特許 7373951 チューブ及びチューブの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-26

(45)【発行日】2023-11-06

(54)【発明の名称】チューブ及びチューブの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 9/00 20060101AFI20231027BHJP

【ＦＩ】

H05K9/00 L

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019167997

(22)【出願日】2019-09-17

(65)【公開番号】P2021048153

(43)【公開日】2021-03-25

【審査請求日】2022-08-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000005016

【氏名又は名称】パイオニア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001025

【氏名又は名称】弁理士法人レクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小幡 一智

【審査官】ゆずりは 広行

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－０９７２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１５８６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２７４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４８７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１３３９４１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ９／００

Ｈ０１Ｂ ７／２０

Ｈ０１Ｂ １１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

棒状又は筒状の芯棒の外周面に第１の膜を成膜する工程と、
前記第１の膜に対する密着性が前記芯棒の前記外周面よりも高い内周面を有しかつ熱収縮性を有する管状体の内側に前記芯棒を挿入する工程と、
前記管状体を加熱して前記管状体を収縮させ、前記管状体の前記内周面を前記第１の膜に密着させる工程と、
前記管状体の内側から前記芯棒を除去する工程と、を含むことを特徴とするチューブの製造方法。

【請求項2】

前記管状体は、可撓性を有することを特徴とする請求項１に記載のチューブの製造方法。

【請求項3】

前記第１の膜は、金属膜からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のチューブの製造方法。

【請求項4】

前記第１の膜を成膜する工程において、前記金属膜をスパッタリングによって前記芯棒の前記外周面に成膜することを特徴とする請求項３に記載のチューブの製造方法。

【請求項5】

前記芯棒の前記外周面は、フッ素樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のチューブの製造方法。

【請求項6】

前記芯棒は、棒状又は筒状の芯体及び前記芯体の表面に形成されたポリテトラフルオロエチレンからなる樹脂膜を有し、
前記芯棒を除去する工程は、前記芯体を前記樹脂膜から引き抜く工程と、前記樹脂膜を前記第１の膜から剥離する工程と、を含むことを特徴とする請求項５に記載のチューブの製造方法。

【請求項7】

前記芯棒は、前記管状体よりも高い温度で収縮し、
前記芯棒を除去する工程は、前記管状体を前記第１の膜に密着させた後において、前記芯棒を前記管状体が収縮する温度よりも高い温度でさらに加熱して前記芯棒を収縮させる工程を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のチューブの製造方法。

【請求項8】

前記芯棒は、塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリプロピレン又はポリエチレンからなり、
前記芯棒を除去する工程は、前記芯棒を有機溶剤によって溶かす工程を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のチューブの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、電磁シールドケーブルなどに用いられるチューブ及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、シールドケーブルは、電磁波をケーブル内に閉じ込めることができる。このため、電磁波を種々の出射口まで導波させる導波管の構成パーツとしても使用され得る。特許文献１には、螺旋状に巻き付けられた管状電磁波シールド体と熱収縮チューブとからなる電磁波シールド熱収縮チューブが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開2004-158618号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

チューブは、電磁波に限らず、液体やガスなど、種々の物質をその内部に閉じ込め又は運搬可能に構成することができる。また、チューブは、特定の対象物質のみを透過させる構成を有することで、フィルタとしても機能することができる。筒状に形成したチューブは、このように種々の用途に用いられることができる。

【0005】

また、種々の用途に用いられることを考慮すると、チューブは、例えば、可撓性を有することが好ましい。そして、チューブは、例えば、どのような形状に変形した場合でも、その閉じ込め機能又はフィルタ機能を維持することが好ましい。

【0006】

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、高い閉じ込め性能、またはフィルタ性能を有するチューブ及びその製造方法を提供することを目的の１つとしている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に記載の発明は、棒状又は筒状の芯棒の外周面に第１の膜を成膜する工程と、第１の膜に対する密着性が芯棒の外周面よりも高い内周面を有しかつ熱収縮性を有する管状体の内側に芯棒を挿入する工程と、管状体を加熱して管状体を収縮させ、管状体の内周面を第１の膜の表面に密着させる工程と、管状体の内側から芯棒を除去する工程と、を含むことを特徴とする。

【0008】

また、請求項９に記載の発明は、管状の基体と、基体の内周面に配された第１の膜と、第１の膜の内周面に配され、フッ素樹脂からなりかつ第１の膜に対する密着性が基体よりも低い第２の膜と、を有することを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１に係るチューブの側面図である。

【図2】実施例１に係るチューブの断面図である。

【図3】実施例１に係るチューブの製造フローを示す図である。

【図4A】実施例１に係るチューブの製造途中における断面図である。

【図4B】実施例１に係るチューブの製造途中における断面図である。

【図4C】実施例１に係るチューブの製造途中における断面図である。

【図4D】実施例１に係るチューブの製造途中における断面図である。

【図4E】実施例１に係るチューブの製造途中における断面図である。

【図5】実施例１に係るチューブの他の製造フローを示す図である。

【図6A】実施例１に係るチューブを他の製造フローで製造した場合の製造途中における断面図である。

【図6B】実施例１に係るチューブを他の製造フローで製造した場合の製造途中における断面図である。

【図6C】実施例１に係るチューブを他の製造フローで製造した場合の製造途中における断面図である。

【図7】実施例１の変形例に係るチューブの断面図である。

【図8】実施例２に係るチューブの断面図である。

【図9】実施例３に係るチューブの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に本発明の実施例について詳細に説明する。

【実施例1】

【0011】

図１は、実施例１に係るフレキシブルチューブ（以下、単にチューブと称する）１０の側面図である。図２は、チューブの断面図である。図２は、図１における２－２線に沿った断面図である。図１及び図２を用いて、チューブ１０について説明する。

【0012】

チューブ１０は、円筒状の基体１１及び基体１１の内周面に形成された金属膜（第１の膜）１２からなる。例えば、基体１１は、樹脂材料からなる。また、基体１１は、可撓性を有する。例えば、基体１１は、ポリオレフィンからなる。

【0013】

金属膜１２は、電磁波、本実施例においてはテラヘルツ波に対して反射性を有する。すなわち、チューブ１０は、例えば、金属膜１２の内部にテラヘルツ波を閉じ込める可撓性の電磁波シールドとして機能する。例えば、金属膜１２は、銅膜からなる。

【0014】

図３は、チューブ１０の製造フローを示す図である。また、図４Ａ～図４Ｆの各々は、チュー部１０の製造途中における断面図である。図３及び図４Ａ乃至図４Ｆを用いて、チューブ１０の製造方法について説明する。

【0015】

［芯棒２０の形成（図４Ａ参照）］
まず、筒状の芯体２１の外周面に樹脂膜２２を成膜し、芯棒２０を形成する（工程Ｓ０１）。本実施例においては、芯体２１として、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと称する）からなる筒状体を準備した。そして、樹脂膜２２として、極薄のＰＴＦＥからなる筒状体を準備し、樹脂膜２２の筒状体に芯体２１を挿入した。このようにして、芯棒２０が形成される。

【0016】

本実施例においては、芯体２１として、約４～５ｍｍの外径を有し、約０．３～０．４ｍｍの厚さを有するＰＴＦＥの管状体を準備した。また、樹脂膜２２としては、芯体２１の外形よりもわずかに（約０．０１～０．０３ｍｍ）大きい内径を有し、約０．０５～０．１ｍｍの厚さを有するＰＴＦＥフィルムからなる管状体を準備した。

【0017】

なお、ＰＴＦＥフィルムからなる管状体の樹脂膜２２の筒状体に芯体２１を挿入することに代えて、芯体２１の外周部に、樹脂膜２２として、ＰＴＦＥからなる平面フィルムを巻き付けることで、芯棒２０を形成するようにしてもよい。この場合、樹脂膜２２としては、約０．０５～０．１ｍｍの厚さを有するＰＴＦＥフィルムを準備し、樹脂膜２２を芯体２１に巻き付ける際には、樹脂膜２２の内径がわずかに（約０．０１～０．０３ｍｍ）芯体２１の外形よりも大きくなるように、樹脂膜２２の巻き付け量及び巻き付け力を調整すればよい。

【0018】

［金属膜１２の成膜（図４Ｂ参照）］
次に、芯棒２０の外周面、本実施例においては樹脂膜２２の外周面に金属膜１２を成膜する（工程Ｓ０２）。本実施例においては、スパッタリングによって金属膜１２を芯棒２０の外周面に成膜する。より具体的には、芯棒２０をスパッタリング装置に搭載し、芯棒２０を回転させながら、芯棒２０の外周面に銅を膜状に形成した。本実施例においては、金属１２として、約０．５～１０μｍの銅膜を芯棒２０上に成膜した。

【0019】

［基体１１の形成（図４Ｃ及び図４Ｄ参照）］
続いて、熱収縮性の樹脂からなる可撓性の管状体１１Ｐの内側に芯棒２０を挿入する（工程Ｓ０３）。そして、管状体１１Ｐを加熱することで管状体１１Ｐを収縮させ、管状体１１Ｐの内周面を金属膜１２に密着させる（工程Ｓ０４）。これによって、管状体１１Ｐの内周面に金属膜１２が転写される。また、収縮した管状体１１Ｐは、内周面に金属膜１２が形成された基体１１となる。

【0020】

本実施例においては、管状体１１Ｐとして、収縮後に内径が約４～４．３ｍｍとなる厚さが約０．４～０．６ｍｍのポリオレフィン管を準備した。そして、管状体１１Ｐを約１００℃で加熱した。また、例えば、収縮後の基体１１は、約５～５．５ｍｍの外径を有する。

【0021】

［芯棒２０の除去（図４Ｅ参照）］
続いて、芯棒を金属膜１２から除去する。本実施例においては、まず、基体１１を支持しながら、樹脂膜２２から芯体２１を引き抜く（工程Ｓ０５）。そして、樹脂膜２２を金属膜１２から剥離する（工程Ｓ０６）。本実施例においては、樹脂膜２２の内径よりもわずかに小さな外径を有する棒状の剥離具の先端に、基体１１の一端側に位置する樹脂膜２２の端部を結合した後、基体１１の内部に押し込んでいくことで、樹脂膜２２を金属膜１２から剥離した。

【0022】

なお、金属膜１２を容易に管状体１１Ｐに密着させかつ樹脂膜２２を金属膜１２から容易に剥離することを考慮すると、樹脂膜２２は、管状体１１Ｐ（すなわち基体１１）よりも金属膜１２に対して低い密着性（例えば化学的親和性）を有することが好ましい。これによって、安定して金属膜１２を基体１１に転写することができる。

【0023】

上記したように形成されたチューブ１０においては、基体１１の内周面に、非常に安定した一様な膜厚を有する金属膜１２を有する。また、基体１１の内周面上に金属膜１２の断裂部などがほとんど形成されない。従って、チューブ１０を曲げたりした場合でも、金属膜１２の機能、すなわち本実施例においてはテラヘルツ波のシールド特性がほとんど低下しない。従って、チューブ１０は、高い閉じ込め性能を有するフレキシブルチューブとして、種々の環境下でも良好に使用されることができる。

【0024】

なお、上記においては、芯棒２０がＰＴＦＥからなる芯体２１を有する場合について説明した。しかし、芯体２１及び芯棒２０の構成はこれに限定されない。例えば、芯体２１は、樹脂膜２２を一時的に支持することが可能な種々の材料及び形状を有していればよく、芯棒２０は、金属膜１２を一時的に支持することが可能な種々の材料及び形状を有していればよい。

【0025】

また、上記においては、芯棒２０がＰＴＦＥからなる樹脂膜２２を有する場合について説明した。しかし、樹脂膜２２の構成はこれに限定されない。樹脂膜２２は、例えば上記した密着性を有していれば、ＰＴＦＥに限定されない。例えば、樹脂膜２２は、パーフルオロアルコキシアルカンであってもよい。例えば、樹脂膜２２は、フッ素樹脂からなっていればよい。

【0026】

また、上記においては、芯棒２０が芯体２１及び樹脂膜２２からなる場合について説明した。しかし、芯棒２０の構成はこれに限定されない。例えば、芯棒２０は、円筒形状を有する場合に限定されない。例えば、芯棒２０は、角筒形状を有していてもよいし、楕円筒形状を有していてもよい。芯棒２０は、棒状又は筒状の形状を有していればよい。換言すれば、基体１１は、円筒形状に限定されず、棒状又は筒状の形状を有していればよい。

【0027】

また、例えば、芯棒２０は、樹脂膜２２を有していなくてもよい。例えば、芯棒２０が芯体２１のみからなり、芯体２１の側面に直接金属膜２２を成膜してもよい。なお、この場合、芯棒２０及び管状体１１Ｐとの間の金属膜１１に対する密着性を考慮すると、芯棒２０は、少なくとも外周面がフッ素樹脂からなっていることが好ましい。

【0028】

また、管状体１１Ｐ（基体１１）は、その金属膜１２に対する密着性が芯棒２０よりも高ければよく、この場合、芯棒２０は、棒状又は筒状の種々の材料からなっていればよい。すなわち、棒状又は筒状の芯棒２０と、金属膜２２に対する密着性が芯棒２０よりも高い内周面を有しかつ熱収縮性を有する管状体１１Ｐと、を用いてチューブ１０が形成されていればよい。

【0029】

なお、芯棒２０の他の材料の例として、芯棒２０は、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリエチレン（ＰＥ）からなっていてもよい。このような材料で芯棒２０を形成した場合、芯棒２０を有機溶剤中で溶かすことで、容易に芯棒２０を除去することができる。すなわち、この場合、芯棒２０を除去する工程は、芯棒２０を有機溶剤によって溶かす工程を含んでいればよい。

【0030】

また、芯棒２０の他の例として、芯棒２０は、基材１１（管状体１１Ｐ）よりも高い温度で収縮する仕様に設定されていてもよい。この場合、基材１１の形成から芯棒２０の除去までを一連の加熱工程によって行うことができる。

【0031】

図５は、チューブ１０の他の製造フローを示す図である。また、図６Ａ～図６Ｃの各々は、チュー部１０の当該他の製造フローの途中における断面図である。図５及び図６Ａ乃至図６Ｃを用いて、チューブ１０の他の製造方法について説明する。

【0032】

まず、熱収縮性の芯棒２０Ａを準備し、これに金属膜１２を成膜する（工程Ｓ１１）。次に、金属膜１２の外周面に芯棒２０Ａよりも低い温度で収縮する熱収縮性の管状体１１Ｐを配置し（工程Ｓ１２、図６Ａ）、これを加熱することで管状体１１を収縮させて金属膜１２に密着させ、基材１１を形成する（工程Ｓ１３、図６Ｂ）。

【0033】

そして、さらに基材１１、金属膜１２及び芯棒２０Ａを加熱することで、芯棒２０Ａを収縮させて金属膜１２から芯棒２０Ａを剥離する（工程Ｓ１４、図６Ｃ）。例えば、芯棒２０Ａは、１５０℃で収縮する樹脂材料からなる。

【0034】

換言すれば、芯棒２０は、管状体１１Ｐよりも高い温度で収縮するように構成されている場合、芯棒２０を除去する工程は、管状体１１Ｐを金属膜１２に密着させた後において、芯棒２０を管状体１１Ｐが収縮する温度よりも高い温度でさらに加熱して芯棒２０を収縮させる工程を含む。

【0035】

チューブ２０は、例えばこのようにしても形成することができる。この場合でも、金属膜１２は基材１１に非常に安定した膜厚及び密着性で成膜されることができる。従って、高い閉じ込め性能を有するチューブ１０を提供することができる。

【0036】

なお、本実施例においては、金属膜１２が基体１１の内周面上に一様に成膜されている場合について説明した。しかし、金属膜１２の構成はこれに限定されない。例えば、チューブ１０を電磁波のシールドケーブルとして用いる場合、当該対象となる電磁波の波長以下の周期で、金属膜１２の一部又は全部が基体１１にパターニングされて成膜されていてもよい。これによって、例えば、チューブ１０の一部に任意の特定の伝送特性や可撓性、強靭性などを持たせることができる。

【0037】

なお、当該パターニングされた金属膜１２は、例えば、芯棒２０にパターニングされたマスクを形成し、当該マスクの上から金属材料を成膜した後、当該マスクを除去することで、容易に形成することができる。また、管状体１１Ｐへの転写についても、上記した方法によって容易に行うことができる。すなわち、上記したチューブ１０の製造方法は、高い自由度で金属膜１２を円筒状の基体１１の内周面に成膜する方法であるということもできる。

【0038】

また、金属膜１２は、上記したように、基体１１に対して非常に薄い膜厚を有する。このような薄い金属膜１２であっても、上記した方法によって、基体１１の内周面に容易に成膜することができる。例えば、１０μｍ以下の膜厚であれば、十分に安定した膜厚の金属膜１２を成膜することができる。

【0039】

図７は、本実施例の変形例に係るチューブ１０Ａの断面図である。本実施例においては、チューブ１０Ａは、金属膜１２の内周面に樹脂膜２２を有する点を除いては、チューブ１０と同様の構成を有する。例えば、チューブ１０Ａは、図３に示したフローのうち、工程Ｓ０６を省略した場合に形成されるチューブ１０と同様の構成を有する。

【0040】

より具体的には、樹脂膜２２は、チューブ１０の機能によっては、除去されなくてもよい。例えば、本実施例においては、チューブ１０は、テラヘルツ波のシールドケーブル又は導波管の構成パーツとして用いられることが想定される。この場合、例えば、樹脂膜２２は、テラヘルツ波の光学波長以下の膜厚（例えば上記した厚さ）を有する場合、樹脂膜２２を除去したチューブ１０と同様のシールド性能を有する。従って、樹脂膜２２が金属膜１２の内周面に残っていてもよい。

【0041】

本変形例においては、樹脂膜２２は、金属膜１２の機能を維持しつつ、金属膜１２を保護する保護膜として機能する。従って、金属膜１２の劣化が抑制され、高い閉じ込め性能を長期に亘って維持することが可能なチューブ１０Ａとなる。

【0042】

換言すれば、例えば、本変形例においては、チューブ１０Ａは、管状の基体１１と、基体１１の内周面に成膜された金属膜１２（第１の膜）と、金属膜１２の内周面に配置されたフッ素樹脂からなる樹脂膜２２（第２の膜）と、を有する。これによって、例えば高い電磁波の閉じ込め性能を有するチューブ１０Ａを提供することができる。

【実施例2】

【0043】

図８は、実施例２に係るチューブ３０の断面図である。チューブ３０は、基体１１の内周面に金属膜１２に代えて抵抗膜３１を有する点を除いては、チューブ１０と同様の構成を有する。

【0044】

本実施例においては、チューブ３０は、基体１１の内周面に形成され、電気抵抗を有する抵抗膜３１を有する。また、本実施例においては、抵抗膜３１は、電圧の印加によって発熱するように構成されている。抵抗膜３１は、例えば、カーボン抵抗膜からなる。

【0045】

チューブ３０は、例えば、チューブ３０の内部に液体又はガスを格納して運搬する運搬具として使用されることができる。例えば、チューブ３０には、抵抗膜３１の端部に電圧を印加するための端子（図示せず）が設けられている。この端子に電圧を印加することで、抵抗膜３１が発熱し、これによって内部の液体又はガスを加熱することができる。

【0046】

また、チューブ３０は、例えば図３に示すフローの工程Ｓ０２において金属膜１２に代えて抵抗膜３１を成膜することを除いては、同様のフローを経て形成することができる。従って、安定した膜厚の抵抗膜３１が基体１１の内周面に設けられたチューブ３０を容易に形成することができる。このように基体１１の内周面に抵抗膜３１を形成することで、高い液体又はガスの閉じ込め性能を有するチューブ３０及びその製造方法を提供することができる。

【実施例3】

【0047】

図９は、実施例３に係るチューブ４０の断面図である。チューブ４０は、基体１１の内周面に金属膜１２に代えて高分子膜４１を有する点を除いては、チューブ１０と同様の構成を有する。

【0048】

本実施例においては、チューブ４０は、基体１１の内周面に形成され、高分子材料からなる高分子膜４１を有する。また、本実施例においては、高分子膜４１は、特定の物質（例えば液体又はガス）を透過させるように構成されている。チューブ４０は、当該特定の物質のみを透過させ、他の物質をチューブ４０内に留めるフィルタとして使用されることができる。

【0049】

また、チューブ４０においても、例えば図３に示すフローの工程Ｓ０２において金属膜１２に代えて高分子膜４１を成膜することを除いては、同様のフローを経て形成することができる。従って、安定した膜厚の高分子膜４１が基体１１の内周面に設けられたチューブ４０を容易に形成することができる。このように基体１１の内周面に高分子膜４１を形成することで、高いフィルタ性能を有するチューブ４０及びその製造方法を提供することができる。

【0050】

上記した種々の実施例において説明したように、例えば、チューブ１０（又はチューブ３０若しくは４０）の製造方法は、棒状又は筒状の芯棒２０（又は芯棒２０Ａ）の外周面に第１の膜（例えば、金属膜１２、抵抗膜３１又は高分子膜４１）を成膜する工程（例えば工程Ｓ０２又はＳ１１）と、第１の膜に対する密着性が芯棒２０の外周面よりも高い内周面を有しかつ熱収縮性を有する管状体１１Ｐの内側に芯棒２０を挿入する工程（例えば工程Ｓ０３又はＳ１２）と、管状体１１Ｐを加熱して管状体１１Ｐを収縮させ、管状体１１Ｐの内周面を第１の膜に密着させる工程（例えば工程Ｓ０４又はＳ１３）と、管状体１１Ｐの内側から芯棒２０を除去する工程（例えば工程Ｓ０５及びＳ０６又はＳ１４）と、を含む。従って、高い閉じ込め性能を有するチューブ１０の製造方法を提供することができる。

【0051】

また、例えば、チューブ１０Ａは、管状の基体１１と、基体１１の内周面に配された第１の膜（例えば、金属膜１２、抵抗膜３１又は高分子膜４１）と、第１の膜の内周面に配され、フッ素樹脂からなりかつ第１の膜に対する密着性が基体１１よりも低い第２の膜（例えば樹脂膜２２）と、を有する。従って、高い閉じ込め性能を有するチューブ１０Ａを提供することができる。

【符号の説明】

【0052】

１０、３０、４０ チューブ
１１ 基体
１２ 金属膜
３１ 抵抗膜
４１ 高分子膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】

【図9】