(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体の周囲にエチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）又はフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）からなる絶縁体層を有する被覆電線の表面処理方法において、押出被覆されて搬送される被覆電線に、大気圧プラズマ発生器のプラズマトリーターのノズルからプラズマを照射することにより表面処理を行い、前記表面処理の後、濡れ性を向上させる対象の溶媒中に浸漬することを特徴とする被覆電線の表面処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記プラズマの照射を、前記被覆電線の周囲の複数方向から行うことを特徴とする被覆電線の表面処理方法。
【請求項３】
導体の周囲にエチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）又はフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）からなる絶縁体層を設けて被覆電線とする被覆電線の製造方法において、押出被覆されて搬送される被覆電線に、大気圧プラズマ発生器のプラズマトリーターのノズルからプラズマを照射することにより表面処理を施す工程と、前記表面処理の後、濡れ性を向上させる対象の溶媒中に浸漬する工程と、表面処理された絶縁体層表面にインクジェット印字手段を用いてマーキングを行う工程とを具備することを特徴とする被覆電線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フッ素系樹脂材料等で形成された絶縁体層を有する被覆電線の表面処理方法及び被覆電線の製造方法に関し、被覆電線は各種電気ケーブルの他、耐屈曲性シールド付きケーブルなどに好適に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、被覆電線は、所定の直径を有する単線又は多心線からなる導体の表面に絶縁体層を施したものであり、絶縁体層としては、耐屈曲性用途にフッ素樹脂が用いられている。
【０００３】
また、このような被覆電線は、導体に絶縁体層を連続的に押出成形することにより製造されるが、使用時に製品を識別できるように、製造時に絶縁体層表面に識別標識となる文字等を印字する。
【０００４】
このようなマーキングを行う場合、インクジェット式記録ヘッドを用いて非接触で印字する試みがされている。しかしながら、このようなインクジェット式記録ヘッドで用いられるインクは一般的には水溶性なので、フッ素系樹脂材料からなる絶縁体層には容易には印字できないという問題がある。
【０００５】
一方、絶縁体層に直接金属メッキを施してシールドとしたものが提案されている。例えば、特開平６−１１９８２４号公報には、導体の外周に設けた紫外線硬化型樹脂からなるエナメル層上に、無電解メッキによる金属メッキシールドを設けた金属メッキシールドエナメル線が開示されている。また、特開２０００−１３８０１３号公報には、導体上にフッ素樹脂からなる絶縁体、絶縁体上に無電解金属メッキによる金属層、この上にさらに電解メッキによる金属層を設けた同軸ケーブルが、特開２０００−１３８０１４号公報には、導体上にフッ素樹脂からなる絶縁体、絶縁体上に塗布したＡＢＳ樹脂被覆層、この被覆層上に設けられた無電解金属メッキによる金属層、この上にさらに電解メッキによる金属層を設けた同軸ケーブルがそれぞれ開示されている。
【０００６】
しかしながら、何れも細線のシールド付きケーブルを高生産性で製造するものではなく、構造が複雑であり、また、シールドの耐屈曲性に問題がある。すなわち、フッ素系樹脂材料からなる絶縁体層と金属メッキ層との密着性が悪く、シールドが剥離し易いという問題がある。
【０００７】
そこで、印字やメッキを施した場合の密着性を向上させるために、絶縁体層の表面をあらして濡れ性を向上させるなどの処理が必要となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように絶縁体層の表面をあらすためには、微粒子を照射して行う物理的な表面処理や、酸やアルカリで処理する化学的な表面処理などが考えられるが、何れも絶縁体層を被覆した被覆電線を連続的に処理する方法としては好ましくないという問題がある。また、インクジェット印字手段での印刷を高温環境下で行うことが考えられるが、高品位の印刷が難しいという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、高生産性で絶縁体層の濡れ性を改善することができる被覆電線の表面処理方法及び被覆電線の製造方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、導体の周囲にエチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）又はフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）からなる絶縁体層を有する被覆電線の表面処理方法において、押出被覆されて搬送される被覆電線に、大気圧プラズマ発生器のプラズマトリーターのノズルからプラズマを照射することにより表面処理を行い、前記表面処理の後、濡れ性を向上させる対象の溶媒中に浸漬することを特徴とする被覆電線の表面処理方法にある。
【００１１】
かかる第１の態様では、絶縁体層を被覆した被覆電線を大気圧プラズマ発生器のプラズマトリーターのノズルからプラズマを照射することにより連続的に処理することにより、絶縁体層の濡れ性を向上する。また、前記表面処理の後、濡れ性を向上させる対象の溶媒中に浸漬することにより、表面処理した後、経時変化による濡れ性の低下が抑えられる。
【００１６】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記プラズマの照射を、前記被覆電線の周囲の複数方向から行うことを特徴とする被覆電線の表面処理方法にある。
【００１７】
かかる第２の態様では、プラズマの照射を被覆電線の周囲の複数方向から行うことにより、表面処理を効率よく行うことができる。
【００２０】
本発明の第３の態様は、導体の周囲にエチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）又はフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）からなる絶縁体層を設けて被覆電線とする被覆電線の製造方法において、押出被覆されて搬送される被覆電線に、大気圧プラズマ発生器のプラズマトリーターのノズルからプラズマを照射することにより表面処理を施す工程と、前記表面処理の後、濡れ性を向上させる対象の溶媒中に浸漬する工程と、表面処理された絶縁体層表面にインクジェット印字手段を用いてマーキングを行う工程とを具備することを特徴とする被覆電線の製造方法にある。
【００２１】
かかる第３の態様では、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）又はフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）からなる絶縁体層を被覆した被覆電線を大気圧プラズマ発生器のプラズマトリーターのノズルからプラズマを照射することで連続的に処理することにより、絶縁体層の濡れ性を改善し、インクジェット印字手段によるマーキングを高品質で行うことができる。また、前記表面処理の後、濡れ性を向上させる対象の溶媒中に浸漬することにより、表面処理した後、経時変化による濡れ性の低下が抑えられるので、別途インクジェット印字を行ってもマーキングを高品質で行うことができる。
【００２６】
本発明によると、大気圧プラズマ発生器を用いて被覆電線の絶縁体層を処理するので、絶縁体層を押出成形した被覆電線に対して比較的容易に且つ連続的に表面処理を施すことができる。特に、プラズマをノズルから照射するプラズマトリーターを用いると、細い被覆電線に対しても効率よくプラズマ処理を施すことができるので、従来の被覆電線の製造ラインに表面処理工程を容易に組み込み、効率よく表面処理を行うことができる。なお、プラズマを発生するための処理ガスは特に限定されず、空気で行えばよいが、適宜ヘリウムなどの他の処理ガスを用いてもよい。
【００２７】
ここで、プラズマをノズルから照射して表面処理を施す場合、被覆電線に対して３０°〜６０°傾斜した方向から照射するのが好ましい。表面処理を効率よく行うためである。従って、この範囲を外れた場合にも効率は低下するが、表面処理を行うことができる。照射方向は搬送方向前方又は後方など特に限定されず、材料によって有利な方向が異なるので、材料によって適宜有利な方向を選択するのが好ましい。
【００２８】
また、このようにプラズマをノズルから照射して被覆電線の周囲全体を表面処理する場合には、被覆電線の周囲の複数方向からプラズマを照射するのが好ましい。また、周囲の複数方向から照射する場合、搬送方向に亘って異なる位置で照射するのが好ましい。表面処理を効率よく行うためである。このように被覆電線全体を表面処理することにより、その外周に設けるメッキ層や印字との密着性を改善することができる。
【００２９】
ただし、連続的にマーキングを行う場合、少なくとも周方向の一方向の表面のみを表面処理すればよいので、この場合には、一方向からプラズマ処理を行えばよい。さらに、プラズマ処理の効率を上げるために、プラズマトリーターを搬送方向に複数段設けてプラズマ処理を行ってもよい。
【００３０】
ここで、プラズマトリーターによるプラズマ照射条件は特に限定されず、表面処理できる条件で照射すればよい。すなわち、照射されるプラズマが被覆電線に効率よく接触するような条件で照射すればよく、絶縁体層の材質、表面改質をどの程度まで行うかなど、適宜検討して行えばよい。
【００３１】
このように本発明方法により表面処理した後の濡れ性は、例えば、蒸留水に対する接触角で測定すると、直径によっても異なるが、８０度以下となる程度となる。
【００３２】
本発明の表面処理を行った後、濡れ性を改善したい溶媒中、例えば、水中に浸漬しておくのが好ましい。これにより経時変化による濡れ性の低下を防止することができる。
【００３３】
ここで、本発明の被覆電線に含まれる導線は、所定の直径を有する単線、例えば、直径３０μｍ〜０．８ｍｍ程度の線材を単独で用いたものでもよいし、多心線、例えば、直径１０〜１２０μｍ程度の極細線を複数本集合させたものでもよい。
【００３４】
また、導体の周囲に絶縁体層を施した被覆電線の構造としては、単線に絶縁体層を被せた構造でも、多心線に絶縁体層を被せた構造でもよく、さらに、同軸線構造として中心の導体の周りに設けた絶縁体層上に導体を設けてさらに絶縁体層を設けた構造としてもよい。
【００３５】
本発明では、導体としては、例えば、電気用軟銅、電気用硬銅、スズ含有銅合金、クロム−ジルコニウム含有銅合金又はその場繊維強化銅合金からなるものを挙げることができるが、その場繊維強化銅合金からなる導体が耐屈曲性の点では好ましい。
【００３６】
ここで、その場繊維強化銅合金からなる導線は、繊維で強化された銅マトリックスであり、特に、繊維をその場で、すなわち、線材を形成する工程で形成した線材をいう。例えば、銅マトリックス中に、最大径２．５μｍ以下で平均径が１．０μｍ以下のその場形成繊維状クロムを含む線材等をいう。
【００３７】
かかるその場繊維強化銅合金からなる導線は、例えば、クロム含有率１〜２５重量％で残部が実質的に銅からなる合金材料を、必要に応じてスエージ加工し、続いて第１の冷間伸線加工を施し、次いで溶体化処理し、しかる後に第２の冷間伸線加工を施すことにより、銅マトリックス中で繊維状クロムをその場形成して線材を得、該線材を少なくとも一本用いて導線を形成することにより得られる。なお、材料となる合金材料としては、上述したものに限定されず、例えば、クロム含有率１〜２５重量％で、銀又はジルコニウムの含有率が０．０１〜８重量％で残部が実質的に銅からなる合金材料も用いることができる。
【００３８】
このような複合材料からなる線材は、高導電性は電流が銅マトリックス中を流れることで確保でき、且つ機械的強度は繊維強化で確保でき、高機械的強度と高導電率の特性を併せもつ。
【００３９】
本発明の被覆電線の絶縁体層としては、例えば同軸ケーブル用として、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などを挙げることができる。しかしながら、低誘電率で細径化に好ましく且つ耐屈曲性の点ではフッ素系樹脂又はポリエチレンが好適であり、フッ素系樹脂が最も好適である。
【００４０】
フッ素系樹脂としては、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、フルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などを挙げることができる。
【００４１】
導体に絶縁体層を形成して被覆電線を製造する方法は、特に限定されず、例えば、導体の製造工程と絶縁体層の製造工程とを連続的に行ってもよいし、別工程としてもよいが、被覆工程の後、連続的に表面処理工程を行い、さらに、インクジェット印字手段によるマーキングを実行するのが好ましい。
【００４２】
なお、インクジェット印字手段は、被覆電線の表面にインク滴を吐出させて印字するものであれば特に限定されず、インクの種類も、水溶性インク、油溶性インクなど特に限定されない。
【００４３】
本発明の被覆電線は、例えば、複数本撚りあわせ等したものにシールドを形成してシールド付きケーブルとしてもよいし、複数本を撚りあわせ等したものにさらに絶縁体層を設けた後、シースを設けたシールド付きケーブルとしてもよい。
【００４４】
また、本発明の被覆電線は絶縁体層の濡れ性が改善されているので、その上に金属メッキ層を容易に形成することができる。すなわち、例えば、０．５μｍ〜６μｍの厚さの金属メッキ層を形成するとシールドとして十分に作用し且つ耐屈曲性の面でも問題とならないシールドが得られ、剥離しがたいという利点がある。なお、このような金属メッキ層は、無電解メッキのみで形成しても、無電解メッキと電気メッキとを併せてもよい。また、スパッタリング、ＣＶＤ、真空蒸着などの乾式法により形成してもよい。また、かかる金属メッキ層としては、銅、銀、ニッケル、金など、又はこれらの複合メッキや合金メッキを挙げることができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の表面処理方法及び被覆電線の製造方法を実施例を参照しながら説明する。
【００４６】
図１には、本実施形態で製造する被覆電線の断面構造を示す。図１に示す被覆電線１は、単線の導体２に絶縁体層３を施したものである。すなわち、被覆電線１は、その場クロム繊維強化銅合金（クロム含有量約１０％）からなる導体２にフッ素系樹脂からなる絶縁体層３を設けたものである。
【００４７】
このような被覆電線１の製造工程を示す概略構成を図２に示す。図２に示すように、図示しない送出機から送られた導体１１には、押出機１２で絶縁体層３が形成されて被覆電線１１Ａとされた後、第１の冷却槽１３、引取機１４、水平ガイド１５、垂直ガイド１６を経て第２の冷却槽１７へ導かれ、さらに、水平ガイド１８、垂直ガイド１９、引取機２０を介して巻取機２１へ巻き取られる。
【００４８】
本実施形態では、第１の冷却槽１３の直前にプラズマトリーター３１を配置し、第２の冷却槽１７の前にロータリーエンコーダ３２及びインクジェット印字ヘッド３３を配置した。
【００４９】
これによると、被覆電線１１Ａは、プラズマトリーター３１のプラズマにより表面処理され、その後、ロータリーエンコーダ３２で測定された所定位置毎にインクジェット印字ヘッド３３によりマーキングが施される。
【００５０】
ここで、プラズマトリーター３１を配置する位置は特に限定されず、少なくともインクジェット印字ヘッド３３の上流側に設ければよく、例えば、図３に示すように、第１の冷却槽１３と引取機１４との間に配置してもよい。
【００５１】
また、プラズマトリーター３１からのプラズマの照射方向は、後述する試験例に示すように、被覆電線１１Ａの搬送方向に対して３０°〜６０°傾斜した方向から、後方から搬送方向に向かって照射するのが好ましい。すなわち、図４（ａ）に示すように、搬送方向とプラズマトリーター３１との成す角θが３０°〜６０°であるのが好ましい。
【００５２】
さらに、プラズマトリーター３１は、一台のみ配置してもよいが、２台若しくは３台又はそれ以上設けてもよく、図４（ｂ）に示すように、搬送方向に亘って複数台、例えば、２台のプラズマトリーター３１Ａ、３１Ｂを配置してもよい。複数台設けて被覆電線１１Ａの周方向全体を表面処理する場合には、図４（ｃ）に示すように、搬送方向に亘って異なる位置に異なる方向から照射するようにプラズマトリーター３１Ａ、３１Ｂを配置するのが好ましい。
【００５３】
一方、インクジェット印字ヘッド３３の配置も特に限定されず、印字後、少なくとも１秒程度乾燥させることができればよく、例えば、図５に示すように、第２の冷却槽１７の後にロータリーエンコーダ３２を設け、水平ガイド１８及び垂直ガイド１９の間にインクジェット印字ヘッド３３を配置してもよい。
【００５４】
（実施例１）
絶縁体層の材料をＰＦＡ（材料１ａ）、ＦＥＰ（材料１ｂ）、ＥＴＦＥ（材料１ｃ）、ＰＴＦＥ（材料１ｄ）、ポリエチレン（材料１ｅ）とした、外径約１ｍｍの被覆電線に、図２に示すような装置構成で表面処理を施した。但し、プラズマトリーター３１は、搬送方向に対して６０°傾斜させたが、図２とは反対に搬送方向に逆行する方向からプラズマを照射するように配置し、出力を４９０Ｖ，１６Ａとし、ノズル先端から被覆電線までの距離は約４ｍｍとした。
【００５５】
表面処理後の接触角（前進角及び後退角）をメニスカス法による接触角測定器により測定し、直角のものと６０°のものとの差も表１に併せて示した。また、表面処理前のものの接触角を表２に示した。
【００５６】
この結果より、絶縁体層の材質によって表面処理の効果が異なるが、表面処理により濡れ性の向上が見られ、また、直角照射より６０°照射の方が濡れ性の改善が顕著であった。
【００５７】
なお、プラズマトリーター３１の出力を４３０Ｖで１１Ａ、３７７Ｖで８．５Ａとして同様に実施したが、ほぼ同等な表面処理効果が認められた。
【００５８】
【表１】
0004004824.tif 000002
【００５９】
【表２】
0004004824.tif 000003
【００６０】
（実施例２）
絶縁体層の材料をＰＦＡ（材料２ａ）、ＦＥＰ（材料２ｂ）、ＥＴＦＥ（材料２ｃ）、ＰＴＦＥ（材料２ｄ）とした、外径約１ｍｍの被覆電線に、図２に示す装置構成で表面処理を施した。なお、プラズマトリーター３１を搬送方向に対して４５°傾斜させた以外は実施例１と同様にした。
【００６１】
表面処理後の接触角（前進角及び後退角）をメニスカス法による接触角測定器により測定し、直角のものと４５°のものとの差も表３に併せて示した。
【００６２】
この結果より、絶縁体層の材質によって表面処理の効果が異なるが、表面処理により濡れ性の向上が見られ、また、直角照射より４５°照射の方が濡れ性の改善が顕著であった。
【００６３】
【表３】
0004004824.tif 000004
【００６４】
（実施例３）
図２に示すように、プラズマトリーター３１のプラズマの照射方向を搬送方向と同じ方向（正方向）とし且つ搬送方向に対する傾斜角度を４５°（図４のθ＝４５°）とした以外は実施例１と同様にして、絶縁体層をＦＥＰ（材料３ｂ）、ＥＴＦＥ（材料３ｃ）とした、外径約１ｍｍの被覆電線に、図２に示すような装置構成で表面処理を施した。
【００６５】
この結果を逆方向（実施例２）の結果と比較して表４に示した。
【００６６】
この結果より、絶縁体層をＦＥＰとした場合には、逆方向の方が効果的であったが、ＥＴＦＥを用いた場合には、正方向の方が有利であることがわかった。
【００６７】
【表４】
0004004824.tif 000005
【００６８】
（実施例４）
ＥＴＦＥ（材料４ｃ）とした外径約１ｍｍの被覆電線に、実施例３と同様に正方向から４５°傾斜させたプラズマトリーターで表面処理を施した後、空気中放置１日後と、水中放置１日後のサンプルについて、接触角を測定した結果を表５に示した。
【００６９】
この結果、ＥＴＦＥからなる絶縁体層は空中放置により経時的に表面処理の効果が低減してしまうが、水中浸漬で保存すると、経時変化が低減できることがわかった。なお、ＦＥＰやＰＦＡからなる絶縁体層を用いた場合には、経時変化は顕著ではなかった。
【００７０】
【表５】
0004004824.tif 000006
【００７１】
（実施例５〜７）
プラズマトリーター３１を被覆電線を挟んだ二カ所に設けた以外は図２に示すものと同様な構成で被覆電線を製造した。プラズマトリーター３１は、搬送方向に５ｃｍずらして相対向する位置に、搬送方向から６０°傾斜させて配置した。
【００７２】
被覆電線の搬送速度を３．５ｍ／ｍｉｎ（実施例５）、１０．５ｍ／ｍｉｎ（実施例６）、４０ｍ／ｍｉｎ（実施例７）とし、インクジェット印字ヘッド３３で印字したマーキングの耐久性を試験した。
【００７３】
摩擦テストでは、指腹によりマーキングを１０回こすった結果、印字が消えなかったものを○、一部消えたものを△、全く消えたものを×として評価した。また、ピールテストでは、セロファンテープを印字の上に指腹で強く貼り付け、貼り付け面と４５°の方向に瞬時に剥離し、印字がセロファンテープに移らなかったものを○、一部移ったものを△、全部移ったものを×として評価した。
【００７４】
なお、比較のため、被覆電線に表面処理を施さず、押出直後（被覆電線の温度２３０℃）にインクジェット印字ヘッドでマーキングを行ったもの（比較例）についても同様に評価した。比較例での被覆電線の搬送速度は５０ｍ／ｍｉｎとした。
【００７５】
この結果を表６に示した。この結果より、被覆電線が高温のうちにマーキングを施した比較例と比較して、プラズマ照射による表面処理を施した実施例５〜７の方がマーキングの耐久性が良好であることがわかった。
【００７６】
【表６】
0004004824.tif 000007
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、大気圧プラズマ発生器を用いて表面処理を行うので、高生産性で絶縁体層の濡れ性を改善することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るシールド付きケーブルの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る被覆電線の製造工程の概略を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る被覆電線の製造工程の概略を示す図である。
【図４】本発明のプラズマトリーターの配置例を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る被覆電線の製造工程の概略を示す図である。
【符号の説明】
１  被覆電線
２  導体
３  絶縁体層
１１  導体
１１Ａ  被覆電線
３１  プラズマトリーター
３３  インクジェット印字ヘッド
【図１】
0004004824.tif 000008
【図２】
0004004824.tif 000009
【図３】
0004004824.tif 000010
【図４】
0004004824.tif 000011
【図５】
0004004824.tif 000012