JP2651006B2 - 絶縁電線の製造方法 - Google Patents

絶縁電線の製造方法

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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3,953,566号明細書或いは同
第4,187,390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、薄膜の絶縁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。また、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3,953,566,同4,187,390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、用い得る中空球が限定さ
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以下の薄肉被覆も実現
できる絶縁電線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
全く新規な方法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発泡絶縁層を形成する
絶縁電線の製造方法において、膨張性中空球を混合した
紫外線硬化型樹脂組成物を導体外周上に被覆し、かつ該
樹脂組成物を加熱することにより高空隙率樹脂被覆層を
形成することを特徴とする絶縁電線の製造方法であり、
薄膜被覆であっても低静電容量であり、しかも被覆層が
平滑で高速製造可能という非常に優れた絶縁電線を提供
するものである。
本発明の発泡絶縁層を形成するための原料とする被覆
用樹脂組成物とは、紫外線硬化型樹脂又は紫外線硬化型
樹脂組成物に膨張性中空球を混合したものである。
本発明に係る膨張性中空球とは、内部に低沸点の液
体、加熱分解等により気体を発泡する化学発泡剤あるい
は空気又は他の気体例えば窒素,アルゴン,イソブタン
等の少なくとも1つを内包する球体で、外殻部分が塩化
ビニリデン,ポリエチレン又はフッ素樹脂等の熱可塑性
樹脂からなり、50℃〜200℃の加熱により膨張するもの
から選ばれる。材質自体の誘電率の低さからは、ポリエ
チレン又はフッ素樹脂が好ましい。この中空球は500μ
m以下の薄肉で低静電容量の被覆層を実現するために、
加熱前の球径1〜100μmφ,殻厚0.5μm以下のもの混
合使用することが好ましく、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。
被覆用樹脂又は樹脂組成物としては、例えば熱硬化型
樹脂、紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂又はこれら
の樹脂組成物が挙げられるが、本発明においては、高速
で被覆を形成せしめるという点で、硬化速度の速い紫外
線硬化型樹脂又は樹脂組成物を用いる。このような紫外
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、被覆の静電容量を下げる
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制限なく選ぶことができ
る。紫外線硬化型樹脂は30%以上、さらに好ましくは10
0%以上の伸び率を有することが望ましい。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。
膨張性中空球と紫外線硬化型樹脂を混合して得られる
被覆用樹脂組成物において、膨張性中空球の紫外線硬化
型樹脂に対する混合割合は、中空球の膨張と紫外線硬化
型樹脂の硬化によって形成される被覆の空隙率を40%以
上にするために5体積%以上、被覆用樹脂組成物を連続
して塗布可能なものとするため、すなわち連続塗布可能
な粘性流動体として使用するために50体積%以下、の範
囲で目的の空隙率を得るために任意に設定することがで
きる。
また、膨張性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100〜100,000cps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、1,000〜10,000cpsの粘度範囲にあることが望ま
しく、紫外線硬化型樹脂の中でも粘度を自由に選択でき
る紫外線硬化型樹脂が1,000〜10,000cpsの被覆用樹脂組
成物を得るのに適している。
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3図は、本発明の絶縁電線の一例の断面図であり、
1は導体、2は膨張性中空球を混合した紫外線硬化型樹
脂を被覆、加熱してなる絶縁層である。さらに本発明は
第3図の絶縁層2の上に機械強度の改善の目的で紫外線
硬化型樹脂によるソリッド層を設けること或いは絶縁層
2の上に銅,アルミ等の電気導体の編組,パイプ等によ
る外部導体及び外部絶縁層を設け、同軸ケーブルとする
こともできる。
次に本発明の絶縁電線の製造方法を図面を参照して説
明するが、本発明において発泡絶縁層を形成する技術そ
のものは、この種の分野の通常の技術でよく、被覆用樹
脂中に膨張性中空球を混入しておき、該樹脂組成物を導
体上に塗布し、発泡・硬化の前後に中空球を膨張させ
る。
第1図は本発明の一具体例の説明図であり、同図中3
のサプライ装置より繰り出された導体1は、4の樹脂塗
布装置により、その外周に、紫外線或いは電子線硬化型
樹脂に膨張性中空球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加熱装置7
で加熱され、混合された膨張性中空球が膨張し、更にそ
の後樹脂硬化装置5において、紫外線或いは電子線等の
エネルギー線の照射を受けて硬化し、導体1上に被覆2
を形成する。樹脂塗布装置4としては、内部に膨張性中
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。また、第2図は本発明の別の具体
例の説明図であり、同図中第1図と共通符号の部分は第
1図と同じを意味する。この例では被覆用樹脂組成物を
塗布した後に先ず樹脂硬化装置5で硬化し、次に加熱装
置7で加熱して膨張性中空球を膨張させることにより、
被覆を形成する。中空球の膨張時に生じる伸び歪に十分
耐えるベース樹脂を選択すれば硬化の後に中空球を膨張
させても何ら問題はない。
このように、本発明では塗布した樹脂組成物の硬化と
加熱はどちらが先であってもよい。加熱温度は100〜200
℃である。
〔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
電容量絶縁電線を得られる理由は、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は空隙を有する樹脂の密度である。
空隙を有する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、空隙内の気体の誘電率ε
、及び空隙を有する樹脂の空隙率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。
本発明の場合、空隙を形成せしめる材質とその空隙
率、該樹脂組成物中の膨張性中空球含有率、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。
本発明では膨張性中空球を混合することにより既に一
定以上の空隙率を有する樹脂組成物の被覆層を加熱する
ことにより、該被覆中の膨張性中空球が膨張し、通常の
中空球を単に混合するだけでは達成し得ない90%以上と
いう高い空隙率を実現することができる。
また、紫外線硬化型樹脂を用いるが、紫外線硬化炉の
設計により該紫外線硬化炉中の導体通過部分を本発明の
目的である膨張性中空球を加熱するに足る温度に保つ等
の手段により、実質的に該紫外線硬化炉中において紫外
線の照射による硬化と同時に該被覆用樹脂組成物を加熱
することも可能である。
〔実施例〕 実施例1 第1図の構成により本発明の絶縁電線を製造した。粘
度700cpsのシリコーンアクリートを主成分とする紫外線
硬化型樹脂(誘電率3.10)に、イソブタンガスを内包し
た平均粒径10μmφ(殻厚0.05μm)と平均粒径8μm
φのポリ塩化ビニリデン系樹脂からなる中空球体を15体
積%ずつ混入し、撹拌して分散させ、粘度5,000cps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
200μmの銀メッキ銅線の外周に圧力ダイス塗布装置に
より50μmの厚さに塗布し、次に赤外線ランプからなる
加熱装置で約150℃に加熱し、続いて水銀ランプからな
る赤外線−紫外線照射装置で該被覆用樹脂組成物を硬化
させて、被覆肉厚150μm、外径500μmの本発明の被覆
絶縁電線を得た。該被覆絶縁電線の被覆層の空隙率を密
度法により測定したところ90%、また誘電率を周波数1M
Hzで測定したところ1.20であった。
実施例2 第2図の構成により本発明の絶縁電線を製造した。粘
度700cpsのシリコーンアクリートを主成分とする紫外線
硬化型樹脂(誘電率3.10)に、イソブタンガスを内包し
た平均粒径10μm、殻厚0.05μmのポリ塩化ビニリデン
系樹脂からなる中空球を30体積%の割合で混入し、撹拌
して分散させて、粘度5,000cpsの被覆用樹脂組成物を作
製した。該被覆用樹脂組成物を実施例1と同様、外径20
0μmφのの銀メッキ銅線の外周に圧力ダイス塗布装置
により50μmの厚さに塗布し、先ず輻射熱遮断式水銀ラ
ンプからなる紫外線照射装置で紫外線を照射して硬化さ
せて被覆を形成した後、赤外線ランプからなる加熱装置
で約150℃に加熱して、被覆肉厚150μm、外径500μm
の本発明の絶縁電線を得た。該絶縁電線の絶縁層の空隙
率を密度法で測定したところ90%、また誘電率を周波数
1MHzで測定したところ1.24であった。
比較例1 実施例2において、赤外線ランプからなる加熱装置を
用いずに絶縁電線を製造したところ、得られた絶縁電線
の被覆肉厚は80μm、外径360μmであった。該絶縁電
線の絶縁層の空隙率を密度法にて測定したところ35%、
また誘電率を周波数1MHzで測定したところ2.20であり、
高誘電率の絶縁被覆であった。
〔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、本発明による絶縁電線は上記のように従来
技術では達し得なかった200μm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、コンピューター計測機な
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図及び第2図は本発明の絶縁電線の製造方法の具体
例を各々示す説明図であり、第3図は本発明による絶縁
電線の一例の断面図である。 図中、1は導体、2は膨張性中空球を含む紫外線硬化型
樹脂組成物からなる被覆層、3は導体のサプライ装置、
4は樹脂塗布装置、5は硬化装置、7は加熱装置、6は
巻取り装置を表す。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−211515(JP,A) 特開 昭59−227933(JP,A) 特開 昭57−13610(JP,A) 特開 昭63−181208(JP,A) 特開 平2−113984(JP,A) 特開 平2−226616(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導体外周に発泡絶縁層を形成する絶縁電線
    の製造方法において、膨張性中空球を混合した紫外線硬
    化型樹脂組成物を導体外周上に被覆し、かつ該樹脂組成
    物を加熱することにより高空隙率樹脂被覆層を形成する
    ことを特徴とする絶縁電線の製造方法。
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