JP6908184B2 - 撚り電線およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本開示は、撚り電線およびその製造方法に関する。
従来から、通信用ケーブルとして、ノイズの影響を受けにくい撚り電線が用いられている。
たとえば、特許文献1には、それぞれポリマー絶縁体を有する1対の導体であって、前記各導体上の前記ポリマー絶縁体の外面が:前記外面に沿って長手方向に交互に延びる山と谷を含み、それぞれ導体上に前記ポリマー絶縁体を有する前記1対の導体が、撚り合わされてツイストペアを形成し、ここで、前記1対の導体のうちの一方についての前記ポリマー絶縁体の外面の前記山の少なくとも1つが、前記1対の導体のうちの他方についての前記ポリマー絶縁体の外面の前記谷の1つに噛み合い、同じ重量であるが均一な厚さを有するポリマー絶縁体と比較して、改善されたインピーダンス効率を提供する、1対の導体が提案されている。
従来の撚り電線の製造方法では、撚り合わせのピッチ長が短くなるほど、絶縁体が圧潰されやすいという問題がある。したがって、従来の製造方法により得られた撚り電線は、圧潰による特性インピーダンスの低下を補うために、絶縁体を形成するポリマー材料を増加させて、絶縁体を厚くする必要がある。
本開示では、同じピッチ長および特性インピーダンスを有する従来の撚り電線に比べて、軽量な撚り電線、および、軽量な撚り電線を製造する方法を提供することを目的とする。
本開示によれば、導体および前記導体の周囲を被覆する絶縁体を備える複数の被覆電線が撚り合わされた撚り電線であって、下記の不等式(1)を満たす撚り電線が提供される。
ただし、x:前記撚り電線のピッチ長(mm)
y:前記絶縁体の潰れ率(%)
z:前記絶縁体の弾性率(MPa)
A:定数A=−1
B:定数B=11.5
y:前記絶縁体の潰れ率(%)
z:前記絶縁体の弾性率(MPa)
A:定数A=−1
B:定数B=11.5
本開示の撚り電線において、前記絶縁体が、フルオロポリマーを含むことが好ましい。
本開示の撚り電線において、前記絶縁体の6GHzにおける比誘電率が、2.3以下であることが好ましい。
本開示の撚り電線において、前記絶縁体の6GHzにおける誘電正接が、5.0×10−3以下であることが好ましい。
本開示の撚り電線において、前記絶縁体の厚みが、0.01〜3.0mmであることが好ましい。
本開示の撚り電線において、前記絶縁体が、単層構造または複層構造を有することが好ましい。
本開示の撚り電線は、2本の被覆電線が撚り合わされた撚り電線であることが好ましい。
本開示の撚り電線において、前記絶縁体の6GHzにおける比誘電率が、2.3以下であることが好ましい。
本開示の撚り電線において、前記絶縁体の6GHzにおける誘電正接が、5.0×10−3以下であることが好ましい。
本開示の撚り電線において、前記絶縁体の厚みが、0.01〜3.0mmであることが好ましい。
本開示の撚り電線において、前記絶縁体が、単層構造または複層構造を有することが好ましい。
本開示の撚り電線は、2本の被覆電線が撚り合わされた撚り電線であることが好ましい。
本開示によれば、また、導体および前記導体の周囲を被覆する絶縁体を備える複数の被覆電線を5℃以下まで冷却する冷却工程、および、前記複数の被覆電線を撚り合わせる撚り合わせ工程を含む撚り電線の製造方法が提供される。
本開示の撚り電線の製造方法において、前記冷却工程において、0℃以下まで冷却することが好ましい。
本開示の撚り電線の製造方法において、前記絶縁体が、フルオロポリマーを含むことが好ましい。
本開示の撚り電線の製造方法において、前記絶縁体の6GHzにおける比誘電率が、2.3以下であることが好ましい。
本開示の撚り電線の製造方法において、前記絶縁体の6GHzにおける誘電正接が、5.0×10−3以下であることが好ましい。
本開示の撚り電線の製造方法において、前記絶縁体の厚みが、0.01〜3mmであることが好ましい。
本開示の撚り電線の製造方法において、前記絶縁体が、単層構造または複層構造を有することが好ましい。
本開示の撚り電線の製造方法において、被覆電線が2本であることが好ましい。
本開示の撚り電線の製造方法において、前記絶縁体が、フルオロポリマーを含むことが好ましい。
本開示の撚り電線の製造方法において、前記絶縁体の6GHzにおける比誘電率が、2.3以下であることが好ましい。
本開示の撚り電線の製造方法において、前記絶縁体の6GHzにおける誘電正接が、5.0×10−3以下であることが好ましい。
本開示の撚り電線の製造方法において、前記絶縁体の厚みが、0.01〜3mmであることが好ましい。
本開示の撚り電線の製造方法において、前記絶縁体が、単層構造または複層構造を有することが好ましい。
本開示の撚り電線の製造方法において、被覆電線が2本であることが好ましい。
本開示によれば、同じピッチ長および特性インピーダンスを有する従来の撚り電線に比べて、軽量な撚り電線、および、軽量な撚り電線を製造する方法を提供することができる。
以下、本開示の具体的な実施形態について詳細に説明するが、本開示は、以下の実施形態に限定されるものではない。
(撚り電線)
本開示の撚り電線は、導体および前記導体の周囲を被覆する絶縁体を備える複数の被覆電線が撚り合わされた撚り電線であって、下記の不等式(1)を満たす。
ただし、x:前記撚り電線のピッチ長(mm)
y:前記絶縁体の潰れ率(%)
z:前記絶縁体の弾性率(MPa)
A:定数A=−1
B:定数B=11.5
本開示の撚り電線は、導体および前記導体の周囲を被覆する絶縁体を備える複数の被覆電線が撚り合わされた撚り電線であって、下記の不等式(1)を満たす。
y:前記絶縁体の潰れ率(%)
z:前記絶縁体の弾性率(MPa)
A:定数A=−1
B:定数B=11.5
本発明者らは、絶縁体の潰れ率と、撚り電線のピッチ長および弾性率とが特定の関係を充足する撚り電線が、同じピッチ長および特性インピーダンスを有する従来の撚り電線よりも、軽量であることを見出し、本開示の撚り電線を完成するに至った。本開示によれば、特許文献1に記載の技術のように、複雑な形状を有する絶縁体を形成しなくても、設計上の特性インピーダンスと大差のない特性インピーダンスを有する撚り電線を製造できる。また、本開示の撚り電線は、複雑な形状を有していない場合であっても、所望の特性インピーダンスを示し、軽量であって、製造も容易である。また、スペーサーなどの被覆電線以外の構成を設ける必要がないので、コスト面で有利であることに加えて、末端加工が容易である利点もある。撚り電線の設計上の特性インピーダンスは、100Ωであってよい。
不等式(1)は、いくつかの撚り電線のピッチ長および潰れ率の値から、実験的に求めたものである。本開示における定数Aは、撚り電線のピッチ長を横軸に、撚り電線の潰れ率を縦軸に取ったグラフに、いくつかの撚り電線のピッチ長および潰れ率の値をプロットし、軽量で、かつ、所望の特性インピーダンスを示す撚り電線が得られる範囲を画する直線を描き、その直線の傾きから求められた値である。また、本開示における定数Bは、当該直線と縦軸との交点から求められた値である。
不等式(1)における定数Bは、11.5であり、好ましくは11.0であり、より好ましくは10.5である。定数Bが小さい方が、より一層の軽量化を図ることができる。
図1は、本開示の一実施形態に係る撚り電線の平面図である。図1に示す撚り電線10では、2本の被覆電線20が撚り合わされて、撚り電線を形成している。本開示における撚り電線のピッチ長(mm)とは、図1に示されている完全な撚り当たりの長さd1として定義される。ピッチ長は、好ましくは4〜10mmであり、より好ましくは6mm以上であり、より好ましくは9mm以下であり、さらに好ましくは8mm以下である。本開示の撚り電線は、このようにピッチ長が比較的短くても、同じインピーダンスを示す従来の撚り電線に比べて、軽量である。
図2は、図1に示す撚り電線10を構成する2本の被覆電線20のうちの、一方の被覆電線の断面図である。図2に示す被覆電線20は、導体21および導体21の周囲を被覆する絶縁体22を備えており、絶縁体22は単層構造を有している。絶縁体22の一部は、2本の被覆電線20が撚り合わされることによって圧潰されている。したがって、絶縁体22の断面形状は、外形23および圧潰により形成される潰れ面24により規定される。
本開示における潰れ率(%)とは、図2に示す撚り電線の断面図における、外形23から潰れ面24までの距離、および、外形の直径から、次式により求める値である。外形23から潰れ面24までの距離とは、外形23と潰れ面24の中心を通る直径線25との交点26から、潰れ面24と潰れ面24の中心を通る直径線25との交点27までの距離である。
潰れ率(%)=(外形から潰れ面までの距離)÷(外形の直径)×100
潰れ率(%)=(外形から潰れ面までの距離)÷(外形の直径)×100
潰れ率は、一層の軽量化を図れることから、好ましくは0〜6%であり、より好ましくは0〜3%である。
外形の直径は、撚り合わせる前の被覆電線が有する導体21の直径および絶縁体22の厚みにより決まる。絶縁体の厚みとしては、好ましくは0.01〜3.0mmであり、より好ましくは0.05〜2.0mmであり、さらに好ましくは0.1〜1.0mmであり、特に好ましくは0.1〜0.6mmである。
外形23から潰れ面24までの距離は、潰れ率と絶縁体の厚みとにより決まる。外形23から潰れ面24までの距離は、撚り電線のピッチ長に影響され、ピッチ長が短い方が、潰れ率が大きく、外形23から潰れ面24までの距離が長くなる傾向にある。
本開示において絶縁体の弾性率(MPa)は、被覆電線の絶縁体のみについて測定した弾性率であり、ASTM D638に準拠して測定する値である。
絶縁体の弾性率(MPa)は、絶縁体を形成する材料の弾性率により決まる。絶縁体の弾性率は、好ましくは200〜700MPaであり、より好ましくは300MPa以上であり、さらに好ましくは400MPa以上であり、より好ましくは600MPa以下である。弾性率が高い方が、絶縁電線の軽量化を図ることが容易である傾向があり、弾性率が低い方が、絶縁電線の製造が容易である傾向がある。
本開示の撚り電線は、一層の軽量化を図れ、製造も容易であることから、上記の不等式(1)を満たすことに加えて、下記の不等式(2)を満たすことが好ましい。
ただし、x:前記撚り電線のピッチ長(mm)
y:前記絶縁体の潰れ率(%)
z:前記絶縁体の弾性率(MPa)
A:定数A=−1
C:定数C=0.06
y:前記絶縁体の潰れ率(%)
z:前記絶縁体の弾性率(MPa)
A:定数A=−1
C:定数C=0.06
不等式(2)についても、不等式(1)と同様に、いくつかの撚り電線のピッチ長および潰れ率の値から、実験的に求めたものである。不等式(2)において、x、y、zおよびAは、上記したとおりである。
不等式(2)における定数Cは、0.06であり、好ましくは0.07であり、より好ましくは0.08である。定数Cが大きい撚り電線の方が、容易に製造できる傾向がある。
本開示の撚り電線において、被覆電線の断面形状が略円形であることが好ましく、略真円であることがより好ましい。本開示の撚り電線においては、絶縁体の外面に山および谷といった起伏を設けなくても、軽量化を図ることが可能である。また、本開示の撚り電線において、絶縁体は、発泡体または非発泡体(中実)のいずれであってもよい。
本開示の撚り電線を構成する被覆電線は、導体を備える。導体は、1本の線材であってもよいし、複数の線材が撚り合わされた撚り線であってもよいし、撚り線が圧縮されることにより得られる圧縮導体であってもよい。
導体の材料としては、銅、アルミ等の金属導体材料を用いることができる。また、銀、スズ、ニッケルなどの異なる金属でめっきされた銅材料も用いることができる。
導体の直径は、好ましくは0.2〜3mmであり、より好ましくは0.25mm以上であり、さらに好ましくは0.28mm以上であり、特に好ましくは0.32mm以上であり、最も好ましくは0.36mm以上であり、より好ましくは1.03mm以下であり、さらに好ましくは0.82mm以下であり、特に好ましくは0.73mm以下であり、最も好ましくは0.65mm以下である。
導体としては、また、AWG(アメリカンワイヤゲージ)18〜30の範囲のものが好ましく、AWG20〜29の範囲のものがより好ましく、AWG21〜28の範囲のものがさらに好ましく、AWG22〜27の範囲のものが特に好ましい。
本開示の撚り電線を構成する被覆電線は、導体の周囲を被覆する絶縁体を備える。
絶縁体は、ポリマーにより形成することができる。絶縁体は、たとえば、フルオロポリマーまたは非フッ素化ポリマーを含むことができる。
非フッ素化ポリマーとしては、非フッ素化熱可塑性ポリマーが好ましく、たとえば、ポリオレフィン;ポリアミド;ポリエステル;ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)などのポリアリーレンエーテルケトン;などが挙げられる。ポリオレフィンとしては、たとえば、アイソタクチックポリプロピレンなどのポリプロピレン、高密度ポリエチレン(HDPE)、直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE)などの直鎖ポリエチレンが挙げられる。直鎖低密度ポリエチレンは、エチレンと、ブテン、オクテンなどの炭素数4〜8のオレフィンとの共重合体であってもよい。
絶縁体としては、難燃性に優れ、一層の軽量化を図れ、その他の電気特性も良好であることから、フルオロポリマーを含むものが好ましく、フッ素樹脂を含むものがより好ましく、溶融加工性のフッ素樹脂を含むことがさらに好ましい。本開示において、フッ素樹脂とは、部分結晶性フルオロポリマーであり、フッ素ゴムではなく、フルオロプラスチックスである。フッ素樹脂は、融点を有し、熱可塑性を有する。フッ素樹脂は、溶融加工性であっても、非溶融加工性であってもよいが、溶融押出成形により被覆電線を作製することができ、高い生産性で被覆電線および撚り電線を製造できることから、溶融加工性のものが好ましい。
フルオロポリマーとしては、難燃性に優れ、一層の軽量化を図れ、その他の電気特性も良好であることから、パーフルオロポリマーが好ましい。本開示において、パーフルオロポリマーとは、ポリマーの主鎖を構成する炭素原子に結合した一価の原子が全てフッ素原子であるポリマーである。但し、ポリマーの主鎖を構成する炭素原子には、一価の原子(フッ素原子)の他、アルキル基、フルオロアルキル基、アルコキシ基、フルオロアルコキシ基等の基が結合していてもよい。ポリマーの主鎖を構成する炭素原子に結合しているフッ素原子のいくつかが塩素原子で置換されていてもよい。ポリマー末端基、すなわち、ポリマー鎖を終わらせる基にフッ素原子以外の他の原子が存在してもよい。ポリマー末端基は、大抵、重合反応のために使用した重合開始剤又は連鎖移動剤に由来する基である。
本開示において、溶融加工性とは、押出機および射出成形機などの従来の加工機器を用いて、ポリマーを溶融して加工することが可能であることを意味する。従って、溶融加工性のフッ素樹脂は、後述する測定方法により測定されるメルトフローレートが0.01〜500g/10分であることが通常である。
溶融加工性のフッ素樹脂としては、たとえば、テトラフルオロエチレン(TFE)/ヘキサフルオロプロピレン(HFP)系共重合体、TFE/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)(PAVE)共重合体、TFE/エチレン系共重合体〔ETFE〕、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)/エチレン共重合体〔ECTFE〕、ポリビニリデンフルオライド〔PVdF〕、ポリクロロトリフルオロエチレン〔PCTFE〕、TFE/ビニリデンフルオライド(VdF)共重合体〔VT〕、ポリビニルフルオライド〔PVF〕、TFE/VdF/CTFE共重合体〔VTC〕、TFE/エチレン/HFP共重合体、TFE/HFP/VdF共重合体等が挙げられる。
PAVEとしては、たとえば、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)(PMVE)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)(PEVE)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)(PPVE)等が挙げられる。中でも、PPVEが好ましい。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
フッ素樹脂は、各フッ素樹脂の本質的性質を損なわない範囲の量で、その他の単量体に基づく重合単位を有するものであってもよい。上記その他の単量体としては、例えば、TFE、HFP、エチレン、プロピレン、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)、パーフルオロアルキルエチレン、ハイドロフルオロオレフィン、フルオロアルキルエチレン、パーフルオロ(アルキルアリルエーテル)等から適宜選択することができる。
優れた耐熱性を有することから、フッ素樹脂としては、TFE/HFP系共重合体、TFE/PAVE共重合体およびTFE/エチレン系共重合体からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、TFE/HFP系共重合体およびTFE/PAVE共重合体からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましい。また、より優れた電気特性を有することからパーフルオロ樹脂であることも好ましい。本開示において、パーフルオロ樹脂とは、上述したパーフルオロポリマーからなる樹脂である。
TFE/HFP系共重合体は、TFE/HFPが質量比で、80〜97/3〜20であることが好ましく、84〜92/8〜16であることがより好ましい。
TFE/HFP系共重合体は、TFEとHFPとからなる2元共重合体であってもよいし、更に、TFE及びHFPと共重合可能なコモノマーからなる3元共重合体(例えば、TFE/HFP/PAVE共重合体)であってもよい。
TFE/HFP系共重合体は、TFEとHFPとからなる2元共重合体であってもよいし、更に、TFE及びHFPと共重合可能なコモノマーからなる3元共重合体(例えば、TFE/HFP/PAVE共重合体)であってもよい。
TFE/HFP系共重合体は、PAVEに基づく重合単位を含むTFE/HFP/PAVE共重合体であることも好ましい。
TFE/HFP/PAVE共重合体は、TFE/HFP/PAVEが質量比で、70〜97/3〜20/0.1〜10であることが好ましく、81〜92/5〜16/0.3〜5であることがより好ましい。
TFE/HFP/PAVE共重合体は、TFE/HFP/PAVEが質量比で、70〜97/3〜20/0.1〜10であることが好ましく、81〜92/5〜16/0.3〜5であることがより好ましい。
TFE/PAVE共重合体は、TFE/PAVEが質量比で、90〜99/1〜10であることが好ましく、92〜97/3〜8であることがより好ましい。
TFE/エチレン系共重合体は、TFE/エチレンがモル比で、20〜80/20〜80であることが好ましく、40〜65/35〜60であることがより好ましい。また、TFE/エチレン系共重合体は、他の単量体成分を含有していてもよい。
すなわち、TFE/エチレン系共重合体は、TFEとエチレンとからなる2元共重合体であってもよいし、更に、TFE及びエチレンと共重合可能なコモノマーからなる3元共重合体(例えば、TFE/エチレン/HFP共重合体)であってもよい。
すなわち、TFE/エチレン系共重合体は、TFEとエチレンとからなる2元共重合体であってもよいし、更に、TFE及びエチレンと共重合可能なコモノマーからなる3元共重合体(例えば、TFE/エチレン/HFP共重合体)であってもよい。
TFE/エチレン系共重合体は、HFPに基づく重合単位を含むTFE/エチレン/HFP共重合体であることも好ましい。TFE/エチレン/HFP共重合体は、TFE/エチレン/HFPがモル比で、40〜65/30〜60/0.5〜20であることが好ましく、40〜65/30〜60/0.5〜10であることがより好ましい。
フッ素樹脂のメルトフローレート(MFR)は、好ましくは0.1〜100g/10分であり、より好ましくは4〜70g/10分であり、さらに好ましくは、19〜60g/10分であり、特に好ましくは34〜50g/10分であり、最も好ましくは34〜42g/10分である。MFRが低い方が、絶縁電線の軽量化を図ることが容易である傾向があり、MFRが高い方が、絶縁電線の製造が容易である傾向がある。
上記MFRは、ASTM D−1238に準拠して、直径2.1mmで長さが8mmのダイにて、荷重5kg、372℃で測定した値である。
フルオロポリマーは、単量体成分を通常の重合方法、例えば乳化重合、懸濁重合、溶液重合、塊状重合、気相重合等の各方法を用いて重合することにより合成することができる。上記重合反応において、メタノール等の連鎖移動剤を使用することもある。金属イオン含有試薬を使用することなく、重合かつ単離することによりフルオロポリマーを製造してもよい。
フルオロポリマーは、ポリマー主鎖及びポリマー側鎖の少なくとも一方の部位に、−CF3、−CF2H等の末端基を有しているものであってよく、特に制限されるものではないが、フッ素化処理されているフルオロポリマーであることが好ましい。フッ素化処理されていないフルオロポリマーは、−COOH、−CH2OH、−COF、−CONH2等の熱的及び電気特性的に不安定な末端基(以下、このような末端基を「不安定末端基」ともいう。)を有する場合がある。このような不安定末端基は、上記フッ素化処理により低減することができる。
フルオロポリマーは、上記不安定末端基が少ないか又は含まないことが好ましく、上記4種の不安定末端基と−CF2H末端基とを合計した数が、炭素数1×106個あたり50個以下であることがより好ましい。50個を超えると、成形不良が生じるおそれがある。上記不安定末端基は、20個以下であることがより好ましく、10個以下であることが更に好ましい。本明細書において、上記不安定末端基数は赤外吸収スペクトル測定から得られた値である。上記不安定末端基および−CF2H末端基が存在せず全て−CF3末端基であってもよい。
上記フッ素化処理は、フッ素化処理されていないフルオロポリマーとフッ素含有化合物とを接触させることにより行うことができる。
上記フッ素含有化合物としては特に限定されないが、フッ素化処理条件下にてフッ素ラジカルを発生するフッ素ラジカル源が挙げられる。上記フッ素ラジカル源としては、F2ガス、CoF3、AgF2、UF6、OF2、N2F2、CF3OF、フッ化ハロゲン(例えばIF5、ClF3)等が挙げられる。
上記F2ガス等のフッ素ラジカル源は、100%濃度のものであってもよいが、安全性の面から不活性ガスと混合し5〜50質量%、好ましくは15〜30質量%に希釈して使用することが好ましい。上記不活性ガスとしては、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等が挙げられるが、経済的な面より窒素ガスが好ましい。
上記フッ素化処理の条件は、特に限定されず、溶融させた状態のフルオロポリマーとフッ素含有化合物とを接触させてもよいが、通常、フルオロポリマーの融点以下、好ましくは20〜220℃、より好ましくは100〜200℃の温度下で行うことができる。上記フッ素化処理は、一般に1〜30時間、好ましくは5〜20時間行う。
上記フッ素化処理は、フッ素化処理されていないフルオロポリマーをフッ素ガス(F2ガス)と接触させるものが好ましい。
絶縁体は、さらに、フルオロポリマー以外の熱可塑性樹脂を含むものであってもよい。フルオロポリマー以外の熱可塑性樹脂としては、たとえば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂等の汎用樹脂;ナイロン、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等のエンジニアリングプラスチックが挙げられる。
絶縁体は、フルオロポリマー以外に、本開示が目的とする効果を損なわない範囲で、従来公知の充填材を含むものであってもよい。
充填材としては、たとえば、グラファイト、炭素繊維、コークス、シリカ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化スズ、酸化アンチモン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ガラス、タルク、マイカ、雲母、窒化アルミニウム、リン酸カルシウム、セリサイト、珪藻土、窒化珪素、ファインシリカ、アルミナ、ジルコニア、石英粉、カオリン、ベントナイト、酸化チタン等が挙げられる。上記充填材の形状としては特に限定されず、繊維状、針状、粉末状、粒状、ビーズ状等が挙げられる。
絶縁体は、さらに、添加剤等のその他の成分を含有するものであってもよい。その他の成分としては、例えば、ガラス繊維、ガラス粉末、アスベスト繊維等の充填材や、補強剤、安定剤、潤滑剤、顔料、その他の添加剤等が挙げられる。
絶縁体は、単層構造または複層構造を有することができるが、電線成形加工の容易性の観点からは、単層構造を有することが好ましく、難燃性に優れ、一層の軽量化を図れ、その他の電気特性も良好であることから、フルオロポリマーを含む単層構造を有することがより好ましい。複層構造としては、たとえば、ポリオレフィンなどの非フッ素化ポリマーを含む内層と、前記内層の周囲に設けられており、TFE/HFP系共重合体などのフルオロポリマーを含む外層と、からなる2層構造、TFE/HFP系共重合体などのフルオロポリマーを含む内層と、前記内層の周囲に設けられており、TFE/HFP系共重合体などのフルオロポリマーを含む外層と、からなる2層構造などが挙げられる。内層を形成するポリオレフィンとしては、たとえば、難燃性ポリオレフィンが挙げられる。また、内層および外層のいずれもがフルオロポリマーを含む2層構造を有する絶縁体は、フルオロポリマーの優れた難燃性を保持したまま、絶縁体の力学特性を調整できることから好ましい。内層および外層のフルオロポリマーの種類は、同一であっても、異なっていてもよい。2層構造を形成する内層と外層との厚みの比(内層/外層)は、30/70〜70/30であってよい。
絶縁体の6GHzにおける比誘電率は、好ましくは2.3以下であり、より好ましくは2.1以下であり、1.9以上であってよい。絶縁体の比誘電率が上記範囲にあることにより、高い伝送効率が得られる。
絶縁体の6GHzにおける誘電正接は、好ましくは5.0×10−3以下であり、より好ましくは1.4×10−3以下であり、さらに好ましくは7.0×10−4以下であり、特に好ましくは4.5×10−4以下であり、最も好ましくは4.0×10−4以下であり、好ましくは2.5×10−4以上であり、より好ましくは2.8×10−4以上である。絶縁体の誘電正接が上記範囲にあることにより、高い伝送効率が得られる。
本開示における比誘電率および誘電正接は、ネットワークアナライザー(関東電子応用開発社製)を用いて、空洞共振器摂動法にて、20〜25℃の温度下で測定して得られる値である。
本開示の撚り電線は、通信用絶縁電線として好適に採用される。通信用絶縁電線としては、例えばLAN用ケーブルのようなデータ伝送用ケーブル等のコンピューター及びその周辺機器を接続するケーブル類が挙げられ、例えば建物の天井裏の空間(プレナムエリア)等において配線されるプレナムケーブルとしても好適である。
複数の本開示の撚り電線を束ねて、通信用絶縁電線を作製することもできる。たとえば、通信用絶縁電線は、4本の本開示の撚り電線と、これらを被覆する外被とを備える。各撚り電線のピッチ長を変えることにより、より高い伝送効率が得られる。
(撚り電線の製造方法)
本開示の撚り電線は、導体および上記導体の周囲を被覆する絶縁体を備える複数の被覆電線を5℃以下まで冷却する冷却工程、および、上記複数の被覆電線を撚り合わせる撚り合わせ工程を含む製造方法により、製造することができる。本開示の撚り電線の製造方法は、複雑な形状を有する絶縁体を形成する必要がなく、特殊な押出機を用いることなく、設計上の特性インピーダンスと同様の特性インピーダンスを有し、軽量である撚り電線を製造することができる。
本開示の撚り電線は、導体および上記導体の周囲を被覆する絶縁体を備える複数の被覆電線を5℃以下まで冷却する冷却工程、および、上記複数の被覆電線を撚り合わせる撚り合わせ工程を含む製造方法により、製造することができる。本開示の撚り電線の製造方法は、複雑な形状を有する絶縁体を形成する必要がなく、特殊な押出機を用いることなく、設計上の特性インピーダンスと同様の特性インピーダンスを有し、軽量である撚り電線を製造することができる。
図3は、本開示の撚り電線を製造するための、一実施形態に係る撚り電線製造装置30の全体構成を示す図である。図3に示すように、本開示の一実施形態に係る撚り電線製造装置30は、被覆電線31が巻回された被覆電線ドラム32と、被覆電線31を挿通する穴(図示せず)を同一円周上に設けた配線板33と、複数(この例では2本)の被覆電線31を集合させる集線口34と、被覆電線31を撚り合わせて巻き取る撚り線機40とを備えており、さらに、冷却手段35を備えている。撚り線機40は、ガイドローラ41および42と、弓状回転部43と、エンドドラム44とを備えたダブルツイスト型バンチャー式撚線機である。図3に示すように、被覆電線31が被覆電線ドラム32から、配線板33および集線口34を介して、撚り線機40に送り出され、撚り線機40により各被覆電線31が撚り合わされて、撚り電線10が形成される。図3に示すように、撚り線機40では、ガイドローラ41および42と、弓状回転部43とが、同期回転し、集線口34からガイドローラ41に至る過程で、被覆電線31に捩じりが加えられる。次いで、下流側に位置するガイドローラ42からエンドドラム44に至る過程で、さらに捩じりが加えられる。最後に、得られた撚り電線10がエンドドラム44に巻き取られる。
そして、図3に示す製造装置30においては、被覆電線ドラム32と、配線板33との間に、冷却手段35が設けられている。被覆電線ドラム32から送り出された各被覆電線31は、冷却手段35によって、所定温度まで冷却され(冷却工程)、その後、撚り線機40により撚り合わされる(撚り合わせ工程)。
冷却工程では、複数の被覆電線の全てを5℃以下まで冷却する。冷却工程における冷却温度は、好ましくは0℃以下であり、より好ましくは−40℃以下である。一層の軽量化を図る観点からは、冷却温度は低い方が好ましいが、コストの観点からは、冷却温度の好ましい下限を、−20℃以上とすることができる。また、冷却工程では、被覆電線が撚り合わせられる際に、被覆電線が5℃以下となるように冷却することが好ましく、0℃以下となるように冷却することがより好ましく、−40℃以下となるように冷却することがさらに好ましい。また、被覆電線が撚り合わせられる際の被覆電線の温度を、−20℃以上となるように冷却してもよい。
冷却工程を経た後、冷却された複数の被覆電線が撚り合わされることによって、絶縁体が大きく潰れることなく、各被覆電線が撚り合わされる。このようにして得られた撚り電線は、設計上の導体中心間距離とほとんど変わらない導体中心間距離を有するので、設計上の特性インピーダンスと同様の特性インピーダンスを示す。すなわち、本開示の撚り電線の製造方法によれば、同じピッチ長を有する従来の撚り電線よりも、設計上の値に近い特性インピーダンスを示す撚り電線を容易に製造することができる。さらには、同じピッチ長および特性インピーダンスを有する従来の撚り電線に比べて、軽量な撚り電線を製造することができる。
図3では、被覆電線ドラム32から配線板33に至る過程で被覆電線31を冷却しているが、被覆電線31が撚り合わせられる際に被覆電線31が十分に冷却される位置であれば、冷却する位置は特に限定されない。たとえば、被覆電線ドラム32に巻回されている被覆電線31を冷却するように冷却手段を設けてもよいし、配線板33または集線口34に位置する被覆電線31を冷却するように冷却手段を設けてもよい。
冷却手段35は、被覆電線31を所望の温度に冷却できる手段であれば特に限定されないが、たとえば、被覆電線31と冷気とを接触させる方法、被覆電線31と冷却液とを接触させる方法、被覆電線31と冷却された被覆電線ドラム32、配線板33または集線口34とを接触させる方法、被覆電線31と冷却ロール(図示せず)とを接触させる方法などが挙げられる。
被覆電線31と冷気とを接触させる方法としては、被覆電線31に冷気を吹き付ける方法、被覆電線31を雰囲気温度を冷却した庫内に通過させる方法などが挙げられる。この場合に用いる「庫」としては、被覆電線31を通過させられるものであれば、その形式、種類および大きさは問わない。この「庫」は、冷却槽,冷却区画、冷却容器などと称することができる。具体的には冷凍庫や恒温槽、環境試験機などが考えられる。
また、撚り電線製造装置30を設置する雰囲気(環境)の温度を所定温度に制御する方法によっても、被覆電線31を冷却することができる。この場合、撚り電線製造装置30を設置した部屋またはブースの温度を制御してもよいし、撚り電線製造装置30を、キャビネット、ケース、エンクロージャー、ハウジングなどに格納して、これらの内部の温度を制御してもよい。
雰囲気を冷却する手段としては、熱交換機を挙げることができ、熱交換機において用いる冷媒としては、フルオロカーボンやブライン液などが挙げられる。また、冷気としては、熱交換機により製造した冷気、気化温度が0℃以下の固体または液体(例えばドライアイスや液体窒素)を気化させた気体を用いることができる。また、撚り電線製造装置を格納したキャビネット、ケース、エンクロージャー、ハウジングなどに、冷気を吹き込んでもよい。冷気により、被覆電線、撚り線機などに生じ得る結露を防止することも好ましく、たとえば、除湿した冷気を用いることにより、結露を防止することができる。
冷却液としては、凝固点が0℃以下の液体が挙げられ、液体窒素やドライアイスにより冷却したアセトンが挙げられる。
被覆電線31と冷気または冷却液とを接触させる位置は、上述のとおり、特に制限されず、たとえば、被覆電線ドラム32に巻回されている被覆電線31と冷気または冷却液とを接触させてもよいし、被覆電線ドラム32から集線口34の間のいずれかに位置する被覆電線31と冷気または冷却液とを接触させてもよい。
被覆電線ドラム32、配線板33、集線口34または冷却ロールを冷却する方法としては、熱交換機を用いる方法、冷媒を用いる方法などが挙げられる。
本開示の撚り電線の製造方法で用いる被覆電線は、公知の方法により作製することができ、たとえば、押出成形により、導体上にポリマーを押し出して、導体および上記導体の周囲を被覆する絶縁体を備える被覆電線を作製することができる。特に、溶融押出成形により被覆電線を作製することが、生産性に優れることから好ましい。
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
つぎに本開示の実施形態について実施例をあげて説明するが、本開示はかかる実施例のみに限定されるものではない。
実施例の各数値は以下の方法により測定した。
(潰れ率)
実施例および比較例において得られた撚り電線を構成する被覆電線の片方を、もう片方の電線を傷および変形させること無くニッパーで切断し、単線の状態にする。管電圧90kV、管電流55μAに設定したX線CT装置(東芝ITコントロールシステム社製、TOSCANER−30900μC3)のX線源に対して、単線に加工した被覆電線を垂直に立て、360°回転させてX線を照射し、被覆電線の断面画像を得る。得られた画像が歪でいる場合は、銅線が真円になるように画像を変形させ、その際の最外層の外形を潰れていない被覆部分を元に真円を描く。どうしても真円にならないときは楕円で補正してもよい。潰れ面の中心を通るように最外層の外形の直径を引き、潰れ面との交点から、外形から潰れ面までの距離を算出する。
潰れ率は、(外形から潰れ面までの距離)÷(外形の直径)×100(%)で算出することができる。
実施例および比較例において得られた撚り電線を構成する被覆電線の片方を、もう片方の電線を傷および変形させること無くニッパーで切断し、単線の状態にする。管電圧90kV、管電流55μAに設定したX線CT装置(東芝ITコントロールシステム社製、TOSCANER−30900μC3)のX線源に対して、単線に加工した被覆電線を垂直に立て、360°回転させてX線を照射し、被覆電線の断面画像を得る。得られた画像が歪でいる場合は、銅線が真円になるように画像を変形させ、その際の最外層の外形を潰れていない被覆部分を元に真円を描く。どうしても真円にならないときは楕円で補正してもよい。潰れ面の中心を通るように最外層の外形の直径を引き、潰れ面との交点から、外形から潰れ面までの距離を算出する。
潰れ率は、(外形から潰れ面までの距離)÷(外形の直径)×100(%)で算出することができる。
(弾性率)
被覆電線から絶縁体を回収した。絶縁体を形成する材料の融点より50℃高い成形温度、3MPaの成形圧力にて、回収した絶縁体を圧縮成形することにより、厚み1〜2mmのシートを作成し、得られたシートを用いて、ASTM D638に準拠して、試験片を作成した。作成した試験片についてテンシロン万能試験機を用いて100mm/minの速度で引張試験を行い、引張弾性率を求めた。
被覆電線から絶縁体を回収した。絶縁体を形成する材料の融点より50℃高い成形温度、3MPaの成形圧力にて、回収した絶縁体を圧縮成形することにより、厚み1〜2mmのシートを作成し、得られたシートを用いて、ASTM D638に準拠して、試験片を作成した。作成した試験片についてテンシロン万能試験機を用いて100mm/minの速度で引張試験を行い、引張弾性率を求めた。
(比誘電率および誘電正接)
実施例および比較例で用いたフルオロポリマーを用いて、280℃で溶融押出を行い、直径2.3mm×長さ80mmの円柱状の測定サンプルを作製した。この測定サンプルについて、ネットワークアナライザー(関東電子応用開発社製)を用いて、空洞共振器摂動法にて、6.0GHzでの比誘電率および誘電正接を測定した(試験温度25℃)。
実施例および比較例で用いたフルオロポリマーを用いて、280℃で溶融押出を行い、直径2.3mm×長さ80mmの円柱状の測定サンプルを作製した。この測定サンプルについて、ネットワークアナライザー(関東電子応用開発社製)を用いて、空洞共振器摂動法にて、6.0GHzでの比誘電率および誘電正接を測定した(試験温度25℃)。
(定数Aおよび定数B)
撚り電線のピッチ長を横軸に、撚り電線の潰れ率を縦軸に取ったグラフに、実施例および比較例で得られた撚り電線のピッチ長および潰れ率の値をプロットし、実施例および比較例との境界を規定する直線を描き、描かれた直線の傾きから定数Aを求め、縦軸との交点から定数Bを求めた。
撚り電線のピッチ長を横軸に、撚り電線の潰れ率を縦軸に取ったグラフに、実施例および比較例で得られた撚り電線のピッチ長および潰れ率の値をプロットし、実施例および比較例との境界を規定する直線を描き、描かれた直線の傾きから定数Aを求め、縦軸との交点から定数Bを求めた。
(フルオロポリマーの組成)
フルオロポリマーの各重合単位の質量比は、各重合単位の含有率をNMR分析装置(例えば、ブルカーバイオスピン社製、AC300 高温プローブ)、又は、赤外吸収測定装置(パーキンエルマ社製、1760型)を用いて測定した。
フルオロポリマーの各重合単位の質量比は、各重合単位の含有率をNMR分析装置(例えば、ブルカーバイオスピン社製、AC300 高温プローブ)、又は、赤外吸収測定装置(パーキンエルマ社製、1760型)を用いて測定した。
(フルオロポリマーの融点)
示差走査熱量測定装置(商品名:RDC220、セイコー電子社製)を用いて、昇温速度10℃/分で測定したときのピークに対応する温度を融点とした。
示差走査熱量測定装置(商品名:RDC220、セイコー電子社製)を用いて、昇温速度10℃/分で測定したときのピークに対応する温度を融点とした。
(フルオロポリマーのメルトフローレート(MFR))
ASTM D−1238に準拠して、KAYENESS メルトインデクサー Series4000(安田精機社製)を用い、直径2.1mmで長さが8mmのダイで、372℃、5kg荷重にて測定したときの値とした。
ASTM D−1238に準拠して、KAYENESS メルトインデクサー Series4000(安田精機社製)を用い、直径2.1mmで長さが8mmのダイで、372℃、5kg荷重にて測定したときの値とした。
実施例1
銅線と、溶融押出成形により、この銅線の周囲に形成されたTFE/HFP/PPVE共重合体A(TFE/HFP/PPVE(質量比):87.5/11.5/1.0、融点:257℃、MFR:36.3g/10分、弾性率:460MPa、6GHzにおける比誘電率(εr):2.05、6GHzにおける誘電正接:3.3×10−4)の絶縁体とを備える被覆電線(外径1.0mm、銅線の直径0.510mm、絶縁体厚み0.245mm)を、0℃に設定した恒温槽(エスペック社製、型番:SH−241)にセットし、電線温度が恒温槽の雰囲気温度になるまで(少なくとも10分)静置した。
冷却した2本の被覆電線を、ツイスト機(東京アイデアル社製、型番:TW−2N)にて、約500tpmで、表1に記載のピッチ長になるようにツイストした。ここでピッチ長とは完全な撚り部分において、1本の線が1回転するまでの長さを示している。
得られたツイストペア(撚り電線)について、潰れ率を測定し、特性インピーダンス(Ω)を求めた。結果を表1に示す。
銅線と、溶融押出成形により、この銅線の周囲に形成されたTFE/HFP/PPVE共重合体A(TFE/HFP/PPVE(質量比):87.5/11.5/1.0、融点:257℃、MFR:36.3g/10分、弾性率:460MPa、6GHzにおける比誘電率(εr):2.05、6GHzにおける誘電正接:3.3×10−4)の絶縁体とを備える被覆電線(外径1.0mm、銅線の直径0.510mm、絶縁体厚み0.245mm)を、0℃に設定した恒温槽(エスペック社製、型番:SH−241)にセットし、電線温度が恒温槽の雰囲気温度になるまで(少なくとも10分)静置した。
冷却した2本の被覆電線を、ツイスト機(東京アイデアル社製、型番:TW−2N)にて、約500tpmで、表1に記載のピッチ長になるようにツイストした。ここでピッチ長とは完全な撚り部分において、1本の線が1回転するまでの長さを示している。
得られたツイストペア(撚り電線)について、潰れ率を測定し、特性インピーダンス(Ω)を求めた。結果を表1に示す。
(特性インピーダンス)
ツイストペアは、典型的には100オームの特性インピーダンスを有するように設計されており、特性インピーダンスは、文献(Brian C. Wadell、「Transmission line design handbook」、Artech House on Demand(1991))に記載のインピーダンスの算出式を参考にして、下記の式から算出することができる。
式(3)中、ZO:特性インピーダンス
εeff:実効比誘電率であり、下記式(4)から求める
D:被覆電線の外形(mm)×(1−潰れ率(%)×2/100)から求められる値(mm)
d:被覆電線の導体の直径(mm)
ツイストペアは、典型的には100オームの特性インピーダンスを有するように設計されており、特性インピーダンスは、文献(Brian C. Wadell、「Transmission line design handbook」、Artech House on Demand(1991))に記載のインピーダンスの算出式を参考にして、下記の式から算出することができる。
εeff:実効比誘電率であり、下記式(4)から求める
D:被覆電線の外形(mm)×(1−潰れ率(%)×2/100)から求められる値(mm)
d:被覆電線の導体の直径(mm)
εeff=1.0+q(εr−1.0) (4)
式(4)中、εeff:実効比誘電率
εr:絶縁体の比誘電率
q:補正係数であり、下記式(5)から求める。
式(4)中、εeff:実効比誘電率
εr:絶縁体の比誘電率
q:補正係数であり、下記式(5)から求める。
q=0.25+0.0004×(tan−1(TπD))2 (5)
式(5)中、T:ツイスト率(=1mm/ピッチ長(mm))
tan−1(TπD)は、ツイストのピッチ角度θ(°)である。
式(5)中、T:ツイスト率(=1mm/ピッチ長(mm))
tan−1(TπD)は、ツイストのピッチ角度θ(°)である。
ツイスト時の応力により被覆がクラッシュするとツイストペア中の導体の中心間の間隔が短くなり、特性インピーダンスが設計した値からずれることとなる。
実施例2
恒温槽の設定温度を−40℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、ツイストペアを作製した。得られたツイストペアについて、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
恒温槽の設定温度を−40℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、ツイストペアを作製した。得られたツイストペアについて、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
実施例3
銅線と、溶融押出成形により、この銅線の周囲に形成されたTFE/HFP/PPVE共重合体B(TFE/HFP/PPVE(質量比):87.6/11.5/0.9、融点:257℃、MFR:35.7g/10分、弾性率:480MPa、6GHzにおける比誘電率(εr):2.05、6GHzにおける誘電正接:3.3×10−4)の絶縁体とを備える被覆電線(外径1.0mm、銅線の直径0.510mm、絶縁体厚み0.245mm)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ツイストペアを作製した。得られたツイストペアについて、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
銅線と、溶融押出成形により、この銅線の周囲に形成されたTFE/HFP/PPVE共重合体B(TFE/HFP/PPVE(質量比):87.6/11.5/0.9、融点:257℃、MFR:35.7g/10分、弾性率:480MPa、6GHzにおける比誘電率(εr):2.05、6GHzにおける誘電正接:3.3×10−4)の絶縁体とを備える被覆電線(外径1.0mm、銅線の直径0.510mm、絶縁体厚み0.245mm)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ツイストペアを作製した。得られたツイストペアについて、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
実施例4
恒温槽の設定温度を−40℃に変更した以外は、実施例3と同様にして、ツイストペアを作製した。得られたツイストペアについて、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
恒温槽の設定温度を−40℃に変更した以外は、実施例3と同様にして、ツイストペアを作製した。得られたツイストペアについて、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
比較例1
恒温槽の設定温度を20℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、ツイストペアを作製した。得られたツイストペアについて、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
恒温槽の設定温度を20℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、ツイストペアを作製した。得られたツイストペアについて、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
比較例2
恒温槽の設定温度を20℃に変更した以外は、実施例3と同様にして、ツイストペアを作製した。得られたツイストペアについて、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
恒温槽の設定温度を20℃に変更した以外は、実施例3と同様にして、ツイストペアを作製した。得られたツイストペアについて、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
比較例3
恒温槽の設定温度を10℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、ツイストペアを作製した。得られたツイストペアについて、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
恒温槽の設定温度を10℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、ツイストペアを作製した。得られたツイストペアについて、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
参考例1
プレナムケーブル(CommScope社製、Ultra 10 10G4 8765504/10)を構成するツイストペアについて、実施例1と同様にして、絶縁体の弾性率を測定したところ、427MPaであった。また、ピッチ長および潰れ率を測定した。結果を表2に示す。
プレナムケーブル(CommScope社製、Ultra 10 10G4 8765504/10)を構成するツイストペアについて、実施例1と同様にして、絶縁体の弾性率を測定したところ、427MPaであった。また、ピッチ長および潰れ率を測定した。結果を表2に示す。
参考例2
プレナムケーブル(General Cable社製、GenSPEED 10MTP Category 6A Cable 7132851)を構成するツイストペアについて、実施例1と同様にして、絶縁体の弾性率を測定したところ、422MPaであった。また、ピッチ長および潰れ率を測定した。結果を表2に示す。
プレナムケーブル(General Cable社製、GenSPEED 10MTP Category 6A Cable 7132851)を構成するツイストペアについて、実施例1と同様にして、絶縁体の弾性率を測定したところ、422MPaであった。また、ピッチ長および潰れ率を測定した。結果を表2に示す。
参考例3〜6
プレナムケーブル(Superior Essex社製、10Gain Category 6A 6A−272−2B)から、4種類のツイストペアを回収し、得られた4種類のツイストペアについて、実施例1と同様にして、絶縁体の弾性率を測定したところ、450MPaであった。また、ピッチ長および潰れ率を測定した。結果を表2に示す。
プレナムケーブル(Superior Essex社製、10Gain Category 6A 6A−272−2B)から、4種類のツイストペアを回収し、得られた4種類のツイストペアについて、実施例1と同様にして、絶縁体の弾性率を測定したところ、450MPaであった。また、ピッチ長および潰れ率を測定した。結果を表2に示す。
表1の結果から、被覆電線を十分に冷却する冷却工程を経て製造された撚り電線は、同様のピッチ長を有する10℃以上で撚り合わされた撚り電線よりも、潰れ率が小さく、設計上の特性インピーダンスと算出された特性インピーダンスとの差も小さかった。特に、実施例1の撚り電線では、撚り電線のピッチ長が約5mmであっても、設計上の特性インピーダンスとの差が12Ωにすぎなかった。これに対し、比較例1の撚り電線では、ピッチ長を約5mmとすると、設計上の特性インピーダンスとの差が18Ωにもなった。以上のことから、被覆電線を十分に冷却する冷却工程を経て製造された撚り電線は、設計上の特性インピーダンスと大差のない特性インピーダンスを有していることが分かる。
次に、実施例、比較例および参考例のツイストペアについて、計算式:A×x/(z/500)+B(ただし、x、zは不等式(1)と同じ、A=−1、B=11.5)により、値を求めた。結果を表2に示す。
また、設計上の特性インピーダンスと算出された特性インピーダンスとに差がある場合、設計上の特性インピーダンスを実現するためには、絶縁体を厚くする必要があり、絶縁体を形成するポリマーの量を増加させる必要がある。絶縁体を形成するポリマーの量の増加は、製造コストを上昇させるだけでなく、撚り電線が重くなるため、絶縁体を形成するポリマーの量は、少ないほど好ましい。そこで、表1に記載の結果に基づいて、100Ωのインピーダンスを示すために必要となる、1000フィートあたりのポリマーの補填量(g)を求めた。結果を表2に示す。なお、各ツイストペア同士の比較が容易になるように、導体径が0.573mm(AWG23)となる倍率で、導体径および外形を拡大または縮小して、導体径および外形を統一した上で、ポリマーの補填量(g)を計算により求めた。結果を表2に示す。
表2の結果が示すとおり、不等式(1):y<A×x/(z/500)+B(ただし、x、y、zは上述したとおりであり、A=−1、B=11.5)を満たす実施例の撚り電線は、ポリマー補填量が少ない。したがって、不等式(1)を満たす撚り電線は、特性インピーダンスが100Ωとなるように設計した場合であっても、同じピッチ長を有する従来の撚り電線に比べて、絶縁体を形成するポリマーの量が少なくてすむことが分かる。すなわち、不等式(1)を満たす撚り電線は、製造コストが低いだけでなく、軽量であるという大きな利点を有する。
図4に、実施例1および2、比較例1および3の撚り電線のピッチ長および潰れ率をプロットしたグラフを示す。また、図5に、実施例3および4、比較例2の撚り電線のピッチ長および潰れ率をプロットしたグラフを示す。さらに、図4および図5に、式(Y):y=A×x/(z/500)+B(ただし、x、y、zは不等式(1)と同じ、A=−1、B=11.5)のグラフを破線で示す。図4および図5に示されるように、不等式(1):y<A×x/(z/500)+B(ただし、x、y、zは上述したとおりであり、A=−1、B=11.5)を満たす撚り電線は、所望の特性インピーダンスを実現するために要するポリマー量が少なくてすむ撚り電線であり、多量のポリマー補填量を要する撚り電線は、不等式(1)を満たさない。したがって、撚り電線が不等式(1)を満たすことにより、同じピッチ長を有する従来の撚り電線に比べて、軽量である撚り電線が得られることが分かる。
10 撚り電線
20 被覆電線
21 導体
22 絶縁体
23 外形
24 潰れ面
25 直径線
26,27 交点
30 撚り電線製造装置
31 被覆電線
32 被覆電線ドラム
33 配線板
34 集線口
35 冷却手段
40 撚り線機
41,42 ガイドローラ
43 弓状回転部
44 エンドドラム
20 被覆電線
21 導体
22 絶縁体
23 外形
24 潰れ面
25 直径線
26,27 交点
30 撚り電線製造装置
31 被覆電線
32 被覆電線ドラム
33 配線板
34 集線口
35 冷却手段
40 撚り線機
41,42 ガイドローラ
43 弓状回転部
44 エンドドラム
Claims (15)
- 前記絶縁体が、フルオロポリマーを含む請求項1に記載の撚り電線。
- 前記絶縁体の6GHzにおける比誘電率が、2.3以下である請求項1または2に記載の撚り電線。
- 前記絶縁体の6GHzにおける誘電正接が、5.0×10−3以下である請求項1〜3のいずれかに記載の撚り電線。
- 前記絶縁体の厚みが、0.01〜3.0mmである請求項1〜4のいずれかに記載の撚り電線。
- 前記絶縁体が、単層構造または複層構造を有する請求項1〜5のいずれかに記載の撚り電線。
- 2本の被覆電線が撚り合わされた請求項1〜6のいずれかに記載の撚り電線。
- 導体および前記導体の周囲を被覆する絶縁体を備える複数の被覆電線を5℃以下まで冷却する冷却工程、および、
前記複数の被覆電線を撚り合わせる撚り合わせ工程を含む
撚り電線の製造方法。 - 前記冷却工程において、0℃以下まで冷却する請求項8に記載の撚り電線の製造方法。
- 前記絶縁体が、フルオロポリマーを含む請求項8または9に記載の撚り電線の製造方法。
- 前記絶縁体の6GHzにおける比誘電率が、2.3以下である請求項8〜10のいずれかに記載の撚り電線の製造方法。
- 前記絶縁体の6GHzにおける誘電正接が、5.0×10−3以下である請求項8〜11のいずれかに記載の撚り電線の製造方法。
- 前記絶縁体の厚みが、0.01〜3mmである請求項8〜12のいずれかに記載の撚り電線の製造方法。
- 前記絶縁体が、単層構造または複層構造を有する請求項8〜13のいずれかに記載の撚り電線の製造方法。
- 被覆電線が2本である請求項8〜14のいずれかに記載の撚り電線の製造方法。
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