阅读说明：本技术 电缆及其制造方法 (Cable and manufacturing method thereof ) 是由 黄得天 塚本佳典 西浦纪裕 于 2018-09-04 设计创作，主要内容包括：本发明提供电缆及其制造方法,所述电缆即使在直径减小的情况下也能够实现高阻燃性。所述电缆具备多根电线(2)、配置于多根电线(2)周围的夹杂物(4)、以及一体性被覆多根电线(2)和夹杂物(4)的护套(6),夹杂物(4)表面附着有由通过燃烧形成炭层的阻燃剂构成的粒子(7)。(The invention provides a cable and a manufacturing method thereof, wherein the cable can realize high flame resistance even under the condition of reducing the diameter. The cable is provided with a plurality of electric wires (2), inclusions (4) arranged around the plurality of electric wires (2), and a sheath (6) integrally covering the plurality of electric wires (2) and the inclusions (4), wherein particles (7) composed of a flame retardant which forms a carbon layer by combustion are attached to the surface of the inclusions (4).)

电缆及其制造方法

技术领域

本发明涉及用于机器人的可移动部等的电缆及其制造方法。

背景技术

产业用机器人等所使用的电缆中，存在要求在UL标准中规定的垂直燃烧试验(VW-1试验)中合格的高阻燃性的情况。

作为机器人等中使用的电缆，已知具备多根电线、配置于多根电线周围的夹杂物、以及一体性被覆电线和夹杂物的护套的电缆。这种电缆中，通过在电线的绝缘体中使用难以燃烧的氟树脂等、在护套中使用添加有阻燃剂的物质，来实现在VW-1试验中合格的高阻燃性。

此外，用于机器人的可移动部等的电缆中，一般使用化纤短纤纱(稳定的纤维丝或人造短纤维丝)作为夹杂物。通过使用化纤短纤纱作为夹杂物，化纤短纤纱作为缓冲材料，能够抑制弯曲时电线彼此摩擦而磨损，能够实现具有良好的弯曲特性、扭转特性的电缆。

其中，作为本申请发明相关的现有技术文献信息，有专利文献1。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-62912号公报

发明内容

发明所要解决的课题

近年来，随着人协动型机器人市场的扩大，产业用机器人的小型化正在迅速推进。与此相伴，对于机器人中使用的电缆也要求直径减小。

然而，如果减小电缆的直径(例如电缆的外径为5.5mm以下的情况)，则产生阻燃性绝缘体、护套各自的厚度也会变薄、整个电缆的阻燃性会降低这样的问题。特别是在使用化纤短纤纱等作为夹杂物的情况下，化纤短纤纱等夹杂物是可燃性的，因此在电缆燃烧时，夹杂物起到促进电缆燃烧的可燃物的作用。直径减小的电缆中，有时与利用绝缘体、护套使夹杂物上的火焰熄灭的功能相比，增强了利用夹杂物而使绝缘体、护套燃烧的功能。这样的情况下，电缆燃烧时，火会在整个电缆上燃烧扩散，因此难以在VW-1试验中合格。

为了提高直径减小的电缆的阻燃性，例如也可考虑在护套中含有大量阻燃剂，但这种情况下，会产生护套***、失去挠性的问题、护套在与***的护套摩擦时磨损而产生粉尘的问题。此外，作为夹杂物，例如也可考虑使用将树脂中添加有阻燃剂的树脂组合物挤出成型而成的夹杂物。可是，即使在这种情况下，挤出成型后的夹杂物也会由于阻燃剂的添加而***，因此会产生失去挠性的问题、弯曲时夹杂物与绝缘电线摩擦而绝缘电线的绝缘体、夹杂物磨损、产生粉尘的问题。另外，就机器人电缆等中使用的电缆而言，因为用于反复进行弯曲的装置，所以优选具备挠性优异、不会由于弯曲而产生粉尘性质的电缆。

因此，本发明的目的在于，提供即使在直径减小的情况下也能够实现高阻燃性的电缆及其制造方法。

用于解决课题的方法

以解决上述课题为目的，本发明提供一种电缆，具备多根电线、配置于前述多根电线周围的夹杂物、以及一体性被覆前述多根电线和前述夹杂物的护套，在前述夹杂物表面附着有由通过燃烧形成炭层的阻燃剂构成的粒子。

此外，以解决上述课题为目的，本发明提供一种电缆的制造方法，其为具备多根电线、配置于前述多根电线周围的夹杂物、以及一体性被覆前述多根电线和前述夹杂物的护套的电缆的制造方法，具备：将前述夹杂物浸渍于使通过燃烧形成炭层的阻燃剂溶于溶剂而得的溶液，使前述溶液含浸于前述夹杂物的含浸工序；以及通过使利用前述含浸工序含浸了前述溶液的前述夹杂物干燥，使由前述阻燃剂构成的粒子附着于前述夹杂物表面的干燥工序。

发明的效果

根据本发明，可以提供即使在直径减小的情况也能够实现高阻燃性的电缆及其制造方法。

附图说明

图1(a)为显示本发明一个实施方式涉及的电缆的与长度方向垂直的截面的截面图，图1(b)为示意性显示夹杂物的侧视图，图1(c)为示意性显示夹杂物中使用的丝状体的与长度方向垂直的截面的截面图。

图2为显示本发明一个实施方式涉及的电缆的制造方法的顺序的流程图。

图3的(a)、(b)为对含浸工序进行说明的说明图。

图4为显示实施例中制作的电缆的与电缆长度方向垂直的截面的截面图。

符号说明

1：电缆；2：电线；3：双绞线；4：夹杂物；41：丝状体；41a：纤维；6：护套；7：粒子；8：溶液。

具体实施方式

[实施方式]

以下，按照所附附图对本发明实施方式进行说明。

图1(a)为显示本实施方式涉及的电缆与长度方向垂直的截面的截面图，图1(b)为示意性显示夹杂物的侧视图，图1(c)为示意性显示夹杂物中使用的丝状体与长度方向垂直的截面的截面图。

如图1(a)所示，电缆1具备多根电线2、配置于多根电线2周围的夹杂物4、以及一体性被覆多根电线2和夹杂物4的护套6。电缆1例如用于借助于产业用机器人中可移动部的配线。

电线2具有将多根金属线材绞合而成的绞线导体21、以及被覆绞线导体21外周的绝缘体22。作为绞线导体21中使用的金属线材，例如可以使用镀锡软铜线。作为绝缘体22，优选使用阻燃性高的物质，例如可以使用由氟树脂形成的绝缘体。本实施方式中，作为绝缘体22，使用由ETFE(Ethylene Tetra Fluoro Ethylene，乙烯四氟乙烯)形成的绝缘体。其中，作为绝缘体22，不限于由ETFE形成的绝缘体，也可以使用由聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等树脂、除了ETFE以外的氟树脂形成的绝缘体。绝缘体22通过使用挤出机将这些树脂在绞线导体21周围挤出被覆而形成。

本实施方式中，将一对电线2绞合，形成双绞线3。电缆1具有三根双绞线3。三根双绞线3与夹杂物4一起绞合，在其周围以螺旋状卷绕有缠绕带5。作为缠绕带5，例如可以使用由无纺布形成的纸带。

护套6以覆盖缠绕带5外周的方式设置。作为护套6，优选使用具有阻燃性的物质，例如可以使用由添加阻燃剂而赋予了阻燃性的树脂形成的护套。本实施方式中，作为护套6，使用由添加有阻燃剂的PVC(PolyvinylChloride，聚氯乙烯)形成的护套。需要说明的是，作为护套6，不限于由PVC形成，也可以使用由ETFE等氟树脂、聚氨酯、聚烯烃、聚乙烯等形成的护套。护套6通过使用挤出机将这些树脂在缠绕带5周围挤出被覆而形成。

虽然图1(a)中没有显示，但是，在缠绕带5与护套6之间可以设置屏蔽层。作为屏蔽层，可以使用将铜、铝等金属带卷绕在缠绕带5外周而形成的层、通过将金属线材彼此编织而形成的层、将多根金属线材卷绕在缠绕带5外周而形成的层。

(夹杂物4的说明)

夹杂物4由将纤维41a纺织而成的多个丝状体41构成。本实施方式中，将一对丝状体41绞合而形成捻线42，在电线2与缠绕带5间的空间配置多根捻线42，从而构成夹杂物4。需要说明的是，构成捻线42的丝状体41的根数可以为3根以上，此外也可以不形成捻线42，将1根根丝状体42集束而作为夹杂物4使用。夹杂物4是兼具下述功能的部件：将电缆1的外形调整为大体圆形，并且作为抑制在使电缆1弯曲时电线2彼此摩擦而磨损的缓冲材料。

本实施方式中，作为丝状体41，使用的是纤维41a使用人造短纤维丝的稳定的纤维丝(以下称为化纤短纤纱)。化纤短纤纱具有适当的缓冲性，即使弯曲也不会折断，因而适合作为可移动部中使用的电缆1的夹杂物4。可是，化纤短纤纱是易燃的，因此特别是在绝缘体22、护套6变薄的直径小的电缆1中，会产生阻燃性降低的可能性。

因此，本实施方式涉及的电缆1中，使阻燃性粒子7附着于由化纤短纤纱形成的丝状体41表面和丝状体41内部即纤维41a之间。即，本实施方式中，在丝状体41的表面、内部，贯穿长度方向附着有大量微细的阻燃性粒子7。通过使阻燃性粒子7附着于丝状体41，即使在将易燃性化纤短纤纱用于丝状体41的情况下，也能够利用阻燃性粒子7使丝状体41上的火焰迅速熄灭。其结果是，能够提高夹杂物4的阻燃性，提高电缆1整体的阻燃性。

更详细地，附着于夹杂物4(丝状体41)表面的由阻燃剂形成的粒子7在电缆燃烧时形成炭层(燃烧时形成的炭化层)。该炭层形成于夹杂物4(丝状体41)周围，从而对夹杂物4(丝状体41)发挥阻碍燃烧时的热传递的作用。此外，该炭层也对夹杂物4(丝状体41)发挥阻碍氧的供应的作用。即，附着于夹杂物4(丝状体41)表面的由阻燃剂形成的粒子7燃烧时在夹杂物4(丝状体41)周围形成炭层，从而对夹杂物4(丝状体41)阻碍空气和热的传递，实现防止火焰相对于电缆1长度方向的延烧的功能。因此，直径减小的电缆1中，利用具有阻燃性的粒子7，在电缆1燃烧时，能够抑制夹杂物4(丝状体41)作为促进相对于电缆1长度方向延烧的可燃物发挥功能。由此，能够抑制直径减小的电缆1中夹杂物4成为可燃物而使绝缘体22、护套6燃烧，提高使电缆1自熄的功能。

将未附着阻燃性粒子7的通常的化纤短纤纱用于夹杂物4的以往的电缆中，如果电缆1的外径为5.5mm以下，则难以实现在VW-1试验中合格的高阻燃性，特别是如果电缆1的外径为5.1mm以下，则在VW-1试验中不合格的频率特别高。根据本实施方式，即使电缆1的外径为5.5mm以下、进一步为5.1mm以下，也能够实现在VW-1试验中合格的高阻燃性。即，本发明适合于电缆1的外径为5.5mm以下的直径减小的电缆1，特别适合于电缆1的外径为5.1mm以下的直径减小的电缆1。其中，夹杂物4中使用的丝状体41不限于化纤短纤纱，例如可以使用由细绳、纸、无纺布等形成的物质。此外，作为夹杂物4不限于丝状体，例如也可以使用带状物质。

作为附着于丝状体41的阻燃性粒子7，只要是由通过燃烧形成炭层(燃烧时形成的炭化层)的阻燃剂构成的粒子就没有特别限定，可以根据电缆1的用途等适当选择。举个例子，作为阻燃性粒子7，可以将聚酰亚胺系、磷系阻燃剂、或氯化聚乙烯、三氧化锑、氢氧化镁、氢氧化铝等阻燃剂适当组合一种或两种以上等而使用。详细情况如后所述，本实施方式中，通过将丝状体41在使上述阻燃剂溶于溶剂状态的溶液中含浸而形成阻燃性粒子7，因此，作为上述阻燃剂，必须使用能够溶于溶剂的物质。

认为如果阻燃性粒子7的粒径过大，则使电缆1弯曲时，阻燃性粒子7会伤害电线2的表面(绝缘体22的表面)。因此，优选阻燃性粒子7的粒径小于构成夹杂物4的部件的横截面的直径、宽度，特别优选为50μm以下。化纤短纤纱的直径例如为0.1mm左右，阻燃性粒子7的粒径小于丝状体41的直径。通过使用粒径50μm以下、更优选15μm以上50μm以下的微粒作为阻燃性粒子7，从而实现阻燃性粒子7作为润滑剂的效果，还能使电缆1的弯曲特性进一步提高。需要说明的是，粒子7的粒径是粒子7的平均粒径，具体为通过激光衍射散射法求得的累计粒径分布中，作为D₅₀(中值粒径)的粒径所表示的粒径。

(电缆1的制造方法)

图2为显示本实施方式涉及的电缆的制造方法的顺序的流程图。如图2所示，制造电缆1时，首先，在步骤S1中进行制造电线2的电线制造工序。电线制造工序中，将金属线材绞合，形成绞线导体21，通过挤出在该绞线导体21周围被覆绝缘体22，从而制造电线2。本实施方式中，在电线制造工序中将一对电线2绞合，形成双绞线3。

此外，与步骤S1的电线制造工序并行地，在步骤S2中进行制造夹杂物4的夹杂物制造工序。夹杂物制造工序中，准备多根将对纤维41a进行纺织而得的多个丝状体41(这里为化纤短纤纱)绞合而得的捻线42，进行步骤S21的含浸工序和步骤S22的干燥工序。

步骤S21的含浸工序中，如图3的(a)、(b)所示，将集束的捻线42(即多个丝状体41)浸渍于使阻燃剂溶于溶剂而得的溶液8，使溶液8含浸于丝状体41表面和丝状体41内部即纤维41a之间。含浸工序中，在将捻线42的束浸入溶液8的状态下保持规定时间(例如24小时左右)，从而使溶液8遍及纤维41a的各个位置。也可以在使捻线42的束浸入溶液8的状态下进行溶液8的搅拌等，适当促进溶液8向捻线42的含浸。

步骤S22的干燥工序中，将含浸了溶液8的捻线42的束(多个丝状体41)从溶液8提起，干燥。干燥的方法没有特别限定，例如可以通过向捻线42吹干燥空气或者适当进行加热来促进干燥。此时，优选含浸了溶液8的丝状体41经过多次阶段性干燥。例如干燥工序包括使从溶液8提起的丝状体41在低于100℃(例如80℃左右)的温度下干燥后，在100℃以上(例如120℃左右)的温度下干燥的工序。如果溶液8干燥，溶剂挥发，则呈现出在丝状体41表面和丝状体41内部即纤维41a之间，到处附着有阻燃性粒子7的状态。通过以上操作，得到附着有阻燃性粒子7的夹杂物4。

另外，所使用的溶液8的浓度没有特别限定，但如果溶液8中的阻燃性粒子7的浓度过浓，则向丝状体41的含浸很耗时间；如果浓度过低，则产生无法充分获得赋予阻燃性的效果的可能性。因此，溶液8中的阻燃性粒子7的浓度可以根据所使用的阻燃性粒子7的特性等，适当调整至能够在适当的时间(例如24小时左右)内充分含浸于丝状体41、且充分获得对丝状体41赋予阻燃性的效果程度的浓度。

然后，在步骤S3中，进行将步骤S1中制造的电线2和步骤S2中制造的夹杂物4绞合，在其周围卷绕缠绕带5的绞合工序。然后，在步骤S4中，进行通过挤出成型在缠绕带5周围被覆护套6的护套形成工序。通过以上操作，得到电缆1。

(实施方式的作用和效果)

如上所述，本实施方式涉及的电缆1中，夹杂物4表面附着有由通过燃烧形成炭层的阻燃剂构成的粒子7。由此，能够对夹杂物4赋予阻燃性，即使在使电缆1直径减小的情况，也能够实现在VW-1试验中合格的高阻燃性。

本实施方式中，无需在护套6中过量添加阻燃剂，因此能够抑制护套6***而电缆1的柔软性、挠性降低。此外，阻燃性粒子7收纳于护套6内部，因此还能够抑制像护套6中过量添加阻燃剂的情况下那样从护套6产生粉尘。即，根据本实施方式，能够维持电缆1的柔软性、挠性，抑制从护套6产生粉尘，实现高阻燃性。本实施方式中，夹杂物4可以使用具有缓冲性的化纤短纤纱，特别适合于机器人的可移动部等的配线。

此外，本实施方式涉及的电缆的制造方法中，具备：将由丝状体41等形成的夹杂物4浸渍于使阻燃剂溶于溶剂而得的溶液8，使溶液8含浸于夹杂物4的含浸工序；以及通过使利用含浸工序含浸了溶液8的夹杂物4干燥，使由阻燃剂构成的粒子7附着于夹杂物4表面的干燥工序。特别是，通过将丝状体41等夹杂物4浸渍于使通过燃烧形成炭层的阻燃剂溶于溶剂而得的溶液8并干燥的方法，能够使由阻燃剂构成的粒子7均匀地附着于夹杂物4表面，能够在电缆1的长度方向上赋予均一的阻燃性。

实施例1

(实施例)

图4为显示实施例中制作的电缆1a与电缆长度方向垂直的截面的截面图。实施例的电缆1a中，准备6根将绞合40根外径0.08mm的镀锡软铜线而成的绞线导体21(外径约0.60mm)周围用由ETFE形成的厚度约0.20mm的绝缘体22被覆而得的电线2，以6根电线为中心，在夹有夹杂物4的状态下绞合，在其周围卷绕缠绕带5。该电缆1a中，6根电线2以沿电缆1的圆周方向排列的方式设置，在由6根电线2围成的空间中配置有夹杂物4。接下来，通过将缠绕带5周围用厚度约0.80mm的护套6被覆，制作实施例的电缆1a(外径：约4.7mm)。作为夹杂物4，准备使阻燃性粒子7附着于由化纤短纤纱形成的丝状体41表面和丝状体41内部即纤维41a之间的夹杂物。其中，作为阻燃性粒子7，使用通过燃烧形成炭层的磷系阻燃剂。

(比较例)

使用未附着阻燃性粒子7的化纤短纤纱作为夹杂物，除此以外，设为与上述实施例同样的构成，制作比较例的电缆(外径：约4.7mm)。

(实施例和比较例的阻燃性评价)

阻燃性评价基于UL标准(UL1581)中规定的VW-1的阻燃性试验进行。具体地，从实施例的电缆1a和比较例的电缆获取长度610mm的试样，使该试样保持垂直，在试样上端安装指示旗(宽度：约13mm)。然后，在距离指示旗下端垂直下方254mm的位置的试样部分，对于该试样，以20度的角度接触燃烧器的火焰，重复5次15秒燃烧、15秒停止的操作，评价试样的燃烧性。

其结果是，实施例的电缆1a中，由余火导致的燃烧不超过60秒，且指示旗未燃烧，且用垂下物配置于试样底部的外科用棉也未燃烧，在VW-1的燃烧试验中合格。而比较例的电缆中，指示旗全部燃烧，在VW-1的燃烧试验中不合格。

(实施方式汇总)

下面，引用实施方式中的符号等，对于由以上说明的实施方式理解的技术思想进行记载。不过，以下记载中的各符号等并非将权利要求书中的构成要素限定为实施方式中具体给出的部件等。

[1]一种电缆1，具备多根电线2、配置于前述多根电线2周围的夹杂物4、以及一体性被覆前述多根电线2和前述夹杂物4的护套6，在前述夹杂物4表面附着有由通过燃烧形成炭层的阻燃剂构成的粒子7。

[2]根据[1]所述的电缆1，前述粒子7防止前述夹杂物4相对于长度方向的延烧。

[3]根据[1]或者[2]所述的电缆1，前述夹杂物4由以纤维41a形成的丝状体41构成，在前述丝状体41的表面或前述丝状体41的内部附着有前述粒子7。

[4]根据[3]所述的电缆1，前述丝状体41是使用人造丝作为前述纤维41a的稳定的纤维丝。

[5]根据[1]至[4]中任一项所述的电缆1，前述粒子7的平均粒径为50μm以下。

[6]根据[1]至[5]中任一项所述的电缆1，外径为5.5mm以下。

[7]一种电缆的制造方法，其为具备多根电线2、配置于前述多根电线2周围的夹杂物4、以及一体性被覆前述多根电线2和前述夹杂物4的护套6的电缆1的制造方法，具备：使前述夹杂物4浸渍于使通过燃烧形成炭层的阻燃剂溶于溶剂而得的溶液8，使前述溶液8含浸于前述夹杂物4的含浸工序；以及通过使利用前述含浸工序含浸了前述溶液8的前述夹杂物4干燥，使由前述阻燃剂构成的粒子7附着于前述夹杂物4表面的干燥工序。

以上对本发明实施方式进行了说明，但上述记载的实施方式并非对权利要求书涉及的发明的限定。此外，还应当注意的一点是，并非限定实施方式中说明的特征组合全部为用于解决发明课题的方法所必需的。

此外，在不脱离其宗旨的范围内，本发明可以适当变形而实施。例如，上述实施方式中给出了具有3根双绞线3的电缆1(图1)、将6根电线2配置于圆周方向的电缆1a(图4)，但电缆1的具体结构不限于此。例如，作为电线2，可以使用具有外部导体的同轴线，也可以是多根电线2的一部分被内部护套一体性被覆。