JP2514705B2 - 絶縁電線とその製造方法 - Google Patents

絶縁電線とその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低誘電率で細径の絶縁電線とその製造方法に
関するものである。
〔従来の技術〕
導体上に薄膜の絶縁層を形成する従来技術としては、
例えば特公昭57−30253号公報に記載されるような発泡
押出技術がある。これは一般にポリオレフィン系の樹脂
をアゾジカルボンアミドのような化学発泡剤、窒素,ア
ルゴン等の不活性気体あるいは気体状又は液体状の炭化
水素又はフロロカーボンのいずれか或いはそれらの併用
により発泡させ、大きな空隙率により低誘電率の絶縁層
を得るものである。
一方、例えば米国特許第3953566号明細書或いは同第4
187390号明細書に示されるような、延伸により大きな空
隙率を有するフッ素樹脂テープを導体上に巻き付けて、
絶縁層を形成させる方法がある。この方法は発泡押出技
術に比較して誘電率の既知のテープ材料を導体上に巻き
付けるため、絶縁層の誘電率の安定性を確保でき、さら
に薄膜でかつ高空隙率の絶縁層を実現することができ
る。
更に特公昭56−43564,同57−39006各号公報には、粒
径数μm〜数mmのガラス、アルミナ等無機材料からなる
中空球又は発泡状球体の表面に熱可塑性樹脂を被覆した
ものを溶融押出する方法及びポリエチレン,ポリ塩化ビ
ニル等の熱可塑性樹脂と無機質中空球をキシレン等の溶
剤に溶解して導体に塗布・乾燥し、絶縁電線を得る方法
が提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで近時、医療分野,コンピュータ計測分野その
他の分野で、細径の高密度信号伝送線への要求が高まっ
ており、細径の導体に薄い被覆を施し、かつ低誘電率で
ある細径絶縁電線の開発が急がれている。
上記の従来技術のうち、特公昭57−30253号公報に記
載される方法は、スクリュー押出機によりポリオレフィ
ン系樹脂の溶融,発泡,導体上への被覆を同時に行なう
ため、薄膜の絶前層においては高発泡度を得ることが難
しく、被覆厚さはせいぜい200μmが下限である、とい
う欠点を有している。又、この方法では発泡度の制御も
容易ではない。
一方、米国特許第3953566、4187390各号明細書に記載
される方法は、その製法上、絶縁層表面の部分的な凹凸
は避けられず、製造線速も非常に遅いという問題点があ
った。
特公昭56−43564,同57−39006各号公報に記載の方法
は、発泡度の制御は容易であるが、以下のような欠点を
有している。すなわち前者の熱可塑性樹脂を被覆した中
空球発泡状球体を押出被覆する方法では、中空球の表面
に被覆された熱可塑性樹脂が溶融し導体上に塗布された
後に冷却された中空球を接合するため、高空隙率を得る
目的で該熱可塑性樹脂層を薄くすると、導体上に形成さ
れた絶縁層の機械的強度、特に伸び率が著しく低下し、
一方絶縁層の機械的強度を保持するため中空球の熱可塑
性樹脂層を厚くすると、結果として空隙率が下がり、電
線としての誘電率が上がってしまう。また、押出機内で
少なくとも150℃以上の温度と高圧を加えるため、用い
る中空球としてはガラス,アルミナ等の無機材料に限定
される。しかし、これらの中空球は材料としての固有誘
電率が高く、低誘電率低損失ケーブルを製造することは
できない。
また後者のポリエチレン,ポリ塩化ビニル等の熱可塑
性樹脂と無機質中空球をキシレン等の溶剤に溶解して塗
布後乾燥し、絶縁電線を形成する方法では、前者と同様
に乾燥時に熱を加えるため、用い得る中空率が限定さ
れ、やはり低誘電率低損失ケーブルを製造することが困
難であり、さらに塗布された液状組成物中の溶剤を蒸発
乾燥させるため、製造速度が著しく小さいという欠点を
有している。
本発明はこのような従来技術の欠点を解消して、電気
特性の良好な低誘電率で200μm以下の絶縁層も実現で
きる絶縁電線とその製造方法を提供せんとするものであ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者等は上記の目的に沿って研究努力の結果、従
来技術では実現できなかった細径低静電容量絶縁電線を
全く新規な構成の被覆により実現できることを見出し、
本発明に達し得たのである。
すなわち、本発明は導体外周に絶縁層を被覆した絶縁
電線において、誘電率4以下の紫外線硬化型樹脂(又は
その組成物)に、塩化ビニリデン系樹脂を殻とし、球径
1〜100μmで殻厚0.5μm以下の中空球を空隙率が40%
以上になるように混合した被覆用樹脂組成物よりなり、
厚さが500μm以下で誘電率が1.60以下である絶縁層を
被覆したことを特徴とする絶縁電線であり、薄膜被覆で
あっても低静電容量であり、しかも製造工程に由来する
静電容量変動が少なく、被覆層が平滑で、高速製造可能
という非常に優れた絶縁電線である。
また本発明は上記絶縁電線を実現する手段として塩化
ビニリデン系樹脂を殻とし、球径1〜100μmで殻厚0.5
μm以下の中空球を、誘電率4以下の紫外線硬化型樹脂
(又はその組成物)中に空隙率が40%以上になるように
混合して被覆用樹脂混合物とし、これを導体外周に塗布
後紫外線を照射することにより硬化せしめて、厚さが50
0μm以下で誘電率が1.60以下である被覆層を形成する
ことを特徴とする絶縁電線の製造方法を提供するもので
ある。
まず本発明の被覆用樹脂組成物とは紫外線硬化型樹脂
組成物又は紫外線硬化型樹脂に中空球を混合したもので
ある。
本発明にいう中空球とは、内部に空気又は他の気体例
えば窒素,アルゴン,イソブタン等を内包する球体で、
外殻部分が塩化ビニリデン系樹脂からなる。この中空球
は200μm以下の薄肉で低静電容量の被覆層を実現する
ために、球径1〜100μmφ,殻厚0.5μm以下が好まし
く、これは被覆層の平滑さを損なわない、中空球混入に
よる空隙率を高める、といった理由による。
本発明に係わる紫外線硬化型樹脂として、例えばシリ
コーン樹脂,エポキシ樹脂,ウレタン樹脂,ポリエステ
ル樹脂,エポキシアクリレート,ウレタンアクリレー
ト,フッ化アクリレート,シリコーンアクリレート,ポ
リエステルアクリレート等を用いることができるが、被
覆の静電容量をさげるために、紫外線硬化型樹脂組成物
自体の誘電率は低いほうがよく、紫外線硬化型樹脂の誘
電率は4.0以下、望ましくは3.0以下がよい。更に紫外線
硬化型樹脂の誘電率を下げるために、シリコン樹脂,フ
ッ化アクリレート,シリコンアクリレート等を特に選ぶ
ことが好ましい。また、一般にこの種の絶縁電線被覆用
樹脂に添加される発泡剤,酸化防止剤,光安定剤,樹脂
カップリング剤,表面処理剤,粒子分散剤等の添加物を
添加することは、低静電容量と被覆樹脂の安定性,機械
的特性,機能性等を高めるために有効である。
中空球の紫外線硬化型樹脂に対する混合割合は体積比
で中空球の体積/紫外線硬化型樹脂の体積=1/1以上で
あることが好ましい。なぜならば、体積比が1に満たな
いときには、中空球混入により形成する被覆樹脂の空隙
率を40%より大きくすることが難しく、低静電容量・低
誘電率の被覆層が実現しえないからである。
又中空球と紫外線硬化型樹脂を混合した後の被覆用樹
脂組成物の粘度は100〜100000cpsの範囲にあることが実
用上好ましい。特に容易に塗布加工するためには、1000
〜10000cpsの粘度範囲にあることが望ましい。本発明に
係る紫外線硬化型樹脂は、1000〜10000cpsの範囲で粘度
を自由に選択できるので被覆用樹脂組成物として好都合
である。
被覆厚さについては、特に限定されるところはない
が、紫外線硬化型樹脂を十分に硬化させるために、500
μm以下が好ましい。
なお、本発明に係わる導体は特に限定されるところは
なく、従来公知の電気導体、例えば銅、アルミニウム或
いはこれらの合金やこれらの表面をメッキしたもの等を
用いることができる。
第1図は、本発明の絶縁電線の1例の断面図であり、
1は導体、2は中空球を混合したエネルギー線硬化型樹
脂を被覆してなる絶縁層である。
次に本発明の絶縁電線の製造方法を、第2図に示す本
発明の一具体例により説明する。同図中3のサプライ装
置より繰り出された導体4は、5の樹脂塗布装置によ
り、その外周に、紫外線硬化型樹脂に中空球2を混合し
た被覆用樹脂組成物が塗布される。塗布された該被覆用
樹脂組成物は樹脂硬化装置6において、紫外線の照射を
受けて硬化し、導体1上には被覆2を形成する。樹脂塗
布装置5としては、内部に中空球を含んだ比較的粘度の
高い被覆用樹脂組成物を均一に塗布できる装置であり、
例えば圧力ダイスによる塗布、オープンダイスによるデ
ィッピング等の公知技術を用いることができる。
〔作用〕
本発明により、従来技術が実現し得なかった細径低静
電容量絶縁電線を実現できる理由は、以下の通りであ
る。
ここで本発明の作用を説明するにあたり、空隙率と誘
電率の関係を説明すると、本発明の空隙率Vは密度法に
よって測定され、下記(1)式により算出されるもので
ある。
(ρ−ρ)/ρ×100(%) …(1) ここでρはベース樹脂の密度、 ρは中空球入り樹脂の密度である。
中空球入りの樹脂組成物の誘電率εは、ベースとする
樹脂そのものの誘電率εと、中空球内の気体の誘電率
ε、及び中空球を含有することにより形成できる空隙
率Vにより決定され、下記(2)式で表されることは、
すでに知られている。
したがって中空球を形成する材質とその空隙率、該樹
脂組成物中の中空球含有率、該樹脂組成物の材質を各々
選択することにより、被覆層中に所望の空隙を安定に形
成できるので、所望の誘電率を有する絶縁層を形成する
ことができる。
そして、εを本発明の目的とする低誘電率、すなわ
ち、1.60以下にするにはベース樹脂のεを選択し、空
隙率は40%より大きくすることが必要である。
硬化のために高い熱をかけるベース樹脂では樹脂製中
空球内の気体が膨張・収縮したり、中空球そのものが変
形して空隙率を維持できなくなる危険があるが、紫外線
硬化型樹脂を用いると、硬化の際に熱がかからないの
で、誘電率が低い樹脂製中空球を用いることができ、
又、紫外線硬化型樹脂として固有誘電率の低い樹脂を選
択することで非常に低誘電率な被覆を実現できるのであ
る。
中空球は1〜100μm程度の平均した粒径と0.5μm以
下の薄い殻厚を有するので、薄膜被覆しても空隙は確実
に形成できるため、従来品が到達し得ない200μm以下
の絶縁層でも誘電率が1.60以下という高速伝送可能な絶
縁電線の製造が可能である。
又、本発明は中空球を混合した紫外線硬化型樹脂組成
物を塗布し、その後紫外線照射によって該樹脂組成物を
硬化させるため、従来の熱可塑性樹脂を発泡させたり、
テープ巻付けによる場合より、大幅に製造速度を向上で
きる。
前記のように該樹脂組成物中の中空球含有率や該樹脂
組成物の材質を選択することにより、誘電率が予め決定
された樹脂組成物を被覆して絶縁層を形成するため、製
造工程上の不安定性に起因する静電容量の変動を回避で
きる。したがって、安定した品質の絶縁電線を容易に製
造できる。
さらに本発明は粒径が1〜100μmという細かい中空
球を混合した樹脂組成物を被覆するので、従来品より絶
縁層表面を平滑なものとすることができるという利点も
ある。
〔実施例〕
実施例1 粘度500cpsのフッ化アクリートを主成分とする紫外線
硬化型樹脂(誘電率2.50)に、イソブタンガスを内包し
た平均粒径40μm、殻厚0.05μmのポリ塩化ビニリデン
系樹脂からなる中空球体(エクスパンセル社製)を該紫
外線硬化型樹脂に対し、3:1の体積比で混入し、撹拌し
て分散させ、粘度8500cpsの被覆用樹脂組成物を作製し
た。該被覆用樹脂組成物を外径150μmの銀メッキ銅線
の外周に、圧力ダイス塗布装置により塗布し、水銀ラン
プからなる紫外線硬化装置で照射して硬化させて、被覆
肉厚100μm、外径350μmの本発明の絶縁電線を得た。
該絶縁電線の絶縁層の空隙率を密度法により測定したと
ころ70%、また誘電率を周波数1MHzで測定したところ1.
38であった。該絶縁電線の絶縁被覆の破断伸びを測定し
たところ、50%であった。また、該絶縁電線は1mmφの
マンドレルに巻きつけても被覆は破断せず、実用上十分
な可撓性を有するものであった。
参考例 粘度700cpsのウレタンアクリートを主成分とする紫外
線硬化型樹脂(誘電率3.45)に、空気を内包した平均粒
径20μm、殻厚0.1μmのフェノール樹脂からなる中空
球体を紫外線硬化型樹脂に対し、3:1の体積比で混入
し、撹拌して分散させ、粘度9000cpsの被覆用樹脂組成
物を作製した。該被覆用樹脂組成物を外径150μmの銀
メッキ銅線の外周に、圧力ダイス塗布装置により塗布
し、水銀ランプからなる紫外線硬化装置で照射して硬化
させて、被覆肉厚150μm、外径550μmの本発明の絶縁
電線を得た。該絶縁電線の絶縁層の空隙率は70%、誘電
率は1.60(周波数1MHz)であった。該絶縁電線の絶縁被
覆の破断伸びを測定したところ、50%であった。また、
該絶縁電線は、1mmφのマンドレルに巻きつけても被覆
は破断せず、実用上十分な可撓性を有するものであっ
た。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば薄膜被覆の細径
であっても低静電容量の絶縁電線を、設計値の静電容量
で、被覆層表面が平滑に、かつ製造工程に由来する静電
容量の変動等なく安定にしかも従来より高速で製造でき
る。
そして本発明の絶縁電線は、上記のように従来技術で
は達し得なかった、200μ以下の絶縁厚で被覆の誘電率
が1.60以下という細径低静電容量の絶縁電線が実現でき
るので、医療用計測機,コンピュータ計測機などの高密
度信号電送線として要望されている高速伝送用絶縁電線
としての用途を広く開く、画期的なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の絶縁電線の1例の断面図、第2図は本
発明の絶縁電線の製造法の1例を示す概略説明図であ
る。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導体外周に絶縁層を被覆した絶縁電線にお
    いて、誘電率4以下の紫外線硬化型樹脂(又はその組成
    物)に、塩化ビニリデン系樹脂を殻とし、球径1〜100
    μmで殻厚0.5μm以下の中空球を空隙率が40%以上に
    なるように混合した被覆用樹脂組成物よりなり、厚さが
    500μm以下で誘電率が1.60以下である絶縁層を被覆し
    たことを特徴とする絶縁電線。
  2. 【請求項2】塩化ビニリデン系樹脂を殻とし、球径1〜
    100μmで殻厚0.5μm以下の中空球を、誘電率4以下の
    紫外線硬化型樹脂(又はその組成物)中に空隙率が40%
    以上になるように混合して被覆用樹脂混合物とし、これ
    を導体外周に塗布後紫外線を照射することにより硬化せ
    しめて、厚さが500μm以下で誘電率が1.60以下である
    被覆層を形成することを特徴とする絶縁電線の製造方
    法。
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