説明

同軸ケーブル

【課題】紫外線硬化型樹脂の外被を有する極細の同軸ケーブルであって、同軸ケーブルに要求される外被の物性を確保しながら外被除去性が良好な同軸ケーブルを提供する。
【解決手段】同軸ケーブル10は、中心導体11と、中心導体11の外周に配設された内部絶縁体12と、内部絶縁体12の外周に配設された外部導体13とを有するシールドコア15の外周に紫外線硬化型樹脂16からなる外被14とを有し、外被14が、外部導体13に接する内側層14aとその外側の外側層14bの二層構造であり、内側層14aは外側層14bより脆くかつ薄い。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、中心導体と、前記中心導体の外周に配設された内部絶縁体と、前記内部絶縁体の外周に配設された外部導体と、前記外部導体の外周に配設された外被とを有する同軸ケーブルに関する。
【背景技術】
【0002】
極細の同軸ケーブルは、超音波診断装置、内視鏡装置のような医療機器や、ノートパソコンのような電子機器や、携帯電話のような通信機器等、幅広い用途に用いられている。この同軸ケーブルは、一般に、中心導体を内部絶縁体で被覆し、その内部絶縁体に複数の導体素線を横巻きして外部導体を設けてシールドコアを形成し、さらにその外部導体を外被で被覆した(つまりシールドコアを外被で被覆したことになる)構造となっている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1に記載の同軸ケーブルでは、中心導体の周囲に絶縁塗料を塗布して内部絶縁層を形成するとともに、外部導体の外側にも紫外線硬化型樹脂等の絶縁塗料を塗布して外被を形成している。
【0004】
また、特許文献2に記載の同軸ケーブルでは、外部導体の外側に紫外線硬化型樹脂を塗布して外被を構成している。
【0005】
また、特許文献3に記載の同軸ケーブルでは、ワイヤ心線(中心導体)の外側に内部絶縁層を備え、内部絶縁層の外側にシールド層(外部導体)を設けてシールドコアを形成し、シールド層の表面に粗化のための酸化銅被膜層を付け、さらにその外側に保護樹脂層として紫外線硬化型樹脂を用いることができることが記載されている。
【0006】
【特許文献1】特開昭62−143314号公報
【特許文献2】特開2002−352642号公報
【特許文献3】特開平5−81938号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、極細の同軸ケーブルは、例えば、複数本束ねられて、両端部にコネクタが接続されたハーネスの形態で携帯電話等に用いられる。その際、各同軸ケーブルを端末処理してコネクタや基板、FPC等に接続するため、その作業を効率的に行うためには、外被の除去性が要求されることになる。
【0008】
しかしながら、同軸ケーブルの外被を形成する際、外部導体の外側に紫外線硬化型樹脂を塗布すると、紫外線硬化型樹脂が硬化するまでの間に、毛細管現象により外部導体を構成する導体素線間に入り込んで、外部導体と外被とが強固に一体化する。このため、外被を除去する際の外被除去力が著しく大きくなり、端末処理の作業性が低下する。また、外被の除去力が小さくなるような紫外線硬化型樹脂を使用すると、同軸ケーブルに要求される外被の物性(高い弾性率や破断強度等)を満たすことができなくなる。
【0009】
本発明の目的は、紫外線硬化型樹脂の外被を有する極細の同軸ケーブルであって、同軸ケーブルに要求される外被の物性を確保しながら外被除去性が良好な同軸ケーブルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記課題を解決することのできる本発明に係る同軸ケーブルは、中心導体と、前記中心導体の外周に配設された内部絶縁体と、前記内部絶縁体の外周に複数の導体素線が横巻されて配設された外部導体と、前記外部導体の外周に配設された紫外線硬化型樹脂からなる外被とを有する同軸ケーブルであって、
前記外被が、前記外部導体に接する内側層とその外側の外側層の二層構造であり、
前記内側層は前記外側層より脆くかつ薄いことを特徴とする。
【0011】
本発明に係る同軸ケーブルにおいて、前記内側層は可塑剤の含有重量割合が前記外側層より少ないことが好ましい。
【0012】
本発明に係る同軸ケーブルにおいて、前記内側層は、ヤング率が40MPa以下、かつ破断強度が15MPa以下であり、
前記外側層は、ヤング率が106MPa以上、かつ破断強度が20MPa以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、紫外線硬化型樹脂からなる外被が二層構造であり、外部導体に接する内側層がその外側の外側層より脆いため、内側層の樹脂が外部導体の素線間の隙間に入り込んで外部導体と一体化していても、外被除去時には内側層が容易に破壊されて外部導体から除去され易い。また、この内側層は外側層より薄く、外被の大部分は外側層で構成されるため、同軸ケーブルに要求される外被の物性(高い弾性率や破断強度等)は、外側層によって確保することができる。
したがって、端末処理の作業性が良好であるとともに、同軸ケーブルに要求される物性を満たすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、本発明に係る同軸ケーブルの実施形態の例を、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態の同軸ケーブルの断面図である。
【0015】
図1に示すように、本実施形態の同軸ケーブル10は、中心導体11と、この中心導体11の外周に配設された内部絶縁体12と、この内部絶縁体12の外周に配設された外部導体13と、この外部導体の外周に配設された紫外線硬化型樹脂の外被14とを有する。同軸ケーブル10は、直径が0.35mm以下の極細の同軸ケーブルであり、AWG(American Wire Gauge)の規格でAWG40よりも細い線である。
【0016】
この同軸ケーブル10は、径方向の断面内の中心に中心導体11を有している。中心導体11は、複数本(ここでは、例えば7本)の直径が30μm以下の導体素線11aを撚り合わせて形成されている。なお、中心導体11としては1本の導体素線からなるものであっても良い。
【0017】
中心導体11の外周には内部絶縁体12が設けられている。内部絶縁体12は、例えばPFA(ポリテトラフルオロエチレン)を押し出し成型して形成されている。内部絶縁体12の外周面までの直径は、180μm以下である。内部絶縁体12の外周は、複数本(ここでは、例えば21本)の導体素線13aが横巻きされて構成されている外部導体13によって覆われており、外部導体13の外周面には導体素線間の溝が形成されている。つまり外部導体13の外周面には凹凸がある。外部導体13の外周面までの直径は、およそ240μm以下である。これらの中心導体11、内部絶縁体12および外部導体13によって、シールドコア15が形成されている。
【0018】
さらに、外部導体13の層の外側(すなわち、シールドコア15の外側)は、紫外線硬化型樹脂16のダイスコーティングによって形成される外被14により被覆されている。この外被14は、内側層14aと外側層14bからなる二層構造であり、外部導体13に接する内側層14aは外側層14bより脆い材質である。また、内側層14aの厚さh1は外側層14bの厚さh2より薄く形成されている(図1(B)参照)。
【0019】
例えば、同軸ケーブル10は外径が270μm程度であり、シールドコア15の外径は235μm程度である。この場合、外被14の厚さは17〜18μm程度であり、例えば、内側層14aの厚さh1が5μm程度、外側層14bの厚さh2が12〜13μm程度である。
【0020】
内側層14aおよび外側層14bに用いられる紫外線硬化型樹脂は、例えば、ウレタンアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂にエポキシアクリレート樹脂やポリエステルアクリレート樹脂を配合したもの等の樹脂組成物を使用することができる。紫外線硬化型樹脂は、オリゴマー、モノマー、添加剤、反応開始剤を主に有している。このうち、紫外線硬化型樹脂の骨格形成に寄与するのは、オリゴマー、モノマー、反応開始剤である。添加剤は、主に樹脂にさまざまな機能を持たせたり、物性を調整するために入れられているものであり、その多くは液体であり浸透しやすい。例えば、樹脂の伸び性向上や、金属密着性の調整等のために可塑剤を添加している。
【0021】
内側層14aを形成する紫外線硬化型樹脂としては、可塑剤の含有重量割合が少なく(1重量%以下)、ヤング率40MPa以下、破断強度15MPa以下の脆いものを用いる。内側層14aの紫外線硬化型樹脂は、可塑剤の含有量を少なくすることと、オリゴマーの架橋点間分子量を長く(例えば2000程度)することによって、外側層14bより脆くなるように調整されている。
また、外側層14bを形成する紫外線硬化型樹脂としては、可塑剤の含有重量割合が内側層14aより多く(数重量%程度)、ヤング率106MPa以上、破断強度20MPa以上のものを用いる。また、外側層14bのオリゴマーの架橋点間分子量を内側層14aより短くすることで、外側層14bの破断強度を向上させている。
【0022】
内側層14aおよび外側層14bに含有される可塑剤は、滑り性と高い相溶性を両立するために側鎖変性の多いシリコーンが好ましく、下記一般式(1)で表される変性ジメチルポリシロキサンを例示できる。
【化1】


(式中、Rはエーテル結合又はエステル結合を有する2価の連結基を示す。Xはアクリル基又はメタアクリル基を示す。l、m及びnは、それぞれ1〜100の整数を示す。)
【0023】
また、可塑剤として、下式(2)で表される「一方の端末または両端末にビニル基またはアクリロイル基を有する変性ジメチルシロキサン」を含有していても良い。
【化2】


(式中、R2はエーテル結合又はエステル結合を有する2価の連結基を示す。X2は、水素原子、ビニル基またはアクリロイル基から選ばれる基を示す。但し、X2の少なくとも一方の端末は、ビニル基またはアクリロイル基である。l2、m2及びn2は、それぞれ1〜100の整数を示す。)
【0024】
以下、式(1)の化合物について説明する。式(1)において、Rはエーテル結合又はエステル結合を有する2価の連結基を示す。このようにジメチルポリシロキサンをポリエーテル変性又はポリエステル変性することにより、モノマーやオリゴマーに対する相溶性が向上する。 Rが示すエーテル結合を有する2価の連結基としては、アルキレンオキシド基等が挙げられる。アルキレンオキシド基としては、炭素数1〜6のアルキレンオキシド基が好ましい。エステル結合を有する2価の連結基としては、下式(3)で表わされる連結基等が挙げられる。
【0025】
【化3】


(式中、R31及びR32は、炭素数1〜6の炭化水素基を示す。)
【0026】
また、式(1)において、Xはアクリロイル基又はメタアクリロイル基である。l、m及びnは、それぞれ1〜100の整数を示す。lは1〜20が好ましく、mは1〜15が好ましく、nは10〜90が好ましい。
【0027】
式(1)においては、下記繰り返し単位(4)及び(5)がジメチルポリシロキサン中にランダムに存在してもよいし、ブロックで存在してもよい。
【0028】
【化4】

【0029】
また、式(1)の化合物を合成するには、例えば、下式(6)で表される化合物(ポリメチルハイドロゲンシロキサン・ポリジメチルシロキサンの共重合体)と、下式(7)で表わされるポリエーテル化合物、又は(8)で表わされるポリエステル化合物とを付加反応させることによって行うことができる。
【0030】
【化5】


(式中、R31及びR32は前記と同じ意味を示す。R71及びR81は水素原子又はメチル基である。R72は炭素数1〜6のアルキル基を示す。)
【0031】
内側層14aおよび外側層14bに用いられる紫外線硬化型樹脂は、重合性モノマー及び重合性オリゴマー等の重合性成分、重合開始剤、着色剤等を含有することができる。
紫外線硬化型樹脂に用いられるモノマーとしては、ラジカル共重合性モノマーが挙げられ、具体的には、スチレン、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコール(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0032】
また、紫外線硬化型樹脂に用いられるオリゴマーとしては、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
ウレタン(メタ)アクリレートとしては、ポリオールとポリイソシアネート反応物に対して、さらにヒドロキシル基を有する(メタ)アクリレートを反応させた反応物等を利用することができる。ポリエステル(メタ)アクリレートは、ポリエステルポリオールと(メタ)アクリル酸との脱水縮合物である。エポキシ(メタ)アクリレートは、エポキシアクリレートは、エポキシ樹脂に(メタ)アクリル酸等の不飽和カルボン酸を付加反応させたもので、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のエポキシ(メタ)アクリレート、フェノール又はクレゾールノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ(メタ)アクリレート及びポリエーテルのジグリシジルエーテルの(メタ)アクリレート等が挙げられる。
他に、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート又はそのアルキレンオキシド変性体等が挙げられる。
【0033】
紫外線硬化型樹脂における重合性モノマー又は重合性オリゴマーの配合量は、紫外線硬化型樹脂の固形分に対して65〜87重量%が好ましい。
【0034】
紫外線硬化型樹脂に用いられる光重合開始剤としては、紫外線を照射することにより、ラジカルやイオンを発生して重合を開始させる化合物であればよい。
光重合開始剤としては、例えば、4−ジメチルアミノ安息香酸、4−ジメチルアミノ安息香酸エステル、アルコキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、ベンゾフェノンおよびベンゾフェノン誘導体、ベンゾイル安息香酸アルキル、ビス(4−ジアルキルアミノフェニル)ケトン、ベンジルおよびベンジル誘導体、ベンゾインおよびベンゾイン誘導体、ベンゾインアルキルエーテル、2−メチルプロピオフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、チオキサントン及びキサントン誘導体、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン−1等が挙げられる。
着色剤として顔料を使用する場合、光重合開始剤の少なくとも1種が吸収波長が長い光重合開始剤を用いると、特に深部までの硬化により有効である。
【0035】
光重合開始剤は、少なくとも2種以上の光重合開始剤を組み合わせて使用することが好ましい。異なる2種以上の光重合開始剤を組み合わせて使用する際には、表面硬化性に優れた光重合開始剤(例えば、イルガキュア907(チバガイギー社製))と深部硬化性に優れた光重合開始剤(例えば、イルガキュア369(チバガイギー社製))とを組み合わせて使用することが好ましい。これにより、表層部から深部まで充分に硬化させることができる。
【0036】
紫外線硬化型樹脂は、重合性モノマー又は重合性オリゴマー、光重合開始剤、着色剤の他に、添加剤として、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、シランカップリング剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、保存安定剤、溶剤、老化防止剤、濡れ性改良剤などの添加剤を適宜配合することができる。
【0037】
以上説明したように、本実施形態の同軸ケーブル10は、外被14が二層構造であって、外部導体13に接する内側層14aがその外側の外側層14bより脆くなるように形成されている。そのため、内側層14aが外部導体13の素線間13aの隙間に入り込んで外部導体13と一体化していても、端末処理等で外被14を除去する時には内側層14aが容易に破壊されて外部導体13から除去し易くなっている。本実施形態の同軸ケーブル10では、外被除去力を0.3kgf以下(引抜外被長3cm)とすることができ、良好な外被除去性を得ることができる。また、良好な外被除去性を得るためには、内側層14aは外部導体13の表面を薄く覆う程度だけあればよく、内側層14aの厚さh1は外側層14bの厚さh2より薄い。そのため、外被14の大部分は外側層14bの樹脂で構成されるため、同軸ケーブル10に要求される外被14の物性(高い弾性率や破断強度等)は、外側層14bによって確保することができ、同軸ケーブル10を繰り返し曲げたり捻回したりしても外被14の損傷を防ぐことができる。
【0038】
次に、同軸ケーブル10の製造方法について説明する。
図2は、同軸ケーブルの製造装置を示す概略図である。この同軸ケーブルの製造装置20では、前記シールドコア15が巻き取られた供給ボビン21を有している。供給ボビン21の下流側には、ガイドローラ22を介して、樹脂塗布装置30が設けられている。この樹脂塗布装置30においては、外被14の内側層14a(図1参照)をダイスコーティングにより形成する内側層用ダイス31と、形成された内側層14aを所定の径に調整するための穴を有するピンホール32と、内側層14aの外側にダイスコーティングにより外側層14b(図1参照)を形成して外被14を形成する外側層用ダイス33が設けられている。
【0039】
内側層用ダイス31には、上述した内側層14aを形成する紫外線硬化型樹脂16a(可塑剤が少なく、オリゴマーの架橋点間分子量が長い)が充填されている。
外側層用ダイス33には、上述した外側層14bを形成する紫外線硬化型樹脂16b(可塑剤が内側層14aより多い)が充填されている。
【0040】
また、ピンホール32には、内径250μmの穴32aを有しており、内側層用ダイス31によって内側層14aが形成されたシールドコア15を通すことにより、内側層14aを外径250μmになるよう調整している。ピンホール32としては、例えば、厚さ0.1mm程度のステンレス板にフォトエッチングにより穴32aを開けたものや、光学実験で使用されるアイリス、押し出し機用ダイス、光ファイバの樹脂塗布用ダイス等を用いることができる。
【0041】
さらに、外側層用ダイス33の下流側には、紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂16を硬化させるための例えば紫外線ランプを有する紫外線照射装置23が設けられており、紫外線照射装置23の下流側には、ガイドローラ24、引取装置25、巻取装置26が順次設けられている。
【0042】
このような製造装置20を用いて同軸ケーブル10を製造するには、まず、予め、中心導体11の外周に内部絶縁体12を設け、内部絶縁体12の外周に外部導体13を設けてシールドコア15を形成し、供給ボビン21に巻き取っておく。そして、供給ボビン21に巻き取られているシールドコア15を、ガイドローラ22を介して樹脂塗布装置30に供給して、外被14の形成を開始する。
【0043】
供給ボビン21から供給されたシールドコア15は内側層用ダイス31に供給されて、外部導体13の外側に紫外線硬化型樹脂16aが薄く形成され、外表面が平滑化された内側層14aが塗布される。内側層14aが塗布されたシールドコア15は、外側層用ダイス33に供給され、紫外線硬化型樹脂16bからなる外側層14bが塗布される。紫外線硬化型樹脂16a,16bが塗布されたシールドコア15は紫外線照射装置23に送られ、紫外線を照射されて硬化され、紫外線硬化型樹脂16の外被14が形成される。これにより、同軸ケーブル10が製造される。同軸ケーブル10は、ガイドローラ26によってパスラインの向きを変えた後、引取装置27によって引き取られ、巻取装置28に巻き取られる。
【0044】
なお、図2の形態では、タンデムダイスを用いて内側層14a用の紫外線硬化型樹脂16aを塗布した後、ピンホール32を通してから、外側層14b用の紫外線硬化型樹脂16bを塗布した場合について例示したが、ピンホールは用いずに内側層14aを硬化させた後に外側層14bを形成することも可能である。また、デュアル型のダイスを用いて、内側層14aおよび外側層14bを連続して形成することもできる。
【実施例】
【0045】
外被14を構成する内側層14aと外側層14bに異なる組成の紫外線硬化型樹脂16a,16bを用いて、下記[表1]に示す実施例1〜8および比較例1〜6の同軸ケーブルを製造し、それぞれの外被除去力を測定した。なお、良好な外被除去性を得るための外被除去力は0.3kgf以下である。
実施例1〜8における内側層14aと外側層14bは、可塑剤の含有量およびオリゴマーの架橋点間分子量を調整することにより、異なる物性が得られるようにした。比較例1〜6における内側層14aと外側層14bは同じ組成を有する樹脂であり、外被14は実質的に単一層である。また、何れの実施例および比較例においても、使用したシールドコア15の外径は235μmである。
【0046】
【表1】



【0047】
[表1]に示すように、実施例および比較例の各同軸ケーブルにおいて、内側層14aは外径240〜248μmに形成され、外側層14bは268〜273μmに形成されている。内側層14aの厚さは2.5〜6.5μmであり、外側層14bの厚さは10.0〜16.5μmであり、内側層14aが外側層14bより薄くなるように形成されている。内側層14aの紫外線硬化型樹脂16aは、ヤング率14〜40MPa、伸び99%、破断強度9〜15MPaの比較的脆い(強度の低い)樹脂であり、外側層14bの紫外線硬化型樹脂16bは、ヤング率106MPa、伸び97%、破断強度25MPaの比較的強度の高い樹脂である。
【0048】
内側層14aのヤング率が14MPa、破断強度9MPaである実施例1〜7において、外被除去力は0.2kgf以下と小さく、それより内側層14aの樹脂の強度が高い実施例8(内側層14aのヤング率が40MPa、破断強度15MPa)においても、外被除去力は0.3kgf以下であって、外被除去性は良好である。
これに対して、比較例1〜6では、何れも外被除去力が0.30kgfを超えており、実施例1〜8と比較して1.5〜7倍程度の外被除去力となっている。
【図面の簡単な説明】
【0049】
【図1】(A)は本発明に係る同軸ケーブルの実施形態の例を示す断面図、(B)は内側層と外側層の厚さを示す模式図である。
【図2】同軸ケーブルを製造する同軸ケーブルの製造装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【0050】
10 同軸ケーブル
11 中心導体
12 内部絶縁体
13 外部導体
14 外被
14a 内側層
14b 外側層
15 シールドコア

【特許請求の範囲】
【請求項1】
中心導体と、前記中心導体の外周に配設された内部絶縁体と、前記内部絶縁体の外周に複数の導体素線が横巻されて配設された外部導体と、前記外部導体の外周に配設された紫外線硬化型樹脂からなる外被とを有する同軸ケーブルであって、
前記外被が、前記外部導体に接する内側層とその外側の外側層の二層構造であり、
前記内側層は前記外側層より脆くかつ薄いことを特徴とする同軸ケーブル。
【請求項2】
請求項1に記載の同軸ケーブルであって、
前記内側層は可塑剤の含有重量割合が前記外側層より少ないことを特徴とする同軸ケーブル。
【請求項3】
請求項1または2に記載の同軸ケーブルであって、
前記内側層は、ヤング率が40MPa以下、かつ破断強度が15MPa以下であり、
前記外側層は、ヤング率が106MPa以上、かつ破断強度が20MPa以上であることを特徴とする同軸ケーブル。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2009−218095(P2009−218095A)
【公開日】平成21年9月24日(2009.9.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−60943(P2008−60943)
【出願日】平成20年3月11日(2008.3.11)
【出願人】(000002130)住友電気工業株式会社 (12,747)
【Fターム(参考)】