CN102341868B - 发泡电线的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在发泡绝缘层中能够形成微泡的同时能够充分提高发泡电线制造效率的发泡电线的制造方法。本发明是一种发泡电线的制造方法，是经导体上形成发泡绝缘层的发泡绝缘层形成工序得到发泡电线，其中，发泡绝缘层形成工序包括：将基础树脂导入挤出机的工序、将发泡剂导入挤出机的工序、和将含有基础树脂和发泡剂的混合物从挤出机挤出而在导体上形成发泡绝缘层的工序，并且，混合物中所含的树脂具有0.40～0.80MPa的剪切应力，基础树脂为丙烯系树脂。

Description

发泡电线的制造方法
技术领域
本发明涉及发泡电线的制造方法。
背景技术
对USB3.0缆线、HDMI缆线、InfiniBand缆线、MICRO USB缆线等高速传输缆线等所使用的发泡电线的发泡绝缘层而言，要求其细径且耐热性高，能够微泡成型。
作为构成发泡绝缘层的绝缘材料，以往普遍使用的是高频下具有优异的电特性的聚乙烯(PE)，但是PE无法满足上述高频用缆线所要求的UL90℃左右的耐热性，而且无法形成充分的微泡。因此，提出了通过使用具有规定特性的丙烯系树脂而得到具有优异的耐热性和发泡性的发泡绝缘层的方案(专利文献1)。
专利文献1：日本特开2005-78835号公报
发明内容
但是，上述专利文献1的丙烯系树脂，即使导入发泡剂而形成发泡绝缘层，发泡绝缘层中的发泡体的直径还是大，在微泡的形成方面有改善的余地。另外，欲将细径的发泡绝缘层在导体上用挤出机以高线速挤出成型时，挤出机的机头中的树脂压力变得非常高，其结果该树脂压力将超过机头所允许的树脂压力。因此，在使用专利文献1的丙烯系树脂制造发泡绝缘层时，不得不使线速放低，在发泡电线的制造效率方面有改善的余地。
本发明是鉴于上述情况完成的，其目的在于提供一种在发泡绝缘层中能够形成微泡的同时能够充分提高发泡电线的制造效率的发泡电线的制造方法。
本发明人为解决上述课题反复进行了深入的研究，结果发现以丙烯系树脂作为基础树脂时挤出机中所含的树脂所具有的剪切应力与挤出机的机头中的树脂压力密切相关，发现通过将剪切应力设定在特定的范围而能够在形成微泡的同时大幅下降挤出机的机头中的树脂压力，从而完成了本发明。
即，本发明是一种发泡电线的制造方法，其特征在于，经在导体上形成发泡绝缘层的发泡绝缘层形成工序而得到发泡电线，其中，上述发泡绝缘层形成工序包括：将基础树脂导入挤出机的工序、将发泡剂导入上述挤出机的工序、和将含有上述基础树脂和上述发泡剂的混合物从上述挤出机挤出从而在上述导体上形成上述发泡绝缘层的工序，并且，上述混合物中所含的树脂具有0.40～0.80MPa的剪切应力，上述基础树脂为丙烯系树脂。
根据该制造方法，形成于导体上的发泡绝缘层中能够微泡成型。另外，能够使挤出机的机头中的树脂压力下降，能够提高导体的线速，能够充分地提高发泡电线的制造效率。
在上述制造方法中，上述混合物中所含的树脂在断裂时的熔融张力优选为15mN以上。
此时，与混合物中所含的树脂在断裂时的熔融张力不足15mN的情况相比，更容易微泡成型。
在上述制造方法中，上述丙烯系树脂为乙烯-丙烯系共聚物。
此时，更容易形成微泡。
此外，在本发明中，“剪切应力”是使用毛细管流变仪(CAPILOGRAPH 1D、东洋精机制作所株式会社制)测定的剪切应力，详细而言，是指向内径0.4mm、长度2mm的扁平毛细管填充树脂，将其安装于毛细管流变仪，设定为活塞速度30mm/分钟、筒直径9.55mm、筒和毛细管各自的温度为200℃的条件，然后向筒填充树脂，预热10分钟后所测定的值。其中，向扁平毛细管或筒填充的“树脂”是指在使发泡剂含于母料中的状态下与基础树脂一起向挤出机导入时，为基础树脂与母料中的树脂的混合树脂，在使发泡剂不含于母料中的状态下与基础树脂一起向挤出机导入时，为基础树脂。
另外，在本发明中，“熔融张力”是使用毛细管流变仪(CAPILOGRAPH 1D、东洋精机制作所株式会社制)所测定的熔融张力，详细而言，是指向内径1mm、长10mm的扁平毛细管填充树脂，设定为活塞速度5mm/分钟、筒直径9.55mm、牵引加速度400m/分钟、筒和毛细管以及紧接着筒的恒温槽各自的温度200℃的条件，然后向筒填充树脂，预热5分钟后以上述活塞速度开始进行活塞挤出，以上述牵引加速度进行加速、牵引，测定断裂时的张力，将其进行10次所得到的张力的测定值的平均值。其中，向扁平毛细管或筒填充的“树脂”是指在使发泡剂被含于母料中的状态下与基础树脂一起向挤出机导入时，为基础树脂与母料中的树脂的混合树脂，在使发泡剂不含于母料中的状态下与基础树脂一起向挤出机导入时，为基础树脂。
根据本发明，可提供一种在发泡绝缘层中能够形成微泡的同时能够充分提高发泡电线制造效率的发泡电线的制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的发泡电线的一个实施方式的局部剖面侧面图。
图2是沿着图1的II-II线的剖面图。
符号说明
1…内部导体(导体)、2…发泡绝缘层、5…发泡电线。
具体实施方式
下面，利用图1对本发明的实施方式进行详细的说明。
图1是表示本发明的发泡电线的一个实施方式的局部侧面图，图2是沿图1的II-II线的剖面图。如图1所示，缆线10表示同轴缆线，具备：内部导体1、覆盖内部导体1的发泡绝缘层2、包围发泡绝缘层2的外部导体3和覆盖外部导体3的外皮4。在此，发泡电线5由内部导体1和发泡绝缘层2构成。
作为发泡绝缘层2覆盖的内部导体1，例如可举出铜线、铜合金线、铝线等金属线。另外，也可以使用在上述金属线的表面实施了镀锡、镀银等而得的导体作为内部导体1。另外，作为内部导体1，可以使用单线或股线。
作为覆盖发泡绝缘层2的外部导体3，可以使用以往所使用的公知的导体。例如，可以通过将导线、导电片夹于树脂片之间而构成的带等沿着绝缘层2的外周缠绕来形成外部导体3。另外，外部导体3也可以由波纹加工即波形成型而得的金属管构成。此时，能够提高发泡电线10的弯曲性。
外皮4是用于从物理性或化学性的损伤保护外部导体3的，作为构成外皮4的材料，例如可举出氟树脂、聚乙烯等的树脂，从耐热性和电介质特性的观点出发，优选使用氟树脂。
缆线10可通过在内部导体1上形成发泡绝缘层2来制造发泡电线5后，将发泡电线5用外部导体3包围，将外部导体3用外皮4覆盖而得。
(发泡电线的制造方法)
在此，对发泡电线5的制造方法进行说明。
发泡绝缘层2是经过将基础树脂导入挤出机的工序、将发泡剂导入挤出机的工序、将含有基础树脂和发泡剂的混合物从挤出机挤出从而在内部导体1上形成发泡绝缘层2的工序而形成的。在此，混合物中所含的树脂为基础树脂，作为该基础树脂使用具有0.40～0.80MPa的剪切应力的丙烯系树脂。
如上所述地制造发泡电线5，则能够在发泡绝缘层2中形成微泡。另外，能够使挤出机的机头中的树脂压力降低，能够提高内部导体1的线速，能够充分地提高发泡电线10的制造效率。
作为导入挤出机的基础树脂，使用具有0.4MPa～0.8MPa的剪切应力的丙烯系树脂。构成基础树脂的丙烯系树脂的剪切应力不足0.4MPa时，在将含有基础树脂和发泡剂的混合物从挤出机挤出成型时虽然能够使挤出机的机头中的树脂压力下降，但是难以在发泡绝缘层2中形成微泡。反之，若剪切应力超过0.8MPa，则在将含有基础树脂和发泡剂的混合物从挤出机挤出成型时虽然能够在发泡绝缘层2中形成微泡，但是挤出机的机头中的树脂压力显著地变高。
该基础树脂例如可通过将丙烯系树脂(以下称为“原料丙烯系树脂”)的颗粒一次熔融成型后，再次颗粒化而得。具体而言，可通过将上述原料丙烯系树脂投入到以使树脂温度成为200℃以上且小于270℃、优选成为220～260℃的方式进行了加热的挤出机，将从模头以纽状挤出的树脂用造粒机裁断而得上述基础树脂。在上述温度不足200℃时，丙烯系树脂的分子结构基本没有变化，无法降低树脂压力。另一方面，若上述温度为270℃以上，则原料丙烯系树脂的劣化变剧烈，基础树脂的寿命变短。可通过在200℃以上且小于270℃的温度范围适当改变温度来调整剪切应力。上述挤出机只要能够对丙烯系树脂进行加热，可以为任意使用。
对于上述原料丙烯树脂，只要为丙烯系树脂就没有特别的限制，具体而言，可使用FB3312(Japan Polypropylene Corporation制)、FB5100(Japan Polypropylene Corporation制)、J704UG(Prime PolymerCo.Ltd.制)、VP103(Grand Polymer Co.，Ltd.制)等。
构成上述基础树脂的丙烯系树脂是指具有来自丙烯的构成单元的丙烯系树脂，作为这样的丙烯系树脂可举出丙烯的均聚物、丙烯与丙烯以外的烯烃的共聚物等。作为丙烯以外的烯烃，例如可举出乙烯、丁烯、己烯等。其中，从微泡化和耐热性的观点出发，优选使用乙烯-丙烯共聚物。
从更容易微泡化这样的理由出发，优选构成基础树脂的丙烯系树脂在断裂时的熔融张力为15mN以上，更优选为20mN以上。但是，若熔融张力过大，则在挤出含有基础树脂和发泡剂的混合物时存在发泡度容易变低的倾向，因此优选为45mN以下，更优选为30mN以下。
例如可以通过调整挤出机塑模出口的树脂的温度来调整基础树脂的熔融张力。
作为发泡剂使用化学发泡剂、气体发泡剂，发泡剂也可以分别单独地使用化学发泡剂或气体发泡剂，还可以并用化学发泡剂和气体发泡剂。
作为化学发泡剂只要是进行热分解而产生NH3、N2、CO2等气体的物质即可，例如可举出偶氮甲酰胺、4，4’-氧代双苯磺酰肼、N，N’-二亚硝基五亚甲基四胺、偶氮二异丁腈等。
作为气体发泡剂，例如可举出丙烷、丁烷、戊烷、戊烯、己烷、己烯、庚烯或者辛烯等烃，氮、氩、氦、二氧化碳等惰性气体等。
将发泡剂导入挤出机的工序可以是将发泡剂单独，即不包含在母料树脂中的状态下与基础树脂一起导入挤出机，也可以是在导入基础树脂的位置的下游侧的位置将发泡剂单独地导入挤出机。或者，发泡剂导入挤出机的工序也可以包括将发泡剂单独地与基础树脂一起导入挤出机的工序以及在导入基础树脂的位置的下游侧的位置将发泡剂单独地导入挤出机的工序。其中，作为挤出机可以使用单轴挤出机和双轴挤出机中的任一种。
含有基础树脂和发泡剂的混合物的混炼，通常在基础树脂进行熔融的温度，例如在170～200℃下进行2～10分钟即可。在此，混炼的温度优选是在低于将基础树脂熔融成型时的温度下进行。
此外，在发泡剂为化学发泡剂时，基础树脂的颗粒的平均粒径为0.5～3mm，优选为0.8～1.3mm，发泡剂的粒度分布优选为较窄(Sharp)的粒度分布，化学发泡剂的平均粒径优选为3～10μm。此时，在将基础树脂与发泡剂进行混炼时，发泡剂在基础树脂中均匀地分散，其结果能够充分地抑制所得的发泡绝缘层2的外径变动。这种情况尤其是在发泡电线5的发泡绝缘层2为0.16mm以下的细径的情况时特别有效。
含有基础树脂和发泡剂的混合物的挤出线速通常为150～1000m/分钟，优选为300～500m/分钟。
在高频缆线中使用发泡电线10时，发泡绝缘层2的外径优选为1.6mm以下，更优选为1.0mm以下。
此外，本发明并不限于上述的实施方式。例如，在上述实施方式中发泡剂单独地与基础树脂一起导入于挤出机，但是发泡剂可以在被含于母料颗粒中的状态下与基础树脂一起导入挤出机。
此时，挤出机中的混合物将含有发泡剂、基础树脂和母料颗粒中所含的母料树脂，混合物中所含的树脂将是基础树脂与母料树脂的混合树脂。因而，此时需要将混合树脂具有0.40～0.80MPa的剪切应力。在此，将母料树脂与基础树脂的总质量设为100，以母料树脂成为0.05～0.15的比例导入挤出机。即母料树脂的比例与基础树脂相比非常小。因此，为了将上述混合树脂的剪切应力成为0.40～0.80MPa，基础树脂的剪切应力为如上所述的0.40～0.80MPa即可。
作为母料颗粒中的树脂使用聚丙烯或者聚乙烯(优选低密度聚乙烯)。这是因为它们对基础树脂具有相溶性且能够在发泡开始温度以下进行混炼。另外，母料颗粒中的发泡剂的浓度通常为5～20质量％。
进而，在使用化学发泡剂作为发泡剂时，优选使母料颗粒的平均粒径与基础树脂的颗粒的平均粒径基本相同。在此，在这种情况下将基础树脂的颗粒与母料进行混炼时发泡剂在基础树脂中均匀地分散，其结果能够充分地抑制所得的发泡绝缘层2的外径变动。这种情况尤其是在发泡电线5的发泡绝缘层2为0.16mm以下的细径时特别有效。此时，若母料颗粒和基础树脂的颗粒的平均粒径为0.8～1.3mm，则对抑制外径变动更有效果。
另外，在上述实施方式中示出了发泡电线5适用于同轴缆线的例子，但发泡电线5还能够适用于USB3.0缆线、HDMI缆线、InfiniBand缆线、MICRO USB缆线等高速传输缆线等。
实施例
以下举出实施例和比较例对本发明的内容进行更具体的说明，但本发明并不限于以下的实施例。
(实施例1)
准备由乙烯-丙烯共聚物形成的原料颗粒(FB3312、JapanPolypropylene Corporation制)，将该原料颗粒在250℃熔融成型，再次颗粒化，得到具有表1所示的剪切应力和熔融张力的基础树脂的颗粒(以下称为“基础树脂颗粒”)。
然后，相对于如上述所得到的基础树脂颗粒100质量份，添加0.05质量份偶氮甲酰胺(ADCA)作为发泡成核剂，将两者混合，将该混合物导入了挤出机(螺杆直径(D)φ25mm、有效螺杆长度(L)800mm、HijiriManufacturing Ltd.制)。另外，对上述挤出机，在导入基础树脂颗粒的位置的下游侧的位置处作为发泡剂注入氮气。然后，将基础树脂颗粒和氮气的混合物在混炼温度190℃、螺杆速度50～100rpm的条件下进行混炼。
然后，从挤出机的十字机头将外径0.9mm、厚度30μm的发泡绝缘层以如表1所示的200m/min的线速挤出，以覆盖由镀锡的铜形成的导体的方式进行覆盖。如此地制作了发泡电线。
(实施例2)
对挤出机未导入氮气，以相对于基础树脂颗粒100质量份为0.6质量份的比例将ADCA导入挤出机，除此以外，进行与实施例1相同的操作，制作了发泡电线。
(实施例3)
将原料颗粒在表1所示的温度下熔融成型，再次颗粒化，得到具有表1所示的剪切应力和熔融张力的基础树脂颗粒，将该基础树脂颗粒与ADCA一起导入挤出机，除此以外，进行与实施例2相同的操作，制作了发泡电线。
(实施例4)
将原料颗粒在表1所示的温度下熔融成型，再次颗粒化，得到具有表1所示的剪切应力和熔融张力的基础树脂颗粒，将该基础树脂颗粒与ADCA一起导入挤出机，除此以外，进行与实施例2相同的操作，制作了发泡电线。
(实施例5)
将原料颗粒在表1所示的温度下熔融成型，再次颗粒化，得到具有表1所示的剪切应力和熔融张力的基础树脂颗粒，将该基础树脂颗粒与ADCA一起导入挤出机，除此以外，进行与实施例2相同的操作，制作了发泡电线。
(实施例6)
使用由乙烯-丙烯共聚物形成的原料颗粒(FB5100、JapanPolypropylene Corporation制)作为原料颗粒，将该原料颗粒在表1所示的温度下熔融成型，再次颗粒化，得到具有表1所示的剪切应力和熔融张力的基础树脂颗粒，将该基础树脂颗粒与ADCA一起导入挤出机，除此以外，进行与实施例2相同的操作，制作了发泡电线。
(实施例7)
使用由均聚聚丙烯形成的原料颗粒(VP103、Grand Polymer Co.，Ltd.制)作为原料颗粒，将该原料颗粒在表1所示的温度下熔融成型，再次颗粒化，得到具有表1所示的剪切应力和熔融张力的基础树脂颗粒，将该基础树脂颗粒与ADCA一起导入挤出机，除此以外，进行与实施例2相同的操作，制作了发泡电线。
(实施例8)
将发泡绝缘层的挤出线速设为300m/min，除此以外，进行与实施例2相同的操作，制作了发泡电线。
(实施例9)
将发泡绝缘层的挤出线速设为500m/min，除此以外，进行与实施例2相同的操作，制作了发泡电线。
(实施例10)
将发泡绝缘层的挤出线速设为150m/min，除此以外，进行与实施例2相同的操作，制作了发泡电线。
(实施例11)
将发泡绝缘层的外径设为1.6mm、厚度设为0.5mm，除此以外，进行与实施例2相同的操作，制作了发泡电线。
(实施例12)
将发泡绝缘层的外径设为0.7mm、厚度设为0.2mm，除此以外，进行与实施例2相同的操作，制作了发泡电线。
(实施例13)
将发泡绝缘层的外径设为0.5mm、0.15mm，除此以外，进行与实施例2相同的操作，制作了发泡电线。
(比较例1)
使用由聚乙烯形成的原料颗粒(Hizex5305E、三井化学株式会社制)作为原料颗粒，未对原料颗粒进行熔融成型，将该原料颗粒与ADCA一起导入挤出机，除此以外，进行与实施例1相同的操作，制作了发泡电线。
(比较例2)
使用由聚乙烯形成的原料颗粒(Hizex5305E、三井化学株式会社制)作为原料颗粒，未对原料颗粒进行熔融成型，将该原料颗粒与ADCA一起导入挤出机，除此以外，进行与实施例2相同的操作，制作了发泡电线。
(比较例3)
未对原料颗粒进行熔融成型就将该原料颗粒与ADCA一起导入挤出机，除此以外，进行与实施例2相同的操作，制作了发泡电线。
(比较例4)
将原料颗粒在表1所示的温度下熔融成型，再次颗粒化，得到具有表1所示的剪切应力和熔融张力的基础树脂颗粒，除此以外，进行与实施例2相同的操作，制作了发泡电线。
(比较例5)
将原料颗粒在表1所示的温度下熔融成型，再次颗粒化，得到具有表1所示的剪切应力和熔融张力的基础树脂颗粒，除此以外，进行与实施例2相同的操作，制作了发泡电线。
(比较例6)
使用由乙烯-丙烯共聚物形成的原料颗粒(J704UG、Prime Polymer式会社制)作为原料颗粒，将该原料颗粒在表1所示的温度下熔融成型，再次颗粒化，得到具有表1所示的剪切应力和熔融张力的基础树脂颗粒，除此以外，进行与实施例1相同的操作，制作了发泡电线。
(比较例7)
使用由乙烯-丙烯共聚物形成的原料颗粒(FB5100、JapanPolypropylene Corporation制)作为原料颗粒，未对该原料颗粒进行熔融成型，直接与ADCA一起导入挤出机，将挤出线速设为150m/min，除此以外，进行与实施例2相同的操作，制作了发泡电线。
(比较例8)
使用由均聚聚丙烯形成的原料颗粒(VP103、Grand Polymer Co.，Ltd.制)作为原料颗粒，未对该原料颗粒进行熔融成型，直接与ADCA一起导入挤出机，将挤出线速设为150m/min，除此以外，进行与实施例2相同的操作，制作了发泡电线。
[特性评价]
对于在实施例1～13和比较例1～8中所得的发泡电线进行以下的特性评价。
(1)机头树脂压力
用树脂压力表对挤出成型时的十字头内的树脂压力进行测定。结果如表1所示。其中，不足50MPa的情况为合格，50MPa以上的情况为不合格。
(2)平均气泡径
从发泡绝缘电线切取发泡绝缘层的一部分，利用扫描电子显微镜对该发泡绝缘层的剖面进行观察，基于下式分别对随机选择的100个气泡进行气泡径的测定：
气泡径＝(最长气泡径+最短气泡径)/2。
而且，算出100个气泡的气泡径的平均值作为“平均气泡径”。结果如表1所示。此外，在表1中，1～6的意义如下所示，1～3为合格，4～6为不合格。
1：10μm以上小于30μm
2：30μm以上小于40μm
3：40μm以上小于50μm
4：50μm以上小于70μm
5：70μm以上小于100μm
6：100μm以上
(3)耐热性
耐热性是通过进行加热变形试验来进行评价的。加热变形试验是通过使用东洋精机制作所株式会社制造的加热变形试验机，使发泡绝缘层载于直径9mm的圆柱导杆上预热1小时后，以使该发泡绝缘层按压圆柱导杆的方式施加250g的荷重，测定经过1小时为止的变形率来进行的。结果如表1所示。其中，在表1中，“○”和“×”的意义如下所示，○表示发泡绝缘层的耐热性优异，为合格；×表示发泡绝缘层的耐热性差，为不合格。
○：变形率小于50％
×：变形率为50％以上
(4)发泡度
发泡度基于下式算出：
发泡度(％)＝[1-(发泡后的发泡绝缘层的比重/发泡前的基础树脂颗粒或原料颗粒的比重)]×100。
其结果：在实施例1～13和比较例1～8中所得到的发泡电线的发泡绝缘层的发泡度全部为40％。
表1
Figure BPA00001425233100131
根据表1所示的结果可知实施例1～13的发泡电线与比较例1～8的发泡电线相比，发泡绝缘层中能够形成微泡并且树脂压力充分降低。尤其是参照实施例8和9，则即使将挤出线速增加至300m/min，树脂压力也仅为25MPa，即使将挤出线速进一步增加至500m/min，树脂压力也仅为30MPa，到达所允许的机头树脂压力尚有充分的余地。这种情况表明存在可以进一步提高挤出线速的余地。
由上可确认通过本发明的发泡电线的制造方法能够在发泡绝缘层中形成微泡的同时能够充分提高发泡电线的制造效率。

Claims (3)

1.一种发泡电线的制造方法，其特征在于，经在导体上形成发泡绝缘层的发泡绝缘层形成工序而得到发泡电线，其中，
所述发泡绝缘层形成工序包括：
将基础树脂导入挤出机的工序，
将发泡剂导入所述挤出机的工序，和
将含有所述基础树脂和所述发泡剂的混合物从所述挤出机挤出，在所述导体上形成所述发泡绝缘层的工序，
所述基础树脂具有0.40～0.80MPa的剪切应力，所述基础树脂为丙烯系树脂。
2.根据权利要求1所述的发泡电线的制造方法，其特征在于，所述基础树脂在断裂时的熔融张力为15mN以上。
3.根据权利要求1或2所述的发泡电线的制造方法，其特征在于，构成所述基础树脂的丙烯系树脂为乙烯-丙烯系共聚物。
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