TWI501869B - 難燃性樹脂薄片及使用其之扁平電纜 - Google Patents

Description

難燃性樹脂薄片及使用其之扁平電纜

本發明係關於扁平電纜之被覆材，特別是可適合使用作為低介電層的難燃性樹脂薄片、及使用其之可撓性扁平電纜。

目前電子設備之內部配線用電線方面，係使用多芯平型的可撓性扁平電纜。扁平電纜係藉由在2片絕緣薄膜之間並列並夾持複數支導體，將絕緣薄膜彼此間予以熱熔融成一體化來製造。該絕緣薄膜一般而言，具有連接導體的接著劑層與其外側之樹脂薄膜。樹脂薄膜方面，係廣泛使用機械特性、電特性優異的雙軸拉伸聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜。

扁平電纜亦使用作為液晶顯示器、電漿顯示器等之電子設備中之高速傳輸用配線電纜。在該情形下，雜訊的對策，係在絕緣層之外側設置屏蔽層(金屬層)的構成。又為了顯現出高速傳輸特性，則必須將特性阻抗與高速數位信號之發送用‧接收用IC之阻抗同樣地設定在100Ω。為了控制屬特性阻抗之因素的靜電容量，則必須降低絕緣層之介電率，而除了接著劑層、樹脂薄膜之外，則使用了低介電層。

此種扁平電纜方面，在專利文獻1中，揭示有一種可撓性扁平電纜，其為在導體兩側貼合加工附有接著層的發泡絕緣體，在其外側設置附有導電性接著層的金屬層。由於發泡絕緣體較傳統絕緣體的介電率更低，故可控制靜電容量。

在專利文獻2中，揭示有一種扁平電纜，其具備：導體；被覆該導體兩面的絕緣層；設置於該絕緣層外側的低介電層；及設置於該低介電層外側的屏蔽層，該低介電層係以由聚烯烴樹脂所構成的樹脂組成物為主成分。又，在專利文獻3中揭示有一種扁平電纜，其與專利文獻2有相同的構成，其係使用聚碳酸酯樹脂、改性聚苯醚樹脂、聚苯硫醚樹脂等作為低介電層。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特開2003-31033號公報

專利文獻2：日本特開2008-47505號公報

專利文獻3：日本特開2008-198592號公報

扁平電纜被要求柔軟性或折彎加工性。因此，在低介電層亦需柔軟性、折彎加工性。在專利文獻1中所使用之發泡絕緣體的強度弱，故在折彎加工時會產生彎曲，電特性惡化。

又，扁平電纜被要求高度難燃性的用途，並規定如美國UL規格之垂直樣本難燃試驗(VW-1試驗)般之難燃性。為了滿足難燃性之規格，則在低介電層中必須含有難燃劑，並使用溴系難燃劑、氯系難燃劑等鹵素系難燃劑、或磷系難燃劑、氮系難燃劑等之無鹵素系難燃劑作為難燃劑。

使用於專利文獻2之低介電層的聚烯烴系樹脂難燃性低，若欲滿足燃燒性之規格，則必須添加多量的難燃劑。特別是使用無鹵素系難燃劑的情形，相較於使用鹵素系難燃劑的情形，則必須再添加多量的難燃劑，其結果使得低介電層的柔軟性降低。

再者，若要使扁平電纜之特性阻抗達到所期望之值，則必須因應導體寬度、絕緣薄膜厚度、屏蔽層構造等來變更低介電層之厚度。在此情形下，低介電層亦必須變薄，以謀求可進行薄壁擠壓加工的低介電層。專利文獻3的低介電層中所使用的聚碳酸酯等之樹脂難燃性雖然充分，但因其為硬質材料，故難以進行薄壁擠壓加工，且無法獲得薄的薄膜。

因此，本發明的課題係提供一種可使介電率降低，同時有優異柔軟性、難燃性及薄壁加工性的難燃性樹脂薄片、及使用其之扁平電纜。該扁平電纜特別適合使用作為高速傳輸用的電纜。

本發明係一種難燃性樹脂薄片，其含有：含有5質量%以上且75質量%以下之聚苯醚、5質量%以上且40質量%以下之熱塑性彈性體、及20質量%以上且90質量%以下之聚烯烴樹脂的樹脂成分；及相對於100質量份之該樹脂成分而言，5至100質量份之磷系難燃劑及/或氮系難燃劑(本案第1項之發明)。

藉由含有聚苯醚，可使難燃性樹脂薄片之介電率降低，同時提高難燃性。藉由含有聚烯烴樹脂，可獲得柔軟性，同時提高薄壁加工性。

又藉由含有熱塑性彈性體，可提高柔軟性、擠壓加工性，同時提高上述聚苯醚與聚烯烴樹脂之互溶性，可提高機械特性。再者，藉由使用磷系難燃劑或氮系難燃劑，可提高難燃性。因此，該難燃性樹脂薄片適合使用作為高速傳輸用扁平電纜之低介電層。

該聚烯烴樹脂較佳為選自由乙烯丙烯酸乙酯共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、酸改性聚乙烯、酸改性聚丙烯、離聚物(ionomer)、及乙烯甲基丙烯酸共聚物所構成群組之1種以上(本案第2項之發明)。該等樹脂有優異的柔軟性。

該熱塑性彈性體較佳為苯乙烯系熱塑性彈性體(本案第3項之發明)。苯乙烯系熱塑性彈性體有優異的柔軟性及擠壓加工性。

該難燃性樹脂薄片在25℃下，拉伸彈性係數較佳為10MPa以上且300MPa以下(本案第4項之發明)。拉伸彈性係數若較300MPa大時，則柔軟性降低。又拉伸彈性係數若較10MPa小，則機械強度變差。此外，拉伸彈性係數能夠以切成四方形狀(strip of pater-shaped)的樣本進行拉伸試驗，自應力一延伸曲線而求得。

該難燃性樹脂薄片之厚度較佳為0.2mm以下(本案第5項之發明)。藉由厚度變薄，可提高使用該難燃性樹脂薄片之扁平電纜等的柔軟性，在本發明中藉由使用如上述之樹脂成分，則可將此種薄的膜擠壓成形。

又本發明提供一種扁平電纜，其使用上述之難燃性樹脂薄片作為被覆材料(本案第6項之發明)。該扁平電纜有優異的難燃性及柔軟性。

又本發明係提供一種扁平電纜，該扁平電纜之一個態樣方面，係具有：導體、被覆該導體兩面的第1絕緣層、設置於該第1絕緣層之至少單面之外側的第2絕緣層、及設置於該第2絕緣層之外側的屏蔽層之扁平電纜，其中該第2絕緣層係使用上述之難燃性樹脂薄片。(本案第7項之發明)。此外，第1絕緣層亦可如接著層與薄膜層般以複數層構成。該扁平電纜有優異的難燃性、柔軟性，同時，可將特性阻抗調整至所期望之值，適合使用作為高速傳輸用之電纜。

根據本發明，可獲得可使介電率降低，同時有優異柔軟性、難燃性及薄壁加工性的難燃性樹脂薄片、及使用該難燃性樹脂薄片作為被覆材料的扁平電纜。

實施發明之形態

首先，說明有關構成本發明之難燃性樹脂薄片的各種材料。

聚苯醚係將以甲醇與酚作為原料而合成之2,6-二甲苯酚予以氧化聚合所得的工程塑膠。又為了提高聚苯醚之成形加工性，目前市售是將在聚苯醚中熔融摻合聚苯乙烯的材料作為改性聚苯醚樹脂。本發明中使用的聚苯醚系樹脂方面，可使用上述聚苯醚樹脂單體、及熔融摻合有聚苯乙烯的聚苯醚樹脂之任一種。又亦可適宜摻合已導入順丁烯二酸酐等羧酸之物來使用。

熱塑性彈性體方面，可使用苯乙烯系彈性體、聚酯彈性體、聚胺基甲酸酯彈性體、烯烴系彈性體等。該等中，就可提高聚苯醚與聚烯烴樹脂之互溶性、提高機械特性及擠壓加工性的觀點觀之，最佳為苯乙烯系彈性體。苯乙烯系彈性體方面，可例舉苯乙烯‧乙烯丁烯‧苯乙烯共聚物、苯乙烯‧乙烯丙烯‧苯乙烯共聚物、苯乙烯‧乙烯‧乙烯丙烯‧苯乙烯共聚物、苯乙烯‧丁烯‧苯乙烯共聚物等，並可例示該等之氫化聚合物及部分氫化聚合物。又亦可適宜摻合已導入順丁烯二酸酐等羧酸之物來使用。

本發明使用的聚烯烴樹脂方面，可例示聚乙烯、超低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯酸乙酯共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、酸改性聚乙烯、酸改性聚丙烯、離聚物、乙烯甲基丙烯酸共聚物等。該等之中，因乙烯丙烯酸乙酯共聚物、乙烯乙酸乙烯共聚物、酸改性聚乙烯、酸改性聚丙烯、離聚物及乙烯甲基丙烯酸共聚物有優異的柔軟性，故最佳。

混合上述3成分，使得聚苯醚相對於全體樹脂成分為5質量%以上且75質量%以下、熱塑性彈性體相對於全體樹脂成分為5質量%以上且40質量%以下、聚烯烴樹脂相對於全體樹脂成分為20質量%以上且90質量%。聚苯醚之量若較上述之量更少時，則難燃性樹脂薄片之難燃性降低。熱塑性彈性體之量若較上述之量更少時，則難燃性樹脂薄片之柔軟性降低。又，聚烯烴樹脂之量若較上述之量更少時，則擠壓加工性降低，難以獲得薄壁的薄片。

本發明使用的氮系難燃劑方面，可例示三聚氰胺樹脂、三聚氰胺三聚氰酸酯、三、異三聚氰酸酯、脲、胍等。氮系難燃劑在使用後即使予以燒毀處理，亦不會產生鹵化氫等有毒氣體，可謀求減低環境負荷。氮系難燃劑方面，就混合時之熱穩定性或難燃性之提高效果，以使用三聚氰胺三聚氰酸酯較佳。三聚氰胺三聚氰酸酯亦可以矽烷偶合劑或鈦酸酯系偶合劑進行表面處理作使用。

本發明使用的磷系難燃劑方面，可例示9,10-二氫-9-氧雜-磷菲基-10-氧化物等之環狀有機磷化合物、磷酸三苯酯、雙酚A雙(二苯基)磷酸酯等之磷酸酯、聚磷酸銨、聚磷酸鋁、次磷酸鋁等。鑑於本發明之宗旨，則以無鹵素之磷系難燃劑較佳。

該氮系難燃劑及磷系難燃劑之含量，相對於樹脂成分100質量份，兩者之合計為5至100質量份。因若低於5質量份，則難燃性不充分，又若大於100質量份，則機械特性及擠壓加工性降低。可各自單獨使用氮系難燃劑、磷系難燃劑，亦可併用兩者。

難燃性樹脂薄片中，可依需要，適宜混合抗氧化劑、抗老化劑、潤滑劑、加工穩定劑、著色劑、重金屬惰性化材料、發泡劑、多官能性單體等。在使用短軸擠壓型混合機、加壓捏合機、班伯里混合器等既知的熔融混合機混合該等材料後，以擠壓成形加工等方法製作難燃性樹脂薄片。

難燃性樹脂薄片之厚度可因應使用的部分而適宜選擇。如後述，將難燃性樹脂薄片使用作為扁平電纜之低介電層時，為了使特性阻抗達到所期望之值，可依照屏蔽層構造、導體寬度、絕緣薄膜厚度等，設計必要的厚度而使用。又難燃性樹脂薄片之厚度愈薄，愈可提高扁平電纜之柔軟性。本發明之難燃性樹脂薄片因有優異的擠壓加工性，故可符合各種設計的厚度。特別是即使為薄至0.2mm以下的厚度，亦可進行擠壓加工。

接著說明有關本發明之扁平電纜。第1圖表示使用本發明之難燃性樹脂薄片之扁平電纜之一例圖，第2圖為第1圖之A-A'剖面圖。如第2圖所示，以由接著層2及樹脂薄膜3所構成之第1絕緣層4被覆矩形(rectangular)形狀之導體1的兩面。在第1絕緣層4之外側設置第2絕緣層5。第2絕緣層5係用於調整可撓性扁平電纜之特性阻抗，在本實施形態中，係在第1絕緣層4(樹脂薄膜3)與第2絕緣層5之間設置黏著劑層7，再將兩者接著。

再者，於扁平電纜之外側設置屏蔽層6。又在扁平電纜之端部中，於屏蔽層6之內側設置導電層9。屏蔽層6與導電層9係以電連接，導電層9經由連接器連接於接地線上。在屏蔽層6與第2絕緣層5之間設置易接著層8，提高兩者之接著力。屏蔽層6用於減低電磁干擾與雜訊。此外，如第1圖所示，在扁平電纜之端部係僅於單面設置第1絕緣層4，使導體1露出，以使電子設備所設置的連接端子與導體1可連接的構成。

此外，本發明之難燃性樹脂薄片亦可使用作為構成扁平電纜之其他層。例如可使用作為樹脂薄膜3。又在不需與導體有接著力的扁平電纜之情形時，則使用難燃性樹脂薄片取代接著層2，亦可將積層難燃性樹脂薄片與樹脂薄膜3之物使用作為第1絕緣層。

導體1方面，可使用銅、鍍錫退火軟銅(annealed copper)、鍍鎳退火軟銅等之導電性金屬。導體較佳為矩形狀，其厚度對應於使用的電流量，但若考慮到扁平電纜的柔軟性，則較佳為15μm至50μm。

接著層2方面，可單獨使用聚酯系樹脂、聚烯烴系樹脂等，或混合難燃劑等使用。接著層之厚度較佳為20μm至50μm。

樹脂薄膜3方面，可使用有優異柔軟性的樹脂材料，可例示聚酯樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚醯亞胺樹脂等。聚酯樹脂方面，可例舉聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚對苯二甲酸伸丁酯樹脂、聚萘二甲酸乙烯酯樹脂、聚萘二甲酸伸丁酯樹脂、聚對苯二甲酸伸丙酯樹脂、聚萘二甲酸伸丙酯樹脂、聚對苯二甲酸環己烷二甲酯樹脂、聚萘二甲酸環己烷二甲酯聚芳基化物樹脂等。該等樹脂中，就電特性、機械特性、成本等觀點觀之，則以聚對苯二甲酸乙烯酯樹脂適合使用作為樹脂薄膜。又樹脂薄膜之厚度較佳為12至50μm。屏蔽層6方面，可使用在聚對苯二甲酸乙二酯、聚醯亞胺、聚苯硫醚等之樹脂薄膜上蒸鍍銀等之金屬，進一步於金屬蒸鍍面側設置導電性接著劑層的屏蔽層薄膜。

在黏著劑層7中可使用丙烯酸系樹脂、天然橡膠、聚異戊二烯系橡膠、腈橡膠、苯乙烯‧丁二烯橡膠、丁基橡膠、乙酸乙烯酯樹脂、聚甲基丙烯酸酯樹脂、聚丁酸乙烯酯、環氧系樹脂、聚矽氧樹脂等。黏著劑層之厚度為5μm至60μm。

易接著層8中可使用胺基甲酸酯樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、丙烯酸樹脂、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、橡膠系樹脂等。易接著層之厚度為0.1μm至5μm。

導電層9方面，可使用銅、鍍錫退火軟銅、鍍鎳退火軟銅等。

在製造扁平電纜時，於複數的導體1的外側，使2片第1絕緣層4相對接(opposing)，以使樹脂薄膜3成為外側，使用既知之熱層合機或熱壓製裝置進行加熱加壓處理，使導體1與接著層2及接著層2彼此之間相互接著。此時，在扁平電纜端部的部分，可在第1絕緣層4之一部分預先開一個洞，使端部之導體1露出。在連續進行熱貼合或熱壓製，而可獲得長形之扁平電纜。其後切成一定的長度，製成任意長度。

再者，於第1絕緣層4之外側經由黏著劑層7載置第2絕緣層5。於第2絕緣層之外側設置導電層，以屏蔽帶(屏蔽層)被覆外周，獲得具有屏蔽層的扁平電纜。

實施例

接著，根據實施例、比較例加以說明本發明。此外，實施例並不限定於本發明之範圍。

(實施例、比較例) (難燃性樹脂薄片之製作)

以雙軸混合機將表1所示調配處方的各成分熔融混合後，熔融擠壓成股線狀，接著，將熔融股線冷卻切斷，來製作顆粒。以T模擠壓機將該顆粒擠壓成形成為薄片狀，來製作厚度150μm之薄片。

(難燃性樹脂薄片之彈性模數測定)

將所得之薄片切成寬10mm，依照JIS K 7127，以拉伸速度10mm/min、夾盤間距離100mm進行拉伸試驗，測定彈性係數。

(難燃性樹脂薄片之介電率測定)

使用介電率測定器(日本Hewlett-Packard公司製、商品名4276A LCZ計量器)，測定所得薄片的介電率。

(扁平電纜之製作)

以0.5mm點距平行排列為導體的鍍錫退火軟銅箔(厚度35μm、寬0.3mm)50支。在聚對苯二甲酸乙二酯(厚度12μm)薄膜上，以2片塗佈有聚酯系接著劑(厚度30μm)的絕緣薄膜(第1絕緣層)夾住導體，使用加熱至130℃的熱層合機進行加熱加壓處理，將導體兩面以絕緣薄膜被覆後，切成任意之長度。

於難燃性樹脂薄片單面塗佈二液硬化性胺基甲酸酯樹脂(東洋油墨公司製，主劑：EL570、硬化劑：CAT-RT810)，形成厚度3μm之易接著層，於另一面塗佈丙烯酸系黏著劑(綜研化學公司製、SK dyne1201)，形成厚度20μm之黏著劑層。以使黏著層側連接於樹脂薄膜的方式，將難燃性樹脂薄片貼附於上述扁平電纜上，再者於外側捲繞屏蔽帶(於厚度9μm之聚對苯二甲酸乙二酯薄膜上蒸鍍銀，於銀蒸鍍面上塗佈厚度20μm導電性接著劑而成者)，將整體以100℃、5秒壓製使之一體化。難燃性樹脂薄片在實施例1、4中係設置於絕緣薄膜之兩面，且於實施例2、3、5、6及7中係設置於單面。

(難燃性評價)

對製作的扁平電纜，進行UL規格1581之VW-1所規定的垂直樣本燃燒試驗。更具體言之，準備扁平電纜10條，在著火後，在10條中有1條以上燃燒者；因燃燒掉落物而使配置在扁平電纜下方的脫脂綿燃燒者；或安裝於扁平電纜之上部的牛皮紙燃燒者，判為不合格，其他則為合格。以上結果如表1所示。

(註腳)

(1)聚苯醚：旭化成公司製、Xyron 540Z

(2)聚苯醚：旭化成公司製、Xyron X9108

(3)聚苯醚：旭化成公司製、Xyron X9102

(4)苯乙烯系熱塑性彈性體：旭化成公司製、Tuftec H1041

(5)苯乙烯系熱塑性彈性體：JSR公司製、Dynaron 4600P

(6)乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)：三井杜邦聚化學公司製、EvaflexEV360

(7)乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)：日本Unicar公司製、NUC-6220

(8)酸改性聚乙烯：三井化學公司製、Admer NF548

(9)離聚物：三井杜邦聚化學公司製、Himilan1705

(10)乙烯甲基丙烯酸共聚物(EMAA)：三井杜邦聚化學公司製、Nucrel AN4213C

(11)磷酸酯：大八化學公司製、PX200

(12)三聚氰胺三聚氰酸酯：日產化學公司製MC6000

使用聚苯醚、熱塑性彈性體、聚烯烴樹脂的三成分做為樹脂成分，進一步添加有難燃劑的實施例1至7之薄片可將厚度150μm之薄片良好地擠壓成形，又彈性係數、難燃性亦滿足必要特性。

吾人可知，僅使用聚苯醚、熱塑性彈性體作為樹脂成分的比較例1之調配，無法進行以厚度150μm的擠壓成形，且薄壁加工性差。又在均無添加磷系難燃劑、氮系難燃劑之比較例2的調配，則未能滿足難燃性。

1．．．導體

2．．．接著層

3．．．樹脂薄膜

4．．．第1絕緣層

5．．．第2絕緣層

6．．．屏蔽層

7．．．黏著劑層

8．．．易接著層

9．．．導電層

第1圖表示本發明之扁平電纜圖。

第2圖表示本發明之扁平電纜圖，其係第1圖之A-A'剖面圖。

1．．．導體

2．．．接著層

3．．．樹脂薄膜

4．．．第1絕緣層

5．．．第2絕緣層

6．．．屏蔽層

7．．．黏著劑層

8．．．易接著層

9．．．導電層

Claims (7)

1. 一種難燃性樹脂薄片，其含有：含有5質量%以上且75質量%以下之聚苯醚、5質量%以上且40質量%以下之熱塑性彈性體、及20質量%以上且90質量%以下之聚烯烴樹脂的樹脂成分；及相對於100質量份之該樹脂成分而言，5至100質量份之磷系難燃劑、氮系難燃劑中之一者或兩者，該聚烯烴樹脂係選自由乙烯丙烯酸乙酯共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、酸改性聚乙烯、酸改性聚丙烯、離聚物(ionomer)及乙烯甲基丙烯酸共聚物所構成之群組中之1種以上。
2. 如申請專利範圍第1項之難燃性樹脂薄片，其中該熱塑性彈性體為苯乙烯系熱塑性彈性體。
3. 如申請專利範圍第1項之難燃性樹脂薄片，其在25℃下的拉伸彈性係數為10MPa以上且300MPa以下。
4. 如申請專利範圍第2項之難燃性樹脂薄片，其在25℃下的拉伸彈性係數為10MPa以上且300MPa以下。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之難燃性樹脂薄片，其厚度為0.2mm以下。
6. 一種扁平電纜，其係使用如申請專利範圍第1至5項中任一項之難燃性樹脂薄片作為被覆材料。
7. 一種扁平電纜，其係具有：導體、被覆該導體兩面的第1絕緣層、設置於該第1絕緣層之至少單面之外側的第2絕緣層、及設置於該第2絕緣層之外側的屏蔽層之扁平電纜，其中該第2絕緣層係使用如申請專利範圍第1至5項中任一項之難燃性樹脂薄片。