KR102483591B1 - 꼬인 전선 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR102483591B1
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게이코 야마자키
다다하루 이사카
마사히로 곤도
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

도체 및 상기 도체의 주위를 피복하는 절연체를 구비하는 복수의 피복 전선이 서로 꼬인, 꼬인 전선이며, 부등식 (1):y<A×x/(z/500)＋B(단, x: 상기 꼬인 전선의 피치 길이(㎜), y: 상기 절연체의 찌그러짐율(％), z: 상기 절연체의 탄성률(㎫), A: 상수 A＝－1, B: 상수 B＝0.155)을 만족시키는 꼬인 전선을 제공한다.

Description

꼬인 전선 및 그 제조 방법
본 개시는, 꼬인 전선 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터, 통신용 케이블로서, 노이즈의 영향을 받기 어려운 꼬인 전선이 사용되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 각각 폴리머 절연체를 갖는 1쌍의 도체이며, 상기 각 도체 상의 상기 폴리머 절연체의 외면이: 상기 외면을 따라 길이 방향으로 교대로 연장되는 피크와 밸리를 포함하고, 각각 도체 상에 상기 폴리머 절연체를 갖는 상기 1쌍의 도체가, 서로 꼬여져 꼬인 페어를 형성하고, 여기서, 상기 1쌍의 도체 중 한쪽에 대한 상기 폴리머 절연체의 외면의 상기 피크의 적어도 하나가, 상기 1쌍의 도체 중 다른 쪽에 대한 상기 폴리머 절연체의 외면의 상기 밸리의 하나에 맞물리고, 동일한 중량이지만 균일한 두께를 갖는 폴리머 절연체와 비교하여, 개선된 임피던스 효율을 제공하는, 1쌍의 도체가 제안되어 있다.
일본 특허 공표 제2011-514649호 공보
종래의 꼬인 전선의 제조 방법에서는, 서로 꼬인 피치 길이가 짧아질수록, 절연체가 압궤되기 쉽다는 문제가 있다. 따라서, 종래의 제조 방법에 의해 얻어진 꼬인 전선은, 압궤에 의한 특성 임피던스의 저하를 보충하기 위해, 절연체를 형성하는 폴리머 재료를 증가시켜, 절연체를 두껍게 할 필요가 있다.
본 개시에서는, 동일한 피치 길이 및 특성 임피던스를 갖는 종래의 꼬인 전선에 비해, 경량의 꼬인 전선 및, 경량의 꼬인 전선을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시에 의하면, 도체 및 상기 도체의 주위를 피복하는 절연체를 구비하는 복수의 피복 전선이 서로 꼬인, 꼬인 전선이며, 하기의 부등식 (1)을 만족시키는 꼬인 전선이 제공된다.
Figure 112020111433818-pct00001
단, x: 상기 꼬인 전선의 피치 길이(㎜)
y: 상기 절연체의 찌그러짐율(％)
z: 상기 절연체의 탄성률(㎫)
A: 상수 A＝－1
B: 상수 B＝11.5
본 개시의 꼬인 전선에 있어서, 상기 절연체가 플루오로 폴리머를 포함하는 것이 바람직하다.
본 개시의 꼬인 전선에 있어서, 상기 절연체의 6㎓에 있어서의 비유전율이 2.3 이하인 것이 바람직하다.
본 개시의 꼬인 전선에 있어서, 상기 절연체의 6㎓에 있어서의 유전 정접이 5.0×10-3 이하인 것이 바람직하다.
본 개시의 꼬인 전선에 있어서, 상기 절연체의 두께가 0.01 내지 3.0㎜인 것이 바람직하다.
본 개시의 꼬인 전선에 있어서, 상기 절연체가 단층 구조 또는 복층 구조를 갖는 것이 바람직하다.
본 개시의 꼬인 전선은, 2개의 피복 전선이 서로 꼬인, 꼬인 전선인 것이 바람직하다.
본 개시에 의하면, 또한 도체 및 상기 도체의 주위를 피복하는 절연체를 구비하는 복수의 피복 전선을 5℃ 이하까지 냉각하는 냉각 공정 및, 상기 복수의 피복 전선을 서로 꼬는 꼬임 공정을 포함하는 꼬인 전선의 제조 방법이 제공된다.
본 개시의 꼬인 전선의 제조 방법에 있어서, 상기 냉각 공정에 있어서, 0℃ 이하까지 냉각하는 것이 바람직하다.
본 개시의 꼬인 전선의 제조 방법에 있어서, 상기 절연체가, 플루오로 폴리머를 포함하는 것이 바람직하다.
본 개시의 꼬인 전선의 제조 방법에 있어서, 상기 절연체의 6㎓에 있어서의 비유전율이 2.3 이하인 것이 바람직하다.
본 개시의 꼬인 전선의 제조 방법에 있어서, 상기 절연체의 6㎓에 있어서의 유전 정접이 5.0×10-3 이하인 것이 바람직하다.
본 개시의 꼬인 전선의 제조 방법에 있어서, 상기 절연체의 두께가 0.01 내지 3㎜인 것이 바람직하다.
본 개시의 꼬인 전선의 제조 방법에 있어서, 상기 절연체가 단층 구조 또는 복층 구조를 갖는 것이 바람직하다.
본 개시의 꼬인 전선의 제조 방법에 있어서, 피복 전선이 2개인 것이 바람직하다.
본 개시에 의하면, 동일한 피치 길이 및 특성 임피던스를 갖는 종래의 꼬인 전선에 비해, 경량의 꼬인 전선 및, 경량의 꼬인 전선을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 관한 꼬인 전선의 평면도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 형태에 관한 꼬인 전선을 구성하는, 1개의 피복 전선의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 꼬인 전선을 제조하기 위한, 일 실시 형태에 관한 꼬인 전선 제조 장치의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 실시예 1 및 2, 비교예 1 및 3의 꼬인 전선의 피치 길이 및 찌그러짐율을 플롯한 그래프이다.
도 5는 실시예 3 및 4, 비교예 2의 꼬인 전선의 피치 길이 및 찌그러짐율을 플롯한 그래프이다.
이하, 본 개시의 구체적인 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 개시는, 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
(꼬인 전선)
본 개시의 꼬인 전선은, 도체 및 상기 도체의 주위를 피복하는 절연체를 구비하는 복수의 피복 전선이 서로 꼬인, 꼬인 전선이며, 하기의 부등식 (1)을 만족시킨다.
Figure 112020111433818-pct00002
단, x: 상기 꼬인 전선의 피치 길이(㎜)
y: 상기 절연체의 찌그러짐율(％)
z: 상기 절연체의 탄성률(㎫)
A: 상수 A＝－1
B: 상수 B＝11.5
본 발명자들은, 절연체의 찌그러짐율과, 꼬인 전선의 피치 길이 및 탄성률이 특정 관계를 만족시키는 꼬인 전선이, 동일한 피치 길이 및 특성 임피던스를 갖는 종래의 꼬인 전선보다도, 경량인 것을 알아내고, 본 개시의 꼬인 전선을 완성하는 데 이르렀다. 본 개시에 의하면, 특허문헌 1에 기재된 기술과 같이, 복잡한 형상을 갖는 절연체를 형성하지 않아도, 설계상의 특성 임피던스와 큰 차이가 없는 특성 임피던스를 갖는 꼬인 전선을 제조할 수 있다. 또한, 본 개시의 꼬인 전선은, 복잡한 형상을 갖고 있지 않은 경우라도, 원하는 특성 임피던스를 나타내고, 경량이며, 제조도 용이하다. 또한, 스페이서 등의 피복 전선 이외의 구성을 마련할 필요가 없으므로, 비용면에서 유리한 것에 더하여, 말단 가공이 용이한 이점도 있다. 꼬인 전선의 설계상의 특성 임피던스는, 100Ω이어도 된다.
부등식 (1)은, 몇개의 꼬인 전선의 피치 길이 및 찌그러짐율의 값으로부터, 실험적으로 구한 것이다. 본 개시에 있어서의 상수 A는, 꼬인 전선의 피치 길이를 횡축에, 꼬인 전선의 찌그러짐율을 종축에 취한 그래프에, 몇개의 꼬인 전선의 피치 길이 및 찌그러짐율의 값을 플롯하고, 경량이고, 또한 원하는 특성 임피던스를 나타내는 꼬인 전선이 얻어지는 범위를 구획하는 직선을 그리고, 그 직선의 기울기로부터 구해진 값이다. 또한, 본 개시에 있어서의 상수 B는, 당해 직선과 종축의 교점으로부터 구해진 값이다.
부등식 (1)에 있어서의 상수 B는 11.5이고, 바람직하게는 11.0이고, 보다 바람직하게는 10.5이다. 상수 B가 작은 쪽이, 한층 더 경량화를 도모할 수 있다.
도 1은, 본 개시의 일 실시 형태에 관한 꼬인 전선의 평면도이다. 도 1에 도시하는 꼬인 전선(10)에서는, 2개의 피복 전선(20)이 서로 꼬여져, 꼬인 전선을 형성하고 있다. 본 개시에 있어서의 꼬인 전선의 피치 길이(㎜)란, 도 1에 도시되어 있는 완전한 꼬임당의 길이 d1로서 정의된다. 피치 길이는, 바람직하게는 4 내지 10㎜이고, 보다 바람직하게는 6㎜ 이상이고, 보다 바람직하게는 9㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 8㎜ 이하이다. 본 개시의 꼬인 전선은, 이와 같이 피치 길이가 비교적 짧아도, 동일한 임피던스를 나타내는 종래의 꼬인 전선에 비해, 경량이다.
도 2는, 도 1에 도시하는 꼬인 전선(10)을 구성하는 2개의 피복 전선(20) 중, 한쪽 피복 전선의 단면도이다. 도 2에 도시하는 피복 전선(20)은, 도체(21) 및 도체(21)의 주위를 피복하는 절연체(22)를 구비하고 있고, 절연체(22)는 단층 구조를 갖고 있다. 절연체(22)의 일부는, 2개의 피복 전선(20)이 서로 꼬임으로써 압궤되어 있다. 따라서, 절연체(22)의 단면 형상은, 외형(23) 및 압궤에 의해 형성되는 찌그러짐면(24)에 의해 규정된다.
본 개시에 있어서의 찌그러짐율(％)이란, 도 2에 도시하는 꼬인 전선의 단면도에 있어서의, 외형(23)으로부터 찌그러짐면(24)까지의 거리 및, 외형의 직경으로부터, 다음 식에 의해 구하는 값이다. 외형(23)으로부터 찌그러짐면(24)까지의 거리란, 외형(23)과 찌그러짐면(24)의 중심을 지나는 직경선(25)과의 교점(26)으로부터, 찌그러짐면(24)과 찌그러짐면(24)의 중심을 지나는 직경선(25)과의 교점(27)까지의 거리이다.
찌그러짐율(％)＝(외형으로부터 찌그러짐면까지의 거리)÷(외형의 직경)×100
찌그러짐율은, 한층 더한 경량화가 도모되는 점에서, 바람직하게는 0 내지 6％이고, 보다 바람직하게는 0 내지 3％이다.
외형의 직경은, 서로 꼬이기 전의 피복 전선이 갖는 도체(21)의 직경 및 절연체(22)의 두께에 의해 결정된다. 절연체의 두께로서는, 바람직하게는 0.01 내지 3.0㎜이고, 보다 바람직하게는 0.05 내지 2.0㎜이고, 더욱 바람직하게는 0.1 내지1.0㎜이고, 특히 바람직하게는 0.1 내지 0.6㎜이다.
외형(23)으로부터 찌그러짐면(24)까지의 거리는, 찌그러짐율과 절연체의 두께에 의해 결정된다. 외형(23)으로부터 찌그러짐면(24)까지의 거리는, 꼬인 전선의 피치 길이에 영향을 받고, 피치 길이가 짧은 쪽이, 찌그러짐율이 크고, 외형(23)으로부터 찌그러짐면(24)까지의 거리가 길어지는 경향이 있다.
본 개시에 있어서 절연체의 탄성률(㎫)은, 피복 전선의 절연체에 대해서만 측정한 탄성률이고, ASTM D638에 준거하여 측정하는 값이다.
절연체의 탄성률(㎫)은, 절연체를 형성하는 재료의 탄성률에 의해 결정된다. 절연체의 탄성률은, 바람직하게는 200 내지 700㎫이고, 보다 바람직하게는 300㎫ 이상이고, 더욱 바람직하게는 400㎫ 이상이고, 보다 바람직하게는 600㎫ 이하이다. 탄성률이 높은 쪽이, 절연 전선의 경량화를 도모하는 것이 용이한 경향이 있고, 탄성률이 낮은 쪽이, 절연 전선의 제조가 용이한 경향이 있다.
본 개시의 꼬인 전선은, 한층 더한 경량화가 도모되고, 제조도 용이한 점에서, 상기한 부등식 (1)을 만족시키는 것에 더하여, 하기의 부등식 (2)를 만족시키는 것이 바람직하다.
Figure 112020111433818-pct00003
단, x: 상기 꼬인 전선의 피치 길이(㎜)
y: 상기 절연체의 찌그러짐율(％)
z: 상기 절연체의 탄성률(㎫)
A: 상수 A＝－1
C: 상수 C＝0.06
부등식 (2)에 대해서도, 부등식 (1)과 마찬가지로, 몇개의 꼬인 전선의 피치 길이 및 찌그러짐율의 값으로부터, 실험적으로 구한 것이다. 부등식 (2)에 있어서, x, y, z 및 A는, 상기한 바와 같다.
부등식 (2)에 있어서의 상수 C는, 0.06이고, 바람직하게는 0.07이고, 보다 바람직하게는 0.08이다. 상수 C가 큰 꼬인 전선의 쪽이, 용이하게 제조할 수 있는 경향이 있다.
본 개시의 꼬인 전선에 있어서, 피복 전선의 단면 형상이 대략 원형인 것이 바람직하고, 대략 진원인 것이 보다 바람직하다. 본 개시의 꼬인 전선에 있어서는, 절연체의 외면에 피크 및 밸리와 같은 기복을 마련하지 않아도, 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 또한, 본 개시의 꼬인 전선에 있어서, 절연체는, 발포체 또는 비발포체(중실)의 어느 것이어도 된다.
본 개시의 꼬인 전선을 구성하는 피복 전선은 도체를 구비한다. 도체는, 1개의 선재여도 되고, 복수의 선재가 서로 꼬여진 꼬인선이어도 되고, 꼬인선이 압축됨으로써 얻어지는 압축 도체여도 된다.
도체의 재료로서는, 구리, 알루미늄 등의 금속 도체 재료를 사용할 수 있다. 또한, 은, 주석, 니켈 등의 다른 금속으로 도금된 구리 재료도 사용할 수 있다.
도체의 직경은, 바람직하게는 0.2 내지 3㎜이고, 보다 바람직하게는 0.25㎜ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.28㎜ 이상이고, 특히 바람직하게는 0.32㎜ 이상이고, 가장 바람직하게는 0.36㎜ 이상이고, 보다 바람직하게는 1.03㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.82㎜ 이하이고, 특히 바람직하게는 0.73㎜ 이하이고, 가장 바람직하게는 0.65㎜ 이하이다.
도체로서는, 또한, AWG(아메리칸 와이어 게이지)(18 내지 30)의 범위의 것이 바람직하고, AWG(20 내지 29)의 범위의 것이 보다 바람직하고, AWG(21 내지 28)의 범위의 것이 더욱 바람직하고, AWG(22 내지 27)의 범위의 것이 특히 바람직하다.
본 개시의 꼬인 전선을 구성하는 피복 전선은, 도체의 주위를 피복하는 절연체를 구비한다.
절연체는, 폴리머로 형성할 수 있다. 절연체는, 예를 들어 플루오로 폴리머 또는 비불소화 폴리머를 포함할 수 있다.
비불소화 폴리머로서는, 비불소화 열가소성 폴리머가 바람직하고, 예를 들어 폴리올레핀; 폴리아미드; 폴리에스테르; 폴리에테르케톤(PEK), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르케톤케톤(PEKK) 등의 폴리아릴렌에테르 케톤; 등을 들 수 있다. 폴리올레핀으로서는, 예를 들어 이소택틱 폴리프로필렌 등의 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 직쇄 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 등의 직쇄 폴리에틸렌을 들 수 있다. 직쇄 저밀도 폴리에틸렌은, 에틸렌과, 부텐, 옥텐 등의 탄소수 4 내지 8의 올레핀의 공중합체여도 된다.
절연체로서는, 난연성이 우수하고, 한층 더한 경량화가 도모되고, 기타의 전기 특성도 양호한 점에서, 플루오로 폴리머를 포함하는 것이 바람직하고, 불소 수지를 포함하는 것이 보다 바람직하고, 용융 가공성의 불소 수지를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 본 개시에 있어서, 불소 수지란, 부분 결정성 플루오로 폴리머이고, 불소 고무가 아니라, 플루오로 플라스틱이다. 불소 수지는, 융점을 갖고, 열가소성을 갖는다. 불소 수지는, 용융 가공성이어도 되고, 비용융 가공성이어도 되지만, 용융 압출 성형에 의해 피복 전선을 제작할 수 있고, 높은 생산성으로 피복 전선 및 꼬인 전선을 제조할 수 있는 점에서, 용융 가공성의 것이 바람직하다.
플루오로 폴리머로서는, 난연성이 우수하고, 한층 더한 경량화가 도모되고, 기타의 전기 특성도 양호한 점에서, 퍼플루오로 폴리머가 바람직하다. 본 개시에 있어서, 퍼플루오로 폴리머란, 폴리머의 주쇄를 구성하는 탄소 원자에 결합한 1가의 원자가 모두 불소 원자인 폴리머이다. 단, 폴리머의 주쇄를 구성하는 탄소 원자에는, 1가의 원자(불소 원자) 외에, 알킬기, 플루오로알킬기, 알콕시기, 플루오로알콕시기 등의 기가 결합되어 있어도 된다. 폴리머의 주쇄를 구성하는 탄소 원자에 결합되어 있는 불소 원자의 일부가 염소 원자로 치환되어 있어도 된다. 폴리머 말단기, 즉, 폴리머쇄를 끝내는 기에 불소 원자 이외의 다른 원자가 존재해도 된다. 폴리머 말단기는, 대개, 중합 반응을 위해 사용한 중합 개시제 또는 연쇄 이동제에 유래하는 기이다.
본 개시에 있어서, 용융 가공성이란, 압출기 및 사출 성형기 등의 종래의 가공 기기를 사용하여, 폴리머를 용융하여 가공하는 것이 가능한 것을 의미한다. 따라서, 용융 가공성의 불소 수지는, 후술하는 측정 방법에 의해 측정되는 멜트 플로우 레이트가 0.01 내지 500g/10분인 것이 통상이다.
용융 가공성의 불소 수지로서는, 예를 들어 테트라플루오로에틸렌(TFE)/헥사플루오로프로필렌(HFP)계 공중합체, TFE/퍼플루오로(알킬비닐에테르)(PAVE) 공중합체, TFE/에틸렌계 공중합체〔ETFE〕, 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE)/에틸렌 공중합체〔ECTFE〕, 폴리비닐리덴플루오라이드〔PVdF〕, 폴리클로로트리플루오로에틸렌〔PCTFE〕, TFE/비닐리덴플루오라이드(VdF) 공중합체〔VT〕, 폴리비닐플루오라이드〔PVF〕, TFE/VdF/CTFE 공중합체〔VTC〕, TFE/에틸렌/HFP 공중합체, TFE/HFP/VdF 공중합체 등을 들 수 있다.
PAVE로서는, 예를 들어 퍼플루오로(메틸비닐에테르)(PMVE), 퍼플루오로(에틸비닐에테르)(PEVE), 퍼플루오로(프로필비닐에테르)(PPVE) 등을 들 수 있다. 그 중에서도, PPVE가 바람직하다. 이것들은 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
불소 수지는, 각 불소 수지의 본질적 성질을 손상시키지 않는 범위의 양으로, 기타의 단량체에 기초하는 중합 단위를 갖는 것이어도 된다. 상기 기타의 단량체로서는, 예를 들어 TFE, HFP, 에틸렌, 프로필렌, 퍼플루오로(알킬비닐에테르), 퍼플루오로알킬에틸렌, 히드로플루오로올레핀, 플루오로알킬에틸렌, 퍼플루오로(알킬알릴에테르) 등으로부터 적절히 선택할 수 있다.
우수한 내열성을 갖는 점에서, 불소 수지로서는, TFE/HFP계 공중합체, TFE/PAVE 공중합체 및 TFE/에틸렌계 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하고, TFE/HFP계 공중합체 및 TFE/PAVE 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 보다 바람직하다. 또한, 더 우수한 전기 특성을 갖는 점에서 퍼플루오로 수지인 것도 바람직하다. 본 개시에 있어서, 퍼플루오로 수지란, 상술한 퍼플루오로 폴리머로 이루어지는 수지이다.
TFE/HFP계 공중합체는, TFE/HFP가 질량비로, 80 내지 97/3 내지 20인 것이 바람직하고, 84 내지 92/8 내지 16인 것이 보다 바람직하다.
TFE/HFP계 공중합체는, TFE와 HFP로 이루어지는 2원 공중합체여도 되고, 또한 TFE 및 HFP와 공중합 가능한 코모노머로 이루어지는 3원 공중합체(예를 들어, TFE/HFP/PAVE 공중합체)여도 된다.
TFE/HFP계 공중합체는, PAVE에 기초하는 중합 단위를 포함하는 TFE/HFP/PAVE 공중합체인 것도 바람직하다.
TFE/HFP/PAVE 공중합체는, TFE/HFP/PAVE가 질량비로, 70 내지 97/3 내지 20/0.1 내지 10인 것이 바람직하고, 81 내지 92/5 내지 16/0.3 내지 5인 것이 보다 바람직하다.
TFE/PAVE 공중합체는, TFE/PAVE가 질량비로, 90 내지 99/1 내지 10인 것이 바람직하고, 92 내지 97/3 내지 8인 것이 보다 바람직하다.
TFE/에틸렌계 공중합체는, TFE/에틸렌이 몰비로, 20 내지 80/20 내지 80인 것이 바람직하고, 40 내지 65/35 내지 60인 것이 보다 바람직하다. 또한, TFE/에틸렌계 공중합체는, 다른 단량체 성분을 함유하고 있어도 된다.
즉, TFE/에틸렌계 공중합체는, TFE와 에틸렌으로 이루어지는 2원 공중합체여도 되고, 또한 TFE 및 에틸렌과 공중합 가능한 코모노머로 이루어지는 3원 공중합체(예를 들어, TFE/에틸렌/HFP 공중합체)여도 된다.
TFE/에틸렌계 공중합체는, HFP에 기초하는 중합 단위를 포함하는 TFE/에틸렌/HFP 공중합체인 것도 바람직하다. TFE/에틸렌/HFP 공중합체는, TFE/에틸렌/HFP가 몰비로, 40 내지 65/30 내지 60/0.5 내지 20인 것이 바람직하고, 40 내지 65/30 내지 60/0.5 내지 10인 것이 보다 바람직하다.
불소 수지의 멜트 플로우 레이트(MFR)는, 바람직하게는 0.1 내지 100g/10분이고, 보다 바람직하게는 4 내지 70g/10분이고, 더욱 바람직하게는 19 내지 60g/10분이고, 특히 바람직하게는 34 내지 50g/10분이고, 가장 바람직하게는 34 내지 42g/10분이다. MFR이 낮은 쪽이, 절연 전선의 경량화를 도모하는 것이 용이한 경향이 있고, MFR이 높은 쪽이, 절연 전선의 제조가 용이한 경향이 있다.
상기 MFR은, ASTM D-1238에 준거하여, 직경 2.1㎜이고 길이가 8㎜인 다이에 의해, 하중 5㎏, 372℃에서 측정한 값이다.
플루오로 폴리머는, 단량체 성분을 통상의 중합 방법, 예를 들어 유화 중합, 현탁 중합, 용액 중합, 괴상 중합, 기상 중합 등의 각 방법을 사용하여 중합함으로써 합성할 수 있다. 상기 중합 반응에 있어서, 메탄올 등의 연쇄 이동제를 사용하는 경우도 있다. 금속 이온 함유 시약을 사용하지 않고, 중합 또한 단리함으로써 플루오로 폴리머를 제조해도 된다.
플루오로 폴리머는, 폴리머 주쇄 및 폴리머 측쇄의 적어도 한쪽 부위에, -CF3, -CF2H 등의 말단기를 갖고 있는 것이어도 되고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 불소화 처리되어 있는 플루오로 폴리머인 것이 바람직하다. 불소화 처리되어 있지 않은 플루오로 폴리머는, -COOH, -CH2OH, -COF, -CONH2 등의 열적 및 전기 특성적으로 불안정한 말단기(이하, 이러한 말단기를 「불안정 말단기」라고도 함)를 갖는 경우가 있다. 이러한 불안정 말단기는, 상기 불소화 처리에 의해 저감시킬 수 있다.
플루오로 폴리머는, 상기 불안정 말단기가 적거나 또는 포함되지 않는 것이 바람직하고, 상기 4종의 불안정 말단기와 -CF2H 말단기를 합계한 수가, 탄소수 1×106개당 50개 이하인 것이 보다 바람직하다. 50개를 초과하면, 성형 불량이 발생할 우려가 있다. 상기 불안정 말단기는, 20개 이하인 것이 보다 바람직하고, 10개 이하인 것이 더욱 바람직하다. 본 명세서에 있어서, 상기 불안정 말단기 수는 적외 흡수 스펙트럼 측정으로부터 얻어진 값이다. 상기 불안정 말단기 및 -CF2H 말단기가 존재하지 않고 모두 -CF3 말단기여도 된다.
상기 불소화 처리는, 불소화 처리되어 있지 않은 플루오로 폴리머와 불소 함유 화합물을 접촉시킴으로써 행할 수 있다.
상기 불소 함유 화합물로서는 특별히 한정되지 않지만, 불소화 처리 조건 하에서 불소 라디칼을 발생시키는 불소 라디칼원을 들 수 있다. 상기 불소 라디칼원으로서는, F2 가스, CoF3, AgF2, UF6, OF2, N2F2, CF3OF, 불화 할로겐(예를 들어, IF5, ClF3) 등을 들 수 있다.
상기 F2 가스 등의 불소 라디칼원은, 100％ 농도의 것이어도 되지만, 안전성의 면에서 불활성 가스와 혼합하여 5 내지 50질량％, 바람직하게는 15 내지 30질량％로 희석하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 불활성 가스로서는, 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤 가스 등을 들 수 있지만, 경제적인 면에서 질소 가스가 바람직하다.
상기 불소화 처리의 조건은, 특별히 한정되지 않고, 용융시킨 상태의 플루오로 폴리머와 불소 함유 화합물을 접촉시켜도 되지만, 통상, 플루오로 폴리머의 융점 이하, 바람직하게는 20 내지 220℃, 보다 바람직하게는 100 내지 200℃의 온도 하에서 행할 수 있다. 상기 불소화 처리는, 일반적으로 1 내지 30시간, 바람직하게는 5 내지 20시간 행한다.
상기 불소화 처리는, 불소화 처리되어 있지 않은 플루오로 폴리머를 불소 가스(F2 가스)와 접촉시키는 것이 바람직하다.
절연체는, 또한, 플루오로 폴리머 이외의 열가소성 수지를 포함하는 것이어도 된다. 플루오로 폴리머 이외의 열가소성 수지로서는, 예를 들어 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 염화비닐 수지, 폴리스티렌 수지 등의 범용 수지; 나일론, 폴리카르보네이트, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리페닐렌술피드 수지 등의 엔지니어링 플라스틱을 들 수 있다.
절연체는, 플루오로 폴리머 이외에, 본 개시가 목적으로 하는 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 종래 공지의 충전재를 포함하는 것이어도 된다.
충전재로서는, 예를 들어 그래파이트, 탄소 섬유, 코크스, 실리카, 산화아연, 산화마그네슘, 산화주석, 산화안티몬, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 유리, 탈크, 마이카, 운모, 질화알루미늄, 인산칼슘, 세리사이트, 규조토, 질화규소, 파인 실리카, 알루미나, 지르코니아, 석영분, 카올린, 벤토나이트, 산화티타늄 등을 들 수 있다. 상기 충전재의 형상으로서는 특별히 한정되지 않고, 섬유상, 침상, 분말상, 입상, 비즈상 등을 들 수 있다.
절연체는, 또한, 첨가제 등의 기타의 성분을 함유하는 것이어도 된다. 기타의 성분으로서는, 예를 들어 유리 섬유, 유리 분말, 아스베스토 섬유 등의 충전재나, 보강제, 안정제, 윤활제, 안료, 기타의 첨가제 등을 들 수 있다.
절연체는, 단층 구조 또는 복층 구조를 가질 수 있지만, 전선 성형 가공의 용이성의 관점에서는, 단층 구조를 갖는 것이 바람직하고, 난연성이 우수하고, 한층 더한 경량화가 도모되고, 기타의 전기 특성도 양호한 점에서, 플루오로 폴리머를 포함하는 단층 구조를 갖는 것이 보다 바람직하다. 복층 구조로서는, 예를 들어 폴리올레핀 등의 비불소화 폴리머를 포함하는 내층과, 상기 내층의 주위에 마련되어 있고, TFE/HFP계 공중합체 등의 플루오로 폴리머를 포함하는 외층으로 이루어지는 2층 구조, TFE/HFP계 공중합체 등의 플루오로 폴리머를 포함하는 내층과, 상기 내층의 주위에 마련되어 있고, TFE/HFP계 공중합체 등의 플루오로 폴리머를 포함하는 외층으로 이루어지는 2층 구조 등을 들 수 있다. 내층을 형성하는 폴리올레핀으로서는, 예를 들어 난연성 폴리올레핀을 들 수 있다. 또한, 내층 및 외층 모두가 플루오로 폴리머를 포함하는 2층 구조를 갖는 절연체는, 플루오로 폴리머의 우수한 난연성을 유지한 채, 절연체의 역학 특성을 조정할 수 있는 점에서 바람직하다. 내층 및 외층의 플루오로 폴리머의 종류는, 동일해도 되고, 달라도 된다. 2층 구조를 형성하는 내층과 외층의 두께의 비(내층/외층)는, 30/70 내지 70/30이어도 된다.
절연체의 6㎓에 있어서의 비유전율은, 바람직하게는 2.3 이하이고, 보다 바람직하게는 2.1 이하이고, 1.9 이상이어도 된다. 절연체의 비유전율이 상기 범위에 있음으로써, 높은 전송 효율이 얻어진다.
절연체의 6㎓에 있어서의 유전 정접은, 바람직하게는 5.0×10-3 이하이고, 보다 바람직하게는 1.4×10-3 이하이고, 더욱 바람직하게는 7.0×10-4 이하이고, 특히 바람직하게는 4.5×10-4 이하이고, 가장 바람직하게는 4.0×10-4 이하이고, 바람직하게는 2.5×10-4 이상이고, 보다 바람직하게는 2.8×10-4 이상이다. 절연체의 유전 정접이 상기 범위에 있음으로써, 높은 전송 효율이 얻어진다.
본 개시에 있어서의 비유전율 및 유전 정접은, 네트워크 애널라이저(칸토 전자 응용 개발사제)를 사용하여, 공동 공진기 섭동법으로, 20 내지 25℃의 온도 하에서 측정하여 얻어지는 값이다.
본 개시의 꼬인 전선은, 통신용 절연 전선으로서 적합하게 채용된다. 통신용 절연 전선으로서는, 예를 들어 LAN용 케이블과 같은 데이터 전송용 케이블 등의 컴퓨터 및 그 주변 기기를 접속하는 케이블류를 들 수 있고, 예를 들어 건물의 천장 이측의 공간(플리넘 에어리어) 등에 있어서 배선되는 플리넘 케이블로서도 적합하다.
복수의 본 개시의 꼬인 전선을 묶어, 통신용 절연 전선을 제작할 수도 있다. 예를 들어, 통신용 절연 전선은, 4개의 본 개시의 꼬인 전선과, 이것들을 피복하는 외피를 구비한다. 각 꼬인 전선의 피치 길이를 바꿈으로써, 더 높은 전송 효율이 얻어진다.
(꼬인 전선의 제조 방법)
본 개시의 꼬인 전선은, 도체 및 상기 도체의 주위를 피복하는 절연체를 구비하는 복수의 피복 전선을 5℃ 이하까지 냉각하는 냉각 공정 및, 상기 복수의 피복 전선을 서로 꼬는 꼬임 공정을 포함하는 제조 방법에 의해, 제조할 수 있다. 본 개시의 꼬인 전선의 제조 방법은, 복잡한 형상을 갖는 절연체를 형성할 필요가 없고, 특수한 압출기를 사용하지 않고, 설계상의 특성 임피던스와 동일한 특성 임피던스를 갖고, 경량인 꼬인 전선을 제조할 수 있다.
도 3은, 본 개시의 꼬인 전선을 제조하기 위한, 일 실시 형태에 관한 꼬인 전선 제조 장치(30)의 전체 구성을 도시하는 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 개시의 일 실시 형태에 관한 꼬인 전선 제조 장치(30)는, 피복 전선(31)이 권회된 피복 전선 드럼(32)과, 피복 전선(31)을 삽입 관통하는 구멍(도시하지 않음)을 동일 원주 상에 마련한 배선판(33)과, 복수(이 예에서는 2개)의 피복 전선(31)을 집합시키는 집선구(34)와, 피복 전선(31)을 서로 꼬아서 권취하는 연선기(40)를 구비하고 있고, 또한 냉각 수단(35)을 구비하고 있다. 연선기(40)는, 가이드 롤러(41 및 42)와, 활형 회전부(43)와, 엔드 드럼(44)을 구비한 더블 트위스트형 벤처식 연선기이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 피복 전선(31)이 피복 전선 드럼(32)으로부터, 배선판(33) 및 집선구(34)를 통해, 연선기(40)로 송출되고, 연선기(40)에 의해 각 피복 전선(31)이 서로 꼬여져, 꼬인 전선(10)이 형성된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 연선기(40)에서는, 가이드 롤러(41 및 42)와, 활형 회전부(43)가, 동기 회전하여, 집선구(34)로부터 가이드 롤러(41)에 이르는 과정에서, 피복 전선(31)에 비틀기가 더해진다. 이어서, 하류측에 위치하는 가이드 롤러(42)로부터 엔드 드럼(44)에 이르는 과정에서, 다시 비틀기가 더해진다. 마지막으로, 얻어진 꼬인 전선(10)이 엔드 드럼(44)에 권취된다.
그리고, 도 3에 도시하는 제조 장치(30)에 있어서는, 피복 전선 드럼(32)과, 배선판(33) 사이에, 냉각 수단(35)이 마련되어 있다. 피복 전선 드럼(32)으로부터 송출된 각 피복 전선(31)은, 냉각 수단(35)에 의해, 소정 온도까지 냉각되고(냉각 공정), 그 후, 연선기(40)에 의해 서로 꼬여진다(꼬임 공정).
냉각 공정에서는, 복수의 피복 전선 모두를 5℃ 이하까지 냉각한다. 냉각 공정에 있어서의 냉각 온도는, 바람직하게는 0℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 －40℃ 이하이다. 한층 더한 경량화를 도모하는 관점에서는, 냉각 온도는 낮은 편이 바람직하지만, 비용의 관점에서는, 냉각 온도의 바람직한 하한을, －20℃ 이상으로 할 수 있다. 또한, 냉각 공정에서는, 피복 전선이 서로 꼬여질 때에, 피복 전선이 5℃ 이하로 되도록 냉각하는 것이 바람직하고, 0℃ 이하로 되도록 냉각하는 것이 보다 바람직하고, －40℃ 이하로 되도록 냉각하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 피복 전선이 서로 꼬여질 때의 피복 전선의 온도를, －20℃ 이상으로 되도록 냉각해도 된다.
냉각 공정을 거친 후, 냉각된 복수의 피복 전선이 서로 꼬여짐으로써, 절연체가 크게 찌그러지는 일 없이, 각 피복 전선이 서로 꼬여진다. 이와 같이 하여 얻어진 꼬인 전선은, 설계상의 도체 중심간 거리와 거의 변함없는 도체 중심간 거리를 가지므로, 설계상의 특성 임피던스와 동일한 특성 임피던스를 나타낸다. 즉, 본 개시의 꼬인 전선의 제조 방법에 의하면, 동일한 피치 길이를 갖는 종래의 꼬인 전선보다도, 설계상의 값에 가까운 특성 임피던스를 나타내는 꼬인 전선을 용이하게 제조할 수 있다. 나아가, 동일한 피치 길이 및 특성 임피던스를 갖는 종래의 꼬인 전선에 비해, 경량의 꼬인 전선을 제조할 수 있다.
도 3에서는, 피복 전선 드럼(32)으로부터 배선판(33)에 이르는 과정에서 피복 전선(31)을 냉각하고 있지만, 피복 전선(31)이 서로 꼬여질 때에 피복 전선(31)이 충분히 냉각되는 위치라면, 냉각하는 위치는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 피복 전선 드럼(32)에 권회되어 있는 피복 전선(31)을 냉각하도록 냉각 수단을 마련해도 되고, 배선판(33) 또는 집선구(34)에 위치하는 피복 전선(31)을 냉각하도록 냉각 수단을 마련해도 된다.
냉각 수단(35)은, 피복 전선(31)을 원하는 온도로 냉각할 수 있는 수단이라면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 피복 전선(31)과 냉기를 접촉시키는 방법, 피복 전선(31)과 냉각액을 접촉시키는 방법, 피복 전선(31)과 냉각된 피복 전선 드럼(32), 배선판(33) 또는 집선구(34)를 접촉시키는 방법, 피복 전선(31)과 냉각 롤(도시하지 않음)을 접촉시키는 방법 등을 들 수 있다.
피복 전선(31)과 냉기를 접촉시키는 방법으로서는, 피복 전선(31)에 냉기를 분사하는 방법, 피복 전선(31)을 분위기 온도를 냉각한 고(庫) 내에 통과시키는 방법 등을 들 수 있다. 이 경우에 사용하는 「고」로서는, 피복 전선(31)이 통과되는 것이라면, 그 형식, 종류 및 크기는 상관없다. 이 「고」는, 냉각조, 냉각 구획, 냉각 용기 등이라고 칭할 수 있다. 구체적으로는 냉동고나 항온조, 환경 시험기 등이 고려된다.
또한, 꼬인 전선 제조 장치(30)를 설치하는 분위기(환경)의 온도를 소정 온도로 제어하는 방법에 의해서도, 피복 전선(31)을 냉각할 수 있다. 이 경우, 꼬인 전선 제조 장치(30)를 설치한 방 또는 부스의 온도를 제어해도 되고, 꼬인 전선 제조 장치(30)를, 캐비넷, 케이스, 인클로저, 하우징 등에 저장하고, 이것들의 내부의 온도를 제어해도 된다.
분위기를 냉각하는 수단으로서는, 열교환기를 들 수 있고, 열교환기에 있어서 사용하는 냉매로서는, 플루오로카본이나 브라인액 등을 들 수 있다. 또한, 냉기로서는, 열교환기에 의해 제조한 냉기, 기화 온도가 0℃ 이하인 고체 또는 액체(예를 들어, 드라이아이스나 액체 질소)를 기화시킨 기체를 사용할 수 있다. 또한, 꼬인 전선 제조 장치를 저장한 캐비넷, 케이스, 인클로저, 하우징 등에, 냉기를 불어 넣어도 된다. 냉기에 의해, 피복 전선, 연선기 등에 발생할 수 있는 결로를 방지하는 것도 바람직하고, 예를 들어 제습한 냉기를 사용함으로써, 결로를 방지할 수 있다.
냉각액으로서는, 응고점이 0℃ 이하인 액체를 들 수 있고, 액체 질소나 드라이아이스에 의해 냉각한 아세톤을 들 수 있다.
피복 전선(31)과 냉기 또는 냉각액을 접촉시키는 위치는, 상술한 바와 같이, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 피복 전선 드럼(32)에 권회되어 있는 피복 전선(31)과 냉기 또는 냉각액을 접촉시켜도 되고, 피복 전선 드럼(32)으로부터 집선구(34)까지의 사이의 어느 곳에 위치하는 피복 전선(31)과 냉기 또는 냉각액을 접촉시켜도 된다.
피복 전선 드럼(32), 배선판(33), 집선구(34) 또는 냉각 롤을 냉각하는 방법으로서는, 열교환기를 사용하는 방법, 냉매를 사용하는 방법 등을 들 수 있다.
본 개시의 꼬인 전선의 제조 방법에서 사용하는 피복 전선은, 공지의 방법에 의해 제작할 수 있고, 예를 들어 압출 성형에 의해, 도체 상에 폴리머를 압출하고, 도체 및 상기 도체의 주위를 피복하는 절연체를 구비하는 피복 전선을 제작할 수 있다. 특히, 용융 압출 성형에 의해 피복 전선을 제작하는 것이, 생산성이 우수한 점에서 바람직하다.
이상, 실시 형태를 설명했지만, 특허 청구범위의 취지 및 범위로부터 일탈하지 않고, 형태나 상세의 다양한 변경이 가능한 것이 이해될 것이다.
실시예
이어서 본 개시의 실시 형태에 대하여 실시예를 들어 설명하지만, 본 개시는 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예의 각 수치는 이하의 방법에 의해 측정했다.
(찌그러짐율)
실시예 및 비교예에 있어서 얻어진 꼬인 전선을 구성하는 피복 전선의 한쪽을, 다른 한쪽 전선을 흠집 및 변형시키는 일 없이 니퍼로 절단하여, 단선의 상태로 한다. 관 전압 90㎸, 관 전류 55㎂로 설정한 X선 CT 장치(도시바 IT 컨트롤 시스템사제, TOSCANER-30900μC3)의 X선원(線源)에 대하여, 단선으로 가공한 피복 전선을 수직으로 세우고, 360° 회전시켜 X선을 조사하여, 피복 전선의 단면 화상을 얻는다. 얻어진 화상이 변형되어 있는 경우는, 구리선이 진원으로 되도록 화상을 변형시키고, 그때의 최외층의 외형을 찌그러져 있지 않은 피복 부분을 바탕으로 진원을 그린다. 어떻게 해도 진원으로 되지 않을 때는 타원으로 보정해도 된다. 찌그러짐면의 중심을 지나도록 최외층의 외형의 직경을 긋고, 찌그러짐면과의 교점으로부터, 외형으로부터 찌그러짐면까지의 거리를 산출한다.
찌그러짐율은, (외형으로부터 찌그러짐면까지의 거리)÷(외형의 직경)×100(％)로 산출할 수 있다.
(탄성률)
피복 전선으로부터 절연체를 회수했다. 절연체를 형성하는 재료의 융점보다 50℃ 높은 성형 온도, 3㎫의 성형 압력으로, 회수한 절연체를 압축 성형함으로써, 두께 1 내지 2㎜의 시트를 작성하고, 얻어진 시트를 사용하여, ASTM D638에 준거하여, 시험편을 작성했다. 작성한 시험편에 대하여 텐실론 만능 시험기를 사용하여100㎜/min의 속도로 인장 시험을 행하여, 인장 탄성률을 구했다.
(비유전율 및 유전 정접)
실시예 및 비교예에서 사용한 플루오로 폴리머를 사용하여, 280℃에서 용융 압출을 행하여, 직경 2.3㎜×길이 80㎜의 원주형의 측정 샘플을 제작했다. 이 측정 샘플에 대하여, 네트워크 애널라이저(칸토 전자 응용 개발사제)를 사용하여, 공동 공진기 섭동법으로, 6.0㎓에서의 비유전율 및 유전 정접을 측정했다(시험 온도 25℃).
(상수 A 및 상수 B)
꼬인 전선의 피치 길이를 횡축에, 꼬인 전선의 찌그러짐율을 종축에 취한 그래프에, 실시예 및 비교예에서 얻어진 꼬인 전선의 피치 길이 및 찌그러짐율의 값을 플롯하고, 실시예 및 비교예의 경계를 규정하는 직선을 그리고, 그려진 직선의 기울기로부터 상수 A를 구하고, 종축과의 교점으로부터 상수 B를 구했다.
(플루오로 폴리머의 조성)
플루오로 폴리머의 각 중합 단위의 질량비는, 각 중합 단위의 함유율을 NMR 분석 장치(예를 들어, 브루커 바이오스핀사제, AC300 고온 프로브), 또는 적외 흡수 측정 장치(퍼킨엘마사제, 1760형)를 사용하여 측정했다.
(플루오로 폴리머의 융점)
시차 주사 열량 측정 장치(상품명: RDC220, 세이코 덴시사제)를 사용하여, 승온 속도 10℃/분으로 측정한 때의 피크에 대응하는 온도를 융점으로 보았다.
(플루오로 폴리머의 멜트 플로우 레이트(MFR))
ASTM D-1238에 준거하여, KAYENESS 멜트 인덱서 Series4000(아다 세이미츠 기카이사제)을 사용하여, 직경 2.1㎜이고 길이가 8㎜인 다이에서, 372℃, 5㎏ 하중으로 측정한 때의 값으로 했다.
실시예 1
구리선과, 용융 압출 성형에 의해, 이 구리선의 주위에 형성된 TFE/HFP/PPVE 공중합체 A(TFE/HFP/PPVE(질량비): 87.5/11.5/1.0, 융점: 257℃, MFR: 36.3g/10분, 탄성률: 460㎫, 6㎓에 있어서의 비유전율(εr): 2.05, 6㎓에 있어서의 유전 정접:3.3×10-4)의 절연체를 구비하는 피복 전선(외경 1.0㎜, 구리선의 직경 0.510㎜, 절연체 두께 0.245㎜)을, 0℃로 설정한 항온조(에스펙사제, 형번: SH-241)에 세트하고, 전선 온도가 항온조의 분위기 온도로 될 때까지(적어도 10분) 정치했다.
냉각한 2개의 피복 전선을, 트위스트기(도쿄 아이디얼사제, 형번: TW-2N)에 의해, 약 500tpm으로, 표 1에 기재된 피치 길이로 되도록 트위스트 했다. 여기서 피치 길이란 완전한 꼬임 부분에 있어서, 1개의 선이 1회전할 때까지의 길이를 나타내고 있다.
얻어진 꼬인 페어(꼬인 전선)에 대하여, 찌그러짐율을 측정하여, 특성 임피던스(Ω)를 구했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(특성 임피던스)
꼬인 페어는, 전형적으로는 100옴의 특성 임피던스를 갖도록 설계되어 있고, 특성 임피던스는, 문헌(Brian C. Wadell, 「Transmission line design handbook」, Artech House on Demand(1991))에 기재된 임피던스의 산출식을 참고로 하여, 하기의 식으로부터 산출할 수 있다.
Figure 112020111433818-pct00004
식 (3) 중, ZO: 특성 임피던스
εeff: 실효 비유전율이고, 하기 식 (4)로부터 구한다
D: 피복 전선의 외형(㎜)×(1－찌그러짐율(％)×2/100)로부터 구해지는 값(㎜)
d: 피복 전선의 도체의 직경(㎜)
Figure 112020111433818-pct00005
식 (4) 중, εeff: 실효 비유전율
εr: 절연체의 비유전율
q: 보정 계수이고, 하기 식 (5)로부터 구한다.
Figure 112020111433818-pct00006
식 (5) 중, T: 트위스트율(＝1㎜/피치 길이(㎜))
tan-1(TπD)은, 트위스트의 피치 각도 θ(°)이다.
트위스트 시의 응력에 의해 피복이 크래쉬되면 꼬인 페어 중의 도체의 중심간의 간격이 짧아져, 특성 임피던스가 설계한 값으로부터 어긋나게 된다.
실시예 2
항온조의 설정 온도를 －40℃로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 꼬인 페어를 제작했다. 얻어진 꼬인 페어에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 3
구리선과, 용융 압출 성형에 의해, 이 구리선의 주위에 형성된 TFE/HFP/PPVE 공중합체 B(TFE/HFP/PPVE(질량비): 87.6/11.5/0.9, 융점: 257℃, MFR: 35.7g/10분, 탄성률: 480㎫, 6㎓에 있어서의 비유전율(εr): 2.05, 6㎓에 있어서의 유전 정접: 3.3×10-4)의 절연체를 구비하는 피복 전선(외경 1.0㎜, 구리선의 직경 0.510㎜, 절연체 두께 0.245㎜)을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 꼬인 페어를 제작했다. 얻어진 꼬인 페어에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 4
항온조의 설정 온도를 －40℃로 변경한 것 이외는, 실시예 3과 마찬가지로 하여, 꼬인 페어를 제작했다. 얻어진 꼬인 페어에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 1
항온조의 설정 온도를 20℃로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 꼬인 페어를 제작했다. 얻어진 꼬인 페어에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 2
항온조의 설정 온도를 20℃로 변경한 것 이외는, 실시예 3과 마찬가지로 하여, 꼬인 페어를 제작했다. 얻어진 꼬인 페어에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 3
항온조의 설정 온도를 10℃로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 꼬인 페어를 제작했다. 얻어진 꼬인 페어에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
참고예 1
플리넘 케이블(CommScope사제, Ultra 10 10G4 8765504/10)을 구성하는 꼬인 페어에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 절연체의 탄성률을 측정한바, 427㎫이었다. 또한, 피치 길이 및 찌그러짐율을 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
참고예 2
플리넘 케이블(General Cable사제, Gen SPEED 10MTP Category 6A Cable 7132851)을 구성하는 꼬인 페어에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 절연체의 탄성률을 측정한바, 422㎫이었다. 또한, 피치 길이 및 찌그러짐율을 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
참고예 3 내지 6
플리넘 케이블(Superior Essex사제, 10Gain Category 6A 6A-272-2B)로부터, 4종류의 꼬인 페어를 회수하고, 얻어진 4종류의 꼬인 페어에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 절연체의 탄성률을 측정한바, 450㎫이었다. 또한, 피치 길이 및 찌그러짐율을 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure 112020111433818-pct00007
표 1의 결과로부터, 피복 전선을 충분히 냉각하는 냉각 공정을 거쳐서 제조된 꼬인 전선은, 동일한 피치 길이를 갖는 10℃ 이상에서 서로 꼬인, 꼬인 전선보다도, 찌그러짐율이 작고, 설계상의 특성 임피던스와 산출된 특성 임피던스의 차도 작았다. 특히, 실시예 1의 꼬인 전선에서는, 꼬인 전선의 피치 길이가 약 5㎜라도, 설계상의 특성 임피던스와의 차가 12Ω에 지나지 않았다. 이에 비해, 비교예 1의 꼬인 전선에서는, 피치 길이를 약 5㎜로 하면, 설계상의 특성 임피던스와의 차가 18Ω이나 되었다. 이상으로부터, 피복 전선을 충분히 냉각하는 냉각 공정을 거쳐서 제조된 꼬인 전선은, 설계상의 특성 임피던스와 큰 차이가 없는 특성 임피던스를 갖고 있는 것을 알 수 있다.
이어서, 실시예, 비교예 및 참고예의 꼬인 페어에 대하여, 계산식: A×x/(z/500)＋B(단, x, z는 부등식 (1)과 동일하고, A＝－1, B＝11.5)에 의해, 값을 구했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
또한, 설계상의 특성 임피던스와 산출된 특성 임피던스에 차가 있는 경우, 설계상의 특성 임피던스를 실현하기 위해서는, 절연체를 두껍게 할 필요가 있어, 절연체를 형성하는 폴리머의 양을 증가시킬 필요가 있다. 절연체를 형성하는 폴리머의 양의 증가는, 제조 비용을 상승시킬뿐만 아니라, 꼬인 전선이 무거워지기 때문에, 절연체를 형성하는 폴리머의 양은, 적을수록 바람직하다. 그래서, 표 1에 기재된 결과에 기초하여, 100Ω의 임피던스를 나타내기 위해 필요해지는, 1000피트당의 폴리머의 보충량(g)을 구했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 각 꼬인 페어끼리의 비교가 용이해지도록, 도체 직경이 0.573㎜(AWG23)로 되는 배율로, 도체 직경 및 외형을 확대 또는 축소하고, 도체 직경 및 외형을 통일한 후, 폴리머의 보충량(g)을 계산에 의해 구했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure 112020111433818-pct00008
표 2의 결과가 나타내는 바와 같이, 부등식 (1): y<A×x/(z/500)＋B(단, x, y, z는 전술한 바와 같고, A＝－1, B＝11.5)를 만족시키는 실시예의 꼬인 전선은, 폴리머 보충량이 적다. 따라서, 부등식 (1)을 만족시키는 꼬인 전선은, 특성 임피던스가 100Ω으로 되도록 설계한 경우라도, 동일한 피치 길이를 갖는 종래의 꼬인 전선에 비해, 절연체를 형성하는 폴리머의 양이 적어도 충분함을 알 수 있다. 즉, 부등식 (1)을 만족시키는 꼬인 전선은, 제조 비용이 낮을뿐만 아니라, 경량이라는 큰 이점을 갖는다.
도 4에, 실시예 1 및 2, 비교예 1 및 3의 꼬인 전선의 피치 길이 및 찌그러짐율을 플롯한 그래프를 나타낸다. 또한, 도 5에, 실시예 3 및 4, 비교예 2의 꼬인 전선의 피치 길이 및 찌그러짐율을 플롯한 그래프를 나타낸다. 또한, 도 4 및 도 5에, 식 (Y): y＝A×x/(z/500)＋B(단, x, y, z는 부등식 (1)과 동일하고, A＝－1, B＝11.5)의 그래프를 파선으로 나타낸다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 부등식 (1): y<A×x/(z/500)＋B(단, x, y, z는 전술한 바와 같고, A＝－1, B＝11.5)를 만족시키는 꼬인 전선은, 원하는 특성 임피던스를 실현하기 위해 필요로 하는 폴리머량이 적어도 충분한 꼬인 전선이고, 다량의 폴리머 보충량을 필요로 하는 꼬인 전선은, 부등식 (1)을 만족시키지 않는다. 따라서, 꼬인 전선이 부등식 (1)을 만족시킴으로써, 동일한 피치 길이를 갖는 종래의 꼬인 전선에 비해, 경량인 꼬인 전선이 얻어지는 것을 알 수 있다.
10: 꼬인 전선
20: 피복 전선
21: 도체
22: 절연체
23: 외형
24: 찌그러짐면
25: 직경선
26, 27: 교점
30: 꼬인 전선 제조 장치
31: 피복 전선
32: 피복 전선 드럼
33: 배선판
34: 집선구
35: 냉각 수단
40: 연선기
41, 42: 가이드 롤러
43: 활형 회전부
44: 엔드 드럼

Claims (15)

  1. 도체 및 상기 도체의 주위를 피복하는 절연체를 구비하는 복수의 피복 전선이 서로 꼬인, 꼬인 전선이며, 하기의 부등식 (1)을 만족시키는, 꼬인 전선.
    Figure 112020111433818-pct00009

    단, x: 상기 꼬인 전선의 피치 길이(㎜)
    y: 상기 절연체의 찌그러짐률(％)
    z: 상기 절연체의 탄성률(㎫)
    A: 상수 A＝－1
    B: 상수 B＝11.5
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연체가 플루오로 폴리머를 포함하는, 꼬인 전선.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절연체의 6㎓에 있어서의 비유전율이 2.3 이하인, 꼬인 전선.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절연체의 6㎓에 있어서의 유전 정접이 5.0×10-3 이하인, 꼬인 전선.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절연체의 두께가 0.01 내지 3.0㎜인, 꼬인 전선.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절연체가 단층 구조 또는 복층 구조를 갖는, 꼬인 전선.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2개의 피복 전선이 서로 꼬인, 꼬인 전선.
  8. 도체 및 상기 도체의 주위를 피복하는 절연체를 구비하는 복수의 피복 전선이 서로 꼬인, 꼬인 전선에 있어서, 하기의 부등식 (1)을 만족시키는, 꼬인 전선을 제조하는 방법이며,
    상기 도체 및 상기 도체의 주위를 피복하는 절연체를 구비하는 복수의 피복 전선을 5℃ 이하까지 냉각하는 냉각 공정 및,
    상기 복수의 피복 전선을 서로 꼬는 꼬임 공정을 포함하는, 꼬인 전선의 제조 방법.
    Figure 112022105668048-pct00015

    단, x: 상기 꼬인 전선의 피치 길이(㎜)
    y: 상기 절연체의 찌그러짐률(％)
    z: 상기 절연체의 탄성률(㎫)
    A: 상수 A＝－1
    B: 상수 B＝11.5
  9. 제8항에 있어서, 상기 냉각 공정에 있어서, 0℃ 이하까지 냉각하는, 꼬인 전선의 제조 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 절연체가, 플루오로 폴리머를 포함하는, 꼬인 전선의 제조 방법.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 절연체의 6㎓에 있어서의 비유전율이 2.3 이하인, 꼬인 전선의 제조 방법.
  12. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 절연체의 6㎓에 있어서의 유전 정접이 5.0×10-3 이하인, 꼬인 전선의 제조 방법.
  13. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 절연체의 두께가 0.01 내지 3㎜인, 꼬인 전선의 제조 방법.
  14. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 절연체가 단층 구조 또는 복층 구조를 갖는, 꼬인 전선의 제조 방법.
  15. 제8항 또는 제9항에 있어서, 피복 전선이 2개인, 꼬인 전선의 제조 방법.
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