JP2789645B2 - 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
ルン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、細径の導体に導い被覆を施し、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、被覆厚いはせいぜい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ンレン,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中空球を混合したエネ
ルギー線硬化型樹脂組成物からなる絶縁層を被覆してな
る絶縁電線において、該絶縁層が平均球径の異なる2種
以上の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなる中空球を
混合したエネルギー線硬化型樹脂組成物からなり、且つ
前記2種以上の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなる
中空球は、該中空球がn種のときi番目の中空球と(i
+1)番目の中空球の平均球径をそれぞれr(i),r
(i+1)とすると、 r(i+1)/r(i)≦0.224 〔ここでi=1,2,3…nかつr(i+1)≦r(i)〕 を満足するものであることを特徴とする絶縁電線であ
り、薄肉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平均
球径の異なる2種以上の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂
からなる中空球をエネルギー線硬化型樹脂組成物中に混
合して被覆用樹脂組成物とし、これを導体外周に塗布
後、当該エネルギー線を照射することにより硬化せしめ
て被覆層を形成する絶縁電線の製造方法であって、 前記2種以上の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなる
中空球は、該中空球がn種のときi番目の中空球と(i
+1)番目の中空球の平均球径をそれぞれr(i),r
(i+1)とすると、 r(i+1)/r(i)≦0.224 〔ここでi=1,2,3…nかつr(i+1)≦r(i)〕 を満足するものであ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。
本発明の上記樹脂組成物としてはエネルギー線硬化型
樹脂組成物が特に好ましい。
まず本発明の被覆用樹脂組成物とはエネルギー線硬化
型樹脂組成物又はエネルギー線硬化型樹脂に熱可塑性樹
脂又は熱硬化性樹脂からなる中空球(以下、単に「中空
球」と略記する)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、
外絡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,エポキシ樹脂,フェノール樹脂,尿
素樹脂等の熱硬化性樹脂からなるもののいずれでもよ
い。材質自体の誘電率の低さからは、シリカよりも塩化
ビニリデン等が好ましい。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、平均球球
径1〜100μmφ,殻厚0.5μm以下のものから、平均球
径の異なる2種以上を選び、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。平均球径の
異なる中空球の材質は同じものでも、異なるものでもよ
い。但し、空隙率を高めるために入れる小さい平均球径
の中空球の材料の誘電率が、大きい平均球径の中空球の
材料の誘電率以下であることが好ましい。
本発明に係わるエネルギー線硬化型樹脂組成物として
は、例えば熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、電子線硬
化型樹脂等が挙げられるが、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が好まし
い。このようなエネルギー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、エネルギー線硬化型樹
脂組成物自体の誘電率は低いほうがよく、エネルギー線
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。更にエネルギー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
低樹脂の安定性,機械的特性,機能性等を高めるために
有効である。
中空球のエネルギー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/エネルギー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。
平均球径の異なる中空球を混合した樹脂組成物で形成
される被覆層の空隙率を高めるために、本発明に用いる
中空球の径の好ましい範囲は、例えば2種の平均球径の
異なる中空球の場合、中空球1の平均球径をr1,中空球
2の平均球径をr2としたとき、r2/r1≦0.224の関係にあ
るものを用いる。また、n種以上の中空球を用いる場合
は、同様に、 r(i+1)/r(i)≦0.224 ここでi=1,2,3…n r(i+1)≦r(i) なる関係を満たすようにn種の中空球を選ぶ。
また、中空球とエネルギー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、エネルギー線硬化型樹脂を十分に硬化させるため
に、500μm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は平均球径の異なる2種以上の中空球2a及
び2b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、エネルギー線硬化型樹脂に径の異なる
2種以上の中空球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、熱,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4上に被覆を形成して本発明
の絶縁電線7となる。8は巻取装置である。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、本発明では平均球径が異なる2
種以上の中空球を混合使用することで、同じ平均球径の
ものを用いる場合よりも、空隙率を高くでき、誘電率を
低下させることができる。
〔実施例〕
実施例1 粘度500cpsのシリコ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、イソブタンガスを内包
した平均粒径40μmφ(殻厚0.05μm)と平均粒径8μ
mφ(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2種40μmφの中空球:8μmφの中空球:
紫外線硬化型樹脂=2.2:0.8:1の体積比で混入させ撹拌
分散させて、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200μm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該被覆用樹脂組成物を硬化さ
せて、被覆肉厚100μm、外径400μm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74%、また誘電率を周波数1MHz
で測定したところ1.55と非常に低誘電率であった。
比較例 粘度500cpsのシリコ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、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単一中空球のみを紫外線硬化型樹脂
に対し、3:1の体積比で混入して撹拌分散させて、粘度9
500cpsの被覆用樹脂組成物を作製した。この単一の平均
球径の中空球を分散させて得られた被覆用樹脂組成物を
実施例1と同様、外径200μmφの銀メッキ銅線に塗布
し、紫外線硬化装置で硬化させて、被覆肉厚100μm、
外径400μmの被覆絶縁電線(比較品)を得た。該絶縁
電線の被覆層の空隙率は65%、誘電率は1.80であり、実
施例1のものに比べ空隙率は低く、また誘電率は高い絶
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、被覆層表面が平滑に、かつ製造行程に由来する静電
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、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。 図中、1は導体、2は中空球を混合したエネルギー線硬
化型樹脂の絶縁層、2a及び2bは各々平均球径の異なる中
空球、3はサプライ装置、4は導体、5は樹脂塗布装
置、6は樹脂硬化装置、7は本発明の絶縁電線、8は巻
取装置を表す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−13610(JP,A) 特開 昭63−211515(JP,A) 特開 昭54−41484(JP,A) 実開 昭59−148004(JP,U) 特公 昭56−49402(JP,B2) 特公 昭57−39006(JP,B2)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導体外周に中空球を混合したエネルギー線
    硬化型樹脂組成物からなる絶縁層を被覆してなる絶縁電
    線において、該絶縁層が平均球径の異なる2種以上の熱
    可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなる中空球を混合した
    エネルギー線硬化型樹脂組成物からなり、且つ前記2種
    以上の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなる中空球
    は、該中空球がn種のときi番目の中空球と(i+1)
    番目の中空球の平均球径をそれぞれr(i),r(i+
    1)とすると、 r(i+1)/r(i)≦0.224 〔ここでi=1,2,3…nかつr(i+1)≦r(i)〕 を満足するものであることを特徴とする絶縁電線。
  2. 【請求項2】上記エネルギー線硬化型樹脂組成物が紫外
    線硬化型樹脂組成物であることを特徴とする請求項
    (1)に記載の絶縁電線。
  3. 【請求項3】平均球径の異なる2種以上の熱可塑性樹脂
    又は熱硬化性樹脂からなる中空球をエネルギー線硬化型
    樹脂組成物中に混合して被覆用樹脂組成物とし、これを
    導体外周に塗布後、当該エネルギー線を照射することに
    より硬化せしめて被覆層を形成する絶縁電線の製造方法
    であって、 前記2種以上の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなる
    中空球は、該中空球がn種のときi番目の中空球と(i
    +1)番目の中空球の平均球径をそれぞれr(i),r
    (i+1)とすると、 r(i+1)/r(i)≦0.224 〔ここでi=1,2,3…nかつr(i+1)≦r(i)〕 を満足するものであることを特徴とする絶縁電線の製造
    方法。
  4. 【請求項4】上記エネルギー線硬化型樹脂組成物が紫外
    線硬化型樹脂組成物であることを特徴とする請求項
    (3)に記載の絶縁電線の製造方法。
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