JP5545178B2 - 発泡ケーブル及びその製造方法 - Google Patents
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Description
一つは押出機の中で溶融した樹脂中に高圧のガスを注入する方法で、物理発泡法と称される。概略手順は以下の通りである。
1) 押出機中に樹脂を投入し、加熱混練を行って溶融させる。
2) 樹脂の流路の途中から高圧のガスを注入し溶解させる。
3) 導体上にガスの溶解した樹脂を被覆する。
4) 導体の移動に伴い、被覆した樹脂を押出機外部に移動させる。
5) 押出機内部での圧力から開放され、樹脂中に溶解していたガスが気泡となる。
6) 気泡が過剰に成長して絶縁体が不均一になる前に冷却し、樹脂を固化させる。
もう一つは、樹脂と共に化学的な発泡剤を投入する方法で、化学発泡法と呼ばれる。概略手順は以下の通りである。
1) 押出機中に樹脂と発泡剤を投入する。発泡剤は単独でも樹脂中に混練していてもよい。
2) 押出機中で発泡剤の分解温度以上に加熱する。その際押出機中で発泡しないよう樹脂の圧力が高い状態を維持し、発生したガスを樹脂中に溶解させる。
3) 導体上にガスの溶解した樹脂を被覆する。
4) 導体の移動に伴い、被覆した樹脂を押出機外部に移動させる。
5) 押出機内部での圧力から開放され、樹脂中に溶解していたガスが気泡となる。
6) 気泡が過剰に成長して絶縁体が不均一になる前に冷却し、樹脂を固化させる。
(1)高い発泡度を得やすい。
(2)化学的な発泡剤を使用しないため、発泡剤や発泡剤の残渣による絶縁体の電気特性(誘電率εや誘電正接tanδ)の低下が少ない。
(1) 超微粒子核剤は樹脂中への均一な分散が難しいため、2次凝集や分散不良の問題が発生しやすい。
(2) 核剤が超微粒子になると、作業環境を汚染しやすいため、取扱い上の手間がかかり、作業性が低下する。
(3) 微粒子の核剤を使用しても、発泡度を向上させるため添加量を増やした場合、発泡絶縁体としての誘電率εや誘電正接tanδに悪影響を与えやすい。
発泡方式について述べる。発泡方法としては、物理発泡、化学発泡の2つの方法があり、本発明に適用する方法としては物理発泡方式が好ましいが、製品の目的と要求性能にあわせて化学発泡方式を選択することも出来る。
樹脂組成物のゼロせん断粘度は、3000Pa・s以上18000Pa・s以下の範囲であるが、より好ましくは8000Pa・s以上12000Pa・s程度の範囲である。この範囲から更に粘度が高くなると、高圧のガスを用いて発泡せざるを得ず、巣の発生や気泡の異常成長が生じやすくなる。一方、低粘度に傾くと、中心導体21の外周に被覆した際に液ダレによる偏心(偏肉)が生じやすくなる。このため、材料の粘度は、最適範囲を中心とした3000Pa・s以上18000Pa・s以下が望ましい。
本発明は、170℃におけるゼロせん断粘度が3000Pa・s以上18000Pa・s以下のポリオレフィン樹脂と発泡剤もしくは発泡核剤を含む樹脂組成物を発泡させることに特徴があり、特に材料組成を規定するものではないが、より、好ましい樹脂組成物の配合の例を表1に示す。
物理発泡方式を採用する場合、樹脂中に溶解しているガスが気泡として発生するための起点として、発泡核剤を使用することが出来る。発泡核剤は殆どの場合微細な粉体状であり、これらを押出機中に投入した場合は樹脂中で分散不良を起こしやすい。このため、予めマスターバッチ(MB)と称する、発泡核剤を高濃度に配合したコンパウンドを添加する方法が一般的である。
一方、化学発泡を行う場合、発泡ガスの発生源としての発泡剤を樹脂中に混練しておく必要がある。発泡剤の場合も、発泡核剤MBと同様に予めMB化しておくことが一般的であるが、単体で押出機中に投入、あるいは事前に希釈混練を行うことも出来る。
本実施の形態で用いる発泡絶縁電線10の本来の目的から、その電気特性上可能な限り、樹脂組成物は純粋にポリオレフィン樹脂と発泡剤もしくは発泡核剤のみからなることが好ましいが、その他の性能維持や、樹脂組成物の製造上止むを得ない添加剤等の使用は可能である。
構造上の変形例も考えられる。着色剤を配合した樹脂組成物による外層被覆だけでなく、中心導体21直上(外周)に非発泡層を設け、その外周に発泡層を設けることも可能である。これは、特により線を使用した場合に、素線のより目に沿ってガスが抜ける現象を防止するのに効果的である。また、これの変形例として、少しでも発泡度を向上させるため、内層を僅かに発泡させる方法もある。
偏平量の測定は、偏平測定機において、試料が偏平化した際の長径と短径を読み取り、その差が10μm以下を○、5μm以下を◎とした。
発泡変動量の測定は、外径変動量の測定と共に行った。外径変動量の測定には、電線製造ライン上に設置した2台(X−Y軸)の外径測定機を使用した。0.2秒毎に外径を測定し、データロガーを経由してPCにデータを蓄積することで、経時的な外径変動を測定すると共に、静電容量Cも連続的に測定を行った。導体直径aと発泡絶縁電線の外径b、静電容量Cから発泡絶縁体の誘電率εsが計算でき、さらに発泡前の樹脂組成物の誘電率εpは既知であることから、発泡絶縁体の発泡度Fが計算できる。これにより、発泡変動量を測定した。発泡度の詳細な計算方法は、下式(1)(2)の通りである。なお、発泡度は、Td4.2ns/mでは50%、Td3.9ns/mでは70%であった。
いずれも高機能オシロスコープのTDT(Time Domain Transmission)や、TDR(Time Domain Reflection)モードで測定を行った。
10 発泡絶縁電線
11 ドレイン線
12 シールドテープ
13 樹脂テープ
21 中心導体
22 気泡
23 発泡絶縁体
Claims (4)
- 中心導体と前記中心導体の外周に被覆された発泡絶縁体とを有する少なくとも2本の発泡絶縁電線を2本1組として並行に配置するか又は撚り合わせてなる発泡ケーブルにおいて、
前記発泡絶縁体は、JIS−K7210に準拠して測定したMFRが0.3以上2以下の高密度ポリエチレンを15質量部以上35質量部以下と、JIS−K7210に準拠して測定したMFRが6以上10以下の直鎖状低密度ポリエチレンを55質量部以上75質量部以下と、を含み、170℃におけるゼロせん断粘度が3000Pa・s以上18000Pa・s以下である樹脂組成物を発泡度が50%以上70%以下となるように発泡させてなり、
前記発泡絶縁電線の遅延時間(Td)が3.9ns/m以上4.2ns/m以下で、かつ組となる2本の前記発泡絶縁電線の遅延時間差(Skew)が8ps/m以下であることを特徴とする発泡ケーブル。 - 前記発泡絶縁体の外径が2mm以下で、かつ前記中心導体の直径が1mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の発泡ケーブル。
- 前記樹脂組成物は、発泡剤もしくは発泡核剤を含む20質量部以下のマスターバッチを更に含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の発泡ケーブル。
- JIS−K7210に準拠して測定したMFRが0.3以上2以下の高密度ポリエチレンを15質量部以上35質量部以下と、JIS−K7210に準拠して測定したMFRが6以上10以下の直鎖状低密度ポリエチレンを55質量部以上75質量部以下と、発泡剤もしくは発泡核剤を含むマスターバッチを20質量部以下と、を含み、170℃におけるゼロせん断粘度が3000Pa・s以上18000Pa・s以下である樹脂組成物を押出機で押し出すと共に発泡度が50%以上70%以下となるように化学発泡又は物理発泡させて中心導体の外周に発泡絶縁体として被覆して、前記発泡絶縁電線の遅延時間(Td)が3.9ns/m以上4.2ns/m以下である少なくとも2本の発泡絶縁電線を形成し、前記発泡絶縁電線を2本1組として並行に配置するか又は撚り合わせて、組となる2本の前記発泡絶縁電線の遅延時間差(Skew)が8ps/m以下である発泡ケーブルを製造することを特徴とする発泡ケーブルの製造方法。
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