JP5666889B2

JP5666889B2 - シールド管、シールドケーブル

Info

Publication number: JP5666889B2
Application number: JP2010263747A
Authority: JP
Inventors: 俊司山本; 清旭山本; 哲治久保田; 小澤　聡; 聡小澤
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Furukawa Industrial Plastics Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Furukawa Industrial Plastics Co Ltd
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2030-11-26
Also published as: JP2012114347A

Description

本発明は、内部にケーブル等が挿通され、外部及び内部のケーブルから発生するノイズの影響を抑制するシールド管およびシールドケーブルに関する。

従来、例えば電気電子機器や自動車等に用いられるケーブルの保護管としては、鋼管やアルミニウムパイプなどの金属管が用いられている。金属管は、通常、自動車の車体下部に設けられる。保護管が金属管であるため、外部からのノイズに対しては、保護管自体がシールド性を有し、ノイズの影響を受けにくい。しかし、金属管を所定の形状に加工するため、加工費がかさみ、電子機器等のレイアウトや配置の自由度が低い。また、金属製であるため重量が大きくて、曲げられないので嵩張って輸送費コストの問題もある。したがって、シールド性を有し、可撓性のある樹脂管が検討されている。

このような、シールド管としては、例えば、樹脂製のコルゲートチューブに無電解めっき法を用いて金属層を形成することで、シールド性を有するコルゲートチューブを形成する方法がある（特許文献１、特許文献２）。

特開平９−２９８３８２号公報特開平１０−１８５０１５号公報

しかし、特許文献１、特許文献２のコルゲートチューブは、電気自動車などに用いられる高電圧ケーブル用のシールド管については考慮されていない。例えば、高電圧用のケーブルに対して電磁遮蔽を行うためには、ある程度の厚みの導電（シールド）層を形成する必要があるが、特許文献１、特許文献２では、１μｍ程度までのめっきしか考慮されていない。したがって、高電圧ケーブルに対しては十分なシールド性を得ることができない。

また、特許文献１、特許文献２のいずれのシールド管も、ポリオレフィンやＡＢＳ（アクリロニトリルーブタジエンースチレン）製のものであり、自動車のエンジン、マフラー、モータ近傍の高温部で使用することは考慮されていない。特にエンジン、マフラーは７００℃以上の温度となるため、これら部材の外周近傍であっても、かなり高温になることからポリオレフィン等では耐熱性に問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、製造性に優れ、高電圧でも使用可能であり、また自動車等の高温部でも使用が可能なシールド管およびシールドケーブルを提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、ポリブチルテレフタレート樹脂１００重量部に対して、粒径が０．０５μｍ〜２０μｍの炭酸カルシウムが１０〜２０重量部配合される可撓性波付管の少なくとも外表面に、ニッケルめっきあるいは銅めっきからなる無電解めっき層と、前記無電解めっき層の表面上に、少なくとも銅めっき層を含む電解めっき層が順に設けられ、前記無電解めっき層が０．５μｍ以上５μｍ以下であり、前記電解めっき層が５μｍ以上４０μｍ以下であり、前記無電解めっき層と前記電解めっき層の合計の総めっき厚が、５．５μｍ以上４５μｍ以下のシールド管であり、さらに吸収クランプ法における周波数帯域が０．１〜１００ＭＨｚにおけるシールド性能が６０ｄＢ以上であり、板状試験片を用いてＪＩＳＣ６４８１に基づいて評価した密着強度が１５００〜１８００ｇｆ／ｍｍの範囲にあり、且つ曲げ密着性として、１６０℃の恒温槽に２４０ｈｒ放置した後取り出して、常温に冷却して、３００Φのパイプに被検体を１８０°に巻きつける試験を行った結果めっきの剥離がないことを特徴とするシールド管である。

第２の発明は、ポリブチルテレフタレート樹脂１００重量部に対して、粒径が０．０５μｍ〜２０μｍの炭酸カルシウムが１０〜２０重量部配合される可撓性波付管の少なくとも外表面に、ニッケルめっきあるいは銅めっきからなる無電解めっき層と前記無電解めっき層の表面上に、少なくとも銅めっき層を含む電解めっき層が順に設けられ、前記無電解めっき層が０．５μｍ以上５μｍ以下であり、前記電解めっき層が５μｍ以上４０μｍ以下であり、前記無電解めっき層と前記電解めっき層の合計の総めっき厚が、５．５μｍ以上４５μｍ以下のシールド管であり、さらに吸収クランプ法における周波数帯域が０．１〜１００ＭＨｚにおけるシールド性能が６０ｄＢ以上であり、板状試験片を用いてＪＩＳＣ６４８１に基づいて評価した密着強度が１５００〜１８００ｇｆ／ｍｍの範囲にあり、且つ曲げ密着性として、１６０℃の恒温槽に２４０ｈｒ放置した後取り出して、常温に冷却して、３００Φのパイプに被検体を１８０°に巻きつける試験を行った結果めっきの剥離がないことを特徴とするシールド管の内部に電線が挿通され、前記シールド管の両端には前記電線と接続される端子部が設けられることを特徴とするシールドケーブルである。

第１、第２の発明によれば、シールド管の材料の母材樹脂として、ポリブチルテレフタレート樹脂を用いるため、耐熱性に優れ、自動車の高温部においても使用が可能である。また、可撓性波付管の外周面に無電解めっきを形成した後、電解めっきを形成することで、従来よりも厚いめっき層を得ることができる。したがって、高電圧ケーブルに使用しても、十分なシールド性を得ることができる。また、無機粉体として炭酸カルシウムを用いるため、可撓性波付管の成型時に無機粉体が熱分解等を起こすことがなく、めっき層の密着性を高めることができる。また、無電解めっき層又は、電気めっき層をニッケルめっきとすることで、より効率よくシールド性を高めることができる。すなわち、透磁率の高いニッケルを銅シールド層に組み合わせることで、特に高周波におけるシールド性を向上させることができる。この際、めっき層厚みの薄い無電解めっき層にニッケルを用い、厚い電解めっき層をより安価で導電性に優れる銅製とすることで、高価な金属の使用量減らすことができ、安価でシールド性に優れるシールド管およびシールドケーブルを得ることができる。さらに、電気めっき層の最外層にニッケルめっきを施すことにより、高周波におけるシールド性向上に加え、銅めっき表面の腐食を防止することができ好適である。したがって、シールド性に優れ、電気電子機器や自動車用の高電圧、高温での使用が可能なシールド管およびシールドケーブルを得ることができる。

本発明によれば、無機粉体として炭酸カルシウムを利用してシールド管の表面に窪みを形成して、めっき層と樹脂管の密着性を高め、さらに無電解めっき層と電解めっき層およびこれらの合計めっき厚さを最適化したため、めっき層の製造性に優れ、高電圧でも使用可能であり、また自動車等の高温部でも使用が可能なシールド管およびシールドケーブルを提供することができる。

シールドケーブル１を示す図。シールド管３を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大断面図。図２（ｂ）のＢ部拡大図。

以下、本発明の実施の形態にかかるシールドケーブル１について説明する。図１は、シールドケーブル１を示す図である。シールドケーブル１は、主にシールド管３、端子７、電線９等から構成される。

樹脂製の波付管から構成されるシールド管３内部には、電線９が挿通される。電線９の両端部は、電気的に端子７と接続される。端子７は、例えば自動車等のバッテリーとモータ等にそれぞれ設けられる端子部と接続可能である。なお、端子形状は、接続対象に応じて適宜設定される。

図２は、シールド管３を示す図であり、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ部の断面拡大図である。シールド管３は、樹脂製の波付管１１上にシールド層１３が形成されて構成される。

波付管１１は、ポリブチルテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂を母材とし、無機粉体が含有される。なお、耐熱性を有する樹脂であれば、ＰＢＴである必要はなく、ポリアセタール、サルフォン系樹脂等を選択することもできる。耐熱性としては、１６０℃の環境下などに曝し、その後に管を曲げても、割れが生じないことが望ましい。なお、ナイロンのように耐熱性に優れても、吸湿性の大きな樹脂はめっき時に吸湿するため望ましくない。

無機粉体としては、母材樹脂の加工時に熱分解しないものであり、酸またはアルカリのエッチングにより溶出するものが選択できる。このような材質としては、炭酸カルシウムを用いることが望ましい。なお、母材樹脂（ＰＢＴ）１００質量部に対して、無機粉体を５〜２０質量部配合すればよい。無機粉体の量が少なすぎるとめっきの密着性が劣り、多すぎると波付管の強度が低下するためである。また、無機粉体の粒径は、平均粒径が０．０５μｍ〜２０μｍであることが望ましい。無機粉体の平均粒径が０．０５μｍ未満であると、エッチング後の窪み寸法が小さくなりすぎて密着性が不足し、また無機粉体の平均粒径が２０μmを超えると、無電解めっき層の凹凸が大きくなり、アンカー効果により十分な密着性が得られるものの、めっき層の厚さを均一な厚さに形成することができずに、局部的に厚さが厚い部分ができて曲げ加工時に、めっきに割れが生じることがある。

シールド層１３は、波付管１１の少なくとも外表面全面に対して金属めっきにより形成される。図３は、図２（ｂ）のＢ部拡大図である。シールド層１３は、無電解めっき層１３ａ、電解めっき層１３ｂから構成される。

波付管１１の外表面の全面には無電解めっき層１３ａが形成され、無電解めっき層１３ａの外表面全面には電解めっき層１３ｂが形成される。無電解めっき層１３ａの厚みは０．５μｍ以上５μｍ以下であることが望ましい。無電解めっき層１３ａが薄すぎると、無電解めっき層１３ａがムラとなり、その後の電解めっき層１３ｂの形成に問題が生じる。また、無電解めっき層１３ａが厚すぎると、生産性が悪くなる。

電解めっき層１３ｂの厚みは５μｍ以上４０μｍ以下であることが望ましい。電解めっき層１３ｂが薄すぎると、十分なシールド性を確保することができず、また、電解めっき層１３ｂが厚すぎると、シールド管の曲げ時にめっき部に割れ等が生じる恐れがある。

なお、無電解めっき層１３ａおよび電解めっき層１３ｂはいずれも同一金属であってもよく、異なる金属としてもよい。例えば、無電解めっき層１３ａおよび電解めっき層１３ｂのいずれも銅めっきとすることもでき、無電解めっき層１３ａをニッケルめっき、電解めっき層１３ｂを銅めっきとすることもできる。この場合、高価なニッケルめっきをあえて下地に選ぶことで、薄い無電解めっき層１３ａを透磁率の高いニッケルで構成することができる。このため、高周波側のシールド性を高めるとともに、材料費を最小限に抑え、厚い電解めっき層１３ｂを銅めっきとすることで、高いシールド性を確保することができる。

なお、電解めっき層１３ｂを１層とすることもできるが、電解めっき層１３ｂ自体を２種以上の金属で構成することもできる。例えば、電解めっき層１３ｂにおいて、銅めっき上にニッケルめっきを施すこともできる。このようにすることで、高周波におけるシールド性向上に加え、銅めっき表面の耐食性をより高めることができる。

次に、シールド管３の製造方法について説明する。まず、所定量の無機粉体を含有するＰＢＴにより波付管を成形する。通常の押出成形性の観点からは、メルトマスフローレイトが３０以下のものが望ましい。これ以上の場合、樹脂の流動性が高く、管状に成形することが極めて難しくなる。

波付管へのめっき工程は、以下に記載する従来の樹脂成形品へのめっき方法で実施すればよい。
（１）脱脂・整面工程：波付管の表面に付着している油脂を除去するために硫酸などで洗浄し、界面活性剤により樹脂表面に親水性を付与する。
（２）エッチング工程：樹脂表面の粗化と樹脂に添加した無機粉体を溶出させることによりくぼみを形成させ、アンカー効果を得る。エッチングに用いる薬液としては、クロム酸、硫酸、水酸化ナトリウムがあげられる。特に、ＰＢＴ樹脂の粗化には、水酸化ナトリウムが好適である。
（３）中和洗浄工程：前記エッチング工程で残存するエッチング薬液を塩酸などにより中和する。
（４）触媒付与工程：無電解めっき前の表面に触媒金属核を種付けを行う。スズ−パラジウム混合触媒の濃塩酸溶液に浸漬する。
（５）アクセレータ工程：塩酸、硫酸または水酸化ナトリウム、アンモニア溶液に浸漬し、スズを溶解させ、金属パラジウムを生成する。
（６）無電解めっき工程：前工程にて波付管表面に触媒が担持された表面に銅イオンを析出させ、銅のめっき皮膜を形成させる。一般の低温アルカリ浴中で行えばよい。
（７）電解めっき工程：水洗を行った後、電解めっきを施す。一般的に行われている硫酸銅めっき、ニッケルめっきなどの処理方法でよい。最外層のめっき層をニッケルめっきとすることで防錆効果を得ることができ、好適である。
（８）防錆工程：水洗を行った後、特に銅めっき後には防錆剤に浸漬し防錆処理を行うことが望ましい。

以上、本実施の形態によれば、波付管が耐熱性に優れるため自動車等の高温部においても適用することができる。また、電解めっき層が形成され、めっき層の厚みが十分に厚いため、高電圧ケーブルに適用しても十分なシールド性を得ることができる。

無機粉体として炭酸カルシウムを用いることで、波付管の加工時に無機粉体が熱分解することもない。また、無電解めっき層１３ａの厚みが０．５μｍ〜５μｍであるため、確実に電解めっき層１３ｂの下地を形成することができる。また、電解めっき層１３ｂが５μｍ〜４０μｍ（総めっき厚が５．５〜４５μｍ）であるため、十分なシールド性と密着性を得ることができる。電解めっき層の厚みは、波付管の山谷形状のコーナー部と平坦部とで不均一になり、不均一の差を小さくするため電解めっき層は薄い方が望ましい。さらに、コストを考慮すると、電解めっき層の厚さの上限は、２５μｍが望ましく、より好ましくは１５μｍである。この場合は、総めっき厚の上限は、それぞれ３０μｍ以下、２０μｍ以下になる。

また、無電解めっき層１３ａと電解めっき層１３ｂとを異なる金属で構成し、例えば、無電解ニッケルめっき上に電解銅めっきを形成すれば、高いシールド性を得ることができ、全体のめっき厚みを薄くすることもできる。さらに、銅電解めっき上に、ニッケルめっき（電解めっきまたは無電解めっき）を施すことで、耐食性にも優れたシールド管を得ることができる。

次に、各種条件の被検体を用い、シールド性およびシールド層（めっき層）の密着性を評価した。それぞれの被検体は、ＰＢＴにより波付管（肉厚０．３ｍｍ、外径２０ｍｍΦ）を形成した後、硫酸でプリエッチングした後、水酸化ナトリウムにてエッチング処理を行い、触媒担持、無電解めっき、電解めっきの工程の各工程を経て、シールド層を形成した。なお、それぞれ被検体には、平均粒径３．０μｍの無機粉体をあらかじめ所定量配合した。表１中の無機粉体の配合量はＰＢＴ１００質量部当たりの配合質量部である。

シールド性の評価は、吸収クランプ法で測定した。シールド性の評価は、吸収クランプ法により１０００ＭＨｚ以下の周波数帯でのシールド性能を測定して評価した。密着性は、密着強度と曲げ密着性について評価した。密着強度は、前述の材料にめっきを施した板状試験片を作成し、ＪＩＳＣ６４８１で規定される方法で行った。また、曲げ密着性は、１６０℃の恒温槽に２４０ｈｒ放置し、取出し後、常温に冷却して、３００Φのパイプに被検体を１８０°に巻き付け、めっきの剥離がないことを目視で確認した。結果を表１に示す。

表中、シールド性は、６０ｄＢ以下を不合格とし、６０ｄＢを超えるものを合格とした。また、密着強度は１５００ｇｆ／ｍｍ以上を合格として「○」で示し、１５００ｇｆ／ｍｍ未満のものを不合格として「×」で示した。曲げ密着性は、１６０℃の恒温槽に２４０ｈｒ放置し、取出し後、常温に冷却して、３００Φのパイプに被検体を１８０°に巻き付けた結果、剥がれが生じなかったものを「○」とし、剥がれが生じたものを「×」とした。

実施例１〜１５は、いずれもシールド性および密着性共に優れ、高いシールド性と密着性を両立することが分かる。なお、実施例１３は、銅電解めっき２５μｍ上に、さらにニッケル電解めっきを２μｍ施したものである。一方、比較例１は総めっき層厚が２μｍと薄いため、シールド性がわずかに合格に満たなかった。比較例２は電解めっき層厚が厚すぎるため、曲げ時にめっきに剥離が見られた。比較例３は無電解めっき層厚が薄すぎるため、電解めっきにムラが生じ、曲げ時にめっきに剥離が見られた。比較例４は、炭酸カルシウムの配合量が少なすぎるため、めっきの密着性が劣った。比較例５は、炭酸カルシウムの配合量が多すぎるため、曲げ時にめっきに剥離が見られた。比較例６は、炭酸カルシウムの粒径が大きすぎるため、曲げ時にめっきに剥離が見られた。比較例７は、炭酸カルシウムの粒径が小さすぎるため、めっきの密着性が劣った。比較例８は、波付管の成型時に水酸化マグネシウムが分解し、ＰＢＴの加水分解によってシールド管の成形が不能であった。比較例９は、波付管の材質にポリプロピレンを用いた。曲げ密着性評価中にパイプが変形し、保護管としての機能を失っていた。また、めっきの剥離も見られた。比較例１０は、波付管の材質にナイロン６を用いた。曲げ密着性評価にて、管を曲げた際、管本体に亀裂が入り、保護管としての機能を失っていた。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………シールドケーブル
３………シールド管
７………端子
９………電線
１１………波付管
１３………シールド層
１３ａ………無電解めっき層
１３ｂ………電解めっき層

Claims

ポリブチルテレフタレート樹脂１００重量部に対して、粒径が０．０５μｍ〜２０μｍの炭酸カルシウムが１０〜２０重量部配合される可撓性波付管の少なくとも外表面に、ニッケルめっきあるいは銅めっきからなる無電解めっき層と、前記無電解めっき層の表面上に、少なくとも銅めっき層を含む電解めっき層が順に設けられ、前記無電解めっき層が０．５μｍ以上５μｍ以下であり、前記電解めっき層が５μｍ以上４０μｍ以下であり、前記無電解めっき層と前記電解めっき層の合計の総めっき厚が、５．５μｍ以上４５μｍ以下のシールド管であり、さらに吸収クランプ法における周波数帯域が０．１〜１００ＭＨｚにおけるシールド性能が６０ｄＢ以上であり、板状試験片を用いてＪＩＳＣ６４８１に基づいて評価した密着強度が１５００〜１８００ｇｆ／ｍｍの範囲にあり、且つ曲げ密着性として、１６０℃の恒温槽に２４０ｈｒ放置した後取り出して、常温に冷却して、３００Φのパイプに被検体を１８０°に巻きつける試験を行った結果めっきの剥離がないことを特徴とするシールド管。
ポリブチルテレフタレート樹脂１００重量部に対して、粒径が０．０５μｍ〜２０μｍの炭酸カルシウムが１０〜２０重量部配合される可撓性波付管の少なくとも外表面に、ニッケルめっきあるいは銅めっきからなる無電解めっき層と前記無電解めっき層の表面上に、少なくとも銅めっき層を含む電解めっき層が順に設けられ、前記無電解めっき層が０．５μｍ以上５μｍ以下であり、前記電解めっき層が５μｍ以上４０μｍ以下であり、前記無電解めっき層と前記電解めっき層の合計の総めっき厚が、５．５μｍ以上４５μｍ以下のシールド管であり、さらに吸収クランプ法における周波数帯域が０．１〜１００ＭＨｚにおけるシールド性能が６０ｄＢ以上であり、板状試験片を用いてＪＩＳＣ６４８１に基づいて評価した密着強度が１５００〜１８００ｇｆ／ｍｍの範囲にあり、且つ曲げ密着性として、１６０℃の恒温槽に２４０ｈｒ放置した後取り出して、常温に冷却して、３００Φのパイプに被検体を１８０°に巻きつける試験を行った結果めっきの剥離がないシールド管の内部に電線が挿通され、前記シールド管の両端には前記電線と接続される端子部が設けられることを特徴とするシールドケーブル。