JP2011514649A - 耐圧潰性導体絶縁体 - Google Patents

Abstract

１対のポリマー絶縁導体を対撚りしてツイストペアを形成する方法であって、ポリマー絶縁導体が導体上に均一な厚さのポリマーのコーティングを押し出すことによって形成される方法。２つ以上のツイストペアがポリマー外被により被覆され、ケーブルを形成する。このツイストペアは：
（ｉ）ポリマー絶縁導体のツイストペアの各ポリマー絶縁導体の外面に長手方向に延びる山と谷を形成するように押し出す工程；および
（ｉｉ）ポリマー絶縁導体のツイストペアの一方のポリマー絶縁導体の外面の山の少なくとも１つを、他方のポリマー絶縁導体の外面の前記谷の少なくとも１つに噛み合わせるように、得られるポリマー絶縁導体を対撚りする工程；
により、前記ポリマー絶縁導体を形成するポリマーの使用重量を減少して、所望の平均インピーダンス性能を得る。

Description

本発明は、耐圧潰性導体絶縁体に関する。より詳細には、本発明は、耐圧潰性ポリマー絶縁導体対撚り（ｔｗｉｎｎｉｎｇ）方法又はケーブルに関し、ここで、ポリマー絶縁体は、発泡体又は非発泡体であり、山と谷を有し、典型的な円筒状ポリマー絶縁導体の電気的および機械的特性を維持する。

ツイストペア通信ケーブルは、典型的にはビルのプレナム領域における、高周波数信号伝送に使用される。ケーブルは、典型的には、ポリマー絶縁導体の複数のツイストペアをポリマー外被で被覆した構成になっている。ツイストペアデータケーブルでは、個々の絶縁導体は、典型的には撚られて対になり、４つの対が寄り合わされ、被覆されてケーブルを形成している。隣接するツイストペア間の電気的結合（即ち、漏話）を減少させるため、各対は、異なるピッチ（ｌａｙ）（慣例的には、インチ／回転で測定される）で撚られる。撚り合わせることによって、ポリマー絶縁体は圧縮（即ち、圧潰）される。ピッチが短いほど、撚りが緊密になり、（発泡体であれ、非発泡体であれ）ポリマー絶縁体の圧潰又は圧縮が大きくなる。ツイストペアは、典型的には１００オームのインピーダンスを有するように設計される。ツイストペア中の導体の中心間の間隔は、インピーダンスに影響を及ぼす主要因である。従って、圧縮が大きいと導体が接近するため、撚りの長さが短くなるにつれ、所望のインピーダンスを維持するために、絶縁体を更に厚くする必要がある。使用するポリマー絶縁体の量を増加させることに関する問題は、ケーブルの重量およびケーブルのサイズが増加するということである。

従って、絶縁材料の重量を増加させることなく、所望のインピーダンス並びに他の電気的および機械的特性を維持するポリマー絶縁体を有することが望ましい。

以下の開示は、本発明の様々な態様に関連し、次のように簡単に要約され得る：米国特許第５，９９０，４１９号明細書（Ｂｏｇｅｓｅ，ＩＩ）は、半径方向外側に延びるリブを有する中実の絶縁体のコーティングによって封入されている電線（単線又は撚り線）の主導線を開示している。第１の絶縁導体の絶縁リブは、第２の絶縁導体に隣接して配置され、その中で、第１の絶縁導体のリブと第２の絶縁導体のリブの最外端が接している。接している第１の絶縁導体のリブと第２の絶縁導体のリブは、リブ間の空隙を画定し、導体間の互いの距離を増加させ、それによって、ケーブルアセンブリの静電容量を低下させる。

簡潔には、本発明の一態様に従って、１対のポリマー絶縁導体を対撚りし、ツイストペアを形成する方法が提供され、前記各ポリマー絶縁導体は、前記導体上に前記ポリマーを均一な厚さで押し出すことによって形成され、前記ポリマー絶縁導体は円筒状の外面を有し、
（ｉ）前記ポリマー絶縁導体のツイストペアの前記各ポリマー絶縁導体の外面に長手方向に延びる山と谷を形成するように、前記押出を実施すること、および
（ｉｉ）前記ポリマー絶縁導体のツイストペアの一方の前記ポリマー絶縁導体の前記外面の前記山の少なくとも１つを、他方の前記ポリマー絶縁導体の前記外面の前記谷の少なくとも１つに噛み合わせるように、得られるポリマー絶縁導体を対撚りすること、
による、同じ重量の前記ポリマーを有する前記均一な厚さのポリマー絶縁体と比較した、前記ツイストペアのインピーダンス効率の改善、
を特徴とする。

前記導体上のポリマー絶縁体は、非発泡体又は発泡体である。

本発明の改善は、更に、少なくとも２つのツイストペアを被覆する外被を設け、それによってケーブルを形成することを含む。

本発明の別の態様により、それぞれポリマー絶縁体を有する１対の導体が提供され、前記各導体上のポリマー絶縁体は、前記外面に沿って長手方向に交互に延びる山と谷を含む外面を有し、それぞれ前記ポリマー絶縁体を有する前記１対の導体は、撚り合わされてツイストペアを形成し、ここで、一方の前記導体上の前記ポリマー絶縁体の外面の前記山の少なくとも１つが、他方の前記導体上の前記ポリマー絶縁体の外面の前記谷の１つに噛み合い、同じ重量であるが均一な厚さを有するポリマー絶縁体と比較して、改善されたインピーダンス効率、即ち、ポリマー絶縁体ｌｂ／１０００ｆｔ当たり比較的大きいインピーダンスが得られる。従って、比較的低重量のポリマー絶縁体を使用して、従来のポリマー絶縁体（均一な厚さ）を有するものと同じインピーダンスを達成することができる。導体上のポリマー絶縁体は、非発泡体又は発泡体である。

１対の導体は、ケーブルを形成するため、前記ポリマー絶縁導体のツイストペアを少なくとも２つ被覆するために設けられるポリマー外被を更に含む。本発明の別の態様により、中心導体、前記中心導体を被覆するポリマー絶縁体、および前記ポリマー絶縁体を被覆する外部導体を含む同軸ケーブルが提供され、前記ポリマー絶縁体は、長手方向に延びる山と谷を含む外面を有し、前記外部導体は前記谷を橋架けする。ポリマー絶縁体は、非発泡体であっても又は発泡体であってもよい。

本発明は、添付の図面と関連した以下の詳細な説明から、より十分に理解される。

螺旋状に巻回された山と谷を有する半径方向外側のポリマー絶縁体の構成を示す、本発明のポリマー絶縁導体の撚り返しを施したツイストペア（ｂａｃｋ ｔｗｉｓｔｅｄ ｐａｉｒ）の拡大等角図である。 発泡ポリマー絶縁体の一実施形態を示す、図１の断面２−２に沿った本発明のツイストペアの拡大断面図である。 本発明の不定の長さの押出発泡ポリマー絶縁導体の一実施形態の拡大斜視図である。 同じインピーダンスで０．３インチの撚り長さ（ピッチ）を有する本発明の絶縁体重量と従来の絶縁導体の絶縁体重量の差を示すグラフである。 従来の発泡ポリマー同軸ケーブルの断面図である。 波形の輪郭を有する本発明の発泡ポリマー同軸ケーブルの断面図である。 本発明の中実（即ち、非発泡）の実施形態の一実施形態の断面図である。 本発明の中実（即ち、非発泡）の実施形態の別の実施形態の断面図である。

本発明をその好ましい実施形態と関連して説明するが、本発明はその実施形態に限定されるものではないことが分かるであろう。逆に、代替、変更、および均等物は全て、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨および範囲に含まれるものとする。

ここで、本発明を詳細に説明するために図面を参照する。本発明のポリマー絶縁導体の撚り合わせ（例えば、対撚り）方法では、対撚機で張力をかけ、実際に牽引する（ｄｒａｇ）ことによる捩り力のため、絶縁体は圧縮される。撚りが短いほど、より多くの圧縮が起こる。従来、絶縁体の圧縮は、所望の撚り長さに対して最終的な導体の中心間の間隔が達成されるように、絶縁体を増加することによって相殺される。

押出方法から製造される導体の周囲の絶縁体の形状の好ましい実施形態は、絶縁体の外周の一連のアーチ（例えば、波形）である。この方法は、１）機械部品と絶縁体の接触表面積を減少させることによって、対撚機による張力を減少させ；２）絶縁体層の耐圧潰性を増加させ；３）従来の丸い絶縁体より絶縁体の総重量を少なくしてツイストペア中の導体の中心間距離を増加させ；４）絶縁体間の接触表面積を増加させる。

図１は、それぞれ、銅製のものなどの中心導体各８および１０と、ポリマー絶縁体各１２および１４からなるポリマー絶縁導体４および６のツイストペア２を示す。ツイストペア２を形成する対撚り方法は、従来の操作であり、絶縁体１２および１４の波形の又は付形された露出外面を接触点１６および１７などで押し合わせる。本発明のポリマー絶縁体の表面は、波形の外面を形成する山と谷を有する。ポリマー絶縁体は、発泡体であっても非発泡体であってもよい。ポリマー絶縁体１２、１４の発泡した態様を提供する空孔は、形状がほぼ球状であり、図３にポリマー絶縁体内の小さい円７として示されている。別の実施形態は、発泡ポリマー絶縁体上の中実の外皮を押し出す又は成形するものである。中実の外皮の厚さは、典型的には約１〜２ミルである。

図２は、図１の断面２−２に沿ったツイストペアの断面図を示す。図２は、発泡ポリマー絶縁導体の実施形態を示す。導体８、１０を被覆する発泡ポリマー絶縁体１２、１４は、複数の山１８、１９と谷２０、２１を有する。波型の山の輪郭が得られるように、この実施形態では、山２２、２３の頂部は丸みが付けられている。この実施形態は、想像線２４、２６によって表される外径（周囲）を示す。ポリマー絶縁体の内径は、周囲が谷２０、２１の底部（即ち、深さ）と一致する円によって画成される。山１８、１９が圧潰力を受けると、それらは発泡ポリマー絶縁体１２、１４の外径２４、２６を、ポリマー絶縁体の内径とポリマー絶縁体の外径の間の中間の直径の方に減少させる傾向がある。対照的に、ポリマー絶縁体が均一な厚さを有し、外径として中間の直径を有するとき、同じ圧潰力によって中間の直径が内径の方に減少する傾向があり、そのため、山と谷が存在するときと比較して、絶縁体の有効厚さが減少する。本発明の中実のポリマー絶縁体は、同様に、発泡絶縁体に関して前述したものと同様の応答をするが、中実又は非発泡のポリマーに対する圧潰力による圧縮の影響は、発泡ポリマー絶縁体に対するものより小さい。

引き続き図２を参照すると、本発明のポリマー絶縁体の内径は、同じ重量のポリマーを均一な厚さで（従来の絶縁体）導体上に押し出すことによって得られるポリマー絶縁体の直径より小さい。本発明のポリマー絶縁体の厚さ２４、２６は、４〜１００ミル、更には１２５ミル（３．１ｍｍ）以下であり、好ましくは４〜２０ミル（０．１〜０．５ｍｍ）、より好ましくは６〜１４ミル（０．１５〜０．３６ｍｍ）である。同軸ケーブル上の本発明の絶縁体の厚さは、典型的には、４〜１００ミル（０．１〜２．５ｍｍ）、更には１２５ミル（３．１ｍｍ）以下である。本発明の各ポリマー絶縁導体は、導体上にポリマーを押し出すことによって形成される。ポリマーは、図３に示すように各絶縁導体の外面に長手方向に延びる山と谷を形成するように押し出される。得られるポリマー絶縁導体は、図２に示すように、ツイストペアの一方のポリマー絶縁導体の外面の山３０の少なくとも１つを、他方のポリマー絶縁導体の外面の谷３１に噛み合わせるように撚られる。他方のポリマー絶縁導体の谷に噛み合わせるポリマー絶縁導体のこのような対撚りでは、典型的な非波形の絶縁体に使用されるよりも少ない重量（通常、ｌｂｓ／１０００フィートの単位である）のポリマーを使用することによって、改善されたインピーダンス効率が得られる。本発明のポリマー絶縁導体は、１対の導体を対撚りする前は、互いに別々である。ポリマー絶縁体を有する１対の導体の本発明の実施形態は、波形の縁部輪郭を形成する山の断面形状として、図２に示されている。

図２の断面形状は、図１の撚られたポリマー絶縁導体４、６の間の噛み合いの実施形態を示す。本発明の対撚り方法は、山の幅が谷より狭い又は小さい、或いは、山の幅が谷より大きいようになっている。これは、ツイストペアの一方のポリマー絶縁導体の噛み合う山３０が、ツイストペアの他方のポリマー絶縁導体の谷３１を完全に満たさないようになっている。山と谷は、また、本発明では、噛み合うように、幅が同じであってもよい。２つ以上のツイストペアをポリマー外被に封入又はポリマー外被により被覆し、ツイストペアケーブルを形成してもよい。

図３に、不定の長さの一実施形態の斜視図を示す。ポリマー絶縁導体６は、導体１０および導体１０を被覆するポリマー絶縁体１４を含む。導体１０は、ポリマー絶縁体１４の中心に配置されている。ポリマー絶縁体１４の外面は、ポリマー絶縁導体６の長さに沿って延びる山１８と谷２０で構成されている。山１８と谷２０は、互いに交互になっている、即ち、谷は隣接する山を互いに分離している。山と介在する谷の数、山の幅（山の基部で測定される）と谷の幅（１つの山の基部外縁部から隣接する山の基部外縁部まで測定される）は、ポリマー絶縁導体６に対して意図された通信又は他の電線およびケーブルの用途によって変わる。

本発明の方法および製品では、山と谷は、図３に示すように押し出された時、絶縁体の全長に沿って連続しており、導体に平行である。ポリマー絶縁導体は、対撚りされ、ツイストペアを形成する。対撚り中、個々のポリマー絶縁導体は、まず、対撚機によって撚り返しが施され（ｂａｃｋ ｔｗｉｓｔｅｄ）、その後、絶縁導体が撚り合わせられる。撚り返しの効果により、絶縁体の外面で山と谷の配置が平行から螺旋状に変化する。対撚りは、２つのポリマー絶縁導体の螺旋状の長手方向に延びる山と谷が図１に示すように同じ方向に配置されるように実施される。従って、長手方向に延びる螺旋状の山と谷を対撚りすると、その結果、ツイストペアの一方の絶縁体の山が、他方の絶縁体の谷の中に噛み合う。

本発明の一態様では、ポリマー絶縁体は、長手方向に延びる山と谷によって作り出された波形の表面を有する。存在する山の数は、ポリマー絶縁体の直径に依存する。直径が増大するにつれ、周囲も増大し、これは、直径の小さいポリマー絶縁体に対して選択された山の幅が、直径の比較的大きいポリマー絶縁体に使用される場合、より多くの山を必要とすることを意味する。或いは、山の幅を増大してもよい。山は高く細いものではないが、その理由は、このような形状は耐圧潰性を改善しないからである。このような山は、圧潰を受けた時、折れ曲がる傾向がある。本発明に使用される山は、圧潰中に折れ曲がらないほど高さに対して十分な幅を有する。山の好ましい量的特徴は、独立して、次の通りである：（ｉ）山の高さは、前記山の幅の約１５０％以下であり、（ｉｉ）山は、ポリマー絶縁体の外面の少なくとも約３０％を被覆し（谷周囲）（これが山の占有面積を画定する）、（ｉｉｉ）山の高さは、山の幅の少なくとも約５０％である。同等の改善を提供するため、山の幅が減少するにつれ、山の数は増加した。サイズ（直径）が非常に小さい通信ケーブルでは、例えば、絶縁体の全厚は約６〜１４ミル（０．１５０〜０．３６０ｍｍ）であり、山の高さは前記全厚の少なくとも約２５％である。全厚は、導体表面から山の頂部までの絶縁体の厚さである。山の幅は、山の基部を横切る距離であり、山の基部で山は谷と交差する。山の高さは、谷によって画定される周囲（谷周囲）から山の頂部まで測定される。好ましくは、山は噛み合いが容易になるように、丸みが付けられている。一般に、ツイストペア又は同軸の構成に外被を設けて、通信ケーブルを完成させる。複数のツイストペアを一緒に束ねて、単一の外被に入れてもよい。

ツイストペア絶縁体の厚さに関して、上記に開示した山の高さは、好ましくは、ポリマー絶縁体全体の厚さの少なくとも２５％、より好ましくは少なくとも３０％、更により好ましくは少なくとも４０％である。山の高さが山の幅の１５０％以下、好ましくは１２５％以下、より好ましくは１００％以下である場合、一般に圧潰中の山の折れ曲がりが回避される。もちろん、山は、圧潰時に折れ曲がらないほど十分な幅があり、これは一般に、山の幅が山の高さの７５％又は１００％から、山の高さの２００％の範囲のときに得られる。山の幅の別の表示は、ポリマー絶縁ケーブルの周囲における山の被覆率であり、この場合、周囲は、谷の表面（床）によって表される発泡ポリマー絶縁体の内径を意味する。好ましくは、山は、周囲（谷表面）の約９０％以下、好ましくはこのような周囲の少なくとも３５％を被覆する。

山は、絶縁体の表面で突出しており、例えば、絶縁体の全厚が４〜２０ミル（０．１〜０．５ｍｍ）、６〜１４ミル（０．１５〜０．３５ｍｍ）の範囲であるのに対して、山の高さは、好ましくは３〜７ミル（０．０７５〜０．１７５ｍｍ）、好ましくは４〜６又は７ミル（０．１〜０．１５又は０．１７５ｍｍ）の範囲である。２０〜１２５ミル（０．５〜３．１ｍｍ）の比較的厚い絶縁体（全厚）では、山の高さは、好ましくは３〜２０ミル（０．０７６〜０．５ｍｍ）である。これらの山の高さでは全て、山の幅は、好ましくは山の高さの７５〜２００％の範囲である。

前述した本発明の押出および対撚りは、ツイストペアに望ましいインピーダンス性能を維持すると共に、導体を絶縁するのに使用されるポリマーの量を維持又は減少させる（即ち、インピーダンス効率）。絶縁体用のポリマー材料は発泡体であっても又は非発泡体であってもよい。本明細書の目的では、非発泡の用語は、中実であること、又は、４０倍に拡大した時、発泡ポリマーの内面と外面の領域に実質的に空孔が見えないことを意味する。

ツイストペアの所望のインピーダンス性能は、１００オームである。図４は、０．３インチの撚り長さ（即ち、ピッチ）を有する中実の絶縁ツイストペアに関する、従来の絶縁体と比較した本発明の、絶縁導体上の絶縁体の量（ｌｂｓ／１０００ｆｔ）の関数としてのインピーダンス（Ｚ_０）のグラフを示す。１００オームのインピーダンスでは、本発明のポリマー重量は、約０．８１５ｌｂｓ／１０００ｆｔであり、それに対して従来の重量は約０．９０５ｌｂｓ／１０００ｆｔである。図４に、本発明は実線で示され、従来技術は破線で示されている。これから、本発明では１００オームのインピーダンスを維持するのに、従来の場合より少ないポリマー重量で済むことが分かる。図４にグラフで示した本発明は、非発泡又は中実のツイストペアに関するものであり、従来技術のグラフは中実のツイストペアに関するものである。

本発明のポリマー絶縁体の発泡領域を形成するポリマーを発泡させるどのような方法を使用してもよい。しかし、使用される方法は、低い反射減衰量および高い信号伝送速度などの電気的特性の最良の組み合わせが得られるように、小さく且つ均一なセル（空孔）が得られることが好ましい。この点に関して、セルは好ましくは直径約５０マイクロメートル以下であり、平均空孔率は約１０〜７０％、好ましくは約２０〜５０％、より好ましくは約２０〜３５％である。平均空孔率は、絶縁導体の静電容量測定により求められる。ツイストペアでは、平均空孔率が０〜３５％、より好ましくは約１０〜３５％であることが好ましい。同軸ケーブルでは、平均空孔率は、好ましくは１０〜７０％である。平均空孔率は、次式に従って、発泡絶縁体の重量と、同じ寸法を有する非発泡絶縁体（同じポリマー）の重量を比較することによって求められる。
空孔率（体積％）＝１００（１−［発泡体重量／非発泡体重量］）

図６および図７は、１２の山を有する本発明の２つの非発泡ポリマー絶縁導体の実施形態を示す。図６では、導体５２を被覆する非発泡ポリマー絶縁体５０は、長手方向に延びる山５４と谷５６を有する。図２におけるように、山５４の頂部に丸みが付けられている。図７では、導体６２を被覆する非発泡ポリマー絶縁体６０は、図６に示すように、長手方向に延びる山６４と谷６６を同数有するが、山６４の幅は、谷６６の幅がほとんど又は全くないほど十分広い。この実施形態では、谷６６は、単に、隣接する山６４が交差（相互接続）する位置である。山６４の頂部は丸みが付けられている。本発明のポリマー絶縁体は、特定の通信又は他のケーブル用途に望ましい電気的、物理的および熱的特性を有する、導体の被覆（好ましくは押出成形による）に使用できる任意の熱可塑性ポリマーであってよい。最も一般的なこのようなポリマー絶縁体は、ポリオレフィンおよびフルオロポリマーである。また、ポリオレフィン以外の非フッ素化ポリマーを使用してもよい。

本発明に使用されるフルオロポリマーは、好ましくは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のコポリマーである。これらのコポリマー中、ＨＦＰ含有量は典型的には約６〜１７重量％、好ましくは９〜１７重量％（ＨＦＰＩ×３．２から計算される）である。ＨＦＰＩ（ＨＦＰインデックス）は、Ｕ．Ｓ．Ｓｔａｔｕｔｏｒｙ Ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｈ１３０に開示されているように、特定のＩＲ波長における赤外線（ＩＲ）吸光度の比である。好ましくは、ＴＦＥ／ＨＦＰコポリマーは、特性を改善するため、少量の追加のコモノマーを含む。好ましいＴＦＥ／ＨＦＰコポリマーは、ＴＦＥ／ＨＦＰ／パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）（ＰＡＶＥ）であり、ここでアルキル基の炭素数は１〜４である。好ましいＰＡＶＥモノマーは、パーフルオロ（エチルビニルエーテル）（ＰＥＶＥ）およびパーフルオロ（プロピルビニルエーテル）（ＰＰＶＥ）である。追加のコモノマーを含有する好ましいＴＦＥ／ＨＦＰコポリマーは、ＨＦＰ含有率約６〜１７重量％、好ましくは９〜１７重量％であり、ＰＡＶＥ含有率（好ましくはＰＥＶＥ）約０．２〜３重量％であり、コポリマーの残部はＴＦＥであり、コポリマーは合計１００重量％になる。ＦＥＰ組成物の例としては、米国特許第４，０２９，８６８号明細書（Ｃａｒｌｓｏｎ）、同第５，６７７，４０４号明細書（Ｂｌａｉｒ）、および同第６，５４１，５８８号明細書（Ｋａｕｌｂａｃｈら）およびＵ．Ｓ．Ｓｔａｔｕｔｏｒｙ Ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｈ１３０に開示されているものがある。ＦＥＰは部分的に結晶性である、即ち、エラストマーではない。部分的に結晶性とは、ポリマーが幾らかの結晶性を有し、ＡＳＴＭ Ｄ３４１８に従って測定される検出可能な融点と少なくとも約３Ｊ／ｇの融解吸熱を特徴とすることを意味する。

溶融押出可能となるように溶融加工可能である、他のフルオロポリマー、即ち、少なくとも３５重量％のフッ素を含有するポリマーを使用することができるが、高速押出可能でありコストが比較的低いため、ＦＥＰが好ましい。特定の用途では、エチレン／テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）ポリマーが好適であるが、パーフルオロポリマーが好ましく、これらには、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）と一般にＰＦＡとして知られているパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）（ＰＡＶＥ）のコポリマー、およびある特定の場合にはＭＦＡが挙げられる。ＰＡＶＥモノマーとしては、パーフルオロ（エチルビニルエーテル）（ＰＥＶＥ）、パーフルオロ（メチルビニルエーテル）（ＰＭＶＥ）、およびパーフルオロ（プロピルビニルエーテル）（ＰＰＶＥ）が挙げられる。ＴＦＥ／ＰＥＶＥおよびＴＦＥ／ＰＰＶＥは、好ましいＰＦＡである。ＭＦＡは、ＴＦＥ／ＰＰＶＥ／ＰＭＶＥコポリマーである。しかし、前述のように、ＦＥＰが最も好ましいポリマーである。

本発明に使用されるフルオロポリマーはまた溶融加工可能である、即ち、ポリマーは、押出などの溶融加工によって加工され、有用であるように十分な強度を有する電線絶縁体を製造できるほど、溶融状態で十分な流動性がある。本発明に使用されるパーフルオロポリマーのメルトフローレート（ＭＦＲ）は、好ましくは約５ｇ／１０分〜約５０ｇ／１０分の範囲、好ましくは少なくとも約２０ｇ／１０分、より好ましくは少なくとも約２５ｇ／１０分である。

ＭＦＲは、典型的には、米国特許第７，１２２，６０９号明細書（Ｃｈａｐｍａｎ）に開示されているように、重合中の開始剤供給を変化させることによって制御される。所与の重合条件のための重合媒体およびコポリマー組成物中での開始剤濃度が高いほど、分子量は低くなり、ＭＦＲは高くなる。ＭＦＲはまた連鎖移動剤（ＣＴＡ）を使用することによって制御されてもよい。ＭＦＲは、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８に従って、溶融ポリマーに５ｋｇの荷重を使用し、３７２℃の溶融温度で、ＡＳＴＭ Ｄ２１１６−９１ａ（ＦＥＰに関して）、ＡＳＴＭ Ｄ３３０７−９３（ＰＦＡ）、およびＡＳＴＭ Ｄ３１５９−９１ａ（２９７℃で測定されるＥＴＦＥに関して）に記載のように測定される。

水系重合で製造されたフルオロポリマーは、重合した時、炭素原子１０^６個当たり少なくとも約４００個の末端基を含有する。これらの末端基のほとんどは、押出中に受けるような熱に曝されるとき、分解などの化学反応を受け、押し出されたポリマーを変色させるか、又は押し出されたポリマーに不均一な泡を充満させるか、又はその両方であるという意味で不安定である。これらの不安定な末端基の例としては、−ＣＯＦ、−ＣＯＮＨ_２、−ＣＯＯＨ、−ＣＦ＝ＣＦ_２、および／又は、−ＣＨ_２ＯＨが挙げられ、重合媒体、開始剤、連鎖移動剤（使用する場合）、緩衝剤（使用する場合）の選択などの重合態様によって決定される。好ましくは、フルオロポリマーは、不安定な末端基を実質的に全て、安定な末端基で置換するように安定化される。好ましい安定化方法は、パーフルオロポリマーを高温の蒸気又はフッ素に曝すことである。パーフルオロポリマーを蒸気に曝すことは、米国特許第３，０８５，０８３号明細書（Ｓｃｈｒｅｙｅｒ）に開示されている。パーフルオロポリマーをフッ素に曝すことは、米国特許第４，７４２，１２２号明細書（Ｂｕｃｋｍａｓｔｅｒら）および米国特許第４，７４３，６５８号明細書（Ｉｍｂａｌｚａｎｏら）に開示されている。これらのプロセスを本発明に使用することができる。末端基の分析はこれらの特許に記載されている。安定な−ＣＦ_３末端基（フッ素化の生成物）の存在は、フッ素処理後に存在する不安定な末端基がないことから推論され、これは、好ましい安定な末端基であり、−ＣＦ_２Ｈ末端基で安定化されたパーフルオロポリマー（蒸気処理の生成物）と比較して低い損失係数（ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ）が得られる。好ましくは、不安定な末端基の総数は、炭素原子１０^６個当たり、このような末端基約８０個以下、好ましくは炭素原子１０^６個当たり、このような末端基約４０個以下、最も好ましくは炭素原子１０^６個当たりこのような末端基約２０個以下である。

非フッ素化熱可塑性ポリマーの例としては、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、並びに、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、およびポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）などのポリアリーレンエーテルケトンが挙げられる。また、本発明による絶縁体として、ポリオレフィンを使用してもよい。ポリオレフィンの例としては、ポリプロピレン（例えば、アイソタクチックポリプロピレン）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）（例えば、比重０．８９〜０．９２を有する）などの直鎖ポリエチレンが挙げられる。Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙのＩＮＳＩＴＥ（登録商標）触媒技術によって製造された直鎖低密度ポリエチレン、およびＥｘｘｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＥＸＡＣＴ（登録商標）ポリエチレンを本発明に使用することができる；これらの樹脂は（ｍＬＬＤＰＥ）と総称されている。これらの直鎖低密度ポリエチレンは、エチレンと少量のより高級なαモノオレフィン、例えば、炭素数４〜８のもの、典型的にはブテン又はオクテンとのコポリマーである。これらの熱可塑性ポリマーのいずれも、単一のポリマーであっても又はポリマーのブレンドであってもよい。従って、ＥＸＡＣＴ（登録商標）ポリエチレンは、分子量の異なるポリエチレンのブレンドであることが多い。絶縁体を形成するポリマーは、使用されるポリマーの性質および向上させる特性に応じて、顔料、押出助剤、充填剤、難燃剤、および酸化防止剤などの、ポリマー絶縁体に一般的に使用される他の添加剤を含有することもできる。

本発明に使用される導体は、通信ケーブルのサービスに必要な信号を伝送するのに有用な任意の材料である。このよう材料は、単一ストランドの形態であってもよく、又は、一体（ｕｎｉｔａｒｙ）ストランドを形成するように撚り合わされた若しくは他の方法で結合された複数のストランドであってもよい。最も一般的なこのような材料は、銅又は銅含有物である。例えば、銅導体は、銀、スズ、又はニッケルなどの異なる金属でめっきされていてもよい。本発明は、前述のツイストペア用途だけでなく、同軸ケーブルにも適用可能である。同軸ケーブルは、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、内側導体３５および外部導体４５、並びに、それらの間の絶縁層４０、４１からなるケーブルである。外部導体４５は、銅撚り線などの導電材料の編組線および／又は金属化テープを有する。これらの同軸ケーブルは、通常５０〜７５オームの所定のインピーダンスに製造される。インピーダンスは、内側導体３５と外部導体４５の間隔、および、絶縁材料４０、４１の比誘電率の関数である。（図５Ａ、図５Ｂで発泡体として示されている絶縁材料は、また非発泡体であってもよい）。非誘電率を低下させることによって、ケーブル絶縁体を比較的薄くしてもよく、又は、比較的大きい内側導体を使用して減衰量を低減すると共に同じインピーダンスを維持してもよい。

実施例に使用される導体は、特に他の記載がない限り、直径２２．６ミル（５６５μｍ）の銅単一撚り線である。実施例１および３のポリマー絶縁体の空孔率は、特に他の記載がない限り、２０体積％である。絶縁体の内面の非発泡層は、ポリマー絶縁導体の断面を拡大して観察することによって、観察可能である。実施例２は、非発泡ポリマー絶縁体に関する。絶縁体の非発泡外面は、絶縁体の表面が外見上空孔を含まないことによって、観察可能である。導体を被覆する発泡ポリマー絶縁体と非発泡ポリマー絶縁体は、両方とも押出成形によって形成される。

実施例１
本発明の一実施形態では、図５Ｂに示すように、発泡絶縁体同軸ケーブルに波形の絶縁体表面の輪郭が使用される。下記の表１では、典型的な又は従来の発泡同軸ケーブル（図５Ａ）の特性は、本発明の波形の発泡絶縁体同軸ケーブル（図５Ｂ）に匹敵する。表１に示すように、顕著な差は、絶縁体の重量である。静電容量、ＶＰ（伝搬速度）および算出されたインピーダンスは、実質的に同じである。従来の発泡絶縁体の重量は、約０．９１８ｌｂ／１０００ｆｔであるのに対し、０．７２１ｌｂ／１０００ｆｔと重量が減少している。同軸ケーブルの電気的および機械的特性を維持しつつ、このように材料の重量が減少すると、製造業者にとって著しい費用削減となる。

表１は、波形の発泡同軸ケーブル（図５Ｂ）である本発明と比較した、従来の発泡同軸ケーブル（図５Ａ）の電気的特性を示す。

表１では、従来の同軸ケーブルおよび波形の発泡同軸ケーブルに関して算出されたインピーダンスは、実質的に同じである。算出されたインピーダンスは、次式を使用して求められた：

式中：
Ｚ_０＝インピーダンス（オーム）
静電容量＝ピコファラッド／ｆｔ
ＶＰ＝光の速度の％

実施例２
本発明の別の実施形態では、ツイストペアは、ピッチが０．３インチ（７．６ｍｍ）であり、導体の周囲に中実（非発泡）のポリマー絶縁体を有する。（ツイストペアのピッチ４６は、図１に示されている完全な撚り当たりのインチとして定義される）。この実施例の非発泡ポリマー絶縁体は、図６のものに類似しており、それぞれ幅６ミル（０．１５０ｍｍ）、高さ４ミル（０．１ｍｍ）である１２の山がある。山は、谷によって画定されるポリマー絶縁体の内周の約６２％を占める。

図２に、１００オームのインピーダンスを維持するのに使用されるポリマー絶縁体の重量が示されており、従来の中実の絶縁体から、図６に示されている本発明の実施形態まで、重量が減少している。ポリマー絶縁体の重量は、０．９０５ｌｂ／１０００ｆｔから０．８１５ｌｂ／１０００ｆｔまで減少する。表２は、また、図７の本発明の輪郭と比較したときの、標準的又は従来の中実の絶縁体からの重量の減少を示す。ポリマー絶縁体重量は、それぞれ、０．９０５ｌｂ／１０００ｆｔから０．８２０ｌｂ／１０００ｆｔまで減少する。表２は、また、毎分２０００回転の対撚り速度で０．５インチのピッチに撚られたツイストペアに関する、図６の本発明の輪郭（０．６２７ｌｂ／１０００ｆｔ）および図７の輪郭（０．５３５ｌｂ／１０００ｆｔ）と比較したときの、標準的な中実の絶縁体（０．７３３ｌｂ／１０００ｆｔ）からのポリマー絶縁体重量の減少を示す。

実施例３
本発明は、また、類似の条件下で標準的ポリマー絶縁体と比較したときの、発泡体設計に必要なポリマー絶縁体の減少を示す。この実施例の発泡ポリマー絶縁体は、図２のものに類似しており、６の山はそれぞれ幅４ミル（０．１ｍｍ）、高さ４ミル（０．１ｍｍ）であり、絶縁体の全厚は１１ミル（０．２８ｍｍ）である。谷によって画定される内周の絶縁体の厚さは、８ミル（０．２ｍｍ）である。山の頂部から山の頂部までの絶縁体の直径は約４５ミル（１．１４３ｍｍ）である。山は、谷によって画定されるポリマー絶縁体の内周の約４１％を占める。

２０００回転／分の対撚り速度でこのポリマー絶縁導体を別の同じポリマー絶縁導体と一緒に対撚りし、ツイストペアに０．３インチ（７．６ｍｍ）のピッチを形成するとき、対撚りの前に個々のポリマー絶縁導体に撚り返しを施したことにより、一方の絶縁体の山が、他方の絶縁体の谷に噛み合う。ツイストペアのインピーダンスは、均一な厚さを有する従来のツイストペアと本発明のツイストペアの両方で１００オームである。比較すると、山と谷を有する発泡ポリマー絶縁体の重量は０．７０６ｌｂ／１０００ｆｔであり、発泡ポリマー絶縁体（同じ空孔率）の重量は０．７２５０．７０６ｌｂ／１０００ｆｔであった。従って、本発明は、従来のツイストペアより少ない材料を使用して、同じインピーダンスを維持した。従って、本発明に従って、前述の目的および利点を十分に満足する耐圧潰性導体絶縁体が提供されたことが明らかである。本発明をその特定の実施形態に関連して説明してきたが、多くの代替、変更、および変形が当業者に明らかであることが明白である。従って、添付の特許請求の範囲の趣旨および広い範囲に入るこのような代替、変更および変形を全て包含するものとする。

Claims (21)

1. １対のポリマー絶縁導体を対撚りしてツイストペアを形成する方法であって、前記ポリマー絶縁導体がそれぞれ前記導体上に前記ポリマーを均一な厚さで押し出すことによって形成され、前記ポリマー絶縁導体が円筒状の外面を有する方法において、
   （ｉ）前記ポリマー絶縁導体のツイストペアの前記各ポリマー絶縁導体の外面に長手方向に延びる山と谷を形成するように前記押出を実施する工程；および
   （ｉｉ）前記ポリマー絶縁導体のペアのうちの一方のポリマー絶縁導体の外面にある山の少なくとも１つを、前記ポリマー絶縁導体のペアのうちの他方のポリマー絶縁導体の外面の谷の少なくとも１つに噛み合わせるように、得られるポリマー絶縁導体を対撚りする工程；
   により、同じ重量の前記１０ポリマーを有する前記均一な厚さのポリマー絶縁体と比較して、前記ツイストペアに対するインピーダンス効率を改善すること、
   、を特徴とする方法。
2. 前記絶縁体用のポリマーが非発泡体である、請求項１に記載の方法。
3. 前記絶縁体用のポリマーが発泡体である、請求項１に記載の方法。
4. 前記山の幅が前記谷より小さく、又は前記山の幅が前記谷より大きく、前記噛み合う山が、前記噛み合う谷を完全に満たさない、請求項１に記載の方法。
5. 前記ツイストペアを被覆するポリマー外被を設けて、ツイストペアケーブルを形成する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記ポリマー絶縁体が、前記谷の最下点で測定される内径と、前記山の先端で測定される外径の２つの直径を有し、前記内径が、前記導体上に同じ重量のポリマーを均一な厚さで押し出すことによって得られる前記ポリマー絶縁体の直径より小さい、請求項１に記載の方法。
7. 前記絶縁体の厚さが４〜１００ミルである、請求項６に記載の方法。
8. それぞれポリマー絶縁体を有する１対の導体であって、前記各導体上の前記ポリマー絶縁体の外面が：
   前記外面に沿って長手方向に交互に延びる山と谷を含み、それぞれ導体上に前記ポリマー絶縁体を有する前記１対の導体が、撚り合わされてツイストペアを形成し、ここで、前記１対の導体のうちの一方についての前記ポリマー絶縁体の外面の前記山の少なくとも１つが、前記１対の導体のうちの他方についての前記ポリマー絶縁体の外面の前記谷の１つに噛み合い、同じ重量であるが均一な厚さを有するポリマー絶縁体と比較して、改善されたインピーダンス効率を提供する、１対の導体。
9. 前記絶縁体用のポリマーが非発泡体である、請求項８に記載の導体。
10. 前記絶縁体用のポリマーが発泡体である、請求項８に記載の導体。
11. 前記山の幅が前記谷より小さく、又は前記山の幅が前記谷より大きいため、前記噛み合う山が、前記噛み合う谷を完全に満たさない、請求項８に記載の導体。
12. ケーブルを形成するため、前記ポリマー絶縁導体のツイストペアを少なくとも２つ被覆するために設けられるポリマー外被を更に含む、請求項８に記載の導体。
13. 前記ポリマー絶縁体が、前記谷の最下点で測定される内径と、前記山の先端で測定される外径の２つの直径を有し、前記内径が、前記導体上に同じ重量のポリマーを均一な厚さで押し出すことによって得られる前記ポリマー絶縁体の直径より小さい、請求項８に記載の導体。
14. 前記絶縁体の厚さが、４〜１００ミル（０．１〜２．５ｍｍ）である、請求項１３に記載の導体。
15. 前記絶縁体の厚さが、４〜２０ミル（０．１〜０．５ｍｍ）である、請求項１３に記載の導体。
16. 前記ポリマー絶縁導体が、前記１対の導体を対撚りする前は、互いに別々である、請求項１３に記載の導体。
17. 前記山が、波形の縁部の断面形状を有する、請求項１３に記載の導体。
18. 中心導体、前記中心導体を被覆するポリマー絶縁体、および前記ポリマー絶縁体を被覆する外部導体を含む同軸ケーブルであって、前記ポリマー絶縁体が、長手方向に延びる山と谷を含む外面を有し、前記外部導体が前記谷を橋架けする、同軸ケーブル。
19. 前記ポリマー絶縁体が非発泡体である、請求項１８に記載のケーブル。
20. 前記ポリマー絶縁体が発泡体である、請求項１８に記載のケーブル。
21. ツイストペア又は同軸ケーブルのポリマー絶縁導体が、平均空孔率約１０〜７０体積％の発泡ポリマー部分を有する。

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