CN102800410A - 双绞线及双绞线电缆 - Google Patents

Abstract

本发明提供双绞线及双绞线电缆，能够降低因湿气造成的衰减量的增大。在将用包覆体(14)包覆绞线导体(13)而形成的包覆单线(15)进行双股扭绞而成的双绞线(11)中，包覆体(14)由配合了硅烷偶联剂的包覆体材料形成。

Description

双绞线及双绞线电缆

技术领域

本发明涉及LAN(Local Area Network，局域网)用、差动信号用等高频区域使用的双绞线以及双绞线电缆。

背景技术

在LAN用电缆的主要部分(100m线路长度之中90m区间)上，禁止使用绞线导体。理由是因为在长期的使用中，湿气(水分)进入绞线导体的单线间的间隙(以下称为间隙空间)，使高频电阻、漏泄电导增加，使传输损失衰减量(以下称为衰减量)增加。

另一方面，在产业用途中，由于因绞线导体的柔性而易于铺设、能够用于振动的设备等原因，被用于作业用LAN电缆等使用线路长度短的用途。但是，在长期的使用中，在用于较长的距离时，传输损失增加，由于系统错误、数据BER(Bit Error Rate，误码率)恶化而引起障碍。

图7表示用于使用线路长度短的用途的、使用了以往技术的绞线导体的双绞线电缆的剖视图。

该双绞线电缆70具有将七根单线12以1/6结构(将配置在中央的一根单线12用绞成螺旋状的六根单线12包围的结构)绞合的绞线导体13，用包覆体33包覆绞线导体13而形成包覆单线72，而且用总包覆体16包覆将该包覆单线72进行了双股扭绞的双绞线71而成。

专利文献1：日本特开2001-6452号公报

作为能够制造绞线导体的条件，必须扭绞单线。如果不进行扭绞，则成为单线导体集合体、若卷绕到线轴上，则单线彼此相互缠绕而无法制造。

用扭绞角A扭绞单线(单线直径d)的绞线导体如图8所示，在绞线导体的长度方向上，以间隔L＝d/cosA的间距存在单线彼此的接触面。因此，作为绞线导体的等效体积电阻率(高频电阻)，不是导体自身，而是由导体(主要部分)、单线彼此的接触面和其间隙空间构成的体积电阻率。

在此，在如下的公式(1)～(3)中表示了绞线导体中的衰减量α、电阻衰减量α_R、漏泄衰减量α_g、等效体积电阻率ρ、介质损耗角正切tanδ的关系。而且，其中，高频电流交流传播的等效表皮厚度t、绞线导体直径D、频率f、线对的特性阻抗Z_c、线对的相互静电电容C、漏泄电导G＝2πfCtanδ。

α＝α_R+α_g                 (1)

α_R＝2ρ/(πDt)/(2Zc)       (2)

α_g＝GZc/2                  (3)

如果长期使用绞线导体，则湿气进入单线间的间隙，金属腐蚀。因此，在单线的表面上形成由于腐蚀造成的凹凸，单线彼此就不是面接触，而是成为点接触。其结果，接触电阻便从1.3倍增大到数倍。进而，如果扭绞角A小，则间隔L也变小，绞线导体的长度方向上的间隙空间的频率(单线彼此接触的频率)也增加，因此接触电阻增大的影响也相应地变大，等效体积电阻率ρ(高频电阻)增大到数十倍。这便使衰减量之中的电阻衰减量增大，成为不合格的主要原因。而且，在间隙空间的湿气增大的情况下，由于导体间的电场还包括间隙空间，因此引起tanδ的劣化(漏泄电导G的劣化)，使衰减量之中的漏泄衰减量增大，成为不合格的次要原因。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而做出的，目的在于在使用了绞线导体的双绞线以及双绞线电缆中，降低因湿气造成的衰减量的增大。

为了达到上述目的而做出的本发明是一种双绞线，将用包覆体包覆绞线导体而形成的包覆单线进行双股扭绞而成，所述包覆体由配合了硅烷偶联剂的包覆体材料形成。

另外，本发明是一种双绞线，将用包覆体包覆绞线导体而形成的包覆单线进行双股扭绞而成，所述绞线导体由两层包覆体包覆，该两层包覆体之中与所述绞线导体接触的内层包覆体由配合了硅烷偶联剂的包覆体材料形成。

所述包覆体材料中的所述硅烷偶联剂的配合比为0.5质量％以上2.0质量％以下即可。

另外，本发明是一种双绞线，将用包覆体包覆绞线导体而形成的包覆单线进行双股扭绞而成，所述包覆单线用包覆体包覆涂覆了硅烷偶联剂的绞线导体而形成。

另外，本发明是一种双绞线电缆，至少使用一根上述任意一项所述的双绞线，用含阻燃剂的总包覆体包覆该双绞线而形成。

本发明具有如下有益效果。

根据本发明，在使用了绞线导体的双绞线以及双绞线电缆中，能够降低因湿气造成的衰减量的增大。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的双绞线电缆的结构的剖视图。

图2是表示本发明的第二实施方式的双绞线电缆的结构的剖视图。

图3是表示本发明的第三实施方式的双绞线电缆的结构的剖视图。

图4是表示本发明以及以往的双绞线电缆的、加速劣化试验前后的衰减量的变化的曲线图。

图5是表示本发明以及以往的双绞线电缆的、加速劣化试验前后的电阻衰减量以及漏泄衰减量的变化的曲线图。

图6是表示乙烯基硅烷偶联剂的配合比与包覆单线的拉拔力及包覆体的拉伸断裂伸长率的关系的曲线图。

图7是表示以往的双绞线电缆的结构的剖视图。

图8是说明绞线导体的扭绞角A与间距L的关系的模式图。

图中：

10-双绞线电缆，11-双绞线，13-绞线导体，14-包覆体，

15-包覆单线。

具体实施方式

本发明人等发现，通过在包覆体中配合数质量％的硅烷偶联剂，或者，在绞线导体的表面上涂覆硅烷偶联剂之后用包覆体包覆而形成包覆单线，能够用经过包覆体的水分使氢氧化聚合物基团(包覆体)和铜等金属(绞线导体)进行硅烷键合或者硅烷醇键合，阻断水分进一步进入，防止间隙空间内的金属表面的腐蚀，并且不使等效体积电阻率增加。与此同时，由于没有提高间隙空间的湿度，因此不会使tanδ增加，结果发现能够防止电阻衰减量和漏泄衰减量的增大，并得出本发明。

即，本发明是一种双绞线，将用包覆体包覆绞线导体而形成的包覆单线进行双股扭绞而成，其特征在于，包覆绞线导体的包覆体由配合了硅烷偶联剂的包覆体材料形成，或者用包覆体包覆涂覆了硅烷偶联剂的绞线导体。

以下，用附图说明本发明的实施方式。

图1是表示使用了第一实施方式的双绞线的双绞线电缆的结构的剖视图。

如图1所示，本实施方式的双绞线11是使用将七根单线12以1/6结构绞合的绞线导体13，并将用包覆体14包覆该绞线导体13而形成的包覆单线15进行双股扭绞而成。

单线12可以使用纯铜或铜合金、或者纯铝或铝合金等普通的良导体。单线12的尺寸没有特别地限定，作为一例，可以使用φ0.2mm左右的单线。

另外，绞线导体13没有特别地限定单线12的构成根数、扭绞角等，可以根据双绞线11的使用环境(振动、弯曲等)而改变。

包覆体14由在通常的绝缘用树脂中配合了硅烷偶联剂的包覆体材料形成。

用于包覆体材料的绝缘用树脂可以使用例如聚乙烯(超低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯等)。

另外，作为用于包覆体材料的硅烷偶联剂，可以列举乙烯基硅烷、丙烯酰氧基硅烷、巯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷等。

包覆体材料的硅烷偶联剂的配合比设置成0.5质量％以上2.0质量％以下即可。如果考虑到与绞线导体的连接键，该配合比为0.5质量％就足够了。如果配合比低于0.5质量％，则与绞线导体的连接键不充分，后述的阻断湿气(水分)进入的效果便不充分，不能抑制衰减量的增加。另一方面，如果配合比超过2.0质量％，则不仅有损包覆体的塑性(拉伸特性等)，而且发生多余的配合剂的转移，不适合用于绝缘包覆。

通过至少使用一根该双绞线11，并用总包覆体16进行封套，形成双绞线电缆10。

在使双绞线电缆难燃化的情况下，作为总包覆体16，可以使用例如在由聚氯乙烯(PVC)构成的护套材料中配合了氢氧化镁等阻燃剂的含阻燃剂总包覆体。这是因为，如果在包覆绞线导体13的包覆体14中配合由金属氧化物构成的阻燃剂，则金属氧化物的tanδ恶化，双绞线的传输损失因高频而增大。再者，本发明没有特别限定含阻燃剂总包覆体的结构，可以使用各种护套材料以及阻燃剂，能够在维持高频特性的同时获得阻燃性。

由以上的结构构成的双绞线11或双绞线电缆10尤其在100MHz以上的高频传输的用途中有效。

接下来，说明本实施方式的作用。

本实施方式的双绞线用配合了硅烷偶联剂的包覆体材料形成包覆绞线导体的包覆体。由此，当水分(湿气)进入绞线导体和包覆体之间时，能够利用该水分使绞线导体和包覆体进行硅烷键合或者硅烷醇键合，从而提高密合性，阻断水分进一步进入，抑制由金属的腐蚀造成的接触电阻的增大。

与此同时，能够抑制由水分的进入造成的tanδ的恶化，并能够抑制漏泄电阻的增大，因此具有充分的防潮性。

另外，在本实施方式的双绞线电缆中，由于使用了具有防潮性的双绞线，因此即便水分通过总包覆体(护套)进入，也能够抑制衰减量的增大，因而能够在总包覆体中添加所需量的阻燃剂。

接下来，用图2说明第二实施方式。

在本发明中，通过利用硅烷偶联剂使绞线导体和包覆体进行硅烷键合或者硅烷醇键合，抑制水分进入绞线导体和包覆体的间隙。

因而，不需要在包覆体的整个厚度上配合硅烷偶联剂，如图2所示，也可以用两层包覆体14a、14b包覆绞线导体13而形成包覆单线22，在这两层包覆体14a、14b之中，与绞线导体13接触的内层包覆体14a由配合了硅烷偶联剂的包覆体材料形成。由此，能够使绞线导体13和内层包覆体14a进行硅烷键合或者硅烷醇键合，能够得到防潮性。

在该双绞线21以及双绞线电缆20中，也能够得到与上述实施方式同样的效果。

另外，在该双绞线21中，由于仅将与绞线导体13接触的内层包覆体14a由配合了硅烷偶联剂的包覆体材料形成，因此在外层包覆体14b中，没有因配合硅烷偶联剂而造成的包覆体材料的塑性的劣化，能够使双绞线21的特性更好。

另外，如图3所示，在本发明中，也可以在绞线导体13上涂覆硅烷偶联剂32，并将此用(没有配合硅烷偶联剂的)包覆体33包覆而形成包覆单线34。

在该双绞线31以及双绞线电缆30中，只要在绞线导体13的表面上涂覆硅烷偶联剂32，就能够得到与上述实施方式同样的效果，同时能够更容易地制造。

根据以上说明的本发明，能够提供即便是绞线导体也能适用于较长距离的产业用LAN电缆、振动大的车辆内的高频平衡(差动)信号传输的双绞线。本发明的双绞线以及双绞线电缆尤其作为100MHz以上的高频传输用电缆有效。

再者，本发明不限于上述实施方式，可以进行各种变更。

实施例

以下，说明本发明的实施例。

按照以下的方式制作了本发明的第一实施方式的双绞线电缆(图1：以下称为本发明品)以及以往技术的双绞线电缆(图7：以下称为以往品)。

将七根φ0.208mm的铜单线以1/6的结构、扭绞角75度扭绞，并将此作为φ0.565mm的绞线导体制造两根。

在本发明品中，使用在绝缘包覆用的低密度聚乙烯(以后简称为PE)中配合了1质量％的乙烯基硅烷偶联剂的包覆体材料挤压包覆绞线导体，制造了φ0.97mm的包覆单线。另一方面，在以往品中，使用PE挤压包覆绞线导体，制造了φ0.97mm的包覆单线。

将这些包覆单线分别用一定的绞距进行双股扭绞，完成了φ1.94mm的双绞线。在该双绞线上套上PVC护套，完成了φ2.74mm的双绞线电缆。

为了证明发明的效果，对制造的各双绞线电缆实施了85℃、85％相对湿度、30天的加速劣化试验。该加速劣化试验条件是在一般适用于通信装置的条件下假设了25～30年的加速负载的条件。

在图4中表示测定并比较本发明品以及以往品的初期衰减量和加速劣化试验后的衰减量的结果。再者，本发明品的初期衰减量和以往品的初期衰减量是相同的。

根据图4可知，作为本发明的效果，抑制了加速劣化试验后(相当于25～30年寿命)的衰减量增加。作为具体的数值(原始数据)，就频率100MHz下的衰减量(初期：21.5dB/100m)而言，以往品为26.9dB/100m(从初期增加25％)，相对于此，本发明品为21.9dB/100m(从初期增加1.9％)，证明了能够充分阻止劣化。这可以认为是证明了硅烷偶联剂使包覆体和铜进行硅烷键合，防止了水分进入到间隙空间。

接下来，从在图4中得到的各个衰减量的曲线以如下的方式评价了电阻衰减量以及漏泄衰减量。

衰减量α由下面的公式(4)、(5)分为电阻衰减量α_R和漏泄衰减量α_g。

$\mathrm{\α}={\mathrm{\α}}_R+{\mathrm{\α}}_g=A\sqrt{f}+\mathrm{Bf}---\left(4\right)$

(其中，设为α_g＝Bf)

$\mathrm{\α}/\sqrt{f}=A+B\sqrt{f}---\left(5\right)$

因而，通过计算公式(5)，作为电阻衰减量项得到A项，作为漏泄衰减量项得到B项。

根据图4，由于直到56MHz，衰减量α处于过渡区域，不能进行公式(5)的直线插补，因此用56MHz以上的数据计算公式(5)，对从56MHz以上到225MHz的数据进行直线插补，求出了插补式。将其结果表示在图5中。

另外，利用图5所示的插补式分别求出了在频率f＝100MHz时的衰减量α、电阻衰减量α_R以及漏泄衰减量α_g。在表1中表示这些数值。

表1

(※在f＝100MHz的情况下)

在此，以下记载这些数值的求得方法。

公式(5)相当于用图5表示的插补式。即，

A是插补式中的常数项，B是插补式中的x的比例系数，

就是x。从这些关系和公式(4)能够求得表1所示的各数值。

根据图5以及表1，证明了在频率100MHz时，本发明品的电阻衰减量α_R能够将以往品中的121％的劣化抑制在101％，另外漏泄衰减量α_g能够将以往品中的226％的劣化抑制在133％。

接下来，在本发明品中，使包覆体材料的乙烯基硅烷偶联剂的配合比在0～2.5质量％之间变化而制造包覆单线，对于包覆体材料中的硅烷偶联剂的配合比给铜导体/包覆体的拉拔力、以及包覆体的拉伸断裂伸长率造成的影响进行了评价。再者，铜导体/包覆体的拉拔力表示绞线导体和包覆体的硅烷键合以及硅烷醇键合的程度。

图6表示试验了铜导体/包覆体的50mm长的拉拔力、包覆体自身的拉伸断裂伸长率的结果。

根据图6可知，即使硅烷偶联剂的配合比为0.5质量％，也能得到与配合比为1.0质量％的情况相同的效果。这是因为与铜的连接键以0.5质量％的配合就足够。还可知，相反一旦超过2.0质量％进行配合，则有损包覆体的塑性，并引起多余的配合剂的转移，便不适合用于绝缘包覆。

从以上的数据可知，导体/包覆体的拉拔力大致饱和的值的配合比1％、包覆体的拉伸断裂伸长率不会急剧劣化的区域的配合比1％，综合起来就是最佳配合比。

Claims (5)

1.一种双绞线，将用包覆体包覆绞线导体而形成的包覆单线进行双股扭绞而成，其特征在于，

所述包覆体由配合了硅烷偶联剂的包覆体材料形成。

2.一种双绞线，将用包覆体包覆绞线导体而形成的包覆单线进行双股扭绞而成，其特征在于，

所述绞线导体由两层包覆体包覆，该两层包覆体之中与所述绞线导体接触的内层包覆体由配合了硅烷偶联剂的包覆体材料形成。

3.如权利要求1或2所述的双绞线，其特征在于，

所述包覆体材料中的所述硅烷偶联剂的配合比是0.5质量％以上2.0质量％以下。

4.一种双绞线，将用包覆体包覆绞线导体而形成的包覆单线进行双股扭绞而成，其特征在于，

所述包覆单线用包覆体包覆涂覆了硅烷偶联剂的绞线导体而形成。

5.一种双绞线电缆，其特征在于，

至少使用一根权利要求1～4中任一项所述的双绞线，用含阻燃剂的总包覆体包覆该双绞线而形成。

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