差动传输电缆及其制造方法与流程

本发明涉及差动传输电缆及其制造方法。

背景技术：

作为差动传输电缆的制造方法，例如存在有在二芯导体的正上方一次性被覆发泡绝缘体的方法，具体而言可列举出专利文献1。在专利文献1等中使用的那样的以往的基于单轴挤出机的发泡成型中，螺杆仅由金属来构成，温度控制由缸体部实施，这是主要的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-35270号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

挤出机一边利用处于缸体内的加热器将树脂加热一边利用螺杆而混炼。在以往的单轴挤出机中，缸体温度不是连续地指定，而一般是通过缸体外周部的加热器来控制，在5～10程度的区域分别离散性地指定。由此，当相邻的区域中的缸体设定温度之差大时，则温度梯度变陡峭，树脂的温度变为不均匀，粘度也随之变得不均匀。另外，在化学发泡成型的情况下，由于在混炼时添加发泡剂，因而当粘度为不均匀时，则在挤出机内发泡剂的分散状态变差。进一步，树脂温度的不均匀性对发泡剂分解行为也造成影响，存在有分解气体不充分扩散于树脂中的情况，结果使成型物的发泡度变动增大，导致在全长中的绝缘性能的不均匀。在前述的现有技术中，有时会由缸体部的温度梯度不连续引起树脂温度不稳定性，由此使制品的成品率恶化。特别是在化学发泡成型中，树脂温度稳定性、控制直接关系到发泡度的稳定性，更要求精密性。

本发明的目的在于提供长度方向上的发泡度变动小、具有绝缘性能均匀的发泡绝缘体的差动传输电缆及其有效率的制造方法。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明提供以下的差动传输电缆及其制造方法。

[1]一种差动传输电缆，其具备有：并列地排列了的、平行地延长的一对以上的内部导体；以及在前述内部导体上将基于化学发泡法的树脂材料进行一次性挤出被覆成型而配设的、发泡度变动为1%以下的发泡绝缘体，

其中，发泡度变动是指从差动传输电缆的任意的部位切出的10m中的、长度方向每隔50cm的20部位处的前述发泡绝缘体的发泡度(%)的最大值与最小值之差。

[2]根据前述[1]所述的差动传输电缆，其进一步具备有：按照将前述发泡绝缘体被覆的方式配设了的外部导体；以及按照将前述外部导体被覆的方式配设了的绝缘夹套。

[3]根据前述[1]或[2]所述的差动传输电缆，其中，时滞(skew)为3ps/m以下。

[4]一种差动传输电缆的制造方法，其包含如下步骤：

准备并列地排列了的、平行地延长的一对以上的内部导体，使95～130℃的温度梯度缓和液在单轴挤出机的螺杆内部滞留或循环，并且将添加了化学发泡剂的树脂材料的温度梯度进行了平整化的状态下，在前述内部导体上一次性挤出被覆成型发泡了的前述树脂材料来配设发泡绝缘体。

发明的效果

根据本发明可提供长度方向上的发泡度变动小、具有绝缘性能均匀的发泡绝缘体的差动传输电缆及其有效率的制造方法。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的第1实施方式的差动传输电缆的剖视图。

图2是示意性地表示本发明的第1实施方式中使用的发泡绝缘电线的剖视图。

图3是示意性地表示本发明的第2实施方式的差动传输电缆的剖视图。

图4是示意性地表示本发明的第2实施方式中使用的发泡绝缘电线的剖视图。

图5是示意性地表示在制造本发明的实施方式的差动传输电缆时所使用的单轴挤出机的说明图。

附图标记说明

10差动传输电缆，20内部导体，30发泡绝缘体，31气泡，32内部表皮层，33外部表皮层，40发泡绝缘电线，50外部导体，60绝缘夹套，70单轴挤出机，71树脂供给料斗，72流路，73单轴螺杆，74挤出机缸体，75十字头，76发泡同轴电缆，77温度梯度缓和液，78缸体温度控制块C1～C5，79循环装置

具体实施方式

以下，基于所附附图而详细地说明本发明的实施方式。

[实施方式的摘要]

本发明的差动传输电缆是具备有并列地排列了的、平行地延长的一对以上的内部导体，配设于内部导体上的发泡绝缘体的差动传输电缆，并且作为发泡绝缘体，为具备有将基于化学发泡法的树脂材料进行一次性挤出被覆成型而配设了的每10m的发泡度变动为1%以下的发泡绝缘体。

另外，本发明的差动传输电缆的制造方法是在内部导体上将发泡了的树脂材料进行挤出被覆成型而配设发泡绝缘体的制造方法，其包含如下步骤：准备平行地延长的一对以上的内部导体，使95～130℃的温度梯度缓和液在单轴挤出机的螺杆内部滞留或循环，并且将添加了化学发泡剂的树脂材料的温度梯度进行了平整化的状态下，在内部导体上一次性挤出被覆成型发泡了的树脂材料来配设发泡绝缘体。

[第1实施方式]

如图1所示那样，第1实施方式的差动传输电缆10如下来构成：具备平行地延长的一对以上的内部导体20，在内部导体20上的具有通过化学发泡法形成了的气泡31并且发泡度变动(从差动传输电缆10任意切出的10m中的长度方向每隔50cm的20部位处的发泡绝缘体30的发泡度(%)的最大值与最小值之差)为1%以下的发泡绝缘体30，进一步具备外部导体50以及绝缘夹套60。

在本实施方式中，从延迟速度(skew)的降低、制造容易性、成本降低等方面考虑，关于发泡绝缘体向二芯的内部导体上的被覆工序，在1个挤出机中一次性地挤出被覆。

以往，差动传输电缆通过在1对以上的内部导体的各内部导体上被覆发泡绝缘体，制成发泡绝缘电线，然后在合并了2根发泡绝缘电线的发泡绝缘电线上缠卷绝缘胶带，或由无发泡的绝缘体进行被覆，将2根发泡绝缘电线集中为1根，其后形成绝缘夹套等，从而制作。然而，在该情况下，分别地制作了各发泡绝缘电线，因此在各发泡绝缘电线的同一面内的发泡度有时会变得不同。即，由于2个发泡绝缘电线的介电常数不同，因此存在有所制作的差动传输电缆的延迟速度变大，传输特性降低这样的问题。鉴于这种情况，在本实施方式中，二芯导体上的发泡绝缘体的被覆通过一次性挤出被覆而形成。另外，一次性挤出被覆成型出以往的通过分别进行电线芯的被覆工序、差动传输电缆的被覆工序而得到的电缆，从而可使制造工序容易化，使成本也降低。

然而，通过一次性挤出被覆成型，可抑制在差动传输电缆的同一面内的发泡度的偏差，但是存在有如下这样的问题：难以使电缆的长度方向上的发泡度稳定，制造稳定性特别是电缆的长度方向的发泡度变动大。因此，需要保持稳定的发泡状态的制造方法、制造工序。

作为通常的树脂材料(例如树脂组合物)的发泡方法，存在有物理发泡法和化学发泡法这两种方法。物理发泡法是：预先使气体溶解于要成为发泡体的树脂材料中，通过在内部导体上被覆树脂材料时的压力开放，从而使溶解于树脂中的气体发生气化并且形成气泡的方法。另一方面，化学发泡法是：可将化学发泡剂搅入要成为发泡体的树脂材料中，使化学发泡剂在树脂材料中进行热分解而产生气体，形成气泡的方法。在本实施方式中，作为发泡绝缘体的发泡方法，使用了化学发泡法。

化学发泡法相比较于物理发泡法，可以小地形成气泡直径。另外，在物理发泡法的情况下，气泡的产生部位、直径有时会变得不均匀，在芯导体上一次性地挤出被覆树脂材料的情况下，存在有因气泡形成的偏倚而发生内部导体位置的偏移等这样的问题。另一方面，在化学发泡法的情况下，通过事先将化学发泡剂均匀地溶解于树脂中，从而可在树脂中均质地形成气泡，因此即使在二芯导体上一次性地挤出被覆树脂材料的情况下，也可使二芯线的变动非常小，也可实现低时滞特性(低延迟时间差特性)。因此，在本实施的实施方式中采用化学发泡法。

另外，在发泡绝缘体的挤出被覆中使用了单轴挤出机。在化学发泡法中，必须用温度控制发泡剂的分解，为双轴挤出机或多轴挤出机时，则剪切热变高，难以控制发泡剂的分解。单轴挤出机相比较于双轴挤出机或多轴挤出机，剪切热少，并且可更简便且有效率地进行控制。

将本实施方式中使用的单轴挤出机70的结构示于图5。对于从树脂供给料斗71供给了的化学发泡用树脂，一边通过挤出机缸体74外的缸体温度控制块78(C1～C5)而供给热，一边通过单轴螺杆73的剪切应力进行熔融混炼，输送至十字头75，被覆于内部导体20。到此为止与以往的单轴挤出机的机构同样，但是在本实施方式的单轴挤出机70的单轴螺杆73内部，设置有流路72，按照在其中通过例如循环装置79使温度梯度缓和液77滞留或循环的方式而构成。缸体温度控制块78可通过所使用的树脂材料、化学发泡剂、作为目标的发泡度而适当调整，但是可将挤出口附近(C4、C5附近)控制为190～230℃。不足190℃时，则树脂的粘度有时会变高，另外根据所使用的化学发泡剂而有时会未达到分解温度，发泡度变低，成型性变差。另一方面，超过230℃时，则有时会在发泡绝缘体的表面发生焦化(burnt)，外观变差。

对于单轴螺杆73的混炼时所产生的剪切热和从挤出机缸体74外部的缸体温度控制块78(Cl～C5)供给的热，通过在设置于单轴螺杆73内的流路72中滞留或循环的温度梯度缓和液77，从而使挤出机缸体74内的熔融树脂的温度梯度变平稳，从而使得熔融树脂中的发泡剂的分散性良好，稳定地分解(气体产生)。在此时如果仅是以往的挤出机那样的外部性的温度调整，那么缸体温度控制块78(C1～C5)分别是离散性的温度，因此熔融树脂的温度、粘度在缸体温度控制块78(Cl～C5)的各个块Cl～C5中挨个地急剧地变化，从而使熔融树脂中的化学发泡剂不稳定地分解，分解气体不均匀分散于熔融树脂中，发泡度不稳定。使温度梯度缓和液77循环的循环装置79为了使高温、高压的液体(低压蒸气)向挤出机缸体74内的流路72中滞留或循环因而是密闭系的耐压结构，制成也可供给100℃以上的温水(低压蒸气)的循环装置。通过制成这样的构成，从而对于任何的温度范围都可应对。

螺杆件可制成一般的全螺纹结构、或具有混合区(mixing zone)的螺杆结构。在内部设置了流路72的结构，并且按照可使温度梯度缓和液77循环的方式制成，优选为可通过温度梯度缓和液77而有效率地进行单轴螺杆73的轴方向的热输送的结构，具有使缸体温度控制块78(C1～C5)的温度平滑的效果。

作为使挤出机缸体74内的流路72滞留或循环的温度梯度缓和液77，可使用水或导热油。根据树脂材料的熔点(挤出机内的温度)，需要变化温度梯度缓和液77的温度设定。优选由树脂材料的熔点附近的温度进行控制。

作为树脂材料，例如可使用聚烯烃，如果是具有将烯烃聚合而得到的单元的树脂，那么可不受特别限制地使用，可列举出低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、乙烯-己烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚丙烯、乙烯共聚物聚丙烯、反应器共混物型聚丙烯。它们可单独使用或共混2种以上而使用。

作为化学发泡剂，根据树脂成型温度而选定，但是可使用分解温度为190～220℃的化学发泡剂。例如，可列举出(A)偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸钡、二亚硝基五亚甲基四胺、4-4’氧代双(苯磺酰肼)、NN’-二亚硝基五亚甲基四胺、苯磺酰肼、联四唑二铵、联四唑哌嗪、5-苯基四唑等有机系化学发泡剂，(B)碳酸盐、碳酸氢盐、亚硝酸盐、氢化物等无机系化学发泡剂，(C)氧化锌、氧化镁等金属氧化物、脂肪酸盐、无机锌化合物、有机锌化合物、尿素系化合物、有机酸、胺类化合物等发泡助剂。它们可单独使用或共混2种以上而使用。

差动传输用的二芯电缆相比较于单芯的同轴电缆，发泡度的稳定性变得更重要。在差动传输中，二芯的电特性相等是理想的。发泡度变动时，则导致在二芯间或电缆长度方向上的电特性(电路分布乘数(回路分布定数))上发生偏差，时滞(skew)增加。作为差动传输电缆，为了获得良好的电特性，时滞(延迟时间差)优选为5ps/m以下。更优选为3ps/m以下。为了使时滞为5ps/m以下这样的不成为问题的值，使发泡度变动在电缆长度方向上为2%以下，优选为具有裕度而使发泡度变动为1%以下(其中，发泡度变动是指，从差动传输电缆的任意的部位切出的10m中的长度方向每隔50cm的20部位处的前述发泡绝缘体的发泡度(%)的最大值与最小值之差)。另外，在单芯的同轴电缆中也是当发泡度变动小时，则可使阻抗(impedance)稳定化，可较大地改善制品的成品率，因此也可将本发明的制造方法适用于单芯的同轴电缆的制造。

如图2所示那样，本实施方式中使用的发泡绝缘电线40通过将具有大量的气泡31的发泡绝缘体30进行一次性挤出被覆成型于内部导体20上而配设。

内部导体20可以为单线，也可以为多线，除了铜线以外也可使用各种合金线(gold wire)、也可根据情况而使用管状内部导体。另外，可在表面实施银、锡、镍、金、其它任意的种类的镀敷。

包含气泡31的发泡绝缘体30可以为单一层的发泡绝缘体，也可以为组合了多个发泡层的发泡绝缘体。进一步，如图4所示，也可在发泡绝缘体30的内周部、外周部，作为表皮层，配设与没有发泡的或发泡度比发泡绝缘体30小的内部表皮层32以及外部表皮层33。

另外，关于形成于发泡绝缘体30或外部表皮层33的外周的外部导体50，可根据用途和必需性而任意选择基于极细金属线的横卷、编织，或金属箔的卷绕、基于金属的起皱(corrugate)结构等。

形成于外部导体50的更外侧的绝缘夹套60的材质没有特别限制，但是例如可使用聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等聚烯烃，氟树脂、软质氯乙烯树脂等材料。

与外部导体50的有无无关，也可任意选择作为发泡绝缘电线40的形态。

为了取得外部屏蔽体的接地，也可在外部导体50与发泡绝缘体30之间或在外部导体50与绝缘夹套60之间配置漏极线(未图示)。

[第2实施方式]

如图3所示那样，第2实施方式的差动传输电缆10通过具备平行地延长的一对以上的内部导体20、在内部导体20上具有通过化学发泡法形成了的气泡31并且发泡度变动(从差动传输电缆10任意切出的10m中的长度方向每隔50cm的20部位处的发泡绝缘体30的发泡度(%)的最大值与最小值之差)为1%以下的发泡绝缘体30、外部导体50、绝缘夹套60，进一步具备配设于内部导体20的外周的内部表皮层32、配设于发泡绝缘体30的外周的外部表皮层33而构成。即，与第1实施方式的差动传输电缆不同的一点仅仅在于：作为发泡绝缘电线40，使用图4所示的发泡绝缘电线40来替代图2所示的发泡绝缘电线而构成这一点。

(实施例)

以下，使用实施例更具体说明本发明的差动传输电缆。予以说明，本发明不受以下的实施例的任何限制。

【实施例1】

关于发泡电线的制造，利用45mm挤出机使用具有椭圆型的开口部的金属模具来进行。在螺杆内的温度梯度缓和液中使用了水。使用作为树脂材料的聚乙烯、作为化学发泡剂的ADCA(偶氮二甲酰胺)，添加量相对于树脂为1质量%。在电缆的制作中，在24AWG镀银的铜导体之上一次性挤出二芯，按照电线的外径成为长径3.00mm、短径1.55mm的方式调整螺杆旋转以及线速而进行了2小时连续运转。在表1中示出实施例和比较例中的缸体温度条件(挤出机缸体温度和螺杆内的水的温度)，在实施例1的情况下，使用了缸体温度条件A。

表1

特别是，关于螺杆内水温，95℃以上是恰当的范围，低于95℃时，则因温度梯度的影响导致缸体内的温度变为不稳定，在缸体的各个温度控制块中发泡剂的分解量、树脂的粘度发生偏差，在挤出机缸体内气体不均匀地分散，结果使发泡度变为不稳定。另外，在超过130℃的温度时，发泡剂附着于螺杆表面，发生由焦化导致的外观不良。更优选螺杆内的水温为105～130℃则良好。

关于发泡度，在将发泡绝缘体被覆于二芯导体上时，通过测定电容，从而计算出所制作的差动传输电缆全长的发泡绝缘体的发泡度。在表2和表3中示出此时所算出的最大发泡度和最小发泡度。关于在此情况下的测定，例如，利用设置于冷却水槽部分的电容测定器，在二芯导体上同时地挤出要成为绝缘体的发泡绝缘体以及表皮层之后测定电容。电容可在线地连续测定。表2和表3中记载的发泡度(%)是指，利用电容测定器而测定的，在本实施例中进行2小时被覆工序并且制造出的总电缆的最大的发泡度和最小的发泡度。

下面，为了测定被覆到这些绝缘体的差动传输电缆的发泡度变动而从制作的电缆之中任意的部分拔出10m，沿着内部导体的方向而从中央切断成2个。接着，从该10m的差动传输电缆去除了表皮层以及内部导体。进一步，在去除了内部导体等的发泡绝缘体30的长度方向的每隔50cm，切出了20个样品，然后通过阿基米德法或绝缘体的密度梯度而测定比重(聚乙烯发泡体的密度)，通过下述式(1)分别算出了所切出的10m范围内的20个样品的发泡度F(%)。

F=(1-ρ_f/ρ_p)×100

予以说明，此处ρ_f是聚乙烯发泡体的密度，ρ_p是聚乙烯的密度。

将任意切出的10m中的长度方向每隔50cm的20部位处的发泡度(%)的最大值和最小值之差定义为发泡度变动(%)。即，意味着在本实施例中制作的差动传输电缆10m中的发泡度变动。电缆的长度方向上的发泡度变动越小越良好，发泡度变动(%)小是指气泡在发泡绝缘体内均质地分散而形成，绝缘性能也变得均匀并且有利于差动传输电缆的时滞(延迟时间差)特性的提高。

在本发明中，从时滞的观点考虑优选发泡度变动(%)为1%以下，通过为1%以下从而有效果地提高差动传输电缆的时滞特性。

在上述的发泡电线上用将铜胶带和聚酯膜层叠而得到的层叠胶带进行卷绕而形成作为屏蔽层的外部导体，进一步在其外侧用软质聚氯乙烯树脂被覆出绝缘夹套，从而制作出各30m二芯并行同轴电缆。分别地对于将其每5m地进行切断而成的6根电缆，通过TDR(时间区域反射率计)而测定了时滞。

挤出外观通过目视而评价。将测定以及评价结果示于表2。

表2

如上述那样，在实施例1的情况下，将缸体温度条件设为表1的A，将螺杆内的温度梯度缓和液设为95℃。由于缓和了缸体温度差，因而熔融树脂的粘度适度地变低，熔融树脂中的发泡剂的分散性变良好，因此将发泡度变动抑制为0.97，随之而使时滞成为3ps/m以下的2.8ps/m。另外，挤出外观为良好。

【实施例2】

如表2所示那样，将螺杆内水温变为105℃，除此以外，与实施例1同样地设定。将测定以及评价结果示于表2。

【实施例3】

如表2所示那样，将螺杆内水温变为120℃，除此以外，与实施例1同样地设定。将测定以及评价结果示于表2。

【实施例4】

如表2所示那样，将缸体温度条件变为表1的B，将螺杆内水温变为95℃，除此以外，与实施例1同样地设定。将测定以及评价结果示于表2。

【实施例5】

如表2所示那样，将缸体温度条件变为表1的B，将螺杆内水温变为110℃，除此以外，与实施例1同样地设定。将测定以及评价结果示于表2。

【实施例6】

如表2所示那样，将缸体温度条件变为表1的C，将螺杆内水温变为95℃，除此以外，与实施例1同样地设定。将测定以及评价结果示于表2。

【实施例7】

如表2所示那样，将缸体温度条件变为表1的C，将螺杆内水温变为120℃，除此以外，与实施例1同样地设定。将测定以及评价结果示于表2。

【实施例8】

如表2所示那样，将缸体温度条件设为表1的C，将螺杆内的温度梯度缓和液(导热油)设为130℃。缸体的温度梯度大于表1的A、B，但是通过导热油缓和了缸体内的温度差，从而抑制发泡度变动，随之而使时滞也成为1.8ps/m。

(比较例1)

如表3所示那样，将螺杆内水温变为70℃，除此以外，与实施例1同样地设定。将测定以及评价结果示于表3。通过冷却螺杆的表面附近的树脂，夺取热量，从而使温度变得不均匀，发泡度变动增大为1.25%。

表3

(比较例2)

如表3所示那样，将螺杆内水温变为140℃，除此以外，与实施例1同样地设定。将测定以及评价结果示于表3。温度过高因此因焦化而导致挤出外观恶化。

(比较例3)

如表3所示那样，使用了没有流路的螺杆(在表3中将“螺杆内水温”表示为“无”)，除此以外，与实施例1同样地设定。将测定以及评价结果示于表3。由于缸体温度的梯度不缓和，因而发泡度变动增大，随之而使螺杆表面温度随着时间的经过而升高，因此发生焦化，挤出外观恶化。

(比较例4)

如表3所示那样，将缸体温度条件设为表1的B，使用了没有流路的螺杆，除此以外，与实施例1同样地设定。将测定以及评价结果示于表3。缸体温度的梯度不缓和，因而发泡度变动增大，随之而使螺杆表面温度随着时间的经过而升高，因此发生焦化，挤出外观恶化。

(比较例5)

如表3所示那样，将缸体温度条件设为表1的C，使用了没有流路的螺杆，除此以外，与实施例1同样地设定。将测定以及评价结果示于表3。由于缸体温度的梯度不缓和，因而发泡度变动增大，随之而使螺杆表面温度随着时间的经过而升高，因此发生焦化，挤出外观恶化。

(比较例6)

如表3所示那样，使用了将缸体温度条件设为表1的D，没有流路的螺杆，除此以外，与实施例1同样地设定。将测定以及评价结果示于表3。对缸体温度不施加梯度时，则在从料斗投入材料之后马上在挤出机内溶解，在料斗入口处材料发生堵塞并且不能挤出。

(比较例7)

如表3所示那样，将缸体温度条件设为表1的E，使用了没有流路的螺杆，除此以外，与实施例1同样地设定。将测定以及评价结果示于表3。为了使缸体温度的梯度变平稳而设定为缸体温度200℃以下时，则发泡度过于变低，进一步发泡剂也无法充分分解，发泡度的偏差增加了。

另外，从2小时连续地制作的差动传输电缆中的最大、最小发泡度(%)考虑，也确认了：相比较于比较例，实施例的差动传输电缆的发泡绝缘体抑制了发泡度的变动。