CN110085366B

CN110085366B - 电缆以及电缆的制造方法

Info

Publication number: CN110085366B
Application number: CN201811326114.XA
Authority: CN
Inventors: 黄得天; 西浦纪裕; 森山真至; 木部有
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2021-11-30
Anticipated expiration: 2038-11-08
Also published as: JP2019129132A; JP7122829B2; CN110085366A

Abstract

本发明提供一种电缆以及电缆的制造方法，提供在维持延伸、耐燃料性、阻燃性的同时电气特性良好的电缆。高频信号传输用同轴电缆(100)具有导体(101)、在导体外周形成的绝缘层(102)、在绝缘层外周形成的由导线束构成的屏蔽层(104)、在屏蔽层外周形成的被覆层(107)。而且，被覆层(107)中，作为基础聚合物，基础聚合物100质量％中含有60质量％以上的熔点为90℃以上的聚烯烃。该被覆层(107)通过照射量为7Mrad以下的电子线来使基础聚合物交联。此外，该被覆层(107)的基础聚合物的交联度为90％以下。

Description

电缆以及电缆的制造方法

技术领域

本发明涉及电缆，尤其涉及高频信号传输用同轴电缆。

背景技术

作为通信机器内以及机器之间的信号传输用电缆，例如有在导体的外周覆盖绝缘层，在绝缘层外周设置屏蔽层，在屏蔽层外周覆盖被覆层的用同轴形状构成的电缆(例如，参考专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-234760号公报

发明内容

发明要解决的课题

对于无线通信中所使用的信号，有使用频率增高的倾向，对于通信机器之间的信号传输中所使用的高频信号传输用同轴电缆，为了降低介电损失，具有用发泡层覆盖导体的结构。进一步，对于高频信号传输用同轴电缆，为了抑制阻抗的变化、抑制噪声特性的劣化，设置由编织有导线束而形成的编织屏蔽构成的屏蔽层，并在该屏蔽层的外周设置作为最外层的由树脂形成的护套层。

对于上述构成的高频信号传输用同轴电缆，本发明人经过研究发现如后述那样，电缆的电气特性会劣化。而且，对电气特性的劣化进行认真研究，改善了高频信号传输用同轴电缆的电气特性。

本发明的目的在于，提供一种维持延伸、耐燃料性、阻燃性并且电气特性良好的电缆。

解决课题的方法

本发明的电缆具有导体、在上述导体的外周形成的绝缘层、在上述绝缘层的外周形成的由导线束构成的屏蔽层和在上述屏蔽层的外周形成的被覆层。而且，上述被覆层中，作为基础聚合物，上述基础聚合物100质量％中含有60质量％以上的熔点为90℃以上的聚烯烃。

本发明的电缆的制造方法包括：在导体的外周形成具有发泡层的绝缘层的工序、在上述绝缘层的外周形成由导线束构成的屏蔽层的工序、在上述屏蔽层的外周形成被覆层的工序、通过对上述被覆层照射电子线而使构成上述被覆层的基础聚合物交联。而且，上述电子线的照射量为7Mrad以下。

发明效果

根据本发明，能够提供在维持延伸、耐燃料性、阻燃性的同时，电气特性良好的电缆。此外，还能够制造这样的电缆。

附图说明

图1为显示实施方式的电缆的结构的图。

符号说明

100：高频信号传输用同轴电缆(电缆)

101：导体

102：绝缘层

102a：发泡层

102b：充实层

103：遮光层

103a：树脂层

103b：金属层

104：屏蔽层

106：阻燃带

107：被覆层(护套层)

具体实施方式

[电缆的结构]

图1是显示本实施方式的电缆的结构的截面图。本实施方式的电缆是高频信号传输用同轴电缆。如图1所示，本实施方式所涉及的高频信号传输用同轴电缆100具有导体101、在导体101的外周形成的绝缘层102、在绝缘层102的外周形成的遮光层103、在遮光层103的外周形成的屏蔽层104、在屏蔽层104的外周形成的阻燃带106和在阻燃带106的外周形成的被覆层107。

导体101由导电性优异的金属(例如铜、铝)构成的单线或绞线形成。这些单线或绞线还可以是实施了镀敷处理的镀敷线。作为镀敷线，例如，可以使用镀锡线或镀银线。

绝缘层102由树脂(聚合物)形成。为了对应高频信号的传输，优选使用低介电常数的树脂。此外，为了低介电常数化，优选使用发泡层。这里，绝缘层102由发泡层102a和其外侧的充实层(增强层)102b构成。充实层102b是发泡率比发泡层102a小的层。发泡层102a以及充实层102b例如由聚乙烯形成。发泡层102a的发泡度例如为50％以上。此外，作为绝缘层102用树脂组合物，为了低介电常数化，优选使用除了发泡剂等不可避的物质外不含有着色剂等添加物的高纯度的组合物(例如，相对于绝缘层102基础聚合物(例如聚乙烯)为98％以上)。在导体101的外周挤出成型树脂组合物后，通过照射电子线(电离放射线)来形成绝缘层102。

遮光层103是具有成为基材的树脂层103a和在该树脂层103a的外周的金属层103b的片状部件。树脂层103a例如由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯、polyethyleneterephthalate)形成。此外，金属层103b由铜膜(铜薄膜)形成。需说明的是，遮光层103只要是具有用于反射电子线并遮光的功能的层，就还可以是其他构成。遮光层103例如通过卷绕到绝缘层102的外周(纵包)来形成。

屏蔽层104由多根导线束形成。导线束由导电性优异的金属(例如铜、铝)形成的且同时实施有镀敷处理的镀敷线构成。作为镀敷线，可以使用例如镀锡线或镀银线。

屏蔽层104通过将多根导线束卷绕到遮光层103的外周来形成，以使得相邻的导线束之间不产生缝隙。尤其是，将在遮光层103的外周编织有多根导线束而形成的屏蔽层成为编织屏蔽层。

阻燃带106例如由聚酰亚胺形成。阻燃带106通过卷绕到屏蔽层104的外周来形成。

被覆层(护套层)107由树脂(聚合物)形成。对于被覆层107，作为基础聚合物，具有1种或2种以上的聚合物，具有作为基础聚合物的聚烯烃(例如聚乙烯)。

而且，被覆层(护套层)107在基础聚合物100质量％中含有60质量％以上熔点为90℃以上的聚烯烃(例如聚乙烯)。此外，该熔点为90℃以上的聚烯烃(例如聚乙烯)在基础聚合物中的含有量从维持可挠性的角度优选为90质量％以下。

在阻燃带106的外周挤出成型具有基础聚合物和添加剂的树脂组合物后，通过照射电子线来形成被覆层107。该电子线的照射量为7Mrad以下。换而言之，被覆层107是通过照射量为7Mrad以下的电子线来使基础聚合物交联而成的。需说明的是，图1中所示的被覆层107由1层构成，但被覆层107也可以是由多层形成的多层结构。

根据本实施方式的高频信号传输用同轴电缆，作为被覆层(护套层)107，由于使用熔点为90℃以上的聚烯烃(例如聚乙烯)、且在基础聚合物100质量％中为60质量％以上的聚烯烃(例如聚乙烯)，因此，能够提供在维持延伸、耐燃料性、阻燃性的同时，电气特性(高频特性)良好的电缆。

此外，本实施方式的高频信号传输用同轴电缆100成为无卤电缆，能减少因卤元素等对环境的负荷。

[电缆的制造方法]

接着，对本实施方式的电缆(高频信号传输用同轴电缆)的制造方法进行说明。

准备导体101，在其外周形成绝缘层102。将以高纯度含有聚烯烃(例如聚乙烯)的基础聚合物的颗粒材以及发泡剂等添加剂(树脂组合物)投入到挤出部，挤出被覆于导体101的外周，形成第1层(发泡层)。接着，将以高纯度含有聚烯烃(例如聚乙烯)的基础聚合物的颗粒材以及发泡剂以外的添加剂(树脂组合物)投入到挤出部，进一步挤出被覆于上述第1层(发泡层)之上。这时，也可以使用双层挤出机，同时形成发泡层以及其外周的充实层(双轴混炼)。然后，照射电子线，使绝缘层102交联。

接着，在绝缘层102上卷绕遮光层(片状部件)103，进而在遮光层(片状部件)103上形成编织屏蔽层(屏蔽层104)。接着，在编织屏蔽层上卷绕阻燃带106，进而在其外周形成被覆层(护套层)107。以下对护套层的形成工序进行说明。

(护套层的形成工序)

在直至形成了阻燃带106的中间体的外周形成被覆层107。将含有聚烯烃(例如聚乙烯)的基础聚合物、添加剂等颗粒材(树脂组合物)投入到挤出部，挤出被覆阻燃带106的外周。然后，照射电子线，使被覆层107交联。经过如上工序，可以制造本实施方式的电缆。

以下，对于被覆层107用树脂组合物进行说明。被覆层107用树脂组合物具有基础聚合物、阻燃剂以及其他添加剂。

(基础聚合物)

被覆层107用树脂组合物，含有聚烯烃作为基础聚合物。作为这样的聚烯烃，例如可以举出低密度聚乙烯(LDPE)、直链状低密度聚乙烯(LLDPE)、超低密度聚乙烯(VLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-丁烯-1共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、马来酸改性聚烯烃等。

而且，被覆层107用树脂组合物，作为基础聚合物，在基础聚合物100质量％中含有60质量％以上的熔点为90℃以上的聚乙烯。例如，上述直链状低密度聚乙烯(LLDPE)的熔点为118℃。

需说明的是，作为被覆层107用树脂组合物，可以单独使用1种聚烯烃，也可以混合使用2种以上的聚烯烃。

(阻燃剂)

被覆层107用树脂组合物含有阻燃剂。阻燃剂例如为氢氧化镁。

(其他添加剂)

作为被覆层107用树脂组合物，除了上述阻燃剂之外，还可以适当地添加交联剂、交联助剂、填充剂、稳定剂、抗氧化剂、润滑剂、增塑剂等。

[实施例]

以下，对实施例进行说明。以下的实施例为一示例，本发明不限于以下的实施例。

(实施例1)

按照上述电缆的制造方法中说明的、准备依次以绝缘层、遮光层、编织屏蔽层、阻燃带(中间层)的次序覆盖导体的中间体。绝缘层为交联聚乙烯(交联PE)，发泡度为约70％，介电常数为约76.5。遮光层使用由PET/铜膜形成的片状部件。编织屏蔽层使用编织有Al导线束而成的屏蔽层。阻燃带(中间层)使用聚酰亚胺膜。聚酰亚胺膜是将厚度0.025mm、宽度20mm的膜进行2层重叠，以1/3～1/4搭接进行卷绕。

按照表1所示的护套配比，进行熔融混炼，得到混炼材。接着，由挤出机将上述混炼材挤出为股状，由造粒机将股状的挤出材切断，形成树脂组合物的颗粒材。

接着，将上述树脂组合物的颗粒材投入到挤出机中，通过挤压成形至上述中间体的外周而形成护套层。接着，按照表1所示的强度(照射量)对电缆(护套层)照射电子线，使护套层(基础聚合物)交联。如此，制造实施例1的电缆。

(比较例1)

比较例1中，除了使用表1所示的护套配比、照射量之外，与实施例1同样地制造电缆。

需说明的是，表1中，聚合物1～3是基础聚合物，这些的合计质量份为100质量份。基础聚合物以外的添加剂的量是以基础聚合物为100质量份时的质量份。

表1

(评价)

对于实施例1、比较例1的电缆，进行如下评价。

(电气特性)

使用网络分析器，求出电缆所传输的信号的信号衰减量。在传输5.8GHz的信号时，以信号衰减量为59.62dB/100m以下的记为“○”(合格)，超过59.62dB/100m的记为“×”(不合格)。

(延伸)

按照试验标准EN60811-1-19.2进行试验。具体而言，将电缆的护套材料冲裁成指定形状，进行拉伸试验。拉伸强度符合标准的记为“○”(合格)，不符合标准的记为“×”(不合格)。

(阻燃性)

对于实施例1、比较例1的电缆，进行如下(1)、(2)的试验。

(1)单根燃烧试验

按照试验标准EN60332-1-2进行试验。具体而言，铺设一根电缆，使用燃烧器使之燃烧，测定碳化距离。

(2)多根燃烧试验

按照试验标准EN60332-3-25进行试验。具体而言，以使得非金属量达到规定值的方式铺设多根电缆，使用燃烧器使之燃烧，测定碳化距离。

上述(1)、(2)双方中碳化距离符合标准的记为“○”(合格)，不符合标准的记为“×”(不合格)。

(耐燃料性)

按照试验标准EN60811-2-110进行试验。具体而言，将电缆的护套材料冲裁成指定形状，得到测试零件。接着，将测试零件浸渍于指定油中168小时。对于浸渍前后的测试零件，进行拉伸试验。求出浸渍前后的测试零件的拉伸强度的变化率。变化率符合标准的记为“○”(合格)，不符合标准的记为“×”(不合格)。

(结果)

实施例1中，电气特性、延伸、阻燃性、耐燃料性(耐油性)的任一项均为“○”(合格)。与此相对，比较例1中，延伸、阻燃性为“○”(合格)，但耐燃料性(耐油性)稍稍低于合格基准值(表1中，表示为△(三角))。而且，比较例1中，电气特性为“×”(不合格)。

由以上试验结果可以判定，实施例1在综合判定中为“○”(合格)，实施例1的电缆在维持延伸、耐燃料性、阻燃性等电缆所要求的特性的同时，为电气特性良好的电缆。

与此相对，比较例1在综合判定中为“×”(不合格)，判定为不适合作为高频信号传输用电缆。

(考察)

作为护套材，使用直链状低密度聚乙烯(LLDPE)代替熔点72℃的乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)，其结果为能够降低电子线的照射量。通过使用直链状低密度聚乙烯(LLDPE)，提高了护套层的强度，并且即使进行低照射(实施例1中为2Mrad)，即交联度低，(实施例1中为62.6％)，也能够使延伸、阻燃性、耐燃料性(耐油性)为“○”(合格)。

此外，通过降低电子线的照射量，从而能够抑制护套层的内侧，尤其是构成绝缘层的发泡层的劣化，提高电气特性。即，由于电子线自身以及因电子线照射而导致的发热，会破坏发泡层中的发泡部，导致发泡层的介电常数下降。此外，由于绝缘层的变形会使高频信号的传输特性劣化。通过将电子线的照射量抑制为较低，能消除这些不良现象，提高电气特性。具体而言，如上所述，在传输5.8GHz的信号时，能够实现具有如下电气特性的电缆，即，信号衰减量为59.62dB/100m以下。

换而言之，通过使用直链状低密度聚乙烯(LLDPE)，不需要像使用熔点低于72℃的乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)的比较例1那样，通过增加交联助剂(TMPT：三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯)的添加量，另外，增大电子线的照射量高(比较例1中为13Mrad)，提高交联度(比较例1中为90.6％)来确保阻燃性、耐燃料性(耐油性)，能够避免作为因电子线的高照射量所导致的弊端的电气特性的下降。

本发明不限于实施例1。在实施例1中使用了直链状低密度聚乙烯(LLDPE)，但也可以使用其他的熔点为90℃以上的结晶性高的聚烯烃(例如聚乙烯)。这样，通过提高结晶性，能够确保阻燃性、耐燃料性(耐油性)。此外，通过提高结晶性，能够将阻燃剂的添加量抑制为较低。此外，即使增加结晶性，也能够确保满足标准的延伸。

这里，作为熔点为90℃以上这样的结晶性高的聚烯烃(例如、聚乙烯)的含有量，优选在基础聚合物100质量％中为60质量％以上。这样，通过使结晶性高的聚烯烃(例如聚乙烯)的含有量为60质量％以上，能够提高护套层的强度，同时将电子线的照射量抑制为较低，提高电气特性。此外，作为聚烯烃(例如聚乙烯)的含有量的上限，从超过90质量％则可挠性会降低的角度，优选为90质量％以下。

为了形成这样的电气特性等良好的护套层，电子线的照射量为7Mrad以下，更优选为5Mrad以下，进一步优选为3Mrad以下。此外，作为熔点为90℃以上的聚乙烯的交联度为90％以下，更优选为80％以下，进一步优选为70％以下。

此外，实施例1中，在屏蔽层104的外周(屏蔽层104与护套层107之间)设置了阻燃带106，因而能够增强其内部的构成材，例如难以添加阻燃剂的绝缘层102等的阻燃性。需说明的是，还可以在屏蔽层104的内侧(遮光层103与屏蔽层104之间)设置阻燃带106。阻燃带106可以以1/2～1/4搭接(1/2～1/4重叠)来卷绕。

此外，在实施例1中，在绝缘层102的外周设置了遮光层103，因而可以缓和电子线自身以及因电子线照射而导致的发热对绝缘层102的影响，能够抑制绝缘层102的特性劣化。但是，由比较例1可知，仅凭遮光层103不能避免电子线的影响。

此外，实施例1中，绝缘层102是发泡层102a和其外侧的充实层102b的层叠结构，因而可以由充实层102b来保护发泡层102a。此外，通过充实层102b能够抑制因电子线的照射所导致的发热对发泡层102a和发泡部的破坏。

此外，上述实施方式以及实施例中所说明的电缆，例如可以用作铁道车辆内的WiFi用电缆等电气特性(高频特性)以及延伸、耐燃料性、阻燃性等要求高的电缆(高频信号传输用同轴电缆)。尤其是，能够用作1MHz以上、3MHz以上或6MHz以上的高频信号传输用电缆。

本发明不限于上述实施方式或实施例，在不变更其宗旨的范围内，能够进行各种变更。

Claims

1.一种电缆，具有：

导体，

在所述导体的外周形成的绝缘层，

在所述绝缘层的外周形成的由导线束构成的屏蔽层，和

在所述屏蔽层的外周形成的被覆层；

所述被覆层中，作为基础聚合物，所述基础聚合物100质量％中含有60质量％以上90质量％以下的熔点为90℃以上的聚烯烃，

所述被覆层中的所述基础聚合物的交联度为90％以下，

所述电缆具有在传输5.8GHz的信号时信号衰减量为59.62dB/100m以下的电气特性，

对所述电缆照射照射量为5Mrad以下的电子线。

2.如权利要求1所述的电缆，

所述聚烯烃为低密度聚乙烯。

3.如权利要求1所述的电缆，

所述绝缘层具有所述导体侧的第1层和被覆所述第1层的第2层，

所述第1层是发泡层。

4.如权利要求3所述的电缆，

在所述绝缘层与所述屏蔽层之间具有遮光层，

所述遮光层具有金属层和在所述金属层内侧形成的树脂层。

5.如权利要求4所述的电缆，

在所述屏蔽层和所述被覆层之间，或者，在所述屏蔽层和所述遮光层之间，具有阻燃带，

所述阻燃带由聚酰亚胺形成。

6.一种权利要求1-5中任一项所述的电缆的制造方法，具有

在导体的外周形成具有发泡层的绝缘层的工序，

在所述绝缘层的外周形成由导线束构成的屏蔽层的工序，

在所述屏蔽层的外周形成被覆层的工序，和

通过对所述被覆层照射电子线而使构成所述被覆层的基础聚合物交联的工序；

所述电子线的照射量为5Mrad以下。

7.如权利要求6所述的电缆的制造方法，

所述被覆层中，作为所述基础聚合物，所述基础聚合物100质量％中含有60质量％以上的熔点为90℃以上的聚烯烃，

在照射所述电子线后，所述被覆层中的所述基础聚合物的交联度为90％以下。