JP2019091562A

JP2019091562A - ツイストペアケーブル

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Publication number: JP2019091562A
Application number: JP2017218179A
Authority: JP
Inventors: 喬坂本; Takashi Sakamoto; 正義河田; Masayoshi Kawada; 中村　雄一郎; Yuichiro Nakamura; 雄一郎中村
Original assignee: Aomori Showa Densen Co Ltd; Fuji Electric Cable Co Ltd
Current assignee: Aomori Showa Densen Co Ltd; Fuji Electric Cable Co Ltd
Priority date: 2017-11-13
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2019-06-13

Abstract

【課題】耐熱性を更に向上することが可能なツイストペアケーブルを提供する。【解決手段】本発明に係るツイストペアケーブルは、一対の絶縁心線が撚り合わされて構成されている対撚線と、対撚線の周囲に設けられたシースとを備える。絶縁心線は、導体と、導体の外周面を被覆する絶縁体とを含む。絶縁体は、フッ素樹脂で形成されており、シースは、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体で形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、ツイストペアケーブルに関する。

ツイストペアケーブルは、たとえば、ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）において通信ケーブルとして用いられる。ＬＡＮ用のツイストペアケーブルは、たとえば、複数の対撚線が撚り合わされたケーブル心の周囲にシースが設けられており、優れた耐熱性を備えることが求められている。

耐熱性を備えるＬＡＮ用ツイストペアケーブルは、一般に、定格温度が、８０℃または９０℃である。この場合、たとえば、耐熱性が高いＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）や架橋ＰＥ（ポリエチレン）を用いてシースが形成されている。その他、優れた耐熱性を得るために、さまざまな技術が提案されている。

特開２００１−３５７７３１号公報特開２０１７−２１９２８号公報

しかしながら、ツイストペアケーブルにおいては、耐熱性の向上が更に要求されている。たとえば、ＬＡＮ用ツイストペアケーブルにおいては、ＵＬ（ＵｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）規格で１５０℃に相当する耐熱性を有することが要求されている。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、耐熱性を更に向上することが可能なツイストペアケーブルを提供することである。

本発明に係るツイストペアケーブルは、一対の絶縁心線が撚り合わされて構成されている対撚線と、対撚線の周囲に設けられたシースとを備える。絶縁心線は、導体と、導体の外周面を被覆する絶縁体とを含む。絶縁体は、フッ素樹脂で形成されており、シースは、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体で形成されている。

本発明によれば、耐熱性の向上を実現可能なツイストペアケーブルを提供することができる。

図１は、実施形態に係るツイストペアケーブルの一例を模式的に示す断面図である。

発明の実施形態に係るツイストペアケーブルの一例について図１を用いて説明する。なお、発明は、図面の内容に限定されない。また、図面は、概略を示すものであって、各部の寸法比などは、現実のものとは必ずしも一致しない。

図１に示すように、ツイストペアケーブル１０は、複数（ここでは、４本）の対撚線１が撚り合わされることによってケーブル心２を構成しており、そのケーブル心２の周囲に押え巻層３を介してシース４が設けられている。ツイストペアケーブル１０は、ＬＡＮにおいて通信ケーブルとして用いられる。ツイストペアケーブル１０を構成する各部について、順次、説明する。

［Ａ］対撚線１
対撚線１は、一対の絶縁心線５が撚り合わされて構成されている。絶縁心線５は、導体５１と絶縁体５２とを含む。

［Ａ−１］導体５１
絶縁心線５において、導体５１は、導電性金属材料で形成された導線であって、断面が円形状である。導体５１は、たとえば、軟銅線で構成されている。

導体５１は、単線であることが好ましい。つまり、絶縁心線５が単一の導体５１で構成されていることが好ましい。この場合には、絶縁心線５の外径が小さく、電気特性が優れる。

また、導体５１は、スズ、ニッケル、銀のいずれかのメッキ層（図示省略）によって軟銅線の外周面が被覆されていることが特に好ましい。この場合、フッ素樹脂の被覆加工時において軟銅線の酸化を効果的に防止可能である。

［Ａ−２］絶縁体５２
絶縁心線５において、絶縁体５２は、導体５１の外周面を被覆している。絶縁体５２は、絶縁性の樹脂が導体５１を被覆するように、絶縁性の樹脂を押出機のダイスから押し出すことによって形成される。絶縁体５２は、たとえば、厚さが０．０９ｍｍ以上０．１３ｍｍ以下になるように形成される。

本実施形態では、絶縁体５２は、絶縁性の樹脂としてフッ素樹脂を用いて形成されている。フッ素樹脂としては、たとえば、フルオロエチレン・プロピレン共重合体（ＦＥＰ；テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）を用いることができる。本実施形態のツイストペアケーブル１０では、絶縁体５２がフッ素樹脂からなるため、耐熱性の向上を実現することができる。

絶縁体５２は、フッ素樹脂のうち、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、または、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）を用いて形成されていることが好ましい。この場合には、絶縁心線５の外径を大きくしなくても、ツイストペアケーブル１０において必要な特性（電気特性、材料特性）を確保することができる。つまり、絶縁心線５の外径を小さくすることができる。また、押出加工性が優れること、高周波の電気特性が優れることから、フッ素樹脂のうち、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、または、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）を用いて、絶縁体５２が形成されていることが好ましい。

その他、絶縁体５２で用いるフッ素樹脂は、メルトフローレート（試験法：ＡＳＴＭＤ２１１６，試験温度：３７２℃）が２０ｇ／１０ｍｉｎ以上４５ｇ／１０ｍｉｎ以下であることが好ましい。メルトフローレートが上記の下限値未満である場合には、押出加工性が悪化する場合がある。これに対して、メルトフローレートが上記の上限値を超える場合には、外径のバラツキが大きくなる場合がある。

［Ｂ］押え巻層３
押え巻層３は、複数の対撚線１の集合体で構成されたケーブル心２の周囲に設けられている。

ここでは、押え巻層３は、ポリエステルのフィルムで構成されたポリエステルテープをケーブル心２の周囲に巻き付けることで形成されることが好ましい。たとえば、厚みが１０μｍ以上５０μｍ以下であるポリエステルテープが用いられる。フィルム状のポリエステルテープは、たとえば、不織布よりも硬いため、ツイストペアケーブル１０が変形することを効果的に抑制可能である。また、１５０℃の厳しい使用環境においても熱変形を抑制することができるため、電気特性が低下することを防ぐことができる。

また、押え巻層３は、ケーブル心２の外周においてテープの一部を重ね合わせて巻くこと（ラップ巻き）が好ましい。これにより、ツイストペアケーブル１０の可撓性が低下することを防止可能である。

［Ｃ］シース４
シース４は、円筒形状であって、押え巻層３を介してケーブル心２の周りを囲うように設けられている。シース４は、押え巻層３の周囲を樹脂が被覆するように、樹脂を押出機のダイスから押し出すことによって形成される。シース４は、たとえば、厚さが０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下になるように形成される。

本実施形態では、シース４は、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）で形成されている。エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）は、機械的特性に優れるため、ツイストペアケーブル１０の耐摩耗性を向上させることができる。その他、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）は、比重が小さいため、軽量化を容易に実現することができる。その他、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）を用いた場合には、容易に押出成型でシース４の形成を行うことができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、単に例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

たとえば、ツイストペアケーブル１０においては、必要とされる特性に応じて、押え巻層３を設けなくてもよい。

以下より、上記のツイストペアケーブル１０の実施例および比較例に関して、表１および表２を用いて説明する。なお、理解を容易にするため、実施例および比較例の説明では、上記の実施形態と同様に、各部に符号を付している。

［１］試料の作製
（実施例１）
実施例１のツイストペアケーブル１０を作製する際には、まず、絶縁心線５の形成を行った。絶縁心線５の形成では、絶縁心線５を構成する導体５１として、外径が０．３４ｍｍであって、スズのメッキ層が外周面に被覆された軟銅線を準備した。そして、単線である導体５１の外周面を絶縁体５２で被覆した。ここでは、絶縁性の樹脂としてメルトフローレート（試験温度：３７２℃，試験荷重：５ｋｇ）が３０ｇ／１０ｍｉｎであるフルオロエチレン・プロピレン共重合体（ＦＥＰ）を押出機のダイスから押し出すことによって、導体５１の周囲に絶縁体５２を形成した。これにより、外径（絶縁外径）が０．５３５ｍｍである絶縁心線５を、複数本、形成した。

つぎに、２本の絶縁心線５を撚り合わせることによって対撚線１を形成した。ここでは、４つの対撚線１のそれぞれについて、撚りピッチが７ｍｍ、１０ｍｍ、８ｍｍ、１１ｍｍになるように、対撚線１の形成を行った。その後、４つの対撚線１についてピッチが約７０ｍｍになるように左撚りに撚り合わせることによって、ケーブル心２を作製した。

つぎに、ケーブル心２の外周に押え巻層３を形成した。ここでは、ポリエステルのフィルムで形成されたポリエステルテープ（厚み１０〜５０μｍ）をラップ量が１／４になるように、重ねて巻くことによって、押え巻層３の形成を行った。

つぎに、押え巻層３を介してケーブル心２の周りを囲うように、シース４を形成した。ここでは、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）を押出機のダイスから押し出す押出被覆を実行した。これにより、厚さが０．５ｍｍであって、外径が３．７ｍｍであるシース４が形成された。

（実施例２）
実施例２では、絶縁心線５の外径（絶縁外径）が０．５５０ｍｍである点を除き、実施例１の場合と同様に、ツイストペアケーブル１０の作製を行った。

（実施例３）
実施例３では、絶縁心線５の外径（絶縁外径）が０．５８０ｍｍである点を除き、実施例１の場合と同様に、ツイストペアケーブル１０の作製を行った。

（実施例４）
実施例４では、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）（メルトフローレート：２２ｇ／１０ｍｉｎ（試験条件；同上））を用いて絶縁体５２の形成を行った点、絶縁心線５の外径（絶縁外径）が０．５５０ｍｍである点を除き、実施例１の場合と同様に、ツイストペアケーブル１０の作製を行った。

（実施例５）
実施例５では、絶縁心線５を構成する導体５１として、ＡＷＧ（ＡｍｅｒｉｃａｎＷｉｒｅＧａｕｇｅ）規格で定められたＡＷＧ２８サイズの撚線（外径０．３８ｍｍ）を用いた。また、絶縁心線５の外径（絶縁外径）が０．６２０ｍｍであった。さらに、シースの外径が３．９ｍｍであった。これらの点を除き、実施例１の場合と同様に、ツイストペアケーブル１０の作製を行った。

（実施例６）
実施例６では、実施例５と同様に、絶縁心線５を構成する導体５１として、ＡＷＧ２８サイズの撚線（外径０．３８ｍｍ）を用いると共に、絶縁心線５の外径（絶縁外径）が０．６８０ｍｍであった。また、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）（メルトフローレート：４５ｇ／１０ｍｉｎ（試験条件；同上））を用いて絶縁体５２の形成を行った。さらに、シースの外径が４．０ｍｍであった。これらの点を除き、実施例１の場合と同様に、ツイストペアケーブル１０の作製を行った。

（実施例７）
実施例７では、押え巻層３を形成しなかった。また、絶縁心線５の外径（絶縁外径）が０．５５０ｍｍであった。これらの点を除き、実施例１の場合と同様に、ツイストペアケーブル１０の作製を行った。

（実施例８）
実施例８では、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂で形成された不織布を用いて押え巻層３の形成を行った。また、絶縁心線５の外径（絶縁外径）が０．５５０ｍｍであった。これら点を除き、実施例１の場合と同様に、ツイストペアケーブル１０の作製を行った。

（比較例１）
比較例１では、ポリエチレン（ＰＥ）（メルトフローレート：０．９ｇ／１０ｍｉｎ（試験温度：１９０℃，試験荷重：２．１６ｋｇ））を用いて絶縁体５２の形成を行い、絶縁心線５の外径（絶縁外径）が０．５８０ｍｍであった。また、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を用いてシース４の形成を行った。比較例１では、これらの点を除き、実施例１の場合と同様に、ツイストペアケーブル１０の作製を行った。

（比較例２）
比較例２では、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を用いてシース４の形成を行った。また、絶縁心線５の外径（絶縁外径）が０．５５０ｍｍであった。比較例２では、これらの点を除き、実施例１の場合と同様に、ツイストペアケーブル１０の作製を行った。

（比較例３）
比較例３では、比較例１と同様に、ポリエチレン（ＰＥ）を用いて絶縁体５２の形成を行い、絶縁心線５の外径（絶縁外径）が０．５８０ｍｍであった。比較例３では、これらの点を除き、実施例１の場合と同様に、ツイストペアケーブル１０の作製を行った。

［２］試験
上記した各例において作製したツイストペアケーブル１０の試料に関して、電気特性、絶縁体５２の材料特性、および、シース４の材料特性について試験を行った。以下より、各試験の方法と、試験結果の判定基準について、順次説明する。

［２−１］電気特性
電気特性として、「特性インピーダンス」、「リターンロスマージン」、「挿入損失マージン」、「ＮＥＸＴマージン」、「ＡＣＲＦマージン」、「ヒートサイクル試験後のリターンロスマージン」、「ヒートサイクル試験後の挿入損失マージン」、「ヒートサイクル試験後のＮＥＸＴマージン」に関して試験を行った。

「特性インピーダンス」、「リターンロスマージン」、「挿入損失マージン」、「ＮＥＸＴマージン」、「ＡＣＲＦマージン」に関しては、ＡＮＳＩ／ＴＩＡ−５６８−Ｃ．２に準拠した方法で試験を行った。

「特性インピーダンス」については、下記の基準に基づいて判定を行った。
◎：９８±３Ωの場合
○：１００±５Ωの場合
×：その他の場合

「リターンロスマージン」については、下記の基準に基づいて判定を行った。
◎：２ｄＢ以上の場合
○：０ｄＢ以上の場合
×：０ｄＢ未満の場合

「挿入損失マージン」については、下記の基準に基づいて判定を行った。
◎：０．４５ｄＢ以上の場合
○：０ｄＢ以上の場合
×：０ｄＢ未満の場合

「ＮＥＸＴマージン」については、下記の基準に基づいて判定を行った。
◎：１０ｄＢ以上の場合
○：０ｄＢ以上の場合
×：０ｄＢ未満の場合

「ＡＣＲＦマージン」については、下記の基準に基づいて判定を行った。
◎：８ｄＢ以上の場合
○：０ｄＢ以上の場合
×：０ｄＢ未満の場合

「ヒートサイクル試験後のリターンロスマージン」、「ヒートサイクル試験後の挿入損失マージン」、「ヒートサイクル試験後のＮＥＸＴマージン」に関しては、ＴＩＡＣａｔ５ｅＰｅｒｍ．Ｌｉｎｋに準拠した方法で試験を行った。具体的には、温度が−４０℃である雰囲気に試料を１時間放置した後に、その試料について「ヒートサイクル試験後のリターンロスマージン」、「ヒートサイクル試験後の挿入損失マージン」、「ヒートサイクル試験後のＮＥＸＴマージン」を計測する電気試験を行った。つぎに、温度が２０℃である雰囲気に試料を１時間放置した後に、同様な電気試験を行った。つぎに、温度が１５０℃である雰囲気に試料を１時間放置した後に、同様な電気試験を行った。つぎに、温度が２０℃である雰囲気に試料を１時間放置した後に、同様な電気試験を行った。上記の組合せを５回繰り返し行った。

「ヒートサイクル試験後のリターンロスマージン」については、下記の基準に基づいて判定を行った。
◎：２ｄＢ以上の場合
○：０ｄＢ以上の場合
×：０ｄＢ未満の場合

「ヒートサイクル試験後の挿入損失マージン」については、下記の基準に基づいて判定を行った。
◎：０．４５ｄＢ以上の場合
○：０ｄＢ以上の場合
×：０ｄＢ未満の場合

「ヒートサイクル試験後のＮＥＸＴマージン」については、下記の基準に基づいて判定を行った。
◎：８ｄＢ以上の場合
○：０ｄＢ以上の場合
×：０ｄＢ未満の場合

［２−２］絶縁体５２の材料特性、シース４の材料特性
絶縁体５２の材料特性、および、シース４の材料特性として、「引張試験における強さ」、「引張試験における伸び」、「老化試験における強さ残率」、「老化試験における伸び残率」、「フレキシビリティ」、「ヒートショック」、「コールドベンド」に関して試験を行った。また、シース４の材料特性として、「難燃性（ＶＷ−１燃焼試験）」を行った。

「引張試験における強さ」、「引張試験における伸び」については、ＵＬ７５８１４に準拠した試験法において、引張速度が５００ｍｍ／ｍｉｎである条件で試験を行って計測を行った。「老化試験における強さ残率」、「老化試験における伸び残率」については、温度が１８０℃である雰囲気において１６８時間の加熱を試料に対して行った後に、上記と同様に引張試験を行って計測した。

「引張試験における強さ」については、下記の基準に基づいて判定を行った。
◎：１６．５ＭＰａ以上の場合
×：１６．５ＭＰａ未満の場合

「引張試験における伸び」については、下記の基準に基づいて判定を行った。
◎：１００％以上の場合
×：１００％未満の場合

「老化試験における強さ残率」については、下記の基準に基づいて判定を行った。
◎：加熱後の強さが加熱前の強さに対して７５％以上である場合
×：加熱後の強さが加熱前の強さに対して７５％未満である場合

「老化試験における伸び残率」については、下記の基準に基づいて判定を行った。
◎：加熱後の伸びが加熱前の伸びに対して７５％以上である場合
×：加熱後の伸びが加熱前の伸びに対して７５％未満である場合

「フレキシビリティ」については、ＵＬ７５８２１に準拠した試験法で行った。ここでは、温度が１８０℃である雰囲気において１６８時間の加熱を試料に対して行った後に、試料に対して２倍の径を有するマンドレルに試料を巻きつけることによって、試験を実行した。

「ヒートショック」については、ＵＬ７５８２２に準拠した試験法で行った。ここでは、試料に対して２倍の径を有するマンドレルに試料を巻きつけた後に、温度が１８０℃である雰囲気において１６８時間の加熱を行うことによって、試験を実行した。

「コールドベンド」については、ＵＬ７５８２３に準拠した試験法で行った。ここでは、温度が−１０℃である雰囲気において４時間の冷却を試料に対して行った後に、試料に対して２倍の径を有するマンドレルに試料を巻きつけることを６回行うことによって、試験を実行した。

「フレキシビリティ」、「ヒートショック」、および、「コールドベンド」に関して、下記の基準に基づいて判定を行った。
◎：ヒビ割れの発生なし
×：ヒビ割れの発生あり

「難燃性（ＶＷ−１燃焼試験）」については、ＵＬ７５８４２に準拠した試験法で行った。ここでは、１５秒間の接炎を試料に対して５回実行した。

「難燃性（ＶＷ−１燃焼試験）」に関して、下記の基準に基づいて判定を行った。
◎：延焼時間が６０秒以内であり、フラグの焼失が２５％以内であり、かつ、燃焼物の落下による脱脂綿の発炎がない場合
×：上記以外の場合

［３］試験結果
各実施例のツイストペアケーブル１０では、絶縁体５２がフッ素樹脂を用いて形成されていると共に、シース４がエチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）で形成されている。このため、各実施例は、各比較例に比べて、「ヒートサイクル試験後のリターンロスマージン」、「ヒートサイクル試験後の挿入損失マージン」、「ヒートサイクル試験後のＮＥＸＴマージン」の結果が優れている。したがって、各実施例のツイストペアケーブル１０は、優れた耐熱性を備えている。

特に、絶縁体５２が、フッ素樹脂のうち、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、または、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）を用いて形成されている場合（たとえば、実施例２、実施例４）には、絶縁心線５の外径を大きくしなくても、ツイストペアケーブル１０において必要な特性（電気特性、材料特性）が十分に確保されている。

また、ポリエステルのフィルムで構成されたポリエステルテープを用いて押え巻層３の形成を行った場合（実施例２など）には、１５０℃の厳しい使用環境においても押え巻層３の熱変形を抑制することができ、電気特性が極めて優れている。

なお、押え巻層３がない場合（実施例７）であっても、十分な電気特性を得ることができる。

１…対撚線、２…ケーブル心、３…押え巻層、４…シース、５…絶縁心線、１０…ツイストペアケーブル、５１…導体、５２…絶縁体

Claims

一対の絶縁心線が撚り合わされて構成されている対撚線と、前記対撚線の周囲に設けられたシースとを備えるツイストペアケーブルであって、
前記絶縁心線は、
導体と、
前記導体の外周面を被覆する絶縁体と
を含み、
前記絶縁体は、フッ素樹脂で形成されており、
前記シースは、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体で形成されている、
ツイストペアケーブル。
前記絶縁体は、前記フッ素樹脂として、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、または、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体用いて形成されている、
請求項１に記載のツイストペアケーブル。
前記導体は、単線の軟銅線であって、スズ、ニッケル、銀のいずれかのメッキ層で前記軟銅線の外周面が被覆されている、
請求項１または２に記載のツイストペアケーブル。
前記対撚線と前記シースとの間に介在している押え巻層
を更に備え、
前記押え巻層は、ポリエステルのフィルムで形成されたポリエステルテープを用いて構成されている、
請求項１から３のいずれかに記載のツイストペアケーブル。
ＬＡＮにおいて通信ケーブルとして用いられる、
請求項１から４のいずれかに記載のツイストペアケーブル。