JPH07503807A - 複合多孔質絶縁材を有する同軸電気信号ケーブル - Google Patents

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】 複合多孔質絶縁材を有する同軸電気信号ケーブル発明の利用分野 本発明は、絶縁した同軸電気信号ケーブル、具体的には多孔質の絶縁材を有する そのようなケーブル、最も具体的には多孔質の絶縁材がフルオロカーボンのポリ マーを含むそのようなケーブルに関係する。

背景技術 米国特許第３９５３５６６号、同３９６２１５３号、同４０９６２２７号、同４ １８７３９０号、同４９０２４２３号、同４４７８６６５号に記載の低密度多孔 質延伸ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は電気導体を絶縁するために広 範囲に使用されており、緻密性のポリマー絶縁材で絶縁された導体に比較して信 号伝達速度、誘電損失、物理的寸法の改良された特性を有する絶縁した導体を提 供する。高い気孔量と低い密度が特性の改良を提供する。

このような絶縁された電気導体を通る極めて速い信号伝達速度を達成する制約は 、低密度と低誘電率を達成し、それによって高い信号伝達速度を達成するように 非常に高い空隙容積すなわち気孔量を有するように製造する場合、本質的に耐圧 潰性でないｅＰＴＦＥ（延伸ポリテトラフルオロエチレン）の連続気孔（ノード およびフィブリル）の性質にある。

このような絶縁材の圧潰性は絶縁材を熱可塑性ポリマーの表皮で囲むことによっ て改良することができるが、信号伝達速度は密な気孔のない絶縁材の表皮によっ て低下する。

ケーブル絶縁材に耐圧潰性を付与するためのもう１つの方法は、熱可塑性ポリマ ーを電気導体の周りに押出するときに発泡させ、電気導体の周りに耐圧潰性の独 立気泡の発泡絶縁材を形成する方法であった。この方法は当該技術でよく知られ ており、米国特許第３０７２５８３号、同４７１１８１１号、同４３９４４６０ 号、及びＥＰＯ４４２３４６に記載されており、押出の際に溶融ポリマーの中に 発泡用ガス又は液を注入する。

これらの方法においては押出プロセスの間に発泡剤を使用して独立気泡のフルオ ロカーボンポリマー発泡体を形成し、これらは本質的に耐圧潰性の傾向がある。

しかしながら、絶縁されたケーブルを通る高い信号伝達速度を有する絶縁ケーブ ルを提供するために十分な高い空隙容積を有し、同時に圧潰に対する十分な抵抗 を与える発泡絶縁材を製造することは困難である。

発明の要旨 本発明は、信号導体を囲む多孔質ｅＰＴＦＥ絶縁材の層と、独立気泡の発泡体ポ リマー絶縁材の層で囲まれるこの絶縁された導体を含む、複合多孔質絶縁材を有 する同軸電気信号ケーブルを構成する。

ｅＰＴＦＥ絶縁材は信号導体の上に押出又はテープ巻き付けすることができ、独 立気泡の発泡体ポリマー絶縁材は、ｅＰＴＦＥ被覆導体の上に押出ながら発泡剤 によって発泡することができる、導体の絶縁に有用な任意の通常の絶縁材でよい 。独立気泡の発泡ポリマーには例えばＰＦＡ、ＦＥＰ等のような熱可塑性フルオ ロカーボンポリマーが好ましく、またポリエステル、ポリプロピレン、又はポリ エチレンであってもよい。独立気泡の発泡ポリマーはｅＰＴＦＥ層の上に押出す るか、或いはテープ巻き付けのようにして適用することができる。本発明の複合 絶縁材は、ノードやフィブリルの高度に多孔質の連続気孔絶縁材と、ｅＰＴＦＥ 被覆導体の電気的特性、特にはその信号伝達速度に悪影響を及ぼさない独立気泡 の空隙容積が高い耐圧潰性の保護絶縁材とを組み合わせる。

２層の複合絶縁材を有する、この絶縁した信号導体は、例えば金属化されたポリ マーテープ、金属箔、横巻き金属ワイヤー、又は金属チューブのような、同軸電 気信号ケーブルの遮蔽材に通例なタイプの電気遮蔽材を備える。通常は遮蔽材を 保護のポリマージャケットで囲み、これは遮蔽材の上にテープ巻き付は又は押出 することかできる。このようなジャケットはポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、 フルオロポリマー等で形成することができ、これらに導電性物質を充填すること もできる。信号導体と遮蔽材は銅、銅合金、貴金属メッキ銅、アルミニウム、ミ ューメタル磁気合金、又は他の導電性金属であることができる。

２層の複合絶縁材を有する、この絶縁した信号導体は、遮蔽材のない絶縁した導 体の撚り合わせた対として使用することができ、このようにして複合絶縁材の耐 圧潰性と良好な誘電特性を利用することができる。

図面の簡単な説明 図１は本発明のケーブルの横断面図である。

図２は本発明のケーブルの透視図であり、見えやすいように横断面に切ってケー ブルから除去した各種の層を有する。

発明の詳細な説明 次に図面を参照しながら本発明を詳細に記載し、よりたんねんに本発明の範囲と 詳細事項を述べる。

図１は本発明のケーブルの横断面図であり、電気信号導体ｌが押出又はテープ巻 き付けによって、好ましくは多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦ Ｅ）絶縁材２の層で囲まれている。この絶縁した導体を独立気泡のポリマー発泡 絶縁材３の層で囲み、この絶縁材は好ましくはｅＰＴＦＥで被覆した導体の上に 前述の方法によって押出し、具体的には加熱加圧条件下で発泡性熱可塑性プラス チックをコアの上に押出し、同時に非反応性ガス又はガス化性液体を押出機バレ ルに注入し、熱可塑性プラスチックを押出機から出しながら発泡させる。押出す る前に熱可塑性ポリマーに核剤を添加し、それによって形成される気泡の数を最 大限にし、そのサイズを最小限にする。この方法は発泡ポリマー層３を圧潰に対 してかなりの強度を有する独立気泡体にする。

約９５％の気孔率がほぼ有効に到達できる最大であり、好ましい範囲は約５０〜 ９０％の気孔率であり、これは、同軸信号ケーブルにおいて良好な耐圧潰性を備 えて最大の信号伝達速度を提供することができる。

非常に低い誘電率を有し、多孔性が高い他のポリマーで、この好適なｅＰＴＦＥ を置き換えることができ、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、フルオロカー ボンがある。

中央の信号導体ｌは中実又は撚線であることができ、例えば銅、銅合金、アルミ ニウム、アルミニウムー銅複合材、炭素充填付人りポリマー、プラズマコーティ ング法によって別の金属で被覆した金属、貴金属をメッキした銅と銅合金、又は 錫、及びニッケルをメッキした金属を含むことができる。

独立気泡の発泡絶縁材３に使用することができる発泡性熱可塑性ポリマーにはポ リエチレン、芳香族ポリアミド、ポリプロピレン、フッ化エチレン−プロピレン コポリマー（ＦＥＰ）、パーフルオロアルコキシテトラフルオロエチレンポリマ ー（ＰＦＡ）　、クロロトリフルオロエチレンポリマー、エチレン−クロロトリ フルオロエチレンコポリマー、ポリビニリデンフルオライドポリマー、フッ化酸 素含有環を含むＰＴＦＥポリマー、ポリスチレン、ポリホルムアルデヒドポリエ ーテル、ビニルポリマー、芳香族と脂肪族のポリアミド、及びエチレン−テトラ フルオロエチレンコポリマー（Ｔｅｆｚｅｌ（商標））がある。

発泡剤は例えば窒素、フレオン（商標）系の部材、二酸化炭素、アルゴン、ネオ ン、塩化メチレン、又はペンタンのような低沸点炭化水素であることができる。

熱可塑性ポリマーの押出条件下において、特に核剤を使用した場合、これらは多 数の独立気泡の気孔を形成することができる。

最小サイズの気孔の最大数が生成することを確保するため、気泡発生を促進する 核剤を使用する。これらは例えば窒化ホウ素、マグネシウム、カルシウム、バリ ウム、亜鉛、酸化鉛、炭酸鉛、アルミナ、シリカゲル、及び二酸化チタンの粒子 を含むことができる。

独立気泡の発泡絶縁材３を囲んで導電性遮蔽材４があり、この遮蔽材は絶縁材３ の周りに巻回、横巻き、又は押出することができる。

金属箔又は金属被覆ポリマーテープを絶縁材３周りに螺旋状に巻き付けることが でき、又は導電性のワイヤーやテープを絶縁材３の周りに横巻き又は編組するこ とができる。銅、銅合金、又はアルミニウムの柔らかい導電性金属チューブをダ イを通して絶縁材３の周りに線引きすることもできる。銀メツキ銅ワイヤーを絶 縁材３の周りに横巻きすることもできる。導電性遮蔽材４は上記の中央の導体ｌ に使用すると同じ金属を含むことができ、また、ミューメタル磁気合金、又は例 えば導電性炭素又は金属の粒子を含む導電性粒子充填打入りポリマーであること もできる。金属被覆ポリマーテープを遮蔽材４に使用する場合、遮蔽材の適切な 接地を保証するために、螺旋状の又は縦のドレンワイヤー６を遮蔽材に接触及び 隣接させて使用することが多い。ドレンワイヤーは例えば銀メッキした銅でよい 。

遮蔽材４と選択性のドレンワイヤー６を囲んで保護ジャケット５がある。ジャケ ット５は通常は上記に列挙したような押出した熱可塑性プラスチックであり、炭 素や金属の導電性フィラー粒子を含むことができる。

図２は、ケーブルの構造を示すために層を順次はぎ取った本発明のケーブルの透 視横断面図である。導体ｌをｅＰＴＦＥ絶縁層２で囲み、次にこの絶縁層を独立 気泡の発泡絶縁材３で囲み、多孔性の高い層２を保護するための圧潰強度を与え る。発泡絶縁材３には、金属テープ又は金属被覆テープの遮蔽材４を螺旋状に巻 いて示している。ドレンワイヤー６が遮蔽材の有効な接地を追加する。保護ポリ ′７−ジャケット５が順に遮蔽材４とドレンワイヤー６を囲む。

吻 ０．２１ｇ／”ＣＣの密度と、密度から旧算した約９０％の気孔率をイｊするｃ ＰＴＦＥテープで０．７６２ｍｍの銀メツキ銅ワイヤーを螺旋状に巻いた。ｅＰ ＴＦＥの上に発泡フルオロポリマー層を押出した。ｅＰＴＦＥ層と発泡熱可塑性 プラスチック層の密度を次の方法によって測定した。

ケーブルの小さな試験片をエポキシ注封材料の中に沈め、真空チャンバーの中に 入れ、サンプルから空気を吸引した。エポキシ注封材料を硬化させ、次いでサン プルの横断面を切り、研磨した。

次いでビデオマイクロメーターを備えた顕微鏡を使用し、信号導体の直径、ｅＰ ＴＦＥコアと発泡熱可塑性ポリマー層の直径を測定した３、次にｅＰＴＦＥと発 泡熱可塑性ボ１ツマ一層について横断面積を計算することができた。次にケーブ ルの隣接した１２インチ（３０，４８ｃｍ）のサンプルをその構成部材に分け、 ｅＰＴＦＥと熱可塑性ポリマー層を別々に秤量し、重さをめた。各々の層の体積 は、断面積×長さ１２インチ（３０，４８ｃｍ）によって計算することができた 。次いで密度は、各々の層のダラムの重さを立方セン千メートルの体積で割って 計算した。ｅＰＴＦＥ層の密度は平均で０．２１ｇ／ｅｅで、約０゜１９〜約０ −２８ｇ／ｃｅの範囲であった。ｅＰＴＦＥ層の肉厚は約０．２９４ｍ、ｍであ った。

次いで押出機のバレルにフレオン１１３を注入しながら、耐圧潰性のＰＦＡの層 を、熱可塑性ポリマー押出の標準的な押出機によってｅＰＴＦＥを巻き付けた導 体の上に押出した。押出機は３０：１の長さ対直径の比を有した。ＰＦＡは約０ ８７９重量％で窒化ホウ素の核剤を含んだ。ＰＦＡ層の中に約〇−約５５％の気 孔率を有するいくつかのサンプルを押出した。これらの気孔率はＰＦＡ層を取り 出し、ＰＦＡ層の密度を測定し、で確認した。

螺旋状のドレンワイヤーとアルミ化されたポリエステル遮蔽材は当該技術で知ら れるテープ巻き付は法によって縦に並んで適用し、た。

ＦＥＰの押出層を標準的な押出プロセスによって付加し、外側ジャケットとして 利用（７た。これらのサンプルを信号伝達速度について試験し、外側ジャケット を有しない以外は同じサンプルと結果を比較した。これらの測定値からのデータ は、ＰＦＡ表皮層の気孔率が増すにつれて相応にケーブルの信号伝達速度が増し 、ｅＰＴＦＥ絶縁材コアの圧潰を防ぐＰＦＡ表皮層の性能は殆ど変化がないこと を示した。

補正書の翻訳文提出書 Ｆｌに、２ （十丁＆１′乙な５１％１ｆｉ４宋にλＯ〕平成６年７月　１５日

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．次の部材によって内側から外側に構成した同軸電気信号ケーブル： （ａ）電気伝導性信号導体、 （ｂ）前記導体を囲む徽多孔質の絶縁材の第１層、（ｃ）前記絶縁材の第１層を 囲む独立気泡のポリマー発泡体の絶縁材の第２層。
2. ２．前記絶縁材の第２層を囲む電気伝導性遮蔽材と、前記遮蔽材を囲む保護ポリ マージャケットを含む請求の範囲第１項に記載のケーブル。
3. ３．前記微多孔質の絶縁材の第１層が延伸ポリテトラフルオロエチレンを含む請 求の範囲第１項又は第２項に記載のケーブル。
4. ４．前記絶縁材の第２層が独立気泡の熱可塑性ポリマー発泡体の押出層を含む請 求の範囲第３項に記載のケーブル。
5. ５．前記発泡体が約５〜９５％の気孔率を有する請求の範囲第４項に記載のケー ブル。
6. ６．前記発砲体が約５０〜９０％の気孔容積を有する請求の範囲第４項に記載の ケーブル。
7. ７．前記熱可塑性ポリマー発泡体がポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステ ル、フルオロポリマー、フッ化工チレン−プロピレンコポリマー、パーフルオロ −アルニキシテトラフルオロエチレンポリマー、クロロトリフルオロエチレンポ リマー、エチレン−クロロトリクロロエチレンコポリマー、ポリビニリデンフル オライドポリマー、複素環合有フッ化酸素を含むポリテトラフルオロエチレンポ リマー、ポリスチレン、ポリホルムアルデヒドポリエーテル、ビールポリマー、 芳香族と脂肪族のポリアミド、及びエチレン−テトラフルオロエチレンコポリマ ーからなる群より選択された請求の範囲第４項に記載のケーブル。
8. ８．前記延伸ポリテトラフルオロエチレン絶縁材を、前記信号導体の上にテープ 巻き付け又は押出した請求の範囲第３項に記載のケーブル。
9. ９．前記電気伝導性遮蔽材と前記信号導体が金属を含む請求の範囲第２項に記載 のケーブル。
10. １０．前記金属が鋼、銅合金、貴金属をメッキした銅、銅合金、若しくはアルミ ニウム、及びアルミニウム、アルミニウムー銅複合材、プラズマコーティング法 によって別の金属で被覆した金属、鋼、錫、ニッケルをメッキした金属、及びミ ューメタル磁気合金からなる群より選択された請求の範囲第９項に記載のケーブ ル。
11. １１．前記ジャケットが押出した熱可塑性ポリマーを含む請求の範囲第２項に記 載のケーブル。
12. １２．前記熱可塑性ポリマーが導電性フィラーを含む請求の範囲第１１項に記載 のケーブル。
13. １３．前記導電性遮蔽材に接触及び隣接して配置した導電性金属ドレンワイヤー をさらに含む請求の範囲第２項に記載のケーブル。
14. １４．次の過程を含む同軸電気信号ケーブルの製造方法；（ａ）多孔質延伸ポリ テトラフルオロエチレンの第１絶縁層で電気伝導性信号導体を囲み、 （ｂ）独立気泡のポリマー発泡体を含む第２絶縁材で前記第１絶縁層を囲み、 （ｃ）電気伝導性金属遮蔽材の層で前記第２絶縁材層を囲み、（ｄ）所望により 前記遮蔽材に接触及び隣接して電気伝導性ドレンワイヤーを配置し、 （ｅ）所望により保護ポリマージャケットで前記遮蔽材層を囲む。
15. １５．請求の範囲第１項に記載のケーブルの２本以上を１本に撚り合わせたケー ブル。