(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホッパから供給されたポリエチレンを、加熱溶融しなが一定の方向に移動する押出しスクリュウによって溶融されたポリエチレンを吐き出し口に設けられているクロスヘッドに供給し、中心導体表面に絶縁体を被覆成形する同軸ケーブル製造装置において、
前記押出しスクリュウは、上記ポリエチレンと共に不活性混合ガスが注入されている第１の押出し機と、
該第１の押出し機によって押し出された発泡ポリエチレンを上記クロスヘッド側に混練移動する第２の押出し機と、
上記第２の押出し機と前記クロスヘッドとの間に一定量の発泡ポリエチレンを送り出すためのギヤポンプと、
を備えていることを特徴とする高発泡同軸ケーブル製造装置。
【請求項２】
上記不活性ガスは、窒素ガスと炭酸ガスの混合気体とされていることを特徴とする請求項１に記載の高発泡同軸ケーブル製造装置。
【請求項３】
上記混合気体は窒素ガスが６０％〜９５％、炭酸ガスが５％〜４０％とされていることを特徴とする請求項１、２に記載の高発泡同軸ケーブル製造装置。
【請求項４】
上記同軸ケーブルは絶縁体として高密度ポリエチレンが７５％〜９８％、低密度ポリエチレンが２％〜２５％の比率とされていることを特徴とする請求項１、２、に記載の高発泡同軸ケーブル製造装置。
【請求項５】
ホッパから供給されたポリエチレンを、加熱溶融しながら一定の方向に移動する押出しスクリュウによって溶融されたポリエチレンを吐き出し口に設けられているクロスヘッドに供給し、導体表面に絶縁体を被覆成形する高発泡同軸ケーブル製造装置において、
前記押出しスクリュウは、上記ポリエチレンと共に不活性混合ガスが注入されている第１の押出し機と、
該第１の押出し機によって押し出された発泡ポリエチレンを上記クロスヘッド側に混練移動する第２の押出し機と、
上記第２の押出し機と前記クロスヘッドとの間に一定量の発泡ポリエチレンを送り出すためのギヤポンプと、
前記クロスヘッドによって被覆された発泡絶縁体の表面にホットメルトタイプの接着剤を塗布する接着剤塗布装置とを備え、
該ホットメルトタイプの接着剤が同軸ケーブルのシース被覆工程で熔融接着されるようになされていることを特徴とする高発泡同軸ケーブル製造装置。
【請求項６】
上記混合気体は窒素ガスが６０％〜９５％、炭酸ガスが５％〜４０％とされていることを特徴とする請求項５に記載の高発泡同軸ケーブル製造装置。
【請求項７】
上記同軸ケーブルは絶縁体として高密度ポリエチレンが７５％〜９８％、低密度ポリエチレンが２％〜２５％の比率とされていることを特徴とする請求項５、６に記載の高発泡同軸ケーブル製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は同軸ケーブルの製造装置に係わり、特に高発泡性の絶縁体を有する同軸ケーブルを製造する際に好適な高発泡同軸ケーブル製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレンに発泡材を注入して高い発泡度の絶縁体を形成し、この絶縁体を同軸ケーブルの誘電体とする同軸ケーブルは、通常のポリエチレンを絶縁体とする同軸ケーブルに比較して誘電体損失が低減し、伝送特性が著しく向上することになる。
【０００３】
上記発泡材としては現在のところ、通常フロンガスと呼ばれるフロン、詳しくは炭素とフッ素、水素、塩素（ＣＨＣｌＦ２  ）の化合物であるフルオローカーボン（Ｆｌｕｏｒｏ  Ｃａｒｂｏｎ）を使用しており、７０％程度の高い発泡度を達成している。
ところで上記フロンは低沸点でガス化し無色無臭の安定した気体となるが、このガスが大気中に放出されて成層圏に至り、紫外線によって分解されると、塩素原子を生成し、オゾン層を破壊するという地球環境上の問題が生じている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、フロンに代わってポリエチレンに注入され高い発泡性が得られる不活性ガスが種々模索されているが、フロンに対応するような高い溶解性を有する不活性ガスを得ることは極めて困難である。
また、溶解度の低い不活性ガスを使用して発泡させると、中心導体に対して絶縁体を被覆する押出し機の中で十分な混練を行うことが困難になり、均質な気泡を有する絶縁体を成形することができないという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる問題点を解決することを目的としてなされたものであって、
ホッパから供給されたポリエチレンを、加熱溶融しながら一定の方向に移動する押出しスクリュウによって溶融されたポリエチレンを吐き出し口に設けられているクロスヘッドに供給し、中心導体表面に絶縁体を被覆成形する高発泡同軸ケーブル製造装置において、
前記押出しスクリュウは上記ポリエチレンと共に不活性混合ガスが注入されている第１の押出し機と、該第１の押出し機によって押し出された発泡ポリエチレンを上記クロスヘッド側に混練移動する第２の押出し機によって構成され、かつ上記第２の押出し機と前記クロスヘッドとの間に一定量の発泡ポリエチレンを送り出すためのギヤポンプを設けたものである。
【０００６】
また、上記混合気体は窒素ガスが６０％〜９５％、炭酸ガスが５％〜４０％とし、絶縁材料のポリエチレンは高密度ポリエチレンが７５％〜９８％、低密度ポリエチレンが２％〜２５％の割合で供給されるようにすることによって発泡度が７０％以上となるようにした。
【０００７】
さらに本発明の製造装置は上記したような高発泡度の絶縁体を中心導体に対して押出し成形した後に、絶縁体の外周部にホットメルトタイプの接着剤を薄く塗布する工程を付加し、この接着剤がケーブルのシースを被覆する際の熱によって外部導体と中心導体の一体化を促進するようにした。
【０００８】
【作用】
高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンを所定の割り合いで混合し、この混合されたポリエチレンに対して不活性混合ガスを発泡材として投入しながら溶融状態で押出し、押出し機の吐き出し口側に一定量のポリエチレンを整流しながらクロスヘッドに供給するギヤポンプを設けるようにしているため、導体の周辺部に被覆される発泡絶縁体の発泡度を向上させ、発泡ポリエチレン内の気泡を均質な状態に生成すると共に、押出し外径の変動を少なくすることが可能となる。
【０００９】
また、上記した装置によって被覆された絶縁体の外表面にホットメルトタイプの接着剤を薄く塗布するための接着剤塗布装置を備えているため、同軸ケーブルを構成する外部導体と絶縁体が、後でケーブルを保護するために被覆されるシースの加工時に生じる熱によって接着され、同軸ケーブル内に漏れ込んだ雨水により走水が発生することを効果的に防止し、ケーブルの伝送特性を劣化しないようにすることができる。
【００１０】
【実施例】
図１は本発明の同軸ケーブル製造装置によって製造されるケーブルの外観を斜視図としたもので、１は中心導体、２はこの中心導体１の周りで、後で述べる押出し成形機によって被覆した絶縁体を示す。そして、この絶縁体２の外周にはアルミ等で外部導体３が被覆され同軸ケーブルが構成される。
なお、４は同軸ケーブルを保護するシースである。
【００１１】
前記絶縁体２はポリエチレンを中心導体１の周りに押出すことによって形成するものであるが、このポリエチレンの押出しに際して、不活性混合ガスを混練することによって気泡５が生成されるようにして発泡性の絶縁体を形成するものである。なお、６は後で述べるホットメルト接着層を示す。
【００１２】
図２は不活性ガスとして窒素ガス及び炭酸ガスを混合した本発明の同軸ケーブルの断面を拡大（２０倍）したもので、この実施例の場合は窒素ガス７５％、炭酸ガス２５％、高密度ポリエチレン９０％、低密度ポリエチレン１０％としたものである。
図３はポリエチレンに対する不活性ガスの溶け込みやすさ（溶解度）（  Ｈｅｎｒｉｓｓ  Ｌａｗ）の値を示したものでフロン０．４３５（ｃｃ／ｇ・ａｔｍ）に対し、炭酸ガスは０．２７５であり、窒素ガスは０．１１１である。
不活性ガスとして窒素ガスのみを使用した場合は、例えば図４（ａ）に示すように気泡５は小さいが発泡度が低い（６５％）、また不活性ガスとして炭酸ガスを使用すると、炭酸ガスは圧縮膨張比が極めて大きいため、発泡度は大きくすることができるが、図４（ｂ）の断面に示されているように気泡５は極めて大きなものになり、気泡が連続することがある。
【００１３】
本発明は上記した２つの不活性ガスを混合することによって高い発泡性を有し、比較的均質な気泡を有する絶縁体２が得られる混合比を実験によって確かめたところ、図５に示すようなデータを得ることができた。
この図で縦軸は発泡度を示し、横軸は窒素ガスとの混合割合を示す。
｛Ｎ２  ／（Ｎ２  ＋ＣＯ２  ）｝×１００％
発泡度Ｗはポリエチレンのみで押出し成形した絶縁体の単位当たりの重量Ｐ０  対して、上記混合ガスを発泡材として押出し成形機に注入して成形された発泡絶縁体の単位当たりの重量ＰＭ  の比で表したものであって、
Ｗ＝（１−（ＰＭ  ／ＰＯ  ）×１００％で定義すると、混合比が７５％ないし９８％で上記した図２の断面に示されている程度の均質な発泡度を有する絶縁体が押出されることを実験によって確立した。
【００１４】
また、本発明は上記発泡絶縁体となるポリエチレンとして高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンを高密度ポリエチレンの割合を高くして混合し、気泡の均質性を向上すると共に、発泡性を高くできるようにした。
図６は低密度ポリエチレン（０．９１０ないし０．９２９）と、高密度ポリエチレン（０．９４５以上）の混合比と発泡度の関係をグラフで示したものであって、この実験データから高密度ポリエチレンの割合が７５％ないし９８％であるときに、発泡セルが連続していない独立した気泡を有する絶縁体を押出すことができることを確認した。
【００１５】
図７は本発明の同軸ケーブルを製造するための装置の概要を上面（ａ）及び側面（ｂ）から示したものである。
この図において１０は中心導体１を供給するデュアルサプライであり、引き出された中心導体１はスキンバス装置１１、洗浄装置１２を介してプレキャプスタン１３で一定線速度となるように押出される。そして、プレヒータ１４で所定の温度に加熱された後プレコート押出し機１５に供給される。
【００１６】
プレコート押出し機１５は中心導体の表面に予めほぼ数十μｍ程度ポリエチレンを被覆するものであって、中心導体とポリエチレンの界面に接着性を持たせるようにしている。そして、この後トラフ１６を介して発泡ポリエチレン押出し機１７に供給されている。
【００１７】
発泡ポリエチレン押出機１７は前記した本発明の同軸ケーブルを形成するために、後で述べるようにＬ型（２連）の押出し機によって構成されており、前記した不活性ガスからなる混合気体とポリエチレンが所定の温度で混練され、溶融された状態でクロスヘッドを通過している中心導体の周辺部に押出され、所定のダイス径を有する開口部から引き出されることによって絶縁被覆されることになる。
【００１８】
本発明の同軸ケーブルの製造装置は、後で述べるように上記発泡ポリエチレン押出機１７によってクロスヘッドに発泡状態としたポリエチレンを供給する際に、ギヤポンプを使用して常に一定量の発泡ポリエチレンを吐き出す点に第１の特徴を有するものである。
【００１９】
１８は押出された絶縁体を所定の温度管理によって徐々に冷却するトラフであり、このトラフ１８を通過した絶縁電線はダンサー２０、引き取りキャプスタン１９を介してデュアル巻き取り機２１で巻き取られる。
【００２０】
なお、本発明の同軸ケーブルは引き取りキャプスタン１９を経由した後、ケーブル滑車３０を介して接着剤塗布装置３１に送られ、絶縁体２の外表面にホットメルトタイプの接着剤が塗布されるようにする点に第２の特徴を有する。
このホットメルトタイプの接着剤は例えば変性オレフイン系の接着剤であり、Ｐ−ＰＥＴ−１３０１Ｓ（東亜合成化学（株））、またはポリウレタン系エマルジョンＦ９１０５Ｄ（第１工業製薬（株））を使用することができる。
【００２１】
このホットメルトタイプの接着剤を塗布された絶縁電線は、再び滑車を介して一旦巻き取り機２１で巻き取られる。そして、この巻き取り機２１で巻取られたケーブルは、図示してない次の工程でアルミ等の外部導体を被覆し、シースを被せることによって同軸ケーブルが完成するが、このシースを被覆する際の熱によって接着することによって外部導体と絶縁体の一体化が促進され、ケーブル内に進入した雨水がケーブル内を走りケーブルの特性を劣化する走水を防止する上で効果的な役目を達成することができる。
また、この接着剤によって外部導体と絶縁体の相互のずれを防止するため、ケーブルの屈曲性が向上し、架線または敷設された後のケーブルのライフサイクルを長くすることができるという利点がある。
【００２２】
このホットメルトタイプの接着剤は、接着剤溶液中をケーブルが通過するような簡単な装置３１によって付加することができ、極めて薄い膜となるためケーブルの電気的な特性を損なうことはない。
なお、２２Ａ、２２Ｂは貯線装置を構成するアキュムレータであり、３２は前記ホットメルトタイプの接着剤の溶剤分を除去するための乾燥装置を示している。
【００２３】
図８は本発明の同軸ケーブルを製造する際に高い発泡性を達成することができる押出し成形機の詳細を示したものである。
この図で４１は第１の押出し機であり、ホッパ４２から高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンが所定の割合で混合され供給されている。４３は押出しスクリュウを回転する原動機であり、ホッパ４２から所定の割合で供給された低密度と高密度の混合ポリエチレン材料は図示されていない加熱装置によって流動状態とされ、螺旋条のスクリュウによって右方向に混練されながら押出される。
【００２４】
４４は前記した窒素ガス及び炭酸ガスからなる混合気体のボンベであり、このボンベ４４または炭酸ガス、及び窒素ガスを個別に所定の割合で混合した混合ガスは、流量調整装置４５を介して、第１の押出し機４１の中間位置から注入されている。
４６は第２の押出し機であり、４７はその原動機である。前記第１の押出し機４１によって混合ガスとポリエチレンが混練され、発泡状態になっている材料は、この第２の押出し機４６によってさらに混練され、混練された発泡ポリエチレン体として図面で下方に向かって押出され、出口側に配備されているギヤポンプ４８で供給量が一定となるよう制御される。そして、次に述べるクロスヘッド５０を通過している中心導体１の周辺部に発泡されたポリエチレンを被覆する。
【００２５】
上記ギヤポンプ４８は押出しスクリュウ内で混練された発泡ポリエチレンの移動圧力を整流する上で極めて重要であり、このギヤポンプ４８を使用することによって吐き出し量を均一にすることができる。
また、このギヤポンプ４８の回転数を中心導体の送り速度に対応して制御するギヤポンプ駆動系５０を設けることによって、クロスヘッド４９で被着された絶縁体の外形寸法を適正な誤差内に仕上げることができる。
なお、５５はギヤポンプ４８の押出し圧力を監視する圧力計である。
【００２６】
５１、５３は第１、第２の押出し機４１、４６の出口側の圧力を検出する樹脂圧力計であって、その指示値を第１及び第２の制御装置５２、５４を介してフィードバックすることによって各原動機４３、４７、回転数が制御されている。
【００２７】
図９はギヤポンプ４８の構造図であって、互いに噛み合って回転する２枚のギヤ４８Ａ、４８Ｂが設けられている。
第２の押出し機４６から供給された発泡ポリエチレンは、気泡とポリエチレンが混練された状態で移動しながら圧入されるため、部分的にはスクリュウによる波打ち現象によって変動圧力を生じているが、この２枚のギヤ４８Ａ、４８Ｂの回転によってこの脈流が整流され、クロスヘッド４９に吐き出されることになる。
その結果、窒素ガス及び炭酸ガスを混合した気泡も吐き出し口側で均一化され、吐き出し量の均一化ができる。
【００２８】
図１０はギヤポンプ４８の効果を示すデータであって、発泡された絶縁体の外形寸法の変動を、横軸を時間として絶縁体の直交する直径の長さをＸ、Ｙ方向で計測したものである。
フロンを発泡材としたときはフロンガスがポリエチレンに溶け込みやすいため、ギヤポンプを使用しないときの外形寸法のデータＡと、使用したときの外形寸法のデータＢの差は極めて小さい、つまり両者とも外形寸法（Ｘ、Ｙ方向の寸法）の変動は平均して０．０５ｍｍ以下におさえられる。
しかしながら、混合ガスをギヤポンプを使用しない状態でポリエチレンと共に押出し成形すると、外形寸法のデータＣに見られるように外形寸法の変動は最大で０．２ｍｍ程度に劣化することになる。
【００２９】
この場合は本発明の装置に示したように第２の押出し機の吐き出し側にギヤポンプ４８を使用して発泡ポリエチレンの吐き出し量を定量化すると、外形寸法のデータＤに見られるようにその変動幅はフロンを発泡材とするときの変動幅とほぼ同一になり、図１１に示されているように同軸ケーブルの単位長あたりの減衰量は従来のケーブルの場合とほぼ同様になり、同軸ケーブルの電気的な特性及び機械的な特性を著しく向上させることができる。
【００３０】
【発明の効果】
上記したように本発明の同軸ケーブル製造装置は、通常の装置では発泡状態を高くすることが困難な、不活性ガス（窒素、または炭酸ガス、アルゴン）を代替えとしたときでも発泡ポリエチレンの押出し機の出口側にギヤポンプを配置して、気泡の均一化を計るようにしているので、フロンガスを発泡材とする同軸ケーブルとほぼ同様な発泡状態を作ることができるという効果がある。
【００３１】
また、中心導体に被覆されている発泡絶縁体の外表面にホットメルトタイプの接着剤を塗布する装置が設けられているため、本発明の製造装置によって製造されたケーブルは外部シースを被覆する際の熱、またはその後最外周に設けられるケーブルのシースを被覆する工程の加熱によって外部導体と絶縁体が接着されることになり、ケーブルの走水を防止すると共に、この一体化によって屈曲性の優れた同軸ケーブルを製造することができるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法で製造される同軸ケーブルの外観図である。
【図２】図１のケーブルの絶縁体部分の断面図である。
【図３】ポリエチレンに対するガスの溶け込みやすさを示す説明グラフである。
【図４】窒素ガスまた炭酸ガスによって発泡された絶縁体の気泡を示す断面図である。
【図５】窒素ガスと炭酸ガスを混合した割合と発泡度の関係を示す実験データである。
【図６】低密度ポリエチレンと高密度ポリエチレンの混合割合と発泡度と発泡度の関係を示す実験データである。
【図７】本発明の製造方法を示す装置の概要図である。
【図８】発泡ポリエチレンの押出し機の概要を示す模式図である。
【図９】ギヤポンプの動作を示す説明図である。
【図１０】本発明の製造法で形成された絶縁体の外径寸法の変化と、フロンガスを発泡材とす縷絶縁体の外形寸法の変化を示したデータである。
【図１１】本発明の高発泡同軸ケーブルの電気的な特性を示す図である。
【符号の説明】
１  中心導体
２  発泡絶縁体
３  外部導体
４  シース
５  気泡
１０  デュアルサプライ
１４  プレヒータ
１５  プレコート押出し機
１７  発泡ポリエチレンの押出し機
２１  巻き取り機
３１  接着剤塗布装置
４８  ギヤポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003576590.tif 000009
【図９】
0003576590.tif 000010
【図１０】
0003576590.tif 000011
【図１１】
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