JP2023146803A - Foamed electric wire - Google Patents
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- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
Description
本開示は、発泡電線に関する。 TECHNICAL FIELD This disclosure relates to foamed wires.
自動車等の分野において、絶縁電線として、絶縁被覆を発泡させた発泡電線が用いられる場合がある。特に、通信用電線においては、絶縁被覆の誘電正接を低減する目的で、発泡電線が用いられる。絶縁被覆の誘電正接を低減することで、電気エネルギーの吸収による通信信号の減衰を抑制することができる。また、絶縁被覆の発泡化により、誘電率も低下するので、差動信号を伝送するためのペア線において、絶縁電線を細径化しても所定の特性インピーダンスを維持することが可能となる。 In the field of automobiles and the like, foamed wires with foamed insulation coatings are sometimes used as insulated wires. In particular, in communication wires, foamed wires are used for the purpose of reducing the dielectric loss tangent of the insulation coating. By reducing the dielectric loss tangent of the insulating coating, it is possible to suppress attenuation of communication signals due to absorption of electrical energy. Furthermore, foaming of the insulation coating also lowers the dielectric constant, so in a pair of wires for transmitting differential signals, it is possible to maintain a predetermined characteristic impedance even if the diameter of the insulated wire is reduced.
絶縁電線の絶縁被覆を発泡化することで、誘電正接や誘電率の低減において高い効果が得られる。一方で、樹脂材料の機械的強度は、発泡化によって低下してしまうため、耐摩耗性や引張強度をはじめとする絶縁被覆の機械的強度が低下しやすい。そこで、発泡層の内側および/または外側に、非発泡の被覆層(スキン層)が設けられる場合がある。被覆層は、機械的強度をはじめとして、発泡層とは異なる特性を、絶縁被覆に付与するものとなる。例えば、特許文献1~4に、絶縁被覆において、発泡層の内側および/または外側に、非発泡の被覆層を設けた構成が開示されている。
By foaming the insulation coating of an insulated wire, a high effect can be obtained in reducing the dielectric loss tangent and dielectric constant. On the other hand, since the mechanical strength of the resin material decreases due to foaming, the mechanical strength of the insulation coating, including abrasion resistance and tensile strength, tends to decrease. Therefore, a non-foamed covering layer (skin layer) may be provided inside and/or outside of the foamed layer. The coating layer provides the insulation coating with properties different from those of the foam layer, including mechanical strength. For example,
上記のように、発泡電線の絶縁被覆において、発泡層の内側および/または外側に、非発泡の被覆層を設けることで、絶縁被覆の強度の向上を図ることは可能である。しかし、非発泡の被覆層を設ける場合には、発泡層の形成に加えて、被覆層を形成するための工程が必要となり、発泡電線の製造工程が煩雑となる。特に、被覆層を発泡層とは異なる材料より形成する場合には、発泡層の構成材料とは別に、被覆層の構成材料を、押出成形等によって、導体の外周に配置する必要が生じる。また、発泡電線を通信用電線に用いる場合に、被覆層として、発泡層とは異なる材料を用いると、被覆層の構成材料が、通信用電線の通信特性に影響を与える可能性がある。 As described above, in the insulation coating of a foamed electric wire, it is possible to improve the strength of the insulation coating by providing a non-foamed coating layer inside and/or outside of the foam layer. However, when providing a non-foamed coating layer, a process for forming the coating layer is required in addition to the formation of the foamed layer, making the manufacturing process of the foamed electric wire complicated. In particular, when the covering layer is formed of a material different from that of the foam layer, it is necessary to arrange the material of the covering layer on the outer periphery of the conductor by extrusion molding or the like, separately from the material of the foam layer. Further, when a foamed electric wire is used as a communication wire, if a material different from the foam layer is used as the covering layer, the constituent material of the covering layer may affect the communication characteristics of the communication wire.
よって、絶縁層において、被覆層が有する機械的強度に頼らずとも、発泡層自体の特性として、高い機械的強度を得られることが好ましい。発泡層の機械的強度は、発泡層に含まれる発泡セル(気泡)の状態に大きく依存する。図3Bに符号B1にて表示するように、隣接する発泡セルBの間で連通が起こると、発泡層の機械的強度が低くなりやすい。そこで、発泡セルの独立性の高い発泡層を形成することが望まれる。 Therefore, in the insulating layer, it is preferable that high mechanical strength can be obtained as a characteristic of the foam layer itself without relying on the mechanical strength of the coating layer. The mechanical strength of the foam layer largely depends on the state of foam cells (bubbles) contained in the foam layer. When communication occurs between adjacent foam cells B, as indicated by reference numeral B1 in FIG. 3B, the mechanical strength of the foam layer tends to decrease. Therefore, it is desired to form a foam layer with highly independent foam cells.
以上に鑑み、発泡セルの独立性の高い発泡層を絶縁被覆として有する発泡電線を提供することを課題とする。 In view of the above, it is an object of the present invention to provide a foamed electric wire having a foamed layer with highly independent foamed cells as an insulating coating.
本開示の発泡電線は、導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁被覆と、を有し、前記絶縁被覆は、発泡構造を有する発泡層を有し、前記発泡層の構成材料は、220℃における引取速度が10m/min以上である。 The foamed electric wire of the present disclosure includes a conductor and an insulating coating that covers the outer periphery of the conductor, the insulating coating has a foamed layer having a foamed structure, and the constituent material of the foamed layer is heated to 220°C. The take-up speed is 10 m/min or more.
本開示の発泡電線は、発泡セルの独立性の高い発泡層を絶縁被覆として有するものとなる。 The foamed electric wire of the present disclosure has a foamed layer with highly independent foamed cells as an insulating coating.
[本開示の実施形態の説明]
最初に、本開示の実施態様を説明する。
本開示の発泡電線は、導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁被覆と、を有し、前記絶縁被覆は、発泡構造を有する発泡層を有し、前記発泡層の構成材料は、220℃における引取速度が10m/min以上である。
[Description of embodiments of the present disclosure]
First, embodiments of the present disclosure will be described.
The foamed electric wire of the present disclosure includes a conductor and an insulating coating that covers the outer periphery of the conductor, the insulating coating has a foamed layer having a foamed structure, and the constituent material of the foamed layer is heated to 220°C. The take-up speed is 10 m/min or more.
本開示の発泡電線の絶縁被覆においては、発泡層の構成材料が220℃で10m/min以上の高い引取速度を有しており、高い溶融伸びを示す。そのため、押出成形等によって発泡層を形成する際に、凝固の過程で、材料の収縮による応力が発生し、発泡セルの内壁が引き伸ばされることがあっても、発泡層が破断を起こしにくい。その結果として、発泡セルの内壁の破断による発泡セルの連通、およびそれに伴う発泡層の機械的強度の低下が起こりにくくなり、機械的強度に優れた絶縁被覆を有する発泡電線となる。 In the foamed electric wire insulation coating of the present disclosure, the constituent material of the foamed layer has a high take-up speed of 10 m/min or more at 220° C. and exhibits high melt elongation. Therefore, when forming a foam layer by extrusion molding or the like, even if stress is generated due to contraction of the material during the solidification process and the inner walls of the foam cells are stretched, the foam layer is unlikely to break. As a result, communication between the foamed cells due to rupture of the inner walls of the foamed cells and the accompanying decrease in the mechanical strength of the foamed layer are less likely to occur, resulting in a foamed electric wire having an insulating coating with excellent mechanical strength.
ここで、前記発泡層は、220℃における引取速度が40m/min以上であるポリマー成分を含むとよい。すると、発泡層の構成材料の組成全体としての引取速度を、10m/min以上のように高めやすくなる。 Here, the foam layer preferably includes a polymer component having a take-up speed of 40 m/min or more at 220°C. This makes it easier to increase the take-up speed of the entire composition of the constituent materials of the foam layer to 10 m/min or more.
前記発泡層の構成材料は、220℃における溶融張力が、18mN以上であるとよい。すると、発泡層において、発泡セルの安定性を高めやすくなる。 The constituent material of the foam layer preferably has a melt tension of 18 mN or more at 220°C. This makes it easier to increase the stability of the foam cells in the foam layer.
前記発泡層は、220℃における溶融張力が30mN以上であるポリマー成分を含むとよい。すると、発泡層の構成材料全体としての溶融張力を、18mN以上のように高めやすくなる。特に、高い溶融張力を有するポリマー成分を、高い引取速度を有するポリマー成分と混合して、発泡層を構成すれば、発泡層の構成材料の組成全体として、高い引取速度と高い溶融張力とを兼ね備えた材料を得やすくなる。 The foam layer preferably includes a polymer component having a melt tension of 30 mN or more at 220°C. This makes it easier to increase the melt tension of the entire constituent material of the foam layer to 18 mN or more. In particular, if a foam layer is formed by mixing a polymer component with high melt tension with a polymer component with high take-off speed, the composition of the constituent materials of the foam layer as a whole will have both high take-off speed and high melt tension. It becomes easier to obtain raw materials.
前記発泡層は、オレフィン系熱可塑性エラストマーと、ポリプロピレンとを含むとよい。オレフィン系熱可塑性エラストマーは、溶融伸びに優れ、高い引取速度を示しやすい。一方、ポリプロピレンは、高い溶融張力を示しやすい。それらの材料を混合して発泡層を構成することで、発泡層の構成材料の組成全体として、高い引取速度と高い溶融張力とを兼ね備えた材料を得やすくなる。 The foam layer preferably contains an olefin thermoplastic elastomer and polypropylene. Olefinic thermoplastic elastomers have excellent melt elongation and tend to exhibit high take-off speeds. Polypropylene, on the other hand, tends to exhibit high melt tension. By mixing these materials to form a foam layer, it becomes easier to obtain a material that has both a high take-up speed and a high melt tension as a whole of the constituent materials of the foam layer.
[本開示の実施形態の詳細]
以下、図面を用いて、本開示の一実施形態にかかる発泡電線について、詳細に説明する。以下、各種特性については、特記しないかぎり、室温、大気中にて測定される値とする。有機ポリマーには、オリゴマー等、比較的低重合度の重合体も含むものとする。
[Details of embodiments of the present disclosure]
Hereinafter, a foamed electric wire according to an embodiment of the present disclosure will be described in detail using the drawings. In the following, various properties are measured at room temperature and in the atmosphere unless otherwise specified. The organic polymer also includes polymers with a relatively low degree of polymerization, such as oligomers.
<発泡電線の構造>
図1に、本開示の一実施形態にかかる発泡電線1について、軸線方向に直交する断面の構造を、模式的に示す。発泡電線1は、導体2と、導体2の外周を被覆する絶縁被覆3と、を有する。
<Structure of foamed wire>
FIG. 1 schematically shows the structure of a cross section perpendicular to the axial direction of a foamed
導体2は、種々の金属材料より構成することができるが、高い導電性を有する等の点から、銅または銅合金を用いることが好ましい。導体2は、単線として構成されてもよいが、屈曲時の柔軟性を高める等の観点から、複数の素線(例えば7本)が撚り合わせられた撚線として構成されることが好ましい。この場合に、素線を撚り合わせた後に、圧縮成形を行い、圧縮撚線としてもよい。導体2が撚線として構成される場合に、全て同じ素線よりなっても、2種以上の素線を含んでいてもよい。発泡電線1は、導体2を1本のみを含んでいても、後に説明する図2Cに含まれる発泡電線1’のように、複数の導体2を、絶縁被覆3の構成材料によって相互に対して絶縁された状態で含んでもよい。
The
絶縁被覆3は、発泡層を有している。発泡層は、発泡構造を有する層として構成されており、組織内に発泡セル(気泡)Bを有する。絶縁被覆3は、図1に示す形態のように、発泡層のみより構成されていても、発泡層に加え、発泡層の内周側および/または外周側を被覆する、非発泡の被覆層を備えていてもよい。絶縁被覆3が非発泡の被覆層を備える場合に、その被覆層は、発泡層と同じ材料より形成されても、発泡層と別の材料より形成されてもよいが、絶縁被覆3の構造および製造工程を簡素化する観点から、発泡層と別の材料より形成される被覆層は、設けられない方が好ましい。さらには、発泡層と同じ材料より形成される被覆層も、発泡層の形成工程において、導体2および/または外部環境による、内周部および/または外周部からの優先的な冷却に伴って形成される非発泡層以外には、設けられない方が好ましい。なお、本明細書において、非発泡とは、発泡構造を有さない状態のみならず、発泡層よりも低い発泡倍率で材料が発泡している状態も含むものとする。後に説明するように、本実施形態においては、発泡セルBの独立性の高さにより、発泡層が高い機械的強度を有するものとなるので、絶縁被覆3の機械的強度の向上を目的として、冷却に伴って生じるもの以外に、非発泡の被覆層を設ける必要はない。
The
絶縁被覆3において、発泡層は、空気に占められた発泡セルBを内包することで、電線1の柔軟性を高めるとともに、誘電正接および誘電率を低減する役割を果たす。また、後述するように、本実施形態では、発泡層において、発泡セルBの独立性が高くなっていることで、発泡構造を有していても、高い機械的強度を示すものとなる。発泡層の厚さは、特に限定されるものではないが、それらの機能を十分に得る等の観点から、200μm以上400μm以下の範囲を好適に例示することができる。
In the
発泡電線1を製造する際には、押出成形等によって、絶縁被覆3の発泡層を構成する材料を導体2の外周に配置して、被覆体を形成する。発泡層の構成材料には、熱により発泡する発泡剤を添加しておき、押出成形時に加えられる熱により、発泡させる。あるいは、押出成形等によって材料を導体2の外周に配置した後で、別途被覆体の加熱を行って、発泡させる。導体2の外周に配置された材料は、冷却を受けることで凝固し、発泡層となる。冷却は、導体2による抜熱と、外部の環境への熱の散逸によって起こる。外部の環境による冷却を促進するために、被覆体を水等の冷媒に浸漬してもよい。冷却に際し、導体2が予熱を受けていない場合には、被覆体が内周側で優先的に冷却されて、発泡が進行するよりも先に、非発泡の被覆層が、発泡層の内周側に形成される場合がある。また、冷媒による冷却速度が速い場合等には、被覆体が外周側で優先的に冷却されて、発泡が進行するよりも先に、非発泡の被覆層が、発泡層の外周側に形成される場合がある。
When manufacturing the foamed
<発泡電線を含んだ通信用電線>
本開示の実施形態にかかる発泡電線1は、どのような用途の電線として使用されてもよい。発泡電線1の特に好適な用途として、通信用電線を挙げることができる。通信用電線においては、信号線の絶縁被覆が高い誘電正接を有すると、絶縁被覆による電気エネルギーの吸収が大きくなって、信号のロスが発生し、好ましくない。そこで、通信用電線の信号線に本実施形態にかかる発泡電線1を用いることで、気体に占められた発泡セルBの効果により、絶縁被覆3の誘電正接を低減し、信号の減衰を抑制することができる。本実施形態にかかる発泡電線1を用いることで、通信用電線において、高い機械的強度も確保することができる。本実施形態にかかる発泡電線1を含んだ通信用電線は、特に、自動車内の通信に好適に用いることができる。自動車分野において高速通信の需要が増しており、本発泡電線1による電気信号のロスの低減が高い効果を発揮する。また、自動車内に配置された電線は、振動や高温等、厳しい環境に曝されることから、絶縁被覆3が高い機械的強度を有することが有利となる。本実施形態にかかる発泡電線1は、誘電正接の低減に高い効果を示すことから、特に、周波数1~10GHzのような高速通信に好適に用いることができる。
<Communication wires including foamed wires>
The foamed
通信用電線は、信号線として本実施形態にかかる発泡電線1を含んでいれば、具体的な種類や構造は、特に限定されるものではないが、一例として、同軸線を挙げることができる。図2Aに示すように、同軸線1Aにおいては、信号線としての1本の発泡電線1の外周に、金属箔5と金属編組層6の少なくとも一方、好ましくは両方より構成される金属シールド層が設けられる。さらに、金属シールド層の外周に、絶縁性材料よりなるシース7が形成される。なお、金属箔5としては、金属層がポリマー基材の表面に形成されている形態も含む。
The specific type and structure of the communication wire is not particularly limited as long as it includes the foamed
通信用電線の別の好適な例として、差動信号の伝達を行うペア線1Bを挙げることができる。図2Bに示すように、ペア線1Bにおいては、1対の本実施形態にかかる発泡電線1,1が、並列に並べられ、あるいは相互に撚り合わせられて、信号線を構成する。信号線の外周には、適宜、金属箔5と金属編組層6の少なくとも一方、好ましくは両方より構成される金属シールド層が設けられる。さらに、最外周には、絶縁性材料よりなるシース7が形成される。絶縁被覆3が発泡層を有することで、誘電正接に加えて誘電率が低く抑えられており、電線1,1の径を小さくしても、ペア線1Bにおいて、必要な特性インピーダンスを確保することができる。
Another suitable example of the communication wire is a pair of
通信用電線のさらに別の好適な例として、一括被覆線1Cを挙げることができる。ここでは、本実施形態にかかる発泡電線1’が、2本の導体2,2の外周を一括して被覆する絶縁被覆3を有する形態で構成され、信号線となる。つまり、間隔を空けて並列に配置された1対の導体2,2の外周を、それら導体2,2の間の領域を含め、一括で被覆する絶縁被覆3を有する発泡電線1’が、信号線となる。発泡電線1’は、1対の導体2,2が並列に並べられた状態のまま維持されて、信号線として用いられても、絶縁被覆3を形成したうえで、絶縁被覆3の上から、絶縁被覆3に覆われた2本の導体2,2を相互に螺旋状に交差させるようにして、撚りを加えられてもよい。発泡電線1’の外周には、適宜、金属箔5と金属編組層6の少なくとも一方、好ましくは両方より構成される金属シールド層が設けられる。さらに、最外周には、絶縁性材料よりなるシース7が形成される。
Another suitable example of the communication wire is a collectively covered
<発泡層の構成材料>
本実施形態にかかる発泡電線1においては、絶縁被覆3を構成する発泡層の構成材料が、220℃において10m/min以上の引取速度を有している。
<Constituent material of foam layer>
In the foamed
ここで、引取速度、および後に述べる溶融張力について説明する。樹脂材料の引取速度は、溶融伸びの指標となる量であり、引取速度が高いほど樹脂材料の溶融伸びが高いことを示す。引取速度は、キャピラリーレオメータを使用した溶融ストランド引き延ばし測定によって評価することができる。つまり、キャピラリーから押出吐出した溶融ストランドを、荷重一定、押出速度一定の条件で、引取速度を上昇させながら引き取り、溶融ストランドが破断した際の引取速度を記録する。本明細書においては、引取速度として、220℃にて評価した値を用いる。また、発泡層の構成材料については、発泡剤を添加しない状態で、引取速度を評価する。引取速度の測定は、例えば、穴径1.0mm、長さ20mmのキャピラリーを使用し、材料をシリンダーに充填してから5分の予熱の後に、キャピラリーの押出速度を10mm/minとして行えばよい。 Here, the drawing speed and the melt tension described later will be explained. The take-off speed of the resin material is an indicator of melt elongation, and the higher the take-off speed, the higher the melt elongation of the resin material. The withdrawal rate can be evaluated by melt strand stretch measurements using a capillary rheometer. That is, the molten strand extruded from the capillary is withdrawn under the conditions of constant load and constant extrusion speed while increasing the withdrawal speed, and the withdrawal speed when the molten strand breaks is recorded. In this specification, the value evaluated at 220° C. is used as the take-up speed. In addition, regarding the constituent materials of the foam layer, the take-up speed is evaluated without adding a foaming agent. The withdrawal speed can be measured, for example, by using a capillary with a hole diameter of 1.0 mm and a length of 20 mm, and after preheating for 5 minutes after filling the cylinder with the material, the extrusion speed of the capillary is set to 10 mm/min. .
樹脂材料の溶融張力は、溶融した樹脂材料に発生する張力を示す。溶融張力も、キャピラリーレオメータを使用した溶融ストランド引き延ばし測定によって評価することができる。つまり、キャピラリーから押出吐出した溶融ストランドを一定速度で押し出しながら、溶融ストランドに荷重を印加して引き取り、溶融ストランドが破断した際の荷重を、溶融張力として記録する。本明細書においては、溶融張力として、220℃にて評価した値を用いる。また、発泡層の構成材料については、発泡剤を添加しない状態で、溶融張力を評価する。溶融張力の測定条件としても、上記で引取速度の測定について例示したのと同じ条件を、好適に採用することができる。 The melt tension of the resin material indicates the tension generated in the melted resin material. Melt tension can also be evaluated by melt strand stretch measurements using a capillary rheometer. That is, while extruding the molten strand extruded from the capillary at a constant speed, a load is applied to the molten strand and taken off, and the load when the molten strand breaks is recorded as the melt tension. In this specification, a value evaluated at 220° C. is used as the melt tension. Furthermore, for the constituent materials of the foam layer, the melt tension is evaluated without adding a foaming agent. As the conditions for measuring the melt tension, the same conditions as exemplified above for measuring the withdrawal speed can be suitably employed.
本実施形態にかかる発泡電線1においては、上記のとおり、絶縁被覆3の発泡層の構成材料の引取速度が、10m/min以上となっている。これにより、発泡層における発泡セルBの連通、およびそれに伴う発泡層の機械的強度の低下を抑制することができる。以下にその機構について説明する。
In the foamed
上記で発泡電線1の製造方法について説明したように、発泡層となる材料を導体2の外周に押出成形して被覆体を形成し、冷媒を用いた冷却によってその被覆体を凝固させる際に、発泡層となる材料が収縮を起こす。この際、発泡層において、発泡セルBの内壁を引き伸ばす力が印加されるが、発泡層の構成材料が、十分な溶融伸びを有していなければ、引き伸ばしに追随することができず、発泡セルBの内壁が破断してしまう。これにより、図3Bに示す絶縁被覆3’のように、発泡層において、発泡セルBが独立性を保てなくなり、隣接した発泡セルBどうしが連通して、大きく、またいびつな形状をとる(符号B1にて表示)。発泡層の凝固過程でそのような発泡セルBの連通が起こると、そのままの状態で凝固が進行し、連通した発泡セルBを含んだ発泡層が最終的に得られてしまう。発泡セルBの連通が起こると、絶縁被覆3の機械的強度が低下してしまう。いびつな形に連通した発泡セルにBおいては、応力が集中する箇所が生じ、その箇所が破断の起点となりやすいからである。
As explained above regarding the manufacturing method of the foamed
これに対し、発泡層の構成材料が、10m/min以上のように高い引取速度を有し、高い溶融伸びを示す場合には、発泡層の凝固に伴う収縮時に、発泡セルBの内壁に、引き伸ばす力が印加されたとしても、発泡層が溶融伸びの高い材料で構成されていることにより、発泡セルBの内壁が、その力に追随して、破断を起こさずに伸びることができる。すると、図3Aに示すように、発泡層の凝固が完了するまで、各発泡セルBが、他の発泡セルBと連通せず、各発泡セルBが略球状や略長球状の形状をとって独立した状態を保つことができる。発泡セルBが高い独立性を保つことで、発泡層の機械的強度の低下が起こりにくくなる。略球状や略長球状に形成され、独立した発泡セルBの周囲では、応力が均一性高く分散し、発泡層が大きな負荷に耐えられるようになるからである。その結果として、絶縁被覆3が、高い機械的強度を有するものとなる。例えば、加熱環境下で力学的負荷を受けても変形を起こしにくい絶縁被覆3が得られる。機械的強度向上の効果をさらに高める観点から、発泡層の構成材料の引取速度は、20m/min以上、また30m/min以上であれば、さらに好ましい。発泡層の構成材料の引取速度の上限は特に定められるものではないが、押出成形性等の観点から、引取速度は、おおむね60m/min以下であるとよい。
On the other hand, when the constituent material of the foam layer has a high take-up speed of 10 m/min or more and exhibits high melt elongation, when the foam layer shrinks due to solidification, the inner wall of the foam cell B Even if a stretching force is applied, since the foam layer is made of a material with high melt elongation, the inner wall of the foam cell B can follow the force and stretch without causing breakage. Then, as shown in FIG. 3A, each foam cell B does not communicate with other foam cells B until the solidification of the foam layer is completed, and each foam cell B assumes an approximately spherical or approximately oblate shape. Able to remain independent. By maintaining high independence of the foamed cells B, the mechanical strength of the foamed layer is less likely to decrease. This is because stress is dispersed with high uniformity around the independent foam cells B, which are formed into a substantially spherical shape or a substantially oblate shape, and the foam layer becomes able to withstand a large load. As a result, the
発泡層の構成材料は、上記のような高い引取速度を有することに加え、高い溶融張力を有することが好ましい。すると、発泡層を形成するに際し、高い加工性が得られ、発泡セルBが安定する。好ましくは、発泡層の構成材料の溶融張力が、10mN以上、さらには20mN以上、24mN以上であるとよい。一方、発泡層の構成材料の溶融張力に特に上限は設けられないが、押出成形性等の観点から、おおむね100mN以下であるとよい。高引取速度と高溶融張力の両立は、単一の有機ポリマーを用いる場合には難しいが、後述するように、複数の有機ポリマーを混合することで、簡便に達成しうる。 It is preferable that the constituent material of the foam layer has a high melt tension in addition to having a high take-up speed as described above. Then, when forming the foam layer, high workability is obtained and the foam cells B are stabilized. Preferably, the melt tension of the constituent material of the foam layer is 10 mN or more, more preferably 20 mN or more, or 24 mN or more. On the other hand, there is no particular upper limit to the melt tension of the constituent material of the foam layer, but from the viewpoint of extrusion moldability etc., it is preferably approximately 100 mN or less. Although it is difficult to achieve both high withdrawal speed and high melt tension when using a single organic polymer, it can be easily achieved by mixing a plurality of organic polymers as described below.
ここで、上記のような物性を有する発泡層を与えうる成分組成について、具体的に例示する。上記のように、発泡層の構成材料は、引取速度が10m/min以上であれば具体的な成分組成は特に限定されるものではない。 Here, specific examples will be given of component compositions that can provide a foamed layer having the above-mentioned physical properties. As mentioned above, the specific composition of the constituent material of the foam layer is not particularly limited as long as the take-up speed is 10 m/min or more.
発泡層は、有機ポリマーに加えて発泡剤を含有し、さらに必要に応じて添加剤を添加した材料より構成される。発泡層を構成するポリマー成分は、1種のみであっても、2種以上であってもよいが、発泡層の構成材料の組成全体として高い引取速度を実現する観点から、少なくとも1種の高溶融伸び成分を含んでいることが好ましい。高溶融伸び成分は、高い引取速度を有することで高い溶融伸びを示す成分であり、30m/min以上、さらには50m/min以上の引取速度を有しているとよい。高溶融伸び成分によって、発泡層の構成材料の組成全体としての溶融伸びを効率的に高める観点から、高溶融伸び成分の含有量は、発泡層を構成する全有機ポリマーのうち、20質量%以上、さらには30質量%以上とすることが好ましい。 The foam layer is made of a material that contains a foaming agent in addition to an organic polymer, and further contains additives as necessary. The foamed layer may consist of only one kind of polymer component or two or more kinds of polymer components, but from the viewpoint of realizing a high take-up speed as a whole of the composition of the constituent materials of the foamed layer, at least one kind of high polymer component may be used. Preferably, it contains a melt elongation component. The high melt elongation component is a component that exhibits high melt elongation by having a high take-off speed, and preferably has a take-off speed of 30 m/min or more, and further preferably 50 m/min or more. From the viewpoint of efficiently increasing the melt elongation of the composition of the constituent materials of the foam layer as a whole by the high melt elongation component, the content of the high melt elongation component should be 20% by mass or more of the total organic polymer constituting the foam layer. , and more preferably 30% by mass or more.
40m/min以上の引取速度を有する高溶融伸び成分として、オレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)を用いる形態を、好適に例示することができる。TPOは、溶融伸びに優れるうえ、各種有機ポリマーの中で、比較的低い誘電正接および誘電率を有し、通信用電線を構成する発泡電線1の絶縁被覆3に好適に適用することができる。TPO以外に高溶融伸び成分として好適に使用可能な有機ポリマーとしては、ブロックポリプロピレン(PP)、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレン(SEBS)ブロック共重合体等を例示することができる。
A preferred example is an embodiment in which a thermoplastic olefin elastomer (TPO) is used as the high melt elongation component having a take-up speed of 40 m/min or more. TPO has excellent melt elongation and relatively low dielectric loss tangent and dielectric constant among various organic polymers, and can be suitably applied to the
上記のように、発泡層の構成材料は、高い引取速度とともに、高い溶融張力を有することが好ましいが、単一の有機ポリマーを用いて、高引取速度と高溶融張力を両立することは難しい。そこで、発泡層において、2種以上の有機ポリマーを混合して用いることが好ましい。上記のように、高溶融伸び成分を用いる場合に、その高溶融伸び成分と、高溶融張力成分を混合することが好ましい。高溶融張力成分としては、溶融張力が30mN以上、さらには40mN以上である有機ポリマーを用いるとよい。発泡層の構成材料の組成全体としての溶融張力を効率的に高める観点から、高溶融張力成分の含有量は、発泡層を構成する全有機ポリマーのうち、20質量%以上、さらには30質量%以上とすることが好ましい。また、高溶融伸び成分と高溶融張力成分の混合比は、[高溶融伸び成分]:[高溶融張力成分]の質量比で、1:3~3:1の範囲にあるとよい。 As mentioned above, it is preferable that the constituent material of the foam layer has a high take-off speed and high melt tension, but it is difficult to achieve both high take-off speed and high melt tension using a single organic polymer. Therefore, it is preferable to use a mixture of two or more organic polymers in the foam layer. As mentioned above, when using a high melt elongation component, it is preferable to mix the high melt elongation component with a high melt tension component. As the high melt tension component, it is preferable to use an organic polymer having a melt tension of 30 mN or more, more preferably 40 mN or more. From the viewpoint of efficiently increasing the melt tension of the entire composition of the constituent materials of the foam layer, the content of the high melt tension component should be 20% by mass or more, more preferably 30% by mass, of the total organic polymers constituting the foam layer. It is preferable to set it as above. Further, the mixing ratio of the high melt elongation component and the high melt tension component is preferably in the range of 1:3 to 3:1 in terms of mass ratio of [high melt elongation component]:[high melt tension component].
高溶融伸び成分と高溶融張力成分を混合する場合に、それぞれによって、発泡層における溶融伸びと溶融張力を十分に確保することができる。よって、高溶融張力成分は高い引取速度を有する必要はなく、引取速度40m/min未満であってよい。一方、高溶融伸び成分は高い溶融張力を有する必要はなく、溶融張力30mN未満であってよい。また特に、高溶融伸び成分の引取速度が高溶融張力成分の10倍以上である場合、また高溶融張力成分の溶融張力が高溶融伸び成分の2倍以上である場合に、両成分のそれぞれの寄与が明確になる。高溶融伸び成分と高溶融張力成分は、相互の親和性を高める観点から、同種の有機ポリマー、つまり同種のモノマーユニットを含んだ有機ポリマーであるとよい。 When a high melt elongation component and a high melt tension component are mixed, sufficient melt elongation and melt tension in the foamed layer can be ensured by each component. Therefore, the high melt tension component does not need to have a high take-off speed, and may have a take-off speed of less than 40 m/min. On the other hand, the high melt elongation component does not need to have high melt tension, and may have a melt tension of less than 30 mN. In particular, when the take-up speed of the high melt elongation component is 10 times or more that of the high melt tension component, or when the melt tension of the high melt tension component is twice or more that of the high melt elongation component, the respective Contribution becomes clear. The high melt elongation component and the high melt tension component are preferably organic polymers of the same type, that is, organic polymers containing the same type of monomer units, from the viewpoint of increasing their mutual affinity.
30mN以上の溶融張力を有する高溶融張力成分として、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィンを例示することができる。ポリオレフィンは、溶融張力に優れるうえ、各種有機ポリマーの中で、低い誘電正接および誘電率を有し、通信用電線を構成する発泡電線1の絶縁被覆3に好適に適用することができる。また、高溶融伸び成分としてTPOを採用する場合に、両者の間に高い親和性が得られる。なお、高溶融張力成分として、ポリエチレン等、ポリプロピレン以外のポリオレフィン、またTPO等、長鎖分岐構造を有した各種有機ポリマーも好適に用いることができる。
As a high melt tension component having a melt tension of 30 mN or more, polyolefins such as polypropylene (PP) can be exemplified. Polyolefin has excellent melt tension and has a lower dielectric loss tangent and dielectric constant among various organic polymers, and can be suitably applied to the
発泡層の構成材料は、有機ポリマーおよび発泡剤に加えて、適宜添加剤を含有してもよい。添加剤としては、銅害防止剤、ヒンダードフェノール系や硫黄系等の酸化防止剤を例示することができる。なお、発泡層の誘電正接を低く抑える観点からは、無機フィラーは、含有しない方が好ましい。 The constituent material of the foamed layer may contain appropriate additives in addition to the organic polymer and the foaming agent. Examples of additives include copper damage inhibitors, hindered phenol type antioxidants, sulfur type antioxidants, and the like. Note that from the viewpoint of keeping the dielectric loss tangent of the foam layer low, it is preferable not to contain an inorganic filler.
発泡層の発泡倍率は特に限定されるものではないが、本実施形態にかかる発泡電線1においては、発泡層が高い溶融伸びを示すため、発泡倍率を大きくしても、十分な機械的強度を保つことができる。発泡倍率を大きくすることで、発泡層における誘電正接および誘電率の低減効果が大きくなる。例えば、発泡層の発泡倍率を、気泡率(発泡セルBが占める体積割合)で、50%を超えて大きくすることができ、さらには60%以上とすることができる。
Although the foaming ratio of the foam layer is not particularly limited, in the foamed
以下に実施例を示す。ここでは、発泡電線について、発泡層の成分組成と発泡構造および機械的強度の関係について検証した。なお、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。 Examples are shown below. Here, we examined the relationship between the composition of the foam layer, the foam structure, and the mechanical strength of the foam wire. Note that the present invention is not limited to these Examples.
[試料の作製]
表1に示した各成分を、記載した含有量比で混合して、絶縁被覆の構成材料となる材料Aおよび材料Bを調製した。この際、発泡剤以外の成分を溶融混練によって混合してから、ドライブレンドで発泡剤を加えた。
[Preparation of sample]
Each component shown in Table 1 was mixed in the stated content ratio to prepare material A and material B, which are constituent materials of the insulation coating. At this time, the components other than the blowing agent were mixed by melt kneading, and then the blowing agent was added by dry blending.
銅の撚線として構成した導体の外周に、絶縁被覆を形成した。この際、試料Aについては材料Aを、試料Bについては材料Bを、導体の外周に押出成形することで、被覆体を形成した。押出成形時には、発泡が進行していた。次に、被覆体を水槽に浸漬することで、冷却し、凝固させた。このようにして、試料A,Bの発泡電線を形成した。いずれの試料についても、導体断面積は0.23mm2であり、絶縁被覆の厚さは約300μmであった。また、発泡層の気泡率は、66%であった。 An insulating coating was formed around the outer periphery of a conductor configured as a twisted copper wire. At this time, a covering was formed by extruding material A for sample A and material B for sample B onto the outer periphery of the conductor. Foaming was progressing during extrusion molding. Next, the coated body was cooled and solidified by immersing it in a water bath. In this way, foamed wires of Samples A and B were formed. For all samples, the conductor cross-sectional area was 0.23 mm 2 and the thickness of the insulation coating was about 300 μm. Further, the foam layer had a cell ratio of 66%.
絶縁被覆の構成材料の調製に用いた材料は以下のとおりである。
(有機ポリマー)
・PP1:ホモPP-日本ポリプロ社製 「ノバテック EA9FTD」
・PP2:メタロセン系高溶融張力PP-日本ポリプロ社製 「WAYMAX MFX6」
・PP3:ホモPP-日本ポリプロ社製 「ノバテック MA3U」
・TPO:ライオンデル・バセル社製 TPO 「Adflex Q200F」
The materials used to prepare the constituent materials of the insulation coating are as follows.
(organic polymer)
・PP1: Homo PP - "Novatec EA9FTD" manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd.
・PP2: Metallocene-based high melt tension PP - “WAYMAX MFX6” manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd.
・PP3: Homo PP - "Novatec MA3U" manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd.
・TPO: Lyondell Bassell TPO “Adflex Q200F”
(添加剤)
・銅害防止剤:ADEKA社製 「CDA-10」
・酸化防止剤1:BASF社製 「Irganox 1010FF」
・酸化防止剤2:BASF社製 「Irgafos 168」
・酸化防止剤3:ADEKA社製 「アデカスタブ AO-412S」
・酸化防止剤4:ADEKA社製 「アデカスタブ LA-57」
・発泡剤:三協化成社製 「セルマイク MB1023」
(Additive)
・Copper damage inhibitor: “CDA-10” manufactured by ADEKA
・Antioxidant 1: “Irganox 1010FF” manufactured by BASF
・Antioxidant 2: “Irgafos 168” manufactured by BASF
・Antioxidant 3: “ADEKA STAB AO-412S” manufactured by ADEKA
・Antioxidant 4: “ADEKA STAB LA-57” manufactured by ADEKA
・Foaming agent: “Cellmic MB1023” manufactured by Sankyo Kasei Co., Ltd.
[評価方法]
(1)構成成分および混合材料の物性
材料A,B、およびそれらの材料を構成する成分として用いられる各有機ポリマーについて、引取速度および溶融張力の測定を行った。測定はいずれも、キャピラリーレオメータを使用した溶融ストランド引き延ばし測定によって、220℃にて行った。引取速度については、キャピラリーから押出吐出した溶融ストランドを、荷重一定、押出速度一定の条件で、引取速度を上昇させながら引き取り、溶融ストランドが破断した際の引取速度を記録した。溶融張力については、キャピラリーから押出吐出した溶融ストランドを一定速度で押し出しながら、溶融ストランドに荷重を印加して引き取り、溶融ストランドが破断した際の荷重を、溶融張力として記録した。材料A,Bについては、引取速度および溶融張力の測定は、発泡剤を添加しない状態に対して行った。測定には穴径1.0mm、長さ20mmのキャピラリーを使用し、材料をシリンダーに充填して、5分の予熱の後に測定を行った。キャピラリーの押出速度はすべての材料において、10mm/minで統一した。
[Evaluation method]
(1) Physical Properties of Constituent Components and Mixed Materials The withdrawal speed and melt tension of Materials A and B and each organic polymer used as a component constituting these materials were measured. All measurements were carried out at 220° C. by melt strand stretch measurements using a capillary rheometer. Regarding the withdrawal speed, the molten strand extruded from the capillary was withdrawn under the conditions of constant load and constant extrusion speed while increasing the withdrawal speed, and the withdrawal speed when the molten strand broke was recorded. Regarding the melt tension, a load was applied to the melt strand while extruding it from the capillary at a constant speed, and the load was taken off when the melt strand broke, and the load when the melt strand broke was recorded as the melt tension. Regarding Materials A and B, the drawing speed and melt tension were measured without adding any blowing agent. A capillary with a hole diameter of 1.0 mm and a length of 20 mm was used for the measurement, the material was filled into the cylinder, and the measurement was performed after preheating for 5 minutes. The extrusion speed of the capillary was the same at 10 mm/min for all materials.
(2)発泡構造の評価
試料A,Bの発泡電線を、軸線方向に垂直に切断し、断面試料を得た。この断面試料の光学顕微鏡像を撮影し、撮影像において、発泡セルの状態を観察した。
(2) Evaluation of foamed structure The foamed electric wires of Samples A and B were cut perpendicularly to the axial direction to obtain cross-sectional samples. An optical microscope image of this cross-sectional sample was photographed, and the state of the foam cells was observed in the photographed image.
(3)機械的強度の評価
試料A,Bの発泡層を含む絶縁被覆について、JIS K 7161に準拠した引張試験を行い、引張破断強度を計測した。
(3) Evaluation of mechanical strength The insulating coatings including the foamed layers of Samples A and B were subjected to a tensile test in accordance with JIS K 7161, and the tensile strength at break was measured.
[評価結果]
表1に、材料A,Bについて、成分組成と、各成分を混合した状態の各材料の引取速度および溶融張力、絶縁被覆の引張破断強度の評価結果を示す。成分組成については、各成分の含有量を、質量部を単位として表示している。表には合わせて、各ポリマー成分の引取速度および溶融張力も示している。さらに、図4A,4Bにそれぞれ、材料A,材料Bを用いて発泡層を形成した試料A,Bの発泡電線の断面観察像を示す。
[Evaluation results]
Table 1 shows the component compositions of materials A and B, and the evaluation results of the take-up speed and melt tension of each material in a state where each component is mixed, and the tensile rupture strength of the insulation coating. Regarding the component composition, the content of each component is expressed in parts by mass. The table also shows the withdrawal speed and melt tension of each polymer component. Further, FIGS. 4A and 4B show cross-sectional images of foamed wires of samples A and B in which foam layers were formed using material A and material B, respectively.
試料Aを観察した図4Aによると、絶縁被覆の内周部および外周部には、被覆体の冷却時に生じたほぼ非発泡の内層および外層が存在しているが、それらの間の中間部分には、白く観察される発泡セルを多数有する発泡層が形成されている。この発泡層において、発泡セルの多くは、円形または長円形に近い形状をとり、隣接する発泡セルと連通しない、独立性の高い構造をとっている。これは、発泡層を構成する材料Aが、10m/min以上の引取速度を有する、溶融伸びの高い材料より構成されており、発泡層の凝固時に、発泡セルの内壁の破断が生じにくいためであると解釈される。 According to FIG. 4A, which is an observation of sample A, there are almost non-foamed inner and outer layers on the inner and outer periphery of the insulation coating, which were formed when the coating was cooled, but in the middle part between them, In this case, a foam layer having a large number of foam cells observed as white is formed. In this foam layer, most of the foam cells have a nearly circular or oval shape, and have a highly independent structure that does not communicate with adjacent foam cells. This is because the material A constituting the foam layer is made of a material with a high melting elongation that has a take-up speed of 10 m/min or more, and the inner walls of the foam cells are less likely to break when the foam layer solidifies. It is interpreted that there is.
一方、試料Bを観察した図4Bによると、絶縁被覆の中間部分に、凹凸状の構造が生じており、それらの構造を発泡セルに対応づけることができる。しかし、図Aの場合とは異なり、それらの発泡セルは、円形または長円形に独立した気泡の形態をとっておらず、いびつな形に連続して分布している。つまり、独立性の高い発泡セルは生じていないと言える。これは、発泡層を構成する材料Bの引取速度が10m/minに満たず、溶融伸びが低くなっていることから、発泡層において、凝固中に発泡セルの内壁の破断が起こり、隣接する発泡セルが連通してしまったものと考えられる。 On the other hand, according to FIG. 4B, which is an observation of sample B, a concavo-convex structure is formed in the middle part of the insulating coating, and these structures can be associated with foam cells. However, unlike the case in Figure A, these foam cells do not take the form of independent bubbles in a circular or oval shape, but are continuously distributed in an irregular shape. In other words, it can be said that highly independent foam cells were not generated. This is because the take-up speed of material B constituting the foam layer is less than 10 m/min and the melt elongation is low. It is thought that the cells are connected.
さらに、表1に示すように、試料Aの方が試料Bよりも、絶縁被覆が高い引張破断強度を示した。これは、試料Aの発泡層に多数含まれる、円形または長円形に近い形状をとり、独立した気泡においては、力が均一に分散するため、絶縁被覆全体として、大きな負荷に耐えられるためであると解釈される。一方、試料Bの発泡層に含まれるいびつな形に連通した気泡においては、力が集中する箇所が生じ、その箇所から破壊が生じやすくなるものと考えられる Furthermore, as shown in Table 1, the insulation coating of Sample A exhibited a higher tensile strength at break than that of Sample B. This is because the foam layer of Sample A has many circular or oval shapes, and the force is evenly distributed in the independent cells, so the insulation coating as a whole can withstand a large load. It is interpreted as On the other hand, in the bubbles contained in the foam layer of Sample B, which are connected in an irregular shape, there are places where force is concentrated, and it is thought that breakage is more likely to occur from those places.
以上、本開示の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。 Although the embodiments of the present disclosure have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1,1’ 発泡電線
1A 同軸線
1B ペア線
1C 一括被覆線
2 導体
3,3’ 絶縁被覆
5 金属箔
6 金属編組層
7 シース
B 発泡セル
B1 連通した発泡セル
1, 1' Foamed
Claims (5)
前記導体の外周を被覆する絶縁被覆と、を有し、
前記絶縁被覆は、発泡構造を有する発泡層を有し、
前記発泡層の構成材料は、220℃における引取速度が10m/min以上である、発泡電線。 a conductor;
an insulating coating that covers the outer periphery of the conductor;
The insulation coating has a foam layer having a foam structure,
The constituent material of the foamed layer is a foamed electric wire whose take-up speed at 220° C. is 10 m/min or more.
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2022
- 2022-03-29 JP JP2022054191A patent/JP2023146803A/en active Pending
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