(57)【要約】【課題】  部分放電や水トリーの発生を抑制できると共に、半導電層と絶縁層の密着性を高めることができるワイヤハーネス用電線とその製造方法を提供する。【解決手段】  導体10と、導体10の外方に形成される絶縁層30とを有するワイヤハーネス用電線である。この導体10と絶縁層30との界面および絶縁層30の表面の少なくとも一方に半導電層（20,40）を有する。半導電層は、絶縁層30に接する近接層20B、40Bと絶縁層から離れた離隔層20A、40Aとから構成される。近接層と離隔層は体積抵抗率が異なる。例えば、近接層20B、40Bの体積抵抗率を大きくし、離隔層20A、40Aの体積抵抗率を小さくする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体と、導体の外方に形成される絶縁層とを有するワイヤハーネス用電線であって、
前記導体と絶縁層との界面および絶縁層の表面の少なくとも一方に半導電層を有し、
この半導電層は、絶縁層に接する近接層と絶縁層から離れた離隔層とから構成され、
近接層と離隔層は体積抵抗率が異なることを特徴とするワイヤハーネス用電線。
【請求項２】
半導電層が導体と絶縁層との界面に形成される内部半導電層で、
この内部半導電層の離隔層の体積抵抗率が近接層の体積抵抗率よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のワイヤハーネス用電線。
【請求項３】
半導電層が絶縁層の表面に形成される外部半導電層で、
この外部半導電層の近接層の体積抵抗率が離隔層の体積抵抗率よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のワイヤハーネス用電線。
【請求項４】
導体の外方に押出にて絶縁層を形成する工程と、
この絶縁層の内側および外側の少なくとも一方に半導電層を押出にて形成する工程とを有するワイヤハーネス用電線の製造方法であって、
この半導電層は、絶縁層に接する近接層と、絶縁層から離れた離隔層とからなり、これら近接層と離隔層とは体積抵抗率が異なり、
前記近接層の押出時における粘度は、離隔層の押出時における粘度と絶縁層の押出時における粘度の中間の値であり、
近接層と離隔層の押出被覆をタンデム押出により行うことを特徴とするワイヤハーネス用電線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤハーネス用電線とその製造方法に関するものである。特に、半導電層と絶縁層と密着性を向上させることができるワイヤハーネス用電線とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から自動車のワイヤハーネス用電線として、図４に記載のものが知られている。これは中心側から順に導体10、絶縁層30、シールド層50、シース60を具えている（例えば特許文献１参照）。このような電線は、通常の内燃機関を用いた自動車は勿論、電気自動車やハイブリッド車などにも利用されている。例えば、ハイブリッド車では、バッテリーから200V程度の直流を供給し、コンバータで500Vまで昇圧してインバータに供給する。インバータは3相交流に変換して車両駆動用のモーターに給電している。車両減速時にはモーターが発電機として機能し、発生した回生電力をインバータに供給して直流に変換し、バッテリーの充電に供している。
【０００３】
【特許文献１】特開平6-124608号公報（図17）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の電線では、特に高電圧対応を考慮した場合、次のような問題があった。
【０００５】
(1)部分放電が発生し、絶縁劣化に至るおそれがある。
従来のワイヤハーネス用電線は、500V程度の電圧での利用を考えており、より高電圧での利用に適した構成が施されていない。そのため、より一層の高電圧での電線の利用を考えた場合、導体と絶縁層との界面および絶縁層とシールド層との界面に微小なギャップが存在すれば、そのギャップで部分放電が生じることにより、長期的には絶縁劣化に至ることが想定される。
【０００６】
(2)水トリーが発生し、絶縁劣化に至るおそれがある。
電線に水が接触する状態で継続的に課電すると、電界の影響を受けて、水が絶縁層内に樹木が成長するように浸透する水トリーが発生し、水トリーの進展から絶縁破壊に至ることがある。水トリーは、水が存在する環境下において、電線内部にボイドや突起など電界の集中する箇所があると、そこを起点にして発生・進展する。特に、導体と絶縁層との界面および絶縁層とシールド層との界面に微小なギャップが存在すれば、そのギャップが水トリーの起点となるおそれがある。そのため、より一層の高電圧での電線の利用を考えれば、水トリーの発生も抑制できる工夫が電線に求められる。
【０００７】
(3)部分放電の発生や水トリー対策として半導電層を形成しても、絶縁層に十分な強度で密着させることが難しい。
導体と絶縁層との界面に内部半導電層を設けたり、絶縁層の外周面に外部半導電層を設けることは電力ケーブルなどで行なわれている。通常、これらの半導電層は、カーボンブラックをベース樹脂に配合した導電性樹脂を押出して形成される。ところが、カーボンブラックの配合により、押出時の粘度が、内・外半導電層と絶縁層とでは異なり、半導電層を絶縁層に十分な強度で密着させることが難しい。特に、一旦内部半導電層を形成した後、絶縁層を形成し、さらにその後に外部半導電層を押出形成した場合、一旦下地層が形成されてから外側の層が形成されるため密着性の低下は一層顕著になる。その結果、水トリーや部分放電の抑制が十分にできない場合も考えられる。
【０００８】
従って、本発明の主目的は、部分放電や水トリーの発生を抑制できると共に、半導電層と絶縁層の密着性を高めることができるワイヤハーネス用電線とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、電線に半導電層を設け、この半導電層を体積抵抗率の異なる２層で構成することにより上記の目的を達成する。
【００１０】
本発明ワイヤハーネス用電線は、導体と、導体の外方に形成される絶縁層とを有するワイヤハーネス用電線である。この導体と絶縁層との界面および絶縁層の表面の少なくとも一方に半導電層を有する。半導電層は、絶縁層に接する近接層と絶縁層から離れた離隔層とから構成される。そして、近接層と離隔層は体積抵抗率が異なることを特徴とする。
【００１１】
半導電層は、通常、ベース樹脂に導電性フィラーを混合した半導電性樹脂が用いられる。この半導電性樹脂は、導電性フィラーの含有量が多いほど、つまり体積抵抗率が低くなるほど押出温度での粘度が高くなる。そのため、体積抵抗率の異なる２層で半導電層を形成すれば、絶縁層と接する近接層と、絶縁層とは離れた離隔層とで導電性フィラーの含有量が異なる材料を用いることができ、半導電層の密着性を改善することができる。
【００１２】
半導電層の具体例には、内部半導電層と外部半導電層がある。例えば、半導電層が導体と絶縁層との界面に形成される内部半導電層の場合、この内部半導電層の離隔層（内層）の体積抵抗率を近接層（外層）の体積抵抗率よりも小さくすることが好ましい。
【００１３】
また、半導電層が絶縁層の表面に形成される外部半導電層の場合、この外部半導電層の近接層（内層）の体積抵抗率を離隔層（外層）の体積抵抗率よりも大きくすることが考えられる。
【００１４】
一方、本発明ワイヤハーネス用電線の製造方法は、導体の外方に押出にて絶縁層を形成する工程と、この絶縁層の内側および外側の少なくとも一方に半導電層を押出にて形成する工程とを有するワイヤハーネス用電線の製造方法である。この半導電層は、絶縁層に接する近接層と、絶縁層から離れた離隔層とからなり、これら近接層と離隔層とは体積抵抗率が異なる。また、近接層の押出時における粘度は、離隔層の押出時における粘度と絶縁層の押出時における粘度の中間の値とする。そして、近接層と離隔層の押出被覆をタンデム押出により行うことを特徴とする。
【００１５】
この方法において製造される電線の代表例としては、内側から順に導体、内部半導電層、絶縁層、外部半導電層、シールド層、シースからなる電線である。これら構成部材のうち、内部半導電層と外部半導電層が半導電層に相当し、これらのいずれか一方を省略した構成でも良い。
【００１６】
この半導電層を形成する場合、近接層の粘度を絶縁層の粘度と離隔層の粘度の中間の値とする。例えば、近接層の材料として、ベース樹脂に含有されるカーボンブラックなどの導電性フィラーの含有量を少なくしたものを用いる。導電性フィラーの含有量が少なければ、そのフィラーが含有されない絶縁層の粘度に近接した粘度の材料とでき、絶縁層と近接側の密着性を高めることができる。また、近接層の押出時の粘度は、離隔層の同粘度とも近接しているため、近接層と離隔層の密着性も高めることができる。
【００１７】
一方、離隔層は体積抵抗率を近接層よりも小さくして導電性の高い層とすることで、この離隔層に半導電層としての機能の大半を保持させることができる。例えば、隔離層はカーボンブラックなど導電性フィラーの含有量を多くした材料を用いることができ、その押出時の粘度が絶縁層の粘度と乖離しても、絶縁層との密着性は近接層で確保することができる。とりわけ、近接層と離隔層とをタンデム押出することで、これら両層のうち内側の層が完全に硬化する前に外側の層が形成されることになり、近接層と隔離層との密着性も高めることができる。
【００１８】
以下、本発明の構成をより詳しく説明する。
【００１９】
導体は、必要な送電容量が確保できるものであればよく、特に材質・構成が限定されるわけではない。材質としては、銅線、錫めっき銅線、アルミ線、アルミ合金線、鋼心アルミ線、カッパーフライ線、ニッケルめっき銅線、銀めっき銅線、銅覆アルミ線などが挙げられる。導体の構成としては、単線とより線が考えられるが、一般に複数の素線をより合せたより線構造が好適である。
【００２０】
半導電層、つまり内部半導電層と外部半導電層は、ベース樹脂と導電性フィラーとの混合物で構成することが好ましい。導電性フィラーの混合により、所定の導電率を半導電層に付与することができる。ベース樹脂はポリエチレン、ポリ塩化ビニルおよびポリ酢酸ビニルよりなる群から選択される少なくとも一種が望ましい。フィラーはカーボンブラックが好適に利用できる。
【００２１】
また、半導電層における近接層の体積抵抗率は107〜109Ω・cmとすることが好ましい。このような体積抵抗率の材料であれば導電性フィラーの含有量が少なくてもよく、絶縁層に近い粘度とすることができる。離隔層の体積抵抗率は、103〜105Ω・cmとすることが好ましい。このような抵抗率を確保することで、半導電層としての機能の大半を近接層で担うことができ、部分放電の抑止の点で望ましい。この抵抗率の下限を下回ると、半導電層に電流が流れることによるジュール熱の発生の原因となりやすい。逆に、上限を超えると抵抗率が高くなりすぎ、導体と絶縁層あるいは絶縁層とシールド層との界面における電位傾度の緩和効果が十分でないことがある。
【００２２】
この半導電層は、押出にて形成すればよい。押出にて各半導電層を形成すれば、導電性布テープを利用した場合と異なって導電性布テープの端部やケバなどの不整部がなく、水トリーの起点を排除することができる。とりわけ、タンデム押出により近接層と離隔層を形成すれば、近接層と離隔層の密着性を高くできる。
【００２３】
絶縁層は電線の電圧に応じた耐電圧性を具える構成とする。絶縁層の材質としては、エチレンプロピレンゴム、ビニル樹脂（例えばポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコールなど）、ポリスチレン、ポリエチレン、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、珪素ゴム、ポリテトラフルオロエチレンなど挙げられる。特に、架橋ポリオレフィン、中でも架橋ポリエチレンが好適である。この絶縁層は、半導電層と同時押出またはタンデム押出することが好ましい。例えば、内部半導電層の近接層・離隔層、絶縁層、外部半導電層の近接層・離隔層を順次タンデム押出することが挙げられる。これら各層を同時または連続して押し出すことで、層間に異物が混入したりギャップが生じることを抑制できる。
【００２４】
通常、本発明電線は、外部半導電層の上にシールド層を形成し、さらにシールド層の上にシースを設ける。シールド層は銅線などの金属線の編組材を用いることが望ましい。シールド層を設けることで、誘導防止用の遮蔽と危険防止用の遮蔽を行うことができる。シースは、一般にクロロプレンゴム、ビニル樹脂、ポリエチレンなどで構成される。シースを設けることで、絶縁層（シールド層）の機械的保護を図ることができる。
【００２５】
本発明ワイヤハーネス用電線は、高電圧用途に利用することが好適である。特に600V以上、より好ましくは800V以上、さらに好ましくは1kV以上での利用が期待できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば次の効果を奏することができる。
本発明ワイヤハーネス用電線によれば、導体と絶縁層との界面および絶縁層とシールド層との界面における微小なギャップを埋め、部分放電の発生を抑制することができる。
【００２７】
これら微小なギャップをなくすことで、水トリーの発生の起点をなくすこともでき、水トリーの発生に起因する絶縁劣化を抑制することができる。
【００２８】
半導電層を近接層と離隔層の２層で構成し、これら２層を体積抵抗率の異なる材料とすることで、絶縁層と密着性の高い半導電層を形成することができる。
【００２９】
本発明ワイヤハーネス用電線の製造方法によれば、近接層と離隔層の２層からなる半導電層を絶縁層と密着性よく形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００３１】
図１は本発明電線の断面図である。この電線は中心から順に、導体10、内部半導電層20、絶縁層30、外部半導電層40、シールド層50、シース60を具えている。
【００３２】
ここでは、0.32mm径の軟銅線を19本より合わせて撚り素線を形成し、さらに、この撚り素線を19本より合わせて公称断面積30sqの導体10を構成した。
【００３３】
この導体10の直上に内部半導電層20を形成する。この内部半導電層20は押出にて形成した。その材質には軟質ポリエチレンのベース樹脂に導電性フィラーであるアセチレンブラックを配合した混合物を用いた。この内部半導電層20は、図２に示すように、導体に接して絶縁層から離れた離隔層20A（内層）と、絶縁層に接する近接層20B（外層）とから構成される。離隔層20Aは、ベース樹脂100重量部に対してアセチレンブラックを20重量部配合した材料を用いた。近接層20Bは、ベース樹脂100重量部に対してアセチレンブラックを60重量部配合した材料を用いた。離隔層20Aの厚さは0.5mm、体積抵抗率は約103〜105Ω・cm、近接層20Bの厚さは0.5mm、体積抵抗率は約107〜109Ω・cmである。
【００３４】
離隔層20Aと近接層20Bはタンデム押出にて形成した。図３に示すように、上流側から順に、離隔層20Aの押出ヘッド70Aと近接層20Bの押出ヘッド70Bを直列に配置した押出機を用い、図の矢印方向に導体10を引き抜いて内部半導電層の形成を行う。まず、離隔層の押出ヘッド70Aから押し出された導電性樹脂により導体10上に離隔層20Aが形成される。続いて、近接層の押出ヘッド70Bから押し出された導電性樹脂により離隔層20A上に近接層20Bが形成される。この押出時において、押出温度（170℃）での各層材料のメルトフローレート（JIS  K  6922-1）は、離隔層20Aが0.7g／10min、近接層20Bが1.0g／10minである。
【００３５】
内部半導電層20の上には絶縁層30が形成される。この絶縁層30も押出により形成した。この押出状態は図示していないが、図３における近接層の押出ヘッド70Bの下流に絶縁層の押出ヘッドを設け、絶縁層を近接層上に押出被覆すればよい（図２参照）。内部半導電層20と絶縁層30を同時押出することで、層間に異物が混入したりギャップができるおそれが少なく、部分放電の抑制に一層効果的である。絶縁層30の材質は架橋ポリエチレンとし、その厚さは1.1mmとした。なお、この押出時において、押出温度（170℃）での絶縁層材料のメルトフローレート（JIS  K  6922-1）は、1.4g／10minであった。
【００３６】
続いて、絶縁層30の上に外部半導電層40を形成する。この外部半導電層40も内部半導電層20と同様に近接層40Bと離隔層40Aの２層から構成される。但し、外部半導電層40では、内層が近接層40Bとなり、外層が離隔層40Aとなっている。この近接層40Bと離隔層40Aは内部半導電層20のそれと各々同一材質、同一体積抵抗率で、厚みも同様とした。また、外部半導電層40の形成方法も内部半導電層20に準じて行なう。ここでは、外部半導電層40を絶縁層30とタンデム押出して形成した。つまり、絶縁層30の押出ヘッドの下流に近接層40Bの押出ヘッドを配置し、さらに下流に離隔層40Aの押出ヘッドを配置して、順次近接層40B、離隔層40Aの押し出しを行なった。
【００３７】
外部半導電層40の上にはシールド層50が形成される。シールド層50は、0.3mm径の錫めっき銅線からなる編組材を用いた。
【００３８】
そして、シールド層50の上にシース60を形成する。ここでは、ポリ塩化ビニルを厚さ1.0mmに押し出してシース60を形成した。
【００３９】
このような電線と図４に記載の従来の電線について、部分放電試験を行った。試験方法は、JEC-0401の規定に基づいて行った。その結果、本発明電線は従来電線に比べて部分放電特性に優れることが確認できた。
【００４０】
さらに、上記本発明電線における内部半導電層と外部半導電層の各々を１層構造とし、各半導電層の体積抵抗率を103〜104Ω・cmとした比較電線を作製した。そして、半導電層と絶縁層との剥離試験を行い、剥離に要する荷重を本発明電線と比較電線の両方について測定した。その結果、半導電層を２層構造とした本発明電線の方が比較電線に比べて約３割の剥離強度アップが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明電線は、内燃機関を有する従来の自動車はもちろん、電気自動車やハイブリッド自動車のワイヤハーネスに利用することができる。また、本発明電線の製造方法は、ワイヤハーネス用電線の製造分野において利用することが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明ワイヤハーネス用電線の横断面図である。
【図２】本発明ワイヤハーネス用電線の部分縦断面図である。
【図３】本発明ワイヤハーネス用電線の半導電層の形成工程を示す説明図である。
【図４】従来のワイヤハーネス用電線の断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
10  導体
20  内部半導電層  20A  離隔層  20B  近接層
30  絶縁層
40  外部半導電層  40A  離隔層  40B  近接層
50  シールド層
60  シース
70A、70B  押出ヘッド
【図１】
2005235447.tif 000003
【図２】
2005235447.tif 000004
【図３】
2005235447.tif 000005
【図４】
2005235447.tif 000006