JP5354966B2 - Telescopic wire - Google Patents
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Description
本発明は、伸縮性を有する伸縮電線に関し、特にロボットやウエアラブル電子機器に好適な、伸長回復性と摩擦耐久性に優れた伸縮電線に関する。 The present invention relates to a stretchable electric wire having stretchability, and more particularly to a stretchable wire excellent in stretch recovery and friction durability, which is suitable for robots and wearable electronic devices.
近年、ロボットの発展が著しく、多彩な動きをするロボットが登場しつつある。また、人体や衣服に装着可能なウエアラブル電子機器も、様々な機器が開発されている。これらのロボットやウエアラブル電子機器には、動力用や信号伝送用の電線が多数使用されている。しかしながら、一般的に電線は、銅線を芯にし、その外周が絶縁体で被覆された構造になっており、伸縮性がほとんど無い。このため、ロボットや人体の動きを妨げないように電線に大きな余裕を持たせて配線する必要があり、このことが装置設計上及び実用上の障害となることが多い。
特に、最先端のヒューマノイド型ロボットや、人体に装着して筋力を補助するパワーアシスト装置においては、多自由度関節を経由して末端のモーターを動かすための電線や、末端に装備された各種センサーからの信号を伝送するための電線を多数配線しており、多自由度関節における配線の自由度を高めるために、電線に伸縮性を持たせたいというニーズがある。
In recent years, the development of robots has been remarkable, and robots with various movements are appearing. In addition, various types of wearable electronic devices that can be worn on the human body and clothes have been developed. Many electric wires for power and signal transmission are used in these robots and wearable electronic devices. However, in general, an electric wire has a structure in which a copper wire is a core and an outer periphery thereof is covered with an insulator, and has almost no elasticity. For this reason, it is necessary to wire the electric wires with a large margin so as not to hinder the movement of the robot or the human body, and this often becomes an obstacle in device design and practical use.
Especially in the state-of-the-art humanoid robots and power assist devices that are attached to the human body to assist muscle strength, electric wires for moving the motor at the end via a multi-degree-of-freedom joint, and various sensors equipped at the end There are a number of electric wires for transmitting signals from the cable, and there is a need to give the wires elasticity in order to increase the degree of freedom of the wiring in the multi-degree-of-freedom joint.
伸縮性のある電線の代表例としては、電線をコイル状の形態にすることによって伸縮可能にしたカールコードがあり、固定電話機などに用いられているが、一般的に太くて重く、カールコード同士が絡みやすいという問題があるため、多数の電線を使用するヒューマノイド型ロボットやパワーアシスト装置には適さない。
一方、電線自体に伸縮性を持たせた伸縮電線に関する技術としては、例えば特許文献1には、弾性糸を2倍程度に伸ばした状態で非弾性糸を巻き付けて形成した芯糸の外周に、銅箔をらせん状に巻き付けた伸縮電線が開示され、弾性糸としてポリウレタン系合成繊維、天然ゴム、耐熱シリコーン樹脂からなる糸が記載されている。
A typical example of a stretchable electric wire is a curled cord that can be expanded and contracted by making the electric wire into a coil shape, and is used in fixed telephones, etc., but is generally thick and heavy. This is not suitable for humanoid robots and power assist devices that use many wires.
On the other hand, as a technique related to an expandable electric wire having elasticity in the electric wire itself, for example, in
また、特許文献2には、弾性繊維フィラメント糸を芯にし、1.5〜3.5倍に伸長した弾性繊維フィラメント糸の周りに繊維束を捲回または引き揃えて配置させ、更にその外周に金属線をらせん状に捲回した金属線複合弾性糸が開示され、弾性繊維フィラメント糸の直径は金属線の直径の3倍以上が必要であるとの記載があり、弾性繊維フィラメント糸の種類としてポリウレタン系エラストマー等の各種エラストマー繊維、天然ゴム、合成ゴムが記載されている。
さらに、特許文献3は、伸縮自在な弾性糸からなる芯材の外周に導電線を配設した複数本の芯線を仮撚加工糸で被覆した伸縮電線が開示され、弾性糸は弾性回復性が良く腰の強いものが好ましく、例として天然ゴム、ポリウレタン、シリコーンゴム等の合成ゴムが好適であるとの記載がある。
Further, in
Furthermore,
このように、従来の伸縮電線は、弾性糸を伸長した状態でその外周に非弾性糸を捲回し、更にその外周に金属線を捲回させて製造する方法が一般的であり、芯材に用いられる素材は弾性糸であれば何でもよく、その中でも太い弾性糸や腰の強い、すなわち比較的硬い弾性糸が好適とされていた。
このような方法で製造した電線は、金属線を捲回する際に伸長された弾性糸が元の長さに戻る割合が大きいほど、伸長性の高い伸縮電線が得られる。ところが、捲回した金属線が弾性糸を締め付けているために、伸長された弾性糸の伸長回復力だけでは十分に元の長さに戻ることができないため、電線の伸長性が不十分であるという問題があった。
As described above, a conventional stretchable electric wire is generally manufactured by winding an inelastic yarn around its outer periphery in a state where the elastic yarn is stretched, and further winding a metal wire around its outer periphery. Any material may be used as long as it is an elastic yarn, and among them, a thick elastic yarn or a strong elastic yarn, that is, a relatively hard elastic yarn has been suitable.
An electric wire manufactured by such a method provides a stretchable electric wire having a higher extensibility as the ratio of the elastic yarn stretched when winding the metal wire returns to the original length increases. However, since the wound metal wire is tightening the elastic yarn, it cannot sufficiently return to the original length only with the stretch recovery force of the stretched elastic yarn, so the stretchability of the electric wire is insufficient. There was a problem.
また、硬い芯材に金属線を捲回した電線は、芯材の表面に金属線が突出した構造になるため、周囲の構造物との摩擦等による金属線の損傷や切断が起き易いという問題があり、損傷を防ぐために金属線の表面を強固に被覆すると伸縮性が大きく阻害されるという問題があった。
更に、太い弾性繊維や硬い弾性繊維を芯材に用いた電線は、電線を伸ばすために大きな力が必要であり、多数の電線を使用するヒューマノイド型ロボットやパワーアシスト装置ではエネルギーロスが多大となったり、より大きなパワーのモーターが必要になって重量が増えたりするといった問題があり、ウエアラブル電子機器では身体の動きが阻害されるという問題があった。
In addition, an electric wire in which a metal wire is wound on a hard core material has a structure in which the metal wire protrudes from the surface of the core material, so that the metal wire is easily damaged or cut due to friction with surrounding structures. In order to prevent damage, if the surface of the metal wire is covered firmly, there is a problem that the stretchability is greatly inhibited.
Furthermore, wires that use thick elastic fibers or hard elastic fibers as the core material require a large force to stretch the wires, and humanoid robots and power assist devices that use many wires have a large energy loss. In addition, there is a problem that the weight of the motor increases due to the need for a motor with higher power, and the wearable electronic device has a problem that the movement of the body is obstructed.
本発明は、繰返しの伸長回復性と摩擦耐久性に優れ、小さな力で伸縮が可能な伸縮電線を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an expandable electric wire that is excellent in repeated stretch recovery and friction durability and can be expanded and contracted with a small force.
本発明者等は、前記課題を解決するため、伸縮電線に用いる芯材に着目し、特定の圧縮特性を有する芯材を用いることによって前記課題を解決できることを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は以下の通りである。
(1)伸縮性を有する弾性体からなる芯材の周囲に導体線を捲回してなる伸縮電線において、芯材の50%伸長回復率が80%以上、50%伸長回復時の横方向応力が0.05cN/mm2以上、横方向の50%圧縮応力が5〜100cN/mm2であることを特徴とする伸縮電線。
(2)芯材の50%伸長応力が1〜200cN/mm2であることを特徴とする上記(1)に記載の伸縮電線。
(3)芯材が、多孔質の弾性体であることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の伸縮電線。
(4)芯材が、長手方向に連続した中空部を少なくとも一つ以上有する弾性体であることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の伸縮電線。
(5)芯材が、弾性長繊維からなる編紐又は組紐であることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の伸縮電線。
(6)伸縮電線が、その外周に被覆部を有することを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれか一項に記載の伸縮電線。
In order to solve the above problems, the present inventors have focused on the core material used for the stretchable electric wire, found that the above problem can be solved by using a core material having specific compression characteristics, and have made the present invention. .
That is, the present invention is as follows.
(1) In a stretchable electric wire formed by winding a conductor wire around a stretchable elastic core material, the core material has a 50% elongation recovery rate of 80% or more, and a lateral stress at the time of 50% elongation recovery. An expandable electric wire characterized by being 0.05 cN / mm 2 or more and having a 50% compressive stress in the lateral direction of 5 to 100 cN / mm 2 .
(2) The expandable electric wire according to (1) above, wherein the core material has a 50% elongation stress of 1 to 200 cN / mm 2 .
(3) The expandable electric wire according to (1) or (2) above, wherein the core material is a porous elastic body.
(4) The expandable electric wire according to any one of (1) to (3), wherein the core member is an elastic body having at least one hollow portion continuous in the longitudinal direction.
(5) The expandable electric wire according to any one of (1) to (4) above, wherein the core material is a knitted or braided string made of elastic long fibers.
(6) The expandable electric wire according to any one of (1) to (5) above, wherein the expandable electric wire has a covering portion on an outer periphery thereof.
本発明の伸縮電線は繰返しの伸長回復性に優れ、導体線が芯材に適度に埋没した状態で捲回した構造を有しているために摩擦耐久性に優れる。また、小さな力で伸縮が可能なため、多数の伸縮電線を用いるヒューマノイド型ロボット、パワーアシスト装置、ウエアラブル電子機器等に好適である。 The stretchable electric wire of the present invention is excellent in repeated stretch recovery, and has excellent friction durability because the conductor wire has a structure wound in a state of being appropriately buried in the core material. In addition, since it can be expanded and contracted with a small force, it is suitable for humanoid robots, power assist devices, wearable electronic devices and the like using a large number of extendable electric wires.
本発明について、以下具体的に説明する。
本発明の伸縮電線は、伸縮性を有する弾性体からなる芯材の周囲に導体線が捲回された構造を有する。本発明の伸縮電線に用いる芯材は、50%伸長回復率が80%以上である弾性体であることが必要であり、85%以上が好ましく、90%がより好ましい。50%
伸長回復率がこの範囲であると、繰返しの伸長回復性優れた伸縮電線が得られる。また、芯材の破断伸度は100%以上であることが好ましく、150%以上がより好ましく、200%以上が特に好ましい。破断伸度がこの範囲であると、高い伸長性を有する伸縮電線が得られる。
The present invention will be specifically described below.
The stretchable electric wire of the present invention has a structure in which a conductor wire is wound around a core material made of a stretchable elastic body. The core material used for the stretchable electric wire of the present invention needs to be an elastic body having a 50% elongation recovery rate of 80% or more, preferably 85% or more, and more preferably 90%. 50%
When the elongation recovery rate is within this range, an expandable electric wire excellent in repeated elongation recovery can be obtained. Further, the breaking elongation of the core material is preferably 100% or more, more preferably 150% or more, and particularly preferably 200% or more. When the breaking elongation is within this range, an expandable electric wire having high extensibility can be obtained.
本発明の伸縮電線の代表的な製造方法としては、後述するように、2対のローラー間で芯材を伸長した状態で導体線をらせん状に捲回する方法が挙げられる。このとき、弾性体である芯材は長手方向に伸長されると同時に、それと直角の方向には収縮、すなわち細くなる。従って、常態よりも細くなった状態の芯材に導体線が捲回されることになる。その後、導体線を捲回された芯材は、出口側ローラーを出たところで十分に弛緩され、元の長さに戻ろうとするが、このとき、芯材には元の長さに戻ろうとする力(芯材の長手方向の力)と同時に、元の太さに戻ろうとする力(芯材の長手方向と直角方向の力)が発生する。この、芯材が元の太さに戻ろうとする力が大きいほど、芯材の周囲に捲回された導体線がより外周方向に押し出されるため、芯材が元の長さに戻る割合が大きくなり、伸長性の高い伸縮電線が得られる。 As a typical manufacturing method of the expandable electric wire of the present invention, a method of winding a conductor wire in a spiral shape with a core material extended between two pairs of rollers, as will be described later, can be mentioned. At this time, the core material, which is an elastic body, is elongated in the longitudinal direction, and at the same time, contracts, that is, becomes thin, in a direction perpendicular thereto. Accordingly, the conductor wire is wound around the core material that is thinner than the normal state. After that, the core material wound with the conductor wire is sufficiently relaxed when it comes out of the exit side roller, and tries to return to the original length. At this time, the core material tries to return to the original length. Simultaneously with the force (force in the longitudinal direction of the core material), a force (force in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the core material) is generated to return to the original thickness. The greater the force with which the core material tries to return to the original thickness, the more the conductor wire wound around the core material is pushed out in the outer circumferential direction, so the rate at which the core material returns to the original length increases. Thus, an extensible electric wire with high extensibility is obtained.
芯材が元の太さに戻ろうとする力を表した特性値が50%伸長回復時の横方向応力であり、本発明の伸縮電線に用いる芯材は、50%伸長回復時の横方向応力が0.05cN/mm2以上であることが必要であり、0.1cN/mm2以上が好ましい。50%伸長回復時の横方向応力がこの範囲であると、捲回された導体線を外周方向に押し出す力が十分に発揮され、導体線の捲回時に伸長された芯材が元の長さに戻る割合が十分に大きくなり、伸長性の高い伸縮電線が得られる。更に、伸縮電線を繰り返し伸縮する場合においても、伸ばされた電線が元の長さに戻り易くなるため、電線が伸びて元の長さに戻らなくなるという問題が起き難くなり、繰返しの伸長回復性に優れた伸縮電線が得られる。
但し、50%伸長回復時の横方向応力があまり大きすぎる芯材は、芯材の横方向の圧縮応力も高くなり、芯材の表面に導体線が突出した構造になって周囲の構造物との摩擦等による導体線の損傷や切断が起き易くなるため、50%伸長回復時の横方向応力は5cN/mm2以下が好ましく、2cN/mm2以下がより好ましい。
The characteristic value representing the force with which the core material returns to its original thickness is the lateral stress at the time of 50% elongation recovery, and the core material used for the expandable electric wire of the present invention has the lateral stress at the time of 50% elongation recovery. Is 0.05 cN / mm 2 or more, preferably 0.1 cN / mm 2 or more. When the lateral stress at the time of 50% elongation recovery is within this range, the force that pushes the wound conductor wire in the outer peripheral direction is sufficiently exerted, and the core material stretched when the conductor wire is wound is the original length. The ratio of returning to is sufficiently large, and an extensible electric wire with high extensibility is obtained. Furthermore, even when the telescopic wire is repeatedly expanded and contracted, the stretched wire is easy to return to its original length, so that the problem that the wire does not stretch and does not return to its original length is less likely to occur, and repeated stretch recovery is possible. Can be obtained.
However, the core material that has too much lateral stress at the time of 50% elongation recovery also increases the compressive stress in the lateral direction of the core material, and has a structure in which a conductor wire protrudes from the surface of the core material. since easily occur such as friction damage or disconnection of the conductor wires by lateral stress at 50% elongation recovery is preferably 5 cN / mm 2 or less, 2 cN / mm 2 or less being more preferred.
本発明の伸縮電線に用いる芯材は、横方向の50%圧縮応力が5〜100cN/mm2であることが必要であり、10〜90cN/mm2がより好ましく、20〜80cN/mm2がさらに好ましく、25〜75cN/mm2が特に好ましい。横方向の50%圧縮応力がこの範囲であると、図1に示すように導体線が芯材の表面に一部埋没する構造となるため、周囲の構造物との摩擦や接触等による導体線の損傷や切断が起き難くなり、摩擦耐久性に優れた伸縮電線が得られる。
また、導体線を保護する目的で電線の周囲は絶縁繊維や絶縁樹脂等で被覆されているのが一般的であるが、伸縮電線の場合は、この外部被覆が強固であると伸縮性が阻害されるという問題がある。導体線が芯材の表面に一部埋没する構造を有する本発明の伸縮電線であれば、導体線を保護するための外部被覆を薄くすることができるため、高い伸縮性を保持できるという効果も得られる。
Core material used for the elastic wire of the present invention, 50% compression stress in the transverse direction is required to be 5~100cN / mm 2, more preferably 10~90cN / mm 2, 20~80cN / mm 2 is Further preferred is 25 to 75 cN / mm 2 . When the lateral 50% compressive stress is within this range, the conductor wire is partially embedded in the surface of the core material as shown in FIG. 1, so the conductor wire is caused by friction or contact with the surrounding structure. It is difficult to cause damage and cutting, and an elastic wire with excellent friction durability can be obtained.
In addition, for the purpose of protecting the conductor wire, it is common that the periphery of the electric wire is covered with insulating fiber or insulating resin. There is a problem of being. If the stretchable wire of the present invention has a structure in which the conductor wire is partially embedded in the surface of the core material, the outer covering for protecting the conductor wire can be thinned, so that the high stretchability can be maintained. can get.
本発明の伸縮電線に用いる芯材は、50%伸長応力が1〜200cN/mm2であることが好ましく、より好ましくは5〜100cN/mm2、特に好ましくは10〜50cN/mm2である。50%伸長応力がこの範囲であると、小さな力で伸長が可能な伸縮電線が得られ、多数の伸縮電線を用いる用途、例えばヒューマノイド型ロボット、パワーアシスト装置、ウエアラブル電子機器等に好適な伸縮電線となる。
本発明の伸縮電線を伸長させるのに必要な力としては、30%伸長荷重が5000cN以下であることが好ましく、3000cN以下がより好ましく、1000cN以下がさらに好ましく、500cN以下が特に好ましい。
The core material used for the expandable electric wire of the present invention preferably has a 50% elongation stress of 1 to 200 cN / mm 2 , more preferably 5 to 100 cN / mm 2 , and particularly preferably 10 to 50 cN / mm 2 . When the 50% elongation stress is in this range, an expandable electric wire that can be extended with a small force can be obtained, and an expandable electric wire suitable for applications using a large number of expandable wires, such as humanoid robots, power assist devices, wearable electronic devices, etc. It becomes.
As a force required for extending the stretchable electric wire of the present invention, a 30% extension load is preferably 5000 cN or less, more preferably 3000 cN or less, further preferably 1000 cN or less, and particularly preferably 500 cN or less.
本発明の伸縮電線に用いる、前記の特性値を満足する芯材は、芯材に用いる弾性体の種類や構造を適宜選択することによって得られる。例えば、多孔質の弾性体や、長手方向に連続した中空部を少なくとも一つ以上有する弾性体、弾性長繊維からなる編紐又は組紐、あるいは弾性体の周囲に絶縁繊維を捲回させた構造等が挙げられるが、前記の特性値を満足する芯材であればこれらに限定されない。
多孔質の弾性体としては、例えば、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー等の熱可塑性エラストマーや、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム等のゴム材料を多孔質化したものが好ましい。
多孔質化の方法としては従来から既知の方法を用いればよく、例えば加熱により分解して炭酸ガス、窒素等の気体を発生する発泡剤を前記熱可塑性エラストマーやゴム材料に含有させ、繊維化すると同時に、あるいは繊維化した後に発泡させて多孔質化する方法がある。発泡剤としては、例えばアゾジカルボンアミド、アゾビスイソビチロニトリル、トリヒドラジノトリアジンなどの有機系発泡剤や、炭酸カルシウムや重炭酸アンモニア、過酸化物などの無機系発泡剤、およびこれらの混合発泡剤を使用することができるが、前記熱可塑性エラストマーやゴム材料の融点に合わせて、適当なものを使用するのが好ましい。
The core material satisfying the above characteristic values used for the expandable electric wire of the present invention can be obtained by appropriately selecting the type and structure of the elastic body used for the core material. For example, a porous elastic body, an elastic body having at least one hollow part continuous in the longitudinal direction, a knitted or braided string made of elastic long fibers, or a structure in which insulating fibers are wound around the elastic body However, the core material is not limited to these as long as the core material satisfies the above characteristic values.
As the porous elastic body, for example, a thermoplastic elastomer such as polyurethane-based elastomer, polyester-based elastomer, polyamide-based elastomer, or a rubber material such as silicone rubber, ethylene-propylene rubber, chloroprene rubber, or butyl rubber is made porous. preferable.
A conventionally known method may be used as a method for making the pores. For example, when a foaming agent that decomposes by heating to generate a gas such as carbon dioxide or nitrogen is contained in the thermoplastic elastomer or rubber material, it is made into a fiber. At the same time or after fiberization, there is a method of foaming to make it porous. Examples of the foaming agent include organic foaming agents such as azodicarbonamide, azobisisovityronitrile, trihydrazinotriazine, inorganic foaming agents such as calcium carbonate, ammonia bicarbonate, and peroxide, and mixtures thereof. Although a foaming agent can be used, it is preferable to use a suitable one in accordance with the melting point of the thermoplastic elastomer or rubber material.
また、他の方法として、可溶性の粒子材料を前記熱可塑性エラストマーやゴム材料に含有させ、繊維化した後に粒子材料を溶解するが繊維材料は溶解しない溶剤に浸漬することによって粒子材料を溶出し、多孔質化する方法がある。粒子材料としては、水溶性の材料の使用が好ましく、食塩、硫酸ナトリウム等の無機塩類、ぶどう糖、蔗糖等の有機物を極めて細かな微粒子として使用することができる。これらの低分子量化合物のほかに、水溶性の高分子材料も使用可能であり、スターチ等が使用可能である。
多孔質化の程度については、本発明で規定する50%伸長回復率、50%伸長回復時の横方向応力、横方向の50%圧縮応力を満足するように、用いる弾性体の特性と組み合わせて適宜設定すればよい。
In addition, as another method, soluble particulate material is contained in the thermoplastic elastomer or rubber material, and the particulate material is eluted by immersing it in a solvent that dissolves the particulate material after fiberization but does not dissolve the fibrous material, There is a method of making it porous. The particulate material is preferably a water-soluble material, and inorganic salts such as sodium chloride and sodium sulfate, and organic substances such as glucose and sucrose can be used as extremely fine particles. In addition to these low molecular weight compounds, water-soluble polymer materials can also be used, such as starch.
The degree of porosity is combined with the characteristics of the elastic body used so as to satisfy the 50% elongation recovery rate, the lateral stress at the time of 50% elongation recovery, and the 50% compressive stress in the lateral direction specified in the present invention. What is necessary is just to set suitably.
本発明の伸縮電線に用いる芯材の種類として、長手方向に連続した中空部を少なくとも一つ以上有する弾性体からなる芯材も好ましく用いられる。具体的には、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー等の熱可塑性エラストマーや、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム等のゴム材料からなる中空弾性糸が好ましい。中空弾性糸の断面積から計算される中空率は3〜50%が好ましく、5〜30%がより好ましく、10〜25%が更に好ましい。 As a kind of core material used for the expandable electric wire of the present invention, a core material made of an elastic body having at least one hollow portion continuous in the longitudinal direction is also preferably used. Specifically, hollow elastic yarns made of thermoplastic elastomers such as polyurethane elastomers, polyester elastomers and polyamide elastomers, and rubber materials such as silicone rubber, ethylene propylene rubber, chloroprene rubber and butyl rubber are preferred. The hollow ratio calculated from the cross-sectional area of the hollow elastic yarn is preferably 3 to 50%, more preferably 5 to 30%, and still more preferably 10 to 25%.
中空弾性糸を製造する方法としては特に限定されないが、例えば熱可塑性エラストマーを用いる場合は、中空断面の合成繊維を溶融紡糸する際に用いられる既知の紡糸口金を用いる方法が好ましい。また、シリコーンゴムからなる中空弾性糸の場合は、例えばシリコーンゴム、加硫剤および必要に応じてその他の添加剤を配合したシリコーンゴム配合物を中空糸形状に押し出し成形し、加硫炉にて加熱しながら延伸加工を行う方法が好ましい。シリコーンゴムは例えばミラブルタイプ、液状タイプ等が挙げられるが、特にその種類は制限されるものではない。 The method for producing the hollow elastic yarn is not particularly limited. For example, when a thermoplastic elastomer is used, a method using a known spinneret used when melt spinning a synthetic fiber having a hollow cross section is preferable. In the case of hollow elastic yarn made of silicone rubber, for example, a silicone rubber compound containing silicone rubber, a vulcanizing agent, and other additives as necessary is extruded into a hollow fiber shape, and then vulcanized in a vulcanizing furnace. A method of performing stretching while heating is preferred. Examples of the silicone rubber include a millable type and a liquid type, but the type is not particularly limited.
また、本発明の伸縮電線に用いる芯材は、多孔質弾性体からなり、長手方向に連続した中空部を少なくとも一つ以上有する多孔質中空弾性糸であってもよい。多孔質中空弾性糸は、前記の多孔質弾性糸を製造する方法と中空弾性糸を製造する方法を適宜組み合わせることにより製造することができる。
このような多孔質弾性糸、中空弾性糸及び多孔質中空弾性糸は、モノフィラメントであってもよく、マルチフィラメントであってもよい。また、弾性糸の半径方向に圧縮特性が異なる複数の層を有する多層構造であってもよく、例えば、内層を非多孔質の弾性体とし、外層を多孔質層とした二層構造の弾性糸であってもよい。また、溶融紡糸等の製造が困
難な弾性体については、弾性体をシート化した後に任意の幅でカットして分割する、いわゆるスリットヤーンであってもよい。
Moreover, the core material used for the expandable electric wire of the present invention may be a porous hollow elastic yarn made of a porous elastic body and having at least one hollow portion continuous in the longitudinal direction. The porous hollow elastic yarn can be produced by appropriately combining the method for producing the porous elastic yarn and the method for producing the hollow elastic yarn.
Such porous elastic yarns, hollow elastic yarns and porous hollow elastic yarns may be monofilaments or multifilaments. Further, it may be a multilayer structure having a plurality of layers having different compression characteristics in the radial direction of the elastic yarn. For example, a two-layer elastic yarn having a non-porous elastic body as an inner layer and a porous layer as an outer layer. It may be. In addition, an elastic body that is difficult to manufacture such as melt spinning may be a so-called slit yarn in which an elastic body is formed into a sheet and then cut and divided at an arbitrary width.
さらに、本発明の伸縮電線に用いる芯材の種類として、弾性長繊維からなる編紐又は組紐を芯材に用いることも好ましい。弾性長繊維からなる編紐又は組紐は、弾性長繊維が適度な空間を内部に含む紐状の形状を有しているため、あたかも多孔質弾性糸、中空弾性糸のような伸長特性及び圧縮特性を有する芯材が得られる。編紐又は組紐に用いる弾性長繊維は、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー等の熱可塑性エラストマーが好ましい。弾性長繊維はモノフィラメントであってもよく、マルチフィラメントであってもよい。弾性長繊維の好ましい繊度は、10〜5000dtexが好ましく、30〜2000dtexがより好ましい。 Furthermore, it is also preferable to use a knitted or braided string made of elastic long fibers for the core material as the type of the core material used for the expandable electric wire of the present invention. A knitted or braided string made of elastic long fibers has a string-like shape in which the elastic long fibers contain an appropriate space inside, so that it is stretched and compressed as if it were a porous elastic yarn or a hollow elastic yarn. A core material having the following is obtained. The elastic long fibers used for the braided cord or braided cord are preferably thermoplastic elastomers such as polyurethane elastomers, polyester elastomers, and polyamide elastomers. The elastic long fiber may be a monofilament or a multifilament. The preferred fineness of the elastic long fiber is preferably 10 to 5000 dtex, more preferably 30 to 2000 dtex.
弾性長繊維からなる編紐は、例えば小径円筒編機(紐編機)に弾性長繊維(通常は1本)を給糸して編成することによって製造でき、弾性長繊維からなる組紐は、例えば製紐機に弾性長繊維を給糸して編組加工することによって製造できる。このとき、弾性長繊維は表面の摩擦力が高いため、そのまま小径円筒編機や製紐機に給糸しても製造し難い場合があるが、その場合は弾性長繊維の外周をポリエステルやナイロン等の合成繊維(仮撚加工糸等の捲縮糸が好ましい)でカバリング加工する等して被覆することが好ましい。このとき、被覆する合成繊維の繊度は、弾性長繊維の繊度よりも小さいことが好ましく、弾性長繊維の1/5以下の繊度であることがより好ましい。 A knitted string made of elastic long fibers can be manufactured, for example, by feeding and knitting elastic long fibers (usually one) to a small-diameter cylindrical knitting machine (string knitting machine). It can be manufactured by feeding elastic long fibers to a string making machine and braiding them. At this time, since the elastic long fiber has a high frictional force on the surface, it may be difficult to produce it even if it is fed to a small-diameter cylindrical knitting machine or a string making machine as it is. It is preferable to cover by covering with synthetic fibers such as crimped yarn (preferably crimped yarn such as false twisted yarn). At this time, the fineness of the synthetic fiber to be coated is preferably smaller than the fineness of the elastic long fiber, and more preferably 1/5 or less of the elastic long fiber.
本発明の伸縮電線は、弾性体の周囲に絶縁繊維を捲回させた後、その外周に導体線を捲回させてもよい。芯材の周囲に絶縁繊維を捲回させることにより、導体線との摩擦を低減させて導体線の捲回を容易にすることができる。また、絶縁繊維をある程度以上の厚さで捲回することにより、芯材に導体線を直接捲回する場合よりも、より大きな捲き径で導体線を捲回することができるため、より太い導体線を捲回できたり、伸縮電線の断面積当りの伸長応力を下げたりできる。捲回する絶縁繊維の厚さは、0.1mm〜3mmが好ましく、0.1mm〜2mmがより好ましく、0.1mm〜1mmがさらに好ましい。また、絶縁繊維の表面にシリコーン樹脂等の平滑剤を付与すると、導体線との摩擦をより低減できるので好ましい。
本発明の伸縮電線に用いる芯材の断面形状としては、導体線の捲回ができるだけ一定の曲率半径で行えるように、鋭角部分や突起部分のない形状がよい。具体的には丸断面が最も好ましく、扁平断面や多角形でもよい。また、鋭角部が曲面状に形成された多角形でもよい。
本発明の伸縮電線に用いる芯材の外径は、目的とする伸縮電線の太さに応じて適宜設定すればよいが、好ましくは0.01〜10mmの範囲であり、0.02〜5mmがより好ましく、0.1〜3mmがさらに好ましく、0.2〜2mmが特に好ましい。
In the stretchable electric wire of the present invention, after the insulating fiber is wound around the elastic body, the conductor wire may be wound around the outer periphery thereof. By winding the insulating fiber around the core material, it is possible to reduce the friction with the conductor wire and facilitate winding of the conductor wire. Also, by winding the insulating fiber with a thickness of a certain degree or more, it is possible to wind the conductor wire with a larger winding diameter than when the conductor wire is wound directly on the core material. The wire can be wound, and the elongation stress per cross-sectional area of the telescopic wire can be reduced. The thickness of the insulating fiber to be wound is preferably 0.1 mm to 3 mm, more preferably 0.1 mm to 2 mm, and still more preferably 0.1 mm to 1 mm. Moreover, it is preferable to apply a smoothing agent such as a silicone resin to the surface of the insulating fiber because friction with the conductor wire can be further reduced.
As a cross-sectional shape of the core material used for the expandable electric wire of the present invention, a shape without an acute angle portion or a protruding portion is preferable so that the conductor wire can be wound with a constant radius of curvature as much as possible. Specifically, a round cross section is most preferable, and a flat cross section or a polygon may be used. Moreover, the polygon in which the acute angle part was formed in the curved surface form may be sufficient.
The outer diameter of the core material used for the stretchable wire of the present invention may be appropriately set according to the thickness of the intended stretchable wire, but is preferably in the range of 0.01 to 10 mm, and 0.02 to 5 mm. More preferably, 0.1 to 3 mm is more preferable, and 0.2 to 2 mm is particularly preferable.
本願発明の伸縮電線は、上記の芯材に導体線が捲回された構造を有する。導体線は単線であってもよく、細線の集合線であってもよいが、少なくとも2本以上の細線の集合線であることが好ましい。細線の集合線とすることで、導体線の柔軟性が高まり、伸縮性を阻害しにくくなり、より細い伸縮電線が得られ易い。
細線を集合させるには様々な方法が知られており、本発明においても公知のどのような方法で集合させてもよい。しかし、ストレートに引き揃えるだけでは捲回しづらいため、撚り線とすることが好ましい。また、可撓性を発揮するために、集合線を絶縁繊維で捲回したものを用いることもできる。
導体線を構成する細線の直径は1mm以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.1mm以下であり、特に好ましくは0.08mm以下であり、最も好ましくは0.05mm以下である。細線の直径がこの範囲であれば導体線の柔軟性が高まり、伸縮性を阻害しにくくなり、伸縮による断線も起きにくくなり、より細い伸縮電線が得られ易い。あま
り細すぎると加工時に断線し易いため、0.01mm以上が好ましい。
The stretchable electric wire of the present invention has a structure in which a conductor wire is wound around the core material. The conductor wire may be a single wire or an aggregated line of fine wires, but is preferably an aggregated line of at least two fine wires. By using the aggregated wires of the thin wires, the flexibility of the conductor wires is increased and it becomes difficult to inhibit the stretchability, so that a thinner stretchable electric wire can be easily obtained.
Various methods are known for assembling thin lines, and any method known in the present invention may be used. However, since it is difficult to wind the wire simply by aligning it straight, it is preferable to use a stranded wire. Moreover, in order to exhibit flexibility, what gathered the assembly line with the insulating fiber can also be used.
The diameter of the thin wire constituting the conductor wire is preferably 1 mm or less, more preferably 0.1 mm or less, particularly preferably 0.08 mm or less, and most preferably 0.05 mm or less. If the diameter of the thin wire is within this range, the flexibility of the conductor wire is increased, the stretchability is hardly hindered, the disconnection due to the stretch is less likely to occur, and a thinner stretchable electric wire is easily obtained. Since it will be easy to disconnect at the time of a process when too thin, 0.01 mm or more is preferable.
導体線を細線の集合線として用いる場合は、以下の式で求められる導体線の換算直径が2mm以下とすることが好ましく、より好ましくは1mm以下、さらに好ましくは0.5mm以下である。
導体線の換算直径=2×√((π×(Lt/2)×(Lt/2)×n/π)=Lt×√n
Lt:導体線を構成する細線の直径
n:導体線を構成する細線の集合本数
導体線の換算直径がこの範囲であれば、可撓性が良好で安定して捲回することができる。また、捲回する際の作業性の点からは、導体線の換算直径は0.01mm以上が好ましく、0.02mm以上がより好ましい。
When the conductor wire is used as an aggregate wire of thin wires, the converted diameter of the conductor wire obtained by the following formula is preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm or less, and further preferably 0.5 mm or less.
Equivalent diameter of conductor wire = 2 × √ ((π × (Lt / 2) × (Lt / 2) × n / π) = Lt × √n
Lt: Diameter of the fine wire constituting the conductor wire n: Number of aggregates of the fine wire constituting the conductor wire If the converted diameter of the conductor wire is within this range, the flexibility is good and the wire can be wound stably. Moreover, from the point of workability | operativity at the time of winding, 0.01 mm or more is preferable and, as for the conversion diameter of a conductor wire, 0.02 mm or more is more preferable.
導体線は、比抵抗が10−4Ω・cm以下であることが好ましく、10−5Ω・cm以下であることがより好ましい。導体線は80wt%以上が銅からなる銅線、または80%以上がアルミニウムからなるアルミニウム線であることが好ましい。銅線は、比較的安価で電気抵抗が低いので、最も好ましい。アルミニウム線は軽量であるから、銅線に続いて好ましい。銅線は軟銅線または錫銅合金線が一般的であるが、導電性をあまり低下させずに、強力を高めた強力銅合金(例えば、無酸素銅に鉄、燐およびインジウム等を添加したもの)、錫、金、銀または白金などでメッキして酸化を防止したもの、電気信号の伝送特性を向上させるために金その他の元素で表面処理したものなどを用いることもできる。 The conductor wire preferably has a specific resistance of 10 −4 Ω · cm or less, and more preferably 10 −5 Ω · cm or less. The conductor wire is preferably a copper wire made of copper by 80 wt% or more, or an aluminum wire made of aluminum by 80% or more. Copper wire is most preferred because it is relatively inexpensive and has low electrical resistance. Aluminum wires are preferred after copper wires because they are lightweight. Copper wire is generally annealed copper wire or tin-copper alloy wire, but strong copper alloy with increased strength without significantly reducing electrical conductivity (for example, iron, phosphorus and indium added to oxygen-free copper) ), Tin, gold, silver, platinum or the like plated to prevent oxidation, or those treated with gold or other elements to improve the electrical signal transmission characteristics can also be used.
導体線は1本ずつを絶縁体で被覆されているものを用いることもでき、細線の集合線をまとめて絶縁体で被覆したものを用いることもできる。被覆する絶縁体の厚さは2mm以下であることが好ましく、より好ましくは1mm以下であり、さらに好ましくは0.1mm以下である。被覆する絶縁体の厚さがこの範囲であれば、絶縁被覆された導体線は柔軟であり、かつ外径の小さい導体線となる。
被覆する絶縁体の種類は、公知の絶縁樹脂から上記の趣旨に沿ったものを任意に選ぶことができる。導体線1本ずつに樹脂被覆を行う場合は、例えば一般のマグネットワイヤーで用いられるいわゆるエナメル被覆として、ポリウレタン被覆、ポリウレタン−ナイロン被覆、ポリエステル被覆、ポリエステルーナイロン被覆、ポリエステルーイミド被覆およびポリエステルイミド・ポリアミドイミド被覆等が挙げられる。また、集合線としてから樹脂被覆を行う場合は、塩ビ樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂およびエステル樹脂などを用いることができる。また、識別のため、各導体線をあらかじめ色分けしておくこともできる。
The conductor wires can be used one by one covered with an insulator, or a set of fine wires can be covered together with an insulator. The thickness of the insulator to be coated is preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm or less, and still more preferably 0.1 mm or less. If the thickness of the insulator to be covered is within this range, the insulated conductor wire is flexible and has a small outer diameter.
As the type of the insulator to be coated, any one of the well-known insulating resins that meets the above-described purpose can be arbitrarily selected. When resin coating is applied to each conductor wire, for example, as a so-called enamel coating used for general magnet wires, polyurethane coating, polyurethane-nylon coating, polyester coating, polyester-nylon coating, polyester-imide coating, and polyesterimide- Polyamideimide coating etc. are mentioned. In the case where the resin coating is performed after forming the assembly line, a vinyl resin, a polyolefin resin, a fluororesin, a urethane resin, an ester resin, or the like can be used. For identification, each conductor wire can be color-coded in advance.
導体線にあらかじめ絶縁繊維を被覆したものを用いることもできる。絶縁繊維としてはは、フッ素繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維、サラン繊維、ガラス繊維およびポリウレタン繊維等の公知の絶縁繊維を用いることができる。導体線に絶縁繊維を捲回および/または編組することによって、導体線を被覆することができる。あらかじめ絶縁繊維で被覆した導体線は、加工時に細線表層の絶縁性樹脂層が破壊されにくく、好ましい。 A conductor wire coated with an insulating fiber in advance can also be used. As the insulating fibers, known insulating fibers such as fluorine fibers, polyester fibers, nylon fibers, polypropylene fibers, vinyl chloride fibers, saran fibers, glass fibers and polyurethane fibers can be used. The conductor wire can be covered by winding and / or braiding insulating fibers on the conductor wire. A conductor wire previously coated with an insulating fiber is preferable because the insulating resin layer on the surface of the thin wire is not easily broken during processing.
次に、本発明の伸縮電線の代表的な製造方法について説明する。なお、本発明の伸縮電線は以下の製造方法に限定されるものではない。
本発明の伸縮電線の代表的な製造方法としては、2対のローラー間で芯材を伸長した状態で導体線をらせん状に1本または複数本捲回させる方法が挙げられる。伸縮性を発現させやすくするために、芯材を30%以上伸長することが好ましく、さらに好ましくは50%以上、特に好ましくは100%以上である。
Next, the typical manufacturing method of the expansion-contraction electric wire of this invention is demonstrated. In addition, the expansion / contraction electric wire of this invention is not limited to the following manufacturing methods.
A typical method for producing the expandable electric wire of the present invention includes a method in which one or a plurality of conductor wires are spirally wound in a state where the core material is extended between two pairs of rollers. In order to easily develop stretchability, the core material is preferably elongated by 30% or more, more preferably 50% or more, and particularly preferably 100% or more.
導体線をらせん状に捲回させる方法としては、例えば、カバリング機を用いて導体線を
捲回する方法が挙げられる。導体線を複数本捲回する場合は、ダブルカバリング機を用いてS撚り方向とZ撚り方向の両方に捲回することも、1方向のみに捲回することもできるが、S撚り方向とZ撚り方向の両方に捲回すると、導体線同士の摩擦によって断線が起き易いため、1方向のみに捲回することが好ましい。捲回は、一度に1本ずつ数回にわけて行うことも、一度に数本ずつ捲回することもできる。複数本を同じ方向に捲回する場合、隣り合う導体線が交差する場合があるため、あらかじめ1つのボビンに複数本を引き揃えて捲きつけたボビンを用い、これを一度に捲回することが好ましい。
Examples of the method of winding the conductor wire in a spiral shape include a method of winding the conductor wire using a covering machine. When winding a plurality of conductor wires, it is possible to wind in both the S twist direction and the Z twist direction using a double covering machine, or to wind only in one direction. If winding is performed in both the twisting directions, disconnection is likely to occur due to friction between the conductor wires, and thus winding in only one direction is preferable. The winding can be performed several times at a time, or several times at a time. When winding a plurality of wires in the same direction, adjacent conductor wires may intersect, so it is possible to wind a bobbin that has been drawn in advance by aligning a plurality of wires on one bobbin at a time. preferable.
また、製紐機等を用いて導体線を芯材の外周に編組する方法により捲回することもできる。捲回する導体線は1本でも複数本でもよく、導体線の編組の方向は1方向でも双方向でもよいが、編組の方法であれば、一度に複数本の導体線を互いに交差することなく並行に捲回させることができるため、複数本の導体線を1方向に捲回する方法が好ましい。例えば、導体線を1方向に編組し、反対方向に絶縁繊維を編組すれば、伸縮により導体線同志が磨耗することを防ぐことができる。また、絶縁繊維を同時に捲回することもでき、例えば、1方向に編組する複数の導体線の間に絶縁繊維を配し、反対方向にも絶縁繊維を配することにより、伸縮による導体線同志の重なりや短絡を防止できるため、特に好ましい。 Moreover, it can also wind by the method of braiding a conductor wire on the outer periphery of a core material using a stringing machine etc. The conductor wire to be wound may be one or plural, and the direction of braiding of the conductor wire may be one direction or both directions. However, in the case of the braiding method, a plurality of conductor wires are not crossed at a time. A method of winding a plurality of conductor wires in one direction is preferable because they can be wound in parallel. For example, if the conductor wires are braided in one direction and the insulating fibers are braided in the opposite direction, the conductor wires can be prevented from being worn due to expansion and contraction. Insulating fibers can also be wound at the same time. For example, by arranging insulating fibers between a plurality of conductor wires braided in one direction and arranging insulating fibers in the opposite direction, the conductor wires can be expanded and contracted. This is particularly preferable because it can prevent overlapping and short circuit.
さらに、複数の導体線を有する伸縮電線においては、信号線を2本と電力線を2本とする場合がある。この場合、信号線間の間隔が不均一であると、信号線間の特性インピーダンスが不均一となり、伝送ロスが大きくなる(特に高周波において)という問題がある。複数の導体線を1方向とし、反対方向に絶縁繊維を編組した構造、または、複数の導体線間に絶縁繊維を同一方向で配置し、反対方向に絶縁繊維を配置して編組したものは、伝送ロスが少なく特に好ましい。このとき、信号線間の間隔をより均一にするためには、導体線と反対方向に配置する絶縁繊維は、導体線と同一方向に配置する絶縁繊維に比較して細い方が好ましく、1/2〜1/10の繊度がより好ましい。 Furthermore, in an expandable electric wire having a plurality of conductor wires, there are cases where two signal wires and two power wires are used. In this case, if the spacing between the signal lines is non-uniform, there is a problem that the characteristic impedance between the signal lines becomes non-uniform and the transmission loss increases (especially at high frequencies). A structure in which a plurality of conductor wires are in one direction and the insulating fibers are braided in the opposite direction, or the insulating fibers are arranged in the same direction between the plurality of conductor wires, and the braided in which the insulating fibers are arranged in the opposite direction. A transmission loss is particularly low, which is particularly preferable. At this time, in order to make the interval between the signal lines more uniform, the insulating fibers arranged in the direction opposite to the conductor lines are preferably thinner than the insulating fibers arranged in the same direction as the conductor lines. A fineness of 2 to 1/10 is more preferred.
導体線の捲回または編組角度(以後、捲回角度で代表する)は、30度以上80度以下の範囲が好適である。捲回角度がこの範囲であれば、伸縮性が発現しやすい。捲回角度は35度以上75度以下であればさらに好ましく、40度以上70度以下であれば特に好ましい。本発明において捲回角度とは、伸縮電線を側面から見たときの、伸縮電線の長さ方向(軸方向)と導体線のなす角度であり、伸縮電線が弛緩状態での角度をいう。捲回角度は、弛緩状態の伸縮電線を一定長切りとり、捲回されている導体線をほどいてその長さを測定し、逆三角関数を用いて求める。
本発明の伸縮電線は、芯材へ導体線を捲回した後、通常、その外周に被覆部を形成する。外周被覆部は、伸縮性を阻害せずに内部の導体線を保護することが求められる。このため、絶縁繊維の編組、および/または伸度50%以上の絶縁樹脂の弾性チューブ状物により形成されることが好ましい。
The winding or braiding angle of the conductor wire (hereinafter represented by the winding angle) is preferably in the range of 30 degrees to 80 degrees. If the winding angle is within this range, the stretchability is easily developed. The winding angle is more preferably 35 ° to 75 °, and particularly preferably 40 ° to 70 °. In the present invention, the winding angle is an angle formed between the length direction (axial direction) of the expandable electric wire and the conductor wire when the expandable electric wire is viewed from the side, and refers to an angle when the expandable electric wire is in a relaxed state. The winding angle is obtained by using an inverse trigonometric function by cutting a loose stretchable electric wire for a certain length, unwinding the wound conductor wire and measuring its length.
In the expandable electric wire of the present invention, after winding a conductor wire around a core material, a covering portion is usually formed on the outer periphery thereof. The outer periphery covering portion is required to protect the inner conductor wire without hindering stretchability. For this reason, it is preferable to form with the braid | blade of an insulating fiber and / or the elastic tube-like thing of insulating resin with an elongation of 50% or more.
外周被覆部を絶縁繊維の編組によって形成する場合は、芯材に導体線を捲回した中間体を、製紐機等に再度仕掛け、該中間体を伸長した状態で外周に絶縁繊維を編組する方法が好ましく、編組の最終形体は丸紐状でも細幅テープ状でもよい。また、芯材に導体線を捲回した中間体を複数本まとめ、その外周を絶縁繊維で被覆してもよく、あるいは、上記中間体を予め絶縁繊維で被覆したものを複数本まとめ、さらにその外周を絶縁繊維で被覆してもよい。好ましくは、芯材に導体線を複数本同時に捲回し、その外周を絶縁繊維で被覆したものが最もコンパクトにできる。 When the outer periphery covering portion is formed by braiding insulating fibers, the intermediate body in which the conductor wire is wound around the core material is again placed on a stringing machine or the like, and the intermediate fibers are braided and the insulating fibers are braided on the outer periphery. The method is preferred, and the final shape of the braid may be round string or narrow tape. Further, a plurality of intermediate bodies in which conductor wires are wound around a core material may be collected and the outer periphery thereof may be covered with insulating fibers, or a plurality of intermediate bodies that have been previously coated with insulating fibers may be combined and further The outer periphery may be covered with insulating fibers. Preferably, a plurality of conductor wires wound around the core material at the same time and the outer periphery thereof is covered with insulating fibers can be made most compact.
外周を被覆する絶縁繊維としては、マルチフィラメントまたは紡績糸を用いることができ、伸縮電線の用途や想定される使用条件に合わせて、公知の絶縁性繊維から任意に選ぶことができる。絶縁繊維は原糸のままでも良いが、意匠性や劣化防止の観点から原着糸や
先染め糸を用いることもできる。また、仕上げ加工により、柔軟性や耐摩擦性の向上を図ることもできる。さらに、難燃加工、撥水加工、撥油加工、防汚加工、抗菌加工、制菌加工および消臭加工など、公知の繊維の加工を施すことにより、実用時の取り扱い性を向上させることもできる。特に、絶縁繊維の表面にシリコーン樹脂等の平滑剤を付与すると、伸縮電線表面の摩擦係数をより低減できるので好ましい。また、ヒューマノイド型ロボットの外皮配線に用いる場合は、外皮を構成する樹脂が伸縮電線内部に浸透して伸縮性を阻害しないように、外周被覆部に撥水加工を施すことが好ましい。
As the insulating fiber covering the outer periphery, a multifilament or a spun yarn can be used, and it can be arbitrarily selected from known insulating fibers according to the use of the expandable electric wire and the assumed use conditions. The insulating fiber may be a raw yarn, but an original yarn or a pre-dyed yarn can also be used from the viewpoint of design properties and prevention of deterioration. In addition, the finish processing can improve flexibility and friction resistance. In addition, handling of known fibers such as flame retardant processing, water repellent processing, oil repellent processing, antifouling processing, antibacterial processing, antibacterial processing, and deodorizing processing can also improve handling in practical use. it can. In particular, it is preferable to apply a smoothing agent such as a silicone resin to the surface of the insulating fiber because the friction coefficient on the surface of the stretchable electric wire can be further reduced. In addition, when used for the skin wiring of a humanoid robot, it is preferable to apply a water repellent treatment to the outer peripheral covering portion so that the resin constituting the skin does not penetrate into the inside of the stretchable electric wire and impair the stretchability.
耐熱性と耐磨耗性を両立させる絶縁繊維としては、アラミド繊維、ポリスルホン繊維およびフッ素繊維が挙げられる。耐火性の観点からは、ガラス繊維、耐炎化アクリル繊維、フッ素繊維およびサラン繊維が、また、耐磨耗性や強度の観点からは、高強力ポリエチレン繊維およびポリケトン繊維が挙げられる。コストと耐熱性の観点からは、ポリエステル繊維、ナイロン繊維およびアクリル繊維がある。これらに、難燃性を付与した難燃ポリエステル繊維、難燃ナイロン繊維および難燃アクリル繊維(モダクリル繊維)なども好適である。摩擦熱による局部的な劣化に対しては、非溶融繊維を用いることが好ましい。その例としては、アラミド繊維、ポリスルホン繊維、コットン、レーヨン、キュプラ、ウール、絹およびアクリル繊維を挙げることができる。強度を重視する場合は、高強力ポリエチレン繊維、アラミド繊維およびポリフェニレンサルファイド繊維が挙げられる。摩擦性を重視する場合は、フッ素繊維、ナイロン繊維およびポリエステル繊維が挙げられる。意匠性を重視する場合は、発色の良いアクリル繊維を用いることもできる。さらに、人との接触による触感を重視する場合は、キュプラ、アセテート、コットンおよびレーヨンなどのセルロース系繊維や、絹または繊度の細い合成繊維を用いることができる。 Examples of insulating fibers that achieve both heat resistance and wear resistance include aramid fibers, polysulfone fibers, and fluorine fibers. From the viewpoint of fire resistance, glass fiber, flame-resistant acrylic fiber, fluorine fiber and saran fiber are mentioned, and from the viewpoint of wear resistance and strength, high-strength polyethylene fiber and polyketone fiber are mentioned. From the viewpoint of cost and heat resistance, there are polyester fiber, nylon fiber and acrylic fiber. Also suitable are flame retardant polyester fiber, flame retardant nylon fiber, flame retardant acrylic fiber (modacrylic fiber) and the like imparted with flame retardancy. For local deterioration due to frictional heat, it is preferable to use non-melted fibers. Examples thereof include aramid fibers, polysulfone fibers, cotton, rayon, cupra, wool, silk and acrylic fibers. When emphasizing strength, examples include high-strength polyethylene fiber, aramid fiber, and polyphenylene sulfide fiber. When importance is attached to frictional properties, examples thereof include fluorine fibers, nylon fibers, and polyester fibers. When emphasizing design properties, acrylic fibers with good color can be used. Furthermore, when importance is attached to the tactile sensation due to human contact, cellulosic fibers such as cupra, acetate, cotton, and rayon, and silk or synthetic fibers with fine fineness can be used.
液体からの被覆性を高めたい場合には、外部被覆として絶縁樹脂の弾性チューブ状物を好適に用いることができる。絶縁樹脂はさまざまな弾性の絶縁樹脂から任意に選ぶことができ、伸縮電線の用途及び伸縮電線の内部構造に使用する他の絶縁繊維との相性を考慮しながら、選定することができる。
考慮すべき性能は伸縮性、耐磨耗性、耐熱性および耐薬品性などが挙げられ、これらの性能に優れるものとしては合成ゴム系弾性体が挙げられ、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴム、エチレン・プロピレン系ゴム、クロロプレン系ゴムおよびブチル系ゴムが好ましい。
When it is desired to improve the coating property from the liquid, an elastic resin elastic tube-like material can be suitably used as the outer coating. The insulating resin can be arbitrarily selected from various elastic insulating resins, and can be selected in consideration of compatibility with other insulating fibers used for the extension wire and the internal structure of the extension wire.
Performances that should be considered include elasticity, abrasion resistance, heat resistance, and chemical resistance. Synthetic rubber-based elastic materials are examples of those that are excellent in these performances, such as fluorine rubber, silicone rubber, and ethylene. Propylene rubber, chloroprene rubber and butyl rubber are preferred.
絶縁体からなる外部被覆層は、絶縁繊維により編組された被覆と弾性チューブ状物とを組み合わせることもできる。伸縮電線は、小さい力で伸縮させることを望むケースが多いが、弾性チューブ状物のみで被覆する場合は、弾性チューブの厚みを厚くする必要があり、伸縮に必要な力が大きくなりやすい。このような場合は、厚みの薄いチューブと絶縁繊維による編組を組み合わせることで、被覆性と伸縮性を両立させることができる。
芯材に導体線を捲回した中間体に被覆部を設ける前に、必要に応じて、弾性体による一体化層を設けることもできる。この一体化層は、導体線と芯材とのずれ防止を主な目的としていることから、その目的を達成できる範囲であれば、必ずしも連続的な層である必要はない。
一体化層は、芯材に導体線を捲回したのち、得られた構造物を弾性体の液状物中に浸漬するか、または、少なくとも捲回された導体線上に弾性体の液状物を付与し、その後、必要に応じて脱液を行った後、加熱による反応促進または乾燥を行うか、冷却による固化を行うことによって、形成することができる。
The outer coating layer made of an insulating material can be a combination of a coating braided with insulating fibers and an elastic tubular material. In many cases, the expansion / contraction electric wire is desired to be expanded / contracted with a small force. However, when the elastic wire is covered only with an elastic tube-like material, it is necessary to increase the thickness of the elastic tube, and the force necessary for expansion / contraction tends to increase. In such a case, it is possible to achieve both coverage and stretchability by combining a thin tube and a braid made of insulating fibers.
If necessary, an integrated layer made of an elastic material can be provided before providing the covering portion on the intermediate body obtained by winding the conductor wire around the core material. Since this integrated layer is mainly intended to prevent deviation between the conductor wire and the core material, it is not necessarily a continuous layer as long as the purpose can be achieved.
For the integrated layer, after winding the conductor wire on the core material, the obtained structure is immersed in the elastic liquid material, or at least the elastic liquid material is applied on the wound conductor wire Then, after removing the liquid as necessary, it can be formed by promoting reaction by heating or drying, or solidifying by cooling.
柔軟性に優れた薄い一体化層を形成するためには、弾性体の液状物の粘度が2000ポイズ以下であることが望ましい。これ以上の場合は、薄い膜形成が難しく、また、導体線と弾性円筒体の隙間に弾性体の液状物が浸透しにくくなる。薄い膜形成のために、弾性体の液状物として、2液混合反応型のポリウレタン系弾性体、溶剤中に溶解したポリウレタン系弾性体、ラテックス状の天然ゴム系弾性体およびラテックス状の合成ゴム系弾性体を
用いることができる。
弾性体による一体化層を設けることにより、導体線と芯材とが伸縮によりずれることを防ぐことができ、実用での耐久性を向上させることができる。
このようにして得られた伸縮電線は、抵抗が弛緩状態で10Ω/m以下であることが好ましい。これ以上の場合は、微弱電流を流すことができても、駆動電流を流すには適さない。さらに好ましくは1Ω/m以下である。
In order to form a thin integrated layer with excellent flexibility, it is desirable that the viscosity of the elastic liquid is 2000 poises or less. In the case of more than this, it is difficult to form a thin film, and it becomes difficult for the liquid material of the elastic body to penetrate into the gap between the conductor wire and the elastic cylindrical body. For forming a thin film, as a liquid material of an elastic body, a two-component mixed reaction type polyurethane elastic body, a polyurethane elastic body dissolved in a solvent, a latex natural rubber elastic body, and a latex synthetic rubber system An elastic body can be used.
By providing the integrated layer of the elastic body, it is possible to prevent the conductor wire and the core material from being displaced due to expansion and contraction, and it is possible to improve practical durability.
The expandable electric wire thus obtained preferably has a resistance of 10 Ω / m or less in a relaxed state. In the case of more than this, even if a weak current can be supplied, it is not suitable for supplying a drive current. More preferably, it is 1 Ω / m or less.
本発明の伸縮電線を複数本組み込んだ、細幅弾性テープ形状にしたものも作る事ができる。細幅弾性テープ形状とするためには、あらかじめ絶縁被覆された伸縮電線を2〜100本用いることが好ましい。汎用的なものは3〜5本用いるものであるが、電源から末端まで多数のモータやセンサーを1本のテープで配線したいという場合もあり、多数の伸縮電線をテープ状にすることもできる。取り扱い性の点から、テープの幅は20cm以下が好ましく、10cm以下であることがより好ましい。 A thin elastic tape shape incorporating a plurality of the stretchable wires of the present invention can also be made. In order to obtain a narrow elastic tape shape, it is preferable to use 2 to 100 stretchable electric wires that are pre-insulated. Although 3 to 5 general-purpose devices are used, there are cases where it is desired to wire a large number of motors and sensors from a power source to the end with a single tape, and a large number of telescopic wires can be formed into a tape shape. From the viewpoint of handleability, the width of the tape is preferably 20 cm or less, and more preferably 10 cm or less.
以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
本発明で用いた評価方法は以下の通りである。
(1)50%伸長回復率
標準状態(温度20℃、相対湿度65%)に試料を2時間以上静置した後、標準状態下で、引張試験機(株式会社エー・アンド・デイ製、テンシロン試験機)につかみ間隔100mmで試料をセットし、引張速度100mm/minで伸長し、50%伸長後直ちに同速度で除重し、記録した荷重−伸長曲線から荷重がゼロになった時の残留伸びx(mm)を求め、次式により50%伸長回復率を求めた。
50%伸長回復率(%)=〔(50−x)/50〕×100
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated based on an Example and a comparative example, this invention is not limited only to these Examples.
The evaluation method used in the present invention is as follows.
(1) 50% elongation recovery rate After leaving the sample in a standard state (temperature 20 ° C, relative humidity 65%) for 2 hours or more, under a standard state, a tensile tester (manufactured by A & D Co., Ltd., Tensilon) Set the sample at a gripping interval of 100 mm on the test machine), stretch at a pulling speed of 100 mm / min, deweight at the same speed immediately after 50% stretching, and the residual when the load becomes zero from the recorded load-extension curve Elongation x (mm) was calculated | required and 50% elongation recovery rate was calculated | required by following Formula.
50% elongation recovery rate (%) = [(50−x) / 50] × 100
(2)50%伸長応力
(1)と同様の測定を行い、得られた荷重−伸長曲線から、50%伸長時の荷重P1(cN)を求め、次式により50%伸長応力を求めた。
50%伸長応力(cN/mm2)=P1/A1
A1:当該試料の標準状態下の断面積A(mm2)。断面積Aは、試料が変形しないように断面の寸法(丸断面の場合は直径、四角断面の場合は縦横の各辺の長さ)をノギスで測定して求めた。
(3)30%伸長荷重
(1)と同様の測定を行い、得られた荷重−伸長曲線から、30%伸長時の荷重(cN)を求めた。
(2) 50% elongation stress The same measurement as (1) was performed, and the load P1 (cN) at the time of 50% elongation was determined from the obtained load-elongation curve, and the 50% elongation stress was determined by the following equation.
50% elongation stress (cN / mm 2 ) = P1 / A1
A1: A cross-sectional area A (mm 2 ) under the standard state of the sample. The cross-sectional area A was determined by measuring the cross-sectional dimensions (diameter in the case of a round cross section and length of each side in the vertical and horizontal directions in the case of a square cross section) with a caliper so that the sample does not deform.
(3) 30% elongation load The same measurement as (1) was performed, and the load (cN) at 30% elongation was determined from the obtained load-elongation curve.
(4)横方向の50%圧縮応力
標準状態(温度20℃、相対湿度65%)に試料を2時間以上静置した後、標準状態下で、圧縮試験機(カトーテック株式会社製、ハンディ圧縮試験機、KES−G5)の測定台に、試料の横方向(試料の長さ方向と直角の方向)を圧縮するように試料を置く。加圧板(直径1.6cm、面積2.0cm2)をゆっくりと降下させて荷重が0.5gfになったところで加圧板を停止し、試料を取り除いてGAP測定を行う。GAPが試料の初期高さH1(mm)となる。次に、再び試料を加圧板の下に置き、0.1mm/秒の速度で初期高さH1の50%まで加圧板を降下させた後、直ちに同速度で除重し、記録した荷重−伸長曲線から50%圧縮時の荷重P2(cN)を求め、次式により横方向の50%圧縮応力を求めた。
横方向の50%圧縮応力(cN/mm2)=P2/A2
A2(mm2)=加圧板直径×試料幅B1=16×B1
なお、試料幅B1(mm)は、略丸断面の場合はGAP測定で求めた初期高さH1(m
m)を用い、四角断面の場合は初期高さH1と直角方向の幅を前記GAP測定と同様の方法であらかじめ測定した値(mm)を用いる。
(4) 50% compression stress in the transverse direction After leaving the sample in the standard state (temperature 20 ° C., relative humidity 65%) for 2 hours or more, under the standard state, a compression tester (manufactured by Kato Tech Co., Ltd., handy compression) The sample is placed on the measurement table of the tester, KES-G5) so as to compress the lateral direction of the sample (direction perpendicular to the length direction of the sample). When the pressure plate (diameter 1.6 cm, area 2.0 cm 2 ) is slowly lowered and the load reaches 0.5 gf, the pressure plate is stopped, the sample is removed, and GAP measurement is performed. GAP becomes the initial height H1 (mm) of the sample. Next, the sample was placed again under the pressure plate, and the pressure plate was lowered to 50% of the initial height H1 at a speed of 0.1 mm / sec. The load P2 (cN) at the time of 50% compression was determined from the curve, and the 50% compressive stress in the lateral direction was determined from the following equation.
Transverse 50% compressive stress (cN / mm 2 ) = P2 / A2
A2 (mm 2 ) = Pressure plate diameter × Sample width B1 = 16 × B1
The sample width B1 (mm) is the initial height H1 (m) obtained by GAP measurement in the case of a substantially round cross section.
m), and in the case of a square cross section, a value (mm) obtained by measuring the initial height H1 and the width in the direction perpendicular to the GAP measurement in the same manner as the GAP measurement is used.
(5)50%伸長回復時の横方向応力
標準状態(温度20℃、相対湿度65%)に試料を2時間以上静置した後、標準状態下で、圧縮試験機(カトーテック株式会社製、ハンディ圧縮試験機、KES−G5)の測定台に、試料の横方向(試料の長さ方向と直角の方向)を圧縮する方向に、試料を50%伸長した状態で固定する。加圧板(直径1.6cm、面積2.0cm2)をゆっくりと降下させて荷重が0.5gfになったところで加圧板を停止し、試料を取り除いてGAP測定を行う。GAPが試料の初期高さH2(mm)となる。次に、再び試料を50%伸長した状態で加圧板の下に配置した後、試料を弛緩させ、加圧板に働く荷重P3(cN)を読み取る。次式により50%伸長回復時の横方向応力を求めた。
50%伸長回復時の横方向応力(cN/mm2)=P3/A3
A3(mm2)=加圧板直径×50%伸長時の試料幅B2=16×B2
なお、50%伸長時の試料幅B2(mm)は、略丸断面の場合はGAP測定で求めた初期高さH2(mm)を用い、四角断面の場合は初期高さH2と直角方向の幅を前記GAP測定と同様の方法であらかじめ測定した値(mm)を用いる。
(5) Lateral stress at 50% elongation recovery After leaving the sample in the standard state (temperature 20 ° C., relative humidity 65%) for 2 hours or more, under the standard state, compression tester (manufactured by Kato Tech Co., Ltd., A sample is fixed to a measurement table of a handy compression tester (KES-G5) in a state in which the sample is stretched 50% in a direction in which the transverse direction of the sample (direction perpendicular to the length direction of the sample) is compressed. When the pressure plate (diameter 1.6 cm, area 2.0 cm 2 ) is slowly lowered and the load reaches 0.5 gf, the pressure plate is stopped, the sample is removed, and GAP measurement is performed. GAP becomes the initial height H2 (mm) of the sample. Next, after placing the sample again under the pressure plate in a state where it is stretched 50%, the sample is relaxed and the load P3 (cN) acting on the pressure plate is read. The lateral stress at the time of 50% elongation recovery was determined by the following equation.
Transverse stress at 50% elongation recovery (cN / mm 2 ) = P3 / A3
A3 (mm 2 ) = Pressure plate diameter × Sample width at 50% elongation B2 = 16 × B2
The sample width B2 (mm) at 50% elongation is the initial height H2 (mm) obtained by GAP measurement in the case of a substantially round cross section, and the width in the direction perpendicular to the initial height H2 in the case of a square cross section. The value (mm) measured in advance by the same method as the GAP measurement is used.
(6)繰返し伸長回復性
デマッチャ式繰返疲労試験機(株式会社大栄科学精器製作所製)を用い、図3に示すように固定チャック(11)および可動チャック(12)の間隔を20cm、可動チャック(12)の可動長さを10cmにセットし、無荷重状態で20cm間隔でマーキングした試料(14)を、マーキング位置を固定チャック(11)の下端及び可動チャック(12)の上端に合わせて把持する。固定チャック(11)と可動チャック(12)の中間に、直径1.27cmの表面が鏡面のステンレス棒(13)を、固定チャック(11)と可動チャック(12)を結ぶ直線から横方向に5cm張り出させて配置する。この条件で、初期伸長率が約11%、引張時伸長率が約60%となる。
室温で、60回/分の速度で伸縮を10万回、20万回、50万回及び100万回繰り返した後、試料のマーキング間の長さL(cm)を無荷重状態で測定し、次式により残留歪みを求めた。
残留歪み(%)=〔(L−20)/20〕×100
(6) Repeated elongation recovery property Using a Dematcher type repeated fatigue tester (manufactured by Daiei Kagaku Seiki Seisakusho Co., Ltd.), as shown in FIG. 3, the distance between the fixed chuck (11) and the movable chuck (12) is 20 cm. Set the movable length of the chuck (12) to 10 cm and mark the sample (14) marked at 20 cm intervals in a no-load state with the marking position aligned with the lower end of the fixed chuck (11) and the upper end of the movable chuck (12). Hold it. Between the fixed chuck (11) and the movable chuck (12) is a stainless steel rod (13) having a mirror surface with a diameter of 1.27 cm, and 5 cm laterally from the straight line connecting the fixed chuck (11) and the movable chuck (12). Place it overhanging. Under these conditions, the initial elongation is about 11%, and the tensile elongation is about 60%.
At room temperature, after stretching 100,000 times, 200,000 times, 500,000 times and 1,000,000 times at a speed of 60 times / minute, the length L (cm) between the markings of the sample is measured under no load condition. Residual strain was determined by the following equation.
Residual strain (%) = [(L-20) / 20] × 100
(7)摩擦耐久性(電気抵抗値変化率)
(6)と同様の試験を行い、試験前の電気抵抗値R1(60%伸長時)及び伸縮を所定回数繰り返した後の電気抵抗値R2(60%伸長時)を、ミリオームハイテスター3540(日置電機株式会社製)により測定し、次式により電気抵抗値変化率を求めた。
電気抵抗値変化率(%)=〔(R2−R1)/R1〕×100
なお、導体線を複数本捲回している電線は、各導体線の電気抵抗変化率をそれぞれ測定し、それらの平均値を算出した。また、導体線が1本でも断線した電線は断線と判定した。
(7) Friction durability (electric resistance value change rate)
The same test as in (6) was performed, and the electrical resistance value R1 (when 60% stretched) before the test and the electrical resistance value R2 (when 60% stretched) after repeating the expansion and contraction a predetermined number of times were measured using a milliohm high tester 3540 The electrical resistance value change rate was determined by the following equation.
Electrical resistance change rate (%) = [(R2-R1) / R1] × 100
In addition, the electric wire which wound the several conductor wire measured the electrical resistance change rate of each conductor wire, respectively, and computed those average values. Moreover, the electric wire which disconnected even one conductor wire was determined to be a disconnection.
[実施例1]
ダブルカバリング機(カタオカテクノ社製、SP−400型)を用い、940dtex/72fのポリウレタン弾性長繊維(旭化成せんい株式会社製、商品名:ロイカ)を芯にして、伸長倍率6倍で伸長しながら、155dtex/48fのナイロン仮撚糸を500T/mの下撚り(S撚り)および332T/mの上撚り(Z撚り)で捲回し、ダブルカバー糸を得た。得られたダブルカバー糸を用い、8本打ちの製紐機(株式会社国分社製)を用いて編組加工を行い、ポリウレタン弾性長繊維の組紐からなる直径1.9mmの略丸断面の芯材を得た。得られた芯材の50%伸長回復率、50%伸長応力、横方向の50%圧縮応力及び50%伸長回復時の横方向応力の評価結果を表1に示す。
得られた芯材を芯にして、16本打ちの製紐機(株式会社国分社製)を用いて、芯材を2.0倍に伸長しながら、Z方向に銅細線集合線(直径0.03mm×90本)2本(対角線上に配置)とナイロン仮撚糸(220dtex/72f)6本を配置し、S方向にエステル仮撚糸(56dtex/24f)を8本配置して編組加工を行い、伸縮電線中間体を得た。得られた伸縮電線中間体を芯にして再度16本打ちの製紐機に仕掛け、1.8倍に伸長しながら、エステル仮撚糸(167dtex/72f)をZ方向及びS方向に各々8本ずつ配置して編組加工による外部被覆を行い、2本の導体線を有する伸縮電線を得た。得られた伸縮電線の30%伸長荷重、残留歪み及び摩擦耐久性(電気抵抗値変化率)の評価結果を表1に示す。
[Example 1]
Using a double covering machine (made by Kataoka Techno Co., Ltd., SP-400 type), with 940 dtex / 72f polyurethane elastic long fiber (made by Asahi Kasei Fibers Co., Ltd., trade name: Leuka) as a core, while stretching at a stretch ratio of 6 times A 155 dtex / 48f nylon false twisted yarn was wound with a 500 T / m twist (S twist) and a 332 T / m twist (Z twist) to obtain a double cover yarn. Using the obtained double cover yarn, braiding is performed using an eight-placing cord making machine (manufactured by Kokubun Co., Ltd.), and a core material having a substantially round cross section having a diameter of 1.9 mm made of a braid of polyurethane elastic long fibers. Got. Table 1 shows the evaluation results of 50% elongation recovery rate, 50% elongation stress, 50% compressive stress in the transverse direction and transverse stress at the time of 50% elongation recovery of the obtained core material.
Using the obtained core material as a core, a 16-strand stringing machine (manufactured by Kokubun Co., Ltd.) was used to expand the core material 2.0 times, and in the Z direction a copper fine wire assembly line (diameter 0) .03 mm x 90) 2 (arranged diagonally) and 6 nylon false twisted yarns (220 dtex / 72f), 8 ester false twisted yarns (56 dtex / 24f) in the S direction and braided A telescopic wire intermediate was obtained. Using the obtained stretchable electric wire intermediate as a core, it is again placed on a 16-placing machine and stretched 1.8 times, while each of the eight ester false twisted yarns (167 dtex / 72f) in the Z and S directions. Arrangement and external coating by braiding were performed to obtain an expandable electric wire having two conductor wires. Table 1 shows the evaluation results of 30% elongation load, residual strain, and friction durability (electric resistance value change rate) of the obtained stretchable wires.
[実施例2]
実施例1で用いたダブルカバー糸を用い、卓上紐編機(圓井繊維機械株式会社製、10ゲージ、4本)を用いて製編加工を行い、ポリウレタン弾性長繊維の編紐からなる直径2.1mmの略丸断面の芯材を得た。得られた芯材の50%伸長回復率、50%伸長応力、横方向の50%圧縮応力及び50%伸長回復時の横方向応力の評価結果を表1に示す。
得られた芯材を芯にして、実施例1と同様にして伸縮電線を作成した。得られた伸縮電線の30%伸長荷重、残留歪み及び摩擦耐久性(電気抵抗値変化率)の評価結果を表1に示す。
[Example 2]
The double cover yarn used in Example 1 was knitted using a table knitting machine (10 gauge, 4 pieces, manufactured by Sakurai Textile Machinery Co., Ltd.), and a diameter formed of a knitted string of polyurethane elastic long fibers. A core material having a substantially round cross section of 2.1 mm was obtained. Table 1 shows the evaluation results of 50% elongation recovery rate, 50% elongation stress, 50% compressive stress in the transverse direction and transverse stress at the time of 50% elongation recovery of the obtained core material.
Using the obtained core material as a core, an expandable electric wire was prepared in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results of 30% elongation load, residual strain, and friction durability (electric resistance value change rate) of the obtained stretchable wires.
[実施例3]
実施例1で用いたダブルカバー糸を6本引き揃えたものを芯にして3.2倍に伸長しながら、8本打ちの製紐機を用いて、ナイロン仮撚糸(220dtex/72f)をZ方向及びS方向に各々4本ずつ配置して編組加工を行い、直径2.6mmの略丸断面の芯材を得た。得られた芯材の50%伸長回復率、50%伸長応力、横方向の50%圧縮応力及び50%伸長回復時の横方向応力の評価結果を表1に示す。
得られた芯材を芯にして、実施例1と同様にして伸縮電線を作成した。得られた伸縮電線の30%伸長荷重、残留歪み及び摩擦耐久性(電気抵抗値変化率)の評価結果を表1に示す。
[Example 3]
Nylon false twisted yarn (220 dtex / 72f) was made into Z using an eight-punch stringing machine while stretching 3.2 times with the core of six double-cover yarns used in Example 1 aligned. Four braids were arranged in each of the direction and the S direction, and braiding was performed to obtain a core material having a substantially round cross section with a diameter of 2.6 mm. Table 1 shows the evaluation results of 50% elongation recovery rate, 50% elongation stress, 50% compressive stress in the transverse direction and transverse stress at the time of 50% elongation recovery of the obtained core material.
Using the obtained core material as a core, an expandable electric wire was prepared in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results of 30% elongation load, residual strain, and friction durability (electric resistance value change rate) of the obtained stretchable wires.
[実施例4]
エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)に発泡剤を混入した発泡性ゴム(日東電工株式会社製、商品名:エプトシーラー)からなるシートをスリット加工し、多孔質弾性体からなる1辺が2mmの四角断面の芯材を得た。得られた芯材の50%伸長回復率、50%伸長応力、横方向の50%圧縮応力及び50%伸長回復時の横方向応力の評価結果を表1に示す。
得られた芯材を芯にして、実施例1と同様にして伸縮電線を作成した。得られた伸縮電線の30%伸長荷重、残留歪み及び摩擦耐久性(電気抵抗値変化率)の評価結果を表1に示す。
[Example 4]
A sheet made of foamable rubber (product name: EPT SEALER, manufactured by Nitto Denko Corporation) mixed with ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) with a foaming agent is slit, and a square cross section made of a porous elastic body with a side of 2 mm. The core material was obtained. Table 1 shows the evaluation results of 50% elongation recovery rate, 50% elongation stress, 50% compressive stress in the transverse direction and transverse stress at the time of 50% elongation recovery of the obtained core material.
Using the obtained core material as a core, an expandable electric wire was prepared in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results of 30% elongation load, residual strain, and friction durability (electric resistance value change rate) of the obtained stretchable wires.
[実施例5]
シリコーンゴム100部に対して、有機過酸化物系のシリコーンゴム用加硫剤を0.8部の割合で添加した後、2本ロールを使用して室温で混練りしてシリコーンゴム原材料を作成し、シリコーンゴム用押出機でチューブ状に押し出し、420℃の加硫温度で予備加硫しながら成形速度70m/minで延伸して、外径2.2mm、内径1.3mmの中空糸形状の弾性体からなる芯材を得た。得られた芯材の50%伸長回復率、50%伸長応力、横方向の50%圧縮応力及び50%伸長回復時の横方向応力の評価結果を表1に示す。
得られた芯材を芯にして、実施例1と同様にして伸縮電線を作成した。得られた伸縮電線の30%伸長荷重、残留歪み及び摩擦耐久性(電気抵抗値変化率)の評価結果を表1に示す。
[Example 5]
Add silicone peroxide vulcanizing agent of 0.8 parts to 100 parts of silicone rubber, then knead at room temperature using two rolls to create silicone rubber raw material And extruded with a silicone rubber extruder and stretched at a molding speed of 70 m / min while pre-curing at a vulcanization temperature of 420 ° C. to form a hollow fiber shape having an outer diameter of 2.2 mm and an inner diameter of 1.3 mm. A core material made of an elastic body was obtained. Table 1 shows the evaluation results of 50% elongation recovery rate, 50% elongation stress, 50% compressive stress in the transverse direction and transverse stress at the time of 50% elongation recovery of the obtained core material.
Using the obtained core material as a core, an expandable electric wire was prepared in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results of 30% elongation load, residual strain, and friction durability (electric resistance value change rate) of the obtained stretchable wires.
[実施例6]
実施例1と同様にして得られた芯材を用い、ダブルカバリング機を用いて、芯材を2.0倍に伸長しながら、Z方向に銅細線集合線(直径0.03mm×90本)2本を捲回させて伸縮電線中間体を得た。得られた伸縮電線中間体を芯にして、16本打ちの製紐機に仕掛け、1.8倍に伸長しながら、エステル仮撚糸(167dtex/72f)をZ方向及びS方向に各々8本ずつ配置して編組加工による外部被覆を行い、2本の導体線を有する伸縮電線を得た。得られた伸縮電線の30%伸長荷重、残留歪み及び摩擦耐久性(電気抵抗値変化率)の評価結果を表1に示す。
[Example 6]
Using the core material obtained in the same manner as in Example 1, using a double covering machine, the core material was stretched 2.0 times, and the copper wire assembly line (diameter 0.03 mm × 90) in the Z direction. Two wires were wound to obtain an elastic wire intermediate. Using the obtained stretchable electric wire intermediate as a core, it is placed on a 16-placing stringing machine and stretched 1.8 times, while each of the eight ester false twisted yarns (167 dtex / 72f) in the Z direction and S direction. Arrangement and external coating by braiding were performed to obtain an expandable electric wire having two conductor wires. Table 1 shows the evaluation results of 30% elongation load, residual strain, and friction durability (electric resistance value change rate) of the obtained stretchable wires.
[比較例1]
12番手の天然ゴム糸(1辺が2.1mmの四角断面)を芯材に用いた他は、実施例1と同様にして伸縮電線を作成した。芯材の得られた50%伸長回復率、50%伸長応力、横方向の50%圧縮応力、50%伸長回復時の横方向応力、得られた伸縮電線の30%伸長荷重、残留歪み及び摩擦耐久性(電気抵抗値変化率)の評価結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
An expandable electric wire was prepared in the same manner as in Example 1 except that a 12th natural rubber thread (square cross section with one side of 2.1 mm) was used as the core material. Obtained 50% elongation recovery rate of core material, 50% elongation stress, lateral 50% compression stress, lateral stress at 50% elongation recovery, 30% elongation load, residual strain and friction of the obtained stretchable wire Table 1 shows the evaluation results of durability (electrical resistance value change rate).
[比較例2]
ダブルカバリング機を用い、940dtex/72fのポリウレタン弾性長繊維(旭化成せんい株式会社製、商品名:ロイカ)を6本引き揃えて芯にして、伸長倍率6倍で伸長しながら、155dtex/48fのナイロン仮撚糸を250T/mの下撚り(S撚り)および140T/mの上撚り(Z撚り)で捲回し、ポリウレタン弾性長繊維のダブルカバー糸からなる直径1.7mmの略丸断面の芯材を得た。得られた芯材の50%伸長回復率、50%伸長応力、横方向の50%圧縮応力及び50%伸長回復時の横方向応力の評価結果を表1に示す。
得られた芯材を芯にして、実施例1と同様にして伸縮電線を作成した。得られた伸縮電線の30%伸長荷重、残留歪み及び摩擦耐久性(電気抵抗値変化率)の評価結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
Using a double covering machine, 940 dtex / 72f nylon elastic long fiber (Asahi Kasei Fibers Co., Ltd., trade name: leuca) is drawn into a core and stretched at a stretch ratio of 6 times, while 155 dtex / 48f nylon A false twisted yarn is wound with a lower twist of 250 T / m (S twist) and an upper twist of 140 T / m (Z twist), and a core material having a substantially round cross section having a diameter of 1.7 mm made of a double cover yarn of polyurethane elastic long fibers. Obtained. Table 1 shows the evaluation results of 50% elongation recovery rate, 50% elongation stress, 50% compressive stress in the transverse direction and transverse stress at the time of 50% elongation recovery of the obtained core material.
Using the obtained core material as a core, an expandable electric wire was prepared in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results of 30% elongation load, residual strain, and friction durability (electric resistance value change rate) of the obtained stretchable wires.
[比較例3]
エステル仮撚糸(333dtex/144f)を用い、16本打ちの製紐機を用いて編組加工を行い、エステル仮撚糸の組紐からなる直径2.0mmの略丸断面の芯材を得た。得られた芯材の50%伸長回復率、50%伸長応力、横方向の50%圧縮応力及び50%伸長回復時の横方向応力の評価結果を表1に示す。なお、芯材の50%伸長応力が高すぎるために、50%伸長して圧縮試験機に固定することが困難であったため、横方向の50%伸長回復時の横方向応力は評価不可能であった。
得られた芯材を芯にして、芯材の伸長倍率を1.3倍、伸縮電線中間体の伸長倍率を1.2にした以外は実施例1と同様にして伸縮電線を作成した。得られた伸縮電線の30%伸長荷重、残留歪み及び摩擦耐久性(電気抵抗値変化率)の評価結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
Using an ester false twisted yarn (333 dtex / 144f), braiding was performed using a 16-punch cord making machine to obtain a core material with a substantially round cross section having a diameter of 2.0 mm made of a braid of ester false twisted yarn. Table 1 shows the evaluation results of 50% elongation recovery rate, 50% elongation stress, 50% compressive stress in the transverse direction and transverse stress at the time of 50% elongation recovery of the obtained core material. In addition, since the 50% elongation stress of the core material is too high, it was difficult to elongate 50% and fix it to the compression tester. Therefore, the lateral stress at the time of 50% elongation recovery in the lateral direction cannot be evaluated. there were.
Using the obtained core material as a core, an expandable electric wire was prepared in the same manner as in Example 1 except that the core material had an expansion ratio of 1.3 times and the expandable electric wire intermediate had an expansion ratio of 1.2. Table 1 shows the evaluation results of 30% elongation load, residual strain, and friction durability (electric resistance value change rate) of the obtained stretchable wires.
実施例の伸縮電線はいずれも、30%伸長時の荷重が小さく、小さな力で伸縮が可能であった。また、繰返しの伸縮による残留ひずみが小さく、伸長回復性に優れていた。さらに、図1に示すように導体線が芯材に適度に埋没した状態で捲回した構造を有しているために、伸縮電線の表面が繰返し摩擦作用を受けても電気抵抗値の増加が少ないことから、導体線の断線が起きにくく摩擦耐久性に優れていることが判る。
比較例1の伸縮電線は、小さな力で伸縮が可能であり伸長回復性にも優れているが、芯材の横方向の圧縮応力が高すぎるため、図2に示すように導体線が芯材の表面に突出して捲回した構造となっており、摩擦耐久性が劣っていた。
Each of the expandable electric wires of the examples had a small load when extended by 30% and could be expanded and contracted with a small force. Further, the residual strain due to repeated expansion and contraction was small, and the elongation recovery property was excellent. Furthermore, as shown in FIG. 1, since the conductor wire has a structure wound in a state of being appropriately buried in the core material, even if the surface of the expandable electric wire is repeatedly subjected to the friction action, the electric resistance value is increased. From the fact that there are few, it can be seen that the conductor wire is less likely to break and has excellent friction durability.
The expandable electric wire of Comparative Example 1 can be expanded and contracted with a small force and is excellent in stretch recovery. However, since the lateral compressive stress of the core material is too high, the conductor wire is the core material as shown in FIG. The structure was wound and protruded from the surface, and the friction durability was inferior.
比較例2の伸縮電線は、伸長回復性には優れているが、芯材の伸長応力が高すぎるために電線を伸長させるのに大きな力が必要であり、また、芯材の横方向の圧縮応力が高すぎるため、図2に示すように導体線が芯材の表面に突出して捲回した構造となっており、摩擦耐久性が劣っていた。
比較例3の伸縮電線は、芯材の伸長性、伸長回復性及び横方向の圧縮応力が著しく低いため、得られた伸縮電線は伸長性及び伸長回復性が著しく低く、摩擦耐久性も大きく劣るものであった。
Although the stretchable electric wire of Comparative Example 2 is excellent in stretch recovery, a large force is required to stretch the wire because the elongation stress of the core material is too high, and the core material is compressed in the lateral direction. Since the stress was too high, the conductor wire protruded from the surface of the core material as shown in FIG. 2, and the friction durability was inferior.
Since the expandable electric wire of Comparative Example 3 has remarkably low core material extensibility, elongation recovery property, and lateral compressive stress, the obtained elastic wire has extremely low extensibility and elongation recovery property, and the friction durability is greatly inferior. It was a thing.
本発明の伸縮電線は、ロボット分野をはじめとして、身体装着機器、衣服装着機器等、曲げ伸ばしなどの屈曲部を有する装置の配線に好適であり、特に、ヒューマノイド型ロボット(内部配線及び外皮配線)、パワーアシスト装置、ウエアラブル電子機器等に好適である。その他、各種ロボット(産業用ロボット、家庭用ロボット、ホビーロボット等)、リハビリ用補助具、バイタルデータ測定機器、モーションキャプチャー、電子機器付防護服、ゲーム用コントローラー(人体装着型を含む)、マイクロフォン、ヘッドフォン等の分野で好適に利用できる。 The expandable electric wire of the present invention is suitable for wiring of devices having bending portions such as bending devices such as body wearing devices and clothes wearing devices in the robot field, and particularly, humanoid robots (internal wiring and skin wiring). It is suitable for power assist devices, wearable electronic devices and the like. Other robots (industrial robots, home robots, hobby robots, etc.), rehabilitation aids, vital data measurement equipment, motion capture, protective clothing with electronic equipment, game controllers (including human-mounted type), microphones, It can be suitably used in the field of headphones and the like.
1 芯材
2 導体線
11 固定チャック
12 可動チャック
13 ステンレス棒
14 試料
1
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