JP7037733B2 - Ｌａｎケーブル - Google Patents

Description

本開示はＬＡＮケーブルに関する。

ＬＡＮケーブルは、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）構築に用いられる。ＬＡＮケーブルは、シースと、そのシース内に収容され、絶縁体で被覆された電線とを備える（特許文献１参照）。シースの材料として、ＶＡ（酢酸ビニル）量２０％以上のＥＶＡ（エチレン－酢酸ビニル共重合体）が一般的に使用される。

特開２０１５－４０２５号公報

ＬＡＮケーブルには難燃性が求められる。特に、海外規格に適合するためには、高い難燃性が要求される。ＬＡＮケーブルの難燃性を高めるため、シースに難燃剤が充填される。しかしながら、ＥＶＡを主成分とするシースに、十分な難燃性を付与するに足りる量の難燃剤を充填すると、低温下におけるシースの伸びが低下してしまう。

本開示の一局面は、難燃性が高く、低温下での伸びが大きいＬＡＮケーブルを提供することを目的とする。

本開示の一態様は、シースと、前記シース内に収容され、絶縁体で被覆された電線と、を備えるＬＡＮケーブルであって、前記シースと前記電線との間に、５００℃での質量減少率が１０質量％以下であり、６００℃での質量減少率が５０質量％以下である有機物からなる中間層をさらに備え、前記絶縁体は、誘電率が２．５以下であるポリエチレンを含み、前記シースは、ポリオレフィン系ポリマー１００質量部に対して、難燃剤を１５０質量部以上２５０質量部以下含有し、前記電線と前記中間層との間に銅編組が位置するＬＡＮケーブルである。

ＬＡＮケーブル１の構成を表す断面図である。

本開示の実施形態を説明する。
１．ＬＡＮケーブルの構成
本開示のＬＡＮケーブルは、シースと、前記シース内に収容され、絶縁体で被覆された電線と、を備える。前記シースと前記電線との間に、５００℃での質量減少率が１０質量％以下であり、６００℃での質量減少率が５０質量％以下である中間層をさらに備える。前記絶縁体は、誘電率が２．５以下であるポリエチレンを含む。前記シースは、ポリオレフィン系ポリマー１００質量部に対して、難燃剤を１５０質量部以上含有する。本開示のＬＡＮケーブルは、上記の構成を備えることにより、難燃性が高く、低温下での伸びが大きい。

２．シース
シースは、１００質量部のポリオレフィン系ポリマー、及び１５０質量部以上の難燃剤を含む。ポリオレフィン系ポリマーは、シースのベースポリマーである。ポリオレフィン系ポリマーとして、例えば、低密度ポリエチレン（LDPE）、直鎖状低密度ポリエチレン（LLDPE）、直鎖状超低密度ポリエチレン（VLDPE）、高密度ポリエチレン（HDPE）、ポリプロピレン（PP）、エチレン-アクリル酸エチル共重合体(EEA)、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン-スチレン共重合体、エチレン－グリシジルメタクリレート共重合体、エチレン－ブテン－1共重合体、エチレン－ブテン－ヘキセン三元共重合体、エチレン－プロピレン－ジエン三元共重合体（EPDM）、エチレン－オクテン共重合体（EOR）、エチレン共重合ポリプロピレン、エチレン－プロピレン共重合体（EPR）、ポリ－4－メチル－ペンテン－1、マレイン酸グラフト低密度ポリエチレン、水素添加スチレン－ブタジエン共重合体（H-SBR）、マレイン酸グラフト直鎖状低密度ポリエチレン、エチレンと炭素数が4～20のαオレフィンとの共重合体、エチレン-スチレン共重合体、マレイン酸グラフトエチレン－メチルアクリレート共重合体、マレイン酸グラフトエチレン－酢酸ビニル共重合体、エチレン－無水マレイン酸共重合体、エチレン－エチルアクリレート－無水マレイン酸三元共重合体、ブテン－1を主成分とするエチレン－プロピレン－ブテン－1三元共重合体等が挙げられる。ポリオレフィン系ポリマーとして、ＥＶＡが好ましく、ＶＡ量２０％～５０％のＥＶＡが特に好ましい。ポリオレフィン系ポリマーとして、いずれか１種のＥＶＡを単独で用いてもよいし、２種以上のＥＶＡをブレンドして用いてもよい。

難燃剤として、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム等の金属水酸化物、非晶質シリカ、スズ酸亜鉛、ヒドロキシスズ酸亜鉛、ホウ酸亜鉛、酸化亜鉛等の亜鉛化合物等、ホウ酸カルシウム、ホウ酸バリウム、メタホウ酸バリウム等のホウ酸化合物、リン系難燃剤、メラミンシアヌレート等の窒素系難燃剤、燃焼時に発泡する成分と固化する成分との混合物からなるインテュメッセント系難燃剤等が挙げられる。難燃剤として、好ましくは、金属水酸化物であり、特に好ましくは、水酸化マグネシウムである。難燃剤として、水酸化マグネシウム、及び／又は、水酸化アルミニウムを含む場合、ＬＡＮケーブルの難燃性が一層向上する。

上記の難燃剤のうち、いずれか１種を単独で用いてもよいし、２種以上をブレンドして用いてもよい。例えば、水酸化マグネシウムと水酸化アルミニウムとをブレンドして用いてもよい。また、上記の難燃剤は、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、ステアリン酸やステアリン酸カルシウム等の脂肪酸、脂肪酸金属塩等によって表面処理されたものであってもよい。

難燃剤の添加量は、１００質量部のポリオレフィン系ポリマーに対し、１５０質量部以上である。１５０質量部以上であることにより、ＬＡＮケーブルの難燃性が向上する。難燃剤の添加量における上限値は特に限定されないが、２５０質量部以下が好ましい。難燃剤の添加量を抑えることにより、低温下におけるシースの伸びを一層大きくすることができる。

シースは、必要に応じて、酸化防止剤、金属不活性剤、架橋剤、架橋助剤、滑剤、無機充填剤、相溶化剤、安定剤、カーボンブラック、着色剤等の添加剤等をさらに含んでいてもよい。また、シースを、有機過酸化物により架橋したり、電子線等の放射線により架橋したりしてもよい。

酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、フェノール系、硫黄系、アミン系、リン系酸化防止剤等が挙げられる。フェノール系酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えばジブチルヒドロキシトルエン（BHT）、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート] 、1,3,5-トリス（3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシ-ベンジル）-S-トリアジン-2,4,6-（1H,3H,5H）トリオン、チオジエチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]等が挙げられ、より好適には、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]である。

硫黄系酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、ジドデシル3,3'-チオジプロピオネート、ジトリデシル3,3'-チオジプロピオネート、ジオクタデシル3,3'-チオジプロピオネート、テトラキス[メチレン-3-（ドデシルチオ）プロピオネート]メタン等が挙げられ、より好適には、テトラキス[メチレン-3-（ドデシルチオ）プロピオネート]メタンである。これらの酸化防止剤は、いずれか１種を単独で用いてもよいし、２種以上をブレンドして用いてもよい。

金属不活性剤は、金属イオンをキレート形成により安定化し、酸化劣化を抑制する効果がある。金属不活性剤の構造は特に限定されないが、例えば、N-(2H-1,2,4-トリアゾール-5-イル)サリチルアミド、ドデカン二酸ビス[N2-(2-ヒドロキシベンゾイル)ヒドラジド]、2',3-ビス[[3-[3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル]プロピオニル]]プロピオノヒドラジド等が挙げられ、より好適には、2',3-ビス[[3-[3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル]プロピオニル]]プロピオノヒドラジドである。

架橋助剤としては、特に限定されないが、例えば、トリメチロールプロパントリメタクリレート（TMPT）、トリアリルイソシアヌレート（TAIC）等が挙げられる。
滑剤としては、特に限定されないが、例えば、脂肪酸、脂肪酸金属塩、脂肪酸アミド等が挙げられ、具体的には、ステアリン酸亜鉛が挙げられる。これらの滑剤は、いずれか１種を単独で用いてもよいし、２種以上をブレンドして用いてもよい。

カーボンブラックとしては、特に限定されないが、例えば、ゴム用カーボンブラック（N900-N100:ASTM D 1765-01）等が挙げられる。着色剤としては、特に限定されないが、例えば、ノンハロゲン用のカラーマスターバッチ等が挙げられる。

３．電線
電線はシース内に収容されている。また、電線は絶縁体で被覆されている。絶縁体は、誘電率が２．５以下であるポリエチレンを含む。ポリエチレンの誘電率が２．５以下であることにより、絶縁体の静電容量が小さくなる。そのことにより、ＬＡＮケーブルの伝送特性が一層向上する。絶縁体全体の誘電率は、２．５以下であることが好ましい。この場合、ＬＡＮケーブルの伝送特性が一層向上する。

ポリエチレンとしては、誘電率が２．５以下であれば特に限定されないが、例えば、低密度ポリエチレン（LDPE）、直鎖状低密度ポリエチレン（LLDPE）、直鎖状超低密度ポリエチレン（VLDPE）、高密度ポリエチレン（HDPE）等が挙げられ、より好適には、低密度ポリエチレンであり、特に好適には、密度０．９３０以下、ＭＦＲ０．３０以下の低密度ポリエチレンである。上記のポリエチレンのいずれか１種を単独で用いてもよいし、２種以上をブレンドして用いてもよい。

絶縁体は、酸化防止剤、銅害防止剤、着色剤等をさらに含んでいてもよい。酸化防止剤、銅害防止剤、着色剤等の添加量は、特に限定されないが、絶縁体全体の誘電率が２．５以下となる添加量が好ましい。着色剤等の添加量は、好ましくは５質量％以下であり、より好ましくは２質量％以下である。

ポリエチレンは、公知の手法を用いて発泡させても良い。例えば、窒素等の不活性ガスを用いたり、ADCA等の化学発泡剤を用いたりする方法で、ポリエチレンを発泡させることができる。ポリエチレンが発泡している場合、ＬＡＮケーブルの難燃性が一層向上する。ポリエチレンの発泡度は、１５％以上であることが好ましい。ポリエチレンの発泡度が１５％以上である場合、ＬＡＮケーブルの難燃性が一層向上する。

４．中間層
中間層は、シースと電線との間に設けられている。中間層は、５００℃での質量減少率が１０質量％以下であり、６００℃での質量減少率が５０質量％以下である。中間層の質量減少率は、示差走査熱量分析計（DSC）を用い、乾燥空気雰囲気中において、昇温速度１０℃/分の条件で測定した値である。上記の特性を有する中間層を備えることにより、ＬＡＮケーブルの難燃性が一層向上する。

中間層の材料としては、例えば、金属、及び有機物等が挙げられる。中間層の材料として有機物を用いれば、ＬＡＮケーブルの可撓性を一層向上させることができる。有機物としては、例えば、ポリイミド、マイカ等が挙げられるが、ポリイミドが好ましい。中間層がポリイミドを含む場合、ＬＡＮケーブルの可撓性が一層向上する。

ＬＡＮケーブルにおける中間層の位置は適宜選択することができるが、シース直下の位置が好ましい。シース直下である場合、中間層が誘電特性に影響を与えにくい。
中間層の形態としては、例えば、フィルムを巻いて構成された形態が挙げられる。複数枚のフィルムを複数場所に巻いて中間層を構成してもよい。フィルムの巻き方としては、特に限定されないが、例えば、横巻き、縦添え等が挙げられる。フィルムの巻き方を横巻きとすることにより、ＬＡＮケーブルの可撓性を一層向上させることができる。横巻きの場合、例えば、フィルムのうち、規定の幅の部分をラップさせながら巻くことができる。ラップの量は、１／４ラップ以上であることが好ましい。
＜実施例＞
（１）ＬＡＮケーブル１の製造
図１に示す構成のＬＡＮケーブル１を製造した。ＬＡＮケーブル１は、シース３と、電線５と、中間層７と、アルミラミネートＰＥＴテープ９と、銅編組１１と、を備える。電線５は、シース３内に収容されている。電線５は、その中心に位置するスズめっき銅導体１３と、スズめっき銅導体１３の外周に位置する絶縁体１５と、を備える。すなわち、電線５は絶縁体１５で被覆されている。中間層７は、シース３と電線５との間に位置する。アルミラミネートＰＥＴテープ９及び銅編組１１は、電線５と中間層７との間に位置する。

ＬＡＮケーブル１の製造方法は、以下のとおりである。まず、絶縁体、及びシースの材料をそれぞれ調製した。絶縁体の材料、及びシースの材料における配合は、それぞれ、表１～表３に示すものである。表１～表３における配合量の単位は質量部である。

これらの配合において、加圧ニーダによって開始温度４０℃、終了温度１９０℃で混練して成るペレットを、絶縁体、及びシースの材料とした。
次に、外径０．７８ｍｍのスズめっき銅導体１３に、上記の絶縁体の材料を厚さ０．４ｍｍで被覆し、照射量７ＭＲａｄにより架橋して、電線５を製造した。

次に、その電線５を４対より合わせたものに、アルミラミネートＰＥＴテープ９を１／４ラップで巻いた。次に、銅編組１１をかぶせた。次に、ポリイミドテープを１／４ラップで横巻きして、中間層７を形成した。次に、上記のシースの材料を厚さ１．１ｍｍで被覆し、照射量１３ＭＲａｄで照射架橋させてＬＡＮケーブル１を製造した。

ただし、表３に示すＲ２では、中間層７を形成しなかった。また、Ｒ４では、ポリイミドテープの代わりにＰＥＴフィルムを用いた。

製造したＬＡＮケーブル１としては、上記表１～表３に示すＳ１～Ｓ１０、Ｒ１～Ｒ４がある。表１～表３には、それぞれのＬＡＮケーブル１における絶縁体１５の配合、シース３の配合、フィルムの種類、フィルムの枚数を示す。表１～表３に示すポリイミドフィルムの５００℃での質量減少率は１質量％であり、６００℃での質量減少率は２６質量％である。また、表３に示すＰＥＴフィルムの５００℃での質量減少率は１００質量％であり、６００℃での質量減少率は１００質量％である。

表１～表３におけるポリイミドフィルムは、カプトン200H(東レ・デュポン製)である。表１～表３におけるマレイン酸変性ポリオレフィンAは、タフマMH7020(三井化学製)である。表１～表３における水酸化マグネシウム（その１）は、マグニフィンＨ10Ａ（アルベマール製）である。表１～表３における水酸化マグネシウム（その２）は、マグニフィンＨ10Ｃ（アルベマール製）である。

（２）シース特性の試験
Ｓ１～Ｓ１０、Ｒ１～Ｒ４のそれぞれについて以下の試験を行った。
（２－１）シースの引張試験
ＬＡＮケーブルからシースのみを剥ぎ取り、６号ダンベル試験片に打抜いた。次に、その試験片を用いて、JIS C 3005に準拠し、引張速度が２００ｍｍ／ｍｉｎの条件で引張試験を行なった。伸びについては、伸びが１２５％未満の場合は×（不合格）とし、伸びが１２５％以上の場合は○（合格）とした。

また、引張り強さについては、引張強さが１０ＭＰａ未満の場合は×（不合格）とし、１０ＭＰａ以上の場合は○（裕度を持って合格）とした。試験結果を表１～表３に示す。
（２－２）シースの低温性試験
試験片は引張試験の場合と同様とした。その試験片を用いて、EN60811-1-4に準拠し、－５５℃において、引張速度２５ｍｍ／ｍｉｎの条件で引張試験を実施した。伸び特性が３０％以上の場合は○（合格）とし、３０％未満の場合は×（不合格）とした。試験結果を表１～表３に示す。

（３）ＬＡＮケーブル特性の試験
Ｓ１～Ｓ１０、Ｒ１～Ｒ４のそれぞれについて以下の試験を行った。
（３－１）ＬＡＮケーブルの低温性試験
EN60811-1-4 8.1に準拠し、ＬＡＮケーブルについて－５５℃で曲げ試験を行った。巻付け後に割れが発生しない場合は○（合格）とし、割れが発生した場合は×（不合格）とした。試験結果を表１～表３に示す。

（３－２）ＬＡＮケーブルの難燃性試験
IEEE規格1202に準拠してＶＴＦＴ試験を実施した。ＬＡＮケーブルの損傷距離が１．５ｍ以下であり、１．０ｍより大きい場合は○（合格）とし、１．０ｍ以下の場合は◎（裕度を持って合格）とし、１．５ｍより大きい場合は×（不合格）とした。試験結果を表１～表３に示す。

（３－３）ＬＡＮケーブルの伝送特性試験
JIS X5150、及びTIA-568-C,2に準拠し、静電容量を測定した。静電容量が５．６ｎＦ／１００ｍ以下の場合は○（合格）とし、５．６ｎＦ／１００ｍより大きい場合は×（不合格）とした。試験結果を表１～表３に示す。

（４）試験結果について
Ｓ１～Ｓ１０の試験結果は、いずれの試験項目でも良好であった。特にＳ２、Ｓ３では、絶縁体が発泡していることにより、難燃性が一層高かった。また、Ｓ４では、ポリイミドフィルムの枚数が２枚であることにより、難燃性が一層高かった。Ｓ５～Ｓ７では、シース３における難燃剤の添加量が多いほど、難燃性が一層向上する傾向が見られた。

Ｒ１では、静電容量が大きく、伝送特性の試験結果が×であった。この理由は、絶縁体１５の誘電率が大きいためであると考えられる。Ｒ２では、難燃性の試験結果が×であった。この理由は、中間層７を備えていないためであると考えられる。Ｒ３では、難燃性の試験結果が×であった。この理由は、難燃剤の添加量が少ないためであると考えられる。Ｒ４では、難燃性の試験結果が×であった。この理由は、中間層７の形成に用いたＰＥＴフィルムの質量減少率が大きいためであると考えられる。
＜他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（１）ＬＡＮケーブルの形態は、例えば、２芯の絶縁体構造や、その他の構造であってもよい。
（２）上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

（３）上述したＬＡＮケーブルの他、当該ＬＡＮケーブルの製造方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…ＬＡＮケーブル、３…シース、５…電線、７…中間層、９…アルミラミネートＰＥＴテープ、１１…銅編組、１３…スズめっき銅導体、１５…絶縁体

Claims (3)

1. シースと、
   前記シース内に収容され、絶縁体で被覆された電線と、
   を備えるＬＡＮケーブルであって、
   前記シースと前記電線との間に、５００℃での質量減少率が１０質量％以下であり、６００℃での質量減少率が５０質量％以下である有機物からなる中間層をさらに備え、
   前記絶縁体は、誘電率が２．５以下であるポリエチレンを含み、
   前記シースは、ポリオレフィン系ポリマー１００質量部に対して、難燃剤を１５０質量部以上２５０質量部以下含有し、
   前記電線と前記中間層との間に銅編組が位置する
   ＬＡＮケーブル。
2. 請求項１に記載のＬＡＮケーブルであって、
   前記絶縁体に含まれる前記ポリエチレンの発泡度が１５％以上であり、
   前記難燃剤は、水酸化マグネシウム、及び／又は、水酸化アルミニウムを含むＬＡＮケーブル。
3. 請求項１又は２に記載のＬＡＮケーブルであって、
   前記中間層は、ポリイミドを含むＬＡＮケーブル。

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