説明

伝送ケーブル用絶縁電線及び伝送ケーブル

【課題】GHz帯域において優れた誘電特性及び耐熱老化性を実現し得る絶縁電線及びケーブルを提供すること。
【解決手段】導体1と、導体1を被覆する絶縁層2とを備える絶縁電線5であって、絶縁層2が、メタロセン触媒を用いて合成することによって得られたプロピレン系共重合体と、ヒンダードフェノール構造と異なる化学構造を有する酸化防止剤とを含み、酸化防止剤が、プロピレン系共重合体100質量部に対し0.01質量部以上で1.5質量部未満の割合で配合されていることを特徴とする絶縁電線5。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、絶縁電線及びケーブルに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、GHz帯域の周波数を使用した電子機器の開発に伴い、機器間を接続するUSB3.0ケーブル、HDMIケーブル、インフィニバンドケーブル、マイクロUSBケーブルなどの高速伝送ケーブルなどに対して、GHz帯域において優れた誘電特性を有することが求められている。
【0003】
このような伝送ケーブルとして、例えば下記特許文献1に記載されたケーブルが知られている。下記特許文献1では、導体を覆う絶縁層として、オレフィン系樹脂に、ヒンダードフェノール構造を有しないフェノール系の酸化防止剤を配合してなるものを用いることにより、優れた誘電特性を得ることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009−81132号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、上記特許文献1記載のケーブルは、以下に示す課題を有していた。
【0006】
即ち絶縁層のオレフィン系樹脂としてポリエチレンを用いた場合、ポリエチレンでは高周波帯域で優れた誘電特性を得ることには限界がある。そこで、絶縁層のオレフィン系樹脂としてポリエチレンを用いながら優れた誘電特性を得るために、絶縁層を発泡体とすることが行われてきた。しかし、絶縁層を発泡体とした場合、伝送ケーブルの細径化に伴って絶縁層を薄肉化しなければならず、絶縁層の機械的強度が低下し、側圧に対して絶縁層がつぶれやすくなる。このため、ポリエチレンでは絶縁層にUL90℃程度の耐熱性を付与することも難しい。そこで、絶縁層にUL90℃程度の耐熱性を付与する観点から、オレフィン系樹脂としてポリエチレンの代わりに融点の高いプロピレン系樹脂を用いることも考えられる。しかし、プロピレン系樹脂を含む絶縁層では、GHz帯域における誘電正接が十分に小さいとは言えない場合があり、GHz帯域における誘電特性の点で未だ改良の余地があった。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、GHz帯域において優れた誘電特性を有し且つ優れた耐熱老化特性を実現し得る絶縁電線及びケーブルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討した結果、プロピレン系樹脂であってもチーグラー・ナッタ触媒などの汎用触媒を用いて合成されたものは、分子量分布の幅が広く、低分子量のプロピレン系樹脂も含まれており、この低分子量のプロピレン系樹脂が高周波に対して分子振動しやすいため、熱的損失を発生しやすく、それにより高周波における誘電正接を大きくするのではないかと考えた。そこで、本発明者はさらに鋭意研究を重ねた結果、プロピレン系共重合体を、メタロセン触媒を用いて合成されたものにするとともに、特定の構造を有する酸化防止剤をプロピレン系共重合体に対して所定の割合で配合することによって上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
即ち本発明は、導体と、前記導体を被覆する絶縁層とを備える絶縁電線であって、前記絶縁層が、メタロセン触媒を用いて合成することによって得られたプロピレン系共重合体と、ヒンダードフェノール構造と異なる化学構造を有する酸化防止剤とを含み、前記酸化防止剤が、前記プロピレン系共重合体100質量部に対し0.01質量部以上で且つ1.5質量部未満の割合で配合されていることを特徴とする絶縁電線である。
【0010】
この絶縁電線によれば、絶縁層中に含まれるプロピレン系共重合体が、メタロセン触媒を用いて合成することによって得られたものであるため、チーグラー・ナッタ触媒などの汎用触媒を用いて合成されたプロピレン系共重合体に比べて分子量分布の幅を狭くすることが可能となる。このため、絶縁層中において、高周波に対して分子振動しやすく誘電正接を大きくする要因と考えられる低分子量のプロピレン系共重合体の割合を十分に低減させることができる。またプロピレン系共重合体は一般に、導体との接触によって酸化劣化しやすくなり、かつ、劣化しやすい三級炭素を含んでいるため、分子が切断されやすい。その点、本発明では、ヒンダードフェノール構造と異なる化学構造を有する酸化防止剤が、プロピレン系共重合体100質量部に対し0.01質量部以上で且つ1.5質量部未満の割合で配合される。そのため、プロピレン系共重合体の劣化を十分に抑制することができる。よって、本発明の絶縁電線によれば、GHz帯域において優れた誘電特性を有し且つ優れた耐熱老化特性を実現し得る。
【0011】
上記絶縁電線においては、前記絶縁層が、ヒンダードフェノール構造と異なる化学構造を有する金属不活性化剤を更に含み、前記金属不活性化剤が、前記プロピレン系共重合体100質量部に対して0.01質量部以上で且つ1.5質量部未満の割合で配合されていることが好ましい。
【0012】
この場合、絶縁電線の耐熱老化性がより向上する。
【0013】
上記絶縁電線においては、前記プロピレン系共重合体は、具体的にはエチレン−プロピレン共重合体である。
【0014】
この場合、エチレン−プロピレン共重合体以外のプロピレン系共重合体を用いる場合に比べて、より優れた強度及び耐熱性が得られることに加え、適度な柔軟性が得られる。
【0015】
上記絶縁電線においては、プロピレン系共重合体が、125〜145℃の融点を有することが好ましい。
【0016】
プロピレン系共重合体の融点が上記範囲内にあると、プロピレン系共重合体の融点が125℃未満に比べて、より十分な耐熱性を得ることができるとともに、結晶性がより高くなるため、より優れた誘電特性を得ることができる。またプロピレン系共重合体の融点が145℃を超える場合に比べて、優れた柔軟性が得られる。
【0017】
上記絶縁電線においては、前記酸化防止剤が、セミヒンダード系酸化防止剤又はレスヒンダード系酸化防止剤であることが好ましい。
【0018】
この場合、セミヒンダード系酸化防止剤又はレスヒンダード系酸化防止剤以外の酸化防止剤を用いる場合に比べて、より十分な耐熱老化特性が得られると共に、より優れた誘電特性を得ることができる。
【0019】
上記絶縁電線においては、前記絶縁層が、0.3mm以下の厚さを有することが好ましい。
【0020】
プロピレン系共重合体は一般に脆く、常温よりも低温で更に脆くなる傾向があるため、ケーブルが曲げられると、絶縁層にクラック等が生じやすくなる。この点、絶縁層の厚さが0.3mm以下であると、0.3mmを超える場合に比べて、脆化の問題、特に低温脆化の問題が顕著に起こりにくくなる。
【0021】
また本発明は、上述した絶縁電線を有するケーブルである。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、GHz帯域において優れた誘電特性を有し且つ優れた耐熱老化性を実現し得る絶縁電線及びケーブルが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明のケーブルの一実施形態を示す部分側面図である。
【図2】図1のII−II線に沿った断面図である。
【図3】本発明のケーブルの他の実施形態を示す端面図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、本発明の実施形態について図1及び図2を用いて詳細に説明する。
【0025】
図1は、本発明に係るケーブルの一実施形態を示す部分側面図であり、電線を、ケーブルとしての同軸ケーブルに適用した例を示すものである。図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。図1に示すように、ケーブル10は同軸ケーブルを示しており、絶縁電線5と、絶縁電線5を包囲する外部導体3と、外部導体3を被覆するシース4とを備えている。そして、絶縁電線5は、内部導体1と、内部導体1を被覆する絶縁層2とを有している。
【0026】
ここで、絶縁層2は、ベース樹脂として、メタロセン触媒を用いて合成することによって得られたプロピレン系共重合体と、ヒンダードフェノール構造と異なる化学構造を有する酸化防止剤とを含んでいる。ここで、酸化防止剤は、プロピレン系共重合体100質量部に対して0.01質量部以上で且つ1.5質量部未満の割合で配合されている。
【0027】
ケーブル10によれば、上記構成の絶縁層2を用いた絶縁電線5が使用されることで、GHz帯域において優れた誘電特性を実現することができる。このように絶縁電線5がGHz帯域において優れた誘電特性を実現できるのは、以下の理由によるものと本発明者は考えている。即ち、絶縁層2中に含まれるプロピレン系共重合体は、メタロセン触媒を用いて合成することによって得られたものであるため、チーグラー・ナッタ触媒などの汎用触媒を用いて合成されたプロピレン系共重合体に比べて分子量分布の幅を狭くすることが可能となる。このため、絶縁層2中において、GHz帯域の高周波に対して分子振動しやすく誘電正接を大きくする要因と考えられる低分子量のプロピレン系共重合体の割合を十分に低減させることができる。このため、絶縁電線5によれば、上記のように優れた誘電特性を実現できるものと本発明者は考えている。
【0028】
またプロピレン系共重合体は一般に、内部導体1との接触によって酸化劣化しやすくなり、かつ、劣化しやすい三級炭素を含んでいるため、分子が切断されやすい。その点、絶縁層2は、ヒンダードフェノール構造と異なる化学構造を有する酸化防止剤を含んでおり、この酸化防止剤が、プロピレン系共重合体100質量部に対し0.01質量部以上で且つ1.5質量部未満の割合で配合される。そのため、内部導体1によるプロピレン系共重合体の劣化を十分に抑制することができる。このため、絶縁電線5は、GHz帯域において優れた誘電特性を有し且つ優れた耐熱老化特性を実現し得る。
【0029】
次に、ケーブル10の製造方法について説明する。
【0030】
まず絶縁電線5の製造方法について説明する。
【0031】
<内部導体>
はじめに内部導体1を準備する。内部導体1としては、例えば銅、銅合金、アルミニウム等の金属からなる金属線が挙げられる。これらの金属はそれぞれ単独で又は組み合わせて用いることもできる。また、上記金属線を本体部とし、その表面にスズや銀からなるめっきを施してメッキ膜を形成したものを内部導体1として用いることもできる。また内部導体1としては、単線または撚線を用いることができる。
【0032】
<絶縁層>
次に、内部導体1上に絶縁層2を形成する。
【0033】
絶縁層2を形成するためには、ベース樹脂としてのプロピレン系共重合体、及び酸化防止剤を準備する。
【0034】
(ベース樹脂)
プロピレン系共重合体は、メタロセン触媒を用いて合成することによって得られたプロピレン系共重合体であり、プロピレン系共重合体とは、プロピレンを構成単位として含む樹脂のことをいい、ホモポリプロピレンのみならず、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体をも含む。他のオレフィンとしては、例えばエチレン、1−ブテン、2−ブテン、1−ヘキセン、2−ヘキセンなどが挙げられる。他のオレフィンは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、エチレン、1−ブテンが、結晶性を低くし、少量の添加で諸特性の悪化を出来る限り抑えながら効率的に融点を下げることができることから好ましく用いられ、より好ましくはエチレンが用いられる。
【0035】
具体的には、プロピレン系共重合体としては、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体、プロピレン−ブテン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン−へキセン共重合体、エチレン−プロピレン−へキセン共重合体及びプロピレン−ブテン−へキセン共重合体などが挙げられる。
【0036】
プロピレン系共重合体は、ランダム共重合体でもブロック共重合体でもよいが、ランダム共重合体であることが好ましい。この場合、ブロック共重合体を用いた場合と比べて、プロピレン系共重合体の融点がより低下し、絶縁電線5の柔軟性をより向上させることができる。
【0037】
プロピレン系共重合体の融点は125℃〜145℃であることが好ましい。ここで、融点とは、JIS-K7121の手法に従って測定される融点を言う。具体的には、DSC(パーキンエルマー Diamond(入力補償型))で、試料の量を約5mgとし、試料を、1) 200℃で10分等温保持し、 2) 200℃から−60℃に10℃/minで降温し、 3)−60℃で10分等温保持し、 4)−60℃から200℃に10℃/minで昇温 した場合に、4)の条件下で観察される融解熱ピーク部分の頂点として求められる融解熱ピーク温度を融点と言うものとする。プロピレン系共重合体の融点が上記範囲内にあると、融点が125℃未満である場合に比べて、より十分な耐熱性を得ることができるとともに、結晶性が高くなるため、優れた誘電特性を得ることができる。またプロピレン系共重合体の融点が145℃を超える場合に比べて、結晶性が高くなりすぎないため、ケーブルとして求められる柔軟性が得られる。
【0038】
プロピレン系共重合体の融点はより好ましくは130〜145℃であり、更に好ましくは133〜143℃である。
【0039】
プロピレン系共重合体中のエチレンおよびブテンの合計含有率は7質量%以下であり、プロピレン系共重合体中のブテンの含有率は2質量%を超えないことが好ましい。
【0040】
プロピレン系共重合体中のエチレン及びブテンの含有率は、赤外線分光分析によって日本分析化学会高分子分析研究懇談会 高分子分析ハンドブック, p413-415 (2008)に記載された計算式に従って求められる。具体的には、プロピレン系共重合体中のエチレン及びブテンの含有率は、絶縁電線から絶縁層2を剥ぎ取り、その絶縁層2を油圧プレスにて、0.5〜1mmの厚さに成形した試験片を用いて、赤外分光光度計(パーキンエルマー Spectrum One、FTIR)で、透過法、分解能2cm-1、積算回数64回という条件で測定した吸光度から求められる。ここで、エチレンはプロピレン系共重合体中のエチレンの構造単位を意味し、エチレンモノマーを意味するものではない。同様に、ブテンも、プロピレン系共重合体中の1−ブテンの構造単位を意味し、ブテンモノマーを意味するものではない。なお、上記計算式は下記式(1)から式(3)で表される。ここでAkはk cm-1での吸光度、tは試料の厚さ(cm)、ρは密度(g/cm3)である。
(1)ランダムPPでのエチレン(質量%)=(0.509A733+0.438A722)/tρ
(2)ブロックPPでのエチレン(質量%)=(1.10A722−1.51A729+0.509A733)/tρ
(3)1-ブテン(質量%)=12.3(A766/t)
【0041】
プロピレン系共重合体中のエチレンの含有率は通常は5質量%以下であり、好ましくは4.5質量%以下であり、より好ましくは3.0質量%以下である。但し、柔軟性を向上させる観点からは、プロピレン系共重合体中のエチレンの含有率は、1.0質量%以上であることが好ましく、1.3質量%以上であることがより好ましい。またプロピレン系共重合体中のブテンの含有率は、2.0質量%を超えない範囲であればよく、好ましくは1.5質量%以下であり、より好ましくは1.0質量%以下である。但し、柔軟性を向上させる観点から、ブテンの含有率は、0.5重量%以上であることが好ましいが、エチレンのみで結晶性を効率的に下げられる場合、プロピレン系共重合体はブテンを含まないことがより好ましい。
【0042】
なお、プロピレン系共重合体中のエチレン及びブテンの含有率は、例えばメタロセン触媒を用いて合成されたプロピレン系共重合体同士を混合することによって調整することができる。
【0043】
プロピレン系共重合体は下記式:
融点−結晶化ピーク温度=30〜40℃
を満たすことが好ましい。ここで、結晶化ピーク温度とは、前記2)の条件下で観察される結晶化熱ピーク部分の頂点から求められる結晶化ピーク温度を言うものとする。融点−結晶化ピーク温度は、好ましくは30〜35℃であり、より好ましくは31〜34℃である。
【0044】
なお、プロピレン系共重合体の融点−結晶化ピーク温度の値は、メタロセン触媒を用いて合成されたプロピレン系共重合体同士を混合することによって調整することができる。
【0045】
プロピレン系共重合体は、50〜60%の結晶化度を有することが好ましい。ここで、結晶化度とは、下記式:
Xc=Hm/Hm0
(上記式中、Xcは結晶化度[%]を表し、Hmは融解熱[J/g]を表し、Hm0は100%結晶化熱[J/g]を表す。)
で定義されるものである。ここで、Hmは、上述したプロピレン系共重合体の融点の測定に際して観察される融解熱ピークの融解熱であり、融解熱としてはJIS-K7122の手法で求めた値が使用される。Hm0としては、165J/gの値が使用される。ここで、Hm0の値は、エドワード・P・ムーア・Jr著、ポリプロピレンハンドブック (1998,P149)から引用したものである。
【0046】
プロピレン系共重合体の結晶化度が上記範囲内にあると、結晶化度が50%未満である場合に比べて、高周波帯域で分子振動を受けやすいアモルファス成分の割合がより低減される結果、誘電正接をより十分に低下させることができる。またプロピレン系共重合体の結晶化度が60%を超える場合に比べて、より適度な柔軟性が得られる。
【0047】
(酸化防止剤)
酸化防止剤は、内部導体1との接触によるベース樹脂の劣化を防止するものであって、ヒンダードフェノール構造と異なる化学構造を有するものであればいかなるものであってもよい。
【0048】
ヒンダードフェノール構造と異なる化学構造を有する酸化防止剤としては、例えばセミヒンダードフェノール系の酸化防止剤やレスヒンダードフェノール系の酸化防止剤が挙げられる。
【0049】
セミヒンダードフェノール系の酸化防止剤としては、3,9−ビス[2−{3−(3−ターシャリーブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ}−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン(例えば、ADEKA社のアデカスタブAO−80)、エチレンビス(オキシエチエレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート](例えば、BASF社のイルガノックス245)、トリエチレングリコールビス[3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート](例えば、ADEKA社のアデカスタブAO−70)が挙げられる。
【0050】
レスヒンダードフェノール系の酸化防止剤としては、4,4’−チオビス(3−メチル−6−ターシャリーブチル)フェノール(例えば、大内新興化学工業社のノクラック300)、1,1,3−トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−ターシャリーブチルフェニル)ブタン(例えば、ADEKA社のアデカスタブAO−30)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−ターシャリーブチル)フェノール(例えば、ADEKA社のアデカスタブAO−40)が挙げられる。
【0051】
これらの酸化防止剤は、周波数による影響を比較的受け難く、GHz帯域における誘電特性をより良好にすることができる。
【0052】
酸化防止剤は、上記プロピレン系共重合体100質量部に対して0.01質量部以上で且つ1.5質量部未満の割合で添加される。この場合、酸化防止剤を、1.5質量部以上の割合で配合する場合に比べて、優れた誘電特性が得られることに加え、絶縁層2の表面に酸化防止剤の粒子が浮き出るいわゆるブルーム現象を十分に抑制することができる。また酸化防止剤を、0.01質量部未満の割合で配合する場合に比べて、耐熱老化性が顕著に向上する。酸化防止剤は、プロピレン系共重合体100質量部に対して1質量部以下の割合で配合することがより好ましい。但し、酸化防止剤による耐熱老化特性を向上させる観点からは、ベース樹脂100質量部に対して0.05質量部以上の割合で配合することが好ましい。
【0053】
上記絶縁層2は、ベース樹脂であるプロピレン系共重合体と、酸化防止剤と、必要に応じて金属不活性化剤とを押出機に投入し押出機中の樹脂組成物を溶融混練して押し出し、この押出物で内部導体1を被覆することにより得られる。
【0054】
絶縁層2の外径は、40mm以下であることが好ましく、8mm以下であることがより好ましく、1mm以下であることが特に好ましい。
【0055】
さらに絶縁層2の厚さは、0.3mm以下であることが好ましく、0.2mm以下であることがより好ましい。プロピレン系共重合体は一般に脆く、常温よりも低温で更に脆くなる傾向があるため、ケーブル10が曲げられると、絶縁層2にクラック等が生じやすくなる。この点、絶縁層2の厚さが0.3mm以下であると、0.3mmを超える場合に比べて、脆化の問題、特に低温脆化の問題が顕著に起こりにくくなる。但し、絶縁層2の厚さは通常は、0.1mm以上である。
【0056】
もっとも、絶縁層2の厚さは、0.3mmより大きくてもよい。この場合でも、ケーブル10が、曲げがほとんど加えられない用途、例えば固定配線材などに用いられるならば、低温脆化の問題は生じ難くなる。但し、敷設時の作業性(重量)が悪くなることや使用銅量を不必要に増量することも好ましくないという理由から、絶縁層2の厚さは通常は、6mm以下である。
【0057】
絶縁電線5においては、絶縁層2は非発泡体でも発泡体でもよいが、非発泡体であることが好ましい。絶縁層2が非発泡体である場合、発泡体の場合に比べて製造が容易である。このため、絶縁層2の外径変動などによるスキューの悪化、VSWRの悪化およびそれに伴う減衰量の増大が起こりにくくなる。このことは、特に絶縁層2が細径化されるほど、具体的には絶縁層2の外径が0.7mm以下になると、顕著になる。なお、絶縁層2が発泡体である場合にはその発泡度は30〜60%であるのが好ましい。ここで、発泡度は、以下の式に基づいて算出されるものである。
【数1】

【0058】
この場合、GHz帯域で使用されるケーブル用の電線として、絶縁層2にプロピレン系共重合体を使用したものを用いても発泡セルが粗大化するのを抑制でき、微細且つ均一な発泡セルを有する発泡状態の絶縁層2を得ることができる。また絶縁電線5を使用したケーブル10は、外径変動が小さく、絶縁層2を薄くしても潰れの問題が少なく、減衰量の劣化等のバラツキが十分に抑制される。
【0059】
絶縁層2を発泡絶縁層とする場合、発泡絶縁層は、樹脂組成物中に化学発泡剤などの発泡剤を配合することで得ることができる。
【0060】
また絶縁層2と内部導体1との間に、未発泡樹脂からなる薄層、いわゆる内層を介在させることが好ましい。これにより絶縁層2と内部導体1との密着性を向上させることができる。特に未発泡樹脂がポリエチレンからなる場合、さらに絶縁層2と内部導体1との密着性を向上させることができる。また上記内層は、内部導体1中の銅による絶縁層2の劣化(脆化)を防止することもできる。なお、内層の厚さは例えば0.01〜0.1mmとすればよい。
【0061】
さらに絶縁層2と外部導体3との間に、薄層、いわゆる外層を介在させることが好ましい。伝送ケーブルでは色付が必要な場合が多い。この場合、薄層として未発泡樹脂を用いると、顔料によって色付けを行う場合に比べて、電気特性を悪化させることなく容易に色付けを行うことができる。また、発泡樹脂からなる薄層を、絶縁層2と外部導体3との間に介在させると、電線5の外観が改善される。即ち電線5の外径変動が小さくなり、スキューやVSWRが向上し、また、耐つぶれ性が向上し、電線5の外径を小さくすることもできる。なお、外層の厚さは例えば0.02〜0.2mmとすればよい。
【0062】
さらに絶縁層2は、樹脂組成物を溶融混練して内部導体1に押出被覆した後、その押出物に架橋処理を行って得られるものでもよい。この場合、架橋処理は、例えば電子線照射によって行うことができるが、樹脂組成物が有機過酸化物や硫黄などの架橋剤を含む場合には加熱することによっても行うことができる。但し、電気特性の向上の点からは、電子線照射によって行う方が好ましい。
【0063】
<外部導体>
次に、上記のようにして得られた絶縁電線5を包囲するように外部導体3を形成する。外部導体3としては、従来より使用されている公知のものを使用することができる。例えば外部導体3は、導線や、導電シートを樹脂シートの間に挟んで構成したテープなどを絶縁層2の外周に沿って巻くことなどによって形成することができる。また、外部導体3は、コルゲート加工、即ち波形成形した金属管で構成することもできる。
【0064】
<シース>
最後にシース4を形成する。シース4は、外部導体3を物理的又は化学的な損傷から保護するものであり、シース4を構成する材料としては、例えばフッ素樹脂、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等の樹脂が挙げられるが、環境性等の観点からポリエチレン樹脂等のハロゲンフリー材料が好ましく用いられる。
【0065】
以上のようにしてケーブル10が得られる。
【0066】
図3は、上記絶縁電線5を有するTwinaxタイプのケーブルを示す端面図である。図3に示すように、Twinaxタイプのケーブル20は、2本の絶縁電線5と、ドレインワイヤ6と、ラミネートテープ7と、2本の電力線8と、アルミテープ層及び編組層からなる積層体層9と、シース4とを備えている。ここで、2本の絶縁電線5は互いに平行に配置されており、これらは信号線として使用される。またラミネートテープ7は絶縁電線5及びドレインワイヤ6を巻回しており、シース4は積層体層9を包囲するように積層体層9上に形成されている。ラミネートテープ7は例えばアルミニウム箔とポリエチレンテレフタレートフィルムとの積層体で構成され、シース4は、例えばリケンテクノス社製のANA9897N等のオレフィン系ノンハロ材などで構成される。なお、絶縁電線5及び絶縁層2は上記実施形態と同様のものである。
【0067】
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、絶縁電線5が、ケーブルとしての同軸ケーブルやTwinaxタイプのケーブルに適用された例が示されているが、絶縁電線5は、USB3.0ケーブル、HDMIケーブル、インフィニバンドケーブル、マイクロUSBケーブルなどの高速ケーブルなどにも適用可能である。
【実施例】
【0068】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0069】
(実施例1)
まずベース樹脂として、メタロセン触媒を用いて合成することによって得られたエチレン−プロピレンランダム共重合体であるWMG03(融点:142℃)を用意した。
【0070】
そして、押出機(製品名:ラボプラストミル4C150、二軸セグメント押出機2D30W2、スクリュー径(D):直径25mm、有効スクリュー長(L):750mm、東洋精機製作所社製)に上記ベース樹脂、表1に示す酸化防止剤および金属不活性化剤を投入し、溶融混練して押出成形を行った。このとき、表1に示す酸化防止剤および金属不活性化剤の配合量は、100質量部のベース樹脂に対して配合される量(単位は質量部)であり、溶融混練温度は200℃とした。
【0071】
そして、押出機(スクリュー径(D):直径25mm、有効スクリュー長(L):800mm、聖製作所社製)にて、温度は200℃とし、押出物をチューブ状に押し出し、このチューブ状の押出物で、直径0.172mmの錫めっき銅線を被覆した。こうして、導体と、導体を被覆する絶縁層とからなる絶縁電線を作製した。このとき、押出物は、絶縁層の外径が0.6mm、厚さが0.215mmとなるように押し出した。
【0072】
こうして得られた絶縁電線を、アルミニウム層とポリエチレンテレフタレート層との積層体からなる厚さ25μmのラミネートテープで巻回した。次に、これを、厚さ0.4mmのPVC(ポリ塩化ビニル)からなるシースで被覆した。こうして、非発泡および非架橋で、インピーダンスが50Ωである同軸ケーブルを作製した。
【0073】
(実施例2〜22及び比較例1〜5)
表1に示すベース樹脂100質量部に対して表1に示す酸化防止剤及び金属不活性化剤を表1に示す割合(単位は質量部)で配合し、結晶化度を表1に示す通りとしたこと以外は実施例1と同様にして同軸ケーブルを作製した。
【0074】
(比較例6〜9)
温度を200℃とした押出機(スクリュー径(D):直径25mm、有効スクリュー長(L):800mm、聖製作所社製)に、表1に示すベース樹脂を投入し、押出物をチューブ状に押し出し、このチューブ状の押出物で、直径0.172mmの錫めっき銅線を被覆した。こうして、導体と、導体を被覆する絶縁層とからなる絶縁電線を作製した。このとき、押出物は、絶縁層の外径が0.6mm、厚さ0.215mmとなるように押し出した。
【0075】
こうして得られた絶縁電線を用い、実施例1と同様にして同軸ケーブルを作製した。
【0076】
(実施例23〜27)
絶縁層の厚さを表3に示す通りにしたこと以外は実施例1と同様にして同軸ケーブルを作製した。
【0077】
なお、表1に示されているベース樹脂、酸化防止剤および金属不活性化剤としては具体的には以下のものを用いた。
(1)ベース樹脂
(1-1)WFX4(ウインテック、日本ポリプロ社製)
プロピレンエチレンランダム共重合体(融点:125℃)
(1-2)WFW4(ウインテック、日本ポリプロ社製)
プロピレンエチレンランダム共重合体(融点:136℃)
(1-3)WMG03(ウインテック、日本ポリプロ社製)
プロピレンエチレンランダム共重合体(融点:142℃)
(1-4)WFX6(ウインテック、日本ポリプロ社製)
プロピレンエチレンランダム共重合体(融点:125℃)
(1-5)FX4G(ノバテックPP、日本ポリプロ社製)
プロピレンエチレンブテンランダム共重合体(融点:126℃)
(1-6)FW4B(ノバテックPP、日本ポリプロ社製)
プロピレンエチレンブテンランダム共重合体(融点:138℃)
(2)酸化防止剤
(2-1)セミヒンダードフェノール系酸化防止剤
a)AO−80(アデカスタブAO−80、ADEKA社製)
3,9−ビス[2−{3−(3−ターシャリーブチル−4−ヒドロキシ−5−メチル
フェニル)プロピオニルオキシ}−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−
テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン
b)AO−70(アデカスタブAO−70、ADEKA社製)
トリエチレングリコールビス[3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−
メチルフェニル)プロピオネート]
(2-2)レスヒンダードフェノール系酸化防止剤
a)AO−40(アデカスタブAO−40、ADEKA社製)
4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−ターシャリーブチル)フェノール
b)AO−30(アデカスタブAO−30、ADEKA社製)
1,1,3−トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−ターシャリーブチルフェ
ニル)ブタン
c)Noc300(ノクラック300、大内新興化学工業社製)
4,4’−チオビス(3−メチル−6−ターシャリーブチル)フェノール
(2-3)ヒンダードフェノール系酸化防止剤
a)Ir3114(イルガノックス3114、BASF社製)
1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−
1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン
b)Ir1330(イルガノックス1330、BASF社製)
3,3’,3”,5,5’,5”−ヘキサ−tert−ブチル−a,a’,a”−(
メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾール
(3)金属不活性化剤
(3-1)非ヒンダードフェノール系金属不活性化剤
a)CDA−1(アデカスタブCDA−1、ADEKA社製)
3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾール
b)CDA−6(アデカスタブCDA−6、ADEKA社製)
デカメチレンジカルボン酸ジサリチロイルヒドラジド
(3-2)ヒンダードフェノール系金属不活性化剤
a)IrMD1024(イルガノックスMD1024、BASF社製)
2’,3−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)
プロピオニル]プロピオノヒドラジド
【0078】
[特性評価]
実施例1〜27及び比較例1〜9で得られた同軸ケーブルについて、以下の特性を評価した。
【0079】
(1)エチレン及びブテンの含有率
エチレン含有率及びブテン含有率は、実施例1〜22及び比較例1〜9の同軸ケーブルのうち、絶縁電線の絶縁層を剥ぎ取り、その試験片について測定したIRスペクトルから算出した。結果を表1に示す。
【0080】
(2)結晶化ピーク温度および融解熱ピーク温度(融点)、並びに結晶化度
結晶化ピーク温度および融解熱ピーク温度は、実施例1〜22及び比較例1〜9の同軸ケーブルのうち、絶縁電線の絶縁層を剥ぎ取り、その試験片をDSCで測定し、算出した。結果を表1に示す。また結晶化度についても同様の試験片についてDSCを測定し、算出した。結果を表1に示す。
【0081】
(3)誘電特性(tanδ)
誘電特性は誘電正接(tanδ)を測定することにより調べた。ここで、誘電正接(tanδ)は、実施例1〜22及び比較例1〜9の同軸ケーブルのうち絶縁層の製造に使用した樹脂組成物を、直径2mm、長さ10cmの棒状に成形し、このシートについて、サムテック社製SUM-TM0m0の測定プログラムを用いたマイクロ波測定システムにて、測定周波数3.0GHz、6.9GHz、10.7GHzおよび14.6GHzの各周波数にて測定した。結果を表2に示す。各周波数ごとのtanδの合格基準は以下の通りである。

3.0GHz・・・・1.10×10−4以下
6.9GHz・・・・1.50×10−4以下
10.7GHz・・・2.00×10−4以下
14.6GHz・・・2.50×10−4以下

【0082】
(4)減衰量
実施例1〜22及び比較例1〜9で得られた同軸ケーブルについて、ネットワークアナライザー(8722ES アジレントテクノロジー社製)を用いて、周波数が3.0GHz、6.9GHz、10.7GHzおよび14.6GHzの場合のそれぞれについて減衰量を測定した。結果を表2に示す。
【0083】
(5)耐熱性
実施例1〜22及び比較例1〜9の同軸ケーブルのうち、絶縁電線を30mmの長さで切断して試験片を作製した。この試験片について、加熱変形試験(東洋精機製作所株式会社製の「三個掛加熱変形試験機型番W−3」)を用い、試験片は直径9mmの試料台の中央にのせ、荷重250g重、荷重時間1時間、121℃における変形量を測定した。この変形量からつぶれ率(加熱変形率)を算出し、このつぶれ率を耐熱性の指標とした。結果を表2に示す。
【0084】
(6)耐つぶれ性
表面硬さを示すショアD硬度を測定し、そのショアD硬度を耐つぶれ性の指標とした。ショアD硬度は、実施例1〜22及び比較例1〜9の絶縁電線について、JIS K7215に準拠して測定した。荷重保持時間5秒での測定結果を表2に示す。
【0085】
(7)耐熱老化特性
耐熱老化特性は以下のようにして評価した。即ちまず、実施例1〜22及び比較例1〜9で得られた同軸ケーブルについて引張試験を行い、引張強度および伸び残率を測定した。以下、それぞれ「初期引張強度」及び「初期伸び残率」という。次に、同軸ケーブルを恒温槽にて110℃で放置し、定期的に取り出して引張試験を行い、引張強度および伸び残率を測定した。そして、この引張強度が初期引張強度の50%となるか、または伸び残率が初期伸び残率の50%となった日数を、酸化防止剤及び金属不活性化剤を用いない比較例6の日数を100とした場合の相対値で算出した。結果を表2に示す。この相対値が110以上であれば耐熱老化性に優れるとして「合格」とし、110未満であれば耐熱老化性に劣るとして「不合格」とした。
【0086】
(8)ブルーム(ブルーミング)
ブルームは、長さ3mに切断した同軸ケーブルからシース及びラミネートテープを取り除き、50℃、3ヶ月放置し露出した絶縁層の表面を目視によって観察し、以下の基準で評価した。結果を表2に示す。

◎・・・マイクロスコープにて100倍で拡大し、表面に異物が全く確認できない
○・・・マイクロスコープにて100倍で拡大し、表面に異物が確認できる。
△・・・マイクロスコープにて25倍で拡大し、表面に異物が確認できる
×・・・目視で表面に明確に異物が確認できる

【0087】
(9)低温脆化特性
低温脆化特性は、実施例1、23〜27の同軸ケーブルについて低温脆化試験を行うことによって評価した。低温脆化試験は、以下のようにして行った。
【0088】
即ち実施例1、23〜27の同軸ケーブルについて、脆化温度試験機(製品名:ぜい化試験機TM−2110、上島製作所製)を使用して脆化温度を測定した。このとき、試験片は約60mmに切断した試料を用い、試験条件はASTM D746に従い、絶縁体に傷や割れが発生する温度を脆化温度とした。結果を表3に示す。

【表1】

【表2】


【表3】

【0089】
表1及び2に示す結果より、実施例1〜22はいずれも、誘電正接が低く、併せて減衰量も小さく、耐熱老化性を表す相対年数は高いものであった。これに対し、比較例1〜9は、耐熱老化特性を表す相対年数が低いか又は誘電正接が高いことが分かった。
【0090】
なお、実施例23〜27の結果より、絶縁層の厚さを0.3mm以下にすることで、脆化温度が顕著に低下しており、低温脆化性が顕著に向上することも確認された。
【0091】
以上より、本発明の絶縁電線によれば、GHz帯域において優れた誘電特性を有し且つ耐熱老化性を実現し得ることが確認された。
【符号の説明】
【0092】
1…内部導体(導体)、2…絶縁層、5…絶縁電線、10,20…ケーブル。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
導体と、
前記導体を被覆する絶縁層とを備える絶縁電線であって、
前記絶縁層が、メタロセン触媒を用いて合成することによって得られたプロピレン系共重合体と、
ヒンダードフェノール構造と異なる化学構造を有する酸化防止剤とを含み、
前記酸化防止剤が、前記プロピレン系共重合体100質量部に対し0.01質量部以上で1.5質量部未満の割合で配合されていること、
を特徴とする絶縁電線。
【請求項2】
前記絶縁層が、ヒンダードフェノール構造と異なる化学構造を有する金属不活性化剤を更に含み、
前記金属不活性化剤が、前記プロピレン系共重合体100質量部に対して0.01質量部以上で1.5質量部未満の割合で配合されている、請求項1に記載の絶縁電線。
【請求項3】
前記プロピレン系共重合体が、エチレン−プロピレン共重合体である、請求項1又は2に記載の絶縁電線。
【請求項4】
前記プロピレン系共重合体が、125〜145℃の融点を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の絶縁電線。
【請求項5】
前記酸化防止剤が、セミヒンダード系酸化防止剤又はレスヒンダード系酸化防止剤である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の絶縁電線。
【請求項6】
前記絶縁層が、0.3mm以下の厚さを有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の絶縁電線。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか一項に記載の絶縁電線を有するケーブル。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2012−119196(P2012−119196A)
【公開日】平成24年6月21日(2012.6.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−268854(P2010−268854)
【出願日】平成22年12月1日(2010.12.1)
【特許番号】特許第4916574号(P4916574)
【特許公報発行日】平成24年4月11日(2012.4.11)
【出願人】(000005186)株式会社フジクラ (4,463)
【Fターム(参考)】