(57)【要約】  導体と、導体を取り囲む発泡絶縁体と、を有する電気ケーブルが開示されている。発泡絶縁体は、均一な空洞サイズと、導体に対する改善された接着性とを有する。２２ミル未満の導体太さを有する電気ケーブルも開示されている。
2015506570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気ケーブルであって、
導体と、
前記導体を取り囲む発泡絶縁体と、
を有し、
前記導体は、約２２ミル以下の太さを有する、ケーブル。
【請求項２】
前記導体は、約８ミル以下の太さを有する請求項１に記載のケーブル。
【請求項３】
前記導体は、約５ミル以下の太さを有する請求項１に記載のケーブル。
【請求項４】
前記導体は、約４ミル以下の太さを有する請求項１に記載のケーブル。
【請求項５】
前記発泡絶縁体は、フルオロポリマーを含む請求項１に記載のケーブル。
【請求項６】
前記フルオロポリマーは、パーフルオロアルコキシコポリマーを含む請求項５に記載のケーブル。
【請求項７】
前記パーフルオロアルコキシコポリマーは、少なくとも約３５ｇ／１０分のメルトフローレートを有する請求項６に記載のケーブル。
【請求項８】
前記パーフルオロアルコキシコポリマーは、少なくとも約４０ｇ／１０分のメルトフローレートを有する請求項７に記載のケーブル。
【請求項９】
前記パーフルオロアルコキシコポリマーは、約３５ｇ／１０分〜約５０ｇ／１０分の範囲のメルトフローレートを有する請求項６に記載のケーブル。
【請求項１０】
前記パーフルオロアルコキシコポリマーは、約３８ｇ／１０分〜約４７ｇ／１０分の範囲のメルトフローレートを有する請求項９に記載のケーブル。
【請求項１１】
前記パーフルオロアルコキシコポリマーは、約４０ｇ／１０分〜約４４ｇ／１０分の範囲のメルトフローレートを有する請求項１０に記載のケーブル。
【請求項１２】
前記発泡絶縁体は、複数の空洞を有し、前記空洞は、約０．１ミル〜約１ミルの範囲の平均サイズを有する請求項１に記載のケーブル。
【請求項１３】
前記空洞は、約０．２５ミル〜約０．５ミルの範囲の平均サイズを有する請求項１２に記載のケーブル。
【請求項１４】
前記空洞の少なくとも９０％は、約０．２５ミル〜約０．５ミルの範囲のサイズを有する請求項１３に記載のケーブル。
【請求項１５】
前記空洞の少なくとも９５％は、約０．２５ミル〜約０．５ミルの範囲のサイズを有する請求項１４に記載のケーブル。
【請求項１６】
前記空洞は、２標準偏差以下だけ変化するサイズを有する請求項１２に記載のケーブル。
【請求項１７】
前記空洞は、１標準偏差以下だけ変化するサイズを有する請求項１６に記載のケーブル。
【請求項１８】
前記発泡絶縁体は、約１ミル〜約１５ミルの範囲の壁厚を有する請求項１に記載のケーブル。
【請求項１９】
前記発泡絶縁体は、約２ミル〜約１０ミルの範囲の壁厚を有する請求項１４に記載のケーブル。
【請求項２０】
前記発泡絶縁体は、約２５％〜約７５％の範囲の空洞密度を有する請求項１２に記載のケーブル。
【請求項２１】
前記発泡絶縁体は、約３５％〜約５５％の範囲の空洞密度を有する請求項２０に記載のケーブル。
【請求項２２】
前記発泡絶縁体は、約４０％〜約５０％の範囲の空洞密度を有する請求項２１に記載のケーブル。
【請求項２３】
前記発泡絶縁体の外側表面上に非中空ポリマー層を更に有する請求項１に記載のケーブル。
【請求項２４】
前記ケーブルは、同軸ケーブルである請求項１に記載のケーブル。
【請求項２５】
電気ケーブル用の発泡絶縁体であって、
複数の空洞を有する発泡フルオロポリマーを有し、
前記発泡絶縁体は、約１ミル〜約１５ミルの範囲の厚さを有し、前記空洞は、約０．１ミル〜約１ミルの範囲の平均サイズを有する、発泡絶縁体。
【請求項２６】
前記空洞は、２標準偏差以下だけ変化するサイズを有する請求項２５に記載の絶縁体。
【請求項２７】
前記発泡絶縁体は、約２５％〜約７５％の範囲の空洞密度を有する請求項２５に記載の絶縁体。
【請求項２８】
前記フルオロポリマーは、パーフルオロアルコキシコポリマーを含む請求項２５に記載の絶縁体。
【請求項２９】
前記パーフルオロアルコキシコポリマーは、約３５ｇ／１０分〜約５０ｇ／１０分の範囲のメルトフローレートを有する請求項２５に記載の絶縁体。
【請求項３０】
前記絶縁体は、チューブの形態である請求項２５に記載の絶縁体。
【請求項３１】
前記絶縁体の内径は、約２２ミル以下である請求項３０に記載の絶縁体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡絶縁導体に関する。更に詳しくは、本発明は、極細同軸ケーブル及びその他の小さな電気ケーブルなどの発泡絶縁極細ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子装置が益々小さくなるのに伴って、これらの小型化された装置用の電気ケーブルに対するニーズが拡大している。セルラー電話機、超軽量ラップトップコンピュータ、及びその他の携帯型装置（ＧＰＳナビゲーションシステム、タブレットコンピュータ、携帯型ゲーム装置など）は、更に小さく、更に軽く、且つ、更に携帯に適したものとなるように継続的に設計されている。装置の小型化の傾向の持続に伴い、これに追随するように、新しい電気導体を開発しなければならない。
【０００３】
相対的に小さな電気ケーブルは、相対的に大きなデータスループットを必要とする装置にも有用であろう。例えば、センサ又は検出器の分解能が増大するのに伴って、大量データを転送する能力に対するニーズも増大している。相対的に小さな電気ケーブルを使用することにより、必要な材料の量が減少し、且つ、複数のケーブルを結束して単一のケーブルを生成することも可能となる。いくつかの用途においては、数百本の個別の電気ケーブルを１本の曲がり易いケーブルに結束してもよい。
【０００４】
導体が益々小さくなるのに伴って、導体を取り囲んでいる絶縁体が、信号減衰及びケーブル反射損失などのケーブルの電気特性に対して相対的に大きな影響を及ぼすことになる。相対的に小さな導体は、一般に、相対的に薄い壁の絶縁を必要としている。従って、相対的に大きな導体が必要とする精度よりも高い精度により、導体を絶縁体中においてセンタリングさせるニーズが存在することになろう。
【０００５】
発泡絶縁体の場合には、空洞サイズの大きな変動がその長さにわたってケーブルの誘電特性を実質的に変化させる可能性がある。大きな空洞を有する絶縁体のエリアは、複数の相対的に小さな空洞を有するエリアよりも小さな局所化された誘電定数を有することになろう。このような差により、ケーブルが、望ましい用途に不適なものとなる場合がある。
【０００６】
電気ケーブルが小さくなるのに伴って、導体と絶縁体の間の接着性に問題が発生する場合もある。導体と絶縁体の間の小さな接触面積により、低接着状態が悪化する場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、小さな導体を有する絶縁された電気ケーブルを提供することが望ましい。小さな導体を有する電気ケーブルの適切な電気特性を提供する小さな壁厚を有する電気ケーブル用の発泡絶縁体を提供することも望ましい。このような小さな導体と発泡絶縁体との間の良好な接着性を提供することも望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
要すれば、且つ、本発明の一態様によれば、電気ケーブルが提供され、この電気ケーブルは、
導体と、
前記ケーブルを取り囲む発泡絶縁体と、
を有し、
前記導体は、約２２ミル以下の太さを有する。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、電気ケーブル用の発泡絶縁体が提供され、発泡絶縁体は、複数の空洞を有する発泡フルオロポリマーを有し、発泡絶縁体は、約１ミル〜約１５ミルの範囲の厚さを有し、空洞は、約０．１ミル〜約１ミルの範囲の平均サイズを有する。
【００１０】
本発明の発泡絶縁体は、発泡フルオロポリマーを含んでもよい。
【００１１】
本発明は、以下の添付図面との関連における以下の詳細な説明を参照することにより、更に十分に理解することができよう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】発泡パーフルオロアルコキシコポリマーを含む発泡絶縁体の断面を示す拡大図である。
【図２】フッ素化エチレンプロピレンコポリマーを含む発泡絶縁体の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明については、その好適な実施形態との関連において説明することとするが、これは、本発明をこの実施形態に限定することを意図したものではないことを理解されたい。逆に、添付の請求項によって規定されている本発明の精神及び範囲に含まれうるすべての代替形態、変形形態、及び均等物を含むものと解釈されたい。
【００１４】
以下において実施形態の詳細について説明する前に、以下の用語を規定すると共に明確にしておく。
【００１５】
「パーフルオロアルコキシコポリマー」、「ＰＦＡコポリマー」、及び「ＰＦＡ」という用語は、本明細書においては、テトラフルオロエチレン（「ＴＦＥ」）及びパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）（「ＰＡＶＥ」）を意味するべく使用されている。ＰＦＡコポリマーは、ＡＳＴＭのＤ３３０７−１０規格に準拠したものであってもよい。ＰＦＡコポリマーは、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」）、パーフルオロ（ブチルビニルエーテル）（「ＰＢＶＥ」）、又はこれらの組合せを有してもよい。
【００１６】
「フッ素化エチレンプロピレン」、「ＦＥＰコポリマー」、及び「ＦＥＰ」という用語は、本明細書においては、ヘキサフルオロプロピレン（「ＨＦＰ」）及びＴＦＥのコポリマーを意味するべく使用されている。ＦＥＰコポリマーの例は、ＡＳＴＭのＤ２１１６−０７の仕様に含まれるものを含む。
【００１７】
「メルトフローレート」又は「ＭＦＲ」という用語は、ＰＦＡコポリマーについてはＡＳＴＭのＤ−３３０７−９３に、且つ、ＦＥＰコポリマーについてはＡＳＴＭ  Ｄ−２１１６−９１ａに、規定されているように、溶融ポリマー又はコポリマー上において５ｋｇの重量を使用することにより、ＡＳＴＭのＤ−１２３８に従って、且つ、３７２℃の温度において、計測されたポリマー又はコポリマーのメルトフローレートである。
【００１８】
本明細書において使用されている「空洞サイズ」という用語及びその変化形は、空洞の最大寸法を意味している。例えば、球形空洞の空洞サイズは、空洞の直径となり、且つ、偏球の空洞サイズは、長軸の長さとなろう。「平均空洞サイズ」という用語は、それぞれの空洞の空洞サイズの数学的平均値である。
【００１９】
又、「１つの（ａ）」又は「１つの（ａｎ）」の使用は、本明細書に記述されている複数の要素又はコンポーネントを表すべく利用されている。これは、利便のために、且つ、本発明の範囲の一般的な意味を付与するべく、利用されるものに過ぎない。この表現は、１つ又は少なくとも１つを含むものとして理解することを要し、且つ、そうではないことを意味していることが明白でない限り、単数形は、複数形をも含む。
【００２０】
そうではないと規定されていない限り、本明細書において使用されているすべての技術的且つ科学的用語は、当業者が一般的に理解しているものと同一の意味を有する。本明細書に記述されているものに類似した又は等価な方法及び材料を本発明の実施形態の実施又は試験において使用することが可能であるが、以下においては、適切な方法及び材料について説明する。本明細書において言及されているすべての刊行物、特許出願、特許、及びその他の参考文献は、特定の節が引用されていない限り、引用により、そのすべてが本明細書に包含される。矛盾している場合には、定義を含む本明細書が優先することになる。更には、材料、方法、及び例は、例示を目的としたものに過ぎず、限定を意図したものではない。
【００２１】
本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、電気ケーブルは、導体と、導体を取り囲む発泡絶縁体と、を有する。導体は、例えば、銅及び銅合金、鋼及び被覆鋼（例えば、銅によって被覆された炭素鋼）、アルミニウム及びアルミニウム合金、銀などのような当技術分野において既知の導電性材料を有してもよい。当業者は、電気ケーブルの望ましい電気特性、電気ケーブルの望ましい機械特性、電気ケーブルが使用されることになる用途又は場所のみならず、適切な導電性材料を判定する際に必要とされるその他の考慮事項にも、基づいて、導電性材料を選択してもよいことを理解するであろう。
【００２２】
少なくとも１つの実施形態においては、導体は、２４ＡＷＧ以下（約２２ミル以下）である。更なる実施形態においては、導体は、３２ＡＷＧ以下（約８ミル以下）である。更なる実施形態においては、導体は、３６ＡＷＧ以下（約５ミル以下）である。少なくとも１つの更なる実施形態においては、導体は、３８ＡＷＧ以下（約４ミル以下）である。その他の施形態においては、導体は、４０ＡＷＧ以下（約３ミル以下）、４２ＡＷＧ以下（約２．５ミル以下）、４４ＡＷＧ以下（約２ミル以下）、４６ＡＷＧ以下（約１．５ミル以下）、又は４８ＡＷＧ以下（約１．２ミル以下）である。
【００２３】
少なくとも１つの実施形態においては、導体は、約３８ＡＷＧ〜約４８ＡＷＧの範囲の太さを有する。その他の実施形態においては、導体は、約４０ＡＷＧ〜約４６ＡＷＧの範囲の太さを有してもよい。
【００２４】
「太さ」という用語は、導体の最大幅を意味している。本開示に従って使用される導体は、円形断面、正方形断面、楕円断面、三角形断面、又は任意のその他の多角形断面形状を有してもよい。当業者は、電気ケーブルの望ましい用途又は電気ケーブルの望ましい電気特性に基づいて導体の形状を選択してもよいことを認識するであろう。
【００２５】
少なくとも１つの実施形態においては、発泡絶縁体は、フルオロポリマーを含んでもよい。例えば、フルオロポリマーは、ＰＦＡコポリマーを含んでもよい。更なる実施形態においては、発泡絶縁体は、基本的にＰＦＡコポリマーから構成されている。少なくとも１つの実施形態によれば、ＰＦＡコポリマーのＰＡＶＥ成分は、ＰＭＶＥ、ＰＥＶＥ、ＰＰＶＥ、及びＰＢＶＥコポリマーから選択される。少なくとも１つの実施形態においては、ＰＦＡコポリマーは、ＰＰＶＥを含む。
【００２６】
本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、ＰＦＡコポリマーは、少なくとも約３５ｇ／１０分のメルトフローレート（「ＭＦＲ」）を有する。その他の実施形態においては、ＰＦＡコポリマーは、少なくとも約４０ｇ／１０分のＭＦＲを有する。更なる実施形態においては、ＰＦＡコポリマーは、約４２ｇ／１０分のＭＦＲを有する。
【００２７】
いくつかの実施形態においては、ＰＦＡコポリマーのＭＦＲは、約３８ｇ／１０分〜約４７ｇ／１０分又は約４０ｇ／１０分〜約４４ｇ／１０分などのように、約３５ｇ／１０分〜約５０ｇ／１０分の範囲であってもよい。
【００２８】
本発明の実施形態による発泡絶縁体は、約０．１ミル〜約１ミルの範囲の平均サイズを有する空洞を含んでもよい。その他の実施形態においては、空洞は、約０．２５ミル〜約０．５ミルの範囲の平均サイズを有してもよい。本発明の一実施形態においては、絶縁体は、閉じた気泡体（ｃｌｏｓｅｄ  ｃｅｌｌ  ｆｏａｍ）である。
【００２９】
発泡絶縁体中の空洞は、狭い範囲のサイズを有してもよい。例えば、発泡絶縁体中の空洞の少なくとも約９０％は、約０．２５ミル〜約０．５ミルの範囲のサイズを有してもよい。その他の実施形態においては、空洞の少なくとも９５％は、０．２５ミル〜約０．５ミルの範囲のサイズを有する。換言すれば、いくつかの実施形態は、０．２５ミル〜約０．５ミルの範囲外の５％未満又は１０％未満の空洞を有してもよい。
【００３０】
又、空洞サイズの一貫性は平均サイズからの逸脱として表してもよい。例えば、発泡絶縁体は、２標準偏差超だけ、空洞の平均サイズから変化する空洞を実質的に有していないであろう。その他の実施形態においては、実質的に空洞のすべてが、１標準偏差未満だけ、空洞の平均サイズから変化している。本明細書において使用されている「実質的にすべての空洞」は、空洞によって占有された合計容積の、又は絶縁体の断面において空洞によって占有された合計面積の、少なくとも９８％を意味している。
【００３１】
発泡絶縁体により、発泡体が約１０％〜約５５％の範囲の空洞含有量を有していることを意味している。その他の実施形態においては、空洞含有量は、約２０％〜約４０％又は約４０％〜約５０％の範囲であってもよい。
【００３２】
導体を取り囲む発泡絶縁体は、約１ミル〜約１５ミルの範囲の壁厚を有してもよい。少なくとも１つの実施形態においては、壁厚は、約２ミル〜約１０ミルの範囲である。当業者は、電気ケーブルの望ましい電気特性（例えば、望ましいインピーダンス）、絶縁材料の誘電定数、導体の半径、及び／又は存在する場合に外側導体の半径などに基づいて、発泡絶縁体の壁厚を決定することができることを理解するであろう。
【００３３】
本開示の電気ケーブルは、発泡絶縁体の外側表面上にポリマー層を更に有してもよい。少なくとも１つの実施形態においては、ポリマー層は、非中空（即ち、非発泡）層を有する。
【００３４】
電気ケーブルは、同軸ケーブルの形態であってもよく、この場合には、導体及び発泡絶縁体は、遮蔽層及び外側ジャケットによって更に取り囲まれている。
【００３５】
又、電気ケーブルは、ツイストペアの形態であってもよく、この場合には、電気ケーブルは、２本の導体を有し、これらの導体のそれぞれは、発泡絶縁体によって取り囲まれ、且つ、次いで、２本の絶縁された導体は、互いに撚り合わせられている。
【００３６】
又、本開示の電気ケーブルは、結束されたケーブルにおいて使用されてもよい。結束されたケーブルは、複数の発泡絶縁導体、複数のツイストペア、又は複数の同軸ケーブルを有してもよい。
【００３７】
少なくとも１つの実施形態においては、発泡絶縁体は、チューブの形態であってもよい。チューブの内径は、約２２ミル以下であってもよい。以上においては、多くの態様及び実施形態について説明したが、これらは、限定ではなく、例示を目的としたものに過ぎない。本明細書を参照した後に、当業者は、本発明の範囲を逸脱することなしに、その他の態様及び実施形態が可能であることを理解するであろう。
【００３８】
実施形態のうちの任意の１つ又は複数の実施形態のその他の特徴及び利点については、以下の詳細な説明と、請求項と、から明らかとなろう。
【実施例】
【００３９】
本明細書に記述されている概念について、以下の例において更に説明することとするが、これらの例は、請求項に記述されている本発明の範囲を限定するものではない。
【００４０】
実施例１
実施例１において、非中空のシングルストランドの２４ＡＷＧ銅導体を使用し、電気ケーブルを製造した。導体を４２ｇ／１０分のＭＦＲを有するＰＦＡコポリマーを有する発泡絶縁体によって取り囲んだ。ＰＦＡコポリマーは、ＴＦＥと、約４．５重量％のＰＰＶＥ（ＤｕＰｏｎｔ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＤｕＰｏｎｔ（商標）  Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）  ＰＦＡ  ４１６ＨＰフルオロポリマー樹脂）と、を含んでいた。
【００４１】
以下のように、絶縁されたワイヤを形成した。窒化ボロン（９１．１±０．５重量％）、四ホウ酸カルシウム（２．５±０．２重量％）、及びＺｏｎｙｌ（登録商標）  ＢＡＳ（６．４±０．２重量％）を有する発泡核生成パッケージを使用した。この発泡核生成パッケージを、４２ｇ／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有するパーフルオロポリマーである（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ＆  Ｃｏ．，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，  Ｄｅｌ．によって製造された）Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）  ＰＦＡ  ４１６フルオロポリマー中に混合することにより、結果的に得られる組成の約４重量％の窒化ボロン含有量を有するマスタバッチを形成した。
【００４２】
２８ｍｍのツインスクリュー押出機及び３８ｍｍのシングルスクリュー押出機から構成されたＫｏｍｂｉ−ｐｌａｓｔ押出機上において実行される形成操作により、ペレットを形成した。マスタバッチペレットと基剤であるフルオロポリマー（Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ＰＦＡ  ４１６）のペレットを約９．５：０．５の比率で乾燥ブレンドして発泡可能な熱可塑性組成物を形成し、その後に、この組成物をＮｏｋｉａ−Ｍａｉｌｌｅｆｅｒの４５ｍｍの押出ワイヤラインに供給し、２４ＡＷＧ（０．５７ｍｍ）の非中空銅導体上に押出絶縁した。押出機は、３０：１の長さ／直径比を有し、且つ、均一な温度及び融解生成物中への窒素の分散を提供するべく、混合スクリューを装備していた。
【００４３】
発泡熱可塑性組成材料を３００フィート／分（９１ｍ／分）の速度でワイヤ上に押し出し、３０％の空洞含有量を有する厚さが０．３６ｍｍの絶縁体を生成した。１６：１のドローダウン比（ダイエリアの断面積／完成した押出成型物の断面積）をもたらすダイとガイダチップ（ｇｕｉｄｅｒ  ｔｉｐ）の組合せを利用した。
【００４４】
図１に示されているように、この発泡絶縁体を拡大して観察した。観察できるように、実施例１の発泡絶縁体は、均一なサイズの空洞を有していた。
【００４５】
実施例１の電気ケーブルの２５個のサンプルを試験し、ピーク負荷を判定した。ＡＳＴＭのＤ−３０３２−１０に従って計測された実施例１において観察される平均ピークロード又はストリップ力は、１．４９ｌｂｆであり、標準偏差は、０．１３ｌｂｆであった。又、観察できるように、実施例１の電気ケーブルは、導体と発泡絶縁体間の優れた接着性も示している。
【００４６】
比較例１
比較例１においては、発泡絶縁体によって取り囲まれた非中空のシングルストランド銅導体を使用し、電気ケーブルを製造した。導体及び絶縁の寸法は、実施例１のものと基本的に同一であった。ＤｕＰｏｎｔから入手可能なＴｅｆｌｏｎ（登録商標）  ＦＦＲ  ７７０フルオロポリマー樹脂を使用することにより、比較例１の発泡絶縁体を製造した。実施例１において使用した同一の核生成パッケージを使用し、この比較例１用の発泡絶縁体を製造した。Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ＦＦＲ  ７７０は、３０ｇ／１０分のＭＦＲを有するＦＥＰフルオロポリマーである。
【００４７】
図２に示されているように、比較例１の発泡絶縁体を拡大して観察した。観察できるように、比較例１の発泡絶縁体は、実施例１の空洞よりも大幅に逸脱した空洞サイズを有しており、且つ、格段に大きな空洞を含んでいた。
【００４８】
比較例１の電気ケーブルの２５個のサンプルを試験し、ピーク負荷を判定した。比較例１について観察された平均ピーク負荷は、１．１７ｌｂｆであり、標準偏差は、０．２１ｌｂｆであった。
【００４９】
従って、実施例１の電気ケーブルは、相対的に小さな標準偏差を有すると共に、比較例１よりも格段に大きなピーク応力及びピーク負荷を有していた。
【図１】
2015506570.tif 000003
【図２】
2015506570.tif 000004
【国際調査報告】
2015506570.tif 000005
2015506570.tif 000006
2015506570.tif 000007
2015506570.tif 000008