JP2012123183A

JP2012123183A - 光ファイバケーブル

Info

Publication number: JP2012123183A
Application number: JP2010273696A
Authority: JP
Inventors: Daiki Takeda; 大樹竹田; Naoki Okada; 直樹岡田; Satoru Shiobara; 悟塩原; Tetsuhiro Numata; 哲宏沼田; Hayato Minami; 隼人南
Original assignee: Fujikura Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Fujikura Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2012-06-28
Anticipated expiration: 2030-12-08
Also published as: JP5261468B2

Abstract

【課題】建物の美観を保ち、心線対照が可能な色味を有する光ファイバケーブルを提供する。
【解決手段】光ファイバ心線１０と、光ファイバ心線１０に並行して配置された抗張力体１２と、光ファイバ心線１０及び抗張力体１２を被覆する外被１４とを備える。外被１４は、水酸化マグネシウム、赤燐、及び酸化チタンを含有するポリオレフィン樹脂である。
【選択図】図１

Description

本発明は、加入者用光ファイバケーブルに関する。

加入者用光ファイバケーブルには、アクセス系光ファイバケーブルから加入者宅へ引き込む光ドロップケーブルと、加入者宅内、及びビルあるいはマンション等の構内で用いられる光インドアケーブルがある。加入者宅、及びビルあるいはマンション等の構内へのケーブルの布設においては、外観上の問題から、ケーブルの外被に用いる樹脂には、白色、灰色、あるいは茶色等の非黒色のような外壁に似合った色味が要求される。また、地球環境保護の観点から、ノンハロゲン難燃性の外被が用いられる。

また、光ファイバケーブルの布設や保守作業に際しては、作業対象の心線を特定する心線対照が実施される。ケーブルの外被が非黒色であれば、ケーブルを折り曲げることにより、外被からの漏れ光を確認することができ、任意の心線の対照ができ、障害点の検出を行うことができる。一方、ケーブルの外被を黒色にすると、美観を損ねるだけでなく、心線対照も不可能となる。

光ファイバケーブルの外被に用いる樹脂の色味を灰色系や茶色系のような建物の美観を損ねない非黒色にする場合、樹脂に添加する難燃剤の種類や量が限られる。赤燐は、水酸化マグネシウムとの併用で難燃性に相乗効果をもたらす。しかし、難燃剤に赤燐を配合すると、色身が濃赤色となり、所望の色味を得ることが困難となる。赤燐特有の暗赤色を抑えるために、赤燐表面を改質皮膜で被覆する処理方法が提案されている（特許文献１参照）。しかし、赤燐表面の処理は簡単ではなく、製造コストが大幅に増加する問題がある。

赤燐を配合しない場合、水酸化マグネシウムや、水酸化マグネシウムと窒素系化合物を難燃剤として添加した難燃樹脂が用いられる。この場合、所望の難燃姓を得るためには多量の難燃剤が必要となる。多量の難燃剤を添加した樹脂は、引張強度等の機械的特性や、耐寒性が大幅に低下してしまう。そのため、特に寒冷地での屋外での使用に耐えられないという問題がある。

また、ポリ燐酸メラミンのような燐窒素系化合物を主成分とする、いわゆるイントメッセント系難燃剤は、難燃性に対して高い効率を有し、樹脂への添加量を低減することができる。その結果、外被に要求される機械的特性や難燃性を満足する白色の樹脂を得ることができる。しかし、イントメッセント系難燃剤を添加した樹脂は耐水性に問題があり、屋外での使用において難燃剤のブリードアウトが発生する問題がある。

このように、外被に用いる樹脂には、難燃性、機械的特性、耐寒性、及び耐候性を満足するために、難燃剤として赤燐を配合することが望ましい。しかしながら、赤燐を用いると、樹脂の色味が赤色系となりやすく、非黒色系の色味を実現することが困難となる。

特許第３９３５０１２号公報

上記問題点を鑑み、本発明の目的は、難燃性、機械的特性、耐寒性及び耐候性を保持しつつ、建物の美観を保ち、心線対照が可能な色味を有する光ファイバケーブルを提供することにある。

本発明の一態様によれば、光ファイバ心線と、光ファイバ心線に並行して配置された抗張力体と、光ファイバ心線及び抗張力体を被覆する外被とを備え、外被が、水酸化マグネシウム、赤燐、及び酸化チタンを含有するポリオレフィン樹脂である光ファイバケーブルが提供される。

本発明によれば、難燃性、機械的特性、耐寒性及び耐候性を保持しつつ、建物の美観を保ち、心線対照が可能な色味を有する光ファイバケーブルを提供することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの一例を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの他の例を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの外被に用いる樹脂の配合及び試験結果の一例を示す表である。図３に示した試験項目の試験方法及び判定基準を示す表である。本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの外被に用いる樹脂の茶色系の色味を示す表である。本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの茶色系外被に用いる樹脂の配合及び試験結果の一例を示す表である。本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの灰色系外被に用いる樹脂の配合及び試験結果の一例を示す表である。図７に示した試験項目の試験方法及び判定基準を示す表である。

以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

又、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルは、図１に示す加入者宅の屋内配線に用いる光インドアケーブル１や、図２に示す幹線ケーブルから加入者宅まで引き込む光ドロップケーブル２等である。光インドアケーブル１は、図１に示すように、光ファイバ心線１０、抗張力体１２、外被１４を備える。抗張力体１２は、光ファイバ心線１０の両側に並行して配置される。外被１４は、光ファイバ心線１０及び抗張力体１２を一括して被覆する。外被１４の外縁には、光ファイバ心線１０を挟んで対向する一対のノッチ１６が設けられる。

光ドロップケーブル２は、図２に示すように、ケーブル部４、支持線部６、及びケーブル部４と支持線部６とを接続する接続部８を備える。ケーブル部４には、光ファイバ心線１０及び抗張力体１２が含まれる。支持線部６には、支持線１８が含まれる。支持線１８は、光ファイバ心線１０及び抗張力体１２に並行して配置される。光ファイバ心線１０、抗張力体１２、及び支持線１８は、外被１４により一括して被覆される。外被１４の外縁には、光ファイバ心線１０を挟んで対向する一対のノッチ１６が設けられる。

光インドアケーブル１及び光ドロップケーブル２のケーブル部４の外形は、例えば角丸長方形である。しかし、光インドアケーブル１及びケーブル部４の形状は限定されず、例えば、長円形、円形、あるいは楕円形等であってもよい。

光ファイバ心線１０として、単心型心線を用いているが、複数の心線、例えば４心テープ型心線を用いてもよい。抗張力体１２として、光ファイバ心線１０を挟んで互いに対向する一対の抗張力体１２を用いているが、単一の抗張力体を用いてもよい。抗張力体１２として、鋼線あるいは繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が用いられる。支持線１８として、鋼線が用いられる。

外被１４に用いる樹脂には、機械的特性、難燃性、耐候性等の特性が要求される。また、光インドアケーブル１や光ドロップケーブル２は、加入者宅内や、加入者宅外壁等に設置されるため、外被１４には、美観を損ねない白色、灰色系、あるいは茶色系の色味が要求される。例えば、外被１４の主原料として、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレンエチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰ）等のポリオレフィン（ＰＯ）樹脂が用いられる。外被１４には、難燃剤、対候剤、着色剤等の添加剤が添加される。

（茶色系外被）
図３の表に、ＥＥＡ（三井・デュポンポリケミカル製、エバフレックスＥＥＡ、Ａ−７０１）、及び直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）（日本ポリエチレン社製、ノバテックＬＬ，ＵＥ３２０）を混合したポリオレフィン樹脂を主原料として、各種の添加剤を添加した樹脂を用いて試作したケーブル外被の特性を示す。添加剤として、水酸化マグネシウム（協和化学工業、キスマ５Ｅ）、赤燐（燐化学工業社製、ノーバレット１２０ＵＦ）、酸化防止剤（チバスペシャリティケミカルズ製、ＩＲＧＡＮＯＸ１０７６）、耐候剤（チバスペシャリティケミカルズ製、ＴＩＮＵＶＩＮ３２６）、カーボン（キャボット社製、ＶＵＬＣＡＮ９Ａ３２）、及び酸化チタン（チタン工業株色会社製、ＫＲ−３８０Ｎ）等が用いられる。図３の表では、◎、○、及びＮＧはそれぞれ、優、良、及び不可であることを示している。

また、図４の表には、図３に示した各試験項目の試験方法、判定基準を示す。図５の表には、茶色系の色味に該当する各種の色名に対する、マンセル色体系の色相、明度及び彩度の三属性による表記、並びに青赤黄黒（ＣＭＹＫ）による表記を示す。

図３に示すように、樹脂Ａは、一般的な光ドロップケーブル用黒色外被に用いられる配合である。樹脂Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、非黒色の白色あるいは茶色系の色味を目的とした配合である。

樹脂Ａは、７０重量部のＥＥＡ、及び３０重量部のＬＬＤＰＥに対して、水酸化マグネシウムを６５重量部、赤燐を５重量部、酸化防止剤を０．１５重量部、及びカーボンを１．７重量％添加している。添加されたカーボンは、黒色着色剤、耐候性付与剤、補強材として機能する。樹脂Ａを用いると、強度、難燃性、耐候性等のケーブル外被に要求される特性を満足することができる。しかし、カーボンが添加されているため、黒色の外被となる。

樹脂Ｃは、樹脂Ａに対して、カーボンを添加しないで、０．２重量部の耐候剤を添加した配合である。樹脂Ｃは、非黒色ではあるが、美観を保つことが困難な濃赤色となり、耐候性も劣化する。

樹脂Ｅは、更に赤燐添加をなくし、０．２重量部の酸化チタンを追加している。酸化チタンは、白色着色剤で耐候性を付与する。酸化チタンの添加により、樹脂Ｅは白色となるが、耐候性は改善されない。また、樹脂Ｅでは、酸素指数が２８と低下し、難燃性が劣化する。

樹脂Ｂは、樹脂Ｅに対して、水酸化マグネシウムの添加量を６５重量部から１５０重量部に増加させた配合である。水酸化マグネシウムの増加で、樹脂Ｂでは酸素指数が樹脂Ａと同じレベルとなり、難燃性が改善される。しかし、耐候性の不良に加えて、耐寒性も劣化する。

樹脂Ｄは、樹脂Ｃに対して、３重量部の酸化チタンを追加した配合である。赤燐と白色への着色効果をもたらす酸化チタンとを併用することにより、樹脂Ｄは茶色となる。また、樹脂Ｂ、Ｅに比べて酸化チタンを増量することで、耐候性が向上する。このように、カーボンを添加しなくても、酸化チタンを添加することにより、強度、難燃性、及び耐候性の劣化を防止し、建物の美観を保つことができる茶色の外被を実現することができる。なお、酸化チタンを３重量部以上配合しても同様の効果が得られる。しかし、酸化チタンは高価であるため、１０重量部より多く配合するのは製造コスト的に望ましくない。

図６の表には、図３に示した樹脂Ｄを基準として、水酸化マグネシウムと赤燐の添加量を変化させた配合の樹脂を用いたケーブル外被の特性を示している。赤燐については、水酸化マグネシウムの添加量を６５重量部として、２重量部から１２重量部の範囲で変化させている。水酸化マグネシウムについては、赤燐の添加量を１１重量部として、６５重量部から１５０重量部の範囲で変化させている。また、茶色系に調色する着色剤として、３重量部のチタンイエロー（ピグメント社製、ピグメントイエロー５３）と、１重量部の弁柄を配合している。図６の表では、◎、○、及びＮＧはそれぞれ、優、良、及び不可であることを示している。

図６の表に示すように、図３の表に示した樹脂Ｄに弁柄及びチタンイエローを追加した樹脂Ｄ−１では、色味、難燃性、耐寒性等の各特性の全てを満たしている。水酸化マグネシウムの添加量を６０重量部、赤燐の添加量を３重量部に低減させた樹脂Ｄ−２では、難燃性が不良となる。また、赤燐の添加量を２重量部に低減させた樹脂Ｄ−３でも、難燃性が不良となる。

赤燐の添加量が６重量部及び１１重量部に樹脂Ｄ−４、Ｄ−５は、色味、難燃性、耐寒性等の各特性の全てを満たしている。赤燐の添加量を更に１２重量部に増加させた樹脂Ｄ６では、赤色系となり色味が不良となる。また、赤燐の添加量を樹脂Ｄ−５と同様に１１重量部として、水酸化マグネシウムの添加量を１５０重量部に増加させた樹脂Ｄ−７では、耐寒性が不良となる。赤燐の添加量を１１重量部、水酸化マグネシウムの添加量が１００重量部の樹脂Ｄ−８は、色味、難燃性、耐寒性等の各特性の全てを満たしている。

このように、赤燐の添加量としては、５重量部以上、１１重量部以下の範囲が望ましい。水酸化マグネシウムの添加量としては、６５重量部以上、１００重量部以下の範囲が望ましい。

実施の形態に係る光ファイバケーブルでは、外被１４として、水酸化マグネシウム、赤燐、及び酸化チタンを含有するポリオレフィン樹脂を用いる。１００重量部のポリオレフィン樹脂に対して、水酸化マグネシウムを６５重量部以上、１００重量部以下の範囲、赤燐を３重量部以上、１１重量部以下の範囲、及び酸化チタンを３重量部で含有するように配合する。その結果、外被１４が茶色系となり、建物等の美観を保つことができ、かつ機械的強度、難燃性、耐候性等の外被１４に要求される特性の劣化を抑制することができる。また、外被１４として、水酸化マグネシウム、赤燐、及び酸化チタンに加えて、弁柄及びチタンイエロー等の着色剤を配合を調整することにより、図５に示した茶色系の色味の調色が可能となる。

また、図６の表に示すように、樹脂Ｄ−１〜Ｄ−８のそれぞれは、マンセル色体系の明度が７．７〜８である。光ファイバケーブルを折り曲げることにより、外被１４からの漏れ光を容易に確認することができる。心線対照については、光ファイバケーブルに波長１．５５μｍの光を入力レベル−２０ｄＢｍ程度で導通させ、漏れ光の確認を行う。その結果、全ての樹脂Ｄ−１〜Ｄ−８について、結合効率が４０ｄＢ未満となり、優れた心線対照性が確認されている。なお、心線対照性については、外被の明度が４．９以上であれば、結合効率が６０ｄＢ未満となることを確認している。

なお、ポリオレフィン樹脂として、ＥＥＡ及びＬＬＤＰＥを組み合わせて用いている。ＥＥＡは、耐寒性は強いが、単体では耐熱性が低く、太陽光の下でＥＥＡの温度が上昇するとＥＥＡが溶融してしまう。また、ＥＥＡは元来引張強度が低く、強い引張張力等により容易に破壊されてしまう。一方、ＬＬＤＰＥ単体では、樹脂中の結晶化度がＥＥＡに比べて高いため、添加剤の受容量が少なく、難燃剤等を多く配合できない。このように、ＥＥＡ及びＬＬＤＰＥを適正なバランス、例えば６０重量部：４０重量部〜８０重量部：２０重量部の範囲で配合することが望ましい。

（灰色系外被）
図７の表に、灰色系の外被１４に用いる樹脂として、試作した樹脂１〜樹脂１８の配合及び特性を示す。図７の表に示すように、ＥＥＡ（三井・デュポンポリケミカル製、エバフレックスＥＥＡ、Ａ−７０３）、及び直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）（日本ポリエチレン社製、ノバテックＬＬ，ＵＥ３２０）を混合したポリオレフィン樹脂を主原料として、各種の添加剤が添加されている。添加剤として、水酸化マグネシウム（協和化学工業、キスマ５Ｅ）、赤燐（燐化学工業社製、ノーバレット１２０ＵＦ）、酸化防止剤（チバスペシャリティケミカルズ製、ＩＲＧＡＮＯＸ１０７６）、耐候剤（チバスペシャリティケミカルズ製、ＴＩＮＵＶＩＮ３２６）、カーボン（キャボット社製、ＶＵＬＣＡＮ９Ａ３２）、及び酸化チタン（チタン工業株色会社製、ＫＲ−３８０Ｎ）等が用いられる。

図７の表において、カーボン以外の各添加剤の配合は、７０重量部のＥＥＡ及び３０重量部のＬＬＤＰＥを混合したポリオレフィン樹脂１００重量部に対する重量部数で示されている。水酸化マグネシウム、赤燐、カーボン、及び酸化チタンの添加量を変化させている。酸化防止剤及び耐候剤は、全ての樹脂１〜樹脂１８において一定の部数で添加している。図７の表では、◎、○、△及びＮＧはそれぞれ、優、良、可及び不可であることを示している。

また、図８の表には、図７に示した各特性を評価するための試験項目の試験方法、判定基準を示す。色味については、酸化チタンの消色効果により赤燐の色味を薄めて白色に近づけ、且つカーボンを少量添加することにより、灰色とすることを目指している。ここで、図８に示すように、マンセル色体系で明度が３以上８以下、且つ彩度が０以上１．５以下であれば、灰色として認識される。

色味に関して、図７に示すように、酸化チタンが１重量部の樹脂３、カーボンが０重量％の樹脂７、及び赤燐が３０重量部の樹脂１４において、赤燐の赤みが強く、灰色と認識されない。特に、樹脂３においては、酸化チタンの消色効果がないため、臙脂色となる。このように、灰色を得るには、赤燐を２５重量部以下、カーボンを０．０１８重量％以上、また酸化チタンを３重量部以上配合する必要がある。

水酸化マグネシウムが６０重量部の樹脂１、赤燐が５重量部の樹脂２では、難燃性が不可となる。難燃性を満足させるには、難燃剤として、水酸化マグネシウムを６５重量部以上、赤燐を１０重量部以上配合する必要がある。水酸化マグネシウムと赤燐の相乗効果により、自己消炎することが考えられる。また、水酸化マグネシウムを８０重量部以上とした樹脂１５〜樹脂１８では、難燃性が更に向上する。

カーボンが０．０２８重量％、且つ酸化チタンが１重量部の樹脂３では、耐候性が劣る。耐候性を満足させるには、酸化チタンを３重量部以上配合する必要がある。また、カーボンを０．２重量％以上配合すると、耐候性が更に向上する。カーボン及び酸化チタンともに光、特に紫外光の遮蔽効果を有しているので、樹脂を保護する働きがある。なお、酸化チタンは高価であるため、１０重量部より多く配合するのは製造コスト的に望ましくない。

心線対照については、光ファイバケーブルに波長１．５５μｍの光を入力レベル−２０ｄＢｍ程度で導通させ、漏れ光の確認を行う。図７の表に示すように、カーボンの配合が増加すると、カーボンによる光の遮蔽効果が顕著になり、明度が低下する。カーボンが０．３０６重量％の樹脂１３では、明度が４．８であり、漏れ光の検出が困難で、結合効率が７０ｄＢ以上となる。心線対照性を満足させるには、カーボンを約０．２６重量％以下で配合し、且つ明度を４．９以上にする必要がある。また、カーボンを約０．０３重量％以下に低減すると、明度が６以上となり心線対照性は向上する。

耐寒性については、水酸化マグネシウムが１５０重量部の樹脂１８では、試験片が２分割している。水酸化マグネシウムが１２５重量部以下では、試料片の分割は生じない。また、水酸化マグネシウムを６５重量部以下で配合すると、耐寒性が更に向上する。

このように、灰色系の外被１４に、水酸化マグネシウム、赤燐、カーボン及び酸化チタンを含有するポリオレフィン樹脂を用いる。１００重量部のポリオレフィン樹脂に対して、水酸化マグネシウムを６５重量部以上、１２５重量部以下の範囲、赤燐を１０重量部以上、２５重量部以下の範囲、カーボンを０．０２重量％以上、０．２６重量部以下の範囲、及び酸化チタンを５重量部以上、１０重量部以下の範囲で含有するように配合する。その結果、外被１４が灰色系となり、建物等の美観を保つことができ、かつ心線対照が可能となる。また、機械的強度、難燃性、耐候性、耐寒性等の外被１４に要求される特性を保持することができる。

なお、上述の説明では、ポリオレフィン樹脂として、３０重量部のＥＥＡと７０重量部のＬＬＤＰＥとの混合樹脂を用いている。ＥＥＡの耐熱性、引張強度、ＬＬＤＰＥの結晶化度を考慮して、ＥＥＡ：ＬＬＤＰＥを、例えば６０重量部：４０重量部〜８０重量部：２０重量部の範囲で配合することが望ましい。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明は、加入者用光ファイバケーブルに適用することができる。

１…光インドアケーブル
２…光ドロップケーブル
４…ケーブル部
６…支持線部
８…接続部
１０…光ファイバ心線
１２…抗張力体
１４…外被
１６…ノッチ
１８…支持線

Claims

光ファイバ心線と、
前記光ファイバ心線に並行して配置された抗張力体と、
前記光ファイバ心線及び前記抗張力体を被覆する外被とを備え、
前記外被が、水酸化マグネシウム、赤燐、及び酸化チタンを含有するポリオレフィン樹脂であることを特徴とする光ファイバケーブル。
前記外被が、１００重量部のポリオレフィン樹脂に対して、水酸化マグネシウムを６５重量部以上、１００重量部以下の範囲、赤燐を５重量部以上、１１重量部以下の範囲で含有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバケーブル。
前記外被が、茶色系の着色剤を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバケーブル。
前記茶色系の着色剤が、チタンイエロー及び弁柄を含むことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバケーブル。
前記外被が、１００重量部のポリオレフィン樹脂に対して、水酸化マグネシウムを６５重量部以上、１２５重量部以下の範囲、赤燐を１０重量部以上、２５重量部以下の範囲、カーボンを０．０２重量％以上、０．２６重量％以下の範囲、酸化チタンを３重量部以上、１０重量部以下の範囲で含有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバケーブル。
前記外被が、マンセル色体系の明度が４．９以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。