JP2005504994A - ガラスファイバー補強材を有する構内ケーブル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

ポリマージャケット（１６）内で多数の光ファイバー（１２）を保護及び保持するために多数の無機ファイバー（１４）を有する構内ケーブル（１０）。無機ファイバー、好ましくはガラスファイバーは発煙又は発火させず、従って構内ケーブルにおいて補強材料として使用される従来のポリアラミドファイバーに対する改善を提供する。集束剤組成物は無機ファイバーのリボン状に広がることを防止するために無機ファイバーに適用され、その結果前記リボン状に広がることによって生じる光ファイバーの減衰を防止し、またさらに光ファイバーを保護するために光ファイバーの回りにガラスファイバーの一様な分布を与える。

Description

【０００１】
（発明の技術分野及び産業上の利用可能性）
本発明は、一般的には屋内（indoor）通信ケーブルに関し、より詳細にはガラスファイバー補強構内（premises）ケーブルに関する。
【０００２】
（発明の背景）
光ファイバーケーブルは、電子通信を提供するために多種多様の屋内及び屋外通信システムで一般に使用されている。屋内光ファイバーケーブルの1つのタイプは、一般的には構内、プレナム、又はライザーケーブルと呼ばれ、緩衝化光ファイバー及び耐火性ポリマージャケットに包まれた束ねていない（loose）補強材ポリアラミドファイバーからなる。ポリアラミドファイバーは、一般的にはファイバー生産の際に擦り減ることを防ぐ被覆材によって被覆される。
ポリアラミドファイバーは構内ケーブル内で多くの重要な機能を有する。第1に、ポリアラミドファイバーは架設プロセスの際にある一定の引張強度を提供する。第2に、ポリアラミドファイバーはポリマージャケット内で束ねていない光ファイバーを保護及び保持する（suspend）ために緩衝材及び空間充填材として作用する。第3に、ポリアラミドファイバーは光ファイバーのポリマージャケット壁との接着を防止する。
構内ケーブルにおけるポリアラミドファイバーの使用による1つの問題は、アラミドファイバーがある特定の燃えやすい状況において発火及び発煙に対して追加の燃料を加えることである。このことは、アラミドファイバーが有機ファイバーであることに起因する。
従って、補強材ファイバーの構造的及び保護特性を維持しながら、構内ケーブルにおいて使用される補強材ファイバーでの発火及び発煙の可能性を低減又は排除する方法を提供することは、非常に価値がある。また、構内ケーブルで使用される補強材ファイバーがリボン状に広がらない（not ribbonize）、又は束を形成しないで、かつ、ポリマージャケット内の光ファイバーを曲げることは、非常に価値がある。この曲げることは光ファイバーの減衰の原因となり、光信号を伝達するためにファイバーの性能を限定できる。
【０００３】
（発明の概要）
従って、本発明の目的は、屋内通信ケーブルで使用される補強材ファイバーの構造的及び保護特性を維持しながら、構内ケーブルで使用される補強材ファイバーにおいて発火及び発煙の可能性を低減又は排除する方法を提供することである。
上記目的は、構内ケーブルにおいて一般に見られるポリアラミドファイバーを集束（sized）ガラス補強材ファイバーに置き代えることによって達成される。ガラスファイバーは無機であり、有機ではないため、前記ファイバーは構内ケーブル内で発火又は発煙の可能性を低減するであろう。このことは、商業用又は居住用建築物で使用される構内ケーブルのような屋内通信ケーブルで特に有益である。
さらに、ガラスファイバーは、ポリアラミドファイバーと比較して同様の構造的及び保護特性を提供する。第1に、ガラスファイバーは架設プロセスの際にある一定の引張強度を提供する。第2に、ガラスファイバーはポリマージャケット内で束ねていない光ファイバーを保護及び保持するために緩衝材及び空間充填材として作用し、その結果光ファイバーの減衰を最小限にする。第3に、ガラスファイバーは光ファイバーのポリマージャケット壁との接着を防止する。第4に、ガラスファイバーはリボン状に広がらないため（non-ribbonized）（個々のストランドを集束し、束にしない）、構内ケーブルの内部全体にわたって、及び束ねていない光ファイバーの周りに一様な絶縁体を提供することになる。第5に、ポリアラミドファイバーは切れず、さらに架設ツールを用いるために、ガラスファイバー補強ケーブルの架設は好ましい。
本発明のその他の目的及び利点は、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲を考慮することによって、また添付図面を参照することによって明らかになるであろう。
【０００４】
（本発明の詳細な説明及び好ましい実施態様）
ここで、図１及び２を参照すると、屋内通信システムで用いる構内ケーブルは、一般に１０で示される。構内ケーブル１０は、耐火性ポリマージャケット１６の内部に含まれる多数のランダムに配置され、しっかりと緩衝材で包まれた光ファイバー１２及び多数の束ねていないガラスファイバー１４から本質的になる。
光ファイバー１２は、ガラス、プラスチック、又は当該技術においてよく知られたその他の透明材料で作られる長く細いフレキシブルファイバーを含む。好ましくは、前記ファイバー１２は、溶融石英で作られ、光の形態で情報映像を伝達するための経路として使用される。前記ファイバー１２は、好ましくはしっかりと緩衝材で包まれ、アクリル樹脂被覆材の層で被覆される。
耐火性ポリマージャケット１６も同様に当該技術においてよく知られており、耐水性及び耐火性の両方である多種多様のポリマーから構成される。好ましくは、前記ジャケット１６はポリ塩化ビニル（PVC）の薄層の形状をしている。別の実施態様において、前記ジャック１６は金属水和物のような非ハロゲン化難燃剤を有するポリエチレンの薄層の形状をしている。金属水和物の1つの例とし、アルミナ三水和物を使用してもよい。
束ねていないガラスファイバー１４は多くの重要な機能を有する。第1に、ガラスファイバー１４は架設プロセスの際にある一定の引張強度を提供する。第2に、ガラスファイバー１４はポリマージャケット１６内で束ねていない光ファイバー１２を保護及び保持するために緩衝材及び空間充填材として作用する。第3に、ガラスファイバーは光ファイバーのポリマージャケット壁との接着を防止する。第4に、ガラスファイバーは無機であるため、ポリアラミドファイバーのような従来の有機ファイバーのように、熱又は電気火花の存在下で発煙又は発火しない。従って、防火障壁としても作用する。このことは、本発明の屋内ケーブル１０が、例えば居住用又は商業用建築物に設置して屋内で使用される可能性が最も高い点で特に重要である。
ガラスファイバー１４は、好ましくはシングルエンドE-ガラスロービングファイバー、又はタイプ30（登録商標）ロービングファイバーであり、ケーブル製造装置に供給するために一般に使用される形態で巻かれる。しかし、ガラスファイバーのその他のタイプも同様に使用してもよい。このようなものとしては、実質的にホウ素を含まないガラスファイバー（オーエンズコーニングから入手できるAdvantex（登録商標）ガラスファイバー等）、S-ガラス又はその他の高強度ガラスファイバー（Advanced Glassfiber Yarns, LLCで製造されるZenTron（登録商標）ガラスファイバー等）、E-CRガラス、又はそれが目的のケーブルの引張強度、耐粉砕性、耐衝撃性、及び耐火性を満足する限り、任意のその他のタイプのガラスが挙げられる。
【０００５】
前記ファイバー１４は多くの重要な機能を有する集束剤により保護される。第1に、集束剤は、前記ファイバー１４が、一般に毛羽立ちとして知られるガラスファイバー１４をアブレイジング（abraiding）なしに、より合わせ（cabling）プロセスを経て供給されることを可能にする。また、集束剤は、光ファイバー１２の減衰を生じるガラスファイバー１４のリボン状に広がること、又はよじれを最小限にとどめることを助け、その結果それぞれの光信号の伝達を防止又は制限する。また、このことは、光ファイバーの周り及びポリマージャケット１６の内部のガラスファイバー１４のより一様な分布を可能にし、光ファイバー１２を保護するのにさらに役立つ。
ガラスファイバー１４で使用される集束剤は、少なくとも1つの膜形成剤及び少なくとも1つの潤滑材料を、好ましくは約1:1から約1:6の膜形成剤に対する潤滑材料の比重量で含む。集束剤の被覆レベルは、好ましくは集束剤及びガラスファイバー１４を合わせたものの約2.0重量パーセントを超えず、理想的には集束剤とガラスファイバーの約0.2から0.9重量パーセントである。このことは、集束剤がそのような現象の潜在的な燃料であるため、生じるかもしれない煙及び火を制限するために行われる。
好ましくは、膜形成剤は耐水性熱可塑性又は熱硬化性可撓性ポリマーを含む。膜形成剤はガラスファイバー１４を保護及び強化するために機能する。また、膜形成剤は加工助剤としても作用する。膜形成剤は、浸漬又は噴霧のようにファイバーガラスロービングに集束剤を付加するために、当該技術においてよく知られた任意の多くの異なる用途によって適用される。膜形成剤は、水性媒体中に乳化、溶解又は懸濁できなければならない。1つのそのような好ましい膜形成剤は、エポキシベース膜形成剤である。しかし、例えばポリウレタン及びポリエチレンのようなその他のポリマー材料も考えられる。ポリエチレンの場合において、ポリビニルピロリドン（pyrilicone）（PVP）のような他の膜形成剤は、一般に溶液中のポリエチレンポリマーの粘着性を防止するために加えられる。
【０００６】
潤滑材料は、一般的に非イオン性材料であり、膜形成剤を可塑化するために機能する。潤滑材料は、1つの材料又は集束剤組成物において知られる市販の公知の潤滑材料の組合せからなってもよい。例えば、ポリエチレングリコールのステアレート及びオレエート並びにその他の非イオン性石油ベース潤滑材料が一般的に使用される。
さらに、その他の添加剤が加工可能性を助けるために集束剤組成物に添加してもよい。例えば、シラン又はメタクリルオキシシランは、ガラスファイバー１４表面を強くし、ガラスファイバー１４を集束剤と結合するために反応部位を提供する機能を付加することができる。シランを加水分解するのを助けるために、酢酸のような酸を加えてもよく、その際pHは約4.5に調整される。さらに、PVPは、ガラスファイバー１４を保護及び強化するために非ポリエチレンベース集束剤に加えてもよく、ガラスファイバー１４のストランド結合力及び硬さを増大し、及び／又はフィラメントとフィラメントとの結合を低減又は排除する。
本発明の好ましい実施態様においてガラスファイバー１４で使用する好ましい集束剤組成物の例は以下の表１に示される。
【０００７】
【表１】

【０００８】
表１に示される集束剤組成物を形成するために、6つのプレミックスを作製する。第1のプレミックスにおいて、脱イオン水の一部を酢酸及びメタクリルオキシシランと混合する。第2のプレミックスにおいて、膜形成剤樹脂、ここではエポキシ樹脂を調製する。第3のプレミックスにおいて、脱イオン水の一部をモノオレエートポリエチレングリコール及びモノイソステアレートポリエチレングリコールと混合する。PEG400が表１に記載されているが、もちろんPEG200、600、又は800等のその他の分子量のポリエチレングリコールを使用してもよい。第4のプレミックスにおいて、脱イオン水の別の一部を非イオン性潤滑材料と混合する。第5のプレミックスにおいて、脱イオン水の一部をポリビニルピロリドン（pyrilidone）と混合する。第6のプレミックスにおいて、脱イオン水の一部をシランと混合する。次いで、6つのプレミックスを一緒に加えて、集束剤組成物を形成する。表１の集束剤組成物は1:4.78のストランド固体の膜形成剤と潤滑材料との比を有する。
【０００９】
構内ケーブル１０は多くの異なる方法によって製造することができる。1つの好ましい方法を図３に記載する。第1に、工程１００において、集束剤組成物をガラスファイバー１４に適用する。集束剤は、従来のローラーアプリケーター又は連続式ポンプヘッドアプリケーターのいずれかを用いて適用してもよい。いずれかの方法において、集束剤は、アプリケーターを介して引き込まれるために、ガラスファイバー上に本質的に薄く塗られる。厚さの決定は、ローラーアプリケーターを用いる場合、ローラースピードを調節することにより、又は連続式ポンプヘッドアプリケーターを用いる場合、ポンプ速度により行われる。
次に、工程１１０において、集束（sized）ガラスファイバー１４を巻き、乾燥し、チューブ、コーン、スプール又はボビンのような巻芯デバイスに固く巻かれた四角い鋭い又は先細りのコーンパッケージに形成する。このことは、2つの方法の1つで達成される。1つの方法において、集束（sized）ガラスファイバー１４を、チューブ、コーン、スプール又はボビンのような巻芯デバイスに固く巻かれた四角い鋭い又は先細りのコーンパッケージに巻き、続いて乾燥する。別の方法において、集束（sized）ガラスファイバー１４を巻いて、従来の形成パッケージにし、乾燥し、その後巻いてチューブ、コーン、スプール又はボビンのような巻芯デバイスに固く巻かれた四角い鋭い又は先細りのコーンパッケージにする。
次に、工程１２０において、ケーブルパッケージ、又は構内ケーブル１０を形成する。これは複数の工程で達成される。第1に、リニアフィード又はサーバーを用いて、第1の多量の集束（sized）ガラスファイバー１４を適用する。次に、光ファイバー１２をS-Zストランディングパターンに適用し、そこでは光ファイバー１２は時計回りに1回転ねじられ、次に反時計回りに1回転ねじられる。このプロセスを、最終構内ケーブル１０の収縮又は膨張の効果を打ち消すのに十分な量の光ファイバー１２が加えられるまで、繰り返す。次に、リニアフィード又はサーバーのいずれかを用いて、別の多数の集束（sized）ガラスファイバー１４を適用する。最後に、屋内ケーブル１０を形成するためにチューブ押出成形プロセスを用いて、ポリマージャケット１６を適用する。
【００１０】
本発明は、例えば構内ケーブルのような屋内通信ケーブルで使用する代わりの補強材料を提供する。ガラスファイバー補強材料を有する新規構内ケーブルは商業用又は居住用建築物で使用するのに理想的に適している。ポリアラミドファイバーとは違ってガラスファイバーが無機であるため、前記ファイバーは構内ケーブル内での発火又は発煙の可能性を低減するであろう。さらに、ガラスファイバーはポリアラミドファイバーと比較して同様の構造的特性及び保護特性を与える。また、ガラスファイバーは、架設プロセスの際に同じ引張強度を与える。さらに、ガラスファイバーはポリマージャケット内で束ねていない光ファイバーを保護及び保持するために緩衝材及び空間充填材として作用する。最後に、ガラスファイバーは光ファイバーのポリマージャケット壁との接着を防止する。
本発明は好ましい実施態様に関して記載されているが、もちろん修正が、特に先の教示に照らして当業者によって成されてもよいため、本発明がそれに限定されないことは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の好ましい実施態様による構内ケーブルの透視図である。
【図２】線2-2に沿った図１の構内ケーブルの断面図である。
【図３】本発明の1つの好ましい実施態様による構内ケーブルを製造する論理流れ図である。

Claims (20)

1. 耐火性ポリマージャケット（１６）；
   多数の光ファイバー（１２）；及び
   多数のリボン状に広がっていない無機ファイバー（１４）を含む構内ケーブル（１０）であって、前記多数の無機ファイバーは、前記耐火性ポリマージャケット内で前記多数の光ファイバーを保護及び保持するために使用されるとともに、発煙又は発火を最小限に抑え、又は防止する前記ケーブル。
2. 前記多数の無機ファイバーをそれぞれ第1量の集束剤組成物で包み、前記集束剤組成物は少なくとも1つの膜形成剤と少なくとも1つの潤滑材料を含む、請求項１に記載の構内ケーブル。
3. 前記集束剤組成物の前記第1量が前記多数の無機ファイバーのリボン状に広がることを防止するのに十分であり、前記多数の無機ファイバーのストランド重量の0.1〜2.0％を含む、請求項１に記載の構内ケーブル。
4. 前記少なくとも1つの膜形成剤と前記少なくとも1つの潤滑材料との比が前記多数の無機ファイバーに堆積させたストランド固体の1:1〜1:6の範囲である、請求項２に記載の構内ケーブル。
5. 前記耐火性ポリマージャケットがポリ塩化ビニルジャケット及び非ハロゲン化難燃剤を有するポリエチレンジャケットからなる群から選択される、請求項１に記載の構内ケーブル。
6. 前記多数の無機ファイバーが多数のE-ガラスファイバーを含む、請求項１に記載の構内ケーブル。
7. 前記多数の無機ファイバーが多数のE-ガラスファイバー、多数のE-CRガラスファイバー、多数の実質的にホウ素を含まないガラスファイバー、及び多数のS-ガラスファイバーからなる群から選択される、請求項１に記載の構内ケーブル。
8. 前記少なくとも1つの膜形成剤がエポキシ樹脂を含む、請求項２に記載の構内ケーブル。
9. 前記少なくとも1つの膜形成剤がさらにポリビニルピロリドン樹脂を含む、請求項８に記載の構内ケーブル。
10. 前記少なくとも1つの潤滑材料が非イオン性石油潤滑剤、モノオレエートポリエチレングリコール、モノイソステアレートポリエチレングリコール、及びその組み合わせからなる群から選択される、請求項２に記載の構内ケーブル。
11. 前記集束剤組成物が、また少なくとも1つの添加材料を有する、請求項２に記載の構内ケーブル。
12. 前記少なくとも1つの添加材料がメタクリルオキシシラン材料及びシラン材料からなる群から選択される、請求項１１に記載の構内ケーブル。
13. 以下の工程を含む構内ケーブル（１０）を製造する方法：
    集束剤組成物を用意する工程、ここで前記集束剤組成物は少なくとも1つの膜形成剤及び少なくとも1つの潤滑材料を含む；
    第1アプリケーターを用いて第1量の前記集束剤組成物を多数の無機ファイバーに適用する工程、ここで前記集束剤組成物は前記多数の無機ファイバーのリボン状に広がることを防止するために使用される；
    前記多数の無機ファイバーの第1量を第1取り付け装置で巻き付ける工程；
    多数の無機ファイバーの前記第1量の周りにs-zストランディングパターンで多数の光ファイバー（１２）を導入する工程；
    前記多数の光ファイバーの周りに前記多数の無機ファイバーの第2量を巻き付ける工程；及び
    前記第1量及び第2量の前記無機ファイバーの周りに、及び前記多数の光ファイバーの周りにポリマージャケットを適用して、前記多数の光ファイバーを前記第1量の前記無機ファイバーと前記第2量の前記無機ファイバーとの間で保護及び保持する工程。
14. 第1アプリケーターを用いて前記集束剤組成物の第1量を多数の無機ファイバーに適用する工程が、ローラーアプリケーターを用いて前記集束剤組成物の第1量を多数の無機ファイバーに適用する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
15. 第1アプリケーターを用いて前記集束剤組成物の第1量を多数の無機ファイバーに適用する工程が、連続式ポンプヘッドアプリケーターを用いて前記集束剤組成物の第1量を多数の無機ファイバーに適用する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
16. 前記多数の無機ファイバーの第1量を第1取り付け装置で巻き付ける工程が、前記多数の無機ファイバーの第1量をサーバーで巻き付ける工程を含む、請求項１３に記載の方法。
17. 前記多数の無機ファイバーの第1量を第1取り付け装置で巻き付ける工程が、前記多数の無機ファイバーの第1量をリニアフィーダーで巻き付ける工程を含む、請求項１３に記載の方法。
18. 構内ケーブル（１０）内で多数の光ファイバー（１２）を保護及び保持するために使用される多数の無機ファイバー（１４）のリボン状に広がることを低減し、それによって多数の無機ファイバーによって生じる多数の光ファイバーの減衰量を最小限にする方法であって、以下の工程を含む前記方法：
    多数の無機ファイバーを第1量の集束剤組成物で被覆し、前記集束剤組成物は少なくとも１つの膜形成剤及び少なくとも1つの潤滑材料を含み、前記少なくとも１つの膜形成剤と前記少なくとも1つの潤滑材料の比は前記多数の無機ファイバーに堆積したストランド固体の1:1〜1:6の範囲である工程。
19. 構内ケーブル内で前記ファイバーの導入の際に、前記無機ファイバーの毛羽立ちを防止するのにまだ十分である期間、前記集束剤組成物の前記第1量を最小限に抑えて前記集束剤組成物の燃焼に起因する発煙又は発火量を低減する、請求項１８に記載の方法。
20. 前記集束剤組成物の前記第1量が前記多数の無機ファイバーのストランド重量の0.1〜2.0パーセントを含む、請求項１９に記載の方法。

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