JP2013117620A - 光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】十分な機械強度と硬度を有する外被によって被覆され、また外被にブリードアウトが生じる問題が無く、さらに容易に外被ストリップができ、端末加工を簡易に行うことが可能な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５と、該光ファイバ心線に並行して配されたテンションメンバ６とが、外被７で長方形状に一括被覆された本体部２を有する光ファイバケーブル１であって、前記外被は、（ａ）ポリオレフィン系樹脂１００質量部、（ｂ）非ハロゲン系難燃剤２０〜１５０質量部を含み、且つ、移行性滑剤を実質的に含まない樹脂組成物で形成され、前記樹脂組成物は、ダイスウェルが３以下であり、前記外被は、ショアＤ硬度が５７以上、引張強度が１５ＭＰａ以上であり、前記外被を前記光ファイバ心線からストリップするときのストリップ力は、１Ｎ／ｃｍ以下である光ファイバケーブル。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ心線とテンションメンバとが平行に配されて外被により一体に被覆されてなる光ファイバケーブルに関する。

通信事業者と各家庭を直接光ファイバで結び、高速通信サービスを提供するＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）サービスが開始されている。これにより、光ケーブルの家屋内への引き込みに用いられるドロップケーブルや、家屋内の光配線に用いられるインドアケーブルの需要が増えている。

光ファイバ心線と平行にテンションメンバをケーブル外被内に埋設してケーブルの引張強度を高め、外被の両側面にＶ字状のノッチを設けた構造の光ファイバドロップケーブルが特許文献１に開示されている。光ファイバドロップケーブルにおいては、布設作業の際に光ファイバから外被を容易にストリップできるほど作業性がよく好ましい。
ストリップ力を調節する手法として、例えば、特許文献２に開示されている様に、ケーブル外被に脂肪酸アミド等を添加する方法がある。

特開２０１１−４８２５８号公報 特許第３９７０４９９号公報

しかしながら、脂肪酸アミド等の移行性滑剤によって調整された密着力は経時変化しやすく、また脂肪酸アミド等の移行性滑剤はブリードアウトし易いことから粉吹きして外観が損なわれるという問題がある。

本発明は、従来の光ファイバケーブルにおける上記課題に鑑みてなされたものであって、十分な機械強度と硬度を有する外被によって被覆することで優れた耐衝撃特性を有し、また外被にブリードアウトが生じる問題が無く、さらに容易に外被ストリップができ、端末加工を簡易に行うことが可能な光ファイバケーブルを提供することを目的とする。

本発明の発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、耐衝撃特性を得るために、外被について５７以上のショアＤ硬度、１５ＭＰａ以上の引張強度とすること、また端末加工を容易にし、ストリップの際に心線を損傷させないために、外被を形成する樹脂組成物についてダイスウェルを３以下とし、外被を光ファイバ心線からストリップするときのストリップ力を１Ｎ／ｃｍ以下とすることを見出した。
さらに、上記のそれぞれの物性を得るためには、外被を形成する樹脂組成物について、所定の範囲でポリオレフィン系樹脂、非ハロゲン系難燃剤を含むことが必要であり、ブリードアウトを避けるためには脂肪酸アミド等の移行性滑剤を含まないことが必要であることを見出した。
本発明は、上記知見に基づいて達成されたものである。
即ち、本発明は以下の通りである。

（１）光ファイバ心線と、該光ファイバ心線に並行して配されたテンションメンバとが、外被で長方形状に一括被覆された本体部を有する光ファイバケーブルであって、
前記外被は、（ａ）ポリオレフィン系樹脂１００質量部、（ｂ）非ハロゲン系難燃剤２０〜１５０質量部を含み、且つ、移行性滑剤を実質的に含まない樹脂組成物で形成され、
前記樹脂組成物は、ダイスウェルが３以下であり、
前記外被は、ショアＤ硬度が５７以上、引張強度が１５ＭＰａ以上であり、
前記外被を前記光ファイバ心線からストリップするときのストリップ力は、１Ｎ／ｃｍ以下であることを特徴とする光ファイバケーブル。

（２）前記非ハロゲン系難燃剤が、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、赤リン、メラミンシアヌレート又はポリリン酸ピペラジンを主成分とするイントメッセント難燃剤から選択される１種以上の難燃剤を含むことを特徴とする前記（１）に記載の光ファイバケーブル。
（３）さらに支持線部を有し、前記支持線部は、前記本体部と切断容易な首部を介して連結され、且つ、前記テンションメンバと前記光ファイバ心線の中心を結ぶ延長線上に配されていることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の光ファイバケーブル。

本発明によれば、十分な機械強度と硬度を有する外被によって被覆することで優れた耐衝撃特性を有し、また外被にブリードアウトが生じる問題が無く、さらに容易に外被ストリップができ、端末加工を簡易に行うことが可能な光ファイバケーブルを提供することができる。かかる光ファイバケーブルは、ドロップケーブルとしても、インドアケーブルとしても好適に使用することができる。

本発明による光ファイバケーブル（ドロップケーブル）の実施形態を示す概略図である。 本発明による光ファイバケーブル（インドアケーブル）の実施形態を示す断面図である。 本発明にかかるダイスウェルの測定方法を説明する概略図である。

以下、本発明の光ファイバケーブルのいくつかの実施形態について、詳細に説明する。
図１（Ａ）は、本発明の光ファイバケーブル（ドロップケーブル）のうち、１心の単心光ファイバ心線を用いた一実施形態を示し、図１（Ｂ）は、４心の光ファイバテープ心線を２枚用いた別の光ファイバケーブル（ドロップケーブル）の実施形態を示す。ドロップケーブルは、このように本体部２と支持線部３から構成される。なお、光ファイバ心線の心数は、これらに限らず、２心、４心など任意の心数とすることができる。

図中、１、１’は光ファイバケーブル、２は本体部、３は支持線部、４は首部、５は光ファイバ心線、５’は光ファイバテープ心線、６はテンションメンバ、７は外被、７ａは本体部の側面、８はノッチ、９は鋼線を示す。

図１（Ａ）に示す光ファイバケーブル１は、断面が長方形状の本体部２と、断面が円形状の支持線部３とを、切断容易な細幅の首部４で連結した自己支持型の構造で形成される。本体部２は、中心に単心の光ファイバ心線５を１本配し、その両側にテンションメンバ（抗張力体ともいう）６を配し、外被７（シースともいう）で一体に被覆してなる。また、本体部２の両側面７ａには、光ファイバ心線５にＶ字状の底部が接近するようにノッチ８が設けられる。

支持線部３は、単心線又は撚り線からなる鋼線９（外径１．２ｍｍ程度）が用いられ、光ファイバ心線５とテンションメンバ６の中心を結ぶラインＹの延長線上又はその付近に設けられる。支持線部３の鋼線９は、切断容易な首部４を介して本体部２と連結され、本体部２の外被７の成形時に同じ樹脂材で押出し成形により一括して被覆される。

本発明における光ファイバ心線５とは、例えば、標準外径が１２５μｍのガラスファイバで、被覆外径が２５０μｍ前後で１層又は２層で被覆されたもので、光ファイバ素線と称されるものや被覆表面に着色が施されたものを含むものとする。この光ファイバ心線５は、１本〜数本程度を外被７で直接被覆して収納される。
光ファイバ心線５に平行に配されるテンションメンバ６は、外径０．４ｍｍ程度の鋼線あるいはガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、アラミド繊維強化プラスチック（ＫＦＲＰ）などを用いることができる。光ファイバケーブルの本体部２および支持線部３の被覆を構成する外被７は、後述する樹脂組成物で形成される。

上述した構成の光ファイバケーブル１は、例えば、光ファイバ心線５が１心である場合、本体部２の長辺側の縦幅Ｌは３．１ｍｍ、短辺側の横幅Ｗは２．０ｍｍ、支持線部３の直径Ｄは２．０ｍｍ、首部４の長さＫを０．２ｍｍの標準的な外形寸法で形成することができる。また、ノッチ８は、深さが０．２ｍｍ程度、幅が０．３ｍｍ程度で形成される。なお、ノッチ８の底部先端と光ファイバ心線５との離間距離Ｓは、後述する外被材料および引裂性を考慮し、０．４ｍｍ程度とする。

図１（Ｂ）に示す光ファイバケーブル１’は、図１（Ａ）の光ファイバ心線５に代えて、４心の光ファイバテープ心線５’を２枚重ねて配したもので、形状としては図１（Ａ）のものと同じである。ただ、光ファイバの心数が８心となることから、長辺側の縦幅Ｌが３．７ｍｍとなる。その他の短辺側の横幅Ｗの２．０ｍｍ、支持線部３の直径Ｄの２．０ｍｍ、首部４の長さＫの０．２ｍｍ、および、ノッチ８と光ファイバ心線５との離間距離Ｓを０．４ｍｍとすることは、図１（Ａ）のものと同じとすることができる。

なお、本発明における「光ファイバ心線」とは、前記の光ファイバテープ心線５’を含めたものとする。図１（Ｂ）のように光ファイバテープ心線を複数列含む光ファイバケーブルでは、テンションメンバは光ファイバテープ心線群の両側に、それらの中心がほぼ一直線上にあるように配置され、支持線部はこの直線の延長線付近にあることになる。

図２は、本発明の光ファイバケーブル（インドアケーブル）の一実施形態を示す。インドアケーブルでは支持線部は有さず、本体部のみから構成される。図中、１４は光ファイバケーブル、１４ａは光ファイバ心線、１４ｂはテンションメンバ、１４ｃは外被を示し、本実施形態においては、光ファイバ心線１４ａと並行して、一対のテンションメンバ１４ｂを有し、この光ファイバ心線１４ａとテンションメンバ１４ｂとが外被１４ｃによって一体化されている。

本発明の光ファイバケーブルの外被を形成する樹脂組成物について説明する。
本発明における樹脂組成物は、（ａ）ポリオレフィン系樹脂１００質量部（ｂ）非ハロゲン系難燃剤２０〜１５０質量部を含み、且つ、移行性滑剤を実質的に含まないものである。この樹脂組成物のダイスウェルが３以下である。
このような樹脂組成物とするによって、耐衝撃特性に優れた５７以上のショアＤ硬度及び１５ＭＰａ以上の引張強度を有し、光ファイバ心線からストリップするときのストリップ力が１Ｎ／ｃｍ以下の外被を形成することができる。

ダイスウェルは、樹脂の溶融弾性に由来する特性であり、ストリップ力に影響を与える特性である。細いダイス孔に絞り込まれながら溶融樹脂が流れ込む時に歪みが残り、ダイス孔から押出される時にその歪みが開放されて膨らんだ状態を数値化したものであり、歪みが残りやすい樹脂ほど値は大きくなる。使用するダイスの形状や測定温度により値は変化するため、本発明においては、図３に記載した孔径１ｍｍφ、ランド長０．５ｍｍのダイスを使用し、キャピラリレオメーターを用いて２００℃で溶融させた樹脂組成物をランド部での流速５０ｍ／分で押出して測定したダイスウェル［押出ストランドの直径／ダイス孔径］を採用する。

また本発明において、ショアＤ硬度は、日本工業規格のＪＩＳ Ｋ７２１５（プラスチックのデュロメータ硬さ試験方法）で規定されるデュロメータ（タイプＤ）を用いて測定した値であり、引張強度は、日本工業規格のＪＩＳ Ｋ７１１３に準拠し、２号試験片を用いて測定した値であり、ストリップ力は、長さ４ｃｍのケーブルから光ファイバ心線を引き抜くのに要する力である。

本発明において、ポリオレフィン系樹脂（ａ）は、特に限定されないが、例えば、ホモタイプ、ブロック共重合タイプもしくはランダム共重合などのポリプロピレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンもしくは高密度ポリエチレンなどのポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレンメチルアクリレート共重合体を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。ポリエチレンを使用する場合は、枝分かれの少ない高密度ポリエチレンが歪みが少なくダイスウェルが小さいため好ましく、低密度ポリエチレンを用いる場合は、ＭＦＲ（メルトフローレート）が２程度のものが好ましい。ＭＦＲが２程度の値を示す樹脂は流動性が良く、歪みが残りにくいためダイスウェルが小さくなるという傾向にあるからである。ダイスウェルの値を小さくするためには、樹脂の種類にも依存するが、概して、ＭＦＲが１〜１０程度のもの、分子鎖が短いもの、枝分かれの少ないものを選択することが好ましい。

本発明において、非ハロゲン系難燃剤（ｂ）は、特に限定されないが、環境負荷を低減する観点から水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、赤リン、メラミンシアヌレート又はポリリン酸ピペラジンを主成分とするイントメッセント難燃剤であることが好ましく、これらの難燃剤は、単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。特に、水酸化マグネシウムまたは水酸化アルミニウムに難燃助剤として赤リンまたはメラミンシアヌレートを添加するケースまたはイントメッセント難燃剤を単独で使用するケースが好ましい。

非ハロゲン系難燃剤（ｂ）の含有量は、ポリオレフィン系樹脂（ａ）１００質量部に対して２０〜１５０質量部であり、好ましくは３０〜１００質量部である。この範囲とすることで、他の物性に影響を与えることなく良好な難燃性を得ることができる。

本発明において、樹脂組成物は移行性滑剤を実質的に含まないものである。本発明において、「移行性滑剤を実質的に含まない」とは、樹脂組成物中に移行性滑剤を全く含まないか、不純物として混入したとしてもその量はポリオレフィン系のベース樹脂１００質量部に対して０．１質量部以下であることを意味するものである。これにより、外被にブリードアウトが生じることを回避できる。
なお、移行性滑剤としては、代表的なものとして、脂肪酸アミド等が挙げられるが、その他に、移行性滑剤として脂肪酸アミド等と同等の挙動を示すものも含まれる。

本発明における樹脂組成物は、上記（ａ）〜（ｂ）の各成分を含む混合物を二軸混錬押出機、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールなど、通常用いられる混錬機装置で溶融混錬して得ることができる。本発明にかかる光ファイバケーブルは、押出法によって、光ファイバ心線５、または光ファイバテープ心線５’と、例えばアラミド繊維強化プラスチック（ＫＦＲＰ）等から形成されるテンションメンバ６と支持線である鋼線９の周囲に予め溶融混錬された上記の樹脂組成物を被覆することによって製造することができる。また本発明にかかるインドアケーブルも同様に、押出法によって、光ファイバ心線１４ａとテンションメンバ１４ｂの周囲に予め溶融混錬された上記の樹脂組成物を被覆することによって製造することができる。

以下、本発明に係る実施例及び比較例を用いた評価試験の結果を示し、本発明を更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

表１に示す組成の外被材料（実施例１、比較例１〜２）を用いて、各種特性の評価を下記の要領で行った。なお、外被の長期安定性を向上させるために、実施例、比較例の全てに共通して、酸化防止剤（イルガノックス１０１０；ヒンダードフェノール系）を１質量部添加した。

評価試験に供するサンプルは、まず、２００℃に加熱したオイル加熱式のオープンロールで表１に示す各配合成分を加熱混合し、これを成型することにより得た。硬度、引張強度、引張伸び、低温脆化試験については、前記ロール混合で得られたものをプレス機でシート状にして成型した。一方、ＪＩＳ６０度傾斜燃焼試験、ストリップ力評価試験に用いるサンプルについては、前記ロール混合で得られたものをペレタイザでペレット状に切断し、このペレットを、６５ｍｍφ押出機を使用して光ファイバ心線の周囲に被覆させ、図１（Ａ）又は（Ｂ）に示すドロップケーブル形状（１心及び８心）として得た。得られたケーブルサンプルは、横幅Ｗを２．０ｍｍ、縦幅Ｌを３．１ｍｍ、支持線部の径を２．８ｍｍ、光ファイバ心線とノッチ間の離間距離Ｓを０．４ｍｍとした。
各例の評価結果を表１に併せて示す。
尚、表中の材料配合における各数値の単位は「質量部」である。

＜評価試験方法＞
ダイスウェルは前述の方法により測定した。
［硬度］
外被の硬度は、日本工業規格のＪＩＳ Ｋ７２１５（プラスチックのデュロメータ硬さ試験方法）で規定されるデュロメータ（タイプＤ）を用いて計測した（以下、ショアＤ硬度という）。外被の硬度の判定基準は、ショアＤ硬度で５７以上であることが耐衝撃性を有する必要条件であるとした。

［引張強度］
外被の引張強度は、日本工業規格のＪＩＳ Ｋ７１１３に準拠し、２号試験片を用いて行なった。引張強度の判定基準は、１５ＭＰａ以上であることを必要条件とした。

［引張伸び］
外被の引張伸びは、日本工業規格のＪＩＳ Ｋ７１１３に準拠し、２号試験片を用いて行なった。外被の引張伸びの判定基準は、ケーブルを屈曲させても破断することのない３００％以上であることが必須条件とした。

［難燃性（６０度傾斜燃焼試験）］
試験には、１心及び８心ケーブルを用いた。日本工業規格のＪＩＳ Ｃ３００５に準拠して行った。完成品から採取した長さ約３００ｍｍの試料を、水平に対して約６０度傾斜させて支持し、還元炎の先端を、試料の下端から約２０ｍｍの位置に、３０秒以内で燃焼するまで当て、炎を静かに取り去る。そして、自然消炎した場合を合格とした。

［耐寒性（低温脆化試験）］
低温脆化試験（亀裂発生温度）は、低温での耐衝撃性を検証するもので、日本工業規格のＪＩＳ Ｃ３００５に準拠して行なった。判定基準は、−３０℃以下の低温で、厚さ２ｍｍのシート状の試験片を打撃試験機で打撃し、シート表面に亀裂が生じていないことを必須条件とした。

［ストリップ力］
ストリップ力は、長さ４ｃｍのケーブルから光ファイバ心線を引き抜くのに要する力として定義し、１Ｎ／ｃｍ以下（すなわち４ｃｍのケーブルでは４Ｎ以下）を合格とした。

［ブリードアウト］
ケーブルを目で見て表面に吹き出た粉が観察された場合を粉吹き有り、観察されない場合を粉吹き無しとした。

上記結果に示すように、所定の配合量の組成成分からなり、且つ、ダイスウエルの値が規定を満たす実施例１の外被材料においては、各特性について求められる性能を満足していることが確認された。

また脂肪酸アミドを含有する比較例１はブリードアウトが発生し、ダイスウエルの値が規定から外れた比較例２はストリップ力の規格が満たされなかった。

本発明による光ファイバケーブルは、上述した外被材料を用いることにより硬度と引張強度、ストリップ力を確保することができるとともに、ブリードアウトが発生することもなく、さらに耐寒性、難燃性についても確保することができ、基本特性として光ファイバケーブルに求められる引張伸びにも優れる。

１，１’，１４ 光ファイバケーブル
２ 本体部
３ 支持線部
４ 首部
５，１４ａ 光ファイバ心線
５’ 光ファイバテープ心線
６，１４ｂ テンションメンバ
７，１４ｃ 外被
７ａ 外被の側面
８ ノッチ
９ 鋼線

Claims (3)

1. 光ファイバ心線と、該光ファイバ心線に並行して配されたテンションメンバとが、外被で長方形状に一括被覆された本体部を有する光ファイバケーブルであって、
   前記外被は、（ａ）ポリオレフィン系樹脂１００質量部、（ｂ）非ハロゲン系難燃剤２０〜１５０質量部を含み、且つ、移行性滑剤を実質的に含まない樹脂組成物で形成され、
   前記樹脂組成物は、ダイスウェルが３以下であり、
   前記外被は、ショアＤ硬度が５７以上、引張強度が１５ＭＰａ以上であり、
   前記外被を前記光ファイバ心線からストリップするときのストリップ力は、１Ｎ／ｃｍ以下であることを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 前記非ハロゲン系難燃剤が、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、赤リン、メラミンシアヌレート又はポリリン酸ピペラジンを主成分とするイントメッセント難燃剤から選択される１種以上の難燃剤を含む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。
3. さらに支持線部を有し、前記支持線部は、前記本体部と切断容易な首部を介して連結され、且つ、前記テンションメンバと前記光ファイバ心線の中心を結ぶ延長線上に配されてい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。
   
   
   
   

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