JP7356482B2

JP7356482B2 - ケーブル

Info

Publication number: JP7356482B2
Application number: JP2021162944A
Authority: JP
Inventors: 敬久小林; 喬坂本; 伸明光地; 和文仁村; 龍成宮下; 祐一森下; 翼井上
Original assignee: SWCC Corp
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 2021-10-01
Filing date: 2021-10-01
Publication date: 2023-10-04
Anticipated expiration: 2041-10-01
Also published as: JP2023053732A

Description

本発明はケーブルに関する。

シース（外被）で覆われたケーブルには識別目的で印字がなされる場合があり、近年はその印字技術としてレーザマーキングという技術が普及している。
レーザマーキングは、レーザ照射によって樹脂材料を発泡させて白色などに変化させたり、レーザ照射によって樹脂材料を焼いて黒色などに変化させたりするのが主流である。

レーザマーキング技術に適合するケーブルの一例が特許文献１に開示されている。
特許文献１の技術によれば、外被を第１被覆部と第２被覆部とに分け、一方の被覆部に対してのみレーザマーキング用の発色剤を添加し、他方の被覆部に対しては当該発色剤を添加しない構成を有しており、コスト増および外被全体の特性変化を最小限に抑制しようとしている。

特開２０１９－２１５９７０号公報

ところでレーザ照射によって樹脂材料を発泡させて白色に変化させる場合において、レーザ照射条件を調整しても印字ができないときがあり、現状その原因がいまだに究明されていない。
本発明の主な目的は、レーザマーキング技術で印字しうるケーブルであって、レーザ照射条件の調整が不要なまたは調整可能な範囲内で印字しうるケーブルを提供することである。

本願発明者がレーザ照射条件を調整しても印字ができない原因を探求したところ、単位厚さ当たりの透過濃度と印字状態との間に一定の関係性があることを見出し、本発明をするに至った。
すなわち本発明によれば、
複数本の絶縁心線を撚り合わせた対撚コアと、
前記対撚コアを被覆する内層シースと、
前記内層シースを被覆する外層シースとを備え、
前記外層シースがポリウレタン樹脂および着色剤を含有し、
前記外層シースの単位厚さ当たりの透過濃度Ｄ／ｔが５．４～１３．２ｍｍ^－１であることを特徴とするケーブルが提供される。

本発明によれば、レーザ照射条件の調整が不要なまたは調整可能な範囲内で印字しうるケーブルを提供することができる。

ケーブルの概略を示す断面図である。単位厚さ当たりの透過濃度の算出を説明するための模式図である。サンプル３、６、８の実印字状態を示す図である。単位厚さ当たりの透過濃度と印字状態との関係を説明するための模式図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
本明細書において数値範囲を示す「～」には上限値および下限値がその数値範囲に含まれる。

図１に示すとおり、ケーブルは主に、１対の絶縁心線３ａ、３ｂを撚り合わせた対撚コア１０と、対撚コア１０を充実被覆する内層シース２０と、内層シース２０を被覆する外層シース３０とで構成されている。

絶縁心線３ａは撚線導体１ａを絶縁体２ａで被覆された構成を有しており、絶縁体２ａが赤色に着色されている。
絶縁心線３ｂは撚線導体１ｂを絶縁体２ｂで被覆された構成を有しており、絶縁体２ｂが黒色に着色されている。

撚線導体１ａ、１ｂは複数本の細径素線を撚り合わせた撚線導体である。各細径素線は錫または銀などがめっきされた軟銅線で構成されている。
撚線導体１ａ、１ｂは好ましくは一定直径の錫めっき軟銅線（細径素線）を複数本撚り合わせ、外径がＡＷＧ１８～３０である。

絶縁体２ａ、２ｂはポリエチレン樹脂から構成されている。
一方の絶縁体２ａを構成するポリエチレン樹脂には赤色に着色するための着色剤が配合されており、他方の絶縁体２ｂを構成するポリエチレン樹脂には黒色に着色するための着色剤が配合されている。
絶縁体２ａ、２ｂの厚さは好ましくは０．１０～０．３０ｍｍである。
絶縁体２ａ、２ｂはポリエチレン樹脂が撚線導体１ａ、１ｂに対し押出し被覆され、その後電子線が照射され（架橋され）形成される。

内層シース２０はポリ塩化ビニル樹脂から構成され、黒色の着色剤（カーボンなど）が含有されている。
内層シース２０は当該黒色ポリ塩化ビニル樹脂が対撚コア１０に対し押出し被覆され形成される。

外層シース３０はポリウレタン樹脂から構成され、黒色の着色剤（カーボンなど）が含有されている。
当該黒色ポリウレタン樹脂は、ＪＩＳＫ６３０１による低温脆化温度－６０℃以下であり、好ましくは－６８℃以下である。ＪＩＳＫ７３１１による引張強さが４０ＭＰａ以上、好ましくは４２ＭＰａ以上であり、同伸びが４５０％以上、好ましくは５００％以上であり、同１００％モジュラスが５．０ＭＰａ以下、好ましくは４．９ＭＰａ以下である。
当該黒色ポリウレタン樹脂は、ＪＩＳＫ６３０１による耐寒性が－７５℃以上、ＪＩＳＫ６７２３による引張強さが５０ＭＰａ以下、同伸びが６００％以下、同１００％モジュラスが４．０ＭＰａ以上であることがより好ましい。
当該黒色ポリウレタン樹脂には、着色剤のほか、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱老化防止剤、充填剤、加工助剤、滑剤などの添加剤が配合されていてもよい。
外層シース３０の厚さは好ましくは０．１０～０．３０ｍｍである。
外層シース３０は当該黒色ポリウレタン樹脂が内層シース２０に対し押出し被覆され形成される。

本実施形態にかかるケーブルでは、外層シース３０の単位厚さ当たりの透過濃度Ｄ／ｔが５．４～１３．２ｍｍ^－１であり、好ましくは７．１～８．８ｍｍ^－１である。
外層シース３０の単位厚さ当たりの透過濃度Ｄ／ｔの算出は下記のとおりに実施する。
ケーブルから外層シース３０を剥ぎ取り、加熱しながらプレスし、厚さ約０．３ｍｍのフィルム形状に加工する。その後、透過濃度計を使用し、出射Ｅｏおよび入射Ｅｉの光束から、透過濃度Ｄ＝－ｌｏｇ１０（Ｅｏ／Ｅｉ）を測定する（図２参照）。併せて、ダイヤルシックネスゲージで厚さｔ［ｍｍ］を測定し、単位厚さ当たりの透過濃度Ｄ／ｔ［ｍｍ^－１］を算出する。

以上の本実施形態によれば、外層シース３０の単位厚さ当たりの透過濃度Ｄ／ｔが５．４～１３．２ｍｍ^－１であるため、レーザ照射条件の調整が不要なまたは調整可能な範囲内で印字することができる（下記実施例参照）。

なお、本実施形態にかかるケーブルは好ましくは自転車に使用され、その通信用途にも適用可能であるし、電力供給用途にも適用可能である。

（１）サンプルの作製
（１．１）サンプル１
直径０．０５ｍｍの錫めっき軟銅線９５本を撚り合わせ、ＡＷＧ２５（外径０．５６ｍｍ）の撚線導体を２条準備した。

一方の撚線導体に対し、赤色マスターバッチを配合した高密度ポリエチレンを、押出被覆して電子線を照射し、厚さが０．１７ｍｍの赤色絶縁体を形成し、外径０．９０ｍｍの第１の絶縁心線を得た。
他方の撚線導体に対し、黒色マスターバッチを配合した同高密度ポリエチレンを押出被覆して電子線を照射し、厚さが０．１７ｍｍの黒色絶縁体を形成し、外径０．９０ｍｍの第２の絶縁心線を得た。
各マスターバッチと高密度ポリエチレンとの質量混合比は赤色絶縁体および黒色絶縁体のいずれも１：３０とした。

その後、第１の絶縁心線および第２の絶縁心線を撚り合わせて対撚コアを形成しながら、その上に、充実に、黒色ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）を押出被覆し、さらにその上に、黒色ポリウレタン樹脂を押出被覆し厚さ０．２３ｍｍの外層シースを形成し、外径約２．３ｍｍのケーブルを製造した。

その後、当該ケーブルに対し、汎用のレーザマーキング装置を使用しレーザ印字した。レーザマーキング装置のレーザ照射条件（仕様）は下記のとおりである。
発振器平均出力：２０Ｗ
パルス周期：５～５０μｓ
スキャンスピード：最大１２，０００ｍｍ／ｓ

（１．２）サンプル２～１０
サンプル１において、外層シースのカーボン濃度や厚さを変動させた。
それ以外はサンプル１と同様に製造しレーザ印字した。

（２）サンプルの評価
各サンプルに対し下記の処理を実施し、単位厚さ当たりの透過濃度Ｄ／ｔと印字状態との関係を評価した。
ポリウレタン樹脂シース部分を剥ぎ取り、加熱しながらプレスし、厚さ約０．３ｍｍのフィルム形状に加工した。その後、透過濃度計（Ｘ－Ｌｉｔｅ社製Ｘ－Ｌｉｔｅ３０１）を使用し、３ｍｍ径のアパーチャーを通じた、出射Ｅｏおよび入射Ｅｉの光束から、透過濃度Ｄ＝－ｌｏｇ１０（Ｅｏ／Ｅｉ）を測定した（図２参照）。併せて、ダイヤルシックネスゲージ（アンビル径１０ｍｍ）で厚さｔ［ｍｍ］を測定し、単位厚さ当たりの透過濃度Ｄ／ｔ［ｍｍ^－１］を算出した。
単位厚さ当たりの透過濃度Ｄ／ｔと印字状態との関係を表１に示す。

表１中、「◎」「○」「△」「×」の評価基準は下記のとおりである。
「◎」：標準見本と同等であり、レーザ照射条件の調整は不要である
「○」：標準見本と同等であり、レーザ照射条件の微調整が必要である
「△」：標準見本との差はあるが、レーザ照射条件の調整および照射回数の増加で標準見本と同等にしうる
「×」：レーザ照射条件および照射回数の増加でも印字を認識することができない

（３）まとめ
表１および図３に示すとおり、サンプル３～１０では、印字状態が◎、○または△であり、単位厚さ当たりの透過濃度Ｄ／ｔが５．４～１３．２ｍｍ^－１であることが有用であることがわかった。特にサンプル４～７では印字状態が◎または○であり、単位厚さ当たりの透過濃度Ｄ／ｔが７．１～８．８ｍｍ^－１であることが有用であることがわかった。
単位厚さ当たりの透過濃度Ｄ／ｔと印字状態との関係性は下記のとおりに推察した。
図４に示すとおり、単位厚さ当たりの透過濃度Ｄ／ｔが５．４～１３．２ｍｍ^－１である場合には、レーザの熱でガス泡がポリウレタン樹脂層内で発生し、気泡が表面で白く隆起する（現象：発泡）。これに対し、単位厚さ当たりの透過濃度Ｄ／ｔが５．４ｍｍ^－１未満で過小である場合には、レーザがポリウレタン樹脂層を透過してしまいガス泡の発生が不十分となる（現象：透過）。単位厚さ当たりの透過濃度Ｄ／ｔが１３．２ｍｍ^－１超で過大である場合には、レーザのエネルギーがポリウレタン樹脂層表面のごく浅いところで吸収されることから、熱量が大きくなりすぎる為、ガス泡の状態が保てなくなりガス泡が消失してしまう（現象：ガス泡消失）。

１ａ、１ｂ撚線導体
２ａ、２ｂ絶縁体
３ａ、３ｂ絶縁心線
１０対撚コア
２０内層シース
３０外層シース

Claims

複数本の絶縁心線を撚り合わせた対撚コアと、
前記対撚コアを被覆する内層シースと、
前記内層シースを被覆する外層シースとを備え、
前記外層シースがポリウレタン樹脂および着色剤を含有し、
前記外層シースの単位厚さ当たりの透過濃度Ｄ／ｔが５．４～１３．２ｍｍ^－１であることを特徴とするケーブル。
請求項１に記載のケーブルにおいて、
前記外層シースの単位厚さ当たりの透過濃度Ｄ／ｔが７．１～８．８ｍｍ^－１であることを特徴とするケーブル。