JP2015514301A - データ通信ケーブルのためのガス封入二重層セパレータ - Google Patents

Abstract

本願に開示されたものは、データ通信ケーブルである。データ通信ケーブルは、複数のツイストペアの導電性ワイヤと、前記複数のツイストペアの導電性ワイヤの間のセパレータと、を含む。セパレータは、内側部材と外側層との間に少なくとも１つのガスポケットを完全に封入するために、内側部材と、前記内側部材によって支持され、且つ形成された外側層と、を備える。外側層は、前記複数のツイストペアの導電性ワイヤが前記少なくとも１つのガスポケットに入り込むことを防止する。

Description

本願発明は、データ通信ケーブルのペア分離に関する。特に、本願発明は、データ通信ケーブルのためのガス封入二重層セパレータに関する。

従来のデータ通信ケーブルは多くの場合、保護外側ジャケット内に複数のツイストペアを含む。通常のデータケーブルは、ケーブル内のペアの間に物理的な距離（すなわち、分離）を提供するために、ポリオレフィン及びフルオロポリマー（ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）などの固体誘電体材料から製造されたペア分離フィラーを使用し、それによってクロストークを減少させる。ケーブルの一部が発火する場合には、ケーブルの非導電性部分（例えば、分離フィラー）の溶融又は燃焼の結果として生み出された煙の量を制限することが望ましい。ケーブルに沿ったケーブルの一部分からケーブルの他の部分へ燃焼の広がりを防止する、又は制限することも、望ましい。

図１を参照すると、固体フィラー材料からなる星型のセパレータ１０４を示している従来の通信ケーブル１００の断面図が示される。ケーブル１００は、４つのツイストペアの導電性ワイヤ１０２を含む。ツイストペア１０２は、従来の星型フィラー１０４によって分離される。この星型フィラー１０４は、ケーブル１００内のツイストペア１０２の間に物理的な距離（すなわち、分離）を提供するために、ポリオレフィン及びフルオロポリマー（ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）などの固体誘電体材料から形成される。外側ジャケット１０６は、ツイストペア１０２及びフィラー１０４を包囲する。

分離フィラーの使用による１つの欠点は、通常のフィラー材料、例えばフルオロポリマーが、乏しい難煙性質又は難燃性質を有することである。それ故に、ケーブル構造内の追加されたフィラー材料は、燃えているケーブルに沿って炎が移動する距離と共に、放射される煙の量を増加させる。それらの欠点を軽減するために、製造者は、難燃剤及び煙抑制剤を、従来のフィラーで使用されたオレフィン及びフルオロポリマー材料に加える。しかしながら、煙抑制剤及び難燃剤は多くの場合、フィラーの比誘電率及び誘電正接（ｄｉｓｓｉｐａｔｉｖｅ ｆａｃｔｏｒｓ）を増加させ、それによって、フィラーに非常に近接した部分におけるツイストペアの信号損失を増加させることによって、逆に、ケーブルの電気的性質に影響を及ぼす。

その結果として、従来の製造者は、材料の量を減少させるためにフィラーを発泡させる場合がある。発泡したフィラー材料は、製造中に気泡の導入による軽量のセル構造発泡体となる任意の材料である。しかしながら、従来の発泡方法は、たった約３０パーセントだけ材料の量を減少させることができる。発泡フィラーの他の欠点は、ケーブル加工中又はケーブル製造中に、発泡フィラーの破壊又は変形は、フィラー材料を圧縮し、ツイストペアの間の分離を少なくすることを引き起こす場合がある。その結果、発泡フィラーは多くの場合、電気的性質と難燃性質との間に所望しない不均衡をもたらす。

それ故に、従来のフィラー、セパレータ、及びケーブルに関連した上記の欠点を考慮して、データ通信ケーブルにおいて使用されるセパレータであって、ケーブル内のツイストペアの間のクロストークを減少させる一方、ケーブルの延焼性質及び排煙性質を同時に改善するセパレータの必要性が存在する。

それ故に、本願発明は、フィラー部分内のガスを封入するために複数層のセパレータを含む電気ケーブルアセンブリを提供する。フィラー部分は、その内部にガスを完全に封入する外側層を形成するために使用される内側部材（例えば、剛体内側層の十字状フレーム）を含む。

具体的には、本願発明の目的は、複数のツイストペアの導電性ワイヤと、前記複数のツイストペアの導電性ワイヤの間のセパレータと、を含むデータ通信ケーブルによって達成される。セパレータは内側部材と、外側層と前記内側部材との間に少なくとも１つのガスポケットを完全に封入するために前記内側部材によって支持され、且つ形成された外側層と、を含む。外側層は、前記複数のツイストペアの導電性ワイヤが前記少なくとも１つのガスポケットに入り込むことを防止する。

本願発明のそれら又は他の目的、利点、及び特徴がこれ以降の本願明細書から明らかになるが、本願発明の本質は、以下の発明の詳細な説明、添付した特許請求の範囲、及び本願明細書に添付した複数の図面によって明確に理解されることができる。

固体フィラー材料からなる星型セパレータを示している、従来のデータ通信ケーブルの断面図である。 本願発明の例示的な実施形態による、ガス封入二重層セパレータを有する通信ケーブルの断面図である。 本願発明の他の例示的な実施形態による通信ケーブルにおける使用のためのガス封入二重層セパレータの断面図である。 本願発明のさらなる他の例示的な実施形態による、ガス封入二重層セパレータの断面図である。 本願発明のさらなる他の例示的な実施形態による、ガス封入二重層セパレータの断面図である。

本願発明の複数の好ましい実施形態は、図解の目的のために記載される。本願発明が図面に具体的に示されていない他の形態で実施されることは理解されなければならない。データ通信ケーブル内のツイストペアの間におけるクロストークを減少させるとともに、前記ケーブルの延焼性及び排煙性を同時に改善するケーブルアセンブリを提供することは、本願発明の目的である。それは、データ通信ケーブルで使用される充填材料の量を減少させること及び重点材料を空気に置き換えることによって達成され、改善された電気的性質を有する。

図２に示されるように、本願発明の例示的な実施形態による通信ケーブル２００の断面図は示される。通信ケーブル２００は、セパレータ２０４によって互いから物理的に分離された複数のツイストペア１０２を含む。セパレータ２０４は、ワイヤペア１０２を分離するために、ケーブル２００内に長手方向に延在する。しかしながら、従来のフィラー１０４と対照的に、セパレータ２０４は２つの層、すなわち、外側層２０６の内側に内側部材２０５を含む。内側部材２０５は好ましくは、内側層２０５及び外側層２０６の両方が１つ以上のガスポケット２０８内にガスを封入する、外側層２０６を形成するように構成される。内側部材２０５は例えば、１つ又は複数のセグメントを含むことができる。一の可能性のある構成において、２つのセグメント２１０及び２１２は、図２に示されるように、略十字状のバーフレームを形成するように使用されることができる。それ故に、ケーブル２００は、内側部材２０５及び外側層２０６によって画定された４つのガスポケット２０８を含むことができ、それは、ツイストペア１０２の間で物理的な分離を提供する。ガスポケット２０８は、略三角形状の断面形状とされてもよい。しかしながら、任意の適切な断面形状が本願明細書に記載された主題の範囲から逸脱することなく使用されることができると認識される。外側層２０６は好ましくは、個々のツイストペア１０２を受容するための凹領域２１４に各ガスポケット２０８で湾曲する。

セパレータ２０４は、フルオロポリマー、発泡又は固体のポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルイミド−シロキサンのブレンド及び共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリエチレンなどの溶融加工材料から形成されてもよい。セパレータ２０４はまた、ＰＴＦＥ、ゴム、ガラス、シリコンなどの非溶融加工材料によって、例えば発泡により達成された、気体（例えば、空気）及び溶融加工材料の組み合わせによって、少なくとも部分的に形成されてもよい。一の可能である実施形態において、内側部材２０５は、難燃剤を密に詰め込まれているオレフィンであって、そのような添加物を含まないオレフィンより高い比誘電率及び放熱率を有するオレフィンからなってもよい。外側層２０６は、内側部材２０５より非常に低い比誘電率及び放熱因子（ｈｅａｔ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ）を有するフルオロポリマーの薄い層からなってもよい。その組み合わせは、その電気的性質を低下させることなく、ケーブル１００のフィラー１０４などの単一の層又は固体フィラーと比較して、ケーブル２００が、改善した難煙性及び難燃性を有することを可能にする。

図２に示された例示的な実施形態において、通信ケーブル２００はまた、図２に示されるケーブル２００の構成要素を包む保護外側ケースまたはジャケット２１６を備える（すなわち、少なくとも１つのツイストワイヤペア１２０、ジャケット２１６内に受容された内側部材２０５、内側部材２０５と外側層２０６との間に位置した１つまたは複数のガスポケット２０８）。図２に図示されるように、内側部材２０５の複数のセグメントは互いに対して略垂直であり、中央接続点で交差する。ガスポケット２０８は好ましくは、外側層２０６と内側部材２０５との間に完全に封入されている。
ガスポケット２０８は、外側層２０６と中央接続点に隣接した内側セグメントの一部との間に物理的な分離を提供しており、それによって、少なくとも１つのツイストワイヤペア１０２は外側層２０６によってガスポケット２０８に入り込むことを妨げられる。

セパレータ２０４内にガスを封入することによって、ケーブル２００は、従来のケーブルセパレータと比較して、ツイストペア１０２を分離するために使用された材料の量を減少させる。窒素などの単一のガス、または空気などの２つ以上のガスの混合が、本願明細書に記載された主題の範囲から逸脱することなく、セパレータ２０４内に封入されることができることは、認識される。そのようなガスは、不活性ガス又は活性ガス（すなわち、反応的）とされてもよい。それらは、セパレータ２０４の発泡においても使用されることができる。外側層２０６及び内側部材２０５によって生成されたガスポケット２０８に導入することによって、ケーブル２００は、ツイストペア１０２の間のクロストーク干渉を減少させるとともに、煙／燃焼性能及びケーブル２００の絶縁性質を改善させる。外側層２０６は好ましくは、ワイヤペア１０２の間の干渉を減少させるために、ツイストワイヤペア１２０をケーブル２００の中心から離れて、かつ互いから離れて押し出す形状を有する。例えば、内側部材２０５と組み合わせて外側層２０６は、外側層２０６及びガスポケット２０８が採用されない場合より、ワイヤペア１０２を約０．００３インチ〜約０．０１０インチだけ半径方向外側に位置させる。さらに、ケーブル２００は、本願明細書に記載された二重層のガス封入セパレータが使用されていない場合より、少ない材料を使用してペアからペアへの所望した距離を達成する。例えば、フィラー材料の量を、ケーブル２００のガス封入二重層セパレータ２０４を使用して約３０％〜約４０％だけ減少することができる。少ない材料はまた、ケーブルの製造費用をかなり抑えることができる。

ケーブル２００の他の利点は、外側層２０６の内側に封入したガスが効果のある比誘電率を低下させ、それ故に、ケーブル１００と比較して、ケーブル２００の信号損失を減少させることができることにある。

ケーブル２００のさらなる他の利点は、二重層セパレータ２０４は製造者がケーブル２００の難燃性及び難煙性を最適化することを可能にすることにある。例えば、層（すなわち、内側部材２０５及び外側層２０６）の最適化は、ケーブル２００が、難燃性／難煙性のための、全米防火教会（ＮＦＰＡ）の２６２プレニウム試験又は保険会社研究所（ＵＬ）の１６６６ライザー試験などの工業規格を満たすことを可能にするとともに、データ通信ケーブルのための要求（例えば、挿入損失）を満たすことが必要とされた所望の電気的性質を同時に維持することを可能にする。

図３は、本願発明の例示的な実施形態によるガスカプセル化二重層セパレータ３０４の断面図である。図３を参照すると、セパレータ３０４は、複数のセグメントに分割されることができる内側部材２０５を含み、各セグメントは端末側終端を有し、接合点で交差する。例えば、図３に示された実施形態において、内側部材３０５は第１セグメント３０８及び３１０を含む。それらの第１セグメント３０８及び３１０は、ケーブルの断面において互いに対して略垂直に配置される。第１セグメント３０８及び３１０は、異なる寸法のガスポケットを生成するように、互いからオフセットされることができる。第１セグメント３０８は両側の端末側終端３１２を含み、第１セグメント３１０は両側の端末側終端３１４を含む。丸みを帯びた端末側終端３１２及び３１４が示されているけれども、他の構成が本願明細書に記載された主題の範囲から逸脱することなく可能であることは認識されるであろう。丸みを帯びた端末側終端３１２及び３１４は、例えば図２に示されるように、丸みを帯びていない端末側終端と異なって外側層３０６を形成することを可能にしてもよい。例えば、端末側終端３１２及び３１４は、ツイストペア１０２のそれぞれの周りに追加的な湾曲又はゆりかご形状（ｃｒａｄｌｉｎｇ）を提供するために形成されることができる。

図３に示された実施形態は、外側層３０６の形状のための追加的な支持を提供するための第２セグメント３１６、３１８、３２０、及び３２２をさらに含む。外側層３０６を支持することによって、ガスポケット３４０の寸法は、ツイストペア１０２が適切な分離距離を維持するように、製造中、搬送中、又は使用中に維持されることができる。それ故に、ケーブルは、その期待された電気的性質及び／又は燃焼特性を維持することができる。図３に示された実施形態において、第２セグメント３１６〜３２２はケーブルの断面において互いに対して略垂直に配置され、第１セグメント３０８及び３１０の向きから約４５度だけ角度づけされる。それは、ガスポケット３４０の数を４つから８つへ２倍にし、ケーブル２００の剛性を増大させる。

第１セグメント３０８及び３１０と第２セグメント３１６〜３２２とのそれぞれは、複数のセグメントの接合点３２４から離れている端末側終端を含む。上述したように、ガスポケット３４０は、干渉を減少させるために、ワイヤペア１０２に十分に間隔をあけるように、材料の減少を意味する。材料の減少は製造コストを減少させ、可燃性材料の量を減少させ、それ故にケーブル２００の煙性能及び火炎性能を改善する。

図４は、ガス封入二重層セパレータの他の実施形態の断面図である。ケーブル２００などのケーブルにおける使用のための以前の実施形態と違って、セパレータ４０４は、複数の小さなガスポケットを有する略平坦なテープである。図４を参照すると、セパレータ４０４は内側部材４０５を含み、その内側部材４０５は第１セグメント４１０及び複数の小さな第２セグメント４１２を有し、それらの第１セグメント４１０及び第２セグメントは、外側層４０６を形成し、且つ複数のガスポケット４０８を形成するための支持を提供する。図４に示された平坦な構成において、ガスポケット４０８の数及び寸法は、ケーブルの所望の電気的性質及び／又は燃焼性質のために最適化されることができる。

図５は、本願発明の例示的な実施形態による、他のガス封入二重層セパレータ５０４及び２〜３個の大きなガスポケット５０８の断面図である。図５を参照すると、セパレータ５０４は、２つの第１セグメント５１０及び５１２を有する内側部材５０５を含み、それらは、接合点５１４で接合される。第１セグメント５１０及び５１２並びに接合点５１４は、単一部品を形成することができる。上記の実施形態とともに、外側層は内側部材５０５の周りに巻かれており、それらの間に完全に包囲されたガスポケット５０８を形成する。セパレータ３０４と類似して、セパレータ５０４は略平坦な形状であり、好ましくはテープである。

開示された発明のある好ましい実施形態は本願明細書に具体的に記載されるけれども、その発明は、示された様々な実施形態及び本願に記載された様々な実施形態の変形及び修正が本願発明の精神及び範囲を逸脱することなくなされることができることに付随することは当業者に明らかである。それによって、発明が添付した特許請求の範囲及び法の適用可能な規定によって要求された範囲にのみ限定されることは意図される。

１０２ ツイストペア、ワイヤペア
２００ ケーブル
２０４ セパレータ
２０５ 内側部材
２０６ 外側層
２０８ ガスポケット
２１４ 凹領域
２１６ ジャケット
３０８、３１０ 第１セグメント
３１２、３１４ 端末側終端
３１６、３１８、３２０、３２２ 第２セグメント
４０４ セパレータ
４０５ 内側部材
４０６ 外側層
４０８ ガスポケット
４１０ 第１セグメント
４１２ 第２セグメント
５０４ セパレータ
５０８ ガスポケット
５１０、５１２ 第１セグメント
５１４ 接合点

Claims (24)

1. 複数のツイストペアの導電性ワイヤと、
   前記複数のツイストペアの導電性ワイヤの間のセパレータと、
   を含むデータ通信ケーブルであって、
   前記セパレータが、
   内側部材と、
   外側層と前記内側部材との間に少なくとも１つのガスポケットを完全に封入するために前記内側部材によって支持され、且つ形成された外側層と、
   を含み、前記外側層は、前記複数のツイストペアの導電性ワイヤが前記少なくとも１つのガスポケットに入り込むことを防止する、データ通信ケーブル。
2. 前記内側部材は１つ又は複数のセグメントを含む、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
3. 前記１つ又は複数のセグメントはクロスウェブを形成し、複数のガスポケットを規定する、請求項２に記載されたデータ通信ケーブル。
4. 前記内側部材は、剛性材料又は略剛性材料から形成される、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
5. 前記セパレータは、溶融加工可能な材料、溶融加工不可能な材料、並びに、ガス及び溶融加工可能な材料の組み合わせのうちの１つからなる、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
6. 前記溶融加工可能な材料は、フッ素重合体、ポリエーテルイミド、ポリエーテルイミド−シロキサンのブレンド、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、及び、ポリエチレンのうちの１つを含む、請求項５に記載されたデータ通信ケーブル。
7. 前記溶融加工不可能な材料は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ゴム、ガラス、及びシリコンのうち１つを含む、請求項５に記載されたデータ通信ケーブル。
8. 前記内側部材は、オレフィン材料から形成される、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
9. 前記内側部材は、難燃性添加物を含む、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
10. 前記内側部材は、前記外側層より高い放熱因子を有する、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
11. 前記外側層は、フッ素重合体材料の層を含む、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
12. 前記外側層は、前記内側部材より低い比誘電率を有する、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
13. 前記外側層は、前記内側部材より低い誘電正接を含む、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
14. 前記少なくとも１つのガスポケットのそれぞれは、略三角形状の断面形状を有する、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
15. 前記少なくとも１つのガスポケットのそれぞれは、略正方形状の断面形状を有する、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
16. 前記内側部材は複数の端末側終端を有し、前記端末側終端のそれぞれが丸みを帯びた形状を有する、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
17. 前記セパレータは略平坦な形状を有する、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
18. 前記内側部材は第１内側部材及び第２内側部材を含み、前記第１内側部材は、前記データ通信ケーブルの断面において約４５度だけ前記第２内側部材から回転してオフセットされる、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
19. 前記内側部材は、前記データ通信ケーブルの断面において、互いに対して略垂直に配置された複数のセグメントを含む、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
20. 前記ガスポケットは、単一のガス及び２つ以上の異なるガスの混合のうち１つを含む、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
21. 前記ガスポケットは、窒素のみを含む、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
22. 前記ガスポケットは空気のみを含む、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
23. 前記ガスの少なくとも１つは不活性である、請求項１に記載されたデータ通信ケーブル。
24. データ通信ケーブルのためのセパレータであって、
    内側部材と、
    外側層と
    を備え、
    前記外側層は、前記外側層と前記内側部材との間に少なくとも１つのガスポケットを完全に封入するために前記内側部材によって支持され、且つ形成される、セパレータ。

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