JP2004061638A

JP2004061638A - 光ファイバーケーブル用テンションメンバー及びそれを用いた光ファイバーケーブル

Info

Publication number: JP2004061638A
Application number: JP2002216830A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Matsuzaka; 松坂　勝雄; Makoto Osuga; 大須賀　信; Yoichi Ikemoto; 池本　陽一
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】光ファイバーケーブルに用いられた場合に良好な施工性を有する樹脂製のテンションメンバー及びそれを用いた光ファイバーケーブルを提供する。
【解決手段】引張弾性率が１０ＧＰａ以上の樹脂シートからなる（好ましくは延伸倍率１３〜４０倍の延伸オレフィン系樹脂シートの少なくとも片面に、熱可塑性樹脂フィルムが積層されてなる）光ファイバーケーブル用テンションメンバー及びそれを用いた光ファイバーケーブル。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバーケーブル用テンションメンバー及びそれを用いた光ファイバーケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の情報通信手段としては、電話線や無線による通信が主流であるが、近年は光ファイバーケーブル（以下、単に「ケーブル」ともいう）を用いた情報通信などギガビット（Ｇｂｐｓ）レベルの高速通信まで対応できる情報通信技術が次世代の有力な通信手段とされている。
【０００３】
上記のような光ファイバーケーブルに用いられるテンションメンバーは、ケーブルに生じる張力や曲げなどの外力に対する変形を抑制し、ケーブルに耐久性を付与するなどケーブルの通信安定性に重要な役割を果たすものであり、高度な性能が要求されている。
【０００４】
従来、上記テンションメンバーとしては種々の繊維が用いられ、例えば、金属製繊維、ガラス繊維などが多用されていた。
しかしながら、金属繊維の場合には電磁誘導の問題や、重量が大きくなる問題があり、また、ガラス繊維の場合には耐衝撃性や可撓性に乏しいなどの問題があった。
【０００５】
近年、上記問題を解決するため、合成繊維などの樹脂繊維を用いたものが検討され、例えば、特開２００１−１４７３５７号公報には、オレフィンと一酸化炭素との共重合ポリマーより構成されたポリケトン繊維を含む光ファイバー用テンションメンバーなどが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者等の検討によれば、上記金属繊維、ガラス繊維、樹脂繊維などの繊維をテンションメンバーとして用いたケーブルは、張力などの外力に対する強度は得られるものの、曲げなどの外力に対して柔軟になり過ぎて、いわゆる「腰」がない状態になり易く、施工性が悪くなると共に、曲がり過ぎて光ファイバーを傷め易いという問題があった。
特に、光ファイバーケーブルを敷設する際に、既設管路などの管路内にケーブルを送り込んだり引き込んだりして敷設する際に、ケーブルに「腰」がない場合は、ケーブルが詰まったり、光ファイバーを傷めたりし易いという施工性の問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来のテンションメンバーの問題点に鑑み、光ファイバーケーブルに用いられた場合に良好な施工性を有する樹脂製のテンションメンバー及びそれを用いた光ファイバーケーブルを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の光ファイバーケーブル用テンションメンバーは、引張弾性率が１０ＧＰａ以上の樹脂シートからなることを特徴とする。
請求項２記載の光ファイバーケーブル用テンションメンバーは、請求項１記載の光ファイバーケーブル用テンションメンバーであって、樹脂シートが、延伸倍率１３〜４０倍の延伸オレフィン系樹脂シートであることを特徴とする。
請求項３記載の光ファイバーケーブル用テンションメンバーは、請求項２記載の延伸オレフィン系樹脂シートの少なくとも片面に、熱可塑性樹脂フィルムが積層されてなることを特徴とする。
請求項４記載の光ファイバーケーブルは、光ファイバーと、請求項１〜３の何れか１項記載の光ファイバーケーブル用テンションメンバーとからなるロッド状物と、ロッド状物を被覆する被覆層とからなり、上記テンションメンバーが、光ファイバーの変形を抑制するように配置されてなることを特徴とする。
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の光ファイバーケーブル用テンションメンバー（以下、単に「テンションメンバー」ともいう）は、引張弾性率が１０ＧＰａ以上の樹脂シートからなるものである。
引張弾性率が低すぎる場合は、ケーブルに生じる引張などの外力に対する強度が不充分となりやすく、また、樹脂シートとしての曲げ剛性が低下し過ぎて「腰」がなくなり易く施工し難くなるので、引張弾性率は１０ＧＰａ以上とされる。また、引張弾性率の上限は特に認められないが、７０ＧＰａを越える場合は、シートの剛性が大きくなり過ぎて割れ等が発生し易くなる傾向があるので注意を要する。
【００１０】
上記樹脂シートの引張降伏強さは、ケーブルに生じる張力や曲げなどの外力に対する変形を抑制し易い点で、３００ＭＰａ以上であることが好ましい。
また、上記樹脂シートは、薄くなると機械的強度が低下し、厚くなると延伸方向に割れやすくなるため、その厚みは一般に０．０３〜１．５ｍｍであり、好ましくは０．０５〜０．７ｍｍである。
【００１１】
上記樹脂シートに用いられる樹脂としては、特に限定されず、例えば、オレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、アラミド系樹脂などが挙げられる。中でもオレフィン系樹脂が用いられた樹脂シートが、廃棄時の環境負荷が小さいことや、有害物が発生し難いなどの点で好ましい。
【００１２】
上記オレフィン系樹脂シートは、請求項２に記載のように延伸オレフィン系樹脂シートであると、樹脂シートが適度な形状保持性を生じ易くなり、施工性が向上する点でより好ましい。
上記延伸オレフィン系樹脂シートの延伸倍率は、低すぎると弾性率や形状保持性が不充分となり易く、高すぎると横裂けしやすくなるので１３〜４０倍であることが好ましく、より好ましくは２０〜３５倍である。
【００１３】
上記延伸オレフィン系樹脂シートを構成するオレフィン系樹脂としては、フィルム形成能を有する任意のオレフィン系樹脂が使用でき、例えば、高密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン樹脂、低密度ポリエチレン樹脂、線状低密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ペンテン−１共重合体、エチレン―酢酸ビニル共重合体、エチレン―（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エチレン―塩化ビニル共重合体、エチレン―プロピレン―ブテン共重合体等が挙げられ、高密度ポリエチレン樹脂が好適に使用される。
【００１４】
上記高密度ポリエチレン樹脂の密度は小さくなると延伸しても弾性率や形状保持性が向上しなくなるので、０．９４ｇ／ｃｍ^３以上が好ましい。
又、高密度ポリエチレン樹脂の重量平均分子量は、小さくなり過ぎると延伸しても弾性率や形状保持性があまり向上せず、大きくなり過ぎるとフィルム成形や延伸がしにくくなるので、２０万〜５０万が好ましく、メルトインデックス（ＭＩ）はフィルム成形性が優れている０．１〜２０が好ましく、より好ましくは０．２〜１０である。
【００１５】
本発明においては、上記高密度ポリエチレンを単独で用いてもよいが、他のポリオレフィンを高密度ポリエチレン１００重量部に対し３０重量部以下の割合で混入させてもよい。併用される他のポリオレフィンとしては、例えば、低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニルなどを挙げることができる。
【００１６】
更に上記高密度ポリエチレンは架橋されたものが用いられてもよい。この場合得られるテンションメンバーのゲル分率は２０％以上であることが好ましい。
【００１７】
本発明におけるオレフィン系樹脂シートの延伸方法は従来公知の任意の方法が採用されてよいが、１３〜４０倍と高度に延伸するのであるから、オレフィン系樹脂シートを圧延した後、延伸又は延伸を複数回繰り返す多段延伸する方法が好ましい。
【００１８】
上記圧延は、オレフィン系樹脂シートを一対の反対方向に回転するロールに供給し、押圧してシートの厚みを薄くすると共に伸長する方法であり、圧延されたシートは延伸シートとは異なり、オレフィン系樹脂が配向されることなく緻密になっているので、高度に延伸しやすくなっている。
【００１９】
圧延温度は、低くなると均一に圧延できず、高くなると溶融切断するので、圧延する際のロール温度は、圧延するオレフィン系樹脂シートのオレフィン系樹脂の「融点−４０℃」〜融点の範囲が好ましく、より好ましくは、オレフィン系樹脂の「融点−３０℃」〜「融点−５℃」である。
【００２０】
尚、本発明において、融点とは示差走査型熱量測定機（ＤＳＣ）で熱分析を行った際に認められる、結晶の融解に伴う吸熱ピークの最大点をいう。
【００２１】
又、圧延倍率は小さいと後の延伸に負担がかかり、大きくするのは圧延が困難になるので４〜１０倍が好ましい。尚、本発明において、圧延倍率及び延伸倍率は、圧延又は延伸前のシートの断面積を圧延又は延伸後のシートの断面積で徐した値である。
【００２２】
上記延伸は、従来公知の任意の方法でよく、例えば、ロール延伸法、ゾーン延伸法により、ヒータや熱風により加熱しながら延伸する方法が挙げられる。
【００２３】
延伸温度は、低くなると均一に延伸できず、高くなるとシートが溶融切断するので、延伸するオレフィン系樹脂シートのオレフィン系樹脂の「融点−６０℃」〜融点の範囲が好ましく、より好ましくは、オレフィン系樹脂の「融点−５０℃」〜「融点−５℃」である。
【００２４】
又、延伸倍率は、全体の延伸倍率が１３〜４０倍であるから、圧延倍率を考慮し、全体の延伸倍率がこの範囲にはいるように決定すればよいが、延伸が少ないと機械的強度が向上しないので、２倍以上が好ましく、より好ましくは３倍以上である。尚、全体の延伸倍率は圧延倍率と延伸倍率を乗じた数値である。
【００２５】
本発明のテンションメンバーは、請求項３に記載のように上記延伸オレフィン系樹脂シートからなる帯状物の少なくとも片面に、熱可塑性樹脂フィルムが積層されてなるものであると、延伸オレフィン系樹脂シートの割れを防止し得る点で好ましい。
【００２６】
上記熱可塑性樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂としては、延伸オレフィン系樹脂シートと強固に接着されるものが好ましいので、前述のオレフィン系樹脂が好適に使用できる。
【００２７】
上記熱可塑性樹脂が、延伸オレフィン系樹脂シートを構成するオレフィン系樹脂の融点より低い融点を有し、且つ該オレフィン系樹脂に接着しうる樹脂であると、例えば熱融着などの接着手段により熱可塑性樹脂フィルムを積層する際に、延伸オレフィン系樹脂シートが実質的に熱収縮することなく接着しうる点で好ましい。より好ましくは、上記熱可塑性樹脂の融点が上記オレフィン系樹脂の融点より５〜５０℃低い融点を有するものである。
【００２８】
従って、例えば上記オレフィン系樹脂が高密度ポリエチレン樹脂の場合、上記熱可塑性樹脂は線状低密度ポリエチレン樹脂又は低密度ポリエチレン樹脂が好ましい。
【００２９】
上記熱可塑性樹脂フィルムの厚みとしては、特に限定されないが、厚過ぎると得られるテンションメンバーの変形に対する弾性率や形状保持性が低下しやすくなるので、一般に０．０１〜０．３ｍｍであり、好ましくは０．０２〜０．１ｍｍである。
【００３０】
上記熱可塑性フィルムは、延伸オレフィン系樹脂シートの片面に積層されたものであってもよいし、両面に積層されたものであってもよい。また、上記熱可塑性フィルムと延伸オレフィン系樹脂シートが複数用いられ、例えば交互に積層された多層構成であってもよい。
【００３１】
本発明の光ファイバーケーブルは、請求項４に記載のように、光ファイバーと、上記テンションメンバーとからなるロッド状物と、ロッド状物を被覆する被覆層とからなり、上記テンションメンバーが、光ファイバーの変形を抑制するように配置されてなるものであり、例えば、図１に例示するように、光ファイバー１がテンションメンバー２によって包み込まれるように被覆されテンションメンバー２の端部が重ね合わされて形成されたロッド状物の周囲に被覆層３を有するものである。
上記被覆層３は、例えば樹脂製の被覆層であり、用いられる樹脂としてはオレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂など特に限定されない。上記被覆層３と、上記ロッド状物との間は空隙であってもよいし他の樹脂などが充填されたものであってもよい。また、図２に示すように被覆層３がロッド状物に接するように充填されて形成されたものであってもよい。
【００３２】
本発明に係る光ファイバーケーブル４の他の例として、例えば図３に例示するようにシート状のテンションメンバー２が二つ折り状に折り曲げられて光ケーブル１を包み込んだものであってもよい。
【００３３】
また、光ファイバー１を包み込むように被覆されたテンションメンバー２の端部は必ずしも固着しなくてもよいが、固着が必要な場合には、例えば、厚み部分を付き合わせて熱融着されてもよいし、重ね合わせて熱融着や接着剤により接着されてもよいし、図４に示すように端部を向き合わせて熱融着や接着剤により接着されてもよい。
【００３４】
更に、本発明に係る光ファイバーケーブル４においては、例えば図５に示すように、複数の光ファイバー１，１・・がそれぞれテンションメンバー２によって包み込まれるように形成されたロッド状物の周囲に被覆層３を有する、いわゆる２芯以上の多芯ケーブルであってもよい。
【００３５】
上記光ファイバーケーブル４の製造方法としては、特に限定されず、例えば光ファイバー１の周囲を包み込むようにテンションメンバー２を多段のガイドロールなどを用いて被覆し、得られたロッド状物を引き取りつつ、例えば押出機に取り付けられたクロスヘッドダイに導入して被覆層３を押出被覆する方法などが挙げられる。
【００３６】
（作用）
本発明の光ファイバーケーブル用テンションメンバーは、引張弾性率が１０ＧＰａ以上の樹脂シートからなることを特徴とするので、それを用いた光ファイバーケーブルは、張力などの外力に対する強度が得られるとともに、曲げなどの外力に対して良好な「腰」を有するものとなり、優れた施工性を発揮し、また曲がり過ぎによる光ファイバーの伝送性能などの損傷を防止し易いものとなる。
【００３７】
上記樹脂シートが、延伸倍率１３〜４０倍の延伸オレフィン系樹脂シートからなるものであると、高度に延伸されたオレフィン系樹脂が曲げなどの変形に対して形状を保持し易くなるので、上記効果は更に確実なものとなる。
上記形状保持性の発生機構については必ずしも明らかではないが、オレフィン系樹脂が高度に延伸されることによって、延伸方向に対する分子強度が高くなるとともに横方向（延伸方向と直角方向）の分子間の親和力が低くなり剪断によるずれが不可逆的になりやすいためと推定される。
【００３８】
上記テンションメンバーが、延伸オレフィン系樹脂シートの少なくとも片面に、熱可塑性樹脂フィルムが積層されてなるものであると、熱可塑性樹脂フィルムによる補強効果によってシートが割れ難くなり、上記効果は更に確実なものとなる。
【００３９】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示すことにより、本発明を具体的に説明する。
尚、本発明は下記実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
重量平均分子量（Ｍｗ）３．３×１０^５、融点１３５℃の高密度ポリエチレン（日本ポリケム社製）を押出機に供給して樹脂温度２００℃で溶融混練した後、Ｔダイを用いてシート状に吐出し、吐出されたシート状の溶融混練物をロール温度１１０℃に制御したカレンダー成形機にて幅３４０ｍｍ、厚さ４．０ｍｍのシートに成形してポリエチレン樹脂シートを得た。
【００４０】
得られたポリエチレン樹脂シートを１２０℃に加熱した圧延成形機（積水工機製作所製）を用いて圧延倍率９．４倍に圧延し、幅３４０ｍｍ、厚み４２０μｍの圧延シートを得た。
【００４１】
得られた圧延シートを１１０℃に加熱された熱風加熱式の多段延伸装置（協和エンジニアリング製）にて倍率が３．０倍の多段延伸を行い、総延伸倍率２８．２倍、幅２００ｍｍ、厚さ２４０μｍの延伸樹脂シートを得た。
【００４２】
上記延伸樹脂シートをテンションメンバーとして用い、図１に示すような構成の光ファイバーケーブル４を作製した。光ファイバー１としてはコア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍのものを用い、被覆層３としてはポリエチレン系樹脂をクロスヘッドダイにより押出被覆（被覆層厚み２００μｍ）した。
【００４３】
（実施例２）
ポリエチレン樹脂シートの厚みを５．０ｍｍとし、厚み５３０μｍの圧延シートを得たこと以外は実施例１と同様にして、総延伸倍率２８．２倍、幅２００ｍｍ、厚さ３００μｍの延伸樹脂シートを得た。
得られた延伸樹脂シートをテンションメンバー２として用い、実施例１と同様の構成の光ファイバーケーブル４を作製した。
【００４４】
（実施例３）
重量平均分子量（Ｍｗ）３．０×１０^５、融点１７２℃のポリプロピレン（日本ポリケム社製）を押出機に供給して樹脂温度２００℃で溶融混練した後、Ｔダイを用いてシート状に吐出し、吐出されたシート状の溶融混練物をロール温度１１５℃に制御したカレンダー成形機にて幅２００ｍｍ、厚さ３．０ｍｍのシートに成形してポリプロピレン樹脂シートを得た。
【００４５】
得られたポリプロピレン樹脂シートを１５０℃に加熱した圧延成形機（積水工機製作所製）を用いて圧延倍率６．２倍に圧延し、幅２００ｍｍ、厚み４８０μｍの圧延シートを得た。
【００４６】
得られた圧延シートを１５０℃に加熱された熱風加熱式の多段延伸装置（協和エンジニアリング製）にて倍率が３．５倍の多段延伸を行い、総延伸倍率２１．７倍、幅１３０ｍｍ、厚さ２４０μｍの延伸樹脂シートを得た。
【００４７】
得られた延伸樹脂シートをテンションメンバー２として用い、実施例１と同様の構成の光ファイバーケーブル４を作製した。
【００４８】
（比較例１）
図５に示すように、樹脂繊維（東レ・デュポン社製「ＫＥＶＬＡＲ２９」、引張強度２９２０ＭＰａ、引張弾性率７０．５ＧＰａ）を約１，０００本束ねてテンションメンバー用繊維束５を作製し、この繊維束５を図１に示すテンションメンバー２の代わりに用いたこと以外は実施例１と同様にして、図５に示すような光ファイバーケーブル４を作製した。
【００４９】
上記実施例及び比較例について以下の評価を行った。評価結果は表１に示した。
（引張降伏強さ及び引張弾性率）
実施例におけるテンションメンバーについて、ＪＩＳ　Ｋ７１２７に準じ、チャック間距離１００ｍｍ、試験速度１００ｍｍ／分にて引張試験を行い、引張降伏強さ及び引張弾性率を求めた。
【００５０】
（形状保持性）
図７（ａ）に示すように光ファイバーケーブル４を型（曲げ角度９０度、角部曲率半径３０ｍｍ）に沿わせて折り曲げ、その後、力を解放し、図７（ｂ）に示すように、力が解放された光ファイバーケーブル４の内角θを形状保持角として測定した。
（施工性）
実施例及び比較例により得られた光ファーバーケーブル４を用いて、管路内通線テスト（口径１３ｍｍ塩化ビニル樹脂管、管路長５ｍ、管路最大曲率半径３０ｍｍ）を行い、通線性及びテスト後のケーブルにおける伝送性能について異常の有無を評価した。
【００５１】
【表１】

表１より明らかなように、本発明における実施例においては、テンションメンバーの引張特性、形状保持性が良好で、それを用いた光ファイバーケーブルは優れた施工性を発揮すること判明した。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の光ファイバーケーブル用テンションメンバーによれば、張力などの外力に対して充分な強度を有しつつも、曲げなどの外力に対して良好な剛性を有し施工性に優れた光ファイバーケーブルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のテンションメンバーを用いた光ファイバーケーブルの構成例を示す模式断面図である。
【図２】本発明のテンションメンバーを用いた光ファイバーケーブルの他の構成例を示す模式断面図である。
【図３】本発明のテンションメンバーを用いた光ファイバーケーブルの他の構成例を示す模式断面図である。
【図４】本発明のテンションメンバーを用いた光ファイバーケーブルの他の構成例を示す模式断面図である。
【図５】本発明のテンションメンバーを用いた光ファイバーケーブルの他の構成例を示す模式断面図である。
【図６】テンションメンバー用繊維束を用いた従来の光ファイバーケーブルの構成例を示す模式断面図である。
【図７】形状保持角の評価方法を説明する模式図である。
【符号の説明】
１　光ファイバー
２　テンションメンバー
３　被覆層
４　光ファイバーケーブル
５　テンションメンバー用繊維束

Claims

引張弾性率が１０ＧＰａ以上の樹脂シートからなることを特徴とする光ファイバーケーブル用テンションメンバー。
樹脂シートが、延伸倍率１３〜４０倍の延伸オレフィン系樹脂シートであることを特徴とする請求項１記載の光ファイバーケーブル用テンションメンバー。
請求項２記載の延伸オレフィン系樹脂シートの少なくとも片面に、熱可塑性樹脂フィルムが積層されてなることを特徴とする光ファイバーケーブル用テンションメンバー。
光ファイバーと、請求項１〜３の何れか１項記載の光ファイバーケーブル用テンションメンバーとからなるロッド状物と、ロッド状物を被覆する被覆層とからなり、上記テンションメンバーが、光ファイバーの変形を抑制するように配置されてなることを特徴とする光ファイバーケーブル。