JPH0752606B2 - コーティングされた電線 - Google Patents

コーティングされた電線

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JPH0752606B2
JPH0752606B2 JP13782087A JP13782087A JPH0752606B2 JP H0752606 B2 JPH0752606 B2 JP H0752606B2 JP 13782087 A JP13782087 A JP 13782087A JP 13782087 A JP13782087 A JP 13782087A JP H0752606 B2 JPH0752606 B2 JP H0752606B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子信号を伝達するための電線の周囲の絶縁
発泡コーテイングを形成せしめ、この発泡コーテイング
を同一種の２種の重合体の１つから作られた保護外被又
は被膜でコーテイングするためにエチレン／テトラフル
オルエチレン（ETFE）又はエチレン／クロルトリフルオ
ルエチレン（ECTFE）重合体を使用することに関する。
電線は電子信号を伝達するために使用される。電線は保
護又は絶縁されていなければならず、通常プラスチック
のコーテイングが電線上に及びその周囲に溶融状態から
押出される。これらのプラスチック材料は低誘電定数及
び低消費係数（dissipation factor）を有するように選
択される。プラスチックを電線に適用する時にそれが発
泡するならば、フオーム中に多くの小さな気泡が生成す
るために、誘電定数は望ましく低くなるということが先
に発見されている。
電動線の周囲の発泡絶縁層はS.K.ランダ（Randa）によ
る米国特許第3,072,583号に記述されている。これに
は、パーフルオル化重合体例えばエチレン／プロピレン
（FEP）共重合体フオームを溶解した気体発泡剤と共に
押出す核化（nucleated）発泡法が記述されている。し
かしFEPフオームは高粘度のために、高速度で電線上に
押出すことが困難である。
チャン（Chung）らによる米国特許第4,331,619号及び第
4,394,460号は、フルオル化共重合体、好ましくはエチ
レン−クロルトリフルオルエチレン共重合体に基づく核
化化学発泡フオーム組成物に関するものである。この特
許は平均の気泡寸法に関してだけ電線上のフオームにつ
いて記述している。それはフオームの構造的崩壊のため
に低誘電強度という問題を解決していない。フオーム絶
縁体は、いくつかのフオームの気泡が電線とフオーム絶
縁体の最外表面の間において放射状に配列している場
合、及び／又は実質的に平均より大きいフオームの気泡
が２つ又はそれ以上並んでいる場合、或いは１つは気泡
の寸法が絶縁体の厚さに近い場合、構造的及び電気的に
弱くなる。これらの特許には電気的試験データが報告さ
れていないけれど、実施例はコーテイング中にピンホー
ルが存在するということを、「最小のピンホールが表面
に現われる」と記述することによって暗示している。
時に合体物を保護するために、フオーム−電線構造体の
周囲に被膜又は外被が施される。例えばプータネン（Po
utanen）らによる米国特許第4,309,160号は、電話線の
周囲にフオームと発泡してない被膜を形成せしめるため
の装置及び方法を開示している。この特許はフオームが
良好な電気的性質（即ち低誘電定数）を提供し、また発
泡してない最外層又は被膜が良好な機械的性質を提供す
ると指摘している。この特許において、フオームと被膜
は同一のプラスチック材料から作られているものの、フ
ルオル化重合体については言及していない。
同様に、メイルレファー・テクニカル・レポート（Mail
lefer Technical Report）17は、電線へのフオーム−被
膜の押出しに対する押出し技術を教示している。これは
ポリエチレンフオーム／ポリエチレン被膜の構造を主に
取扱っており、含弗素重合体の使用を教示していない。
フオーム及び被膜の電線への押出しは高速が必要とされ
ている。
本発明は、中心の電線の周囲に高電気的性質の発泡物と
それを保護するための発泡してない最外被膜とのコーテ
イングを含んでなる。このフオームと被膜はエチレン／
テトラフルオルエチレン（ETFE）の共重合体又はエチレ
ン／クロルトリルフルオルエチレン（ECTFE）の共重合
体から作られる。フオームと被膜は同一の共重合体から
作ることができるが、そうである必要はない。用いる共
重合体はエチレン（Ｅ）40〜60モル％、テトラフルオル
エチレン（TFE）又はクロルトリフルオルエチレン（CTF
E）60〜40モル％を含有すべきであり、また実質的にテ
ローゲン活性のない共重合しうる単量体を10モル％まで
含有していてもよい。このターモノマーは好ましくは米
国特許第3,342,777号に記述されている如き炭素数少な
くとも２の側鎖を与えるビニル単量体、或いは米国特許
第4,123,602号に記述されている如き式CH2＝CHRfのパー
フルオルアルキルエチレンであってよい。ETFE共重合体
はASTMD−1238で測定されるように298℃で0.5〜0.9×10
4ポイズの溶融粘度を有すべきである。被膜がフオーム
重合体よりも低い溶融粘度を有するならば、これはフオ
ームの周囲の被膜の押出しを容易にする。
このフオームは低誘電定数を提供する。最外の被膜は発
泡しておらず、それより高い誘電定数を有するが、被膜
はケーブル合体物の対間において相互静電容量（mutual
capacitance）特性を重大なほど移動させない。
電信電線及びケーブル（電話及び光フアイバー）に対す
るETFE及びECTFE材料の選択は有利な構造体となる。従
来入手しうるフオームはテフロン FEP弗化炭素フオー
ム樹脂（TFE/HFP）、即ち米国特許第3,072,583号の、そ
れまで公知のポリエチレンよりも良好な耐熱性及び耐燃
性を有する弗素化エチレン／プロピレン及び米国特許第
4,309,160号の特定されてない「プラスチック」であっ
た。
しかしながら本発明のECTFE又はETFEは驚くことにFEPフ
オームと比べて耐破損性、誘電強度、着色性及び製造の
容易さにおける改良を提供する。ETFE及び／又はECTFE
の使用は、その重合体が電気的性質においてFEPに劣る
から誘電定数及び消費係数に欠けると予想された。しか
しながら本発明の構造体は良好な電気的特性を有する。
更にこれらのパーフルオル化FEPよりも低耐燃性の材料
は、結果として電気的性質及び押出し速度に異なる欠点
があるために難燃剤を添加しなければならないが、今回
難燃剤を添加しなくてもケーブル束の適当な耐燃性が達
成できることが発見された。これらのコーテイングされ
た電線は、火焔の伝播及び煙に対する標準の商業的スタ
イナー（Steiner）トンネル試験UL−910における性能に
合格した。
本発明は、フルオルカーボンを、薄く硬い被膜又は外被
によって保護された電線の周囲の通常薄壁のフオーム絶
縁体の原料にすることを可能にする。空間の節約のため
により薄い壁が望ましい。周囲に厚さ0.125mm（５ミ
ル）の壁を有する24AWGの無垢の電線は0.76mm（30ミ
ル）の外径を有するにすぎず、一方壁が厚さ0.5mm（20
ミル）となれば直径は1.5mm（60ミル）、従って約２倍
になる。
ねじり合せた電線対、即ち互いの周囲にねじった２本の
電線は伝統的に電気信号の伝達のために使用されてい
る。ねじり合わせた電線はその単純さのために有利であ
る。絶縁体の誘電定数が低ければ低いほど、信号の速度
及び品質が良好となる。
本発明で用いた弗素化樹脂は非常に低い誘電定数を有
し、そしてこれらのフルオル重合体は発泡は誘電定数を
更に減少させて絶縁性を更に望ましいものとする。悪い
ことに、フオームで絶縁された電線のねじり合せはフオ
ームを破壊し、相互静電容量を増大させ、時に誘電強度
を増大させる傾向にある。
機械的強度を改良するために、発泡してないETFE又はEC
TFEの薄い被膜（全絶縁物の厚さの５〜35％）を外被コ
ーテイングとして本発明で使用する。この被膜は２次押
出しで又は２重同時押出しで適用することができる。
より高い誘電定数を有する最外コーテイングは全体の誘
電定数に殆んど影響せず、従って信号の伝達速度及び品
質に殆んど影響しないことが発見された。それ故に、発
泡してない強靭な被膜はケーブルの性能を低下させない
でフオームの外被として位置することができる。保護被
覆が存在する場合、内側のコーテイングは高程度の空隙
含量にさえ発泡させることができる。更に被膜重合体が
高溶融流動性を有するならば、これば同時押出しにおけ
る全組成物の押出し性の助けになろう。この被膜はねじ
り合せた対を作る場合に遭遇するような破壊力に対し
て、より大きい耐性を付加する。
これらの強靭な最外コーテイングのない場合には、ケー
ブル・システムにとって必要な低い静電容量（16〜49ピ
コフアラド/m）と依然対間に適度な誘電強度とを有する
小型（即ち薄い絶縁体）のねじり合せた対を作ることが
困難である。
用いるフルオル重合体は、発泡形で低誘電定数、発泡し
てない形で、高誘電強度、そして絶縁した電線のねじり
合せた対間で低い相互静電容量を提供する。またそれは
耐高温性、火焔と煙の抑圧剤を添加しないで低い火焔伝
播性及び発煙性、電線のねじり合せた対を作るために用
いるねじり操作に対する機械的強度、設置及び使用の助
けとなる各電線上の絶縁体の強度、靭性、及び良好な着
色性も付与する。
ある具体例において、固体の弗素化重合体の薄い被膜
は、２つの押出し機及び１つのクロスヘッド（crosshea
d）を用いてフオームと共に同時に押出すことができ
る。
典型的には、記述するフオーム−被膜の複合物は、厚さ
0.5〜５ミル（0.013〜0.127mm）の発泡してない被膜で
覆れた壁の厚さ２〜30ミル（0.05〜0.76mm）を有し且つ
２〜５ミル（0.05〜0.12mm）（薄い絶縁体で0.05mmに近
く且つ厚い絶縁体で0.12mmに近い）の平均の気泡寸法を
有する空隙含量25〜70％のフオームである。
フオームと被膜を電線上に同時に押出すために組立てら
れた装置は、少くとも50rpmのスクリュー速度の可能なD
C駆動モータを備えた長さと直径（L/D）の比24/1の直径
5cmのデービス（Davis）標準押出し機、液体又は気体の
「フレオン」（デユポン社の商標）22のいずれかのフル
オルカーボン注入物を用いて発泡させるように設計され
たスクリュー、最外被膜を形成する溶融物を与えるため
に用いるL/D＝20/1の補助的な直径2.54cmのスクリュー
押出し機、電線予熱機、押出し口金を有する商業的なフ
オーム−被膜の２重コーテイングのクロスヘッド、水
浴、15〜1675m/分の電線速度の可能なACモータ駆動のキ
ャプスタン、及び絶縁体で処理した電線の直径及び静電
容量を連続的に監視するためのライン内電子装置、から
なる。溶融した樹脂の溶融物圧を観察し、それに応じて
電線の速度を調節し或いは押出し速度を調節する。
フオームの生成を促進するためには、いずれかの液体又
は気体の発泡剤を使用することができる。発泡させる重
合体は核形成剤（nucleating agent）例えば窒化ホウ素
を含有しうる。フオームと被膜はいずれかの通常の具合
に電線上に押出すことができる。
実施例は本発明の本質を例示する。実施例において用い
た装置は上述の通りであった。0.71mm又は0.9mmの口金
オリフイスを有する加圧押出し口金を用いた。内部角15
〜60゜の口金を使用することができる。押出し円筒部、
アダプター及びクロスヘッドの温度を316〜335℃にし
た。口金の温度は371℃であり、溶融物の圧力は4.1MPa
（600psi）であり、「フレオン」（デユポン社の商標）
22フルオル重合体を0.6MPa（90psig）のガス圧で用い、
スクリュー速度は20rpmであり、そして電線の速度は198
m/分であった。口金表面における樹脂の剪断速度は７×
104秒-1と計算された。
比較例 Ａ 本実施例では、エチレン／テトラフルオルエチレン（ET
FE）共重合体のフオームを押出して電線の周囲に絶縁体
を形成させた。被膜は存在しなかった。
少量のパーフルオルブチルエチレンのターモノマーを含
む溶融粘度0.9×104ポイズの50/50モル％ETFE（エチレ
ン約20.4重量％、テトラフルオルエチレン77.5重量％及
びC4F9CH＝CH22.1重量％）を用いて、AWG24の無垢の銅
線（直径0.5mm）上に空隙含量約40％の厚さ0.15mmのフ
オームを押出した。このフオームは独立気泡であり、試
料の拡大断面写真を測定することにより決定して気泡の
直径は平均50ミクロンであった。この0.8mmの全電線構
造物は約236ピコフアラド/mの同軸ケーブル静電容量を
有した。これは誘電定数1.85に相当した（発泡してない
ETFEは誘電定数2.6を有する）。
この電線構造物は次の更なる性質を有した：引張り強度
は発泡したコーテイングに対して13.8MPa（2000psi）で
あった。引張り伸張は発泡したコーテイングに対して10
0％であった。電線構造物に対する耐破壊性は323kgであ
った。この場合には電線を長さ5.1cm（２インチ）の２
つの平行な板間で破壊し、また降伏は板の導電体への電
気的ショートを引き起こすのに必要とされる力と考え
た。誘導強度は500ボルト／ミル（ボルト/25.4μｍ）で
あった。
これと同様の発泡した電線構造体を対にした時、DC誘電
強度は2000VDCより小さいことがわかった。
実施例 １ 比較例Ａと同一のETFEを用いてフオーム−被膜複合物を
電線上に押出した。これは空隙含量45％を有する厚さ0.
127mm（５ミル）のフオームと厚さ0.025mm（１ミル）の
着色した発泡してない被膜をAWG24番銅線上に形成し
た。押出し条件は、ETFEの着色重合体溶融物を被膜に対
する２重コーテイングのクロスヘッドへ供給するために
2.54cmの補助押出し機を用いる以外、比較例Ａで製造し
た厚さ0.15mmのフオーム絶縁体に対して用いたものに出
できるだけ近い条件に再現した。フオームの気泡は独立
であり、平均の直径が50μｍであった。
フオーム−被膜の厚さ0.15mmの絶縁体を、ねじり合せの
対を作って試験した。この対は2500Vに容易に合格し、
平均して対間で6000VのDC誘電強度を有した。これは驚
くべきことであった。電線をねじり合せた対に対する他
の重要な電気的測定は対間の相互静電容量であった。比
較例Ａの空隙45％を有する厚さ0.15mmのフオーム及び実
施例１の厚さ0.025mmの発泡してない被膜を有する空隙4
5％の厚さ0.127mmのフオームに対する計算された相互静
電容量値はそれぞれ46.6及び48.2ピコファラド/mであ
り、標準的な電話線より良好であった。
これらの２種類の電気的試験の結果は、フオーム−被膜
絶縁体にフルオル化重合体を用いると、誘電強度が実質
的に増大し、一方ねじり合せた対の相互静電容量値が殆
んどとるに足らないほど増加したことを示す。
実施例 ２ 本実施例において、フオームはECTFEであり、被膜はETF
Eであった。このECTFEはアライド（Allied）社の「ヘイ
ラー（Halar）」558であり、化学的発泡剤を含有してい
るので気体の発泡剤を添加しないという点で技術が異な
った。
ECTFEに対して用いた押出し機は1mmの口金オリフィスと
60゜の夾角を有した。筒状部の温度は249℃、クロスヘ
ッドの温度は282℃、そして口金の温度は304℃であっ
た。ECTFEに対するスクリュー速度は13rpmであった。
ETFEは、298℃において0.75×104ポイズの溶融粘度を有
する以外比較例のそれと同様であった。口金における溶
融物圧は10〜12.7MPaであり、電線の速度は46m/分であ
った。
IR分析は、電線試料がETFE樹脂の被膜コーテイングを有
することを確認した。この下のフオームはアライド社の
樹脂に混入された化学発泡剤で「発泡された」「ヘイラ
ー」ECTFE樹脂であった。計算によると絶縁体の空隙含
量は20％（電気的データ）ないし27％（重量と幾何的デ
ータ）であった。塩溶液中で試験した長さ3.05m（10フ
イート）の１次E159−58−４電線試料の誘電強度は1500
ボルトa.c.であった。最終の４対のケーブルの、長さ10
フィートのねじり合せた体の導電体間の平均電圧は平均
5500ボルトd.c.であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−11812（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−119412（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−123233（ＪＰ，Ａ) 実公 昭60−29136（ＪＰ，Ｙ２) 米国特許4123602（ＵＳ，Ａ) Ｍａｉｌｌｅｆｅｒ Ｔｅｃｈｎｉｃａ ｌ Ｒｅｐｏｒｔ 17.

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エチレン／クロルトリフルオルエチレン共
    重合体又はエチレン／テトラフルオルエチレン共重合体
    を含んでなるフルオル重合体のフオームとエチレン／ク
    ロルトリフルオルエチレン共重合体又はエチレン／テト
    ラフルオルエチレン共重合体を含んでなる該フオームの
    周囲のフルオル重合体の発泡してない被膜（skin）とで
    コーテイングされた電線。
  2. 【請求項２】フオーム層が厚さ0.05〜0.76mmであり、そ
    して被膜が0.013〜0.076mmの厚さを有する特許請求の範
    囲第１項記載の電線。
  3. 【請求項３】電線が40〜20の全AWGゲージ寸法の無垢の
    （solid）又はより合せた銅線である特許請求の範囲第
    １又は２項記載の電線。
  4. 【請求項４】エチレン／クロルトリフルオルエチレン共
    重合体又はエチレン／テトラフルオルエチレン共重合体
    を含んでなるフルオル重合体のフオームとエチレン／ク
    ロルトリフルオルエチレン共重合体又はエチレン／テト
    ラフルオルエチレン共重合体を含んでなる該フオームの
    周囲のフルオル重合体の発泡してない被膜（skin）とで
    コーテイングされた電線がねじり合せられて成る電線の
    対。
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