JP4540038B2 - 発泡樹脂組成物、それを用いた発泡体および同軸絶縁ケーブル - Google Patents
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Description
フッ素樹脂を含有した組成物を発泡した発泡体は、同軸絶縁ケーブルの導体の絶縁層をはじめ絶縁体層、緩衝体層として用いられている。
同軸絶縁ケーブルを例に挙げると、中心導体の周囲に設ける絶縁層としてフッ素樹脂を含有した発泡体とした場合には、発泡体層を形成しない場合に比べて誘電率が小さなものが得られるので、信号の高速伝送が可能で、電気信号の減衰が小さく特性が優れたケーブルを得ることができる。
同軸絶縁ケーブルを例に挙げると、中心導体の周囲に設ける絶縁層としてフッ素樹脂を含有した発泡体とした場合には、発泡体層を形成しない場合に比べて誘電率が小さなものが得られるので、信号の高速伝送が可能で、電気信号の減衰が小さく特性が優れたケーブルを得ることができる。
発泡体層の形成は、フッ素樹脂等の組成物を溶融して成形する際に同時に発泡させることによって形成することが行われており、フッ素樹脂を含有した組成物の発泡においては、発泡剤として窒素等の気体を用い、発泡核剤としては窒化ホウ素が用いられている。発泡体層の誘電率は、発泡体層の気孔率に左右されるので、気孔率を大きくして誘電率の小さな発泡体層が求められている。
発泡核剤として使用する窒化ホウ素は、吸湿性がなく、また電気的特性に悪影響を及ぼさないものであって、同軸絶縁ケーブルの絶縁用発泡体層を形成する際に用いられる発泡核剤としては好適な成分であるが、形成される気泡が大きく、とくに中心導体の線径が小さく絶縁層の厚みの薄い同軸絶縁ケーブルに要求される微細な気泡の形成には不充分なものであり、より微細な気孔を形成可能な発泡組成物および発泡体が求められていた。
本発明は、フッ素樹脂を含有した発泡体において、大きな気孔率で微細な気泡の形成可能な発泡用組成物、発泡体および同軸絶縁ケーブルを提供することを課題とするものである。
本発明の課題は、発泡性組成物において、フッ素樹脂、および電気絶縁性ウィスカーを含有し、前記電気絶縁性ウィスカーの直径は、０．１μｍ〜１μｍであると共に、前記発泡性組成物中の前記電気絶縁性ウィスカーの含有量は、０．１ないし１質量％である発泡性組成物によって解決することができる。
電気絶縁性ウィスカーが、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸マグネシウム、チタン酸カリウム、窒化ケイ素から選ばれる少なくとも一種である前記の発泡性組成物である。
また、合成樹脂発泡体において、フッ素樹脂および電気絶縁性ウィスカーを有する組成物を発泡剤を混合して発泡させた発泡体である。
また、同軸絶縁ケーブルにおいて、中心導体の周囲にフッ素樹脂および電気絶縁性ウィスカーを含有する組成物を発泡させた発泡体からなる絶縁体層を有する同軸絶縁ケーブルである。
電気絶縁性ウィスカーが、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸マグネシウム、チタン酸カリウム、窒化ケイ素から選ばれる少なくとも一種である前記の発泡性組成物である。
また、合成樹脂発泡体において、フッ素樹脂および電気絶縁性ウィスカーを有する組成物を発泡剤を混合して発泡させた発泡体である。
また、同軸絶縁ケーブルにおいて、中心導体の周囲にフッ素樹脂および電気絶縁性ウィスカーを含有する組成物を発泡させた発泡体からなる絶縁体層を有する同軸絶縁ケーブルである。
本発明の発泡性組成物は、フッ素樹脂を含有した発泡性組成物を、ウィスカーを発泡核剤として発泡を行ったものであり、形成された発泡体は微細な気泡を有するものであり、発泡体層の厚みが薄い場合にも、機械的、電気的に安定した性能の発泡体層が得られるので、高信頼性を要求される同軸絶縁ケーブル用の絶縁層として有用な発泡体を提供することが可能となる。
このように、本願の発明は発泡核剤として、電気絶縁性ウィスカーを用いることによって、窒化ホウ素粒子を発泡核剤とした場合に比べて微細な独立気泡を有する発泡体が得られることを見いだしたものである。
すなわち、これまで発泡核剤として用いられていた窒化ホウ素は、粒子状、鱗片状粒子が用いられていたが、意外にもひげ状の絶縁性のウィスカーを用いることによって発泡率が大きくて微細な気泡を形成することが可能であることを見いだしたものである。
すなわち、これまで発泡核剤として用いられていた窒化ホウ素は、粒子状、鱗片状粒子が用いられていたが、意外にもひげ状の絶縁性のウィスカーを用いることによって発泡率が大きくて微細な気泡を形成することが可能であることを見いだしたものである。
本発明において発泡核剤として使用可能なウィスカーとしては、電気的特性に影響を及ぼさない絶縁性のセラミック系のウィスカーを用いることができる。
具体的には、ホウ酸アルミニウムウィスカー、ホウ酸マグネシウムウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー、窒化ケイ素ウィスカーから選ばれるウィスカーを挙げることができ、これらの一種もしくは複数種を混合して使用することができる。例えば、ホウ酸アルミニウムウィスカーとしては、四国化成製のアルボレックスＹ（個数平均径０．５〜１μｍ 個数平均長さ１０〜３０μｍ）が挙げられる。また、チタン酸カリウムウィスカーとしては、大塚化学製のティスモＤ（個数平均径 ０．２ないし０．５μｍ 個数平均長さ１０〜２０μｍ）を挙げることができる。
具体的には、ホウ酸アルミニウムウィスカー、ホウ酸マグネシウムウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー、窒化ケイ素ウィスカーから選ばれるウィスカーを挙げることができ、これらの一種もしくは複数種を混合して使用することができる。例えば、ホウ酸アルミニウムウィスカーとしては、四国化成製のアルボレックスＹ（個数平均径０．５〜１μｍ 個数平均長さ１０〜３０μｍ）が挙げられる。また、チタン酸カリウムウィスカーとしては、大塚化学製のティスモＤ（個数平均径 ０．２ないし０．５μｍ 個数平均長さ１０〜２０μｍ）を挙げることができる。
また、発泡組成物中の絶縁性ウィスカーは、発泡組成物中に０．１ないし５質量％とすることが好ましく、０．１ないし１質量％とすることがより好ましい。
絶縁性ウィスカーの量が０．１質量％よりも少ない場合には発泡率が低下するので好ましくなく、５質量％よりも多い場合には気泡が大きくしたり、電気的特性を低下させる原因となるので好ましくない。
また、本発明に用いる電気絶縁性ウィスカーは、アスペクト比が１０〜１００程度であり、直径が０．１μｍ〜１μｍであることが好ましく、これよりも大きなウィスカーでは、微細な気泡の形成ができなくなる。
絶縁性ウィスカーの量が０．１質量％よりも少ない場合には発泡率が低下するので好ましくなく、５質量％よりも多い場合には気泡が大きくしたり、電気的特性を低下させる原因となるので好ましくない。
また、本発明に用いる電気絶縁性ウィスカーは、アスペクト比が１０〜１００程度であり、直径が０．１μｍ〜１μｍであることが好ましく、これよりも大きなウィスカーでは、微細な気泡の形成ができなくなる。
また、本発明の発泡用組成物、および発泡体に用いるフッ素樹脂としては、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、テトラフルオロエチレン−ペルフルオロプロピルビニルエーテル共重合体等のテトラフルオロエチレン−アルキルビニルエーテル共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン−ペルフルオロブチルエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン等の熱可塑性フッ素樹脂を挙げることができる。
また、本発明の発泡体の発泡は、溶融した組成物中に窒素等の気体を発泡剤として注入したり、あるいは加熱によって熱分解して気体を発生する発泡性物質等を発泡樹脂組成物に混合することによって行っても良い。
以下に実施例、比較例を示し本発明を説明する。
以下に実施例、比較例を示し本発明を説明する。
テトラフルオロエチレン−フルオロアルキルビニル共重合体（三井・デュポンフロロケミカル製ＦＥＰ５１００Ｊ）９９．５質量％、ホウ酸アルミニウムウィスカー（四国化成製 アルボレックスＹ）０．５質量％を含有する組成物を、押出機においてダイの温度３８０℃において押出成形し、０．５２ＭＰａの窒素を注入し、押出機に取り付けたヘッドを走行する直径０．５１１ｍｍの銀めっき軟銅線上に発泡成形によって外径１．４４ｍｍの発泡体層を形成し、同軸絶縁ケーブル用の中心導体の周囲に発泡体層による被覆体を形成した。得られた発泡体層の静電容量を測定し、以下の式１によって、誘電率εを求め、得られた誘電率に基づいて気孔率Ｖ（％）を求めた。
式１ ε＝（Ｃ×ｌｏｇ（Ｄ／ｄ））／２４．１６
ここで、Ｃ：１ｍ当たりの静電容量（ｐＦ）
Ｄ：外径（ｍｍ）
ｄ：導体の径（ｍｍ）
式２ Ｖ＝（１−ｌｏｇε／ｌｏｇεｆ）×１００
ここで、εｆ：発泡体層を構成する組成物の発泡前の誘電率
単位長さ当たりの静電容量：７５．２ｐＦ／ｍ、誘電率εは１．４００、気孔率は、５４．６％であった。
また、得られた中心導体の被覆体をその軸に垂直な面で切断し、断面を顕微鏡で観察し、顕微鏡写真を図１に示す。
任意に抽出した５０個の気泡の平均径は、２４．２μｍであった。
ここで、Ｃ：１ｍ当たりの静電容量（ｐＦ）
Ｄ：外径（ｍｍ）
ｄ：導体の径（ｍｍ）
式２ Ｖ＝（１−ｌｏｇε／ｌｏｇεｆ）×１００
ここで、εｆ：発泡体層を構成する組成物の発泡前の誘電率
単位長さ当たりの静電容量：７５．２ｐＦ／ｍ、誘電率εは１．４００、気孔率は、５４．６％であった。
また、得られた中心導体の被覆体をその軸に垂直な面で切断し、断面を顕微鏡で観察し、顕微鏡写真を図１に示す。
任意に抽出した５０個の気泡の平均径は、２４．２μｍであった。
比較例１
実施例１において用いた発泡用組成物を、窒化ホウ素粒子を発泡剤として混合したフッ素樹脂組成物（デュポン製 ＦＲ５０３０）に変えた点を除いて同様にして発泡体層を有する中心導体の被覆体を作製し、実施例１と同様にして静電容量を測定した。静電容量 ７７ｐＦ／ｍ、誘電率εは１．４３４、気孔率は、５１．４％であった。
また、得られた中心導体の被覆体をその軸に垂直な面で切断し、断面を顕微鏡で観察し、顕微鏡写真を図２に示す。
任意に抽出した５０個の気泡の平均径は、４１．７μｍであった。
実施例１において用いた発泡用組成物を、窒化ホウ素粒子を発泡剤として混合したフッ素樹脂組成物（デュポン製 ＦＲ５０３０）に変えた点を除いて同様にして発泡体層を有する中心導体の被覆体を作製し、実施例１と同様にして静電容量を測定した。静電容量 ７７ｐＦ／ｍ、誘電率εは１．４３４、気孔率は、５１．４％であった。
また、得られた中心導体の被覆体をその軸に垂直な面で切断し、断面を顕微鏡で観察し、顕微鏡写真を図２に示す。
任意に抽出した５０個の気泡の平均径は、４１．７μｍであった。
比較例２
実施例１において用いたホウ酸アルミニウムウィスカーをホウ酸アルミニウム粒子（四国化成製アルボライト０３Ｔ 個数平均粒径３μｍ）に変えた点を除いて同様にして発泡体層を有する中心導体の被覆体を作製し、実施例１と同様にして静電容量を測定した。静電容量 ７８．５ｐＦ／ｍ、誘電率εは１．４６２、気孔率は、４８．８％であった。
また、得られた中心導体の被覆体をその軸に垂直な面で切断し、断面を顕微鏡で観察し、顕微鏡写真を図３に示す。
以上の実施例、比較例で示すように、本発明のウィスカーを発泡核剤として形成した発泡体層は、誘電率が低く、窒化ホウ素等の粒子を用いた場合に比べて気孔径の小さな発泡体を形成することができる。
実施例１において用いたホウ酸アルミニウムウィスカーをホウ酸アルミニウム粒子（四国化成製アルボライト０３Ｔ 個数平均粒径３μｍ）に変えた点を除いて同様にして発泡体層を有する中心導体の被覆体を作製し、実施例１と同様にして静電容量を測定した。静電容量 ７８．５ｐＦ／ｍ、誘電率εは１．４６２、気孔率は、４８．８％であった。
また、得られた中心導体の被覆体をその軸に垂直な面で切断し、断面を顕微鏡で観察し、顕微鏡写真を図３に示す。
以上の実施例、比較例で示すように、本発明のウィスカーを発泡核剤として形成した発泡体層は、誘電率が低く、窒化ホウ素等の粒子を用いた場合に比べて気孔径の小さな発泡体を形成することができる。
本発明の発泡性組成物は、フッ素樹脂を含有した発泡性組成物をウィスカーを発泡核剤として含有しており、それを発泡させた発泡体は微細な気泡を有するものであり、発泡体層の厚みが薄い場合にも、機械的、電気的に安定した性能の発泡体層が得られるので、高信頼性を要求され、また線径が細い同軸絶縁ケーブルの絶縁層として好適である。
Claims (4)
- 発泡性組成物において、フッ素樹脂、および電気絶縁性ウィスカーを含有し、前記電気絶縁性ウィスカーの直径は、０．１μｍ〜１μｍであると共に、前記発泡性組成物中の前記電気絶縁性ウィスカーの含有量は、０．１ないし１質量％であることを特徴とする発泡性組成物。
- 電気絶縁性ウィスカーが、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸マグネシウム、チタン酸カリウム、窒化ケイ素から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１記載の発泡性組成物。
- 合成樹脂発泡体において、請求項１に記載のフッ素樹脂および電気絶縁性ウィスカーを有する組成物を発泡剤を混合して発泡させたことを特徴とする発泡体。
- 同軸絶縁ケーブルにおいて、中心導体の周囲にフッ素樹脂および電気絶縁性ウィスカーを有する組成物を発泡させた発泡体からなる絶縁体層を有することを特徴とする同軸絶縁ケーブル。
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