説明

同軸ケーブル用中空コア体の製造に用いる成形ダイス

【課題】 中空率が高く、真円度の良好な中空コア体を製造すること。
【解決手段】成形ダイス20は、フランジ22と先端凸部24とを有している。凸部24には、内部導体12の挿通用中心孔24aが設けられている。中心孔24aの外周には、内環状孔24bが隣接設置されると共に、内環状孔24bの外周から、当角度間隔で外方に向けて放射状に延びる6本の直線状孔24cが設けられている。直線状孔24cの外端間には、これらを連結する外環状孔24dが設けられている。このようなダイス24を用い、中心孔24a内に内部導体12を挿通させながら、内,外環状孔24b,24dおよび直線状孔24cから溶融した樹脂を概略垂直下方に押出して、溶融樹脂を冷却固化させると、所定断面形状の中空コア体が得られる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、同軸ケーブル用中空コア体の製造に用いる成形ダイスに関するものである。
【背景技術】
【0002】
ITの進展に伴い、同軸ケーブルにおいても高性能化(低損失化、高速伝送化)、軽薄短小化(ケーブルサイズダウン)が求められ、そのため絶縁体の低誘電率化とその安定性向上が求められている。絶縁体の低誘電率化には、エアロコア(リブ構造中空コア)を使用することで達成されるが、以下の欠点があった。
【0003】
(1)リブが開放構造のため、横巻き線シールド,編組線シールドを施して同軸ケーブルとした場合、はんだ付けによりコネクター取付をすると、はんだが中空部に進入して、特性インピーダンスが変動する場合があった。
【0004】
(2)エアロコア(ストレートリブ構造)のコア体を複数本並べる構造の同軸ケーブルに応用する場合、リブ同士が噛み合って、上手くケーブル化することができない。
【0005】
(3)エアロコア(ストレートリブ、ラセンリブ構造共に)では、リブ体が開放構造のため、横まきシールド,編組線シールドを施した時、シールドの外形状が多角形になり、所定の性能が得られない、また、外形状が安定しない場合があった。
【0006】
(4)編組線シールドした後、シールド効果を高めるため、錫を含浸する場合(セミフレキシブル同軸ケーブル)があるが、錫が中空部に入ってしまい所定の特性が得られない場合がある。
【0007】
このような欠点は、外形状が真円状で内部に複数の中空室を持つ断面が、レンコン構造状の絶縁体とすることで解決できる。このようなレンコン構造(絶縁体被覆)コア体を製造する方法は、特許文献1に提案されている。しかしながら、特許文献1に開示されているコア体の製造方法には、特に、成形ダイスの構造に以下に説明する技術的な課題があった。
【特許文献1】特開2003−249129号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献1には、製造方法として、分割された多孔ダイスを用いて絶縁被覆を行う方法と、リブ構造で1回目の被覆を行い、その後に環状に2段被覆する方法とが提案されているが、これらの製造方法には、それぞれ以下に説明する課題があった。
【0009】
前者の製造方法では、分割された各部を接着するため、分割孔を相互に隣接させる必要があり、このため、ドラフト率を大きく取れないし、形状安定性に劣り、分割部で割れる可能性があり、また、相互のずれなどのため、外形状が真円になり難いという課題があった。
【0010】
後者の製造方法では、複数のダイスを必要とし、工程が複雑になり、環状被覆とリブ構造部(十字部)を接着するため、環状被覆自体に引き締める力が必要になり、環状被覆の厚みが薄いと多角形状になり、真円性を確保するためには、厚みを厚くする必要があるが、厚くすると中空率が低下するという課題があった。
【0011】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、中空率が高く、真円性を確保することができる同軸ケーブル用中空コア体の製造に用いる成形ダイス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】
【0012】
上記目的を達成するために、本発明は、内部導体と、前記内部導体の外周に設けられた絶縁被覆層とを有する同軸ケーブル用コア体を製造する際に用いる成形ダイスにおいて、中心に前記内部導体を挿通させながら溶融した樹脂を押出して、前記内部導体を被覆する内環状部と、前記内環状部から放射状に延びる複数のリブ部と、前記リブ部の外端を連結する外環状部と、前記内,外環状部とリブ部とで囲まれた複数の中空部とを備えた前記絶縁被覆層を形成する成形ダイスであって、前記成形ダイスは、押し出された前記コア体の前記中空部内に内圧調整用エアを導入する貫通孔を有することを特徴とする。
【0013】
前記内圧調整用エアは、加圧状態で前記貫通孔に導入することができる。
【0014】
なお、前記絶縁被覆層は、フッ素樹脂、ポリオレフィン、環状ポリオレフィン(APO)、SPS(シンジオタクティックPS)、ポリメチルペンテン、ポリエチレンナフタレート(PEN)のいずれかから選択される樹脂により一体形成することができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明にかかる同軸ケーブル用中空コア体の製造に用いる成形ダイスによれば、中空率が40%以上で、外環状部の真円度が96.0%以上の中空コア体を、単一のダイスにより製造することができ、特に、成形ダイスは、中空部内に内圧調整用エアを導入する貫通孔を有しているので、エアを導入することで、中空部の形状安定性や、外環状部の真円度を良好に確保することができ、さらに、エア導入による冷却効果も期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下に、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照にして詳細に説明する。図1は、本発明にかかる成形ダイスによって得られる同軸ケーブル用中空コア体の一例を示している。同図に示した同軸ケーブル用中空コア体10は、内部導体12と絶縁被覆層14とを備えている。
【0017】
内部導体12には、強度、導電性に優れる銅又は銅合金の細線、または、これらにより高導電性の金属をメッキした単線が用いられているが、撚り線であってもよい。
【0018】
絶縁被覆層14は、熱可塑性樹脂で形成され、内部導体12の外周を被覆する内環状部14aと、この内環状部14aの外周から外方に向けて放射状に延設された6本のリブ部14bと、各リブ部14bの外端間を連結する外環状部14cとを備えている。
【0019】
本例の場合には、6本のリブ部14bを周方向に沿って、等角度間隔で配置することにより、内,外環状部14a,14cとリブ部14bとで外周を囲まれて、かつ、長手方向に連続した6個の中空部16が、内部導体12を中心にして、周方向に均等配置されており、リブ部14bにより中空部16を小空間に区画している。
【0020】
なお、この中空部16は、6個に限ることはなく、5以上であればよく、その外端部が、絶縁被覆層14の外周縁、すなわち、外環状部14cの外縁に到達しないように形成する。
【0021】
上記構成の中空コア体10は、絶縁被覆層14の外環状部14cの外周に、外部導体層と、必要に応じてその保護層とを設けることで同軸ケーブルとして使用される。この場合、外部導体層は、金属メッキにより形成することができる。
【0022】
この場合には、絶縁被覆層14の活性化処理として、ウエットブラストによるエッチング、フルオロエッチ(ナフタレン・ナトリウム錯体)による親水化処理をした後、塩化第一錫の塩酸酸性液でセンシタイジングし、さらに塩化パラジウムの塩酸酸性液でアクチュベーションを行った後、無電解メッキを行う。
【0023】
なお、同軸ケーブルとして使用する際には、1本の中空コア体10を用いる場合と、複数本の中空コア体10を用いる場合のいずれにも対応することができる。
【0024】
本例の場合、絶縁被覆層14の外環状部14cの外径は、5.0mm以下で、リブ部14bの本数が3本以上であって、中空部16の割合が40%以上で、外環状部14cの真円度が96.0%以上になっている。
【0025】
一般的に絶縁外径5mm程度以下の高い可撓性を有した同軸ケーブル用コアは、発泡タイプの絶縁層が用いられる。同軸ケーブルが比較的細径の場合は発泡度を極端に大きく出来ない事から、40%以上の中空率を確保すれば、発泡タイプの同軸ケーブルに比べ誘電率の低減が可能になる。
【0026】
本例の中空絶縁構造では40%以上の中空率が確保できるが、構造の真円性、機械的特性(側圧、曲げ特性及びケーブルの端末加工時)等を確保するためリブ数を3本以上とすることが望ましい。またこのリブ本数については、中空率40%以上を確保するためとダイス先端部の機械加工精度の点から、10本を越えないことが望ましい。
【0027】
ここで、中空部16の割合である空隙率は、中空コア体10の断面積において、絶縁部全体に占める中空部16の割合であって、本実施例の場合には、6個の中空部16の断面積の総和が、絶縁部(絶縁被覆層14の全断面積+中空部16の全断面積)の40%以上になるように設定している。
【0028】
また、真円度は、外環状部14cの外径の大きさで、最長径をa、最短径をb、平均外径をc(c=(a+b)/2)とした場合、
真円度(%)=(1−(a−b)/c)×100
で求められる値であり、どれだけ真円に近いかを現わす指標となる。
【0029】
さらに、後述する具体例で測定している偏芯率は、外環状部14cの外径の中心点と内部導体12の中心点との距離をa、外径の半径をbとした場合
偏芯率(%)=(a/b)×100
で求められる値であり、内部導体12と外環状部14cとの同心状態を現わす指標となる。
【0030】
また、面積引き落とし倍率は、
(ダイの外径)/(中空コア体の外環状部の径) …式1
で求められる値であり、好ましい範囲としては4〜300倍で、さらに好ましくは4〜150倍であり、この範囲を超えると生産安定性という点で好ましくない。
【0031】
なお、図1に示した内,外環状部14a,14cとリブ部14bとからなる絶縁被覆層14は、図1に示した断面形状でそのまま押出すこともできるし、また、内部導体12の周囲を一定のピッチで回転するように形成することもできる。
【0032】
前記絶縁被覆層14は、フッ素樹脂、ポリオレフィン、環状ポリオレフィン(APO)、SPS(シンジオタクティックPS)、ポリメチルペンテン、ポリエチレンナフタレート(PEN)のいずれかから選択される樹脂により一体形成することができる。
【0033】
上記構成の中空コア体10は、図2〜図4に示すダイス20を用いることで製造することができる。これらの図に示したダイス20は、断面が概略凸状に形成され、円盤状のフランジ22と、先端凸部24とを備えている。
【0034】
図3は、先端凸部24の拡大図であり、図4は、図3の先端側平面図である。これらの図に示した先端凸部24には、軸芯にパイプ26を挿入嵌着することにより、内部導体12の挿通用中心孔24aが設けられている。
【0035】
この中心孔24aの外周には、内環状孔24bが隣接設置されると共に、内環状孔24bの外周から、当角度間隔で外方に向けて放射状に延びる6本の直線状孔24cが設けられている。
【0036】
さらに、6本の直線状孔24cの外端間には、これらを連結する外環状孔24dが設けられている。このようなダイス20を用い、中心孔24a内に内部導体12を挿通させながら、内,外環状孔24b,24dおよび直線状孔24cから溶融した樹脂を概略垂直下方に押出して、溶融樹脂を冷却固化させると、図1に示した断面形状の中空コア体10が得られる。
【0037】
この場合、内部導体12を被覆する内環状部14aは、内環状孔24bから押出され樹脂で形成され、内環状部14aから放射状に延びる6本のリブ部14bは、直線状孔24cから押出され樹脂で形成され、リブ部14bの外端を連結する外環状部14cは、外環状孔24dから押出され樹脂で形成される。
【0038】
このような製造方法において、本実施例の場合、内,外環状部14a,14cとリブ部14bとで囲まれた複数の中空部16内には、内圧調整用エアを導入し、除冷しながら引き落とし、面積引き落とし倍率を4〜300倍とする。この内圧調整用エアは、図2,3に示したダイス24の貫通孔24eを介して導入される。
【0039】
貫通孔24eは、本実施例の場合、内,外環状孔24b,24dと直線状孔24cとで囲まれた部分にそれぞれ1個ずつ配置されていて、内部導体12を中心孔24a内に挿通して、これを所定速度で引き取る際に、これに伴って外部のエアが、貫通孔24eの後端側(図2においては左端に相当する)から前方に向かう空気流に伴って、中空部16内に導入されて、それぞれの中空部16の内圧を均一化することになる。
【0040】
なお、このような内圧調整用エアは、内部導体12の引き取りに伴って自然発生する空気流で中空部16内に導入することだけでなく、所定の圧力に加圧した内圧調整用エアを中空部16内に積極的に注入することも可能である。
【0041】
図5および図6は、図1に示した中空コア体10を用いて同軸ケーブルとした2つの例を示している。図5は、1本の中空コア体10の外環状部14cの外周に、編組線シールドからなる外部導体層30を設けた例であり、この例では、外部導体層30の外周に保護被覆層32を被覆形成している。編組線シールドは、複数本の金属単線を相互に接触するように並列配置して、メッシュ状に編み組したものである。
【0042】
図6は、1本の中空コア体10の外環状部14cの外周に、横巻き線シールドからなる外部導体層30aを設けた例であり、この例でも、外部導体層30aの外周に保護被覆層32を被覆形成している。横巻き線シールドは、複数本の金属単線を相互に接触するように並列配置して、この状態で外環状部14cの外周に密接状態で、螺旋状に巻きつけたものである。
【0043】
なお、図5,6に示した例では、保護被覆層32を設けているが、この保護被覆層32は、必ずしも必要としない。また、中空コア体10は、単数に限るものではなく、例えば、2本を並列させる構成や、3本以上を外周が相互に密接するようにして直線状に配置し、それらの外周に外部導体層30,30aを設けてもよい。
【0044】
また、外部導体層30,30aは、外環状部14cの外周面に直接接触するように設けること以外に、例えば、両面或いは片面に金属層を有する合成樹脂フィルムなどからなるテープ巻き(横巻き或いは縦添え)を施して、その上面に外部導体層30,30aを設けることもできる。
【0045】
また、外部導体層30,30aに錫を含浸させることもできる。この場合、発泡タイプのコアでは、気泡が独立気泡のため、錫含浸時、熱により膨張し、編組線に食い込んで含浸が不十分に成ったり、錫含浸層の内面に膨張の跡(凹凸)が残ったりする場合があるが、本例の中空コア体は連続気泡であり、この様な問題は生じない。
【0046】
以下中空コア体の製造のより具体的な具体例について説明するが、本発明は下記具体例に限定されるものではない。
【0047】
具体例1(空冷+水冷で揺動式にて水冷ポイントを定め、丸形状を得る例)
内部導体12として、φ0.51mm軟銅線を、クロスヘッドダイスに導き、図2示す口部のダイス20を、10m/minの速度で下向きに通過させPFA樹脂(420HPJ:三井デュポンフロロケミカル製/誘電率2.1)をφ1.4mmの外径に被覆し、雰囲気温度約30℃の空冷による徐冷を行った。
【0048】
真円率が最も大きい地点を揺動式外径測定器にて測定した結果、ダイス面より50mmとなった。この場合の真円率は96%であり、このポイントで水冷却を行った。以上の様な方法で、面積引き落とし倍率35倍の中空コア体を得た。又水冷却直前の被覆温度は315℃と融点を上回る温度であった。
【0049】
得られた中空コア体10をカットして寸法を測定したところ、外環状部の厚みが0.07mm、リブ部の厚みが0.06mm、内環状部の厚みが0.06mmであった。これらの値から求めた中空部16の中空率58%、真円度96.2%、偏芯率3%と真円形状に近いコアを得ることができた。
【0050】
図7は、具体例1における製造装置の配置状態を示す図である。同図において、符号20が成形ダイスであり、このダイス20は、図2に示したものと実質的に同じ構造になっており、このダイス20には、ターンシーブ40を介して、内部導体12が導入される。ダイス20の後流側には、徐冷用の風冷筒42が配置され、風冷筒42には、ブロアー付き熱風発生器44が付設されている。
【0051】
風冷筒42の後流側には、水冷却槽46が設置され、その下方には、水受用水槽47が設けられている。風冷筒42と水冷却槽46との間には、ダイス20から導出され、風冷筒42を通過することにより徐冷されたた中空コア体10の温度を測定する非接触温度計48が配置されている。
【0052】
上述したダイス20,風冷筒42,非接触温度計48,水冷却槽46は、この順に垂直方向に配列されて、架台50に固定されているレール52に上下移動自在で、かつ、任意の位置に固定することができるように支持されている。
【0053】
一方、水冷却槽46で冷却された中空コア体は、水受用水槽47内に設けられたシーブ54で方向転換されて、ネルソンローラ56に導かれた後に、図示省略の巻き取り機に送られる。ネルソンローラ56から導出された中空コア体は、その直後に揺動式外径測定器58により、その外径が測定される。
【0054】
揺動式外径測定器58は、連続ないしは間欠的に中空コア体10の外径測定が可能であり、測定器自体を180℃往復揺動回転させつつ測定するものであって、オンライン上で中空コア体の全周方向で外径の測定が可能である。具体例1では、水冷却槽46をダイス20に対して上下方向に移動させて、両者間の距離に関する外径測定を行い、その距離がダイス面より50mmの場合に、真円率が最も大きくなっていた。そこで、試験製造を終了して、それ以後の製造は、距離をこの間隔に固定した製造を行った。
【0055】
具体例2
内部導体12として、φ0.51mm軟銅線を、クロスヘッドダイスに導き図2示す口部のダイス20を、4m/minの速度で下向きに通過させPFA樹脂(420HPJ:三井デュポンフロロケミカル製/誘電率2.1)をφ1.4mmの外径に被覆し、雰囲気温度約30℃の空冷による徐冷を行い、面積引き落とし倍率35倍の中空コア体を得た。
【0056】
得られた中空コア体をカットして寸法を測定したところ、外環状部の厚みが0.07mm、リブ部の厚みが0.06mm、内環状部の厚みが0.06mmであった。これらの値から求めた中空部16の中空率58%、真円度96.5%、偏芯率3%と真円形状に近いコアを得ることが出来た。
【0057】
具体例3
内部導体12として、φ0.51mm軟銅線を、クロスヘッドダイスに導き図2示す口部のダイスを、20m/minの速度で下向きに通過させPFA樹脂(420HPJ:三井デュポンフロロケミカル製/誘電率2.1)をφ1.4mmの外径に被覆した上、被覆後、雰囲気温度下約30℃の空冷による徐冷を行い、中空コア体を得た。この被覆時には、ダイス20の貫通孔24eに、エアを加圧し毎分8cmの流量で供給した。
【0058】
このような積極的なエア供給は、自然吸気のみでは、被覆内部で圧力低下が発生し、外環状部が内側に押される場合や冷却不足で外環状部が内側に凹む6角形状になる場合に有効である。
【0059】
面積引き落とし倍率35倍で得られた中空コア体をカットして寸法を測定したところ、外環状部の厚みが0.07mm、リブ部の厚みが0.05mm、内環状部の厚みが0.05mmであった。これらの値から求めた中空部の中空率64%、真円度96.5%、偏芯率3%であった。エアー圧入により角部位の肉厚が減少する傾向であったが真円形状を得ることが出来た。
【産業上の利用可能性】
【0060】
本発明に係る同軸ケーブル用コア体の製造に用いる成形ダイスによれば、同軸ケーブルの誘電率を低減することができるので、同軸ケーブルを用いるIT機器の小型化などに有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1】本発明に係る同軸ケーブル用コア体の成形ダイスで得られるコア体の一例を示す断面図である。
【図2】本発明に係る同軸ケーブル用コア体の製造に用いるダイスの一例を示す説明図である。
【図3】図2のA部拡大図である。
【図4】図3の先端側からみた平面図である。
【図5】図1に示したコア体を用いた同軸ケーブルの一例を示す断面図である。
【図6】図1に示したコア体を用いた同軸ケーブルの他の例を示す断面図である。
【図7】本発明にかかる成形ダイスを用いる製造装置の配置説明図である。
【符号の説明】
【0062】
10 同軸ケーブル用中空コア体
12 中心導体
14 絶縁被覆層
14a 内環状部
14b リブ部
14c 外環状部
16 中空部
20 ダイス
42風冷筒
44水冷却槽

【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部導体と、前記内部導体の外周に設けられた絶縁被覆層とを有する同軸ケーブル用コア体を製造する際に用いる成形ダイスにおいて、
中心に前記内部導体を挿通させながら溶融した樹脂を押出して、前記内部導体を被覆する内環状部と、前記内環状部から放射状に延びる複数のリブ部と、前記リブ部の外端を連結する外環状部と、前記内,外環状部とリブ部とで囲まれた複数の中空部とを備えた前記絶縁被覆層を形成する成形ダイスであって、
前記成形ダイスは、押し出された前記コア体の前記中空部内に内圧調整用エアを導入する貫通孔を有することを特徴とする同軸ケーブル用中空コア体の製造に用いる成形ダイス。
【請求項2】
前記内圧調整用エアは、加圧状態で前記貫通孔に導入することを特徴とする請求項1記載の同軸ケーブル用中空コア体の製造方法に用いる成形ダイス。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2012−124172(P2012−124172A)
【公開日】平成24年6月28日(2012.6.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−19715(P2012−19715)
【出願日】平成24年2月1日(2012.2.1)
【分割の表示】特願2007−85544(P2007−85544)の分割
【原出願日】平成19年3月28日(2007.3.28)
【出願人】(000120010)宇部日東化成株式会社 (203)
【Fターム(参考)】