通信ケーブル−難燃性セパレータ
本発明は、複数のツイストペア導体、セパレータ、および複数のツイストペア導体およびセパレータを囲い込んでいる通信ケーブルジャケットを含んでいる通信ケーブルである。この通信ケーブルは、ＮＦＰＡ−２６２の要件に合格する。特に、このセパレータは、ポリオレフィンベースであり、所望の電気的および難燃特性を達成する。本発明はまた、このセパレータを調製するための組成物の選択方法、およびこれからの通信ケーブルの調製方法でもある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、全国防火協会２６２：「空調空間における使用のためのワイヤおよびケーブルの火炎進行および煙についての標準テスト方法(Standard Method of Test for Flame Travel and Smoke of Wires and Cables for Use in Air-Handling Spaces)」、２００２年版（「ＮＦＰＡ−２６２」）の要件を達成するように設計された通信ケーブルに関する。特に本発明は、通信ケーブル用難燃性セパレータの調製における使用のためのポリオレフィンベース組成物の選択に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にケーブルは、閉鎖空間、例えば自動車、船舶、ビル、および工業プラントにおける使用のために難燃性でなければならない。同様に通信ケーブルは、一定の難燃性能を満たさなければならない。通信ケーブルの難燃性能は、ジャケット、絶縁導体のツイストペア、およびセパレータを調製するために選択された材料による。
【０００３】
ビル設計において、通信ケーブルは、火災の発生の場合、ビル全体への火炎の広がり、および煙の発生および広がりに抵抗しなければならない。ビルの空調空間における設置が意図されたケーブルは具体的に、アンダーライターズ・ラボラトリーズ社(Underwriters Laboratories Inc.)（ＵＬ）、ＵＬ−９１０、またはその同等のカナダ標準協会(Canadian Standards Association)（ＣＳＡ）、ＦＴ６によって指定された火炎テストに合格することが求められている。ＵＬ−９１０およびＦＴ６は、それぞれＮＥＣおよびＣＥＣによって確立された火災格付け序列のトップにある。ＵＬ−９１０は、ＮＦＰＡ−２６２と同等である。
【０００４】
プレナム・チャンバにおける設置用のデータグレード遠距離通信ケーブルの従来の設計は、例えば、ツイスト導体ペアのコアを取囲んでいる、特別に充填されたＰＶＣ配合物またはフルオロポリマー材料の低煙発生ジャケット材料を有し、各導体は、フッ素化絶縁層で個別に絶縁されている。これらの通信ケーブルの固体コアは、潜在的なケーブル火災への多容量の燃料の原因となる。例えばフッ素化ペルフルオロエチレンポリプロピレン（ＦＥＰ）を用いた耐火性材料のコアの形成は、このコアに用いられる材料の容積のために非常に高価である。
【０００５】
米国特許第６，６３９，１５２号は、固体難燃性／煙鎮圧ポリオレフィンが、フッ素化ポリマーとともに用いられうると主張しており、この第６，６３９，１５２号特許は、商業的に入手しうる固体難燃性／煙鎮圧ポリオレフィン化合物が、燃焼への劣った抵抗を示し、燃焼条件下にＦＥＰよりも多くの煙を一般に生成することに注目している。同様に、米国特許第５，７８９，７１１号および第６，２２２，１３０号および公開特許出願第ＵＳ２００１／０００１４２６号は、セパレータに所望の特性を達成させるためにコポリマーが用いられうると仮定しているが、どれも、可能性のあるコポリマー、またはどのようにしてこれらのポリマーを選択するかについて開示していない。
【０００６】
さらには、米国特許第５，９６９，２９５号および欧州特許出願第ＥＰ１１６２６３２号は、セパレータに適した材料は、ポリビニルクロライド、ポリビニルクロライド合金、ポリエチレン、ポリプロピレン、および難燃性材料、例えばフッ素化ポリマーであるが、以前に挙げられた開示のように、これらは、いずれのポリオレフィン材料が所望の難燃性および煙制御特性を生じるであろうかについて教示することができないことを指摘している。
【０００７】
米国特許第６，１５０，６１２号は、セパレータが、１ＭＨｚ〜４００ＭＨｚの周波数範囲において３．５超の誘電率を有することが望ましくないと指摘し、２．５の誘電率および０．００１の損失係数を有する難燃性ポリエチレン(FRPE)を含んでいるセパレータについて記載している。さらには、第６，１５０，６１２号特許は、ポリフルオロアルコキシ(PFA)、ＴＦＥ／ペルフルオロメチルビニルエーテル(MFA)、エチレンクロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ポリビニルクロライド(PVC)、ＦＥＰ、および難燃性ポリプロピレン(FRPP)が、セパレータの電気的特性を達成するのに適した材料でありうることを開示している。
【０００８】
セパレータに適切な電気的特性を強調しているが、第６，１５０，６１２号特許は、セパレータの適切な難燃性または煙制御特性について記載しておらず、いずれのポリオレフィン材料が（あるとすれば）、所望の難燃特性を達成しうるかについて教示していない。代わりに、第６，１５０，６１２号特許は、このジャケットが確実に所望の電気的特性を達成するようにすることに集中している。
【０００９】
興味深いことに、米国特許第６，０７４，５０３号は、プレナム用途に対する火災安全性要件を達成するポリオレフィンの同定の難しさについて認識している。第６，０７４，５０３号特許は、プレナム用途のために、コアは、固体低誘電率フルオロポリマー、例えばエチレンクロルトリフルオロエチレン(E-CTFE)もしくはフッ素化エチレンプロピレン(FEP)、発泡フルオロポリマー、例えば発泡ＦＥＰ、または固体低誘電率形態または発泡のどちらかのポリビニルクロライド(PVC)から形成されるべきであることを開示している。米国特許第６，０７４，５０３号は、固体または発泡難燃性ポリオレフィンまたは同様な材料が、非プレナム用途に適していることを認めている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
プレナム用途における通信ケーブルの電気的要件および難燃性要件の両方を満足させる、低コストセパレータへのニーズがある。より具体的には、これらの要件を満足させるポリオレフィンベース組成物へのニーズがある。
【００１１】
同様に、セパレータ組成物としての使用のためのポリオレフィンベース組成物の評価および選択方法へのニーズもある。具体的には、セパレータ組成物の難燃性能と、ＮＦＰＡ−２６２テストにおける全体の通信ケーブル難燃性能へのその結果として生じるセパレータの寄与とを関連付ける方法へのニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、複数のツイストペア導体、セパレータ、および複数のツイストペア導体およびセパレータを囲い込んでいる通信ケーブルジャケットを含んでいる通信ケーブルである。この通信ケーブルは、ＮＦＰＡ−２６２の要件に合格する。特に、このセパレータは、ポリオレフィンベースであり、所望の電気的および難燃特性を達成する。
【００１３】
本発明はまた、セパレータの調製用組成物の選択方法、およびそれからの通信ケーブルの調製方法でもある。
本発明の通信ケーブルは、複数のツイストペア導体、セパレータ、および複数のツイストペア導体およびセパレータを囲い込んでいる通信ケーブルジャケットを含んでいる。この通信ケーブルは、ＮＦＰＡ−２６２の要件に合格する。
【００１４】
これらのツイストペア導体の各々は、ともに捩られて複数のツイストペア導体の１つを形成する、一対の個別に絶縁された金属導体を含む。この導体は、金属ワイヤであってもよく、またはワイヤおよびケーブル用途において用いられる周知の金属導体のいずれか、例えば銅、アルミニウム、銅−クラッドアルミニウム、および銅−クラッド鋼であってもよい。これらのツイストワイヤは、１つの絶縁材料層によって取囲まれている。好ましくはこの絶縁材料の厚さは、約２５ミル未満、好ましくは約１５ミル未満、およびいくつかの用途のためには約１０ミル未満でさえある。
【００１５】
これらのツイストワイヤに適した絶縁材料は、難燃剤(FR)、ポリエチレン、ポリプロピレン、および難燃性材料、例えばフッ素化ポリマーを包含する。好ましくはこの絶縁材料は、ペルフッ素化エチレンポリプロピレンコポリマーである。
【００１６】
セパレータは、ポリオレフィンおよび難燃剤を含んでいるセパレータ組成物から調製される。このセパレータは、約３３０ｋＷ／ｍ2未満、好ましくは３００ｋＷ／ｍ2未満のピーク発熱速度(PHRR)を有する。同様にこのセパレータは、約１１５０ｍ2／ｍ2未満、好ましくは７００ｍ2／ｍ2未満、より好ましくは約３５０ｍ2／ｍ2未満の総発煙量(TSR)を有する。このセパレータは、約７５秒超、好ましくは約９５秒超、より好ましくは約１１５秒超のピーク発熱までの時間(TTPHRR)を有するべきである。さらにはこのセパレータは、約２０秒超、好ましくは約２５秒超の発火までの時間(TTI)を有するべきである。これらの難燃性および煙特性は、８０ｋＷ／ｍ2の熱流速および１．３ｍｍのサンプルのもとコーンカロリメトリーを用いて、グリッドとともに測定される。
【００１７】
物理的にはこのセパレータは、コアの周りに角度的に間隔があけられた、複数の外側に突出した突起を有するように構成されている。複数の外側に突出した突起が、このコアから放射状に突出し、複数のツイストペア導体の１つが各々の中に収納されている、外側に突出した突起の隣接物間に領域を画定している。
【００１８】
このセパレータの電気的特性は、１ＭＨｚで測定された、約３．３またはそれ以下の誘電率、および約０．００６またはそれ以下の誘電正接を有するようなものである。
【００１９】
このセパレータ組成物に適したポリオレフィンポリマーは、エチレンポリマー、プロピレンポリマー、およびこれらのブレンドを包含する。好ましくはこれらのポリオレフィンポリマーは、実質的にハロゲンフリーである。ポリオレフィンおよびその関連難燃剤の選択は、物理的性質、電気的性質、およびレオロジー特性の良好なバランスの達成に必要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
エチレンポリマーは、その用語が本明細書において用いられている場合、エチレンのホモポリマー、またはエチレンと、３〜１２炭素原子、好ましくは４〜８炭素原子を有する１またはそれ以上のアルファ−オレフィンの小さい割合、および場合によりジエンとのコポリマーであり、またはこのようなホモポリマーとコポリマーとの混合物またはブレンドである。この混合物は、機械的ブレンドまたは現場ブレンドであってもよい。これらのアルファ−オレフィンの例は、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、および１−オクテンである。このポリエチレンはまた、エチレンと不飽和エステル、例えばビニルエステル（例えばビニルアセテートまたはアクリルまたはメタクリル酸エステル）とのコポリマー、エチレンと不飽和酸、例えばアクリル酸とのコポリマー、またはエチレンとビニルシラン（例えばビニルトリメトキシシランおよびビニルトリエトキシシラン）とのコポリマーであってもよい。
【００２１】
ポリエチレンは、均質または不均質であってもよい。これらの均質ポリエチレンは通常、１．５〜３．５の範囲の多分散性（Ｍｗ／Ｍｎ）、および本質的に均一なコモノマー分布を有し、示差走査熱量計によって測定された場合の、単一の比較的低い融点を特徴とする。不均質ポリエチレンは通常、３．５超の多分散性（Ｍｗ／Ｍｎ）を有し、均一なコモノマー分布を欠く。Ｍｗは、重量平均分子量として規定され、Ｍｎは、数平均分子量として規定される。
【００２２】
ポリエチレンは、１立方センチメートルあたり０．８６０〜０．９６０グラムの範囲の密度を有してもよく、好ましくは１立方センチメートルあたり０．８７０〜０．９５５グラムの範囲の密度を有する。これらはまた、１０分あたり０．１〜５０グラムの範囲のメルトインデックスを有しうる。このポリエチレンがホモポリマーであるならば、そのメルトインデックスは好ましくは、１０分あたり０．７５〜３グラムの範囲にある。メルトインデックスは、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８、条件Ｅで決定され、１９０℃および２１６０グラムで測定される。
【００２３】
低圧または高圧方法は、ポリエチレンを生成しうる。これらは、従来技術によって気相方法で、または液相方法（すなわち、溶液またはスラリー方法）で生成されうる。低圧方法は典型的には、１平方インチあたり（「ｐｓｉ」）１０００ポンド以下の圧力で行なわれ、一方、高圧方法は典型的には、１５，０００ｐｓｉ以上の圧力で行なわれる。
【００２４】
これらのポリエチレンを調製するための典型的な触媒系は、マグネシウム／チタンベース触媒系、バナジウムベース触媒系、クロムベース触媒系、メタロセン触媒系、およびほかの遷移金属触媒系を包含する。これらの触媒系の多くは、チーグラー・ナッタ触媒系またはフィリプス(Phillips) 触媒系と呼ばれることが多い。有用な触媒系は、シリカ−アルミナ担体上のクロムまたはモリブデンオキシドを用いた触媒を包含する。
【００２５】
有用なポリエチレンは、高圧方法(HP-LDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、非常に低密度のポリエチレン(VLDPE)、超低密度ポリエチレン(ULDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、およびメタロセンコポリマーによって製造されたエチレンの低密度ホモポリマーを包含する。
【００２６】
高圧方法は典型的には、フリーラジカル開始重合であり、管状反応器または攪拌オートクレーブにおいて実施される。管状反応器において、圧力は、２５，０００〜４５，０００ｐｓｉの範囲内にあり、温度は、２００〜３５０℃の範囲にある。攪拌オートクレーブにおいて、圧力は、１０，０００〜３０，０００ｐｓｉの範囲にあり、温度は、１７５〜２５０℃の範囲にある。
【００２７】
エチレンと不飽和エステルまたは酸からなるコポリマーは周知であり、従来の高圧技術によって調製することができる。これらの不飽和エステルは、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、またはビニルカルボキシレートであってもよい。これらのアルキル基は、１〜８炭素原子を有してもよく、好ましくは１〜４炭素原子を有する。これらのカルボキシレート基は、２〜８炭素原子、好ましくは２〜５炭素原子を有する。エステルコモノマーであるとされるコポリマーの部分は、コポリマーの重量を基準にして５〜５０重量％の範囲にあってもよい。アクリレートおよびメタクリレートの例は、エチルアクリレート、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、および２−エチルヘキシルアクリレートである。これらのビニルカルボキシレートの例は、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、およびビニルブタノエートである。不飽和酸の例は、アクリル酸およびマレイン酸を包含する。
【００２８】
エチレン／不飽和エステルコポリマーまたはエチレン／不飽和酸コポリマーのメルトインデックスは、１０分あたり０．５〜５０グラムの範囲にあってもよく、好ましくは１０分あたり２〜２５グラムの範囲にある。
【００２９】
エチレンとビニルシランとのコポリマーもまた、用いることができる。適切なシランの例は、ビニルトリメトキシシランおよびビニルトリエトキシシランである。このようなポリマーは典型的には、高圧方法を用いて製造される。このようなエチレンビニルシランコポリマーの使用は、湿分架橋性組成物が望まれるときに望ましい。場合により、湿分架橋性組成物は、フリーラジカル開始剤の存在下にビニルシランでグラフト化されたポリエチレンを用いて得ることができる。シラン含有ポリエチレンが用いられるとき、この配合物中の架橋触媒（例えばジブチル錫ジラウレートまたはドデシルベンゼンスルホン酸）または別のルイスまたはブレンステッド酸または塩基触媒を含めることもまた、望ましいことがある。
【００３０】
ＶＬＤＰＥまたはＵＬＤＰＥは、エチレンと、３〜１２炭素原子、好ましくは３〜８炭素原子を有する１またはそれ以上のアルファ−オレフィンとのコポリマーであってもよい。ＶＬＤＰＥまたはＵＬＤＰＥの密度は、１立方センチメートルあたり０．８７０〜０．９１５グラムの範囲にあってもよい。ＶＬＤＰＥまたはＵＬＤＰＥのメルトインデックスは、１０分あたり０．１〜２０グラムの範囲にあってもよく、好ましくは１０分あたり０．３〜５グラムの範囲にある。エチレン以外の１または複数のコモノマーであるとされるＶＬＤＰＥまたはＵＬＤＰＥの部分は、コポリマーの重量を基準にして１〜４９重量％の範囲にあってもよく、好ましくは１５〜４０重量％の範囲にある。
【００３１】
第三コモノマーが含まれていてもよい。例えば別のアルファ−オレフィンまたはジエン、例えばエチリデンノルボルネン、ブタジエン、１，４−ヘキサジエン、またはジシクロペンタジエンである。エチレン／プロピレンコポリマーは一般に、ＥＰＲと呼ばれ、エチレン／プロピレン／ジエンターポリマーは一般に、ＥＰＤＭと呼ばれる。第三コモノマーは、コポリマーの重量を基準にして１〜１５重量％の量で存在してもよく、好ましくは１〜１０重量％の量で存在する。このコポリマーが、エチレンを含む２または３コモノマーを含有することが好ましい。
【００３２】
ＬＬＤＰＥは、ＶＬＤＰＥ、ＵＬＤＰＥ、およびＭＤＰＥを包含しうる。これらはまた、線状であるが、一般に１立方センチメートルあたり０．９１６〜０．９２５グラムの範囲の密度を有する。これは、エチレンと、３〜１２炭素原子、好ましくは３〜８炭素原子を有する１またはそれ以上のアルファ−オレフィンとのコポリマーであってもよい。メルトインデックスは、１０分あたり１〜２０グラムの範囲であってもよく、好ましくは１０分あたり３〜８グラムの範囲にある。
【００３３】
あらゆるポリプロピレンが、これらの組成物において用いられてもよい。その例は、プロピレンのホモポリマー、プロピレンとほかのオレフィンとのコポリマー、およびプロピレン、エチレン、およびジエンのターポリマー（例えばノルボルナジエンおよびデカジエン）を包含する。さらには、これらのポリプロピレンは、分散されるか、またはほかのポリマー、例えばＥＰＲまたはＥＰＤＭとブレンドされてもよい。ポリプロピレンの例は、ポリプロピレン・ハンドブック：重合、特徴決定、特性、加工処理、用途(POLYPROPYLENE HANDBOOK: POLYMERIZATION, CHARACTERIZATION, PROPERTIES, PROCESSING, APPLICATIONS)３−１４、１１３−１７６（Ｅ.ムーア・ジュニア(Moore,Jr.)１９９６年版）に記載されている。
【００３４】
適切なポリプロピレンは、ＴＰＥ、ＴＰＯ、およびＴＰＶの成分であってもよい。これらのポリプロピレン含有ＴＰＥ、ＴＰＯ、およびＴＰＶは、この用途において用いることができる。
【００３５】
適切な難燃剤は、金属ヒドロキシドおよびホスフェートを包含する。好ましくは適切な金属ヒドロキシド化合物は、アルミニウムトリヒドロキシド（ＡＴＨまたはアルミニウム三水和物としても公知である）およびマグネシウムヒドロキシド（マグネシウムジヒドロキシドとしても公知である）を包含する。ほかの難燃性金属ヒドロキシドは、当業者に公知である。これらの金属ヒドロキシドの使用は、本発明の範囲内で考察される。
【００３６】
金属ヒドロキシドの表面は、シラン、チタネート、ジルコネート、カルボン酸、および無水マレイン酸−グラフト化ポリマーを包含する、１またはそれ以上の材料でコーティングされてもよい。適切なコーティングは、米国特許第６，５００，８８２号に開示されているものを包含する。平均粒子サイズは、０．１マイクロメートル未満〜５０マイクロメートルの範囲であってもよい。いくつかの場合、ナノ規模の粒子サイズを有する金属ヒドロキシドを用いることが望ましいことがある。この金属ヒドロキシドは、自然発生であってもよく、または合成であってもよい。
【００３７】
好ましいホスフェートは、エチレンジアミンホスフェート、メラミンホスフェート、メラミンピロホスフェート、メラミンポリホスフェート、およびアンモニウムポリホスフェートを包含する。
【００３８】
このセパレータ組成物は、ほかの難燃性添加剤を含有してもよい。ほかの適切な非ハロゲン化難燃性添加剤は、赤燐、シリカ、アルミナ、チタンオキシド、カーボンナノチューブ、タルク、粘土、オルガノ変性粘土、シリコーンポリマー、カルシウムカーボネート、亜鉛ボレート、アンチモントリオキシド、ウオラストナイト、雲母、ヒンダードアミン安定剤、アンモニウムオクタモリブデート、メラミンオクタモリブデート、ガラス原料(frits)、中空ガラス微小球、膨張性(intumescent)化合物、および発泡性(expandable)グラファイトを包含する。好ましくはシリコーンポリマーは、追加の難燃性添加剤である。適切なハロゲン化難燃性添加剤は、デカブロモジフェニルオキシド、デカブロモジフェニルエタン、エチレン−ビス（テトラブロモフタルイミド）、およびデクロランプラスを包含する。
【００３９】
さらにはこのセパレータ組成物は、ナノ粘土を含有してもよい。好ましくはこのナノ粘土は、０．９〜２００ナノメートルサイズ範囲の少なくとも１つの寸法、より好ましくは０．９〜１５０ナノメートル、さらにより好ましくは０．９〜１００ナノメートル、最も好ましくは０．９〜３０ナノメートルにおける少なくとも１つの寸法を有する。
【００４０】
好ましくはこれらのナノ粘土は、層化されており、ナノ粘土、例えばモンモリロナイト、マガジアイト(magadiite)、フッ素化合成雲母、サポナイト、フルオルヘクトライト、ラポナイト、セピオライト、アタパルジャイト、ヘクトライト、バイデライト、バーミキュライト、カオリナイト、ノントロナイト、ボルコンスコイト、ステベンサイト、ピロサイト、ソーコナイト、およびケニヤアイトを包含する。これらの層化ナノ粘土は、自然発生であってもよく、または合成であってもよい。
【００４１】
ナノ粘土のカチオン（例えばナトリウムイオン）のいくつかは、このナノ粘土を有機カチオン含有化合物で処理することによって、有機カチオンと交換されてもよい。あるいはまた、このカチオンは、水素イオン（プロトン）を含んでいてもよく、またはこれで置換されてもよい。好ましい交換カチオンは、イミダゾリウム、ホスホニウム、アンモニウム、アルキルアンモニウム、およびポリアルキルアンモニウムである。適切なアンモニウム化合物の一例は、ジメチル、ジ（水素化タロー）アンモニウムである。好ましくはこのカチオン性コーティングは、層化ナノ粘土プラスカチオン性コーティングの総重量を基準にして、１５〜５０重量％で存在するであろう。最も好ましい実施形態において、このカチオン性コーティングは、層化ナノ粘土プラスカチオン性コーティングの総重量を基準にして３０重量％超で存在するであろう。別の好ましいアンモニウムコーティングは、オクタデシルアンモニウムである。
【００４２】
この組成物は、ポリオレフィンポリマーとナノ粘土との間の適合性を改良するためにカップリング剤を含有してもよい。カップリング剤の例は、シラン、チタネート、ジルコネート、および無水マレイン酸でグラフト化された様々なポリマーを包含する。ほかのカップリング技術は、当業者には容易に明らかになるであろうし、この発明の範囲内で考察される。
【００４３】
これに加えて、セパレータ組成物は、ほかの添加剤、例えば酸化防止剤、安定剤、発泡剤、カーボンブラック、顔料、加工助剤、ペルオキシド、硬化ブースターを含有してもよく、充填剤を処理するための界面活性剤が存在してもよい。さらには、このセパレータ組成物は、熱可塑性であってもよく、または架橋されていてもよい。
【００４４】
このジャケットは、可撓性ポリマー材料からできており、好ましくはメルト押し出しによって形成される。好ましいポリマーは、ポリビニルクロライド、フルオロポリマー、および難燃性ポリオレフィンを包含する。好ましくはこのジャケットは、絶縁導体のツイストペアからジャケットが容易に剥離(strip)されうるように、１５〜２５ミルの厚さに押し出される。
【００４５】
代替実施形態において、本発明は、ＮＦＰＡ−２６２通信ケーブルの調製方法であって、（ａ）セパレータ組成物を選択する工程、（ｂ）複数のツイストペア導体を調製する工程、（ｃ）セパレータ組成物からの複数の外側に突出した突起を有するセパレータを調製する工程、（ｄ）複数のツイストペア導体を、このセパレータの複数の外側に突出した突起によって分離する工程、および（ｅ）このセパレータの複数の外側に突出した突起によって分離された複数のツイストペア導体を、通信ケーブルジャケットで囲い込む工程を含む方法である。
【実施例】
【００４６】
次の非限定例は、本発明を例証する。
【００４７】
セパレータ組成物：実施例１および２
２つのポリオレフィンベースのセパレータ組成物が、難燃性、煙特性、物理的性質、および電気的特性の決定のために調製された。これらの組成物の調製において用いられた成分およびこれらの量は、表１に示されている。
【００４８】
ピーク発熱速度および総発煙は、８０ｋＷ／ｍ2の熱流速および１．３ｍｍのサンプルをコーンカロリメトリーで、ＡＳＴＭ Ｅ１３５４／ＩＳＯ ５６６０によるグリッドとともに用いて測定された。引張り強さおよび伸びは、ＡＳＴＭ Ｄ６３８にしたがって測定された。誘電率および誘電正接は、ＡＳＴＭ Ｄ１５０にしたがって測定された。
【表１】
【００４９】
アフィニティー（商標）ＥＧ−８２００ポリエチレンは、ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー(The Dow Chemical Company)から商業的に入手可能であり、５．０グラム／１０分のメルトインデックス、０．８７グラム／立方センチメートルの密度、および３未満の多分散性指数を有する。アタン（商標）４４０４Ｇ超低密度ポリエチレンは、ザ・ダウ・ケミカル・カンパニーから商業的に入手可能であり、０．９ｇ／ｃｃの密度、および４．０のメルトインデックスを有する。ＤＧＤＬ−３３６４は、１立方センチメートルあたり０．９５グラムの密度、および１０分あたり０．８５グラムのメルトインデックスを有するエチレンへキサンコポリマーであり、これは、ザ・ダウ・ケミカル・カンパニーから商業的に入手可能である。アンプリファイ（商標）ＧＲ−２０８は、０．３重量パーセント無水マレイン酸グラフト、０．８９９グラム／立方センチメートルの密度、および３．３グラム／１０分のメルトインデックスを有する、非常に低密度のエチレン／ブテンコポリマーであり、これは、ザ・ダウ・ケミカル・カンパニーから商業的に入手可能である。
【００５０】
イルガノックス１０１０は、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社(Ciba Specialty Chemicals Inc.) から入手可能である。インチュマックスＡＣ３は、ブロードビュー・テクノロジーズ社(Broadview Technologies Inc.) から入手可能である。ＦＺ−１６は、ヒュージョン・セラミックス社(Fusion Ceramics Inc.) から入手可能である。ＤＣ４−７０８１は、ザ・ダウ・コーニング社(Dow Corning Corporation)から入手可能であり、メタクリレート官能性を有する粉末シロキサンとして記載されている。
【００５１】
通信ケーブルにおけるセパレータ組成物：実施例１および２
実施例１および２の例示された組成物はまた、通信ケーブル用スター・セパレータを調製するためにも用いられた。これらのケーブルは、四対の銅導体を覆うフッ素化ペルフルオロエチレンポリプロピレン（ＦＥＰ）絶縁体を含んでいた。これらのケーブルの各ジャケットは、低煙ポリビニルクロライド化合物から製造された。比較ケーブルが、スター・セパレータ組成物としてＦＥＰ組成物を用いて調製された。これらのケーブルは、ＮＦＰＡ−２６２の燃焼テストにしたがって評価された。例示された組成物を含有するケーブルは、ＮＦＰＡ−２６２テストの火炎伝播および平均煙部分に合格した。
【００５２】
コーンカロリメトリー結果とＮＦＰＡ−２６２テストとが関連付けられ、ＮＦＰＡ−２６２の火炎伝播および平均煙要件を満たすのに必要とされるコーンカロリメトリー性能を評価するために用いられた。図１および２は、これらの結果および予測モデルを示している。
【００５３】
したがって、約３３０ｋＷ／ｍ2未満のピーク発熱および約１１５０ｍ2／ｍ2未満の４分による総発煙を有するセパレータ化合物は、通信ケーブルがＮＦＰＡ−２６２の火炎伝播および平均煙要件に合格することを可能にしうる。ただし、通信ケーブルのほかの構成要素（すなわちジャケットおよび絶縁ツイストペア導体）もまた、ＮＦＰＡ−２６２テスト要件に合格するように選択される。
【００５４】
セパレータ組成物：実施例３〜６
４つのポリオレフィン−ベースのセパレータ組成物が、難燃性および煙特性の決定のために調製された。これらの組成物の調製において用いられた成分およびこれらの量が、表ＩＩに示されている。これらの特性は、８０ｋＷ／ｍ2の熱流速および１．３ｍｍのサンプルをコーンカロリメトリーで、ＡＳＴＭ Ｅ１３５４／ＩＳＯ ５６６０によるグリッドとともに用いて測定された。
【００５５】
コーンカロリメトリー結果が、表ＩＩにリストアップされている（ピーク発熱速度、総発煙量、ピーク発熱速度までの時間、および発火までの時間）。さらには、プレナムケーブルが、これらの材料をスター・セパレータ組成物として用いて製造され、これらのケーブルは、ＮＦＰＡ−２６２にしたがってテストされた。これらの結果が表ＩＩにリストアップされている（火炎伝播、ピーク光学密度、および平均光学密度）。
【００５６】
表ＩＩはまた、実施例３について、どちらも１ＭＨｚでの誘電率および誘電正接も列挙している。実施例４〜６は、同じ値を有するであろうと予想される。
【表２】
【００５７】
キスマ５Ｂ−１Ｇ−マグネシウムヒドロキシドは、協和化学工業株式会社(Kyowa Chemicals)から入手可能であり、６．１ｍ2／ｇの表面積（ＢＥＴ法によって測定された場合）および０．８ミクロン（８００ナノメートル）の平均粒子サイズを有し、脂肪酸表面処理を含む。
【００５８】
マグニフィンＨ１０ＭＶマグネシウムヒドロキシドおよびＨ７Ｃ２マグネシウムヒドロキシドのどちらも、アルベマール社(Albemarle Corporation)から入手しうる。Ｈ１０ＭＶマグネシウムヒドロキシドは、約１０ｍ2／ｇの表面積（ＢＥＴ法によって測定された場合）および０．８ミクロン（８００ナノメートル）の平均粒子サイズを有する、表面処理された材料である。Ｈ７Ｃ２マグネシウムヒドロキシドは、６ｍ2／ｇの表面積（ＢＥＴ法によって測定された場合）および０．９ミクロン（９００ナノメートル）の平均粒子サイズを有する、ステアリン酸処理された材料である。
【００５９】
ナノブレンド３１００ナノ粘土マスターバッチ（４０％）は、ポリワン社(PolyOne Corporation) から入手しうる。ＭＢ５０−００２（商標）マスターバッチは、ダウ・コーニング社から入手しうる、５０：５０超高分子量ポリジメチルシロキサン／低密度ポリエチレンマスターバッチである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、様々なセパレータ化合物を含有するケーブルについてのＮＦＰＡ−２６２における火炎伝播と、これらのセパレータ化合物に対してコーンカロリメトリーを用いて得られたピーク発熱速度との間の相関関係を示している。
【図２】図２は、様々なセパレータ化合物を含有するケーブルについてのＮＦＰＡ−２６２におけるピーク煙密度と、これらのセパレータ化合物に対してコーンカロリメトリーを用いて得られた最初の４分以内の総発煙量との間の相関関係を示している。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、全国防火協会２６２：「空調空間における使用のためのワイヤおよびケーブルの火炎進行および煙についての標準テスト方法(Standard Method of Test for Flame Travel and Smoke of Wires and Cables for Use in Air-Handling Spaces)」、２００２年版（「ＮＦＰＡ−２６２」）の要件を達成するように設計された通信ケーブルに関する。特に本発明は、通信ケーブル用難燃性セパレータの調製における使用のためのポリオレフィンベース組成物の選択に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にケーブルは、閉鎖空間、例えば自動車、船舶、ビル、および工業プラントにおける使用のために難燃性でなければならない。同様に通信ケーブルは、一定の難燃性能を満たさなければならない。通信ケーブルの難燃性能は、ジャケット、絶縁導体のツイストペア、およびセパレータを調製するために選択された材料による。
【０００３】
ビル設計において、通信ケーブルは、火災の発生の場合、ビル全体への火炎の広がり、および煙の発生および広がりに抵抗しなければならない。ビルの空調空間における設置が意図されたケーブルは具体的に、アンダーライターズ・ラボラトリーズ社(Underwriters Laboratories Inc.)（ＵＬ）、ＵＬ−９１０、またはその同等のカナダ標準協会(Canadian Standards Association)（ＣＳＡ）、ＦＴ６によって指定された火炎テストに合格することが求められている。ＵＬ−９１０およびＦＴ６は、それぞれＮＥＣおよびＣＥＣによって確立された火災格付け序列のトップにある。ＵＬ−９１０は、ＮＦＰＡ−２６２と同等である。
【０００４】
プレナム・チャンバにおける設置用のデータグレード遠距離通信ケーブルの従来の設計は、例えば、ツイスト導体ペアのコアを取囲んでいる、特別に充填されたＰＶＣ配合物またはフルオロポリマー材料の低煙発生ジャケット材料を有し、各導体は、フッ素化絶縁層で個別に絶縁されている。これらの通信ケーブルの固体コアは、潜在的なケーブル火災への多容量の燃料の原因となる。例えばフッ素化ペルフルオロエチレンポリプロピレン（ＦＥＰ）を用いた耐火性材料のコアの形成は、このコアに用いられる材料の容積のために非常に高価である。
【０００５】
米国特許第６，６３９，１５２号は、固体難燃性／煙鎮圧ポリオレフィンが、フッ素化ポリマーとともに用いられうると主張しており、この第６，６３９，１５２号特許は、商業的に入手しうる固体難燃性／煙鎮圧ポリオレフィン化合物が、燃焼への劣った抵抗を示し、燃焼条件下にＦＥＰよりも多くの煙を一般に生成することに注目している。同様に、米国特許第５，７８９，７１１号および第６，２２２，１３０号および公開特許出願第ＵＳ２００１／０００１４２６号は、セパレータに所望の特性を達成させるためにコポリマーが用いられうると仮定しているが、どれも、可能性のあるコポリマー、またはどのようにしてこれらのポリマーを選択するかについて開示していない。
【０００６】
さらには、米国特許第５，９６９，２９５号および欧州特許出願第ＥＰ１１６２６３２号は、セパレータに適した材料は、ポリビニルクロライド、ポリビニルクロライド合金、ポリエチレン、ポリプロピレン、および難燃性材料、例えばフッ素化ポリマーであるが、以前に挙げられた開示のように、これらは、いずれのポリオレフィン材料が所望の難燃性および煙制御特性を生じるであろうかについて教示することができないことを指摘している。
【０００７】
米国特許第６，１５０，６１２号は、セパレータが、１ＭＨｚ〜４００ＭＨｚの周波数範囲において３．５超の誘電率を有することが望ましくないと指摘し、２．５の誘電率および０．００１の損失係数を有する難燃性ポリエチレン(FRPE)を含んでいるセパレータについて記載している。さらには、第６，１５０，６１２号特許は、ポリフルオロアルコキシ(PFA)、ＴＦＥ／ペルフルオロメチルビニルエーテル(MFA)、エチレンクロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ポリビニルクロライド(PVC)、ＦＥＰ、および難燃性ポリプロピレン(FRPP)が、セパレータの電気的特性を達成するのに適した材料でありうることを開示している。
【０００８】
セパレータに適切な電気的特性を強調しているが、第６，１５０，６１２号特許は、セパレータの適切な難燃性または煙制御特性について記載しておらず、いずれのポリオレフィン材料が（あるとすれば）、所望の難燃特性を達成しうるかについて教示していない。代わりに、第６，１５０，６１２号特許は、このジャケットが確実に所望の電気的特性を達成するようにすることに集中している。
【０００９】
興味深いことに、米国特許第６，０７４，５０３号は、プレナム用途に対する火災安全性要件を達成するポリオレフィンの同定の難しさについて認識している。第６，０７４，５０３号特許は、プレナム用途のために、コアは、固体低誘電率フルオロポリマー、例えばエチレンクロルトリフルオロエチレン(E-CTFE)もしくはフッ素化エチレンプロピレン(FEP)、発泡フルオロポリマー、例えば発泡ＦＥＰ、または固体低誘電率形態または発泡のどちらかのポリビニルクロライド(PVC)から形成されるべきであることを開示している。米国特許第６，０７４，５０３号は、固体または発泡難燃性ポリオレフィンまたは同様な材料が、非プレナム用途に適していることを認めている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
プレナム用途における通信ケーブルの電気的要件および難燃性要件の両方を満足させる、低コストセパレータへのニーズがある。より具体的には、これらの要件を満足させるポリオレフィンベース組成物へのニーズがある。
【００１１】
同様に、セパレータ組成物としての使用のためのポリオレフィンベース組成物の評価および選択方法へのニーズもある。具体的には、セパレータ組成物の難燃性能と、ＮＦＰＡ−２６２テストにおける全体の通信ケーブル難燃性能へのその結果として生じるセパレータの寄与とを関連付ける方法へのニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、複数のツイストペア導体、セパレータ、および複数のツイストペア導体およびセパレータを囲い込んでいる通信ケーブルジャケットを含んでいる通信ケーブルである。この通信ケーブルは、ＮＦＰＡ−２６２の要件に合格する。特に、このセパレータは、ポリオレフィンベースであり、所望の電気的および難燃特性を達成する。
【００１３】
本発明はまた、セパレータの調製用組成物の選択方法、およびそれからの通信ケーブルの調製方法でもある。
本発明の通信ケーブルは、複数のツイストペア導体、セパレータ、および複数のツイストペア導体およびセパレータを囲い込んでいる通信ケーブルジャケットを含んでいる。この通信ケーブルは、ＮＦＰＡ−２６２の要件に合格する。
【００１４】
これらのツイストペア導体の各々は、ともに捩られて複数のツイストペア導体の１つを形成する、一対の個別に絶縁された金属導体を含む。この導体は、金属ワイヤであってもよく、またはワイヤおよびケーブル用途において用いられる周知の金属導体のいずれか、例えば銅、アルミニウム、銅−クラッドアルミニウム、および銅−クラッド鋼であってもよい。これらのツイストワイヤは、１つの絶縁材料層によって取囲まれている。好ましくはこの絶縁材料の厚さは、約２５ミル未満、好ましくは約１５ミル未満、およびいくつかの用途のためには約１０ミル未満でさえある。
【００１５】
これらのツイストワイヤに適した絶縁材料は、難燃剤(FR)、ポリエチレン、ポリプロピレン、および難燃性材料、例えばフッ素化ポリマーを包含する。好ましくはこの絶縁材料は、ペルフッ素化エチレンポリプロピレンコポリマーである。
【００１６】
セパレータは、ポリオレフィンおよび難燃剤を含んでいるセパレータ組成物から調製される。このセパレータは、約３３０ｋＷ／ｍ2未満、好ましくは３００ｋＷ／ｍ2未満のピーク発熱速度(PHRR)を有する。同様にこのセパレータは、約１１５０ｍ2／ｍ2未満、好ましくは７００ｍ2／ｍ2未満、より好ましくは約３５０ｍ2／ｍ2未満の総発煙量(TSR)を有する。このセパレータは、約７５秒超、好ましくは約９５秒超、より好ましくは約１１５秒超のピーク発熱までの時間(TTPHRR)を有するべきである。さらにはこのセパレータは、約２０秒超、好ましくは約２５秒超の発火までの時間(TTI)を有するべきである。これらの難燃性および煙特性は、８０ｋＷ／ｍ2の熱流速および１．３ｍｍのサンプルのもとコーンカロリメトリーを用いて、グリッドとともに測定される。
【００１７】
物理的にはこのセパレータは、コアの周りに角度的に間隔があけられた、複数の外側に突出した突起を有するように構成されている。複数の外側に突出した突起が、このコアから放射状に突出し、複数のツイストペア導体の１つが各々の中に収納されている、外側に突出した突起の隣接物間に領域を画定している。
【００１８】
このセパレータの電気的特性は、１ＭＨｚで測定された、約３．３またはそれ以下の誘電率、および約０．００６またはそれ以下の誘電正接を有するようなものである。
【００１９】
このセパレータ組成物に適したポリオレフィンポリマーは、エチレンポリマー、プロピレンポリマー、およびこれらのブレンドを包含する。好ましくはこれらのポリオレフィンポリマーは、実質的にハロゲンフリーである。ポリオレフィンおよびその関連難燃剤の選択は、物理的性質、電気的性質、およびレオロジー特性の良好なバランスの達成に必要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
エチレンポリマーは、その用語が本明細書において用いられている場合、エチレンのホモポリマー、またはエチレンと、３〜１２炭素原子、好ましくは４〜８炭素原子を有する１またはそれ以上のアルファ−オレフィンの小さい割合、および場合によりジエンとのコポリマーであり、またはこのようなホモポリマーとコポリマーとの混合物またはブレンドである。この混合物は、機械的ブレンドまたは現場ブレンドであってもよい。これらのアルファ−オレフィンの例は、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、および１−オクテンである。このポリエチレンはまた、エチレンと不飽和エステル、例えばビニルエステル（例えばビニルアセテートまたはアクリルまたはメタクリル酸エステル）とのコポリマー、エチレンと不飽和酸、例えばアクリル酸とのコポリマー、またはエチレンとビニルシラン（例えばビニルトリメトキシシランおよびビニルトリエトキシシラン）とのコポリマーであってもよい。
【００２１】
ポリエチレンは、均質または不均質であってもよい。これらの均質ポリエチレンは通常、１．５〜３．５の範囲の多分散性（Ｍｗ／Ｍｎ）、および本質的に均一なコモノマー分布を有し、示差走査熱量計によって測定された場合の、単一の比較的低い融点を特徴とする。不均質ポリエチレンは通常、３．５超の多分散性（Ｍｗ／Ｍｎ）を有し、均一なコモノマー分布を欠く。Ｍｗは、重量平均分子量として規定され、Ｍｎは、数平均分子量として規定される。
【００２２】
ポリエチレンは、１立方センチメートルあたり０．８６０〜０．９６０グラムの範囲の密度を有してもよく、好ましくは１立方センチメートルあたり０．８７０〜０．９５５グラムの範囲の密度を有する。これらはまた、１０分あたり０．１〜５０グラムの範囲のメルトインデックスを有しうる。このポリエチレンがホモポリマーであるならば、そのメルトインデックスは好ましくは、１０分あたり０．７５〜３グラムの範囲にある。メルトインデックスは、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８、条件Ｅで決定され、１９０℃および２１６０グラムで測定される。
【００２３】
低圧または高圧方法は、ポリエチレンを生成しうる。これらは、従来技術によって気相方法で、または液相方法（すなわち、溶液またはスラリー方法）で生成されうる。低圧方法は典型的には、１平方インチあたり（「ｐｓｉ」）１０００ポンド以下の圧力で行なわれ、一方、高圧方法は典型的には、１５，０００ｐｓｉ以上の圧力で行なわれる。
【００２４】
これらのポリエチレンを調製するための典型的な触媒系は、マグネシウム／チタンベース触媒系、バナジウムベース触媒系、クロムベース触媒系、メタロセン触媒系、およびほかの遷移金属触媒系を包含する。これらの触媒系の多くは、チーグラー・ナッタ触媒系またはフィリプス(Phillips) 触媒系と呼ばれることが多い。有用な触媒系は、シリカ−アルミナ担体上のクロムまたはモリブデンオキシドを用いた触媒を包含する。
【００２５】
有用なポリエチレンは、高圧方法(HP-LDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、非常に低密度のポリエチレン(VLDPE)、超低密度ポリエチレン(ULDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、およびメタロセンコポリマーによって製造されたエチレンの低密度ホモポリマーを包含する。
【００２６】
高圧方法は典型的には、フリーラジカル開始重合であり、管状反応器または攪拌オートクレーブにおいて実施される。管状反応器において、圧力は、２５，０００〜４５，０００ｐｓｉの範囲内にあり、温度は、２００〜３５０℃の範囲にある。攪拌オートクレーブにおいて、圧力は、１０，０００〜３０，０００ｐｓｉの範囲にあり、温度は、１７５〜２５０℃の範囲にある。
【００２７】
エチレンと不飽和エステルまたは酸からなるコポリマーは周知であり、従来の高圧技術によって調製することができる。これらの不飽和エステルは、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、またはビニルカルボキシレートであってもよい。これらのアルキル基は、１〜８炭素原子を有してもよく、好ましくは１〜４炭素原子を有する。これらのカルボキシレート基は、２〜８炭素原子、好ましくは２〜５炭素原子を有する。エステルコモノマーであるとされるコポリマーの部分は、コポリマーの重量を基準にして５〜５０重量％の範囲にあってもよい。アクリレートおよびメタクリレートの例は、エチルアクリレート、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、および２−エチルヘキシルアクリレートである。これらのビニルカルボキシレートの例は、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、およびビニルブタノエートである。不飽和酸の例は、アクリル酸およびマレイン酸を包含する。
【００２８】
エチレン／不飽和エステルコポリマーまたはエチレン／不飽和酸コポリマーのメルトインデックスは、１０分あたり０．５〜５０グラムの範囲にあってもよく、好ましくは１０分あたり２〜２５グラムの範囲にある。
【００２９】
エチレンとビニルシランとのコポリマーもまた、用いることができる。適切なシランの例は、ビニルトリメトキシシランおよびビニルトリエトキシシランである。このようなポリマーは典型的には、高圧方法を用いて製造される。このようなエチレンビニルシランコポリマーの使用は、湿分架橋性組成物が望まれるときに望ましい。場合により、湿分架橋性組成物は、フリーラジカル開始剤の存在下にビニルシランでグラフト化されたポリエチレンを用いて得ることができる。シラン含有ポリエチレンが用いられるとき、この配合物中の架橋触媒（例えばジブチル錫ジラウレートまたはドデシルベンゼンスルホン酸）または別のルイスまたはブレンステッド酸または塩基触媒を含めることもまた、望ましいことがある。
【００３０】
ＶＬＤＰＥまたはＵＬＤＰＥは、エチレンと、３〜１２炭素原子、好ましくは３〜８炭素原子を有する１またはそれ以上のアルファ−オレフィンとのコポリマーであってもよい。ＶＬＤＰＥまたはＵＬＤＰＥの密度は、１立方センチメートルあたり０．８７０〜０．９１５グラムの範囲にあってもよい。ＶＬＤＰＥまたはＵＬＤＰＥのメルトインデックスは、１０分あたり０．１〜２０グラムの範囲にあってもよく、好ましくは１０分あたり０．３〜５グラムの範囲にある。エチレン以外の１または複数のコモノマーであるとされるＶＬＤＰＥまたはＵＬＤＰＥの部分は、コポリマーの重量を基準にして１〜４９重量％の範囲にあってもよく、好ましくは１５〜４０重量％の範囲にある。
【００３１】
第三コモノマーが含まれていてもよい。例えば別のアルファ−オレフィンまたはジエン、例えばエチリデンノルボルネン、ブタジエン、１，４−ヘキサジエン、またはジシクロペンタジエンである。エチレン／プロピレンコポリマーは一般に、ＥＰＲと呼ばれ、エチレン／プロピレン／ジエンターポリマーは一般に、ＥＰＤＭと呼ばれる。第三コモノマーは、コポリマーの重量を基準にして１〜１５重量％の量で存在してもよく、好ましくは１〜１０重量％の量で存在する。このコポリマーが、エチレンを含む２または３コモノマーを含有することが好ましい。
【００３２】
ＬＬＤＰＥは、ＶＬＤＰＥ、ＵＬＤＰＥ、およびＭＤＰＥを包含しうる。これらはまた、線状であるが、一般に１立方センチメートルあたり０．９１６〜０．９２５グラムの範囲の密度を有する。これは、エチレンと、３〜１２炭素原子、好ましくは３〜８炭素原子を有する１またはそれ以上のアルファ−オレフィンとのコポリマーであってもよい。メルトインデックスは、１０分あたり１〜２０グラムの範囲であってもよく、好ましくは１０分あたり３〜８グラムの範囲にある。
【００３３】
あらゆるポリプロピレンが、これらの組成物において用いられてもよい。その例は、プロピレンのホモポリマー、プロピレンとほかのオレフィンとのコポリマー、およびプロピレン、エチレン、およびジエンのターポリマー（例えばノルボルナジエンおよびデカジエン）を包含する。さらには、これらのポリプロピレンは、分散されるか、またはほかのポリマー、例えばＥＰＲまたはＥＰＤＭとブレンドされてもよい。ポリプロピレンの例は、ポリプロピレン・ハンドブック：重合、特徴決定、特性、加工処理、用途(POLYPROPYLENE HANDBOOK: POLYMERIZATION, CHARACTERIZATION, PROPERTIES, PROCESSING, APPLICATIONS)３−１４、１１３−１７６（Ｅ.ムーア・ジュニア(Moore,Jr.)１９９６年版）に記載されている。
【００３４】
適切なポリプロピレンは、ＴＰＥ、ＴＰＯ、およびＴＰＶの成分であってもよい。これらのポリプロピレン含有ＴＰＥ、ＴＰＯ、およびＴＰＶは、この用途において用いることができる。
【００３５】
適切な難燃剤は、金属ヒドロキシドおよびホスフェートを包含する。好ましくは適切な金属ヒドロキシド化合物は、アルミニウムトリヒドロキシド（ＡＴＨまたはアルミニウム三水和物としても公知である）およびマグネシウムヒドロキシド（マグネシウムジヒドロキシドとしても公知である）を包含する。ほかの難燃性金属ヒドロキシドは、当業者に公知である。これらの金属ヒドロキシドの使用は、本発明の範囲内で考察される。
【００３６】
金属ヒドロキシドの表面は、シラン、チタネート、ジルコネート、カルボン酸、および無水マレイン酸−グラフト化ポリマーを包含する、１またはそれ以上の材料でコーティングされてもよい。適切なコーティングは、米国特許第６，５００，８８２号に開示されているものを包含する。平均粒子サイズは、０．１マイクロメートル未満〜５０マイクロメートルの範囲であってもよい。いくつかの場合、ナノ規模の粒子サイズを有する金属ヒドロキシドを用いることが望ましいことがある。この金属ヒドロキシドは、自然発生であってもよく、または合成であってもよい。
【００３７】
好ましいホスフェートは、エチレンジアミンホスフェート、メラミンホスフェート、メラミンピロホスフェート、メラミンポリホスフェート、およびアンモニウムポリホスフェートを包含する。
【００３８】
このセパレータ組成物は、ほかの難燃性添加剤を含有してもよい。ほかの適切な非ハロゲン化難燃性添加剤は、赤燐、シリカ、アルミナ、チタンオキシド、カーボンナノチューブ、タルク、粘土、オルガノ変性粘土、シリコーンポリマー、カルシウムカーボネート、亜鉛ボレート、アンチモントリオキシド、ウオラストナイト、雲母、ヒンダードアミン安定剤、アンモニウムオクタモリブデート、メラミンオクタモリブデート、ガラス原料(frits)、中空ガラス微小球、膨張性(intumescent)化合物、および発泡性(expandable)グラファイトを包含する。好ましくはシリコーンポリマーは、追加の難燃性添加剤である。適切なハロゲン化難燃性添加剤は、デカブロモジフェニルオキシド、デカブロモジフェニルエタン、エチレン−ビス（テトラブロモフタルイミド）、およびデクロランプラスを包含する。
【００３９】
さらにはこのセパレータ組成物は、ナノ粘土を含有してもよい。好ましくはこのナノ粘土は、０．９〜２００ナノメートルサイズ範囲の少なくとも１つの寸法、より好ましくは０．９〜１５０ナノメートル、さらにより好ましくは０．９〜１００ナノメートル、最も好ましくは０．９〜３０ナノメートルにおける少なくとも１つの寸法を有する。
【００４０】
好ましくはこれらのナノ粘土は、層化されており、ナノ粘土、例えばモンモリロナイト、マガジアイト(magadiite)、フッ素化合成雲母、サポナイト、フルオルヘクトライト、ラポナイト、セピオライト、アタパルジャイト、ヘクトライト、バイデライト、バーミキュライト、カオリナイト、ノントロナイト、ボルコンスコイト、ステベンサイト、ピロサイト、ソーコナイト、およびケニヤアイトを包含する。これらの層化ナノ粘土は、自然発生であってもよく、または合成であってもよい。
【００４１】
ナノ粘土のカチオン（例えばナトリウムイオン）のいくつかは、このナノ粘土を有機カチオン含有化合物で処理することによって、有機カチオンと交換されてもよい。あるいはまた、このカチオンは、水素イオン（プロトン）を含んでいてもよく、またはこれで置換されてもよい。好ましい交換カチオンは、イミダゾリウム、ホスホニウム、アンモニウム、アルキルアンモニウム、およびポリアルキルアンモニウムである。適切なアンモニウム化合物の一例は、ジメチル、ジ（水素化タロー）アンモニウムである。好ましくはこのカチオン性コーティングは、層化ナノ粘土プラスカチオン性コーティングの総重量を基準にして、１５〜５０重量％で存在するであろう。最も好ましい実施形態において、このカチオン性コーティングは、層化ナノ粘土プラスカチオン性コーティングの総重量を基準にして３０重量％超で存在するであろう。別の好ましいアンモニウムコーティングは、オクタデシルアンモニウムである。
【００４２】
この組成物は、ポリオレフィンポリマーとナノ粘土との間の適合性を改良するためにカップリング剤を含有してもよい。カップリング剤の例は、シラン、チタネート、ジルコネート、および無水マレイン酸でグラフト化された様々なポリマーを包含する。ほかのカップリング技術は、当業者には容易に明らかになるであろうし、この発明の範囲内で考察される。
【００４３】
これに加えて、セパレータ組成物は、ほかの添加剤、例えば酸化防止剤、安定剤、発泡剤、カーボンブラック、顔料、加工助剤、ペルオキシド、硬化ブースターを含有してもよく、充填剤を処理するための界面活性剤が存在してもよい。さらには、このセパレータ組成物は、熱可塑性であってもよく、または架橋されていてもよい。
【００４４】
このジャケットは、可撓性ポリマー材料からできており、好ましくはメルト押し出しによって形成される。好ましいポリマーは、ポリビニルクロライド、フルオロポリマー、および難燃性ポリオレフィンを包含する。好ましくはこのジャケットは、絶縁導体のツイストペアからジャケットが容易に剥離(strip)されうるように、１５〜２５ミルの厚さに押し出される。
【００４５】
代替実施形態において、本発明は、ＮＦＰＡ−２６２通信ケーブルの調製方法であって、（ａ）セパレータ組成物を選択する工程、（ｂ）複数のツイストペア導体を調製する工程、（ｃ）セパレータ組成物からの複数の外側に突出した突起を有するセパレータを調製する工程、（ｄ）複数のツイストペア導体を、このセパレータの複数の外側に突出した突起によって分離する工程、および（ｅ）このセパレータの複数の外側に突出した突起によって分離された複数のツイストペア導体を、通信ケーブルジャケットで囲い込む工程を含む方法である。
【実施例】
【００４６】
次の非限定例は、本発明を例証する。
【００４７】
セパレータ組成物：実施例１および２
２つのポリオレフィンベースのセパレータ組成物が、難燃性、煙特性、物理的性質、および電気的特性の決定のために調製された。これらの組成物の調製において用いられた成分およびこれらの量は、表１に示されている。
【００４８】
ピーク発熱速度および総発煙は、８０ｋＷ／ｍ2の熱流速および１．３ｍｍのサンプルをコーンカロリメトリーで、ＡＳＴＭ Ｅ１３５４／ＩＳＯ ５６６０によるグリッドとともに用いて測定された。引張り強さおよび伸びは、ＡＳＴＭ Ｄ６３８にしたがって測定された。誘電率および誘電正接は、ＡＳＴＭ Ｄ１５０にしたがって測定された。
【表１】
【００４９】
アフィニティー（商標）ＥＧ−８２００ポリエチレンは、ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー(The Dow Chemical Company)から商業的に入手可能であり、５．０グラム／１０分のメルトインデックス、０．８７グラム／立方センチメートルの密度、および３未満の多分散性指数を有する。アタン（商標）４４０４Ｇ超低密度ポリエチレンは、ザ・ダウ・ケミカル・カンパニーから商業的に入手可能であり、０．９ｇ／ｃｃの密度、および４．０のメルトインデックスを有する。ＤＧＤＬ−３３６４は、１立方センチメートルあたり０．９５グラムの密度、および１０分あたり０．８５グラムのメルトインデックスを有するエチレンへキサンコポリマーであり、これは、ザ・ダウ・ケミカル・カンパニーから商業的に入手可能である。アンプリファイ（商標）ＧＲ−２０８は、０．３重量パーセント無水マレイン酸グラフト、０．８９９グラム／立方センチメートルの密度、および３．３グラム／１０分のメルトインデックスを有する、非常に低密度のエチレン／ブテンコポリマーであり、これは、ザ・ダウ・ケミカル・カンパニーから商業的に入手可能である。
【００５０】
イルガノックス１０１０は、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社(Ciba Specialty Chemicals Inc.) から入手可能である。インチュマックスＡＣ３は、ブロードビュー・テクノロジーズ社(Broadview Technologies Inc.) から入手可能である。ＦＺ−１６は、ヒュージョン・セラミックス社(Fusion Ceramics Inc.) から入手可能である。ＤＣ４−７０８１は、ザ・ダウ・コーニング社(Dow Corning Corporation)から入手可能であり、メタクリレート官能性を有する粉末シロキサンとして記載されている。
【００５１】
通信ケーブルにおけるセパレータ組成物：実施例１および２
実施例１および２の例示された組成物はまた、通信ケーブル用スター・セパレータを調製するためにも用いられた。これらのケーブルは、四対の銅導体を覆うフッ素化ペルフルオロエチレンポリプロピレン（ＦＥＰ）絶縁体を含んでいた。これらのケーブルの各ジャケットは、低煙ポリビニルクロライド化合物から製造された。比較ケーブルが、スター・セパレータ組成物としてＦＥＰ組成物を用いて調製された。これらのケーブルは、ＮＦＰＡ−２６２の燃焼テストにしたがって評価された。例示された組成物を含有するケーブルは、ＮＦＰＡ−２６２テストの火炎伝播および平均煙部分に合格した。
【００５２】
コーンカロリメトリー結果とＮＦＰＡ−２６２テストとが関連付けられ、ＮＦＰＡ−２６２の火炎伝播および平均煙要件を満たすのに必要とされるコーンカロリメトリー性能を評価するために用いられた。図１および２は、これらの結果および予測モデルを示している。
【００５３】
したがって、約３３０ｋＷ／ｍ2未満のピーク発熱および約１１５０ｍ2／ｍ2未満の４分による総発煙を有するセパレータ化合物は、通信ケーブルがＮＦＰＡ−２６２の火炎伝播および平均煙要件に合格することを可能にしうる。ただし、通信ケーブルのほかの構成要素（すなわちジャケットおよび絶縁ツイストペア導体）もまた、ＮＦＰＡ−２６２テスト要件に合格するように選択される。
【００５４】
セパレータ組成物：実施例３〜６
４つのポリオレフィン−ベースのセパレータ組成物が、難燃性および煙特性の決定のために調製された。これらの組成物の調製において用いられた成分およびこれらの量が、表ＩＩに示されている。これらの特性は、８０ｋＷ／ｍ2の熱流速および１．３ｍｍのサンプルをコーンカロリメトリーで、ＡＳＴＭ Ｅ１３５４／ＩＳＯ ５６６０によるグリッドとともに用いて測定された。
【００５５】
コーンカロリメトリー結果が、表ＩＩにリストアップされている（ピーク発熱速度、総発煙量、ピーク発熱速度までの時間、および発火までの時間）。さらには、プレナムケーブルが、これらの材料をスター・セパレータ組成物として用いて製造され、これらのケーブルは、ＮＦＰＡ−２６２にしたがってテストされた。これらの結果が表ＩＩにリストアップされている（火炎伝播、ピーク光学密度、および平均光学密度）。
【００５６】
表ＩＩはまた、実施例３について、どちらも１ＭＨｚでの誘電率および誘電正接も列挙している。実施例４〜６は、同じ値を有するであろうと予想される。
【表２】
【００５７】
キスマ５Ｂ−１Ｇ−マグネシウムヒドロキシドは、協和化学工業株式会社(Kyowa Chemicals)から入手可能であり、６．１ｍ2／ｇの表面積（ＢＥＴ法によって測定された場合）および０．８ミクロン（８００ナノメートル）の平均粒子サイズを有し、脂肪酸表面処理を含む。
【００５８】
マグニフィンＨ１０ＭＶマグネシウムヒドロキシドおよびＨ７Ｃ２マグネシウムヒドロキシドのどちらも、アルベマール社(Albemarle Corporation)から入手しうる。Ｈ１０ＭＶマグネシウムヒドロキシドは、約１０ｍ2／ｇの表面積（ＢＥＴ法によって測定された場合）および０．８ミクロン（８００ナノメートル）の平均粒子サイズを有する、表面処理された材料である。Ｈ７Ｃ２マグネシウムヒドロキシドは、６ｍ2／ｇの表面積（ＢＥＴ法によって測定された場合）および０．９ミクロン（９００ナノメートル）の平均粒子サイズを有する、ステアリン酸処理された材料である。
【００５９】
ナノブレンド３１００ナノ粘土マスターバッチ（４０％）は、ポリワン社(PolyOne Corporation) から入手しうる。ＭＢ５０−００２（商標）マスターバッチは、ダウ・コーニング社から入手しうる、５０：５０超高分子量ポリジメチルシロキサン／低密度ポリエチレンマスターバッチである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、様々なセパレータ化合物を含有するケーブルについてのＮＦＰＡ−２６２における火炎伝播と、これらのセパレータ化合物に対してコーンカロリメトリーを用いて得られたピーク発熱速度との間の相関関係を示している。
【図２】図２は、様々なセパレータ化合物を含有するケーブルについてのＮＦＰＡ−２６２におけるピーク煙密度と、これらのセパレータ化合物に対してコーンカロリメトリーを用いて得られた最初の４分以内の総発煙量との間の相関関係を示している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信ケーブルであって、
ａ．複数のツイストペア導体であって、これらのツイストペア導体の各々が、ともに捩られて複数のツイストペア導体の１つを形成する、一対の個別に絶縁された金属導体を含んでいる導体；
ｂ．セパレータであって、
（ｉ）（１）（Ａ１）ポリオレフィンおよび
（Ａ２）難燃剤
を含み、かつ
（２）約３３０ｋＷ／ｍ2未満のピーク発熱速度(PHRR)、約１１５０ｍ2／ｍ2未満の総発煙量(TSR)、約７５秒超のピーク発熱までの時間(TTPHRR)、および８０ｋＷ／ｍ2の熱流速および１．３ｍｍのサンプルでコーンカロリメトリーを用いて測定されたとき、約２０秒超の発火までの時間(TTI)を有する
セパレータ組成物から調製され、かつ
（ｉｉ）（１）コアの周りに角度的に間隔があけられた、複数の外側に突出した突起であって、このコアから放射状に突出し、かつ複数のツイストペア導体の１つが各々の中に収納されている外側に突出した突起の隣接物間に領域を画定している突起、
（２）１ＭＨｚで測定された、約３．３またはそれ以下の誘電率、および
（３）約０．００６またはそれ以下の誘電正接
を有するセパレータ、および
ｃ．このセパレータの複数の外側に突出した突起によって分離された複数のツイストペア導体を囲い込んでいる通信ケーブルジャケット
を含み、
ＮＦＰＡ−２６２の要件に合格する通信ケーブル。
【請求項２】
前記セパレータ組成物のポリオレフィンが、実質的にハロゲンフリーである、請求項１に記載の通信ケーブル。
【請求項３】
前記難燃剤が、金属ヒドロキシドおよびホスフェートからなる群より選択される、請求項１に記載の通信ケーブル。
【請求項４】
前記難燃剤が、エチレンジアミンホスフェート、メラミンホスフェート、メラミンピロホスフェート、メラミンポリホスフェート、およびアンモニウムポリホスフェートからなる群より選択されたホスフェートである、請求項３に記載の通信ケーブル。
【請求項５】
前記セパレータ組成物がさらに、ケイ素ポリマーも含んでいる、請求項１に記載の通信ケーブル。
【請求項６】
前記セパレータ組成物がさらに、ナノ粘土も含んでいる、請求項１に記載の通信ケーブル。
【請求項７】
絶縁された前記金属導体の前記絶縁体が、ペルフッ素化エチレンポリプロピレンコポリマーを含んでいる、請求項１に記載の通信ケーブル。
【請求項８】
前記通信ケーブルジャケットが、ポリビニルクロライド、フルオロポリマー、および難燃性ポリオレフィンからなる群より選択されたポリマーを含んでいるジャケット組成物から調製される、請求項１に記載の通信ケーブル。
【請求項９】
ＮＦＰＡ−２６２通信ケーブルの調製方法であって、
ａ．（ｉ）ポリオレフィンおよび難燃剤を含み、かつ
（ｉｉ）約３３０ｋＷ／ｍ2未満のピーク発熱速度(PHRR)、約１１５０ｍ2／ｍ2未満の総発煙量(TSR)、約７５秒超のピーク発熱までの時間(TTPHRR)、および８０ｋＷ／ｍ2の熱流速および１．３ｍｍのサンプルでコーンカロリメトリーを用いて測定されたとき、約２０秒超の発熱までの時間(TTI)を有する
セパレータ組成物を選択する工程；
ｂ．複数のツイストペア導体であって、これらのツイストペア導体の各々が、ともに捩られて複数のツイストペア導体の１つを形成する、一対の個別に絶縁された金属導体を含んでいる導体を調製する工程；
ｃ．（１）コアの周りに角度的に間隔があけられた、複数の外側に突出した突起であって、このコアから放射状に突出し、かつ複数のツイストペア導体の１つが各々の中に収納されている外側に突出した突起の隣接物間に領域を画定している突起、
（２）１ＭＨｚで測定された、約３．３またはそれ以下の誘電率、および
（３）約０．００６またはそれ以下の誘電正接
を有するセパレータを、セパレータ組成物から調製する工程、
ｄ．複数のツイストペア導体を、このセパレータの複数の外側に突出した突起によって分離する工程、および
ｅ．このセパレータの複数の外側に突出した突起によって分離された複数のツイストペア導体を、通信ケーブルジャケットで囲い込む工程
を含む方法。
【請求項１】
通信ケーブルであって、
ａ．複数のツイストペア導体であって、これらのツイストペア導体の各々が、ともに捩られて複数のツイストペア導体の１つを形成する、一対の個別に絶縁された金属導体を含んでいる導体；
ｂ．セパレータであって、
（ｉ）（１）（Ａ１）ポリオレフィンおよび
（Ａ２）難燃剤
を含み、かつ
（２）約３３０ｋＷ／ｍ2未満のピーク発熱速度(PHRR)、約１１５０ｍ2／ｍ2未満の総発煙量(TSR)、約７５秒超のピーク発熱までの時間(TTPHRR)、および８０ｋＷ／ｍ2の熱流速および１．３ｍｍのサンプルでコーンカロリメトリーを用いて測定されたとき、約２０秒超の発火までの時間(TTI)を有する
セパレータ組成物から調製され、かつ
（ｉｉ）（１）コアの周りに角度的に間隔があけられた、複数の外側に突出した突起であって、このコアから放射状に突出し、かつ複数のツイストペア導体の１つが各々の中に収納されている外側に突出した突起の隣接物間に領域を画定している突起、
（２）１ＭＨｚで測定された、約３．３またはそれ以下の誘電率、および
（３）約０．００６またはそれ以下の誘電正接
を有するセパレータ、および
ｃ．このセパレータの複数の外側に突出した突起によって分離された複数のツイストペア導体を囲い込んでいる通信ケーブルジャケット
を含み、
ＮＦＰＡ−２６２の要件に合格する通信ケーブル。
【請求項２】
前記セパレータ組成物のポリオレフィンが、実質的にハロゲンフリーである、請求項１に記載の通信ケーブル。
【請求項３】
前記難燃剤が、金属ヒドロキシドおよびホスフェートからなる群より選択される、請求項１に記載の通信ケーブル。
【請求項４】
前記難燃剤が、エチレンジアミンホスフェート、メラミンホスフェート、メラミンピロホスフェート、メラミンポリホスフェート、およびアンモニウムポリホスフェートからなる群より選択されたホスフェートである、請求項３に記載の通信ケーブル。
【請求項５】
前記セパレータ組成物がさらに、ケイ素ポリマーも含んでいる、請求項１に記載の通信ケーブル。
【請求項６】
前記セパレータ組成物がさらに、ナノ粘土も含んでいる、請求項１に記載の通信ケーブル。
【請求項７】
絶縁された前記金属導体の前記絶縁体が、ペルフッ素化エチレンポリプロピレンコポリマーを含んでいる、請求項１に記載の通信ケーブル。
【請求項８】
前記通信ケーブルジャケットが、ポリビニルクロライド、フルオロポリマー、および難燃性ポリオレフィンからなる群より選択されたポリマーを含んでいるジャケット組成物から調製される、請求項１に記載の通信ケーブル。
【請求項９】
ＮＦＰＡ−２６２通信ケーブルの調製方法であって、
ａ．（ｉ）ポリオレフィンおよび難燃剤を含み、かつ
（ｉｉ）約３３０ｋＷ／ｍ2未満のピーク発熱速度(PHRR)、約１１５０ｍ2／ｍ2未満の総発煙量(TSR)、約７５秒超のピーク発熱までの時間(TTPHRR)、および８０ｋＷ／ｍ2の熱流速および１．３ｍｍのサンプルでコーンカロリメトリーを用いて測定されたとき、約２０秒超の発熱までの時間(TTI)を有する
セパレータ組成物を選択する工程；
ｂ．複数のツイストペア導体であって、これらのツイストペア導体の各々が、ともに捩られて複数のツイストペア導体の１つを形成する、一対の個別に絶縁された金属導体を含んでいる導体を調製する工程；
ｃ．（１）コアの周りに角度的に間隔があけられた、複数の外側に突出した突起であって、このコアから放射状に突出し、かつ複数のツイストペア導体の１つが各々の中に収納されている外側に突出した突起の隣接物間に領域を画定している突起、
（２）１ＭＨｚで測定された、約３．３またはそれ以下の誘電率、および
（３）約０．００６またはそれ以下の誘電正接
を有するセパレータを、セパレータ組成物から調製する工程、
ｄ．複数のツイストペア導体を、このセパレータの複数の外側に突出した突起によって分離する工程、および
ｅ．このセパレータの複数の外側に突出した突起によって分離された複数のツイストペア導体を、通信ケーブルジャケットで囲い込む工程
を含む方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２００８−５１１１２６（Ｐ２００８−５１１１２６Ａ）
【公表日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５２９９８１（Ｐ２００７−５２９９８１）
【出願日】平成１７年８月１９日（２００５．８．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０２９５１２
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０２３７０９
【国際公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【出願人】（５９１１２３００１）ユニオン・カーバイド・ケミカルズ・アンド・プラスティックス・テクノロジー・コーポレイション (85)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１９日（２００５．８．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０２９５１２
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０２３７０９
【国際公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【出願人】（５９１１２３００１）ユニオン・カーバイド・ケミカルズ・アンド・プラスティックス・テクノロジー・コーポレイション (85)
【Ｆターム（参考）】
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