JP2024061310A - 通信ケーブルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐屈曲性に優れ、複数個所を繰り返し折り曲げたり折り返したりしても電気特性に変化が生じ難い通信ケーブル提供する。【解決手段】上記課題を解決する通信ケーブルは、一対の絶縁電線が対撚りされた対撚線を複数含み、かつ複数の前記対撚線が互いに撚り合わせられたケーブル心を有し、複数の前記対撚線の対撚りピッチが、いずれも１３ｍｍ以下であり、前記ケーブル心の撚りピッチが６５ｍｍ以上７５ｍｍ以下である。【選択図】図１

Description

本発明は通信ケーブルおよびその製造方法に関する。

ＬＡＮ（Local Area Network）ケーブル等の通信ケーブルは、サーバどうしの間や、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いる。このような通信ケーブルとして、図１に示すように、２本の絶縁電線６を含む対撚線８を、４対撚り合わせたケーブル心１０を含む通信ケーブル１が知られている。当該通信ケーブル１では、ケーブル心１０の外周に、内被層２０や遮蔽層３０、外被４０が配置されている（例えば、特許文献１等）。

特開２０１８－０４１５６８号公報

近年、ＬＡＮケーブルは、より幅広い分野で使用されるようになっている。例えばＬＡＮケーブルが、産業用デバイスの駆動部位やそれに付随する部位などに多用されることがあり、このような箇所では、ＬＡＮケーブルが繰り返し屈曲させられたりする。そのため、ＬＡＮケーブルには、屈曲を繰り返しても電気特性が変化しない性能（本明細書において、「耐屈曲性」とも称する）が求められている。
また、本発明者らの鋭意検討によれば、１本のケーブルの１か所のみを繰り返し屈曲させる場合と、複数個所を繰り返し屈曲させる場合とでは、後者の方が経時で電気特性が低くなりやすいことが明らかとなった。
本発明は、１本のケーブルの複数個所について、繰り返し屈曲させたとしても、良好な電気特性が得られる通信ケーブル、およびその製造方法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、
一対の絶縁電線が対撚りされた対撚線を複数含み、かつ複数の前記対撚線が互いに撚り合わせられたケーブル心を有し、
複数の前記対撚線の対撚りピッチが、いずれも１３ｍｍ以下であり、
前記ケーブル心の撚りピッチが６５ｍｍ以上７５ｍｍ以下である、
通信ケーブルが提供される。

上記課題を解決するための本発明の他の態様によれば、
複数の絶縁電線を準備する工程と、
所定の本数ずつ、前記絶縁電線をピッチ１３ｍｍ以下で対撚りし、複数の対撚線を得る工程と、
前記複数の対撚線をピッチ６５ｍｍ以上７５ｍｍ以下で撚り合わせ、ケーブル心を得る工程と、
を含む、通信ケーブルの製造方法が提供される。

本発明の通信ケーブルは、耐屈曲性に優れ、複数個所を繰り返し折り曲げたり折り返したりしても電気特性に変化が生じ難い。さらに本発明の通信ケーブルの製造方法によれば、耐屈曲性に優れる通信ケーブルを容易に製造できる。

通信ケーブルの構造を示す概略断面図である。 絶縁電線の概略拡大断面図を示す模式図である。 屈曲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通信ケーブルについて説明する。本実施形態の通信ケーブルはいわゆる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外被層と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に示す通信ケーブル１、すなわち、ケーブル心１０、内被層２０、遮蔽層３０、および外被層４０を有する通信ケーブル１を例に説明する。ただし、本実施形態に係る通信ケーブルは、当該構造に限定されない。

ケーブル心１０は複数（ここでは４組）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。十字介在９および対撚線８は、通信ケーブル１の長さ方向に沿って、一定の方向に、後述の撚りピッチで撚られている。
各対撚線８は、一対（ここでは２本）の絶縁電線６から構成されており、これらは一定方向に、後述の対撚りピッチで撚り合わせられている。対撚線８の対撚り方向と、ケーブル心１０の撚り方向は、同一方向であってもよく、異なる方向であってもよい。対撚線８中の各絶縁電線６は、図１に示すように、導体２および絶縁体４から構成され、導体２の周囲が、絶縁体４によって被覆されている。
導体２は図２に示すように複数本（ここでは３０本）の素線２ａで構成されており、各素線２ａは、銅合金等からなる軟銅線である。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。
一方、絶縁体４はポリエチレン等の樹脂で構成されている。
また、十字介在９はポリエチレン等の樹脂で構成されている。十字介在９は通信ケーブル１の長さ方向に延在し、対撚線８同士を非接触状態で分離するための部材である。

上記ケーブル心１０の周囲には、内被層２０が形成されている。内被層２０はポリエチレンを押出被覆した層であればよく、内被層２０の厚みは、０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下が好ましい。内被層２０を有すると、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。当該内被層２０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。内被層２０が当該ショアＤ硬度を有すると、通信ケーブル１の電気特性が良好になる。

内被層２０の周囲には、遮蔽層３０が配置されている。当該遮蔽層３０は一層からなるものであってもよく、二層以上で構成されていてもよい。本実施形態では、遮蔽テープと編組線との二層で構成されている。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（ＰＥＴ）基板に貼り付けた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、内被層２０の外周を被覆している。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や内被層２０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。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、これが遮蔽テープの外周を被覆している。

遮蔽層３０の周囲には、外被層４０が配置されている。当該外被層４０は、上述の遮蔽層３０を覆うように配置された層であり、通信ケーブル１の最外層となる層である。外被層４０の材料は、通信ケーブル１の用途や使用環境、所望の硬さ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。

上述の通信ケーブル１における、対撚線８の対撚りピッチ、およびケーブル心１０の撚りピッチについて、以下説明する。
従来の通信ケーブルでは、複数個所を繰り返し屈曲させて使用すると、経時でその電気特性が低下することがあった。本発明者らの検討によれば、通信ケーブルの複数の対撚線のうち、対撚りピッチが比較的大きい（１３ｍｍ超である）対撚線において、電気特性の低下が生じやすいことが明らかとなった。また、電気特性の低下した対撚線では、屈曲箇所において、対撚線の撚り状態に乱れが生じることも明らかとなった。その理由としては、通信ケーブルの複数個所を繰り返し屈曲させると、各対撚線に様々な方向から力が加わる。そして、対撚りピッチが大きい対撚線では、他の対撚線よりその影響を受けやすく、撚り状態に乱れが生じやすかったと考えられる。
そこで、本実施形態では、全ての対撚線８の対撚りピッチを１３ｍｍ以下としている。なお、通信ケーブル１中の複数の対撚線８の対撚りピッチは、各導体２内を流れる信号の干渉を防ぐために、通常、互いに異なる値に設定される。したがって、本実施形態では、対撚りピッチの最大値が１３ｍｍ以下に設定されている。全ての対撚線８の対撚りピッチが１３ｍｍ以下であると、通信ケーブル１の複数個所を屈曲させても、撚り状態が変化し難くなる。なお、本明細書において、対撚りピッチとは、対撚線８の中心軸を中心に、絶縁電線６が一周するのに必要な対撚線８の長さをいう。

一方、本実施形態では、ケーブル心１０の撚りピッチが６５ｍｍ以上７５ｍｍ以下に設定される。上述のように、対撚線８の対撚りピッチを全て１３ｍｍ以下に設定すると、対撚線８の対撚り状態は変化し難くなる。しかしながら、上記のように対撚りピッチを調整しただけでは、ケーブル心１０の撚りピッチによっては、電気特性が良好にならないことがあり、ケーブル心１０の撚りピッチを６５ｍｍ以上７５ｍｍ以下とすることで、安定して電気特性を良好にできる。なお、本明細書において、「撚りピッチ」とは、いわゆる集合撚りピッチであって、ケーブル心１０の中心軸を中心に、対撚線８が一周するのに必要なケーブル心１０の長さをいう。

次に上述の通信ケーブル１の製造方法について説明する。ただし、通信ケーブルの製造方法は、当該方法に限定されない。
まず、複数本（本実施形態では、３０本）の軟銅線（素線２ａ）を束ね、これらを一定方向に撚り合わせて導体２とする。このとき、必要に応じて導体２を圧縮してもよい。その後、導体２を長さ方向に搬送しながら、その周囲にポリエチレンを押出し、導体２が絶縁体４で被覆された絶縁電線６を得る。
続いて、絶縁電線６を所定の本数ずつ（ここでは２本ずつ）まとめて、一定の方向に、ピッチ１３ｍｍ以下で対撚りし、対撚線８を形成する。当該工程を繰り返し、複数（ここでは４組）の対撚線８を準備する。
そして、複数（ここでは４組）の対撚線８をそれぞれ十字介在９に沿わせ、ピッチ６５ｍｍ以上７５ｍｍ以下で撚り合わせ、ケーブル心１０を得る。

続いて、当該ケーブル心１０を長さ方向に搬送しながら、その周囲にポリエチレンを押出して、ケーブル心１０の周囲に内被層２０を形成する。
その後、内被層２０の周囲に、Ａｌ／ＰＥＴテープを横巻きし、その周囲にさらに編組線を配置し、遮蔽層３０を形成する。
さらに、内被層２０および遮蔽層３０を周囲に形成したケーブル心１０を長さ方向に搬送しながら、その周囲にポリ塩化ビニルを押し出して外被層４０を形成し、上述の通信ケーブル１を製造する。

（１）サンプルの準備
（１．１）サンプル１（比較例）
・絶縁電線の準備
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。同様の工程を繰り返し、複数の絶縁電線を得た。

・対撚線の作製
２本の絶縁電線をピッチ（対撚りピッチ）８ｍｍで対撚りし、第１の対撚線を形成した。同様に、絶縁電線を２本ずつ組み合わせ、第２の対撚線（対撚りピッチ：１２ｍｍ）、第３の対撚線（対撚りピッチ：９ｍｍ）、および第４の対撚線（対撚りピッチ：１４ｍｍ）を得た。

・ケーブル心の作製
十字介在を準備し、４組の対撚線を十字介在に沿わせ、これをピッチ（撚りピッチ）８０ｍｍで撚り合わせてケーブル心を得た。

・内被層、遮蔽層、および外被層の作製
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、遮蔽テープを準備し、これを内被層に横巻きした。さらに外径０．１ｍｍのスズメッキ軟銅線を編組し、遮蔽テープおよび編組線からなる外被層を形成した。さらに、外被層の材料としてポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）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０．４ｍｍの外被層を形成した。

（１．２）サンプル２（比較例）
対撚線作製時の、第４の対撚線の対撚りピッチを１３ｍｍに変更した以外は、サンプル１と同様に絶縁電線を作製した。

（１．３）サンプル３（比較例）
ケーブル心の撚りピッチを６０ｍｍに変更した以外は、サンプル２と同様に絶縁電線を作製した。

（１．４）サンプル４（実施例）
ケーブル心の撚りピッチを７０ｍｍに変更した以外は、サンプル２と同様に絶縁電線を作製した。

（１．５）サンプル５（実施例）
ケーブル心の撚りピッチを６５ｍｍに変更した以外は、サンプル２と同様に絶縁電線を作製した。

（１．６）サンプル６（実施例）
ケーブル心の撚りピッチを７５ｍｍに変更した以外は、サンプル２と同様に絶縁電線を作製した。

（２）評価
（２．１）電気特性の測定
各サンプルの信ケーブル１に対し、汎用のＬＡＮケーブル自動測定機器を用いて、反射減衰量（ＲＬ）、近端漏話減衰量（ＮＥＸＴ）、および遅延時間差（Ｄｅｌａｙ）などを測定した。結果を表１に示す。

（２．２）屈曲試験
長さ５ｍの上記各サンプル（通信ケーブル１）の両端にＲＪ４５型のコネクタを設置し、当該両端を、図３に示すように、試験機の下方の固定部２１１にそれぞれ固定した。一方、通信ケーブル１の長さ方向中央部を、試験機の上方の把持部２１２にて把持し、通信ケーブル１に曲げ半径５０ｍｍの２つのＵ字状の屈曲箇所１ａを設けた。そして、上述の把持部２１２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。当該屈曲試験後の各サンプルの通信ケーブル１に対し、汎用のＬＡＮケーブル自動測定機器を用いて、反射減衰量（ＲＬ）を測定した。結果を表２に示す。

（３）まとめ
上記表１および表２に示すとおり、対撚りピッチが、１３ｍｍを超える対撚線を含むサンプル１（比較例１）では、Ｕ字折り返し試験前の基本的な電気特性が、ＡＮＳＩ／ＴＩＡ－５６８．２規格を満たすものの、Ｕ字折り返し試験後の反射減衰量（ＲＬ）が低かった。
また、サンプル２、３（比較例２、３）では、Ｕ字折り返し試験前の基本的な電気特性が、ＡＮＳＩ／ＴＩＡ－５６８．２規格を満たさなかった。つまり、対撚りピッチを全て１３ｍｍ以下に変更しても、（集合）撚りピッチをサンプル１から変更しなかった（８０ｍｍとした）場合や、（集合）撚りピッチを過度に小さくした（６０ｍｍとした）場合には、電気特性が低下した。
これに対し、サンプル４～６（実施例４～６）では、Ｕ字折り返し試験前の基本的な電気特性が、ＡＮＳＩ／ＴＩＡ－５６８．２規格を満たし、かつＵ字折り返し試験後の反射減衰量（ＲＬ）も低下し難かった。つまり、対撚りピッチを全て１３ｍｍ以下とし、さらに（集合）撚りピッチを６５ｍｍ以上７５ｍｍ以下とした場合には、各電気特性が格段に良好になった。
以上から、対撚線の対撚りピッチが全て１３ｍｍ以下であり、かつケーブル心の撚りピッチが６５ｍｍ以上７５ｍｍ以下であると、非常に優れた通信ケーブルが得られることがわかる。

本発明の通信ケーブルは、耐屈曲性に優れ、複数個所を繰り返し屈曲させても電気特性に変化が生じ難い。したがって、当該通信ケーブルは、各種分野に使用可能である。

１ 通信ケーブル
１ａ 屈曲箇所
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 内被層
３０ 遮蔽層
４０ 外被層
２１１ 固定部
２１２ 把持部

Claims (2)

1. 一対の絶縁電線が対撚りされた対撚線を複数含み、かつ複数の前記対撚線が互いに撚り合わせられたケーブル心を有し、
   複数の前記対撚線の対撚りピッチが、いずれも１３ｍｍ以下であり、
   前記ケーブル心の撚りピッチが６５ｍｍ以上７５ｍｍ以下である、
   通信ケーブル。
2. 複数の絶縁電線を準備する工程と、
   所定の本数ずつ、前記絶縁電線をピッチ１３ｍｍ以下で対撚りし、複数の対撚線を得る工程と、
   前記複数の対撚線をピッチ６５ｍｍ以上７５ｍｍ以下で撚り合わせ、ケーブル心を得る工程と、
   を含む、通信ケーブルの製造方法。
   
   
   

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