JP4698980B2 - フラットケーブル被覆材、及びフラットケーブル - Google Patents
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Description
OA機器やゲーム機などの電子機器では、コンピューターと電子部品などの電気的な接続や種々の配線のために、フラットケーブルが使用されている。フラットケーブルは、電子機器の狭い筐体内を引き回され、電子部品の移動に伴って摺動されたり、かつ、電子部品の発熱に伴う高温の環境下で使用される。このために、フラットケーブルを被覆しているフラットケーブル被覆材は、高温に対する耐熱性、難燃性、及び絶縁性、並びに、摺動に対する屈曲性、及び柔軟性が求められている。また、良好な屈曲性を得るために、フラットケーブル被覆材は、導体との接着性(ヒートシール性)、被覆材同志の自己接着性、製造上では耐ブロッキング性が要求されている。
従来、熱可塑性ポリエステル樹脂(基材フィルム)とリン系難燃剤を含有する粘着層によるノンハロゲンの難燃性フラットケーブルが知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。さらに、ポリエステル系樹脂(基材フィルム)とポリ燐酸系難燃剤と非ポリ燐酸系窒素含有有機難燃剤からなるノンハロゲン系の難燃性熱接着剤が知られている(例えば、特許文献3参照。)。
本発明は、フィラー(P)成分は、窒素系化合物、及びリン系化合物から成り、熱接着層中に於いて、該窒素系化合物の質量割合は基材フィルム側から熱接着層表面に向って増加し、且つ該リン系化合物の質量割合は基材フィルム側から熱接着層表面に向って減少するように傾斜して分布していることを特徴とするフラットケーブル被覆材である。
本発明によれば、特に難燃性に優れたフラットケーブル被覆材が提供される。
本発明は、フィラー(P)成分は、フィラー粒子からなることを特徴とするフラットケーブル被覆材である。
図1は、本発明の1実施例の構成を示す模式的な断面図である。
本発明のフラットケーブル被覆材10は、基材フィルム11と、基材フィルム11の一方の面に、直接又は他の層を介して積層された熱接着層15とを備えている。他の層とは基材フィルム11と熱接着層15とをより強固に接着させるためのプライマー層13や、必要に応じて設ける中間層などである。
図3は、図2のAA断面図である。
前述のように、フラットケーブル被覆材10は、導体との接着性(以降、単にヒートシール性ともいう)、被覆材同志の自己接着性(以降、両者を併せて単に接着性とも云う)、製造上では耐ブロッキング性が要求され、また、フラットケーブル1は難燃性、耐熱性、絶縁性、屈曲性、柔軟性、層間接着強度が要求されて、さまざまな相矛盾する要求物性が必要である。特に、熱接着層においては、難燃性と接着性との両立が困難であった。即ち、難燃性を付与するために、熱接着層中のフィラー成分の割合を多くしたいが、多くすると導体とのヒートシール性、被覆材同志の自己接着性などの各種接着性が劣化してしまうので、単一で均一な熱接着層においては、優れた難燃性と接着性との両立を実現することができなかった。
本発明のフラットケーブル被覆材及びフラットケーブルは、パソコン、プリンタ又は複写機などのOA機器、携帯電話やゲーム機などの電子機器、液晶などの表示機器、自動車などの輸送機器、コンピューターや電源、電子部品、表示装置又はセンサなどの電気的な接続や種々の配線のために利用できる。
次に、本発明に用いる材料及び方法などについて、詳細に説明する。
まず、基材フィルム11としては、機械的強度に優れ、耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性、屈曲性、絶縁性等があれば、用途に応じて種々の材料が適用できる。材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、エチレングリコール‐テレフタル酸‐イソフタル酸共重合体、及びテレフタル酸‐シクロヘキサンジメタノール‐エチレングリコール共重合体などのポリエステル系樹脂、ナイロン6、ナイロン66、及びナイロン610などのポリアミド系樹脂、ポリプロピレン、及びポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリメタアクリレート、及びポリメチルメタアクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミドなどのポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂フィルム、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルサルファイド、ポリアリレート、ポリエステルエーテル、全芳香族アミド、ポリアラミド、ポリカーボネートなどの樹脂が適用できる。これらの樹脂は、単体、若しくは複数種混合した混合体(アロイでを含む)として用いられる。
また、アンダーコート、アンカーコート、プライマーコートとも呼ばれるプライマー層13を設けてもよい。
プライマー層13の材料としては、例えば、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、及び/又はカルボジイミド基を有する多官能化合物と、ガラス転移点が20〜100℃程度、好ましくは30〜100℃のポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂が適用できる。
次に、基材フィルム11、又は、必要に応じて設けたプライマー層13面へ熱接着層15を設ける。熱接着層15は、柔軟性に富み、かつ基材フィルム11或はプライマー層13と導体21とのヒートシール性を有していることが必要である。かかる熱接着層15は、その層間に金属などの導体を挟持させることができて、かつ、加熱ロールまたは加熱板などによる加熱加圧により軟化して溶融し、相互に強固に熱融着(自己接着性)し、かつ、導体との密着性(導体接着性)に優れているとともに導体をその中に空隙を発生させずに埋め込めることが必要である。
なお、必要に応じて、熱接着層中には、フィラー(P)及び熱可塑性樹脂(V)以外に、其他添加剤を添加しても良い。
(熱可塑性樹脂)
熱接着層15の熱接着に寄与する熱可塑性樹脂15bとしては、熱によって溶融し、相互に自己接着すればよく、好ましくは導体接着力が大きい程よい。該熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、アイオノマー樹脂、エチレン‐酢酸ビニル共重合体、エチレン‐(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン‐(メタ)アクリル酸エステル共重合体、酸変性ポリオレフィン系樹脂、エチレン‐プロピレン共重合体、酢酸ビニル系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリブテン系樹脂、ポリペンテン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、熱可塑性ポリウレタン系樹脂などが適用できる。
フィラー成分15a(フィラー(P)ともいう)としては、塩素系や、臭素系などのハロゲン系化合物、水和金属化合物、酸化金属化合物、又は金属粉などの金属化合物、リン及びリン系化合物、窒素系化合物などが適用できる。
水和金属化合物は、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化チタン、水酸化亜鉛などが適用できる。難燃性に優れ、コスト的にも有利な水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムが好ましい。これらは、単独で使用しても、二種以上を併用してもよい。
酸化金属化合物は、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、酸化スズ、酸化モリブデン、酸化ホウ素、二酸化珪素、酸化銅、酸化ジルコニウム、ホウ酸亜鉛などが適用できる。これらは、単独で使用しても、二種以上を併用してもよい。
フィラー(P)成分15aはフィラー粒子として熱接着層15中に存在する。
また、熱接着層組成物には、本発明の効果に影響のない範囲で、必要に応じて、顔料、滑剤、帯電防止剤、分散剤、酸化防止剤、金属腐食防止剤、ブロッキング防止剤、樹脂と難燃剤との間の凝集力を上昇させる各種カップリング剤、充填剤、難燃触媒を適宜添加してもよい。
さらに、熱接着層組成物には、必要に応じて上記フィラー以外に可塑剤、架橋剤、架橋助剤、発泡剤などを適宜添加してもよい。これらは、熱可塑性樹脂成分と一体化される。
図5は、本発明の熱接着層の成分の傾斜分布を説明するグラフである。
図6は、本発明の熱接着層の個別成分の傾斜分布を説明するグラフである。
P(χ)=P1(χ)+P2(χ)+・・+Pi(χ)、+・・+Pn(χ)
C(χ)=P(χ)/{P(χ)+V(χ)}
とする。
(1)接着性低下への寄与が大である成分、例えば水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムなどの水和金属化合物については、総フィラー中に占める当該フィラーの量はPi(χ)の比率、下記式1を厚みχの減少関数となるようにする。
以上のような熱接着層15の成分として、熱可塑性樹脂とフィラー成分とを、必要ならば、その他の添加剤を任意に加え、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソプロピルアルコール類等の溶剤、希釈剤等にて十分に混練して可溶化又は分散化して、粘度10〜4000cps程度の熱接着層15用の組成物インキを製造する。
本発明のフラットケーブル1は、図2及び図3に図示するように、複数の線条をなす導体21を同一平面内で平行配列した導体21列の両側を、熱接着層15の面同志が互いに対向するように対峙させた2枚のフラットケーブル被覆材10で被覆してある。本発明においては、これまで説明してきたフラットケーブル被覆材10を使用し、該2枚のフラットケーブル被覆材のうち少なくとも片方、好ましくは2枚の該フラットケーブル用被覆材10に本発明のフラットケーブル被覆を用い、その熱接着層15面を対向させて重ね合わせ、更に、その層間に、複数の金属等の導体21を同一平面内で配列した導体列を介在させる。
厚さ23μmのPETフィルムGEC−23(帝人デュポンフィルム社製、商品名)へ、下記のプライマ層組成物インキをグラビアロールコート方式により、膜厚1μm(乾燥状態)になるように塗布し、乾燥してプライマ層を形成した。
得られたフラットケーブル被覆材の熱接着層の、基材フィルム側とその表面側(導体側)の組成の質量割合を測定した。測定法は、基材フィルム側と導体側の厚さ3μmを削り取り、各成分とその割合を、公知の乾式灰化法を用いた重量法、XRD(X線回折法)、XRF(蛍光X線分光分析法)で測定した。結果は「表1」に記載したように、熱接着層15の成分の割合が、基材フィルム側と導体側で異なっており、傾斜分布している。
塗布乾燥条件を各種調整して熱接着層の、基材フィルム側と導体側の3μmの各成分の割合が、「表1」に示すようする以外は、実施例1と同様にして、フラットケーブル被覆材を得た。
下記の2種のインキを用いて、コンマコーターで、速度25m/分で塗布し、乾燥ゾーンのすべてを熱風で乾燥した。同様に、第1層及び第2層を順次、累計膜厚40μm(乾燥状態)になるように、塗布乾燥を2回繰り返して、熱接着層を形成して、フラットケーブル被覆材を得た。
下記の3種のインキを用いて、コンマコーターで、速度30m/分で塗布し、乾燥ゾーンのすべてを熱風で乾燥した。同様に、第1層ないし第3層を順次、累計膜厚40μm(乾燥状態)になるように、塗布乾燥を3回繰り返して、熱接着層を形成して、フラットケーブル被覆材を得た。
熱接着層の、基材フィルム側と導体側の3μmの各成分の割合が、「表2〜3」に示すようにし、さらに、実施例9〜10では窒素系の硫酸メラミンに代えてハロゲン系のデカブロモジフェニルオキサイド(DBDPO)を、実施例11では硫酸メラミンに代えてとリン系のポリリン酸アンモニウムとする以外は、実施例1と同様にして、フラットケーブル被覆材を得た。
熱可塑性樹脂成分となるガラス転移点−30℃のポリエステル樹脂50質量部とガラス転移点5℃のポリエステル樹脂8質量部とガラス転移点80℃のポリエステル樹脂2質量部と、フィラー成分となる三酸化アンチモン35.5質量部と、硫酸メラミン4質量部と、二酸化珪素0.5質量部を使用し、更に、ポリエステル系可塑剤1.7質量部、分散剤0.5質量部を添加して、それらをメチルエチルケトン/トルエン=1/1からなる混合溶剤に溶解分散させて、粘度を2000cpsに調製した熱接着層組成物インキを用いて、コンマコーターにて、膜厚40μm(乾燥状態)になるように、速度10m/分で塗布し、120℃の熱風で全乾燥ゾーン(6ゾーン長さ合計18m)を用いた乾燥を行い、熱接着層を形成する以外は、実施例1と同様にして、フラットケーブル被覆材を得た。
熱接着層組成物インキとして、熱可塑性樹脂成分となるガラス転移点−30℃のポリエステル樹脂35質量部とガラス転移点5℃のポリエステル樹脂4質量部とガラス転移点80℃のポリエステル樹脂1質量部と、フィラー成分となる三酸化アンチモン55.5質量部と、硫酸メラミン4質量部と、二酸化珪素0.5質量部を使用し、更に、ポリエステル系可塑剤1.7質量部、分散剤0.5質量部を添加して、それらをメチルエチルケトン/トルエン=1/1からなる混合溶剤に溶解分散させて、粘度を1000cpsに調製する以外は、比較例1と同様にして、フラットケーブル被覆材を得た。
上記の実施例、比較例のフラットケーブル被覆材10を、難燃性、導体接着力、及び耐ブロッキング性で評価した。
難燃性の評価は、フラットケーブル被覆材10を、UL規格VW−1に準じて測定し、合格を「○」、不合格の場合を「×」で表わし、表1〜5の下欄の「難燃性」欄に併記した。
(フラットケーブルの実施例)
実施例1〜12のフラットケーブル被覆材を用いて、フラットケーブルを製造する。スズメッキ軟銅導体(厚さ50μm、幅0.8mm)を17本を平行に並べ、巾60cm、長さ100cmからなるそれぞれ2枚のフラットケーブル被覆材10の熱接着層が向かい合うようにして、150℃に加熱した金属ロールとゴムロールとの間を1m/minのスピードで通過させて加熱加圧して、フラットケーブルを製造した。該フラットケーブルは、実施例1〜12のフラットケーブル被覆材と同様の性能を有し、また、インクジェットプリンターの、印字ヘッドと制御部とを接続する配線ケーブルとして用いたところ、正常に機能した。
11 基材フィルム
13 プライマー層
15 熱接着層
15a フィラー成分
15b 熱可塑性樹脂
21 導体
Claims (4)
- 基材フィルムと、
基材フィルムの一方の面に直接または他の層を介して積層した熱接着層とを備え、
熱接着層はフィラー(P)成分と、熱可塑性樹脂(V)成分とからなり、
熱接着層(P+V)中におけるフィラー(P)成分の質量割合P/(P+V)は、基材フィルム側から熱接着層表面側に向かって減少するように傾斜して分布し、
フィラー(P)成分は、窒素系化合物、及びリン系化合物を含み、熱接着層中に於いて、該窒素系化合物の質量割合は基材フィルム側から熱接着層表面に向って増加し、且つ該リン系化合物の質量割合は基材フィルム側から熱接着層表面に向って減少するように傾斜して分布している
ことを特徴とするフラットケーブル被覆材。 - 熱接着層(P+V)中におけるフィラー(P)成分の質量割合P/(P+V)は、90〜50質量%の範囲内で傾斜して分布していることを特徴とする請求項1記載のフラットケーブル被覆材。
- フィラー(P)成分は、フィラー粒子からなることを特徴とする請求項1記載のフラットケーブル被覆材。
- 同一平面上に配置された複数の導体と、これら複数の導体を両側から被覆する一対のフラットケーブル被覆材とを備えたフラットケーブルにおいて、
各フラットケーブル被覆材は、
基材フィルムと、
基材フィルムの一方の面に直接または他の層を介して積層した熱接着層とを備え、
熱接着層はフィラー(P)成分と、熱可塑性樹脂(V)成分とからなり、
熱接着層(P+V)中におけるフィラー(P)成分の質量割合P/(P+V)は、基材フィルム側から熱接着層表面側に向かって減少するように傾斜して分布し、
フィラー(P)成分は、窒素系化合物、及びリン系化合物を含み、熱接着層中に於いて、該窒素系化合物の質量割合は基材フィルム側から熱接着層表面に向って増加し、且つ該リン系化合物の質量割合は基材フィルム側から熱接着層表面に向って減少するように傾斜して分布している
ことを特徴とするフラットケーブル。
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