JPH05258615A - 絶縁電線及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電気特性と機械特性に優れ、さらに軽量化が可
能なフッ素樹脂系の絶縁電線と、その製造方法を提供す
る。 【構成】テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキ
ルビニルエーテル共重合樹脂等の熱溶融性フッ素樹脂を
導体２の外周に剥離層３として薄く被覆した後、その外
周にガラス製微小中空球体と未焼成四フッ化エチレン樹
脂微粉末からなる混和物をペースト押出しにより被覆
し、しかる後該被覆層を焼成して絶縁体層４とすると同
時に剥離層３に融着せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電気特性と機械特性
に優れ、さらに軽量化が可能なフッ素樹脂系の絶縁電線
と、その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合樹脂（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフル
オロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）等の
フッ素樹脂は、電気特性、耐熱性、耐寒性の点において
他の高分子材料よりも優れ、また化学的にも安定である
ことから、電線の絶縁体材料として従来より広く使用さ
れている。このようなフッ素樹脂を用いた絶縁電線は、
薄い絶縁体でも通常の絶縁電線と同等以上の性能を有す
るから、信頼性を損なわずに電線を小型、細線化するこ
とが可能であり、機器の容量、重量を減少する上で大い
に役立っている。このため、フッ素樹脂絶縁電線は、高
度の信頼性と高密度化が要求される航空機や電子機器の
内部配線として賞用されている。

【０００３】ところで、近年におけるそれら機器の進歩
は目ざましく、樹脂をそのまま被覆した従来のフッ素樹
脂絶縁電線では、特に電気特性等の点においてそれに対
応できない場合があり、その有効な解決手段として、発
泡あるいは延伸により多孔質化したフッ素樹脂絶縁体を
使用することが検討されている（特開平３−９７７４６
号、特開昭５９−１４９６０８号公報等参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法により絶縁体層を多孔質化したフッ素樹脂絶縁電線に
あっては、いずれも次のような欠点があった。

【０００５】即ち、特公昭４２−１３５６０号公報等に
記載の延伸法により得られる多孔質四フッ化エチレン樹
脂シートは、繊維質化された微細な連続気孔性の多孔質
構造に形成されるから、圧縮力に対して本質的に弱く、
圧縮を受けた部分では内部の気孔が潰れて非多孔質構造
に変化しやすい性質がある。このため、気孔率の高いシ
ートを使用しても、これを導体に巻き付けて絶縁体とし
たときには、製造時に負荷される張力により気孔の何割
かが潰れてしまい、所期の特性を得ることは困難であっ
た。その傾向は、気孔率の高いシートを用いるほど顕著
である。さらに、このような気孔の潰れは、絶縁体層の
比重を増加させるから、絶縁電線の軽量化を図る上での
妨げとなっていた。また、延伸によりテープ状やシート
状に成形された多孔質四フッ化エチレン樹脂は、加熱さ
れると収縮して気孔率が低下しやすいために熱融着が困
難である。したがって、電線の絶縁体として使用する場
合には、単に導体外周に重ね巻きするにとどまり、絶縁
体層として一体化されていないことから、屈曲に対して
巻付け状態が変化しやすく、そのため電気特性が不安定
になるなど、連続気孔性の四フッ化エチレン樹脂シート
を用いた絶縁電線には解決すべき幾つかの問題点が残さ
れている。

【０００６】また、発泡による絶縁体層の多孔質化は、
発泡核剤を含む溶融状態のフッ素樹脂に対して、発泡剤
として窒素ガスもしくは炭化水素などの揮発性有機液体
をガス状または液状で押出機のシリンダーの中途部分か
ら高圧にて吹き込み、溶融した樹脂が押出機を出るとき
に樹脂内に含まれる発泡剤が発泡核剤を基点として膨張
することを利用している。この方法によれば、気孔が連
通していない独立気孔性の発泡絶縁体を得ることができ
るが、その対象は融点以上に加熱した場合に可塑化して
流動性を示す熱溶融性のフッ素樹脂に限定され、融点以
上でもほとんど流動しない溶融粘度の極めて高い四フッ
化エチレン樹脂に適用することは不可能である。ところ
が、熱溶融性のフッ素樹脂を使用した場合でも、溶融状
態における樹脂の粘度は他の発泡用の樹脂に比べると全
般的に高く、加工温度と加工圧が高くなることから、発
泡率の制御が極めて難しく、しかも得られる発泡体の気
泡径はいずれも１００μｍ以上でそのばらつきも大きい
ため、長手方向の全長に渡り均一で安定した電気特性を
有する絶縁電線が得られない欠点があった。さらに、こ
のような独立気孔性の発泡絶縁体であっても、圧縮力を
受けた場合には、連続気孔構造の絶縁体ほどではない
が、気孔の潰れが生じて電気特性を変化させるため、圧
縮に対する機械強度の向上も望まれていた。

【０００７】そこで、この発明は、これら従来技術の問
題点に鑑み、軽量で電気特性に優れ、しかも圧縮や屈曲
などの外力に対して電気特性の変化がほとんどない絶縁
電線と製造方法の提供をその目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明による絶縁電線では、導体と、この導体の
外周に被覆される熱溶融性フッ素樹脂からなる薄膜状の
剥離層と、この剥離層よりも肉厚でその外周に融着され
る無機系微小中空球体と四フッ化エチレン樹脂の焼成さ
れた混和物からなる絶縁体層を備えた構成とする。

【０００９】また、かかる絶縁電線は、導体の外周に熱
溶融性フッ素樹脂からなる薄膜状の剥離層を被覆した
後、この剥離層の外周に無機系微小中空球体と未焼成四
フッ化エチレン樹脂粉末の混和物をペースト押出しによ
り被覆し、しかる後該被覆層を焼成して絶縁体層とする
と同時に剥離層に融着せしめることによって得られる。

【００１０】本発明において、剥離層として導体と絶縁
体層の間に設けられる薄膜状の熱溶融性フッ素樹脂層
は、絶縁体層と導体との過剰な密着を防止することによ
り、結線等の作業に際して絶縁電線端部における絶縁体
層の切除（以下、ストリップと称する）を確実且つ容易
にするためのものであり、外側の絶縁体層に対して融着
一体化することでそれを実現している。なお、この剥離
層は、その材質から絶縁電線の絶縁体としても作用して
いるが、外側に積層される絶縁体層に比べると誘電率が
かなり高いため、本発明では、絶縁電線の電気特性の面
からできるだけ薄い被覆厚であることが望ましい。した
がって、薄膜状の剥離層を形成するに当たっては、押出
被覆よりはディスパージョンもしくは溶液状態でのコー
ティングが好ましい。その被覆厚は、絶縁電線のサイズ
によっても異なるが、一般的には５〜２０μｍ程度の範
囲内で選択される。このような目的で使用される熱溶融
性フッ素樹脂は、絶縁体層の母材である四フッ化エチレ
ン樹脂に対する接着強度の点から、四フッ化エチレン樹
脂の融点に近いものが望ましく、具体例を挙げれば、Ｆ
ＥＰ、ＰＦＡ、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオ
ロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル三
元共重合樹脂（ＥＰＥ）などがある。これらの熱溶融性
フッ素樹脂は溶剤には溶解しないから、押出被覆以外の
方法としてはディスパージョンでのコーティングに限定
されるが、例えばテトラフルオロエチレンとパーフルオ
ロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソールの共重合
体に代表される主鎖に環構造を含むフッ素樹脂は、電気
特性が良好で且つフッ素系の溶剤に溶解する性質がある
ため溶液でのコーティングが可能であり、剥離層の被覆
厚を薄くする場合には好都合な素材である。

【００１１】また、四フッ化エチレン樹脂と絶縁体層を
形成する無機系微小中空球体とは、殻壁がガラス、セラ
ミック等の耐熱性の良好な無機材料からなる粒径０．１
〜３０μｍ程度の中空球体であって、薄い殻壁の内部に
空気、窒素、アルゴン等を抱持することにより、低誘電
率、低誘電正接、低比重となっている。本発明では、絶
縁体層表面の平滑性を確保すると共に、ペースト押出し
時における微小中空球体の破損を防止するため、使用す
る微小中空球体の粒径は小さいほどよく、望ましくは粒
径２０μｍ以下のものが用いられる。無機系微小中空球
体の具体例としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、
ガラス、シラスなどからなるものがあるが、電気特性等
の点から、シリカ製の中空球体が好ましい。なお、微小
中空球体は必ずしも完全に密閉された球体である必要は
なく、多数の微細な気孔が開口した発泡状球体も使用可
能であり、この球体も本発明でいうところの微小中空球
体に含まれる。これら微小中空球体と四フッ化エチレン
樹脂との混合比については特に限定されないが、多量に
添加した場合には、ペースト押出し時に破壊される微小
中空球体が多くなるため、配合量の割には電気特性が向
上せず経済的でない。また、少なすぎると配合効果が小
さいので、一般的には四フッ化エチレン樹脂に対して１
〜５０重量％の範囲で混入することが望ましく、好まし
くは５〜２０重量％である。なお、四フッ化エチレン樹
脂に対する親和性を高め絶縁体層の機械強度を向上させ
る目的で、微小中空球体の表面をシラン系カップリング
剤等の処理剤で表面処理しておいてもよい。

【００１２】

【作用】本発明による絶縁電線では、剥離層は絶縁体と
しても作用するが、その被覆厚が絶縁体層に比べると極
めて薄いので、実質的には外側の絶縁体層が絶縁電線の
電気特性を支配している。この絶縁体層は、焼成により
溶融した四フッ化エチレン樹脂粒子が無数の微小中空球
体を結着一体化し、内部構造としては独立気孔性の多孔
質構造となっている。そして、微小中空球体の結着材と
なる四フッ化エチレン樹脂は、絶縁材料の中でも最も誘
電率の低い材料であり、それが微小中空球体の存在によ
り多孔質化されるから、絶縁体層の誘電率は大幅に低下
する。

【００１３】さらに、絶縁体層中に分散する微小中空球
体は、ガラスやセラミックなどの硬度の高い無機材料か
ら形成され、特に圧縮力に対しては大きな抵抗力を有す
るものであるから、屈曲や圧縮などの外力を受けた時に
絶縁体層の多孔質構造に大きな変化が生じることはな
い。このため、絶縁電線における電気特性の安定性が大
幅に向上し、併せて絶縁電線の軽量化も実現される。し
かも、微小中空球体として粒径が均一で微細なものを使
用すれば、長手方向における電気特性のばらつきがない
絶縁電線とすることが可能である。

【００１４】また、四フッ化エチレン樹脂は非粘着性に
優れ、絶縁体層として多孔質化せずに使用する限りは導
体に対してそれほど強く密着することはないが、無機系
微小中空球体を混入した混和物では、四フッ化エチレン
樹脂による非粘着作用が大きく減殺され、そのまま導体
に被覆した場合には密着が強すぎてストリップ性が極め
て悪い。撚線を導体として使用した場合には、絶縁体層
が素線間に食い込むためそれが顕著である。そこで、本
発明では、絶縁体層の電気特性を低下させることなくス
トリップ性を改善するため、四フッ化エチレン樹脂に対
して融着可能で且つ導体には適度に密着する熱溶融性フ
ッ素樹脂を剥離層として使用している。この場合、熱溶
融性フッ素樹脂からなる剥離層は、絶縁体層を焼成する
際の熱により絶縁体層に融着されるが、剥離層と絶縁体
層との密着力が剥離層の導体に対する密着力よりも大き
いため、絶縁電線端部のストリップ時に剥離層と絶縁体
層とが分離せず、剥離層が破断して絶縁体層と共に除去
される。したがって、一回の操作で剥離層と絶縁体層と
を同時に除去することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明による絶縁電線の一実施例を示す
断面図であり、図示の絶縁電線１は、導体２の外周に薄
膜状の熱溶融性フッ素樹脂からなる剥離層３が被覆さ
れ、さらにその外周には、ガラスマイクロバルーン等の
無機系微小中空球体と四フッ化エチレン樹脂の焼成され
た混和物からなる絶縁体層４が剥離層３よりも肉厚に被
覆され、これら剥離層３と絶縁体層４とが融着した構成
になっている。

【００１６】次に、上記絶縁電線の製造方法を図２によ
り説明する。導体供給装置２０から送り出された導体２
は、ダイス２１でその外周に熱溶融性フッ素樹脂のディ
スパージョンが薄くコーティングされ、このディスパー
ジョン層は加熱炉２２において溶融して薄膜状の剥離層
３を形成する。剥離層３が被覆された導体２は、ペース
ト押出装置２３において、その外周に無機系微小中空球
体と未焼成四フッ化エチレン樹脂粉末の混和物が液状潤
滑剤の添加のもとにペースト押出しされ、液状潤滑剤を
除去した後、４００℃程度に加温された加熱炉２４で焼
成される。この焼成により、無機系微小中空球体と四フ
ッ化エチレン樹脂とが結着して一体化し、独立気孔性の
多孔質絶縁体層４が形成され、その際に内側の剥離層３
が溶融して絶縁体層４と融着する。このようにして剥離
層３と絶縁体層４が一体に被覆された絶縁電線１は、巻
き取り装置２５に送られる。

【００１７】以上の方法により製造される絶縁電線の具
体例を示すと、次の通りである。直径０．２０３mmの銀
メッキ軟銅線を１９本撚り合わせ直径０．９５０mmとし
た導体２を用い、この外周にＰＦＡのディスパージョン
をコーティングして厚さ０．００６mmの剥離層３を形成
した。次に、シラン系カップリング剤（信越化学社製Ｌ
ＳＸ−６８１５）で表面処理したガラス製微小中空球体
（旭硝子社製 セルスターＺ−４５ 平均粒径５２μ
ｍ）１６重量部と未焼成四フッ化エチレン樹脂微粉末
（ダイキン工業社製 Ｆ−２０１）８４重量部との混和
物に、液状潤滑剤としてソルベントナフサを添加して所
定時間放置した後、これをペースト押出装置を用いて剥
離層３の外周に押出し被覆した。そして、加熱炉におい
て未焼成の被覆層中に含まれる液状潤滑剤を乾燥除去
し、さらに焼成することにより厚さ０．４mmの絶縁体層
４を形成して外径１．７６mmの本発明による絶縁電線１
を得た。

【００１８】上記絶縁電線の電気特性として、絶縁体層
４の外側に銅パイプを装着してセミリジッド同軸ケーブ
ルの状態で伝搬遅延時間を測定したところ、４．３３ｎ
ｓ／ｍであり、このことから剥離層を含む絶縁体層の実
効比誘電率は１．６９と推測することができ、実用上十
分な特性を有するものであった。また、この絶縁電線
は、外径の２倍の径で曲げたり、あるいは絶縁体層に１
０kg／平方メートルの荷重を１０分間負荷した場合にも
電気特性にほとんど変化はみられず、その安定性は極め
て高いものであった。

【００１９】また、ストリップ性の評価では、市販のス
トリッパーで問題なく処理することができ、さらに重量
については、本発明による絶縁電線が１ｍあたり７．６
グラムであるのに対し、従来の連続気孔性の多孔質四フ
ッ化エチレン樹脂テープを用いた同程度の電気特性を有
する絶縁電線では１ｍあたり１０グラムとなり、かなり
軽量になっていることが確認された。

【００２０】図３は、この発明による絶縁電線の異なる
実施例で、ツイストペアケーブルに適用した例を示して
いる。この場合、絶縁電線１０は、前記実施例の絶縁電
線１の外周にさらにＦＥＰのディスパージョンをコーテ
ィングし、これを焼き付けて厚さ０．０２mmの外被１１
としたものを二本撚り合わせ、外被１１において融着し
た構成になっている。このツイストペアケーブルの電気
特性として、伝搬遅延時間は３．９７ｎｓ／ｍ であ
り、実用上有用なものであった。さらに、二本の絶縁電
線１０を撚り合わせた状態で融着したときの絶縁体層４
の潰れや変形は、その断面を観察して比較した場合、従
来例である連続気孔性の多孔質四フッ化エチレン樹脂テ
ープを使用した絶縁電線、あるいは発泡により絶縁体層
を多孔質化した絶縁電線に比べてはるかに少なく、絶縁
体層の形状安定性は大幅に向上していた。また、このよ
うに外被１１を被覆した場合でも、ストリップ性につい
ては全く問題はなかった。

【００２１】なお、上記実施例では、導体として撚線を
使用した例について説明したが、これを単線に変えた
り、あるいは剥離層の材質や被覆厚を変更するなど、こ
の発明の技術思想内での変更実施はもちろん可能であ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、電気的、機械的特性に優れ、さらにストリップ性が
良好で軽量化も可能な絶縁電線を容易に得ることがで
き、その工業的価値は極めて大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による絶縁電線の一実施例を示す断面図
である。

【図２】本発明による絶縁電線の製造方法の一例を示す
概略説明図である。

【図３】本発明による絶縁電線の他の実施例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 絶縁電線 ２ 導体 ３ 剥離層 ４ 絶縁体層 １０ 絶縁電線 １１ 外被 ２３ ペースト押出装置 ２４ 加熱炉

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導体と、この導体の外周に被覆される熱溶
   融性フッ素樹脂からなる薄膜状の剥離層と、この剥離層
   よりも肉厚でその外周に融着される無機系微小中空球体
   と四フッ化エチレン樹脂の焼成された混和物からなる絶
   縁体層を備える絶縁電線。
2. 【請求項２】導体の外周に熱溶融性フッ素樹脂からなる
   薄膜状の剥離層を被覆した後、この剥離層の外周に無機
   系微小中空球体と未焼成四フッ化エチレン樹脂粉末の混
   和物をペースト押出しにより被覆し、しかる後該被覆層
   を焼成して絶縁体層とすると同時に剥離層に融着せしめ
   る絶縁電線の製造方法。