JP2024096931A - 発泡絶縁電線及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】静電容量を低減しながら、絶縁層と心線との密着性を向上させる発泡絶縁電線を提供する。
【解決手段】発泡絶縁電線４は、単線から構成される心線１０と、心線１０の外周を覆う発泡絶縁層１１と、を備える。心線１０と発泡絶縁層１１から構成される発泡コアの静電容量は、５０ｐＦ／ｍ以上７０ｐＦ／ｍ以下であり、発泡絶縁層１１から心線１０を引き抜く力を示すボンドストレングスは、発泡絶縁電線１１の長さが５０ｍｍのときに０．１Ｎ以上であり、かつ、発泡絶縁電線１１の長さが１０ｍｍのときに１．０Ｎ以下である。
【選択図】図１０

Description

本発明は、電線に関し、例えば、単線からなる心線の外周を覆う発泡絶縁層を有する発泡絶縁電線及びその製造方法に適用して有効な技術に関する。

特開２０１１－１６２７２１号公報（特許文献１）には、内部導体の外周を覆う発泡絶縁体を含む発泡絶縁電線に関する技術が記載されている。

特開２０１１－１６２７２１号公報

電線における信号の高速伝送を実現するためには、電線の静電容量を低減することが有効である。例えば、電線の静電容量を低減する方法として、導体から構成される心線の外周を覆う絶縁層の誘電率を低減することが考えられる。具体的には、絶縁層を発泡絶縁材料から構成することにより、絶縁層の誘電率を低減することが行われている。

また、電線においては、心線と絶縁層との密着性を向上させることも必要である。この点に関し、絶縁層と心線との密着性を向上しようとしても、例えば、押出機を使用して発泡絶縁電線を製造する場合には、絶縁層と心線との密着性を向上することが困難である。特に、心線が単線から構成されている場合には、絶縁層と心線との密着性を向上させることが困難であることを本発明者は新規に見出した。

したがって、発泡絶縁電線の静電容量を低減しながら、絶縁層と心線との密着性を向上するための工夫が望まれている。

本発明の目的は、発泡絶縁電線の静電容量を低減しながら、絶縁層と心線との密着性を向上することにある。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態における発泡絶縁電線は、単線から構成される心線と、前記心線の外周に設けられた発泡絶縁層と、を備える、発泡絶縁電線であって、前記心線と前記発泡絶縁層を含む発泡コアの静電容量は、５０ｐＦ／ｍ以上７０ｐＦ／ｍ以下であり、前記発泡絶縁層から前記心線を引き抜く力を示すボンドストレングスは、前記発泡絶縁電線の長さが５０ｍｍのときに０．１Ｎ以上であり、かつ、前記発泡絶縁電線の長さが１０ｍｍのときに１．０Ｎ以下である。

別の実施の形態における発泡絶縁電線の製造方法は、単線からなる心線を所定の線速で動かしながら、押出機から発泡絶縁材料を所定の吐出流速で前記心線の外周を覆うように押し出すことにより、前記心線の外周を覆う前記発泡絶縁材料からなる発泡絶縁層を形成する、発泡絶縁電線の製造方法であって、 前記線速よりも前記吐出流速の方が大きい。

一実施の形態によれば、発泡絶縁電線の静電容量を低減しながら、絶縁層と心線との密着性を向上することができる。

発泡絶縁電線の模式的な構成を示す図である。 発泡絶縁層製造システムの一例を示す図である。 押出機によって心線の外周に発泡絶縁層を形成する様子を示す図である。 心線を撚線から構成した発泡絶縁電線を模式的に示す図である。 心線を撚線から構成した発泡絶縁電線の長手方向を模式的に示す図である。 心線を単線から構成した発泡絶縁電線を模式的に示す図である。 心線を単線から構成した発泡絶縁電線の長手方向を模式的に示す図である。 心線の突き出しを説明する図である。 心線が発泡絶縁電線の中心位置からずれることを説明する図である。 実施の形態における発泡絶縁電線の模式的な構成を示す断面図である。 押出機によって心線の外周に発泡絶縁層を形成する様子を示す図である。 実施の形態における発泡絶縁層の断面構造を示す写真である。 実施の形態における発泡絶縁層の断面構造を示す写真である。 心線を発泡絶縁層で被覆した断面構造を示す写真である。 （ａ）は図１４のＡ－Ａ線での断面写真であり、（ｂ）は図１４のＢ－Ｂ線での断面写真であり、（ｃ）は図１４のＣ－Ｃ線での断面写真である。 ボンドストレングスの評価方法を説明する図である。 静電容量の測定方法を説明する図である。

実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。

＜発泡絶縁電線の構成＞
図１は、発泡絶縁電線の模式的な構成を示す図である。

図１では、特に、発泡絶縁電線の端部を加工した模式的な接続構造が示されているので、この接続構造に基づいて、発泡絶縁電線の構成を説明することにする。

図１に示すように、発泡絶縁電線１は、心線１０を有する。この心線１０は内部導体から構成されている。例えば、心線１０を構成する内部導体としては、特に材質を限定するものではないが、銅や銅合金、アルミニウムやアルミニウム合金を使用することができる。なお、この内部導体の表面にめっきが施されていてもよい。心線１０の直径は、製品サイズ４２ＡＷＧ～４６ＡＷＧ（American Wire Gauge：アメリカ規格、以下ＡＷＧと略す）により異なるが、例えば、０．０４ｍｍ以上０．０６ｍｍ以下である。

次に、発泡絶縁電線１は、心線１０の外周に設けられた発泡絶縁層１１を有している。この発泡絶縁層１１は、内部に気泡を含む絶縁材料から構成されている。これにより、発泡絶縁層１１の誘電率は、気泡を含まない構成に比べて低くなる。発泡絶縁層１１は、例えば、発泡核剤を含有するフッ素樹脂から構成することができる。ここで、発泡核剤は、気泡の成長の核として機能し、フッ素樹脂に分散されて混入されていることから、フッ素樹脂の内部に形成される気泡を分散させる機能を有している。

例えば、フッ素樹脂は、４フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、または、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を含む一方、発泡核剤は、例えば、窒化ホウ素から構成することができる。

ここで、本明細書では、心線１０と発泡絶縁層１１から構成される構成要素を発泡コアと呼ぶことにする。

続いて、発泡絶縁電線１は、発泡絶縁層１１の外周に設けられたスキンテープ１２と、このスキンテープ１２の外周に設けられた外部導体１３とを有する。スキンテープ１２は、例えば、ポリエステルやポリエチレンテレフタレートから構成することができ、スキン層の厚さは、例えば０．０１ｍｍ以上０．０２ｍ以下とすることができる。

外部導体１３は、例えば、シールド編組構造やシールド横巻構造から構成されており、外部からの電磁ノイズをシールドする機能を有している。外部導体１３に用いる導体は、例えば、銅や銅合金、アルミニウムやアルミニウム合金を使用することができる。外部導体１３に用いる導体の直径は、例えば、０．０２ｍｍ以上０．０３ｍｍ以下とすることができる。なお、この導体の表面にめっきが施されていてもよい。

さらに、発泡絶縁電線１は、外部導体１３の外周に設けられたシース１４を有している。このシース１４は、例えば、ポリエチレン樹脂、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ウレタンゴム、又はシリコーンゴム等の絶縁樹脂材料から構成されている。また、シース１４(発泡絶縁電線１)の外径は、例えば、０．２１ｍｍ以上０．３７ｍｍ以下とすることができる。

このように構成されている発泡絶縁電線１には、例えば、以下に示す特性が要求される。

＜発泡絶縁電線に要求される特性＞
発泡絶縁電線１は、例えば、高速伝送用電線として使用されることから、信号遅延を抑制するために静電容量が小さいことが要求される。例えば、発泡絶縁電線１の発泡コアに要求される静電容量は、５０ｐＦ／ｍ以上７０ｐＦ／ｍ以下である。より詳細には、表１に示す２種類の要求仕様がある。

発泡絶縁電線１は、発泡絶縁電線１の静電容量を低減するために、発泡絶縁層１１に気泡を有する。この結果、気泡の存在によって発泡絶縁層１１の誘電率が小さくなることから、発泡絶縁電線１の静電容量を低減することができる。すなわち、発泡絶縁電線１は、静電容量が小さい特性がある。

一方、発泡絶縁電線１には、心線１０と発泡絶縁層１１との密着性も要求される。なぜなら、発泡絶縁電線１の端部に接続構造を形成する際に端末加工が施されるが、心線１０と発泡絶縁層１１との密着性が小さい（気泡が多い）と、端末加工時（発泡絶縁層１１を切断するために切断刃によって押圧された時）に心線１０の突き出しが生じるからである。また、心線１０と発泡絶縁層１１との密着性が小さいと、発泡絶縁電線１を屈曲させた場合にも、心線１０だけが突き出る不具合が生じる可能性が高くなるからである。

逆に、心線１０と発泡絶縁層１１との密着性が高すぎる（気泡が少ない）と、静電容量を低減することが困難となるとともに、端末加工時に発泡絶縁層１１を引き剥がしにくくなる結果、端末加工に支障をきたすことになる。したがって、発泡絶縁電線１には、心線１０と発泡絶縁層１１との密着性に関し、密着性が低すぎず、かつ、密着性が高すぎないことが要求される。具体的に、発泡絶縁層１１から心線１０を引き抜く力を示すボンドストレングスは、発泡絶縁電線１の長さが５０ｍｍのときに０．１Ｎ以上であり、かつ、発泡絶縁電線１の長さが１０ｍｍのときに１．０Ｎ以下であることが要求される。

このように発泡絶縁電線１には、静電容量の低減と適度な密着性の向上が要求されており、発泡絶縁電線１の性能を向上させるためには、如何にして、静電容量の低減と適度な密着性の向上とを両立することができるかが重要となる。

ここで、今までの発泡絶縁電線１の心線１０は、撚線から構成されていることが多い。この場合、上述した静電容量の範囲に含まれる静電容量を有するとともに、上述した適度な密着性を有する発泡絶縁電線１が実現できている。つまり、心線１０を撚線から構成している今までの発泡絶縁電線１では、静電容量の低減と適度な密着性の向上とを両立することができている。ところが、近年では、発泡絶縁電線１の心線１０を単線から構成することが検討されている。そして、本発明者は、心線１０を単線から構成した発泡絶縁電線１では、静電容量の低減と適度な密着性の向上とを両立することが困難であることを新規に見出した。以下では、本発明者が見出した新規な知見について説明する。

＜発泡絶縁電線の細線化の要求＞
例えば、静電容量が小さい発泡絶縁電線１は、医療用プローブケーブルに使用される。詳細には、超音波撮像装置のプローブケーブルとして、発泡絶縁電線１が使用される。このとき、超音波撮像装置の画像を表示する表示装置の各画素素子に対して、発泡絶縁電線１がそれぞれ接続される。したがって、画像の解像度を高めるためには、より多くの発泡絶縁電線１が必要となり、例えば、数百本の発泡絶縁電線１の束が必要となる。

一方、発泡絶縁電線１から構成されるプローブケーブルは、例えば、検査員によって患者のあらゆる部位にあてがわれるため、プローブケーブルを構成する発泡絶縁電線１には、柔軟性も要求される。このことから、プローブケーブルに使用される発泡絶縁電線１は、細線化して柔軟性を高めながら電線密度も高めることが望まれている。

以上のことから、近年では、発泡絶縁電線１の細線化が望まれている。

そして、発泡絶縁電線１の細線化を進めるにあたって、心線１０の構造を撚線構造から単線構造に変更することが検討されている。以下に、この理由について説明する。

例えば、発泡絶縁電線１の心線１０を構成する撚線は、７本の単線を撚ることにより実現されている。ところが、撚線から構成される心線１０の細線化を進めるためには、撚線を構成する単線の径を単純に小さくする必要があり（例えば、１／３）、撚線を構成する単線の製造が困難となる。さらには、単線を細線化すると、撚り合わせする際の張力に起因する断線などが顕在化すると考えられる。さらには、撚線を使用する発泡絶縁電線１は、単線を使用する発泡絶縁電線１よりも撚り合わせ工程の分だけ製造コストが高くなる。ただし、撚線は、単線よりも柔軟性があるが、細線化が進むと単線と撚線との柔軟性の差は小さくなる。

このことから、発泡絶縁電線１の細線化を進めるにあたって、発泡絶縁電線１を構成する心線１０の構造を撚線構造から単線構造にすることが検討されているのである。

この点に関し、本発明者は、心線１０を単線から構成した発泡絶縁電線１では、静電容量の低減と適度な密着性の向上とを両立することが困難であることを新規に見出した。特に、本発明者は、発泡絶縁層１１の製造工程に着目して、心線１０を単線から構成した発泡絶縁電線１には、心線１０と発泡絶縁層１１との適度な密着性を確保することが困難である原因を突き止めたので、以下では、この点について説明する。

＜発泡絶縁層製造システム＞
まず、心線１０の外周を覆う発泡絶縁層１１を形成する発泡絶縁層製造システムについて図面を参照しながら説明する。

図２は、発泡絶縁層製造システムの一例を示す図である。

図２において、発泡絶縁層製造システム１００は、送出機１０１と、心線予熱機１０２と、押出機１０３と、水槽１０４と、外径測定機１０５と、引取機１０６と、巻取機１０７とを有している。図２に示す発泡絶縁層製造システム１００では、まず、送出機１０１から心線１０が送り出される。その後、送出機１０１から送り出された心線１０は、心線予熱機１０２で加熱される。その後、加熱された心線１０は、所定の線速で押出機１０３に送り込まれる。そして、押出機１０３においては、ガスボンベ１０３ａから供給される発泡剤（炭酸ガスなど）が溶け込んだ発泡絶縁材料が混練されて、所定の線速で移動している心線１０の外周に吐出される。この結果、心線１０の外周を覆う発泡絶縁層１１が形成される。その後、発泡絶縁層１１で覆われた心線１０は水槽１０４に搬入されて、静電容量測定機１０４ａによって静電容量が測定される。次に、発泡絶縁層１１で覆われた心線１０は、外径測定機１０５において外径が測定される。その後、発泡絶縁層１１で覆われた心線１０は、引取機１０６を介して、最終的に巻取機１０７に巻き取られる。以上のようにして、心線１０の外周に発泡絶縁層１１が形成される。

続いて、図２に示す押出機１０３において心線１０の外周に発泡絶縁層１１が形成される詳細について図面を参照しながら説明する。

図３は、押出機によって心線１０の外周に発泡絶縁層１１を形成する様子を示す模式図である。

押出機１０３においては、発泡剤として炭酸ガスや窒素ガスまたはこれらの混合ガスに代表される不活性ガスが押出機１０３のバレル部から注入された後、スクリュでフッ素樹脂と混練される。すなわち、押出機１０３においては、発泡剤を含有するフッ素樹脂から構成される発泡絶縁材料２０が混練される。その後、図３に示すように、心線１０をｙ方向に所定の線速で動かしながら、押出機１０３の口金１０３ｂから混練された発泡絶縁材料２０が心線１０の外周に吐出される。このとき、口金１０３ｂからの発泡絶縁材料２０の吐出速度は、心線１０の線速と同等である。そして、口金１０３ｂから発泡絶縁材料２０が心線１０の外周に押し出される際、高圧状態の押出機１０３の内部と大気圧状態（低圧状態）の押出機１０３の外部との圧力差によって、発泡絶縁材料２０に含まれる発泡剤が過飽和状態となる。これにより、口金１０３ｂから吐出された発泡絶縁材料２０に気泡３０が発生し、この発生した気泡３０が成長することにより、心線１０の外周に発泡絶縁層１１が形成されることになる。このとき、図３に示すように、気泡３０は、外側に向かって外径が大きくなるように成長する。この結果、心線１０と発泡絶縁層１１との間には隙間が生じ、この隙間が空隙部４０として大きくなる。

このことから、押出機１０３を使用して心線１０の外周を覆う発泡絶縁層１１を形成すると、必然的に心線１０と発泡絶縁層１１との間に空隙部４０が形成されることになる。このことは、空隙部４０の存在によって心線１０と発泡絶縁層１１との間の密着性が低下することを意味する。すなわち、押出機１０３を使用して心線１０の外周を覆う発泡絶縁層１１を形成すると必然的に心線１０と発泡絶縁層１１との間に空隙部４０が形成される結果、心線１０と発泡絶縁層１１との間の密着性が低下する課題が生じるのである。

＜心線１０が撚線から構成される場合＞
この点に関し、例えば、心線１０が撚線から構成される場合には、上述したように押出機１０３を使用して心線１０の外周を覆う発泡絶縁層１１を形成しても、心線１０と発泡絶縁層１１との間の密着性の低下が改善の余地として顕在化することは少ない。

以下に、この理由について説明する。

図４は、心線を撚線から構成した発泡絶縁電線を模式的に示す図である。

図４において、心線１０は、例えば、７本の単線１０ａを撚り合わせることにより形成されている。このとき、撚線を構成する心線１０と発泡絶縁層１１との間には空隙部４０が形成されているが、撚線を構成する単線１０ａ間には発泡絶縁層１１が入り込んでいる。つまり、心線１０を撚線から構成した発泡絶縁電線２では、空隙部４０が形成されても部分的に心線１０と発泡絶縁層１１とが接触する部分が形成される。これにより、撚線から構成される心線１０と発泡絶縁層１１との間の密着性の低下が抑制される。

さらに、図５は、心線を撚線から構成した発泡絶縁電線の長手方向（ｙ方向）を模式的に示す断面図である。図５においては、発泡絶縁電線２の心線１０は、複数の単線１０ａを撚り合わせた撚線構造から構成されている結果、長手方向（ｙ方向）に撚線構造に起因する凹凸構造が形成される。そして、心線１０の撚線構造に合わせて発泡絶縁層１１が形成されることから、発泡絶縁層１１の内周面にも凹凸構造が形成される。これにより、例えば、図５の領域ＡＲに示すように、心線１０の撚線構造に起因する凹凸構造と、心線１０の撚線構造に合わせて形成された発泡絶縁層１１の凹凸構造とがかみ合うことになる。したがって、心線１０を撚線から構成した発泡絶縁電線２では、発泡絶縁層１１から心線１０を引き抜く際、撚線構造の心線１０と発泡絶縁層１１が互いにかみ合っている場所（領域ＡＲ）が存在するため、発泡絶縁層１１から心線１０を引き抜きにくくなる。つまり、心線１０を撚線から構成した発泡絶縁電線２では、ボンドストレングスが大きくなる。

このように、心線１０を撚線から構成した発泡絶縁電線２では、押出機１０３を使用して心線１０の外周を覆う発泡絶縁層１１を形成しても、撚線に特有の構造に起因して心線１０と発泡絶縁層１１との間の密着性の低下が改善の余地として顕在化しないのである。

＜心線１０が単線から構成される場合＞
これに対し、例えば、心線１０が単線から構成される場合には、上述したように押出機１０３を使用して心線１０の外周を覆う発泡絶縁層１１を形成すると、心線１０と発泡絶縁層１１との間の密着性の低下が改善の余地として顕在化してしまうのである。

以下に、この理由について説明する。

図６は、心線を単線から構成した発泡絶縁電線を模式的に示す図である。

図６において、発泡絶縁電線３は、単線１０ｂからなる心線１０と、この心線１０の外周を覆うように設けられた発泡絶縁層１１とを有しているが、押出機１０３を使用して発泡絶縁層１１が形成された結果、心線１０と発泡絶縁層１１との間に空隙部４０が形成される。ここで、心線１０を単線から構成した発泡絶縁電線３では、心線１０を撚線から構成した発泡絶縁電線２とは異なり、撚線を構成する単線１０ａ間に発泡絶縁層１１が入り込むという特有の事情が存在しない。このことから、図６に示すように、心線１０を単線から構成した発泡絶縁電線３では、心線１０と発泡絶縁層１１とが直接密着する部分が存在することなく、心線１０と発泡絶縁層１１との間のすべての部分で空隙部４０が介在することになる。このように、心線１０を単線から構成した発泡絶縁電線３では、心線１０と発泡絶縁層１１とが直接接触する部分が存在しないことから、心線１０と発泡絶縁層１１との間の密着性を確保することが困難になるのである。

さらに、図７は、心線を単線から構成した発泡絶縁電線の長手方向（ｙ方向）を模式的に示す断面図である。図７においては、発泡絶縁電線３の心線１０は、単線１０ｂから構成されている結果、長手方向（ｙ方向）に撚線構造に起因する凹凸構造が形成されることなく、心線１０の表面は平坦となる。そして、心線１０の表面形状に合わせて発泡絶縁層１１が形成されることから、発泡絶縁層１１の内周面も平坦になる。これにより、心線１０を単線１０ｂから構成した発泡絶縁電線３では、発泡絶縁層１１から心線１０を引き抜きやすくなる。つまり、心線１０を単線１０ｂから構成した発泡絶縁電線３では、ボンドストレングスが小さくなる。したがって、心線１０を単線１０ｂから構成した発泡絶縁電線３では、心線１０と発泡絶縁層１１との間の密着性の低下が改善の余地として顕在化する。

例えば、心線１０と発泡絶縁層１１との間の密着性が低下すると、図８に示すように、発泡絶縁電線３の端部に接続構造を形成する際の端末加工時に、心線１０の突き出しが生じる可能性が高まるだけでなく、発泡絶縁電線３を屈曲させた場合にも、心線１０だけが突き出る不具合が生じる可能性が高くなるのである。また、心線１０と発泡絶縁層１１との間の密着性が低下すると、図９に示すように、心線１０が発泡絶縁電線３の中心位置からずれやすくなる。そして、心線１０が発泡絶縁電線３の中心位置からずれると、発泡絶縁電線３の静電容量が長手方向でばらつくことになり、発泡絶縁電線の静電容量を規定の範囲内に収めることが困難となる。このように、心線１０を単線１０ｂから構成することを前提として、押出機１０３を使用して心線１０の外周を覆う発泡絶縁層１１を形成する場合、心線１０と発泡絶縁層１１との密着性を確保することが困難となり、これによって、発泡絶縁電線３の性能低下を招くことになる。すなわち、心線１０を単線１０ｂから構成した発泡絶縁電線３においては、心線１０を撚線から構成した発泡絶縁電線２では顕在化しなかった発泡絶縁電線３に特有の改善の余地が存在する。

そこで、本実施の形態では、心線１０を単線１０ｂから構成した発泡絶縁電線３に存在する特有の改善の余地に対する工夫を施している。以下では、この工夫を施した本実施の形態における技術的思想について説明することにする。

＜実施の形態における発泡絶縁電線の構成＞
図１０は、本実施の形態における発泡絶縁電線の模式的な構成を示す断面図である。

図１０において、ｙ方向は、発泡絶縁電線４が延在する長手方向を示している。

図１０に示すように、発泡絶縁電線４は、単線から構成される心線１０と、心線１０の外周に設けられた発泡絶縁層１１とを備える。そして、この発泡絶縁層１１には、気泡３０が含まれている。ここで、発泡絶縁層１１は、心線１０と部分的に接触している。例えば、図１０に示すように、領域ＢＲにおいては、発泡絶縁層１１と心線１０とが接触している。一方、図１０において、領域ＢＲ以外の領域では、発泡絶縁層１１と心線１０との間に空隙部４０が介在する。このように、本実施の形態における発泡絶縁電線４には、発泡絶縁層１１と心線１０とが接触している部分（領域ＢＲ）と、発泡絶縁層１１と心線１０との間に空隙部４０が介在する部分とが存在していることになる。

＜実施の形態における構造上の特徴＞
続いて、本実施の形態における特徴点について説明する。

本実施の形態における特徴点は、発泡絶縁電線４の心線１０を単線から構成することを前提として、例えば、図１０に示すように、発泡絶縁層１１と心線１０とが接触している部分と、発泡絶縁層１１と心線１０との間に空隙部４０が介在する部分とが存在している点にある。これにより、本実施の形態における発泡絶縁電線４によれば、発泡絶縁層１１と心線１０との密着性を向上することができる。なぜなら、本実施の形態における発泡絶縁電線４では、図１０の領域ＢＲに示すように、発泡絶縁層１１と心線１０とが接触している部分が存在することから、この部分における接触力によって発泡絶縁層１１と心線１０との密着力が向上するからである。すなわち、本実施の形態によれば、発泡絶縁層１１と心線１０との接触部分が適度な接触抵抗（摩擦抵抗）として機能することから、ボンドストレングスを規定範囲に収めることができる。具体的に、本実施の形態における発泡絶縁電線４によれば、発泡絶縁層１１から心線１０を引き抜く力を示すボンドストレングスを発泡絶縁電線４の長さが５０ｍｍのときに０．１Ｎ以上であり、かつ、発泡絶縁電線４の長さが１０ｍｍのときに１．０Ｎ以下である範囲に収めることができる。

特に、本実施の形態では、発泡絶縁層１１と心線１０とが部分的に接触していることが重要なポイントである。なぜなら、例えば、発泡絶縁層１１と心線１０とがまったく接触していない場合には、図７と同様に発泡絶縁層１１と心線１０との間に接触抵抗（摩擦抵抗）がまったく働かない結果、ボンドストレングスが極めて小さくなる一方、発泡絶縁層１１と心線１０とが全体的に接触していると、発泡絶縁層１１と心線１０との間に働く接触抵抗（摩擦抵抗）が極めて大きくなる結果、ボンドストレングスが大きくなり過ぎるからである。すなわち、発泡絶縁層１１と心線１０とが部分的に接触していることが規定範囲内のボンドストレングスを得る観点から重要なのである。

さらに、発泡絶縁層１１と心線１０とが接触している部分と発泡絶縁層１１と心線１０との間に空隙部４０が介在する部分とが存在しているという本実施の形態の特徴点は、発泡絶縁電線４の細線化を図りながら発泡絶縁電線４の発泡コアの静電容量を規定範囲（５０ｐＦ／ｍ以上７０ｐＦ／ｍ以下）に収める観点からも重要な技術的意義を有している。

例えば、発泡絶縁層１１と心線１０とが部分的に接触している構成ではなく、発泡絶縁層１１と心線１０とが全体的に接触している構成について考える。この構成の場合、発泡絶縁電線４の発泡コアの静電容量を５０ｐＦ／ｍ以上７０ｐＦ／ｍ以下に収めるためには、発泡絶縁層１１の発泡度を４５％以上６０％以下にする必要がある。ところが、発泡絶縁電線４の外径φがφ≦０．３７ｍｍとなるように細線化を図るためには、例えば、発泡絶縁層１１の厚さを７０μｍ程度に薄くしなければならない。このような厚さの発泡絶縁層１１において４５％以上６０％以下の発泡度を実現することは非常に困難である。なぜなら、発泡絶縁層１１の厚さが７０μｍ以下の場合に４５％以上６０％以下の発泡度を実現しようとすると、発泡絶縁層１１に含まれる気泡３０のサイズが６０μｍ以上と大きくなる。その結果、発泡絶縁層１１に被覆破れなどが生じるおそれがあるからである。

これに対し、発泡絶縁層１１と心線１０とが部分的に接触している部分を有する構成では、発泡絶縁層１１と心線１０との間に空隙部４０が介在する部分も存在する。この場合、発泡絶縁層１１に含まれる気泡３０の誘電率と同様に空隙部４０の誘電率も低い。したがって、本実施の形態では、発泡絶縁層１１の内部に形成される気泡３０だけでなく、発泡絶縁層１１と心線１０との間に介在する空隙部４０も静電容量の低減に寄与することになる。このことは、発泡絶縁電線４の発泡コアの静電容量を、例えば、５０ｐＦ／ｍ以上７０ｐＦ／ｍ以下に収めるために発泡絶縁層１１の発泡度を４５％以上６０％以下にする必要がなくなることを意味する。すなわち、空隙部４０が静電容量の低減に寄与することから、発泡絶縁層１１の発泡度を４５％よりも低くしても、発泡絶縁電線４の発泡コアの静電容量を、例えば、５０ｐＦ／ｍ以上７０ｐＦ／ｍ以下に収めることができるのである。このことから、本実施の形態によれば、例えば、発泡絶縁電線４の外径φをφ≦０．３７ｍｍとするために、例えば、発泡絶縁層１１の厚さを７０μｍ程度に薄くする場合であっても、発泡度を大きくする場合に生じる発泡絶縁層１１の被覆破れなどを抑制できる。

以上のことから、本実施の形態における特徴点によれば、心線１０を単線から構成する発泡絶縁電線４の外径を０．３７ｍｍ以下に細線化する場合であっても、発泡絶縁層１１と心線１０との密着性の向上と、発泡絶縁電線４の静電容量の低減との両立を図ることができる。具体的に、本実施の形態における特徴点によれば、発泡絶縁層１１から心線１０を引き抜く力を示すボンドストレングスを発泡絶縁電線４の長さが５０ｍｍのときに０．１Ｎ以上であり、かつ、発泡絶縁電線４の長さが１０ｍｍのときに１．０Ｎ以下である範囲に収めることができるとともに、発泡絶縁電線４の発泡コアの静電容量を５０ｐＦ／ｍ以上７０ｐＦ／ｍ以下に収めることができる。したがって、本実施の形態によれば、心線１０を単線から構成する発泡絶縁電線４の細線化と性能向上を両立できる。

＜発泡絶縁層１１の製造工程＞
上述したように、本実施の形態における発泡絶縁電線４では、発泡絶縁電線４の心線１０を単線から構成することを前提として、例えば、図１０に示すように、発泡絶縁層１１と心線１０とが接触している部分と、発泡絶縁層１１と心線１０との間に空隙部４０が介在する部分とが併存している。以下では、この構成を実現するために、心線１０の外周に発泡絶縁層１１を形成する発泡絶縁層１１の製造工程について説明する。

図１１は、押出機によって心線の外周に発泡絶縁層を形成する様子を示す模式図である。

押出機１０３においては、発泡剤として炭酸ガスや窒素ガスまたはこれらの混合ガスに代表される不活性ガスが押出機１０３のバレル部から注入された後、スクリュでフッ素樹脂と混練される。すなわち、押出機１０３においては、発泡剤を含有するフッ素樹脂から構成される発泡絶縁材料２０が混練される。その後、図１１に示すように、心線１０をｙ方向に所定の線速で動かしながら、押出機１０３の口金１０３ｂから混練された発泡絶縁材料２０が心線１０の外周に吐出される。そして、口金１０３ｂから発泡絶縁材料２０が心線１０の外周に押し出される際、高圧状態の押出機１０３の内部と大気圧状態（低圧状態）の押出機１０３の外部との圧力差によって、発泡絶縁材料２０に含まれる発泡剤が過飽和状態となる。これにより、口金１０３ｂから吐出された発泡絶縁材料２０に気泡３０が発生し、この発生した気泡３０が成長することにより、心線１０の外周に発泡絶縁層１１が形成されることになる。

＜実施の形態における製法上の特徴＞
ここで、本実施の形態における特徴点は、例えば、図１１に示すように、心線１０の外周に発泡絶縁層１１を被覆する工程において、心線１０の線速（引出速度）に対して、発泡絶縁材料２０の吐出流速を速くする点にある。これにより、例えば、発泡絶縁材料２０は、心線１０に対して余剰に供給されることになる。この結果、図１１に示すように、口金１０３ｂから吐出された発泡絶縁材料２０は、波打つように心線１０の外周上に押し出される。このため、本実施の形態によれば、発泡絶縁層１１と心線１０とが接触している部分と、発泡絶縁層１１と心線１０との間に空隙部４０が介在する部分とが併存するように、心線１０の外周を被覆する発泡絶縁層１１を形成することができる。すなわち、本実施の形態における製法上の特徴点は、例えば、図３に示すように、心線１０の線速（引出速度）と発泡絶縁材料２０の吐出流速とを等しくするのではなく、図１１に示すように、心線１０の線速（引出速度）に対して、発泡絶縁材料２０の吐出流速を速くする点にある。

このように本実施の形態における製法上の特徴点は、例えば、図１１に示すように、単線からなる心線１０を所定の線速で動かしながら、押出機１０３から発泡絶縁材料２０を所定の吐出流速で心線１０の外周を覆うように押し出すことにより、心線１０の外周を覆う発泡絶縁材料２０からなる発泡絶縁層１１を形成する製造工程において、発泡絶縁材料２０の吐出流速が心線１０の線速よりも速い点にある。具体的に、本実施の形態では、心線１０の線速に対する発泡絶縁材料２０の吐出流速の比（吐出流速／線速）は、１．１以上１．３以下である。これにより、本実施の形態における製法上の特徴点によれば、発泡絶縁層１１を心線１０と部分的に接触させることができる。

＜発泡絶縁電線の写真＞
図１２および図１３は、本実施の形態における発泡絶縁層１１の断面構造を示す写真である。図１４は、心線１０を発泡絶縁層１１で被覆した断面構造を示す写真である。さらに、図１５（ａ）は、図１４のＡ－Ａ線での断面写真であり、図１５（ｂ）は、図１４のＢ－Ｂ線での断面写真であり、図１５（ｃ）は、図１４のＣ－Ｃ線での断面写真である。

図１２および図１３に示すように、発泡絶縁層１１の内部に気泡３０が形成されているとともに、発泡絶縁層１１の内周が波打っていることがわかる。また、図１４に示す写真から図１０および図１１に示す構造が実現されていることがわかる。さらに、図１５（ａ）および図１５（ｃ）では、発泡絶縁層１１が部分的に心線１０と接触する部分が存在しており、心線１０は発泡絶縁層１１に固定されている一方、図１５（ｂ）では、発泡絶縁層１１が完全に心線１０と接触しておらず、心線１０は発泡絶縁層１１に固定されていないことがわかる。なお、ここで心線１０は発泡絶縁層１１に固定されていない状態は、後述のボンドストレングス評価方法で、ボンドストレングスがゼロになる状態である。

以上のことから、図１２～図１５に示す実際の写真から、発泡絶縁層１１と心線１０とが接触している部分と、発泡絶縁層１１と心線１０との間に空隙部４０が介在する部分とが存在しているという本実施の形態における特徴点が実現されていることがわかる。

＜実施例＞
以下では、発泡絶縁電線の心線を単線から構成することを前提として、本実施の形態における発泡絶縁電線によれば、心線と発泡絶縁層との密着性向上と発泡絶縁電線の静電容量の低減とを両立できるという有用な効果の検証結果を実施例に基づいて説明する。

＜＜試験の内容＞＞
心線と発泡絶縁層との密着性を評価する手法として、ボンドストレングス評価方法を使用する。以下では、ボンドストレングスの評価方法について説明する。

図１６は、ボンドストレングスの評価方法を説明する図である。

まず、図１６（ａ）に示すように、全体の長さが１００ｍｍから１２０ｍｍの導体からなる心線１０の一部（被覆部５０ｍｍ（試料長５０ｍｍともいう）または被覆部１０ｍｍ（試料長１０ｍｍともいう））を発泡絶縁層１１で被覆した試料（発泡コア）を用意する。

次に、図１６（ｂ）に示すように、試料の心線をプルゲージ２００に縛り付けるとともに、発泡絶縁層１１で被覆された被覆部（５０ｍｍまたは１０ｍｍ）をテープ２１０で挟む。なお、被覆部をテープ２１０で挟む際に、発泡絶縁層１１の部分を押さえず、テープ２１０の自重によって被覆部とテープ２１０とが接着するようにする。

プルゲージ２００は、例えば、ＩＭＡＤＡ製のＤＳ２－５０Ｎが使用される。また、テープ２１０は、例えば、ＮＩＴＴＯ ＴＡＰＥ製のマスキングテープＮ－３００ １２×３０が使用される。テープ２１０の幅は１２ｍｍである。

続いて、図１６（ｃ）に示すように、発泡絶縁層１１を押さえずにテープ２１０だけを押さえながら発泡絶縁層１１を心線１０から引き抜く。この引き抜き時にプルゲージ２００にかかる最大値をボンドストレングスとして記録する。なお、テープ２１０の引き抜き速度は、約１ｍ／ｍｉｎである。

次に、静電容量の測定方法 について説明する。

静電容量の測定は、図１７に示すように、１ｍの発泡コア３００ａ、またはこの発泡コア３００ａの外周にスキンテープからなるスキン層を形成したもの（部材３００ｂ）を、水３０２を満たした金属製パイプ３０１に入れ、一方の端を金属製パイプ３０１と接続し、他方の端を横河ヒューレットパッカッード製のＬＣＲメータ３０３と接続し、１ＭＨｚでの静電容量を測定した。

＜＜評価結果＞＞
評価結果を表２に示す。なお、各種試験は１０試料の評価を行った。試料長５０ｍｍの試料のボンドストレングスについては最小値を、試料長１０ｍｍの試料のボンドストレングスについては最大値を記載している。また、発泡コアの静電容量については、最大値と最小値を記載している。

発泡絶縁体材料としてＰＦＡ（ＭＦＲ７０ｇ／１０分）またはＦＥＰ（ＭＦＲ３６ｇ/１０分）に発泡核剤として窒化ホウ素を０．５質量部ブレンドしたフルコンパウンドを使用した。発泡絶縁層の製造に使用した押出機は、シリンダ部に発泡剤である炭酸ガス、窒素ガスあるいはこれらの混合ガスを注入できるノズルを備える。また、発泡剤は、ボンベ側の１次圧力を２次側の減圧弁で減圧して使用した。ここで、「ＰＦＡ」は、フッ素樹脂の１つであり、４フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体を示し、「ＦＥＰ」は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を示している。また、「ＭＦＲ」とは、メルトフローレートであり、樹脂の流動性を示す指標である。「ＭＦＲ」が大きいほど溶融時の流動性が高くなる。

実施例１～実施例３（要求静電容量：６０ｐＦ／ｍ以上７０ｐＦ／ｍ以下）は、心線の線速に対して発泡絶縁材料の吐出流速の比率が１．１倍から１．３倍の例である。ここでは、線速を一定にし、押出機のスクリュ回転数を大きくして吐出流速を大きくすることによって、この比率の調整を行った。実施例１～実施例３においては、試料長５０ｍｍおよび試料長１０ｍｍの時のボンドストレングスの値が規定範囲内であった。また、実施例１～実施例３においては、発泡コアの静電容量も６３ｐＦ／ｍ～６９ｐＦ／ｍで規定範囲内であり、スキン層工程終了後の発泡コアの静電容量も６３ｐＦ／ｍ～６８ｐＦ／ｍで規定範囲内であった。

実施例４（要求静電容量：６０ｐＦ／ｍ以上７０ｐＦ／ｍ以下）は、心線の径が４６ＡＷＧ（０．０４ｍｍ）の例である。実施例４においても、心線の線速に対して発泡絶縁材料の吐出流速の比率が１．１倍であり、ボンドストレングスおよび静電容量がともに規定範囲内であった。

実施例５および実施例６（要求静電容量：６０ｐＦ／ｍ以上７０ｐＦ／ｍ以下）は、それぞれ発泡剤として窒素ガスあるいは窒素ガスと炭酸ガスを１：１で混合したガスを使用する例を示している。このとき、炭酸ガスに対して窒素ガスはフッ素樹脂に対する溶解度が低いため、発泡コアの静電容量が高くなる傾向があるが、実施例５および実施例６のいずれの場合も、ボンドストレングスおよび発泡コアの静電容量はともに規定範囲内であった。

実施例７（要求静電容量：６０ｐＦ／ｍ以上７０ｐＦ／ｍ以下）は、発泡絶縁材料としてＦＥＰ（ＭＦＲ３６ｇ／１０分）を使用した例である。ＰＦＡのＭＦＲがＦＥＰに対して２倍程度大きいため、溶融時のＦＥＰの粘度がＰＦＡに対して大きくなる。このため、気泡の成長が遅くなることから発泡コアの静電容量が若干高くなる傾向があるが、ボンドストレングスおよび発泡コアの静電容量はともに規定範囲内であった。ここで、「ＦＥＰ」とは、フッ素樹脂の１つであり、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体を示している。

実施例８（要求静電容量：５０ｐＦ／ｍ以上６０ｐＦ／ｍ以下）は、実施例１～７と比較して発泡コアの静電容量を小さくしたものである。発泡絶縁体層の厚さを大きくする（発泡コアの外径を大きくする）および／または発泡絶縁体層の発泡度を高くすることにより、静電容量を小さくすることができる。実施例８は４２ＡＷＧの結果であり、発泡度を高くするため炭酸ガス注入圧を１ＭＰａと高くし、また発泡絶縁層の径もφ＝０．２６７ｍｍと大きくした。発泡絶縁材料の吐出流速の比率を既定した１．１倍にすることで、ボンドストレングスおよび静電容量は規定範囲以内となった。同様に、実施例９（要求静電容量：５０ｐＦ／ｍ以上６０ｐＦ／ｍ以下）は４６ＡＷＧの場合であるが、ボンドストレングスおよび静電容量が規定範囲以内であった。

このように、本実施の形態における製法上の特徴点を有する実施例１～実施例９では、ボンドストレングスおよび発泡コアの静電容量はともに規定範囲内であったため、実施例１～実施例９のそれぞれの総合評価は合格となった。したがって、実施例１～実施例９によれば、発泡絶縁電線の心線を単線から構成することを前提として、心線と発泡絶縁層との密着性向上と発泡絶縁電線の静電容量の低減とを両立できることがわかる。

一方、比較例１は、心線の線速に対して発泡絶縁材料の吐出流速の比率が１．０倍の例である。比較例１では、発泡絶縁層の内面が平坦な状態となって心線と接触しない構成であり、ボンドストレングスがゼロとなった。また、発泡コアの静電容量も心線の位置が固定されない結果、規定範囲以外となるものもあり、不合格であった。

比較例２は、心線の線速に対して発泡絶縁材料の吐出流速の比率が１．４倍の例である。比較例２では、発泡絶縁材料の吐出速度が速すぎて心線を引っ張るため、心線が断線して製造することができなかった。

比較例３は、未発泡絶縁電線の例である。比較例３では、未発泡であるため、発泡絶縁材料の押出後の内径拡大は発生しなかった。そのため、ボンドストレングスは心線強度以上に大きくなり、心線切れ（導体切れ）となった。また、未発泡のため発泡コアの静電容量は規定範囲外であり不合格であった。

以上のことから、比較例１～比較例３は、本実施の形態における製法上の特徴点が具現化されておらず、この場合、各種試験のいずれかにおいて不合格となっている。このことは、本実施の形態における特徴点を具現化する条件が満たされていない場合には、発泡絶縁電線の心線を単線から構成することを前提として、心線と発泡絶縁層との密着性向上と発泡絶縁電線の静電容量の低減とを両立することが困難であることを意味している。したがって、実施例１～実施例９と比較例１～比較例３との対比によって、本実施の形態における特徴点によれば、発泡絶縁電線の心線を単線から構成することを前提として、心線と発泡絶縁層との密着性向上と発泡絶縁電線の静電容量の低減とを両立できることが裏付けられていることになる。

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

前記実施の形態は、以下の形態を含む。

（付記１）
単線からなる心線を所定の線速で動かしながら、押出機から発泡絶縁材料を所定の吐出流速で前記心線の外周を覆うように押し出すことにより、前記心線の外周を覆う前記発泡絶縁材料からなる発泡絶縁層を形成する、電線の製造方法であって、
前記線速に対する前記吐出流速の比（吐出流速／線速）は、１．１以上１．３以下である、電線の製造方法。

１ 発泡絶縁電線
２ 発泡絶縁電線
３ 発泡絶縁電線
４ 発泡絶縁電線
１０ 心線
１０ａ 単線
１１ 発泡絶縁層
１２ スキンテープ
１３ 外部導体
１４ シース
２０ 発泡絶縁材料
３０ 気泡
４０ 空隙部
１００ 発泡絶縁層製造システム
１０１ 送出機
１０２ 心線予熱機
１０３ 押出機
１０３ａ ガスボンベ
１０３ｂ 口金
１０４ 水槽
１０４ａ 静電容量測定機
１０５ 外径測定機
１０６ 引取機
１０７ 巻取機
２００ プルゲージ
２１０ テープ
３００ａ 発泡コア
３００ｂ 部材
３０１ 金属製パイプ
３０２ 水
３０３ ＬＣＲメータ
ＡＲ 領域
ＢＲ 領域

Claims (7)

1. 単線から構成される心線と、
   前記心線の外周に設けられた発泡絶縁層と、
   を備える、発泡絶縁電線であって、
   前記心線と前記発泡絶縁層を含む発泡コアの静電容量は、５０ｐＦ／ｍ以上７０ｐＦ／ｍ以下であり、
   前記発泡絶縁層から前記心線を引き抜く力を示すボンドストレングスは、前記発泡絶縁電線の長さが５０ｍｍのときに０．１Ｎ以上であり、かつ、前記発泡絶縁電線の長さが１０ｍｍのときに１．０Ｎ以下である、発泡絶縁電線。
2. 請求項１に記載の発泡絶縁電線において、
   前記発泡絶縁電線の外径φは、φ≦０．３７ｍｍの関係を満たす、発泡絶縁電線。
3. 請求項１または２に記載の発泡絶縁電線において、
   前記発泡絶縁層と前記心線との間には、部分的に空隙部が介在する、発泡絶縁電線。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の発泡絶縁電線において、
   前記発泡絶縁層は、発泡核剤を含有するフッ素樹脂を含む、発泡絶縁電線。
5. 請求項４に記載の発泡絶縁電線において、
   前記フッ素樹脂は、４フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、または、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を含み、
   前記発泡核剤は、窒化ホウ素である、発泡絶縁電線。
6. 単線からなる心線を所定の線速で動かしながら、押出機から発泡絶縁材料を所定の吐出流速で前記心線の外周を覆うように押し出すことにより、前記心線の外周を覆う前記発泡絶縁材料からなる発泡絶縁層を形成する、発泡絶縁電線の製造方法であって、
   前記線速よりも前記吐出流速の方が大きい、発泡絶縁電線の製造方法。
7. 請求項６に記載の発泡絶縁電線の製造方法において、
   前記線速に対する前記吐出流速の比（吐出流速／線速）は、１．１以上１．３以下である、発泡絶縁電線の製造方法。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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