CN103222014A - 绝缘电线和电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明的绝缘电线是具备导体和包覆导体的绝缘层的绝缘电线,绝缘层包含丙烯系共聚物和抗氧化剂,所述丙烯系共聚物是通过使用茂金属催化剂进行合成而得到的,所述抗氧化剂具有与受阻酚结构不同的化学结构,以相对于丙烯系共聚物100质量份为0.01质量份以上且小于1.5质量份的比例配合有抗氧化剂。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘电线和电缆。
背景技术
近年来,伴随着使用了GHz频带的频率的电子设备的开发,对连接设备间的USB3.0电缆、HDMI电缆、无线宽带电缆、微型USB电缆等高速传输电缆等要求在GHz频带中具有优异的介电特性。
作为这样的传输电缆,例如已知有下述专利文献1所记载的电缆。下述专利文献1中提出了,作为包覆导体的绝缘层,通过使用在烯烃系树脂中配合不具有受阻酚结构的酚系抗氧化剂而成的物质,从而得到优异的介电特性。
专利文献1:日本特开2009-81132号公报
发明内容
但是,上述专利文献1记载的电缆具有以下所示的问题。
即,使用聚乙烯作为绝缘层的烯烃系树脂时,聚乙烯在高频频带得到优异的介电特性的程度有限。因此,为了使用聚乙烯作为绝缘层的烯烃系树脂并且得到优异的介电特性,进行了将绝缘层制成发泡体。但是,将绝缘层制成发泡体时,伴随着传输电缆的细径化而必须将绝缘层薄壁化。此时,绝缘层的机械强度降低,在侧压的作用下绝缘层容易被压坏。因此,难以利用聚乙烯对绝缘层赋予UL90℃左右的耐热性。因此,从对绝缘层赋予UL90℃左右的耐热性的观点出发,也考虑使用熔点高的丙烯系树脂来代替聚乙烯作为烯烃系树脂。但是,含有丙烯系树脂的绝缘层中,有时不能说GHz频带的介质损耗正切足够小,在GHz频带的介电特性方面尚有改进的余地。
因此,本发明的第1课题在于提供在GHz频带具有优异的介电特性且能够实现优异的耐热老化特性的绝缘电线和电缆。
另外,本发明的第2课题在于提供在GHz频带具有优异的介电特性且能够实现优异的耐压坏性和耐热性的绝缘电线和电缆。
本发明人等首先为了解决上述第1课题而进行了深入研究。其结果,本发明人认为如下。即,即使是丙烯系树脂,在使用齐格勒·纳塔(Ziegler-Natta)催化剂等通用催化剂合成得到的丙烯系树脂中也包含分子量分布范围广且低分子量的丙烯系树脂。而且,该低分子量的丙烯系树脂对高频容易发生分子振动。因此,本发明人认为:即使是丙烯系树脂,使用齐格勒·纳塔催化剂等通用催化剂合成得到的丙烯系树脂容易产生热损失,由此增大高频下的介质损耗正切。因此,本发明人进一步反复进行了深入研究。其结果发现,通过使用利用茂金属催化剂合成得到的丙烯系共聚物来作为丙烯系共聚物,并且,相对于丙烯系共聚物以规定比例配合具有特定结构的抗氧化剂,从而能够解决上述第1课题,完成了本发明的第1方式。
即,本发明的第1方式的绝缘电线是具备导体和包覆上述导体的绝缘层的绝缘电线,上述绝缘层包含丙烯系共聚物和抗氧化剂,所述丙烯系共聚物是通过使用茂金属催化剂进行合成而得到的,所述抗氧化剂具有与受阻酚结构不同的化学结构,以相对于上述丙烯系共聚物100质量份为0.01质量份以上且小于1.5质量份的比例配合有上述抗氧化剂。
根据该绝缘电线,绝缘层中所含的丙烯系共聚物是使用茂金属催化剂进行合成而得到的丙烯系共聚物。因此,与使用齐格勒·纳塔催化剂等通用催化剂合成得到的丙烯系共聚物相比,能够使分子量分布的宽度变窄。因此,在绝缘层中,能够充分降低低分子量的丙烯系共聚物的比例,所述低分子量的丙烯系共聚物被认为是对高频容易发生分子振动而使介质损耗正切增大的重要因素。另外,丙烯系共聚物通常因与导体接触而容易氧化劣化,并且,含有容易劣化的叔碳。因此,丙烯系共聚物中,分子容易被切断。因此,本发明中,以相对于丙烯系共聚物100质量份为0.01质量份以上且小于1.5质量份的比例配合有具有与受阻酚结构不同的化学结构的抗氧化剂。因此,能够充分抑制丙烯系共聚物的劣化。因此,根据本发明的第1方式的绝缘电线,在GHz频带具有优异的介电特性且能够实现优异的耐热老化特性。
上述绝缘电线中,优选上述绝缘层进一步包含具有与受阻酚结构不同的化学结构的金属钝化剂,以相对于上述丙烯系共聚物100质量份为0.01质量份以上且小于1.5质量份的比例配合有上述金属钝化剂。
此时,绝缘电线的耐热老化性进一步提高。
本发明的第1方式的绝缘电线中,上述丙烯系共聚物优选为乙烯-丙烯共聚物。
此时,与使用除乙烯-丙烯共聚物以外的丙烯系共聚物的情况相比,能够得到更优异的强度和耐热性,并且能够得到更适宜的柔软性。
本发明的第1方式的绝缘电线中,优选丙烯系共聚物具有125~145℃的熔点。
丙烯系共聚物的熔点如果在上述范围内,则与丙烯系共聚物的熔点小于125℃的情况相比,能够得到更充分的耐热性。另外,如果丙烯系共聚物的熔点在上述范围内,则由于丙烯系共聚物的结晶性变高,所以能够得到更优异的介电特性。另外,与丙烯系共聚物的熔点超过145℃的情况相比,能够得到更优异的柔软性。
本发明的第1方式的绝缘电线中,优选上述抗氧化剂是半受阻酚系抗氧化剂或者低受阻酚系抗氧化剂。
此时,与使用除半受阻酚系抗氧化剂或者低受阻酚系抗氧化剂以外的抗氧化剂的情况相比,能够得到更充分的耐热老化特性,并且能够得到更优异的介电特性。
另外,本发明人为了解决上述第2课题而反复进行了深入研究。其结果,本发明者认为如下。即,丙烯系共聚物中的乙烯和丁烯阻碍丙烯的结晶化,其结果,产生的非晶部分容易对高频发生分子振动。因此,本发明人认为丙烯系共聚物容易产生热损失,由此增大高频的介质损耗正切。因此,本发明人进一步反复深入研究。其结果,本发明人发现使丙烯系共聚物的熔点在规定范围,并且将丙烯系共聚物中的乙烯和丁烯的合计含有率设为规定值以下,且使丙烯系共聚物中的丁烯的含有率不超过规定值,由此能够解决上述第2课题,从而完成了本发明的第2方式。
即,本发明的第2方式的绝缘电线是具备导体和包覆上述导体的绝缘层的绝缘电线,上述绝缘层包含具有125~145℃的熔点的丙烯系共聚物,上述丙烯系共聚物中的乙烯和丁烯的合计含有率为7质量%以下,上述丙烯系共聚物中的丁烯的含有率不超过2质量%。
根据该绝缘电线,在GHz频带具有优异的介电特性且能够实现优异的耐压坏性和耐热性。
并且,本发明人为了解决上述第2课题反复进行了深入研究。其结果,本发明人注意到丙烯系共聚物的DSC曲线中可看到的熔融热峰值部分与结晶化热的峰值部分的间隔和GHz频带的介电特性之间有相关关系。因此,本发明人进一步进行反复深入研究。其结果,本发明人发现通过使丙烯系共聚物的熔点在规定的范围,并且使由熔融热峰值部分求得的熔点与由结晶化热峰值部分求得的结晶化峰值温度的差在规定范围,从而能够解决上述第2课题,从而完成了本发明的第3方式。
即,本发明的第3方式的绝缘电线是具备导体和包覆上述导体的绝缘层的绝缘电线,上述绝缘层包含具有125~145℃的熔点的丙烯系共聚物,上述丙烯系共聚物满足下述式:
熔点-结晶化峰值温度=30~40℃。
根据该绝缘电线,在GHz频带具有优异的介电特性且能够实现优异的耐压坏性和耐热性。
本发明的第2和第3方式的绝缘电线中,优选上述丙烯系共聚物是使用茂金属催化剂进行合成而得到的丙烯系共聚物。
此时,丙烯系共聚物与使用齐格勒·纳塔催化剂等通用催化剂合成的丙烯系共聚物相比,分子量分布的宽度变窄。其结果,能够进一步减少在高频频带容易引起分子振动的低分子量成分的比例,能够充分抑制因低分子量成分而引起的介质损耗正切的增加。
本发明的第2和第3方式的绝缘电线中,优选上述丙烯系共聚物为无规共聚物。
此时,与丙烯系共聚物是嵌段共聚物的情况相比,丙烯系共聚物的熔点更加降低,能够使绝缘电线的柔软性更加提高。
本发明的第2和第3方式的绝缘电线中,优选上述丙烯系共聚物具有38~60%的结晶度。
此时,与丙烯系共聚物的结晶度小于38%的情况相比,在高频频带容易引起分子振动的非晶成分的比例更加减少,结果能够充分降低介质损耗正切。另外,如果丙烯系共聚物的结晶度在上述范围内,则与丙烯系共聚物的结晶度超过60%的情况相比,能够得到更适宜的柔软性。
本发明的第1~第3方式的绝缘电线中,优选上述导体具有主体部和镀覆膜,该主体部含有选自铜、铜合金、铝以及铝合金中的至少1种,该镀覆膜覆盖上述主体部且含有选自锡和银中的至少1种。
此时,成为使绝缘层中的原料树脂劣化的原因的主体部被含有选自锡和银中的至少1种的镀覆膜覆盖。因此,绝缘层中即使不含有抗氧化剂或金属钝化剂,也能够充分防止因导体引起的丙烯系共聚物的劣化。
本发明的第1~第3方式的绝缘电线中,优选上述绝缘层具有0.3mm以下的厚度。
丙烯系共聚物通常脆且在低于常温的温度下有进一步变脆的趋势。因此,如果弯曲绝缘电线,则在绝缘层容易产生裂纹等。从这方面考虑,如果绝缘层的厚度为0.3mm以下,则与超出0.3mm的情况相比,脆化的问题、特别是低温脆化的问题难以显著地发生。
另外,本发明的第1~第3方式的绝缘电线优选是能够用于传输电缆的绝缘电线。
另外,本发明的第1~第3方式的电缆是具有上述第1~第3方式的绝缘电线的电缆。
并且,本发明的第1~第3方式的传输电缆是具有能够用于传输电缆的上述绝缘电线的传输电缆。
本发明中,“熔点”是指根据JIS-K7121的方法测定的熔点。具体而言,用DSC(Perkin Elmer Diamond(输入补偿型)),使试样的量为约5mg,对试样进行以下1)~4)的操作,将作为在4)的条件下观察到的熔融热峰值部分的顶点而求出的熔融热峰值温度称为熔点,所述1)~4)的操作如下:
1)在200℃下等温保持10分钟,
2)以10℃/min从200℃降温至-60℃,
3)在-60℃下等温保持10分钟,
4)以10℃/min从-60℃升温至200℃。
另外,本发明中,丙烯系共聚物中的乙烯和丁烯的含有率通过红外线分光分析,根据日本分析化学会高分子分析研究座谈会高分子分析手册,p413-415(2008)中记载的计算式而求得。具体而言,丙烯系共聚物中的乙烯和丁烯的含有率是由吸光度而求得的,该吸光度使用从绝缘电线中剥离绝缘层,将该绝缘层用油压加压成型成0.5~1mm的厚度的试验片,使用该试验片,利用红外分光光度计(Perkin Elmer SpectrumOne,FTIR),在透射法、分辨率2cm-1、累计次数64次的条件下测定得到的。这里,乙烯意味着丙烯系共聚物中的乙烯的结构单元,并不是乙烯单体的意思。同样地,丁烯意味着丙烯系共聚物中的1-丁烯的结构单元,并不是丁烯单体的意思。应予说明,上述计算式由下述式(1)~式(3)表示。这里Ak为k cm-1处的吸光度,t为试样的厚度(cm),ρ为密度(g/cm3)。另外“PP”表示丙烯系共聚物。
(1)无规PP中的乙烯(质量%)=(0.509A733+0.438A722)/tρ
(2)嵌段PP中的乙烯(质量%)=(1.10A722-1.51A729+0.509A733)/tρ
(3)1-丁烯(质量%)=12.3(A766/t)
此外,本发明中,“结晶化峰值温度”是指由上述2)条件下观察到的结晶化热峰值部分的顶点求出的结晶化峰值温度。
另外,本发明中,“结晶度”是按下述式定义的值。
Xc=Hm/Hm0
(上述式中,Xc表示结晶度“%”,Hm表示熔融热“J/g”,Hm0表示100%结晶化热“J/g”。)
这里,Hm是测定上述丙烯系共聚物的熔点时观察到的熔融热峰值的熔融热,作为熔融热,可使用利用JIS-K7122的方法求得的值。作为Hm0,可使用165J/g的值。这里,Hm0的值是从Edward·P·Moore·Jr著,聚丙烯手册(1998,P149)引用的值。
根据本发明的第1方式,可提供在GHz频带具有优异的介电特性且能够实现优异的耐热老化性的绝缘电线和电缆。
另外,根据本发明的第2和第3方式,可提供在GHz频带具有优异的介电特性且能够实现优异的耐压坏性和耐热性的绝缘电线和电缆。
附图说明
图1是表示本发明的电缆的一构成例的部分侧面图。
图2是沿图1的II-II线的截面图。
图3是表示内部导体的一个例子的截面图。
图4是表示本发明的电缆的另一构成例的端面图。
具体实施方式
以下,对本发明进行说明。
<第1方式>
以下,使用图1和图2对本发明的第1方式进行详细说明。
图1是表示本发明的电缆的一构成例的部分侧面图,显示将绝缘电线应用于作为传输电缆的同轴电缆中的例子。图2是沿图1的II-II线的截面图。如图1所示,电缆10表示作为传输电缆的同轴电缆,具备:绝缘电线5、包围绝缘电线5的外部导体3以及包覆外部导体3的护套4。而且,绝缘电线5具有内部导体1和包覆内部导体1的绝缘层2。
这里,绝缘层2包含丙烯系共聚物和抗氧化剂,所述丙烯系共聚物作为原料树脂且是使用茂金属催化剂进行合成而得到的,所述抗氧化剂具有与受阻酚结构不同的化学结构。这里,以相对于丙烯系共聚物100质量份为0.01质量份以上且小于1.5质量份的比例配合有抗氧化剂。
根据电缆10,通过使用利用了上述构成的绝缘层2的绝缘电线5,从而能够在GHz频带实现优异的介电特性。本发明人认为如此绝缘电线5能够在GHz频带实现优异的介电特性是基于以下理由。即,由于绝缘层2中所含的丙烯系共聚物是使用茂金属催化剂进行合成而得到的,所以,与使用齐格勒·纳塔催化剂等通用催化剂合成得到的丙烯系共聚物相比,能够使分子量分布的宽度变窄。因此,在绝缘层2中,能够充分降低低分子量的丙烯系共聚物的比例,该低分子量的丙烯系共聚物被认为是对GHz频带的高频容易发生分子振动而增大介质损耗正切的重要因素。因此,本发明人认为:根据绝缘电线5,能够实现如上述那样优异的介电特性。
另外,丙烯系共聚物通常因与内部导体1接触而容易氧化劣化,并且含有容易劣化的叔碳。因此,丙烯系共聚物中,分子容易被切断。从这一点考虑,绝缘层2包含具有与受阻酚结构不同的化学结构的抗氧化剂,以相对于丙烯系共聚物100质量份为0.01质量份以上且小于1.5质量份的比例配合有该抗氧化剂。因此,能够充分抑制因内部导体1引起的丙烯系共聚物的劣化。因此,绝缘电线5在GHz频带具有优异的介电特性且能够实现优异的耐热老化特性。
接下来,对电缆10的制造方法进行说明。
首先,对绝缘电线5的制造方法进行说明。
<内部导体>
首先准备内部导体1。作为内部导体1,例如可举出由铜、铜合金、铝、铝合金等金属构成的金属线。这些金属可以分别单独或组合来使用。另外,如图3所示,作为内部导体1,还可以使用具备由上述金属构成的主体部1a和覆盖主体部1a且在主体部1a的表面实施由锡和银的至少1种构成的镀覆而形成的镀覆膜1b的内部导体。另外,作为内部导体1,可使用单线或者捻线。
<绝缘层>
接下来,在内部导体1上形成绝缘层2。
为了形成绝缘层2,准备作为原料树脂的丙烯系共聚物和抗氧化剂。
(原料树脂)
丙烯系共聚物是使用茂金属催化剂进行合成而得到的丙烯系共聚物。丙烯系共聚物是指含有丙烯作为构成单元的树脂,不仅包含均聚聚丙烯,也包含丙烯与其它烯烃的共聚物。作为其它的烯烃,例如可举出乙烯、1-丁烯、2-丁烯、1-己烯以及2-己烯等。其它的烯烃可单独使用或者组合2种以上使用。其中,从降低结晶性、少量添加就能够在尽可能地抑制各特性恶化的同时有效地降低熔点出发,优选使用乙烯或者1-丁烯,更优选使用乙烯。
具体而言,作为丙烯系共聚物,可举出乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯共聚物、丙烯-丁烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯-己烯共聚物、乙烯-丙烯-己烯共聚物以及丙烯-丁烯-己烯共聚物等。
丙烯系共聚物可以是无规共聚物,也可以是嵌段共聚物,但优选无规共聚物。此时,与丙烯系共聚物是嵌段共聚物的情况相比,丙烯系共聚物的熔点更加降低,能够更加提高绝缘电线5的柔软性。
丙烯系共聚物的熔点优选为125~145℃。如果丙烯系共聚物的熔点在上述范围内,则与熔点小于125℃的情况相比,能够得到更充分的耐热性。另外,如果丙烯系共聚物的熔点在上述范围内,则由于丙烯系共聚物的结晶性增高,所以能够得到优异的介电特性。另外,与丙烯系共聚物的熔点超过145℃的情况相比,由于结晶性没有过于增高,所以能够得到作为电缆所要求的柔软性。
丙烯系共聚物的熔点更优选为130~145℃,进一步优选为133~143℃。
丙烯系共聚物中的乙烯和丁烯的合计含有率为7质量%以下,丙烯系共聚物中的丁烯的含有率优选不超过2质量%。
丙烯系共聚物中的乙烯的含有率通常为5质量%以下,优选为4.5质量%以下,更优选为3.0质量%以下。其中,从提高柔软性的观点出发,丙烯系共聚物中的乙烯的含有率优选为1.0质量%以上,更优选为1.3质量%以上。另外,丙烯系共聚物中的丁烯的含有率在不超过2.0质量%的范围即可,优选为1.5质量%以下,更优选为1.0质量%以下。其中,从提高柔软性的观点出发,丁烯的含有率优选为0.5重量%以上,但仅用乙烯就可有效地降低结晶性时,更优选丙烯系共聚物不含有丁烯。
应予说明,丙烯系共聚物中的乙烯和丁烯的含有率,例如可通过混合使用茂金属催化剂合成的丙烯系共聚物彼此来调整。
丙烯系共聚物优选满足下述式:
熔点-结晶化峰值温度=30~40℃。
熔点-结晶化峰值温度优选为30~35℃,更优选为31~34℃。
应予说明,丙烯系共聚物的熔点-结晶化峰值温度的值可通过混合使用茂金属催化剂合成的丙烯系共聚物彼此来调整。
丙烯系共聚物优选具有38~60%的结晶度。如果丙烯系共聚物的结晶度在上述范围内,则与结晶度小于38%的情况相比,能够进一步降低在高频频带容易发生分子振动的非晶成分的比例,结果,能够更充分降低介质损耗正切。另外,与丙烯系共聚物的结晶度超过60%的情况相比,能够得到更适宜的柔软性。
(抗氧化剂)
抗氧化剂防止因与内部导体1接触而引起的原料树脂的劣化,只要具有与受阻酚结构不同的化学结构,则可以是任何抗氧化剂。
作为具有与受阻酚结构不同的化学结构的抗氧化剂,例如可举出半受阻酚系的抗氧化剂、低受阻酚系的抗氧化剂。
作为半受阻酚系的抗氧化剂,可举出3,9-双[2-{3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基}-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷(例如,ADEKA公司的ADK STAB AO-80)、亚乙基双(氧乙烯基)双[3-(5-叔丁基-羟基-间甲苯基)丙酸酯](例如,BASF公司的Irganox245)、三乙二醇双[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯](例如,ADEKA公司的ADK STAB AO-70)。
作为低受阻酚系的抗氧化剂,可举出4,4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基)苯酚(例如,大内新兴化学工业公司的NOCRAC300)、1,1,3-三-(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷(例如,ADEKA公司的ADK STABAO-30)、4,4’-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基)苯酚(例如,ADEKA公司的ADK STAB AO-40)。
这些抗氧化剂比较难以受到频率的影响,能够使GHz频带的介电特性变得更良好。
相对于上述丙烯系共聚物100质量份,以0.01质量份以上且小于1.5质量份的比例添加抗氧化剂。此时,与以1.5质量份以上的比例配合抗氧化剂的情况相比,能够得到优异的介电特性,并且能够充分抑制在绝缘层2的表面浮出抗氧化剂的粒子的所谓的起霜现象。另外,与以小于0.01质量份的比例配合抗氧化剂的情况相比,耐热老化性显著提高。抗氧化剂更优选以相对于丙烯系共聚物100质量份为1质量份以下的比例进行配合。其中,从提高抗氧化剂带来的耐热老化特性的观点出发,优选以相对于原料树脂100质量份为0.05质量份以上的比例进行配合。
上述绝缘层2通过如下方式而得到,即,将作为原料树脂的丙烯系共聚物、抗氧化剂、根据需要的金属钝化剂投入挤出机并对挤出机中的树脂组合物进行熔融混炼而挤出,用该挤出物包覆内部导体1。
绝缘层2的外径优选为40mm以下,更优选为8mm以下,特别优选为1mm以下。
此外,如图2所示,绝缘层2的厚度t优选为0.3mm以下,更优选为0.2mm以下。丙烯系共聚物通常脆且在低于常温的温度下有进一步变脆的趋势,所以如果弯曲电缆10,则容易在绝缘层2产生裂纹等。从这一点考虑,如果绝缘层2的厚度t为0.3mm以下,则与超出0.3mm的情况相比,难以显著引起脆化的问题、特别是低温脆化的问题。其中,绝缘层2的厚度t通常为0.1mm以上。
不过,绝缘层2的厚度t也可以大于0.3mm。此时,电缆10如果用于几乎不施加弯曲的用途等,则变得难以产生低温脆化的问题。其中,从敷设时的作业性(重量)变差、不必要地增加使用铜量这种不好的理由考虑,绝缘层2的厚度t通常为6mm以下。
绝缘电线5中,绝缘层2可以为非发泡体,也可以为发泡体,但优选为非发泡体。绝缘层2是非发泡体的情况,与是发泡体的情况相比,容易制造。因此,难以引起因绝缘层2的外径变动等引起的歪斜的恶化、VSWR的恶化以及伴随于此的衰减量的增大。这是由于特别是随着绝缘层2细径化,具体而言如果绝缘层2的外径为0.7mm以下,则变得显著。应予说明,绝缘层2是发泡体时,其发泡度优选为30~60%。这里,发泡度是基于下式计算得到的值。
此时,作为在GHz频带使用的电缆用的电线,即使绝缘层2使用利用了丙烯系共聚物而成的绝缘层,也能够抑制发泡孔粗大化,能够得到具有微小且均匀的发泡孔的发泡状态的绝缘层2。另外,使用了绝缘电线5的电缆10,外径变动小且即使绝缘层2变薄,压坏的问题也少,能够充分抑制衰减量劣化等波动。
将绝缘层2制成发泡绝缘层时,发泡绝缘层可通过在树脂组合物中配合化学发泡剂等发泡剂而得到。
另外,优选在绝缘层2与内部导体1之间夹设由未发泡树脂构成的薄层、所谓的内层。由此,能够提高绝缘层2与内部导体1的密合性。特别是未发泡树脂由聚乙烯构成时,能够进一步提高绝缘层2与内部导体1的密合性。另外,上述内层还能够防止因内部导体1中的铜引起的绝缘层2的劣化(脆化)。应予说明,内层的厚度例如可以设为0.01~0.1mm。
此外,优选在绝缘层2与外部导体3之间夹设薄层、所谓的外层。传输电缆大多需要着色。此时,如果使用未发泡树脂作为薄层,则与利用颜料进行着色的情况相比,能够在不使电特性恶化的情况下容易地进行着色。另外,如果在绝缘层2与外部导体3之间夹设由发泡树脂构成的薄层,则能够改善绝缘电线5的外观。进而,绝缘电线5的外径变动变小,歪斜、VSWR提高,并且,耐压坏性提高,还能够缩小绝缘电线5的外径。应予说明,外层的厚度例如可以设为0.02~0.2mm。
此外,绝缘层2可以通过如下方式得到,即,将树脂组合物熔融混炼而挤出包覆于内部导体1后,对该挤出物进行交联处理。此时,交联处理,例如可通过照射电子束来进行,树脂组合物含有有机过氧化物、硫等交联剂时也可通过加热来进行。其中,从提高电特性的角度出发,优选通过照射电子束来进行。
<外部导体>
接下来,以包围如上述那样得到的绝缘电线5的方式形成外部导体3。作为外部导体3,可使用以往所使用的公知的外部导体。例如外部导体3可通过将导线、导电片夹在树脂片之间而构成的带等沿绝缘层2的外周卷绕等来形成。另外,外部导体3也可以用经波纹加工、即波形成型后的金属管构成。
<护套>
最后,形成护套4。护套4是保护外部导体3免受物理或者化学损伤的部件,作为构成护套4的材料,例如可举出氟树脂、聚乙烯、聚氯乙烯等树脂,但从环境性等观点出发,可优选使用聚乙烯树脂等不含卤素的材料。
如上所述地操作,得到电缆10。
图4是表示具有上述绝缘电线5的Twinax型的电缆的端面图。如图4所示,Twinax型的电缆20具备:2根绝缘电线5、蔽线6、层压带7、2根电力线8、由铝带层和编织层构成的层叠体层9和护套4。这里,2根绝缘电线5相互平行地配置,可将它们用作信号线。另外,层压带7卷绕绝缘电线5和蔽线6,护套4以包围层叠体层9的方式形成在层叠体层9上。层压带7例如由铝箔与聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的层叠体构成,护套4例如由RIKEN TECHNOS公司制的ANA9897N等烯烃系不含卤素的材料等构成。应予说明,绝缘电线5和绝缘层2与上述绝缘电线5和绝缘层2同样。
<第2方式>
接下来,对本发明的第2方式进行说明。
本方式的电缆,绝缘层2如下地构成,在这一点上与第1方式的电缆不同。即,本方式中,绝缘层2包含具有125~145℃的熔点的丙烯系共聚物作为原料树脂。这里,丙烯系共聚物中的乙烯和丁烯的合计含有率为7质量%以下,丙烯系共聚物中的丁烯的含有率不超过2质量%。
根据具有这样的构成的电缆10,通过使用利用了上述构成的绝缘层2的绝缘电线5,从而能够在GHz频带实现优异的介电特性。本发明人认为如此绝缘电线5能够在GHz频带实现优异的介电特性是基于以下理由。即,丙烯系共聚物中的乙烯和丁烯由于阻碍丙烯的结晶化,所以容易产生非晶部分。而且认为其非晶部分在高频频带容易引起分子振动,而容易引起热损失。因此,本发明人认为如果乙烯和丁烯的合计含有率增高且丁烯的含有率高于2质量%,则因其乙烯、丁烯而容易使介质损耗正切增加。因此,如上述那样,通过使乙烯和丁烯的合计含有率为7质量%以下且丁烯的含有率不超过2质量%,从而对丙烯系共聚物赋予125℃以上的熔点,并且能够减少因乙烯、丁烯引起的介质损耗正切的恶化。
另外,丙烯系共聚物具有125~145℃的熔点。因此,能够对绝缘层2赋予充分的机械强度,能够对绝缘层2赋予优异的耐压坏性。因此,丙烯系共聚物的UL90℃程度的耐热性也优异。
(原料树脂)
丙烯系共聚物是指丙烯与其它烯烃的共聚物,作为其它的烯烃,例如可举出乙烯、1-丁烯、2-丁烯、1-己烯、2-己烯等。其它的烯烃可单独使用或者组合2种以上使用。其中,从使丙烯系共聚物的结晶性降低、少量添加就能够在尽可能地抑制各特性恶化的同时有效地降低熔点出发,优选使用乙烯、1-丁烯,更优选使用乙烯。
具体而言,作为丙烯系共聚物,可举出乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯共聚物、丙烯-丁烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯-己烯共聚物、乙烯-丙烯-己烯共聚物、丙烯-丁烯-己烯共聚物等。
丙烯系共聚物优选使用茂金属催化剂进行合成而得到。
此时,丙烯系共聚物与使用齐格勒·纳塔催化剂等通用催化剂合成的丙烯系共聚物相比,能分子量分布的宽度变窄。其结果,能够进一步减少在高频频带容易引起分子振动的低分子量成分的比例,能够充分抑制因低分子量成分而引起的介质损耗正切的增加。另外,如果丙烯系共聚物是使用茂金属催化剂进行合成而得到的,则能够有效地减少具有所希望的熔点的丙烯系共聚物中的乙烯和丁烯的含有率。
丙烯系共聚物可以是无规共聚物,也可以是嵌段共聚物,但优选无规共聚物。此时,与丙烯系共聚物是嵌段共聚物的情况相比,丙烯系共聚物的熔点更加降低,能够更加提高绝缘电线5的柔软性。
丙烯系共聚物的熔点为125~145℃。如果熔点小于125℃,则无法得到充分的耐热性,如果超过145℃,则由于烯系共聚物的结晶性过高,所以作为电缆所要求的柔软性不足。
丙烯系共聚物的熔点优选为130~145℃,更优选为133~143℃。
丙烯系共聚物中的乙烯的含有率通常为5质量%以下,优选为4.5质量%以下,更优选为3.0质量%以下。其中,从提高柔软性的观点出发,丙烯系共聚物中的乙烯的含有率优选为1.0质量%以上,更优选为1.3质量%以上。另外,丙烯系共聚物中的丁烯的含有率只要不超过2.0质量%的范围即可,优选为1.5质量%以下,更优选为1.0质量%以下。其中,从提高柔软性的观点出发,丁烯的含有率优选为0.5重量%以上,但仅用乙烯就可有效地降低结晶性时,更优选丙烯系共聚物不含有丁烯。
应予说明,丙烯系共聚物中的乙烯和丁烯的含有率还可通过混合使用茂金属催化剂合成的丙烯系共聚物彼此来调整,但也可通过混合使用茂金属催化剂合成的丙烯系共聚物和使用齐格勒·纳塔催化剂等通用催化剂合成的丙烯系共聚物来调整。
丙烯系共聚物优选具有38~60%的结晶度。此时,如果丙烯系共聚物的结晶度在上述范围内,则与结晶度小于38%的情况相比,能够进一步降低在高频频带容易发生分子振动的非晶成分的比例,结果,能够更充分降低介质损耗正切。另外,与丙烯系共聚物的结晶度超过60%的情况相比,能够得到更适宜的柔软性。此外,丙烯系共聚物更优选具有50~60%的结晶度。
丙烯系共聚物中可以根据需要添加金属钝化剂和抗氧化剂的至少一方。
(金属钝化剂)
金属钝化剂只要是防止因与内部导体1接触而引起的原料树脂的劣化,可以是任何金属钝化剂。作为这样的金属钝化剂,优选具有与受阻酚不同的化学结构的酰肼系金属钝化剂。作为这样的金属钝化剂,可使用3-(N-水杨酰基)氨基-1,2,4-三唑(例如,ADEKA公司制CDA-1、ADEKA公司制CDA-1M)、2’,3-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]丙酰肼或者十亚甲基二羧酸二水杨酰肼(例如ADEKA公司制CDA-6)。这些可单独使用或者混合2种以上使用。其中,由于3-(N-水杨酰基)氨基-1,2,4-三唑、2’,3-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]丙酰肼能够更有效地提高耐热老化特性,因而优选。
金属钝化剂优选以相对于原料树脂100质量份小于1.5质量份的比例进行配合。此时,与以1.5质量份以上的比例配合金属钝化剂的情况相比,能够充分抑制在绝缘层2的表面浮出金属钝化剂的粒子的所谓的起霜现象。金属钝化剂更优选以相对于原料树脂100质量份为1质量份以下的比例进行配合。其中,从进一步提高金属钝化剂带来的耐热老化特性的观点出发,优选以相对于原料树脂100质量份为0.01质量份以上的比例进行配合。
(抗氧化剂)
抗氧化剂只要防止因与内部导体1接触而引起的原料树脂的劣化,则可以是任何抗氧化剂。
作为抗氧化剂,例如可举出2,6-二叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,6-二叔丁基-α-二甲基氨基-对甲酚、2,4,6-三叔丁基苯酚、邻叔丁基苯酚等单酚系、2,2’-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基-双-(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-亚甲基-双-(2,6-二叔丁基苯酚)、4,4’-亚丁基-双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、烷基化双酚、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯等多酚系、四-[亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯]甲烷、正十八烷基-3-(4’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)丙酸酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、3,9-双[2-{3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基}-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]-十一烷等受阻酚系,4,4’-硫代双-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4,4’-硫代双-(6-叔丁基-邻甲酚)、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)硫醚、二烷基·苯酚·硫醚等硫代双酚系、亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯等磷系三(壬基苯基)、双十二烷基·硫代二丙酸酯、双十八烷基·硫代二丙酸酯、双十八烷基-β,β-硫代二丁酸酯、十二烷基·十八烷基·硫代二丙酸酯、双十四烷基-3,3’-硫代二丙酸酯、双十三烷基-3,3’-硫代二丙酸酯、含硫酯系化合物、硫代乙醇酸戊酯、1,1’-硫代双-(2-萘酚)、2-巯基苯并咪唑、肼衍生物、具有与受阻酚结构不同的化学结构的酚系抗氧化剂等。这些抗氧化剂可单独使用或者组合2种以上使用。
作为具有与受阻酚结构不同的化学结构的酚系的抗氧化剂,可举出与第1方式同样的半受阻酚系的抗氧化剂、低受阻酚系的抗氧化剂。这些抗氧化剂比较难以受到频率带来的影响,能够使GHz频带的绝缘电线5的介电特性变得更良好。
抗氧化剂优选以相对于上述原料树脂100质量份小于1.5质量份的比例配合。此时,与以1.5质量份以上的比例配合抗氧化剂的情况相比,能够充分抑制在绝缘层2的表面浮出抗氧化剂的粒子的所谓的起霜现象。抗氧化剂更优选以相对于原料树脂100质量份为1质量份以下的比例配合。其中,从更加提高抗氧化剂带来的耐热老化特性的观点出发,优选相对于原料树脂100质量份以0.01质量份以上的比例配合。
应予说明,从实现优异的介电特性、耐压坏性及耐热性的观点出发,抗氧化剂的配合比例也可以为零。
应予说明,本方式的电缆中,如图3所示,内部导体1具有包含选自铜、铜合金、铝以及铝合金中的至少1种的主体部1a和包覆主体部1a且包含选自锡和银中至少1种的镀覆膜1b时,优选绝缘层2不配合金属钝化剂和抗氧化剂,即金属钝化剂和抗氧化剂在原料树脂中的配合比例为零。此时,成为使绝缘层2中的原料树脂劣化的原因的主体部1a被含有选自锡和银中的至少1种的镀覆膜1b覆盖。因此,绝缘层2中即使不含有抗氧化剂、金属钝化剂,也能够充分防止因内部导体1引起的丙烯系共聚物的劣化。
上述绝缘层2通过如下方式而得到,即,将上述原料树脂、根据需要的金属钝化剂和抗氧化剂投入挤出机并对挤出机中的树脂组合物进行熔融混炼而挤出,用该挤出物包覆内部导体1。
<第3方式>
接下来,对本发明的第3方式进行说明。对于本方式的电缆而言,绝缘层2所含的丙烯系共聚物满足下述式:
熔点-结晶化峰值温度=30~40℃
在这一点上与具备了包含丙烯系共聚物中的乙烯和丁烯的合计含有率为7质量%以下、且丙烯系共聚物中的丁烯的含有率不超过2质量%的丙烯系共聚物的绝缘层2的第2方式的电缆不同。
根据具有这样构成的电缆10,通过使用利用了上述构成的绝缘层2的绝缘电线5,从而能够在GHz频带实现优异的介电特性。本发明人认为如此绝缘电线5能够在GHz频带实现优异的介电特性是基于以下理由。即,如果低分子量组分多,则因其低分子的拖拽,熔点和结晶化温度降低。因此,熔点相同的情况下,低分子量组分越多,结晶化峰值温度越低,熔点的峰值温度(熔点)与结晶化峰值温度的差即峰值温度差增大。峰值温度差小表示分子量分布窄,如果分子量分布窄,则难以产生因低分子量分引起的分子振动带来的热损失。因此,认为能够得到优异的介电特性。因此,如上述那样,通过使熔点-结晶化峰值温度=30~40℃,从而能够降低介质损耗正切。
丙烯系共聚物中,熔点-结晶化峰值温度优选为30~35℃,更优选为31~34℃。
应予说明,丙烯系共聚物的熔点-结晶化峰值温度的值还可通过混合使用茂金属催化剂合成的丙烯系共聚物彼此来调整,但也可通过混合使用茂金属催化剂合成的丙烯系共聚物和使用齐格勒·纳塔催化剂等通用催化剂合成的丙烯系共聚物来调整。
本发明并不限于上述第1~第3方式。例如在上述第1~第3方式中,示出了将绝缘电线5用于作为电缆的同轴电缆、Twinax型的电缆的例子,但绝缘电线5也可用于USB3.0电缆、HDMI电缆、无线宽带电缆、微型USB电缆等高速传输电缆等。
实施例
以下,举出实施例和比较例更具体地说明本发明的内容,但本发明并不限定于以下实施例。
<与本发明的第1方式对应的实施例>
(实施例1)
首先,作为原料树脂,准备通过使用茂金属催化剂进行合成而得到的作为乙烯-丙烯无规共聚物的WMG03(熔点:142℃)。
然后,将上述原料树脂、表1所示的抗氧化剂以及金属钝化剂投入挤出机(产品名:LABO PLASTOMILL4C150、双轴链段挤出机2D30W2、螺杆径(D):直径25mm、有效螺杆长度(L):750mm、东洋精机制作所公司制)中,进行熔融混炼而得到熔融混炼物。此时,表1所示的抗氧化剂和金属钝化剂的配合量是相对于100质量份的原料树脂而配合的量(单位为质量份),熔融混炼温度设为200℃。
然后,用挤出机(螺杆径(D):直径25mm、有效螺杆长度(L):800mm、圣制作所公司制),将挤出机的温度设定为200℃,对上述熔融挤出物进一步进行熔融混炼,挤出成管状。然后,利用该管状的挤出物,包覆直径0.172mm的镀锡铜线。这样,制作由导体和包覆导体的绝缘层构成的绝缘电线。此时,以绝缘层的外径为0.6mm、厚度为0.215mm的方式将挤出物挤出。
将这样得到的绝缘电线用由铝层和聚对苯二甲酸乙二醇酯层的层叠体构成的厚度25μm的层压带卷绕。接下来,将其用由厚度0.4mm的PVC(聚氯乙烯)构成的护套包覆。这样以非发泡以及非交联的方式制作阻抗为50Ω的同轴电缆。
(实施例2~22和比较例1~5)
相对于表1所示的原料树脂100质量份,以表1所示的比例(单位为质量份)配合表1所示的抗氧化剂和金属钝化剂,除此以外,与实施例1同样地制作同轴电缆。
(比较例6~9)
将表1所示的原料树脂投入将温度设定为200℃的挤出机(螺杆径(D):直径25mm、有效螺杆长度(L):800mm、圣制作所公司制),进行熔融混炼并挤出成管状。然后,用该管状的挤出物包覆直径0.172mm的镀锡铜线。这样,制作由导体和包覆导体的绝缘层构成的绝缘电线。此时,以绝缘层的外径为0.6mm、厚度为0.215mm的方式将挤出物挤出。
使用这样得到的绝缘电线,与实施例1同样地制作同轴电缆。
(实施例23~27)
使绝缘层的厚度为如表3所示,除此以外,与实施例1同样地制作同轴电缆。
应予说明,作为表1所示的原料树脂、抗氧化剂以及金属钝化剂,具体而言,使用以下物质。
(1)原料树脂
(1-1)WFX4(Wintec,日本Polypropylene公司制)
丙烯乙烯无规共聚物(熔点:125℃)
(1-2)WFW4(Wintec,日本Polypropylene公司制)
丙烯乙烯无规共聚物(熔点:136℃)
(1-3)WMG03(Wintec,日本Polypropylene公司制)
丙烯乙烯无规共聚物(熔点:142℃)
(1-4)WFX6(Wintec,日本Polypropylene公司制)
丙烯乙烯无规共聚物(熔点:125℃)
(1-5)FX4G(Novatec PP,日本Polypropylene公司制)
丙烯乙烯丁烯无规共聚物(熔点:126℃)
(1-6)FW4B(Novatec PP,日本Polypropylene公司制)
丙烯乙烯丁烯无规共聚物(熔点:138℃)
(2)抗氧化剂
(2-1)半受阻酚系抗氧化剂
a)AO-80(ADK STAB AO-80,ADEKA公司制)
3,9-双[2-{3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基}-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷
b)AO-70(ADK STAB AO-70,ADEKA公司制)
三乙二醇双[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]
(2-2)低受阻酚系抗氧化剂
a)AO-40(ADK STAB AO-40,ADEKA公司制)
4,4’-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基)苯酚
b)AO-30(ADK STAB AO-30,ADEKA公司制)
1,1,3-三-(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷
c)Noc300(NOCRAC300,大内新兴化学工业公司制)
4,4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基)苯酚
(2-3)受阻酚系抗氧化剂
a)Ir3114(Irganox3114,BASF公司制)
1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮
b)Ir1330(Irganox1330,BASF公司制)
3,3’,3”,5,5’,5”-六叔丁基-a,a’,a”-(均三甲苯-2,4,6-三基)三-对甲酚
(3)金属钝化剂
(3-1)非受阻酚系金属钝化剂
a)CDA-1(ADK STAB CDA-1,ADEKA公司制)
3-(N-水杨酰基)氨基-1,2,4-三唑
b)CDA-6(ADK STAB CDA-6,ADEKA公司制)
十亚甲基二羧酸二水杨酰肼
(3-2)受阻酚系金属钝化剂
a)IrMD1024(Irganox MD1024,BASF公司制)
2’,3-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]丙酰肼
[特性评价]
对实施例1~27和比较例1~9中得到的同轴电缆评价以下特性。
(1)乙烯和丁烯的含有率
乙烯含有率和丁烯含有率是由IR光谱计算而得的,所述IR光谱是剥离实施例1~22和比较例1~9的同轴电缆的绝缘电线的绝缘层,对由该剥离了的绝缘层构成的试验片进行测定得到的。将其结果示于表1所示的。
(2)结晶化峰值温度和熔融热峰值温度(熔点)以及结晶度
结晶化峰值温度和熔融热峰值温度是用DSC对剥离实施例1~22和比较例1~9的同轴电缆的绝缘电线的绝缘层并由该剥离了的绝缘层构成的试验片进行测定、算出的。将结果示于表1。另外,对于结晶度,也对同样的试验片进行DSC测定、计算。将结果示于表1。
(3)介电特性(tanδ)
通过测定介质损耗正切(tanδ)来调查介电特性。这里,介质损耗正切(tanδ)是将在实施例1~22和比较例1~9的同轴电缆的绝缘层的制造中使用的树脂组合物成型成直径2mm、长度10cm的棒状,利用使用了SAMTECH公司制SUM-TM0m0的测定程序的微型波测定系统,在测定频率3.0GHz、6.9GHz、10.7GHz以及14.6GHz各频率下对该片进行测定而得到的。将结果示于表2。各频率的tanδ的合格基准如下。
3.0GHz····1.10×10-4以下
6.9GHz····1.50×10-4以下
10.7GHz····2.00×10-4以下
14.6GHz····2.50×10-4以下
(4)衰减量
对实施例1~22和比较例1~9中得到的同轴电缆,使用网络分析仪(8722ES Agilent Technologies公司制),分别测定3.0GHz、6.9GHz、10.7GHz以及14.6GHz的频率下的衰减量。将结果示于表2。
(5)耐热性
将实施例1~22和比较例1~9的同轴电缆的绝缘电线切断成30mm的长度制作试验片。对于该试验片,使用加热变形试验(东洋精机制作所株式会社制的“挂三个的加热变形试验机型号W-3”,将试验片放在直径9mm的试样台的中央,测定负载250g重、负载时间1小时、121℃时的变形量。由该变形量计算压坏率(加热变形率),将该压坏率作为耐热性的指标。将结果示于表2。
(6)耐压坏性
测定表示表面硬度的肖氏D硬度,将该肖氏D硬度作为耐压坏性的指标。对于实施例1~22和比较例1~9的绝缘电线的肖氏D硬度,根据JIS K7215进行测定。将负载保持时间5秒时的测定结果示于表2。
(7)耐热老化特性
耐热老化特性如下评价。即,首先,对实施例1~22和比较例1~9中得到的同轴电缆进行拉伸试验,测定拉伸强度和伸长保持率。以下,分别称为“初始拉伸强度”和“初始伸长保持率”。接下来,用恒温槽在110℃下放置同轴电缆,定期取出进行拉伸试验,测定拉伸强度和伸长保持率。而且,对于该拉伸强度成为初始拉伸强度的50%或者伸长保持率成为初始伸长保持率的50%的天数,以将不使用抗氧化剂和金属钝化剂的比较例6的天数作为100时的相对值算出。将结果示于表2。该相对值如果为110以上,则耐热老化性优异,将其记为“合格”,如果小于110则耐热老化性差,将其记为“不合格”。
(8)起霜(Blooming)
从切断成长度3m的实施例1~22和比较例1~9的同轴电缆中除去护套和层压带,目视观察50℃下放置3个月并露出的绝缘层的表面。然后,按以下基准评价起霜。将结果示于表2。
A···用显微镜将绝缘层的表面放大100倍来观察时,在绝缘层的表面完全不能确认有异物
B···用显微镜将绝缘层的表面放大100倍来观察时,在绝缘层的表面能够确认有异物
C···用显微镜将绝缘层的表面放大25倍来观察时,在绝缘层的表面能够确认有异物
D···目视观察绝缘层的表面时,在绝缘层的表面能够明确地确认有异物
(9)低温脆化特性
低温脆化特性通过对实施例1、23~27的同轴电缆进行低温脆化试验来评价。低温脆化试验如下进行。
即,对于实施例1、23~27的同轴电缆,使用脆化温度试验机(产品名:脆化试验机TM-2110,上岛制作所制)来测定脆化温度。此时,作为试验片,使用切断为约60mm的同轴电缆(试样)。试验条件依照ASTM D746。另外,将在绝缘层产生伤痕、破裂的温度作为脆化温度(F50)。然后,调查绝缘层的厚度与脆化温度的关系。将结果示于表3。
[表3]
由表1和2所示的结果可知,实施例1~22中,介质损耗正切均低、衰减量也小,表示耐热老化性的相对年数高。与此相对,比较例1~9中,表示耐热老化特性的相对年数低或者介质损耗正切高。
应予说明,由表3所示的结果可确认,通过使绝缘层的厚度为0.3mm以下,从而脆化温度显著降低,低温脆化特性显著提高。
由以上可确认,根据与本发明的第1方式对应的绝缘电线,在GHz频带具有优异的介电特性且能够实现耐热老化性。
<与本发明的第2方式对应的实施例>
(实施例28)
首先,作为原料树脂,准备通过使用茂金属催化剂进行合成而得到的作为乙烯-丙烯无规共聚物的WMG03(熔点:142℃)。
然后,将上述原料树脂投入挤出机(螺杆径(D):直径25mm、有效螺杆长度(L):800mm、圣制作所公司制),将挤出机的温度设定为200℃进行熔融混炼,挤出为管状。然后,用该管状的挤出物包覆直径0.172mm的镀锡铜线。这样,制作由导体和包覆导体的绝缘层构成的绝缘电线。此时,以绝缘层的外径为0.6mm、厚度为0.215mm的方式将挤出物挤出。
将这样得到的绝缘电线用由铝层和聚对苯二甲酸乙二醇酯层的层叠体构成的厚度25μm的层压带卷绕。接下来,将其用由厚度0.4mm的PVC(聚氯乙烯)构成的护套包覆。这样,以非发泡以及非交联的方式制作阻抗为50Ω的同轴电缆。
(实施例29~34以及比较例10~11)
使用表4所示的原料树脂,除此以外,与实施例28同样地制作同轴电缆。
(实施例35~37和比较例12~13)
将表4所示的原料树脂、抗氧化剂以及金属钝化剂以成为表4所示的配合量(单位为质量份)的方式投入挤出机(产品名:LABOPLASTOMILL4C150、双轴链段挤出机2D30W2、螺杆径(D):直径25mm、有效螺杆长度(L):750mm、东洋精机制作所公司制),进行熔融混炼而得到熔融混炼物。此时,熔融混炼温度设为200℃。
然后,用挤出机(螺杆径(D):直径25mm、有效螺杆长度(L):800mm、圣制作所公司制),将挤出机的温度设定为200℃,对上述熔融挤出物进一步进行熔融混炼,挤出成管状。然后,利用该管状的挤出物,包覆直径0.172mm的镀锡铜线。这样,制作由导体和包覆导体的绝缘层构成的绝缘电线。此时,以绝缘层的外径为0.6mm、厚度为0.215mm的方式将挤出物挤出。
使用这样得到的绝缘电线,与实施例28同样地制作同轴电缆。
应予说明,作为表4所示的原料树脂、抗氧化剂以及金属钝化剂,具体而言,使用以下物质。
(1)原料树脂
(1-1)WFX4(Wintec,日本Polypropylene公司制)
丙烯乙烯无规共聚物
(1-2)WFW4(Wintec,日本Polypropylene公司制)
丙烯乙烯无规共聚物
(1-3)WMG03(Wintec,日本Polypropylene公司制)
丙烯乙烯无规共聚物
(1-4)FX4G(Novatec PP,日本Polypropylene公司制)
丙烯乙烯丁烯无规共聚物
(1-5)FW4B(日本Polypropylene公司制Novatec PP)
丙烯乙烯丁烯无规共聚物
(2)抗氧化剂
(2-1)ADK STAB AO-80,ADEKA公司制
3,9-双[2-{3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基}-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷
(3)金属钝化剂
(3-1)ADK STAB CDA-1,ADEKA公司制
3-(N-水杨酰基)氨基-1,2,4-三唑
应予说明,表4中,实施例31、32的丙烯系共聚物表示WFX4与FX4G的混合物,实施例33、34的丙烯系共聚物表示WFW4与FW4B的混合物,括弧中的数值表示将丙烯系共聚物的总质量设为100质量份时的WFX4、FX4G、WFW4或者FW4B的质量比例。
[特性评价]
对于实施例28~37和比较例10~13中得到的同轴电缆,评价以下特性。
(1)乙烯和丁烯的含有率以及结晶度
乙烯含有率和丁烯含有率与实施例1同样地计算。将结果示于表4。另外,结晶度也与实施例1同样地计算。将结果示于表4。
(2)介电特性(tanδ)
介电特性与实施例1同样地,在测定频率3.0GHz、6.9GHz、10.7GHz以及14.6GHz的各频率下测定。将结果示于表5。各频率的tanδ的合格基准与实施例1~27和比较例1~9中使用的基准相同。
(3)衰减量
对于实施例28~37和比较例10~13中得到的同轴电缆,与实施例1同样地测定衰减量。将结果示于表5。
(4)耐热性
对于实施例28~37和比较例10~13的同轴电缆,与实施例1同样地计算压坏率,将该压坏率作为耐热性的指标。将结果示于表5。应予说明,如果压坏率小于50%,则耐热性优异,将其记为合格,如果压坏率在50%以上,则耐热性差,将其记为不合格。
(5)耐压坏性
测定表示表面硬度的肖氏D硬度,将该肖氏D硬度作为耐压坏性的指标。对于实施例28~37和比较例10~13的绝缘电线的肖氏D硬度,与实施例1同样地测定。将负载保持时间5秒时的测定结果示于表5。对于耐压坏性,如果肖氏D硬度为63以上,则耐压坏性优异,将其记为合格,如果小于63,则耐压坏性差,将其记为不合格。
(6)耐热老化特性
耐老化热特性与实施例1同样地评价。即,首先,对实施例28~37和比较例10~13中得到的同轴电缆进行拉伸试验,对于测定的拉伸强度成为初始拉伸强度的50%、或者测定的伸长保持率成为初始伸长保持率的50%的天数,以将不使用抗氧化剂和金属钝化剂的实施例28的天数作为100时的相对值算出。将结果示于表5。该相对值如果为86以上,则记为“合格”,如果小于86,则记为“不合格”。
(7)起霜(Blooming)
起霜与实施例1同样地评价。将结果示于表5。应予说明,起霜的评价基准与实施例1~27和比较例1~9中使用的基准相同。
由表5所示的结果可知,实施例28~37中,介质损耗正切均低、肖氏D硬度均大、具有UL90℃等级的充分的耐热性,介电特性、耐压坏性以及耐热性全部达到合格基准。与此相对,比较例10~13,在介电特性、耐压坏性以及耐热性的至少一个方面没有达到合格基准。
由此可确认,根据与本发明的第2方式对应的绝缘电线,在GHz频带具有优异的介电特性且能够实现耐压坏性以及耐热性。
<与本发明的第3方式对应的实施例>
(实施例38)
首先,作为原料树脂,准备使用茂金属催化剂进行合成而得到的作为乙烯-丙烯无规共聚物的WMG03(熔点:142℃)。
然后,将上述原料树脂投入挤出机(螺杆径(D):直径25mm、有效螺杆长度(L):800mm、圣制作所公司制),将挤出机的温度设定为200℃进行熔融混炼,挤出成管状。然后,用该管状的挤出物包覆直径0.172mm的镀锡铜线。这样,制作由导体和包覆导体的绝缘层构成的绝缘电线。此时,以绝缘层的外径为0.6mm、厚度为0.215mm的方式将挤出物挤出。
将这样得到的绝缘电线用由铝层于聚对苯二甲酸乙二醇酯层的层叠体构成的厚度25μm的层压带卷绕。接下来,将其用由厚度0.4mm的PVC(聚氯乙烯)构成的护套包覆。这样,以非发泡以及非交联的方式制作阻抗为50Ω的同轴电缆。
(实施例39~41、45~46及比较例14~15)
使用表6所示的原料树脂,除此以外,与实施例38同样地制作同轴电缆。
(实施例42~44以及比较例16~17)
将表6所示的原料树脂、抗氧化剂以及金属钝化剂以成为表6所示的配合量(单位为质量份)的方式投入挤出机(产品名:LABOPLASTOMILL4C150、双轴链段挤出机2D30W2、螺杆径(D):直径25mm、有效螺杆长度(L):750mm、东洋精机制作所公司制)中,进行熔融混炼而得到熔融混炼物。此时,熔融混炼温度设为200℃。
然后,用挤出机(螺杆径(D):直径25mm、有效螺杆长度(L):800mm、圣制作所公司制)将挤出机的温度设定为200℃,对该熔融混炼物进一步进行熔融混炼,挤出为管状。然后,用该管状的挤出物包覆直径0.172mm的镀锡铜线。这样,制作由导体和包覆导体的绝缘层构成的绝缘电线。此时,以绝缘层的外径为0.6mm、厚度为0.215mm的方式将挤出物挤出。
使用这样得到的绝缘电线,与实施例38同样地制作同轴电缆。
应予说明,作为表6所示的原料树脂、抗氧化剂以及金属钝化剂,具体而言,使用以下物质。
(1)原料树脂
(1-1)WFX4(Wintec,日本Polypropylene公司制)
丙烯乙烯无规共聚物
(1-2)WFW4(Wintec,日本Polypropylene公司制)
丙烯乙烯无规共聚物
(1-3)WMG03(Wintec,日本Polypropylene公司制)
丙烯乙烯无规共聚物
(1-4)WFX6(Wintec,日本Polypropylene公司制)
丙烯乙烯无规共聚物
(1-5)FX4G(Novatec PP,日本Polypropylene公司制)
丙烯乙烯丁烯无规共聚物
(1-6)FW4B(Novatec PP,日本Polypropylene公司制)
丙烯乙烯丁烯无规共聚物
(2)抗氧化剂
(2-1)ADK STAB AO-80,ADEKA公司制
3,9-双[2-{3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基}-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷
(3)金属钝化剂
(3-1)CDA-1(ADK STAB CDA-1,ADEKA公司制)
3-(N-水杨酰基)氨基-1,2,4-三唑
[特性评价]
对实施例38~46和比较例14~17中得到的同轴电缆,评价以下的特性。
(1)结晶化峰值温度和熔融热峰值温度(熔点)以及结晶度
结晶化峰值温度和熔融热峰值温度与实施例1同样地计算。将结果示于表6。另外,结晶度也与实施例1同样地计算。将结果示于表6。
(2)介电特性(tanδ)
通过测定介质损耗正切(tanδ)来调查介电特性。介质损耗正切(tanδ)与实施例1同样地,在测定频率3.0GHz、6.9GHz、10.7GHz以及14.6GHz的各频率下测定。将结果示于表7。各频率的tanδ的合格基准与实施例1~27和比较例1~9中使用的基准相同。
(3)衰减量
对于实施例38~46和比较例14~17中得到的同轴电缆,与实施例1同样地测定衰减量。将结果示于表7。
(4)耐热性
对于实施例38~46和比较例14~17的同轴电缆,与实施例1同样地计算压坏率,将该压坏率作为耐热性的指标。将结果示于表7。应予说明,如果压坏率小于50%,则耐热性优异,将其记为合格,如果压坏率在50%以上,则耐热性差,将其记为不合格。
(5)耐压坏性
测定表示表面硬度的肖氏D硬度,将该肖氏D硬度作为耐压坏性的指标。对于实施例38~46和比较例14~17的绝缘电线的肖氏D硬度,与实施例1同样地测定。将负载保持时间5秒时的测定结果示于表7。对于耐压坏性,如果肖氏D硬度为63以上,则耐压坏性优异,将其记为合格,如果小于63,则耐压坏性差,将其记为不合格。
(6)耐热老化特性
耐热老化特性与实施例1同样地评价。即,首先,对实施例38~44和比较例14~17中得到的同轴电缆进行拉伸试验,将测定的拉伸强度成为初始拉伸强度的50%、或者测定的伸长保持率成为初始伸长保持率的50%的天数,以将不使用抗氧化剂和金属钝化剂的实施例1的天数作为100时的相对值算出。将结果示于表7。
(7)起霜(Blooming)
起霜与实施例1同样地评价。将结果示于表7。应予说明,起霜的评价基准与实施例1~27和比较例1~9中使用的基准相同。
由表7所示的结果可知,实施例38~46中,介质损耗正切均低、肖氏D硬度均大、具有UL90℃等级的充分的耐热性,介电特性、耐压坏性以及耐热性全部达到合格基准。与此相对,比较例14~17,在介电特性、耐压坏性以及耐热性的至少一个方面没有达到合格基准。
由此可确认,根据与本发明的第3方式对应的绝缘电线,在GHz频带具有优异的介电特性且能够实现耐压坏性以及耐热性。
符号说明
1…内部导体(导体)、1a…主体部、1b…镀覆膜、2…绝缘层、5…绝缘电线、10、20…电缆。
Claims (15)
1.一种绝缘电线,是具备导体和包覆所述导体的绝缘层的绝缘电线,其特征在于,
所述绝缘层包含丙烯系共聚物和抗氧化剂,所述丙烯系共聚物是通过使用茂金属催化剂进行合成而得到的,所述抗氧化剂具有与受阻酚结构不同的化学结构,
以相对于100质量份的所述丙烯系共聚物为0.01质量份以上且小于1.5质量份的比例配合有所述抗氧化剂。
2.根据权利要求1所述的绝缘电线,其中,
所述绝缘层进一步包含具有与受阻酚结构不同的化学结构的金属钝化剂,
以相对于100质量份的所述丙烯系共聚物为0.01质量份以上且小于1.5质量份的比例配合有所述金属钝化剂。
3.根据权利要求1所述的绝缘电线,其中,所述丙烯系共聚物为乙烯-丙烯共聚物。
4.根据权利要求1所述的绝缘电线,其中,所述丙烯系共聚物具有125~145℃的熔点。
5.根据权利要求1所述的绝缘电线,其中,所述抗氧化剂为半受阻酚系抗氧化剂或低受阻酚系抗氧化剂。
6.一种绝缘电线,是具备导体和包覆所述导体的绝缘层的绝缘电线,其特征在于,
所述绝缘层包含具有125~145℃的熔点的丙烯系共聚物,
所述丙烯系共聚物中的乙烯和丁烯的合计含有率为7质量%以下,所述丙烯系共聚物中的丁烯的含有率不超过2质量%。
7.一种绝缘电线,是具备导体和包覆所述导体的绝缘层的绝缘电线,其特征在于,
所述绝缘层包含具有125~145℃的熔点的丙烯系共聚物,
所述丙烯系共聚物满足下述式:
熔点-结晶化峰值温度=30~40℃。
8.根据权利要求6或7所述的绝缘电线,其中,所述丙烯系共聚物是使用茂金属催化剂进行合成而得到的丙烯系共聚物。
9.根据权利要求6或7所述的绝缘电线,其中,所述丙烯系共聚物为无规共聚物。
10.根据权利要求6或7所述的绝缘电线,其中,所述丙烯系共聚物具有38~60%的结晶度。
11.根据权利要求1、6或7所述的绝缘电线,其中,所述导体具有主体部和镀覆膜,
所述主体部含有选自铜、铜合金、铝以及铝合金中的至少1种,
所述镀覆膜覆盖所述主体部且含有选自锡和银中的至少1种。
12.根据权利要求1、6或7所述的绝缘电线,其中,所述绝缘层具有0.3mm以下的厚度。
13.根据权利要求1、6或7所述的绝缘电线,用于传输电缆。
14.一种电缆,其特征在于,具有权利要求1、6或7所述的绝缘电线。
15.一种传输电缆,其特征在于,具有权利要求13所述的绝缘电线。
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