JPH09320352A

JPH09320352A - 電線及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09320352A
Application number: JP8130197A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Nakahigashi; 孝浩中東; Akira Doi; 陽土居
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1996-05-24
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 1997-12-12
Also published as: KR100436783B1; DE19721677B4; US6023025A; DE19721677A1; KR970076902A; TW326538B

Abstract

(57)【要約】【課題】他の物品との摩擦により摩耗し難いととも
に、表面の潤滑性が優れる電線及びその製造方法を提供
する。【解決手段】ゴム及び樹脂から選ばれた少なくとも１
種の材料からなり、電線本体Ｌを覆っている絶縁性カバ
ーＣの外表面に耐磨耗性及び潤滑性がある炭素膜Ｆが形
成されている電線及びその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送配電に用いる電
線や制御用電線等の電線、さらに言えば電線本体が絶縁
性カバーで被覆された電線及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】送配電等に用いる電線は、該電線と接触
する物品との電気的絶縁を保つため、通常、ゴムや樹脂
等の電気絶縁性材料からなるカバーを電線本体に被覆し
てある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ゴムや
樹脂等の材料からなる電気絶縁性カバーを被覆した電線
は、機器内のフレームや保護管等との間の摩擦により該
カバー表面が摩耗し易く、また、該カバー表面の潤滑性
が劣るため、配線作業時等に、該カバーを被覆した電線
をこれらの物品に接触させつつ移動させることが困難で
ある。

【０００４】そこで本発明は、他の物品との摩擦により
摩耗し難いとともに、表面の潤滑性が優れる電線及びそ
の製造方法を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、電線本体を覆う絶縁性カバーの外表面に耐
摩耗性、潤滑性のある炭素膜が形成されていることを特
徴とする電線を提供する。また本発明は、電線本体を覆
う絶縁性カバーの外表面に耐摩耗性、潤滑性のある炭素
膜を形成する工程を含むことを特徴とする電線の製造方
法を提供する。

【０００６】本発明に係る電線は、電線本体を覆ってい
る絶縁性カバーの外表面に耐摩耗性及び潤滑性を有する
炭素膜が形成されているため、他物品との摩擦により摩
耗し難く、また配線作業時等にこれらの物品とスムーズ
に摺動し、作業がし易い。本発明における電線の絶縁性
カバーの材質は、送配電に用いる電線や制御用電線の絶
縁性カバーに通常採用されている材質と同様のものでよ
く、ゴム、樹脂等の１又は２以上を用いることができ
る。

【０００７】ゴムとしては、天然ゴム、ブチルゴム、エ
チレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、塩素化ポリ
エチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリルゴ
ム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ
素ゴム等を例示できる。樹脂としては、熱硬化性樹脂で
は、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、尿素樹脂、メ
ラミン・ホルムアルデヒド樹脂、エポキシ樹脂、フラン
樹脂、キシレン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコ
ン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等を例示できる。

【０００８】また、熱可塑性樹脂では、ビニル系樹脂
（ポリ塩化ビニル、ポリ２塩化ビニル、ポリビニルブチ
ラート、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリ
ビニルホルマール等）、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポ
リエーテル、ポリエステル系樹脂（ポリスチレン、スチ
レン・アクリロニトリル共重合体等）、ＡＢＳ、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、アクリル系
樹脂（ポリメチルメタクリレート、変性アクリル等）、
ポリアミド系樹脂（ナイロン６、６６、６１０、１１
等）、セルロース系樹脂（エチルセルロース、酢酸セル
ロース、プロピルセルロース、酢酸・酪酸セルロース、
硝酸セルロース等）、ポリカーボネート、フェノキシ系
樹脂、フッ素系樹脂（３フッ化塩化エチレン、４フッ化
エチレン、４フッ化エチレン・６フッ化プロピレン、フ
ッ化ビニリデン等）、ポリウレタン等を例示できる。

【０００９】本発明における電線の絶縁性カバーは、一
層構造のものだけでなく、例えばアルミニウム、銅等か
らなるより線による電線本体を直接被覆するポリエチレ
ン層とこのポリエチレン層を被覆する塩化ビニル樹脂層
とからなる二層構造のものや、さらに多層構造のもので
もよい。カバーが複数層構造の場合、本発明の電線は、
カバーの最外層の外表面のみならず内側の層の外表面に
も炭素膜が形成されていてもよい。例えば、前記ポリエ
チレン−塩化ビニル樹脂の二層構造の場合、内層のポリ
エチレン層表面にも塩化ビニル樹脂外層との摩擦損傷を
防止する等のために炭素膜を形成してもよい。

【００１０】また、本発明における炭素膜は、代表的に
はＤＬＣ(Diamond Like Carbon) 膜であることが考えら
れる。ＤＬＣ膜は、潤滑性良好であり、また、他物品と
の摩擦により摩耗し難く、且つ、その厚さを調整するこ
とにより該膜で被覆された絶縁性カバー本来の柔軟性を
損なわない程度の適度な硬度を有する炭素膜であり、さ
らに、比較的低温で形成できる等、成膜を容易に行うこ
とができる。

【００１１】また、前記炭素膜の膜厚は、絶縁性カバー
の保護膜として十分機能できるとともに絶縁性カバー本
来の柔軟性を損なわず、さらに該カバー上に密着性良く
形成できる範囲内であればよい。また、本発明方法にお
いて、前記炭素膜形成に先立ち、前処理として、前記絶
縁性カバーをフッ素（Ｆ）含有ガス、水素（Ｈ₂）ガス
及び酸素ガス（Ｏ₂）ガスから選ばれた少なくとも１種
のガスのプラズマに曝すことが考えられる。この場合、
本発明の電線において、前記絶縁性カバーは、このよう
な前処理を施されたものである。

【００１２】前記フッ素含有ガスとしては、フッ素（Ｆ
₂）ガス、３フッ化窒素（ＮＦ₃）ガス、６フッ化硫黄
（ＳＦ₆）ガス、４フッ化炭素（ＣＦ₄）ガス、４フッ
化ケイ素（ＳｉＦ₄）ガス、６フッ化２ケイ素（Ｓｉ₂
Ｆ₆）ガス、３フッ化塩素（ＣｌＦ₃）ガス、フッ化水
素（ＨＦ）ガス等を挙げることができる。前記絶縁性カ
バーを、前記前処理用ガスのプラズマに曝すことによ
り、基体表面が清浄化され、又はさらに基体表面粗度が
向上する。これらは、炭素膜の密着性向上に寄与し、高
密着性炭素膜を得ることができる。

【００１３】フッ素含有ガスプラズマを採用するとき
は、これによってカバー表面がフッ素終端され、水素ガ
スプラズマを採用するときはこれによってカバー表面が
水素終端される。フッ素−炭素結合及び水素−炭素結合
は安定であるため、前記のように終端処理することで膜
中の炭素原子がカバー表面部分のフッ素原子又は水素原
子と安定に結合を形成する。そしてこれらのことから、
その後形成する炭素膜と前記カバーとの密着性を向上さ
せることができる。また、酸素ガスプラズマを採用する
ときは、カバー表面に付着した有機物等の汚れを特に効
率良く除去でき、これらのことからその後形成する炭素
膜と前記カバーとの密着性を向上させることができる。

【００１４】本発明において、炭素膜形成に先立って行
うプラズマによる被成膜絶縁性カバーの前処理は、同種
類のプラズマを用いて或いは異なる種類のプラズマを用
いて複数回行っても構わない。例えば、該カバーを酸素
ガスプラズマに曝した後、フッ素含有ガスプラズマ又は
水素ガスプラズマに曝し、さらにその上に炭素膜を形成
するときには、カバー表面がクリーニングされた後、該
面がフッ素終端又は水素終端されて、その後形成する炭
素膜と該カバー表面との密着性は非常に良好なものとな
る。

【００１５】また、本発明における炭素膜形成方法とし
ては、ゴム、樹脂等の比較的耐熱性に劣る材料からなる
絶縁性カバーに熱的損傷を与えない温度範囲で膜形成で
きる方法として、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング
法、イオンプレーティング法等を挙げることができる
が、特にプラズマＣＶＤ法を用いる場合は、被成膜カバ
ーのプラズマによる前処理と炭素膜形成とを同一の装置
で行うことができる。

【００１６】プラズマＣＶＤ法により炭素膜を形成する
場合のプラズマ原料ガスとしては、炭素膜形成に一般に
用いられるメタン（ＣＨ₄）、エタン（Ｃ₂Ｈ₆）、プ
ロパン（Ｃ₃Ｈ₈）、ブタン（Ｃ₄Ｈ₁₀）、アセチレン
（Ｃ₂Ｈ₂）、ベンゼン（Ｃ ₆Ｈ₆）等の炭化水素化合
物ガス、及び必要に応じて、これらの炭化水素化合物ガ
スにキャリアガスとして水素ガス、不活性ガス等を混合
したものを用いることができる。

【００１７】本発明の炭素膜は電線本体を被覆している
絶縁性カバーの外表面に形成されているが、その場合、
必要に応じ全外表面にわたって形成されていても、或い
は全外表面のうちの一部（特に他物品と接触、摺動する
部分）に形成されていてもよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明に係る電線の製造に
用いることができる成膜装置の概略構成を示す図であ
る。また、図３は本発明に係る電線の１例の断面図であ
る。この装置は、排気装置１１が付設された真空チャン
バ１を有し、チャンバ１内には電極２及びこれに対向す
る位置に電極３が設置されている。電極３は接地され、
電極２にはマッチングボックス２２を介して高周波電源
２３が接続されている。また、電極２にはその上に接触
して支持される被成膜電線Ｓを成膜温度に加熱するため
のヒータ２１が付設されている。また、チャンバ１には
ガス供給部４が付設されて、内部にプラズマ原料ガスを
導入できるようになっている。ガス供給部４には、マス
フローコントローラ４１１、４１２・・・及び弁４２
１、４２２・・・を介して接続された１又は２以上のプ
ラズマ原料ガスのガス源４３１、４３２・・・が含まれ
る。

【００１９】また、真空チャンバ１には、ここでは図示
していないが、電極２の両側に被成膜電線Ｓを繰り出す
電線繰り出し部及び電線を巻き取る電線巻き取り部があ
り、被成膜電線Ｓは繰り出し部から送られ、電極２に接
触する状態で巻き取り部に連結され、それに巻き取り可
能となっている。また、繰り出し部及び巻き取り部は電
極２上の電線Ｓをその長さ方向を軸として回転させるこ
とができる。

【００２０】この装置を用いて本発明に係る電線を製造
するにあたっては、予め電線本体を電気絶縁性カバーで
覆った被成膜電線Ｓを真空チャンバ１内の繰り出し部及
び巻き取り部の間に張設して電極２上に配置し、排気装
置１１の運転にてチャンバ１内部を所定の真空度にす
る。次いで、ガス供給部４からチャンバ１内にフッ素含
有ガス、水素ガス及び酸素ガスのうち１種以上のガスを
前処理用ガスとして導入するとともに高周波電源２３か
らマッチングボックス２２を介して電極２に高周波電力
を供給し、これにより前記導入した前処理用ガスをプラ
ズマ化し、該プラズマの下で電線Ｓの絶縁性カバー表面
処理を行う。なお、この表面処理（前処理）は行うこと
が望ましいが、必ずしも要しない。

【００２１】次いで、必要に応じてチャンバ１内を再び
真空引きした後、ガス供給部４からチャンバ１内に成膜
用原料ガスとして炭化水素化合物ガスを導入するととも
に高周波電源２３から電極２に高周波電力を供給し、こ
れにより前記導入した炭化水素化合物ガスをプラズマ化
し、該プラズマの下で電線Ｓの絶縁性カバーの外表面に
炭素膜を形成する。

【００２２】絶縁性カバーの前記表面処理及び成膜を行
う間、電線Ｓの被成膜部分を電極２に接触させて、電線
Ｓの長さ方向を軸としてその回りに回転させつつ一定速
度で長さ方向に移動させ、電線Ｓの絶縁性カバーの外周
面にほぼ均一に表面処理及び成膜が行われるようにす
る。このようにして、図２に示すように、電線本体Ｌの
外周に絶縁性カバーＣが被覆された被成膜電線Ｓの絶縁
性カバーＣの外表面にほぼ均一に炭素膜Ｆが形成された
炭素膜被覆電線が得られる。

【００２３】また、本発明に係る電線を量産する場合
は、図２に示す成膜装置を用いることができる。この装
置は、誘導結合型のプラズマＣＶＤ装置であり、真空容
器１´を有しており、容器１の外周には誘導コイル電極
５が巻回して設けられ、該電極５両端にはマッチングボ
ックス５１及び高周波電源５２が接続されている。ま
た、真空容器１の外側には、被成膜電線Ｓを成膜温度に
加熱するためのヒータ２１´が設けられている。

【００２４】また、真空容器１´には排気装置１１´を
配管接続してあるとともに、成膜用原料ガスのガス供給
部４´を配管接続してある。ガス供給部４´には、マス
フローコントローラ４１１´、４１２´・・・・及び弁
４２１´、４２２´・・・・を介して接続された１又は
２以上の成膜用原料ガスを供給するガス源４３１´、４
３２´・・・・が含まれている。また、ここには示して
いないが、被成膜電線を繰り出し、巻き取る手段も付設
される。

【００２５】この装置を用いて本発明に係る電線用絶縁
性カバーを製造するにあたっては、図１の装置を用いた
電線Ｓの絶縁性カバーの表面処理及び炭素膜形成と同様
にし、但し、原料ガスのプラズマ化を誘導コイル電極５
への高周波電力印加により行う。この場合も、表面処理
（前処理）は行うことが望ましいが、必ずしも要しな
い。

【００２６】次に、図１の装置を用いて、電線本体Ｌを
ポリエチレンからなる絶縁性カバーＣで被覆した被成膜
電線Ｓの該カバーＣ外表面にＤＬＣ膜を形成した本発明
実施の具体例を説明する。実施例１前述した、図１の装置を用いた電線の製造において、前
処理用ガスプラズマによる絶縁性カバーの前処理を行わ
ず、該カバーの外表面に直接ＤＬＣ膜を形成した。

【００２７】被成膜カバー材質ポリエチレンサイズ外径５ｍｍ高周波電極２サイズ４０ｃｍ×４０ｃｍ成膜条件成膜用原料ガスメタン（ＣＨ₄）１００ｓｃｃｍ高周波電力周波数１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ成膜真空度０．１Ｔｏｒｒ成膜速度５００Å／ｍｉｎ電線回転速度１０ｒｐｍ電線移動速度２ｃｍ／ｍｉｎ実施例２前記実施例１において、成膜に先立ち、絶縁性カバーに
次の条件で水素ガスプラズマによる前処理を施した。成
膜条件は前記実施例１と同様とした。

【００２８】前処理条件前処理用ガス水素（Ｈ₂）１００ｓｃｃｍ高周波電力周波数１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ処理真空度０．１Ｔｏｒｒ電線回転速度１０ｒｐｍ電線移動速度２ｃｍ／ｍｉｎ実施例３前記実施例１において、成膜に先立ち、電線本体カバー
に次の条件でフッ素化合物ガスプラズマによる前処理を
施した。成膜条件は前記実施例１と同様とした。

【００２９】前処理条件前処理用ガス６フッ化硫黄（ＳＦ₆）１００ｓｃｃｍ高周波電力周波数１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ処理真空度０．１Ｔｏｒｒ電線回転速度１０ｒｐｍ電線移動速度２ｃｍ／ｍｉｎ実施例４前記実施例１において、成膜に先立ち、電線カバーに次
の条件で酸素ガスプラズマによる第１の前処理を施し、
さらに水素ガスプラズマによる第２の前処理を施した。
成膜条件は前記実施例１と同様とした。

【００３０】第１前処理条件前処理用ガス酸素（Ｏ₂）１００ｓｃｃｍ高周波電力周波数１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ処理真空度０．１Ｔｏｒｒ電線回転速度１０ｒｐｍ電線移動速度２ｃｍ／ｍｉｎ第２前処理条件前処理用ガス水素（Ｈ₂）１００ｓｃｃｍ高周波電力周波数１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ処理真空度０．１Ｔｏｒｒ電線回転速度１０ｒｐｍ電線移動速度２ｃｍ／ｍｉｎ実施例５前記実施例１において、成膜に先立ち、電線カバーＳに
次の条件で酸素ガスプラズマによる第１の前処理を施
し、さらにフッ素化合物ガスプラズマによる第２の前処
理を施した。成膜条件は前記実施例１と同様とした。

【００３１】第１前処理条件前処理用ガス酸素（Ｏ₂）１００ｓｃｃｍ高周波電力周波数１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ処理真空度０．１Ｔｏｒｒ電線回転速度１０ｒｐｍ電線移動速度２ｃｍ／ｍｉｎ第２前処理条件前処理用ガス６フッ化硫黄（ＳＦ₆）１００ｓｃｃｍ高周波電力周波数１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ処理真空度０．１Ｔｏｒｒ電線回転速度１０ｒｐｍ電線移動速度２ｃｍ／ｍｉｎ次に、前記本発明実施例１、２、３、４、５により得ら
れたＤＬＣ膜被覆電線の絶縁性カバー及びＤＬＣ膜を形
成していない未処理の電線の絶縁性カバー（比較例）に
ついて、アルミニウム材との摩擦係数及びダイアモンド
材との摩耗特性をそれぞれ評価し、また、実施例１、
２、３、４、５により得られた各電線の絶縁性カバーに
ついてＤＬＣ膜と該カバーとの密着性を評価した。摩擦
係数は、絶縁性カバー上でアルミニウムからなるピン状
物品を１０ｇの荷重をかけた状態で２０ｍｍ／ｓｅｃの
速度で移動させたときの値を測定し、摩耗特性は、絶縁
性カバー上でダイアモンドからなるピン状物品を２００
ｇの荷重をかけた状態で２０ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動
させ、単位時間あたりに摩耗した厚さを測定することで
評価した。膜密着性は、円柱状部材を接着剤を用いて膜
表面に接合させ、該円柱状部材を膜に対して垂直方向に
引っ張って該膜をカバー本体から剥離させ、剥離に要し
た力を測定する引っ張り法により評価した。

【００３２】結果を次表に示す。摩擦係数摩耗特性（μｍ／ｈ）膜密着強度（kg／mm²) 実施例１ 1.5 ０．９２実施例２１０．７４実施例３１０．７４実施例４１０．５５実施例５１０．５５比較例３２．３ ─ このように、ＤＬＣ膜を被覆した本発明実施例１から５
の各電線の絶縁性カバーでは、ＤＬＣ膜を形成していな
い比較例の電線の絶縁性カバーよりアルミニウム材との
間の摩擦係数が小さく、またダイアモンド材との間の摩
耗特性値も小さかった。

【００３３】また、前記実施例１から５の各ＤＬＣ膜の
カバー本体への密着強度は、ＤＬＣ膜形成に先立ちカバ
ー表面に対しプラズマによる前処理を施した実施例２か
ら５の電線用絶縁性カバーの方が、前処理を施さない実
施例１の電線用絶縁性カバーよりも大きかった。以上の
ことから、絶縁性カバーの外表面に炭素膜（特にＤＬＣ
膜）を形成した本発明の電線は、潤滑性、耐摩耗性に優
れることが分かる。また、前処理を施した後形成した炭
素膜は密着性が優れることが分かる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によると、他の物品
との摩擦により摩耗し難いとともに、表面の潤滑性が優
れる電線を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電線の製造に用いることができる
成膜装置の１例の概略構成を示す図である。

【図２】本発明に係る電線の製造に用いることができる
成膜装置の他の例の概略構成を示す図である。

【図３】本発明に係る電線の１例の断面図である。

【符号の説明】

１、１´ 真空チャンバ１１、１１´ 排気装置２高周波電極２１、２１´ ヒータ２２、５１マッチングボックス２３、５２高周波電源３接地電極４、４´ プラズマ原料ガス供給部５誘導コイル電極Ｓ被成膜電線Ｌ電線本体Ｃ絶縁性カバーＦ炭素膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電線本体を覆う絶縁性カバーの外表面に
耐摩耗性、潤滑性のある炭素膜が形成されていることを
特徴とする電線。
【請求項２】前記絶縁性カバーが、フッ素（Ｆ）含有
ガス、水素（Ｈ₂）ガス及び酸素（Ｏ₂）ガスから選ば
れた少なくとも１種のガスのプラズマに曝されたもので
ある請求項１記載の電線。
【請求項３】前記炭素膜が、プラズマＣＶＤ法により
形成されたものである請求項１又は２記載の電線。
【請求項４】前記炭素膜がＤＬＣ膜である請求項１、
２又は３記載の電線。
【請求項５】前記絶縁性カバーがゴム及び樹脂から選
ばれた少なくとも１種の材料からなるものである請求項
１、２、３又は４記載の電線。
【請求項６】電線本体を覆う絶縁性カバーの外表面に
耐摩耗性、潤滑性のある炭素膜を形成する工程を含むこ
とを特徴とする電線の製造方法。
【請求項７】前記炭素膜形成に先立ち、前処理とし
て、前記絶縁性カバー表面をフッ素（Ｆ）含有ガス、水
素（Ｈ₂）ガス及び酸素（Ｏ₂）ガスから選ばれた少な
くとも１種のガスのプラズマに曝す請求項６記載の電線
の製造方法。
【請求項８】前記炭素膜をプラズマＣＶＤ法により形
成する請求項６又は７記載の電線の製造方法。
【請求項９】前記炭素膜をＤＬＣ膜とする請求項６、
７又は８記載の電線の製造方法。
【請求項１０】前記絶縁性カバーがゴム及び樹脂から
選ばれた少なくとも１種の材料からなるものである請求
項６、７、８又は９記載の電線の製造方法。