JPH0367417A - 絶縁電線の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低誘電率で細径の絶縁電線の製造方法及び製造
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

導体上に薄膜の絶縁層を形成する従来技術としては、例
えば特公昭５７−３０２５３号公報に記載されるような
発泡押出技術がある。これは一般にポリオレフィン系の
樹脂をアゾジカルボンアミドのような化学発泡剤、窒素
、アルゴン等の不活性気体あるいは気体状又は液体状の
炭化水素又はフロロカーボンのいずれか或いはそれらの
併用により発泡させ、大きな空隙率により低誘電率の絶
縁層を得るものである。

一方、例えば米国特許第３９５３５６６号明細書或いは
同第４１８７３９０号明細書に示されるような、延伸に
より大きな空隙率を有するフッ素樹脂テープを導体上に
巻き付けて、絶縁層を形成させる方法がある。この方法
は発泡押出技術に比較して誘電率の既知のテープ材料を
導体上に巻き付けるため、絶縁層の誘電率の安定性を確
保でき、さらに薄膜でかつ高空隙率の絶縁層を実現する
ことができる。

更に特公昭５６−４３５６４．同５７−３９００６各号
公報には、粒径数μ〜数−のガラス、アルミナ等無機材
料からなる中空球又は発泡状球体の表面に熱可塑性樹脂
を被覆したものを溶融押出する方法及びポリエチレン、
ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂と無機質中空球をキシ
レン等の溶剤に溶解して導体に塗布・乾燥し、絶縁電線
を得る方法が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで近時、医療分野、コンピュータ計測分野その他
の分野で、細径の高密度信号伝送線への要求が高まって
おり、細径の導体に薄い被覆を施し、かつ低誘電率であ
る細径絶縁電線の開発が急がれている。

上記の従来技術のうち、特公昭５７−３０２５３号公報
に記載される方法は、スクリュー押出機によりポリオレ
フィン系樹脂の溶融１発泡、導体上への被覆を同時に行
なうため、薄膜の絶縁層においては高発泡度を得ること
が難しく、被覆厚さはせいぜい２００μが下限である、
という欠点を有している。また、この方法では発泡度の
制御も容易ではない。

一方、米国特許第３９５３５６６．４１８７３９０各号
明細書に記載される方法は、その製法上、絶縁層表面の
部分的な凹凸は避けられず、製造線速も非常に遅いとい
う問題点があった。

特公昭５６−４３５６４．同５７−３９００６各号公報
に記載の方法は、発泡度の制御は容易であるが、以下の
ような欠点を有している。すなわち前者の熱可塑性樹脂
を被覆した中空球発泡状球体を押出被覆する方法では、
中空球の表面に被覆された熱可塑性樹脂が溶融し導体上
に塗布された後に冷却され中空球を接合するため、高空
隙率を得る目的で該熱可塑性樹脂層を薄くすると、導体
上に形成された絶縁層の機械的強度、特に伸び率が著し
く低下し、一方絶縁層の機械的強度を保持するため中空
球の熱可塑性樹脂層を厚くすると、結果として空隙率が
下がり、電線としての誘電率が上がってしまう。また、
押出機内で少なくとも１５０℃以上の温度と高圧を加え
るため、用いる中空球としてはガラス、アルミナ等の無
機材料に限定される。しかし、これらの中空球は材料と
しての固有誘電率が高く、低誘電率低損失ケーブルを製
造することはできない。

また後者のポリエチレン、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性
樹脂と無機質中空球をキシレン等の溶剤に溶解して塗布
後乾燥し、絶縁電線を形成する方法では、前者と同様に
乾燥時に熱を加えるため、用い得る中空球が限定され、
やはり低誘電率低損失ケーブルを製造することが困難で
あり、さらに塗布された液状組成物中の溶剤を蒸発乾燥
させるため、製造速度が著しく小さいという欠点を有し
ている。

本発明はこのような従来技術の欠点を解消して、電気特
性の良好な低誘電率で２００４以下の細径も実現できる
絶縁電線の製造方法及び製造装置を提供せんとするもの
である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は上記の目的に沿って研究努力の結果、従来
技術では実現できなかった細径低静電容量絶縁電線を全
く新規な構成の被覆により実現できることを見出し、本
発明に達し得たのである。

すなわち、本発明は導体上に膨張性中空球を混合したエ
ネルギー線硬化型樹脂を塗布して塗布層を形成し、次い
で該塗布層を加熱し、続いて該導体上の塗布層が径方向
に発泡及び／又は膨張しつつある空間を含む箇所に設置
した成形装置により塗布層外径を制御しつつ当該エネル
ギー線を照射することにより該エネルギー線硬化型樹脂
を硬化させて絶縁被覆層を形成することを特徴とする絶
縁電線の製造方法を提供するものである。

さらに本発明は、上記の絶縁電線をするための、石英製
サイジング治具と該石英製サイジング治具の外周に設け
たエネルギー線照射手段とからなり、導体上に形成した
エネルギー線硬化型樹脂組成物塗布層を成形と同時に硬
化するようにしたことを特徴とする絶縁電線の製造装置
を提供するものである。

本発明における上記エネルギー線硬化型樹脂としては紫
外線硬化型樹脂が特に好ましいものである。

また上記成形装置の内壁面に潤滑油を供給しつつ外径制
御することは、本発明の特に好ましい実施態様である。

第３図は、本発明の絶縁電線の１例の断面図であり、ｌ
は導体、２は中空球を混合したエネルギー線硬化型樹脂
を！Ｉａ！覆してなる絶縁層であって、中空球により形
成された空隙２１は、本発明品では所謂ハニーカム構造
のようになって、最大の空隙率を実現している。

第３図のような本発明の絶縁電線の製造方法を第１図に
示す本発明の一興体例により説明すると、サプライ装置
３より繰り出された導体ｌは塗布装置４に入り、該塗布
装置４により導体ｌの外周にエネルギー線硬化型樹脂２
２に膨張性中空球２３を混合してなる被覆用樹脂組成物
が塗布され塗布層２４が形成される。該塗布層２４と導
体１からなる塗布暦月導体１４は続いて（オンラインで
）加熱装置５に導入されて、ここで加熱されることによ
り、塗布層２４中に含有される膨張性中空球２３が膨張
することにより、塗布層２４の外径を増大する。この膨
張しつつある状態で次の成形及び硬化装置６に導入され
、塗布層２２の体積を増大しながら一方で同時に成形及
び硬化装置の成形装置部分でその外径を制御されながら
、同時にエネルギー線の照射を受けて硬化し、被覆層を
形成した絶縁電線１５となり、巻取り装置７で巻取られ
る。

樹脂塗布装置４としては、内部に中空球を含んだ比較的
粘度の高い被覆用樹脂組成物を均一に塗布できる装置が
好ましく、例えば圧力ダイスによる塗布、オープンダイ
スによるディッピング等の公知技術を用いることができ
る。

成形及びエネルギー線照射装置ｉ１６としては、紫外線
等の当該エネルギー線を透過する材質からなるサイジン
グ治具等の成形手段とその外周部に水銀ランプ等の紫外
線光源、集光反射板等の照射手段を具備したものが好ま
しく、例えば石英ガラス製の円筒状成形ダイスを紫外線
照射装置の集光部近傍に設置したものを用いることがで
きる。

〔作用〕

本発明により、従来技術が実現し得なかった細径低静電
容量絶縁電線を実現できる理由は、以下の通りである。

まず、本発明の詳細な説明するにあたり、空隙率と誘電
率の関係を説明すると、本発明の空隙率Ｖは密度法によ
って測定され、下記（１）式により算出されるものであ
る。

（ρ、−ρ）／ρ、ｘｔｏｏ　＜％）・・・（１）ここ
でρ。はベース樹脂の密度、 ρは中空球入り樹脂の密度である。

中空球入りの樹脂組成物の誘電率εは、ベースとする樹
脂そのものの誘電率ε、と、中空球内の気体の誘電率ε
宜、及び中空球を含有することにより形成できる空隙率
Ｖにより決定され、下記（２）式で表されることは、す
でに知られている。

したがって、中空球を形成する材質とその空隙率、該樹
脂組成物中の中空球含有率、該樹脂組成物の材質を各々
選択することにより、被覆層中に所望の空隙を安定に形
成できるので、所望の誘電率を有する絶縁層を形成する
ことができる。

そして、εを本発明の目的とする低誘電率、すなわち、
１．６０以下にするにはベース樹脂のε１を選択し、空
隙率は４０％より大きくすることが必要である。本発明
は空隙をハニーカム構造に実現できる製法及び装置を開
発したもので、このようにハニーカム状の空隙とするこ
とにより、空隙率を９０％以上にすることができる。

次に本発明の方法により、５００μ以下の薄膜の絶縁層
において、これまで達成し得なかった高空隙率を実現し
得た理由を、本発明の塗布、成形、及び硬化方法の具体
例である第２図を用いて更に詳細に説明する。

第２図において、８，９は塗布装置４を形成するダイス
とポイントのそれぞれ１部分である。５は加熱装置、６
は成形装置兼紫外線照射装置の一部である。塗布装置４
のダイス８、ポイント９を通して導体３上に塗布された
膨張性中空球２３を混合した紫外線硬化型樹脂を主成分
とする樹脂組成物２２からなる塗布層２４は、５の加熱
装置を通過することで５０〜２００℃に加熱され、内部
の膨張性中空球２３の膨張によりその外径を増大させな
がら、成形及び当該エネルギー線（この場合は紫外線）
照射装置６へ導かれる。石英製サイジング治具である成
形手段１０によりその外径を限定されているため、気泡
部（空隙部）　２１が最大の体積となるべく、いわゆる
ハニーカム状の断面を有する発泡被覆層を形成し、同時
に紫外線〜赤外線ランプ１）から照射される紫外線エネ
ルギーにより紫外線硬化型樹脂が反応硬化し、第１図に
その断面構造を示す発泡絶縁被覆層２を形成する。なお
、１２は反射ミラー、１３は紫外線〜赤外線を表す。

本発明にいう膨張性の中空球とは、その内部に低沸点の
液体例えばイソブタン、ペンタン、石油エーテル、ヘキ
サン、低沸点ハロゲン化炭化水素等、加熱分解等により
気体を発生する化学発泡剤又は空気、窒素、アルゴン、
イソブタン等の気体の少なくとも１つを内包する球体で
、外殻部分が塩化ビニリデン、ポリエチレン、フッ素樹
脂等の熱可塑性樹脂からなり、５０”Ｃないし２００”
Ｃの加熱により膨張するものをいう。

この中空球は５００μ以下の薄肉で低静電容量の被覆層
を実現するために、球径１〜５ｏＩＩａφ。

殻厚０．５７ａ以下が好ましく、これは被覆層の平滑さ
を損なわない、中空球混入による空隙率を高める、とい
った理由による。

本発明に係るエネルギー線硬化型樹脂組成物としては、
例えば熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型
樹脂等を主成分とする樹脂組成物が挙げられるが、高速
で被覆を形成せしめるという点で、硬化速度の速い紫外
線硬化型樹脂が好ましい。このようなエネルギー線硬化
型樹脂として、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、
ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシアクリレー
ト。

ウレタンアクリレート、フッ化アクリレート、シリコー
ンアクリレート、ポリエステルアクリレート等を用いる
ことができる。

被覆の静電容量を下げるために、エネルギー線硬化型樹
脂組成物自体の誘電率は低いほうがよく、エネルギー線
硬化型樹脂の誘電率は４．０以下、望ましくは３．０以
下がよい。

更にエネルギー線硬化型樹脂の誘電率を下げるために、
シリコン樹脂、フッ化アクリレート、シリコンアクリレ
ート等を特に選ぶことが好ましい。

また、一般にこの種の絶縁電線被覆用樹脂に添加される
酸化防止剤、光安定剤、樹脂カップリング剤、表面処理
剤、粒子分散剤等の添加物を添加することは、低静電容
量と被覆樹脂の安定性、機械的特性、機能性を高めるた
めに有効である。

また、エネルギー線硬化型樹脂は硬化後に加熱により内
包した中空球が膨張する際に発生する伸び歪に耐えるた
め、３０％以上好ましくはｌｏ。

％以上の伸び率を有することが望ましい。

膨張性中空球とエネルギー線硬化型樹脂組成物を混合し
て得られる被覆用樹脂組成物において、膨張性中空球の
エネルギー線硬化型樹脂に対する混合割合は、中空球の
膨張とエネルギー線硬化型樹脂の硬化によって形成され
る被覆の空隙率を４０％以上にするために５容量％以上
、被覆用樹脂組成物を連続して塗布可能なものとするた
め、すなわち連続塗布可能な粘性流動体として使用する
ために５０容量％以下、の範囲内で目的の空隙率を得る
ように任意に設定することができる。

また、中空球とエネルギー線硬化型樹脂を混合した後の
被覆用樹脂組成物の粘度はｌ　０Ｏ−１０００００ｃｐ
ｓの範囲にあることが実用上好ましい。特に容易に塗布
加工するためには、１０００〜ＬＯＯＯＯｃｐｓｆ）　
粘度範囲にあることが望ましく、エネルギー線硬化型樹
脂の中でも粘度を自由に選択できる紫外線硬化型樹脂が
１０００〜１００００ｃｐｓの被覆用樹脂組成物を得る
のに適している。

被覆厚さについては、特に限定されるところはないが、
エネルギー線硬化型樹脂を十分に硬化させるために、５
００μ以下が好ましい。

なお、本発明に係る導体は特に限定されるところはなく
、従来公知の電気導体、例えば銅、アルミニウム或いは
これらの合金やこれらの表面をメツキしたもの等を用い
ることができる。

〔実施例〕

実施例１ 粘度１０００　ｃｐｓのシリコーン樹脂からなる紫外線
硬化型樹脂（硬化後の誘電率２．９、破断伸び１３０％
）に、イソブタン発泡剤を塩化ビニリデン−アクリロニ
トリル共重合体の殻で包んだ加熱膨張性の、平均粒径ｌ
Ｏμ、殻厚ｌ〜２μの中空球〔エクスパンセルＤＵ（商
品名）、ケマ・ノベル社製〕を該紫外線硬化型樹脂に対
し３０容量％添加分散し、粘度１００００ｃｐｓの被覆
用樹脂組成物を作製した。該被覆用樹脂組成物の電線へ
の塗布およびサイジングさせながらの被覆硬化形成は、
第１図及び第２図に示したラインに従った。

外径１５０７Ｊの銀メツキ銅線の外周に当該樹脂組成物
を加圧式塗布ダイ４により３５ＩＩａの厚みに塗布して
、次いで１５０℃の加熱炉５中に通し、中空球を膨張活
性化させた後、オンラインで紫外線赤外線光１３がダイ
内部の穴に照射可能な紫外線−赤外線ランプ１）と一体
化した純石英からなるサイジングダイ１０に通し、該サ
イジングダイ１０中で中空球を更に加熱膨張させ、かつ
強制的に成形しながら同時に被覆を硬化させ、第１図の
ような外径４５０−φ（被覆厚１５０μ）の本発明の絶
縁電線を得た。絶縁層の空隙のサイズは３０〜４０−に
達していた。

なお、本実施例に際し、サイジングダイ内の被覆導体の
通過を円滑にするため、サイジングダイ内壁面には連続
的にシリコーンオイルからなる潤滑油を、第２図のＡ部
から供給した。

以上により得られた当該絶縁電線の被覆の空隙率を密度
法により測定したところ９５％、また誘電率は１．　ｌ
　Ｏであった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は中空球を含有するエネル
ギー線硬化型樹脂塗布層を導体表面に形成しておき、加
熱状態でサイジングしつつエネルギー線照射して硬化さ
せることにより、９０％以上の極限に青いハニーカム構
造の高空隙被覆を表面平滑に作製できる。

また、エネルギー線硬化型樹脂は一般に硬化速度が速い
が、特に紫外線硬化型樹脂を用いると、硬化速度が速い
ため、本発明は上記した被覆層形成を高速に、しかも薄
肉でも作製できる。

そして、本発明の絶縁電線の製造装置は上記の製造方法
を効率よく実現可能としたものである。

従って、本発明は、最も需要が急増している医療用極細
線、計測機、コンピュータ用途の高速伝送用細線の低誘
電率薄肉絶縁電線の分野で利用すると非常に大きな有利
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を説明する図、第２図は第
１図の部分拡大断面図であり、第３図は本発明に係る絶
縁電線の一例の断面図である。 図中１は導体、２は絶縁層、２１は空隙、２２はエネル
ギー線硬化型樹脂組成物、２３は中空球、２４は塗布層
、３はサプライ装置、４は樹脂塗布装置、５は加熱装置
、６は成形及びエネルギー線装置、７は巻取装置、８は
ダイス、９はポイント、１０は石英製サイジング治具、
１）は紫外線〜赤外線ランプ、１２は反射ミラー、１３
は紫外線〜赤外線、１５は絶縁電線を表す。 を表す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）導体上に膨張性中空球を混合したエネルギー線硬
   化型樹脂組成物を塗布して塗布層を形成し、次いで該塗
   布層を加熱し、続いて該導体上の塗布層が径方向に発泡
   及び／又は膨張しつつある空間を含む箇所に設置した成
   形装置により塗布層外径を制御しつつ当該エネルギー線
   を照射することにより該エネルギー線硬化型樹脂を硬化
   させて絶縁被覆層を形成することを特徴とする絶縁電線
   の製造方法。
2. （２）上記エネルギー線硬化型樹脂組成物として紫外線
   硬化型樹脂組成物を用いることを特徴とする請求項（１
   ）に記載の絶縁電線の製造方法。
3. （３）上記成形装置の内壁面に潤滑油を供給しつつ外径
   制御することを特徴とする請求項（１）に記載の絶縁電
   線の製造方法。
4. （４）石英製サイジング治具と該石英製サイジング治具
   の外周に設けたエネルギー線照射手段とからなり、導体
   上に形成したエネルギー線硬化型樹脂組成物塗布層を成
   形と同時に硬化するようにしたことを特徴とする絶縁電
   線の製造装置。