專利名稱：阻燃樹脂片材以及包含該片材的扁平電纜的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可適合用作扁平電纜包覆材料、特別是適合用作低介電常數層的阻燃樹脂片材，以及包含該片材的撓性扁平電纜。
背景技術：
多芯撓性扁平電纜被用作電子設備中布線用的電線。可通過以下步驟制造扁平電纜首先在兩個絕緣膜之間平行布置多個導體，之后通過加熱熔化絕緣膜以使所獲得的組件成為一體。通常絕緣膜具有與導體相接觸的粘合劑層以及在該粘合劑層外部的樹脂膜。 作為樹脂膜，通常使用的是具有優異的機械特性和電學特性的雙軸取向聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。扁平電纜也可用作電子設備(例如，液晶顯示器或等離子體顯示器)中的高速傳輸用布線電纜。在這種情況下，為了降低噪音，電纜具有以下結構在絕緣層的外部設置有屏蔽層(金屬層)。為了實現高速傳輸性能，需要將特征阻抗設定為100Ω (其為與用于傳輸和接收高速率數字信號的IC的阻抗相等的阻抗)。需要降低絕緣層的介電常數，以控制靜電電容(其為特征阻抗的一個因素)。為了滿足該要求，除了粘合劑層和樹脂膜之外，還需使用低介電常數層。對于上述扁平電纜，專利文獻1公開了一種通過以下步驟制造的撓性扁平電纜 首先在導體的兩側均設置具有粘合劑層的發泡絕緣材料，其次將兩種材料層壓，再次在各材料的外部設置具有導電粘合劑層的金屬層。由于發泡絕緣材料的介電常數低于常規的絕緣材料，所以能夠控制靜電電容。專利文獻2公開了這樣的一種扁平電纜，其由導體、包覆在導體兩側的絕緣層、設置在絕緣層外部的低介電常數層以及設置在低介電常數層外部的屏蔽層構成。在該電纜中，低介電常數層主要由樹脂復合材料(其由聚乙烯制成)形成。專利文獻3公開了一種扁平電纜，其具有與專利文獻2所述的電纜相同的結構，并且包含由聚碳酸酯、改性聚苯醚、 聚苯硫醚等組成的低介電常數層。引用列表專利文獻專利文獻1專利文獻2專利文獻3發明概述技術問題扁平電纜需要具有撓性和彎曲加工性能。因此，低介電常數層也需要具有撓性和彎曲加工性能。專利文獻1所述的電纜中所用的發泡絕緣材料的強度較低，因此在彎曲加工時材料有時會發生變形，從而使電學性能下降。有時會將扁平電纜應用于要求高阻燃性的用途中。可依照(例如)美國UL標準日本專利特開2003-31033號公報 日本專利特開2008-47505號公報 日本專利特開2008-198592號公報中的垂直樣品燃燒試驗(VW-1試驗)規定阻燃性。為了滿足阻燃性的規定，低介電常數層中需要包含阻燃劑。所用阻燃劑的種類包括鹵系阻燃劑(如溴系阻燃劑和氯系阻燃劑)以及無鹵素的阻燃劑(如磷系阻燃劑和氮系阻燃劑)。專利文獻2所述的低介電常數層中所用的聚烯烴類樹脂的阻燃性較低，所以需要添加大量阻燃劑以滿足阻燃性的規定。特別是，與使用鹵系阻燃劑的情況相比，當使用無鹵素的阻燃劑時，需要添加更多量的阻燃劑。結果，降低了低介電常數層的撓性。此外，為了達到扁平電纜的特征阻抗的所需值，需要根據導體的寬度、絕緣膜的厚度、屏蔽的結構等來控制低介電常數層的厚度。在這種情況下，有時需要減小低介電常數層的厚度，使得所需的低介電常數層能夠通過薄膜擠壓加工而形成。專利文獻3所述的低介電常數層所用的聚碳酸酯和其他樹脂具有足夠的阻燃性。然而，由于它們為硬質材料，所以難以進行薄膜擠壓加工。結果，無法獲得薄膜。鑒于上述情況，本發明的目的是提供一種不僅可以具有低介電常數而且具有優異的撓性、阻燃性、薄膜加工性的阻燃樹脂片材，以及包含該片材的扁平電纜。所述扁平電纜特別適合用作高速傳輸用電纜。技術問題的解決方案本發明提供一種阻燃樹脂片材，包含樹脂組分，該樹脂組分包含含量為大于或等于5質量％且小于或等于75質量％的聚苯醚，含量為大于或等于5質量％且小于或等于40質量％的熱塑性彈性體，和含量為大于或等于20質量％且小于或等于90質量％的聚烯烴；以及相對于每100質量份的所述樹脂組分，含量為5質量份至100質量份的磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、或者磷系阻燃劑和氮系阻燃劑(第一發明)。包含聚苯醚不僅能夠降低阻燃樹脂片材的介電常數，而且能夠改善片材的阻燃性。包含聚烯烴不僅能夠獲得撓性，而且能夠改善薄膜加工性。包含熱塑性彈性體不僅能夠增加撓性和擠壓加工性，而且能夠增加上述聚苯醚和聚烯烴之間的相容性，從而改善機械性能。此外，使用磷系阻燃劑或氮系阻燃劑能夠改善阻燃性。因此，該阻燃樹脂片材能夠適合用作高速傳輸用扁平電纜的低介電常數層。上述聚烯烴優選為選自由乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、酸改性聚乙烯、酸改性聚丙烯、離子交聯聚合物以及乙烯-甲基丙烯酸共聚物所組成的組中的至少一種聚合物(第二發明)。這些樹脂具有優異的撓性。上述熱塑性彈性體優選為苯乙烯類熱塑性彈性體(第三發明)。苯乙烯類熱塑性彈性體具有優異的撓性以及擠壓加工性。優選的是，上述阻燃樹脂片材在25°C下的拉伸彈性模量為大于或等于IOMPa且小于或等于300MPa。當拉伸彈性模量高于300MPa時，撓性降低。當拉伸彈性模量低于IOMPa 時，機械強度降低。可通過首先用帶狀樣品進行拉伸測試、之后通過使用所得的應力-應變曲線而得到拉伸彈性模量。阻燃樹脂片材的厚度優選為0.2mm或更小(第五發明)。厚度的降低能夠增加 (例如)包含阻燃樹脂片材的扁平電纜的撓性。本發明能夠用上述樹脂組分擠壓出這樣的薄膜。
此外，本發明提供了包含上述阻燃樹脂片材作為包覆材料的扁平電纜(第六發明)。所述扁平電纜具有優異的阻燃性以及撓性。作為上述扁平電纜的一方面，本發明提供了一種扁平電纜，其具有導體；包覆在所述導體兩側的第一絕緣層；設置在所述第一絕緣層的至少一側的外部的第二絕緣層；以及設置在所述第二絕緣層的外部的屏蔽層。在該扁平電纜中，用上述阻燃樹脂片材形成第二絕緣層(第七發明)。第一絕緣層可由多個層(例如，粘合劑層和膜層)組成。該扁平電纜不僅具有優異的阻燃性和撓性，而且能夠將其特征阻抗調整至所需值。因此，所述扁平電纜適合用作高速傳輸用電纜。本發明的有益效果本發明能夠制備不僅可以具有低介電常數而且具有優異的撓性、阻燃性、薄膜加工性的阻燃樹脂片材，以及包含該阻燃樹脂片材作為包覆材料的扁平電纜。附圖簡要說明
圖1為示出本發明的扁平電纜的圖；圖2為示出本發明的扁平電纜的圖1中的A-A’截面的圖。發明詳述首先對形成本發明的阻燃樹脂片材的各種材料進行說明。聚苯醚是一種通過氧化聚合2，6_ 二甲苯酚(以甲醇和苯酚作為原料)而制得的工程塑料。為了改善聚苯醚的成型加工性，市場上存在通過將聚苯乙烯熔融混入聚苯醚中而制得的各種材料可供作為改性聚苯醚。對于本發明所用的聚苯醚類樹脂，本發明可單獨使用上述聚苯醚，也可使用其中熔融混合入聚苯乙烯的聚苯醚。此外，也可使用通過適當混合而使用其中引入了羧酸(例如， 馬來酸酐)的聚苯醚。作為熱塑性彈性體，本發明可使用苯乙烯類彈性體、聚酯彈性體、聚氨酯彈性體、 烯烴類彈性體等。在這些彈性體中，優選使用苯乙烯類彈性體，因為它能夠增加聚苯醚和聚烯烴間的相容性以及改善機械性能和擠壓加工性。苯乙烯類彈性體的種類包括苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯丙烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-乙烯丙烯-苯乙烯共聚物和苯乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物。可以示出這些共聚物的氫化聚合物以及部分氫化聚合物作為例子。此外，也可通過適當混合而使用其中引入了羧酸(例如，馬來酸酐) 的熱塑性彈性體。本發明所用的聚烯烴種類包括(例如)聚乙烯、超低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、酸改性聚乙烯、酸改性聚丙烯、離子交聯聚合物、以及乙烯-甲基丙烯酸共聚物。其中，優選使用乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、酸改性聚乙烯、酸改性聚丙烯、離子交聯聚合物、以及乙烯-甲基丙烯酸共聚物，因為它們具有優異的撓性。將以下三種組分混合占總樹脂組分的大于或等于5質量％且小于或等于75質量％的聚苯醚、占總樹脂組分的大于或等于5質量％且小于或等于40質量％的熱塑性彈性體、以及占總樹脂組分的大于或等于20質量％且小于或等于90質量％的聚烯烴。當聚苯醚的量低于上述量時，阻燃樹脂片材的阻燃性會降低。當熱塑性彈性體的量低于上述量時，阻燃樹脂片材的撓性會降低。當聚烯烴的量低于上述量時，擠壓加工性降低，從而導致難以得到薄片。本發明所用的氮系阻燃劑的種類包括(例如)三聚氰胺樹脂、三聚氰胺氰脲酸酯、 三嗪、異氰脲酸酯、脲和胍。即使是使用后將氮系阻燃劑焚燒處理，其也不產生毒性氣體 (例如，鹵化氫)，因此可降低環境壓力。由于其在混合時的熱穩定性以及改善阻燃性的效果，優選使用三聚氰胺氰脲酸酯作為氮系阻燃劑。三聚氰胺氰脲酸酯也可以在用硅烷偶聯劑或鈦酸酯類偶聯劑進行表面處理后再進行使用。本發明所用的磷系阻燃劑的種類包括(例如)環狀有機磷化合物(如9，10- 二氫-9-氧雜-10-膦菲-10氧化物)、磷酸酯(如三苯基磷酸酯和雙酚A雙(聯苯)磷酸酯)、聚磷酸銨、聚磷酸鋁、和次磷酸鋁。從本發明的目的來說，優選使用無鹵素的磷系阻燃劑。本發明限定相對于100質量份的樹脂組分，上述氮系阻燃劑和磷系阻燃劑的總含量為5質量份至100質量份。其原因是當含量低于5質量份時，阻燃性變得不足，而當含量超過100質量份時，機械性能和擠壓加工性下降。氮系阻燃劑和磷系阻燃劑可單獨使用或聯合使用。可根據需求向其中加入抗氧化劑、抗變質劑、潤滑劑、加工穩定劑、著色劑、重金屬滅活劑、發泡劑、多功能單體等，從而形成阻燃樹脂片材。在將這些材料用已知的熔融混合機(如短螺桿擠出型混合機、壓力捏合機或班伯里密煉機)混合入阻燃樹脂片材的主要材料中后，通過諸如擠壓加工等方法制造阻燃樹脂片材。可根據用途適當選擇阻燃樹脂片材的厚度。如下文所述，當阻燃樹脂片材用作扁平電纜的低介電常數層時，為了得到所需的特征阻抗值，可根據屏蔽結構、導體的寬度、絕緣膜的厚度等確定必需的厚度。當阻燃樹脂片材的厚度降低時，扁平電纜的撓性可以增加。 由于本發明的阻燃樹脂片材具有優異的擠壓加工性，因此其厚度能與各種設計相匹配。特別是，即使是當厚度低至0. 2mm或更小時，也可以進行擠壓加工。接下來對本發明的扁平電纜進行說明。圖1為示出包含本發明的阻燃樹脂片材的扁平電纜的例子的圖。圖2為示出圖1中的A-A’截面的圖。如圖2所示，矩形導體1的兩側均包覆有第一絕緣層4，該第一絕緣層4具有粘合劑層2和樹脂膜3。第一絕緣層4的外部設置有第二絕緣層5。第二絕緣層5用以調節撓性扁平電纜的特征阻抗。在該實施方案中，在第一絕緣層4 (樹脂膜幻和第二絕緣層5間設置有粘合劑層7，以將上述兩個層粘結在一起。此外，在扁平電纜的外部區域設置有屏蔽層6。在扁平電纜的端部，在屏蔽層6的內側設置有導電層9。屏蔽層6與導電層9電連接，并且導電層9通過連接器與地線相連接。在屏蔽層6和第二絕緣層5間設置有易粘附層8，以增加上述兩層之間的粘結強度。設置屏蔽層6是為了減少電磁干擾和噪聲。如圖1所示，為了使導體1與電子設備上設置的連接端子相連接，在扁平電纜的端部采用了其中僅在一側設置第一絕緣層4以使得導體1 暴露的結構。本發明的阻燃樹脂片材還可用作形成扁平電纜的另一個層。例如，該片材可用作樹脂膜3。在其中不需要與導體的粘結強度的扁平電纜的情況下，可以使用阻燃樹脂片材代替粘合劑層2。在這種情況下，通過將阻燃樹脂片材與樹脂膜3層壓而形成第一絕緣層。
可以用導電金屬(如銅、鍍錫退火銅和鍍鎳退火銅)形成導體1。優選的是導體具有矩形形狀。其厚度取決于采用的電流的量。考慮到扁平電纜的撓性，優選其厚度為15μπι 至 50 μ m。作為粘合劑層2，可單獨使用聚酯類樹脂、聚烯烴類樹脂等，或者將這些樹脂與阻燃劑等混合使用。優選粘合劑層的厚度為20 μ m至50 μ m。通過使用具有優異撓性的樹脂材料形成樹脂膜3。樹脂的種類包括(例如)聚酯、聚苯硫醚以及聚酰亞胺。聚酯的種類包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯、聚萘二甲酸丙二醇酯、聚(對苯二甲酸環己烷二甲酯)和聚(萘二甲酸環己烷二甲酯)聚芳酯。在這些樹脂中，從電學性能、機械性能、成本等方面來說，聚對苯二甲酸乙二醇酯適合用作樹脂膜。優選樹脂膜的厚度為12 μ m至50 μ m。可使用以下方法制備的屏蔽膜形成屏蔽層6 首先將金屬(例如，銀)蒸鍍在由聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚苯硫醚等組成的樹脂膜上，之后在金屬鍍層表面上設置導電粘合劑層。可使用丙烯酸樹脂、天然橡膠、聚異戊二烯橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、 聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇縮丁醛、環氧樹脂、硅樹脂等形成粘合劑層7。粘合劑層的厚度為5 μ m至60 μ m。可使用聚氨酯樹脂、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸樹脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、具有橡膠彈性的樹脂等形成易粘附層8。易粘附層的厚度為0. 1 μ m至5 μ m。可使用銅、鍍錫退火銅、鍍鎳退火銅等形成導電層9。通過下述方法制備扁平電纜。首先，順次布置一對第一絕緣層4，使地多個導體1 被夾在兩層中間。在這種情況下，將樹脂膜3置于外側。用已知的熱層壓機或熱壓設備進行熱壓處理，以將導體1與粘合劑層2之間以及粘合劑層2之間實現粘結。對于此操作，在扁平電纜的端部，在第一絕緣層4的一部分上設置孔，以使導體1的端部暴露出來。連續進行熱層壓或熱壓操作能夠制備長扁平電纜。隨后，將電纜切割至所需長度。隨后，通過粘合層7將第二絕緣層5置于第一絕緣層的外部。在第二絕緣層的外部設置導電層。在其外周包覆屏蔽帶(屏蔽層)，以完成具有屏蔽層的扁平電纜的制備。例子下文基于實施例和比較例對本發明進行說明。應當理解，這些例子并非是對本發明范圍的限制。實施例和比較例阻燃樹脂片材的制備用雙軸混合機按照表1所示的配方將各組分進行熔融混合。將混合物以條形熔融擠出。將熔融的條形物冷卻并切割以產生顆粒。用T-型模擠壓機將顆粒擠壓成片形。由此制得厚度為150 μ m的片材。阻燃樹脂片材的彈性模量的測定將所得的片材切割成寬度為10mm。通過基于JISK 7127在下列條件下進行抗拉試驗，以測量彈性模量牽引速度為IOmm/分鐘，并且夾頭之間的距離為100mm。阻燃樹脂片材的介電常數的測定
通過使用介電常數測量裝置(由Hewlett-Packard Japan株式會社制造，商品名 4276ALCZ meter)測定所得的片材的介電常數。扁平電纜的制備將50根由鍍錫退火銅箔(厚度35 μ m、寬度0. 3mm)制成的導體以0. 5mm的間距平行排列。通過將聚酯類粘合劑(厚度30μπι)施加在聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(厚度 12 μ m)上，從而形成絕緣膜(用于第一絕緣層)。將導體夾在上述的兩個絕緣膜之間。通過用加熱到130°C的熱層壓機進行熱壓處理，以將絕緣膜包覆在導體的兩側。之后，將該組件切割至所需長度。通過將雙組份固化性聚氨酯樹脂(由Toyo Ink Mfg.株式會社生產，主要材料 EL510，硬化劑CAT-RT810)施加在阻燃樹脂片材的一側，以形成厚度為3 μ m的易粘附層。 通過將丙烯酸粘合劑(由Soken化學工程株式會社生產，SK-Dyne 1201)施加在片材的另一側，以形成厚度為2μπι的粘合層。將阻燃樹脂片材粘合在上述扁平電纜上，使得粘合劑層與樹脂膜接觸。準備通過下列方法制得的屏蔽帶首先將銀蒸鍍在厚度為9 μ m的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜上，之后將導電粘合劑以20 μ m的施加厚度施加在鍍銀表面上。將屏蔽帶卷繞在組件的外部周圍。通過在100°C下壓制5秒以將整個物體形成一體。在實施例1 和4的絕緣膜的兩側以及實施例2、3、5、6和7的絕緣膜的一側設置阻燃樹脂片材。阻燃性的評價將制得的扁平電纜進行由美國UL標準1581中的VW-I規定的垂直樣品燃燒試驗。 更具體而言，每組準備10個扁平電纜。當點燃后10個扁平電纜中的至少一個燃燒時、當置于扁平電纜下側的一片脫脂棉由燃燒的下落物點燃時、或者當附在扁平電纜上部的一張牛皮紙燃燒時，則將該組判定為不合格。將其它的組判定為合格。上述評價結果如下表1所不。表 權利要求
1.一種阻燃樹脂片材，包含 樹脂組分，該樹脂組分包含含量為大于或等于5質量％且小于或等于75質量％的聚苯醚， 含量為大于或等于5質量％且小于或等于40質量％的熱塑性彈性體，和含量為大于或等于20質量％且小于或等于90質量％的聚烯烴；以及相對于每100質量份的所述樹脂組分，含量為5質量份至100質量份的磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、或者磷系阻燃劑和氮系阻燃劑。
2.權利要求1所述的阻燃樹脂片材，其中，所述聚烯烴為選自由乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、酸改性聚乙烯、酸改性聚丙烯、離子交聯聚合物以及乙烯-甲基丙烯酸共聚物所組成的組中的至少一種聚合物。
3.權利要求1或2所述的阻燃樹脂片材，其中，所述熱塑性彈性體為苯乙烯類熱塑性彈性體。
4.權利要求1至3中任意一項所述的阻燃樹脂片材，其中，所述阻燃樹脂片材在25°C 下的拉伸彈性模量為大于或等于IOMPa且小于或等于300MPa。
5.權利要求1至4中任意一項所述的阻燃樹脂片材，其中，所述阻燃樹脂片材的厚度為 0. 2mm或更小。
6.一種扁平電纜，其包含權利要求1至5中任意一項所述的阻燃樹脂片材作為包覆材料。
7.一種扁平電纜，包括 導體；包覆在所述導體兩側的第一絕緣層；設置在所述第一絕緣層的至少一側的外部的第二絕緣層；以及設置在所述第二絕緣層的外部的屏蔽層；其中，所述第二絕緣層是用權利要求1至5中任意一項所述的阻燃樹脂片材形成的。
全文摘要
本發明提供一種不僅可以具有低介電常數而且具有優異的撓性、阻燃性和薄膜加工性的阻燃樹脂片材，以及包含該片材的扁平電纜。阻燃樹脂片材包含樹脂組分，以及相對于每100質量份的所述樹脂組分含量為5質量份至100質量份的磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、或者磷系阻燃劑和氮系阻燃劑，其中所述樹脂組分包含含量為大于或等于5質量％且小于或等于75質量％的聚苯醚，含量為大于或等于5質量％且小于或等于40質量％的熱塑性彈性體和含量為大于或等于20質量％且小于或等于90質量％的聚烯烴。撓性扁平電纜包含所述阻燃樹脂片材作為包覆材料。
文檔編號H01B17/56GK102239529SQ20108000349
公開日2011年11月9日 申請日期2010年8月19日 優先權日2009年10月6日
發明者早味宏, 福田豐, 細水康平, 勝又茂彰 申請人:住友電氣工業株式會社