JP2008191374A - 光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】リサイクル性に優れた光ファイバケーブルを提供する。
【解決手段】外周面に光ファイバ収納溝１１を有するスロット１０と、光ファイバ収納溝１１に収納された光ファイバ心線１２と、スロット１０を覆う止水効果を有する中間層１４と、中間層１４上に螺旋状に巻回されたポリオレフィン樹脂からなる押え巻１５と、押え巻１５上に押出被覆されたポリオレフィン樹脂からなるシース１６とを備えた光ファイバケーブルであって、押え巻１５とシース１６とは互いに接着されており、かつ、中間層１４は、外表面に押え巻１５およびシース１６に対し離型効果を有する層を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スロット型の光ファイバケーブルに係り、さらに詳しくは、スロット上に止水効果を有する中間層を備えた光ファイバケーブルに関する。

一般に、スロット型の光ファイバケーブルは、スロットの外周面に複数の溝を設け、これらの溝に光ファイバ心線を落とし込むとともに、その外周に溝内への水の浸入を防止する目的で止水効果を有する中間層を設け、さらにその外周にシースを施した構造を有する。中間層は、織布または不織布からなる基材に吸水性樹脂層を形成したテープ状の止水材を、スロット上に横巻きまたは縦添えすることにより形成され、中間層が、テープ状止水材の縦添えにより形成される場合は、通常、中間層上に押え巻が施される。

一方、近年、地球環境保全に対する関心が高まる中、産業廃棄物のリサイクル化が要望され、電線・ケーブルにおいても、家電製品や自動車部品などと同様、リサイクル化の動きが始まりつつある。

その中で、上記光ファイバケーブルは、スロットおよびシース材料に非架橋のポリオレフィン樹脂（通常、非架橋のポリエチレン樹脂）が使用されており、リサイクル性の高い電線・ケーブルとして期待されている。すなわち、スロットおよびシースは、いずれもケーブル構成材料の中で比較的大きい体積を占める部材であり、しかも、それらを構成する非架橋のポリオレフィン樹脂は、架橋された樹脂のように高温での熱分解処理を必要としないことから、効率の良いリサイクル材料であると考えられる。

しかしながら、上記光ファイバケーブルにおいては、シース下に、織布または不織布からなる基材に吸水性樹脂層を形成したテープ状の止水材からなる中間層が設けられているため、シースが剥ぎ取り難いうえに、剥ぎ取ったシースに中間層を構成する繊維が付着して、リサイクルするシース材料に不純物として混入するという問題があった。これは、例えば低密度ポリエチレン樹脂からなるシースを中間層上に被覆する際、低密度ポリエチレン樹脂の成形温度である約１５０℃〜約１９０℃程度まで加熱されて押出被覆されるため、溶融した低密度ポリエチレン樹脂が止水材の基材の繊維間に入り込んで止水材の繊維とシースとが強固に接着するからである。

また、中間層がテープ状の止水材の横巻きにより形成されている場合、止水材を除去するには、中間層の一部を切断してそこから製造時とは逆方向に巻きを解いていかなければならず、作業に多大な負荷と時間を要するという問題があった。一方、中間層がテープ状の止水材の縦添えにより形成されている場合、その上に押え巻が施されており、使用する押え巻の材質や形態によっては、その切断や除去が困難で、また、そのためにリサイクルするシース材料などに不純物として混入するおそれもあった。

かかる問題に対し、例えば、中間層とシースの間に融着を防止する融着防止層を設けた光ファイバケーブルが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この光ファイバケーブルは、中間層とシースとが融着することによる不都合は解消されるものの、中間層あるいは押え巻の除去性の問題は依然解決されないままである。
特開２００２−２４３９９９号公報

本発明はこのような従来技術の課題に対処してなされたもので、スロット上に中間層を備えた光ファイバケーブルにおいて、スロットおよびシース材料を容易に分離回収することができるリサイクル性に優れた光ファイバケーブルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の光ファイバケーブルは、外周面に光ファイバ収納溝を有するスロットと、前記光ファイバ収納溝に収納された光ファイバと、前記スロットを覆う止水効果を有する中間層と、前記中間層上に螺旋状に巻回されたポリオレフィン樹脂からなる押え巻と、前記押え巻上に押出被覆されたポリオレフィン樹脂からなるシースとを備え、前記押え巻と前記シースとは互いに接着されており、かつ、前記中間層は、外表面に前記押え巻および前記シースに対し離型効果を有する層を有していることを特徴とするものである。

本発明の光ファイバケーブルによれば、シースを中間層から容易に分離することができ、中間層に由来する不純物の混入しないリサイクル性に優れたシース材料を回収することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の光ファイバケーブルの一実施形態を示す断面図、図２はその一部の被覆を剥ぎ取って示す斜視図である。

図１において、１０は、外周面に長さ方向に延びる６本のＳＺ撚りの溝１１が周方向に等間隔で形成されたスロットを示している。このスロット１０の各溝１１には、光ファイバ心線１２が収納され、一方、スロット１０の中心には、鋼線、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）などからなるテンションメンバ１３が埋設されている。なお、図面の例では、光ファイバ心線１２として２心光ファイバテープが各溝１１に２枚ずつ収納されているが、各溝１１に収納される光ファイバ心線１２の種類や数などは特に限定されるものではなく、例えば、４心光ファイバテープを複数枚積層して収納するようにしてもよく、また、単心光ファイバ心線を複数本収納するようにしてもよい。さらに、光ファイバテープと単心光ファイバ心線を混在させるようにしてもよい。スロット１０外周面に設けられた溝１１は、ＳＺ撚りに限らず、Ｓ撚りまたはＺ撚りの一方向撚りの溝であってもよい。

スロット１０上には、テープ状止水材が縦添えされて中間層１４が設けられ、その外側には、複数本（例えば、３本）のテープまたは紐状の押え巻１５がほぼ等間隔で螺旋状に巻回され、さらに、その外側には、シース１６が被覆されている。中間層１４を構成するテープ状止水材の両側縁は接着剤を介さず単に重ね合わされた状態で押え巻１５によりスロット１０上に押さえられている。

上記テープ状止水材としては、例えば、織布、不織布などのテープ基材に吸水性樹脂を付着させた吸水性テープの片面（シース１６の内面に接する面）に、シース１６に対して離型効果を有する層を形成したものが使用される。織布または不織布としては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリアクリル繊維、レーヨン、ビニロンなどの繊維からなる織布または不織布が挙げられる。また、吸水性樹脂としては、ポリアクリル酸塩架橋体、デンプン・アクリル酸グラフト重合体の中和物、架橋ポリビニルアルコール変性物、架橋イソブチレン・無水マレイン酸共重合体、ポリエチレンオキサイド架橋体、アクリルアミド−アクリル酸架橋重合体などが挙げられる。また、離型効果を有する層は、例えば、アクリル系樹脂により形成することができる。

また、このようなテープ状止水材からなる中間層１４上に巻回される押え巻１５には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン樹脂からなるテープまたは紐が使用され、さらに、シース１６は、押え巻１５の材料と同種の材料をそれらの外周に押出被覆することにより形成される。押え巻１５の材料と同種の材料が使用されることにより、シース１６押出し時の熱で押え巻１５が溶融するため、押え巻１５とシース１６は互いに接着した状態となる。なお、中間層１４もシース１６と接触することになるが、中間層１４の外表面にはシース１６に対して離型効果を有する層が形成されているため、中間層１４はシース１６と接着することはない。

図１において、１７は、ケーブルを識別するためにシース１６表面に付された着色ラインであり、また、１８は、光ファイバ心線１２を識別するためのトレーサマークである。

このように構成される光ファイバケーブルにおいては、リサイクルにあたり、シース１６を引き裂き紐１６１を利用するなどして長さ方向に引き裂いて剥ぎ取ろうとすると、シース１６は、押え巻１５と接着していて中間層１４とは接着しておらず、また、押え巻１５も中間層１４とは接着していないため、シース１６は押え巻１５と一体に容易に中間層１４から分離して剥ぎ取ることができる。そして、シース１６と押え巻１５は同種のポリオレフィン樹脂で形成されているため、分離することなくリサイクルすることができる。また、中間層１４はテープ状止水材の縦添えにより形成され、テープ状止水材の両側縁は接着剤を介さず単に重ね合わされた状態であるため、シース１６および押え巻１５剥ぎ取り後は、スロット１０から容易に除去することができる。

本発明においては、中間層１４に対する押え効果、製造効率、経済性などの観点から、押え巻１５として、幅が２ｍｍ〜５ｍｍで、厚さが０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍのテープを、１本〜３本、間隔Ｗ７ｍｍ〜１５ｍｍで巻回することが好ましい。

また、この場合、各押え巻１５は、その巻ピッチ角θを、２５°以上とすることが好ましい。ここで、押え巻１５の巻ピッチ角θとは、図３に示すように、押え巻１５のケーブル長さ方向となす角度をいう。巻ピッチ角θが２５°未満では、図４に示すように、シース１６を被覆する際、シース１６が押え巻１５上に完全に被覆される前に押え巻１５ａがシース１６押出し時の熱で融け切れて、隣接する押え巻１５ｂと融着もしくは重なり合い、その後、この融着もしくは重なり合った部分１９にシース１６が被覆される結果、表面に凸部２０が生じるおそれがある。巻ピッチ角θを２５°以上とすることによりかかる凸部２０の発生を防止し、外観の良好な光ファイバケーブルを得ることができる。巻ピッチ角θのより好ましい範囲は２５°〜６０°である。図４において、３１および３２は、それぞれ押出し機の先端に取り付けられた押出ダイおよびニップルを示している。

ここで、押え巻１５の材質、間隔Ｗおよび巻ピッチ角θの異なる上記光ファイバケーブルを製造し、凸部２０の発生の有無を調べた結果を表１に示す。なお、押え巻１５の材質、間隔Ｗおよび巻ピッチ角θ以外の条件は次のとおりである。
スロット：外径９．０ｍｍ
中間層：外径９．５ｍｍ
押え巻：幅２．５ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ
シース材料：低密度ポリエチレン、厚さ約２ｍｍ
シース押出条件：温度（ヘッド部）１７０℃

表１から明らかなように、巻ピッチ角θを２５°以上とした光ファイバケーブル（試料Ｎｏ．１〜６、１０〜１５）は、いずれも凸部２０の発生が見られず、良好な外観を有していた。

シース１６表面の凸部２０の発生を防止し、良好な外観を得るためには、シース１６被覆時の引落し距離Ｌ（図４参照）を短くすることも有効である。すなわち、引落し距離Ｌを短くすることにより、押え巻１５全体がシース１６で押さえつけられるまでの時間が短縮されるため、押え巻１５の融け切れが発生し難くなり、凸部２０の発生が抑制される。また、シース１６の引落し距離Ｌが長いと、図５に示すように、引落し中のケーブル上方のシース１６が自重で垂れ下がって押え巻１５全体がシース１６で押さえつけられる前に押え巻１５と接触するため、押え巻１５の融け切れが発生しやすくなるが、引落し距離Ｌを短くすることにより、シース１６の垂れ下がりが抑制されるため、押え巻１５の融け切れが発生し難くなり、凸部２０の発生が抑制される。なお、好ましい引落し距離Ｌは、押え巻１５の材質や寸法、シース１６の押出条件などにより異なり、例えば、押え巻１５として、溶融温度が約１３０℃のポリオレフィン樹脂（例えば、高密度ポリエチレン）からなる幅２ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのテープを使用し、シース１６の押出温度（ヘッド部）を１８０℃以下とした場合、引落し距離Ｌは線速にかかわらず１００ｍｍ以下とすることが好ましい。

また、本発明においては、押え巻１５は、１００ｇの荷重を加えた状態で１００℃で３０分間加熱したときの長さ方向の熱収縮率（以下、単に熱収縮率と称する）が１５％以下であることが好ましい。熱収縮率が１５％を超えると、図６（ａ）に示すように、シース１６厚さの変動およびケーブル外径の変動が生じるおそれがあり、また、図６（ｂ）に示すように、シース１６表面に付された識別用の着色ライン１７にうねりを生ずるおそれがある。すなわち、上記光ファイバケーブルにおいて、押え巻１５は、ポリオレフィン樹脂という熱収縮性の材料で形成されており、シース１６押出し時の熱で収縮するが、押え巻１５がシース１６押出し時に受ける熱には、シース１６が押し出される状態に起因してバラツキがあるため、押え巻１５の収縮の度合いにも場所によりバラツキが生ずる。その結果、シース１６が押え巻１５の収縮に引っ張られてケーブルの長さ方向および周方向に移動する。熱収縮率が高いとこの移動量が大きくなり、長さ方向の移動では、シース１６厚の変動およびケーブル外径の変動につながり、周方向の移動では、着色ライン１７のうねりにつながる。熱収縮率を１５％以下とすることにより、シース１６の移動量を少なくすることができ、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すような、シース１６厚およびケーブル外径の変動や、着色ライン１７のうなりの発生を抑制乃至防止することができる。熱収縮率のより好ましい範囲は、１０％以下である。

ここで、押え巻１５の熱収縮率の異なる上記光ファイバケーブルを製造し、ケーブル外径の変動および着色ラインのうねりの発生の有無を調べた結果を表２に示す。なお、押え巻１５の熱収縮率、材質以外の条件は下記のとおりである。
スロット：外径９．０ｍｍ
中間層：外径９．５ｍｍ
押え巻：幅２．５ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ、間隔Ｗ１０ｍｍ、巻ピッチ角θ４５°
シース材料：低密度ポリエチレン、厚さ約２ｍｍ
シース押出条件：温度（ヘッド部）１７０℃

表２から明らかなように、押え巻１５の熱収縮率を１５％以下とした光ファイバケーブル（試料Ｎｏ．１９、２０、２３、２４）では、外径の変動およびラインのうねりともに良好な結果が得られた。

ところで、中間層１４や押え巻１５を形成する場合、その材料となるテープ材や紐材（例えば、中間層１４ではテープ状止水材）を長さ方向に接続することが不可欠である。従来は、この接続に、テープ材の端部同士を重ね合わせ、重ね合わせ部全体を加熱し融着させる方法、または、粘着テープで接続する方法が、一般に用いられている。

しかしながら、重ね合わせ部全体を加熱し融着させる方法では、テープ材の重ね合わせ部全体を均一に加熱することが困難であるため、接続部分の破断強度が安定化しないうえに、オーバー加熱により破断強度が低くなるおそれがあった。一方、粘着テープのようなテープ材と異なる成分を含む材料を用いる方法は、リサイクル性などを考慮すると望ましいものではない。

したがって、本発明においては、中間層１４および押え巻１５のテープ材の接続に際し、図７に示すような方法を用いることが好ましい。

すなわち、接続すべきテープ材２１、２２の各端部を、透孔を有する架台上で重ね合わせ、この重ね合わせ部に加熱ピン２３を１本または複数本（図面の例では、４本）立設した治具２４を近付け、加熱ピン２３を貫通させる。加熱ピン２３は、予めテープ材２１、２２の融点以上の温度に加熱しておく。加熱ピン２３を貫通させることによって、その周囲のテープ材２１、２２が溶融し、その後、加熱ピン２３を引き抜くことによって、テープ材２１、２２が接続される。なお、テープ材２１、２２の重ね合わせ部を、加熱ピン２３の温度より低融点の粘着テープで仮固定した後、加熱ピン２３を貫通させるようにしてもよい。これにより、加熱ピン２３の貫通作業を安定化させることができるだけでなく、貫通孔２５周辺の熱収縮を抑制することができる。粘着テープは、テープ材２１、２２融着後、除去する。また、加熱ピン２３は、１本または複数本が複数列、設けられていてもよい。図８は、接続後のテープ材２１、２２を示す上面図であり、加熱ピン２３の貫通によって生じた貫通孔２５の周囲が融着されている。

このような方法においては、粘着テープのようなテープ材と異なる成分を含む材料を使用しないため、リサイクル性が低下することはなく、また、局部的に加熱融着させるため、テープ材の重ね合わせ部全体を加熱融着させる方法に比べ、接続部分の破断強度が安定化し、かつ、向上する。

ここで、上記方法および従来方法を適用してテープ材を接続し、その特性を評価した結果を表３に示す。なお、テープ材には、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）からなるテープ、直鎖状低密度ポリエチレンおよび高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の混合ポリエチレンからなるテープ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるテープの３種のテープを用いた。サイズはいずれも幅２．５ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍである。また、破断強度は、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して測定した。

表３から明らかなように、図７に示した方法では、従来の熱融着法に比べ、破断強度が安定化し、かつ、同一テープ材質では破断強度が向上している。

以上説明した実施形態では、中間層１４はテープ状止水材の縦添えにより形成され、さらに、縦添えしたテープ状止水材の両端縁が非接着状態とされており、中間層１４の除去性の観点からは好ましいものであるが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、テープ状止水材の横巻きにより中間層１４が形成されていてもよい。

また、上記実施形態では、シース１６に押え巻１５と同種の材料を使用することによりシース１６と押え巻１５を接着させており、リサイクル性の観点からは好ましいものであるが、特にこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、押え巻１５の材料がシース１６の押出し温度より低融点の材料であれば、シース１６押出し時の熱で両者を接着させることができるため、異種の材料であってもよい。また、押え巻１５の表面にシース１６の押出し温度より低融点の接着剤を塗布することにより、押え巻１５とシース１６を接着させる構成としてもよい。この場合、接着剤には、オレフィン系接着剤を使用することが好ましい。

本発明の光ファイバケーブルの一実施形態を示す断面図である。 図１に示す光ファイバケーブルの一部の被覆を剥ぎ取って示す斜視図である。 押え巻の巻ピッチ角θを説明する側面図である。 シースの押出被覆工程を示す断面図である。 シース押出被覆時のシースの自重による垂れ下がりを示す断面図である。 図５に示すシースの自重による垂れ下がりによって生じた不良の例を示す図である。 テープ材の接続方法を説明するための概略図である。 図７に示す方法によるテープ材の接続部を示す上面図である。

符号の説明

１０…スロット、１１…溝、１２…光ファイバ心線、１４…中間層、１５，１５ａ，１５ｂ…押え巻、１６…シース

Claims (7)

1. 外周面に光ファイバ収納溝を有するスロットと、前記光ファイバ収納溝に収納された光ファイバと、前記スロットを覆う止水効果を有する中間層と、前記中間層上に螺旋状に巻回されたポリオレフィン樹脂からなる押え巻と、前記押え巻上に押出被覆されたポリオレフィン樹脂からなるシースとを備え、前記押え巻と前記シースとは互いに接着されており、かつ、前記中間層は、外表面に前記押え巻および前記シースに対し離型効果を有する層を有していることを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 前記中間層上に複数本の押え巻がほぼ等間隔で螺旋状に巻回されており、前記各押え巻の巻ピッチ角θが２５°以上であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブル。
3. 前記各押え巻の巻回の間隔が７ｍｍ〜１５ｍｍであることを特徴とする請求項２記載の光ファイバケーブル。
4. 前記押え巻は、１００ｇの荷重を加えた状態で１００℃で３０分間加熱したときの長さ方向の熱収縮率が１５％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の光ファイバケーブル。
5. 前記押え巻および前記シースは、いずれもポリエチレン樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の光ファイバケーブル。
6. 中間層は、テープ状止水材の縦添えからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の光ファイバケーブル。
7. テープ状止水材の両側縁の重ね合わせ部が非接着とされていることを特徴とする請求項６記載の光ファイバケーブル。

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