JPS625521A - 電気絶縁材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は弗素樹脂系電気絶縁材料に係り、更に詳しく
は、柔軟性、電気的特性等に優れた連続気孔性多孔質四
弗化エチレン樹脂を主体とし、その柔軟性を保持したま
ま耐電圧特性、機械的特性等を向上せしめた電気絶縁材
料″に関する。

〔従来の技術〕

四弗化エチレン樹脂（以下ＰＴＦＥと称す）に代表され
る弗素系樹脂は、他の合成樹脂には見られない優れた電
気的特性、耐薬品性、耐熱性、機械的特性等を備え、バ
ランスのとれた材料である。

このため、電線、ケーブル等の絶縁被覆をはじめ、七し
て、フィルムやチューブ状に成形して各種分野に幅広く
使用されている。

中でも、例えば特公昭５１−１８９９１号記載の方法に
よって製造される連続気孔性多孔質構造のＰＴＰＥは、
その内部構造として多数の結節が小繊維によって連結さ
れ、これらの小繊維及び結節の間に多数の空孔が形成さ
れている連続気孔性の多孔質ミクロ構造を有するもので
、その微細な多孔質構造により他の熱可塑性樹脂には見
られない極めて優れた柔軟性と、延伸加工に基づく高い
引張強度を備えたものである。

かかる内部構造を有する多孔質ＰＴＦＥは、その特異な
性質が着目されて各種の産業分野において広く使われて
いる。多孔質ＰＴＦＥの多孔率（多孔質材料中に含まれ
る空隙の容積百分率をいう）は、用途、使用条件等に応
じて１０％から９５％まで各種のらのが製造され、また
それらは単独あルイは他の材料と複合化させてフィルム
状、チューブ状などのさまざまな形状に成形されて利用
さ中でも最も低い誘電率を有するＰＴＦＥの内部に、多
数の微細な空孔を含むものであるから、誘電率はさらに
低下し、現用のものでは多孔率を最も高くした場合に誘
電率を１．３まで低下させることができる。近年、その
優れた電気的特性に着目して同軸ケーブル等の絶縁材料
として使われ始め、さらに、材質的に柔軟であることか
ら、最近ではロボット、可動部分などに用いられる屈曲
用電線、ケーブルの絶縁材料としてその使用が検討され
ている。

このような多孔質Ｐ　Ｔ　ＦＥを電気絶縁材料として用
いる場合は、電線、ケーブルの製造工程上の制約から、
テープ状に成形されたものが使われ、その多孔率は電線
、ケーブルの使用条件に応じて選択されている。この場
合、得られる電線、ケーブルの電気的特性あるいは機械
的特性は、多孔質ＰＴＦＥテープの多孔率と密接な関係
にあって、多孔率の高いテープを用いるほど電気的特性
に優への要求に応えて、高い多孔率の多孔質ＰＴＦＥテ
ープを電気絶縁材料として用いる試みがなされている。

〔発明が解決しようとする問題店〕

しかしながら、上記多孔質ＰＴＦＥテープは、連続気孔
性の多孔質構造に形成されたものであるから、電気絶縁
材料として用いたときに充実質あるいは独立気孔の絶縁
材料に比べて耐電圧特性が好ましくなく、また、薬品が
浸透しやすいという欠点があり、それらは多孔率の高い
テープを用いたものほど顕著である。さらに、多孔質Ｐ
ＴＦＥテープは連続気孔性であるがゆえに多孔率の高い
ものほど形状維持が難しく、わずかな外力によって気孔
がつぶれ、成形時の誘電率を保持することが困難である
という最大の問題点がある。そのため、多孔質ＰＴＦＥ
テープを絶縁材料として用いる場合には、例えばパーフ
ルオロアルキルビニールエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）
、あるいは四弗化」ｌ −プ層の外側に保護層として被覆することが行なわれて
いる。この場合、多孔質ＰＴＦＥとの密着性、電気的特
性等の面から保護層を形成する樹脂は上記したような弗
素系樹脂が好適で、保護層は押出時の熱で多孔質ＰＴＦ
Ｅテープ層と融着一体化する。しかしながら、その際に
多孔質ＰＴＦＥテープ層の表面部も溶融して充実質に変
化するため、多孔質ＰＴＦＥ層の多孔率が実質的に低下
することにより、誘電率が上がるという欠点があった。

さらに、保護層を被覆する場合に押出被覆による方法で
は薄肉化に限界があり、その保護層によって多孔質ＰＴ
ＦＥ層の柔軟性が抑えられ、電線、ケーブルの可撓性低
下の原因となっていた。

そこで、保護層を多孔質ＰＴＦＥ層に融着させずに被覆
することも考えられるが、電線、ケーブルを屈曲した際
に両者の間でズレを生じ、電気的特性を不安定にする要
因となるので好ましくない。

さらに、多孔質構造保護の面からも両者は一体化で充実
質のＰＴＦＥテープを巻き付けることら行なわれている
が、この場合ら充実質のＰＴＦＥテープを巻き付けた後
に焼成して両者を一体化する際に、多孔質ＰＴＦＥ層の
表面部の気孔が溶融し、押出被覆の場合と同様に誘電率
の上昇を招くという欠点がある。

この発明は、かかる従来技術の問題点を解決し、電線、
ケーブルの絶縁材料として用いたときに、可撓性、電気
的特性に優れた電線、ケーブルとすることができる電気
絶縁材料の提供をその目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上記した従来技術の問題点を解決するため
になされたもので、そのためこの考案によれ（ギ、連続
気孔性多孔質ＰＴＦＥテープの長手方向の少なくとも一
部分の表面部の気孔に弗素ゴムを充填してなる電気絶縁
材料を構成する。

この構成において、連続気孔性多孔質ＰＴＦＥ体に螺旋
巻きまたは縦添えすることによって形成される連続気孔
性多孔質ＰＴＦ”Ｅ層、あるいは並行配置された複数本
の導体を２枚の多孔質テープで挾持し一体化してなる多
孔質ＰＴＦＥ層の表面に、例えば加硫剤を含む弗素ゴム
塗料を少なくとも表面部の気孔に充填されるように塗布
し、さらに加熱架橋せしめて多孔質ＰＴＦＥ層と一体化
することにより、本発明による表面が無孔化された多孔
質ＰＴＦＥテープ絶縁体を得ることができる。

この表面が無孔化された多孔質ＰＴＦＥ絶縁体は、連続
気孔性多孔質ＰＴＦＥテープのもつ柔軟性、低誘電率等
の優れた特性を低下させることなく、耐電圧特性、形状
維持性が改善されるので、絶縁材料として用いたときに
可撓性、電気的特性等の良好な電線、ケーブルとなる。

〔作用〕

この発明によれば、上記のごとく、連続気孔性多孔質Ｐ
ＴＦＥテープの長手方向の少なくとら一質ＰＴＦＥ層の
全面に充実質の保護層を設けなくとも、連続気孔は多孔
質ＰＴＦＥ層の表面部で封止されて多孔質ＰＴＦＥ層の
表面は実質的に無孔状態になるので、耐電圧特性の改善
に効果があるばかりか、薬品の浸透も阻止される。

さらに、連続気孔性多孔質ＰＴＦＥ層の表面部に充填さ
れる弗素ゴムは、例えば弗素ゴムを有機溶剤に溶解せし
め、顔料及び加硫剤を配合してなる弗素ゴム塗料を用い
、その粘度を適宜調整して塗布あるいは含浸することに
より、任意にその付着量を選択することができるので、
従来の保護層形成手段に比べてはるかに少ない量で連続
気孔を封止することができ、そのため多孔質ＰＴＦＥ層
の柔軟性に与える影響はわずかなものとなる。しかも、
気孔に充填される弗素ゴムは塗布された後に加硫され、
弾性が付与されると共に多孔質ＰＴＦＥ層の表面部に定
着し、屈曲時に弗素ゴムは容易に変形して多孔質ＰＴＦ
Ｅ層の変形に追従するりまた、弗素ゴムを加硫する際に
多孔質ＰＴＦＥ層はＰＴＦＥの溶融温度まで加熱するこ
とはないので、溶融による多孔率の低下が防止され、し
かも多孔質ＰＴＦＥ層の連続気孔が表面部で封止されて
つぶれにくくなり、内部の空孔が安定して保持される。

そのため、当初の誘電率が変化することなく、電気的特
性も良好に保持される。

なお、弗素ゴムを多孔質ＰＴＦＥ層の表面部の気孔に充
填することに加え、表面全体を被覆するように設ければ
、アンカー効果により弗素ゴム層が多孔質ＰＴＦＥＢと
強固に一体化し、且つ弗素ゴムが弾性を有するものであ
るから、従来のように保護層として熱可塑性樹脂を多孔
質ＰＴＦＥ層の外側に設けたものに比べて柔軟性を大幅
に低下させることなく、耐摩耗性、引張強度等の機械的
特性を改善することができる。

〔実施例〕

次に実施例及び比較例を示し、本発明を具体的より製造
された比重０．６８厚さ０．０７７ｍｍの完全焼成延伸
連続気孔性多孔質ＰＴＦＥフィルムの表面に加硫剤を含
む弗化ビニリデン系弗素ゴム塗料（金陽社製パーフロン
ペイント）を塗布し乾燥させた後、２００℃のオーブン
内で１０分間加熱して架橋させ、本発明の電気絶縁材料
を得た。

実施例２ 比重１．２５厚さＯ，１１０ｍｍの完全焼成延伸連続気
孔性多孔質ＰＴＦＥフィルムを用いる他は実施例１と同
様に処理して電気絶縁材料を得た。

なお、実施例１及び実施例２において、弗素ゴム塗料を
塗布した結果、それぞれのフィルムの厚さは約０．０１
ｍｍ増加した。

□このようにして得た両実施例１．２のフィルムについ
て、１０ｃｍＸ３ｃｍの試験片をつくり、第１図に示す
ようにフィルムＦの片端に重りを載せて固定し、他端を
自由な状態にしたときの変位虫Ｘを、それぞれ自由端長
さ３０ｍｍ及び５０ｍｍの場合゛へ 比較例１〜４ 比較のため、前記実施例と同じ比重、厚さで弗素ゴムを
充填してないフィルム（比較例１．２）と、前記実施例
において用いたものと同じ厚さ、比重の多孔１ＰＴＦＥ
フイルムに四弗化エチレン−六弗化プロピレン共重合樹
脂（ＰＥＰ）ディスパージョン（三井フロロケミカル製
＃１２０）を塗布し、それらを焼成一体化したもの（比
較例３．４）にっいて前記と同様の試験を行い、得られ
た結果を第１表に併記する。

第１表柔軟性（自由端変位ｊｌＸＣｍｍ））注　：ａ）
比重０．６８のフィルム 未処理（比較例１，２）と同等な柔軟性を示すのに対し
て、ＦＥＰディスパージョンをほぼ同じ厚さに塗布し焼
成して一体化したフィルム（比較的３゜４）はほとんど
たわむことがなく、著しく柔軟性が低下する。

また、上記実施例１，２）及び比較例１〜４のフィルム
について、ＪＩＳ　　Ｋ６３０１に準拠して２４°Ｃで
４号ダンベルで打抜き、引張強度、伸び率、及び引裂強
度の各機械的性質を測定したところ、引張強度及び引裂
強度においては実施例と比較例との間に顕著な差は見ら
れなかったが、伸び率については、多孔質ＰＴＦＥフィ
ルムの比重に関係なく、ＦＥＰディスパージョンを塗布
した比較例３，４は塗布してない比較例１．２に比べて
伸び率が減少してもろくなるのに対して、弗素ゴム塗料
を塗布し加硫せしめてなる実施例は逆に未処理のもの（
比較例１，２）に比べて伸び率の増加具用例 次に、本発明による電気絶縁材料の応用例として、２心
同軸ケーブルを作製し、ケーブルの可撓性、耐電圧特性
等の各種特性について測定した。

このケーブルは、外径０．１５３ｍｍの銀メツキ銅撚線
に比重０．６８の多孔質ＰＴＦＥテープを０゜１５ｍｍ
の厚さに被覆したしのを２本撚り合わせ、それらの外周
に０．０８ｍｍの銀メツキ銅線３３本を１単位として螺
旋巻きしてシールド層を形成し、その外周に比重０．６
８の多孔質ＰＴＰＥテープを０．２ｍｍ厚に被覆し、さ
らに弗素ゴム塗料を塗布し加熱処理して最外層に架橋弗
素ゴム層を形成した構成となっている。なお、比較のた
め弗素ゴム塗料を塗布しないケーブル（比較例５）と、
弗素ゴム塗料の代わりにＦＥＰディスパージョンを塗布
し焼成したケーブル（比較例６）を用意し、同じ試験を
行った。

可撓性 基亭位置より２０ｍｍ下に曲がるのに要する荷重を測り
、その荷重ｆｆ１ｘにてケーブルの可撓性を評価した。

その結果、弗素ゴム塗料またはＦＥＰディスパージョン
を塗布してない比較例５のケーブルは３４ｇの荷重で所
定屯曲か”ったものに対して、応用例のケーブルは３．
６ｇ、ＦＥＰディスパージョンを塗布して焼成した比較
例６のケーブルは７７ｇの荷重をそれぞれ必要とした。

即ち、応用例のケーブルは比較例５のケーブルとほぼ同
じ荷重で曲がることから、弗素ゴム層を設けたことが多
孔質ＰＴＦＥ層の柔軟性にほとんど影響を与えないのに
対して、ＦＥＰディスパージョンを塗布して焼成したも
のは同様な被覆厚にしたときにもケーブルの可撓性が大
幅に低下することが認められた。

以下余白 薬品浸透性 次に、上記３種のケーブルにおける各種薬品の浸透性に
ついて調べた。その結果を第２表に示す。

第２麦藁品浸透性 ○：浸透しない △：ふきとると跡が残る ×　：浸透する 第２表から明らかなように、応用例のケーブルは多孔質
ＰＴＦＥ層の表面部の気孔が弗素ゴムより封止された結
果、表面部が多孔質状態のままの比較例５に比べて薬品
の浸透を阻止する上で顕著な効果のあることが認められ
た。

耐電圧特性 次に、上記したケーブル３種について水中での直流によ
る破壊電圧を測定した。なお、電圧上昇速度は０．１ｋ
Ｖ／秒である。その結果、比較例５のケーブルは、１．
４ｋＶで絶縁破壊を生じたのに対して、応用例のケーブ
ルは１．９ｋＶ、ＦＥＰディスパージョンを塗布して焼
成した比較例６のケーブルは２．０ｋＶの電圧で絶縁破
壊を生じていることから、弗素ゴムでも多孔質ＰＴＦＥ
層の連続気孔を封止すればＰＥＰと同等に耐電圧特性の
向上に効果のあることが認められる。

さらに、同様な試験を比重１．２５の連続気孔性多孔質
ＰＴＦＥテープを用いた場合についておこなったところ
、未処理のものの破壊電圧は３゜０ｋＶ、ＦＥＰディス
パージョンを塗布したちの支び弗素ゴム塗料を塗布した
ものの破壊電圧は、それぞれ３．２ｋＶとなり、低比重
の多孔質ＰＴＦＥテープを用いた場合に比べてその効果
は少ないものであった。

なお、本発明において弗素ゴムとは、弗素化された弾性
状重合体であり、従来公知の弗素ゴムはいずれら含まれ
、代表的な弗素ゴムとしては、弗化ビニリデン−六弗化
プロピレン系共重合体、四弗化エヂレンープロピレン系
共重合体、弗化ビニリデン−三弗化塩化エチレン系共重
合体、弗化ビ′ニリデンー五弗化プロピレン系共重合体
、ポリラルオロアルキン基含有アクリート系ゴム、ポリ
フルオロアルキル基含有ポリシロキサン系ゴム、四弗化
エチレン−弗化ビニリデン−プロピレン系共重合体、四
弗化エチレン−エチレン−イソブチレン系共重合体、エ
チレン−六弗化プロピレン系共重合体、四弗化エチレン
−ブテン−１系共重合体、四弗化エチレン−エチルビニ
ルエーテル系共重合体、フルオロフォスフアゼン系ゴム
などの弗素ゴムが挙げられ、またこれら弗素ゴムのある
ものは加硫反応性を高めるためにその分子鎖にヨウ素原
子や臭素原子を結合するしのであってもよい。

そしてこれらの弗素ゴムに顔料、滑剤、補強剤、充填剤
、加硫剤、加硫促進剤、酸化防止剤、安定剤等の各種添
加剤を必要に応じて配合し、ロールで混練したものに例
えばメチルエチルケトン等の有機溶媒を加えて塗料状に
調整したものが用いられる。加硫剤により加硫する場合
は、それぞれパーオキサイド加硫、ポリオール加硫、ポ
リアミン加硫など、既知の加硫方法を採用することかで
きる。また、光または熱官能性化合物を添加し、光また
は熱により架橋する方法も採用される。その他、放射線
照射により架橋することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、連続気孔性多
孔質構造に形成されたＰＴＦＥテープの長手方向の少な
くとも一部分の表面部の気孔に弗素ゴムを充填してなる
ものであって、例えば連続気孔性多孔質ＰＴＦＥテープ
を導体に巻回したのち、弗素ゴム塗料を塗布して加硫す
ることにより、多孔質ＰＴＦＥ層の表面を実質的に無孔
状態に変えるこたができ、そのため耐電圧特性が改善さ
れると共に、薬品の浸透を阻止することができる。

また、弗素ゴム塗料に顔料を加えることにより絶縁材料
の着色ができるから、多孔質ＰＴＦＥ自体に顔料を加え
る場合に比べて着色が簡単である。

さらに、弗素ゴムを充填して多孔質ＰＴＦＥ層の表面を
無孔化する際、多孔質ＰＴＦＥ層はその溶融以上に加熱
する必要かないから、多孔質ＰＴＦＥ層の内部の気孔は
そのまま保持され、しかも表面部が封止されて気孔が密
封されるから、気孔はつぶれにくくなり、良好な電気的
特性が保持される。

また、連続気孔を封止する弗素ゴムは弾性を備え、しか
も多孔質ＰＴＦＥ層の表面部の気孔に充填するのみなら
ず、多孔質ＰＴＦＥ層の全面に被覆する場合に、押出被
覆あるいはテープ巻きにより充実質の保護層を被覆する
場合に比べて薄く被覆することができるので、多孔質Ｐ
ＴＦＥ層の柔軟性にほとんど影響を与えることがなく、
電線、ケーブルの絶縁材料として用いると、可撓性に優
れたものとなる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、例えば、導体に連続気孔性多孔質ＰＴＦＥテープを複
数層巻き付けた後に最外層のテープの表面部の気孔のみ
を弗素ゴムで封止する代わりに、あらかじめテープの全
長にわたって片側の表面部の気孔を弗素ゴムで封止して
おいたものを用いてもよく、このようなテープを導体に
何層が巻き付′けて絶縁層を形成した場合には、各層毎
に気孔が実質的に独立したもののように作用するので、
よりつぶれにくいものとなる。

さらに、弗素ゴムは必ずしも多孔質ＰＴＦＥ層全面を覆
うように設ける必要はなく、この発明による効果は少な
くとも多孔質ＰＴＦＥ層の表面部の気孔に弗素ゴムが充
填されればよい。

また、この絶縁材料は同軸ケーブル以外にももちろん使
用することができ、例えばフラットケーブル等の各種電
線、ケーブルにも適用可能であり、さらに、連続気孔性
多孔質ＰＴＦＥテープの比重、焼成度を変えるなど、こ
の発明の技術思想内での種々の変更はもちろん可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における試料の柔軟性測定方法
を示す説明図、第２図は本発明による電気絶縁材料を用
いて製造したケーブルの可撓性測定方法を示す説明図で
ある。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続気孔性多孔質四弗化エチレン樹脂テープの長
   手方向の少なくとも一部分の表面部の気孔に弗素ゴムを
   充填してなる電気絶縁材料。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の電気絶縁材料にお
   いて、連続気孔性多孔質四弗化エチレン樹脂テープは延
   伸により連続気孔性多孔質化された四弗化エチレン樹脂
   テープであることを特徴とする電気絶縁材料。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項に記載の電気
   絶縁材料において、弗素ゴムは加硫剤を含む弗素ゴム塗
   料を塗布したのち加硫せしめて形成されたものであるこ
   とを特徴とする電気絶縁材料。
4. （４）特許請求の範囲第３項に記載の電気絶縁材料にお
   いて、弗素ゴム塗料は顔料を含んでなることを特徴とす
   る電気絶縁材料。