JP4518552B2

JP4518552B2 - 高周波同軸ケーブル

Info

Publication number: JP4518552B2
Application number: JP2004302955A
Authority: JP
Inventors: 亮渡部; 詳一郎中村; 知久渡辺
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-10-18
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2024-10-18
Also published as: JP2005294244A

Description

本発明は、高発泡度の絶縁体層を有する高周波同軸ケーブルに関するものである。

高周波用の発泡同軸ケーブルは、銅からなる中心導体とその上に設けられる発泡絶縁体層と、その外周に設けられる外部導体等から構成される。そして最近は、周波数域がＧＨｚ帯域においても減衰量が小さい発泡同軸ケーブルが要求されるため、高発泡度の絶縁体層が望まれている。このため前記発泡絶縁体層は、内部導体上にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンやフッ素樹脂等の薄肉充実体からなる内層を形成し、その上に前記樹脂からなる発泡させる中間層を形成し、さらに前述の樹脂からなる充実体の外層を構成することによって、絶縁体層の発泡度を向上させるようにしている。このような構造の発泡した絶縁体層は、発泡度が８０％程度のものも報告されている。しかしながら、このような高発泡度の同軸ケーブルを安定して製造することは、実際には簡単ではなかった。例えば特許文献１に開示されている高発泡同軸ケーブルの製造方法においても、安定して高発泡の同軸ケーブルを得ることには問題があった。すなわち、発泡時に前記外層からガスが放出され易くなったり、連続気泡や巨大空泡が形成されたりするため、安定して高発泡の絶縁体層を得ることは難しかった。このような大きな空泡からなる発泡絶縁体層となると、同軸ケーブルの減衰量が大きくなって、高周波帯域での使用に問題が生じていた。
特許第２５０８１２８号公報

よって本発明が解決しようとする課題は、内部導体上に、充実体からなる内層、発泡体からなる中間層および充実体からなる外層が順次形成された３層構造の絶縁体層を有する高周波同軸ケーブルにおいて、発泡時のガス放出を防止できるポリオレフィン系樹脂を外層として選択することによって、巨大空泡を防止した高発泡度の絶縁体層が確実に形成できるようにすること、また前記絶縁体層の外径変動がなく外観が良好であると共に、高周波帯域（１ＧＨｚ以上）での減衰量が少ない高周波同軸ケーブルを提供することにある。

前記解決しようとする課題は、請求項１に記載されるように、内部導体上に、充実体からなる内層、発泡体からなる中間層および充実体からなる外層が順次形成された３層構造の絶縁体層を有する高周波同軸ケーブルであって、前記外層は、１９０℃において内径２．０９５ｍｍ、長さ８．０３ｍｍのフラットキャピラリーを用い、ピストンスピード１０ｍｍ／ｍｉｎ、引取加速度が４００ｍ／ｍｉｎ^２、炉体径が９．５５ｍｍのキャピラリーレオメータで測定した溶融破断張力が６〜２０ｇのポリオレフィン系樹脂で構成されており、前記外層の厚さが０．３ｍｍ以下であることを特徴とする高周波同軸ケーブルとすることによって、解決される。

また請求項２に記載されるように、前記絶縁体層は、発泡度が７８％以上である請求項１に記載の高周波同軸ケーブルとすることによって、解決される。

そして請求項３に記載されるように、請求項１または２に記載される高周波同軸ケーブルにおいて、外部導体が銅製のコルゲート構造である高周波同軸ケーブルとすることによって、解決される。

以上のような、内部導体上に、充実体からなる内層、発泡体からなる中間層および充実体からなる外層が順次形成された３層構造の絶縁体層を有する高周波同軸ケーブルであって、前記外層は、１９０℃において内径２．０９５ｍｍ、長さ８．０３ｍｍのフラットキャピラリーを用い、ピストンスピード１０ｍｍ／ｍｉｎ、引取加速度が４００ｍ／ｍｉｎ^２、炉体径が９．５５ｍｍのキャピラリーレオメータで測定した溶融破断張力が６〜２０ｇのポリオレフィン系樹脂で構成されており、前記外層の厚さが０．３ｍｍ以下である高周波同軸ケーブルとすることによって、発泡時に前記中間層からのガス放出を防止できる外層となり高発泡度の絶縁体層を確実に形成することができ、絶縁体層の外径変動がなく外観が良好であると共に、高周波帯域（１ＧＨｚ以上）での減衰量が少ない高周波同軸ケーブルとすることができる。
さらに前記絶縁体層は、発泡度が７８％以上である高周波同軸ケーブルとすることによって、高発泡度の絶縁体層であると共に絶縁体の外径変動がなく外観が良好であり、また高周波帯域（１ＧＨｚ以上）での減衰量が少ない高周波同軸ケーブルとすることができる。

また以上のような高周波同軸ケーブルにおいて、外部導体を銅製のコルゲート構造とすることによって、前述の特性を有すると共に、可とう性に優れた高周波同軸ケーブルとすることができる。

以下に本発明を詳細に説明する。請求項１に記載される発明は、内部導体上に、充実体からなる内層、発泡体からなる中間層および充実体からなる外層が順次形成された３層構造の絶縁体層を有する高周波同軸ケーブルであって、前記外層は、１９０℃において内径２．０９５ｍｍ、長さ８．０３ｍｍのフラットキャピラリーを用い、ピストンスピード１０ｍｍ／ｍｉｎ、引取加速度が４００ｍ／ｍｉｎ^２、炉体径が９．５５ｍｍのキャピラリーレオメータで測定した溶融破断張力が６〜２０ｇのポリオレフィン系樹脂で構成されており、前記外層の厚さが０．３ｍｍ以下である高周波同軸ケーブルである。
このように、３層構造の絶縁体層の外層として溶融破断張力が６〜２０ｇのポリオレフィン系樹脂の充実体を用いることにより、発泡時に中間層からのガス放出を抑え込んで高発泡度の絶縁体層を確実に形成することができるようになり、また高周波帯域（１ＧＨｚ以上）での減衰量が少ない高周波同軸ケーブルとすることができる。また、前述した１９０℃において内径２．０９５ｍｍ、長さ８．０３ｍｍのフラットキャピラリーを用い、ピストンスピード１０ｍｍ／ｍｉｎで、引取加速度が４００ｍ／ｍｉｎ^２、炉体径が９．５５ｍｍのキャピラリーレオメータで測定したポリオレフィン系樹脂の溶融破断張力を指標として用いることよって、外層樹脂の発泡ガスを抑え込む能力の指標となり、安定して高発泡同軸ケーブルの製造が行えることになる。

図１によって説明する。１は無酸素銅等からなる内部導体で、通常０．５〜１５ｍｍ程度の導体径のものが使用される。２は絶縁体層で、内部導体１上に設けられる通常厚さが０．５〜２０ｍｍ程度の充実体からなる内層２ａ、発泡体からなる中間層２ｂおよび充実体からなる外層２ｃの３層から構成される。内層２ａはポリオレフィン系樹脂によって、厚さが０．０５〜２ｍｍ程度の層として内部導体１上に形成される。また外層２ｃは、中間層２ｂを発泡させたときに、ガスを抑え込んで外に逃がさない層として機能する。このように、発泡ガスを適切な溶融破断張力の外層２ｃによって抑え込むことによって、絶縁体層２の発泡度を高めた発泡体となる。そして前記各層のポリオレフィン系樹脂材料としては、各種グレードの低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンやポリプロピレンが単独で或いは混合物として使用される。また混合物とすることによって、中間層２ｂを適切な溶融破断張力のものに調整することができると共に、外層２ｃの溶融破断張力を本発明の範囲に調整することが容易となるので好ましい。なお３は外部導体で、通常銅などの薄板等によって構成される。

そして、外層２ｃのポリオレフィン系樹脂の溶融破断張力を６〜２０ｇの充実体とするのは、前述のように絶縁体層２の発泡度を高く維持するために特定される。すなわち、溶融破断張力が６ｇ未満のものでは、中間層２ｂを発泡させる際に高発泡度を得るための溶融時の強度が不十分なため好ましくなく、また溶融破断張力が２０ｇを超えた場合には、被覆が硬くなりすぎ発泡時に膨らみ難くなって、高発泡度とならないため好ましくない。なお、より好ましくは溶融破断張力が１０〜２０ｇである。このような溶融破断張力を有するポリオレフィン系樹脂の具体例としては、宇部興産社の高密度ポリエチレンである２０７０、日本ユニカー社の６９４４ＮＴ、三井化学社のＨｉｚｅｘ５３９ＴＥ等が、また中密度ポリエチレンである宇部興産社のＺＭ００７等や三井化学社のポリプロピレンであるＢ１０１ＷＡＴ、宇部興産社の低密度ポリエチレンであるＢ０２８やＺ４６３、日本ユニカー社の１２５３ＮＴ等が単独で或いは混合物として使用される。

なお外層２ｃの厚さは、請求項１に記載されるように、０．３ｍｍ以下とする。これは、絶縁体層２の発泡度を７８％以上にするために必要な厚さであると共に、これ以上厚くなると、発泡度が上がらず誘電特性（誘電率や誘電正接）が悪くなるので０．３ｍｍ以下とするのがよい。より好ましくは、０．０５〜０．２ｍｍ程度とするのがよい。このような外層２ｃを有する高周波同軸ケーブルは、発泡時に中間層２ｂからのガス放出を十分に抑え込むことができ、高発泡度の絶縁体層を確実に形成することができるようになる。さらに前記被覆厚さとすることによって、誘電特性を悪化させることがなく、また絶縁体層２の外径変動の少ない外観が良好な絶縁体層とすることができると共に、高周波帯域（１ＧＨｚ以上）での減衰量が少ない高周波同軸ケーブルとすることができる。

また、絶縁体層２をより好ましい発泡絶縁層とするために、不活性ガスによって形成することによって発泡度が７８％以上の高発泡度の絶縁体層２とすることができ、特に高周波帯域（１ＧＨｚ以上）での減衰量が少ない優れた高周波同軸ケーブルとすることができる。すなわち、窒素ガス、アルゴンガス、フロンガス、炭酸ガス等の不活性ガスによって発泡させることにより、化学発泡剤によって発泡させた場合のように、化学発泡剤の発泡残渣が誘電特性に悪影響を与えたり、発泡度が十分でない等の問題がなくなる。また前記発泡処理に際しては、発泡核剤を添加することが好ましい。このような発泡核剤としては、タルク、ボロンナイトライド、シリカ、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂やビニリデンフロライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体などのフッ素系ゴムの微粉末が、ポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して、０．０５〜３重量部程度添加される。

このようにして得られた、請求項２に記載される、発泡度が７８％以上の絶縁体層２を有する高周波同軸ケーブルは、減衰量が小さく高周波帯域での誘電特性に優れた高周波同軸ケーブルとなる。すなわち絶縁体層２の発泡度を７８％以上とすることによって、＠２．２ＧＨｚ、２０Dにおける減衰量を６５ｄＢ／ｋｍ以下とすることが可能となり、高周波帯域（１ＧＨｚ以上）で十分に実用的な高周波同軸ケーブルとなる。

そして前述した高周波同軸ケーブルは、請求項３に記載されるように、請求項１または２に記載される高周波同軸ケーブルの外部導体３を、銅製のコルゲート構造とすることによって、高周波同軸ケーブルに十分な可とう性を付与させることができる。この可とう性（或いは屈曲性）としては、Φ２００ｍｍまで曲げることが可能となる。このような波型の凹凸のコルゲート加工は、通常行われる方法によって形成すればよい。例えば銅薄板を用いてスパイラル状に波型が形成されたもので、比較的外径が大きな同軸ケーブルであっても十分な可とう性を与えることができる。そして、その外部には保護層として、通常プラスチック材料からなるシースが施される。

表１に記載する実施例並びに比較例によって、本発明の効果を確認した。表に示した３層構造の高周波同軸ケーブルを作製して、発泡度、中間層２ｂの発泡状態並びに減衰量を測定した。二段押出機を用い、外径９ｍｍの銅内部導体上に、１８０〜２２０℃に調整された第１押出機からポリエチレン樹脂（宇部興産社のＣ４６０）を押出し被覆して充実体の内層２ａを形成した後、表１に示す組成の種々のポリオレフィン系樹脂からなる発泡させる中間層２ｂを形成し、さらにその上にポリエチレン樹脂（宇部興産社のＺ４６３）の充実体からなる外層２ｃを形成させた後に、発泡処理を行った。なお中間層２ｂの発泡には、窒素ガスを用いた。また中間層２ｂの発泡核剤としては、富士タルク工業社のＰＫＰ−８０をポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して、０．３重量部添加した。このようにして、ケーブル外径（絶縁体層２）が２２ｍｍの高周波同軸ケーブルを作製し、試料とした。また比較例として、化学架橋剤によって架橋したポリエチレン樹脂を外層２ｃとして被覆した高周波同軸ケーブルを用意した。

以上の試料を用い、絶縁体層の発泡度（％）を、[（ポリオレフィン系樹脂の比重−発泡後の比重）／（ポリオレフィン系樹脂の比重）]×１００として計算した。発泡度が７８％以上のものを合格とした。また高周波同軸ケーブルの外部導体を除去して、外層に破れが生じているか否かの状態を観察した。外層に破れがないものを○印で、破れが見られる場合を×印で示した。外層に破れが見られるものは、中間層に連続気泡が多数生じていることがわかっている。さらにネットワークアナライザーを用い、２．２ＧＨｚにおける絶縁体層２の減推量（ｄB／ｋｍ）を測定した。減推量が６５ｄB／ｋｍ以下のものを、合格とした。表１に結果を記載した。

表１から明らかなとおり、実施例１〜７に記載される本発明の高周波同軸ケーブルは、発泡度が７８％以上の高発泡度の絶縁体層を有し、減衰量も６５ｄＢ／ｋｍ以下のものであることがわかる。すなわち、外層を形成するポリオレフィン系樹脂として、１９０℃において内径２．０９５ｍｍ、長さ８．０３ｍｍのフラットキャピラリーを用い、ピストンスピード１０ｍｍ／ｍｉｎで、引取加速度が４００ｍ／ｍｉｎ^２、炉体径が９．５５ｍｍのキャピラリーレオメータで測定した溶融破断張力が６〜２０ｇのポリオレフィン系樹脂を用い、また、その被覆厚さを０．３ｍｍ以下とすることによって、外層に破れを生じることがないと共に、発泡度が７８％以上の高発泡体とすることができる。このような高周波同軸ケーブルは、絶縁体層の外径変動が少なくかつ外観も良好なものであり、また減衰量も６５ｄＢ／ｋｍ以下と十分に実用的なものとなる。

これに対して、比較例１〜４に示す本発明の範囲外の高周波同軸ケーブルは、発泡度、減衰量或いは外層の状態のいずれかに問題があった。すなわち、比較例１のように外層のポリオレフィンの溶融破断張力が１ｇのように小さい場合には、発泡度が７４％であると共に、減衰量も６８ｄＢ／ｋｍと大きくなっている。また比較例４のように、外層のポリオレフィンの溶融破断張力が３０ｇと大きいと、発泡度が上がらず発泡度も６８％であり、減衰量も７４ｄＢ／ｋｍと大きなものとなる。さらに比較例２や３のように外層のポリエチレンの溶融破断張力が本発明範囲のものであっても、その厚さが０．５ｍｍのように厚くなると、発泡度がそれぞれ７２％、６９％と低く、また減衰量も７０ｄＢ／ｋｍ以上と大きくなって好ましくない。

以上のような高周波同軸ケーブルは、７８％以上の高発泡度の絶縁体層を有し、高周波帯域（１ＧＨｚ以上）で減衰量が少ないと共に可とう性にも優れているので、種々の用途の高周波同軸ケーブルとして使用することができる。

高周波同軸ケーブルの概略断面図である。

符号の説明

１内部導体
２絶縁体層
２ａ内層
２ｂ中間層
２ｃ外層
３外部導体

Claims

内部導体上に、充実体からなる内層、発泡体からなる中間層および充実体からなる外層が順次形成された３層構造の絶縁体層を有する高周波同軸ケーブルであって、前記外層は、１９０℃において内径２．０９５ｍｍ、長さ８．０３ｍｍのフラットキャピラリーを用い、ピストンスピード１０ｍｍ／ｍｉｎ、引取加速度が４００ｍ／ｍｉｎ^２、炉体径が９．５５ｍｍのキャピラリーレオメータで測定した溶融破断張力が６〜２０ｇのポリオレフィン系樹脂で構成されており、前記外層の厚さが０．３ｍｍ以下であることを特徴とする高周波同軸ケーブル。
前記絶縁体層は、発泡度が７８％以上であることを特徴とする請求項１に記載の高周波同軸ケーブル。
請求項１または２に記載される高周波同軸ケーブルにおいて、外部導体が銅製のコルゲート構造であることを特徴とする高周波同軸ケーブル。