JP2004063370A

JP2004063370A - 高周波同軸ケーブル

Info

Publication number: JP2004063370A
Application number: JP2002222588A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Seki; 関　育雄; Masahiro Abe; 阿部　正浩
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】高周波におけるＶＳＷＲ及び減衰量を小さくできる高周波同軸ケーブルを提供する。
【解決手段】高周波同軸ケーブルは中心導体等の導体と、この導体の外表面に被覆された絶縁体とを備えて構成されている。前記絶縁体には、実施例１〜実施例１２のように、フェノキシイミン触媒により合成された高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）或いは中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）によるポリエチレンの５５〜９５重量部（その密度は０．９３〜０．９６ｇ／ｃｍ^３）に対し、４５〜５重量部（その密度は０．９２〜０．９３ｇ／ｃｍ^３）の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を混合し、これに０．０２〜３．０重量部の発泡核剤を添加した樹脂を用いる。これにより、ＶＳＷＲ、減衰量共に満足できる高周波同軸ケーブルが得られる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信施設やマイクロ波通信施設で用いられる高周波同軸ケーブルに関し、特に、高周波域における減衰量及び電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を小さくすることが可能な高周波同軸ケーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信施設やマイクロ波通信施設で用いられる高周波同軸ケーブル用の発泡絶縁体としては、従来、溶融張力（ＭＳ）が大きく、さらに発泡させ易い特性を持つ低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）をべースにして、誘電正接（ｔａｎδ）と減衰量が共に小さい高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）或いは中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）を少量ブレンドしたものを用いていた。
【０００３】
最近では、通信速度及び容量の向上を図るため、上記した様な施設で用いられる高周波同軸ケーブルの使用周波数は、高くなる傾向にある。このため、減衰量の小さい高周波同軸ケーブルが要求されるようになっている。この要求に対し、上記したようなＬＤＰＥを多く含む発泡絶縁体の組成では、もはや対処できなくなっており、より減衰量の小さいＨＤＰＥ又はＭＤＰＥを多く含む組成にする必要が生じている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の高周波同軸ケーブルによると、その絶縁体をＨＤＰＥやＭＤＰＥを多く含む組成にした場合、気泡壁の破れにより巣を発生するという問題がある。また、ＰＥ（ポリエチレン）合成時に使用する触媒残渣が減衰量を大きくするという問題もある。さらに、巣の発生は電圧定在波比（Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｓｔａｎｄｉｎｇ　Ｗａｖｅ　Ｒａｔｉｏ　：ＶＳＷＲ）を大きくするため、高周波ケーブルにとって致命的な欠点となる。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、高周波におけるＶＳＷＲ及び減衰量が小さい高周波同軸ケーブルを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、導体と、この導体の外表面に被覆された絶縁体とを備える高周波同軸ケーブルにおいて、前記絶縁体は、フェノキシイミン触媒により合成された密度０．９３〜０．９６ｇ／ｃｍ^３のポリエチレン５５〜９５重量部に、密度０．９２〜０．９３ｇ／ｃｍ^３の低密度ポリエチレンが５〜４５重量部混合された樹脂を主体とし、その１００重量部当たりに０．０２〜３．０重量部の発泡核剤が添加された組成物であることを特徴とする高周波同軸ケーブルを提供する。
【０００７】
この構成によれば、絶縁体が、フェノキシイミン触媒により合成された５５〜９５重量部のポリエチレン（密度０．９３〜０．９６ｇ／ｃｍ^３）に４５〜５重量部の低密度ポリエチレン（密度０．９２〜０．９３ｇ／ｃｍ^３）を混合し、この混合樹脂に０．０２〜３．０重量部の発泡核剤を添加した組成物を用いたため、ＨＤＰＥやＭＤＰＥを多く含む組成にした場合でも、巣を発生することがなくなり、良好なＶＳＷＲが得られ、更に、減衰量を小さくすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明による高周波同軸ケーブルは、導体外周面に被覆される絶縁体を以下の組成としたところに特徴がある。すなわち、フェノキシイミン触媒により合成した密度０．９３０〜０．９６０ｇ／ｃｍ^３のポリエチレン５５〜９５重量部に対し、密度０．９２〜０．９３ｇ／ｃｍ^３の低密度ポリエチレンを４５〜５重量部混合した樹脂を主体とし、この樹脂の１００重量部当たりに０．０２〜３．０重量部の発泡核剤を添加した組成物を絶縁体とし、この絶縁体を高周波同軸ケーブルの導体外周面に被覆している。さらに、この絶縁体のメルトフローレート（ＭＦＲ）が、１〜１０ｇ／１０分の範囲になるようにしている。
【０００９】
ポリエチレン（ＰＥ）の高周波帯域におけるｔａｎδは、密度と密接に関係し、不純物が同じであれば密度が高いほど小さい。したがって、混合するＰＥとしては、ＬＤＰＥよりＨＤＰＥの方が好ましい。しかし、ＨＤＰＥは分岐が小さいため、発泡し易さの尺度となる伸張粘度が小さく、押出機で発泡させたとき、巣（大きな空隙）を発生しやすい。これに対し、合成触媒としてフェノキシイミン触媒を用いたＨＤＰＥ乃至ＭＤＰＥは合成時の触媒量とその残渣等が少ないため、ｔａｎδはさらに小さい。また、ＨＤＰＥやＭＤＰＥにＬＤＰＥをブレンドした時、その伸張粘度が著しく増大することを本発明らは見いだした。伸張粘度は、樹脂が溶融している時の強度であり、この値が大きいほどケーブル製造時に巣を発生し難くなる。さらに、ＰＥの密度は特性に影響を与え、密度０．９３０ｇ／ｃｍ^３未満の密度ではｔａｎδが大きくなり、０．９６０ｇ／ｃｍ^３以上の密度では伸張粘度が小さすぎる。
【００１０】
ＬＤＰＥは、通常、０．９２０ｇ／ｃｍ^３程度の密度を有するものが使用されているが、ｔａｎδを考慮すると、密度は０．９２〜０．９３ｇ／ｃｍ^３の範囲にするのが良い。０．９２ｇ／ｃｍ^３以下の密度ではｔａｎδが大きく、逆に、０．９３ｇ／ｃｍ^３以上の密度では伸張粘度が低下し、巣を発生しやすくなる。なお、ＭＦＲは「ＪＩＳ　Ｋ７２１０」の規格に基づき、１９０℃及び２１．１８Ｎの環境下で測定した値である。更に、ＬＤＰＥの配合量は、伸張粘度を上げるために５重量部以上とし、また、ｔａｎδが大きくならないように４５重量部以下とした。
【００１１】
上記組成物のＭＦＲを１〜１０ｇ／１０分に規定したのは、１ｇ／１０分未満では製造時樹脂の発熱が大きくなり、絶縁体の内部と外部に温度ムラを生じ、巣を発生させるためである。また、ＭＦＲが１０ｇ／１０分を超えると伸張粘度が小さくなり、巣を発生し易くなる。
【００１２】
発泡剤として用いるガスは、規制対象外のフロンガスや窒素ガス、炭酸ガス、及びこれら不活性ガスの混合ガスである。そして、通常、均一な気泡を形成するために、発泡核剤が添加される。この発泡核剤には、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、シリカ（ＳｉＯ２　）、タルク（ｔａｌｃ：滑石）等があるが、フタル酸ヒドラジドは分解温度が３００℃以上と高くｔａｎδに影響を与えないので、最も適している。発泡核剤が未添加である場合、気泡が均一に形成されず、一方、添加量が多すぎると凝集して減衰量を悪化させ、気泡径が不均一になる。そこで、発泡核剤の添加量は０．０２〜３．０重量部とした。
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
図１は、本発明の実施例（１２例）と比較例（８例）を示す。
図１に示した高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）及び中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）は、フェノキシイミン触媒を用いて合成したＰＥであり、合成時のコモノマ量、温度、及び時間を変更することにより、密度及びＭＦＲの異なるＰＥを得ることができた。また、ＭＤＰＥについては、チーグラー（Ｚｉｅｇｌｅｒ　）法により１−ブテン（１−ｂｕｔｅｎｅ）をコモノマとして用いて重合した密度０．９３４ｇ／ｃｍ^３、ＭＦＲ５．３ｇ／１０分のＰＥと比較した。さらに、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）は、ラジカル（　ｒａｄｉｃａｌ）重合法により、パーオキサイドを触媒として重合したものである。
【００１４】
図２は、高周波同軸ケーブルの製造設備の構成を示す。
上記組成による樹脂材が供給されるホッパー２を備える第１の押出機１には、ガス注入装置３が接続されている。さらに、第１の押出機１には第２の押出機４が連結され、この第２の押出機４には、この第２の押出機４から樹脂が供給される押出ヘッド５が連結されている。押出ヘッド５には導体６（中心導体）が通線される。この導体６を押出ヘッド５に供給するために導体送出し機７が設けられている。押出ヘッド５から送り出された高周波同軸ケーブル８を冷却するために、押出ヘッド５の後段には冷却水槽９が設置され、この冷却水槽９の後段には冷却された高周波同軸ケーブル８を巻き取るためのケーブル巻取機１０が設置されている。
【００１５】
図２を用いて、同軸ケーブルの作製手順を以下に説明する。
まず、発泡核剤をＬＤＰＥに予め１０倍に練り込んで核剤マスターバッチとし、これに残りの樹脂をドライブレンドして発泡コンパウンドを作製した。その際、発泡核剤の濃度が０．０２〜３重量部の間に入るようにした。次に、この発泡コンパウンドを図２の第１の押出機１のホッパー２に投入すると共に、ガス注入装置３から発泡剤である窒素ガスを適量注入しながら第１の押出機１で混練した後、第２の押出機４へ移送した。第２の押出機４では発泡に適した温度まで下げていき、押出ヘッド５で導体送出し機７からの導体６の表面に第２の押出機４からの発泡コンパウンドを被覆することにより、高周波同軸ケーブル８が得られる。この高周波同軸ケーブル８は冷却水槽９で冷却された後、ケーブル巻取機１０に順次巻き取られる。更に、シールド編組、カバー樹脂等が以降の工程で実施される。
【００１６】
図３は図２の設備で製作された高周波同軸ケーブル８の減衰量測定における接続を示し、図４は図２の設備で製作された高周波同軸ケーブル８のＶＳＷＲ測定における接続を示す。高周波同軸ケーブル８の減衰量及びＶＳＷＲの測定には、アジレント社製「スカラネットワークアナライザ８７５７Ｄ」を用いて行った。減衰量の測定は、温度ｔ（℃）を用い、（１）式により換算した。そして、２ＧＨｚにおける減衰量が６．５ｄＢ／１００ｍ未満の測定値が出た高周波同軸ケーブル８を合格品とした。
減衰量＝１−（ｔ−２０）×０．００２×測定値　　　　　・・・（１）
【００１７】
図３に示すように、図２の設備で製作された高周波同軸ケーブル８は、導体６（心線）外表面に発泡絶縁体１１が被覆された構造を有しており、そのインピーダンスは５０Ωに設計されている。測定器２０は、上記したスカラネットワークアナライザ（ｓｃａｌａｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｎａｌｙｚｅｒ　）を用い、コネクタ２０ａ，２０ｂを介して導体６の両端に接続した。
【００１８】
また、ＶＳＷＲは、図４に示すように、高周波同軸ケーブル８の導体６の一端に測定器２０から５０Ωの信号を送り、その反射信号から反射特性を測定した。ＶＳＷＲは、その測定値が１．０に近いほど良く、逆に、∞に近づくほど悪いことを示している。
【００１９】
実施例１及び２（図１ではＮｏ．１及び２）は、共にＭＤＰＥの密度が、本発明の下限である０．９３１ｇ／ｃｍ^３と上限である０．９５９ｇ／ｃｍ^３とし、実施例１ではＭＦＲ１２ｇ／１０分のＨＤＰＥ７０重量部、実施例２ではＭＦＲ４ｇ／１０分のＨＤＰＥ７０重量部含む組成物を発泡させた発泡絶縁体１１によりケーブルを作製したものである。図１に示すように、実施例１及び２の減衰量はいずれも本発明の規格を満足し、巣の発生も無いため、ＶＳＷＲは共に本発明の規格を満たしている。
【００２０】
実施例３〜５（Ｎｏ．３，４，５）は、密度０．９４２ｇ／ｃｍ^３、ＭＦＲ１０ｇ／１０分のＨＤＰＥ７０重量部に対し、密度が０．９２８ｇ／ｃｍ^３、ＭＦＲが０．５〜２ｇ／１０分の範囲のＬＤＰＥを３０重量部、発泡核剤としてフタル酸ヒドラジドを１重量部含む組成物を発泡させた発泡絶縁体１１によりケーブルを作製したものである。これら実施例における２ＧＨｚの減衰量はいずれも本発明の規格を余裕をもって満足し、巣の発生も無いため、ＶＳＷＲは本発明の規格を満たしている。
【００２１】
実施例６及び７（Ｎｏ．６及び７）は、それぞれＬＤＰＥの密度が本発明の下限である０．９２０ｇ／ｃｍ^３と、上限である０．９３０ｇ／ｃｍ^３の場合である。これら実施例においても、減衰量及びＶＳＷＲが共に本発明の規格を満たしている。
【００２２】
実施例８（Ｎｏ．８）は、密度０．９４２ｇ／ｃｍ^３、ＭＦＲ１０ｇ／１０分のＨＤＰＥ７０重量部に対し、密度０．９２８ｇ／ｃｍ^３、ＭＦＲ０．５ｇ／１０分のＬＤＰＥを３０重量部、及び発泡核剤としてＡＤＣＡを０．１重量部添加した組成物を発泡させた発泡絶縁体１１によりケーブルを作製したものである。この実施例も減衰量、ＶＳＷＲ共に設定した規格を満たしている。
【００２３】
実施例９及び１０（Ｎｏ．９及び１０）は、発泡核剤であるフタル酸ヒドラジドの添加量をそれぞれ０．０２重量部、３．０重量部とし、密度０．９４２ｇ／ｃｍ^３、ＭＦＲ１０ｇ／１０分のＨＤＰＥ７０重量部に対し、密度０．９２８ｇ／ｃｍ^３、ＭＦＲ０．５ｇ／１０分のＬＤＰＥを３０重量部に添加して発泡絶縁体１１を作製したものである。実施例９，１０のいずれも減衰量、ＶＳＷＲ共に本発明の規格を満たしている。
【００２４】
実施例１１及び１２（Ｎｏ．１１，１２）は、実施例３において、ＨＤＰＥとＬＤＰＥのブレンド比率を変更した組成により発泡絶縁体１１を作製したものである。ＨＤＰＥが５５重量部、ＬＤＰＥが４５重量部の実施例１１は、減衰量、ＶＳＷＲ共に本発明の規格を満たしている。また、ＨＤＰＥ９５重量部、ＬＤＰＥが５重量部の実施例１２も、減衰量、ＶＳＷＲ共に本発明の規格を満たしている。
【００２５】
比較例２１及び２２（Ｎｏ．２１，２２）は、フェノキシイミン触媒合成ＰＥの密度をそれぞれ上記規定以下、及び以上とした組み合わせである。比較例２１のＰＥは、密度が０．９２５ｇ／ｃｍ^３と〔００１０〕及び〔００１１〕で規定した値以下のため、減衰量が大きく、不合格となった。比較例２２のＰＥは、密度が０．９６２ｇ／ｃｍ^３と大きく、伸張粘度が小さいため、ケーブル作製時に巣が発生し、電圧定在波比が不合格となった。
比較例２３（Ｎｏ．２３）は、ＬＤＰＥの密度が０．９１９ｇ／ｃｍ^３と本発明の〔０００１〕及び〔００１１〕で規定した値を外れるＬＤＰＥを用いた組成であるが、減衰量が大きく不合格になった。
比較例２４（Ｎｏ．２４）は、ＭＤＰＥをフェノキシイミン触媒ではないチーグラー系触媒のＭＤＰＥに変更した組成である。この比較例２４は、減衰量が大きく、本発明の規格を満足せず、また、巣が発生したため、ＶＳＷＲも不合格になった。
比較例２５（Ｎｏ．２５）は、ＨＤＰＥの割合が本発明で規定する範囲を下回る組成ではあるが、減衰量が６．６ｄＢ／１００ｍと大きい値になり、不合格になった。
比較例２６（Ｎｏ．２６）は、ＬＤＰＥを全く含まず、ＭＤＰＥ単独にした組成であるが、大きな巣を発生し、製品化ができなかった。
比較例２７と２８（Ｎｏ．２７，２８）は、発泡核剤の添加量が本発明の規定値を外れる配合である。発泡核剤が零の比較例２７は、巣の発生及び粗発泡が生じたために製品化が出来ず、また、発泡核剤が５重量部と多い比較例２８は、減衰量が不合格となった。
【００２６】
以上説明した実施例から明らかなように、導体に絶縁体を被覆して構成される高周波同軸ケーブルにおいて、前記絶縁体を（１）フェノキシイミン触媒により合成した密度０．９３０〜０．９６０ｇ／ｃｍ^３のポリエチレン５５〜９５重量部に対し、（２）密度０．９２〜０．９３ｇ／ｃｍ^３の低密度ポリエチレンを４５〜５重量部混合してなる樹脂を主体とし、この樹脂の１００重量部当たりに０．０２〜３．０重量部の発泡核剤を添加した組成物を用いたことにより、ＨＤＰＥやＭＤＰＥを多く含む組成にした場合でも、巣を発生することがないために良好なＶＳＷＲが得られ、更に、減衰量を悪化させることもない。
【００２７】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明の高発泡高周波同軸ケーブルによれば、導体に被覆する絶縁体に、フェノキシイミン触媒により合成された５５〜９５重量部のポリエチレン（密度０．９３〜０．９６ｇ／ｃｍ^３）に４５〜５重量部の低密度ポリエチレン（密度０．９２〜０．９３ｇ／ｃｍ^３）を混合し、この混合樹脂に０．０２〜３．０重量部の発泡核剤を添加した組成物を用いたことにより、ＨＤＰＥやＭＤＰＥを多く含む組成にした場合でも巣を発生することがないため、良好なＶＳＷＲ及び減衰量の小さな高周波同軸ケーブルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例と比較例を示す説明図である。
【図２】高周波同軸ケーブルの製造設備の構成を示す構成図である。
【図３】図２の製造設備で製作された高周波同軸ケーブルの減衰量測定における接続を示す接続図である。
【図４】図２の製造設備で製作された高周波同軸ケーブルのＶＳＷＲ測定における接続を示す接続図である。
【符号の説明】
１　第１の押出機
２　ホッパー
３　ガス注入装置
４　第２の押出機
５　押出ヘッド
６　導体
７　導体送出し機
８　高周波同軸ケーブル
９　冷却水槽
１０　ケーブル巻取機
１１　発泡絶縁体
２０　測定器
２０ａ，２０ｂ　コネクタ

Claims

導体と、この導体の外表面に被覆された絶縁体とを備える高周波同軸ケーブルにおいて、
前記絶縁体は、フェノキシイミン触媒により合成された密度０．９３〜０．９６ｇ／ｃｍ^３のポリエチレン５５〜９５重量部に、密度０．９２〜０．９３ｇ／ｃｍ^３の低密度ポリエチレンが５〜４５重量部混合された樹脂を主体とし、その１００重量部当たりに０．０２〜３．０重量部の発泡核剤が添加された組成物であることを特徴とする高周波同軸ケーブル。
前記組成物は、そのメルトフローレート（ＭＦＲ）が、１ｇ／１０分〜１０ｇ／１０分の範囲にあると共に発泡していることを特徴とする請求項１記載の高周波同軸ケーブル。