工程であり、前記無電解メッキを施された繊維束の、Ｋ＝Ｔ×√（Ｄ）[Ｔ：繊維束のメートル当たりの撚り数、Ｄ：繊維束の繊度（ｄｔｅｘ）]で定義される撚り係数Ｋが３００〜３０００であることを特徴とする被覆電線の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−２６０７７（Ｐ２０１３−２６０７７Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６１０６９（Ｐ２０１１−１６１０６９）
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（３９００２４４６４）協和電線株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（３９００２４４６４）協和電線株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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