JP2593603B2 - 通信ケーブル - Google Patents

通信ケーブル

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非ハロゲン化プラスチ
ック材料を有する通信ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来通信ケーブルのジャケットの材料と
して、ハロゲン化物と非ハロゲン化物とがある。フッ素
重合体等のようなハロゲン化物をジャケット材料として
使用することは、銅導体に付いては、許容できるが、光
ファイバに付いては、近年問題があることが分かった。
光ファイバでは、コアとジャケットの接触部分で、ハロ
ゲン化物が、コアに悪影響を及ぼし、マイクロベンディ
ング等に起因する伝送損失を発生させてしまい、問題と
なる。
【０００３】米国のケーブル工業分野では、いままで、
非ハロゲン化材料を高圧空間ケーブルに使用することに
ついて全く考慮してこなかった。そこで、非ハロゲン化
材料をジャケット材料として使用する例が米国特許第４
９４１７２９号に記載されている。これに付いてもまた
別の問題が発生している。即ち、所望の特性を有するこ
のような非ハロゲン化材料は表面上は、このようなケー
ブル製品で使用するには柔軟性が全く無い。また、所望
の柔軟性を有する非ハロゲン化材料は高圧空間ケーブル
に関する米国規格ＵＬ９１０を満たさなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、所望
の特性を有し、米国規格ＵＬ９１０の試験要件を満足す
る非ハロゲン材料の通信ケーブルを提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の通信ケーブルのジャケットのプラスチック
材料は、抗酸化性熱安定剤及び金属不活性化剤を含む添
加剤系とを含むことを特徴とする。
【０００６】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を更に詳細
に説明する。図１および図２は符号２０で全体が表され
た、ビルの高圧空間(plenum)で使用できるケーブル（プ
レナムケーブル）を示す。代表的なビル高圧空間２１を
図３に示す。ケーブル２０は少なくとも１本の伝達媒体
からなるコア２２を含有する。伝達媒体は金属絶縁導体
または光ファイバからなる。コア２２はコアラップ（図
示されていない）により包封されている。コア２２はデ
ータ、コンピュータ、警報および信号情報網ならびに音
声通信などの用途に適したものである。
【０００７】以下の説明のために、伝達媒体は絶縁金属
導体２６，２６の撚対２４，２４からなるものとする。
高圧空間で使用される幾つかのケーブルでは２５本以上
の導体対を含有するものもあるが、このようなケーブル
の多くは、最少２本程度の対または２本の単一導体を含
有する。
【０００８】難燃性、低毒性、低腐食性および低発煙性
を有するケーブルを形成するために、金属導体を前記の
ような特性を付与するプラスチック材料からなる絶縁層
２７で被覆する。各金属導体にはポリエーテルイミドか
らなる組成物を含有する絶縁被覆が施されている。ポリ
エーテルイミドは非晶質熱可塑性樹脂であり、例えば、
ゼネラル エレクトリック(General Electric)社からＵ
ＬＴＥＭ樹脂という商品名で市販されている。この樹脂
の特徴は、２６４ｐｓｉにおける２００℃の比較的高い
撓み温度、比較的高い引張強さと曲げ強さおよび高温度
における極めて優れた機械特性の残率などである。この
樹脂は他の成分を使用しなくても元々難燃性であり、極
限酸素指数は４７である。ポリエーテルイミドからなる
組成物を含有する絶縁被覆は特開平２−２７０２１６号
公報に開示されている。
【０００９】ポリエーテルイミドは溶融加工のための十
分な柔軟性を付与する、分子鎖中に取り込まれたその他
の結合を有するポリイミドである。これは、優れた機械
特性と熱特性の芳香族イミドの特徴を残している。ポリ
エーテルイミドはジャーナルオブ ポリマー サイエン
ス(Journal of Polymer Science)１９８３の１２９頁か
ら始まる、アール・オー・ジョンソン(R.O.Johnson) お
よびエッチ・エス・バールヒス(H.S.Burlhis) の“ポリ
エーテルイミド：新規な高性能熱可塑性樹脂”と題する
論文中に詳細に説明されている。
【００１０】ポリエーテルイミドからなる絶縁組成物
は、抗酸化性熱安定剤および金属不活性化剤を含む添加
剤系も含有する。また、絶縁組成物は適当な滑剤も含有
することができる。この添加剤系は押出機の供給部でポ
リエーテルイミドに添加される濃厚顔料中に配合するこ
ともできる。別法として、この添加剤系はポリエーテル
イミド成分と予備混合することもできる。
【００１１】好ましい実施例では、添加剤系は約０．１
５wt％の抗酸化性熱安定剤を含有する。例えば、フェア
ーマウント ケミカル(Fairmounto Chemical) 社からＭ
ｉｘｘｉｍ Ａ０−３０という登録商標名で市販されて
いるような、立体障害を有する高分子量のフェノール系
抗酸化性熱安定剤が好適である。この材料の化学名は
１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５
−ｔ−ブチルフェニル）ブタンである。これは、熱酸化
性分解を阻止する、非汚染性の、立体障害を有する高分
子量のフェノール系化合物である。この化合物は、０．
０２〜１wt％のレベルで使用すると、優れた酸化防止効
果を発揮する。この化合物の融点は１８５〜１９０℃の
範囲内であり、分子量は５４４である。この化合物は１
９８３年３月３１日に発行されたフェアーマウント ケ
ミカル(Fairmounto Chemical) 社の製品カタログに記載
されている。一般的に、この化合物の従来の用途は食品
と接触する製品中における酸化防止剤であった。
【００１２】抗酸化性熱安定剤と共に、金属不活性化剤
を０．１５wt％の配合量で併用する。高分子量の金属不
活性化剤を本発明の組成物中に配合することが好まし
い。金属不活性化剤は銅または銅酸化物などの金属導体
により引き起こされるプラスチック材料の分解を抑制す
ることができる。これにより、プラスチック絶縁層と金
属導体の接着力の低下が軽減される。好ましい実施例で
は、Ｎ，Ｎ−ビス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４
−ヒドロキシフェニル）−プロパニル］ヒドラジンから
なる金属不活性化剤が使用される。この化合物はＩｒｇ
ａｎｏｘ ＭＤ−１０２４という商品名でチバ・ガイギ
ー(Ciba-Geigy)社から市販されている。
【００１３】絶縁層２７の伸び率は添加剤系に二酸化チ
タンを配合することにより増大させることができる。好
ましい実施例における二酸化チタンの配合量は約０．２
〜１０wt％である。
【００１４】添加剤系は加工中の絶縁層２７の保護と共
に長期老化の相乗効果をもたらす。添加剤系の各成分の
配合量は最高でも約１．０wt％程度である。
【００１５】押し出されるプラスチック材料のメルトイ
ンデックスが高ければ高いほど、押出中の流動性も良好
になる。既製のポリエーテルイミド材料のメルトインデ
ックスを測定するため試験を行った。３９０℃、３４０
℃および３１５℃の温度におけるメルトインデックス範
囲はそれぞれ、８〜１０，１．５〜２．５および０．７
〜１であった。絶縁層として使用されるその他の材料の
場合、メルトインデックスはもっと高い。例えば、テフ
ロン（登録商標）プラスチック材料のメルトインデック
スは約２４〜２９．５の範囲内である。本発明の組成物
の添加剤系は３１５℃で２２〜２４の範囲内のメルトイ
ンデックスを示した。この値は既製のポリエーテルイミ
ドのメルトインデックスよりも遥かに高い。
【００１６】更に、抗酸化性熱安定剤は、加工中の熱酸
化分解を阻止する他、押出機の内面および押出機に供給
されるペレットの外面を被覆し、これにより、滑剤とし
て機能する。この特性により、低押出温度を使用するこ
とができ、押出中のプラスチック材料の分解が避けられ
る。押出温度を１０〜３０℃低下させることができる。
【００１７】ポリエーテルイミドは銅に対して強い親和
性を有する。その結果、ポリエーテルイミド絶縁層を銅
導体上に押し出すと、絶縁層の銅導体に対する接着力は
過度に高くなりすぎる。この高い接着力は絶縁層を多少
崩壊させることがある。
【００１８】この問題を避けるために、絶縁層２７は別
の追加成分を含有することもできる。例えば、比較的少
量のシロキサン／ポリイミドコポリマーを滑剤として添
加剤系に配合することにより、材料加工性を改善すると
共に、物性も改善することができる。シロキサン／ポリ
イミドコポリマーは難燃性で、ハロゲン不含有の熱可塑
性材料である。このような材料はＳＩＬＴＥＭという登
録商標名でゼネラルエレクトリック(General Electric)
社から市販されている。このようなブレンド組成物のシ
ロキサン／ポリイミド含量は０〜１０wt％、好ましくは
０．５〜２．０wt％の範囲内である。高温スルホンアミ
ド可塑剤および高分子量ステアレート滑剤（例えば、ス
テアリン酸セリウム）などの本発明で好適に使用するこ
とができる。ポリエーテルイミドとシロキサン／ポリイ
ミドコポリマーとの併用は前掲の特開平２−２７０２１
６号公報に開示されている。
【００１９】コアの周囲にはジャケット２８が配置され
ている。ジャケット２８は、例えば、好ましい実施例で
は、シロキサン／ポリイミドコポリマーと、ホウ酸亜鉛
および二酸化チタンをそれぞれ約１〜２wt％含有する難
燃剤系を含む組成物からなるプラスチック材料である。
【００２０】ジャケット２８は、約７５〜１００wt％の
シロキサン／ポリイミドコポリマーと、約０〜２５wt％
のポリエーテルイミドコポリマーからなるブレンド組成
物から構成することもできる。比較的小さなケーブル
（例えば、６対以下のケーブル）の場合、ジャケットは
前記の添加剤系の組成物の他、このブレンド組成物から
構成することもできる。ジャケット２８のブレンド組成
物にも、例えば、ホウ酸亜鉛および／または二酸化チタ
ンからなる難燃剤系を添加することができる。難燃剤系
の各成分の含量は０〜１０wt％の範囲内である。対の数
が比較的少ないケーブルの場合は不必要であるが、あら
ゆる対の数のケーブルについて十分な耐火性能を確保す
るために、前記のブレンド組成物にも難燃剤系を添加す
ることが好ましい。
【００２１】緩衝層が設けられている光ファイバの場
合、緩衝層用の材料としてシロキサン／ポリイミドコポ
リマーが好ましい。シロキサン／ポリイミドコポリマー
はポリエーテルイミドよりも低いモジュラスを有し、光
ファイバ中でマイクロベンド損失が発生する可能性を低
下する。緩衝層を有する代表的な光ファイバ高圧空間ケ
ーブルを図４および図５に示す。ケーブル３０は複数本
の被覆光ファイバ３２，３２を含み、各光ファイバは緩
衝層３４で被覆されている。図示されているように、複
数本の光ファイバは中心オルガナイザー３６の周囲に配
設され、ケブラー（登録商標）のような補強材料の層３
８で被包されている。補強材料層はジャケット３９で被
包されている。このジャケットはポリエーテルイミド成
分を含有する非ハロゲン化材料から構成されている。ジ
ャケットはシロキサン／ポリイミドコポリマーまたはポ
リイミドとシロキサン／ポリイミドコポリマーとのブレ
ンドから構成することもできる。
【００２２】米国のケーブル工業分野では、いままで、
非ハロゲン化材料を高圧空間ケーブルに使用することに
ついて全く考慮してこなかった。所望の特性を有するこ
のような非ハロゲン化材料は表面上は、このようなケー
ブル製品で使用するには柔軟性が全く無い。所望の柔軟
性を有する非ハロゲン化材料は高圧空間ケーブルに関す
る米国規格を満たさなかった。本発明の伝達媒体被覆お
よびケーブルジャケットは非ハロゲン化材料を含有する
が、ＵＬ９１０試験要件を満たす。
【００２３】非ハロゲン化絶縁材料およびジャケット材
料を含有する本発明のケーブルは、延焼性およ発煙性に
関する工業規格を満たすばかりか、低腐食性と低毒性も
示す。本発明のこのような結果は画期的であると共に、
意外である。なぜなら、基準レベルの延焼性および発煙
性を有する非ハロゲン化材料は過度に硬質であり、適度
な柔軟性を有する非ハロゲン化材料は工業規格を満たす
延焼性および発煙性を付与しないものと考えられていた
からである。本発明のケーブルの導体絶縁材料およびジ
ャケット材料は伝達媒体に熱が伝わるのを遅らせる系を
形成するのに共働する。導体絶縁を破壊する導体伝熱が
遅延されるので、発煙および更なる延焼が抑制される。
【００２４】ケーブルの延焼性および発煙性はＵＬ９１
０試験を用いることにより実証することができる。ＵＬ
９１０試験はエス・カウフマン(S.Kaufman) の前記論文
中に記載されており、ＵＬ９１０試験はダクト、高圧空
間および大気中で使用されるその他の空間中に実装され
るケーブルの相対的な延焼性および発煙性を測定する試
験法である。熱は第１に熱輻射により、第２に伝熱によ
り、最後に対流によりケーブルコアに伝達された。
【００２５】ＵＬ９１０試験を行っている最中に、所定
時間にわたって延焼性を観察した。また、煙はダクト内
で光電池により測定した。米国電気規準により高圧空間
用、すなわち、タイプＣＭＰとして扱われるケーブルの
場合、延焼性は５フィート未満でなければならない。光
学濃度で換算される発煙性は、光検出器で測定されるよ
うな、時間の経過に応じた暗黒度測定である。光学濃度
が低いほど、発煙性は低くくなり、望ましい特性とな
る。ＣＭＰタイプのケーブルの最大光学濃度は０．５で
あり、平均光学濃度は０．１５以下でなければならな
い。
【００２６】ケーブルの毒性はピッツバーグ大学により
開発された試験法を用いて実証することができる。この
試験法では、半数致死濃度（ＬＣ50）と呼ばれるパラメ
ータを測定した。ＬＣ50は動物のうちの５０％が死亡す
る物質濃度、すなわち、４匹のマウスのうち２匹が死亡
する物質濃度のことである。金属導体を除いたケーブル
中で使用されるプラスチック材料についてＬＣ50を測定
した。このようにして測定されたＬＣ50は燃焼中に材料
により発生された煙の毒性の指標になる。本発明のケー
ブルのＬＣ50値はハロゲン化材料を含有した従来のケー
ブルのＬＣ50値よりも高かった。ＬＣ50値が高いほど、
毒性が低いことを意味する。
【００２７】ケーブルから発生する煙の腐食性は、ケー
ブルの燃焼中に発生される酸性ガスを測定することによ
り実証することができる。発生された酸性ガスの濃度が
高いほど、伝達媒体を包封するプラスチック材料の腐食
性が強い。この方法は、船舶用ケーブルに関する米軍規
格で使用されている。この規格によれば、ケーブルの単
位重量毎に発生された塩化水素の％に換算して、２％の
酸性ガスが許容される最大値である。本発明の高圧空間
用ケーブルは酸性ガスの発生率が０％であった。
【００２８】本発明のケーブルおよびその他の高圧空間
用ケーブルに関する結果を下記の表に示す。高圧空間用
である表に示されたケーブルは延焼性および発煙性に関
するＵＬ９１０試験に合格する。本発明のケーブルにつ
いて前記のＵＬ９１０試験法による試験を行い、９０４
℃の温度に暴露するか、または最高６３ｋＷ／ｍ2 の入
射熱線束に暴露させた。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればケ
ーブルのジャケットや緩衝層形成材料として非ハロゲン
化材料（例えば、シロキサン／ポリイミドコポリマー）
を使用することにより、延焼性、発煙性、毒性および腐
食性の全ての点で従来の高圧空間用ケーブルよりも遥か
に優れた高圧空間用ケーブルが得られる。従来、非ハロ
ゲン化材料を高圧空間ケーブルに使用することについて
全く考慮されなかった。所望の特性を有するこのような
非ハロゲン化材料は表面上は、このようなケーブル製品
で使用するには柔軟性が全く無い。所望の柔軟性を有す
る非ハロゲン化材料は高圧空間ケーブルに関する米国規
格を満たさなかった。本発明の伝達媒体被覆およびケー
ブルジャケットは非ハロゲン化材料を含有するが、ＵＬ
９１０試験要件を満たす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のケーブルの斜視図である。
【図２】図１のケーブルの断面図である。導体対の間の
空間は誇張されている。
【図３】本発明のケーブルの使用を示す、高圧空間を含
むビルの一部分の模式図である。
【図４】本発明の光ファイバケーブルの斜視図である。
【図５】図４のケーブルの断面図である。
【符号の説明】 ２０ 本発明のケーブル ２１ ビル高圧空間 ２２ コア ２４ 撚対 ２６ 金属導体 ２７ 絶縁層 ２８ ジャケット ３０ 本発明の光ファイバ ３２ 被覆光ファイバ ３４ 緩衝層 ３６ 中心オルガナイザー ３８ 補強材料層 ３９ ジャケット
フロントページの続き (72)発明者 ジョン ジョセフ モッティン ジュニ ア アメリカ合衆国 68118 ネブラスカ オマハ ジャクソン ドライブ 15692 (72)発明者 ジェフリー デール ニールセン アメリカ合衆国 68144 ネブラスカ オマハ 1210 サウス 120番プラザ アパートメント 108 (72)発明者 ロイド ステファン アメリカ合衆国 07940 ニュージャー ジー マディソン サムソン アベニュ ー 61 (56)参考文献 特開 平２−270216（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−502710（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属製通信伝送媒体を有するコアと、前
    記コアを包囲する、少なくともポリエーテルイミドから
    なるプラスチック材料を含むジャケットとからなる通信
    ケーブルにおいて、 前記プラスチック材料は、少なくとも、１，１，３−ト
    リス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフ
    ェニル）ブタンからなる抗酸化性熱安定剤と、Ｎ，Ｎ−
    ビス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ
    フェニル）−プロパニル］ヒドラジンからなる金属不活
    性化剤を含む添加剤系を含有する ことを特徴とする通信
    ケーブル。
  2. 【請求項２】 前記添加剤系は、抗酸化性熱安定剤を約
    ０．０５から１重量％及び金属不活性化剤を約０．０５
    から１重量％含むことを特徴とする請求項１のケーブ
    ル。
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