DE112005000157B4

DE112005000157B4 - Schäum-Harzzusammensetzung, Schaum und Verwendung des Schaums

Info

Publication number: DE112005000157B4
Application number: DE112005000157.1T
Authority: DE
Inventors: Takayoshi Ohno; Shinya Yamada; Masato Yotsuya
Original assignee: Junkosha Co Ltd
Current assignee: Junkosha Co Ltd
Priority date: 2004-01-26
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2014-08-14
Anticipated expiration: 2025-01-25
Also published as: US20080087454A1; KR20070004583A; DE112005000157T5; TW200535194A; JP2005206745A; KR100789760B1; JP4540038B2; CN1910224B; US7491887B2; WO2005070999A1; TWI357920B; CN1910224A

Abstract

Eine Schäum-Zusammensetzung, die ein Fluorharz und einen elektrisch isolierenden Faserkristallstoff (Whisker) enthält, wobei der elektrisch isolierende Faserkristallstoff ein Seitenverhältnis von 10 bis 100 und einen Durchmesser von 0,1 μm bis 1 μm besitzt.

Description

Technisches Gebiet
Ein Schaum, der durch Schäumen einer ein Fluorharz enthaltenden Zusammensetzung erzeugt wird, wurde als Isolierschicht eines Leiters eines koaxialen isolierten Kabels, als Isolierschicht und als Polsterschicht verwendet. Wenn beispielsweise in einem koxialen isolierten Kabel ein Fluorharz enthaltender Schaum als Isolierschicht verwendet wird, die rund um den zentralen Leiter angeordnet ist, ist die Dielektrizitätskonstante klein im Vergleich zu Kabeln ohne eine solche Schaumschicht. Folglich ist die Hochgeschwindigkeitssignalübertragung möglich und die Dämpfung des elektrischen Signals ist reduziert, wodurch es möglich ist, ein Kabel mit ausgezeichneten Eigenschaften zu erhalten.
Stand der Technik
Eine Schaumschicht wurde gebildet, in der Weise, dass eine Zusammensetzung eines Fluorharzes und dergleichen während des Schäumens schmelzgeformt wird. Beim Schäumen der Fluorharz enthaltenden Zusammensetzung wurde ein Gas wie Stickstoff als Treibmittel und Bornitrid als Schaumkeimbildner verwendet. Da die Dielektrizitätskonstante einer Schaumschicht sich mit der Porösität der Schaumschicht ändert, wurde verlangt. dass eine Schaumschicht mit einer kleinen Dielektrizitätskonstante durch Erhöhung der Porösität bereitgestellt wird.
Das als Schaumkeimbildner verwendete Bornitrid ist frei von Feuchtigkeitsabsorption und hat keinen nachteiligen Effekt auf die elektrischen Eigenschaften. Es ist somit eine vorteilhafte Komponente als Schaumkeimbildner, der bei der Formung einer Isolationsschaumschicht eines koaxialen isolierten Kabels verwendet wird. Jedoch sind die gebildeten Zellen groß und dieses Mittel ist insbesondere nicht zufriedenstellend zur Bildung von feinen zellen, die für ein koaxiales isoliertes Kabel gebraucht werden, bei dem der Drahtdurchmesser des zentralen Leiters klein und die Isolierschicht dünn ist. Folglich besteht ein Bedarf an einer Schäum-Zusammensetzung, die in der Lage ist, feinere Zellen zu bilden, und an einem daraus hergestellten Schaum.
Die Druckschrift DE 695 19 763 T2 beschreibt eine auf Perfluorpolymeren basierende Schäum-Zusammensetzung, der als Keimbildner 0,02 Gew.-% bis 2 Gew.-% feindisperse Materialien wie Bornitrid, Siliziumnitrid, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Talkum, Zinksulfid oder PTFE-Pulver zugesetzt werden. Die Druckschrift JP 04-279639 offenbart eine Schäum-Zusammensetzung aus 50–95 Vol.-% PTFE und 5–50 Vol.-% faserförmigem Füllstoff, z. B. Kohlefaser oder Glasfaser. Die Veröffentlichung WO 03/000792 A1 beschreibt eine Fluorharz aufweisende Schäum-Zusammensetzung, welche unter Verwendung eines feinpartikulären Füllstoffs als Keimbildner feinporig geschäumt wird, wobei der Schaum als Isolierstoff für Kabel dienen kann.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer Schäum-Zusammensetzung, die in der Lage ist, feine Zellen mit großer Porosität zu bilden, eines ein Fluorharz enthaltenden Schaums und die Verwendung eines Schaums, der Fluorharz enthält, zum Isolieren eines koaxialen Kabels.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Schäum-Zusammensetzung, die ein Fluorharz und einen elektrisch isolierenden Faserkristallstoff (Whisker) mit einem Seitenverhältnis von 10 bis 100 und einen Durchmesser von 0,1 μm bis 1 μm aufweist, ferner durch einen Schaum gemäß Anspruch 3 und dessen Verwendung gemäß Anspruch 4.
In der Schäum-Zusammensetzung ist der elektrisch isolierende Faserkristallstoff vorzugsweise mindestens einer, der aus Aluminiumborat, Magnesiumborat, Kaliumtitanat und Siliziumnitrid ausgewählt ist.
Ein Kunstharzschaum ist ein Schaum, der durch Schäumen der Zusammensetzung erhalten wird, die das Fluorharz und den elektrisch isolierenden Faserkristallstoff nach Mischung derselben mit einem Treibmittel enthält.
Ein koaxial isoliertes Kabel ist eines, bei dem eine Isolierschicht aus einem Schaum, der durch Schäumen einer ein Fluorharz und einen elektrisch isolierenden Faserkristallstoff enthaltenden Zusammensetzung erhalten wird, rings um einen zentralen Leiter angeordnet ist.
Die Schäum-Zusammensetzung der Erfindung, die eine Fluorharz enthaltende Zusammensetzung ist, wird geschäumt, wobei der Faserkristallstoff als Schaumkeimbildner verwendet wird. Der resultierende Schaum hat feine Zellen, und eine Schaumschicht, die mechanisch und elektrisch stabil ist, wird erhalten, auch wenn die Dicke der Schaumschicht klein ist. Folglich ist es möglich, einen Schaum bereitzustellen, der nützlich als Isolationsschicht für ein koaxiales isoliertes Kabel ist, das hohe Wiedergabetreue erfordert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Mikrophotographie, die ein Beispiel der Erfindung zeigt.
2 ist eine Mikrophotographie, die ein Vergleichs-Beispiel der Erfindung zeigt.
3 ist eine Mikrophotographie, die ein Vergleichs-Beispiel der Erfindung zeigt.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Ausführungsformen gemäß der Erfindung werden nachfolgend beschrieben.
In der Erfindung dieser Anmeldung wurde gefunden, dass ein Schaum mit feinen geschlossenen Zellen erhalten wird unter Verwendung eines elektrisch isolierenden Faserkristallstoffs als Schaumkeimbildner im Vergleich zur Verwendung von Bornitrid-Partikeln als Schaumkeimbildner.
Bornitrid wurde bisher in Form von Partikeln oder schuppenartigen Körnern als Schaumkeimbildner verwendet. Es wurde unerwartet gefunden, dass die verwendung eines isolierenden Faserkristallstoffs es möglich macht, feine Zellen mit einer hohen Porösität zu bilden.
Als Faserkristallstoff, der als Schaumkeimbildner in der Erfindung zur Verfügung steht, kann ein isolierender keramischer Faserkristallstoff, der die elektrischen Eigenschaften nicht beeinflusst, verwendet werden.
Spezielle Beispiele eines Faserkristallstoffs sind Aluminiumborat-Faserkristall, Magnesiumborat-Faserkristall, Kaliumtitanat-Faserkristall und Siliziumnitrid-Faserkristall. Diese können einzeln oder in Kombination von zweien oder mehreren verwendet werden. Beispielsweise sei als Aluminiumborat-Faserkristall Alborex Y (Mittlerer Durchmesser auf Anzahl bezogen: 0,5 bis 1 μm und mittlere Länge auf Anzahl bezogen: 10 bis 30 μm), hergestellt von Shikoku Chemicals, erwähnt. Als Kaliumtitanat-Faserkristall kann Tismo D (Mittlerer Durchmesser auf Anzahl bezogen: 0,2 bis 0,5 μm und mittlere Länge auf Anzahl bezogen: 10 bis 20 μm), hergestellt von Otsuka Chemical, genannt werden.
Der isolierende Faserkristallstoff ist in der Schäum-zusammensetzung in einer Menge von vorzugsweise 0,1 bis 5 Gewichts-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 1 Gewichts-% enthalten.
Wenn die Menge des isolierenden Faserkristallstoffs kleiner als 0,1 Gewichts-% ist, wird die Schäumgeschwindigkeit herabgesetzt, was unerwünscht ist. Wenn sie größer als 5 Gewichts-% ist, werden die Zellen groß oder die elektrischen Eigenschaften schlechter, was ebenfalls unerwünscht ist.
Bei dem elektrisch isolierenden Faserkristall, der in der Erfindung verwendet wird, liegt das Seitenverhältnis vorzugsweise zwischen 10 und 100 und der Durchmesser liegt zwischen 0,1 μm und 1 um. Bei einem Faserkristall, dessen Werte größer als die vorgenannten Werte sind, werden keine feinen zellen gebildet.
Beispiele des verwendeten Fluorharzes in der Schäum-Zusammensetzung und des Schaums gemäß der Erfindung können enthalten: thermoplastische Fluorharze, beispielsweise ein Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer, Tetrafluorethylen-Alkylvinylether-Copolymere, wie beispielsweise ein Tetrafluorethylen-Perfluorpropylvinylether-Copolymer, ein Ethylen-Tetrafluorethylen-Perfluorbutylethylen-Copolymer, ein Ethylen-Chlortrifluorethylen-Copolymer, Polyvinylidenfluorid und dergleichen.
Das Schäumen zur Herstellung des Schaums gemäß der Erfindung kann durchgeführt werden durch Einleiten eines Treibmittel-Gases, wie Stickstoff eine Schmelze der Zusammensetzung oder durch Mischen der Schäum-Harzzusammensetzung mit einer Schäumsubstanz, die Gas durch thermische Zersetzung infolge Erwärmens erzeugt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf ein Beispiel und Vergleichbeispiele erläutert.
Beispiel 1
Eine Zusammensetzung, die 99,5 Gewichts-% eines Tetrafluorethylen-Fluoralkylvinyl-Copolymers (FEP5100J, hergestellt von Mitsui du Pont Fluorochemical) and 0,5 Gewichts-% eines Aluminiumborat-Faserkristallstoffs (Alborex Y, hergestellt von Shikoku Chemicals) enthält, wurde extrusionsgeformt mit einem Extruder bei einer Formtemperatur von 380 Grad C, und Stickstoff mit 0,52 MPa wurde eingeleitet, um eine Schaumschicht mit einer Außenabmessung von 1,44 mm auf einem silberplattierten Weichkupferdraht mit einem Durchmesser von 0,511 mm zu bilden, der über einen an dem Extruder montierten Kopf lief. Auf diese Weise wurde ein Mantel aus der Schaumschicht rings um den zentralen Leiter für ein koaxiales isoliertes Kabel gebildet. Eine elektrostatische Kapazität der Schaumschicht wurde gemessen. Eine dielektrizitätskonstante ε wurde nach der folgenden Formel 1 berechnet, und eine Porösität V (%) wurde auf der Grundlage der resultierenden Dielektrizitätskonstante berechnet.
Formel 1:

ε = (C × log(D/d))/24,16 wobei bedeutet:

C:

elektrostatische Kapazität pro Meter (pF)

D:

Außendurchmesser (mm)

d:

Durchmesser eines Leiters (mm)

Formel 2:

V = (1 – logε/logef) × 100, wobei bedeutet:

ef:

dielektrische Konstante einer Zusammensetzung, die eine Schaumschicht bildet, vor dem Schäumen.

Die elektrostatische Kapazität war 75,2 pF/m, die Dielektrizitätskonstante ε 1,400 und die Porösität 54,6% pro Längeneinheit.
Der resultierende Mantel des zentralen Leiters wurde an einer Fläche senkrecht zu seiner Achse geschnitten und die Schnittfläche wurde mit einem Mikroskop untersucht. Die Mikrophotographie ist in 1 gezeigt.
Ein Durchschnittsdurchmesser von 50 Zellen, optional extrahiert, war 24,2 μm.
Vergleichsbeispiel 1
Ein Mantel eines zentralen Leiters, der eine Schaumschicht aufweist, wurde in der gleichen weise wie in Bespiel 1 hergestellt, mit Ausnahme, dass die in Beispiel 1 verwendete Schäum-Zusammmensetzung durch eine Fluorharz-Zusammensetzung (FR5030, hergestellt von du Pont) ersetzt wurde, die durch Beigeben von Bornitrid-Partikeln als Treibmittel erhalten wurde, und eine elektrostatische Kapazität wurde wie in Beispiel 1 gemessen. Die elektrostatische Kapazität war 77 pF/m, die Dielektrizitätskonstante ε 1,434 und die Porösität 51,4%.
Der resultierende Mantel des zentralen Leiters wurde an einer Fläche senkrecht zu seiner Achse geschnitten und die Schnittfläche wurde mit einem Mikroskop untersucht. Die Mikrophotographie ist in 2 gezeigt.
Ein Durchschnittsdurchmesser von 50 Zellen, optional extrahiert, war 41,7 μm.
Vergleichsbeispiel 2
Ein Mantel eines zentralen Leiters, der eine Schaumschicht aufweist, wurde in der gleichen weise wie in Bespiel 1 hergestellt, mit Ausnahme, dass der in Beispiel 1 verwendete Aluminiumborat-Faserkristallstoff durch Aluminiumborat-Partikel ersetzt wurde (Alborite 03T, hergestellt von Shikoku Chemicals, Mittlerer Partikeldurchmesser auf Anzahl bezogen: 3 μm), und eine elektrostatische Kapazität wurde wie in Beispiel 1 gemessen. Die elektrostatische Kapazität war 78,5 pF/m, die Dielektrizitätskonstante ε 1,462 und die Porösität 48,8%.
Der resultierende Mantel des zentralen Leiters wurde an einer Fläche senkrecht zu seiner Achse geschnitten und die Schnittfläche wurde mit einem Mikroskop untersucht. Die Mikrophotographie ist in 3 gezeigt.
Wie in dem oben beschriebenen Beispiel und den Vergleichsbeispielen beschrieben, ist es möglich, in der unter Verwendung des Faserkristallstoffs der Erfindung als Schaumkeimbildner gebildeten Schaumschicht, den Schaum mit einer – im vergleich zur Verwendung von Bornitrid-Partikeln – niedrigen Dielektrizitätskonstante und mit kleinem Zellendurchmesser bereitzustellen.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Fluorharz enthaltende Schäum-Zusammensetzung der Erfindung enthält den Faserkristallstoff als Schaumkeimbildner und der Schaum, der durch Schäumen der Zusammensetzung erhalten wird, hat feine Zellen. Die Schaumschicht wird mit mechanisch und elektrisch stabilen Eigenschaften erhalten, auch wenn sie dünn ist. Folglich ist sie vorteilhaft als Isolierschicht des koaxialen isolierten Kabels mit einem kleinen Drahtdurchmesser, der eine hohe Wiedergabetreue erfordert.

Claims

Eine Schäum-Zusammensetzung, die ein Fluorharz und einen elektrisch isolierenden Faserkristallstoff (Whisker) enthält, wobei der elektrisch isolierende Faserkristallstoff ein Seitenverhältnis von 10 bis 100 und einen Durchmesser von 0,1 μm bis 1 μm besitzt.
Die Schäum-Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der der elektrisch isolierende Faserkristallstoff mindestens einer ist, der ausgewählt ist aus Aluminiumborat, Magnesiumborat, Kaliumtitanat und Siliziumnitrid.
Ein Schaum, der erhalten wird durch Schäumen der Schäum-Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2 nach Mischen derselben mit einem Treibmittel.
Verwendung eines Schaumes gemäß Anspruch 3 zum koaxialen Isolieren des zentralen Leiters eines Kabels.