JP2013148608A - 光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】ノンハロゲンの材料で、低摩擦性、難燃性、着色の自在性などに優れた樹脂組成物をシースに用いた光ファイバケーブルを得る。
【解決手段】少なくとも光ファイバ心線３と、光ファイバ心線３を覆うシース５とを有する光ファイバケーブル１において、シース５が、（ａ−１）エチレン−酢酸ビニル共重合体および／または（ａ−２）エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体を４０〜８０質量％、（ｂ−１）不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィンおよび／または（ｂ−２）エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体を２０〜６０質量％を含有し、ポリプロピレン部位を有する樹脂の含有量が１０〜５０質量％である樹脂成分（Ａ）１００質量部に対し、（ｄ）滑材としてシリコン樹脂を５〜１５質量部含有し、（ｅ）難燃材として水酸化マグネシウムを９０〜２５０質量部含有している難燃性樹脂組成物を含む光ファイバケーブルである。
【選択図】図１

Description

本発明は、いわゆるインドアケーブルと呼ばれる、配管内への布設作業に適した光ファイバケーブルに関するものである。

インドアケーブルは、既設のメタルケーブル、光ケーブルで占有された電線用配管内に通線されることが多い。インドアケーブルの布設方法は、インドアケーブルを管路に押し込むことでケーブルを挿通する工法が採用されることがある。そのため、インドアケーブルのシースが低摩擦であることが必要である。

また、インドアケーブルは、建造物の屋内を通るため、高度の難燃性が求められている。難燃性を付与するために、シースの樹脂に塩素化合物や臭素化合物などのハロゲン化物を加えることも行われていたが、燃焼時にハロゲン化水素ガスなどの有害ガスを発生させるため、ノンハロゲンの材料による難燃性も求められている。

例えば、直鎖状低密度ポリエチレンまたは高密度ポリエチレンに難燃成分として赤燐のみを配合してなるノンハロゲン組成物により、シースを形成することを特徴とする光ドロップケーブルが開示されている（特許文献１参照）。

特開２００９−２２９５１８号公報

しかしながら、一般的に、従来の単心インドアケーブルは、ＪＩＳ Ｃ ３００５に規定された６０度傾斜難燃試験をパスすることが要求される技術分野であったが、今後は用途の拡大や適用地域の国際化に伴い、垂直難燃も求められてくる。

また、特許文献２に記載の光ドロップケーブルは、難燃成分として赤燐を添加しており、ＪＩＳ Ｃ ３００５に規定された６０度傾斜難燃試験に合格しているが、赤燐を多量に加えているため、シースの色が赤みを帯び、自由に着色することが困難であった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、ノンハロゲンの材料で、低摩擦性、難燃性、着色の自在性などに優れた樹脂組成物をシースに用いた光ファイバケーブルを得ることである。

前述した目的を達成するために、以下の発明を提供する。
（１）少なくとも光ファイバ心線と、前記光ファイバ心線を覆うシースとを有する光ファイバケーブルにおいて、前記シースが、（ａ−１）エチレン−酢酸ビニル共重合体および／または（ａ−２）エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体を４０〜８０質量％、（ｂ−１）不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィンおよび／または（ｂ−２）エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体を２０〜６０質量％を含有し、ポリプロピレン部位を有する樹脂の含有量が１０〜５０質量％である樹脂成分（Ａ）１００質量部に対し、（ｄ）滑材としてシリコン樹脂を５〜１５質量部含有し、（ｅ）難燃材として水酸化マグネシウムを９０〜２５０質量部含有している難燃性樹脂組成物を含むことを特徴とする光ファイバケーブル。
（２）前記樹脂成分（Ａ）に、（ｃ）エチレン・α−オレフィン共重合体を３０質量％以下含むことを特徴とする（１）に記載の光ファイバケーブル。
（３）前記樹脂成分（Ａ）に、前記（ｂ−１）成分として、マレイン酸変性ポリエチレンおよびマレイン酸変性ポリプロピレンとを含有することを特徴とする（１）または（２）に記載の光ファイバケーブル。
（４）前記難燃性樹脂組成物において、前記樹脂成分（Ａ）１００質量部に対し、酸化チタン０〜２０質量部、赤燐０〜８質量部を含有し、前記酸化チタンの含有量は赤燐の含有量と同量以上であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の光ファイバケーブル。
（５）前記難燃性樹脂組成物の動摩擦係数が、０．１０〜０．２５であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の光ファイバケーブル。
（６）前記シース内に、さらにテンションメンバを有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の光ファイバケーブル。

本発明により、ノンハロゲンの材料で、低摩擦性、難燃性、着色の自在性などに優れた樹脂組成物をシースに用いた光ファイバケーブルを得ることができる。

本発明の実施形態に係る光ファイバケーブル１を示す断面図。 本発明の実施形態に係る光ファイバケーブル１ａを示す断面図。 光ファイバケーブル同士の動摩擦係数を測定する方法を示す概略図。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す概略断面図である。本発明の光ファイバケーブル１は、光ファイバ心線３と、光ファイバ心線３を被覆するシース５とを有する。

光ファイバ心線３は、ガラスまたは樹脂製の光ファイバの線引き直後に、一次被覆（プライマリ）と、必要に応じてさらに二次被覆（セカンダリ）により被覆された光ファイバ素線である。また、図１では光ファイバ素線が一本である、単心の光ファイバ心線３を図示するが、光ファイバ素線が２本や４本の２心や４心の光ファイバ心線３を用いても良い。一次被覆および二次被覆は、紫外線硬化型の樹脂、例えば、紫外線硬化型のウレタンアクリレートなどの樹脂組成物を用いて被覆され、紫外線を照射することにより硬化して形成される。

シース５として使用する難燃性樹脂組成物は、以下の特徴を有する。
（ａ−１）エチレン−酢酸ビニル共重合体および／または（ａ−２）エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体を４０〜８０質量％
（ｂ−１）不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィンおよび／または（ｂ−２）エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体を２０〜６０質量％
を含有する樹脂成分（Ａ）１００質量部に対し、
（ｄ）滑材としてシリコン樹脂を５〜１５質量部含有し、
（ｅ）難燃材として水酸化マグネシウムを９０〜２５０質量部含有しており、
前記樹脂成分（Ａ）におけるポリプロピレン部位を有する樹脂の含有量が１０〜５０質量％である。

（樹脂成分（Ａ））
樹脂成分（Ａ）には、（ａ−１）エチレン−酢酸ビニル共重合体および／または（ａ−２）エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体を、単独でまたは合計で４０〜８０質量％含むが、４５〜７０質量％含むことが好ましく、４０〜６０質量％含むことがより好ましい。含有量が少なすぎると難燃性が悪化し、含有量が多すぎると柔らかくなりすぎる。

樹脂成分（Ａ）には、（ｂ−１）不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィンおよび／または（ｂ−２）エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体を、単独でまたは合計で２０〜６０質量％含むが、２０〜４０質量％含むことが好ましい。含有量が少なすぎると機械特性に劣り、含有量が多すぎると柔らかくなってしまい、摩擦力が大きい。なお、（ｂ−１）成分として、ポリエチレンおよびポリプロピレンを混合して用いることが、難燃性を向上させるために好ましい。

さらに樹脂成分（Ａ）には、（ｃ）エチレン・α−オレフィン共重合体を３０質量％以下含むことが好ましい。エチレン・α−オレフィン共重合体は安価であるため、特性に影響が出ない程度に添加することで、難燃性樹脂組成物のコストを低減させることができる。一方で、含有量が多すぎると難燃性に問題が生じる。

また、樹脂成分（Ａ）は、ポリプロピレン部位を有する樹脂の含有量が１０〜５０質量％であるが、１４〜４５質量％であることが好ましい。そのため、前述の（ａ−１）、（ａ−２）、（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｃ）以外に、ポリプロピレンを添加しても良い。ポリプロピレン部位を有する樹脂の含有量が少なすぎると柔らかくなりすぎ、含有量が多すぎると硬くなりすぎ、さらに難燃性が悪化する。

（樹脂成分（Ａ）への添加材料）
樹脂成分（Ａ）１００質量部に対して、（ｄ）滑材としてシリコン樹脂を５〜１５質量部含有するが、５〜１２質量部含有することが好ましい。含有量が少なすぎると摩擦係数が高くなり、含有量が多すぎると難燃性が悪化する。

樹脂成分（Ａ）１００質量部に対して、（ｅ）難燃材として水酸化マグネシウムを９０〜２５０質量部含有するが、９０〜２３０質量部含有することが好ましい。含有量が少なすぎると難燃性が悪化し、含有量が多すぎると機械強度が悪化する。水酸化マグネシウムは、表面処理されているほうが樹脂成分（Ａ）に分散しやすいため、表面にシラン処理（シランカップリング材での表面処理）やリン酸エステル処理がなされていることが好ましい。

また、必要に応じて、樹脂成分（Ａ）１００質量部に対し、酸化チタン０〜２０質量部、赤燐０〜８質量部を含有させても良い。赤燐は、難燃性の向上のために必要に応じて添加される。但し、赤燐を加えた際には、難燃性樹脂組成物は赤色に着色するため、白色の酸化チタンを同量以上加えることで、着色の程度を緩和することができる。

また、必要に応じて、樹脂成分（Ａ）１００質量部に対し、亜鉛化合物２〜１０質量部を加えても良い。亜鉛化合物としては、スズ酸亜鉛やホウ酸亜鉛、硫酸亜鉛などが挙げられる。亜鉛化合物を添加すると、難燃性が向上する。

（光ファイバケーブル１ａについて）
実際のインドアケーブルとしては、図２に示すような光ファイバケーブル１ａがある。光ファイバケーブル１ａは、シース５ａの中に、光ファイバ心線３の他に、テンションメンバ７を有する。なお、光ファイバ心線３は、単心で図示しているが、実際は２心、４心、８心などでもよい。

テンションメンバ７は、光ファイバ心線３の長手方向に平行に配置されている。テンションメンバ７の中心は、光ファイバ心線３の中心と略同一平面状に位置するように位置決めされている。テンションメンバ７は、例えば、アラミド繊維束あるいは強化繊維としてアラミド繊維を用いたＦＲＰ（繊維強化プラスチック）、または鋼線などからなる。テンションメンバ７は、機械的強度に劣る光ファイバが、その長手方向に外力を受けた場合、これを保護するために用いられている。

シース５ａの外表面には、ノッチ９を設けることができる。ノッチ９は、シース５ａの対向する外表面の両面に必要に応じて設けた切欠である。ノッチ９を設けておくと、ケーブル布設などの際、シース５ａを容易に切り裂くことができ、内部の光ファイバ心線３を簡単に取り出せる。

（本発明に係る光ファイバケーブル１の効果）
本発明に係る光ファイバケーブル１は、シース中にシリコン樹脂を含有し、ベース樹脂である樹脂成分（Ａ）にポリプロピレンを十分に含むため、すべり特性に優れる。

本発明に係る光ファイバケーブル１は、ハロゲン化合物を含んでいないにもかかわらず水酸化マグネシウムを多量に加えていることにより、難燃性に優れる。

本発明に係る光ファイバケーブル１は、赤燐を加えなくとも、十分な難燃性を達成できる。そのうえ、赤燐を加える場合、酸化チタンと一緒に加えるので、シースが赤く着色するということはない。

以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。
［実施例・比較例］
表１、表２に実施例および比較例の樹脂組成物の各成分の含有量を示す。
実施例および比較例は、全ての成分を室温でドライブレンドし、２００℃でバンバリーミキサーを用いて加熱混練して各難燃性樹脂組成物を製造した。

次に、直径０．２５ｍｍの単心の光ファイバ心線を１本と、直径０．５ｍｍの鋼線を２本とに、各難燃性樹脂組成物をシース材として押出被覆し、外径１．６ｍｍ×２．０ｍｍの光ファイバケーブルを得た。
得られた光ファイバケーブルに対して、以下の試験および評価を行い、得られた結果を表１、表２に示した。

（１）ショアＤ硬度
難燃性樹脂を加熱加圧成形したシートを用いて、ＪＩＳ Ｋ ７２１５に基づくタイプＤデュロメータ硬さ（ショアＤ硬度）を測定した。

（２）シース着色性
シースの着色を目視で確認した。白色のものを合格とし、何らかの着色のあるものを不合格とした。

（３）引張試験
難燃性樹脂組成物を加熱加圧成形し、厚さ１．０ｍｍ±０．１５ｍｍのシートを作製した。このシートからＪＩＳ Ｋ ７１１３に基づくダンベル２号形試験片を作製して引張試験を行った。標線間２５ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／分で試験を行い、表１及び２における引張強さ（ＴＳとも記載する）及び引張伸び（ＥＬとも記載する）を求めた。引張強さが４．９ＭＰａ以上であることが好ましく、引張伸びが１００％以上であることが好ましい。

（４）動摩擦係数測定試験
図３は光ファイバケーブル同士の動摩擦係数を測定する方法を示す概略図である。具体的には、ベース１０上に１５０ｍｍ長の光ファイバケーブル１５を２本隣接して並行に並べ、この上に摩擦係数を測定する試料である３００ｍｍ長の光ファイバケーブル２０を俵積みする。この試料用（測定サンプル）光ファイバケーブル２０上に、前述した１５０ｍｍ長の光ファイバケーブル１５、１５を図３のようにさらに俵積みする。このとき光ファイバケーブル１５、２０は本発明の光ファイバケーブルと同じものを使用する。
その後、ベース１０上に垂直に立設させた複数本のスライドガイド１１によってガイドしながら上下にスライドする抑え板１２をベース１０と平行に載せる。
次に、抑え板１２上に錘１３を載せ、一定の荷重１９．６Ｎを矢印方向に加える。この状態でロードセルを用いて試料用の光ファイバケーブル２０を手前方向に５００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き抜く。
このとき、摩擦力（引抜力）Ｆ_Ｄとして、動き初めのピーク摩擦力を過ぎて最低点を示した点より６０ｍｍの位置での値を採用し、動摩擦係数μ＝Ｆ_Ｄ／１９．６Ｎを求めた。試料数ｎはｎ＝３とした。
なお、試験環境は、温度２３±２℃、湿度５０±１０％とした。
ところで光ファイバケーブル１５、２０は、試験が１回（ｎ＝１）完了する毎に交換した。
動摩擦係数μが０．２５以下であれば、管路への通線性がきわめて優れている。

（５）傾斜難燃試験
作製した光ファイバケーブルに対して、ＪＩＳ Ｃ ３００５に基づく６０度傾斜燃焼試験を行った。完成品から採取した長さ３００ｍｍの試料を、水平に対して６０度傾斜させて支持し、還元炎の先端を試料の下端から２０ｍｍの位置に、燃焼するまで当て、炎を静かに取り去った後、自消するものを合格とした。

（６）一条難燃試験
作製した光ファイバケーブルに対して、ＩＥＣ６０３３２−１に基づく一条難燃試験を行った。
長さ６００ｍｍのケーブルを上部支持部と下部支持部で垂直に保持し、バーナーの炎をケーブルに対して、上部支持部から４７５±５ｍｍの位置で、かつ４５°の角度で炎を１分間当てた後、バーナーを取り除き炎を消して炭化部を調べた。
上部支持部から炭化部までの距離が、炭化部上部で５０ｍｍ以上かつ炭化部下部（β）で５４０ｍｍ以下のものを合格（○）、上記範囲以外のものを不合格（×）とした。

（７）多条垂直難燃試験
作製した光ファイバケーブルに対して、ＩＥＣ６０３３２−３に基づく多条垂直難燃試験を行った。
本試験においては、大きな囲いの中で、規定本数のケーブルを垂直に設置されたはしご状のトレイに規定の方法で敷設し、バーナーによりトレイ下方よりケーブルを燃焼させ（接炎時間２０分）、上方への延焼性を評価する。試験の合否基準は、離炎後の燃焼長がバーナーより上部に２５０ｃｍ以下であることとする。

（８）垂直トレイ難燃試験
作製した光ファイバケーブルに対して、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ．３８３に基づく垂直トレイ難燃試験を行った。
規定本数のケーブルをはしご状の垂直に設置されたトレイに規定の方法で布設し、トレイ下方より規定のバーナーによりケーブルを燃焼させ、トレイ上方への延焼性を評価する。バーナーの出力は約２０ｋＷであり、試験時間は２０分である。燃焼試験において、損傷長を測定し、損傷長が１８００ｍｍ以下のものを合格（○）、１８００ｍｍを超えるものを不合格（×）とした。

尚、各成分としては、下記のものを使用した。
（０１）ＥＶＡ（ＶＡ含有量４１％）（成分（ａ−１））
商品名：Ｖ９０００（三井デュポンポリケミカル）
（０２）ＥＶＡ（ＶＡ含有量１７ｗｔ％）（成分（ａ−１））
商品名：Ｖ５２７４（三井デュポンポリケミカル）
（０３）ＥＥＡ（ＥＡ含有量１５ｗｔ％）（成分（ａ−２））
商品名：レクスパールＡ１１５０（日本ポリエチレン）
（０４）マレイン酸変性ポリエチレン（成分（ｂ−１））
商品名：Ｌ６１００Ｍ（日本ポリエチレン）
（０５）マレイン酸変性ポリプロピレン（成分（ｂ−１））
商品名：アドマーＱＥ８００（三井化学）
（０６）エチレン−メタクリル酸共重合体（成分（ｂ−２））
商品名：ニュクレル１２０７Ｃ（三井デュポンポリケミカル）
（０７）メタロセン触媒ポリエチレン１（成分（ｃ））
商品名：カーネルＫＦ３６０Ｔ（日本ポリエチレン）
（０８）メタロセン触媒ポリエチレン２（成分（ｃ））
商品名：ユメリット２５２５Ｆ（宇部興産）
（０９）ポリプロピレン
商品名：ＢＣ３Ａ（日本ポリプロピレン）
（１０）超高分子量シリコーン１（成分（ｄ））
商品名：ＣＦ９１５０（東レダウコーニング）
（１１）超高分子量シリコーン２（成分（ｄ））
商品名：Ｘ−２２−３０４３（信越化学）
（１２）スチレン系エラストマー
商品名：セプトン４０７７（クラレ）
（１３）プロセスオイル
商品名：ＰＷ−９０（出光石油）
（１４）スズ酸亜鉛
商品名：アルカネックスＺＨＳ（水澤化学）
（１５）酸化チタン
商品名：ＣＲ−６０（石原産業）
（１６）赤燐
商品名：ノーバエクセル１４０Ｆ（燐化学工業）
（１７）シラン処理水酸化マグネシウム
商品名：キスマ５Ｌ（協和化学）
（１８）リン酸エステル処理水酸化マグネシウム
商品名：キスマ５Ｊ（協和化学）

実施例１〜８においては、シースに用いる難燃性樹脂組成物が、規定範囲内であるため、各種の評価・試験を合格した。

比較例１では、樹脂成分（Ａ）中のポリプロピレンの含有量が５質量％であるため、ポリプロピレンが不足し、動摩擦係数が高かった。
比較例２では、赤燐を加えているのに対し、酸化チタンを全く加えていないため、シースに着色があった。
比較例３では、樹脂成分（Ａ）に加えた（ｄ）シリコン樹脂の量が少ないため、動摩擦係数が高かった。
比較例４では、（ａ−１）および（ａ−２）が全く含まれておらず、（ｃ）エチレン・α−オレフィン共重合体の量が過剰であるため、傾斜難燃試験以外の難燃試験に不合格であった。
比較例５では、（ａ−１）の量が樹脂成分（Ａ）中８５質量％と過剰であり、さらに（ｂ−１）および（ｂ−２）の量が樹脂成分（Ａ）中１５質量％と不足であるため、動摩擦係数が高かった。
比較例６では、（ｂ−１）および（ｂ−２）の量が樹脂成分（Ａ）中５質量％と不足であるため、引張伸びが低かった。
比較例７では、（ｂ−１）および（ｂ−２）の量が、合計で樹脂成分（Ａ）中６５質量％と過剰であるため、傾斜難燃試験以外の難燃試験に不合格であった。また、赤燐と同量以上の酸化チタンを加えているため、シース着色性に合格した。
比較例８では、（ｄ）シリコン樹脂の量が不足であるため、赤燐を含んでいても、動摩擦係数が高かった。
比較例９では、（ｄ）シリコン樹脂の量が過剰であるため、傾斜難燃試験以外の難燃試験に不合格であった。
比較例１０では、（ｅ）水酸化マグネシウムの含有量が不足であるため、傾斜難燃試験以外の難燃試験に不合格であった。
比較例１１では、（ｅ）水酸化マグネシウムの含有量が過剰であるため、引張伸びが低かった。
比較例１２では、赤燐を加えているのに対し、酸化チタンを全く加えていないため、シースに着色があった。
比較例１３では、酸化チタンの量が過剰であるため、傾斜難燃試験以外の難燃試験に不合格であった。

以上、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１ａ………光ファイバケーブル
３………光ファイバ心線
５、５ａ………シース
７………テンションメンバ
９………ノッチ
１０………ベース
１１………スライドガイド
１２………抑え板
１３………錘
１５………光ファイバケーブル
２０………光ファイバケーブル

Claims (6)

1. 少なくとも光ファイバ心線と、前記光ファイバ心線を覆うシースとを有する光ファイバケーブルにおいて、
   前記シースが、
   （ａ−１）エチレン−酢酸ビニル共重合体および／または（ａ−２）エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体を４０〜８０質量％、
   （ｂ−１）不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィンおよび／または（ｂ−２）エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体を２０〜６０質量％を含有し、
   ポリプロピレン部位を有する樹脂の含有量が１０〜５０質量％である樹脂成分（Ａ）１００質量部に対し、
   （ｄ）滑材としてシリコン樹脂を５〜１５質量部含有し、
   （ｅ）難燃材として水酸化マグネシウムを９０〜２５０質量部含有している難燃性樹脂組成物を含むことを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 前記樹脂成分（Ａ）に、（ｃ）エチレン・α−オレフィン共重合体を３０質量％以下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. 前記樹脂成分（Ａ）に、前記（ｂ−１）成分として、マレイン酸変性ポリエチレンおよびマレイン酸変性ポリプロピレンと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。
4. 前記難燃性樹脂組成物において、前記樹脂成分（Ａ）１００質量部に対し、酸化チタン０〜２０質量部、赤燐０〜８質量部を含有し、
   前記酸化チタンの含有量は赤燐の含有量と同量以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
5. 前記難燃性樹脂組成物の動摩擦係数が、０．１０〜０．２５であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
6. 前記シース内に、さらにテンションメンバを有す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。

Images