JP2597299B2 - 発泡体および発泡体の製造法 - Google Patents

発泡体および発泡体の製造法

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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、希ガス、特にアルゴン
を物理発泡剤として用いることによって得られる、発泡
度75〜85%という高発泡度をもち、かつ発泡体内に
存在する泡の80%以上が平均泡径200〜500μm
であるという非常に微細な泡径をもつ発泡体に関し、特
に同軸ケーブルの絶縁層に好適に適応される発泡体に関
する。
【0002】
【従来技術】高発泡度を有する発泡体を得るため従来
は、発泡剤として各種のフロンガスを使用していたが、
それはオゾン層の破壊を引き起こすという理由から、環
境保護上その使用が規制される方向にある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような状況下、現
在、フロンガスに代わる物理発泡剤を使用して得られる
発泡体であって、高発泡度かつ泡径が微細で緻密な発泡
体が求められている。特に発泡絶縁電線等の絶縁導体
は、高度の絶縁特性が要求され、またその布設時にかな
りの過酷な条件下におかれることがあるので、これによ
って絶縁発泡層に座屈等が生じないことが要求される。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決することを目的として種々研究した結果、物理発
泡剤として希ガス、特にアルゴンガスを40%以上含有
する物理発泡剤を用いて発泡させた発泡体は、厚さが1
mm以上で、発泡度(発泡層における空隙の体積占有
率)が75〜85%であって、発泡体中に存在する泡の
80%以上が平均泡径200〜500μmをもち、この
ような発泡体は、絶縁導体としても十分使用しうること
を見出して本発明を完成した。
【0005】すなわち本発明は、希ガス、あるいは希ガ
スと、炭酸ガスおよび窒素の少なくとも一種からなり、
希ガスの量が40容量%以上の物理発泡剤を用いて発泡
させた発泡体であって、該発泡体の厚さが1mm以上で
あって、発泡体中に存在する泡の80%以上が平均泡径
200〜500μmをもち、発泡度が75〜85%であ
ることを特徴とする発泡体に関する。
【0006】本発明の発泡体は、厚さが少なくとも1m
mであることが必要である。発泡体の厚さが1mm未満
の場合、十分な絶縁性が得られず、電気特性を満足しな
い。また、発泡体の発泡度は、75〜85%の範囲であ
ることが必須である。さらに発泡体内に存在する泡の8
0%以上の平均径が、200〜500μmの範囲である
ことが必須である。発泡度が85%を超えた高発泡度で
かつ平均泡径を500μmより大とすると、泡径分布幅
が大きくなり、また連続泡も増加して、耐座屈性が低下
し、またVSWR特性も低下する。一方、平均泡径を2
00μm未満の超微細にしようとすると、発泡度が上が
らない。
【0007】このような発泡体を得るため、本発明で
は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノ
ンおよびラドンの希ガス、あるいは希ガスと、炭酸ガス
および窒素から選ばれる少なくとも1種との混合ガスが
物理発泡剤として用いられる。希ガスの中でも、特にア
ルゴンを使用したばあい、高発泡度で微細な泡径の独立
気泡をもつ発泡体が得られる。希ガスと、炭酸ガスおよ
び/または窒素の混合ガスを物理発泡剤として用いる場
合、希ガスの量は、物理発泡剤中40容量%以上である
ことが必要であり、さらに50〜70容量%の範囲が好
ましい。該希ガス量が40容量%未満であれば十分な発
泡度が得られずケーブル電気特性を満足できない。希ガ
スに加えて炭酸ガスおよび窒素を使用する場合、炭酸ガ
スと窒素の比(体積比)は、40:60〜60:40が
好ましい。
【0008】発泡剤の純度は、99.9%以上が好まし
く、さらに好ましくは99.99%以上である。
【0009】本発明で発泡させるべき有機高分子として
は、オレフィン系樹脂、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂
が対象となるが、就中、オレフィン系樹脂が好ましい。
特に、高密度ポリエチレン(HDPE)や低密度ポリエ
チレン(LDPE)を始めとするポリエチレン、ポリプ
ロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等のα−オレ
フィン系樹脂が好ましい。これらは単独でも使用しうる
が、混合物として使用してもよい。
【0010】上記有機高分子には化学発泡剤が含有され
る。該化学発泡剤は、発泡剤の役割も果たすが、成核剤
としての役割も果たすことができると考えられているも
のである。このような化学発泡剤の具体例としては、4,
4'- オキシビスベンセンスルホニルヒドラジッド(OB
SH)、アゾジカルボンアミド(ADCA)等の有機発
泡剤や重炭酸ソーダ等の無機分解性化合物等、熱等によ
り分解してガスを発生するものが挙げられる。これらは
単独でも使用しうるが、混合物として使用してもよい。
なかでも、ADCA単独、あるいはADCAとOBSH
の混合物が特に高い発泡度が得られるという点から好ま
しい。
【0011】化学発泡剤の使用量は、使用する有機高分
子あるいは化学発泡剤の種類によって異なり一概に言え
ないが、一般的に、有機高分子100重量部に対し、お
およそ0.1〜10重量部、好ましくは0.5〜5重量
部、さらに好ましくは1〜3重量部である。
【0012】上記有機高分子および化学発泡剤には、さ
らに成核剤として無機粒子が含有されてもよい。このよ
うな無機粒子の具体例として、酸化ケイ素(Si
2 )、チッ化ホウ素(BN)等が挙げられる。無機粒
子の使用量は、有機高分子100重量部に対し0.01
〜10重量部、特に0.1〜1重量部が好ましい。
【0013】本発明の発泡体は、有機高分子に化学発泡
剤、さらに必要に応じて無機粒子を溶融混合した混合物
に、物理発泡剤を注入し、発泡させることによって得る
ことができる。物理発泡剤の添加量は、使用する有機高
分子や発泡剤の種類によって異なり一概に決まらない
が、一般的には、有機高分子100重量部に対し0.0
01〜10重量部、好ましくは0.01〜1重量部であ
る。
【0014】上記発泡性組成物には、必要に応じて、銅
害防止剤、酸化防止剤、着色剤等の添加剤を適宜配合し
てもよい。
【0015】本発明の発泡体は、特に発泡押出成形によ
って得られたものが好ましい態様で、そのなかでも、導
体上に絶縁層を形成すべく発泡性組成物を押出成形方式
で導体上に供給し、成形と同時に発泡構造の絶縁層を形
成する方法で得られたものが特に好ましい態様である。
【0016】たとえば、有機高分子、化学発泡剤、およ
び必要に応じて無機粒子を押出機に供給し、かつ別途に
形成された発泡剤注入孔より物理発泡剤を押出機のバレ
ル内に圧入し、両者を混合して発泡性組成物とし、これ
を導体上に発泡押出成形し、発泡絶縁層を有する絶縁導
体を形成する。形成された発泡絶縁層は、さらに架橋処
理や後発泡処理等の後続処理を施してもよい。物理発泡
剤の注入法は特に限定されないが、音速で噴射すること
によって圧入するのが好ましい。
【0017】押出機内の温度および圧力は使用される化
学発泡剤、有機高分子等によって適宜決められる。たと
えば、ポリエチレンを使用した場合、130〜170
℃、100〜200気圧に調整するのが好ましい。発泡
剤を圧入するときの圧力も前記同様、一概には決められ
ないが、普通100〜200気圧、好ましくは150気
圧前後に調整するのが好ましい。
【0018】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに詳しく
説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもので
はない。
【0019】実施例1 発泡絶縁ケーブル製造ラインを用いて、有機高分子とし
て高密度ポリエチレンおよび化学発泡剤としてADCA
を有機高分子100重量部に対し0.5重量部を溶融混
合し、これに物理発泡剤としてアルゴンと二酸化炭素の
混合物(Ar:CO=6:4、容量比)を有機高分子
100重量部に対し0.2重量部、音速噴射して圧入し
た。これを下記押出条件で発泡絶縁ケーブル(9.6m
m)上に押出発泡した。 第1押出機(65mm)の内部温度:210〜200℃ 第2押出機(90mm)の内部温度:160〜150℃ ダイスを出た発泡層が設けられた発泡絶縁ケーブルは、
表面を固めるために、冷却エアーを吹きつけられ、その
後冷却水槽を通り巻き取られた。得られた絶縁ケーブル
の外径は22mmであった。得られた発泡層は、微細な
独立気泡を均一に有していた。得られた発泡層の発泡度
〔発泡層における空隙の体積占有率、即ち(発泡前の重
合体の密度−発泡後の重合体の密度)/発泡前の重合体
の密度×100(%)によって求める。密度はJIS
K 7112−1980に規定するA法(水中置換法)
によって測定〕、泡の平均径(任意に選んだ10個のセ
ルの最長径の平均)、耐座屈性(定在波の最大電圧/定
在波の最小電圧)、減衰量、VSWR特性を測定した。
耐座屈性は、得られた発泡絶縁ケーブル(外径:22m
m)をマンドリルに巻きつけ、初めて座屈が生じたとき
のマンドリルの径を示す。VSWR特性は、同軸ケーブ
ルに2000MHzの高周波を課電し、挿入損失法によ
り減衰量を求める。出発組成物の配合を表1に、得られ
た発泡絶縁ケーブルの物性を表2に示す。なお、表1
中、物理発泡剤、化学発泡剤および無機粒子の配合量は
有機高分子100重量部に対する重量部、物理発泡剤を
混合物として用いる場合の成分比は容量比、有機高分子
を混合物として用いる場合の成分比は重量比である。
【0020】実施例2 化学発泡剤としてADCAを有機高分子100重量部に
対して0.3重量部、および無機粒子としてSiO2
有機高分子100重量部に対して0.2重量部使用した
以外は実施例1と同様の手順で発泡絶縁ケーブルを得
た。得られた発泡層は、微細な独立気泡を均一に有して
いた。得られた絶縁ケーブルに関し、実施例1と同様の
物性を測定した。出発化合物の配合を表1に、得られた
発泡絶縁ケーブルの物性を表2に示す。
【0021】実施例3 物理発泡剤としてアルゴンと窒素の混合物(Ar:N2
=6:4、容量比)を使用した以外は実施例1と同様の
手順で発泡絶縁ケーブルを得た。得られた発泡層は、微
細な独立気泡を均一に有していた。得られた絶縁ケーブ
ルに関し、実施例1と同様の物性を測定した。出発化合
物の配合を表1に、得られた発泡絶縁ケーブルの物性を
表2に示す。
【0022】実施例4 物理発泡剤としてアルゴン、炭酸ガスおよび窒素の混合
物(Ar:CO2 :N 2 =5:3:2、容量比)を使用
した以外は実施例1と同様の手順で発泡絶縁ケーブルを
得た。得られた発泡層は、微細な独立気泡を均一に有し
ていた。得られた絶縁ケーブルに関し、実施例1と同様
の物性を測定した。出発化合物の配合を表1に、得られ
た発泡絶縁ケーブルの物性を表2に示す。
【0023】実施例5 無機粒子としてSiO2 に代えてBNを使用した以外は
実施例2と同様の手順で発泡絶縁ケーブルを得た。得ら
れた発泡層は、微細な独立気泡を均一に有していた。得
られた絶縁ケーブルに関し、実施例1と同様の物性を測
定した。出発化合物の配合を表1に、得られた発泡絶縁
ケーブルの物性を表2に示す。
【0024】実施例6 物理発泡剤としてヘリウムと炭酸ガスの混合物(He:
CO2 =6:4、容量比)を使用した以外は実施例1と
同様の手順で発泡絶縁ケーブルを得た。得られた発泡層
は、微細な独立気泡を均一に有していた。得られた絶縁
ケーブルに関し、実施例1と同様の物性を測定した。出
発化合物の配合を表1に、得られた発泡絶縁ケーブルの
物性を表2に示す。
【0025】実施例7 有機高分子として高密度ポリエチレンと低密度ポリエチ
レンの混合物(5:5、重量比)を使用した以外は実施
例1と同様の手順で発泡絶縁ケーブルを得た。得られた
発泡層は、微細な独立気泡を均一に有していた。得られ
た絶縁ケーブルに関し、実施例1と同様の物性を測定し
た。出発化合物の配合を表1に、得られた発泡絶縁ケー
ブルの物性を表2に示す。
【0026】実施例8 物理発泡剤としてアルゴンを使用した以外は実施例1と
同様の手順で発泡絶縁ケーブルを得た。得られた発泡層
は、微細な独立気泡を均一に有していた。得られた絶縁
ケーブルに関し、実施例1と同様の物性を測定した。出
発化合物の配合を表1に、得られた発泡絶縁ケーブルの
物性を表2に示す。
【0027】比較例1 ADCAを使用しなかった以外は実施例1と同様の手順
で発泡絶縁ケーブルを得た。得られた発泡層には連続気
泡が存在した。得られた絶縁ケーブルに関し、実施例1
と同様の物性を測定した。
【0028】参考例1 物理発泡剤としてフロン22をポリエチレン100重量
部に対して0.2重量部用いた以外は実施例1と同様の
手順で発泡絶縁ケーブルを得た。得られた発泡層には連
続気泡が存在した。得られた絶縁ケーブルに関し、実施
例1と同様の物性を測定した。出発化合物の配合を表1
に、得られた発泡絶縁ケーブルの物性を表2に示す。
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】
【発明の効果】以上述べたとおり、本発明の発泡体であ
る希ガス、あるいは希ガスと炭酸ガスおよび窒素の少な
くとも一種からなり希ガスの量が40容量%以上の物理
発泡剤を用いて発泡させた発泡体であって、該発泡体の
厚さが1mm以上であって、発泡体中に存在する泡の8
0%以上が平均泡径200〜500μmをもち、発泡度
が75〜85%であることを特徴とする発泡体は、高発
泡度を有すると同時に発泡体内の泡の径が微細で均一、
緻密な発泡構造をもつ発泡体である。従って、特に高度
の絶縁特性が要求され、またその布設時にかなりの過酷
な条件下におかれることのある発泡絶縁電線等の絶縁導
体の発泡層として適用した場合、座屈等が生じない好適
な絶縁導体となりえる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高井 拓真 兵庫県尼崎市東向島西之町8番地 三菱 電線工業株式会社内 (72)発明者 和田 睦 兵庫県尼崎市東向島西之町8番地 三菱 電線工業株式会社内 (72)発明者 菅 兼春 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電 線工業株式会社伊丹製作所内

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 希ガス、あるいは希ガスと炭酸ガスおよ
    び窒素の少なくとも一種からなり希ガスの量が40容量
    %以上の物理発泡剤、および化学発泡剤を用いて発泡さ
    せた発泡体であって、該発泡体の厚さが1mm以上であ
    って、発泡体中に存在する泡の80%以上が平均泡径2
    00〜500μmをもち、発泡度が75〜85%である
    ことを特徴とする発泡体。
  2. 【請求項2】 希ガスがアルゴンガスである請求項1記
    載の発泡体。
  3. 【請求項3】 化学発泡剤として、ADCAおよび/ま
    たはOBSHを用いて発泡させた請求項1あるいは2記
    載の発泡体。
  4. 【請求項4】 物理発泡剤の使用量が、発泡させるべき
    有機高分子100重量部に対して0.001〜10重量
    部使用して発泡させた請求項1、2あるいは3記載の発
    泡体。
  5. 【請求項5】 化学発泡剤の使用量が、発泡させるべき
    有機高分子100重量部に対して0.1〜10重量部使
    用して発泡させた請求項1、2、3あるいは4記載の発
    泡体。
  6. 【請求項6】 希ガス、あるいは希ガスと炭酸ガスおよ
    び窒素の少なくとも一種からなり希ガスの量が40容量
    %以上の物理発泡剤、および化学発泡剤を用いて発泡さ
    せ、厚さが1mm以上、発泡体中に存在する泡の80%
    以上の平均泡径が200〜500μmかつ発泡度が75
    〜85%である発泡体を得ることを特徴とする発泡体の
    製造法。
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