JP2861283B2 - 発泡プラスチック絶縁電線 - Google Patents

発泡プラスチック絶縁電線

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、発泡プラスチック絶縁電線、特に高速の信
号伝送に適する発泡弗素樹脂絶縁電線に関する。
〔従来の技術〕
コンピュータ等の電子機器に用いられる信号伝送用電
線・ケーブルは、絶縁被覆が薄くしかも高速で信号伝送
できることが要求される。この要求に応ずるものとし
て、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、弗
素樹脂等の低誘電率プラスチックを、70%を超える発泡
度で発泡させた高発泡絶縁体で導体外周を被覆した絶縁
電線が知られている。この高発泡絶縁電線によると、絶
縁体の誘電率を空気のそれに近似させることができるの
で、高速の信号伝送が期待できるばかりでなく、信号の
伝送損失をも低くすることができる。
このような高発泡プラスチック絶縁電線では、特に外
径1mm以下の極細線の場合、後述のように導体芯線と絶
縁層の間に空隙が生じる現象がある。これを防ぐため、
導体芯線の表面を発泡絶縁体の融点以下の融点をもつプ
ラスチック層で被覆し、さらにその外面を発泡絶縁層で
被覆する方法が、特公昭55−6969号に提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし上記の発泡度70%を超える低誘電率プラスチッ
ク発泡絶縁体被覆を有する電線では、信号の高速伝送は
可能となるが、外径が小さい場合、特に外径1.0mm以下
の極細径電線の場合、被覆した発泡絶縁層の内径が導体
の外径より大きくなり、それらの間に空隙が生ずる現象
が見られる。この現象は絶縁層の発泡度を高くするほど
著しくなる。導体芯線と絶縁層の間に空隙が生ずると、
電線の機械的特性が悪くなるだけでなく、静電容量の変
化を招くので、伝播遅延時間やインピーダンス等の電気
的特性にも悪影響を及ぼす。
また、上記特公昭55−6969号に記載された、導体芯線
の表面を発泡絶縁層の融点以下の融点を持つプラスチッ
ク層(以下、内層と言う)で被覆しさらに発泡絶縁層で
被覆する方法では、外径1mm以下の極細径電線の場合内
層をかなり薄く、すなわち通常60μm以下の厚さとする
ことが要求されるが、このような薄い内層を導体外周に
均一に形成することは実用的に困難である。特に、融点
の高い弗素樹脂を用いる場合には、均一な層の形成が極
めて困難である。このような内層の厚さの不均一は、発
泡絶縁層と内層または導体との間の局部的な剥離による
空隙を生じ、絶縁電線の機械的および電気的特性が長さ
方向で不均一となる。また、導体芯線の表面に内層を設
けた場合、他の導体に接続するため絶縁電線の端末の絶
縁層を除去する際、絶縁層から引き抜いた導体の表面
に、部分的に内層が付着したまま残ることがある。
従って、本発明の目的は、外径が極めて細く、発泡プ
ラスチック絶縁層の発泡度が高い場合でも、長さ方向で
均一な機械的及び電気的特性を有する発泡プラスチック
絶縁電線を実現することである。
本発明の他の目的は、発泡プラスチック絶縁層で外側
を被覆される導体芯線が、その表面に接するプラスチッ
ク等の内層を有していても、絶縁電線の端末の絶縁層を
除去する際、絶縁層から引き抜いた導体の表面に部分的
に内層が付着したまま残ることがない、発泡プラスチッ
ク絶縁電線を実現することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明では、外径が極めて細く、発泡プラスチック絶
縁層の発泡度が高い場合でも、長さ方向で均一な機械的
及び電気的特性を有し、また導体芯線の表面に接して設
けた内層が、絶縁層から引き抜かれた導体の表面に部分
的に付着したまま残ることがない、発泡プラスチック絶
縁電線を実現するため、導体芯線と、その表面を被覆す
る絶縁体内層と、さらにその外側を被覆する、気泡を含
むプラスチック絶縁体外層から成る絶縁電線において、
一般式、 で表わされ、80℃ないし300℃のガラス転位点を有する
アモルファス弗素樹脂に、アモルファス弗素樹脂より融
点の高い弗素樹脂粉末を0.2重量%以上加えて成る層と
した。
上記アモルファス弗素樹脂において、m/nが80/20から
10/90の範囲にあるとき、ガラス転位点は80℃ないし300
℃の範囲で変化する。ガラス転移点が150ないし250℃の
範囲にあるものが、耐熱性および導体との密着性の点で
好ましい。アモルファス弗素樹脂は1種類でなく、ガラ
ス転位点が異なる2種類以上の樹脂を用いてもよい。
導体芯線の表面を被覆する絶縁体内層は、上記のアモ
ルファス弗素樹脂に、アモルファス弗素樹脂のガラス転
移温度より50℃以上融点の高い弗素樹脂粉末、例えばポ
リテトラフルオロエチレン粉末を、0.2重量%以上加え
て、構成される。絶縁層から引き抜いた導体芯線(以
下、単に導体と言う)の表面に絶縁体内層が部分的に付
着するのを防止するために加える弗素樹脂粉末の量は0.
2重量%以上とするが、10重量%以下が適当であり、0.5
ないし2重量%が好ましい。弗素樹脂粉末の粒子径は、
約0.1μmから約5μmの範囲が適当である。
絶縁体外層を構成するプラスチックとしては、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等を用いてもよ
いが、弗素樹脂が好ましい。具体例を挙げれば、テトラ
フルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテ
ル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサ
フルオロプロピレン共重合体(FEP)、エチレン−テト
ラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、エチレン−クロ
ロテトラフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、弗化ビ
ニリデン(PVdF)等である。特にテトラフルオロエチレ
ン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PF
A)およびテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプ
ロピレン共重合体(FEP)は、誘電率が小さく、電気的
特性に優れているので、好ましい。テトラフルオロエチ
レンに対するパーフルオロアルキルビニルエーテルまた
はヘキサフルオロプロピレンの共重合比は、モル比で9
0:10から95:5の範囲が好ましい。
絶縁体外層を構成するプラスチックには、導体に被覆
する前に発泡剤を加える。発泡剤は、窒素、ヘリウム、
ネオン、アルゴン、二酸化炭素のような不活性気体、メ
タン、プロパン、ブタン、ペンタン等の炭化水素、フル
オロトリクロロメタン、ジフルオロジクロロメタン、ト
リフルオロクロロメタン、テトラフルオロメタン、ジフ
ルオロクロロメタン、トリフルオロメタン、トリフルオ
ロトリクロロエタン、テトラフルオロジクロロエタン等
の低分子フルオロカーボン類から選ばれる。二種以上の
発泡剤を用いてもよい。弗素樹脂に発泡剤を均一に混練
するか、気体状の発泡剤の場合はパイプ等を用いて樹脂
中に吹き込む。必要に応じ、気泡径の調整、均一化のた
め、発泡核剤として窒化硼素、二酸化珪素、二酸化チタ
ン、アルミナ、酸化ジルコニウム等のような無機物微粉
末を加える。
絶縁体外層のさらに外側に、弗素樹脂、塩化ビニル樹
脂等の非発泡補強層を設けてもよい。
本発明の発泡プラスチック絶縁電線を製造するには、
電線の多重被覆のために通常行われる方法を用いて、導
体の外周をアモルファス弗素樹脂で被覆して絶縁体内層
(以下、単に内層と言う)を構成し、その外側を発泡剤
を含む弗素樹脂等で被覆して、絶縁体外層(以下、単に
外層と言う)を構成する。内層の外周を発泡プラスチッ
クから成る外層で被覆する際、内層が損傷を受けて剥離
することを防ぐためには、アモルファス弗素樹脂と発泡
プラスチックを、それぞれ一つのクロスヘッドの二重に
設けたニップルの間およびニップルとダイスの間から押
し出して、ニップルおびダイスの中心孔を通る導体にこ
れらを同時に被覆することが好ましい。
外層は気泡を含む弗素樹脂等のプラスチックで構成さ
れるが、例えば、弗素樹脂中での発泡は主に、発泡剤を
含む弗素樹脂層を外層として押し出し被覆する際、押し
出し機からクロスヘッドに圧入された樹脂がクロスヘッ
ドのダイスから外部に押し出される際の圧力変化により
行われる。押し出された溶融樹脂が冷却され、固化する
と、発泡弗素樹脂の外層が形成される。弗素樹脂以外の
場合でも同様である。
内層は発泡させることを要しないが、内層と外層を同
時に押し出し被覆すると、外層から内層へ発泡剤等が拡
散するため、特に発泡剤を加えてなくても若干発泡す
る。本発明の効果を損なわない範囲で、内層のアモルフ
ァス弗素樹脂に発泡剤や発泡核剤を加えてもよい。
本発明は、種々の導体に対し適用できる。すなわち、
銅、アルミニウム、それらの合金等、通常用いられるど
の金属導体にも適用できる。導体は、外周に異なる材料
のめっき層等の導体被覆層を有してもよい(例えば、銀
めっき銅線)。
〔作用〕
本発明において、導体と発泡プラスチックから成る外
層との間に設けた内層は、80℃ないし300℃のガラス転
移点を有するアモルファス弗素樹脂に、アモルファス弗
素樹脂より融点の高い弗素樹脂粉末を加えたもので、こ
のような内層は厚さを極めて薄く、例えば60μm以下に
しても、均一に形成され、そして導体とも、外層の発泡
プラスチックとも、良く密着するため、長さ方向で均一
なかつ強い密着が得られ、これにより長さ方向で均一な
機械的および電気的特性が得られる。
また上記のアモルファス弗素樹脂に弗素樹脂粉末を加
えた内層は、金属よりも発泡プラスチックと良く密着す
るので、端末付近の絶縁層を除去するために絶縁層から
導体を引き抜く際、導体の表面に内層が部分的に付着し
たまま残ることがない。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
〔実施例1〕 本発明による発泡プラスチック絶縁電線の一例を第1
図に示す。絶縁電線は、導体1、絶縁体内層2、絶縁体
外層3で構成されている。導体1は外径0.254mmの銀め
っき銅線、絶縁体内層2は前記一般式〔1〕でmが35、
nが65である、ガラス転移点が160℃のアモルファス弗
素樹脂(Du Pont社製TEFLON AF−1600)に、1重量%の
ポリテトラフルオロエチレン粉末(粒径約1μm)を加
えた、厚さ30μmの層、絶縁体外層3はテトラフルオロ
エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合
体(共重合比95:5)をフロン114(テトラフルオロジク
ロロエタン)で発泡させた、発泡度85.5%、厚さ約0.22
mmの発泡弗素樹脂層である。絶縁電線の外径は0.75mmで
ある。
この絶縁電線は、第2図に示す被覆装置を用い、以下
のようにして製造される。第2図の被覆装置は、クロス
ヘッド21、その下方に配された押し出し機22、上方に配
された押し出し機23を備え、クロスヘッド21は内側ニッ
プル24、外側ニップル25、ダイス26から成る。押し出し
機23のシリンダーの中央部にはガス注入口27を設けてあ
る。下方の押し出し機22に図示しないホッパーからポリ
テトラフルオロエチレン粉末を加えたアモルファス弗素
樹脂を供給し、300℃で溶融して、クロスヘッド21に導
く。テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビ
ニルエーテル共重合体に核剤として窒化硼素を0.5%添
加し、上方の押し出し機23に投入して400℃で溶融し、
一方、図示しないプランジャポンプを用いて、ガス注入
口27からフロン114を連続的に注入し、400℃で均一に溶
融混練しながらクロスヘッドへ送る。導体1として外径
0.254mmの銀めっき銅線を図の左方から内側ニップル24
の中心の孔を通して、ダイス26の中心孔に通し、右方へ
移動させる。導体1は右方へ移動しながら、内側ニップ
ル24と外側ニップル25の間から押し出されるアモルファ
ス弗素樹脂2aおよび外側ニップル25の外面とダイス26の
間から押し出される発泡弗素樹脂3aで被覆される。発泡
剤を含む発泡弗素樹脂3aは押し出し直後に発泡して、気
泡を含む絶縁体外層3(第1図)を形成する。
電線の引抜試験により、導体と絶縁層との密着を評価
したところ、400g重/170mmから800g重/170mmまでの良好
な結果を示した。また、絶縁体外層3の外側に電極を取
りつけて、TD法で伝播遅延時間を測定した結果は Td=
3.6ns/mであった。
さらに別の押し出し機(図示せず)を用いて、絶縁体
外層3の外周に塩化ビニル樹脂ジャケットを押し出し被
覆してから、伝播遅延時間の長さ方向でのバラツキを調
べた。その結果サンプル数200につき95%が±25ps/mの
範囲に入っていた。これは、発泡度および導体と絶縁層
との密着性が長さ方向で均一であることを示す。導体を
絶縁層(外層と内層)から引き抜いたとき、導体への内
層の部分的付着は見られなかった。
〔実施例2〕 本例の発泡弗素樹脂絶縁電線は、実施例1におけるガ
ラス転移点が160℃のアモルファス弗素樹脂の代わり
に、一般式〔1〕でmが15、nが85である、ガラス転移
点が240℃のアモルファス弗素樹脂(Du Pont社製TEFLON
AF−2400)を用い、またテトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体の代わりに
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共
重合体を用いたものである。
この発泡弗素樹脂絶縁電線を製造するには、アモルフ
ァス弗素樹脂にポリテトラフルオロエチレン粉末を1重
量%加えて350℃で溶融し、それ以外は実施例1と同様
にした。
引抜試験および伝播遅延時間測定の結果は、実施例1
と同じであった。導体を絶縁層(外層と内層)から引き
抜いたとき、導体への内層の部分的付着も見られなかっ
た。
〔比較例1〕 実施例1においてポリテトラフルオロエチレン粉末の
添加を省略し、ガラス転移点が160℃のアモルファス弗
素樹脂のみで内層を構成した以外は、実施例1と同様に
して発泡弗素樹脂絶縁電線を得た。
引抜試験および伝播遅延時間測定の結果は実施例1と
同じであった。しかし、導体を絶縁層から引き抜いたと
き、導体には部分的に内層が付着していた。
〔比較例2〕 実施例1において、押し出し機22およびそのクロスヘ
ッド21への導入口を閉鎖して、ガラス転移点が160℃の
アモルファス弗素樹脂の導入を省略し、押し出し機23か
ら、核剤を添加しフロン114を吹き込んだテトラフルオ
ロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重
合体の押し出し被覆のみ行い、発泡度80%の発泡弗素樹
脂絶縁層を有する、外径0.74mmの発泡プラスチック絶縁
電線を得た。発泡絶縁層の内径は約0.32mmとなり、外径
0.254mmの導体との間に約33μmの空隙を生じた。
TD法で伝播遅延時間を測定した結果は Td=3.77ns/m
であった。
〔発明の効果〕
本発明によると、発泡プラスチック絶縁電線の外径が
極めて細く、また発泡絶縁層の発泡度が高い場合でも、
導体芯線と発泡絶縁層とが絶縁体内層を介して長さ方向
で均一に密着し、それらの間に空隙が局部的に生ずるこ
とがないため、長さ方向で機械的特性が均一であるばか
りでなく、信号伝播速度等の電気的特性も均一な発泡プ
ラスチック絶縁電線が提供される。長さ方向で均一な機
械的強度を有することは、機械的強度の小さい部分がな
いということを意味し、全体としての引張り強度等が大
きい。
本発明の発泡プラスチック絶縁電線は、他の導体に接
続するため端末の絶縁層を除去する際、絶縁層から引き
抜いた導体の表面に部分的に被覆物すなわち絶縁体が付
着することがないから、そのために導体の電気的接続が
妨げられることがない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による発泡プラスチック絶縁電線の一実
施例の断面図、第2図は本発明による発泡プラスチック
絶縁電線の製造方法の一実施例において用いた装置の説
明図である。 符号の説明 1……導体 2……絶縁体内層 2a……アモルファス弗素樹脂 3……絶縁体外層 3a……発泡弗素樹脂 21……クロスヘッド 22……押し出し機 23……押し出し機 24……内側ニップル 25……外側ニップル 26……ダイス 27……ガス注入口
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01B 7/00,11/00,3/44

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導体芯線と、前記導体芯線を被覆する第一
    の絶縁層と、前記第一の絶縁層を被覆する第二の絶縁層
    から成り、前記第二の絶縁層が発泡プラスチックから成
    る発泡プラスチック絶縁電線において、 前記第一の絶縁層が、一般式 で表わされ、80℃ないし300℃のガラス転位点を有する
    アモルファス弗素樹脂と、0.2重量%以上の、前記アモ
    ルファス弗素樹脂より融点の高い弗素樹脂粉末とから成
    ることを特徴とする、発泡プラスチック絶縁電線。
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