JPS6324503A - 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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JPS6324503A
JPS6324503A JP62137820A JP13782087A JPS6324503A JP S6324503 A JPS6324503 A JP S6324503A JP 62137820 A JP62137820 A JP 62137820A JP 13782087 A JP13782087 A JP 13782087A JP S6324503 A JPS6324503 A JP S6324503A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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に絶縁
発泡コーティングを形成せしめ、この発泡コーディング
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
は被膜で被覆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９
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
スチックのコーティ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（ｄｉｓｓ−ｉｐａｔｉｏｎ　ｆ
ａｃｔｏｒ）を有するように逼択される。プラスチック
を電線に適用する時にそれが発信するならば、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か先に発見されている。
電導線の周囲の発泡絶縁層はＳ、に、ラング（Ｒａｎｄ
ａ）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ず核化（ｎｕｃ　１ｅａｔｅｄ　
）発泡法が記述されている６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つの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
ティング中にピンホールが存在するということな、「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（Ｐ
　ｏｕｔａｎｅｎ　）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ｌレレファー・テクニカル・レポート（Ｍ
ａｉｌｌｅ４ｅｒ　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
ィングを含んでなる。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（ＣＴＦＥ）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くとも２の側頷を与え
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＝　ＣＨＲ、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０．５〜０．９Ｘ１０’ボ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Ｊｉ　（ｍ
ｕｔｕａｌ　ｃａｐａｃｉｔｎｎｃｅ）特性を重大なほ
ど移動させない。
電信電線及びケーブル（電話及び光ファイバー〉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デフロン＠ＦＥＰ弗化
炭素フオーム樹脂（Ｔ）？Ｅ／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／ブロピレン、及び米国特許第４，３０９，６１０
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。
更にこれらのバーフルオル化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更なる欠
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。これらの被覆された電線
は、火焔の伝播及び煙に対する標準の商業的スタイナー
（Ｓｔｅ−ｉｎｅｒ）　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２４
ＡＷＧ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１．５ｎ＋ｍ（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
ｔｍ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甜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の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ＥＴ　Ｆ　
Ｆ、又はＥＣＴＦＥの薄い被膜（全絶縁物の厚さの５〜
３５％）を外被コーティ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ィングは全体の誘
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、内側のコーティングは高程度の空隙
含量にさえ発３芭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、これは同時押出しにお
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３１！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ィ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（５〜１５
ｐｆ／ｆｔ）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（ｃｒｏｓｓ
ｈｅａｄ　）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！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
能なり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」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２．５４
ｃｍ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重コーティングのク
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０．９
ａｕ＋＋の口金オリフィスを有する加圧押出し口金を用
いた６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０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」２２フルオル重合体を０　、６　Ｍ
　Ｐａ（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１９８ｍ／
分であった。口金表面における樹脂の剪断速度は７×１
０４秒−１と計算された。
１例　Ａ 本実施例では、エチレン／テトラフルオルエチレン（Ｅ
ＴＦＥ）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０．９Ｘ１０’ボイズの５０１５０モル％Ｅ
ＴＦＥ　（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Ｃ４ＦｉＣＨ＝ＣＨ２２，
１重量％）を用いて、ＡＷＧ２４の無垢の銅線〈直径０
．５ｍｍ）上に空隙含量的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７２±ｐＦ／ｆｔの同軸ケーブル静電容
量を有した。これは誘電定数１．８５に相当したく発泡
してないＥＴＦＦ、は誘電定数２．６を有する）。
この電線構造物は吹ネの更なる性質を有した：引張り強
度は発泡したコーティングに対して１３゜８Ｍ　Ｐａ　
（２０００ｐｓｉ）であった。引張り伸張は発泡したコ
ーティングに対して１００％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Ｉ・を
引き起こすのに必要とされる力と考えた。誘導強度は５
００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、ＤＣＣ
電電強度２０００ＶＤＣより小さいことがわかった。
Ｋ１１−に 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０．０
２５ｍｍ（１ミル）の着色した発泡してない被膜をＡＷ
Ｇ２４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重コーティングのク
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″Ｃ′Ｃ′製造さ０．１５
ｍ＋＋＋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６０００■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４５％の厚さ０．１２７ＩＩＩＩＩｌ
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Ｊｕｌ−３工 本実施例において、フオームはＥ　ＣＴ　Ｆ　Ｅであり
、被膜はＥＴＦＥであった。このＥＣＴＦＥはアライド
（Ａｌｌｉｅｄ＞社の「ヘイラー（Ｈａｌ’ａｒ）　Ｊ
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ｌｆｆ１ｍのロ金
オリ？イスと６０゛の夾角を有した。筒状部の温度は２
４９℃、クロスヘッドの温度は２８２℃、そして口金の
温度は３０４°Ｃであった。ＥＣＴＦＥに対するスクリ
ュー速度は１３ｒｐ−であった。
ＥＴＦＥは、２９８°Ｃにおいて０．７５Ｘ１０’ボイ
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
１口金における溶融物圧は１０〜１２゜７ＭＰａであり
、電線の速度は４．６ｍ／分であった。
ＩＲ分析は、電線試料がＥＴＦＥＩ！ｌ脂の被膜コーチ
・インク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「発たされ
た」　「ヘイラー、ＥＣＴＦＥｔＭ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フイートのねじり合
せた対の導電体間の平均電圧は平均５５００ポル）ｄ、
ｃ、であった。
特許出願人　イー・アイ・デュポン・デ・外１名

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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ォームとエチレン／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ォームの周囲のフ
    ルオル重合体の発泡してない被膜（ｓｋｉｎ）とで被覆
    された電線。 ２、フォーム層が厚さ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、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及び２項記載の電線。 ４、特許請求の範囲第１、２又は３項記載の電線の対（
    ｐａｉｒ）。
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