JP2006331723A - 同軸ケーブル及び絶縁ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ケーブルにおける絶縁体の経時的な伸縮を抑制するようにした同軸ケーブルを提供する。
【解決手段】 かゝる本発明は、内部導体２１の絶縁体２２外周に少なくとも当該絶縁体２２側にプラスチックテープ層２３ａを有する金属ラミネートテープ２３からなる外部導体を設けた同軸ケーブルにおいて、絶縁体２２側の金属ラミネートテープ２３のプラスチックテープ層２３ａ側を粗面化した同軸ケーブルＣ1 にあり、この粗面化による摩擦抵抗の増大によって、絶縁体２２の経時的な伸縮を抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ケーブルにおける絶縁体の経時的な伸縮を抑制するようにした同軸ケーブル、及び絶縁ケーブルに関する。

絶縁ケーブル、特に同軸ケーブルにあっては、高周波電気信号の伝送用ケーブルとして、屋内、屋外、機器内、車両などの至るところで広く使用されている。そして、同軸ケーブルの場合、その殆どがコネクタを端末に取り付けて用いられいる。つまり、コネクタ接続により他の電子機器と接続することが多い。

このコネクタ接続時には、ケーブル端末を口出しして、例えば、図５に示すように、その内側から、内部導体１１、絶縁体１２、外部導体１３、外被１４の順に露出させて、コネクタの接続口に差し込んで接続している。外部導体１３にあっては、通常金属編組を用いたり、金属編組と共にその内側に、さらにプラスチックテープ層を有する金属ラミネートテープを外部導体として、併用する構造のものなどがある。

ところが、このような同軸ケーブルのコネクタ接続状態において、外気の温度変化があると、絶縁体１２と他の部材との熱膨張率が異なることから、絶縁体１２が当初の位置（切断面）から伸びて突き出たり、逆に収縮して引き込まれたりする。また、配線（布設）状態における機械的な力、例えば、曲げやねじり、引っ張りなどの力が繰り返し負荷されることによっても、絶縁体１２が当初の位置から突き出たり、引き込まれたりする。

このため、絶縁体１２の伸長時には、内部導体１１側も一緒に伸びるため、既にコネクタ端子などに接続固定されている内部導体１１部分には、余長が生じ、屈曲するなどして、他の金属部位に接触する恐れがあり、短絡（ショート）が生じる懸念があった。
逆に、絶縁体１２が収縮すると、内部導体１１側も一緒に収縮しようとするため、既にコネクタ端子などに固定されている内部導体１１部分には、張力が掛かり、断線する懸念があった。

このようなことから、従来構造の同軸ケーブルにおいても、結果として、絶縁体と外部導体を接着層により一体化することで、絶縁体側の伸縮動作を抑制する構造のものが提案されている（特許文献１）。しかし、この構造の場合、ケーブルの製造時の段階からその全長に渡って接着層により一体化するものであるため、ケーブルの通常の特性、特に可撓性が損なわれたり、コネクタの構造を変更しなければならないなどの問題がある。つまり、コネクタの接続部分以外、即ち非接続部分においては、通常のケーブル特性が得られた方が望ましいからである。
特開平０９−１０２２２５号

このため、本発明者等は、鋭意検討したところ、絶縁ケーブルや同軸ケーブルにおいて、絶縁体の外周に介在される、プラスチックテープ層を有する金属ラミネートテープを、このプラスチックテープ層側を内側（絶縁体側）にすると共に、この面を粗面化して、絶縁体外周側との摩擦抵抗を増大させることにより、絶縁体側の伸縮作用が効果的に抑制できることを見い出した。また、絶縁体の外周に金属テープを介在させ、この面を粗面化しても、同様の効果が得られることを見い出した。

つまり、絶縁体単独の熱膨張率や強度に対して、複合テープ構造からなる、金属ラミネートテープの場合、上述したように、絶縁体と金属ラミネートテープのプラスチックテープ層側との摩擦抵抗を増大させれば、両者間が滑り難くなり、経時的な温度変化があったり、ケーブルに外力が加わったりしても、絶縁体側の伸縮作用が効果的に抑制されるものと推測される。金属箔のみからなる金属テープについても、同様のことが推測される。
また、絶縁体と金属ラミネートテープ側や金属テープが直接接着されているわけではないので、通常のケーブル特性が得られ、可撓性などが何ら損なわれることはない。

本発明は、このような着想によりなされたものであり、絶縁体の外周に介在される金属ラミネートテープのプラスチックテープ層側や金属テープを粗面化して、絶縁体側の伸縮作用が効果的に抑制できる同軸ケーブルや絶縁ケーブルを提供するものである。

請求項１記載の本発明は、内部導体の絶縁体外周に少なくとも当該絶縁体側にプラスチックテープ層を有する金属ラミネートテープからなる外部導体を設けた同軸ケーブルにおいて、前記絶縁体側の金属ラミネートテープのプラスチックテープ層側を粗面化したことを特徴とする同軸ケーブルにある。

請求項２記載の本発明は、内部導体の絶縁体外周に少なくとも金属テープからなる外部導体を設けた同軸ケーブルにおいて、前記絶縁体側の金属テープ側を粗面化したことを特徴とする同軸ケーブルにある。

請求項３記載の本発明は、前記金属ラミネートテープ又は前記金属テープの外周に金属編組を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の同軸ケーブルにある。

請求項４記載の本発明は、前記粗面化による表面粗さが算術平均粗さで、０．１μｍ以上であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の同軸ケーブルにある。

請求項５記載の本発明は、絶縁体の外周に少なくとも当該絶縁体側にプラスチックテープ層を有する金属ラミネートテープを設けた絶縁ケーブルにおいて、前記絶縁体側の前記金属ラミネートテープのプラスチックテープ層側を粗面化したことを特徴とする絶縁ケーブルにある。

請求項６記載の本発明は、内部導体の絶縁体外周に少なくとも金属テープを設けた絶縁ケーブルにおいて、前記絶縁体側の金属テープ側を粗面化したことを特徴とする絶縁ケーブルにある。

請求項７記載の本発明は、前記粗面化による表面粗さが算術平均粗さで、０．１μｍ以上であることを特徴とする請求項５又は６記載の絶縁ケーブルにある。

本発明に係る同軸ケーブルや絶縁ケーブルでは、絶縁体の外周に被覆される、金属ラミネートテープのプラスチックテープ層側や金属テープを、粗面化してあるため、絶縁体外周側との摩擦抵抗が高くなり、絶縁体側の伸縮動作を効果的に抑制することができる。勿論、絶縁体と金属ラミネートテープや金属テープ側が接着される構成ではないので、通常のケーブル特性が得られ、可撓性などが何ら損なわれたり、コネクタの構造を変更する必要もない。

図１は本発明に係る同軸ケーブルの一態様を示す。
図１の同軸ケーブルＣ１において、２１は銅線、錫メッキ銅線、銀メッキ銅線の単線、又は撚線などからなる中心の内部導体、２２はポリプロピレン（ｐｐ）系樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）系樹脂、テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系樹脂、フッ素（ＦＥＰ）系樹脂、又はこれらの発泡体などからなる絶縁体、２３はポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系樹脂などのプラスチックテープ層２３ａと銅箔、アルミ箔、錫メッキ銅箔などの金属テープ２３ｂなどを貼り付けた金属ラミネートテープ（外部導体）、２４は金属ラミネートテープ２３の外周に設けた銅線錫メッキ銅線、銀メッキ銅線などの金属編組からなる外部導体、２５は最外層のＰＶＣ、ノンハロゲン難燃ポリオレフィン系樹脂などからなる外被（シース）である。なお、金属編組からなる外部導体２４は、ケーブルの用途によっては、省略することが可能である。

上記絶縁体２２は、押出成形により被覆させる。上記金属ラミネートテープからなる外部導体２３にあっては、プラスチックテープ層２３ａ側を、絶縁体２２側にして、縦添えや巻付けなどにより被覆させる。この金属ラミネートテープからなる外部導体２３上には、さらに、金属編組からなる外部導体２４を施した後、ＰＶＣ、ノンハロゲン難燃ポリオレフィン系樹脂などからなる外被２５を押出により被覆させる。

このように絶縁体２２に介在される金属ラミネートテープ２３のプラスチックテープ層２３ａ側にあっては、粗面化してある。粗面化による表面粗さについては、例えば、プラスチックテープ層２３ａ側のＰＥＴテープ厚さが１０〜３０μｍ程度で、金属テープ２３ｂ側の箔厚さが５〜１５μｍ程度のとき、算術平均粗さ（Ｒａ）で、０．１μｍ以上としてある。より詳しくは、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以上、最大粗さ（Ｒｙ）が１．９μｍ以上、十点平均粗さ（Ｒｚ）が１．３μｍ以上であることが望ましい。

この粗面化の処理方法は、特に限定されないが、例えば、サンドブラスト法により行うことができる。つまり、プラスチックテープ層２３ａの押出時硬化する前に微粒子をテープ表面に吹き付けて粗面化する方法である。この他、ブラス（金属線などの剛性の大きい刷毛）やヤスリ状のもので、テープ表面を削ったり、微細な凹凸を有するロール間に通して、凹凸や切れ込みを入れるなどして粗面化することも可能である。また、化学薬品でテープ表面をエッチングして粗面化することもできる。さらには、プラスチックテープ層２３ａの表面に、細かい繊維体の集合である不織布を貼り合わせて粗面化することも可能である。この不織布を用いた場合、Ｒａを３．５μｍ、Ｒｙを２２．６μｍ、Ｒｚを２０．３μｍ程度と容易に大きな値とすることができる。

このように粗面化することで、金属ラミネートテープ２３を、プラスチックテープ層２３ａ側を内側にして、絶縁体２２側に被覆させた場合、当然絶縁体２２側との摩擦抵抗が増大するため、絶縁体側の伸縮作用が効果的に抑制されるようになる。言い換えれば、絶縁体の引抜き力を向上させることができる。つまり、温度変化や外力の変動に強い優れた同軸ケーブルが得られる。

図２は本発明に係る他の同軸ケーブルの一態様を示す。
図２の同軸ケーブルＣ２は、上記図１の同軸ケーブルＣ１における、金属ラミネートテープ（外部導体）２３を、銅箔、アルミ箔、錫メッキ銅箔などの金属テープ２３Ａのみで構成したのである。

この金属テープ２３Ａは、その厚さが５〜７０μｍ程度のものらかなり、少なくとも絶縁体２２側となる表面は、粗面化してある。粗面化による表面粗さについては、図１の同軸ケーブルＣ１の場合と同様で、算術平均粗さ（Ｒａ）で、０．１μｍ以上としてある。より詳しくは、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以上、最大粗さ（Ｒｙ）が１．９μｍ以上、十点平均粗さ（Ｒｚ）が１．３μｍ以上であることが望ましい。

この粗面化の処理方法も、特に限定されないが、例えば、サンドブラスト法により行うことができる。つまり、金属テープ２３Ａの表面に微粒子を吹き付けて粗面化する方法である。この他、ブラス（金属線などの剛性の大きい刷毛）やヤスリ状のもので、テープ表面を削ったり、微細な凹凸を有するロール間に通して、凹凸や切れ込みを入れるなどして粗面化することも可能である。さらには、金属テープの表面に、細かい金属繊維体や樹脂繊維体を付着させた摩耗向上材層を設けることで粗面化することも可能である。

このように粗面化することで、金属テープ２３Ａを、粗面側を内側にして、絶縁体２２側に被覆させた場合、図１の同軸ケーブルＣ１と同様、当然絶縁体２２側との摩擦抵抗が増大するため、絶縁体側の伸縮作用が効果的に抑制されるようになる。言い換えれば、絶縁体の引抜き力を向上させることができる。つまり、温度変化や外力の変動に強い優れた同軸ケーブルが得られる。

図３は本発明に係る絶縁ケーブルの一態様を示す。
本発明に係る絶縁ケーブルの構造は、特に限定されないが、図３の絶縁ケーブルＣ３にあっては、上記図１の同軸ケーブルＣ１から金属編組からなる外部導体２４が除去された単心の絶縁ケーブルとしてある。なお、本発明に係る絶縁ケーブルの場合、内部導体が多心構造でもよい。多心構造の場合、必要により絶縁コア外周に介在を入れて、ケーブルの真円化を図ることもできる。また、粗面化したプラスチックテープ層２３ａと銅箔、アルミ箔、錫メッキ銅箔などの金属テープ２３ｂからなる金属ラミネートテープ２３と最外層のＰＶＣなどからなる外被２５との間には必要により、他のケーブル構成材、例えば、鉄線を横巻きした構成材を入れて補強したり、鉄テープを横巻きなどした層を入れて電磁シールド層とすることも可能である。
この図３の絶縁ケーブルＣ３も基本的には、上記図１の同軸ケーブルＣ１と同様にして製造することができる。

このように粗面化したプラスチックテープ層２３ａを有する金属ラミネートテープ２３を、プラスチックテープ層２３ａ側を内側にして、絶縁体２２側に被覆させた場合、当然絶縁体２２側との摩擦抵抗が増大するため、絶縁体側の伸縮作用が効果的に抑制されるようになる。言い換えれば、絶縁体の引抜き力を向上させることができる。つまり、温度変化や外力の変動に強い優れた絶縁ケーブルが得られる。

図４は本発明に係る他の絶縁ケーブルの一態様を示す。
図４の絶縁ケーブルＣ４は、上記図３の絶縁ケーブルＣ３における、金属ラミネートテープ（外部導体）２３を、銅箔、アルミ箔、錫メッキ銅箔などの金属テープ２３Ａのみで構成したのである。

この金属テープ２３Ａも、その厚さが５〜７０μｍ程度のものらかなり、図３の絶縁ケーブルＣ３と同様、絶縁体２２側となる表面をは、少なくとも絶縁体２２側となる表面は、粗面化してある。なお、その粗さなどの条件も、図３の絶縁ケーブルＣ３の場合と同様である。

このように粗面化することで、金属テープ２３Ａを、粗面側を内側にして、絶縁体２２側に被覆させた場合、図３の絶軸ケーブルＣ３と同様、当然絶縁体２２側との摩擦抵抗が増大するため、絶縁体側の伸縮作用が効果的に抑制されるようになる。言い換えれば、絶縁体の引抜き力を向上させることができる。つまり、温度変化や外力の変動に強い優れた絶縁ケーブルが得られる。

〈実験例１〜４〉
実験例１ 粗面化処理の行われていない、厚さ１０〜３０μｍのＰＥＴテープのプラスチックテープ層２３ａに厚さ５〜１５μｍの銅箔を貼り付けた金属ラミネートテープ２３を用いた、図１の同軸ケーブルＣ１と同構造の同軸ケーブルを製造した。ここで、未粗面化処理のＰＥＴテープ表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は０．０７μｍ、最大粗さ（Ｒｙ）は０．６μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）は０．５μｍであった。

このサンプルケーブルについて、使用環境を想定し、短時間での効果を推定するため、３ｍの長さとし、ケーブルの両端末を鋭利なナイフで直角に切断したものを、各５本用意した。この各ケーブルを、温度変動が短時間で切り替わる熱衝撃試験機に投入して、各ケーブル端末の変化状況をテストした。なお、熱衝撃試験条件は、−４０℃１時間、＋１０５℃１時間を１サイクルとして、テストサイクル数を１００サイクルとして行った。
この結果、本サンプルの同軸ケーブルにおける両端末の移動量を調べたところ、平均−４ｍｍと平均−５ｍｍの移動があり、絶縁体が引き込まれていた（収縮していた）。
一方、本サンプルの同軸ケーブルの絶縁体を、５０ｍｍ引き抜く力を調べたところ、０．３ｋｇｆであった。

実験例２ 化学薬品のエッチングにより粗面化処理を行った、厚さ１０〜３０μｍのＰＥＴテープのプラスチックテープ層２３ａに厚さ５〜１５μｍの銅箔を貼り付けた金属ラミネートテープ２３を用いた、図１の同軸ケーブルＣ１と同構造の同軸ケーブルを製造した。ここで、ＰＥＴテープ表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は０．１μｍ、最大粗さ（Ｒｙ）は１．９μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）は１．３μｍであった。

このサンプルケーブルについて、使用環境を想定し、短時間での効果を推定するため、３ｍの長さとし、ケーブルの両端末を鋭利なナイフで直角に切断したものを、各５本用意した。この各ケーブルを、温度変動が短時間で切り替わる熱衝撃試験機に投入して、各ケーブル端末の変化状況をテストした。なお、熱衝撃試験条件は、−４０℃１時間、＋１０５℃１時間を１サイクルとして、テストサイクル数を１００サイクルとして行った。
この結果、本サンプルの同軸ケーブルにおける両端末の移動量を調べたところ、平均−１ｍｍと平均−０．８ｍｍの移動があり、絶縁体が引き込まれていた。
一方、本サンプルの同軸ケーブルの絶縁体を、５０ｍｍ引き抜く力を調べたところ、０．５ｋｇｆであった。

実験例３ 吹き付け微粒子に珪砂を用いたサンドブラス法により粗面化処理を行った、厚さ１０〜３０μｍのＰＥＴテープのプラスチックテープ層２３ａに厚さ５〜１５μｍの銅箔を貼り付けた金属ラミネートテープ２３を用いた、図１の同軸ケーブルＣ１と同構造の同軸ケーブルを製造した。ここで、粗面化処理の平均粗さは、珪砂の当てる時間により適宜調整して２種類のものを製造した。その１つのＰＥＴテープ表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は０．３μｍ、最大粗さ（Ｒｙ）は３．１μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）は２．６μｍであった。そのもう１つのＰＥＴテープ表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は０．４５μｍ、最大粗さ（Ｒｙ）は５．０μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）は４．３μｍであった。

このサンプルケーブルについて、使用環境を想定し、短時間での効果を推定するため、３ｍの長さとし、ケーブルの両端末を鋭利なナイフで直角に切断したものを、各５本用意した。この各ケーブルを、温度変動が短時間で切り替わる熱衝撃試験機に投入して、各ケーブル端末の変化状況をテストした。なお、熱衝撃試験条件は、−４０℃１時間、＋１０５℃１時間を１サイクルとして、テストサイクル数を１００サイクルとして行った。
この結果、本サンプルの同軸ケーブルにおける両端末の移動量を調べたところ、両端末とも殆ど移動（移動量＝ゼロ）がなかった。
一方、本サンプルの同軸ケーブルの絶縁体を、５０ｍｍ引き抜く力を調べたところ、前者の場合１．２ｋｇｆで、後者の場合１．８ｋｇｆであった。

実験例４ 不織布の貼り合わせにより粗面化処理を行った、厚さ１０〜３０μｍのＰＥＴテープのプラスチックテープ層２３ａに厚さ５〜１５μｍの銅箔を貼り付けた金属ラミネートテープ２３を用いた、図１の同軸ケーブルＣ１と同構造の同軸ケーブルを製造した。ここで、ＰＥＴテープ表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は３．５μｍ、最大粗さ（Ｒｙ）は２２．６μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）は２０．３μｍであった。

このサンプルケーブルについて、使用環境を想定し、短時間での効果を推定するため、３ｍの長さとし、ケーブルの両端末を鋭利なナイフで直角に切断したものを、各５本用意した。この各ケーブルを、温度変動が短時間で切り替わる熱衝撃試験機に投入して、各ケーブル端末の変化状況をテストした。なお、熱衝撃試験条件は、−４０℃１時間、＋１０５℃１時間を１サイクルとして、テストサイクル数を１００サイクルとして行った。
この結果、本サンプルの同軸ケーブルにおける両端末の移動量を調べたところ、両端末とも殆ど移動（移動量＝ゼロ）がなかった。
一方、本サンプルの同軸ケーブルの絶縁体を、引き抜く力を調べたところ、２．０ｋｇｆであった。

上記の実験例１〜４から、粗面化処理の施されていない実験例１では、絶縁体側の伸縮が大きく、絶縁体の引き抜く力も小さく、良好な同軸又は絶縁ケーブルが得られないことが分る。これに対して、粗面化処理を施した実験例２〜４では、絶縁体側の伸縮が小さく、絶縁体の引き抜く力も大きく改善され、良好な同軸又は絶縁ケーブルが得られないことが分る。特に、粗面化処理の平均粗さが大きい実験例３〜４では、絶縁体側の伸縮がゼロで、絶縁体の引き抜く力も大幅に改善されることが分る。また、このことから、粗面化処理の平均粗さは０．１μｍ以上、より好ましくは０．３μｍ以上であることがよいことが分る。

本発明に係る同軸ケーブルの一つの実施の形態になる斜視図である。 本発明に係る同軸ケーブルの他の実施の形態になる斜視図である。 本発明に係る絶縁ケーブルの一つの実施の形態になる斜視図である。 本発明に係る絶縁ケーブルの他の実施の形態になる斜視図である。 従来の同軸ケーブルの一例になる斜視図である。

符号の説明

Ｃ１〜Ｃ２・・・同軸光ケーブル、Ｃ３〜Ｃ４・・・絶縁ケーブル、２１・・・内部導体、２２・・・絶縁体、２３・・・金属ラミネートテープ、２３Ａ・・・金属テープ、２４・・・金属編組、２５・・・外被

Claims (7)

1. 内部導体の絶縁体外周に少なくとも当該絶縁体側にプラスチックテープ層を有する金属ラミネートテープからなる外部導体を設けた同軸ケーブルにおいて、前記絶縁体側の金属ラミネートテープのプラスチックテープ層側を粗面化したことを特徴とする同軸ケーブル。
2. 内部導体の絶縁体外周に少なくとも金属テープからなる外部導体を設けた同軸ケーブルにおいて、前記絶縁体側の金属テープ側を粗面化したことを特徴とする同軸ケーブル。
3. 前記金属ラミネートテープ又は前記金属テープの外周に金属編組を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の同軸ケーブル。
4. 前記粗面化による表面粗さが算術平均粗さで、０．１μｍ以上であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の同軸ケーブル。
5. 絶縁体の外周に少なくとも当該絶縁体側にプラスチックテープ層を有する金属ラミネートテープを設けた絶縁ケーブルにおいて、前記絶縁体側の前記金属ラミネートテープのプラスチックテープ層側を粗面化したことを特徴とする絶縁ケーブル。
6. 内部導体の絶縁体外周に少なくとも金属テープを設けた絶縁ケーブルにおいて、前記絶縁体側の金属テープ側を粗面化したことを特徴とする絶縁ケーブル。
7. 前記粗面化による表面粗さが算術平均粗さで、０．１μｍ以上であることを特徴とする請求項５又は６記載の絶縁ケーブル。
   

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