JP7192539B2

JP7192539B2 - 導電性繊維、ケーブル、及び導電性繊維の製造方法

Info

Publication number: JP7192539B2
Application number: JP2019017020A
Authority: JP
Inventors: 秀樹南畝; 英之佐川; 和史末永
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2022-12-20
Anticipated expiration: 2039-02-01
Also published as: JP2020126720A

Description

本発明は、導電性繊維、ケーブル、及び導電性繊維の製造方法に関する。

従来、合成繊維の周囲に金属めっき層が形成された導体が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の導体は、そのままの形態でスピーカの金糸線として、また、絶縁樹脂を周りに設けることにより電線、ケーブルの心線、或いは、心線補強材として用いることができるとされている。

特開２０１１－７６８５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるような導体を、編組シールドのようなケーブルの外周側に設けられる部材に用いる場合、より高い耐屈曲性が求められる。

したがって、本発明の目的は、樹脂繊維から構成される中心糸とその周囲を被覆する金属層を備えた導電性繊維であって、耐屈曲性に優れた導電性繊維及びその製造方法、並びにその導電性繊維から構成される編組シールドを備えたケーブルを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、１本の樹脂繊維又は撚り合わされた複数の樹脂繊維からなる中心糸と、前記中心糸の表面を直接被覆するめっき層と、を備え、前記めっき層が、前記中心糸に間隔を空けながら螺旋状に形成された帯状のパターンを有する、導電性繊維を提供する。

本発明によれば、樹脂繊維から構成される中心糸とその周囲を被覆する金属層を備えた導電性繊維であって、耐屈曲性に優れた導電性繊維及びその製造方法、並びにその導電性繊維から構成される編組シールドを備えたケーブルを提供することができる。

図１は、実施の形態に係る導電性繊維の外観を示す概略図である。図２（ａ）、（ｂ）は、図１に記載の切断線Ａ－Ａで切断された導電性繊維の径方向の断面図である。図３は、編まれた複数の導電性繊維から構成される編組シールドを備えたケーブルの径方向の断面図である。図４は、めっき層の形成に用いるめっき処理システムの構成を示す模式図である。図５は、表面処理を施さない領域を保護するためのマスクを表面に巻き付けた状態の中心糸の外観を示す概略図である。

〔実施の形態〕
（導電性繊維の構造）
図１は、実施の形態に係る導電性繊維１の外観を示す概略図である。図２（ａ）、（ｂ）は、図１に記載の切断線Ａ－Ａで切断された導電性繊維１の径方向の断面図である。

導電性繊維１は、１本の樹脂繊維１０又は撚り合わされた複数の樹脂繊維１０からなる中心糸１１と、中心糸１１の表面（外周面）を直接被覆するめっき層１２と、を備える。図２（ａ）は、中心糸１１が撚り合わされた複数の樹脂繊維１０から構成される場合の導電性繊維１の断面を示し、図２（ｂ）は、中心糸１１が１本の樹脂繊維１０から構成される場合の導電性繊維１の断面を示す。

中心糸１１が撚り合わされた複数の樹脂繊維１０から構成される場合の導電性繊維１の直径は、例えば、１１０～２４０μｍである。また、中心糸１１が１本の樹脂繊維１０から構成される場合の導電性繊維１の直径は、例えば、５０～３３０μｍである。なお、中心糸１１が撚り合わされた複数の樹脂繊維１０から構成される場合の導電性繊維１の直径は、樹脂繊維１０の直径や本数により、調整することができる。

中心糸１１を構成する樹脂繊維１０の材料は、めっき層１２を形成するために用いられる触媒液やめっき液に触れても溶けない材料であれば、特に限定されない。

典型的には、ポリエチレン又はフッ素系樹脂が樹脂繊維１０の材料として用いられる。特に、ポリエチレンは入手性がよく、また、耐電子線性能が高いため、樹脂繊維１０の材料として好ましい。フッ素系樹脂としては、具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフロロアルコキシ（ＰＦＡ）、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー（ＦＥＰ）、エチレン・テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン－パーフルオロジオキソールコポリマー（ＴＦＥ／ＰＤＤ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン－クロロトリフロオロエチレンコポリマー（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）などを用いることができる。

めっき層１２は、中心糸１１の表面にめっき処理により形成される層であり、銅や銀などの金属からなる。めっき層１２の厚さは、例えば、２～３０μｍである。

導電性繊維１においては、中心糸１１の表面を被覆する金属層をめっき処理により形成するため、金属層の形成に特殊な技術を要さず、銅条を巻きつけて金属層を形成する場合と比較して、価格を低減することができる。

また、中心糸１１の表面へのめっき処理により形成されるめっき層１２は、中心糸１１に密着しているため、導電性繊維１の曲げに対する耐性が高い。このため、めっき層１２の材料として、導電率の高い銅や銀を用いることができる。なお、導電性繊維１の用途などに応じて、銅合金などの銅、銀以外の材料を用いてもよい。

また、めっき層１２は、銅条のように、巻きつけに必要な機械的強度が得られる厚さを有する必要がなく、シールド材としての機能などの、本来の機能が得られる範囲で薄くすることができる。例えば、後述する本実施の形態のめっき処理によれば、めっき層１２の厚さを数１０ｎｍｍまで薄くすることができる。

めっき層１２は、図１に示されるように、中心糸１１の表面上に間隔を空けながら螺旋状に形成された帯状のパターンを有する。このようなパターンを有することにより、中心糸１１の全表面上に形成される場合と比較して、下地である中心糸１１の曲げに対する追従性が向上し、導電性繊維１を大きく曲げたときでも損傷しにくい。すなわち、耐屈曲性が高い。

特に、図２（ａ）に示されるように、中心糸１１が撚り合わされた複数の樹脂繊維１０から構成される場合は、中心糸１１が屈曲性に優れるため、めっき層１２の耐屈曲性が重要である。

めっき層１２のパターンにおける、中心糸１１の長さ方向の帯の幅Ｗ１に対する中心糸１１の長さ方向の隙間の幅Ｗ２の比の値Ｗ１／Ｗ２が、１以上であることが好ましく、２以上であることがより好ましい。Ｗ１／Ｗ２が１に満たない場合、導電性繊維１を用いて形成される編組シールドのシールド機能が不十分になるおそれがある。例えば、工場内のロボットシステムに組み込まれる屈曲ケーブルなど、制御線や信号線などの比較的低速の信号を通すケーブルの編組シールド用であれば、Ｗ１／Ｗ２が、１以上であればシールド機能に問題はない。

また、Ｗ１／Ｗ２は、めっき層１２の耐屈曲性を高めるため、４以下であることが好ましい。また、隙間が広すぎる場合も、導電性繊維１を用いて形成される編組シールドのシールド特性が不十分になるおそれがあるため、幅Ｗ２は１００μｍ以下であることが好ましい。

導電性繊維１においては、中心糸１１とめっき層１２の密着性を高めるため、中心糸１１の表面のめっき層１２を形成する領域には、粗化処理と親水化処理の少なくともいずれか一方を含む表面処理が施されている。一方で、中心糸１１の表面の表面処理が施されていない領域上には、めっき層１２が形成されない、又は、一時的にめっき層１２が形成されても密着性が弱いために剥離する。

中心糸１１の表面のめっき層１２を形成する領域にのみ表面処理を施す場合には、例えば、めっき層１２を形成しない領域、すなわち表面処理を施さない領域を帯状のマスクで覆った状態で表面処理を実施する。めっき層１２を形成しない領域は、めっき層１２を形成する領域と同様に、中心糸１１に間隔を空けながら螺旋状に形成された帯状のパターンを有するため、帯状のマスクを中心糸１１に間隔を空けながら螺旋状に巻き付ければよい。

上述の帯状のマスクとしては、表面処理に耐性のある材料からなる糸やテープを用いることができる。表面処理に耐性のある材料は、例えば、表面処理としてブラスト処理を行う場合は噴射剤の衝突に耐えられる強度を持った材料であり、表面処理としてエッチング処理を行う場合は、薬液と反応しにくい材料である。

中心糸１１の表面の粗化処理が施された領域には、凹凸が形成される。凹凸が形成されることにより、めっき層１２を形成する際のめっき処理において、触媒が中心糸１１の表面から脱離しにくくなり、また、中心糸１１の表面積が増加することによる中心糸１１とめっき層１２の密着性の向上効果が大きくなる。

また、粗化処理の後、親水化処理を中心糸１１に施す場合には、中心糸１１の表面積が増加することにより、表面ぬれ性の向上に寄与する極性官能基の生成量が増加する。

これらの粗化処理による効果をより大きくするためには、中心糸１１の表面の算術平均粗さＲａが、２μｍ以上、１４μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。

上記の中心糸１１の表面の粗化処理には、例えば、ブラスト処理を用いることができる。ブラスト処理としては、ドライアイスの粒子を噴射剤として用いるドライアイスブラスト、アルミナ、ＳｉＣなどの粒子を噴射剤として用いるサンドブラスト、水と研磨材の混合液(スラリー)を噴射剤として用いるウェットブラストなどを用いることができる。

特に、中心糸１１の表面の粗化処理には、ドライアイスブラストを用いることが好ましい。ドライアイスは常圧下で昇華し、処理後に中心糸１１の表面に残らないため、ドライアイスブラストを用いた場合は、処理後の洗浄工程が不要になる。

中心糸１１の表面の粗化処理にブラスト処理を用いる場合、ブラストの噴射剤の粒径、ブラストの噴射圧力（吹付圧力）、ブラスト装置の噴射ノズルと絶縁体との距離、中心糸１１の硬さなどにより、中心糸１１の表面の算術平均粗さＲａを制御することができる。

また、中心糸１１の粗化処理には、レーザー照射処理を用いてもよい。この場合は、レーザーのスポット径などにより、中心糸１１の表面の算術平均粗さＲａを制御することができる。

また、薬液の濃度や温度により薬液と中心糸１１の反応速度を制御して樹脂繊維１０や中心糸１１の表面の算術平均粗さＲａを制御することができる場合は、ナトリウムナフタレン錯体溶液やクロム酸溶液などの薬液を用いた湿式のエッチング処理を中心糸１１の粗化処理に用いてもよい。ただし、中心糸１１がポリエチレン又はフッ素系樹脂からなる場合は、処理に非常に時間が掛かるため、クロム酸溶液を用いたエッチング処理の使用は現実的ではない。

中心糸１１の表面の算術平均粗さＲａは、レーザー顕微鏡などにより測定することができる。

また、中心糸１１の表面の親水化処理が施された領域には、極性官能基が生成され、その領域のぬれ性が向上する。ここで、極性官能基は、カルボニル基やヒドロキシ基などの極性を有する官能基（親水基）である。極性官能基は、カルボニル基やヒドロキシ基のような酸素を含む官能基の他、酸素の代わりに窒素などを含む官能基も含む。一般に、極性官能基の存在は表面ぬれ性に直結する（例えば、中島章著、固体表面の濡れ性超親水性から超撥水性まで（共立出版（株）、２０１４年）を参照）。

中心糸１１の表面のぬれ性が向上することにより、めっき処理に用いられる触媒液やめっき液が中心糸１１の表面と全周にわたって接触しやすくなる。その結果、めっき層１２と中心糸１１との密着性が向上する。

中心糸１１の表面の親水化処理には、例えば、コロナ放電暴露、大気組成ガスや希ガスを混合したガス中のプラズマ暴露、紫外線照射、電子線照射、γ線照射、Ｘ線照射、イオン線照射、オゾン含有液浸漬などを用いることができる。

導電性繊維１は、例えば、ＥＶ車用ハーネス、ロボット用ハーネス、医療用プローブの電磁シールド線、軽量イヤフォン用コード、軽量ヒーター用銅通船、高速伝送ケーブルなどの種々のケーブルに用いられる編組シールドとして用いることができる。すなわち、本発明によれば、編まれた複数の導電性繊維１から構成される編組シールドを備えたケーブルを提供することができる。

図３は、編まれた複数の導電性繊維１から構成される編組シールドを備えたケーブルの一例であるケーブル２０の径方向の断面図である。ケーブル２０は、複数の電線２１と、複数の電線２１の周囲を覆う編組シールド２２と、編組シールド２２の表面を覆う絶縁性のジャケット２３を備える。ここで、電線２１は、それぞれ線状の導体とそれを被覆する絶縁体から構成される。また、編組シールド２２は、編まれた複数の導電性繊維１から構成される。

導電性繊維１からなる編組シールドは、全体が金属からなる編組シールドと比較して格段に軽いため、これを備えるケーブルなどを軽量化することができる。また、例えば、導電性繊維１からなる編組シールドを用いることにより、ＥＶ車やロボットの総重量を低減できるため、省電力化が可能になる。

（導電性繊維の製造方法）
以下、第１の実施の形態に係る導電性繊維１の製造方法の一例について説明する。

図４は、めっき層１２の形成に用いるめっき処理システム１００の構成を示す模式図である。めっき処理システム１００は、脱脂ユニット１１０と、表面処理ユニット１２０と、第１活性化ユニット１３０と、第２活性化ユニット１４０と、無電解めっきユニット１５０と、電解めっきユニット１６０と、中心糸１１を移送するためのボビン１７０ａ～１７０ｍと、を備える。

めっき処理システム１００においては、ボビン１７０ａ～１７０ｍを所望の回転数で連続稼働させることによって、一定の張力を維持しながら、所望の速さで中心糸１１を移送する。中心糸１１がめっき処理システム１００を通過してめっき層１２が形成されることにより、導電性繊維１が得られる。

脱脂ユニット１１０は、中心糸１１の表面の油脂を取り除くためのものであり、脱脂槽１１１と、脱脂槽１１１に収容された脱脂液１１２を備える。脱脂液１１２は、例えば、ホウ酸ソーダ、リン酸ソーダ、界面活性剤などを含む。中心糸１１を移送して脱脂液１１２中を通過させるため、ボビン１７０ｂの少なくとも一部は脱脂液１１２中に位置する。

表面処理ユニット１２０は、中心糸１１に表面処理を施すためのものであり、表面処理装置１２１を備える。表面処理装置１２１としては、例えば、粗化処理を施すためのブラスト装置、レーザー装置、クロム酸、硫酸などをエッチャントとして用いるエッチング装置や、親水化処理を施すためのコロナ処理装置、プラズマ処理装置、紫外線照射装置、電子線照射装置、γ線照射装置、Ｘ線照射装置、イオン線照射装置、オゾン含有液などをエッチャントとして用いるエッチング装置などが用いられる。

粗化処理と親水化処理の両方を表面処理として実施する場合や、粗化処理又は親水化処理として複数の処理を施す場合は、複数種の表面処理装置１２１が表面処理ユニット１２０に含まれていてもよい。

第１活性化ユニット１３０は、中心糸１１の表面に触媒活性層を形成するためのものであり、第１活性化槽１３１と、第１活性化槽１３１に収容された第１活性化液１３２とを備える。第１活性化液１３２は、例えば、塩化パラジウム、塩化第一錫、濃塩酸などを含む。触媒活性層は、緻密な高品質のめっき層１２を形成するためのものである。中心糸１１を移送して第１活性化液１３２中を通過させるため、ボビン１７０ｆの少なくとも一部は第１活性化液１３２中に位置する。

第２活性化ユニット１４０は、第１活性化ユニット１３０により形成された触媒活性層の表面を洗浄するためのものであり、第２活性化槽１４１と、第２活性化槽１４１に収容された第２活性化液１４２とを備える。第２活性化液１４２は、例えば、硫酸である。中心糸１１を移送して第２活性化液１４２中を通過させるため、ボビン１７０ｈの少なくとも一部は第２活性化液１４２中に位置する。

無電解めっきユニット１５０は、電解めっき処理前に無電解めっき層を形成して中心糸１１の表面（触媒活性層の表面）を導電化するためのものであり、無電解めっき槽１５１と、無電解めっき槽１５１に収容された無電解めっき液１５２とを備える。無電解めっき液１５２は、例えば、硫酸銅、ロッシエル塩、ホルムアルデヒド、水酸化ナトリウムなどを含む。中心糸１１を移送して無電解めっき液１５２中を通過させるため、ボビン１７０ｊの少なくとも一部は無電解めっき液１５２中に位置する。

電解めっきユニット１６０は、電解めっき処理を行うためのものであり、電解めっき槽１６１と、電解めっき槽１６１に収容された電解めっき液１６２と、一対のアノード１６３と、電源ユニット１６４とを備える。

電解めっき液１６２の組成の例として、硫酸銅（ＣｕＳＯ_４）めっき液とシアン化銅（ＣｕＣＮ）めっき液の組成及び製造方法を以下に示す。

［硫酸銅めっき液］
電解めっき液１６２としての、硫酸銅めっき液の組成の例を表１に示す。表１中の「塩化ナトリウム、塩酸」は、塩化物の一例である。

まず、十分に洗浄した電解めっき槽１６１にめっき液全体の約６０～７０体積％の水を投入した後、常温から５０℃程度にまで水温を上昇させる。次に、所望のめっき層１２の厚み、中心糸１１の大きさや長さに依存する必要なめっき析出量に応じた量の硫酸銅を前述の温水中に投入して、溶解が完了するまで攪拌する。そして、めっき液の導電性（電流密度）及び陽極銅板の溶解度を適正な範囲に制御するため、必要な量の硫酸を撹拌しながら追加し、その後、最終的に必要なめっき液量に到達するまで水を追加投入する。また、めっき液中の不純物を取り除くために、活性炭を投入あるいはろ過機のろ材上に活性炭層を設けた後に、ろ過機に循環させて不純物を吸着させた活性炭を除去する。

次に、めっき層の表面光沢の作用を向上させる塩素イオン濃度を所定値に合わせこむため、適宜、めっき液中に塩化ナトリウムや塩酸等を加える。そして、硫酸と硫酸銅が規定濃度にあるかを分析し、確認する。次に、中心糸１１の材料に対応した光沢剤や界面活性剤などの添加剤を適切に添加した後、ハルセル試験（例えば、“山名式雄、機械工学入門シリーズ、めっき作業入門、理工学社”や“榎本英彦、古川直治、松村宗順、複合めっき、日刊工業新聞社”を参照）を実施して、所望のめっき層が得られるかを否か、めっき液の状態を点検する。最後に連続ろ過を行いながら１０数Ａ／ｄｍ^２程度で数時間の空電解を行った後に、安定にめっき成膜が可能か否かを確認する。

電解めっき液１６２として硫酸銅めっき液を用いて、ＣｕイオンをＣｕ原子（金属）として生成する場合、以下の式１で表される反応が生じる。式２は、２価のＣｕ陽イオンが２個の電子を受け取ることによってＣｕ原子（金属）となることを表している。

式１で表される反応においては、１個のＣｕイオンに対して２個の電子が必要となるため、１ｍｏｌのＣｕを生成するのに必要な電荷量は、電気素量とアボガドロ定数の積の２倍である約１９２，９７１Ｃである。このため、銅の原子量６３．５４を考慮すれば、銅１ｇを形成するために必要な電荷量は約３，０３７Ｃ／ｇである。

［シアン化銅めっき液］
電解めっき液１６２としての、シアン化銅めっき液の組成の例を表２に示す。表２中の「遊離シアン化ナトリウム（遊離シアン化カリウム）」は、シアン化銅と反応せずに浴中に残存したシアン化アルカリである。

まず、めっき液全体の６０％程度の、硫黄や塩素等の不純物成分を除去した純水を予備漕に入れる。次に、シアン化ナトリウム又はシアン化カリウムを純水に投入して溶解させ、シアン化アルカリ水溶液を形成する。さらに、純水を用いてのり状にしたシアン化第一銅を撹拌しながら、シアン化アルカリ水溶液に添加して溶解させる。また、シアン分解を抑制することを目的として、めっき液のｐＨや導電率を調整するために水酸化カリウム又は水酸化ナトリウムを追加する。次に、めっき処理時のめっき液の温度に近い４０～７０℃に加熱しながら活性炭等を加えて充分に撹拌した後に静置して、不純物を吸着させた活性炭を沈降させる。その後、ろ過装置に通して不純物を取り込んだ活性炭等を除去した上で、めっき漕に移した後に、純水を加えて液量を調整し、めっき液を得る。

次に、このめっき液を分析し、めっき性能の向上と安定化を図るために、必要に応じて添加材料を追加する。具体的には、炭酸ナトリウムや炭酸カリウムをｐＨ緩衝、調整材として適量加える。また、銅アノードの溶解を円滑にして効率良く銅イオンを供給するために、酒石酸カリウムナトリウム（ロッシェル塩）を添加する。最後に、カソードとしてステンレス板、アノードとしてめっき用の圧延銅板を吊るして、弱い電流密度（０．２～０．５Ａ／ｄｍ^２）によって弱電解を行う。

電解めっき液１６２としてシアン化銅めっき液を用いて、ＣｕイオンをＣｕ原子（金属）として生成する場合、以下の式２で表される反応が生じる。式２は、１価のＣｕ陽イオンが１個の電子を受け取ることによってＣｕ原子（金属）となることを表している。

式２で表される反応においては、１個のＣｕイオンに対して１個の電子が必要となるため、１ｍｏｌのＣｕを生成するのに必要な電荷量は、電気素量とアボガドロ定数の積である約９６，４８５Ｃである（ファラデー定数に相当する）。このため、銅の原子量６３．５４を考慮すれば、銅１ｇを形成するために必要な電荷量は約１，５１８Ｃ／ｇである。

以下の式３に示されるように、電流ｉは、電荷量Ｑ、時間ｔによって表される。このため、電解めっきの電流密度が同じであれば、原理的には、電解めっき液１６２として低価数（価数＋１）の銅イオンを擁するシアン化銅めっき液を用いる場合、硫酸銅めっき液を用いる場合の半分の時間でめっき層１２を形成することができる。そのため、電解めっき時の使用電圧と電流が一定であれば、めっき時間と直結する消費電力が半分になると考えられ、エネルギーコストを低減できる。また、電解めっき処理工程における工場稼働時間が半分になるので生産数に対する人件費の圧縮を期待できる。

なお、電解めっき液１６２として用いることのできるめっき液は、上述の硫酸銅めっき液やシアン化銅めっき液に限られるものではなく、例えば、Ｃｕ（ＢＦ_４）_２、ＨＢＦ_４、Ｃｕ金属等を混合して作製されるほうフッ化銅めっき液、Ｃｕ_２Ｐ_２Ｏ_７・３Ｈ_２Ｏ、Ｋ_４Ｐ_２Ｏ_７・３Ｈ_２Ｏ、ＮＨ_４ＯＨ、ＫＮＯ_３、Ｃｕ金属等を混合して作製されるピロリン酸めっき液であってもよい。また、これらのめっき液のうち、２種以上のめっき液を組み合わせためっき液であってもよい。

アノード１６３は電解めっき液１６２の中に浸漬されている。アノード１６３は、電解めっきにおける銅イオンの供給元であり、例えば、銅湯から作製した溶融銅（純度が約９９％の粗銅）を圧延鋳造したものである。また、粗銅をアノード、ステンレスやチタン板等をカソードとした種板電解を行い、カソード表面に析出した銅を剥ぎ取ることにより得られる、純度を向上させた銅からなる剥離銅板（電気銅）をアノード１６３として使用してもよい。

電解めっき槽１６１上に位置するボビン１７０ｋ及びボビン１７０ｍは、導電性を有し、カソードとして機能する。電解めっき液１６２中に位置するボビン１７０ｌは、絶縁性である。電源ユニット１６４は、アノード１６３と、カソードボビンであるボビン１７０ｋ及びボビン１７０ｍとの間に直流電圧を印加する。

ノード１６３とボビン１７０ｋ及びボビン１７０ｍとの間に直流電圧を印加した状態で、中心糸１１を移送して電解めっき液１６２中を通過させることにより、中心糸１１の表面の無電解めっき層上に電解めっき層を形成し、めっき層１２を得る。

なお、電解めっきユニット１６０における中心糸１１の移送機構は、ボビン１７０ｋ、ボビン１７０ｌ、及びボビン１７０ｍによるものに限られない。例えば、電解めっき液１６２中にボビン機構を設けずに、中心糸１１を所定の曲率又は多数の曲率を有する形状に曲げながら電解めっき液１６２中に這わせ、一方から押出し、他方から引っ張って移送するような機構であってもよい。さらに、移送機構を設けず、一纏めにした中心糸１１を電解めっき液１６２に浸漬させた上で、カソード電極に結線し、適切に揺動させることによって中心糸１１の全表面を電解めっき液１６２に接触させて、電解めっきを行ってもよい。

次に、めっき処理システム１００を用いためっき層１２の形成工程の流れの一例について説明する。

まず、中心糸１１の表面に、表面処理を施さない領域を保護するためのマスクとして、糸やテープなどを螺旋状に巻き付ける。なお、次の油脂を除去する工程の後で、マスクとしての糸やテープなどを巻き付けてもよい。

図５は、表面処理を施さない領域を保護するためのマスク１３を表面に巻き付けた状態の中心糸１１の外観を示す概略図である。マスク１３は表面処理を施さない領域、すなわちめっき層１２の隙間が形成される領域を覆うため、中心糸１１の長さ方向のマスク１３の幅はＷ２となる。一方、マスク１３に覆われない領域は、表面処理が施される領域、すなわちめっき層１２が形成される領域であるため、中心糸１１の長さ方向のマスク１３の隙間の幅はＷ１となる。

次に、中心糸１１を脱脂ユニット１１０において脱脂液１１２に３～５分間浸漬する。このときの脱脂液１１２の温度は、例えば、４０～６０℃である。これにより、中心糸１１の表面に付着している油脂を除去する。

なお、次の表面処理工程において、ブラスト法による粗化処理などの中心糸１１の表面の油脂などを除去する効果を持つ処理を行う場合は、脱脂ユニット１１０による脱脂工程を省略することができる。

次に、表面処理ユニット１２０において、ブラスト処理による粗化処理とコロナ放電暴露による親水化処理を中心糸１１に施す。このとき、表面処理は、中心糸１１の表面が上述の帯状のマスクで覆われた状態で実施されるため、中心糸１１の表面のマスクで覆われていない領域にのみ施される。すなわち、表面処理は、めっき層１２を形成する領域である、中心糸１１に間隔を空けながら螺旋状に巻き付けられた帯状のパターンを有する領域に施される。

ブラスト処理においては、表面処理装置１２１の１つとしてのブラスト装置の噴射ノズルからドライアイスなどの噴射剤を噴射し、中心糸１１の表面を粗化する。

ブラスト処理においては、樹脂繊維１０や中心糸１１の表面の算術平均粗さＲａを制御するため、ブラストの噴射剤の粒径、ブラストの噴射圧力、ブラスト装置の噴射ノズル先端と絶縁体との距離などを適宜設定することができる。例えば、ドライアイスブラスト処理を実施する場合、ドライアイス粒子の粒径を０．３～３ｍｍの範囲、中心糸１１の表面から噴射ノズル先端までの距離を０～１０ｃｍの範囲で設定する。また、ドライアイスブラスト処理は、－８０℃から室温の範囲内の温度条件下で実施する。

コロナ放電暴露においては、表面処理装置１２１の１つとしてのコロナ処理装置において、中心糸１１を挟んで設置される一対の平板電極の間に高周波高電圧を印加し、コロナ放電を発生させる。これによって、中心糸１１の表面を親水化させ、ぬれ性を向上させる。コロナ処理装置は、２組以上の一対の平板電極を備えていてもよい。

コロナ放電暴露においては、例えば、電圧出力を約９ｋＶ、中心糸１１の表面と放電プローブの先端の距離を数１０ｍｍ、放電プローブの走査速度を０．１５～１５ｍｍ／ｓｅｃとして、大気中、常温下でコロナ放電暴露を実施する。

次に、中心糸１１の表面から、表面処理を施さない領域を保護するためのマスクを除去する。

次に、第１活性化ユニット１３０において、第１活性化液１３２に中心糸１１を１～３分間浸漬する。第１活性化液１３２の温度は、例えば、３０～４０℃である。これにより、中心糸１１の表面に触媒活性層を形成する。具体的には、例えば、第１活性化液１３２としてＰｄ－Ｓｎ粒子のコロイド溶液を用いることにより、高触媒活性を示すＰｄを含むＰｄ－Ｓｎ粒子を中心糸１１の表面に付着させ、触媒活性層を形成する。このとき、表面処理が施されていない領域には、触媒活性層が後のめっき処理に十分な程度には形成されない。

次に、第２活性化ユニット１４０において、第２活性化液１４２に中心糸１１を３～６分間浸漬する。第２活性化液１４２の温度は、例えば、３０～５０℃である。これによって、例えば、中心糸１１の表面の触媒活性層から活性度を低下させるＳｎを除去し、触媒活性層の活性度を増加させることができる。

次に、無電解めっきユニット１５０において、無電解めっき液１５２に中心糸１１を１０分間以下の時間浸漬する。無電解めっき液１５２の温度は、例えば、２０～３０℃である。これによって、中心糸１１の表面に電解めっきのシード層としての無電解めっき層が形成され、中心糸１１の表面が導電化される。無電解めっき液１５２への浸漬時間が長いほど、無電解めっき層の厚みは大きくなる。このとき、表面処理が施されていない領域には、無電解めっき層が形成されない、又は中心糸１１との密着性が弱い状態で形成される。

次に、電解めっきユニット１６０において、電解めっき液１６２に中心糸１１を３分間以下の時間浸漬する。中心糸１１の移送速度や電解めっき液１６２への浸漬時間により、電解めっき層の厚みを制御することができる。中心糸１１の移送速度や浸漬時間は、所望のめっき層１２の厚さ、めっき浴（めっき槽に収容された状態のめっき液）の管理状況、めっき浴の経時変化などに応じて、電流密度、めっき浴の濃度、ｐＨ、温度、添加剤の種類などを考慮して最適化される。

電解めっきユニット１６０における電解めっきの具体的な条件の例は、以下の表３に示すとおりである。表３における「浴温度」、「浴電圧」は、それぞれめっき浴の温度、めっき浴中におけるアノード１６３と、カソードとしてのボビン１７０ｋ及びボビン１７０ｍとの間の電圧である。

上述の電解めっきによって、無電解めっき層の表面に電解めっき層が形成される。この無電解めっき層と電解めっき層の積層体からめっき層１２が構成される。ここで、中心糸１１の表面の表面処理が施されていない領域上には、めっき層１２が形成されない、又は、一時的にめっき層１２が形成されても密着性が弱いために剥離する。すなわち、めっき層１２は、中心糸１１の表面の表面処理が施された領域にのみ形成される。以上の工程を経ることより、本実施の形態に係る導電性繊維１が得られる。

なお、図４では記載を省略しているが、上記の各工程の間においては、前工程の薬剤残留が原因の不良が発生しないように、純水で中心糸１１の洗浄（超音波洗浄、揺動洗浄、流水洗浄など）を行うことが好ましい。

また、各工程において適した中心糸１１の移送速度を得るため、ボビン１７０ａ～１７０ｍの各々について、ギア比（回転半径）を調整して回転数を最適化することが好ましい。そのため、工程間経路中での移送速度変更や一時待機が任意で実施できるように、各ユニットの間にバッファをもたせた回転機構を配備することが好ましい。

（実施の形態の効果）
上記実施の形態によれば、樹脂繊維から構成される中心糸とその周囲を被覆する金属層を備えた導電性繊維であって、耐屈曲性を確保しつつ金属層に銅や銀を用いることができる、低価格の導電性繊維及びその製造方法を提供することができる。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］１本の樹脂繊維（１０）又は撚り合わされた複数の樹脂繊維（１０）からなる中心糸（１１）と、中心糸（１１）の表面を直接被覆するめっき層（１２）と、を備え、めっき層（１２）が、中心糸（１１）に間隔を空けながら螺旋状に形成された帯状のパターンを有する、導電性繊維（１）。

［２］めっき層（１２）のパターンにおける、中心糸（１１）の長さ方向の帯の幅に対する中心糸（１１）の長さ方向の隙間の幅の比の値が、１以上、４以下の範囲内にある、上記［１］に記載の導電性繊維（１）。

［３］めっき層（１２）が銅又は銀からなる、上記［１］又は［２］に記載の導電性繊維（１）。

［４］電線（２１）と、編まれた複数の導電性繊維（１）から構成され、電線（２１）の周囲を覆う編組シールド（２２）と、編組シールド（２２）を覆うジャケット（２３）と、を備え、導電性繊維（１）は、１本の樹脂繊維（１０）又は撚り合わされた複数の樹脂繊維（１０）からなる中心糸（１１）と、中心糸（１１）の表面を直接被覆するめっき層（１２）と、を備え、めっき層（１２）が、中心糸（１１）に間隔を空けながら螺旋状に形成された帯状のパターンを有する、ケーブル（２０）。

［５］めっき層（１２）のパターンにおける、中心糸（１１）の長さ方向の帯の幅に対する中心糸（１１）の長さ方向の隙間の幅の比の値が、１以上、４以下の範囲内にある、上記［４］に記載のケーブル（２０）。

［６］めっき層（１２）が銅又は銀からなる、上記［４］又は［５］に記載のケーブル（２０）。

［７］１本の樹脂繊維（１０）又は撚り合わされた複数の樹脂繊維（１０）からなる中心糸（１１）の表面に、粗化処理と親水化処理の少なくともいずれか一方を含む表面処理を施す工程と、前記表面処理の後、中心糸（１１）の表面にめっき処理を施してめっき層（１２）を形成する工程と、を含み、前記表面処理が、中心糸（１１）に間隔を空けながら螺旋状に形成された帯状のパターンを有する領域に施され、めっき層（１２）が、中心糸（１１）の表面の前記表面処理が施された領域にのみ形成される、導電性繊維（１）の製造方法。

［８］前記表面処理が、前記表面処理を施さない領域を帯状のマスクで覆った状態で実施される、上記［７］に記載の導電性繊維（１）の製造方法。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

また、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１導電性繊維
１０樹脂繊維
１１中心糸
１２めっき層
２０ケーブル
２１電線
２２偏組シールド
２３ジャケット

Claims

ポリエチレン又はフッ素系樹脂からなる複数の樹脂繊維が撚り合わされた中心糸と、
前記中心糸の表面を直接被覆するめっき層と、
を備え、
前記めっき層が、前記中心糸に間隔を空けながら螺旋状に形成された帯状のパターンを有し、
前記めっき層が形成された前記中心糸の表面には、螺旋状に形成された帯状の前記パターンに沿って算術平均粗さＲａが２μｍ以上１４μｍ以下の凹凸が形成されている、
導電性繊維。
前記めっき層の前記パターンにおける、前記中心糸の長さ方向の帯の幅に対する前記中心糸の長さ方向の隙間の幅の比の値が、１以上、４以下の範囲内にある、
請求項１に記載の導電性繊維。
前記めっき層が銅又は銀からなる、
請求項１又は２に記載の導電性繊維。
電線と、
編まれた複数の導電性繊維から構成され、前記電線の周囲を覆う編組シールドと、
前記編組シールドを覆うジャケットと、
を備え、
前記導電性繊維は、
ポリエチレン又はフッ素系樹脂からなる複数の樹脂繊維が撚り合わされた中心糸と、
前記中心糸の表面を直接被覆するめっき層と、
を備え、
前記めっき層が、前記中心糸に間隔を空けながら螺旋状に形成された帯状のパターンを有し、
前記めっき層が形成された前記中心糸の表面には、螺旋状に形成された帯状の前記パターンに沿って算術平均粗さＲａが２μｍ以上１４μｍ以下の凹凸が形成されている、
ケーブル。
前記めっき層の前記パターンにおける、前記中心糸の長さ方向の帯の幅に対する前記中心糸の長さ方向の隙間の幅の比の値が、１以上、４以下の範囲内にある、
請求項４に記載のケーブル。
前記めっき層が銅又は銀からなる、
請求項４又は５に記載のケーブル。
ポリエチレン又はフッ素系樹脂からなる複数の樹脂繊維が撚り合わされた中心糸の表面に、粗化処理と親水化処理を含む表面処理を施す工程と、
前記表面処理の後、前記中心糸の表面にめっき処理を施してめっき層を形成する工程と、
を含み、
前記表面処理を施す工程では、前記中心糸の周囲を、帯状のマスクによって間隔を空けながら螺旋状に覆った状態で、前記中心糸の表面に対してドライアイスブラストによる前記粗化処理を施すことにより、前記中心糸の表面に、螺旋状に形成された帯状のパターンに沿って算術平均粗さＲａが２μｍ以上１４μｍ以下の凹凸を形成し、
前記めっき層を形成する工程では、前記中心糸の表面の前記粗化処理が施された領域に前記めっき層を形成する、
導電性繊維の製造方法。