JPH09509783A - 低ノイズの信号伝送ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 改良された低ノイズの電気信号伝送ケーブルが開示される。このケーブルは、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）やペルフルオロアルコキシポリマー（ＰＦＡ）のような接着剤を使用して、周りの遮蔽材層に固定された関係位置に結合された延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の絶縁材層を採用する。この結合プロセスは、延伸膨張ＰＴＦＥ絶縁材のケーブルについて時々生じることがある層の分離を抑え、その分離からもたらされることがある不都合な摩擦電気信号の発生を回避する。

Description

【発明の詳細な説明】 低ノイズの信号伝送ケーブル 発明の背景 １．発明の分野 本発明は、電気信号を伝送するための電気ケーブル、とりわけ高い信号忠実度 を有して伝送するケーブルに関する。 ２．関連技術の説明 従来の低い信号レベルのケーブルの設計（「低ノイズ」又は「低摩擦電気効果 」のワイヤー又はケーブルとも称される）は、それらの誘電体絶縁材として、ポ リエチレンやフルオロポリマーの例えばフッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）や ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のような充実密度の材料を使用してき た。次いでこれら誘電体は、炭素を含浸されたＰＴＦＥ又はシリコーンの層でさ らに絶縁される。この付加的な層は、ケーブルを遮蔽する際に起因する電荷を減 衰させる半導電性層として作用する。 不都合なことに、ＰＴＦＥのような充実密度の絶縁材は、高利得の可聴周波増 幅器、オシロスコーププローブ、圧電部品（例えば、マイクロホン、加速度計、 渦電流センサー）のような、ある高度な要求の用途におけるそれらの性能を制限 することがある高キャパシタンスの問題がある。この場合、キャパシタンス（Ｃ ）は次のように定義される。 ここで、ε_eff＝有効誘電率 Ｄ＝誘電体の全体の直径 ｄ＝中央導体の全体の直径 現在市販されている製品の一般的なキャパシタンス値は、５０Ωの設計で２８ 〜３０ピコファラド（ｐＦ）／フィートの範囲にある。多くの厳しい要求の用途 に関し、はるかに良好なキャパシタンス性能が望まれている。 例えばＧｏｒｅの米国特許第３９５３５６６号明細書に従って作成可能な延伸 膨張ＰＴＦＥの絶縁材は、割合に低い誘電率、改良されたマトリックス引張強度 、割合に軽い重量などの、充実密度のフルオロポリマー絶縁材に勝る多くの望ま しい特性を有する。延伸膨張ＰＴＦＥの絶縁性材料は、改良された誘電体性能を 提供するが、延伸膨張ＰＴＦＥの中に取り込まれた空気の存在によって悪化する 金属エレメント（例えば、ケーブル遮蔽材及び／又は導体）と延伸膨張ＰＴＦＥ 絶縁材の間の摩擦電気容量効果のため、一般に、多くの低信号用途には使用され ていない。この条件は、屈曲下のケーブルによって発生する静電荷のため、ケー ブルによる「ノイズの高い(noisy)」性能をもたらすことがある。 従って、本発明の主な目的は、低い誘電率を有する改良された低ノイズの電気 絶縁材を提供することである。 本発明のもう１つの目的は、絶縁材層の間の構造的完全性を維持しながら、延 伸膨張ＰＴＦＥの望ましい絶縁性を併せ持つ、改良された電気絶縁材を提供する ことである。 本発明のさらにもう１つの目的は、追加された静的散逸層を備えなくても、摩 擦電気の妨害を発生する性向が抑えられた、改良された電気絶縁材を提供するこ とである。 本発明のこれら及びこの他の目的は、以下の説明の再吟味から明らかになるで あろう。 発明の要旨 本発明は、敏感な電気信号伝送に使用されるに適する低ノイズケーブルである 。本発明のケーブルは、使用中に絶縁材層と遮蔽材層の間の固定された相対位置 を維持する目的で、周りの遮蔽材層に直接的又は間接的に例えばＦＥＰ及び／又 はＰＦＡのような接着剤を用いて結合された、延伸膨張ポリテトラフルオロエチ レン（ＰＴＦＥ）の絶縁材層を採用する。本結合プロセスは、絶縁材層と遮蔽材 の間に、使用中の分離や運動に抵抗するしっかりと密着した境界を形成する。 ＰＴＦＥ絶縁材層の分離を解消することにより、本発明のケーブルにおいては 、摩擦電気の電流の形態における「ノイズ」が著しく抑えられると同時に、延伸 膨張ＰＴＦＥの有益な絶縁性その他の特性は保持される。本発明の結合プロセス は非常に首尾良いため、いくつかの用途については、低ノイズケーブルの摩擦電 気の電流を散逸させるために慣用されている低ノイズ半導電性層が不要であるこ とができる。半導電性層が提供されるそれらの場合においても、本結合プロセス がそれと共に同様に使用され、絶縁材層、半導電性層、及び遮蔽材層を単一の密 着したユニットに形成することができる。本発明のさらなる改良は、絶縁材層に 導体を結合させ、さらにより密着した最終ケーブルを提供する。 本発明のケーブルは、割合に低いキャパシタンス、割合に小さいサイズ、割合 に軽い重量、改良された可撓性、及び使用中の低められた損傷感受性などの多数 の重要な利益を提供する。さらにまた、抑えられた製造時間とコスト、コネクタ ーのアセンブリーの容易性、抑えられた材料コストなど、本発明によって低ノイ ズケーブルの製造プロセスが改良される。 図面の説明 本発明の作用は、以下の説明を添付の図面と併せて考察されることによって明 確になるはずである。 図１は、本発明のケーブルの第１の態様の半横向きの透視図である。 図２は、図１に示されたケーブルの横断面図である。 図３は、本発明のケーブルのもう１つの態様の半横向きの透視図である。 図４は、図３に示されたケーブルの横断面図である。 図５は、本発明のケーブルのさらにもう１つの態様の半横向きの透視図である 。 図６は、図５に示されたケーブルの横断面図である。 発明の詳細な説明 本発明は、電気信号伝送のための改良された低ノイズケーブルである。本発明 のケーブルは、鋭敏な装置の間で信号の伝送に使用するのに特に適するが、本発 明のケーブルは、電気信号が正確に伝えられなければならない例えば高利得の増 幅器用ワイヤー、オシロスコーププローブ用ケーブル、圧電部品用コネクター（ 例えば、マイクロホン、加速度計、渦電流センサー）などの事実上任意の用途に 適用されることができる。 図１と２に、本発明のケーブル10の第１の態様が示されている。本ケーブル10 は、導体12（この場合、銀メッキの銅ワイヤーの７本のストランドを有する多重 ストランド導体）、その導体を囲む延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ ＦＥ）（例えば、１９７６年４月２７日に発行されたＧｏｒｅの米国特許第３９ ５３５６６号明細書に従って作成された延伸膨張ＰＴＦＥテープ）の絶縁材層14 、 遮蔽材層16（例えば、金属編組の遮蔽材）、及び外側の絶縁性ジャケット18（例 えば、延伸膨張又は充実密度のＰＴＦＥ、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ） 、又はペルフルオロアルコキシポリマー（ＰＦＡ））を備える。 前述のように、この仕方における低ノイズケーブルの作成の従来の試みに関す る問題は、使用中、とりわけケーブルのかなりの屈曲や振動を必要とする使用中 の条件下で、延伸膨張ＰＴＦＥの絶縁材層が、導電性遮蔽材層16及び／又は導体 12から分離し易いことである。この分離する性質は、次に使用中に絶縁材層が導 電性エレメントと接触して擦れたとき、摩擦電気の電流の発生をもたらすことが ある。この条件によって発生する「ノイズ」は、高感度の電子機器には決して許 容できない。 この問題に対処するため、本発明は接着剤、好ましくはフルオロポリマー接着 剤を採用し、少なくとも絶縁材層14と遮蔽材層16を、互いに固定された関係位置 で結合させる。下記に詳しく説明するように、本結合プロセスは、絶縁材層と遮 蔽材層の間の直接的接着、又は中間構造体への両層の接着であってよい。この目 的は、使用中の絶縁材層と遮蔽材層の間の分離や相対的運動を防ぐ密着性構造体 を確立することである。 本発明に使用するに適切なフルオロポリマー接着剤には、フッ化エチレンプロ ピレン（ＦＥＰ）とペルフルオロアルコキシポリマー（ＰＦＡ）（例えば、テフ ロンＦＥＰ１００又はＴＥ−９７８７ＰＦＡ分散系、デラウェア州のウィルミン トンにある E.I．duPont de Nemours and Company からそれぞれ入手可能）、及 びコーティングされた接着剤の例えばポリエステル、ポリウレタンなどが挙げら れる。 好ましくは、絶縁材層と遮蔽材層は、ケーブルが十分にアセンブ リーされた後、熱その他の活性化エネルギーをケーブルに適用することによって 直接的又は間接的に一緒に結合される。この仕方において、使用中の分離に対し て高度に抵抗力のある、堅固に密着した構造体が提供されることができる。 最も好ましくは、本ケーブルは、次のようにして作成される。ＰＴＦＥの延伸 膨張されていない又は若干延伸膨張された（例えば、２：１の延伸膨張）基材が 、熱可塑性フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）のフィルム層（例えば、E.I．d uPont and Company から入手可能なＦＥＰ１００）にラミネートされ、複合材料 を作成する。ラミネート化は、熱可塑性物質の溶融温度より高い温度で行うべき である。次いでそのラミネートを、熱可塑性物質の溶融温度より高い温度でさら に伸長させ（例えば、２：１〜１００：１又はそれ以上の比）、その複合材料を 延伸して高強度材料にする。この仕方でＰＴＦＥを加工する１つの適切な方法が 、Ｇｏｒｅの米国特許第３９５３５６６号明細書に開示されており、本願でも参 考にして取り入れられている。これによって、延伸膨張ＰＴＦＥ又はＦＥＰの非 常に薄い層を有する高強度複合材料が生成する。 これらに加え又は別な態様として、延伸膨張ＰＴＦＥが、ペルフルオロアルコ キシポリマー（ＰＦＡ）材料の例えばＴＥ−９７８７ＰＦＡ分散系又はテフロン ＰＦＡ３４０材料（それぞれ E.I．duPont and Companyから入手可能）で処理さ れることもできる。このＰＦＡは、練り粉やペーストの押出プロセス用の粉末を 作成するための乾式混合又は共凝固のような任意の適切な仕方で、ＰＴＦＥ構造 体の中に取り込まれることができる。 好ましくは、ＰＦＡは、モルチマー(Mortimer)の米国特許第４９８５２９６号 明細書に開示の方法に類似の方法によって取り込まれ、この特許は本願でも参考 にして取り入れられている。具体的には、 ＰＦＡは次のようにして混合される。先ず、ＰＦＡ分散系又は粉末が、ＰＴＦＥ 分散系又は粉末と十分に混合される。成分の一方又は双方が分散系の場合、混合 された材料は、次に乾燥されて粉末の形態となる。得られた粉末は、例えばミネ ラルスピリットを用いて潤滑され、次いで圧延、クロス圧延、押出その他の加工 をされ、所望の厚さ（例えば、１〜５０ミル）にされる。次いでこの加工された 材料は、高温で伸長され、延伸膨張ＰＴＦＥ材料を生成することができる。最後 に、例えば高温における蒸発によって潤滑剤が除去される。この方法を用いると 、ＰＦＡ材料は、延伸膨張ＰＴＦＥのノード構造の中に埋設されるに及ぶ傾向に ある。 接着剤をＰＴＦＥ材料に施すために、上記の方法の他に、種々の別な方法が使 用されることもできる。その他の適切な方法には、ＦＥＰテープの作成について 上記に説明したと同様な仕方でＰＦＡテープを作成する、接着剤層として作用す るＰＴＦＥ材料に接着剤を充填させたラミネートを施す、ＰＦＡ充填に関して上 記に説明したと同様な仕方でＰＴＦＥにＦＥＰを充填させる、又は上記の方法の 複数を組み合わせ、例えば接着剤の充填と接着剤のテープ又はラミネートの双方 を使用する、が挙げられる。最後に、ＰＦＡとＦＥＰは、本発明に使用するに好 ましい接着剤であるが、ポリエステル、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴ ＦＥ）（例えば、E.I．duPont and Companyから入手可能なＴＥＦＺＥＬポリマ ー）のようなこの他の接着剤が使用されることもできる。 本発明に使用するには、ＰＦＡやＦＥＰのような高温用接着剤が好ましいが、 何らかの熱可塑性物質その他の接着剤系も、低温用その他の要求度の割合に低い 用途に首尾良い結果を有して使用されることができると認識すべきである。 上記の仕方で延伸膨張ＰＴＦＥ材料が処理された後、次いでケー ブルがその完成された形態に完全にアセンブリーされる。アセンブリーされた後 、次いで絶縁材層14と遮蔽材層16（所望により、さらに導体12）の間の結合が、 仕上げられたケーブルに次いで単に熱を与え、ＦＥＰ及び／又はＰＦＡ材料を活 性化することによって容易に達成可能である。熱処理の程度と時間は、各ケーブ ルの固有のサイズと特質に大きく依存するが、殆どの用途について、３９０〜４ ３０℃と５〜２０秒間の熱処理が適当であると考えられる。 本発明に使用可能な絶縁材層14は、好ましくは、接着剤と、例えばＧｏｒｅの 米国特許第３９５５５６６号明細書に従って作成される延伸膨張ＰＴＦＥ材料の 複合材料であり、この特許は本願でも参考にして取り入れられている。使用する に最も容易な形態において、絶縁材層は、導体の周りに巻回された（例えば、螺 旋状に巻回された、又は縦に巻回された（即ち、シガレットタイプ））延伸膨張 ＰＴＦＥ材料のシートから切り出されたテープである。本発明に使用されてよい 別な態様の絶縁材層には、発泡された延伸膨張ＦＥＰ、押出された延伸膨張ＰＴ ＦＥ、延伸膨張された多孔質ポリエチレンなどが挙げられる。これらのＦＥＰや ポリエチレンのような別な絶縁性材料の１種を使用するいくつかの長所は、抑え られた材料費用、より均一な可能性、別個の接着剤に対するニーズを解消する可 能性である。 本発明に使用可能な遮蔽材層16は、絶縁材層に結合されることができる任意の 適切な導電性材料である。適切な現状で入手可能な遮蔽材には、編組された金属 遮蔽材、導電性ポリマー遮蔽材、横巻ワイヤー遮蔽材、螺旋巻回のホイル遮蔽材 、シガレット巻回の遮蔽材、金属化フィルム遮蔽材（例えば、アルミ化ポリエス テル）がある。また、場合により、絶縁材層との結合を形成するため、遮蔽材自 身の内側に接着剤層を施すことによって適切な結合を与えることもで きる。 図１と２に示された構造で作成されたケーブルは、低ノイズケーブルにおいて 摩擦電気の電流を散逸させるために慣用の低ノイズ導電性層を使用しなくても、 良好な低ノイズ特性を実証している。この構造のケーブルの一般的な電気特性は 、５５±５オームのインピーダンス、２３ｐＦ／フィートの公称キャパシタンス 、空気中の８７％の伝搬速度、及び０．０９７オーム／フィートの中央導体抵抗 である。 図３と４に、本発明のケーブル20のもう１つの構造が示されている。この例に おいて、ケーブルは、例えば多重ストランドの銀メッキ銅のような導体22、延伸 膨張ＰＴＦＥの絶縁材層24、低ノイズの半導電性層26の例えば導電性粒子を充填 されたＰＴＦＥ（例えば、１つの面にラミネートされた接着剤を有する又は有し ない炭素充填材入りテープ）、遮蔽材層28、及び絶縁性ジャケット30を備える。 図２と３の構造は、主として低ノイズの半導電性層26を追加したことにおいて 、図１と２に示した構造と相違する。本発明のケーブル構造の使用によって「ノ イズ」は大幅に低減されるが、半導電性層26の導入は、ケーブルの使用中に発生 することがある何らかの摩擦電気の電流の容易な散逸のための通路が存在するこ とを保証する。 この半導電性層26は、種々の材料を用い、各種のいろいろな特性を備えて作成 されることができる。このような層の例には、緻密な炭素充填材料、金属を充填 した又は金属をメッキした材料、及び緻密化されていない（同様の）材料がある 。この半導電性層26に適切な材料には、限定されるものではないが、金属又は炭 素が充填された延伸膨張ＰＴＦＥ、金属又は炭素がコーティングされたポリエス テルその他のポリマーフィルムが挙げられる。 図３と４に示された好ましい構造のケーブルにおいて、構成する 前に、絶縁材層24と半導電性層26の双方が、先に説明した仕方で、ＦＥＰ層でラ ミネートされる及び／又はＰＦＡ材料でコーティングされる。ケーブル20がその 最終形態にアセンブリーされた後、熱その他の活性化エネルギーが適用され、導 体22、絶縁材層24、半導電性層26、及び遮蔽材層28を密着したユニットに結合さ せることができる。 この構造のケーブルの一般的な電気特性は、５０±５オームのインピーダンス 、２９ｐＦ／フィートのキャパシタンス、光速の７５％の公称伝搬速度、及び０ ．０９７オーム／フィートの中央導体抵抗である。 図５と６に、本発明のケーブル32のさらにもう１つの態様が示されている。こ の構造は、単一ストランドの導体34、ＰＦＡが充填された延伸膨張ＰＴＦＥの絶 縁材層36、低ノイズの導電性層38、遮蔽材層40、及び絶縁材ジャケット42を備え る。ＰＦＡが充填された延伸膨張ＰＴＦＥの絶縁材層36に熱を与えることは、導 体34、絶縁材層36、及び半導電性層38を密着したユニットに結合させるに役立つ 。 この構造のケーブルの一般的な電気特性は、５０±５オームのインピーダンス 、２５ｐＦ／フィートの公称キャパシタンス、光速の７５％の公称伝搬速度であ る。 本発明の範囲を限定する意図はないが、次の例は、本発明が実施され使用され る仕方を例証する。 例１ 次のようにして、ＰＦＡ接着剤を充填させた延伸膨張ＰＴＦＥテープを調製し た。 E.I．duPont and Company から入手した０．２５ポンドの量のＰＦＡ３５０粉 末（８０μｍ）を６２５ｃｃのミネラルスピリットに 添加し、約１分間混合した。次いでこの混合物を E.I．duPont and Companyから 入手した５ポンドのＴＥ−３５２５ＰＴＦＥ微粉末に添加し、約８分間混合した 。水銀柱約２５インチの減圧と４３０ｐｓｉの圧力を適用し、この配合された混 合物からプレフォームを作成した。次いでこのプレフォームを２３２６ｐｓｉの 液圧でフラットダイの中を通して外界条件でラム押出し、テープを作成した。 テープを作成した後、加熱されたロールに２回通過させて、厚さ２ミルに圧延 した。次いで加熱ロール（最高温度約３００℃）の上でミネラルスピリットを乾 燥させ、同時に、約２２５℃の最高温度において約４：１の比と１３０フィート ／分の生産速度で伸長させた。最後に、そのテープを、１３０フィート／分と１ ：１の比で加熱ロールの上で３６９℃で焼成した。得られたテープは０．６７５ ｇ／ｃｃの嵩密度を有し、２．９ミルの平均厚さを有した。 次いでＰＦＡを充填したテープを０．０３２インチ（０．０８１ｃｍ）の直径 まで、銀メッキ銅ワイヤー（アメリカンワイヤーゲージ（ＡＷＧ）３０番（７／ ３８））の上に絶縁材層として螺旋状に巻回した。通常の編組機を用い、１イン チあたり打数２０、持数３を有するＡＷＧ３８(1)ＳＰＣワイヤーを含む編組さ れた遮蔽材を、テープ巻回されたワイヤーの上に巻回した。圧縮を与えるために 圧締ダイを使用した。編組されたケーブルは０．０４７インチ（０．１１９ｃｍ ）の外径（ＯＤ）を有した。次いで遮蔽されたケーブルを４１０℃の対流式オー ブン中で約１０秒間にわたって熱に曝し、接着剤を活性化させた。 熱処理の後、０．０１０インチ（０．０２５ｃｍ）の肉厚を有する押出ＰＦＡ ジャケットを付加し、０．０６７インチ（０．１７ｃｍ）の最終的なケーブル外 径を得た。 最終的なケーブルは次の特性を有した。 ５５±５オームのインピーダンス ８７％の伝搬速度 ２３ピコファラド／フィートのキャパシタンス ０ミリボルトのノイズ試験（電圧） １．９４ピコアンペアのノイズ試験（電流） 電圧と電流のノイズ試験は、次の方法に従って行った。ある長さのケーブルを ２つの端の間で張力下に保持するため、「弓の弦」の型の励起装置を作成した。 少なくとも長さ５フィートのサンプルケーブルの１つの端にコネクターを装着し 、そのケーブルの他方の端は露出したままにした。次いでコネクターをカイスリ ー(Keithly)６１７型のプログラム制御式電位計に取り付けた。次にその電位計 をテクトロニック(Tektronic)ＴＤＳ５４０のデジタル記憶オシロスコープに接 続した。 次いでケーブルに張力を与えるため、ケーブルの露出した端部に所定の重量を 適用した。ケーブルが何らかの導電性表面と電気的に接触せず、ケーブルの導体 と遮蔽材が互いに接触しないことを確保するように注意を払った。次いでケーブ ルの支持ポストを、ケーブルの２つの端の中間に配置し、その２つの端の間の平 面から外にケーブルを伸長した。その支持ポストは、撤去されてケーブルを自由 にし、ケーブルをその２つの端の間で自由に振動させるに適当であった。 この段階で電位計を較正してゼロにし、オシロスコープを振動するケーブルに よって発生する波形を記録するように設定した。次いでケーブルの支持ポストを 外し、ケーブルを自由に振動させ、電気的記録を採取した。 オシロスコープに記録される応答は、時間の関数として、電位計によって測定 される電流に直接関係づけた。電位計が２ピコアンペ アの範囲にあれば、オシロスコープに表示される電圧波形は、オシロスコープの １ボルトにつき１ピコアンペアの電流を表す（即ち、オシロスコープの各１ボル トにつき、電位計のピコアンペアの範囲とオシロスコープのピコアンペアの電流 範囲の間に２：１の比がある）。オシロスコープに表示される電圧が２ボルトよ り大きいと、電位計は次の高いレンジに切り換えられ、試験が繰り返される。 例２ 例１に従って作成したＰＦＡを充填したＰＴＦＥテープの絶縁材層を、ＡＷＧ ３０（７／３８）ＳＰＣワイヤーの上に０．０３４インチ（０．０８６ｃｍ）の 外径まで螺旋状に巻回した。次いでＦＥＰをラミネートした炭素充填のＰＴＦＥ テープを含む半導電性層を、ＰＦＡを充填したテープの上に０．０４０インチ（ ０．１０２ｃｍ）の外径まで螺旋状に巻回した。 次のようにして、ＦＥＰをラミネートした炭素充填のＰＴＦＥテープを作成し た。アクゾケミカルズ社から入手したケッチェンブラック３００−Ｊのカーボン ブラックの１５７４ｇのスラリーを、３０ガロンの邪魔板付きステンレス鋼容器 の中で、５５．０リットルの脱イオン水と一緒にしてスラリーにした。このスラ リーを１２０ｒｐｍで攪拌しながら、１５．２％の分散系の形態の４６３３ｇの ＰＴＦＥを、混合中の容器に素早く注ぎ入れた。ＰＴＦＥ分散系は、ＩＣＩアメ リカズ社から入手した水分散系であった。この混合物は自己凝固性であり、１． ５分間以内に共凝固が完了した。１０分後、混合容器の底に凝塊が沈殿し、水は 透明であった。 この凝塊を対流式オーブン中で１６５℃で乾燥させた。この材料は、乾燥して 厚さ約２ｍｍの小さなクラックの入ったケーキになり、０℃未満に冷却した。こ の冷却されたケーキを、窮屈な円形運動と 僅かな下方の力を用いて手で粉砕し、０．６３５ｃｍのメッシュのスクリーンを 通過させた。凝塊の１ｇあたり１．２４ｃｃのミネラルスピリットを用い、得ら れた粉末を潤滑した。この潤滑した混合物を冷却し、０．０６５ｃｍのメッシュ のスクリーンを通過させ、１０分間にわたって反転混合し、１８℃で４８時間放 置し、再度１０分間にわたって反転混合した。 次いで減圧に引きながら８００ｐｓｉで加圧することによって、シリンダー中 でペレットを作成した。このペレットを、シールしたチューブの中で加熱し、テ ープの形態に押出した。 次いでこのテープを加熱されたロールの間を通して約１０．５ミルまで圧延し た。このテープを加熱されたロール（２７０℃）を横切って走行させることによ り、潤滑剤を蒸発させた。 次いでこのテープを、加熱されたロール（２７０℃）を通り過ぎた所で３：１ の比で１０５フィート／分の生産速度で延伸膨張させた。この材料を、３３５℃ において１．３：１と１．２：１の比及び３０フィート／分の生産速度で２回伸 長させながら、加熱された表面の反対側で０．５ミルのＦＥＰ−１００フィルム にラミネートした。このテープの嵩密度は０．１８７ｇ／ｃｃであり、約６ミル の厚さであった。 次いでワイヤー編組の遮蔽材層を、例１で説明した仕方で取り付け（１インチ あたり打数２０、持数３を有するＡＷＧ３８(1)ＳＰＣワイヤー編組）、圧締ダ イを使用して０．０５４インチ（０．１３７ｃｍ）の外径まで圧縮を行った。 次いで例１に従って熱処理を行い、接着剤を活性化させ、絶縁材層、半導電性 層、及び遮蔽材層を一緒に結合させた。熱処理の後、押出されたＰＦＡのジャケ ットを取り付け、０．０７０インチ（０．１７８ｃｍ）の仕上がり直径を得た。 最終的なケーブルは次の特性を有した。 ５５±５オームのインピーダンス ７５％の伝搬速度 ２５ピコファラド／フィートのキャパシタンス ６．２４ミリボルトのノイズ試験（電圧） ２．４８ピコアンペアのノイズ試験（電流） 例３ ＦＥＰ接着剤のコーティングを用いて延伸膨張ＰＴＦＥテープを調製した。７ ８７５ｃｃのミネラルスピリットを配合された６３ポンドのＴＥ−３５２５樹脂 を用い、上記の例１に示したプロセスを踏襲した。延伸膨張工程において、テー プを３．８：１の比で延伸膨張させた。１．２５：１の比、４６フィート／分の 生産速度において、３１５℃に加熱された表面の向こう側で、延伸膨張されたテ ープを０．５ミルのＦＥＰ−１００フィルムにラミネートした。この材料を、加 熱されたプレートの間を通して同じ条件でさらに２回走行させ、０．５１ｇ／ｃ ｃの最終嵩密度と３．１ミルの厚さとなった。 次いでＦＥＰをラミネートした延伸膨張ＰＴＦＥテープを、銀メッキした銅ワ イヤー（ＡＷＧ３０（７／３８））の上に０．０３３インチ（０．０８４ｃｍ） の直径まで絶縁材層として螺旋状に巻回した。通常の編組機を用い、１インチあ たり打数２０、持数３を有するＡＷＧ３８(1)ＳＰＣワイヤーを備えた編組され た遮蔽材を、そのテープを巻回したワイヤーの上に巻回した。圧締ダイを用いて 圧縮を与えた。編組されたケーブルは０．０５６インチ（０．１４２ｃｍ）の外 径を有した。次いで遮蔽されたケーブルを４１０℃の対流式オーブン中で約１０ 秒間熱に曝し、接着剤を活性化させた。 熱処理の後、０．０１０インチ（０．０２５ｃｍ）の肉厚を有する押出された ＰＦＡジャケットを付加し、０．０７２インチ（０．１８ｃｍ）の最終ケーブル 外径を得た。 最終的なケーブルは次の特性を有した。 ５０±５オームのインピーダンス ７５％の伝搬速度 ２９ピコファラド／フィートのキャパシタンス ３７．５ミリボルトのノイズ試験（電圧） ２．１６ピコアンペアのノイズ試験（電流） 例４ 例３に従って作成したＦＥＰラミネートの延伸膨張ＰＴＦＥテープの絶縁材層 を、０．０１６インチ（０．０４１ｃｍ）の外径までＡＷＧ３６（７／４４）Ｃ Ｓ−９５ワイヤーの上に螺旋状に巻回した。次いで例３で説明した仕方で、１イ ンチあたり打数３０、持数３のＡＷＧ４４(1)ＳＰＣワイヤーを適用することの みによって、ワイヤー編組の遮蔽材層を取り付けた。圧締ダイを使用し、０．０ ２２インチの外径まで圧縮を与えた。 次いで編組されたケーブルの上に延伸膨張ＰＴＦＥテープを螺旋状に巻回し、 接触ヒーターを用いて４１０℃で約５秒間の加熱を行い、ｅＰＴＦＥを焼成し、 接着剤を活性化させた。ケーブルの最終直径は最大で０．０３０インチであった 。 最終的なケーブルは次の特性を有した。 ５０±５オームのインピーダンス ２５ピコファラド／フィートのキャパシタンス ０．４４ミリボルトのノイズ試験（電圧） １．５１ピコアンペアのノイズ試験（電流） 例５ 本発明は、絶縁材層として役立つ各種のこの他の材料を用いて同様に実施でき ると考えられる。本発明について予想される１つの形態は、ＦＥＰ、ＰＦＡ、又 はエチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）のような発泡ポリマー材料か ら絶縁材層を形成することを含む。このことは、絶縁材の誘電率を２．２から１ に向けて低下させるに有効であることができる。達成される究極的な絶縁特性は 、使用される材料や材料の最終的な空気含有率（密度）といった多数の因子に依 存する。以下は、そのような材料を用いてどのように本発明が実施されることが できるかの例である。 発泡剤（E.I．duPont de Nemours and Companyから入手可能なフレオン２２フ ルオロメタンガス）及び押出機を用いることによって、ＦＥＰ、ＰＦＡ、又はＥ ＴＦＥ樹脂の連続的発泡が達成可能である。このプロセスに使用するに適切なポ リマーには、ＦＥＰ１００、ＰＦＡ３４０、及びＣＸ５０１０ポリマーが挙げら れ、いずれも E.I.duPont de Nemours and Company から入手可能である。絶縁 材の発泡は、ポリマー製造業者の指針に従って行われるべきである。以下は、E. I．duPont de Nemours and Companyから入手される上記に挙げた好ましいポリマ ーについての適切な方法の大要である。 例えばスクリュー押出機の中に注入することによって、平衡濃度まで発泡剤を 樹脂中に溶解させる。押出機の圧力を調節することによって、溶融体の中に溶解 する発泡剤の量が制御可能である。溶融体の中に溶解する発泡剤の量が多い程、 発泡体の最終的な空隙体積が多い。 本発明に使用するには、例えばマサチューセッツ州のハドソンにあるエントウ ィスル(Entwistle)社から入手可能な、中くらいの大 きさのスクリュー（例えば１．２５）を備えた単一スクリュー押出機が適切なは ずである。好ましくは、「超剪断(super shear)」押出プロセスが使用され、樹 脂の溶融温度より低い約４５℃までダイ温度を下げるべきである。理想的には、 均一な発泡剤の分散を与えるため、５つのゾーンの押出機が採用されるべきであ る。その他の好ましい操作パラメーターには、割合に長いランドを有するダイの 提供、固定された中心にある又は中心に調節可能なクロスヘッドのいずれかの使 用、浅い入口コーン角度の採用、注意深い温度制御の提供と滑らかで流線形の成 形用具（チップとダイの両者）の採用、及び高ニッケル合金のクロスヘッド部品 の使用が挙げられる。チップとダイのサイズは、ワイヤーと壁厚について適切に 選択されるべきである（例えば、約０．０１２５インチの壁厚を有するＡＷＧ３ ０（７／３８）の０．０１２インチの導体）。導体上に絶縁材をぴったりと吸引 するように、クロスヘッドの後方から真空が適用されるべきである。 発泡体の生成は、溶融樹脂が押出ダイの外に出たときに開始する。ポリマー樹 脂に溶解した発泡剤は、押出物が押出ダイを出たときの急激な圧力低下の結果、 樹脂から発散する。例えば押出物が水冷トラフに入ったとき、冷却によって発泡 体の成長は止まる。 均一で小さな直径のセル構造体を作成するため、窒化ホウ素のような成核剤が 採用されてよい。窒化ホウ素の０．５重量％の充填量は、適切な発泡体のセルの 成核を与えるはずである。このレベルの成核剤の充填量は、５％の窒化ホウ素を 含むキューブ(cube)濃縮樹脂のＦＥＰ又はＰＦＡを純粋な未充填の樹脂に配合す ることによって達成可能である。９部の未充填樹脂に対する１部の濃縮物のキュ ーブ配合は、０．５％の充填量と見積ることができる。濃厚樹脂はこの形態で市 販されている。 押出機を出るときに生じる発泡の程度は、クロスヘッドの温度の関数であり、 注意深く制御されるべきである。また、絶縁材のキャパシタンスと直径は、均一 性を保証するために、押出機を出るときに同様に連続的に監視されるべきである 。 また、発泡ポリエチレンや発泡ポリプロピレンのように、導体に予め適用され た発泡ポリマー接着剤を備えた導体を購入することもできる。このような材料は 、ブリンテックシステムズ・コーポレーシヨン(Brinrtec Systems Corporation) から商標ブランドレックス(BRAND REX)として市販されており、但し、本発明に おいてこのような導体を使用することは、予め作成されたケーブルからジャケッ トと遮蔽材を剥き取る必要があることがある。 上記の仕方で導体に発泡絶縁材が施されると、ワイヤーは次いで本発明のケー ブルに組み込まれる。例えば、ＡＷＧ３０（７／３８）導体と、その導体の上に ０．０３６インチの直径を有するフルオロポリマーの例えばＦＥＰ又はＰＦＡを 用い、編組が施される。１つの適切な態様は、ＡＷＧ３８(1)ＳＰＣを使用し、 標準１６キャリヤーのワードウェル(Wardwell)編組機を使用し、１インチあたり 打数２０、持数３を使用する。編組に圧縮を与えるため、０．０５１インチの圧 締ダイが使用されてよい。 絶縁材そのものが、接着剤としても役立つことができるＦＥＰ、ＰＦＡ又はＥ ＴＦＥポリマー材料であるため、この段階で全体のアセンブリーが、約３９０〜 ４１０℃の温度で５〜２０秒間の熱処理をされ（例えば、対流式オーブン又は接 触ヒーターを使用）、絶縁材層を編組遮蔽材層に結合させることができる。また 、さらに強い接着を与えるように、ケーブルの中に別個のフルオロポリマー接着 剤が適用されることもできる。 次いで任意の適切な方法によってジャケットが施されることがで きる。例えば、編組されたケーブルの上にＰＴＦＥジャケット材料の数枚の層（ 例えば、厚さ０．００３インチのＰＴＦＥテープの３枚の層）を巻回し、対流式 オーブンの中でそれを３９０℃で約１０秒間焼成することによってジャケットが 施されることができる。あるいは、標準的な押出技術を用いて、編組の周りにＰ ＦＡの壁（例えば０．００７インチ）が押出されることもできる。仕上げられた 直径は約０．０６５インチである。 この仕方でのケーブルの製造は、凡そ次の特性を有するケーブルを生成するは ずである。 約５５±５オームのインピーダンス 約８２％の伝搬速度 約２４ピコファラド／フィートのキャパシタンス 低ノイズの性能 例６ 例５で説明した仕方によって、例えば０．０３６インチの絶縁された直径を有 するＡＷＧ３０（７／３８）ワイヤーを用い、フルオロポリマー発泡体の絶縁材 （例えば、ＦＥＰ、ＰＦＡ又はＥＴＦＥ）がワイヤーに施されることができる。 ＦＥＰをラミネートされた炭素充填材入りのＰＴＦＥ半導電性層が、螺旋状の仕 方で巻回することによってその絶縁された導体に適用されることができ、直径を 約０．０４３インチにする。半導電性層の上に、１６キャリヤーのワードウェル 編組機で、１インチあたり打数２０、持数を用いてＡＷＧ３８(1)の編組が施さ れることができる。圧縮を与えるために約０．０４３インチにする。半導電性層 の上に、１６キャリヤーのワードウェル編組機で、１インチあたり打数２０、持 数を用いてＡＷＧ３８(1)の編組が施されることができる。圧縮を与えるために 約 ０．０５８インチの圧締ダイが使用されるべきである。編組された直径は０．０ ５９インチであろう。この仕方で作成された後、３９０〜４１０℃の加熱を５〜 ２０秒間与えることにより、この絶縁材層を遮蔽材層に結合させることができる 。次いで、例えば編組されたケーブルにＰＴＦＥを螺旋状に巻回して対流式オー ブン中で３９０℃の加熱を１０秒間施す、又は標準的押出技術を用いてＰＦＡの ０．００７インチの壁を適用することによってジャケット層が施されることがで きる。仕上げられた直径は約０．０７３インチであろう。 この仕方でのケーブルの製造は、ほぼ次の特性を有するケーブルを生成するは ずである。 約５０±５オームのインピーダンス 約７３％の伝搬速度 約２７ピコファラド／フィートのキャパシタンス 低ノイズの性能 例７ 本発明に使用されることができるもう１つの絶縁材は、ポリエチレンのような ポリオレフィン発泡体の絶縁材である。この絶縁材は、１．５インチのエントウ ィストル(Entwistle)プラスチック押出機のような通常の押出装置を用いて作成 可能である。圧力押出成形用具が最適に作用するが、これは基材直径と所望の壁 厚に基づいて選択されるべきである。このタイプの押出には、発泡剤を含む樹脂 が使用される。適切な材料が多くの供給源から購入されることができ、例えばオ ハイオ州のシンシナチにあるクオンタムケミカルコーポレーション(Quantum Che mical Corporation)の商標ペトロセン(PETROTHENE)がある。この樹脂は相溶性の 発泡剤を含む。バレルの圧力は 約７５０〜１２００ポンド／平方インチに維持される。一般的な温度プロフィル は次の通りである。 発泡剤は、アダプター（クロスヘッド）出口に近づくにつれてより高い温度で 活性化されなければならない。この温度設定は、発泡体の密度の一貫性を維持す るように、正確に制御されなければならない。また、温度は、発泡体の密度を制 御する可変因子として使用可能である。 このポリマー発泡体の絶縁材は、例５で説明した仕方でワイヤーに施されるこ とができ、例えば、ＡＷＧ３０（７／３８）ワイヤーを使用し、約０．０３７イ ンチの直径まで低誘電率のポリエチレン絶縁性発泡体を適用する。この発泡体の 絶縁材は、約１．７の誘電率を有するであろう。この絶縁された導体に、先に説 明した仕方でＡＷＧ３８(1)の編組が施されることができる。この編組に圧縮を 与えるために、０．０５４インチの圧締ダイが使用されることができる。遮蔽材 層への絶縁材層の接着は、対流式オーブンの中で３００℃の熱を約５〜２０秒間 適用することによって達成可能である。編組されたケーブルの直径は約０．０５ ５インチであろう。次いで先に説明した仕方でジャケットが施されることができ 、約０．０６９インチの直径を有する仕上げられたケーブルを生成することがで きる。 この仕方でのケーブルの製造は、ほぼ次の特性を有するケーブルを生成するは ずである。 約５５±５オームのインピーダンス 約８１％の伝搬速度 ２６ピコファラド／フィートのキャパシタンス 低ノイズの性能 例８ ポリエチレン発泡体の絶縁材が、例７で説明した仕方でワイヤーに施されるこ とができ、例えば、ＡＷＧ３０（７／３８）ワイヤーを使用し、低誘電率のポリ エチレン発泡体絶縁材を約０．０３７インチの直径まで施す。この発泡体の絶縁 材は、約１．７の誘電率を有するであろう。次いで半導電性層が施されることが でき、例えば、ＦＥＰをラミネートした炭素充填材入りのＰＴＦＥを約０．０４ ４インチの直径まで螺旋状に巻回することによる。次いで先に説明した仕方でＡ ＷＧ３８(1)の編組が施されることができる。この編組に圧縮を与えるために、 ０．０５６インチの圧締ダイが使用されることができる。次いで絶縁材層を遮蔽 材に結合させるため、３９０〜４１０℃の急速熱処理が行われることができる。 同様に、例えばＰＴＦＥテープを螺旋状に巻回して焼成する、又はＰＦＡの０． ００７インチの壁を押出することによって、ジャケットが施されることができる 。仕上げられたケーブルの直径は約０．０７５インチであろう。 この仕方でのケーブルの製造は、ほぼ次の特性を有するケーブルを生成するは ずである。 約５０±５オームのインピーダンス 約７５％の伝搬速度 約３０ピコファラド／フィートのキャパシタンス 低ノイズの性能 本願において本発明の特定の態様を例示し、説明してきたが、本発明はこの例 示や説明に限定されるべきではない。いろいろな変化や変更が、次の請求の範囲 の範疇の中で本発明の一部として取り入れられ、具体化され得ることは明らかで あろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，Ｂ Ｒ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＺ ，ＶＮ (72)発明者 モーティマー，ウィリアム ピー. アメリカ合衆国，メリーランド 21918, コノウィンゴ，クロッカス コート 53

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．導体、 その導体を囲む絶縁材層、 その絶縁材層を囲む遮蔽材層を含んでなり、 使用中のその絶縁材層と遮蔽材層の間の分離と相対運動を防ぎ、その運動から 生じ得る摩擦電気の電流を回避するため、接着剤が、絶縁材層と遮蔽材層とを、 それらの相対する位置で結合させた、電気信号を伝送するためのケーブル。 ２．絶縁材層が、延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を少なく とも部分的に含む請求の範囲第１項に記載のケーブル。 ３．ケーブルが、絶縁材層と遮蔽材層の間に、摩擦電気の電流の散逸を助長す る半導電性層を備える請求の範囲第１項に記載のケーブル。 ４．半導電性層が、接着剤によって絶縁材層と遮蔽材層に結合された請求の範 囲第３項に記載のケーブル。 ５．半導電性層が、導電性ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を備える 請求の範囲第３項に記載のケーブル。 ６．接着剤がフルオロポリマー接着剤である請求の範囲第１項に記載のケーブ ル。 ７．フルオロポリマー接着剤が、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）とペル フルオロアルコキシポリマー（ＰＦＡ）からなる群より選択された請求の範囲第 ６項に記載のケーブル。 ８．接着剤が、絶縁材層にラミネートされたフッ化エチレンプロピレン（ＦＥ Ｐ）接着剤層と、延伸膨張ＰＴＦＥの中に埋設されたペルフルオロアルコキシポ リマー（ＰＦＡ）接着剤を含んでなる請求の範囲第１項に記載のケーブル。 ９．絶縁材層と導体の間と、及び絶縁材層と遮蔽材の間の、双方の相対的運動 を防ぐように、接着剤が絶縁材層を結合させた請求の範囲第１項に記載のケーブ ル。 １０．導体を提供し、 絶縁材層を提供し、 その絶縁材層の周りに遮蔽材層を提供し、 使用中の絶縁材層と遮蔽材の間の分離と運動を回避するように、接着剤を用い て遮蔽材に対して固定された関係位置に絶縁材層を結合させる、 ことを含む低ノイズの電気信号伝送ケーブルの製造方法。 １１．導体、絶縁材層、及び遮蔽材層を一緒にアセンブリーし、 アセンブリーの後に、接着剤を用いて絶縁材層と遮蔽材を固定された関係位置 に結合させる、 ことをさらに含む請求の範囲第１０項に記載の方法。 １２．熱を与えることによって、絶縁材層と遮蔽材を固定された関係位置に絶 縁材層を結合させる、ことをさらに含む請求の範囲第１１項に記載の方法。 １３．使用中の絶縁材層と導体の間の運動を防ぐため、絶縁材層を導体に結合 させることをさらに含む請求の範囲第１０項に記載の方法。 １４．絶縁材層と遮蔽材層の間に半導電性層を配置し、 使用中に、遮蔽材層と固定された関係位置に絶縁材層を保持するため、絶縁材 層を半導電性層に結合させ、半導電性層を遮蔽材層に結合させる、 ことをさらに含む請求の範囲第１０項に記載の方法。 １５．使用中の絶縁材層と導体の間の運動を防ぐため、絶縁材層を導体に結合 させることをさらに含む請求の範囲第１４項に記載の方 法。 １６．ケーブルがアセンブリーされた後に、そのアセンブリーされたケーブル に熱を与えることにり、フルオロポリマー接着剤によって導体、絶縁材層、半導 電性層、導電性層を一緒に結合させることをさらに含む請求の範囲第１５項に記 載の方法。 １７．延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又は発泡フッ化エチ レンプロピレン（ＦＥＰ）からなる群より選択されたポリマーを少なくとも部分 的に含む絶縁材層を提供し、 フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）接着剤の層を絶縁材層にラミネートし、 ポリマー材料の中にペルフルオロアルコキシポリマー（ＰＦＡ）の接着剤を埋 設し、 ＦＥＰとＰＦＡの接着剤に熱を与え、絶縁材層を遮蔽材層に対して固定された 関係位置で結合させる、 ことをさらに含む請求の範囲第１０項に記載の方法。 １８．絶縁材層を半導電性層で囲むことをさらに含み、 ＦＥＰとＰＦＡの接着剤が、導電性層、絶縁材層、及び導体を一緒に結合させ るに役立つ、請求の範囲第１７項に記載の方法。 １９．フルオロポリマー接着剤を用い、絶縁材層を遮蔽材層に直接結合させる ことをさらに含む請求の範囲第１０項に記載の方法。 ２０．延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又は発泡フッ化エチ レンプロピレン（ＦＥＰ）からなる群より選択されたポリマーを少なくとも部分 的に含む絶縁材層を提供することをさらに含む請求の範囲第１０項に記載の方法 。