JP2737285B2 - 絶縁電線の製造方法及び製造装置 - Google Patents

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及び製
造装置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及び製造装置を提供せんとす
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、本発明は導体上に膨張性中空球を混合した
紫外線硬化型樹脂を塗布して塗布層を形成し、次いで該
塗布層を加熱し、続いて該導体上の塗布層が径方向に発
泡及び／又は膨張しつつある空間を含む箇所に設置した
成形装置により塗布層外径を制御しつつ紫外線を照射す
ることにより該紫外線硬化型樹脂を硬化させて絶縁被覆
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。

さらに本発明は、上記の絶縁電線をするための、石英
製サイジング治具と該石英製サイジング治具の外周に設
けた紫外線照射手段とからなり、導体上に形成した紫外
線硬化型樹脂組成物塗布層を成形と同時に硬化するよう
にしたことを特徴とする絶縁電線の製造装置を提供する
ものである。

また上記成形装置の内壁面に潤滑油を供給しつつ外径
制御することは、本発明の特に好ましい実施態様であ
る。

第３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紫外線硬化型樹脂を被
覆してなる絶縁層であって、中空球により形成された空
隙21は、本発明品では所謂ハニーカム構造のようになっ
て、最大の空隙率を実現している。

第３図のような本発明の絶縁電線の製造方法を第１図
に示す本発明の一具体例により説明すると、サプライ装
置３より繰り出された導体１は塗布装置４に入り、該塗
布装置４により導体１の外周に紫外線硬化型樹脂22に膨
張性中空球23を混合してなる被覆用樹脂組成物が塗布さ
れ塗布層24が形成される。該塗布層24と導体１からなる
塗布層月導体14は続いて（オンラインで）加熱装置５に
導入されて、ここで加熱されることにより、塗布層24中
に含有される膨張性中空球23が膨張することにより、塗
布層24の外径を増大する。この膨張しつつある状態で次
の成形及び硬化装置６に導入され、塗布層22の体積を増
大しながら一方で同時に成形及び硬化装置の成形装置部
分でその外径を制御されながら、同時に紫外線の照射を
受けて硬化し、被覆層を形成した絶縁電線15となり、巻
取り装置７で巻取られる。

樹脂塗布装置４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
が好ましく、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。

成形及びエネルギー線照射装置６としては、紫外線を
透過する材質からなるサイジング治具等の成形手段とそ
の外周部に水銀ランプ等の紫外線光源、集光反射板等の
照射手段を具備したものが好ましく、例えば石英ガラス
製の円筒状成形ダイスを紫外線照射装置の集光部近傍に
設置したもの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。

まず、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_０−ρ）／ρ_０×100（％） …（１） ここでρ_０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_１と、中空球内の気体の誘電率
ε_２、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_１を選択し、空
隙率は40％より大きくすることが必要である。本発明は
空隙をハニーカム構造に実現できる製法及び装置を開発
したもので、このようにハニーカム状の空隙とすること
により、空隙率を90％以上にすることができる。

次に本発明の方法により、200μｍ以下の薄膜の絶縁
層において、これまで達成し得なかった高空隙率を実現
し得た理由を、本発明の塗布、成形、及び硬化方法の具
体例である第２図を用いて更に詳細に説明する。

第２図において、8,9は塗布装置４を形成するダイス
とポイントのそれぞれ１部分である。５は加熱装置、６
は成形装置兼紫外線照射装置の一部である。塗布装置４
のダイス８、ポイント９を通して導体３上に塗布された
膨張性中空球23を混合した紫外線硬化型樹脂を主成分と
する樹脂組成物22からなる塗布層24は、５の加熱装置を
通過することで50〜200℃に加熱され、内部の膨張性中
空球23の膨張によりその外径を増大させながら、成形及
び紫外線照射装置６へ導かれる。石英製サイジング治具
である成形手段10によりその外径を限定されているた
め、気泡部（空隙部）21が最大の体積となるべく、いわ
ゆるハニーカム状の断面を有する発泡被覆層を形成し、
同時に紫外線〜赤外線ランプ11から照射される紫外線エ
ネルギーにより紫外線硬化型樹脂が反応硬化し、第１図
にその断面構造を示す発泡絶縁被覆層２を形成する。な
お、12は反射ミラー、13は紫外線〜赤外線を表す。

本発明にいう膨張性の中空球とは、その内部に低沸点
の液体例えばイソブタン，ペンタン，石油エーテル，ヘ
キサン，低沸点ハロゲン化炭化水素等、加熱分解等によ
り気体を発生する化学発泡剤又は空気，窒素，アルゴ
ン，イソブタン等の気体の少なくとも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，フッ
素樹脂等の熱可塑性樹脂からなり、50℃ないし200℃の
加熱により膨張するものをいう。

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１〜50μｍφ，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。

被覆用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、電子線硬化型樹脂等を主成分とする樹
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。

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、機能性を高める
ために有効である。

また、紫外線硬化型樹脂は硬化後に加熱により内包し
た中空球が膨張する際に発生する伸び歪に耐えるため、
30％以上好ましくは100％以上の伸び率を有することが
望ましい。

膨張性中空球と紫外線硬化型樹脂組成物を混合して得
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容量％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容量％以
下、の範囲内で目的の空隙率を得るように任意に設定す
ることができる。

また、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く、エネ
ルギー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1000〜10000cps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は500
μｍ以下、特には200μｍ以下の薄肉被覆が好ましい。

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。

〔実施例〕

実施例１ 粘度1000cpsのシリコーン樹脂からなる紫外線硬化型
樹脂（硬化後の誘電率2.9、破断伸び130％）に、イソブ
タン発泡剤を塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合
体の殻で包んだ加熱膨張性の、平均粒径10μｍ、殻厚１
〜２μｍの中空球〔エクスパンセルDU（商品名）、ケマ
・ノーベル社製〕を該紫外線硬化型樹脂に対し30容量％
添加分散し、粘度10000cpsの被覆用樹脂組成物を作製し
た。該被覆用樹脂組成物の電線への塗布およびサイジン
グさせながらの被覆硬化形成は、第１図及び第２図に示
したラインに従った。外径150μｍの銀メッッキ銅線の
外周に当該樹脂組成物を加圧式塗布ダイ４により35μｍ
の厚みに塗布して、次いで150℃の加熱炉５中に通し、
中空球を膨張活性化させた後、オンラインで紫外線−赤
外線光13がダイ内部の穴に照射可能な紫外線−赤外線ラ
ンプ11と一体化した純石英からなるサイジングダイ10に
通し、該サイジングダイ10中で中空球を更に加熱膨張さ
せ、かつ強制的に成形しながら同時に被覆を硬化させ、
第１図のような外径450μｍφ（被覆厚150μｍ）の本発
明の絶縁電線を得た。絶縁層の空隙のサイズは30〜40μ
ｍに達していた。

なお、本実施例に際し、サイジングダイ内の被覆導体
の通過を円滑にするため、サイジングダイ内壁面には連
続的にシリコーンオイルからなる潤滑油を、第２図のＡ
部から供給した。

以上により得られた当該絶縁電線の被覆の空隙率を密
度法により測定したところ95％、また誘電率は1.10であ
った。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は中空球を含有するエネ
ルギー線硬化型樹脂塗布層を導体表面に形成しておき、
加熱状態でサイジングしつつエネルギー線照射して硬化
させることにより、90％以上の極限に近いハニーカム構
造の高空隙被覆を表面平滑に作製できる。

また、エネルギー線硬化型樹脂は一般に硬化速度が速
いが、特に紫外線硬化型樹脂を用いると、硬化速度が速
いため、本発明は上記した被覆層形成を高速に、しかも
薄肉でも作製できる。

そして、本発明の絶縁電線の製造装置は上記の製造方
法を効率よく実現可能としたものである。

従って、本発明は、最も需要が急増している医療用極
細線、計測機、コンピュータ用途の高速伝送用細線の低
誘電率薄肉絶縁電線の分野で利用すると非常に大きな有
利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を説明する図、第２図は第
１図の部分拡大断面図であり、第３図は本発明に係る絶
縁電線の一例の断面図である。 図中１は導体、２は絶縁層、21は空隙、22は紫外線硬化
型樹脂組成物、23は中空球、24は塗布層、３はサプライ
装置、４は樹脂塗布装置、５は加熱装置、６は成形及び
紫外線装置、７は巻取装置、８はダイス、９はポイン
ト、10は石英製サイジング治具、11は紫外線〜赤外線ラ
ンプ、12は反射ミラー、13は紫外線〜赤外線、15は絶縁
電線を表す。 を表す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−242536（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−227933（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−60486（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−108286（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導体上に膨張性中空球を混合した紫外線硬
   化型樹脂組成物を塗布して塗布層を形成し、次いで該塗
   布層を加熱し、続いて該導体上の塗布層が径方向に発泡
   及び／又は膨張しつつある空間を含む箇所に設置した成
   形装置により塗布層外径を制御しつつ紫外線を照射する
   ことにより該紫外線硬化型樹脂を硬化させて絶縁被覆層
   を形成することを特徴とする絶縁電線の製造方法。
2. 【請求項２】上記成形装置の内壁面に潤滑油を供給しつ
   つ外径制御することを特徴とする請求項（１）に記載の
   絶縁電線の製造方法。
3. 【請求項３】石英製サイジング治具と該石英製治具の外
   周に設けた紫外線照射手段からなり、導体上に形成した
   紫外線硬化型樹脂組成物塗布層を成形と同時に硬化する
   ようにしたことを特徴とする絶縁電線の製造装置。