JP2010261980A

JP2010261980A - 通信ケーブル用テンションメンバ

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Publication number: JP2010261980A
Application number: JP2009110260A
Authority: JP
Inventors: Makoto Okano; 信岡野; Akira Kinoshita; 明木下; Tetsunari Tobita; 哲成飛田; Tetsuo Iwami; 哲郎岩見
Original assignee: Toray Monofilament Co Ltd
Current assignee: Toray Monofilament Co Ltd
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2010-11-18

Abstract

【課題】他の部材との接着性が高く引き抜き強度が優れ、十分な強力を備えると共に低コストで製造可能な通信ケーブル用テンションメンバを提供する。
【解決手段】ポリエステル系樹脂モノフィラメントを構成素材とし、通信ケーブルの内部補強部材として使用されるテンションメンバであって、このポリエステル系モノフィラメントは、断面が略三角形もしくは二つ以上の稜部と谷部とを有する異形断面からなり、かつこれらの各稜がモノフィラメントの長手方向へ旋回した螺旋状外形を呈していることを特徴とする通信ケーブル用テンションメンバ。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信ケーブルの内部補強部材として使用される通信ケーブル用テンションメンバの改良に関するものであり、さらに詳しくは、他の部材との接着性が高く引き抜き強度が優れ、十分な強力を備えると共に低コストで製造可能な通信ケーブル用テンションメンバに関するものである。

ＦＴＴＨ（ｆｉｂｅｒｔｏｔｈｅｈｏｍｅ）に使用される通信ケーブルには、近年増加する莫大な情報量と情報伝達の高速化に伴い、光ファイバーケーブルが主に使用されている。

光ファイバーケーブルには、これを電柱から宅内に引き込むために抗張力体またはテンションメンバと呼ばれる内部補強部材が使用されており、従来、その素材には鋼線が使用されていた。

しかし、雷などの発生により、電圧誘引が電柱から光ファイバーケーブルを伝わると、宅内のルーターやパソコンなどの家庭電化製品の故障や破損の原因となるため、抗張力体などの内部補強部材を構成する素材を、鋼線に代えて絶縁体に互換する要請が高まっている。

この要請を満たすものとして、ガラス繊維強化プラスチックやポリエステルモノフィラメントを使用した内部補強部材が知られている。しかし、光ファイバーケーブルを製造する際に、これらの内部補強部材はシースと呼ばれる絶縁体で溶融被覆されるが、このシースとの接着性が低いために内部補強部材がケーブルから抜けやすく、ケーブルの長さ方向に力が掛かった場合には、本来の抗張力体としての役割を果たすことが出来ず、通信部材に負担がかかり、情報伝達特性の低下や、通信部材の破断などを招くという問題があった。

この問題解決のための対策としては、ポリエステルモノフィラメントの断面を異形にしたケーブル補強部材（例えば、特許文献１参照）が知られている。この技術はモノフィラメント断面を異形にすることにより、内部補強部材とシースとの接着面積を増加させ、接着性を向上させたものであるが、内部補強部材とシースとの摩擦力のみに頼っていることから、満足する接着性が得られたとは言い難いものであった。

また、抗張力体とシース材の接着性を改善する方法としては、線条抗張力体の外周に接着層を介して熱可塑性樹被覆層を設けたテンションメンバ構造体（例えば、特許文献２参照）や、強化プラスチックを主体とするロットに被覆されたテンションメンバであってそのテンションメンバの周面に形成された螺旋状の溝の底面に微細な凹凸が分布したテンションメンバ（例えば、特許文献３参照）が提案されている。これら技術は接着性の改善という面ではある程度の改善効果は見られるものの、テンションメンバ構造体を作成するために多くの工程、材料が必要となり、結果としてコストアップに繋がり実用性に掛けるという問題があった。

このように、従来の通信ケーブル用テンションメンバは、ケーブル用内部補強部材として十分な機能を発揮するものではなかったため、現状のものよりも実用性の高い通信ケーブル用テンションメンバの開発が強く要求されていた。

特開２００６―２０００７３号公報特開Ｈ０７―３３３４７７号公報特許第３００５８７１号公報

本発明は、上記の従来技術における問題点を課題として検討した結果、達成されたのである。すなわち、本発明の目的は、他の部材との接着性が高く引き抜き強度が優れ、十分な強力を備えると共に低コストで製造可能な通信ケーブル用テンションメンバを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明によれば、ポリエステル系樹脂モノフィラメントを構成素材とし、通信ケーブルの内部補強部材として使用されるテンションメンバであって、このポリエステル系モノフィラメントは、断面が略三角形もしくは二つ以上の稜部と谷部とを有する異形断面からなり、かつこれらの各稜がモノフィラメントの長手方向へ旋回した螺旋状外形を呈していることを特徴とする通信ケーブル用テンションメンバが提供される。

なお、本発明の通信ケーブル用テンションメンバにおいては、
前記ポリエステル系樹脂モノフィラメントの陵部外接円の直径Ｄと、谷部外接円ｄの比：Ｄ/ｄが１．１〜３．０の範囲にあること、
前記ポリエステル系樹脂モノフィラメントの稜部が繊維軸に対して２０〜８０°の範囲で旋回していること、および
前記ポリエステル系樹脂モノフィラメントの稜部外接円の直径Ｄと、谷部外接円の直径ｄとの平均から求められる直径が０．２〜５．０ｍｍの範囲にあり、ＪＩＳＬ１０１３−１９９―８．１０に準じて測定したヤング率が５０００Ｎ/ｍｍ^２以上、ＪＩＳＬ１０１３−１９９９−８．１８．２法のＢ法に準じて測定した１４０℃における乾熱収縮率が５．０％以下であること、
が、いずれも好ましい条件として挙げられる。

本発明によれば、以下に説明するとおり、電気資材、特に光ファイバーケーブルなどの内部補強部材に使用した場合に、他の部材との接着性が高く引き抜き強度が優れ、十分な強力を備えた通信ケーブル用テンションメンバを低コストで得ることができる。

本発明の通信ケーブル用テンションメンバの一実施例を示す斜視図である。本発明の通信ケーブル用テンションメンバの一実施例を示す断面図である。

以下に、本発明の抗張力体用モノフィラメントについて、図面に従って具体的に説明する。

図1は本発明の通信ケーブル用テンションメンバの一例を示した斜視図であり、Ａはテンションメンバの断面、Ｂはモノフィラメントの長手方向に旋回している稜部、Ｃは同じく谷部をそれぞれ示している。

また、図２は本発明の通信ケーブル用テンションメンバの他の一例を示した断面図であり、Ｅは稜部外接円、Ｄは稜部外接円の直径、Ｆは谷部外接円、ｄは谷部外接円の直径をそれぞれ示している。

図１および図２から分かるように、本発明の通信ケーブル用テンションメンバは、断面Ａが概略３角形（図１）もしくは二つ以上の稜部Ｂと谷部Ｃを有する異型断面（図２）からなり、かつこれらの稜部Ｂがモノフィラメントの長手方向に旋回した螺旋形状を呈していることが必要である。

本発明においては、通信ケーブル用テンションメンバ（以下、テンションメンバと略称することもある）の断面形状を異型断面にすることにより、通信ケーブルに加工されるときのシース材との接着強力をある程度改善することができ、さらに稜部がモノフィラメントの長手方向に旋回した螺旋形状であることにより、通信ケーブルの長手方向に力が掛かったときに、稜部がアンカー効果を発揮して結果的に接着力が向上し、テンションメンバでケーブルの形態変化を抑制できることから、光ファイバーケーブルの情報伝達特性の低下や、通信部材が破断するなどの問題を解決することができる。また、モノフィラメントの製造過程で上記形状を形成し、そのままテンションメンバとして使用できることから、結果として低コストで通信ケーブル用抗張力体を製造することができる。

ここで、テンションメンバの稜部Ｂの数については特に限定するものではないが、２〜２０好ましくは２〜１０の範囲にあることが好ましく、稜部がない場合は前記アンカー効果が得られなくなるばかりか、シースとの接着性が悪くなってしまうため好ましくない。逆に、稜部Ｂの数が２０より多くなると断面形状が複雑になり、谷部にシース材が入りにくくなり、結果としてシース剤との接着力が低くなり、またアンカー効果も得られにくくなることから、引き抜き強度が下がってしまい、テンションメンバとしての働きができないものになってしまう。

また、本発明の通信ケーブル用のテンションメンバの稜部外接円Ｃの直径Ｄと、谷部外接円ｄの直径ｄの比：Ｄ/ｄが１．１〜３．０の範囲、好ましくは１．５〜２．５の範囲にあることが好ましい。

ここで、Ｄ/ｄが１．１以下では、アンカー効果が発現しにくく引き抜き強度が低くなってしまい、逆にＤ/ｄが３．０より大きいと、抗張力体用モノフィラメントを作製するときに稜部が割れてしまい強力が低くテンションメンバとして使用できないものになるという傾向が招かれる。

さらに、本発明のテンションメンバにおいては、稜部Ｂが繊維軸に対して２０〜８０°の角度、好ましくは３０〜７０°の角度で旋回していることが好ましい。

稜部Ｂの角度が２０°以下では、十分なアンカー効果が得られず引き抜き強度が低くなってしまい、８０°以上では、モノフィラメントに多くの撚りを掛ける必要があり、モノフィラメントが伸びやすくなって光芯線より伸びてしまうことから、ケーブルに長手方向の力を掛けたときテンションメンバまでが伸びてしまい、テンションメンバとして使用できないものになってしまう。

本発明のテンションメンバにおいては、稜部外接円Ｅの直径Ｄと、谷部外接円Ｆの直径ｄとの平均からで求められる直径が０．１〜５．０ｍｍ、特に０．２〜４．０ｍｍの範囲にあることが好ましい。直径が０．１ｍｍより細くなると、モノフィラメントの強力が低くなりすぎてテンションメンバとして使用しても光芯線を守ることができなくなり、逆に５．０ｍｍより太くなると、シース材の使用量が多くなりケーブル作製のコストが上がってしまうばかりか、ケーブル事態が太くなりすぎるという不具合が招かれる。

また、本発明のテンションメンバのヤング率は、５０００Ｎ/ｍｍ²以上、好ましくは６０００Ｎ/ｍｍ²以上、１４０℃における乾熱収縮率が５．０％以下、好ましくは３．０％以下であることが望ましい。

テンションメンバのヤング率が５０００Ｎ/ｍｍ²より低くなると、テンションメンバが伸びやすくなってしまい光芯線より伸びてしまうことから、ケーブルに長手方向の力を掛けたときテンションメンバが伸びてしまい、テンションメンバとして使用できないものになりやすく、乾熱収縮率が５．０％より大きくなると、ケーブル加工時にシース材の熱によりテンションメンバが縮んでしまい、光芯線を圧縮する力を掛けてしまうため情報伝達特性の低下を引き起こすという不具合が招かれることがある。

ここで、本発明の通信ケーブル用テンションメンバを構成するポリエステル系樹脂モノフィラメント樹脂素材については、特に限定はされないが、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリメチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリプロピレンナフタレートまたはその２種類以上の共重合またはブレンドなどのポリエステル等が挙げられる。なかでも、高倍率延伸により高強力が得られやすいとの理由から、エチレン−２，６−ナフタレート単位を８０モル％以上含有するポリエチレンナフタレートの使用が好ましい。

また、本発明で使用するポリエステル系モノフィラメントには本発明の目的を阻害しない範囲であれば、耐熱剤、耐加水分解剤、界面活性剤、染料、顔料などの添加剤を適宜添加することができる。

次に、本発明の通信ケーブル用テンションメンバの製造方法は、ポリエステル系樹脂を通常の溶融紡糸機で溶融混練した溶融ポリマーを、任意の断面形状になるように設計された口金を通して押し出した未延伸糸を、冷却水槽の表面を揺動させながら６０〜９０℃で冷却した後、ポリマーのガラス転移以上の熱媒温度で総延伸倍率５．５〜９．０倍に１段または２段延伸し、次いで延伸温度以上の高温の乾熱気体中でモノフィラメントに撚りを掛ける方法、ポリエステル系樹脂を通常の溶融紡糸機で溶融混練した溶融ポリマーを任意の断面形状になるように設計された口金を通して押し出すときに、前記口金部分を回転させることにより吐出モノフィラメントの長手方向に旋回した稜部を形成し、冷却水槽の表面を揺動させながら６０〜９０℃で冷却した後、ポリマーのガラス転移温度以上の熱媒温度で総延伸倍率５．５〜９．０倍に１段または２段延伸し、次いで次いで０．８５〜１．０倍に弛緩または定長熱処理する方法などが選択できるが、口金部分を回転させる方法が一工程で作製できることから好ましく採用される。

以下に、本発明の通信ケーブル用のテンションメンバを実施例に基づいてさらに詳しく説明する。なお、実施例におけるテンションメンバの評価は以下の方法で行った。

［稜部外接円の直径：Ｄと谷部外接円の直径：ｄ］
ミクロトームで鋭利にカットしたモノフィラメント試料の断面を、（株）ＫＥＹＥＮＣＥ製デジタルマイクロスコープＶＨＸ−５００Ｆを使用して、稜部外接円の直径：Ｄと谷部外接円の直径：ｄを測定した。その平均値をテンションメンバの直径（ｍｍ）とした。

[稜部の角度]
（株）ＫＥＹＥＮＣＥ製デジタルマイクロスコープＶＨＸ−５００Ｆを使用して繊維軸に対する稜部の角度を５点測定してその平均値を稜部の角度とした。

［ヤング率］
ＪＩＳＬ１０１３−１９９９の８．１０に準じ、（株）オリエンテック社製“テンシロン”ＵＴＭ−４−１００型引張試験機を使用して、モノフィラメントの荷重−伸度曲線を得た。その後、得られた荷重−伸度曲線からヤング率（Ｎ／ｍｍ^２）を求めた。なお、引張速度は３００ｍｍ／分で行い、５回の平均値で評価した。

［１４０℃における乾熱収縮率］
ＪＩＳＬ１０１３−１９９９の８．１８．２に準じ、モノフィラメントを５００ｍｍに切断し、１４０℃のギア・オーブン内で３０分間放置した。その後、再びモノフィラメントの長さを測定し、収縮率（％）を算出した。なお、測定は５回行い、その平均値で評価した。

[接着強力の測定]
得られたモノフィラメントの表面に、ポリエチレン樹脂（ユニチカ製、９７３９）を厚さ２ｍｍに溶融被覆した後、片側のシースを取り除き、モノフィラメントをシースから引き抜いた。この引き抜きの際に働く強力（Ｎ）をテンシロンで測定し、単位長さ（ｃｍ）当たりに換算し、その値を接着性の評価値（Ｎ／ｃｍ）とした。この強力値が大きいほど接着性・引き抜き強度に優れていることを示す。

［実施例１］
エチレン−２，６−ナフタレート単位を９２モル％含有する共重合ポリエステル系樹脂（東洋紡社製ＰＮ６４０）を、通常の溶融紡糸機で溶融混練した溶融ポリマーを８葉断面形状になるように設計された口金を通して押し出すときに、前記口金部分を回転させることにより、吐出モノフィラメントの長手方向に旋回した稜部を形成し、次いで冷却水槽の表面を揺動させながら６０〜９０℃で冷却した後、ポリマーのガラス転移温度以上の熱媒温度で、総延伸倍率５．５〜９．０倍に１段または２段延伸し、さらに０．８５〜１．０倍に弛緩または定長熱処理して巻取ることにより、外接円直径Ｄが０．８ｍｍのポリエステルモノフィラメントを製造した。得られたポリエステルモノフィラメントの各特性および評価結果を表１に示す。

［実施例２］
モノフィラメントを形成する樹脂ポリエチレンテレフタレート（東レ社製Ｔ７５０Ｍ）に変更した以外は、実施例１と同じ方法で外接円直径Ｄが０．８ｍｍのポリエステルモノフィラメントを製造した。得られたポリエステルモノフィラメントの各特性および評価結果を表１に示す。

［実施例３］
モノフィラメント断面形状を三角形に変更した以外は、実施例１と同じ方法で外接円直径Ｄが１．０ｍｍのポリエステルモノフィラメントを製造した。得られたポリエステルモノフィラメントの各特性および評価結果を表１に示す。

［実施例４］
ポリエステルモノフィラメント断面形状を鉄アレー形に変更した以外は、実施例１と同じ方法で外接円直径Ｄが１．５ｍｍのポリエステルモノフィラメントを製造した。得られたポリエステルモノフィラメントの各特性および評価結果を表１に示す。

［比較例１］
モノフィラメント断面形状を略円形に変更した以外は、実施例１と同じ方法で外接円直径Ｄが０．８ｍｍのポリエステルモノフィラメントを製造した。得られたポリエステルモノフィラメントの各特性および評価結果を表１に示す。

［比較例２］
モノフィラメントを溶融紡糸するときに口金の回転を止めて、稜部が長手方向に旋回していないモノフィラメントにした以外は、実施例１と同じ方法で外接円直径Ｄが０．８ｍｍのポリエステルモノフィラメントを製造した。得られたポリエステルモノフィラメントの各特性および評価結果を表１に示す。

［比較例３］
モノフィラメントを形成する樹脂組成物を東レ社製共重合ナイロン（Ｍ６０４１）に変更した以外は、実施例１と同じ方法で外接円直径Ｄが０．８ｍｍのポリエステルモノフィラメントを製造した。得られたポリエステルモノフィラメントの各特性および評価結果を表１に示す。

表１の結果から明らかなように、本発明の条件を満たしたモノフィラメント（実施例１〜４）は、いずれも通信ケーブル用テンションメンバに使用した場合の引き抜き強度に優れ、低コストで作製できることから、極めて実用性の高いものであることがわかる。

一方、本発明の条件を満たさないモノフィラメント（比較例１〜３）は、テンションメンバとしての効果を十分に発揮することができないものばかりであった。

例えば、モノフィラメントの断面が丸断面モノフィラメントを使用した場合（比較例１）は、モノフィラメントを捻っても稜部を形成することができず、高い引き抜き強力が得られない。また、モノフィラメントの断面は異形断面であるが、長手方向に旋回した螺旋状の稜を形成していない場合（比較例２）についても、高い引き抜き強力が得られない
さらに、モノフィラメントを形成する樹脂組成物にナイロンを使用した場合（比較例３）は、通信ケーブル用テンションメンバとして使用した場合のヤング率が低く、通信部材より伸びてしまうことから、光ファイバーケーブルの情報伝達特性の低下や、通信部材が破断するなどの問題が発生してしまうなどの問題があった。

以上、説明したとおり、本発明の通信ケーブル用テンションメンバは、他の部材との接着性が高く引き抜き強度が優れ、十分な強力を兼ね備えると共に、安価に製造できることから、ケーブル部材を代表とする電気資材、特に光ファイバーケーブルの光心線を補強する抗張力体やテンションメンバに使用した場合に、その実用性が極めて有効である。

また、本発明の通信ケーブル用テンションメンバは、上記の用途のほか、光ファイバーケーブルの隙間を埋める介在線、通信ケーブルの外層被覆を剥離する引き裂き線、さらには電気部品結束材料などにも展開できるものである。

Ａ：本発明の通信ケーブル用テンションメンバの断面
Ｂ：本発明の通信ケーブル用テンションメンバの稜部
Ｃ：谷部
Ｄ：稜部外接円の直径
ｄ：谷部外接円の直径
Ｅ：稜部外接円
Ｆ：谷部外接円

Claims

ポリエステル系樹脂モノフィラメントを構成素材とし、通信ケーブルの内部補強部材として使用されるテンションメンバであって、このポリエステル系モノフィラメントは、断面が略三角形もしくは二つ以上の稜部と谷部とを有する異形断面からなり、かつこれらの各稜がモノフィラメントの長手方向へ旋回した螺旋状外形を呈していることを特徴とする通信ケーブル用テンションメンバ。
前記ポリエステル系樹脂モノフィラメントの陵部外接円の直径Ｄと、谷部外接円ｄの比：Ｄ/ｄが１．１〜３．０の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の通信ケーブル用テンションメンバ。
前記ポリエステル系樹脂モノフィラメントの稜部が繊維軸に対して２０〜８０°の範囲で旋回していることを特徴とする請求項１または２に記載の通信ケーブル用テンションメンバ。
前記ポリエステル系樹脂モノフィラメントの稜部外接円の直径Ｄと、谷部外接円の直径ｄとの平均から求められる直径が０．２〜５．０ｍｍの範囲にあり、ＪＩＳＬ１０１３−１９９―８．１０に準じて測定したヤング率が５０００Ｎ/ｍｍ^２以上、ＪＩＳＬ１０１３−１９９９−８．１８．２法のＢ法に準じて測定した１４０℃における乾熱収縮率が５．０％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信ケーブル用テンションメンバ。