JPH0394013A - 金属極細線 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば、ゴム．プラスチソク等の補強祠料と
して採用される金属極細線に関し、特に線径１００　μ
ｍ以下、引張強度３００　ｋｇ／　Ｉ−”以上の高強度
鋼線を使用する際の、該鋼線自体の活性度の抑制．自己
潤滑性及び耐蝕性の改善を図りながら、樹脂との密着性
．接着性を向上できるようにした構造に関する。

〔従来の技術〕

例えば、繊維強化樹脂（ＦＲＩ）），繊維強化金属（Ｆ
ＲＭ），空気入りタイヤ等の補強部材、あるいは電気通
信ケーブル，光ファイバケーブル等の補強用芯材として
金属極細線が採用されている。

このような金属極細線は、一般的に単線，又は撚り線化
，Ｖ６布化，あるいぱ金網化したものを樹脂内に埋設し
て使用されている。

ところで、補強材として使用される金属極細線としては
、その用途上、引張強度を可能な限り高くする必要があ
るとともに、撚り線化．織布化等の加工を容易化するた
めに可能な限り細くすることが要請されている。このよ
うな要請に応えるため、従来、線径が１００μｍ以下で
、かつ引張強度が３００　ｋｇ／　＊ｍ２以上の金属極
細線、例えばピアノ線２ステンレス線等が採用されてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上述した線径１００μｍ以下、引張強度３０
０　ｋｇ／　ａｍ２以上の金属極細線を採用する場合、
以下の問題点を解決しなければならないことが判明した
。

．鋼線を１００　μｍ以下に極細化すると、ボリューム
に対する表面積の比が極めて大きくなることから、該極
細線の表面の活性度が異常に高くなり、その結果極細化
する際のダイスとの摩擦，あるいは織布加工，撚り線加
工する際の極細線同士の摩擦による発熱により、極端な
場合は焼失したり断線したりするおそれがある。従って
、金属極細線自体の活性度を抑制する必要がある。

ｉｉ．また、極細化する際の伸線加工を容易化するため
、及び各極細線を撚り合わせて撚り線化したり、編み合
わせたりして織布や金網を或形ずる際の戒形性を確保す
るために、金属極細線の自己潤滑性を向上させる必要が
ある。

ｉｉｉ　．さらに、上記金属極細線は鋼であるから錆び
が発生し易く、しかも極細であるから錆びが発生すると
特性が致命的に低下する。従って、錆びの発生を防止す
るための耐蝕性を付与する必要がある。

ｉｖ．さらにまた、上記金属極細線を樹脂内に埋設する
場合の、両者の密着性．接着性を向上させる必要がある
。これは、両者の密着性，接着性が不十分であると、外
力による引張りやねしりが加わった場合、上記極細線が
樹脂から抜けて該極細線の特性を有効に作用さ・仕るこ
とができないからである。

本発明の目的は、線径１００μｍ以下、引張強度３００
　ｋｇ／　１）１）２以上の金属極細線をＦＲＰ．ＦＲ
Ｍ，タイヤ、あるいは通信ケーブル等の補強材として採
用する場合の上述した各問題点を解決できる金属極細線
を提供することにある。

ｃ問題点を解決するための手段〕 そこで本発明は、線径１００μｍ以下、引張強度３００
　ｋｇ／　ｍｓ２以上の金属極細線であって、該極細線
の外表面に１４ｉめっき被覆層が形成され、該被覆層が
塑性加工による加工歪を有していることを特徴としてい
る。

ここで、上記金属極細線にＮｉめっき被ＮＮを形成した
理山を説Ｉ９１ずる。

上記Ｎｉを選定したのは、素線の活性度の抑制自己潤滑
性及び耐蝕性の付与，樹脂との密着性接着性の改善を図
るうえにおいて最適であるからである。

上述のように、鋼線を極細化するとボリューム，表面積
比が極めて大きくなってその活性度が異常上昇する。こ
れに対して本件発明者等の研究により、Ｎｉが活性度の
極めて低い金属であることから、これを素線表面に被覆
することにより、極細線自体の活性度を抑制できること
が判明した。

また、Ｎｉを被覆することにより、耐蝕性等通常の特性
付与だけでなく、伸線加工，＋＠布加工等時の戒形性を
向上できる自己潤滑性が得られ、さらにＮｉは樹脂との
なじみが非常に良く、樹脂との密着性．接着性を向上で
きることが判明した。

第１表は、金属極細線に各種の金属（Ｎｉ，Ｃｕ　　Ｚ
ｎ　　Ｃｕ−Ｚｎｌ　Ａ７！ｌ　Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ）を
表面被覆した場合の各特性（ダイス寿命改善．防錆．耐
酸化性．接着性．表面処理性，耐蝕性，自己潤滑性．装
飾性，及び導電性）を比較した結果を示す。同表からも
明らかなように、Ｎｉは、自己潤滑性が高いことからダ
イス寿命を改善でき、防ｔｌ＃，ｆＩＩ化防止算耐蝕性
が高く、また樹脂との接着性に優れ、さらに表面処理性
も高い。このように総合的にも、また上記各特性から見
てもＮＩが一番優れていることがわかる。

なお、上記ｐＪ＋の被覆方法は、電気めっき．溶融めっ
き．等の湿式めっき法，　ＰＣＤ，ＣＶＤ，スパンタリ
ング等の乾式めっき法等の一般に用いられている手段が
採用できる。勿論、ここで言うＮｉめっきには、純粋な
Ｎｉだけではなく、上述の必要特性を阻害しない範囲内
での第１表に例示した金属あるいは他の金属と合金化し
たものも含まれる。

また、上記金属極細線に対するＮｉの被覆量については
、極細線１ｋｇ当たり１ｇ未満では防錆効果等の被覆効
果を発揮させるのが難しく、また１００ｇを越えても被
覆効果の向上は望めず、逆に皮膜が厚すぎて加工時のパ
ウダリング等の副次的なデメリソトが生しるため好まし
くない。従って、極細線１　ｋｇ当たり１〜１００ｇの
範囲内が適当である。

ところで、本件発明者らが上記Ｎｉめっき被覆層につい
てさらに検討したところ、このＮｉを単にめっきしただ
けの状態では、樹脂，又は金属との十分満足できる密着
性，接着性が得られない場合があることが判明した。こ
の理由として以下の点が考えられる。即ち、めっき処理
しただけのＮｉめっき被覆層は、無数のピンホールを有
するボーラス状になっており、そのためめっき処理工程
時に発生ずる水素がＮＩ被覆層内に吸蔵され、あるいは
Ｌ記ポーラス内に空気が残留することとなる。そしてこ
の吸蔵された水素．残留空気が樹脂コーティングする際
の熱で放出され、あるいは膨張して樹脂層とＮｉ被覆層
との境界に溜まり、その結果両者の密着性．接着性に悪
影響を与えているものと考えられる。また、上記水素が
吸蔵された状態の金属極細線を、例えば光ファイバケー
ブルの補強用芯材として使用した場合は、この水素によ
って光ファイバを構戒するガラス戒分がアタソクされ、
これにより光ファイバの光透過性が悪化するという懸念
がある。

一方、Ｎｉめっき被覆層に加工歪を付与すると、該被覆
層内のピンホールが潰されて無くなる点、及び例えば伸
線時の加工熱によって吸蔵されていた水素や残留空気が
放出される点から、水素等をほとんど含まないＮｉめっ
き被覆層が得られることとなる。その結果、上述した水
素等による悪影響を回避できるものと考えられる。

ここで、上記Ｎｉめっき被覆層に加工歪を形或するには
、例えば金属極細線の製造過程において、素線を冷間伸
線加工する前に、予めｐＪｉめっき処理を施し、これを
伸線加工，即ち塑性加工することにより実現できる。

なお、本発明の金属極細線は、引張強度が３００ｋｇ／
重璽２以」二で、かつ軽量化等に貢献できる線径１００
μｍ以下であることが必要であり、このような鋼線とし
て例えはピアノ線．ステンレス線．あるいは低炭素二相
組織鋼線が好適である。

〔作用〕

本発明に係る金属極細線によれば、該極細線の表面にＮ
ｉめっき被覆層を形成したので、極細化する際の活性度
の異常」二昇を抑制でき、発熱による焼失等を回避でき
、またＮｉめっきによって自己潤滑性が得られ、伸線加
工．又は撚り′合わせ織り合わせ加工する際の戒形性を
向上でき、さらに極細化に見合った耐蝕性が得られ、錆
びの発生を防止できる。

また、上記Ｎｉめっき被覆層に加工歪を付与したので、
該被覆層と樹脂との間に水素，残留空気が溜まることが
なく、樹脂との密着性，接着性を大幅に向上できる。従
って、この加工歪を有する金属極細線を、例えば光ファ
イバケーブルの補強用芯材として採用した場合は、樹脂
との密着性を向上しながら、水素アタノクによる光透過
性への悪影響を回避できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例による金属極細線
を説明するための図であり、本実施例は光ファイバケー
ブルの補強用芯材として使用した場合を例にとって説明
する。

図において、１は光通信機器における固定機器と移動機
器とを接続する光ファイバケーブルであり、これは樹脂
体２の外周部に光ファイバ３を配設するとともに、上記
樹脂体２の軸心に補強用芯材として金属極細線４を埋設
して構或されている。

上記樹脂体２の外周部には、９０度ごとに、かつ該樹脂
体２の軸方向にスバイラル状に伸びる溝部２ａが形成さ
れており、この各溝部２ａ内に上記光ファイバ３が収容
されている。なお、この光ファイバ３は単数又は複数本
の素線から構威されている。また、上記樹脂体２の外表
面には絶縁テープを巻回してなる押え巻き層５が形成さ
れており、さらに該押え巻き層５の外表面には樹脂から
なる保護外皮６が被覆形成されている。

上記金属極細線４は低炭素二相組織鋼線からなり、これ
は重景％でＣ　：　０．０１〜０．５０％、Ｓｉ：３．
０％以下、Ｍｎ：５．Ｏ％以下、残部Ｆｅ及び不可避的
不純物からなる線径３．０〜６，Ｏ賞冨の線材を一次熱
処理及び一次冷間伸線、二次熱処理及び二次冷間伸綿に
より線径１０〜１００μｍに強加工して製造されたもの
である。この金属極細線４は上記強加工により生した加
工セルが一方向に繊維状に配列された繊維状微細金属組
織を形成しており、かつ上記加工セルの大きさ，繊維間
隔がそれぞれ５〜１００人，５０〜１０００人であり、
さらに引張強力が３００〜６００　ｋｇｆ／ｎ”である
。

上記低炭素二相組織鋼線は本件発明者らが補強用芯材自
体について、これの線径を細くしても耐屈曲性，′＠性
及び引張強度を大幅に向上できる金属組織について鋭意
研究を続け、以下の点を見出して完威したものである。

即ち、Ｆｅ−Ｃ−ＳｉＭｎ系鉄基合金で、かつ針状マル
テンサイト，ペイナイト又はこれらの混合組織からなる
低温変態生成相がフェライ１・相中に均一に分散されて
なる複合金属組織を有する鋼線材が強加工性に優れてお
り、このような金属組織を有する線材を用いれば冷間伸
線にまり線径１００μｍ以下の極細線を容易確実に得る
ことができる。そしてこのような！ｌｌｗＡ材を冷間伸
線により加工歪み４以上に強加工すれば、上記フエライ
ト相と低温変態生威相とが複合してなる複合組織（二相
組織）が一方向に延びる均一な糊維状微ｍ金属組織が形
成され、このような金属組織を有する極細線は引張強度
が３００〜６００　ｋｇｆ／ｍｍ”と飛躍的に向上し、
しかも曲げ剪断，ねじり変形に強く靭性においても優れ
ていることを見出した。

このような繊維状微細金属線は、従来知られていない全
く新規な組織である。本件発明者らは、上記金属組織が
引張強度，靭性を向上させる主因になっているとの観点
から、その強化メカニズムについてさらに研究を重ねた
結果、上述の如き超高強度を有する金属組織では、−ヒ
記繊維の間隔が５０〜１０００人であり、かつ該繊維状
をなす上記複合組織が５〜１００人の超微細セルから構
成されていることを見出した。

ここで、上記低炭素二相組織鋼線の製造方法について説
明する。

まず重量％でｃ　：　ｏ．ｏｔ〜０．５％、Ｓｉ：３．
Ｏ％以下、Ｍｎ：５．Ｏ％以下、残部Ｆｅ及び不可避的
不純物よりなる線径３，５■以下の線材を７００〜１）
００℃の範囲の温度に加熱した後、冷却して（この加熱
，冷却は複数回にわたって行ってもよい）、１２ 一部残留オーステナイトを含有してもよいマルテンサイ
ト，ペイナイト又はこれらの混合組織からなる低温変態
生威相がフエライト相中に体積率で１５〜７５％の範囲
にて均一に分散されてなる複合組織を有する線材を製造
する。なお、かかる製造方法は、特開昭６２−２０８２
４号公報に記載されている。

次に、このようにして得られた複合組織線材を冷間伸線
加工により、加工歪み４以上、好ましくは５以上に強加
工し、上記フエライト相と低温変態生威相とを複合化し
、金属組織として一方向に連続して延びる微細な繊維状
組織を形成させる。

このように加工度を高めることにより、上記繊維状組織
はさらに微細化し、繊維間隔は狭くなり、ついには上述
のとおり加工にて生じたセルの大きさ，繊維間隔がそれ
ぞれ５〜１００人，５０〜１０００人であるｍ維状微細
金属組織となる。なお、加工歪みが４以上よりも小さい
伸線加工によって得られた細線では、繊維状ａ織の発達
の途中にあってその組織が不完全であり、従って強度も
低い．そして、上記金属極細線４の外表面にはＮｉめっ
き被覆層７が形成されており、この被覆層７は上記線材
を冷間伸線加工する際の塑性加工による加工歪を有して
いる。即ち、上記Ｎｉめっき被覆層７は、伸線加工の前
工程において線林にめっき処理を施して４μｍ程度の被
覆層を形成し、これを一次．二次冷間伸線することによ
り、１μｍ程度の厚さに引き延ばしてなるものである。

これにより、めっき処理時に生していたピンホールが上
記伸線時に潰されて、欠陥のない良好な被覆層となって
いる。

このように本実施例の金属極細線４によれば、これにＮ
ｉめっき被覆層７を形成し、さらに伸線時の塑性加工に
より加工歪を有しているので、つまりピンホール等の欠
陥のない層構造となっており、ほとんど水素，残留空気
を含んでないから、光ファイバ３への悪影響を回避でき
るとともに、樹脂体２との密着性．接着性を大幅に向上
できる。

また、上記Ｎｉめっき被覆Ｊｉ７を形成したことによっ
て、極細線４自体の活性度を抑制でき、摩擦等により発
熱しても焼失，断線を防止できるとともに、自己潤滑性
の付与及び耐蝕性を向上できる。

さらに、本実施例では、金属極細線４に低炭素二相組織
鋼線を採用したので、線径１０〜１００μｍで引張強度
３００〜６００　ｋｒｒ７　ｍ璽２と極めて高強度を有
しており、しかも耐屈曲性及び靭性の大幅な向上が可能
であるから、光ファイバケーブル１全体を大幅に小径化
できる。その結果、取り扱い時の曲げ，ねしりや引っ張
りに対する靭性，強度を十分確保できる。

なお、本実施例の光ファイバケーブル１を略９０度に繰
り返し折り曲げる屈曲試験を行ったところ、２０回以上
屈曲させても劣化は認められなかった。

なお、一般にこの種の光ファイバケーブルは１０回以」
二の屈曲に耐えれば良いとされている。

ここで、本実施例のＮｉめっき被覆層に加工歪を付与し
たことによる水素吸蔵量の低減効果を確認するために行
った試験結果について説明する。

この試験は、第２表に示すように、線径４００μｍの素
ＶＡ（隘１）及び１８０μｍの素線（隘２）にそれぞれ
電解めっき法によりＮｉめっき被覆層を形成し、この各
素線（　ｌｋＬ２）のＮ＋被覆層の水素濃度を検出した
。次に、」二記各素線（　Ｎｎ１．２）に伸線加工を施
してＮｉ被覆層に加工歪を付与しながら、それぞれ線径
９８μｍ（Ｎａ３）及び２６μｍ（陶４）の金属極細線
とし、この加工歪を有するＮ＋被覆層の水素濃度を検出
した。なお、この水素濃度の検出にはＪＩＳに基づく不
活性ガス溶解法を採用した。

同表からも明らかなように、Ｎｉめっき処理を施しただ
けの状態では水素が７ＰＰＭ（ｍｌ）．　　９ＰＰＭ（
Ｍ２）検出されたのに対して、これを上述の程度に塑性
加工した場合は両者（　ｌｔ３．４）ともＩ　ＰＰＭ以
下まで低減できた。

次に、本実施例の金属極細線にＮｉめっき被覆層を形成
したことによる樹脂との接着力向」二効果を確認するた
めの実験について説明する。

この実験は、第３図に示すように、本実施例の金属極細
線ａの一部分を、エボキシ系樹脂をヘースとしてこれに
炭素繊維．ガラス繊維を混合してなる複合試料片ｂに埋
め込み、この複合試料片ｂ１５ を固定した状態で上記極細線ａの上部をこれが抜けるか
、又は断線するまで引張って、両者の密着性．接着性を
調べた。なお、上記複合試料片ｂの坪め込み長さ■４は
、極細＆’ｉｌａの線径ｄ　（璽−）×５０となるよう
にした。

そして、第３表に示すように、ます線径５０μｍの金属
極細線を４本採用し、この各極細線にＮ＋めっきを形成
しない場合（１＆ｌ１）、Ｎｉめっき被ｙｉ層を形成し
た後伸線加工により加工歪を付与した場合（Ｉｔ２）、
さらにこれの表面に樹脂コーティングした場合（１４３
）、Ｎｉめっきを被覆しただけの場合（肖４）について
引抜試験を行った。

また、線径１００μｍの極細線も採用し、これもＮｉめ
っきを被覆しただけの場合（ｌｋ５）、さらにこれに伸
線加工により加工歪を付与した場合（階６）についても
同様の引抜試験を行った。表中、×印は金属極細線ａが
複合試料片ｂから抜けた場合を示し、○印は該極細線ａ
が断線した場合を示す。

表からも明らかなように、線径５０μｍでＮｉめっきを
被覆しない場合（隘１）は抜けており、両者の接着力は
極細線ａの破断力未満であった。これに対して、Ｎｉめ
っきを被覆し（Ｉｈ４）、さらにこれに加工歪を付与し
（ｌｂ．２）、さらにまたこれに樹脂コーティングした
（階３）場合は、いずれも抜ける前に断線しており、両
者の接着力は金属極細線の破断力以上であることがわか
る。

一方、線径１００μｍでＮｉめっき被覆層を形成しただ
けの場合（Ｍ５〉ば、断線ずる前に抜けている。これは
線径が大きい分引張力も高いことから、接着力がこの高
い引張力には及ばなかったものと考えられる。しかしこ
れに加工歪を付与した場合（隘６）は断線しており、こ
れにより加工歪により接着力が向上することが理解でき
るとともに、比較的太い線径の場合は金属極細線自体の
引張力が大きくなっているから、加工歪を付与すること
によりこの大きな引張力に対応できる接着力が得られ、
その効果はより大きいことがわかる。

なお、上記実施例では金属極細線を１本だけ埋設した場
合を例にとって説明したが、本発明は、該極細線を複数
本埋設してもよく、また複数の極細線を撚り線化して金
属極細線を形成し、これを樹脂体内に埋設してもよく、
このようにした場合も上記実施例と同様の効果が得られ
る。

また、上記実施例では、金属極細線に低炭素一層組織鋼
線を採用したが、本発明は他にピアノ線ステンレス線を
採用してもよく、この場合も加工歪を有するＮｉめっき
被覆層を形成することにより上記実施例と略同様の効果
が得られる。

さらに、上記実施例では、金属極細線を光ファイバケー
ブルの補強用芯材に適用した場合を例にとって説明した
が、本発明の極細線は勿論これに限られるものではなく
、例えばＦＲＰ．ＦＲＭタイヤ等の補強部材として採用
でき、その用途は広い。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る金属極細線によれば、該極細
線の表面に加工歪を有するＮｉめっき被覆層を形成した
ので、線径１００μｍ以下、引張強度３００　ｋｇ／　
＊＊”以上の極細線を使用する際の活性度を抑制でき、
加工或形時の自己潤滑性，耐蝕性を向上できる効果があ
るとともに、樹脂との密着性を大幅に向上できる効果が
ある。

１９ 第 ２ 表

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−実施例による光ファイバケーブルの
金属極細線を説明するための斜視図、第２図はその断面
図、第３図は本実施例の実験方法を示す図である。 図において、４は金属極細線、７はＮ１めっき被覆層で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）線径１００μｍ以下、引張強度３００ｋｇ／ｍｍ
   ＾２以上の金属極細線であって、該極細線の外表面にＮ
   ｉめっき被覆層が形成され、かつ該被覆層が塑性加工に
   よる加工歪を有していることを特徴とする金属極細線。