CN100454065C

CN100454065C - 引入线光缆用frp制抗张力体

Info

Publication number: CN100454065C
Application number: CNB2004800365700A
Authority: CN
Inventors: 岩田达美; 田内宣行; 山野雅义; 田中孝; 奥野薰
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Ube Nitto Kasei Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Ube Exsymo Co Ltd
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2024-09-02
Also published as: KR20060121147A; TWI352225B; TW200519442A; JP4116968B2; WO2005057263A1; JP2005172939A; CN1890590A; KR101081788B1

Abstract

本发明的目的是消除发泡现象。本发明的引入线光缆(1)具有光纤芯线(2)、(3)，抗张力体(4)，支持线(5)和主体被覆层(6)。抗张力体(4)是由具有用热固性树脂粘合补强纤维而得到的FRP部的FRP制抗张力体构成。FRP制抗张力体要求FRP部分的残存苯乙烯单体量小于等于0.018重量%(相对于FRP部分而言)。如果残存苯乙烯单体超过这些量，则在引入线光缆制造工序中的主体被覆时，发生与熔融状的主体被覆热塑性树脂接触，引起残存苯乙烯单体挥发等，从而产生被覆部或者主体被覆部发泡等异常。为了将残存苯乙烯单体量控制在预定的值以下，通过高反应性热固性树脂、高反应性催化剂的选择、固化时间的确保和固化后的后处理等进行控制即可。

Description

引入线光缆用FRP制抗张力体

技术领域

本发明涉及在通过热塑性树脂将光纤芯线和抗张力体一起被覆而得到的引入线光缆(drop optical fiber cable)、特别是可以实现轻量化和细径化的非金属型的引入线光缆中适用的FRP制抗张力体。

背景技术

随着信息化社会的到来，互联网等的传输信息容量的增大化，向建筑大厦和住宅等使用者也敷设光缆的FTTH化得以急剧发展。

作为FTTH用引入线光缆，抗张力体使用金属线的方案例如在专利文献1(特开2001-337255号公报)中被提出了。但是，当抗张力体使用金属线时，为了避免由雷电所引起的冲击脉动，则必须接地。为了实现接地，在施工方面要求花费工夫，与之相伴需要负担施工费，成为向各个家庭普及的障碍。因此，一直需求采用不需要接地施工的非金属制的抗张力体的非金属型的引入线光缆。

作为这种光缆中所使用的非金属型的抗张力体，可以列举出FRP制线状物，但如果代替金属线抗张力体而单单使用FRP线，则主体被覆同热塑性树脂的粘接不易进行。在粘接不充分的场合，由缆线制造过程中的热历史或者其后的收缩应变等所造成的光传输损失增大，或招致断线等异常情况，从而作为引入线光纤不能充分发挥功能。

在这种情况下，通过在固化的FRP线的外周涂布粘接剂、或者被覆粘接性树脂，也可以使得粘接力得以增强，但是伴随着所耗费的工时、材料费的增加，导致成本增加，所以并非上策。而当与FRP的粘接过分牢固时，在连接施工之际，为了向终端盒固定而剥离被覆部则不顺利。

另一方面，在专利文献2(特公昭63-2772号公报)公开了，将FRP界面和热塑性树脂被覆层进行了锚固粘接的热塑性树脂被覆纤维增强的合成树脂制棒状物的制造方法。

该文献中所公开的制造方法是按照如下的步骤进行：将使补强纤维束含浸未固化的热固性树脂而成的未固化状补强芯部用熔融的热塑性树脂被覆，然后立即将该热塑性树脂的被覆层冷却固化后，将其导入至加压高温蒸气的固化槽中，将补强芯部和该被覆层的界面部分软化，使它们以流动状态接触且使该热固性树脂加热固化，接着将被覆热塑性树脂冷却并将由纤维增强的热固性树脂(FRP)构成的芯部界面和被覆热塑性树脂锚固粘接。

但是，在将由这样的制造方法制得的棒状物用于引入线光缆的抗张力体的情况下，存在以下所说明的技术问题。

即，根据上述专利文献2中所公开的制造方法，例如，在以玻璃纤维作为补强纤维，热固性树脂使用不饱和聚酯，用聚乙烯进行被覆的情况下，存在的问题是，棒状物所得的粘接强度是106kg/cm²(10MPa)左右，被覆表面不一定是光滑的，且难以获得均匀和细的直径。

因此，本申请人先前已经就以具有均匀性的FRP抗张力体的引入线光缆提交了特願2002-326513号专利申请。

但是，在该专利申请所公开的FRP抗张力体中，在实际制造引入线光缆时，在根据制造条件、特别是以比较低的速度对FRP抗张力体实施由热塑性树脂进行的主体被覆的场合，以及在比挤出温度稍高的温度范围进行主体被覆的场合，由于被覆部发泡的现象，发生了外观不良和对光纤造成不良影响的问题。

于是，本发明者对下述现象进行了锐意研究：在制造引入线光缆时，在根据制造条件、特别是以比较低的速度以及在挤出温度的高温度范围对带有被覆层的FRP抗张力体实施由热塑性树脂进行的主体被覆时，主体被覆部或者带有被覆层的FRP制抗张力体的被覆部发泡的现象。结果特别发现，FRP部的残存苯乙烯单体是引起该发泡现象的原因，并得知通过将其限定在预定的范围内可以消除该现象，从而完成了本发明。

发明内容

即，本发明的目的在于，在引入线光缆用FRP制抗张力体中可以大幅度降低发泡现象。

为了实现上述目的，本发明提供一种引入线光缆用FRP制抗张力体，其具有用热固性树脂粘合补强纤维而得到的FRP部、和在所述FRP部的外周以与该FRP部的外表面锚固粘接的结构而被覆形成的热塑性树脂被覆层，其特征在于，使所述FRP部的残存苯乙烯单体量的重量小于等于0.03％；且所述热塑性树脂被覆层的表面被整径加工，使该被覆层的表面的由激光外径测定器所测得的表面凹凸度为2～3/100mm或更低；同时使所述引入线光缆用FRP制抗张力体在使用热风式耐热试验烘箱、在80℃干燥40小时后的重量减少率小于等于0.1％。

前述热固性树脂可以由乙烯基酯树脂构成。

前述热塑性树脂被覆层的表面可以被整径加工，且可以使该被覆层的表面的由激光外径测定器所测得的表面凹凸度为2～3/100mm或更低。

前述热塑性树脂被覆层可以由线性低密度聚乙烯构成。

前述FRP部的补强纤维可以使用玻璃丝。

本发明的引入线光缆用FRP制抗张力体将残存苯乙烯单体量和/或重量减少率设定预定的范围，所以使用这些抗张力体可以抑制在制造引入线光缆时所产生的发泡现象。

而且，特别是对于带有被覆层的FRP制抗张力体时，FRP部外周和被覆层内周具有锚固粘接结构，因此如果使该被覆层与主体被覆层熔融粘合或者密合，则抑制了引入线光缆整体的热收缩，从而可以有效地保护光纤芯线。

另外，通过锚固粘接结构，没有必要在FRP外周另外地涂布粘接剂，所以不需要粘接剂、涂布工序和设备，可以实现工序的简略化和成本的降低，因而是非常经济的。

另一方面，因为是锚固粘接结构，所以在连接作业中，芯部的FRP制抗张力体的露出部分通过契入被覆层中而能够容易地剥离。因此，与使用了通过刀具削去、或要求采用溶剂的现有的粘接剂的引入线光缆相比较，向终端盒连接的作业可以安全地在良好环境下容易地进行。

因此，根据本发明，可以提供具有细径且实用的非金属的引入线光缆用抗张力体。

附图说明

图1是表示本发明的抗张力体可以适用的引入线光缆的一例子的断面图。

图2是本发明的带有被覆层的FRP制抗张力体的断面的说明图。

符号说明：

1引入线光缆 2、3光纤芯线 4抗张力体

5支持线 6主体被覆层 10带有被覆层的FRP制抗张力体

11FRP制抗张力体 12被覆层

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方案进行详细的说明。

图1表示使用了本发明的FRP制抗张力体或者带有被覆层的抗张力体的引入线光缆的一例子。该图中所示的引入线光缆1具有光纤芯线2、3，抗张力体4，支持线5和主体被覆层6。

光纤芯线2、3以在光缆1的中心轴上上下相邻接的方式进行配置。一对抗张力体4在光纤芯线2、3的上下隔开预定的间隔而配置。

支持线5位于上侧的抗张力体4的上方，具有比抗张力体4更大的直径。主体被覆层6按照将光纤芯线2、3，抗张力体4和支持线5的外周一起被覆的方式形成。

抗张力体4是由下列的抗张力体构成：具有用热固性树脂粘合补强纤维而得到的FRP部、和在前述FRP部的外周以与该FRP部的外表面锚固粘接的结构而被覆形成的热塑性树脂被覆层的带有被覆层的FRP制抗张力体。

这样的FRP制抗张力体要求残存苯乙烯单体小于等于0.03重量％(相对于带有被覆层的FRP制抗张力体的全体而言)。

如果残存苯乙烯单体超过这些量，则在引入线光缆制造工序中的主体被覆时，发生与熔融状的主体被覆热塑性树脂接触，引起残存苯乙烯单体挥发等，从而产生被覆部或者主体被覆部发泡等异常。

在本发明中，残存苯乙烯单体的测定是按照如下的方法进行的。将测定用试样细细地切断成2～3毫米的长度，准确地称量约3克，添加10毫升醋酸乙酯(抽提液)，在室温下放置一夜。

将1微升抽提液用气相色谱在柱温度为150℃下进行气化，测定气化物的成分和发生量。另外，事先制成苯乙烯单体的各浓度的标准液，并通过与由气相色谱测定而制成的标准液的校准线比较，算出试样的残存苯乙烯单体浓度(％)。

在本发明中，为了将残存苯乙烯单体量控制在预定的值以下，通过高反应性热固性树脂、高反应性催化剂的选择、固化时间的确保和固化后的后处理等进行控制即可。

图2表示可以用作上述引入线光缆的抗张力体4的带有被覆层的FRP制抗张力体10。该抗张力体10是由FRP(纤维增强的热固性树脂)部11和在该FRP部11的外周施加热塑性树脂的被覆层12而成。在这种情况下，FRP制抗张力体11的外周和被覆层12的内周是相互锚固粘接的。

为了得到这样的锚固粘接结构，可以采用特公昭63-2772号中记载的方法，即，将使补强纤维束含浸未固化的热固性树脂而成的未固化状补强芯部用熔融的热塑性树脂呈环状被覆，然后立即将该热塑性树脂的被覆层冷却固化后，将其导入至加压高温蒸气的固化槽，将补强芯部和该被覆层的界面部分软化，使它们以流动状态接触且使该热固性树脂加热固化，接着将被覆热塑性树脂冷却并将由纤维增强的热固性树脂(FRP)构成的芯部界面和被覆热塑性树脂锚固粘接。

作为可以在本发明的抗张力体的FRP部11中使用的补强纤维，一般是各种玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维、碳纤维等，根据所要求的拉伸强度和弹性模量进行选择。

在使用玻璃纤维的情况下，为了将FRP部11的直径降低至0.9毫米或以下，优选玻璃丝。根据所要求的性能从E、S、T等玻璃纤维之中选择。从经济性方面考虑，推荐使用E玻璃。

作为玻璃丝，构成的单纤维直径优选是3～13微米，且优选使用未将多根丝线并捻的单丝状，使用11.2～67.5Tex。

在这种情况下，在使用支数大的，即超过67.5TeX的玻璃丝的场合，对制成FRP时的圆形度造成不良影响，在后续的由热塑性树脂进行的薄壁被覆成形工序中，难以进行均匀的被覆。另一方面，虽然11.2Tex或以下的丝线也是市售的，但工序变得烦杂，而且由于成本上升，相应地不经济。

选择玻璃丝线是按照如下进行：对于丝线而言，例如，实施1个/英寸等的捻度，通过热固性树脂的含浸或者拉深工序，玻璃单纤维的紊乱或松懈、纠缠少，得到外周均匀的未拉伸棒状物。

在图1所示的结构中，抗张力体4的玻璃纤维的体积含有率根据所要求的物性决定，在以更进一步细径化为目的的本发明中，优选大体上是55～70体积％左右。

此外，可以在本发明中使用的热固性树脂一般是对苯二甲酸系或者间苯二甲酸系不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂(环氧丙烯酸酯树脂等)或环氧树脂等，在这些树脂中添加固化用催化剂等而使用，当从耐热性等物性方面来看，特别优选乙烯基酯树脂(环氧丙烯酸树脂等)。

在未固化状补强芯部的被覆层12中所用的热塑性树脂从与主体被覆部6的热塑性树脂有相容性的树脂之中选择，在主体被覆部6中使用阻燃性树脂时，为了提高与该树脂的相容性，优选使用粘接性树脂，或者添加粘接性树脂的母料，也可以进一步比照主体被覆部6的颜色而添加着色用母料以着色。

此外，在被覆层12中所用的热塑性树脂也可以按照主体被覆部6的阻燃化而实施用于赋予阻燃性的各种改性。另外，为了得到与FRP部11的锚固粘接结构，在被覆层12中所用的热塑性树脂优选的是，在热固性树脂的加热固化时至少在内周呈现熔融状或软化状态，更优选在固化温度110～150℃的范围内具有熔点或者软化点的聚烯烃系树脂。

另外，对于FRP部11，在以玻璃丝为补强纤维的场合，从耐弯曲性和细径化的方面来看，优选外径为0.9毫米或以下的纤维增强的热固性树脂固化物。同样从细径化方面来看以及在不使被覆层具有阻燃性而主体树脂要求阻燃性的情况下，必要以上的被覆厚度成为妨碍阻燃性的要因，所以被覆层12优选是0.3毫米或以下。

另外，关于被覆层12的厚度，整径前的被覆厚度优选是0.08毫米或以上，而为了实现细径化的目的，通过对表面层进行整径，更优选达到0.07～0.2毫米左右的厚度。

为了使得整径前的被覆厚度的薄膜化，优选薄膜成形性优良的树脂，例如低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)等是适宜的。

本发明的引入线光缆中所用的被覆FRP制抗张力体10适宜的是，由被覆层12中所用的热塑性树脂得到的FRP部11的拉拔力是13N/10mm或以上。该拉拔力是作为由锚固粘接结构所得到的粘附力的指标，通过以下的测定方法进行测定。

制备安装了具备比FRP芯部的外径稍大的透孔的测定夹具的试验机，而另一方面剥离带有被覆层的抗张力体11的端部的被覆层12，接着在被覆层12上用剃刀刻上10毫米长的刻度，制备保留了10毫米长的被覆层12的样品S。

将样品S插通到试验机的透孔中，以50毫米/分钟的速度施加拉伸载荷，从其图表求得拉拔力。

在带有被覆层的FRP抗张力体中，热塑性树脂被覆层表面被整径加工，其外径精度优选的是，使由激光外径测定器所测得的表面凹凸度为2～3/100mm或更低，如果超出该范围，则有在主体被覆时易于产生发泡问题。

而且，本发明的带有被覆层的FRP制抗张力体10在使用热风式耐热试验烘箱，在80℃下干燥40小时后的重量减少率需要小于等于0.1重量％。

这是因为，用高温高压蒸气固化FRP部时，未固化状的热固性树脂成分的挥发，固化发热状态和软化状态的被覆层、以及从外部作用的蒸气压等关系中，固化基本完结，但仅由该工程制造的引入线光缆用带有被覆层的FRP制抗张力体是不充分的，产生了前述的发泡等麻烦。

前述残存苯乙烯单体量的限制、被覆部表面、以及与FRP的界面的水分等的滞留减少，或者通过给予二次加热处理，可以使得在80℃下干燥40小时后的重量减少率小于等于0.1％。二次热处理也可以用在热固性树脂的固化工序之后从加热处理槽中通过的方法，也可以在卷绕后进行。

在卷绕后进行二次热处理的场合，若卷绕线轴使用ABS树脂等，则有时线轴自身发生热变形，所以优选在40℃左右进行长时间处理。

下面对本发明的更具体的实施例进行说明，但本发明不限于下述实施例。

实施例1

在乙烯基酯树脂(三井化学公司制：H8100)中添加了4份热固性催化剂(化药ァクゾ一公司制，カドックスBCH50)和1份カャブチルB的树脂含浸槽中，通过导纱器导入单丝直径为10微米的22.5Tex的E玻璃丝(日东纺织公司制：ECEN225 1/0 1.0 Z R)14根，然后导入分阶段地降低了内径的节流喷嘴，将未固化状树脂拉深成形，得到外径为0.505毫米的细径棒状物，将该棒状物从熔融挤出机的直角模具(200℃)通过，使用由添加了黑色母料的MI为2.4，密度为0.921g/cm³，30微米的流延膜得到的1％弹性模量为170MPa的LLDPE树脂(日本ュニカ一公司制：TUF2060)，环状地被覆成被覆厚度为0.25毫米，立即导入至冷却水槽，将表面的被覆部冷却固化。

接着，将该被覆未固化线状物以15米/分钟的速度导入至在入口和出口设置了加压密封部的长为18米的加压蒸气固化槽，在蒸气压为32.Pa(145℃)下进行固化，接着导入至具有被分段加热至210～250℃的内径为0.93毫米和0.80毫米的整形模具的整形器中，对被覆外周面进行整形，得到被覆外径为0.8毫米的被覆抗张力体10，以连续状卷绕在线轴上。接着，将线轴在40℃的恒温室中进行40小时干燥热处理(二次热处理)。

该被覆抗张力体10的玻璃纤维含有率为61.9体积％，且前述的拉拔力是15N/10mm。此外，在80℃加热24小时的耐热弯曲直径测试中，清除(clear)38毫米，以试样长为1000毫米在-30℃～80℃下重复3次热循环测试，观察被覆抗张力体10的被覆层12和FRP制抗张力体11的粘接状况，被覆层12几乎未发生收缩。

而且，由前述测定方法得到的残存苯乙烯单体量是0.015重量％。另外，由前述测定方法得到的带有被覆层的FRP制抗张力体的重量减少率为0.08％就变得均衡了。

在表1中汇总了被覆抗张力体10制造时的二次热处理未实施的场合(比较例1)、变更固化温度的场合(比较例2)、变更热固性树脂的场合(比较例3)的残存苯乙烯单体量以及在80℃×40小时后(在80℃下干燥40小时后)的重量减少率，以及由以下所示的主体被覆试验所产生的发泡现象的有无。

主体被覆试验是，将被覆抗张力体10插通到熔融挤出机的直角模具中，在175℃下挤出阻燃性聚乙烯树脂，以被覆厚度为0.6毫米并呈环状地形成主体被覆部6时，以30米/分钟的被覆速度运行，判定100分钟内有无发泡异常发生。

表1

	热固性树脂、固化温度	残存苯乙烯单体(％)(一对带有被覆层的FRP制抗张力体)	在80℃×40小时后的重量减少率(％)	主体被覆试验发泡现象
	热固性树脂、固化温度	残存苯乙烯单体(％)(一对带有被覆层的FRP制抗张力体)	在80℃×40小时后的重量减少率(％)	主体被覆试验发泡现象	实施例1	H8100145℃	0.015	0.08	无
比较例1	H8100145℃	0.015	0.25	有	实施例1	H8100145℃	0.015	0.08	无
比较例1	H8100145℃	0.015	0.25	有	比较例2	H8100140℃	0.045	0.09	有
比较例3	ポリセット145℃	0.110	0.09	有	比较例2	H8100140℃	0.045	0.09	有

比较例1～3

在与实施例1相比省略了二次加热处理的比较例1中，在80℃×40小时后的重量减少率是0.25％，在将蒸气压为28Pa(固化槽温度为140℃)的比较例2中，残存苯乙烯％为0.045％，重量减少率是0.09％。

在热固性树脂采用不饱和聚酯树脂(日立化成公司制ポリセット)的比较例3中，固化温度为145℃，且进行了二次热处理，残存苯乙烯多达0.11％，且重量减少率是0.09％。

关于这些比较例，通过主体被覆试验确认有无发生发泡现象。将这些结果汇总于表1中。比较例所得到的结果是，残存苯乙烯单体量大于等于0.030％，或者重量减少率大于等于0.1％，均在主体被覆试验中发生发泡现象。

根据本发明的引入线光缆用FRP制抗张力体，发泡现象大幅度降低，所以不产生外观不良和对光纤的不良影响，可以适用于高品质的引入线光缆。

Claims

1、一种引入线光缆用FRP制抗张力体，其具有：用热固性树脂粘合补强纤维而得到的FRP部、和在所述FRP部的外周以与该FRP部的外表面锚固粘接的结构而被覆形成的热塑性树脂被覆层，其特征在于，使所述FRP部的残存苯乙烯单体量的重量小于等于0.03％；且所述热塑性树脂被覆层的表面被整径加工，使该被覆层的表面的由激光外径测定器所测得的表面凹凸度为3/100mm或更低；同时使所述引入线光缆用FRP制抗张力体在使用热风式耐热试验烘箱、在80℃干燥40小时后的重量减少率小于等于0.1％。

2、根据权利要求1所述的引入线光缆用FRP制抗张力体，其特征在于，所述热固性树脂是乙烯基酯树脂。

3、根据权利要求1所述的引入线光缆用FRP制抗张力体，其特征在于，所述热塑性树脂被覆层是线性低密度聚乙烯。

4、根据权利要求1所述的引入线光缆用FRP制抗张力体，其特征在于，所述FRP部的补强纤维使用玻璃丝。