TW201917743A - 電線、雙絞線電纜及ｌａｎ電纜 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種扭絞時絕緣層不易由導體剝離，而且絕緣層不易塌縮的電線。一種電線，其係具有導體、與形成在前述導體的外周之第1絕緣層、與形成在前述第1絕緣層的外周之第2絕緣層，其特徵為前述第1絕緣層及前述第2絕緣層係由可熔融加工之四氟乙烯/六氟丙烯共聚物所構成。

Description

電線、雙絞線電纜及ＬＡＮ電纜

本發明係有關於一種電線、雙絞線電纜及LAN電纜。

電線一般係由導體、與形成在導體的外周之絕緣層所構成，根據其要求特性，有人研究各種絕緣層的材質或構造。

例如，專利文獻1中，關於使用於汽車或機器人的電線、或使用於馬達的線圈用之捲線，以提供一種具有較高的開始放電電壓及耐電壓、優良的耐熱性，耐磨耗性優良，且具有可耐受捲線加工時之夾具所產生的應力之程度的高機械強度的電線為目的，而提出一種電線，其係具有導體、與形成在前述導體的外周之第一絕緣層、與形成在第一絕緣層的外周，且由可熔融加工之氟樹脂，或由聚四氟乙烯所構成的第二絕緣層，其特徵為前述第一絕緣層為由可熔融加工之含官能基之氟樹脂所構成的層，而且由分散有98%累積粒徑為1~10μm、平均粒徑為0.3~5μm的可熔融加工之含官能基之氟樹脂粒子的水性分散體獲得。

另一方面，使用於LAN(Local Area Network)等的通訊用電纜係廣泛採用2條絕緣電線扭絞而構成的雙絞線電纜。近年來，隨著通訊的高速化，特性阻抗等傳輸特性的控制變得特別重要。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2011-253647號公報

[發明所欲解決之課題]

在雙絞線電纜的製造步驟中扭絞電線時，常因應力使絕緣層變形而由導體剝離，而有特性阻抗發生變化之虞。又，因相互扭絞而使絕緣層塌縮、或使導體彼此的距離發生變化，亦有特性阻抗發生變化之虞。

本發明係有鑑於上述現況，而以提供一種扭絞時絕緣層不易由導體剝離，而且絕緣層不易塌縮的電線為目的。 [解決課題之手段]

本發明為一種電線，其係具有導體、與形成在上述導體的外周之第1絕緣層、與形成在上述第1絕緣層的外周之第2絕緣層，其特徵為上述第1絕緣層及上述第2絕緣層係由可熔融加工之四氟乙烯/六氟丙烯共聚物所構成。

構成上述第1絕緣層之上述共聚物、與構成上述第2絕緣層之上述共聚物較佳為彎曲彈性率不同。

本發明亦為一種雙絞線電纜，其係由上述電線所構成。

本發明亦為一種LAN電纜，其係由上述電線，或由上述雙絞線電纜所構成。 [發明之效果]

本發明之電線由於具有上述構成，於扭絞時絕緣層不易由導體剝離，而且絕緣層不易塌縮。

[實施發明之形態]

以下詳細說明本發明。

本發明之電線係具有導體、與形成在上述導體的外周之第1絕緣層、與形成在上述第1絕緣層的外周之第2絕緣層。上述第1絕緣層及上述第2絕緣層係由可熔融加工之四氟乙烯[TFE]/六氟丙烯[HFP]共聚物所構成。 　　如此，藉由第1絕緣層(內層)與第2絕緣層(外層)來構成電線的絕緣層，並藉由特定的共聚物來構成第1及第2絕緣層，由此，數度扭絞上述電線時，第1絕緣層不易由導體剝離，而且第2絕緣層不易塌縮(導體彼此間的距離不易變化)。再者，由於第1及第2絕緣層使用同一種共聚物，亦可防止第1絕緣層與第2絕緣層之剝離。其結果，可獲得特性阻抗變化較小的雙絞線電纜。

上述TFE/HFP共聚物，只要可熔融加工即可，較佳為具有明確的熔點者，較佳為氟樹脂。 　　此外，所稱可熔融加工，係指可使用擠出機及射出成形機等習知加工機器，將聚合物熔融而進行加工之意。

上述TFE/HFP共聚物其熔點較佳為150℃以上且未達323℃，更佳為200~310℃，再更佳為240~300℃。 　　上述熔點為使用差示掃描熱量計[DSC]，以10℃/分的速度升溫時之熔解熱曲線中對應極大值的溫度。

上述TFE/HFP共聚物其於372℃下的熔體流動速率(MFR)較佳為0.1~500g/10分，更佳為1~100g/10分，再更佳為2~50g/10分。 　　上述MFR係依循ASTM D1238，以溫度372℃、負載5kg進行測定所得的值。

上述TFE/HFP共聚物可為僅由源於TFE之聚合單元(TFE單元)及源於HFP之聚合單元(HFP單元)所構成的共聚物，亦可為由TFE單元、HFP單元，以及源於可與TFE及HFP共聚合之單體的聚合單元所構成的共聚物。

作為可與TFE及HFP共聚合之單體，可舉出全氟(烷基乙烯基醚)[PAVE]、CF₂ =CF-OCH₂ -Rf⁷ (式中，Rf⁷ 表示碳數1~5之全氟烷基)所示之烷基全氟乙烯基醚衍生物等，其中較佳為PAVE。

作為上述PAVE，可舉出選自由通式(1)：(式中，Y¹ 表示F或CF₃ ，R^f 表示碳數1~5之全氟烷基；r表示0~5之整數，s表示0~5之整數)所示之單體、及通式(2)：(式中，X²¹ 係相同或相異，表示H、F或CF₃ ，R²¹ 表示直鏈或分支之可包含1~2個選自由H、Cl、Br及I所成群組的至少1種原子之碳數為1~6之氟烷基，或者表示可包含1~2個選自由H、Cl、Br及I所成群組的至少1種原子之碳數為5或6之環狀氟烷基)所示之單體所成群組的至少1種。

就上述PAVE而言，其中較佳為通式(1-1)：(式中，R^f 表示碳數1~5之全氟烷基)所示之單體，更佳為全氟(甲基乙烯基醚)[PMVE]、全氟(乙基乙烯基醚)[PEVE]及全氟(丙基乙烯基醚)[PPVE]，再更佳為PPVE。

構成第1絕緣層之TFE/HFP共聚物、與構成第2絕緣層之TFE/HFP共聚物較佳為彎曲彈性率不同。透過第1及第2絕緣層使用彎曲彈性率不同的共聚物，可更顯著地發揮不易由導體剝離之第1絕緣層(內層)所達之效果、與不易塌縮之第2絕緣層(外層)所達之效果。 　　上述共聚物的彎曲彈性率係根據依以下條件所實施的彎曲試驗來求得。 　　彎曲試驗條件 　　溫度：25℃ 　　彎曲速度：2mm/min 　　試樣的形狀：長80mm、寬10mm、厚4mm

構成第1絕緣層之TFE/HFP共聚物更佳為彎曲彈性率低於構成第2絕緣層之TFE/HFP共聚物。此時，由於第1絕緣層(內層)係由容易緩和應力的高柔軟性共聚物所構成，第2絕緣層(外層)則由容易壓縮的低柔軟性(硬質)共聚物所構成，因此可更顯著地發揮不易由導體剝離之第1絕緣層(內層)所達之效果、與不易塌縮之第2絕緣層(外層)所達之效果。

較佳的是，構成第1絕緣層之TFE/HFP共聚物係彎曲彈性率為600MPa以下，構成第2絕緣層之TFE/HFP共聚物係彎曲彈性率超過600MPa。藉此，可更顯著地發揮不易由導體剝離之第1絕緣層(內層)所達之效果、與不易塌縮之第2絕緣層(外層)所達之效果。 　　構成第1絕緣層之TFE/HFP共聚物的彎曲彈性率更佳為580MPa以下，再更佳為560MPa以下，特佳為540MPa以下。下限可為300MPa。 　　構成第2絕緣層之TFE/HFP共聚物的彎曲彈性率更佳為610MPa以上，再更佳為620MPa以上，特佳為630MPa以上。上限可為1000MPa。 　　具有上述範圍內之彎曲彈性率的TFE/HFP共聚物，可透過適宜調整構成之單體的組成而得。

構成第1絕緣層之TFE/HFP共聚物較佳為相對於總聚合單元，TFE單元為80~88質量%、HFP單元為12~20質量%的共聚物，更佳為TFE單元為85~88質量%、HFP單元為12~15質量%的共聚物，再更佳為TFE單元為87~88質量%、HFP單元為12~13質量%的共聚物。當上述共聚物為由TFE單元、HFP單元，以及源於可與TFE及HFP共聚合之單體的聚合單元所構成的共聚物時，較佳的是相對於總聚合單元，TFE單元及HFP單元合計為95~98.5質量%，源於可與TFE及HFP共聚合之單體的聚合單元為1.5~5質量%。關於可與TFE及HFP共聚合之單體，係如上述。

構成第2絕緣層之TFE/HFP共聚物較佳為相對於總聚合單元，TFE單元為88~97質量%、HFP單元為3~12質量%的共聚物，更佳為TFE單元為88~95質量%、HFP單元為5~12質量%的共聚物，再更佳為TFE單元為88~93質量%、HFP單元為7~12質量%的共聚物。當上述共聚物為由TFE單元、HFP單元，以及源於可與TFE及HFP共聚合之單體的聚合單元所構成的共聚物時，較佳的是相對於總聚合單元，TFE單元及HFP單元合計為98.5~99.9質量%，源於可與TFE及HFP共聚合之單體的聚合單元為0.1~1.5質量%。關於可與TFE及HFP共聚合之單體，係如上述。

於本說明書中，共聚物之各聚合單元的含量可根據單體的種類而適宜組合NMR、FT-IR、元素分析、螢光X光分析來算出。

構成第1絕緣層之TFE/HFP共聚物，較佳為 -CF₂ H基及不穩定末端基的合計數按碳數每1×10⁶ 個為10~100個。上述不穩定末端基係指存在於主鏈末端的 -COF基、-COOH基、-COOCH₃ 基、-CONH₂ 基及-CH₂ OH基。上述-CF₂ H基及不穩定末端基的個數可如國際公開第2008/047906號或國際公開第2009/044753號等所記載，由NMR或紅外吸收光譜測定獲得。 　　具體而言，上述-CF₂ H基的個數可使用核磁共振儀AC300(Bruker-Biospin公司製)，將測定溫度設為(聚合物的熔點+20)℃來進行¹⁹ F-NMR測定，由-CF₂ H基之譜峰的積分值求得。 　　上述不穩定末端基的個數，當上述TFE/HFP共聚物為粉末時，係將TFE/HFP共聚物之粉末於350℃進行30分鐘壓縮成形而得到厚度0.25~0.30mm的薄膜；若為丸粒時則以冷壓獲得厚度0.25~0.30mm的薄膜，進行紅外吸收光譜分析，與已知之薄膜的紅外吸收光譜比較而決定末端基的種類，再由其差光譜依下式算出其個數。 　　末端基的個數(碳數每1×10⁶ 個)=(l×K)/t 　　l：吸光度 　　K：校正係數 　　t：膜厚(mm) 　　上述校正係數可由模型化合物的紅外吸收光譜來決定，可使用後述表1所示之校正係數。

上述-CF₂ H基及不穩定末端基的合計數為上述範圍的TFE/HFP共聚物可藉由進行氟化處理而得。未經氟化處理之共聚物有時會具有-CF₂ H基、或熱特性及電特性不穩定的末端基(不穩定末端基)。此等末端基的個數可藉由上述氟化處理而減少。上述-CF₂ H基及不穩定末端基的合計數可根據氟化程度來調整。

上述氟化處理可藉由使未經氟化處理之TFE/HFP共聚物與含氟化合物接觸來進行。作為上述含氟化合物，不特別限定，可舉出在氟化處理條件下可產生氟自由基的氟自由基源。作為上述氟自由基源，可舉出F₂ 氣體、CoF₃ 、AgF₂ 、UF₆ 、OF₂ 、N₂ F₂ 、CF₃ OF、及鹵素氟化物(例如IF₅ 、ClF₃ )等。

上述F₂ 氣體等的氟自由基源可為100%濃度者，惟考量安全性，較佳與惰性氣體混合而稀釋成5~50質量%，較佳為15~30質量%來使用。作為上述惰性氣體，可舉出氮氣、氦氣、氬氣等，而考量經濟成本，較佳為氮氣。

上述氟化處理的條件不特別限定，亦可使熔融狀態之TFE/HFP共聚物與含氟化合物接觸，通常可在TFE/HFP共聚物的熔點以下，較佳為20~220℃，更佳為100~200℃的溫度下進行。上述氟化處理一般係進行1~30小時，較佳為5~20小時。

上述氟化處理，較佳為使未經氟化處理之TFE/HFP共聚物與氟氣體(F₂ 氣體)接觸。於上述氟化處理中，尤其是藉由調整溫度或時間，可達合宜的氟化程度。

第2絕緣層較佳為-CF₂ H基及不穩定末端基的合計數按碳數每1×10⁶ 個為0~10個。透過-CF₂ H基及不穩定末端基的合計數按碳數每1×10⁶ 個為0~10個，可改善電線的電特性。上述-CF₂ H基及不穩定末端基的合計數，較佳為按碳數每1×10⁶ 個為未達10個。

第1及第2絕緣層亦可包含上述TFE/HFP共聚物以外的其他成分。作為上述其他成分，可舉出無機顏料、填料、密著賦予劑、抗氧化劑、潤滑劑、染料、發泡劑、發泡助劑等。上述無機顏料、填料、密著賦予劑、抗氧化劑、潤滑劑、染料、發泡劑、發泡助劑等可含於構成電線的任一絕緣層中。

上述無機顏料較佳為進行成形時呈穩定者，可舉出例如鈦、鐵的氧化物、碳粉末等。

就第1絕緣層之形成方法，可將包含應構成第1絕緣層之TFE/HFP共聚物的塗料塗佈於導體上並進行燒成而形成，可藉由將上述TFE/HFP共聚物進行熔融擠出成形而形成，亦可將預先成形為膜狀的上述TFE/HFP共聚物捲繞於導體後使其加熱熔融而形成。第1絕緣層較佳為藉由進行熔融擠出成形而形成者。

就第2絕緣層之形成方法，可將包含待構成第2絕緣層之TFE/HFP共聚物的塗料塗佈於第1絕緣層上並進行燒成而形成，可藉由將上述TFE/HFP共聚物進行熔融擠出成形而形成，亦可將預先成形為膜狀的上述TFE/HFP共聚物捲繞於第1絕緣層後使其加熱熔融而形成。第2絕緣層較佳為藉由進行熔融擠出成形而形成者。

本發明之電線亦可於形成各絕緣層後進行加熱。上述加熱可於構成各絕緣層之TFE/HFP共聚物的熔點附近的溫度進行加熱。

本發明之電線中，第1絕緣層較佳以直接接觸導體的外周的方式形成；第2絕緣層較佳以直接接觸第1絕緣層的外周的方式形成。

本發明之電線可為第1及第2絕緣層之至少一者為發泡體的電線(發泡電線)。作為使絕緣層發泡的方法，可採用向來周知之方法。

第1及第2絕緣層的膜厚只要依據電線的用途等而適宜設定即可；例如，較佳的是第1絕緣層，相對於總膜厚為5~50%；第2絕緣層，相對於總膜厚為50~95%。

第1及第2絕緣層的合計膜厚較佳為1~1000μm。第1及第2絕緣層的合計膜厚可隨導體的外徑適宜變更。例如，使用AWG46的單線導體時，上述合計膜厚較佳為10~80μm；使用AWG40的單線導體時，上述合計膜厚較佳為20~100μm；使用AWG32的單線導體時，上述合計膜厚較佳為30μm~300μm；使用AWG24的單線導體時，上述合計膜厚較佳為50μm~700μm。

作為導體之形成材料，只要是導電性良好的材料則不特別限制，可舉出例如銅、銅合金、銅包鋁、鋁、銀、金、鍍鋅鐵、鎳等。又，亦可為鋁/銅、鎳/銅等的多層構造。上述導體之構成可為單線或絞線。

上述導體其形狀不特別限定，導體的剖面形狀可為圓形、平面形狀或四方形，使用多個導體時可將彼等擠壓。藉由將多個導體擠壓使外徑變得更圓，則容易控制絕緣層的膜厚。導體大小較佳為AWG4/0~50，更佳為AWG1~50，再更佳為AWG16~50，最佳為AWG20~48。

本發明之電線可僅由上述之導體、第1絕緣層及第2絕緣層所構成，亦可在第2絕緣層的外周，進一步具有其他的層。作為上述其他的層，可舉出例如由與構成第1絕緣層及第2絕緣層之TFE/HFP共聚物不同的樹脂所構成的層。

本發明亦為一種雙絞線電纜，其係由上述本發明之電線所構成。如上述，本發明之電線，於扭絞時，第1絕緣層不易由導體剝離，而且第2絕緣層不易塌縮(導體彼此間的距離不易變化)。再者，由於第1及第2絕緣層使用同一種共聚物，第1絕緣層與第2絕緣層不易剝離。其結果，本發明之雙絞線電纜係特性阻抗變化較小。

本發明之雙絞線電纜係具有2條上述本發明之電線相互扭絞而成的雙絞線(twisted pair)。上述雙絞線電纜可具有一對或多對雙絞線。具有多對雙絞線時，可將此等紮束成圓形地配置，亦可平放排列地配置。上述雙絞線電纜較佳進一步具有形成在上述雙絞線的外周之外覆層(鞘層，sheath)。

茲將本發明之雙絞線電纜之一形態例示於圖1，惟本發明之雙絞線電纜非限定於此。圖1中，雙絞線電纜200係由紮束成圓形的四對雙絞線100、與設於其外周的外覆層201所構成。雙絞線100係如圖2所示，由相互扭絞而成的2條電線10所構成。電線10係由導體11、與形成在導體11的外周之第1絕緣層12、與形成在第1絕緣層12的外周之第2絕緣層13所構成。

本發明之雙絞線電纜亦可在上述雙絞線與上述外覆層之間具有壓捲或遮蔽層(shield)。又，具有多對雙絞線時，亦可在雙絞線之間設置中介物。上述之外覆層、壓捲、遮蔽層、中介物可採用向來周知之材料･構造。

本發明之電線及雙絞線電纜由於特性阻抗的變化較小，而能夠適用於車載設備、OA設備或家電設備等的通訊用電纜等。其中，可適用於LAN電纜，亦即使用於LAN(Local Area Network)之配線的通訊電纜。

本發明亦為一種LAN電纜，其係由上述本發明之電線，或由本發明之雙絞線電纜所構成。就上述LAN電纜之構造，可採用例如本發明之雙絞線電纜所例示者。上述LAN電纜較佳為合乎美國通訊工業會/美國電子工業會(TIA/EIA)所制定的分類5e、6、6e、7或7A之規格者。 [實施例]

以下舉出實施例對本發明更詳細地加以說明，惟本發明非僅受此等實施例所限定。

實施例之各數值係依以下方法來測定。

單體單元的含量 　　各單體單元的含量係根據¹⁹ F-NMR法來測定。

熔點 　　以使用差示掃描熱量計[DSC]，以10℃/分的速度升溫時之熔解熱曲線中對應極大值的溫度求得。

熔體流動速率(MFR) 　　依循ASTM D1238，以溫度372℃、負載5kg進行測定。

-CF₂ H基的個數 　　-CF₂ H基的個數係使用核磁共振儀AC300(Bruker-Biospin公司製)，將測定溫度設為(聚合物的熔點+20)℃來進行¹⁹ F-NMR測定，由-CF₂ H基之譜峰的積分值求得。

不穩定末端基的個數 　　使用TFE/HFP共聚物之丸粒，以冷壓製作厚度0.25~0.30mm的薄膜，進行紅外吸收光譜分析，與已知之薄膜的紅外吸收光譜比較而決定末端基的種類，再由其差光譜依下式算出其個數。 　　末端基的個數(碳數每1×10⁶ 個)=(l×K)/t 　　l：吸光度 　　K：校正係數 　　t：膜厚(mm) 　　將對象末端基的校正係數與吸收頻率示於下述表1。

上述校正係數，為了計算碳數每1×10⁶ 個的末端基，而由模型化合物的紅外吸收光譜來決定。

彎曲彈性率 　　彎曲彈性率係根據依以下條件所實施的彎曲試驗來求得。 　　溫度：25℃ 　　彎曲速度：2mm/min 　　試樣的形狀：長80mm、寬10mm、厚4mm

實施例1 　　第1絕緣層(內層)使用TFE/HFP=88：12(質量比)(熔點256℃、MFR6g/10分、彎曲彈性率530MPa、碳數每1×10⁶ 個之-CF₂ H基及不穩定末端基的合計數56個)的丸粒、第2絕緣層(外層)使用TFE/HFP/PPVE=88：11：1(質量比)(熔點255℃、MFR3g/10分、彎曲彈性率640MPa、碳數每1×10⁶ 個之-CF₂ H基及不穩定末端基的合計數0個)的丸粒來製造電線。電線係使用AWG24的銅導體，以485m/分的速度製成為電線完成外徑為850μm、第1絕緣層的厚度為50μm、第2絕緣層的厚度為120μm。將2條所製電線相互扭絞而形成雙絞線電纜後，評定第1絕緣層與導體之剝離、及第2絕緣層之塌縮的結果，確認第1絕緣層與導體無剝離，且第2絕緣層無塌縮。

比較例1 　　取絕緣層1層，使用TFE/HFP=88：12(質量比)(熔點256℃、MFR6g/10分、彎曲彈性率530MPa、碳數每1×10⁶ 個之-CF₂ H基及不穩定末端基的合計數56個)的丸粒，以電線完成外徑為850μm、絕緣層的厚度為170μm的方式來製造電線。 　　除此之外係以與實施例同樣的方法評定絕緣層與導體之剝離、及絕緣層之塌縮，結果確認絕緣層發生塌縮。

比較例2 　　取絕緣層1層，使用TFE/HFP/PPVE=88：11：1(質量比)(熔點255℃、MFR3g/10分、彎曲彈性率640MPa、碳數每1×10⁶ 個之-CF₂ H基及不穩定末端基的合計數0個)的丸粒，以電線完成外徑為850μm、絕緣層的厚度為170μm的方式來製造電線。除此之外係以與實施例同樣的方法評定絕緣層與導體之剝離、及絕緣層之塌縮，結果確認絕緣層與導體發生剝離。

10‧‧‧電線

11‧‧‧導體

12‧‧‧第1絕緣層

13‧‧‧第2絕緣層

100‧‧‧雙絞線

200‧‧‧雙絞線電纜

201‧‧‧外覆層

圖1為表示雙絞線電纜的構成之一例的剖面圖。 　　圖2為表示雙絞線(twisted pair)的構成之一例的示意圖。

Claims (4)

1. 一種電線，其係具有導體、與形成在前述導體的外周之第1絕緣層、與形成在前述第1絕緣層的外周之第2絕緣層，其特徵為前述第1絕緣層及前述第2絕緣層係由可熔融加工之四氟乙烯/六氟丙烯共聚物所構成。
2. 如請求項1之電線，其中，構成前述第1絕緣層之前述共聚物、與構成前述第2絕緣層之前述共聚物係彎曲彈性率不同。
3. 一種雙絞線電纜，其係由如請求項1或2之電線所構成。
4. 一種LAN電纜，其係由如請求項1或2之電線，或由如請求項3之雙絞線電纜所構成。