JP7501797B2 - 絶縁電線及び情報伝送用ケーブル - Google Patents
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Description
本開示の他の態様に係る絶縁電線は、複数の線状の導体と、上記複数の線状の導体それぞれの外周面に積層される絶縁層とを備え、上記絶縁層が樹脂成分、酸化防止剤及び銅害防止剤を含有し、上記樹脂成分がブロックポリプロピレンであり、上記樹脂成分の全単量体単位に対するエチレン単位の含有量が0.5モル%以上25.0モル%以下であり、上記酸化防止剤がヒンダードフェノール構造を有し、上記酸化防止剤の含有量が上記樹脂成分100質量部に対して0.05質量部以上0.50質量部以下であり、上記銅害防止剤がトリアゾール構造又はヒドラジド構造又はヒドラジン構造を有し、上記銅害防止剤の含有量が上記樹脂成分100質量部に対して0.05質量部以上0.50質量部以下である。
伝送損失(伝送ロス)は、信号の周波数及び信号伝送ケーブルの絶縁層の誘電正接と正の相関を持つため、信号伝送の高速化のためには、絶縁層の誘電正接を低減し、伝送損失を低減して、信号の伝送を安定的に行う必要がある。上述の従来技術では、絶縁層が酸化防止剤等を含有すると誘電正接が大きくなるおそれがある。上記車載情報電線では、伝送線路として信号減衰に対して誘電正接の影響がより大きい。一方、車載情報電線で用いる絶縁材料においては、耐熱性を備えつつ、車載情報電線の配策を行う際の折り曲げ性も重要となる。
本開示によれば、耐熱性を有するとともに伝送損失の低減効果及び折り曲げ性に優れる絶縁電線を提供することができる。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
応力[Pa]=試験力[N]÷幅[mm]÷厚さ[mm]・・・(1)
歪み[%]=移動距離[mm]÷チャック間隔[mm]×100・・・(2)
以下、本開示の実施形態に係る絶縁電線及び情報伝送用ケーブルについて、適宜図面を参照しつつ詳説する。
当該絶縁電線は、線状の導体と、上記導体の外周面に積層される絶縁層とを備える。図1は、本開示の一実施形態に係る絶縁電線の模式的横断面図である。図1に示すように、絶縁電線1は、線状の導体2と、この導体2の外周面に積層される1層の絶縁層3とを備える。
導体2は、例えば断面が円形状の丸線とされるが、断面が正方形状の角線又は長方形状の平角線や、複数の素線を撚り合わせた撚り線であってもよい。
絶縁層3は、導体2の外周面に形成される。導体2の外周面に形成される絶縁層3は1
層の絶縁層で構成されてもよく、また2層以上の複数の絶縁層で構成されてもよい。
絶縁層3は、樹脂成分としてブロックポリプロピレンを含有する。ブロックポリプロピレンは、主成分としてのホモポリプロピレンの中にエチレン-プロピレンゴム、又は、周りをエチレン-プロピレンゴムに囲まれてポリエチレンが分散して入っている(以下、「ポリエチレン/エチレン-プロピレンゴム」という)。相構造としては、ホモポリプロピレンが海であり、エチレン-プロピレンゴム又はポリエチレン/エチレン-プロピレンゴムを島とする海島構造である。当該絶縁電線においては、上記絶縁層が樹脂成分としてブロックポリプロピレンを含有することで、耐熱性及び折り曲げ性を向上できる。なお、「主成分」とは、最も含有量の多い成分を意味する。
酸化防止剤は、絶縁層3の酸化を防止する。上記酸化防止剤は、ヒンダードフェノール構造を有する。絶縁層3の酸化防止剤の含有量が多くなると、誘電正接が高くなる傾向がある。しかしながら、上記酸化防止剤がヒンダードフェノール構造を有することで、少量の含有量であっても高い酸化防止性能が得られるので、当該絶縁電線は耐熱性に優れる。また、当該絶縁電線は伝送損失の低減効果を得ることができる。
上記銅害防止剤は、銅イオンをキレート形成により安定化し、銅イオンに起因する樹脂成分の劣化、いわゆる銅害を抑制する。上記絶縁層が銅害防止剤を含有することで、銅害を抑制し、上記樹脂成分の銅害劣化を抑制できる。従って、上記絶縁層の誘電正接をより低減できる。上記銅害防止剤は、トリアゾール構造又はヒドラジド構造又はヒドラジン構造を有する。上記銅害防止剤がトリアゾール構造又はヒドラジド構造又はヒドラジン構造を有することで、銅害の抑制効果が優れる。
上記ヒドラジド構造を有する銅害防止剤としては、例えばデカメチレンジカルボン酸ジサリチロイルヒドラジド(製品名:アデカスタブCDA-6S、分子量499)、イソフタル酸ビス(2-フェノキシプロピオニルヒドラジド)(製品名:CUNOX、分子量491)等が挙げられる。
上記ヒドラジン構造を有する銅害防止剤としては、例えばNN’-ビス[3-(3、5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン(製品名:イルガノックスMD1024、分子量553)、1,2-ビス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナモイル)ヒドラジン(製品名:アデカスタブCDA-10、分子量553)が挙げられる。上記銅害防止剤は、一種又は二種以上を使用することができる。
絶縁層3は、上記樹脂成分、酸化防止剤及び銅害防止剤以外にその他の成分として、例えば難燃剤、難燃助剤、顔料等を含有してもよい。
次に、当該絶縁電線の製造方法について説明する。当該絶縁電線は、絶縁層3が押出成型により形成される。この絶縁電線の製造方法は、絶縁層形成用樹脂組成物を導体2の外周面に押出被覆する工程(押出工程)を備える。上記絶縁層形成用樹脂組成物の構成は、上述の絶縁層と同様であるので説明を省略する。
当該情報伝送用ケーブルは、1又は複数の当該絶縁電線を備える。当該情報伝送用ケーブルとしては、例えば差動伝送用ケーブル、同軸ケーブル等が挙げられる。
差動伝送用ケーブルは、差動信号を伝送するケーブルとして、高速での通信が求められる分野において好適に使用される。差動伝送用ケーブルとしては、例えばツイナックス構造を有するツイナックスケーブルが挙げられる。
当該情報伝送用ケーブルの一実施形態であるツイナックスケーブルの製造方法は、例えば、第1絶縁電線と第2絶縁電線とを束ね、ドレイン線を配置して、その外周にシールドテープを巻くことにより、ツイナックスケーブルが製造される。
当該情報伝送用ケーブルの一実施形態である同軸ケーブルは、上述した当該絶縁電線と、上記絶縁電線の周面を被覆する外部導体と、上記外部導体の周面を被覆する外被層とを備え、上記絶縁電線が、1つの上記導体及びこの導体の周面を被覆する1つの上記絶縁層を含む。上記同軸ケーブルの実施形態について、図3及び図4を参照しつつ説明する。
同軸ケーブル4は、絶縁電線1を外部導体5及び外被層6により被覆することで形成される。
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
絶縁層No.1~No.18に用いる絶縁用樹脂組成物は、下記に示す樹脂成分、酸化防止剤及び銅害防止剤を、含有量(質量部)が表1の通りとなるように混合して得た。上記絶縁層用樹脂組成物をプレス成形し、シート状の絶縁層No.1~No.18を作製した。プレス成形の条件は180℃にて5分間予備加熱した後、さらにその温度で加圧し、5分間保持した後に室温まで冷却を行い、取り出した。さらに、No.14は、照射線量200kGyの条件で、電子線架橋を行った。
(1)ブロックポリプロピレンA(エチレン単位の含有量12.0モル%)
(2)ブロックポリプロピレンB(エチレン単位の含有量1.5モル%)
(3)ブロックポリプロピレンC(エチレン単位の含有量18.0モル%)
(4)ブロックポリプロピレンD(エチレン単位の含有量0.1モル%)
(5)ブロックポリプロピレンE(エチレン単位の含有量26.0モル%)
(6)ホモポリプロピレン(エチレン単位の含有量0モル%)
(7)ランダムポリプロピレン(エチレン単位の含有量21.0モル%)
(8)ポリエチレン(エチレン単位の含有量95.0モル%)
(1)BASFジャパン株式会社製「イルガノックス1076」
ヒンダードフェノール系酸化防止剤(分子量531)
オクタデシル-3-(3,5-2-tert.-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)-プロピオネイト
(2)BASFジャパン株式会社製「イルガノックス1135」
ヒンダードフェノール系酸化防止剤(分子量390)
オクチル-3,5-ジ-tert.-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロケイ皮酸
(1)アデカ社製「アデカスタブCDA-6S」
ヒドラジド構造を有する銅害防止剤(分子量499)
デカメチレンジカルボン酸ジサリチロイルヒドラジド
(2)アデカ社製アデカスタブCDA-10
ヒドラジン構造を有する銅害防止剤(分子量553)
1,2-ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナモイル)ヒドラジン
上記絶縁層No.1~No.18を用いて、表1に示す外径を有する絶縁電線及びツイナックスケーブルを以下の手順で作製した。
ロール混合機(設定温度180℃)にて、表1に記載の樹脂成分に酸化防止剤と銅害防止剤を練り込み、帯状に取り出したものを裁断してペレット状にした樹脂組成物を作製した。これを用いて50mmφ押出機にてダイス2.0mmφ、ポイント0.6mmφを用い、線速50mm/分で、直径0.45mmφのすずめっき軟銅線上に、厚み0.575mmで被覆して、絶縁層の外径が1.6mmφの絶縁電線を作製した。
さらに、作製した二本の絶縁電線を束ね、ドレイン線(直径0.30mmφのすずめっき軟銅線)を配置して、その外周にシールドテープを巻くことにより、図2に示すツイナックス構造を有するツイナックスケーブルを得た。シールドテープとしてはアルミ蒸着PETテープを用いた。
以上のようにして得られたNo.1~No.18の絶縁層を備える絶縁電線及びツイナックスケーブルについて、評価を行った。
各絶縁電線から、絶縁層部分を剥ぎ取り、JIS-K7210-1:2014(A法:質量測定法)に準拠した方法により、測定温度230℃、加重2.16kgをかけ、メルトインデクサーを用いて絶縁層のメルトフローレートを測定した。
押出加工性は、押出機で線速50mm/分で押出し、絶縁層の外径変動を測定した。絶縁層の外径変動が1.6mmφ±10%に収まるものを「A」(合格)とし、絶縁層の外径変動が1.6mmφ±10%を越えるもの又は押出時に押出機の圧力上限をオーバーしてしまったものを「B」(不合格)とした。
20℃における弾性率[Mpa]は、上述したように引張試験機でSSカーブの立ち上がりの傾きを測定した。また、150℃における弾性率[Mpa]は、恒温槽付き引張試験機でSSカーブの立ち上がりの傾きを測定した。
絶縁層No.1~No.18について、シート状の試料を作製した。そして、JIS-R1641(2007)に準ずる方法に従って、周波数10GHzの高周波電界を印加した場合における誘電正接(tanσ)を測定した。測定は3回行い、平均値を求めた。
ツイナックスケーブルNo.1~No.18について、伝送損失[dB/m]を(ネットワークアナライザを用いて測定した。-4.0dB/mに収まるものを「A」(合格)とし、-4.0dB/mに収まらないものを「B」(不合格)とした。
絶縁電線No.1~No.18について、温度150℃の環境下において、100時間保存後に伝送損失をネットワークアナライザで測定した。短期耐熱性(150℃、100時間)の評価基準は、伝送損失の悪化率が10%以内を「A」(合格)とし、伝送損失の悪化率が10%を越えるものを「B」(不合格)とした。
(1)長期耐熱性(105℃、1万時間)
絶縁電線No.1~No.18について、JASO-D611規格に準拠して下記の手順で長期耐熱試験を実施した。絶縁電線から導体を引き抜くことにより、チューブ状の各絶縁層を評価した。105℃に設定した恒温槽に10000時間保存後に、引張伸びが100%を切るまでの時間を求め寿命とした。結果を基にアレニウスプロットを行い、10000時間の老化試験で引張伸びが100%となる温度を推定して10000時間耐熱温度とした。長期耐熱性(105℃、1万時間)の評価基準は、耐熱温度が105℃以上のものを「A」、100℃以上のものを「B」、100℃未満のものを「C」とし、「A」及び「B」を合格とした。
(2)長期耐熱性(100℃、3000時間)
絶縁電線No.1~No.18について、JASO-D611規格に準拠して下記の手順で長期耐熱試験を実施した。
絶縁電線No.1~No.18の長期耐熱性(100℃、3000時間)の評価は、ISO6722-1(2011)のLong Term Heat Ageing CLASS B(100℃×3000時間)に準じて行った。具体的には、絶縁電線を100℃に設定した恒温槽に3000時間保存後に、絶縁電線の外径の1.5倍の直径の金属製マンドレルに3回巻き付け、絶縁層の亀裂による導体露出がなく、かつ、耐圧試験(塩水に10分間浸漬後に1kV×1分間)に合格するものを「A」、導体露出は無いが耐圧試験で破壊するものを「B」、導体露出があるものを「C」とし、「A」を合格とした。
折り曲げ性能は、引張試験に圧縮試験用治具を装着し、絶縁電線No.1~No.18を治具に固定し、曲げ半径25mmで曲げた時の反力を測定して評価した。折り曲げ性能の評価基準は、曲げ反力が1N以下のものを「A」(合格)とし、曲げ反力が1Nを越えるものを「B」(不合格)とした。
上記酸化防止剤の含有量が0.50質量部を超え、上記銅害防止剤の含有量が0.50質量部を超えるNo.13は、ケーブルの伝送損失が大きかった。
上記樹脂成分の全単量体単位に対するエチレン単位の含有量が0.5モル%未満であるNo.14は、電線の折り曲げ性能が劣っていた。
上記樹脂成分の全単量体単位に対するエチレン単位の含有量が25.0モル%を超えるNo.15は、ケーブルの耐熱変形性が大きかった。
上記樹脂成分がホモポリプロピレンを含むNo.16は、電線の3000時間の長期耐熱性及び折り曲げ性能が劣っていた。
上記樹脂成分がランダムポリプロピレンを含むNo.17及び上記樹脂成分がポリエチレンを含むNo.18は、ケーブルの耐熱変形性が測定不能となるまで劣っていた。
1a 第1絶縁電線
1b 第2絶縁電線
2 導体
2a 第1導体
2b 第2導体
3 絶縁層
3a 第1絶縁層
3b 第2絶縁層
3c 第3絶縁層
4 同軸ケーブル
5 外部導体
6、50、51 外被層
8 ドレイン線
10、12 ツイナックスケーブル
14 サブユニット
20 多芯ケーブル
30 シールドテープ
Claims (7)
- 線状の導体と、
上記導体の外周面に積層される絶縁層と
を備え、
上記絶縁層が樹脂成分、酸化防止剤及び銅害防止剤を含有し、
上記樹脂成分がブロックポリプロピレンであり、
上記樹脂成分の全単量体単位に対するエチレン単位の含有量が0.5モル%以上25.0モル%以下であり、
上記酸化防止剤がヒンダードフェノール構造を有し、
上記酸化防止剤の含有量が上記樹脂成分100質量部に対して0.05質量部以上0.50質量部以下であり、
上記銅害防止剤がトリアゾール構造又はヒドラジド構造又はヒドラジン構造を有し、
上記銅害防止剤の含有量が上記樹脂成分100質量部に対して0.05質量部以上0.50質量部以下である絶縁電線。 - 複数の線状の導体と、
上記複数の線状の導体それぞれの外周面に積層される絶縁層と
を備え、
上記絶縁層が樹脂成分、酸化防止剤及び銅害防止剤を含有し、
上記樹脂成分がブロックポリプロピレンであり、
上記樹脂成分の全単量体単位に対するエチレン単位の含有量が0.5モル%以上25.0モル%以下であり、
上記酸化防止剤がヒンダードフェノール構造を有し、
上記酸化防止剤の含有量が上記樹脂成分100質量部に対して0.05質量部以上0.50質量部以下であり、
上記銅害防止剤がトリアゾール構造又はヒドラジド構造又はヒドラジン構造を有し、
上記銅害防止剤の含有量が上記樹脂成分100質量部に対して0.05質量部以上0.50質量部以下である絶縁電線。 - 上記酸化防止剤の分子量が400以上784以下であり、上記銅害防止剤の分子量が200以上553以下である請求項1又は請求項2に記載の絶縁電線。
- 上記絶縁層のメルトフローレートが0.10g/10分以上10.00g/10分以下である請求項1又は請求項2に記載の絶縁電線。
- 上記絶縁層の20℃における弾性率が1000MPa以上2000MPa以下であり、150℃における弾性率が1MPa以上140Mpa以下であり、10GHzにおける誘電正接が3.0×10-4以下である請求項1又は請求項2に記載の絶縁電線。
- 上記導体の外周面に積層される絶縁層が複数の絶縁層である請求項1又は請求項2に記載の絶縁電線。
- 請求項1又は請求項2に記載の絶縁電線を1又は複数備える情報伝送用ケーブル。
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