JP2010215796A - 発泡樹脂組成物及びその製造方法、並びにこれを用いた発泡絶縁電線 - Google Patents

Abstract

【課題】発泡度が均一で発泡度が高く、気泡径が小さく低誘電率である、発泡絶縁体を製造可能な発泡樹脂組成物及びその製造方法、並びにこれを用いた屈曲等に耐える機械的強度を有する発泡絶縁電線を提供する。
【解決手段】ベース樹脂に発泡核剤を分散させた発泡樹脂組成物において、発泡核剤が、中空構造を有する微粒子を用い、これをベース樹脂に混合すると共に破砕して分散させた薄片状微粒子からなるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベース樹脂に発泡核剤を分散させた発泡樹脂組成物及びその製造方法、並びにこれを用いた発泡絶縁電線に関するものである。

近年の情報通信網の発達に伴い、通信用電線は高速化、大容量化が求められている。高速化、大容量化を実現するため、高速伝送用電線では、外来ノイズに強い２芯１組の電線に正と負の電圧をかける差動伝送方式が採用されることが多い。

このような高速伝送用電線では、高周波での遅延時間差などの特性の悪化を防ぐため、絶縁体の低誘電率化が求められており、絶縁体を発泡させて、誘電率を低くする方法が一般に用いられている。

差動伝送方式では、２本の芯線が信号を伝達するのに要する時間の差（遅延時間差：スキュー）を小さくすることが求められている。２本の芯線が信号を伝達する速度は、導体を被覆している発泡絶縁体の誘電率に依存するため、発泡度が均一であることが求められる。

また、上述のように、高速伝送のためには、導体を被覆する発泡絶縁体の誘電率が低いことが求められるため、発泡絶縁体は発泡度が高いことが求められる。

さらに、電線は曲げて使われることが多いため、屈曲等によって損傷したり、損傷に伴う電気特性の変化がないことが求められる。そのためには、発泡絶縁体の気泡径を小さくし、応力が局所に集中するのを防ぐことが有効である。

発泡絶縁体を形成する際の発泡方式としては、一般に、化学発泡剤を使用する方法（化学発泡）と、成形機（発泡押出機）の中で溶融樹脂中にガスを注入して成形機内外の圧力差によって発泡させる方法（物理発泡）がある。

化学発泡は簡便に発泡度変動の少ない発泡絶縁体を得られる利点はあるが、高い発泡度を達成することが困難なこと、発泡剤の残渣は誘電率が高いことが多いため発泡度に比較して発泡絶縁体の誘電率が大きくなるなどの問題がある。

このため、高速伝送用の電線やケーブルでは、物理発泡方式で製造された発泡絶縁体を用いることが多くなっている。

物理発泡においては、発泡核剤と呼ばれる粒子をベース樹脂中に混合することが多いが、発泡核剤は、ベース樹脂よりも誘電率が高いことが多いため、その添加量を少なくすることが求められる。

このように、高速伝送用電線に用いる物理発泡方式による発泡絶縁体には、発泡度が均一であること、発泡度が高いこと、気泡径が小さいこと、発泡核剤の添加量が少ないことが求められる。

これらの要求を満たすため、従来技術では、微粒子を発泡核剤として使用していた。

特開２００３−１０５１１８号公報 特開２００１−３１０９６６号公報 特開平５−３１０９８２号公報 特開平４−３３５０４４号公報 特開２００２−１０３２３４号公報

しかしながら、従来方法では、微粒子の発泡核剤は凝集力が強く、ベース樹脂中で凝集したまま存在するため、添加量と比較して、発泡核剤の粒子数が減少してしまう問題があった。そのため、添加量に比較して発泡度が低く、気泡径が大きくなってしまっていた。さらには、発泡核剤がベース樹脂中に均一に分散しないため、結果的に発泡度が不均一になってしまう問題があった。極端な場合には、発泡絶縁体そのものの電気特性や機械的強度に悪影響を与えてしまうこともある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、発泡度が均一で、発泡度が高く、気泡径が小さく、低誘電率である、発泡絶縁体を製造可能な発泡樹脂組成物及びその製造方法、並びにこれを用いた屈曲等に耐える機械的強度を有する発泡絶縁電線を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、ベース樹脂に発泡核剤を分散させた発泡樹脂組成物において、前記発泡核剤が、中空構造を有する微粒子を用い、これを前記ベース樹脂に混合すると共に破砕して分散させた薄片状微粒子からなる発泡樹脂組成物である。

前記中空構造を有する微粒子の球相当径（同体積の球を仮定した場合の直径。微粒子が球の場合、球相当径は直径に等しい。）が２０〜１００μｍであり、かつ外殻の厚さが０．０５〜０．１０μｍであってもよい。

前記薄片状微粒子の投影断面積の円相当径が、１０μｍ以下であってもよい。

前記発泡核剤が、混合される全樹脂組成物１００ｍａｓｓ％に対して、０．０５〜０．５ｍａｓｓ％添加されてもよい。

前記微粒子が酸化チタンからなってもよい。

本発明は、ベース樹脂に発泡核剤を分散させる発泡樹脂組成物の製造方法において、中空構造を有する微粒子を、前記ベース樹脂に混合すると共に破砕して、薄片状微粒子からなる前記発泡核剤を形成し、該発泡核剤を前記ベース樹脂に分散させる発泡樹脂組成物の製造方法である。

また、本発明は、前記発泡樹脂組成物を成形機に投入すると共に、発泡用ガスを前記成形機の内部に圧入して発泡押出し、導体の外周に発泡絶縁体を被覆した発泡絶縁電線である。

前記発泡絶縁体の発泡度が６０％以上９０％以下であってもよい。

本発明によれば、発泡度が均一で、発泡度が高く、気泡径が小さく、低誘電率である、発泡絶縁体を製造可能な発泡樹脂組成物及びその製造方法、並びにこれを用いた屈曲等に耐える機械的強度を有する発泡絶縁電線を提供できる。

本発明の一実施形態に係る発泡絶縁電線の横断面図である。 本発明の発泡樹脂組成物を用いて発泡絶縁体を形成した同軸ケーブルの横断面図である。 図１の発泡絶縁電線を用いた伝送ケーブルの横断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

まず、本実施形態に係る発泡樹脂組成物を用いた発泡絶縁電線を説明する。

図１は、本実施形態に係る発泡絶縁電線の横断面図である。

図１に示すように、発泡絶縁電線１は、導体２と、導体２の外周に被覆された発泡絶縁体３とからなる。

導体２は、単線あるいは撚線の銅線からなる。導体２としては、銅線以外にも各種合金線や、場合によってはチューブ状導体も使用できる。また、表面に銀、錫、その他任意の種類のめっきを施してもよい。

発泡絶縁体３は、本発明の発泡樹脂組成物を成形機（例えば、発泡押出機）に投入すると共に、発泡用ガスを成形機の内部に圧入して発泡押出し、導体２の外周に押出被覆したものであり、多数の気泡を含有する。

発泡絶縁体３の発泡度は、６０％以上９０％以下であるとよい。これは、発泡絶縁体３の発泡度が６０％未満であると、発泡絶縁体３の誘電率が高くなってしまい、９０％を超えると機械的強度が低くなることが多いためである。しかしながら、本発明はこれに限らず、発泡絶縁体３の要求される各種特性に応じて適宜変更可能である。

本実施形態では、発泡絶縁体３を単一層としたが、発泡絶縁体３は、複数の発泡層を組み合わせて形成しても構わない。また、発泡絶縁体３の内周部、外周部に、発泡していない、または発泡絶縁体３と比較して発泡度が小さいスキン層を形成してもよい。

次に、本実施形態に係る発泡樹脂組成物を説明する。

上述のように、従来技術では、微粒子を樹脂に混合していたため、微粒子が凝集し、発泡核剤の粒子数が減少してしまうことが問題になっていた。

そこで、本発明者らは、凝集することなくベース樹脂中に分散させることが可能な発泡核剤について検討し、その結果、ベース樹脂に微粒子を混合する際に、微粒子を破砕しさらに微細化することで発泡核剤の凝集を防止できることを見出し、本発明に至った。

本実施形態に係る発泡樹脂組成物は、ベース樹脂に発泡核剤を分散させたものであり、発泡核剤が、中空構造を有する微粒子を用い、これをベース樹脂に混合すると共に破砕して分散させた薄片状微粒子からなる。

ベース樹脂は、ポリオレフィン樹脂やフッ素系樹脂を用いるとよい。

ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレンを用いるとよい。ＰＥとしては、超高分子量ＰＥ、高密度ＰＥ、中密度ＰＥ、低密度ＰＥ、直鎖状低密度ＰＥ、超低密度ＰＥが挙げられる。また、フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフロライド（ＰＶＦ）が挙げられる。これらを単独または複数種類組み合わせて使用するとよい。

ベース樹脂としては、例えば、全樹脂組成物に対してＨＤＰＥ１０〜９０ｍａｓｓ％、ＬＤＰＥ９０〜１０ｍａｓｓ％を混合したものを用いるとよい。本実施形態では、ＨＤＰＥとＬＤＰＥを５０ｍａｓｓ％ずつ混合したものを用いた。

ベース樹脂には、電気絶縁用途として添加可能な着色剤、酸化防止剤、粘度調整剤、補強材、充填剤、可塑剤（軟化剤）、加硫剤、加硫促進剤、架橋剤、架橋助剤、発泡助剤、加工助剤、老化防止剤、耐熱安定剤、対候安定剤、帯電防止剤、滑剤、その他の添加剤を適宜加えてもよい。

発泡核剤に用いる中空構造を有する微粒子としては、酸化チタンからなるもの（例えば、石原産業製の酸化チタン中空球微粒子（直径２０〜１００μｍ、外殻厚さ０．０５〜０．１０μｍ））が挙げられるが、これ以外であっても中空構造を有するものであれば使用できる。

この中空構造を有する微粒子の球相当径は、２０〜１００μｍであるとよい。これは、中空構造を有する微粒子の直径が２０μｍ未満であると、中空部が小さいために混合時に破砕されないおそれがあり、１００μｍを超えると、破砕後の薄片状微粒子の大きさにばらつきが生じるおそれがあるためである。

また、中空構造を有する微粒子の外殻の厚さは、０．０５〜０．１０μｍであるとよい。これは、中空構造を有する微粒子の外殻の厚さが０．０５μｍ未満のものは製造が困難であり、０．１０μｍを超えると、混合時に破砕されないおそれがあるためである。

中空構造を有する微粒子を破砕した薄片状微粒子の投影断面積の円相当径は、１０μｍ以下であることが好ましい。薄片状微粒子の投影断面積の円相当径が１０μｍを超える場合、中空構造を有する微粒子が充分に破砕されていないこととなり、本発明の効果が充分に発揮できないためである。ここで、投影断面積の円相当径とは、後述するマスターバッチ（ＭＢ）あるいはフルコンパウンドをＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）で撮影し、薄片状微粒子の投影断面積と同面積の円を仮定した場合の直径である。

発泡核剤は、混合される全樹脂組成物１００ｍａｓｓ％に対して、０．０５〜０．５ｍａｓｓ％添加されるとよい。これは、発泡核剤の添加量（濃度）が０．０５ｍａｓｓ％未満であると、気泡径および発泡度変動が発泡核剤未添加の場合と同程度となることが多く、０．５ｍａｓｓ％を超えると、電気特性や機械的強度に悪影響を与えることが多いためである。

発泡核剤の添加量は、全樹脂組成物に対して好ましくは０．０５〜０．５ｍａｓｓ％であるが、これに限られず、発泡絶縁体３の厚さ、発泡度、要求される各種特性に応じて適宜選択するようにすればよい。

次に、本実施形態に係る発泡樹脂組成物の製造方法を説明する。

本実施形態に係る発泡樹脂組成物の製造方法では、中空構造を有する微粒子を、ベース樹脂に混合すると共に破砕して、薄片状微粒子からなる発泡核剤を形成し、その発泡核剤をベース樹脂に分散させる。

発泡核剤の添加方法については多数の方法が考えられるが、一例として、マスターバッチ方式やフルコンパウンド方式が挙げられる。

マスターバッチ（ＭＢ）方式では、例えば、発泡核剤となる中空構造を有する微粒子を粉末状態やスラリー状態で添加するか、それ以外の方法で添加し、ベース樹脂の一部またはベース樹脂を構成する樹脂材料の一部またはベース樹脂と全く別の樹脂に混練機などを用いて混合してマスターバッチを作製し、作製したＭＢと発泡核剤を含まないベース樹脂とを成形機（例えば、発泡押出機）内で混合して発泡樹脂組成物を得る。この方式では、ＭＢの作製時に、中空構造を有する微粒子とベース樹脂の一部（あるいは別の樹脂）とを混合し、中空構造を有する微粒子を破砕する。

フルコンパウンド方式では、任意の方法でベース樹脂に発泡核剤が所定量混合されたフルコンパウンドを作製し、作製したフルコンパウンドを成形機（例えば、発泡押出機）へ供給する。この方式では、フルコンパウンドの作製時に、中空構造を有する微粒子とベース樹脂とを混合し、中空構造を有する微粒子を破砕する。

以上挙げたものが代表的な発泡核剤の添加方法であるが、発泡核剤の添加方法について特に規定するものではない。また、ここではＭＢまたはフルコンパウンド作製時に中空構造を有する微粒子を破砕する場合を説明したが、成形機（例えば、発泡押出機）内で中空構造を有する微粒子をさらに破砕するようにしてもよい。

混練機（あるいは成形機）中で、中空構造を有する微粒子とベース樹脂とを混合することで、中空構造を有する微粒子はせん断を受けてその中空構造が破壊され、その破片である薄片状微粒子が凝集することなくベース樹脂中に均一に分散する。この薄片状微粒子が発泡核剤として作用し、発泡押出する際に気泡の起点になると考えられる。

本実施形態の作用を説明する。

本実施形態に係る発泡樹脂組成物では、発泡核剤として、中空構造を有する微粒子をベース樹脂に混合すると共に破砕して分散させた薄片状微粒子を用いている。

ベース樹脂中に添加した中空構造を有する微粒子は、混練機（あるいは成形機）中で混合され、せん断を受けることでその中空構造が破壊されて薄片状微粒子となるため、薄片状微粒子を凝集させることなくベース樹脂中に均一に分散させることができる。また、薄片状微粒子の各々が発泡核剤として作用するため、発泡核剤の粒子数が増加し、発泡核剤の添加量を質量部換算で少なくできる。

すなわち、従来生じていた、微粒子を発泡核剤として使用した場合の凝集による粒子数の減少、大量の発泡核剤添加を行った場合の電気特性・機械的強度の変化といった問題を生じることなく、多数の発泡核剤粒子をベース樹脂中に均一に分散させることができ、それにより、製造安定性の高い発泡体（発泡絶縁体３）を得ることができる。

また、本実施形態に係る発泡樹脂組成物では、中空構造を有する微粒子の球相当径を２０〜１００μｍ、外殻の厚さを０．０５〜０．１０μｍとしている。これにより、混合時に中空構造を有する微粒子を確実に破砕して、大きさが略均一な薄片状微粒子とすることができる。

さらに、本実施形態に係る発泡樹脂組成物では、薄片状微粒子の投影断面積の円相当径（同面積の円を仮定した場合の直径）を１０μｍ以下としているため、少ない発泡核剤添加量（質量部換算で）で発泡核剤粒子数を多くでき、発泡度が高く、発泡度が均一であり、気泡径が小さい発泡体（発泡絶縁体３）を得ることができる。

また、本実施形態に係る発泡樹脂組成物では、発泡核剤を、混合される全樹脂組成物１００ｍａｓｓ％に対して、０．０５〜０．５ｍａｓｓ％添加しているため、電気特性や機械的強度に悪影響を与えることがない。

したがって、本実施形態に係る発泡樹脂組成物を用いることにより、発泡度が高く発泡度が均一であり、気泡径が小さく、かつ、質量部換算で発泡核剤添加量が少ない発泡絶縁体を形成できるため、従来の発泡核剤を用いた発泡絶縁電線よりも低スキューかつ機械的強度に優れた発泡絶縁電線１を製造できる。

また、本発明は、発泡絶縁電線１に限らずケーブルにも適用できる。

図２に示す同軸ケーブル２１は、発泡絶縁体３の内周部、外周部に、発泡していない、または発泡絶縁体３と比較して発泡度が小さい内部スキン層２２、外部スキン層２３をそれぞれ形成し、外部スキン層２３の外周に外部導体２４、シース２５を順次形成したものである。

外部導体２４は、用途や必要性能に応じて極細金属線による横巻、編組、あるいは金属箔・金属板の巻きつけなどを任意に選択できる。また、内部スキン層２２、あるいは外部スキン層２３を省略することも可能である。

同軸ケーブル２１は、その発泡絶縁体３に本発明の発泡絶縁樹脂を用いているため、図１の発泡絶縁電線１と同様に、低スキューかつ機械的強度に優れている。

図３に示す伝送ケーブル３１は、図１の発泡絶縁電線１を芯線（発泡コア）として用い、これを２本１組としてドレイン線（アース線）３２と共に個別シース３３で被覆したツイナックスケーブル３４を２本用い、その２本のツイナックスケーブル３４の外周にジャケット３５、外部導体３６、シース３７を順次形成したものである。

伝送ケーブル３１によれば、芯線（発泡コア）に図１の発泡絶縁電線１を用いているため、低スキューかつ機械的強度に優れている。

ここでは、一例として同軸ケーブル２１、伝送ケーブル３１を説明したが、これに限定されるものではなく、その構造は任意である。

本発明の実施例と比較例を以下に示す。

実施例および比較例で試作した発泡絶縁電線の製造条件と目標値を表１に示す。

実施例、比較例で使用している２軸混練機については、以下の通りである。
口径：４０ｍｍ Ｌ／Ｄ：６０ 完全噛合型同方向回転式混練機
実施例、比較例での使用時のフィード量：１００ｋｇ／ｈ

実施例で使用している酸化チタン中空球微粒子については以下の通りである。
メーカー：石原産業 直径：２０〜１００μｍ 外殻の厚さ：０．０５〜０．１０μｍ

比較例で使用している酸化チタンの非中空球微粒子については以下の通りである。
メーカー：石原産業 直径：０．２６μｍ

表２に、実施例、比較例の大まかな実験手順を示す。

（実施例１）
実施例１では、中空球微粒子を事前に２軸押出機でベース樹脂に混練しフルコンパウンドを作製した後に、発泡押出機に投入し発泡押出した。

ＬＤＰＥ（宇部興産製Ｂ２２８）とＨＤＰＥ（宇部興産製２０７０）を２軸押出機に質量比５０：５０の割合で投入し、さらに酸化チタンの中空球微粒子を０．０５ｍａｓｓ％投入し、温度１６０℃で混練してフルコンパウンドを作製した。このフルコンパウンドを発泡押出機に投入し、温度１６０℃の連続発泡押出により発泡絶縁電線１の試作を行った。

（実施例２）
実施例２では、中空球微粒子を事前に２軸押出機でベース樹脂に混練しフルコンパウンドを作製した後に、発泡押出機に投入し発泡押出した。

ＬＤＰＥ（宇部興産製Ｂ２２８）とＨＤＰＥ（宇部興産製２０７０）を２軸押出機に質量比５０：５０の割合で投入し、さらに酸化チタンの中空球微粒子を０．５ｍａｓｓ％投入し、温度１６０℃で混練してフルコンパウンドを作製した。このフルコンパウンドを発泡押出機に投入し、温度１６０℃の連続発泡押出により発泡絶縁電線１の試作を行った。

（実施例３）
実施例３では、中空球微粒子を事前に２軸押出機でベース樹脂に混練しフルコンパウンドを作製した後に、発泡押出機に投入し発泡押出した。

ＬＤＰＥ（宇部興産製Ｂ２２８）とＨＤＰＥ（宇部興産製２０７０）を２軸押出機に質量比５０：５０の割合で投入し、さらに酸化チタンの中空球微粒子を１．０ｍａｓｓ％投入し、温度１６０℃で混練してフルコンパウンドを作製した。このフルコンパウンドを発泡押出機に投入し、温度１６０℃の連続発泡押出により発泡絶縁電線１の試作を行った。

（実施例４）
実施例４では、中空球微粒子を事前に２軸押出機でベース樹脂に混練しＭＢを作製した後、発泡核剤を含まないベース樹脂と共に発泡押出機に投入し発泡押出した。

ＬＤＰＥ（宇部興産製Ｂ２２８）とＨＤＰＥ（宇部興産製２０７０）を２軸押出機に質量比５０：５０の割合で投入し、さらに酸化チタンの中空球微粒子を０．５ｍａｓｓ％投入し、温度１６０℃で混練しＭＢを作製した。また、ＬＤＰＥ（宇部興産製Ｂ２２８）とＨＤＰＥ（宇部興産製２０７０）を２軸押出機に質量比５０：５０の割合で投入し、温度１６０℃で混練し核剤を含まないベース樹脂ペレットを作製した。

このようにして製造したＭＢとベース樹脂ペレットを配合比１０：９０でドライブレンドし、温度１６０℃の連続発泡押出により発泡絶縁電線１の試作を行った。

（比較例１）
比較例１では、非中空球微粒子を事前に２軸押出機でベース樹脂に混練しフルコンパウンドを作製した後に、発泡押出機に投入し発泡押出した。

ＬＤＰＥ（宇部興産製Ｂ２２８）とＨＤＰＥ（宇部興産製２０７０）を２軸押出機に質量比５０：５０の割合で投入し、さらに酸化チタンの非中空球微粒子を０．０５ｍａｓｓ％投入し、温度１６０℃で混練してフルコンパウンドを作製した。このフルコンパウンドを発泡押出機に投入し、温度１６０℃の連続発泡押出により発泡絶縁電線の試作を行った。

（比較例２）
比較例２では、非中空球微粒子を事前に２軸押出機でベース樹脂に混練しフルコンパウンドを作製した後に、発泡押出機に投入し発泡押出した。

ＬＤＰＥ（宇部興産製Ｂ２２８）とＨＤＰＥ（宇部興産製２０７０）を２軸押出機に質量比５０：５０の割合で投入し、さらに酸化チタンの非中空球微粒子を０．５ｍａｓｓ％投入し、温度１６０℃で混練してフルコンパウンドを作製した。このフルコンパウンドを発泡押出機に投入し、温度１６０℃の連続発泡押出により発泡絶縁電線の試作を行った。

（比較例３）
比較例３では、非中空球微粒子を事前に２軸押出機でベース樹脂に混練しフルコンパウンドを作製した後に、発泡押出機に投入し発泡押出した。

ＬＤＰＥ（宇部興産製Ｂ２２８）とＨＤＰＥ（宇部興産製２０７０）を２軸押出機に質量比５０：５０の割合で投入し、さらに酸化チタンの非中空球微粒子を１．０ｍａｓｓ％投入し、温度１６０℃で混練してフルコンパウンドを作製した。このフルコンパウンドを発泡押出機に投入し、温度１６０℃の連続発泡押出により発泡絶縁電線の試作を行った。

（比較例４）
比較例４では、非中空球微粒子を事前に２軸押出機でベース樹脂に混練しＭＢを作製した後、発泡核剤を含まないベース樹脂と共に発泡押出機に投入し発泡押出した。

ＬＤＰＥ（宇部興産製Ｂ２２８）とＨＤＰＥ（宇部興産製２０７０）を２軸押出機に質量比５０：５０の割合で投入し、さらに酸化チタンの非中空球微粒子を０．５ｍａｓｓ％投入し、温度１６０℃で混練しＭＢを作製した。また、ＬＤＰＥ（宇部興産製Ｂ２２８）とＨＤＰＥ（宇部興産製２０７０）を２軸押出機に質量比５０：５０の割合で投入し、温度１６０℃で混練し核剤を含まないベース樹脂ペレットを作製した。

このようにして製造したＭＢとベース樹脂ペレットを配合比１０：９０でドライブレンドし、温度１６０℃の連続発泡押出により発泡絶縁電線の試作を行った。

（比較例５）
比較例５では、２軸押出機で発泡核剤を含まないベース樹脂を作製した後に、発泡押出機に投入し発泡押出した。

ＬＤＰＥ（宇部興産製Ｂ２２８）とＨＤＰＥ（宇部興産製２０７０）を２軸押出機に質量比５０：５０の割合で投入し、温度１６０℃で混練しベース樹脂ペレットを作製した。このようにして製造したベース樹脂ペレットを発泡押出機に投入し、温度１６０℃の連続発泡押出により発泡絶縁電線の試作を行った。

実施例１〜４、比較例１〜５で試作した発泡絶縁電線について、表３に示す項目、方法にて評価を行った。

「発泡核剤の粒径」については、実施例１〜３、比較例１〜３ではフルコンパウンドを、実施例４、比較例４ではＭＢをＳＥＭ（日立ハイテクノロジーズ社製：ＳＮ−３０００）にて撮影し、発泡核剤粒子（薄片状微粒子）の投影断面積の円相当径を評価した。

「中空構造の破壊の有無」については、破砕前の中空球微粒子の粒径が２０〜１００μｍであることから、上記投影断面積の円相当径が１００μｍの１／１０の１０μｍ以下であれば、中空球微粒子の中空構造が破壊されたと考えた。そこで、投影断面積の円相当径が１０μｍ以下である発泡核剤粒子（薄片状微粒子）の割合が８０％以上の場合、２軸押出機での混練中に大多数の中空球微粒子が破砕された（○）と評価し、それ以外のものは、混練中に中空球微粒子が充分に破砕されていない（×）と評価した。

「気泡径」については、まず、試作した発泡絶縁電線から、充分に間隔（１０００ｍ以上）を空けて採取した５試料断面をＳＥＭ（日立ハイテクノロジーズ社製：ＳＮ−３０００）にて撮影する。その後、画像解析ソフト（三谷商事製：ＷｉｎＲＯＯＦ）に基準スケールを読み込ませて、画素（ピクセル）あたりの長さを算出させた上で、撮影したＳＥＭ画像を読み込ませ、主に手動で気泡外郭を指定し、気泡面積を算出させると共に、同面積の円を仮定した場合の直径（円相当径）を計算した。撮影した５枚のＳＥＭ画像のそれぞれに含まれる気泡の平均円相当径と、５枚のＳＥＭ画像全てに含まれる気泡の平均円相当径を算出した。この６つの平均値と発泡度変動を評価した。気泡径１００μｍ以下を合格（○）とし、それ以外を不合格（×）とした。

「発泡度変動」については、電線試作時の発泡度データから、全て同一の長さ（１００００ｍ）部分の発泡度の変動値を比較した。具体的には、発泡絶縁電線の試作時に、静電容量と外径を常時測定しておき、導体径、外径、静電容量、ベース樹脂の比誘電率（この場合ε＝２．３）より、各瞬間の発泡度を算出する。算出した発泡度の最大値と最低値が、平均値に対してどの程度変動しているかを求め、これを発泡度の変動値とした。実施例１〜４および比較例１〜５では、平均発泡度が６０％になるように製造していることから、変動値のみを表示した。変動量±１．０％以下を合格（○）とし、それ以外を不合格（×）とした。

「加熱変形」については、加熱変形試験機を用い、下台に長さ７ｃｍに切断した発泡絶縁電線を１０本並べ、これと直行するようにプローブ（直径５ｍｍのＳＵＳ製半円柱）を設置すると共に圧子板で荷重をかけ、７０℃環境下、１０Ｎの荷重を３０分間保持し、発泡絶縁電線の外径変動を圧子板の動きから読み取り、初期外径に対する潰れ量を１００分率で表示して変形率を算出した。変形率１５％以下を合格（○）、それ以外を不合格（×）とした。

評価結果を表４に示す。

表４に示すように、酸化チタンの中空球微粒子を用いた実施例１と、酸化チタンの非中空球微粒子を用いた比較例１を比較すると、加熱変形、気泡径、発泡度変動は実施例１が小さい。また、実施例１のフルコンパウンドでは発泡核剤の粒径が添加前よりも小さくなっているが、比較例１では、凝集し添加前よりも大きくなっていることが確認できる。

実施例１と比較例１の加熱変形、気泡径、発泡度変動の差は、実施例１ではフルコンパウンド作製時のせん断力で中空球微粒子が破壊され、発泡核剤の粒子数が増加したのに対し、比較例１では、非中空球微粒子が破壊されず、発泡核剤の粒子数が増加していないためであると考えられる。

発泡核剤濃度を０．５ｍａｓｓ％とした実施例２と比較例２、発泡核剤濃度を１．０ｍａｓｓ％とした実施例３と比較例３、発泡核剤添加方法をＭＢ方式とした実施例４と比較例４を比較しても、同様のことが言える。

発泡核剤を添加していない比較例５は、実施例、比較例の中で最も気泡径および発泡度の変動が大きくなった。

以上より、ベース樹脂に中空構造を有する微粒子を添加し、フルコンパウンドやＭＢ作製時に中空構造を有する微粒子の構造を混合により破砕して粒子数を増加させ、破片である薄片状微粒子の各々を発泡核剤として作用させる本発明によれば、簡便な方法で、低コストで、発泡度が高く、気泡径が小さい発泡体（発泡絶縁体）を製造可能な発泡樹脂組成物が得られる。

したがって、本発明の発泡樹脂組成物を用いて発泡絶縁体を形成することにより、機械的強度に優れた高速伝送用の低スキュー発泡絶縁電線を製造できる。

１ 発泡絶縁電線
２ 導体
３ 発泡絶縁体

Claims (8)

1. ベース樹脂に発泡核剤を分散させた発泡樹脂組成物において、
   前記発泡核剤が、中空構造を有する微粒子を用い、これを前記ベース樹脂に混合すると共に破砕して分散させた薄片状微粒子からなることを特徴とする発泡樹脂組成物。
2. 前記中空構造を有する微粒子の球相当径が２０〜１００μｍであり、かつ外殻の厚さが０．０５〜０．１０μｍである請求項１記載の発泡樹脂組成物。
3. 前記薄片状微粒子の投影断面積の円相当径が、１０μｍ以下である請求項１または２記載の発泡樹脂組成物。
4. 前記発泡核剤が、混合される全樹脂組成物１００ｍａｓｓ％に対して、０．０５〜０．５ｍａｓｓ％添加される請求項１〜３いずれかに記載の発泡樹脂組成物。
5. 前記微粒子が酸化チタンからなる請求項１〜４いずれかに記載の発泡樹脂組成物。
6. ベース樹脂に発泡核剤を分散させる発泡樹脂組成物の製造方法において、
   中空構造を有する微粒子を、前記ベース樹脂に混合すると共に破砕して、薄片状微粒子からなる前記発泡核剤を形成し、該発泡核剤を前記ベース樹脂に分散させることを特徴とする発泡樹脂組成物の製造方法。
7. 請求項１〜５いずれかに記載の発泡樹脂組成物を成形機に投入すると共に、発泡用ガスを前記成形機の内部に圧入して発泡押出し、導体の外周に発泡絶縁体を被覆したことを特徴とする発泡絶縁電線。
8. 前記発泡絶縁体の発泡度が６０％以上９０％以下である請求項８記載の発泡絶縁電線。

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