JP4061112B2 - 高周波同軸ケーブル及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波同軸ケーブル及びその製造方法に係り、特に、移動体通信施設やマイクロ波通信施設で用いる高周波同軸ケーブル及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
移動体通信施設やマイクロ波通信施設で用いる高周波同軸ケーブルとしては、導体の外周に発泡絶縁層を被覆形成したものが用いられている。従来、発泡絶縁層の構成樹脂としては、溶融張力(MS)が大きく、発泡させ易い低密度ポリエチレン(以下、LDPEと示す)をベース材料に、誘電正接(tanδ)が小さく、減衰量の小さい高密度ポリエチレン(以下、HDPEと示す)又は中密度ポリエチレン(以下、MDPEと示す)を少量混合したものが用いられてきた。
【0003】
近年、通信速度の向上及び容量の向上を目的として、高周波同軸ケーブルの使用周波数がますます高くなる傾向にある。これに伴って、更に減衰量の小さい高周波同軸ケーブルが求められている。ところが、LDPEを多く含むポリエチレンで構成した従来の発泡絶縁層では、減衰量の更なる低減を図ることは困難である。このため、HDPE又はMDPEを多く含むポリエチレンで発泡絶縁層を構成する必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、HDPE又はMDPEを多く含むポリエチレンで発泡絶縁層を構成した場合、気泡壁の破れにより、発泡絶縁層の内部に巣(巨大な空隙)が発生してしまうという問題があった。この巣が発生すると、電圧定在波比(Voltage Standing Wave Ratio;以下、VSWRと示す)が大きくなってしまうため、高周波同軸ケーブルとして要求される性能を十分に満足できなくなるという問題があった。
【0005】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、減衰量が小さく、かつ、電圧定在波比も小さい高周波同軸ケーブル及びその製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係る高周波同軸ケーブルは、導体の外周に発泡絶縁層を被覆形成してなる高周波同軸ケーブルにおいて、密度が0.930g/cm3以上、0.940g/cm3未満で、メタロセン触媒を用いて合成した中密度ポリエチレン55〜95重量部に対して、密度が0.925g/cm3以上、0.930g/cm3未満の低密度ポリエチレンを45〜5重量部の割合で混合してなる混合ポリエチレン100重量部に対して、発泡核剤を0.02〜3.0重量部の割合で混合して、メルトフローレートが1g/10分以上、10g/10分未満である混合組成物を形成し、その混合組成物で構成される発泡絶縁層を導体の外周に被覆形成したものである。
【0008】
以上の構成において、中密度ポリエチレンの合成に用いる触媒の種類、中密度ポリエチレン及び低密度ポリエチレンの各密度、中密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンとの混合割合、及び混合ポリエチレンと発泡核剤との混合割合を規定することで、減衰量が小さく、かつ、電圧定在波比も小さい高周波同軸ケーブルとなる。
【0009】
一方、本発明に係る高周波同軸ケーブルの製造方法は、導体の外周に発泡絶縁層を被覆形成してなる高周波同軸ケーブルの製造方法において、発泡核剤と密度が0.925g/cm3以上、0.930g/cm3未満の低密度ポリエチレンの一部とを混合して核剤マスターバッチを形成し、その核剤マスターバッチに、密度が0.930g/cm3以上、0.940g/cm3未満で、メタロセン触媒を用いて合成した中密度ポリエチレン及び上記低密度ポリエチレンの残部を混合して、中密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンとの重量比を55〜95/45〜5、それらのポリエチレン全体と発泡核剤との重量比を100/0.02〜3.0、かつ、メルトフローレートを1g/10分以上、10g/10分未満に調整した混合組成物を形成し、その混合組成物に発泡ガスを注入して発泡させると共に、その発泡体を導体の外周に押出被覆して発泡絶縁層を被覆形成するものである。
【0010】
以上の製造方法によれば、減衰量が小さく、かつ、電圧定在波比も小さい高周波同軸ケーブルを得ることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0012】
第1の実施の形態に係る高周波同軸ケーブルの横断面図を図1に示す。
【0013】
図1に示すように、第1の実施の形態に係る高周波同軸ケーブル10は、密度が0.930g/cm3以上、0.940g/cm3未満で、メタロセン触媒を用いて合成したMDPE55〜95重量部に対して、密度が0.925g/cm3以上、0.930g/cm3未満のLDPEを45〜5重量部の割合で混合してなる混合ポリエチレン100重量部に対して、発泡核剤を0.02〜3.0重量部の割合で混合して混合組成物を形成し、その混合組成物で構成される発泡絶縁層12を、導体11の外周に被覆形成したものである。
【0014】
また、混合組成物は、そのメルトフローレート(以下、MFRと示す)が1g/10分以上、10g/10分未満となるように、MDPE及びLDPEの各MFRを調整する。MDPEのMFRは、7g/10分〜15g/10分、好ましくは8g/10分〜12g/10分である。また、LDPEのMFRは、0.1g/10分〜4g/10分、好ましくは0.5g/10分〜3.3g/10分である。ここで、MFRは、JIS K7210に基づいて、190℃、21.18Nの条件下で測定した値である。
【0015】
次に、本実施の形態に係る高周波同軸ケーブル10の製造方法を、添付図面に基づいて説明する。
【0016】
第1の実施の形態に係る高周波同軸ケーブルの製造装置の概略図の一例を図2に示す。尚、図1と同様の部材には同じ符号を付している。
【0017】
図2に示すように、発泡核剤と密度が0.925g/cm3以上、0.930g/cm3未満のLDPEの一部とを混合して核剤マスターバッチを形成し、その核剤マスターバッチに、密度が0.930g/cm3以上、0.940g/cm3未満で、メタロセン触媒を用いて合成したMDPE及びLDPEの残部を混合(ドライブレンド)して、MDPEとLDPEとの混合重量比を55〜95/45〜5、それらのポリエチレン全体と発泡核剤との混合重量比を100/0.02〜3.0、かつ、メルトフローレートを1g/10分以上、10g/10分未満に調整した混合組成物21を形成する。
【0018】
次に、この混合組成物21を第1押出機22に供給し、発泡ガス(例えば、窒素ガス)23を注入することで、混合組成物21が発泡する。その後、この発泡体を第2押出機に供給して、発泡体の温度を発泡に適した温度まで下げる。
【0019】
次に、適温に調整した発泡体を押出ヘッド27に供給すると共に、導体11の外周に押出被覆して、導体11の外周に発泡絶縁層12を有する高周波同軸ケーブル10が得られる。ここで、導体11は送出ドラム25から送出したものを、導体予熱炉26に通して予め予熱しておいたものである。
【0020】
得られた高周波同軸ケーブル10は、冷却水槽28に通して発泡絶縁層12を十分に冷却した後、巻取ドラム29に巻き取られる。
【0021】
ここで、発泡核剤は、混合組成物21を発泡させる際に均一な気泡を形成するために添加されものであり、発泡核剤の構成材としては、アゾジカルボンアミド(ADCA)、窒化ホウ素(BN)、シリカ、タルクなどが挙げられるが、分解温度が300℃以上と高く、かつ、tanδに影響を及ぼさないフタル酸ヒドラジドが最も好ましい。
【0022】
また、発泡ガス23は窒素ガスに特に限定するものではなく、発泡ポリエチレンの発泡の際に慣用的に用いられているものであれば全て適用可能であり、例えば、規制対象外のフロンガス、炭酸ガス、又はこれらのガスの混合ガスなどが挙げられる。
【0023】
次に、本実施の形態に係る高周波同軸ケーブル10の作用を、添付図面に基づいて説明する。
【0024】
高周波同軸ケーブルの発泡絶縁層の構成樹脂であるポリエチレンは、高周波帯域において、tanδと密度とが密接に関係しており、不純物の含有量が同じであれば、密度が高い程にtanδが小さくなる。このため、高周波同軸ケーブルの発泡絶縁層を構成するポリエチレンとしては、高密度のHDPEが好ましい。しかし、HDPEは分岐が小さいため、発泡し易さの尺度となる伸張粘度が小さく、押出機を用いて発泡させると、巣が発生し易くなってしまう。伸張粘度とは、樹脂が溶融している時の強度であり、この値が大きい程、発泡絶縁層の被覆形成時に巣が発生し難くなる。
【0025】
ここで、合成触媒としてメタロセン触媒を用いたMDPEは、合成時に用いる触媒量が少なくて済み、また、その残渣等も少ないため、HDPEよりも低密度ではあるが、tanδはより小さくなる。しかし、密度が0.930g/cm3未満ではtanδが大きすぎ、また、0.940g/cm3以上では伸張粘度が小さすぎるという問題があるため、本実施の形態の高周波同軸ケーブル10においては、密度が0.930g/cm3以上、0.940g/cm3未満で、メタロセン触媒を用いて合成したMDPEを用いている。このMDPEとLDPEとを所定割合(重量比)で混合して混合ポリエチレンを形成し、この混合ポリエチレンに発泡核剤などを混合して混合組成物21を形成し、この混合組成物21を用いて発泡絶縁層12の被覆形成を行っている。これによって、発泡絶縁層12のtanδを小さく、かつ、伸張粘度を大きくすることができる。
【0026】
LDPEとしては、通常、密度が0.920g/cm3程度のものが使用されているが、本実施の形態の高周波同軸ケーブル10においては、tanδの観点から、密度が0.925g/cm3以上、0.930g/cm3未満のLDPEを用いる。ここで、密度を0.925g/cm3以上、0.930g/cm3未満と規定したのは、密度が0.925g/cm3未満ではtanδが大きすぎ、また、密度が0.930g/cm3以上では伸張粘度が小さすぎて発泡絶縁層12に巣が発生し易くなるためである。
【0027】
また、混合ポリエチレンにおけるMDPEとLDPEとの混合割合は、MDPE55〜95重量部に対してLDPEを45〜5重量部混合する。ここで、LDPEの混合量を45〜5重量部と規定したのは、LDPEの混合量が5重量部未満だと、伸張粘度が小さすぎて発泡絶縁層12に巣が発生し易くなり、また、混合量が45重量部よりも多いと、tanδが大きすぎるためである。
【0028】
さらに、混合ポリエチレンと発泡核剤との混合物である混合組成物21は、そのMFRが1g/10分以上、10g/10分未満となるように、MDPE及びLDPEの各MFRを調整する。ここで、MFRを1g/10分以上、10g/10分未満と規定したのは、MFRが1g/10分未満だと、発泡絶縁層12の被覆形成時における混合組成物21の発熱が大きくなって、発泡絶縁層12の内部と外部との間で温度ムラが生じ易くなり、巣の発生を招くためである。また、MFRが10g/10分よりも多いと、伸張粘度が小さすぎて発泡絶縁層12に巣が発生し易くなるためである。
【0029】
また、混合ポリエチレン(混合組成物21中の全ポリエチレン)と発泡核剤との混合割合は、混合ポリエチレン100重量部に対して発泡核剤を0.02〜3.0重量部混合する。ここで、発泡核剤の混合量を0.02〜3.0重量部と規定したのは、発泡核剤の混合量が0.02重量部未満だと、発泡核剤の添加効果(均一な気泡を形成する)が得られず、また、混合量が3.0重量部よりも多いと、減衰量が大きくなると共に、気泡の凝集が生じて気泡径が不均一となるためである。
【0030】
つまり、本実施の形態の高周波同軸ケーブル10においては、その発泡絶縁層12を構成する混合組成物21の、MDPEの合成に用いる触媒としてメタロセン触媒を用い、MDPEの密度を0.930g/cm3以上、0.940g/cm3未満、LDPEの密度を0.925g/cm3以上、0.930g/cm3未満、MDPEとLDPEとの混合重量比を55〜95/45〜5、混合ポリエチレンと発泡核剤との混合重量比を100/0.02〜3.0に規定しているため、ケーブル10の減衰量を小さく抑えることができ、高周波同軸ケーブルとして良好な特性が得られる。このため、ケーブル10を用いて2GHz帯の周波数の制御信号の送受信を行っても伝送損失は少なく、移動体通信やマイクロ波通信において通信速度の向上及び容量の向上を図ることができる。
【0031】
また、発泡絶縁層12を構成する混合組成物21の、各種構成要素の密度、混合割合などを上述したように規定していることから、混合組成物21の伸張粘度は小さく、ケーブル10の発泡絶縁層12に巣が発生することはない。その結果、ケーブル10のVSWR(電圧定在波比)は小さくなり、高周波同軸ケーブルとして要求される性能を十分に満足できる。
【0032】
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【0033】
【実施例】
(実施例1)
先ず、フタル酸ヒドラジドからなる発泡核剤1重量部に対して、密度が0.928g/cm3、MFRが0.5g/10分のLDPEを10重量部混合して核剤マスターバッチを形成する。次に、その核剤マスターバッチに、密度が0.932g/cm3、MFRが12g/10分で、メタロセン触媒を用いて合成した70重量部のMDPE、及び20重量部のLDPEをドライブレンドして、混合組成物を作製する。
【0034】
この混合組成物を用いて、導体の外周に発泡絶縁層を被覆形成した高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは4.6g/10分であった。
【0035】
(実施例2)
密度が0.939g/cm3、MFRが4g/10分で、メタロセン触媒を用いて合成した70重量部のMDPEを用いる以外は実施例1と同様にして、高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは2.6g/10分であった。
【0036】
(実施例3)
密度が0.928g/cm3、MFRが1.0g/10分の30重量部のLDPEを用いる以外は実施例1と同様にして、高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは5.7g/10分であった。
【0037】
(実施例4)
密度が0.928g/cm3、MFRが2.0g/10分の30重量部のLDPEを用いる以外は実施例1と同様にして、高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは7.0g/10分であった。
【0038】
(実施例5)
密度が0.925g/cm3、MFRが3.3g/10分の30重量部のLDPEを用いる以外は実施例1と同様にして、高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは8.2g/10分であった。
【0039】
(実施例6)
密度が0.930g/cm3、MFRが2.0g/10分の30重量部のLDPEを用いる以外は実施例1と同様にして、高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは7.0g/10分であった。なお、本実施例6は、特許請求の範囲に記載された発明の具体例ではない。
【0040】
(実施例7)
核剤マスターバッチを構成する発泡核剤が、0.1重量部のADCAである以外は実施例1と同様にして、高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは4.6g/10分であった。
【0041】
(実施例8)
核剤マスターバッチを構成する発泡核剤が、0.02重量部のフタル酸ヒドラジドである以外は実施例1と同様にして、高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは4.6g/10分であった。
【0042】
(実施例9)
核剤マスターバッチを構成する発泡核剤が、3.0重量部のフタル酸ヒドラジドである以外は実施例1と同様にして、高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは4.6g/10分であった。
【0043】
(実施例10)
MDPEとLDPEとの混合割合が、それぞれ55重量部、45重量部である以外は実施例1と同様にして、高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは2.9g/10分であった。
【0044】
(実施例11)
MDPEとLDPEとの混合割合が、それぞれ95重量部、5重量部である以外は実施例1と同様にして、高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは10.0g/10分であった。
【0045】
(比較例1)
密度が0.925g/cm3、MFRが1.9g/10分の70重量部のMDPEを用いる以外は実施例1と同様にして、高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは1.3g/10分であった。
【0046】
(比較例2)
密度が0.942g/cm3、MFRが4g/10分の70重量部のMDPEを用いる以外は実施例1と同様にして、高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは2.6g/10分であった。
【0047】
(比較例3)
密度が0.919g/cm3、MFRが4g/10分の30重量部のLDPEを用いる以外は実施例1と同様にして、高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは8.7g/10分であった。
【0048】
(比較例4)
密度が0.934g/cm3、MFRが5.3g/10分で、チーグラー系触媒を用いて合成した70重量部のMDPEを用いる以外は実施例1と同様にして、高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは2.6g/10分であった。
【0049】
(比較例5)
MDPEとLDPEとの混合割合が、それぞれ50重量部、50重量部である以外は実施例1と同様にして、高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは5.4g/10分であった。
【0050】
(比較例6)
先ず、フタル酸ヒドラジドからなる発泡核剤1重量部に対して、密度が0.932g/cm3、MFRが12g/10分のMDPEを10重量部混合して核剤マスターバッチを形成する。次に、その核剤マスターバッチに、90重量部のMDPEをドライブレンドして、混合組成物を作製する。その後は、実施例1と同様にして高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは12g/10分であった。
【0051】
(比較例7)
密度が0.932g/cm3、MFRが12g/10分のMDPE70重量部に、密度が0.928g/cm3、MFRが0.5g/10分のLDPE30重量部をドライブレンドして、混合組成物を作製する。その後は、実施例1と同様にして高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは4.6g/10分であった。
【0052】
(比較例8)
核剤マスターバッチを構成する発泡核剤が、5重量部のフタル酸ヒドラジドである以外は実施例1と同様にして、高周波同軸ケーブルを作製する。ここで、混合組成物のMFRは4.6g/10分であった。
【0053】
実施例1〜11及び比較例1〜8の各高周波同軸ケーブルにおける混合組成物の組成、各高周波同軸ケーブルの特性(2GHz減衰量、VSWR、巣の有無)を表1に示す。ここで、2GHz減衰量及びVSWRの測定は、アジレスト社製のスカラネットワークアナライザ8757Dを用いて行った。2GHz減衰量は6.5dB/100m未満を合格、VSWRは1.1以下を合格とした。
【0054】
【表1】
【0055】
表1に示すように、実施例1〜11の各高周波同軸ケーブルは、その発泡絶縁層を構成する混合組成物の、MDPEの密度、LDPEの密度、MDPEとLDPEとの混合重量比、混合組成物中の全ポリエチレンと発泡核剤との混合重量比、及び混合組成物のMFRが全て規定範囲内であることから、2GHz減衰量及びVSWRのいずれについても合格基準を満足しており、また、各ケーブルの発泡絶縁層に巣の発生はなかった。
【0056】
これに対して、比較例1の高周波同軸ケーブルは、MDPEの密度が0.925g/cm3であり、規定範囲(0.930g/cm3以上、0.940g/cm3未満)より小さいため、2GHz減衰量が大きくなり、不合格であった。
【0057】
比較例2の高周波同軸ケーブルは、MDPEの密度が0.942g/cm3であり、規定範囲(0.930g/cm3以上、0.940g/cm3未満)より大きいため、伸張粘度が小さくなり、ケーブルの発泡絶縁層には巣が生じていた。よって、VSWRは不合格であった。また、2GHz減衰量も大きく、不合格であった。
【0058】
比較例3の高周波同軸ケーブルは、LDPEの密度が0.919g/cm3であり、規定範囲(0.925g/cm3以上、0.930g/cm3未満)より小さいため、2GHz減衰量が大きく、不合格であった。
【0059】
比較例4の高周波同軸ケーブルは、MDPEの密度は規定範囲を満足しているが、MDPEの合成触媒がメタロセン触媒ではなく、チーグラー系触媒であるため、2GHz減衰量が大きく、不合格であった。また、ケーブルの発泡絶縁層には巣が生じており、VSWRは不合格であった。
【0060】
比較例5の高周波同軸ケーブルは、MDPEとLDPEとの混合重量比が50/50であり、規定範囲(55〜95/45〜5)よりもLDPEの量が多いため、2GHz減衰量が大きく、不合格であった。
【0061】
比較例6の高周波同軸ケーブルは、MDPEとLDPEとの混合重量比が100/0であり、混合組成物中のポリエチレンを全てMDPEで構成しているため、混合組成物のMFRが12g/10分と規定範囲(1〜10g/10分)よりも大きくなっている。このため、混合組成物の伸張粘度が小さく、ケーブルの発泡絶縁層に大きな巣が生じて発泡絶縁層の形成ができなかった。
【0062】
比較例7の高周波同軸ケーブルは、混合組成物中に発泡核剤を添加していないため、混合組成物を発泡させる際、粗発泡となる(大きな気泡が形成される)。このため、ケーブルの発泡絶縁層に大きな巣が生じて発泡絶縁層の形成ができなかった。
【0063】
比較例8の高周波同軸ケーブルは、混合組成物中の全ポリエチレンと発泡核剤との混合重量比が100/5であり、規定範囲(100/0.02〜3.0)よりも発泡核剤の量が多いため、2GHz減衰量が大きく、不合格であった。
【0064】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、高周波同軸ケーブルの発泡絶縁層を構成する混合組成物の、中密度ポリエチレンの合成に用いる触媒の種類、中密度ポリエチレン及び低密度ポリエチレンの各密度、中密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンとの混合割合、及び混合ポリエチレンと発泡核剤との混合割合を規定することで、減衰量が小さく、かつ、電圧定在波比も小さい高周波同軸ケーブルを得ることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係る高周波同軸ケーブルの横断面図である。
【図2】第1の実施の形態に係る高周波同軸ケーブルの製造装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
10 高周波同軸ケーブル
11 導体
12 発泡絶縁層
21 混合組成物
Claims (2)
- 導体の外周に発泡絶縁層を被覆形成してなる高周波同軸ケーブルにおいて、
密度が0.930g/cm3以上、0.940g/cm3未満で、メタロセン触媒を用いて合成した中密度ポリエチレン55〜95重量部に対して、密度が0.925g/cm3以上、0.930g/cm3未満の低密度ポリエチレンを45〜5重量部の割合で混合してなる混合ポリエチレン100重量部に対して、発泡核剤を0.02〜3.0重量部の割合で混合して、メルトフローレートが1g/10分以上、10g/10分未満である混合組成物を形成し、
その混合組成物で構成される発泡絶縁層を導体の外周に被覆形成したことを特徴とする高周波同軸ケーブル。 - 導体の外周に発泡絶縁層を被覆形成してなる高周波同軸ケーブルの製造方法において、
発泡核剤と密度が0.925g/cm3以上、0.930g/cm3未満の低密度ポリエチレンの一部とを混合して核剤マスターバッチを形成し、
その核剤マスターバッチに、密度が0.930g/cm3以上、0.940g/cm3未満で、メタロセン触媒を用いて合成した中密度ポリエチレン及び上記低密度ポリエチレンの残部を混合して、中密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンとの重量比を55〜95/45〜5、それらのポリエチレン全体と発泡核剤との重量比を100/0.02〜3.0、かつ、メルトフローレートを1g/10分以上、10g/10分未満に調整した混合組成物を形成し、
その混合組成物に発泡ガスを注入して発泡させると共に、その発泡体を導体の外周に押出被覆して発泡絶縁層を被覆形成することを特徴とする高周波同軸ケーブルの製造方法。
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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