发泡绝缘电线的制作方法

专利检索2022-05-10  9



1.本发明涉及一种电线,例如涉及应用于具有覆盖由单线构成的芯线的外周的发泡绝缘层的发泡绝缘电线的有效技术。


背景技术:

2.日本特开2011

162721号公报(专利文献1)中记载了一种涉及发泡绝缘电线的技术,该发泡绝缘电线包含覆盖内部导体的外周的发泡绝缘体。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1:日本特开2011

162721号公报


技术实现要素:

6.发明要解决的课题
7.为了实现电线中信号的高速传输,降低电线的静电容量是有效的。例如,作为降低电线的静电容量的方法,可考虑降低覆盖由导体构成的芯线的外周的绝缘层的介电常数。具体地说,实施了如下方法:通过由发泡绝缘材料来构成绝缘层,从而降低绝缘层的介电常数。
8.另外,在电线中,还需要提高芯线与绝缘层的密合性。关于这一点,即使想要提高绝缘层与芯线的密合性,在例如使用挤出机来制造发泡绝缘电线的情况下,也难以提高绝缘层与芯线的密合性。本发明人新发现:特别是在芯线由单线构成的情况下,难以提高绝缘层与芯线的密合性。
9.因此,期望一种用于降低发泡绝缘电线的静电容量并且提高绝缘层与芯线的密合性的方法。
10.本发明的目的在于降低发泡绝缘电线的静电容量并且提高绝缘层与芯线的密合性。
11.其他课题和新特征可根据本说明书的描述和附图来获知。
12.用于解决课题的方法
13.一个实施方式中的发泡绝缘电线具备由单线构成的芯线和覆盖芯线的外周的发泡绝缘层。此时,发泡绝缘层与芯线部分地接触而将芯线固定。例如,空隙部部分地介于发泡绝缘层与芯线之间。
14.发泡绝缘层例如包含含有发泡成核剂的氟树脂。这里,例如氟树脂包含四氟乙烯

全氟烷氧基乙烯共聚物(pfa)或四氟乙烯

六氟丙烯共聚物(fep)。另外,发泡成核剂为氮化硼。
15.一个实施方式中的发泡绝缘电线具备由单线构成的芯线和覆盖芯线的外周的发泡绝缘层。此时,包含芯线和发泡绝缘层的发泡核的静电容量为50pf/m以上且70pf/m以下。另外,表示将芯线从发泡绝缘层抽出的力的粘结强度在发泡绝缘电线的长度为50mm时为
0.1n以上,且在发泡绝缘电线的长度为10mm时为1.0n以下。
16.例如,发泡绝缘电线的外径满足的关系。
17.发明效果
18.根据一个实施方式,能够降低发泡绝缘电线的静电容量并且提高绝缘层与芯线的密合性。
附图说明
19.图1是表示发泡绝缘电线的示意性构成的图。
20.图2是表示发泡绝缘层制造系统的一例的图。
21.图3是表示利用挤出机在芯线的外周形成发泡绝缘层的状态的图。
22.图4是示意性地表示由绞线构成芯线的发泡绝缘电线的图。
23.图5是示意性地表示由绞线构成芯线的发泡绝缘电线的长度方向的图。
24.图6是示意性地表示由单线构成芯线的发泡绝缘电线的图。
25.图7是示意性地表示由单线构成芯线的发泡绝缘电线的长度方向的图。
26.图8是说明芯线突出的图。
27.图9是说明芯线从发泡绝缘电线的中心位置偏离的图。
28.图10是表示实施方式中的发泡绝缘电线的示意性构成的截面图。
29.图11是表示利用挤出机在芯线的外周形成发泡绝缘层的状态的图。
30.图12是表示实施方式中的发泡绝缘层的截面结构的照片。
31.图13是表示实施方式中的发泡绝缘层的截面结构的照片。
32.图14是表示由发泡绝缘层被覆芯线的截面结构的照片。
33.图15的(a)是沿图14的a

a线的截面照片,(b)是沿图14的b

b线的截面照片,(c)是沿图14的c

c线的截面照片。
34.图16是说明粘结强度的评价方法的图。
35.图17是说明静电容量的测定方法的图。
36.符号说明
37.1:发泡绝缘电线;2:发泡绝缘电线;3:发泡绝缘电线;4:发泡绝缘电线;10:芯线;10a:单线;11:发泡绝缘层;12:表皮胶带;13:外部导体;14:护套;20:发泡绝缘材料;30:气泡;40:空隙部;100:发泡绝缘层制造系统;101:输送机;102:芯线预热机;103:挤出机;103a:储气瓶;103b:金属口;104:水槽;104a:静电容量测定机;105:外径测定机;106:收取机;107:卷绕机;200:拉力计;210:胶带;300a:发泡核;300b:构件;301:金属制管;302:水;303:lcr测量仪;ar:区域;br:区域。
具体实施方式
38.在用于说明实施方式的所有附图中,对于相同的构件原则上赋予相同的符号,其重复说明省略。需要说明的是,为了使附图易于理解,即使是平面图有时也添加阴影线。
39.<发泡绝缘电线的构成>
40.图1是表示发泡绝缘电线的示意性构成的图。
41.在图1中,特别示出了对发泡绝缘电线的端部进行了加工的示意性连接结构,因此
基于该连接结构来说明发泡绝缘电线的构成。
42.如图1所示,发泡绝缘电线1具有芯线10。该芯线10由内部导体构成。例如作为构成芯线10的内部导体,对材质没有特别限定,可以使用铜、铜合金、铝、铝合金。需要说明的是,也可以对该内部导体的表面实施镀敷。芯线10的直径根据产品尺寸42awg~46awg(american wire gauge:美国标准,以下简称为awg)而不同,例如为0.04mm以上且0.06mm以下。
43.接着,发泡绝缘电线1具有设置于芯线10的外周的发泡绝缘层11。该发泡绝缘层11由内部包含气泡的绝缘材料构成。由此,发泡绝缘层11的介电常数比不包含气泡的构成低。发泡绝缘层11例如可以由含有发泡成核剂的氟树脂构成。这里,发泡成核剂作为气泡生长的核起作用,由于分散于氟树脂中而混入,因此具有使形成于氟树脂内部的气泡分散的功能。
44.例如,氟树脂包含四氟乙烯

全氟烷氧基乙烯共聚物、或四氟乙烯

六氟丙烯共聚物,另一方面,发泡成核剂例如可以由氮化硼构成。
45.这里,本说明书中,将由芯线10和发泡绝缘层11构成的构成要素称为发泡核。
46.接着,发泡绝缘电线1具有设置于发泡绝缘层11的外周的表皮胶带12和设置于该表皮胶带12的外周的外部导体13。表皮胶带12例如可以由聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯构成,表皮层的厚度例如可以设为0.01mm以上且0.02m以下。
47.外部导体13例如由屏蔽编织结构、屏蔽横向卷绕结构构成,具有屏蔽来自外部的电磁噪声的功能。外部导体13中使用的导体例如可以使用铜、铜合金、铝、铝合金。用于外部导体13的导体的直径例如可以设为0.02mm以上且0.03mm以下。需要说明的是,也可以对该导体的表面实施镀敷。
48.进一步,发泡绝缘电线1具有设置于外部导体13的外周的护套14。该护套14例如由聚乙烯树脂、氟树脂、聚氯乙烯树脂、聚氯酯橡胶、或硅橡胶等绝缘树脂材料构成。另外,护套14(发泡绝缘电线1)的外径例如可以设为0.21mm以上且0.37mm以下。
49.对于如此构成的发泡绝缘电线1,例如要求以下所示的特性。
50.<发泡绝缘电线所要求的特性>
51.由于发泡绝缘电线1例如用作高速传输用电线,因此为了抑制信号延迟而要求静电容量小。例如,发泡绝缘电线1的发泡核所要求的静电容量为50pf/m以上且70pf/m以下。更详细地说,存在表1所示的两种要求规格。
52.[表1]
[0053]
要求寄生电容(pf/m)50~6060~70中心导体(awg)42~4642~46发泡核的外径(mm)0.16~0.290.13~0.24发泡绝缘电线的外径(mm)0.24~0.370.21~0.32
[0054]
发泡绝缘电线1中,为了降低发泡绝缘电线1的静电容量而在发泡绝缘层11中具有气泡。其结果,由于气泡的存在而导致发泡绝缘层11的介电常数变小,因此能够降低发泡绝缘电线1的静电容量。即,发泡绝缘电线1具有静电容量小的特性。
[0055]
另一方面,对于发泡绝缘电线1也要求芯线10与发泡绝缘层11的密合性。这是因为:在发泡绝缘电线1的端部形成连接结构时会实施末端加工,但如果芯线10与发泡绝缘层
11的密合性小(气泡多),则末端加工时(因用于切断发泡绝缘层11的切断刀具而被挤压时)会产生芯线10的突出。另外还因为,如果芯线10与发泡绝缘层11的密合性小,则即使在使发泡绝缘电线1弯曲的情况下,产生仅芯线10突出的不良状况的可能性也变高。
[0056]
相反,如果芯线10与发泡绝缘层11的密合性过高(气泡少),则难以降低静电容量,并且末端加工时难以剥离发泡绝缘层11,结果会对末端加工造成阻碍。因此,对于发泡绝缘电线1,关于芯线10与发泡绝缘层11的密合性,要求密合性不会过低、且密合性不会过高。具体地说,表示将芯线10从发泡绝缘层11抽出的力的粘结强度要求在发泡绝缘电线1的长度为50mm时为0.1n以上,且在发泡绝缘电线1的长度为10mm时为1.0n以下。
[0057]
这样,对于发泡绝缘电线1要求静电容量的降低和密合性的适度提高,为了提高发泡绝缘电线1的性能,重要的是如何能够兼顾静电容量的降低和密合性的适度提高。
[0058]
这里,迄今为止的发泡绝缘电线1的芯线10大多由绞线构成。在这种情况下,能够实现具有包含在上述静电容量范围内的静电容量、并且具有上述适度密合性的发泡绝缘电线1。也就是说,迄今为止的由绞线构成芯线10的发泡绝缘电线1中,能够兼顾静电容量的降低和密合性的适度提高。但是,近年来,研究了由单线构成发泡绝缘电线1的芯线10。并且,本发明人新发现:由单线构成芯线10的发泡绝缘电线1中,难以兼顾静电容量的降低和密合性的适度提高。以下,对本发明人发现的新见解进行说明。
[0059]
<发泡绝缘电线的细线化的要求>
[0060]
例如,静电容量小的发泡绝缘电线1被用于医疗用探头缆线。详细地说,作为超声波成像装置的探头缆线,使用发泡绝缘电线1。此时,使发泡绝缘电线1分别与超声波成像装置的显示图像的显示装置的各像素元件连接。因此,为了提高图像的分辨率,需要大量的发泡绝缘电线1,例如需要几百根发泡绝缘电线1的束。
[0061]
另一方面,由发泡绝缘电线1构成的探头缆线例如通过检查员紧贴于患者的所有部位,因此对于构成探头缆线的发泡绝缘电线1也要求柔软性。因此,探头缆线中使用的发泡绝缘电线1期望进行细线化来提高柔软性、并且也提高电线密度。
[0062]
由上,近年来期望发泡绝缘电线1的细线化。
[0063]
而且,研究了在进行发泡绝缘电线1的细线化时,将芯线10的结构从绞线结构变更为单线结构。以下对于其理由进行说明。
[0064]
例如,构成发泡绝缘电线1的芯线10的绞线通过将7根单线绞合来实现。但是,为了进行由绞线构成的芯线10的细线化,需要单纯地将构成绞线的单线直径减小(例如,1/3),使构成绞线的单线制造变得困难。进一步,认为如果将单线细线化,则由绞合时的张力引起的断线等变得明显。进一步,使用绞线的发泡绝缘电线1与使用单线的发泡绝缘电线1相比,由于绞合工序而使制造成本变高。其中,绞线与单线相比具有柔软性,但如果进行细线化,则单线与绞线的柔软性差异变小。
[0065]
因此,研究了在进行发泡绝缘电线1的细线化时,将构成发泡绝缘电线1的芯线10的结构从绞线结构设为单线结构。
[0066]
关于这一点,本发明人新发现:在由单线构成芯线10的发泡绝缘电线1中,难以兼顾静电容量的降低和密合性的适度提高。特别是本发明人着眼于发泡绝缘层11的制造工序,查明了由单线构成芯线10的发泡绝缘电线1中难以确保芯线10与发泡绝缘层11的适度密合性的原因,因此以下对这点进行说明。
[0067]
<发泡绝缘层制造系统>
[0068]
首先,一边参照附图一边对形成覆盖芯线10的外周的发泡绝缘层11的发泡绝缘层制造系统进行说明。
[0069]
图2是表示发泡绝缘层制造系统的一例的图。
[0070]
图2中,发泡绝缘层制造系统100具有输送机101、芯线预热机102、挤出机103、水槽104、外径测定机105、收取机106和卷绕机107。图2所示的发泡绝缘层制造系统100中,首先,从输送机101将芯线10送出。然后,将从输送机101送出的芯线10用芯线预热机102进行加热。然后,将经加热的芯线10以预定的线速送入挤出机103中。然后,在挤出机103中,将溶解有从储气瓶103a供给的发泡剂(二氧化碳等)的发泡绝缘材料混炼,并排出至以预定的线速移动的芯线10的外周。其结果,形成覆盖芯线10的外周的发泡绝缘层11。然后,将由发泡绝缘层11覆盖的芯线10搬入水槽104中,并利用静电容量测定机104a测定静电容量。接着,由发泡绝缘层11覆盖的芯线10在外径测定机105中测定外径。然后,由发泡绝缘层11覆盖的芯线10介由收取机106而最终卷绕于卷绕机107。如上操作,在芯线10的外周形成发泡绝缘层11。
[0071]
接着,一边参照附图一边对图2所示的挤出机103中在芯线10的外周形成发泡绝缘层11的详细情况进行说明。
[0072]
图3是表示利用挤出机在芯线10的外周形成发泡绝缘层11的状态的示意图。
[0073]
在挤出机103中,将以作为发泡剂的二氧化碳、氮气或它们的混合气体为代表的非活性气体从挤出机103的料筒部注入后,用螺杆与氟树脂混炼。即,在挤出机103中,将由含有发泡剂的氟树脂构成的发泡绝缘材料20混炼。然后,如图3所示,一边使芯线10沿y方向以预定的线速移动,一边将混炼后的发泡绝缘材料20从挤出机103的金属口103b排出至芯线10的外周。此时,发泡绝缘材料20从金属口103b的排出速度与芯线10的线速相等。而且,在将发泡绝缘材料20从金属口103b挤出至芯线10的外周时,由于高压状态的挤出机103的内部与大气压状态(低压状态)的挤出机103的外部的压力差而使发泡绝缘材料20所含的发泡剂成为过饱和状态。由此,从金属口103b排出的发泡绝缘材料20中产生气泡30,该产生的气泡30生长,从而在芯线10的外周形成发泡绝缘层11。此时,如图3所示,气泡30按照外径朝着外侧逐渐变大的方式生长。其结果,在芯线10与发泡绝缘层11之间产生间隙,该间隙作为空隙部40变大。
[0074]
因此,如果使用挤出机103来形成覆盖芯线10的外周的发泡绝缘层11,则必然在芯线10与发泡绝缘层11之间形成空隙部40。这意味着由于空隙部40的存在会导致芯线10与发泡绝缘层11之间的密合性降低。即,如果使用挤出机103来形成覆盖芯线10的外周的发泡绝缘层11,则必然在芯线10与发泡绝缘层11之间形成空隙部40,结果产生芯线10与发泡绝缘层11之间的密合性降低的问题。
[0075]
<芯线10由绞线构成的情况>
[0076]
关于这一点,例如在芯线10由绞线构成的情况下,即使如上所述地使用挤出机103来形成覆盖芯线10的外周的发泡绝缘层11,芯线10与发泡绝缘层11之间的密合性降低以改善的余地计也明显变少。
[0077]
以下针对其理由进行说明。
[0078]
图4是示意性地表示由绞线构成芯线的发泡绝缘电线的图。
[0079]
在图4中,芯线10例如通过将7根单线10a绞合来形成。此时,在构成绞线的芯线10与发泡绝缘层11之间形成了空隙部40,但发泡绝缘层11进入了构成绞线的单线10a之间。也就是说,在由绞线构成芯线10的发泡绝缘电线2中,即使形成了空隙部40,也会形成芯线10与发泡绝缘层11部分地接触的部分。由此,能够抑制由绞线构成的芯线10与发泡绝缘层11之间的密合性降低。
[0080]
进一步,图5是示意性地表示由绞线构成芯线的发泡绝缘电线的长度方向(y方向)的截面图。在图5中,发泡绝缘电线2的芯线10由使多根单线10a绞合而成的绞线结构构成,结果在长度方向(y方向)形成起因于绞线结构的凹凸结构。并且,由于根据芯线10的绞线结构来形成发泡绝缘层11,因此在发泡绝缘层11的内周面也形成凹凸结构。由此,例如如图5的区域ar所示,起因于芯线10的绞线结构的凹凸结构与根据芯线10的绞线结构而形成的发泡绝缘层11的凹凸结构啮合。因此,由绞线构成芯线10的发泡绝缘电线2中,将芯线10从发泡绝缘层11抽出时,存在绞线结构的芯线10与发泡绝缘层11彼此啮合的部位(区域ar),因此难以将芯线10从发泡绝缘层11抽出。也就是说,由绞线构成芯线10的发泡绝缘电线2中,粘结强度变大。
[0081]
如此,由绞线构成芯线10的发泡绝缘电线2中,即使使用挤出机103来形成覆盖芯线10的外周的发泡绝缘层11,也会由于绞线所特有的结构而使芯线10与发泡绝缘层11之间的密合性降低以改善的余地计变得不明显。
[0082]
<芯线10由单线构成的情况>
[0083]
与此相对,例如在由单线构成芯线10的情况下,如果如上所述使用挤出机103来形成覆盖芯线10的外周的发泡绝缘层11,则芯线10与发泡绝缘层11之间的密合性降低以改善的余地计变得明显。
[0084]
以下对其理由进行说明。
[0085]
图6是示意性地表示由单线构成芯线的发泡绝缘电线的图。
[0086]
在图6中,发泡绝缘电线3具有由单线10b构成的芯线10和以覆盖该芯线10的外周的方式设置的发泡绝缘层11,但使用挤出机103形成了发泡绝缘层11,结果在芯线10与发泡绝缘层11之间形成空隙部40。这里,由单线构成芯线10的发泡绝缘电线3中,与由绞线构成芯线10的发泡绝缘电线2不同,不存在发泡绝缘层11进入到构成绞线的单线10a之间这样特有的情况。因此,如图6所示,由单线构成芯线10的发泡绝缘电线3中,不存在芯线10与发泡绝缘层11直接密合的部分,空隙部40介于芯线10与发泡绝缘层11之间的所有部分。如此,由单线构成芯线10的发泡绝缘电线3中,不存在芯线10与发泡绝缘层11直接接触的部分,因此难以确保芯线10与发泡绝缘层11之间的密合性。
[0087]
进一步,图7是示意性地表示由单线构成芯线的发泡绝缘电线的长度方向(y方向)的截面图。在图7中,发泡绝缘电线3的芯线10由单线10b构成,结果在长度方向(y方向)不形成起因于绞线结构的凹凸结构,芯线10的表面变得平坦。并且,由于根据芯线10的表面形状来形成发泡绝缘层11,因此发泡绝缘层11的内周面也变得平坦。由此,由单线10b构成芯线10的发泡绝缘电线3中,容易将芯线10从发泡绝缘层11抽出。也就是说,由单线10b构成芯线10的发泡绝缘电线3中,粘结强度变小。因此,由单线10b构成芯线10的发泡绝缘电线3中,芯线10与发泡绝缘层11之间的密合性降低以改善的余地计变得明显。
[0088]
例如,如果芯线10与发泡绝缘层11之间的密合性降低,则如图8所示,在发泡绝缘
电线3的端部形成连接结构时的末端加工时,不仅产生芯线10的突出的可能性提高,而且在使发泡绝缘电线3弯曲的情况下,产生仅芯线10突出的不良状况的可能性也变高。另外,如果芯线10与发泡绝缘层11之间的密合性降低,则如图9所示,芯线10容易从发泡绝缘电线3的中心位置偏离。而且,如果芯线10从发泡绝缘电线3的中心位置偏离,则发泡绝缘电线3的静电容量在长度方向有偏差,难以将发泡绝缘电线的静电容量控制在规定的范围内。如此,在以由单线10b构成芯线10为前提,使用挤出机103来形成覆盖芯线10的外周的发泡绝缘层11的情况下,难以确保芯线10与发泡绝缘层11的密合性,由此会导致发泡绝缘电线3的性能降低。即,在由单线10b构成芯线10的发泡绝缘电线3中,存在在由绞线构成芯线10的发泡绝缘电线2中并不明显的、发泡绝缘电线3所特有的改善余地。
[0089]
因此,在本实施方式中,针对由单线10b构成芯线10的发泡绝缘电线3中存在的特有的改善余地进行了研究。以下,对于进行了研究的本实施方式中的技术思想进行说明。
[0090]
<实施方式中的发泡绝缘电线的构成>
[0091]
图10是表示本实施方式中的发泡绝缘电线的示意性构成的截面图。
[0092]
在图10中,y方向表示发泡绝缘电线4延伸的长度方向。
[0093]
如图10所示,发泡绝缘电线4具备由单线构成的芯线10和设置于芯线10的外周的发泡绝缘层11。而且,该发泡绝缘层11中包含气泡30。这里,发泡绝缘层11与芯线10部分地接触。例如,如图10所示,在区域br中,发泡绝缘层11与芯线10接触。另一方面,在图10中,在除区域br以外的区域中,空隙部40介于发泡绝缘层11与芯线10之间。如此,本实施方式中的发泡绝缘电线4中存在发泡绝缘层11与芯线10接触的部分(区域br)和空隙部40介于发泡绝缘层11与芯线10之间的部分。
[0094]
<实施方式中的结构上的特征>
[0095]
接着,对本实施方式中的特征点进行说明。
[0096]
本实施方式中的特征点在于,以由单线构成发泡绝缘电线4的芯线10为前提,例如如图10所示,存在发泡绝缘层11与芯线10接触的部分和空隙部40介于发泡绝缘层11与芯线10之间的部分。由此,根据本实施方式中的发泡绝缘电线4,能够提高发泡绝缘层11与芯线10的密合性。这是因为,在本实施方式中的发泡绝缘电线4中,如图10的区域br所示,存在发泡绝缘层11与芯线10接触的部分,因此发泡绝缘层11与芯线10的密合力会由于该部分的接触力而提高。即,根据本实施方式,发泡绝缘层11与芯线10的接触部分作为适度的接触电阻(摩擦电阻)发挥作用,因此能够将粘结强度控制在规定范围内。具体地说,根据本实施方式中的发泡绝缘电线4,能够将表示将芯线10从发泡绝缘层11抽出的力的粘结强度控制在发泡绝缘电线4的长度为50mm时为0.1n以上、且发泡绝缘电线4的长度为10mm时为1.0n以下的范围内。
[0097]
特别是在本实施方式中,重要的一点是发泡绝缘层11与芯线10部分地接触。这是因为,例如在发泡绝缘层11与芯线10完全不接触的情况下,与图7同样地在发泡绝缘层11与芯线10之间完全没有接触电阻(摩擦电阻)起作用,结果粘结强度极小,另一方面,如果发泡绝缘层11与芯线10整体接触,则在发泡绝缘层11与芯线10之间起作用的接触电阻(摩擦电阻)变得极大,结果粘结强度变得过大。即,从得到规定范围内的粘结强度的观点考虑,重要的是发泡绝缘层11与芯线10部分地接触。
[0098]
进一步,存在发泡绝缘层11与芯线10接触的部分和空隙部40介于发泡绝缘层11与
芯线10之间的部分这样的本实施方式的特征点,从实现发泡绝缘电线4的细线化并且将发泡绝缘电线4的发泡核的静电容量控制在规定范围(50pf/m以上且70pf/m以下)的观点出发也具有重要的技术意义。
[0099]
例如,对发泡绝缘层11与芯线10整体接触的构成而不是发泡绝缘层11与芯线10部分地接触的构成进行了研究。在该构成的情况下,为了将发泡绝缘电线4的发泡核的静电容量控制在50pf/m以上且70pf/m以下,必须将发泡绝缘层11的发泡度设为45%以上且60%以下。但是,为了按照发泡绝缘电线4的外径成为的方式实现细线化,例如必须将发泡绝缘层11的厚度减薄至70μm程度。在这样厚度的发泡绝缘层11中极难实现45%以上且60%以下的发泡度。这是因为:在发泡绝缘层11的厚度为70μm以下时,如果想要实现45%以上且60%以下的发泡度,则发泡绝缘层11所含的气泡30的尺寸大至60μm以上。其结果,发泡绝缘层11可能产生被覆破裂等。
[0100]
与此相对,在具有发泡绝缘层11与芯线10部分地接触的部分的构成中,也存在空隙部40介于发泡绝缘层11与芯线10之间的部分。在这种情况下,与发泡绝缘层11所含的气泡30的介电常数同样地,空隙部40的介电常数也低。因此,在本实施方式中,不仅形成于发泡绝缘层11的内部的气泡30有助于静电容量的降低,而且介于发泡绝缘层11与芯线10之间的空隙部40也有助于静电容量的降低。这意味着:为了将发泡绝缘电线4的发泡核的静电容量控制在例如50pf/m以上且70pf/m以下,不需要将发泡绝缘层11的发泡度设为45%以上且60%以下。即,由于空隙部40有助于静电容量的降低,因此即使发泡绝缘层11的发泡度低于45%,也能够将发泡绝缘电线4的发泡核的静电容量控制在例如50pf/m以上且70pf/m以下。因此,根据本实施方式,例如为了将发泡绝缘电线4的外径设为例如即使在将发泡绝缘层11的厚度减薄至70μm程度的情况下,也能够抑制在增大发泡度时产生的发泡绝缘层11的被覆破裂等。
[0101]
因此,根据本实施方式中的特征点,即使在将由单线构成芯线10的发泡绝缘电线4的外径细线化至0.37mm以下的情况下,也能够实现发泡绝缘层11与芯线10的密合性提高和发泡绝缘电线4的静电容量降低的兼顾。具体地说,根据本实施方式中的特征点,能够将表示将芯线10从发泡绝缘层11抽出的力的粘结强度控制在发泡绝缘电线4的长度为50mm时为0.1n以上、且发泡绝缘电线4的长度为10mm时为1.0n以下的范围内,而且能够将发泡绝缘电线4的发泡核的静电容量控制在50pf/m以上且70pf/m以下。因此,根据本实施方式,能够兼顾由单线构成芯线10的发泡绝缘电线4的细线化和性能提高。
[0102]
<发泡绝缘层11的制造工序>
[0103]
如上所述,在本实施方式中的发泡绝缘电线4中,以由单线构成发泡绝缘电线4的芯线10为前提,例如如图10所示,发泡绝缘层11与芯线10接触的部分和空隙部40介于发泡绝缘层11与芯线10之间的部分并存。以下,为了实现该构成,对在芯线10的外周形成发泡绝缘层11的发泡绝缘层11的制造工序进行说明。
[0104]
图11是表示利用挤出机在芯线的外周形成发泡绝缘层的状态的示意图。
[0105]
挤出机103中,将以作为发泡剂的二氧化碳、氮气或它们的混合气体为代表的非活性气体从挤出机103的料筒部注入后,用螺杆与氟树脂混炼。即,在挤出机103中,将由含有发泡剂的氟树脂构成的发泡绝缘材料20混炼。然后,如图11所示,一边使芯线10沿y方向以
预定的线速移动,一边从挤出机103的金属口103b将混炼后的发泡绝缘材料20排出至芯线10的外周。而且,在将发泡绝缘材料20从金属口103b挤出至芯线10的外周时,由于高压状态的挤出机103的内部与大气压状态(低压状态)的挤出机103的外部的压力差而使发泡绝缘材料20所含的发泡剂成为过饱和状态。由此,从金属口103b排出的发泡绝缘材料20中产生气泡30,该产生的气泡30生长,从而在芯线10的外周形成发泡绝缘层11。
[0106]
<实施方式中的制法上的特征>
[0107]
这里,本实施方式中的特征点在于,例如如图11所示,在芯线10的外周被覆发泡绝缘层11的工序中,发泡绝缘材料20的排出流速比芯线10的线速(抽出速度)快。由此,例如发泡绝缘材料20相对于芯线10过量地供给。其结果,如图11所示,从金属口103b排出的发泡绝缘材料20以波浪状的方式挤出至芯线10的外周上。因此,根据本实施方式,可以按照发泡绝缘层11与芯线10接触的部分和空隙部40介于发泡绝缘层11与芯线10之间的部分并存的方式形成被覆芯线10的外周的发泡绝缘层11。即,本实施方式中的制法上的特征点,例如不是如图3所示使芯线10的线速(抽出速度)与发泡绝缘材料20的排出流速相等,而是如图11所示使发泡绝缘材料20的排出流速比芯线10的线速(抽出速度)快。
[0108]
如此,本实施方式中的制法上的特征点在于,例如如图11所示,在一边使由单线构成的芯线10以预定的线速移动,一边使发泡绝缘材料20从挤出机103以预定的排出流速按照覆盖芯线10的外周的方式挤出,从而形成覆盖芯线10的外周的由发泡绝缘材料20构成的发泡绝缘层11的制造工序中,发泡绝缘材料20的排出流速比芯线10的线速快。具体地说,在本实施方式中,发泡绝缘材料20的排出流速相对于芯线10的线速之比(排出流速/线速)为1.1以上且1.3以下。由此,根据本实施方式中的制法上的特征点,能够使发泡绝缘层11与芯线10部分地接触。
[0109]
<发泡绝缘电线的照片>
[0110]
图12和图13是表示本实施方式中的发泡绝缘层11的截面结构的照片。图14是表示由发泡绝缘层11被覆芯线10的截面结构的照片。进一步,图15(a)是沿图14的a

a线的截面照片,图15(b)是沿图14的b

b线的截面照片,图15(c)是沿图14的c

c线的截面照片。
[0111]
如图12和图13所示,可知:在发泡绝缘层11的内部形成有气泡30,并且发泡绝缘层11的内周为波浪状。另外,根据图14所示的照片可知,实现了图10和图11所示的结构。进一步可知:在图15(a)和图15(c)中,存在发泡绝缘层11与芯线10部分地接触的部分,芯线10被固定于发泡绝缘层11,另一方面,在图15(b)中,发泡绝缘层11与芯线10完全不接触,芯线10未固定于发泡绝缘层11。需要说明的是,这里,芯线10未固定于发泡绝缘层11的状态是指在后述的粘结强度评价方法中粘结强度为零的状态。
[0112]
如上,根据图12~图15所示的实际照片可知,实现了本实施方式中的特征点,即:存在发泡绝缘层11与芯线10接触的部分和空隙部40介于发泡绝缘层11与芯线10之间的部分。
[0113]
<实施例>
[0114]
以下,以由单线构成发泡绝缘电线的芯线为前提,根据本实施方式中的发泡绝缘电线,基于实施例对能够兼顾芯线与发泡绝缘层的密合性提高和发泡绝缘电线的静电容量降低的有用效果的验证结果进行说明。
[0115]
<<试验的内容>>
[0116]
作为评价芯线与发泡绝缘层的密合性的方法,使用粘结强度评价方法。以下,对粘结强度的评价方法进行说明。
[0117]
图16是说明粘结强度的评价方法的图。
[0118]
首先,如图16(a)所示,准备用发泡绝缘层11被覆整体长度为100mm至120mm的由导体构成的芯线10的一部分(被覆部50mm(也称为试样长50mm)或被覆部10mm(也称为试样长10mm))而成的试样(发泡核)。
[0119]
接着,如图16(b)所示,将试样的芯线绑在拉力计200上,并且用胶带210夹持由发泡绝缘层11被覆的被覆部(50mm或10mm)。需要说明的是,在用胶带210夹持被覆部时,不按压发泡绝缘层11的部分,而是利用胶带210的自重使被覆部与胶带210粘接。
[0120]
拉力计200例如使用imada制的ds2

50n。另外,胶带210例如使用nitto tape制的masking tape n

300 12
×
30。胶带210的宽度为12mm。
[0121]
接着,如图16(c)所示,一边仅按压胶带210而不按压发泡绝缘层11,一边将发泡绝缘层11从芯线10抽出。将该抽出时施加于拉力计200的最大值记录为粘结强度。需要说明的是,胶带210的抽出速度为约1m/min。
[0122]
接着,对静电容量的测定方法进行说明。
[0123]
关于静电容量的测定,如图17所示,将1m的发泡核300a、或在该发泡核300a的外周形成了由表皮胶带构成的表皮层的构件(构件300b)放入装满水302的金属制管301中,使一端与金属制管301连接,另一端与横河惠普制的lcr测量仪303连接,测定1mhz时的静电容量。
[0124]
<<评价结果>>
[0125]
将评价结果示于表2中。需要说明的是,各种试验进行10个试样的评价。对于试样长50mm的试样的粘结强度记载为最小值,对于试样长10mm的试样的粘结强度记载为最大值。另外,对于发泡核的静电容量,记载了最大值和最小值。
[0126]
[表2]
[0127][0128]
作为发泡绝缘体材料,使用在pfa(mfr70g/10分钟)或fep(mfr36g/10分钟)中混合0.5质量份氮化硼作为发泡成核剂而成的全复合物。发泡绝缘层的制造中使用的挤出机具
备能够将作为发泡剂的二氧化碳、氮气或它们的混合气体注入至气缸部的喷嘴。另外,发泡剂使用次级侧的减压阀将储气罐侧的初级压力减压后使用。这里,“pfa”为氟树脂的一种,表示四氟乙烯

全氟烷氧基乙烯共聚物,“fep”表示四氟乙烯

六氟丙烯共聚物。另外,“mfr”为熔体流动速率,是表示树脂的流动性的指标。“mfr”越大则熔融时的流动性越高。
[0129]
实施例1~实施例3(要求静电容量:60pf/m以上且70pf/m以下)是发泡绝缘材料的排出流速相对于芯线的线速的比率为1.1倍至1.3倍的例子。这里,通过使线速为恒定,并增大挤出机的螺杆旋转数且增大排出流速,从而进行该比率的调节。在实施例1~实施例3中,试样长50mm和试样长10mm时的粘结强度的值处于规定范围内。另外,在实施例1~实施例3中,发泡核的静电容量为63pf/m~69pf/m,也处于规定范围内,表皮层工序结束后发泡核的静电容量为63pf/m~68pf/m,也处于规定范围内。
[0130]
实施例4(要求静电容量:60pf/m以上且70pf/m以下)是芯线的直径为46awg(0.04mm)的例子。在实施例4中,发泡绝缘材料的排出流速相对于芯线的线速的比率也为1.1倍,粘结强度和静电容量均处于规定范围内。
[0131]
实施例5和实施例6(要求静电容量:60pf/m以上且70pf/m以下)分别表示使用氮气或以1:1混合有氮气与二氧化碳的气体作为发泡剂的例子。此时,与二氧化碳相比,氮气在氟树脂中的溶解度低,因此存在发泡核的静电容量变高的倾向,但实施例5和实施例6中的任一情况下粘结强度和发泡核的静电容量均处于规定范围内。
[0132]
实施例7(要求静电容量:60pf/m以上且70pf/m以下)是使用fep(mfr36g/10分钟)作为发泡绝缘材料的例子。pfa的mfr比fep大2倍程度,因此熔融时fep的粘度大于pfa。因此,气泡的生长变慢,因此存在发泡核的静电容量稍微变高的倾向,但粘结强度和发泡核的静电容量均处于规定范围内。这里,“fep”为氟树脂的一种,表示四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物。
[0133]
实施例8(要求静电容量:50pf/m以上且60pf/m以下)是与实施例1~7相比减小了发泡核的静电容量的例子。通过增大发泡绝缘体层的厚度(增大发泡核的外径)和/或提高发泡绝缘体层的发泡度,能够减小静电容量。实施例8为42awg的结果,为了提高发泡度而使二氧化碳注入压力高达1mpa,另外发泡绝缘层的直径也大至通过将发泡绝缘材料的排出流速的比率设为既定的1.1倍,从而粘结强度和静电容量处于规定范围以内。同样地,实施例9(要求静电容量:50pf/m以上且60pf/m以下)为46awg的情况,但粘结强度和静电容量处于规定范围以内。
[0134]
如此,具有本实施方式中的制法上的特征点的实施例1~实施例9中,粘结强度和发泡核的静电容量均处于规定范围内,因此实施例1~实施例9各自的综合评价均合格。因此,根据实施例1~实施例9,可知:以由单线构成发泡绝缘电线的芯线为前提,能够兼顾芯线与发泡绝缘层的密合性提高和发泡绝缘电线的静电容量降低。
[0135]
另一方面,比较例1为发泡绝缘材料的排出流速相对于芯线的线速的比率为1.0倍的例子。比较例1中,是发泡绝缘层的内表面为平坦状态且与芯线不接触的构成,粘结强度为零。另外,芯线的位置不固定,发泡核的静电容量也在规定范围以外,结果为不合格。
[0136]
比较例2为发泡绝缘材料的排出流速相对于芯线的线速的比率为1.4倍的例子。比较例2中,发泡绝缘材料的排出速度过快而拉伸芯线,因此芯线断线而无法制造。
[0137]
比较例3为未发泡绝缘电线的例子。比较例3中,由于未发泡,因此不发生发泡绝缘
材料挤出后的内径扩大。因此,粘结强度增大至芯线强度以上,芯线断裂(导体断裂)。另外,由于未发泡,因此发泡核的静电容量在规定范围外而不合格。
[0138]
由上可知,比较例1~比较例3没有体现本实施方式中的制法上的特征点,在这种情况下,各种试验均不合格。这意味着:在不满足体现本实施方式中的特征点的条件的情况下,以由单线构成发泡绝缘电线的芯线为前提,难以兼顾芯线与发泡绝缘层的密合性提高和发泡绝缘电线的静电容量降低。因此,通过实施例1~实施例9与比较例1~比较例3的对比,根据本实施方式中的特征点,证明了:以由单线构成发泡绝缘电线的芯线为前提,能够兼顾芯线与发泡绝缘层的密合性提高和发泡绝缘电线的静电容量降低。
[0139]
以上,基于该实施方式对本发明人作出的发明进行了具体说明,但本发明不限于上述实施方式,在不脱离其主旨的范围内也可以进行各种变更,这是不言而喻的。
[0140]
上述实施方式包含以下方式。
[0141]
(附录1)
[0142]
一种电线的制造方法,一边使由单线构成的芯线以预定的线速移动,一边使发泡绝缘材料从挤出机以预定的排出流速按照覆盖上述芯线的外周的方式挤出,从而形成覆盖上述芯线的外周的由上述发泡绝缘材料构成的发泡绝缘层,
[0143]
上述排出流速相对于上述线速之比(排出流速/线速)为1.1以上且1.3以下。
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