JP2008130347A - シールド付ツイスト電線 - Google Patents

Abstract

【課題】従来と同等の耐熱性や低温特性、通信特性を維持しつつ、製造コストの低減も可能なシールド付ツイスト電線を提供すること。
【解決手段】比誘電率が２．０〜２．３、融点が１６０〜１８０℃で無極性の第１高分子と、低温脆化温度が−１００〜−５０℃で前記第１高分子と相溶可能な無極性の第２高分子とを含有する高分子組成物からなる絶縁体１４で導体１２の外周を被覆した複数本の絶縁芯線１６を撚り合わせ、その外周をシールド導体１８で被覆し、さらにその外周を外皮２０で被覆してなるシールド付ツイスト電線１０とする。前記高分子の重量比は、第１高分子／第２高分子が５０／５０〜９０／１０の範囲内にあることが好ましい。また、前記第１高分子としてポリプロピレン系樹脂を、前記第２高分子として超低密度ポリエチレンを、それぞれ例示することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールド付ツイスト電線に関し、さらに詳しくは、自動車の車載ＬＡＮなどの通信用ケーブルに好適に用いられるシールド付ツイスト電線に関するものである。

従来、例えば、自動車などの車両の車載機器や民生機器の通信用ケーブルには、シールド付ツイスト電線が多く用いられている。シールド付ツイスト電線は、導体の外周を絶縁体で被覆した絶縁芯線を複数本撚り合わせ、その外周をシールド導体で被覆し、さらにその外周を外皮で被覆したものからなっている。

通信用ケーブルは、高周波信号の伝送に用いられるため、シールド付ツイスト電線の絶縁体には、一般に、高周波特性が良好なポリエチレンが用いられている（例えば特許文献１参照）。

ここで、例えば、シールド付ツイスト電線を自動車の車載ＬＡＮなどの通信用ケーブルに用いる場合には、低温性、耐熱性も要求される。ポリエチレンは低温性に優れるが耐熱性には劣るため、絶縁体を形成するポリエチレンに架橋処理を施して耐熱性を高めたシールド付ツイスト電線も知られている。

特開２０００−３４８５４４号公報

しかしながら、ポリエチレンに架橋処理を施すには電子線照射を行なう必要があり、電子線照射する工程が追加されるので、製造工程の増加に繋がる。また、電子線照射装置が追加されるので、大規模な製造装置となる。これにより、製造コストが増大し、また製造現場の展開が難しいという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、従来と同等の耐熱性や低温特性、通信特性を維持しつつ、製造コストの低減も可能なシールド付ツイスト電線を提供することにある。

本発明に係るシールド付ツイスト電線は、導体の外周を絶縁体で被覆してなる絶縁芯線を複数本撚り合わせ、その外周をシールド導体で被覆し、さらにその外周を外皮で被覆してなるシールド付ツイスト電線において、前記絶縁体は、比誘電率が２．０〜２．３、融点が１６０〜１８０℃で無極性の第１高分子と、低温脆化温度が−１００〜−５０℃で前記第１高分子と相溶可能な無極性の第２高分子とを含有していることを要旨とするものである。

この場合、前記第１高分子と前記第２高分子の重量比は、第１高分子／第２高分子が５０／５０〜９０／１０の範囲であることが望ましい。

そして、前記第１高分子としてはポリプロピレン系樹脂を、前記第２高分子としては超低密度ポリエチレンを、好適なものとして示すことができる。

本発明に係るシールド付ツイスト電線によれば、絶縁体が上記第１高分子と上記第２高分子とを含有しているので、例えば自動車の車載ＬＡＮの通信用ケーブルなどの耐熱性が要求されるところに使用する場合でも、十分な耐熱性を備えている。そして、十分な耐熱性を備えるのに絶縁体への電子線照射は必要ないので、製造工程の増加や製造装置の大型化にはならない。これにより、製造コストの低減も可能となり、また製造現場の展開も容易となる。

そして、絶縁体を上記構成としても、従来と比べて、電線の低温特性や特性インピーダンス、遅延時間に劣ることはなく、従来と同等の低温特性や通信特性を維持することができる。

この場合、第１高分子／第２高分子が５０／５０〜９０／１０の範囲内にあれば、特に、耐熱性、低温特性に優れる。

次に、本発明の実施形態について図を参照して詳細に説明する。

本発明に係るシールド付ツイスト電線１０は、図１に示すように、一般的な銅、銅合金などからなる導体１２の外周を絶縁体１４で被覆してなる絶縁芯線１６を複数本撚り合わせ、その外周をシールド導体１８で被覆し、さらにその外周を外皮２０で被覆してなる。導体１２は、単線でも良く、複数本の素線からなる撚線でも良い。

絶縁芯線１６の撚り合わせは、図１に示すように絶縁芯線１６を２本撚り合わせたものに限定されるものではなく、３本以上で撚り合わせたものであっても良い。また、図１に示すように撚り合わせたツイスト電線が１つに限定されるものではなく、２つ以上あっても良い。

導体１２の外周を被覆する絶縁体１４は、特定の第１高分子と特定の第２高分子とを含有する高分子組成物からなる。絶縁の構造は充実でも良いし発泡でも良い。

第１高分子としては、比誘電率が２．０〜２．３の範囲内で、融点が１６０〜１８０℃の範囲内にあり、無極性の高分子が良い。比誘電率は、電線の通信特性に寄与する。上記範囲内にあるものは、通信特性に優れる。融点は、絶縁体１４の耐熱性に寄与する。上記範囲内にあるものは、例えば自動車の車載ＬＡＮの通信用ケーブルなど耐熱性が要求されるところに使用する場合でも、十分な耐熱性を備える。極性の有無は、電線の高周波特性に影響する。極性を有すると高周波特性悪化の原因となるので、無極性の高分子が望ましい。

具体的には、第１高分子としてポリプロピレン系樹脂を例示することができる。融点が特に高く耐熱性に優れるとともに、従来の絶縁体材料であるポリエチレンと同等の比誘電率を有しており、通信特性が良好だからである。

ポリプロピレン系樹脂は、プロピレンを単重合させたホモポリマーでも良いし、プロピレンとエチレン等をブロック的に共重合させたブロックコポリマーや、プロピレンとエチレン等とをランダムに共重合させたランダムコポリマーでも良い。

第２高分子としては、低温脆化温度が−１００〜−５０℃の範囲内で、上記第１高分子と相溶可能な無極性の高分子が良い。低温脆化温度が上記範囲内にあるものは、低温特性に優れる。高分子の相溶性は、混合する高分子の分散に影響する。相溶性が低いと、高分子の分散が悪くなりやすく、機械特性悪化の原因となる。そのため、上記第１高分子と相溶可能なものが望ましい。極性の有無は、第１高分子と同様、電線の高周波特性に影響する。極性を有すると高周波特性悪化の原因となるので、無極性の高分子が望ましい。

具体的には、超低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンなどを例示することができる。より好ましくは、超低密度ポリエチレンである。低温特性に特に優れるからである。

第１高分子と第２高分子とを混合する重量比は、第１高分子／第２高分子が５０／５０〜９０／１０の範囲内にあることが好ましい。混合比が５０／５０未満では、耐熱性が低下しやすく、混合比が９０／１０を超えると、低温特性が低下しやすいからである。より好ましい範囲は、第１高分子／第２高分子が８０／２０である。耐熱性および低温特性に極めて優れるからである。

本発明の特性を阻害しない範囲で、必要に応じて、上記第１高分子と第２高分子以外に、各種添加剤を配合しても良い。このような添加剤としては、酸化防止剤、金属不活性化剤（銅害防止剤）、加工助剤（滑剤、ワックス等）などを例示することができる。

シールド導体１８は、編組でも良いし、金属箔でも良い。編組や金属箔を構成する材料としては、一般的な銅、銅合金、アルミニウム、鉄などを用いることができる。

外皮２０としては、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＦＡ樹脂、ＥＴＦＥ（エチレン四フッ化エチレン共重合体）樹脂、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）樹脂等のフッ素樹脂などの高分子を例示することができる。

上記構成のシールド付ツイスト電線１０によれば、絶縁体１４が上記第１高分子と上記第２高分子とを含有しているので、電子線照射により絶縁体１４を形成している高分子を架橋させて耐熱性を向上させなくても、高い耐熱性を有している。

すなわち、十分な耐熱性を備えるのに絶縁体１４への電子線照射は必要ないので、製造工程の増加や製造装置の大型化にはならない。また、通常の押出ラインで製造可能となる。これにより、製造コストの低減が可能となり、また製造現場の展開が容易となる。さらに、高分子は架橋されていないので、リサイクルしやすいものとなる。

そして、絶縁体１４を上記構成としても、従来と比べて、電線の通信特性や低温特性に劣ることはなく、従来と同等の通信特性や低温特性を維持している。

次に、シールド付ツイスト電線の製造方法の一例について説明する。

まず、上記第１高分子と第２高分子とを加熱混練して、高分子組成物を調製する。この際、必要に応じて各種添加物を添加することができる。各成分の混合順は特に限定されない。混練方法としては、例えば、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、二軸押出機などを用いて加熱混練する方法を例示することができる。

次いで、押出機を用いて、得られた高分子組成物を導体１２の外周に押出被覆して、絶縁芯線１６を作製する。次いで、作製した絶縁芯線１６を複数本撚り合わせてツイスト電線を作製する。

次いで、上記ツイスト電線の外周にシールド導体１８を覆う。例えばシールド導体１８が編組であるときには、編組編み機でツイスト線の外周に編組を編み込むと良い。また、シールド導体１８が金属箔であるときには、長尺の金属箔をツイスト線の外周に螺旋状に巻くと良い。また外皮被覆時にタテ添えしても良い。

次いで、シールド導体１８の外周に外皮２０を被覆して、シールド付ツイスト電線１０が製造される。外皮２０は、押出機を用いて、外皮２０を形成する高分子組成物をシールド導体１８の外周に押出被覆すると良い。

次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。

（供試材料）
本実施例において使用した供試材料の製造元、商品名を示す。

（Ａ）樹脂
・ポリプロピレン［日本ポリプロ（株）製、商品名「ノバテックＰＰ」］
・超低密度ポリエチレン［デュポンダウエラストマージャパン（株）製、商品名「エンゲージ８００３」］
・架橋ポリエチレン［宇部興産（株）製、商品名「Ｒ３００」］

（Ｂ）添加剤
・酸化防止剤［チバスペシャルティケミカルズ（株）製、商品名「イルガノックス１０１０」］

（高分子組成物の調製）
表１に示す成分を混合し、二軸混練機で加熱混練して、実施例、比較例および参考例に係る高分子組成物を調製した。表１に示す高分子組成物のうち、樹脂成分の量は重量比で表しており、酸化防止剤の量は、樹脂成分１００重量部に対する重量部で表している。なお、参考例に係るシールド付きツイスト電線については、調製した高分子組成物に電子線照射して、架橋処理を施した。

（材料評価）
実施例、比較例および参考例に係る各高分子組成物について、加熱変形試験、低温脆化温度の測定、比誘電率の測定を行なった。以下に、測定方法および評価基準について説明する。

加熱変形試験
ＪＩＳ Ｃ３００５に準拠して測定した。すなわち、高温雰囲気中で、荷重４００ｇを３０分加えた後、外径の変形率を測定した。現行品である架橋ポリエチレンの加熱変形率と同等であれば合格とした。

低温脆化温度
ＪＩＳ Ｃ３００５に準拠して測定した。すなわち、液状の冷却媒体中で規定の打撃具で衝撃を与え、導体露出しない最低温度を低温脆化温度とした。低温脆化温度が−１５℃以下を合格とした。

比誘電率の測定
０．５ｍｍ厚のプレスシートを直径５０ｍｍの電極で挟み、静電容量を測定し、ε_ｒ＝ｄＣ／ε_０Ｓにより算出した。ここで、ｄ、Ｃ、Ｓ、ε_０は、それぞれ電極間距離、静電容量、電極面積、真空の誘電率である。現行品である架橋ポリエチレンの比誘電率（２．３８）と同等であれば合格とした。

（シールド付きツイスト電線の作製）
押出機により、断面積が０．２２ｍｍ^２の導体の外周に、高分子組成物を厚み０．４２５ｍｍで押出被覆して、絶縁芯線を作製した。次いで、作製した絶縁芯線を２本撚り合わせてツイスト電線とした。次いで、ツイスト電線の外周に金属箔を覆い、金属箔の外周に厚み０．４ｍｍのポリ塩化ビニルを被覆して、実施例および比較例に係るシールド付きツイスト電線を作製した。なお、参考例に係るシールド付きツイスト電線については、作製した絶縁芯線に電子線照射して架橋処理を施した後、上記工程を経て作製した。

（通信特性の評価）
実施例、比較例および参考例に係るシールド付きツイスト電線について、特性インピーダンスと遅延時間を測定した。以下に、測定方法および評価基準について説明する。

特性インピーダンス
ケーブル長１０ｍのサンプルを用いて、片端を測定器に接続し、もう一方の片端が開放、短絡の場合の交流抵抗を測定し、それらの値の相乗平均をとることにより算出した。ＩＳＯ １１８９８（ＣＡＮ通信規格）により、１２０Ω（最大１４０Ω、最小９５Ω）を合格とした。

遅延時間
ケーブル長１０ｍのサンプルを用いて、ネットワークアナライザを用いて測定した。ＩＳＯ １１８９８（ＣＡＮ通信規格）により、５．５ｎｓ／ｍ以下を合格とした。

表１より、実施例に係る高分子組成物は、表１に示す温度範囲において、現行品である架橋ポリエチレン（参考例）よりも低い加熱変形率であり、耐熱性は同等以上であることを確認した。また、低温脆化温度は−１５℃以下であり、低温特性も同等であることを確認した。

さらに、比誘電率が、架橋ポリエチレン（参考例）とほぼ同等であることを確認した。その結果、実施例に係るシールド付きツイスト電線は、特性インピーダンスと遅延時間が、架橋ポリエチレン（参考例）を絶縁体に用いた現行品と同等であることを確認した。

なお、比較例では、絶縁体を形成するベース高分子にポリプロピレンのみを用いている。これにより、現行品よりも加熱変形率は低くなったので、耐熱性は同等以上であることが分かったが、低温脆化温度は０℃以上となったので、低温特性に劣る結果となった。

以上の結果より、実施例に係るシールド付きツイスト電線によれば、従来と同等の耐熱性や低温特性、通信特性を維持していることが分かった。そして、このような特性を得るのに絶縁体に電子線照射をしていないので、製造工程の増加や製造装置の大型化にはならない。これにより、従来と比較して、製造コストも低減できる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

本発明に係るシールド付ツイスト電線は、例えば、自動車の車載ＬＡＮなどの通信用ケーブルなどに好適に用いられる。

本発明に係るシールド付ツイスト電線を表す断面図である。

符号の説明

１０ シールド付ツイスト電線
１２ 導体
１４ 絶縁体
１６ 絶縁芯線
１８ シールド導体
２０ 外皮

Claims (3)

1. 導体の外周を絶縁体で被覆してなる絶縁芯線を複数本撚り合わせ、その外周をシールド導体で被覆し、さらにその外周を外皮で被覆してなるシールド付ツイスト電線において、
   前記絶縁体は、比誘電率が２．０〜２．３、融点が１６０〜１８０℃で無極性の第１高分子と、低温脆化温度が−１００〜−５０℃で前記第１高分子と相溶可能な無極性の第２高分子とを含有していることを特徴とするシールド付ツイスト電線。
2. 前記第１高分子と前記第２高分子の重量比は、第１高分子／第２高分子が５０／５０〜９０／１０の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載のシールド付ツイスト電線。
3. 前記第１高分子は、ポリプロピレン系樹脂であり、前記第２高分子は、超低密度ポリエチレンであることを特徴とする請求項１または２に記載のシールド付ツイスト電線。

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