JP4876335B2 - フラットケーブル用被覆材およびそれを用いたフラットケーブル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットケーブル用被覆材およびそれを用いたフラットケーブルに関し、更に詳しくは、フラットケーブルの導体を両側から挟み込んで埋め込むように熱接着して被覆するテープ状の被覆材であって、導体との熱接着性、自己融着性、導体の埋め込み適性、難燃性、耐熱性、耐ブロッキング性などに優れると共に、廃棄処理などの際の環境適性にも優れたフラットケーブル用被覆材およびそれを用いたフラットケーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パソコン、液晶表示装置、ゲーム機、携帯電話、プリンター、複写機等の電子・電気機器、自動車等の各種製品においては、フラットケーブルが多く使用されている。
そして、これらのフラットケーブルは、一般に、基材フィルム、プライマーコート層（接着性向上層）または接着剤層、熱接着性樹脂層を順次積層してテープ状の熱接着性被覆材を構成し、その熱接着性樹脂層面同士を対向させて重ね合わせ、且つ、両者の間に多数本の導体を挟持させて加熱圧着して一体化させて構成されている。
【０００３】
具体的には、このようなフラットケーブルとして、例えば、二軸延伸ポリエステルフィルムなどの基材フィルムの一方の面に、熱接着性樹脂層としてのポリ塩化ビニル系樹脂フィルムをドライラミネーション法などで積層して熱接着性被覆材を製造し、その熱接着性被覆材を、熱接着性樹脂層としてのポリ塩化ビニル系樹脂フィルム面を対向させて重ね合わせ、その間に多数本の導体を挟み込んだ後、加熱ロールなどにより加熱加圧して、ポリ塩化ビニル系樹脂フィルムを溶融して多数本の導体をその中に埋め込むと共に、ポリ塩化ビニル系樹脂フィルム同士を熱融着させて製造するポリ塩化ビニル製フラットケーブルが知られている。
或いは、二軸延伸ポリエステルフィルムなどの基材フィルムの一方の面に、プライマーコート層を介して、飽和ポリエステル系樹脂と難燃化剤とを含む樹脂組成物による熱接着性樹脂層を形成して熱接着性被覆材を製造し、その熱接着性被覆材を使用して、その熱接着性樹脂層面を対向させて重ね合わせ、その間に多数本の導体を挟み込んだ後、加熱ロールなどにより加熱加圧して、熱接着性樹脂層を溶融して多数本の導体をその中に埋め込むと共に、熱接着性樹脂層同士を熱融着させて製造するポリエステル樹脂製フラットケーブルが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のポリ塩化ビニル製フラットケーブルにおいては、難燃性に優れていることから多く用いられているが、熱接着性樹脂層としてのポリ塩化ビニル系樹脂のフィルムは、導体との接着性に乏しく、特に高温の環境下では導体との間に空隙が発生し、層間剥離などを生じるという問題がある。
更に、上記のポリ塩化ビニル製フラットケーブルにおいては、導体との接着性に乏しいことから、耐屈曲性にも乏しく、例えば、折り曲げテストや摺動テストなどにおいて、導体が短時間で切断するという問題もあり、また、ポリ塩化ビニル系樹脂のフィルムを使用していることから、使用後の廃棄処理において、環境破壊の要因となりかねない問題がある。
【０００５】
また、上記のポリエステル樹脂製フラットケーブルにおいては、基材フィルムに二軸延伸ポリエステルフィルムを用い、更に熱接着性樹脂層にポリエステル系樹脂を用いていることから、難燃性に欠け、そのために熱接着性樹脂層を構成する樹脂組成物中に大量の難燃化剤を添加して、難燃性を付与する必要がある。
通常、フラットケーブルにおいては、難燃性を付与するために、難燃化剤として、塩素系、臭素系などのハロゲン系難燃化剤を主成分として、これに有機または無機のリン系化合物、三酸化アンチモンその他の酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの水和金属化合物、メラミン化合物などの窒素系化合物、そして、金属粉、金属酸化物などの難燃化剤を使用することができる。
【０００６】
しかし、近年、フラットケーブルにおいては、難燃化剤として、上記のようなハロゲン系難燃化剤や有機または無機のリン系化合物の難燃化剤を含むフィラー成分を使用すると、フラットケーブルの使用中、或いは使用後の廃棄処理などに際して、大気汚染や河川の水質汚染などの環境問題を発生する恐れがあることから、ハロゲン系難燃化剤やリン系化合物の難燃化剤を含まない難燃化剤の開発が必要となっている。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、フラットケーブル用被覆材において、導体（金属）との熱接着性、自己融着性、導体埋め込み性のほか、難燃性、耐熱性、耐ブロッキング性、耐摺動性（耐屈曲性）などのフラットケーブル用被覆材としての諸性能に優れると共に、構成材料中にハロゲン元素を含む化合物やリン系化合物を含まず、環境適性にも優れたフラットケーブル用被覆材およびそれを用いたフラットケーブルを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、以下の本発明により解決することができる。即ち、請求項１に記載した発明は、少なくとも耐熱性基材フィルムの一方の面に、接着性向上層、熱接着性樹脂に難燃化剤を含むフィラーを含有させてなる難燃性熱接着性樹脂層を順に積層した構成のフラットケーブル用被覆材であって、前記難燃性熱接着性樹脂層が線状飽和ポリエステル系樹脂を主成分とする樹脂層であり、前記難燃性熱接着性樹脂層における難燃化剤を含むフィラーの含有量が６０〜８０重量％であり、前記難燃化剤が水酸化アルミニウムの含有量が３０〜４５重量％、三酸化アンチモンの含有量が１０〜３０重量％、及び硫酸メラミンの含有量が２〜１０重量％を含む混合系の難燃化剤であることを特徴とするフラットケーブル用被覆材からなる。
【０００９】
本発明のフラットケーブル用被覆材においては、必要な諸性能を具備し、且つその環境適性をよりよくするため、その材料構成からハロゲン元素を含む化合物およびリンを含む化合物を除いて構成したものであり、前記熱接着性樹脂としてポリ塩化ビニル系樹脂ではなく、線状飽和ポリエステル系樹脂を主成分とする樹脂を使用すると共に、被覆材に難燃性を付与するための難燃化剤に関しても、塩素系や臭素系などハロゲン系化合物およびリン系化合物の難燃化剤を排除し、少なくとも水和金属化合物と酸化アンチモンと窒素系化合物の混合系の難燃化剤を使用することにより、被覆材に必要な熱接着性と有効な難燃性などの性能を付与することができたものである。
【００１０】
従って、前記のような構成を採ることにより、耐熱性基材フィルムが、耐熱性、絶縁性、可撓性、耐屈曲性および機械的強度を有し、接着性向上層により耐熱性基材フィルムと難燃性熱接着性樹脂層とが強固に接着され、また、難燃性熱接着性樹脂層により、導体との熱接着性、自己融着性、導体埋め込み性のほか、難燃性、耐ブロッキング性、耐摺動性などフラットケーブル用被覆材として必要な諸性能が付与されると共に、環境適性にも優れたフラットケーブル用被覆材を提供することができる。
【００１２】
前記難燃化剤を含むフィラーのうち、難燃化剤としては、少なくとも水和金属化合物、酸化アンチモン、窒素系化合物を使用するが、そのほかにも、ハロゲン元素およびリンを含まないものであれば、上記以外の難燃化剤、或いは、ブロッキング防止剤など無機または有機のフィラーを適宜選択して使用することができる。前記難燃性熱接着性樹脂層における難燃化剤を含むフィラーの含有量は、６０〜８０重量％が好ましく、その含有量が、６０重量％未満の場合は難燃性が不足し、８０重量％を超える場合は熱接着性が低下するため好ましくない。 また、前記難燃化剤を含むフィラーのうち、水和金属化合物の含有量は３０〜４５重量％で、酸化アンチモンの含有量は１０〜３０重量％で、窒素系化合物の含有量は２〜１０重量％であることが好ましい。 水和金属化合物は難燃化効果は大きいが、含有量が多すぎると熱接着性が阻害されるため４５重量％までとすることが好ましい。酸化アンチモンは単独では難燃化効果は大きくないが難燃助剤としての作用に優れるため、３０重量％までの範囲で含有させることが好ましい。窒素系化合物は難燃化効果は大きいがコストが高いため、１０重量％までの範囲とし前記水和金属化合物と併用することが効果的である。このように難燃化剤としては、少なくとも水和金属化合物、酸化アンチモン、窒素系化合物を組み合わせて使用することにより、優れた難燃化効果が得られるようになる。 また、水和金属化合物、酸化アンチモン、窒素系化合物の含有量が、それぞれの指定の範囲未満の場合は、十分な難燃性が得られないため好ましくない。このような難燃化剤の粒子径は、難燃化効果および加工適性の点から、いずれも０．０１〜１５μｍ程度であることが好ましい。従って、前記のような構成を採ることにより、フラットケーブル用被覆材に、難燃性以外の諸性能を低下させることなく、確実に良好な難燃性を付与することができる。
【００１５】
そして、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載のフラットケーブル用被覆材を、平行に配列された複数本の導体の両側に、その難燃性熱接着性樹脂層面同士が対向するように重ね合わせ、外側から加熱加圧して導体を埋め込むように熱接着して形成されていることを特徴とするフラットケーブルである。
【００１６】
このような構成を採ることにより、前記請求項１に記載した発明のフラットケーブル用被覆材の優れた性能および環境適性がフラットケーブルに付与されるので、フラットケーブルとして必要な耐摺動性（耐屈曲性）、耐熱性、難燃性、絶縁性などの性能に優れると共に、環境適性にも優れたフラットケーブルを生産性よく提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態について詳しく説明する。
図１は、本発明のフラットケーブル用被覆材の一実施例の構成を示す模式断面図である。
また、図２は、本発明のフラットケーブル用被覆材を用いて製造されたフラットケーブルの一実施例の構成を示す模式断面図である。
【００１８】
図１に示したフラットケーブル用被覆材１０は、耐熱性基材フィルム１の一方の面に、接着性向上層２、難燃性熱接着性樹脂層３を順に積層して構成したものである。
上記耐熱性基材フィルム１は、耐熱性、屈曲性に優れると共に、機械的強度、寸法安定性、耐薬品性、耐溶剤性、電気絶縁性などに優れることが好ましく、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、ポリテトラメチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体などのポリオレフィン、ナイロン１２、ナイロン６、ナイロン６６、全芳香族ポリアミドなどのポリアミド、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、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリエステルエーテルなどの無延伸または延伸フィルムを使用することができる。中でも二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムは、前記性能と共に、製膜の容易さ、経済性にも優れており特に好ましく使用できる。
【００１９】
上記耐熱性基材フィルム１の厚さは、通常、５〜２００μｍのものが使用される。また、耐熱性基材フィルム１の接着性向上層２、難燃性熱接着性樹脂層３を設ける側の面には、コロナ放電処理、プラズマ処理、オゾン処理などの接着強化処理を施すことが好ましい。
【００２０】
次に、接着性向上層２は、耐熱性基材フィルム１に難燃性熱接着性樹脂層３を塗布などにより積層する際、その接着性を向上させるために予め耐熱性基材フィルム１の積層面に設けるものであり、以下のような接着性向上剤の塗布液を耐熱性基材フィルム１の上に塗布、乾燥する方法で形成することができる。
接着性向上剤としては、例えば、ポリエチレンイミン、有機チタン化合物、ポリオレフィン系化合物、ポリブタジエン系化合物、イソシアネート系化合物、ポリエステルウレタン化合物、ポリエーテルウレタン化合物などの中から、耐熱性基材フィルム１と難燃性熱接着性樹脂層３との接着適合性や作業性を勘案して選定できる。
特に、本発明においては、接着部の耐熱性がよく、塗布、溶剤乾燥後３０〜４０℃の低温での硬化が可能なポリオールを主剤とし、イソシアネートを硬化剤とする２液硬化型の接着性向上剤を用いることがフラットケーブルの耐熱性、接着性を向上できる点で好ましい。
【００２１】
上記接着性向上剤の主剤には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールなどのジオール成分と、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、イソフタル酸、テレフタル酸などの二塩基酸成分とから合成されるポリエステルポリオールおよびそれらの変性物や、ポリエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなどのポリエーテルポリオールおよびそれらの変性物や、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパンなどの低分子ポリオールなどを使用することができる。
【００２２】
また、接着性向上剤の硬化剤には、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリス（イソシアネートフェニル）、メタン−トリス（イソシアネートフェニル）チオホスフェートなどのイソシアネートモノマーや、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどイソシアネートモノマーをトリメチロールプロパンに付加したウレタンプレポリマー、ヘキサメチレンジイソシアネートビューレット、ヘキサメチレンジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネートトリマーなどのイソシアネート変性体などを使用することができる。
【００２３】
上記接着性向上剤の接着強度、耐熱接着性、反応速度を一層向上させるための助剤として、チタンカップリング剤、シランカップリング剤、或いは無機フィラーなどを添加することもできる。
このような接着性向上剤は、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、イソプロピルアルコールなどの溶剤を適宜加えて塗布液を作製し、ロールコート法、リバースロールコート法、グラビアコート法、グラビアリバースコート法などの塗布手段で耐熱性基材フィルム１に塗布、乾燥して接着性向上層２を形成することができる。このような接着性向上層２の厚さは、薄くてよく、０．１〜５μｍ程度が適当である。
【００２４】
難燃性熱接着性樹脂層３は、熱接着性樹脂に難燃化剤、その他のフィラーなどを含有させた樹脂組成物の層で形成され、その形成方法は特に限定はされないが、例えば、熱接着性樹脂の溶液に難燃化剤、その他のフィラーなどを添加して塗布液を作製し、これを前記接着性向上層２の上に、公知のコーティング手段を用いて塗布、乾燥する方法で形成することができる。尚、難燃性熱接着性樹脂層３の膜厚が大きい場合は、複数回に分けてコーティングしてもよい。
【００２５】
難燃性熱接着性樹脂層３に使用する熱接着性樹脂は、難燃化剤を固着させると同時に、導体との熱接着性、自己融着性、導体埋め込み性などを有し、更に、耐ブロッキング性などを有することが必要であり、そのためには、線状飽和ポリエステル系樹脂を主成分とする樹脂を用いることが好ましい。
この線状飽和ポリエステル系樹脂は、ガラス転移点が−５０℃〜８０℃で、且つ、重量平均分子量が７０００〜５００００のものが好ましく、更に必要に応じてポリエステル系高分子可塑剤などを適宜添加して熱接着性樹脂を構成することができる。
【００２６】
また、上記熱接着性樹脂に含有させる難燃化剤としては、本発明においては、ハロゲン元素およびリンを含まない難燃化剤を使用するものであり、少なくとも水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの水和金属化合物、三酸化アンチモン、五酸化アンチモンなどの酸化アンチモン、そして、硫酸メラミンその他のメラミン化合物、尿素、トリアジン、イソシアヌレート、グアニジン化合物などの窒素系化合物の三種類の難燃化剤は組み合わせて用いるが、そのほかにも、例えば、ホウ酸、ホウ酸亜鉛、ホウ酸アンチモン、モリブデン酸アンチモン、酸化モリブデン、カルシウム・アルミニウムシリケート、ジルコニウム化合物、錫化合物、ドーソナイト、アルミン酸カルシウム水和物、錫酸亜鉛、酸化銅、金属銅粉、炭酸カルシウム、メタホウ酸バリウムなどの金属粉や無機化合物、その他、シリコーン系ポリマー、フェロセン、フマール酸、マレイン酸なども適宜選択して使用することができる。
【００２７】
前記難燃性熱接着性樹脂層３における難燃化剤を含むフィラーの含有量は、先に説明した理由で、６０〜８０重量％であることが好ましい。
また、難燃性熱接着性樹脂層３の厚さは、被覆する導体（金属ケーブル）の厚さ、用途、使用環境により適宜に選定できるが、金属ケーブルとの接着強度を保ち、屈曲に追随できるように選択され、通常は、金属ケーブルの厚さの０．１〜２倍の範囲であり、例えば、２０〜１００μｍ程度に形成できる。
【００２８】
次に、図２は、本発明のフラットケーブル用被覆材を用いて製造されたフラットケーブルの一実施例の構成を示す模式断面図であり、具体的には図１に示した構成のフラットケーブル用被覆材１０を用いて製造されたフラットケーブルの構成を示す模式断面図である。
即ち、図２に示したフラットケーブル１００は、平行に配列された複数本の導体（金属ケーブル）４〜４を中心にしてその両側に、図１に示した耐熱性基材フィルム１、接着性向上層２、難燃性熱接着性樹脂層３が順に積層された構成のフラットケーブル用被覆材１０、１０を、その難燃性熱接着性樹脂層３、３同士が対向するように重ね合わせて、外側から加熱ロールなどにより加熱加圧して、難燃性熱接着性樹脂層３、３を溶融し、複数本の導体４〜４をその中に埋め込むと共に、難燃性熱接着性樹脂層３、３同士を熱融着させて一体化して構成したものであり、また、このようにして製造することができる。
【００２９】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
〔実施例１〕
（フラットケーブル用被覆材の製造）
図１に示した構成のフラットケーブル用被覆材を製造することとし、耐熱性基材フィルム１として、厚さ２５μｍの２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（片面コロナ放電処理）を用い、そのコロナ放電処理面に、熱硬化性のポリエステル系樹脂を主成分とする樹脂組成物液を乾燥時の厚さが１μｍとなるように塗布、乾燥して接着性向上層（プライマー層）２を形成し、次いで、その上に下記の組成の難燃性熱接着性樹脂層用塗布液をバーコート法により、乾燥時の厚さが３５μｍとなるように塗布、乾燥して難燃性熱接着性樹脂層３を形成して実施例１のフラットケーブル用被覆材を製造した。
【００３０】
（難燃性熱接着性樹脂層用塗布液の組成）
▲１▼線状飽和ポリエステル系樹脂（ガラス転移点１２℃） ３０重量部
▲２▼難燃化剤・水酸化アルミニウム（平均粒径１μｍ） ３５重量部
▲３▼難燃化剤・三酸化アンチモン（平均粒径０．５μｍ） ２４重量部
▲４▼難燃化剤・硫酸メラミン １０重量部
▲５▼その他のフィラー・シリカ １重量部
▲６▼溶剤（トルエン／メチルエチルケトン重量比１０／８） １５０重量部
【００３１】
（フラットケーブルの製造）
上記で製造した実施例１のフラットケーブル用被覆材を用いて、フラットケーブルを製造するため、実施例１のフラットケーブル用被覆材を、その難燃性熱接着性樹脂層同士が対向するように配置し、その間に導体（金属ケーブル）として、幅１．０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍの表面に錫メッキが施された銅ケーブルを1 ｍｍの間隔を開けて１５本挿入し、３ｍ／ｍｉｎの表面速度で回転する２本の加熱ゴムロールの間を通して加熱圧着し、両側の難燃性熱接着性樹脂層を溶融し、導体をその中に埋め込むようにして熱接着させ一体化させた後、チルロールとゴムロールの間で圧着、冷却して実施例１のフラットケーブルを製造した。
尚、上記加熱ゴムロールのロール温度は１８０℃とした。
【００３２】
以上のように製造した実施例１のフラットケーブル用被覆材、およびその被覆材を用いて製造したフラットケーブルについて、難燃性熱接着性樹脂層の導体（金属）に対する熱接着性、導体埋め込み性を試験または調査したところ、いずれも良好であった。
また、フラットケーブルを通電状態で繰り返し屈曲させ、断線するまでの摺動回数を測定する耐摺動性試験の結果も良好であった。
【００３３】
更に、フラットケーブルの難燃性に関しても、ＵＬ規格ＶＷ−１の難燃性試験に合格するものであった。
そして、フラットケーブルの環境適性についても、その構成材料にハロゲン元素を含む化合物およびリンを含む化合物を使用していないので、一層安全であることは明らかである。
【００３４】
【発明の効果】
以上、詳しく説明したように、本発明によれば、フラットケーブルの導体（金属ケーブル）を両側から挟み込んで埋め込むように熱接着して被覆するテープ状のフラットケーブル用被覆材であって、導体（金属）との熱接着性、自己融着性、導体の埋め込み適性、耐熱性、難燃性、そして、耐屈曲性（耐摺動性）など、フラットケーブル用被覆材として必要な諸性能に優れると共に、その構成材料中にハロゲン元素を含む化合物や、リン化合物を含有せず、使用中、或いは使用後の廃棄処理などにおいて、大気汚染や水質汚染など環境に対する悪影響が少なく、環境適性にも優れたフラットケーブル用被覆材と、それを用いて製造された前記性能および環境適性に優れたフラットケーブルを提供できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフラットケーブル用被覆材の一実施例の構成を示す模式断面図である。
【図２】本発明のフラットケーブル用被覆材を用いて製造されたフラットケーブルの一実施例の構成を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１ 耐熱性基材フィルム
２ 接着性向上層
３ 難燃性熱接着性樹脂層
４ 導体
１０ フラットケーブル用被覆材
１００ フラットケーブル

Claims (2)

1. 少なくとも耐熱性基材フィルムの一方の面に、接着性向上層、熱接着性樹脂に難燃化剤を含むフィラーを含有させてなる難燃性熱接着性樹脂層を順に積層した構成のフラットケーブル用被覆材であって、
   前記難燃性熱接着性樹脂層が線状飽和ポリエステル系樹脂を主成分とする樹脂層であり、
   前記難燃性熱接着性樹脂層における難燃化剤を含むフィラーの含有量が６０〜８０重量％であり、
   前記難燃化剤が水酸化アルミニウムの含有量が３０〜４５重量％、三酸化アンチモンの含有量が１０〜３０重量％、及び硫酸メラミンの含有量が２〜１０重量％を含む混合系の難燃化剤であることを特徴とするフラットケーブル用被覆材。
2. 請求項１に記載のフラットケーブル用被覆材を、平行に配列された複数本の導体の両側に、その難燃性熱接着性樹脂層面同士が対向するように重ね合わせ、外側から加熱加圧して導体を埋め込むように熱接着して形成されていることを特徴とするフラットケーブル。」

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