JP2024043049A - 屋外用通信ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】屋外用の規格を満たしつつ、リールへの巻き取りやリールからの引き出しを容易に行うことが可能な屋外用通信ケーブル提供する。
【解決手段】上記課題を解決する屋外用通信ケーブルは、絶縁電線を２本撚り合わせた対撚線を複数本含むケーブル心と、前記ケーブル心の外周を被覆する第１外被層と、前記第１外被層に隣接して配置され、前記第１外被層の外周を被覆する第２外被層と、を有し、各前記絶縁電線が、複数の素線を撚り合わせた撚線導体と、前記撚線導体の外周を被覆する絶縁体とを含み、前記第２外被層のショア硬度が、前記第１外被層のショア硬度より高い。
【選択図】図１

Description

本発明は屋外用通信ケーブルに関する。

ＬＡＮ（Local Area Network）ケーブル等の通信ケーブルは、サーバ同士の間やサーバとスイッチとの間、サーバとパーソナルコンピュータとの間等、様々な機器の接続に使用されており、近年では高速データ通信に適する通信ケーブルが求められている。
このような通信ケーブルとして、各種構造のケーブルが開発されており、例えば、複数本の絶縁電線を含むケーブル心の外側に、内被層、遮蔽層、および外被層を順に積層した構造の通信ケーブル等も実用化されている（特許文献１）。

特開２０１８－４１５６８号公報

近年、屋外においても高速データ通信を行う機会が増えており、屋外での使用にも耐えうる通信ケーブルの提供が求められている。屋外では、通信ケーブルが紫外線や雨、埃等に晒されるため、屋内用の通信ケーブルより高い耐久性が求められる。例えば、電線工業会が定めるＪＣＳ規格等では、屋外用の通信ケーブルの外被の厚みを１．５ｍｍ程度とすることが記載されている。
そこで、例えば上記特許文献１に記載されているような通信ケーブルの外被の厚みを単純に厚くすることが考えられる。しかしながら、屋外用の通信ケーブルには、高い耐久性だけでなく、持ち運びや長さ調整のため、リールに巻き取ったり、リールから引き出したりする性能も求められる。そして、上述のように、屋内用の通信ケーブルの外被の厚みを厚くしただけでは、リールへの巻き取りやリールからの引き出し時に不具合が生じやすかった。また、このような通信ケーブルでは、従来使用されている通信ケーブルと径が異なるため、一般的なコネクタに接続し難い、という課題もあった。
したがって本発明の主な目的は、屋外用の規格を満たしつつ、リールへの巻き取りやリールからの引き出しを容易に行うことが可能な屋外用通信ケーブルの提供を目的とする。

上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、
絶縁電線を２本撚り合わせた対撚線を複数含むケーブル心と、
前記ケーブル心の外周を被覆する第１外被層と、
前記第１外被層に隣接して配置され、前記第１外被層の外周を被覆する第２外被層と、
を有し、
各前記絶縁電線が、複数の素線を撚り合わせた撚線導体と、前記撚線導体の外周を被覆する絶縁体とを含み、
前記第２外被層のショア硬度が、前記第１外被層のショア硬度より高い、
屋外用通信ケーブルが提供される。

本発明の屋外用通信ケーブルは、屋外用の規格を満たし、かつリールへの巻き取りやリールからの引き出しを容易に行うことが可能である。

本発明の一実施形態に係る屋外用通信ケーブルの断面図である。 絶縁電線の概略拡大断面図を示す模式図である。 対撚線の絶縁電線の状態を示す模式図である。 左右屈曲試験の方法を概略的に示す図である。 Ｕ字ベンド試験の方法を概略的に示す図である。 捻回試験の方法を概略的に示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態にかかる屋外用通信ケーブルについて説明する。本実施形態の屋外用通信ケーブル（以下、単に「通信ケーブル」とも称する）はいわゆるＬＡＮ（Local Area Network）用ツイストペアケーブルから構成された通信ケーブルである。

本実施形態の通信ケーブルは、ケーブル心と、その周囲に配置された第１外被層および第２外被層を有するものであればよく、その他の構成を含んでいてもよい。以下、図１に示す、主にケーブル心１０、押巻き２０、遮蔽層３０、第１外被層４０、および第２外被層５０を有する通信ケーブル１について説明する。

ケーブル心１０は複数（ここでは４対）の対撚線８と、当該複数の対撚線８を互いに隔離するための十字介在９とで構成されている。
各対撚線８は図３に示すように、複数本（ここでは２本）を一定方向（図３ではＢで示す方向）に絶縁電線６を撚り合わせた構成を有している。また、絶縁電線６は、図１に示すように、導体２を絶縁体４で被覆した構造を有している。導体２は図２に示すように複数本（ここでは３０本）の軟銅線（素線２ａ）から構成されており、絶縁体４はポリエチレン樹脂から構成されている。また、導体２は、例えば図２に示すように、複数の素線２ａを撚り合わせただけの非圧縮導体であってもよく、複数の素線２ａを撚り合わせた後、所望の形状に圧縮した圧縮導体であってもよい。
十字介在９はポリエチレン樹脂から構成されている。十字介在９は通信ケーブル１の長さ方向に延在しており、対撚線８同士を非接触状態で分離している。十字介在９は通信ケーブル１の長さ方向に沿って撚られており、それに伴い対撚線８同士も十字介在９に分離されながら撚られている。

上記ケーブル心１０の周囲には、押巻き２０が設置されている。当該押巻き２０は、ケーブル心１０中の導体２と遮蔽層３０との距離を一定に保持するための部材である。押巻き２０の種類は特に制限されないが、本実施形態では、押巻き２０が例えば高密度ポリエチレンテープで構成されるか、または押出被覆層（内被層）で構成される。
押巻き２０が高密度ポリエチレンテープで構成される場合、高密度ポリエチレンテープの巻き方は特に制限されず、例えばケーブル心１０の長さ方向に沿って横巻きされる。本明細書において「横巻き」とは、長尺なテープをケーブル心１０の長さ方向に沿ってらせん状に巻き付ける意であって、テープの側縁部を先に巻き付けたテープに重ねながら巻き付ける、という意である。高密度ポリエチレンテープの厚みや枚数は、本実施形態の目的および効果を損なわない範囲であれば特に制限されない。
一方、押巻き２０がケーブル心１０の周囲に配置された押出被覆層で構成される場合は、当該押巻き２０はポリエチレンを押出被覆した層であればよく、押出被覆層の厚みは、０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下が好ましい。押出被覆層を形成すると、ケーブル心１０と後述の遮蔽テープとの距離が一定になりやすく、通信ケーブル１の高周波電気特性等が良好になりやすい。当該押出被覆層のＪＩＳ Ｋ７２１５（プラスチックのデュロメータ硬さ試験方法）に準拠して圧子タイプＤを用いて測定される、ショア硬度（ショアＤ硬度）は、３２以上３８以下が好ましい。押出被覆層が当該ショアＤ硬度を有すると、通信ケーブル１の屈曲特性が良好になる。
なお、本明細書では、上記デュロメータ硬さ試験方法において、タイプＡの圧子を用いた場合のショア硬度を「ショアＡ硬度」または「ＨＤＡ」と表し、タイプＤの圧子を用いた場合のショア硬度を「ショアＤ硬度」または「ＨＤＤ」と表す。

押巻き２０の周囲には、遮蔽層３０が形成されている。遮蔽層３０は遮蔽テープと編組線とで構成されている。当該遮蔽テープは、例えばアルミニウム箔（Ａｌ）をポリエチレンテレフタレート樹脂基板（ＰＥＴ）に貼り付けたＡｌ／ＰＥＴテープから構成されており、遮蔽テープはケーブル心１０の長さ方向に沿って横巻きされ、押巻き２０の外周を被覆している。一方、編組線は外径０．１ｍｍのスズメッキ軟銅線から構成されている。

遮蔽層３０の周囲には、第１外被層４０および第２外被層５０が配置されている。第１外被層４０は、上述の遮蔽層３０を覆うように配置された層である。また、第２外被層５０は、第１外被層４０に隣接して、第１外被層４０を覆うように配置された層である。なお、第２外被層５０は、通信ケーブル１の最外層となる。当該第１外被層４０および第２外被層５０は、屋外や屋内で使用したときに、通信ケーブル１に加わる衝撃や摩擦、紫外線、水分等からケーブル心１０を保護するための層として機能する。
第１外被層４０および第２外被層５０の材料は、通信ケーブル１の用途や使用環境に応じて適宜選択され、例えばポリ塩化ビニル、ポリエチレン等から選択される。また、第１外被層４０の材料および第２外被層５０の材料は、同一であってもよく、異なっていてもよい。第１外被層４０および第２外被層５０の種類は、各層の所望の硬さに応じて適宜選択される。
具体的には、第１外被層４０のショア硬度および第２外被層５０のショア硬度を比較したとき、第２外被層５０のショア硬度のほうが高くなるように、それぞれの材料が選択される。第１外被層４０のショア硬度および第２外被層５０のショア硬度は、通信ケーブル１の第２外被層５０および第１外被層４０に相当するシートをそれぞれ準備し、これらを上述のＪＩＳ Ｋ７２１５（プラスチックのデュロメータ硬さ試験方法）に準拠して測定することで特定される。第１外被層４０のショア硬度および第２外被層５０のショア硬度の差（第２外被層５０のショア硬度－第１外被層４０のショア硬度）は、通信ケーブル１の所望の性能に応じて適宜選択される。例えば、第１外被層４０のショア硬度および第２外被層５０のショア硬度を、いずれもタイプＡの圧子を使用して測定する場合、ショアＡ硬度の差は、１０以上３０以下が好ましく、１５以上２５以下がより好ましい。ショアＡ硬度の差が上記範囲であると、第１外被層４０および第２外被層５０の硬さがそれぞれ適度な範囲に収まりやすくなる。第１外被層４０の具体的なショアＡ硬度は６０以上８０以下が好ましく、６５以上７５以下がより好ましい。第１外被層４０のショアＡ硬度が当該範囲であると、通信ケーブル１をリールに巻き取ったりリールから引き出したりしたときに、よりキンクが生じ難くなる。一方、第２外被層５０のショアＡ硬度は、第１外被層４０のショアＡ硬度より高ければよく具体的には、８０以上１００以下が好ましく、８５以上９５以下がより好ましい。第２外被層５０のショアＡ硬度が当該範囲であると、さらに通信ケーブル１をリールに巻き取ったりリールから引き出したりしやすくなる。

また、第１外被層４０および第２外被層５０の厚みは、通信ケーブル１の用途に応じて適宜選択されるが、上述のように、電線工業会が定めるＪＣＳ規格等には、屋外用の通信ケーブルの外被の厚みを１．５ｍｍ程度とすることが記載されている。したがって、第１外被層４０の厚みおよび第２外被層５０の厚みの合計が、１．５ｍｍ程度となるように設定することが好ましい。ただし、当該外被の厚み（第１外被層４０および第２外被層５０の合計厚み）は、屋内で使用させるケーブルの厚みより格段に厚い。そこで、第２外被層５０を剥離し、第１外被層４０を露出させたときの通信ケーブル１の径が、一般的な（屋内用の）通信ケーブルの径と同等になるように、第１外被層４０の厚みおよび第２外被層５０の厚みを調整することが好ましい。第１外被層４０の具体的な厚みは、ＲＪ－４５のコネクタとの接続性の観点から０．５ｍｍ程度が好ましい。また、第２外被層５０の具体的な厚みは、電線工業会が定めるＪＣＳ規格の観点から１．０ｍｍ程度が好ましい。第１外被層４０の厚みおよび第２外被層５０の厚みが当該範囲であると、上述のように、コネクタに接続しやすくなるだけでなく、リールへの巻き取り、もしくは引き出しがさらに容易になり、通信ケーブル１のキンクの発生をさらに抑制しやすくなる。
第１外被層４０および第２外被層５０の形成方法は特に制限されず、公知の押出法で形成できる。

（１）サンプルの準備
（１．１）サンプル１（比較例１）
導体を外径０．５６５ｍｍの単線とした。また、絶縁体の樹脂として高密度ポリエチレンを準備し、これを押出機のダイスから押し出して導体を絶縁体で被覆して絶縁電線を得た。
その後、絶縁電線を２本撚り合わせて対撚線を形成した。続いて、十字介在を準備し、４対の対撚線を十字介在に沿わせてケーブル心を構成し、当該ケーブル心を所定のピッチで撚った。
続いて、押巻きとして不織布を準備し、ケーブル心に横巻きした。
さらに、遮蔽層として、遮蔽テープを準備してこれを押巻きに横巻きし、さらに外径０．１ｍｍのスズメッキ軟銅線を編組した。
外被層の樹脂としてポリエチレンを準備し、これを押出機のダイスから押し出して遮蔽層の周囲に厚み１．５ｍｍの外被層を形成した。
これとは別に外被層に相当するシートを準備し、そのショア硬度をＪＩＳ Ｋ７２１５（プラスチックのデュロメータ硬さ試験方法）に準拠して測定したところ、ショアＤ硬度（ＨＤＤ）４０であった。

（１．２）サンプル２（比較例２）
外被層の材料をポリ塩化ビニルに変更した以外は、比較例１と同様に遮蔽層の周囲に厚み１．５ｍｍの外被層を形成した。
これとは別に外被層に相当するシートを準備し、そのショア硬度をＪＩＳ Ｋ７２１５（プラスチックのデュロメータ硬さ試験方法）に準拠して測定したところ、ショアＡ硬度（ＨＤＡ）７０であった。

（１．３）サンプル３（実施例）
外径０．０８ｍｍの軟銅線（素線）を３０本、所定の方向に撚り合わせた撚線導体を準備した。高密度ポリエチレンを準備し、これを押出機のダイスから押し出して撚線導体を絶縁体で被覆して絶縁電線を得た。
その後、絶縁電線を２本撚り合わせて対撚線を形成した。続いて、十字介在を準備し、４対の対撚線を十字介在に沿わせてケーブル心を構成し、当該ケーブル心を所定のピッチで撚った。
さらに、内被層としてポリエチレンを準備し、これを押出機のダイスから押し出してケーブル心の周囲に厚み０．３ｍｍの内被層を形成した。
続いて、遮蔽層として、遮蔽テープを準備してこれを内被層に横巻きし、さらに外径０．１ｍｍのスズメッキ軟銅線を編組した。
さらに、第１外被層の樹脂としてポリ塩化ビニルを準備し、これを押出機のダイスから押し出して遮蔽層の周囲に厚み０．５ｍｍの第１外被層を形成した。
その後、第２外被層の樹脂としてポリ塩化ビニルを準備し、これを押出機のダイスから押し出して第１外被層の周囲に厚み１．０ｍｍの第２外被層を形成した。
これとは別に第１外被層および第２外被層に相当するシートをそれぞれ準備し、そのショア硬度をＪＩＳ Ｋ７２１５（プラスチックのデュロメータ硬さ試験方法）に準拠して測定した。その結果、第１外被層のショアＡ硬度（ＨＤＡ）は７０であり、第２外被層のショアＡ硬度（ＨＤＡ）は９０であった。

（１．４）サンプル４（比較例３）
ケーブル心から遮蔽層までをサンプル３と同様に作製した以外は、サンプル２と同様にケーブルを作製した。

（２）サンプルの特性評価
（２．１）取り扱い性試験
長さ５０ｍ程度の各サンプル（通信ケーブル）を市販のＬＡＮ用のリールに巻き取り、以下の基準で評価した。
〇：偏りやキンクが生じずに、均一に巻き取ることが可能であった
△：キンクは生じなかったが、均一に巻き取ることができず、偏りが生じた
×：偏りは生じなかったが、キンクが生じた

（２．２）加工性試験
各サンプルを、ＲＪ－４５のコネクタに接続し、接続可能であったか否かを判断した。なお、サンプル３は、第２外被層を除去して上記コネクタと接続した。一方、他のサンプルについては、外被層を除去することなく、コネクタと接続した。
〇：通常の手順でコネクタに取付可能であった
×：通常の手順では、コネクタに取り付けられない、もしくは取り付けられても不安定であった

（２．３）屈曲特性
各サンプルの屈曲特性について、以下の３つの試験を行った。そして、以下の基準で評価した。
〇：３つの試験全てにおいて合格
△：３つの試験のうち、１つまたは２つが合格
×：３つの試験全てにおいて不合格

・左右屈曲試験
左右屈曲試験の方法を図４に示す。まず、各サンプル（通信ケーブル１）の端部側を、屈曲試験装置の一対のマンドレル１１１（直径５０ｍｍ、Ｒ２５）、および一対のブレ止め１１２の間に挟み込み、端部に５００ｇの錘１１３を取り付けた。一対のマンドレル１１１によって把持された部分を支点として、サンプルを左右に９０°ずつ、６０往復／分のスピードで屈曲させた。そして、少なくとも１本の導体が断線するまでの回数を確認した。結果は以下のように評価した。
合格：１０万回以上の屈曲でも断線なし
不合格：１０万回未満の屈曲で断線あり

・Ｕ字ベンド試験
Ｕ字ベンド試験の方法を図５に示す。まず、サンプル（通信ケーブル１）の一端を固定部２１１によって固定するとともに、当該サンプルをＵ字状（曲げ半径５０ｍｍ）に曲げた。そして、サンプルの他端を、サンプルの長さ方向に平行に、ストローク５００ｍｍで往復運動させた。速度は６０往復／分とした。そして、少なくとも１本の導体が断線するまでの回数を確認した。
合格：２００万回以上の往復でも断線なし
不合格：２００万回未満の往復で断線あり

・捻回試験
捻回試験の方法を図６に示す。サンプル（通信ケーブル１）の一端側を捻回試験装置の固定部３１２に固定し、端部に５００ｇの錘３１３をつけた。一方、サンプルの他端側を捻回試験装置の捻回部３１１に保持させた。そして、当該捻回部３１１を左右に±２００°ずつ回転させ、サンプルを捻回させた。固定部３１２と捻回部３１１との距離は５００ｍｍとし、速度は６０往復／分とした。そして、少なくとも１本の導体が断線するまでの回数を確認した。
合格：５０万回以上の往復でも断線なし
不合格：５０万回未満の往復で断線あり

（２．４）電気特性試験
各サンプルを１００ｍ準備し、それらについて、汎用のＬＡＮケーブル自動測定機器を用いて、反射減衰量（ＲＬ）、挿入損失（ＩＬ）および近端漏話減衰量（ＮＥＸＴ）などを測定した。

（２．５）総合評価
各サンプル（ケーブル）について、上述の取り扱い性、加工性、屈曲特性の３つの試験の結果に基づき、以下のように評価を行った。
〇：３つの試験全てにおいて合格
△：３つの試験のうち、１つまたは２つが合格
×：３つの試験全てにおいて不合格

（３）まとめ
上記表１に示すとおり、絶縁電線が撚線導体を含み、外被が２層構造であり、外側の第２外被層のショア硬度が、内側の第１外被層のショア硬度より高い通信ケーブル（サンプルＮｏ．３）では、取り扱い性、加工性、および屈曲特性の全てが、良好な結果であった。第１外被層の適度な柔軟性によってキンクが生じ難く、比較的硬い第２外被層によって、リールに巻き付けやすくなったため、取り扱い性評価が〇であったと考えられる。さらに、外被が２層構造であり、コネクタの取付け時に、第２外被層のみを除去して、接続できたことから、加工性が良好であった。また、絶縁電線が撚線導体を含むため、絶縁電線の強度が高まり、屈曲特性が非常に優れていたと考えられる。
なお、当該実施例のケーブル（サンプル３）では、電気特性（ＲＬ、ＩＬ、およびＮＥＸＴ）のいずれについても、規格値を満たしていた。その他のケーブル（サンプル１、２、４）もサンプル３同様の規格値を有していた。

一方、外被層が、ＰＶＣの一層のみからなる場合には、コネクタと接続し難く、さらには加工性が低下した。外被層が柔らかすぎるため、リールに巻き付ける際、偏りが生じやすかったと考えられる（サンプル２および４）。

また、外被層がＰＥの一層のみからなる場合には、リールに巻き付けやすかったものの、外被層が硬すぎるため、ケーブルにキンクが生じやすく、またコネクタとも接続し難く、加工性が低下したと考えられる（サンプル１）。

本発明の屋外用通信ケーブルは、屋外用の規格を満たしつつ、リールへの巻き取りやリールからの引き出しを容易に行うことが可能であり、さらに各種コネクタとの接続も容易である。したがって、屋外でも使用可能な通信ケーブルとして、各種分野に使用可能である。

１ 屋外用通信ケーブル
２ 導体
２ａ 素線
４ 絶縁体
６ 絶縁電線
８ 対撚線
９ 十字介在
１０ ケーブル心
２０ 押巻き
３０ 遮蔽層
４０ 第１外被層
５０ 第２外被層
１１１ マンドレル
１１２ ブレ止め
１１３ 錘
２１１ 固定部
３１１ 捻回部
３１２ 固定部
３１３ 錘

Claims (2)

1. 絶縁電線を２本撚り合わせた対撚線を複数含むケーブル心と、
   前記ケーブル心の外周を被覆する第１外被層と、
   前記第１外被層に隣接して配置され、前記第１外被層の外周を被覆する第２外被層と、
   を有し、
   各前記絶縁電線が、複数の素線を撚り合わせた撚線導体と、前記撚線導体の外周を被覆する絶縁体とを含み、
   前記第２外被層のショア硬度が、前記第１外被層のショア硬度より高い、
   屋外用通信ケーブル。
2. 請求項１に記載の屋外用通信ケーブルであって、
   前記第１外被層のショアＡ硬度が６０以上８０以下であり、
   前記第２外被層のショアＡ硬度が８０以上１００以下である、
   屋外用通信ケーブル。
   

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