JP2023121443A

JP2023121443A - Ｌａｎケーブルの製造方法

Info

Publication number: JP2023121443A
Application number: JP2022024796A
Authority: JP
Inventors: 鯤王; Kun Wang; 卓也鈴木; Takuya Suzuki
Original assignee: Proterial Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2022-02-21
Filing date: 2022-02-21
Publication date: 2023-08-31

Abstract

【課題】押出機を用いて作製される絶縁電線を複数本含み、絶縁層の厚さのばらつきを抑え、良好な伝送特性を有するＬＡＮケーブル及びその製造方法を提供する。【解決手段】ＬＡＮケーブルの製造方法において、押出機のヘッド内を走行する導体２の外周に、ヘッド１７に取り付けられた口金１８を通して溶融した絶縁体を被覆して絶縁電線２０を作製する工程と、絶縁電線を複数撚り合わせる撚り合わせ工程と、を含む。口金の開口径は、３．４～４．５ｍｍである。【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＡＮケーブルの製造方法に関するものである。

鉄道車両間における高電圧の伝達には、フレキシブルなケーブル（渡りケーブル、ジャンパケーブル、ジャンパ線）を用いることが知られている。特許文献１（特開２０１７－３３７３７号公報）には、耐屈曲性を備えたＬＡＮケーブルを構成する導体として、中心に配置されたテンションメンバと、テンションメンバの周囲に圧縮されずに撚り合わされて配置された複数の導線とを有する材料を用いることが記載されている。

特開２０１７－３３７３７号公報

ＬＡＮケーブルを構成する絶縁電線は、導体と、導体を覆う絶縁層とで構成される。絶縁層の厚さのばらつきを抑え、伝送特性を安定化する目的で、絶縁電線を形成する押出機を構成する口金の開口径を小さくする場合がある。しかし、口金のサイズを小さくすると、ＬＡＮケーブルの特性である遠端漏話減衰量が小さくなる問題が生じ得る。本発明の目的は、絶縁層の厚さのばらつきを抑え、良好な伝送特性を有するＬＡＮケーブルを提供することにある。

その他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

一実施の形態であるＬＡＮケーブルの製造方法は、押出機のヘッド内を走行する導体の外周に、前記ヘッドに取り付けられた口金を通して溶融した絶縁体を被覆して絶縁電線を作製する工程と、前記絶縁電線を複数撚り合わせる撚り合わせ工程と、を含むＬＡＮケーブルの製造方法であって、前記口金の開口径は、３．４～４．５ｍｍである。

本願において開示される一実施の形態によれば、絶縁層の厚さのばらつきを抑え、良好な伝送特性を有するＬＡＮケーブルを提供することができる。

実施の形態であるＬＡＮケーブルを構成する導体の断面図である。実施の形態であるＬＡＮケーブルを作製する押出機を示す模式図である。実施の形態であるＬＡＮケーブルの断面図である。遠端漏話減衰量と周波数との関係を表すグラフである。遠端漏話減衰量と周波数との関係を表すグラフである。

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

（実施の形態）
本実施の形態のＬＡＮケーブルは、直径１．２～１．３ｍｍの導体と、その外周を覆う絶縁層とからなる絶縁電線を押出機により製造する際、口金の開口径を直径３．４～４．５ｍｍとするものである。

＜ＬＡＮケーブルの製造方法＞
以下に、図１～図３を用いて、本実施の形態のＬＡＮケーブルとして、鉄道車両用渡りケーブルについて説明する。図１は、本実施の形態のＬＡＮケーブルを構成する導体の断面図である。図２は、本実施の形態のＬＡＮケーブルを作製する押出機を示す模式図である。図３は、本実施の形態のＬＡＮケーブルを示す断面図である。本実施の形態のＬＡＮケーブルは、互いに連結された２つの鉄道車両同士の間で、例えば高電圧を伝送するために設けられる鉄道車両用渡りケーブルとして用いられるＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルであり、ＬＡＮジャンパケーブルまたはＬＡＮジャンパ線などと呼ばれる。

まず、銅線を複数本撚り合わせた導体２を作製する。例えば、導体２は、中心に配置された複数の導線２ａと、導線２ａの周囲に撚り合わされて配置された複数の導線２ｂとを有する。例えば、１本の導体２は、３本の導線２ａを撚り合わせた１束の導線を有し、当該１束の導線の周囲には１２本の導線２ｂが配置され、さらにそれらの周囲には１８本の導線２ｂが配置されている。１本の導体２ａの直径は例えば０．２６ｍｍ程度であり、１本の導体２ｂの直径は例えば０．１８ｍｍ程度である。このようにして作製された導体２の直径は、１．２～１．３ｍｍである。導線２ａ、２ｂには、例えば、錫メッキ軟銅線を用いることができる。導線２ａは、導体に限らず、例えば、高張力鋼線（例えばピアノ線）、鋼線または繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）線などであってもよい。

次に、導体２を覆う絶縁層を作製するための複数の材料を用意する。これらの材料としては、例えば、塩素系ポリマー、シラン液およびシラン架橋触媒液などが考えられる。

次に、図２に示す押出機１０を用いて、絶縁電線２０を作製する。図２に示すように、押出機１０は、シリンダ１５と、シリンダ１５内に軸回転可能に設けられたスクリュ１３と、シリンダ１５内に材料を供給するホッパー１２とヘッド１７とを備えている。また、押出機１０は、ヘッド１７とスクリュ１３との間のネック１６と、ネック１６とスクリュ１３との間のブレーカプレート１４とを備えている。ヘッド１７は、口金（ダイス）１８を有しており、ヘッド１７内を通過する導体２は、ヘッド１７内にて絶縁層３（図３参照）により被覆され、ダイス１８を通過して絶縁電線２０としてヘッド１７内から引き出される。すなわち、押出機１０のヘッド１７内を走行する導体２の外周に、ヘッド１７に取り付けられた口金１８を通して溶融した絶縁体を被覆して絶縁電線２０を作製する工程を行う。

ここでは、ホッパー１２からシリンダ１５内に上記複数の材料の一部または全部を投入し、続いて、スクリュ１３を軸回転させることで、複数の材料を混練しながら、ブレーカプレート１４を介してそれらの材料の混練物である絶縁体をヘッド１７内へ送る。これと同時に、スクリュ１３の回転軸と交差する方向に向かってヘッド１７内に導体２を送り込む。混練された絶縁体は、例えばエチレン－プロピレンゴム共重合体混和物である。絶縁体の温度は、シリンダ１５内にて、例えば１５０～２００℃に保たれる。具体的には、絶縁体の温度は例えば１８０℃とする。このようにして、押出機１０のヘッド１７に導体２を挿し通しながら、スクリュ１３側からヘッド１７内に絶縁体（樹脂）を押し出して導体２の外周を被覆する。これにより、導体２の外周が、当該絶縁体からなる絶縁層３（被覆層）に被覆された絶縁電線２０を形成する押出被覆工程を行う。

この押出被覆工程において、絶縁層３は高温により粘性を有しているため、ヘッド１７から引き出される絶縁電線２０を構成する絶縁層３の厚さは、口金の開口部の開口径によって決まる。

本実施の形態の主な特徴と１つとして、口金１８の絶縁電線２０が通過する開口部の開口径は、３．４～４．５ｍｍである。ここでは、口金１８の開口径を、例えば３．４５ｍｍとする。口金１８の開口径を、例えば３．３ｍｍとすると、押し出し時の樹脂圧により絶縁電線２０にうねりが生じる。このうねりは絶縁電線２０を用いて製造するＬＡＮケーブルの遠端漏話減衰量の低下の原因となるため、ここでは口金１８の開口径を３．４ｍｍ以上とする。また、口金１８の開口部の開口径が大きすぎると、絶縁層３の厚さにばらつきが生じるため、当該開口径は４．５ｍｍ以下とする。

次に、押出機１０から引き出された絶縁電線２０を、移動させながら水槽に一定時間浸して冷却する。つまり、絶縁電線２０を作製する上記工程の後、後述する撚り合わせ工程の前に、絶縁電線２０を水に浸漬させて冷却する工程を行う。ここでは、絶縁層３の収縮応力で絶縁電線２０が圧縮されることを防ぐため、５０℃程度の水で徐冷するのではなく、２５℃以下の水で急冷する。ただし、過度な急冷により絶縁層３の偏肉率が低くなる原因となる。したがって、絶縁電線２０の偏肉を防ぐため、ここでは１５℃以上の水で絶縁電線２０を冷却する。すなわち、絶縁電線２０は１５～２５℃の水に浸漬され、これにより冷却される。ここでは、例えば絶縁電線２０の冷却温度を１９℃とする。冷却された絶縁電線２０の仕上がり外径は約３．２ｍｍである。

ここでの偏肉率の測定方法としては、まず、絶縁層３の断面写真を撮影し、約６０°位置の任意の５箇所の厚さを測定する。それらの厚さのうち、最小値、最大値を特定し、最小値／最大値×１００により算出される数値が偏肉率である。絶縁電線２０は４本あるので４本分を測定する。測定した偏肉率の数値のうち、全て数値が８５％以上であれば合格となる。それらの数値のうち、１つでも８５％未満のものがあれば不合格となる。

次に、図３に示すように、複数の絶縁電線２０を含むＬＡＮケーブル１を製造する。ＬＡＮケーブル１は、以下のような工程で製造される。

すなわち、まず、上記押出工程および冷却工程を経て製造された、導体２の外周を絶縁層３で被覆した絶縁電線２０を複数用意する。ここでは、絶縁電線２０を４本用意する。続いて、複数の絶縁電線２０と、複数の介在物４とを撚り合わせることで、ＬＡＮケーブル１のコアを形成する。すなわち、絶縁電線２０を複数撚り合わせる撚り合わせ工程を行うことで、ＬＡＮケーブル１のコアを形成する。ここでは、例えば、１つの介在物４を中心として、４本の絶縁電線２０と、４本の介在物４とが撚り合わされて撚線（コア）を構成している。

次に、当該コアの外周にテープ（アルミニウム箔付テープ）５を巻き付ける。すなわち、延在するコアに対しテープ５を横巻きする。

次に、テープ５の外周に編組６を被せる。

次に、編組６の外周にテープ（アルミニウム箔付テープ）７を巻き付ける。すなわち、延在する編組６に対しテープ７を横巻きする。

次に、テープ７の外周を内部シース８により被覆する。この被覆工程では、例えば押出機を用いる。

次に、内部シース８の外周に押さえテープ９を巻き付ける。すなわち、延在する内部シース８に対しに押さえテープ９を横巻きする。

次に、押さえテープ９の外周を外部シース１０により被覆する。この被覆工程では、例えば押出機を用いる。

以上の工程により、本実施の形態のＬＡＮケーブル１を製造する。つまり、ここでは絶縁電線を複数撚り合わせることでコアを形成し、当該コアをテープ、編組およびシースなどで被覆することで、ＬＡＮケーブルを作製する。

絶縁電線２０は、例えば１ＭＨｚ～１００ＭＨｚの信号を伝送する。絶縁電線２０として、差動信号を伝送する１組または２組以上のツイストペア線を用いてもよい。本実施の形態は、２組のツイストペア線を示す。介在物４は、例えば、ガラス繊維などを用いることができる。

テープ５、７は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン系樹脂等の樹脂からなる樹脂テープにアルミニウム箔を貼り付けたものを用いることができる。編組（編組チューブ）６は、例えば、導線を編組して形成され、グランドに接続される。編組６は、例えば、交織編組である。押さえテープ９は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン系樹脂等の樹脂からなる樹脂テープを用いることができる。

内部シース８、外部シース１０の材料としては、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）、ポリオレフィンに非ハロゲン系の難燃剤（金属水酸化物など）を配合してなるノンハロゲン難燃材料などを用いることができる。

（実施の形態の効果）
ＬＡＮケーブルのコアを構成する絶縁電線を作製する際、絶縁電線を形成する押出機を構成する口金の開口径を、比較例として例えば３．３ｍｍ程度に小さくすることが考えられる。しかし、口金の開口径が小さいと、絶縁電線２０にうねりが生じ、これにより、ＬＡＮケーブルの伝送特性の１つである遠端漏話減衰量が所望の値より小さくなる虞がある。遠端漏話減衰量は、ＬＡＮケーブルの出力端側における、ＬＡＮケーブルを構成する２本の絶縁電線同士の間の漏話の減衰量であり、これが小さいとＬＡＮケーブルにおける漏話が問題となる。

ここで、本発明者らが行った実験結果を、図４に示す。図４は、比較例のＬＡＮケーブルにおける遠端漏話減衰量と周波数との関係を表すグラフである。図４に示すグラフの縦軸は遠端漏話減衰量を表し、横軸は周波数を表している。

当該実験の条件は、次の通りである。すなわち、中心の介在物にはピアノ線を用いている。導体の直径は１．２８ｍｍであり、導体は銅素線を撚り合せた構造である。絶縁層の厚さは０．９５ｍｍである。絶縁層の外側に位置する介在物（ひも介在物）の直径は１．３ｍｍである。絶縁電線およびひも介在物の撚りピッチは１８ｍｍである。編組の厚さは０．４５ｍｍである。内部シースの厚さは０．８ｍｍであり、外部シースの厚さは１．２ｍｍである。遠端漏話減衰量は、ＩＣ６１１５６－１（Ｃａｔ５Ｅ規格）に記載の内容に準拠して合否判定を行うものである。

本発明者らは当該実験にて、口金の開口径が３．３ｍｍである押出機を用いて形成した比較例のＬＡＮケーブルについて、遠端漏話減衰量（図４参照）と偏肉率とを測定した。この実験では、図４に実線で示す遠端漏話減衰量のグラフが、三角のプロットで示す規格値を下回る箇所があると、不合格判定となる。実験の結果、図４に示すように比較例のＬＡＮケーブルは遠端漏話減衰量が不合格判定となった。また、比較例のＬＡＮケーブルは偏肉率も不合格であった。

これに対し、本実施の形態では、導体２の直径が１．２～１．３ｍｍである絶縁電線２０を図２に示す押出機１０により作製する際、絶縁電線２０にうねりが生じることを防ぐため、口金１８の開口径を３．４～４．５ｍｍに規定している。このように、口金１８の開口径を比較的大きく規定することで、押出被覆工程における樹脂圧力を低減する。これにより、絶縁電線２０の偏肉率を高め、真円に近い断面を連続して有する絶縁電線２０を作製できる。

本発明者らが行った実験結果を、図５に示す。図５は、本実施の形態のＬＡＮケーブルにおける遠端漏話減衰量と周波数との関係を表すグラフである。図５に示すグラフの縦軸は遠端漏話減衰量を表し、横軸は周波数を表している。

当該実験の条件は、上記した比較例のＬＡＮケーブルに関し行った遠端漏話減衰量の測定実験（図４参照）の条件と同じである。

本発明者らは当該実験にて、口金の開口径が３．４５ｍｍである押出機を用いて形成した本実施の形態のＬＡＮケーブルについて、遠端漏話減衰量（図４参照）と偏肉率とを測定した。図５に示すように、実線で示す本実施の形態のＬＡＮケーブルの遠端漏話減衰量のグラフは、三角のプロットで示す規格値を下回っていない。すなわち、実験の結果、本実施の形態のＬＡＮケーブルは遠端漏話減衰量が合格判定となった。また、本実施の形態のＬＡＮケーブルは偏肉率も合格であった。

このように、本実施の形態によれば、ＬＡＮケーブルにおける漏話を低減できるため、ＬＡＮケーブルの伝送特性を安定化できる。つまり、絶縁層の厚さのばらつきを抑え、良好な伝送特性を有するＬＡＮケーブルを提供することができる。

また、図２を用いて説明したように、押出機１０から引き出された絶縁電線２０冷却する際には、１５～２５℃の温度条件で冷却を行う。これにより、絶縁層３の収縮応力で絶縁電線２０が圧縮されることを防ぎ、かつ、過度な急冷により絶縁層３の厚さのばらつきを防ぐ。このようにして、絶縁電線２０の偏肉を防ぐことで、ＬＡＮケーブル１における漏話を低減できるため、ＬＡＮケーブルの性能を向上できる。

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

１ＬＡＮケーブル
２導体
２ａ、２ｂ導線
３編組
４介在物
６編組
５、７テープ（アルミニウム箔付テープ）
９押さえテープ
８内部シース
１０外部シース
１１押出機
１２ホッパー
１３スクリュ
１４ブレーカプレート
１５シリンダ
１６ネック
１７ヘッド
１８口金
２０絶縁電線

Claims

押出機のヘッド内を走行する導体の外周に、前記ヘッドに取り付けられた口金を通して溶融した絶縁体を被覆して絶縁電線を作製する工程と、
前記絶縁電線を複数撚り合わせる撚り合わせ工程と、
を含むＬＡＮケーブルの製造方法であって、
前記口金の開口径は、３．４～４．５ｍｍである、ＬＡＮケーブルの製造方法。
請求項１記載のＬＡＮケーブルの製造方法において、
前記絶縁電線を作製する工程の後、前記撚り合わせ工程の前に、前記絶縁電線を水に浸漬させて冷却する工程をさらに有し、
前記冷却する工程における冷却温度は、１５～２５℃である、ＬＡＮケーブルの製造方法。
請求項１記載のＬＡＮケーブルの製造方法において、
前記導体の直径は、１．２～１．３ｍｍである、ＬＡＮケーブルの製造方法。