JP2004004637A

JP2004004637A - ケーブル用抗張材

Info

Publication number: JP2004004637A
Application number: JP2003078628A
Authority: JP
Inventors: Eiji Fujioka; 藤岡　英治; Eiji Koyama; 小山　英二; Atsushi Tsunoda; 角田　　敦
Original assignee: Du Pont Toray Co Ltd
Current assignee: Du Pont Toray Co Ltd
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】抗張材と被覆材との相対的な滑りを防止したケーブル用抗張材を提供する。
【解決手段】被覆材１３に抗張材１２を埋設してなるケーブルにおいて、抗張材１２として、有機繊維、炭素繊維、ガラス繊維又はセラミックス繊維を樹脂で固めた抗張材、或いは、金属からなる抗張材を用い、その抗張材１２の少なくとも外表面に粒状物１５を沈着させる。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーブルの被覆材に埋設される抗張材に関し、更に詳しくは、抗張材と被覆材との相対的な滑りを簡単な工夫で防止するようにしたケーブル用抗張材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ケーブルの被覆材に埋設される抗張材として、高強度かつ高弾性率の有機繊維やガラス繊維を樹脂で固めたものがある。このような抗張材は軽量であり、しかも絶縁性に優れるという利点がある。そのため、上記抗張材をコアとして光ファイバーのケーブルを構成し、これを利用して光ファイバーの布設を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、上述のように繊維を樹脂で固めた抗張材を被覆材で被覆したケーブルは、抗張材と被覆材との間に相対的な滑りを生じ易く、即ち、被覆材から抗張材が抜け易いという欠点がある。特に、ケーブルを金具等により外側から押さえ込むようにして固定する場合、抗張材と被覆材との間に相対的な滑りを生じると、固定された被覆材に対して抗張材が長手方向に変位するので、その抗張作用を十分に発揮できなくなる。そして、光ファイバー心線をケーブルに沿って布設する場合において、抗張材と被覆材との間に相対的な滑りを生じると、光ファイバー心線に張力が直接付加され、断線等の不都合を生じてしまうのである。
【０００４】
このような不都合を回避するために、従来は抗張材の表面に接着剤を付与することによって被覆材との接着性を高めることが提案されている。しかしながら、例えば、被覆材がポリエチレン樹脂のように化学結合し難い樹脂である場合は、優れた接着剤がないため良好な接着状態を形成することが困難であった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１９９８４０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、抗張材と被覆材との相対的な滑りを防止することを可能にしたケーブル用抗張材を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のケーブル用抗張材は、被覆材に抗張材を埋設してなるケーブルにおいて、前記抗張材の少なくとも外表面に粒状物を沈着させたことを特徴とするものである。
【０００８】
このように抗張材の少なくとも外表面に粒状物を沈着させることにより、抗張材の外表面の摩擦抵抗を高めるので、抗張材と被覆材との相対的な滑りを防止することができる。
【０００９】
上記抗張材は、繊維と樹脂との複合材料から構成することが好ましい。この複合材料は、例えば、複数種類の繊維を束ねて相互融着したものや繊維を樹脂で固めたものを包含する。特に、ガラス繊維又は有機繊維と樹脂との複合材料が好ましい。有機繊維としては、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリイミド繊維から選ばれた少なくとも１種を使用することが好ましい。また、抗張作用を損なうことなく抗張材の外周面の摩擦抵抗を高めるために、粒状物の平均粒径は１〜５００μｍにすることが好ましい。
【００１０】
本発明は、抗張材に沿って光ファイバー心線を付設してなる光ファイバーケーブルに使用される抗張材として好適である。つまり、抗張材と光ファイバー心線とを並列に配置した光ファイバーケーブルを構成した場合、光ファイバー心線への張力付加を回避し、断線等の不都合をより確実に防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施形態からなる光ファイバー布設用ケーブルを示すものであり、図２はその抗張材と被覆材を拡大して示すものである。図１に示すように、この光ファイバー布設用ケーブルは、例えば、直径１．２ｍｍの鋼線からなる１本の支持線１１と、２本の抗張材１２，１２とを被覆材１３で一体的に被覆すると共に、被覆材１３における抗張材１２，１２間の位置に２本の光ファイバー心線１４，１４を挿入した構成になっている。
【００１３】
抗張材１２としては、有機繊維、炭素繊維、ガラス繊維又はセラミック繊維を樹脂で固めた抗張材、単一又は複数種類の繊維の相互融着体からなる抗張材、或いは、金属からなる抗張材を使用することが可能であり、その中でもガラス繊維及び有機繊維を用いた抗張材が好ましい。有機繊維としては、樹脂と複合したときの引張強度と曲げ強度が高いことが望まれるため、高強度繊維が望ましい。具体的には、アラミド繊維、ポリアミド繊維（例えば、ナイロン繊維）、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリイミド繊維等が好ましい。繊維の場合、抗張材の形状が真円になるように予め撚りを掛けるのが望ましい。繊維の撚り係数は０．４〜１．１が最適である。また、繊維はモノフィラメントでもマルチフィラメントでも良い。
【００１４】
一方、抗張材１２を複合化するための樹脂は、熱硬化性樹脂でも熱可塑性樹脂でも良いが、曲げ剛性を高くするために熱硬化性樹脂を用いるほうが良い。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。また、熱可塑性樹脂としては、ポリアミド樹脂（例えば、ナイロン樹脂）、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂等が挙げられる。被覆材１３にはポリエチレン樹脂等のポリオレフィン樹脂が一般に使用されるが、それ以外の熱可塑性樹脂を使用することも可能であり、また難燃性を高めるために無機物等を配合することが望ましい。
【００１５】
図２に示すように、抗張材１２の少なくとも外表面には多数の粒状物１５が沈着し、これら粒状物１５により微細な凹凸が形成されている。そのため、抗張材１２の外表面の摩擦抵抗は、粒状物１５が存在しない場合に比べて高くなっている。なお、粒状物１５は抗張材１２の少なくとも外表面に沈着させることが必要であるが、抗張材１２の内部に粒状物１５が存在していても良い。
【００１６】
上記粒状物としては、ガラスビーズ、アルミナ、けい砂、タルク、フライアッシュ、関東ローム層の砂、カーボンブラック、炭酸カルシウム、木片、樹脂パウダー等が挙げられるが、より尖った形状を有する粒状物のほうが被覆材との接着力が向上する。樹脂パウダーには、高融点樹脂及び低融点樹脂のいずれを用いても良い。抗張材に対して被覆される樹脂の温度は２００℃程度であるので、融点２００℃以上の樹脂パウダーは粒形状を維持した状態で摩擦抵抗の増大に寄与する。一方、融点２００℃未満の樹脂パウダーは被覆材の樹脂と相溶することで摩擦抵抗の増大に寄与する。
【００１７】
粒状物の平均粒径は１〜５００μｍ、より好ましくは１０〜１００μｍであると良い。この平均粒径が小さ過ぎると摩擦抵抗の増大効果が不十分になり、逆に大き過ぎると抗張材による抗張作用を劣化させる恐れがある。樹脂及び粒状物を複合した状態の抗張材は直径が０．１〜２０ｍｍ程度のロッドになる。
【００１８】
上記光ファイバー布設用ケーブルは、抗張材１２の少なくとも外表面に粒状物１５を沈着させているので、抗張材１２と被覆材１３との相対的な滑りを生じ難く、抗張作用の持続が可能である。そのため、光ファイバー心線１４への張力付加を回避し、断線等の不都合を防止することができる。
【００１９】
本発明の抗張材は、主に光ファイバー心線を付設するときに必要な光ファイバー布設用として好適であるが、それ以外の用途にも適用することができる。
【００２０】
次に、本発明の抗張材の製造方法について説明する。繊維と樹脂の複合方法については、繊維に樹脂を含浸した後、ダイスに繊維を通すことによって樹脂を絞り成型していく引き抜き成型か、繊維を樹脂に含浸した後、金型を通すことによって樹脂を絞り成型していく金型成型が一般的である。このとき成型するロッドを真円にするために繊維を撚糸しても良い。また、熱硬化性樹脂については予め主剤と硬化剤を混合した樹脂槽を設け、この樹脂槽に繊維を通すことによって繊維に樹脂を含浸して抗張材を形成する。また、熱可塑性樹脂については予め熱をかけて溶融しておき、その溶融樹脂中に繊維を通すことによって繊維に樹脂を含浸させて抗張材を形成する。
【００２１】
粒状物を抗張材に沈着させる方法としては主に３つの方法が挙げられる。図３は第１の沈着方法を示すものである。図３に示すように、繊維ボビン１６から供給される抗張材の繊維１２ａは、樹脂槽１７，１８、ダイス１９、ヒーター２０を通過してワインダー２１に巻き取られるようになっている。ここで、粒状物を予め樹脂槽１７，１８の樹脂に混合しておき、繊維１２ａを樹脂槽１７，１８に通すことによって、繊維表面に粒状物を沈着することができる。このとき、樹脂槽１７には樹脂のみを貯留し、樹脂槽１８には樹脂と粒状物との混合物を貯留するようにしても良い。粒状物を含む樹脂に繊維１２ａを通した後、ダイス１９へ通すことで樹脂を絞り、ヒーター２０を通すことで樹脂を固化し、粒状物を沈着させるのである。
【００２２】
図４は第２の沈着方法を示すものである。図４に示すように、繊維ボビン１６から供給される抗張材の繊維１２ａは、樹脂槽１７，１８、ダイス１９、粒状物浮遊空間２２、ヒーター２０を通過してワインダー２１に巻き取られるようになっている。この場合、樹脂が含浸した繊維１２ａをダイス１９に通した後、粒状物が浮遊する環境下を通すことで、粒状物を沈着させるのである。このとき、粒状物が浮遊する環境にするには、風を起こすことによって浮遊させる方法と電気的に浮遊させる方法とが考えられる。
【００２３】
図５は第３の沈着方法を示すものである。図５に示すように、繊維ボビン１６から供給される抗張材の繊維１２ａは、樹脂槽１７，１８、粒状物槽２３、ダイス１９、ヒーター２０を通過してワインダー２１に巻き取られるようになっている。この場合、繊維１２ａを樹脂を含浸した後、直接、粒状物に接触させることで、粒状物を沈着させるのである。樹脂が含浸した状態の繊維１２ａは粒状物が沈着しやすいが、その反面、粒状物槽に空間ができるため粒状物が沈着しない部分が形成され易い。
【００２４】
これら沈着方法において、抗張材に樹脂球ができないようにするためには、繊維束の断面積をダイスの穴面積の約６割に設定するのが望ましい。
【００２５】
繊維からなる抗張材だけでなく、金属からなる抗張材についても同じ方法で沈着を行うことができる。すなわち、粒状物を混合した樹脂槽に金属線を含浸する方法と、金属線に樹脂を付着させた後に粒状物を浮遊させて沈着させる方法と、金属線に樹脂を付着させた後に粒状物を接触させて沈着させる方法である。
【００２６】
粒状物を付着させた後、熱硬化性樹脂であればヒーター２０を通して樹脂を硬化させる必要がある。ヒーター温度は樹脂硬化温度より３０〜４０℃高く設定するのが望ましい。逆に熱可塑性樹脂については十分冷却させる必要がある。
【００２７】
上述のように粒状物を沈着させた抗張材１２は、被覆材１３と一体化するために、溶融した被覆材と一体に引き抜き成型される。このとき、抗張材１２の成形で熱可塑性樹脂を用いるときには、その熱可塑性樹脂の溶融温度が被覆材１３の溶融温度よりも高いことが望ましい。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明のケーブル用抗張材を試作した内容について説明する。
【００２９】
実施例１：
繊維はアラミド繊維〔ＫＥＶＬＡＲ（商標名）Ｋ４９　１５８０ｄｔｅｘ　東レ・デュポン社製〕を選び、繊維には撚り係数１．１の撚りをかけた。樹脂にはエポキシ樹脂（主剤Ｅｐ６００３、硬化剤Ｅｋ１５０Ｄ　ジャパンエポキシレジン製）を選んだ。主剤と硬化剤の割合は　１００：１４．５にして混合後約３０分間攪拌した。粒状物には関東ローム層の砂（第７種　社団法人日本粉体工業技術協会提供）を選んだ。上記砂の粒径は２０〜１００μｍである。
【００３０】
装置には図３のように引き抜き成型機を用いた。樹脂槽は樹脂のみの槽と樹脂と関東ローム層の砂を混合した槽を設けた。また、樹脂と関東ローム層の砂との混合比を２：１にした。糸の処理速度は５ｍ／ｍｉｎでありヒーター温度を　１５０〜２２０℃に設定した。硬化時間は約　２分３０秒である。繊維を樹脂槽、砂入り樹脂槽及び直径０．５ｍｍのダイスに通した後、硬化して抗張材を作製した。
【００３１】
実施例２：
繊維はアラミド繊維〔ＫＥＶＬＡＲ（商標名）Ｋ４９　３１６０ｄｔｅｘ　東レ・デュポン社製〕を選び、繊維には撚り係数０．７の撚りをかけた。樹脂にはエポキシ樹脂（主剤Ｅｐ６００３、硬化剤Ｅｋ１５０Ｄ　ジャパンエポキシレジン製）を選んだ。主剤と硬化剤の割合は　１００：１４．５にして混合後約３０分間攪拌した。粒状物には関東ローム層の砂（第７種　社団法人日本粉体工業技術協会提供）を選んだ。上記砂の粒径は２０〜１００μｍである。
【００３２】
装置には図３のように引き抜き成型機を用いた。樹脂槽は樹脂のみの槽と樹脂と関東ローム層の砂を混合した槽を設けた。また、樹脂と関東ローム層の砂との混合比を２：１にした。糸の処理速度は５ｍ／ｍｉｎでありヒーター温度を　１５０〜２２０℃に設定した。硬化時間は約　２分３０秒である。繊維を樹脂槽、砂入り樹脂槽及び直径０．７ｍｍのダイスに通した後、硬化して抗張材を作製した。
【００３３】
比較例１：
繊維はアラミド繊維〔ＫＥＶＬＡＲ（商標名）Ｋ４９　１５８０ｄｔｅｘ　東レ・デュポン社製〕を選び、繊維には撚り係数１．１の撚りをかけた。樹脂にはエポキシ樹脂（主剤Ｅｐ６００３、硬化剤Ｅｋ１５０Ｄ　ジャパンエポキシレジン製）を選んだ。主剤と硬化剤の割合は　１００：１４．５にして混合後約３０分間攪拌した。粒状物は用いず、繊維を樹脂槽のみに含浸した。
【００３４】
装置には図３のように引き抜き成型機を用いた。但し、樹脂槽は樹脂のみの槽を設けた。糸の処理速度は５ｍ／ｍｉｎでありヒーター温度を　１５０〜２２０℃に設定した。硬化時間は約　２分３０秒である。繊維を樹脂槽及び直径０．５ｍｍのダイスに通した後、硬化して抗張材を作製した。
【００３５】
上述のようにして得た抗張材について、ポリエチレン樹脂との接着力を求めるために引抜試験を行った。具体的には、厚さ２０μｍのポリエチレンシートを３０枚重ね、これら積層されたシートの中央部分に抗張材を挟み込み、熱プレス機で温度　２００℃、プレス圧１ｋｇ／ｃｍ^２の条件で　５分間保持することでポリエチレンシートを熱融着させた。その後、抗張材と一体化されたポリエチレン樹脂（Ｐ）を図６のように抗張材（Ｒ）に沿って１０ｍｍ×２０ｍｍにカットし、オートグラフを用いて抗張材とポリエチレン樹脂との接着力を測定した。接着力の測定はＪＩＳ　Ｌ　１０１３に準じて行った。その結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
表１に示すように、実施例１，２の抗張材はポリエチレン樹脂との接着力が比較例１に比べて大きくなっていた。つまり、抗張材に砂を沈着させることでポリエチレン樹脂との接着力が向上することが判る。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、被覆材に抗張材を埋設してなるケーブルにおいて、抗張材の少なくとも外表面に粒状物を沈着させたから、抗張材と被覆材との相対的な滑りを防止することができる。
【００３９】
本発明によれば、抗張材に沿って光ファイバー心線を付設してなる光ファイバー布設用ケーブルを構成した場合、光ファイバー心線への張力付加を回避し、断線等の不都合をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなる光ファイバー布設用ケーブルを示す断面図である。
【図２】図１の光ファイバー布設用ケーブルにおける抗張線と被覆材を拡大して示す切り欠き部分拡大斜視図である。
【図３】粒状物を沈着させた抗張線の第１の製造方法を示す説明図である。
【図４】粒状物を沈着させた抗張線の第２の製造方法を示す説明図である。
【図５】粒状物を沈着させた抗張線の第３の製造方法を示す説明図である。
【図６】抗張材とポリエチレン樹脂との引抜試験方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１１　支持線
１２　抗張材
１３　被覆材
１４　光ファイバー心線
１５　粒状物
１６　繊維ボビン
１７　樹脂槽
１８　樹脂槽
１９　ダイス
２０　ヒーター
２１　ワインダー
２２　粒状物浮遊空間
２３　粒状物槽

Claims

被覆材に抗張材を埋設してなるケーブルにおいて、前記抗張材の少なくとも外表面に粒状物を沈着させたことを特徴とするケーブル用抗張材。
前記抗張材が繊維と樹脂との複合材料からなる請求項１に記載のケーブル用抗張材。
前記抗張材がガラス繊維と樹脂との複合材料からなる請求項１に記載のケーブル用抗張材。
前記抗張材が有機繊維と樹脂との複合材料からなる請求項１に記載のケーブル用抗張材。
前記有機繊維がアラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリイミド繊維から選ばれた少なくとも１種である請求項４に記載のケーブル用抗張材。
前記粒状物の平均粒径が１〜５００μｍである請求項１〜５のいずれかに記載のケーブル用抗張材。
抗張材に沿って光ファイバー心線を付設してなる光ファイバーケーブルに使用される請求項１〜６のいずれかに記載のケーブル用抗張材。