JP2012186126A - 細径ツイストペアケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】
環境に配慮した材料を外被に用いた場合であっても、対撚り線の外形を変化させることなく、良好な電気特性を有する細径ツイストペアケーブルを提供する。
【解決手段】
中心導体１１を絶縁被覆した２本の絶縁電線１３を撚り合わせてなる複数の対撚り線１０と、ケーブルの長手方向に沿って延在し、前記対撚り線の外周をひとまとめに被覆する複数の繊維状介在物２０と、環境配慮材料からなり、前記繊維状介在物２０の外周を絶縁被覆する外被３０とを備え、ケーブル外径が4mm以下であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、環境に配慮した材料を外被に用いた場合であっても、対撚り線の外形を変化させることなく、安定した電気特性を実現できる細径ツイストペアケーブルに関する。

近年、ＬＡＮケーブル（コード）として多く用いられているツイストペアケーブル（コード）については、扱いの容易性や、省スペース化などの利点から、例えば特許文献１に開示されているように、ケーブル外径が4ｍｍ以下である細径ケーブルの需要が増加している。

また、ツイストペアケーブルは、細径化の需要に加えて、環境への配慮が求められている。一般的な細径ツイストペアケーブルにおいては、可撓性、難燃性、耐候性などの物性が優れている点から、外被材料としてポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が一般的に使用されていた。該ＰＶＣは、燃えるとダイオキシン、塩化水素などを発生する可能性があることから、環境配慮形の外被材料としてマグネシウムやアルミニウムなどの無機物の水和物を難燃剤として添加したポリオレフィン系熱可塑性プラスチック（通称、「難燃性ポリエチレン（NHPE）」）が用いられる。

しかしながら、上記難燃剤を添加したポリオレフィン系熱可塑性プラスチックを、細径ツイストペアケーブルに用いた場合、外被を被覆するときの温度が非常に高くなるため、内部の絶縁電線の絶縁体が部分的に溶解変形し、ケーブルの電気特性が低下するという問題があった。
そのため、環境に配慮した材料を外被に用いた場合であっても、安定した電気特性を実現できる細径ツイストペアケーブルの開発が望まれている。なお、ここでいう「電気特性」とは、入力インピーダンス、特性インピーダンス、反射減衰量、縦方向変換損、横方向伝達変換損等の信号を安定して伝送するために当該ケーブルに必要とする電気的な性能のことである。

特開２００９−２５９６８１号公報

本発明の目的は、上記問題の原因について解明を図り、環境に配慮した材料を外被として用いた場合であっても、安定した電気特性を実現できる、ケーブル外径４ｍｍ以下の細径ツイストペアケーブルを提供することにある。

本発明者らは、上記課題について鋭意研究を行った。そして、対撚り線に外被を被覆する工程において、前記難燃性ポリエチレン等の環境に配慮した外被材料の熱が対撚り線の絶縁体を部分的に溶解することによって、対撚り線の外形が変化する結果、電気特性が悪化するということを究明した。この電気特性の低下は、絶縁体の変形に対して、前記対撚り線の絶縁体（対撚り線において中心導体を絶縁被覆する絶縁膜）の厚さが大きい通常のツイストペアケーブルでは微少な変形が発生しても、電気特性への影響はなく、絶縁体の厚さが小さい細径ツイストペアケーブル特有の問題である。

さらに、本発明者らは研究を重ね、細径ツイストペアケーブルについて、ケーブルの長手方向に沿って延在し、前記対撚り線の外周をひとまとめに被覆する複数の繊維状介在物を備えることで、溶けた外被材料が対撚り線の絶縁体を熱により変形させるのを防ぐことができる結果、対撚り線の外形変化に起因した電気特性の低下を抑制できることを見出した。

本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その要旨は以下の通りである。
（１）中心導体を絶縁被覆した２本の絶縁電線を撚り合わせてなる複数の対撚り線と、ケーブルの長手方向に沿って延在し、前記対撚り線の外周をひとまとめに被覆する複数の繊維状介在物と、環境配慮材料からなり、前記繊維状介在物の外周を被覆する外被とを備え、ケーブル外径が4mm以下であることを特徴とする細径ツイストペアケーブル。

（２）前記繊維状介在物は、20℃雰囲気中で速度205mm／minの条件下で引張試験を行ったときの引張強度が170N以上であることを特徴とする上記（１）に記載の細径ツイストペアケーブル。

（３）前記繊維状介在物は、溶融温度が170℃以上の材料からなることを特徴とする上記（１）に記載の細径ツイストペアケーブル。

（４）前記繊維状介在物は、ナイロン、難燃レーヨン、アラミド繊維又はＰＢＯ繊維からなることを特徴とする上記（１）に記載の細径ツイストペアケーブル。

（５）前記中心導体を絶縁被覆する絶縁体の平均厚みが、50〜150μmの範囲であることを特徴とする上記（１）に記載の細径ツイストペアケーブル。

（６）前記環境配慮材料は、難燃性ポリエチレン、ポリプロピレン、エラストマー及びフッ素系樹脂のうちの少なくとも１種であることを特徴とする上記（１）に記載の細径ツイストペアケーブル。

本発明によれば、環境に配慮した材料を外被に用いた場合であっても、対撚り線の外形を変化させることなく、安定した電気特性を実現できる細径ツイストペアケーブルを提供することが可能となった。

本発明の細径ツイストペアケーブルの断面を拡大して示した図である。 本発明の細径ツイストペアケーブル、及び、従来の細径ツイストペアケーブルを示した写真である。 対撚り線の外形変化を説明するため、絶縁電線を拡大して示した図であって、(ａ)は外被を被覆する前の絶縁電線の状態、(ｂ)は外被の被覆後、絶縁体が溶解変形した状態である。 実施例及び比較例のそれぞれについて、周波数（MHz）と反射減衰量（dB）との関係を示したグラフである。 参考例１及び参考例２のそれぞれについて、周波数（MHz）と反射減衰量（dB）との関係を示したグラフである。

以下、本発明の構成と限定理由を、図を用いて説明する。

図１は、本発明の細径ツイストペアケーブルの断面を、説明しやすくするために模式的に示したものであり、図２は、本発明の細径ツイストペアケーブル、及び、従来の細径ツイストペアケーブルを斜め上方から見た状態を示す写真である。

本発明による細径ツイストペアケーブル１は、図１に示すように、中心導体１１を絶縁被覆した２本の絶縁電線１３を撚り合わせてなる複数の対撚り線１０と、ケーブルの長手方向に沿って延在し、前記対撚り線の外周をひとまとめに被覆する複数の繊維状介在物２０と、環境配慮材料からなり、前記繊維状介在物２０の外周を被覆する外被３０とを備え、ケーブル外径が4mm以下であることを特徴とする。

（対撚り線）
本発明の細径ツイストペアケーブルに用いられる対撚り線１０は、図１に示すように、中心導体１１を絶縁体１２によって絶縁被覆した２本の絶縁電線１３を撚り合わせてなる。

前記中心導体１１について、材料や寸法は特に限定されない。一般的にＬＡＮケーブルに用いられる材料、例えば、軟銅、硬銅又はアルミニウム等を用いることができる。また、ケーブルの外径を4mm以下にする点から、前記中心導体１１の外径は0.4mm以下とすることが好ましい。

前記絶縁体１２について、材料や寸法は特に限定されない。一般的に用いられる材料、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（PP）、エラストマー又はフッ素系樹脂等を用いることができる。
また、本発明による効果（対撚り線の外形を変化させることなく、安定した電気特性を実現する）が顕著に発揮できるという点から、前記中心導体１１を絶縁被覆する絶縁体１２の平均厚みを、50〜150μmの範囲とすることが好ましい。50μm未満の場合、前記中心導体１１の絶縁被覆が十分でないため、電気特性の低下を招く恐れがあるからであり、一方、150μmを超えると、絶縁膜１２の厚さが大きすぎるため、通信ケーブルとしての電気特性（特性インピーダンス、反射減衰量など）が著しく低下してしまうからである。

また、前記対撚り線１０の撚りピッチ（対撚り線の撚りの周期）については、特に限定はされないが、良好な電気特性を確保する点から、5〜10mmの範囲であることが好ましい。前記撚りピッチが5mm未満の場合、撚り合わせる工数がアップするおそれがあり、一方、10mmを超える場合、構造が崩れやすく、インピーダンスが不安定となるおそれがあるからである。

さらに、前記対撚り線１０の撚りピッチは、ツイストペアケーブル１の中で、対撚り線１０ごとに異なることが好ましい。前記撚りピッチをすべての対撚り線１０（図１では４本の対撚り線１０）について同じ値にした場合、それぞれの電気信号が干渉し、近端漏話減衰量や、等レベル遠端漏話等の特性が低下するためである。

（繊維状介在物）
本発明のツイストペアケーブル１に用いられる繊維状介在物２０は、図２に示すように、ケーブルの長手方向Ｌに沿って延在し、図１に示すように、前記対撚り線１０の外周をひとまとめに被覆する繊維状の部材である。
この繊維状介在物２０を設けることで、外被材料被覆時の熱により前記絶縁体１２が変形することを抑制できる結果、前記対撚り線１０の外形が変化することに起因した電気特性の低下を抑制できる。
ここで、前記対撚り線１０の外形変化とは、図３(ａ)及び(ｂ)に示すように、前記外被３０を被覆する際の熱等の原因で溶融した外被３０が絶縁電線１３の絶縁体を溶かすこと（図３(ｂ)）によって、前記絶縁体１２の膜厚が部分的に変化する結果生じる対撚り線１０の外形変化のことをいう。

なお、前記繊維状介在物２０は、上述したように、前記対撚り線１０の外周をひとまとめに被覆する部材であるが、図１に示すように、さらに各対撚り線１０の間に位置することも可能である。これによって、前記各対撚り線１０同士の電気信号が干渉することを抑制し、近端漏話減衰量や、等レベル遠端漏話等の低下を低減できる。

また、ケーブル長手方向の機械的強度をさらに向上する点から、前記繊維状介在物２０は、20℃雰囲気中で速度205mm／minの条件下で引張試験を行ったときの引張強度が170N以上であることが好ましい。170N未満の場合、十分な機械的強度を得ることができないおそれがあるからである。

また、前記繊維状介在物２０は、溶融温度が170℃以上の材料からなることが好ましい。前記外被３０の被覆時の熱により溶融することを防ぐためであり、溶融温度が170℃未満の場合、前記繊維状介在物２０が溶融し、前記対撚り線１０の外周に付着又は溶解による絶縁体の変形が起こる結果、電気特性の低下を引き起こすおそれがある。

また、前記繊維状介在物２０は、ナイロン、難燃レーヨン、アラミド繊維又はＰＢＯ繊維からなることが好ましい。ケーブル長手方向の機械的強度を有し、溶融温度が170℃以上であることから、繊維状介在物２０の材料として適しているためである。

（外被）
なお、本発明の外被３０は、図１に示すように、前記繊維状介在物２０の外周を覆う部材であり、環境配慮材料からなる。
ここで、前記環境配慮材料とは、外被３０を燃やした際にダイオキシンや、塩化水素などの有害物質を発生させない、環境に配慮した材料のことをいう。

また、前記環境配慮材料については、上述のように環境に配慮した材料であれば特に限定はしない。例えば、通称難燃性ポリエチレン、ポリプロピレン、エラストマー及びフッ素系樹脂のうちの少なくとも１種を用いることができる。

（その他構成）
本発明による細径ツイストペアケーブル１は、ケーブル外径が4mm以下である。前記ケーブル外径が4mm以下であることにより、従来のツイストペアケーブルに比べて、約1／3の断面積にすることができるため、省スペース化を図れることに加えて、従来のケーブルに比べて、曲げる時の曲率半径を小さくすることができ、細径ツイストペアケーブルの耐屈曲性を向上できる。具体的には、前記細径ツイストペアケーブル１の最大曲げ時における曲率半径が4mm以下となる。ここで、前記最大曲げ時における曲率半径とは、前記細径ツイストペアケーブル１を、限界（電気特性に影響が及ぶ手前の位置）まで曲げた時の曲率半径のことである。

また、本発明の細径ツイストペアケーブル１は、必要に応じて、前記外被３０の内側にドレンワイヤ（図示せず）をさらに備えることも可能である。

（実施例）
実施例として、図１に示すように、中心導体１１を絶縁体１２（厚さ：約0.1mm）によって絶縁被覆した２本の絶縁電線１３を5〜10mmの撚りピッチで撚り合わせてなる４本の対撚り線１０と、該対撚り線１０の外周をひとまとめに被覆する複数のナイロンからなる繊維状介在物２０と、前記難燃性ポリエチレン（溶融温度：170℃）からなり、前記繊維状介在物２０の外周を絶縁被覆した外被３０とを備え、外径が、4mmである細径ツイストペアケーブル１をサンプルとして作製した。

（比較例）
比較例として、前記繊維状介在物２０を備えていないこと以外は、実施例と同様の条件の細径ツイストペアケーブルを、サンプルとして作製した。

（参考例１）
参考例１として、中心導体を絶縁体（厚さ：約0.2mm）によって絶縁被覆した２本の絶縁電線を5〜10mmの撚りピッチで撚り合わせてなる４本の対撚り線と、該対撚り線の外周を絶縁被覆したポリ塩化ビニルからなる外被とを備え、外径が、6mmである従来のツイストペアケーブルを、サンプルとして作製した。

（参考例２）
参考例２として、外被材料として、環境配慮材料である前記難燃性ポリエチレンからなる外被を用いたこと以外は、参考例１と同様の条件のツイストペアケーブルを、サンプルとして作製した。

（評価方法）
以上のようにして得られた細径ツイストペアケーブルを、以下の評価方法に従って評価した。

（１）反射減衰量の測定
実施例、比較例及び参考例で作製した各サンプルについて、各周波数（MHz）に対する反射減衰量（dB）の測定を行った。反射減衰量とは、ケーブルの伝送線路に構造の変化がある場合に発生する反射信号を示す値である。
その後、各周波数（MHz）と反射減衰量（dB）との関係についてグラフを作成した。図４及び図５に示す。図４は、実施例及び比較例、図５は、参考例１及び参考例２を示したグラフである。また、図４及び図５のいずれについても、参考として、ANSI／TIA-568C規格に基づく関係を示している。

（２）引張強度
実施例及び比較例の各サンプルについて、20℃雰囲気中で速度205ｍｍ／minの条件で、引張強度（N）測定を行った。なお、計測は３回行い、３回の平均値を表１に示す。

図４の結果から、実施例のサンプルは比較例のサンプルに比べて、いずれの周波数帯域においても反射減衰量が高く、電気特性の低下が少ないことがわかった。また、図５に示された従来のツイストペアケーブルと比較しても同等の電気特性を有することがわかった。さらに、図５から、細径ではない従来のツイストペアケーブルの場合、外被として前記難燃性ポリエチレンを用いた場合とポリ塩化ビニルを用いた場合との電気特性の優劣はなく、本発明のように繊維状介在物を設ける必要がないことがわかった。

表１の結果より、実施例のサンプルは、比較例のサンプルに比べて、引張強度が大きく、繊維状介在物を備えることで、強度が向上したことがわかった。

環境に配慮した材料を外被に用いた場合であっても、対撚り線の外形を変化させることなく、良好な電気特性を有する細径ツイストペアケーブルを提供することが可能となる点で産業上の利用可能性がある。

１ 細径ツイストペアケーブル
１０ 対撚り線
１１ 中心導体
１２ 絶縁体
１３ 絶縁電線
２０ 繊維状介在物
３０ 外被

Claims (4)

1. 中心導体を絶縁被覆した２本の絶縁電線を撚り合わせてなる複数の対撚り線と、
   ケーブルの長手方向に沿って延在し、前記対撚り線の外周をひとまとめに被覆する複数の繊維状介在物と、
   環境配慮材料からなり、前記繊維状介在物の外周を被覆する外被とを備え、
   ケーブル外径が4mm以下であることを特徴とする細径ツイストペアケーブル。
2. 前記繊維状介在物は、溶融温度が170℃以上の材料からなることを特徴とする請求項１に記載の細径ツイストペアケーブル。
3. 前記中心導体を絶縁被覆する絶縁体の平均厚みが、50〜150μmの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の細径ツイストペアケーブル。
4. 前記環境配慮材料は、難燃性ポリエチレン、ポリプロピレン、エラストマー及びフッ素系樹脂のうちの少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の細径ツイストペアケーブル。