JP3203960B2 - 発泡絶縁電線及びその製造方法 - Google Patents

発泡絶縁電線及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気信号の伝送特性に優
れた低誘電率の発泡絶縁電線及びその製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】コンピュータや通信機器に用いる電線に
は高速高密度伝送の要求と低価格化の要求が高まってい
る。高速高密度伝送の要求に対しては絶縁体の誘電率を
できるだけ小さくする技術が求められる。具体的には絶
縁体の多孔質化、発泡化技術が挙げられる。良く知られ
た発泡技術で広く利用されているのは、ポリオレフィン
系樹脂にアゾジカルボンアミドやベンゼンスルホニルヒ
ドラジドなどの化学発泡剤を混和した材料を押出機によ
り溶融と同時に化学発泡剤を分解発泡させながら導体上
に被覆する方法である。この技術はしかし、電線が細径
化した場合十分に高い発泡度を得にくい問題がある。一
方、電線分野とは別に断熱材、塗料の軽量フィラなどに
使われている熱膨張性中空粒子は加熱により体積が50〜
100 倍も膨張する(例えば高分子36巻,9月号,P669,1987
年)。この熱膨張性中空粒子はエチレン酢酸ビニルコポ
リマに分散させてそのエマルジョンを基材に塗布して発
泡させる方法や、液状のポリエステル樹脂,エポキシ樹
脂に直接分散し、発泡させる方法などにより壁材や断熱
材、軽量化材料に広く利用されている。
【0003】この熱膨張性中空粒子を上記化学発泡剤の
かわりに用いることができれば細径化電線における高発
泡化が可能になる。事実、ポリエチレン樹脂と熱膨張性
中空粒子を混合しながら発泡させて導体上に押出被覆す
る。あるいは熱膨張性中空粒子を予めポリマに分散混合
したペレットとポリオレフィン系樹脂ペレットを混合し
て導体上に発泡押出被覆するなどの手段で、高発泡の絶
縁電線が得られることを確めた。
【0004】特に熱膨張性中空粒子をエチレン酢酸ビニ
ルコポリマなどに予め混合して発泡性マスタバッチペレ
ットとし、これをポリエチレンペレットとドライブレン
ドして押出機により導体上に発泡させながら絶縁体とし
て被覆することが実用上有効な手段であることを認め
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の方法は
製造安定性が劣り、後者については発泡絶縁体の著しい
機械的強度の低下が生じ実用不能であることが明らかと
なった。理由は壁材などと異なり、電線は曲げ使用や端
末の接続などを必要とする。このとき発泡絶縁体に割れ
や潰れを生じてしまうためである。したがって電線の発
泡絶縁体にはこれに耐える機械的強度が最低限求められ
る。熱膨張性中空粒子を用いた発泡電線においては解決
しなければならない重大な欠点である。
【0006】さらに上述によって得られた発泡絶縁電線
を用いた同軸ケーブルの電気特性、特に高周波域におけ
る信号の減衰が著しく大きくなるという欠点も明らかと
なった。
【0007】本発明の目的は、上記した課題を解消し、
実用可能な高発泡、高強度で電気特性に優れた発泡絶縁
電線及びその製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の発泡絶縁電線は、発泡絶縁体を有する発泡
絶縁電線において、上記発泡絶縁体を、ポリオレフィ
ン、無水マレイン酸含有ポリマ、熱膨張性中空粒子及び
非晶性又は低結晶性のエチレンα−オレフィン共重合ポ
リマで構成したものである。その無水マレイン酸含有ポ
リマと非晶性又は低結晶性のエチレンα−オレフィン共
重合ポリマとについての重量比が1:9〜9:1である
ことが好ましい。
【0009】また、本発明の発泡絶縁電線の製造方法
は、無水マレイン酸含有ポリマ及び非晶性又は低結晶性
のエチレンα−オレフィン共重合ポリマからなるバイン
ダポリマと熱膨張性中空粒子とを混和して発泡性マスタ
ーバッチを作り、これとポリオレフィンとを溶融混合し
ながら導体上に被覆して発泡絶縁体を形成したものであ
る。
【0010】本発明で述べるポリオレフィンは、各種の
ポリエチレン,ポリプロピレン,エチレン酢酸ビニルコ
ポリマ,エチレンアクリル酸メチルコポリマ,エチレン
エチルアクリレートコポリマ,ポリブテン,ポリメチル
ペンテン,エチレンエチルメタアクリレートコポリマ,
エチレンメチルアクリレートコポリマなどを挙げること
ができる。これらは混合して用いてもかまわない。しか
し、電気信号の伝送特性を考慮すると誘電率のあまり大
きくないポリオレフィンを選択することが良く、好まし
いのはポリエチレンである。
【0011】無水マレイン酸含有ポリマは、エチレンエ
チルアクリレート無水マレイン酸コポリマのような3元
共重合体,無水マレイン酸をグラフトしたポリエチレ
ン,同じくエチレン酢酸ビニルコポリマ,同じくエチレ
ンエチルアクリレートコポリマなど無水マレイン酸グラ
フトポリオレフィンを例として挙げることができる。
【0012】熱膨張性中空粒子とは、例えば1990年高分
子3a巻 5月号の紹介にある松本油脂製薬(株)の熱膨張
性マイクロカプセルに代表される発泡材料を示す。これ
はイソブタン・ペンタンなどの低沸点有機溶剤を塩化ビ
ニリデン・アクリロニトリル・アクリル酸エステル・メ
タアクリル酸エステルなどからなる熱可塑性樹脂カプセ
ルの中に含ませた数十μm前後の微粒子である。加熱に
よって熱可塑性樹脂カプセルが軟化すると同時に内部の
有機溶剤が気化膨張して体積で50〜 100倍の発泡粒子と
なる。発泡温度 100〜 150℃の製品が入手可能である。
【0013】非晶性又は低結晶性のエチレンα−オレフ
ィン共重合ポリマとしては、例えば三井石油化学工業
(株)の三井エラストマK−9720,X−65,X−
75及びK−7705の4グレードと、タフマA−40
85,A−4090,A−20090,P−0180,
P−0280,P−0480,P−0680及びS−3
025の8グレードを挙げることができる。
【0014】熱膨張性中空粒子を発泡剤として用いた発
泡絶縁体を調べたところ発泡度が50%以下では機械的強
度はあまり低下せず、熱膨張性中空粒子を多く含有させ
発泡度が60〜80%になると容易に割れるなどの著しい機
械的強度の低下を示すことがわかった。これは従来の化
学発泡剤による発泡電線においては全く認められたこと
のない結果であった。この大きな相違は化学発泡剤によ
って形成される気泡セルが例えば発泡絶縁体のベースポ
リエチレンそのものであるのに対して熱膨張性中空粒子
発泡剤の場合は塩化ビニリデン・アクリロニトリル系熱
可塑性樹脂が気泡セルとなってベースポリエチレンの中
に異物として存在することに起因するものと考えられ
る。熱膨張性中空粒子はポリエチレン中の機械的欠陥と
して働くことになる。そこで鋭意検討を重ねた結果、無
水マレイン酸含有ポリマを熱膨張性中空粒子と共に用い
ることで機械的強度が大巾に改善でき、実用可能な高発
泡絶縁電線を得られることを見出し本発明を完成するに
至った。
【0015】多分無水マレイン酸含有ポリマが熱膨張性
中空粒子とポリオレフィンの界面接着の役割を果たし
て、熱膨張性中空粒子がポリオレフィンの中で機械的欠
陥となる影響を最小限にしているためと思われる。当然
のことながら最大の効果をあげるには無水マレイン酸含
有ポリマの融点や流動性も十分に配慮した選択をするべ
きなのは言うまでもない。
【0016】さて高周波数域での伝送信号の減衰が著し
く大きくなる原因は、発泡絶縁体の実効誘電体力率 tan
δが大きいことが推察される。種々の検討を行なった結
果、熱膨張性中空粒子自体の tanδが70MHz で約 2%と
極めて大きいことが確認された。さらに熱膨張性中空粒
子を分散混合するバインダポリマとの組み合わせによっ
ては熱膨張性中空粒子の含有割合が少なくなっても tan
δがさほど小さくならないことをつきとめた。多分分散
状態や熱膨張性中空粒子とバインダポリマとの間で電気
的な損失を与える作用が生ずるのかもしれない。この電
気特性に対しエチレンα−オレフィン共重合ポリマをバ
インダポリマとすることは最も大きな改善をもたらすこ
とを知った。さらに無水マレイン酸含有ポリマと低結晶
性のエチレンα−オレフィンコポリマを1:9〜9:1
の範囲の比率で混合したバインダポリマを用いることで
機械特性と電気特性が共に優れた特性を与えることを見
出した。この範囲の両ポリマの混合性が結果として熱膨
張性中空粒子の分散性と界面接着性を最適化していると
考えることができる。
【0017】発泡絶縁体はポリオレフィンを50%以上含
有することが好ましい。
【0018】熱膨張性中空粒子は必要とする発泡度に応
じてその量を調整する必要がある。概略は 5〜30%好ま
しくは10〜20%である。無水マレイン酸含有ポリマとエ
チレンα−オレフィン共重合ポリマは合計しては 5〜40
%の範囲で用いることが好ましい。発泡絶縁電線の製造
においては熱膨張性中空粒子の性質を配慮して不必要な
加熱や過度な温度設定を避けなければならない。熱膨張
性中空粒子は膨張後も加熱を受けると収縮してしまうた
めである。また押出機内での過剰な圧力,滞留を避けた
設備と条件設定を行なうことが好ましい。
【0019】従って、発泡絶縁体を、ポリオレフィン、
無水マレイン酸含有ポリマ、熱膨張性中空粒子及び非晶
性又は低結晶性のエチレンα−オレフィン共重合ポリマ
で構成すること、又は無水マレイン酸含有ポリマ及び非
晶性又は低結晶性のエチレンα−オレフィン共重合ポリ
マからなるバインダポリマと熱膨張性中空粒子とを混和
して発泡性マスターバッチを作り、これとポリオレフィ
ンとを溶融混合しながら導体上に被覆して発泡絶縁体を
形成することで、高発泡の絶縁体の実用上の重大な問題
である機械特性と電気特性を向上させることが可能とな
る。すなわち、高発泡、高強度で電気特性に優れた実用
可能な絶縁体が得られることになり、高速高密度伝送可
能な低誘電率の高発泡絶縁電線が得られる。
【0020】また、無水マレイン酸含有ポリマと非晶性
又は低結晶性のエチレンα−オレフィン共重合ポリマと
についての重量比を1:9〜9:1にすることで、機械
特性と電気特性を確実に改善することが可能となる。
【0021】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0022】(実施例1)先ず、熱膨張性中空粒子(松
本油脂製薬(株)マツモトマイクロスフェア F−85
D 粒径20〜30μm,発泡温度 150℃)45重量部と、無
水マレイン酸含有ポリマ(住化シーディエフ化学(株)
エチレン・アクリル酸エステル・無水マレイン酸共重合
体,ボンダインHX8140密度 0.94 ,MI=20g/10
min ,融点80℃) 25重量部と、三井エラストマX−75
(密度0.89,MI=5.0g/10min)30重量部とを、8イン
チミキシングロールにより温度82℃で熱膨張性中空粒子
が膨張しないように注意して混練し、コンパウンドを得
た。これを切断して発泡性マスターバッチペレットとし
た。
【0023】次に、この発泡性ペレットとポリエチレン
ペレット(三井ポリケミカル(株)ミラソン3530
密度 0.924,MI=0.3g/10min) を4:6の割合でドラ
イブレンドして40mmスクリュ押出機に投入した。押出機
はシリンダ部を 130〜 150℃としヘッド部を 165℃に設
定し、導体(外径φ0.38mmのスズメッキ銅線)上に上記
ブレンドペレット溶融体を発泡させながら被覆して外径
φ1.50mmの発泡絶縁電線を得た。この発泡度を測定した
ところ76%という極めて高い値を得た。この電線を自己
径で6回の巻付けを行なったが全く割れを生じなかっ
た。また電線を撚り合わせても特に潰れ変形を生じなか
った。一方、電線に編組シールドを施して500MHz で減
衰量を測定したところ0.2dB/m と少なかった。
【0024】(実施例2)実施例1に従い、発泡性マス
ターバッチペレットとポリエチレンペレットの混合比を
変えて発泡度の異なる各種電線(発泡性マスターバッチ
ペレットの混合率(%)が10,20,30,40,50の5つの
電線)を製造した。それぞれの電線の発泡度を測定する
と共に自己径巻付時の割れ発生を確認し、その結果を図
1に示した。これら電線について全く割れは生じなかっ
た。また減衰量はいずれも0.3dB/m以下と小さい値であ
った。
【0025】(実施例3)無水マレイン酸含有ポリマと
してボンダインTX8030(密度0.94,MI=3,融
点95℃)を用いると共に、ミキシングロール温度を 100
℃とした以外は実施例1と全く同様にして発泡絶縁電線
を製造した。発泡度は72%と高い値を示し曲げによる割
れも全く発生しなかった。
【0026】(実施例4)実施例1に従い、外径をφ0.
70mmと細くした発泡絶縁電線を製造した。発泡度は73%
と高く薄肉化にしても高発泡度を保持することが示され
た。自己径巻付けでも全く割れを生じなかった。
【0027】(比較例1)無水マレイン酸含有ポリマの
代りにエチレン酢酸ビニルコポリマ(三井デュポンポリ
ケミカル社エバフレックスP−1407 密度 0.93 ,
MI=15g/10min,融点90℃)を用いた以外は実施例1
と全く同様にして発泡絶縁電線を得た。発泡度を測定し
たところ68%であった。この電線を自己径で6回巻付け
たところ割れを生じてしまった。また電線を撚り合わせ
たところ、約 5〜10%の潰れ変形を生じた。編組シール
ドを施して500MHzの減衰量を測定したところ0.9dB/m と
大きい値を示した。
【0028】(比較例2)比較例1のエチレン酢酸ビニ
ルコポリマとしてエバフレックスP−2085(密度0.
95,MI=6g/10min,融点73℃) を用いた以外は比較例
1と全く同様にして発泡絶縁電線を得た。発泡度は69%
であった。しかし自己径巻付けによって割れを生じ、電
線の撚り合わせ時も10〜15%の潰れ変形を生じた。減衰
量は大きく1.2dB/m であった。
【0029】(比較例3)比較例1のエチレン酢酸ビニ
ルコポリマの代りにエチレン・エチルアクリレートコポ
リマ(日本ユニカー社EEA DPDJ−6169 密
度 0.93 ,MI=6g/10min,融点98℃)を用いた以外は
比較例1と全く同様にして発泡絶縁電線を得た。発泡度
は66%であるが、自己径6回の巻付で割れを発生した。
電線を撚り合わせたときの潰れ変形は6%であった。減
衰量はあまり大きくなく0.5dB/m であった。
【0030】従って、発泡絶縁体を、ポリオレフィン、
無水マレイン酸含有ポリマ、熱膨張性中空粒子及び非晶
性又は低結晶性のエチレンα−オレフィン共重合ポリマ
で構成することで、細径の高発泡絶縁電線を容易に得る
ことができ、かつ実用上の重大欠点であった電気特性と
機械的強度を大巾に向上させることができる。これによ
って高速高密度伝送可能な低誘電率の絶縁電線を実用で
きるので、その工業的価値は極めて大であるといえる。
【0031】尚、本発明の電線は材料組成面から発泡絶
縁体の機械特性を改善したものであるが、さらにその効
果を高めるために電子線などによる照射架橋を行なって
もよいし、電線構造面から発泡絶縁体の外層に補強層を
被覆してもかまわない。
【0032】また電気特性がより重視されるならバイン
ダポリマはエチレンα−オレフィン共重合ポリマだけで
も良いことは論を待たない。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、実
用可能な高発泡、高強度で電気特性に優れた発泡体が得
られ、高速高密度伝送可能な低誘電率の高発泡絶縁電線
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発泡性マスターバッチペレットとポリエチレン
の混合率と電線の発泡度の関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B29K 105:04 C08L 23:02 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01B 7/02 C08J 3/22 CES H01B 3/30 H01B 13/14

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発泡絶縁体を有する発泡絶縁電線におい
    て、上記発泡絶縁体を、ポリオレフィン、無水マレイン
    酸含有ポリマ、熱膨張性中空粒子及び非晶性又は低結晶
    性のエチレンα−オレフィン共重合ポリマで構成したこ
    とを特徴とする発泡絶縁電線。
  2. 【請求項2】 上記無水マレイン酸含有ポリマと非晶性
    又は低結晶性のエチレンα−オレフィン共重合ポリマと
    についての重量比が1:9〜9:1である請求項1記載
    の発泡絶縁電線。
  3. 【請求項3】 無水マレイン酸含有ポリマ及び非晶性又
    は低結晶性のエチレンα−オレフィン共重合ポリマから
    なるバインダポリマと熱膨張性中空粒子とを混和して発
    泡性マスターバッチを作り、これとポリオレフィンとを
    溶融混合しながら導体上に被覆して発泡絶縁体を形成し
    たことを特徴とする発泡絶縁電線の製造方法。
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