發泡電線的製造方法
2023-12-07 19:15:56 1
專利名稱：發泡電線的製造方法
技術領域：
本發明涉及發泡電線的製造方法。
背景技術：
對USB3. 0纜線、HDMI纜線、InfiniBand纜線、MICRO USB纜線等高速傳輸纜線等所使用的發泡電線的發泡絕緣層而言，要求其細徑且耐熱性高，能夠微泡成型。作為構成發泡絕緣層的絕緣材料，以往普遍使用的是高頻下具有優異的電特性的聚乙烯(PE)，但是PE無法滿足上述高頻用纜線所要求的UL90°C左右的耐熱性，而且無法形成充分的微泡。因此，提出了通過使用具有規定特性的丙烯系樹脂而得到具有優異的耐熱性和發泡性的發泡絕緣層的方案(專利文獻1)。專利文獻1 日本特開2005-78835號公報
發明內容
但是，上述專利文獻1的丙烯系樹脂，即使導入發泡劑而形成發泡絕緣層，發泡絕緣層中的發泡體的直徑還是大，在微泡的形成方面有改善的餘地。另外，欲將細徑的發泡絕緣層在導體上用擠出機以高線速擠出成型時，擠出機的機頭中的樹脂壓力變得非常高，其結果該樹脂壓力將超過機頭所允許的樹脂壓力。因此，在使用專利文獻1的丙烯系樹脂製造發泡絕緣層時，不得不使線速放低，在發泡電線的製造效率方面有改善的餘地。本發明是鑑於上述情況完成的，其目的在於提供一種在發泡絕緣層中能夠形成微泡的同時能夠充分提高發泡電線的製造效率的發泡電線的製造方法。本發明人為解決上述課題反覆進行了深入的研究，結果發現以丙烯系樹脂作為基礎樹脂時擠出機中所含的樹脂所具有的剪切應力與擠出機的機頭中的樹脂壓力密切相關， 發現通過將剪切應力設定在特定的範圍而能夠在形成微泡的同時大幅下降擠出機的機頭中的樹脂壓力，從而完成了本發明。S卩，本發明是一種發泡電線的製造方法，其特徵在於，經在導體上形成發泡絕緣層的發泡絕緣層形成工序而得到發泡電線，其中，上述發泡絕緣層形成工序包括將基礎樹脂導入擠出機的工序、將發泡劑導入上述擠出機的工序、和將含有上述基礎樹脂和上述發泡劑的混合物從上述擠出機擠出從而在上述導體上形成上述發泡絕緣層的工序，並且，上述混合物中所含的樹脂具有0. 40 0. SOMPa的剪切應力，上述基礎樹脂為丙烯系樹脂。根據該製造方法，形成於導體上的發泡絕緣層中能夠微泡成型。另外，能夠使擠出機的機頭中的樹脂壓力下降，能夠提高導體的線速，能夠充分地提高發泡電線的製造效率。在上述製造方法中，上述混合物中所含的樹脂在斷裂時的熔融張力優選為15mN 以上。此時，與混合物中所含的樹脂在斷裂時的熔融張力不足15mN的情況相比，更容易微泡成型。在上述製造方法中，上述丙烯系樹脂為乙烯-丙烯系共聚物。
此時，更容易形成微泡。此外，在本發明中，「剪切應力」是使用毛細管流變儀(CAPILOGRAPH 1D、東洋精機製作所株式會社制)測定的剪切應力，詳細而言，是指向內徑0. 4mm、長度2mm的扁平毛細管填充樹脂，將其安裝於毛細管流變儀，設定為活塞速度30mm/分鐘、筒直徑9. 55mm、筒和毛細管各自的溫度為200°C的條件，然後向筒填充樹脂，預熱10分鐘後所測定的值。其中，向扁平毛細管或筒填充的「樹脂」是指在使發泡劑含於母料中的狀態下與基礎樹脂一起向擠出機導入時，為基礎樹脂與母料中的樹脂的混合樹脂，在使發泡劑不含於母料中的狀態下與基礎樹脂一起向擠出機導入時，為基礎樹脂。另外，在本發明中，「熔融張力」是使用毛細管流變儀(CAPILOGRAPH ID、東洋精機製作所株式會社制)所測定的熔融張力，詳細而言，是指向內徑1mm、長IOmm的扁平毛細管填充樹脂，設定為活塞速度5mm/分鐘、筒直徑9. 55mm、牽引加速度400m/分鐘、筒和毛細管以及緊接著筒的恆溫槽各自的溫度200°C的條件，然後向筒填充樹脂，預熱5分鐘後以上述活塞速度開始進行活塞擠出，以上述牽引加速度進行加速、牽引，測定斷裂時的張力，將其進行10次所得到的張力的測定值的平均值。其中，向扁平毛細管或筒填充的「樹脂」是指在使發泡劑被含於母料中的狀態下與基礎樹脂一起向擠出機導入時，為基礎樹脂與母料中的樹脂的混合樹脂，在使發泡劑不含於母料中的狀態下與基礎樹脂一起向擠出機導入時， 為基礎樹脂。根據本發明，可提供一種在發泡絕緣層中能夠形成微泡的同時能夠充分提高發泡電線製造效率的發泡電線的製造方法。
圖1是表示本發明的發泡電線的一個實施方式的局部剖面側面圖。圖2是沿著圖1的II-II線的剖面圖。符號說明1…內部導體(導體)、2···發泡絕緣層、5…發泡電線。
具體實施例方式下面，利用圖1對本發明的實施方式進行詳細的說明。圖1是表示本發明的發泡電線的一個實施方式的局部側面圖，圖2是沿圖1的 II-II線的剖面圖。如圖1所示，纜線10表示同軸纜線，具備內部導體1、覆蓋內部導體1 的發泡絕緣層2、包圍發泡絕緣層2的外部導體3和覆蓋外部導體3的外皮4。在此，發泡電線5由內部導體1和發泡絕緣層2構成。作為發泡絕緣層2覆蓋的內部導體1，例如可舉出銅線、銅合金線、鋁線等金屬線。 另外，也可以使用在上述金屬線的表面實施了鍍錫、鍍銀等而得的導體作為內部導體1。另外，作為內部導體1，可以使用單線或股線。作為覆蓋發泡絕緣層2的外部導體3，可以使用以往所使用的公知的導體。例如， 可以通過將導線、導電片夾於樹脂片之間而構成的帶等沿著絕緣層2的外周纏繞來形成外部導體3。另外，外部導體3也可以由波紋加工即波形成型而得的金屬管構成。此時，能夠提高發泡電線10的彎曲性。
外皮4是用於從物理性或化學性的損傷保護外部導體3的，作為構成外皮4的材料，例如可舉出氟樹脂、聚乙烯等的樹脂，從耐熱性和電介質特性的觀點出發，優選使用氟樹脂。纜線10可通過在內部導體1上形成發泡絕緣層2來製造發泡電線5後，將發泡電線5用外部導體3包圍，將外部導體3用外皮4覆蓋而得。(發泡電線的製造方法)在此，對發泡電線5的製造方法進行說明。發泡絕緣層2是經過將基礎樹脂導入擠出機的工序、將發泡劑導入擠出機的工序、將含有基礎樹脂和發泡劑的混合物從擠出機擠出從而在內部導體1上形成發泡絕緣層2的工序而形成的。在此，混合物中所含的樹脂為基礎樹脂，作為該基礎樹脂使用具有 0. 40 0. 80MPa的剪切應力的丙烯系樹脂。如上所述地製造發泡電線5，則能夠在發泡絕緣層2中形成微泡。另外，能夠使擠出機的機頭中的樹脂壓力降低，能夠提高內部導體1的線速，能夠充分地提高發泡電線10 的製造效率。作為導入擠出機的基礎樹脂，使用具有0. 4MPa 0. SMPa的剪切應力的丙烯系樹脂。構成基礎樹脂的丙烯系樹脂的剪切應力不足0. 4MPa時，在將含有基礎樹脂和發泡劑的混合物從擠出機擠出成型時雖然能夠使擠出機的機頭中的樹脂壓力下降，但是難以在發泡絕緣層2中形成微泡。反之，若剪切應力超過0. 8MPa,則在將含有基礎樹脂和發泡劑的混合物從擠出機擠出成型時雖然能夠在發泡絕緣層2中形成微泡，但是擠出機的機頭中的樹脂壓力顯著地變高。該基礎樹脂例如可通過將丙烯系樹脂(以下稱為「原料丙烯系樹脂」)的顆粒一次熔融成型後，再次顆粒化而得。具體而言，可通過將上述原料丙烯系樹脂投入到以使樹脂溫度成為200°C以上且小於270°C、優選成為220 260°C的方式進行了加熱的擠出機，將從模頭以紐狀擠出的樹脂用造粒機裁斷而得上述基礎樹脂。在上述溫度不足200°C時，丙烯系樹脂的分子結構基本沒有變化，無法降低樹脂壓力。另一方面，若上述溫度為270°C以上，則原料丙烯系樹脂的劣化變劇烈，基礎樹脂的壽命變短。可通過在200°C以上且小於270°C的溫度範圍適當改變溫度來調整剪切應力。上述擠出機只要能夠對丙烯系樹脂進行加熱，可以為任意使用。對於上述原料丙烯樹脂，只要為丙烯系樹脂就沒有特別的限制，具體而言，可使用 FB3312 (Japan Polypropylene Corporation 制)、FB5100(Japan Polypropylene Corporation M )>J704UG(Prime Polymer Co. Ltd. M )>VP103(Grand Polymer Co. , Ltd. 制)等。構成上述基礎樹脂的丙烯系樹脂是指具有來自丙烯的構成單元的丙烯系樹脂，作為這樣的丙烯系樹脂可舉出丙烯的均聚物、丙烯與丙烯以外的烯烴的共聚物等。作為丙烯以外的烯烴，例如可舉出乙烯、丁烯、己烯等。其中，從微泡化和耐熱性的觀點出發，優選使用乙烯-丙烯共聚物。從更容易微泡化這樣的理由出發，優選構成基礎樹脂的丙烯系樹脂在斷裂時的熔融張力為15mN以上，更優選為20mN以上。但是，若熔融張力過大，則在擠出含有基礎樹脂和發泡劑的混合物時存在發泡度容易變低的傾向，因此優選為45mN以下，更優選為30mN以下。例如可以通過調整擠出機塑模出口的樹脂的溫度來調整基礎樹脂的熔融張力。作為發泡劑使用化學發泡劑、氣體發泡劑，發泡劑也可以分別單獨地使用化學發泡劑或氣體發泡劑，還可以並用化學發泡劑和氣體發泡劑。作為化學發泡劑只要是進行熱分解而產生NH3、N2, CO2等氣體的物質即可，例如可舉出偶氮甲醯胺、4，4』 -氧代雙苯磺醯胼、N，N』_ 二亞硝基五亞甲基四胺、偶氮二異丁腈等。作為氣體發泡劑，例如可舉出丙烷、丁烷、戊烷、戊烯、己烷、己烯、庚烯或者辛烯等烴，氮、氬、氦、二氧化碳等惰性氣體等。將發泡劑導入擠出機的工序可以是將發泡劑單獨，即不包含在母料樹脂中的狀態下與基礎樹脂一起導入擠出機，也可以是在導入基礎樹脂的位置的下遊側的位置將發泡劑單獨地導入擠出機。或者，發泡劑導入擠出機的工序也可以包括將發泡劑單獨地與基礎樹脂一起導入擠出機的工序以及在導入基礎樹脂的位置的下遊側的位置將發泡劑單獨地導入擠出機的工序。其中，作為擠出機可以使用單軸擠出機和雙軸擠出機中的任一種。含有基礎樹脂和發泡劑的混合物的混煉，通常在基礎樹脂進行熔融的溫度，例如在170 200°C下進行2 10分鐘即可。在此，混煉的溫度優選是在低於將基礎樹脂熔融成型時的溫度下進行。此外，在發泡劑為化學發泡劑時，基礎樹脂的顆粒的平均粒徑為0. 5 3mm，優選為0. 8 1. 3mm，發泡劑的粒度分布優選為較窄Gharp)的粒度分布，化學發泡劑的平均粒徑優選為3 10 μ m。此時，在將基礎樹脂與發泡劑進行混煉時，發泡劑在基礎樹脂中均勻地分散，其結果能夠充分地抑制所得的發泡絕緣層2的外徑變動。這種情況尤其是在發泡電線5的發泡絕緣層2為0. 16mm以下的細徑的情況時特別有效。含有基礎樹脂和發泡劑的混合物的擠出線速通常為150 IOOOm/分鐘，優選為 300 500m/分鐘。在高頻纜線中使用發泡電線10時，發泡絕緣層2的外徑優選為1. 6mm以下，更優選為1.0mm以下。此外，本發明並不限於上述的實施方式。例如，在上述實施方式中發泡劑單獨地與基礎樹脂一起導入於擠出機，但是發泡劑可以在被含於母料顆粒中的狀態下與基礎樹脂一起導入擠出機。此時，擠出機中的混合物將含有發泡劑、基礎樹脂和母料顆粒中所含的母料樹脂， 混合物中所含的樹脂將是基礎樹脂與母料樹脂的混合樹脂。因而，此時需要將混合樹脂具有0. 40 0. SOMPa的剪切應力。在此，將母料樹脂與基礎樹脂的總質量設為100，以母料樹脂成為0. 05 0. 15的比例導入擠出機。即母料樹脂的比例與基礎樹脂相比非常小。因此，為了將上述混合樹脂的剪切應力成為0. 40 0. 80MPa，基礎樹脂的剪切應力為如上所述的0. 40 0. 80MPa即可。作為母料顆粒中的樹脂使用聚丙烯或者聚乙烯(優選低密度聚乙烯)。這是因為它們對基礎樹脂具有相溶性且能夠在發泡開始溫度以下進行混煉。另外，母料顆粒中的發泡劑的濃度通常為5 20質量％。進而，在使用化學發泡劑作為發泡劑時，優選使母料顆粒的平均粒徑與基礎樹脂的顆粒的平均粒徑基本相同。在此，在這種情況下將基礎樹脂的顆粒與母料進行混煉時發泡劑在基礎樹脂中均勻地分散，其結果能夠充分地抑制所得的發泡絕緣層2的外徑變動。 這種情況尤其是在發泡電線5的發泡絕緣層2為0. 16mm以下的細徑時特別有效。此時，若母料顆粒和基礎樹脂的顆粒的平均粒徑為0. 8 1. 3mm，則對抑制外徑變動更有效果。另外，在上述實施方式中示出了發泡電線5適用於同軸纜線的例子，但發泡電線5 還能夠適用於USB3. 0纜線、HDMI纜線、InfiniBand纜線、MICRO USB纜線等高速傳輸纜線寸。實施例以下舉出實施例和比較例對本發明的內容進行更具體的說明，但本發明並不限於以下的實施例。(實施例1)準備由乙烯-丙烯共聚物形成的原料顆粒(FB3312、Japan Polypropylene Corporation制)，將該原料顆粒在250°C熔融成型，再次顆粒化，得到具有表1所示的剪切應力和熔融張力的基礎樹脂的顆粒(以下稱為「基礎樹脂顆粒」)。然後，相對於如上述所得到的基礎樹脂顆粒100質量份，添加0. 05質量份偶氮甲醯胺(ADCA)作為發泡成核劑，將兩者混合，將該混合物導入了擠出機(螺杆直徑(D) Φ 25mm、有效螺杆長度(L)800mm、Hi jiri Manufacturing Ltd.制)。另外，對上述擠出機， 在導入基礎樹脂顆粒的位置的下遊側的位置處作為發泡劑注入氮氣。然後，將基礎樹脂顆粒和氮氣的混合物在混煉溫度190°C、螺杆速度50 IOOrpm的條件下進行混煉。然後，從擠出機的十字機頭將外徑0. 9mm、厚度30 μ m的發泡絕緣層以如表1所示的200m/min的線速擠出，以覆蓋由鍍錫的銅形成的導體的方式進行覆蓋。如此地製作了發泡電線。(實施例2)對擠出機未導入氮氣，以相對於基礎樹脂顆粒100質量份為0. 6質量份的比例將 ADCA導入擠出機，除此以外，進行與實施例1相同的操作，製作了發泡電線。(實施例3)將原料顆粒在表1所示的溫度下熔融成型，再次顆粒化，得到具有表1所示的剪切應力和熔融張力的基礎樹脂顆粒，將該基礎樹脂顆粒與ADCA —起導入擠出機，除此以外， 進行與實施例2相同的操作，製作了發泡電線。(實施例4)將原料顆粒在表1所示的溫度下熔融成型，再次顆粒化，得到具有表1所示的剪切應力和熔融張力的基礎樹脂顆粒，將該基礎樹脂顆粒與ADCA —起導入擠出機，除此以外， 進行與實施例2相同的操作，製作了發泡電線。(實施例5)將原料顆粒在表1所示的溫度下熔融成型，再次顆粒化，得到具有表1所示的剪切應力和熔融張力的基礎樹脂顆粒，將該基礎樹脂顆粒與ADCA —起導入擠出機，除此以外， 進行與實施例2相同的操作，製作了發泡電線。(實施例6)使用由乙烯-丙烯共聚物形成的原料顆粒(FB5100、Japan Polypropylene Corporation制)作為原料顆粒，將該原料顆粒在表1所示的溫度下熔融成型，再次顆粒化，得到具有表1所示的剪切應力和熔融張力的基礎樹脂顆粒，將該基礎樹脂顆粒與ADCA—起導入擠出機，除此以外，進行與實施例2相同的操作，製作了發泡電線。(實施例7)使用由均聚聚丙烯形成的原料顆粒(VP103、Grand Polymer Co.，Ltd.制)作為原料顆粒，將該原料顆粒在表1所示的溫度下熔融成型，再次顆粒化，得到具有表1所示的剪切應力和熔融張力的基礎樹脂顆粒，將該基礎樹脂顆粒與ADCA —起導入擠出機，除此以外，進行與實施例2相同的操作，製作了發泡電線。(實施例8)將發泡絕緣層的擠出線速設為300m/min，除此以外，進行與實施例2相同的操作， 製作了發泡電線。(實施例9)將發泡絕緣層的擠出線速設為500m/min，除此以外，進行與實施例2相同的操作， 製作了發泡電線。(實施例10)將發泡絕緣層的擠出線速設為150m/min，除此以外，進行與實施例2相同的操作， 製作了發泡電線。(實施例11)將發泡絕緣層的外徑設為1. 6mm、厚度設為0. 5mm,除此以外，進行與實施例2相同的操作，製作了發泡電線。(實施例12)將發泡絕緣層的外徑設為0. 7mm、厚度設為0. 2mm,除此以外，進行與實施例2相同的操作，製作了發泡電線。(實施例13)將發泡絕緣層的外徑設為0. 5mm、0. 15mm,除此以外，進行與實施例2相同的操作， 製作了發泡電線。(比較例1)使用由聚乙烯形成的原料顆粒(HizeX5305E、三井化學株式會社制)作為原料顆粒，未對原料顆粒進行熔融成型，將該原料顆粒與ADCA —起導入擠出機，除此以外，進行與實施例1相同的操作，製作了發泡電線。(比較例2)使用由聚乙烯形成的原料顆粒(HizeX5305E、三井化學株式會社制)作為原料顆粒，未對原料顆粒進行熔融成型，將該原料顆粒與ADCA —起導入擠出機，除此以外，進行與實施例2相同的操作，製作了發泡電線。(比較例3)未對原料顆粒進行熔融成型就將該原料顆粒與ADCA —起導入擠出機，除此以外， 進行與實施例2相同的操作，製作了發泡電線。(比較例4)將原料顆粒在表1所示的溫度下熔融成型，再次顆粒化，得到具有表1所示的剪切應力和熔融張力的基礎樹脂顆粒，除此以外，進行與實施例2相同的操作，製作了發泡電
8線。(比較例5)將原料顆粒在表1所示的溫度下熔融成型，再次顆粒化，得到具有表1所示的剪切應力和熔融張力的基礎樹脂顆粒，除此以外，進行與實施例2相同的操作，製作了發泡電線。(比較例6)使用由乙烯-丙烯共聚物形成的原料顆粒(J704UG、Prime Polymer式會社制)作為原料顆粒，將該原料顆粒在表1所示的溫度下熔融成型，再次顆粒化，得到具有表1所示的剪切應力和熔融張力的基礎樹脂顆粒，除此以外，進行與實施例1相同的操作，製作了發泡電線。(比較例7)使用由乙烯-丙烯共聚物形成的原料顆粒(FB5100、Japan Polypropylene Corporation制)作為原料顆粒，未對該原料顆粒進行熔融成型，直接與ADCA—起導入擠出機，將擠出線速設為150m/min，除此以外，進行與實施例2相同的操作，製作了發泡電線。(比較例8)使用由均聚聚丙烯形成的原料顆粒(VP103、Grand Polymer Co.，Ltd.制)作為原料顆粒，未對該原料顆粒進行熔融成型，直接與ADCA —起導入擠出機，將擠出線速設為 150m/min，除此以外，進行與實施例2相同的操作，製作了發泡電線。[特性評價]對於在實施例1 13和比較例1 8中所得的發泡電線進行以下的特性評價。(1)機頭樹脂壓力用樹脂壓力表對擠出成型時的十字頭內的樹脂壓力進行測定。結果如表1所示。 其中，不足50MPa的情況為合格，50MPa以上的情況為不合格。(2)平均氣泡徑從發泡絕緣電線切取發泡絕緣層的一部分，利用掃描電子顯微鏡對該發泡絕緣層的剖面進行觀察，基於下式分別對隨機選擇的100個氣泡進行氣泡徑的測定氣泡徑=(最長氣泡徑+最短氣泡徑)/2。而且，算出100個氣泡的氣泡徑的平均值作為「平均氣泡徑」。結果如表1所示。 此外，在表1中，1 6的意義如下所示，1 3為合格，4 6為不合格。1 :10μπι 以上小於 30μπι2 :30 μ m 以上小於 40 μ m3 :40 μ m 以上小於 50 μ m4 :50 μ m 以上小於 70 μ m5 :70 μ m 以上小於 100 μ m6 :100 μ m 以上(3)耐熱性耐熱性是通過進行加熱變形試驗來進行評價的。加熱變形試驗是通過使用東洋精機製作所株式會社製造的加熱變形試驗機，使發泡絕緣層載於直徑9mm的圓柱導杆上預熱 1小時後，以使該發泡絕緣層按壓圓柱導杆的方式施加250g的荷重，測定經過1小時為止的變形率來進行的。結果如表1所示。其中，在表1中，「〇」和「X」的意義如下所示，〇表示發泡絕緣層的耐熱性優異，為合格；X表示發泡絕緣層的耐熱性差，為不合格。〇變形率小於50%X 變形率為50%以上(4)發泡度發泡度基於下式算出發泡度(％ ) = [1_(發泡後的發泡絕緣層的比重/發泡前的基礎樹脂顆粒或原料顆粒的比重)]X 100。其結果在實施例1 13和比較例1 8中所得到的發泡電線的發泡絕緣層的發泡度全部為40%。表權利要求
1.一種發泡電線的製造方法，其特徵在於，經在導體上形成發泡絕緣層的發泡絕緣層形成工序而得到發泡電線，其中，所述發泡絕緣層形成工序包括 將基礎樹脂導入擠出機的工序， 將發泡劑導入所述擠出機的工序，和將含有所述基礎樹脂和所述發泡劑的混合物從所述擠出機擠出，在所述導體上形成所述發泡絕緣層的工序，所述混合物中所含的樹脂具有0. 40 0. SOMpa的剪切應力，所述基礎樹脂為丙烯系樹脂。
2.根據權利要求1所述的發泡電線的製造方法，其特徵在於，所述混合物中所含的樹脂在斷裂時的熔融張力為15mN以上。
3 .根據權利要求1或2所述的發泡電線的製造方法，其特徵在於，構成所述基礎樹脂的丙烯系樹脂為乙烯-丙烯系共聚物。
全文摘要
本發明提供一種在發泡絕緣層中能夠形成微泡的同時能夠充分提高發泡電線製造效率的發泡電線的製造方法。本發明是一種發泡電線的製造方法，是經導體上形成發泡絕緣層的發泡絕緣層形成工序得到發泡電線，其中，發泡絕緣層形成工序包括將基礎樹脂導入擠出機的工序、將發泡劑導入擠出機的工序、和將含有基礎樹脂和發泡劑的混合物從擠出機擠出而在導體上形成發泡絕緣層的工序，並且，混合物中所含的樹脂具有0.40～0.80MPa的剪切應力，基礎樹脂為丙烯系樹脂。
文檔編號H01B13/14GK102341868SQ200980157730
公開日2012年2月1日 申請日期2009年3月30日 優先權日2009年3月30日
發明者渡部亮 申請人:株式會社藤倉