JP2009193732A - 高周波信号伝送製品用ポリテトラフルオロエチレン絶縁体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１ＧＨｚ以上の高周波帯域において、誘電正接の小さいポリテトラフルオロエチレン絶縁体を提供する。
【解決手段】ポリテトラフルオロエチレンを含有する原料に、照射線量１００Ｇｙ〜３０００Ｇｙのγ線を照射する工程を含む製造方法により、ポリテトラフルオロエチレン絶縁体を製造する。当該製造方法では、γ線を照射した原料を、所望の形状に加工してポリテトラフルオロエチレン絶縁体を得る工程が行われることが好ましく、前記ポリテトラフルオロエチレン絶縁体を焼成する工程がさらに行われることがより好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、高周波ケーブル、高周波基板等の高周波信号伝送製品の絶縁層に用いられるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）絶縁体、およびその製造方法に関する。本発明はまた、ＰＴＦＥ絶縁体を用いた、高周波ケーブルおよび高周波基板に関する。

従来より、高周波ケーブル、高周波基板等の高周波信号伝送製品の絶縁層には、信号の伝送効率が高くなるように、伝送損失の少ない材料、特にＰＴＦＥが用いられている（例えば、特許文献１〜４参照）。

ＰＴＦＥを用いて絶縁層を形成する方法としては、ＰＴＦＥモールディングパウダーを圧縮成形して焼成した後、切削してシート化する方法、ＰＴＦＥファインパウダーを含有するペーストをフィルム状に押出成形して焼成する方法、ＰＴＦＥを含有するディスパージョンを耐熱キャリアにキャスティングした後焼成してフィルム化する方法等が知られている。

近年、１ＧＨｚ以上の高周波を用いた高速通信が行われ始めており、高周波信号伝送製品に用いられる絶縁体には、さらなる低伝送損失性が求められるようになってきた。
特開２００５−１５８５０２号公報 特開２００４−３１９２１６号公報 特開２００３−２１８２７１号公報 特開１１−１４５５７７号公報

本発明の目的は、１ＧＨｚ以上の高周波帯域において、誘電正接の小さいＰＴＦＥ絶縁体を提供することにある。本発明の別の目的は、１ＧＨｚ以上の高周波帯域の信号の伝送過程において、伝送損失の少ない高周波ケーブルおよび高周波基板を提供することにある。

本発明は、ＰＴＦＥを含有する原料に、照射線量１００Ｇｙ〜３０００Ｇｙのγ（ガンマ）線を照射する工程を含む、高周波信号伝送製品用ＰＴＦＥ絶縁体の製造方法である。

本発明はまた、当該製造方法により得られる高周波信号伝送製品用ＰＴＦＥ絶縁体である。

本発明はさらに、当該高周波信号伝送製品用ＰＴＦＥ絶縁体を用いた高周波ケーブルおよび高周波基板である。

本発明によれば、１ＧＨｚ以上の高周波帯域において、誘電正接の小さいＰＴＦＥ絶縁体が提供される。従って、当該絶縁体を用いた高周波ケーブルおよび高周波基板は、１ＧＨｚ以上の高周波帯域の信号の伝送過程において、伝送損失の少ないものとなる。

本発明の製造方法は、ＰＴＦＥを含有する原料に、照射線量１００Ｇｙ〜３０００Ｇｙのγ線を照射する工程を含む。

本発明者等が鋭意検討した結果、ＰＴＦＥを含有する原料に照射線量１００Ｇｙ〜３０００Ｇｙのγ線を照射することにより、最終的に得られるＰＴＦＥ絶縁体の誘電正接が小さくなることを見出した。誘電正接が小さくなる理由としては、示差走査熱量測定(ＤＳＣ)によると、γ線照射により融解熱量が増加していることから、γ線照射により低分子化が起こり（その一方で架橋は起こらない）、この低分子化によってＰＴＦＥの結晶化度が向上したことが考えられる。

ＰＴＦＥを含有する原料としては、ＰＴＦＥモールディングパウダー、ＰＴＦＥファインパウダー、ＰＴＦＥディスパージョン等が例示できる。

ＰＴＦＥモールディングパウダーとは、懸濁重合法により作製されたＰＴＦＥ粉末であり、市販品としても各種入手することができる。市販品としては、例えば、ダイキン工業社製ポリフロンＭ１８、旭硝子社製フルオンＧ１９２等が知られている。

ＰＴＦＥファインパウダーとは、乳化重合法により作製されたＰＴＦＥ粉末であり、市販品としても各種入手することができる。市販品としては、例えば、ダイキン工業社製ポリフロンＦ１０４、旭硝子社製フルオンＣＤ１２３等が知られている。

ＰＴＦＥディスパージョンとは、乳化重合法により作製された、ＰＴＦＥが水系溶媒に分散した分散液であり、市販品としても各種入手することができる。市販品としては、例えば、ダイキン工業社製ポリフロンＤ−１、旭硝子社製フルオンＡＤ９１１Ｌ等が知られている。

これらのうち、ＰＴＦＥモールディングパウダー、およびＰＴＦＥファインパウダーが好ましい。ＰＴＦＥモールディングパウダーを原料にして作製した高周波信号伝送製品用ＰＴＦＥ絶縁体は、高周波基板用途に好適であり、ＰＴＦＥファインパウダーを原料にして作製した高周波信号伝送製品用ＰＴＦＥ絶縁体は、高周波ケーブル用途に好適である。

原料に含まれるＰＴＦＥの数平均分子量としては２００万〜１４００万が好ましく、６００万〜１２００万がより好ましい。なお、ＰＴＦＥの数平均分子量は、ＡＳＴＭ Ｄ１４５７−８３に準拠して求めることができる。

原料は、ＰＴＦＥ以外に、ナフサ、ホワイトオイル、流動パラフィン、トルエン、キシレン等の炭化水素油；水、アルコール類、ケトン類、エステル類等の溶媒；カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤などを含んでいてもよい。これらの成分は、高周波信号伝送製品用ＰＴＦＥ絶縁体の製造にあたり、ＰＴＦＥを含有する原料にγ線を照射した後に添加されてもよい。

γ線の照射は、公知方法に準じて行うことができる。γ線の照射線量は、１００Ｇｙ〜３０００Ｇｙである。照射線量が１００Ｇｙ未満では、誘電正接の値を十分に低くすることができず、３０００Ｇｙを超えると、強度低下が発生する。強度およびコスト等の観点から、好ましい照射線量は、５００Ｇｙ〜２０００Ｇｙである。

γ線照射時の温度としては、−２０〜８０℃とすればよく、室温で行うこともできる。照射時の雰囲気としては、大気雰囲気下であってよい。

γ線を照射したＰＴＦＥを含有する原料を、常法に従い、加工することによって、高周波信号伝送製品用ＰＴＦＥ絶縁体を得ることができる。従って、本発明の製造方法においては、例えば、γ線を照射した原料を、所望の形状に加工してＰＴＦＥ絶縁体を得る工程（形状加工工程）を行えばよく、当該ＰＴＦＥ絶縁体を焼成する工程（焼成工程）をさらに行うことが好ましい。

形状加工工程において、加工する形状は、絶縁体の最終形態に適した形状を選択すればよく、例えば、高周波基板用途を意図する場合には、板状、シート状またはフィルム状とすればよく、高周波ケーブル用途を意図する場合には、チューブ状とすればよい。

形状加工工程は、公知方法に準じて行うことができる。例えば、ＰＴＦＥを含有する原料がＰＴＦＥモールディングパウダーであった場合には、圧縮成形により所望の形状に加工すればよく、特に、高周波基板用途に向けて、板状、シート状またはフィルム状に成形するのがよい。ＰＴＦＥを含有する原料がＰＴＦＥファインパウダーであった場合には、原料に加工助剤を添加して押出成形により所望の形状に加工すればよく、特に、高周波ケーブル用途に向けて、チューブ状に成形するのがよい。ＰＴＦＥを含有する原料がＰＴＦＥディスパージョンであった場合には、含浸法、キャスト法等により、フィルム状に加工すればよい。

焼成工程は、公知方法に準じて、上記所望の形状に加工した原料を、ＰＴＦＥの融点以上、好ましくは、３６０〜３８０℃に加熱して行えばよい。焼成することにより、ＰＴＦＥ絶縁体の強度を向上させ、圧縮変形を抑制することができる。

このようにして得られるＰＴＦＥ絶縁体は、１ＧＨｚ以上の高周波帯域において、誘電正接が低いという特徴を有し、高周波信号伝送製品に専ら適するものである。従って、当該絶縁体を、公知方法に準じて、高周波ケーブル、高周波基板等の高周波信号伝送製品の絶縁層として使用すれば、高周波信号の伝達損失の少ない高周波信号伝送製品を得ることができる。加工性の観点からは、高周波基板には、ＰＴＦＥモールディングパウダーを原料にして作製したＰＴＦＥ絶縁体を用いるとよく、高周波ケーブルには、ＰＴＦＥファインパウダーを原料にして作製したＰＴＦＥ絶縁体を用いるとよい。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に制限されるものではない。

実施例１
市販のＰＴＦＥモールディングパウダー（ダイキン工業社製ポリフロンＭ１８；数平均分子量８００万）２５ｋｇを、受託放射線加工メーカーであるラジエ工業社にて、照射線量１００Ｇｙでγ線照射した後、１１５φ×２６５φのビレット金型に投入し、プランジャー速度１０ｍｍ／分、加圧圧力１５ＭＰａ、保持時間３０分で圧縮成形した。次に、得られた成形体を３６０℃で１６時間焼成した後、切削旋盤にて切削して、厚さ５０μｍのＰＴＦＥスカイブシートを得た。

実施例２
市販のＰＴＦＥモールディングパウダー（ダイキン工業社製ポリフロンＭ１８）２５ｋｇを、受託放射線加工メーカーであるラジエ工業社にて、照射線量５００Ｇｙでγ線照射した後、１１５φ×２６５φのビレット金型に投入し、プランジャー速度１０ｍｍ／分、加圧圧力１５ＭＰａ、保持時間３０分で圧縮成形した。次に、得られた成形体を３６０℃で１６時間焼成した後、切削旋盤にて切削して、厚さ５０μｍのＰＴＦＥスカイブシートを得た。

実施例３
市販のＰＴＦＥモールディングパウダー（ダイキン工業社製ポリフロンＭ１８）２５ｋｇを、受託放射線加工メーカーであるラジエ工業社にて、照射線量３０００Ｇｙでγ線照射した後、１１５φ×２６５φのビレット金型に投入し、プランジャー速度１０ｍｍ／分、加圧圧力１５ＭＰａ、保持時間３０分で圧縮成形した。次に、得られた成形体を３６０℃で１６時間焼成した後、切削旋盤にて切削して、厚さ５０μｍのＰＴＦＥスカイブシートを得た。

実施例４
市販のＰＴＦＥファインパウダー（旭硝子社製フルオンＣＤ１２３；数平均分子量１２００万）に、受託放射線加工メーカーであるラジエ工業社にて、照射線量１０００Ｇｙでγ線照射した。このＰＴＦＥファインパウダー８０質量部に、流動パラフィン（松村石油社製スモイル）２０質量部を添加してペースト状の混和物とし、予備成形した後、ペースト押出により丸棒状に成形した。次に、この成形体を押出方向と同一方向に圧延して、厚さ１２０μｍのシートを作製した。さらに、このシートを３６０℃で５分間焼成し、厚さ１００μｍの非多孔質のＰＴＦＥフィルムを得た。

実施例５
市販のＰＴＦＥディスパージョン（ダイキン工業社製Ｄ−１、固形分濃度６０質量％；数平均分子量６００万）に、受託放射線加工メーカーであるラジエ工業社にて、照射線量１０００Ｇｙでγ線照射した後、蒸留水により比重を１．５０に調整した。市販の厚さ７５μｍのポリイミドフィルム（宇部興産社製ユーピレックス７５Ｓ）に、このＰＴＦＥディスパージョンをディッピング速度１００ｍｍ／分で含浸させ、８０℃で１０分間予備乾燥した後、３６０℃で１０分間焼成し、冷却した。この操作を３回繰返し、厚さ７５μｍのポリイミドフィルム上に、厚さ５０μｍのＰＴＦＥフィルムを形成した。ポリイミドフィルムからＰＴＦＥフィルムを分離させることにより、ＰＴＦＥフィルムを得た。

比較例１
市販のＰＴＦＥモールディングパウダー（ダイキン工業社製ポリフロンＭ１８）を、１１５φ×２６５φのビレット金型に投入し、プランジャー速度１０ｍｍ／分、加圧圧力１５ＭＰａ、保持時間３０分で圧縮成形した。次に、得られた成形体を３６０℃で１６時間焼成した後、切削旋盤にて切削して、厚さ５０μｍのＰＴＦＥスカイブシートを得た。

比較例２
市販のＰＴＦＥファインパウダー（旭硝子社製フルオンＣＤ１２３）８０質量部に、流動パラフィン（松村石油社製スモイル）２０質量部を添加してペースト状の混和物とし、予備成形した後、ペースト押出により丸棒状に成形した。次に、この成形体を押出方向と同一方向に圧延して、厚さ１２０μｍのシートを作製した。さらに、このシートを３６０℃で５分間焼成し、厚さ１００μｍの非多孔質のＰＴＦＥフィルムを得た。

比較例３
市販のＰＴＦＥディスパージョン（ダイキン工業社製Ｄ−１、固形分濃度６０質量％）の比重を、蒸留水により１．５０に調整した。市販の厚さ７５μｍのポリイミドフィルム（宇部興産社製ユーピレックス７５Ｓ）に、このＰＴＦＥディスパージョンをディッピング速度１００ｍｍ／分で含浸させ、８０℃で１０分間予備乾燥した後、３６０℃で１０分間焼成し、冷却した。この操作を３回繰返し、厚さ７５μｍのポリイミドフィルム上に、厚さ５０μｍのＰＴＦＥフィルムを形成した。ポリイミドフィルムからＰＴＦＥフィルムを分離させることにより、ＰＴＦＥフィルムを得た。

実施例１〜５および比較例１〜３で得られたＰＴＦＥシートおよびフィルムの性能を評価した。結果を表１および２に示す。なお、破断伸びおよび破断強度は、ＪＩＳ Ｋ ７１３７に準拠して測定した。また、比重は、ＪＩＳ Ｋ ７１１２に準拠して測定した。結晶化度は、（７．６２３−１５．２４５７／比重）×１００より算出した。Ｔａｎδ（誘電正接）は、空洞共振器摂動法（測定装置：ＨＰ８７２２Ａ ＮＥＴＷＯＲＫ ＡＮＡＬＹＺＥＲ）により求めた。

表１および表２の結果から明らかなように、実施例のＰＴＦＥ絶縁材料は、比較例のＰＴＦＥ絶縁材料よりもＴａｎδの値が低くなっている。従って、実施例のＰＴＦＥ絶縁材料を、高周波ケーブル、高周波基板等の絶縁層に適用すれば、高周波帯域の信号の伝送過程において、伝送損失が少なくなることがわかる。

本発明の方法により製造されるＰＴＦＥ絶縁体は、高周波ケーブル、高周波基板等の高周波信号伝送製品の絶縁層に専ら適するものである。

Claims (10)

1. ポリテトラフルオロエチレンを含有する原料に、照射線量１００Ｇｙ〜３０００Ｇｙのγ線を照射する工程を含む、高周波信号伝送製品用ポリテトラフルオロエチレン絶縁体の製造方法。
2. γ線を照射した原料を、所望の形状に加工してポリテトラフルオロエチレン絶縁体を得る工程をさらに含む、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記ポリテトラフルオロエチレン絶縁体を焼成する工程をさらに含む、請求項２に記載の製造方法。
4. 前記ポリテトラフルオロエチレンを含有する原料が、ポリテトラフルオロエチレンモールディングパウダー、ポリテトラフルオロエチレンファインパウダー、またはポリテトラフルオロエチレンディスパージョンである請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
5. 前記ポリテトラフルオロエチレンを含有する原料が、ポリテトラフルオロエチレンモールディングパウダーである請求項４に記載の製造方法。
6. 前記ポリテトラフルオロエチレンを含有する原料が、ポリテトラフルオロエチレンファインパウダーである請求項４に記載の製造方法。
7. 前記γ線の照射線量が、５００Ｇｙ〜２０００Ｇｙである請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の製造方法により得られる高周波信号伝送製品用ポリテトラフルオロエチレン絶縁体。
9. 請求項８に記載の高周波信号伝送製品用ポリテトラフルオロエチレン絶縁体を用いた高周波ケーブル。
10. 請求項８に記載の高周波信号伝送製品用ポリテトラフルオロエチレン絶縁体を用いた高周波基板。