JP2014238502A - 光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】雷や電力線による影響を受けることがなく、しかも消防庁告示第１１号に規定される耐熱電線に適合する高い耐熱性と、良好な防水性を具備する光ドロップケーブルを提供する。
【解決手段】光ドロップケーブル１００は、難燃ポリオレフィンからなる被覆を有する光ファイバ心線１１の外周に耐熱塩化ビニル樹脂または耐熱難燃ポリオレフィン樹脂からなる被覆１３が施された光ファイバコード１と、ポリオレフィンからなる介在紐２とを、非金属材料からなるテンションメンバ３の周囲に集合してなるケーブルコア１０外周に、ノボロイド繊維からなる断熱層４、吸水テープからなる押え巻５、および難燃ポリオレフィンからなる外被６を順に備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバケーブルに関する。

近時、消防用非常設備の用途に、従来のメタル線を使用した通信ケーブルに代えて光ファイバを用いたケーブル、例えば、テンションメンバの周囲に複数本の光ファイバコードを撚り合わせ、その外側に、断熱層および押え巻を介して外被を設けた構造の光ファイバケーブルが、軽量で、布設・配線も容易であるなどの理由から使用されてきている。

このような光ファイバケーブルにおいては、用途上、高い耐熱性、具体的には消防庁告示第１１号に規定される耐熱電線に適合する耐熱性が要求される。このため、一般用途の光ファイバケーブルに比べ、耐熱性を特に考慮した構造や材料の選択が行われており、上記ケーブルでは、テンションメンバに鋼線や鋼撚線などが使用され、また、外被にアルミラミネートテープとポリエチレンを組み合わせたいわゆるラミネートシースが使用されている。

鋼線やラミネートシースなどの金属系材料を使用したことにより、上記光ファイバケーブルは、高い耐熱性を備えることができ、また、ラミネートシースを用いたことで高い防水性も期待できる。しかしながら、一方、金属系材料の使用は、雷や電力線による影響を防止する観点からは望ましいものではなく、ケーブルとは別にその対策を講ずる必要があった。そこで、金属系材料を使用せずに、従来と同等もしくはそれ以上の耐熱性を有し、かつ防水性にも優れる光ファイバケーブル、すなわち、雷や電力線による影響を受けることがなく、しかも耐熱性、防水性に優れる光ファイバケーブルが求められている。

なお、非金属材料からなるテンションメンバおよび外被構造を用いた光ファイバケーブルは、これまでにも種々提案されている（例えば、特許文献１等参照。）。しかしながら、いずれも高い耐熱性が要求される用途での使用を意図したものではないため、消防庁告示第１１号に規定される耐熱電線に適合するような耐熱性は備えていない。

特開平９−１４５９６８号公報

本発明は上記従来の事情に鑑みてなされたもので、雷や電力線による影響を受けることがなく、しかも消防庁告示第１１号に規定される耐熱電線に適合する高い耐熱性を有し、さらに良好な防水性も有する光ファイバケーブルを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様の光ファイバケーブルは、難燃ポリオレフィンからなる被覆を有する光ファイバ心線の外周に耐熱塩化ビニル樹脂または耐熱難燃ポリオレフィン樹脂からなる被覆が施された光ファイバコードと、ポリオレフィンからなる介在紐とを、非金属材料からなるテンションメンバの周囲に集合してなるケーブルコア外周に、ノボロイド繊維からなる断熱層、吸水テープからなる押え巻、および難燃ポリオレフィンからなる外被を順に備えるものである。

本発明の第２の態様は、第１の態様の光ファイバケーブルにおいて、消防庁告示第１１号に規定する耐熱試験に合格する耐熱性を有するものである。
ここで、「消防庁告示第１１号に規定する耐熱試験に合格する耐熱性」とは、消防庁告示第１１号の規定に準じた耐熱試験（３８０℃×１５分間）を行ったとき、下記条件を満たすことをいう。
・光ファイバが断線しないこと。
・波長８５０〜１５５０ｎｍにおける最大伝送損失増加量が「光ファイバ心線数×１ｄＢ」以下となること。

本発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様の光ファイバケーブルにおいて、前記光ファイバ心線の被覆を構成する難燃ポリオレフィンが、ポリオレフィン系動的架橋型熱可塑性エラストマであることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバケーブル。

本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様のいずれかの態様の光ファイバコードにおいて、前記耐熱塩化ビニル樹脂または耐熱難燃ポリオレフィン樹脂からなる被覆は補強繊維からなる補強層を介して前記光ファイバ心線の外周に設けられているものである。

本発明の第５の態様は、第４の態様の光ファイバケーブルにおいて、前記補強繊維がアラミド繊維であるものである。

本発明の第６の態様は、第１の態様乃至第５の態様のいずれかの態様の光ファイバケーブルにおいて、前記テンションメンバが、外径１．６ｍｍ以上３．４ｍｍ以下で、引張強さ（ＪＩＳ Ｋ ７１６５）が９８０ＭＰａ以上、引張弾性率（ＪＩＳ Ｋ ６９１１）が４４１００ＭＰａの繊維強化プラスチックからなるものである。

本発明の光ファイバケーブルによれば、雷や電力線による影響を受けることがなく、しかも消防庁告示第１１号に規定される耐熱電線に適合する高い耐熱性と、良好な防水性を具備することができる。

本発明の光ファイバケーブルの一実施形態を示す横断面図である。 従来型の光ファイバケーブルの一例を示す横断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、説明は図面に基づいて行うが、それらの図面は単に図解のために提供されるものであって、本発明はそれらの図面により何ら限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る光ファイバケーブルを示す横断面図である。

図１に示すように、本実施形態の光ファイバケーブル１００は、複数の光ファイバコード１と複数の介在紐２とを、ガラス繊維強化プラスチック（Ｇ−ＦＲＰ）などからなるテンションメンバ３外周に撚り合わせてなるケーブルコア１０と、このケーブルコア１０の外周に順に設けられた断熱層４、押え巻５、および外被６とを備えている。

各光ファイバコード１は、光ファイバ素線の外周に難燃ポリオレフィンからなる被覆（心線被覆ともいう）が設けられた光ファイバ心線１１上に、直接または他の被覆を介して、耐熱塩化ビニル樹脂または耐熱難燃ポリオレフィン樹脂からなる被覆（コード外被ともいう）１３を設けた構造を有する。図１の例では、光ファイバ心線１１上に、例えばアラミド繊維などの非金属製の補強繊維からなる補強層１２を介して、コード外被１３が設けられている。

光ファイバ素線は、特に限定されるものではなく、コアおよびクラッドからなる光ファイバ外周に、紫外線硬化型樹脂やシリコーン樹脂などを被覆したものが挙げられる。また、このような光ファイバ素線の被覆材料に使用される難燃ポリオレフィンは、ハロゲンを含有しない難燃ポリオレフィン、すなわちノンハロゲン難燃ポリオレフィンであることが好ましい。具体的には、ポリオレフィン系の動的架橋型熱可塑性エラストマであるトリニティＦＲ（登録商標）シリーズ（リケンテクノス（株）製）などが好ましく使用される。難燃ポリオレフィンには、着色剤が配合されていてもよい。

補強層１２を構成する補強繊維としては、上述したアラミド繊維の他、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）繊維などのポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）線維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリアセタール繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアリレート繊維などが挙げられる。具体的には、例えば、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド繊維のケブラー（登録商標）４９、同２９、同１１９、同１２９（東レ・デュポン（株）製）などが好適に使用される。これらのなかでも、引張弾性率（ＪＩＳ Ｋ ６９１１）が１００，０００ＭＰａ以上という高弾性率のケブラー（登録商標）４９（引張弾性率：約１１２，４００ＭＰａ）が好ましい。補強層１２は、このような補強繊維を各光ファイバ心線の周囲に縦添えすることにより形成される。

さらに、耐熱塩化ビニル樹脂または耐熱難燃ポリオレフィン樹脂には、着色剤が配合されていてもよい。

介在紐２には、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンからなる紐が使用される。ポリオレフィンには、着色剤や難燃剤が配合されていてもよい。介在紐２は、外径が光ファイバコード１とほぼ同径であることが好ましい。外径が光ファイバコード１より小径であると、ケーブル構造が不均一になり、逆に大径であると、光ファイバコード１を圧迫し、伝送損失を増加させるおそれがある。

テンションメンバ３には、Ｇ−ＦＲＰの他、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）繊維などのポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）線維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリアセタール繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアリレート繊維などの繊維で強化した繊維強化プラスチックからなるものが使用される。これらの繊維強化プラスチックは、引張強さ（ＪＩＳ Ｋ ７１６５）が９８０ＭＰａ以上、引張弾性率（ＪＩＳ Ｋ ６９１１）が４４１００ＭＰａ以上であることが好ましい。また、テンションメンバ３の外径は、その外周に撚り合わせる光ファイバ心線１および介在紐２の本数や外径にもよるが、通常、１．６ｍｍ以上３．４ｍｍ以下、好ましくは１．６ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。１．６ｍｍ未満では、引張強さが小さくテンションメンバとして十分に機能しないおそれがある。また、３．４ｍｍを超えると、ケーブルが大径化してしまう。

テンションメンバ３に撚り合わせる光ファイバコード１および介在紐２の数は、特に限定されるものではないが、通常、光ファイバコード１は、１〜６本であり、介在紐２は、光ファイバコード１をテンションメンバ３の外周に撚り合せたときに、その隙間を埋めるような数とすることが好ましい。すなわち、光ファイバコード１および介在紐２は、図１の例に示すように、テンションメンバの外周に重なり合うことなく、その外周を埋めるように配置されることが好ましい。また、光ファイバコード１および介在紐２は、テンションメンバ３の外周に、均等に配置されるようにすることが好ましい。ここで、「均等に配置される」とは、光ファイバコード１および介在紐２がテンションメンバ３の外周の一部に局在して配置されたり、光ファイバコード１および介在紐２がそれぞれ偏在して配置されることがないことを意味する。

断熱層４は、ノボロイド繊維から構成される。このノボロイド繊維は、フェノールホルムアルデヒド樹脂を架橋し繊維化したもので、燃焼時炭化するのみで溶融することがなく、熱収縮も小さいという特性を有している。具体的には、カイノール（登録商標）（群栄化学工業（株）製）などが好適に使用される。断熱層４は、このようなノボロイド繊維を光ファイバコード１と介在紐２の間の隙間を充填するように集合または撚り合わせることにより形成される。図１の例では、断熱層４は、ノボロイド繊維からなる紐をケーブルコア１０の外周に、光ファイバコード１および介在紐２と同一ピッチで同一方向に撚り合わせることにより形成されている。断熱層４の厚みは、ケーブルコア１０の外径（光ファイバコード１と介在紐２の撚合外径）をＤｍｍとしたとき、断熱層４の外径が（Ｄ＋０．５〜１．５）ｍｍとなる範囲が好ましく、（Ｄ＋０．６〜１．２）ｍｍとなる範囲がより好ましい。断熱層４の外径が前記範囲未満では、十分な耐熱性が得られないおそれがあり、逆に、前記範囲を超えると、ケーブルが大径化してしまう。

押え巻５は、ノボロイド繊維からなる断熱層４を押えるとともに、ケーブルの断面形状を円形にするという押え巻本来の役割の他、さらにケーブルに良好な防水性を付与する役割も有するものであり、ポリアクリル酸ナトリウムなどの吸水性樹脂をポリエステル不織布などのテープ基材に含浸または保持させた吸水テープを断熱層４外周に巻回することにより形成される。良好な防水性を得るためには、押え巻５は、吸水テープを、例えば、１／４〜１／２ラップ幅の重ね巻きにより形成することが好ましく、また、その厚みを、０．１〜０．４ｍｍとすることが好ましい。厚みは、０．２〜０．３ｍｍがより好ましい。

外被（ケーブル外被ともいう）６は、ポリエチレンに難燃剤を配合した難燃ポリエチレンなどの難燃ポリオレフィン、好ましくはノンハロゲン難燃ポリオレフィンから構成される。具体的には、例えば、ノンハロゲン難燃ポリエチレンＣＡ１１５５Ｂ（日本ポリエチレン（株）製 商品名）、同ＮＵＣ９７３９（日本ユニカー（株）製 商品名）、などが好適に使用される。難燃ポリオレフィンには、着色剤が配合されていてもよい。ケーブル外被６は難燃ポリオレフィンを押え巻５上に押出被覆することにより形成され、その厚みは、１．５〜２．０ｍｍが好ましい。厚みが１．５ｍｍ未満では、十分な耐熱性が得られないおそれがあり、逆に、２．０ｍｍを超えると、ケーブルが大径化してしまうだけでなく、この光ファイバケーブルを他の光ファイバケーブルに接続する際に外被６を除去するのが困難になる。外被６被覆後の外径、すなわち、光ファイバケーブル１００の外径は、１２．５〜１４．０ｍｍであることが好ましい。

なお、本実施形態の光ファイバケーブル１００においては、押え巻５とケーブル外被６の間に、引き裂き紐７がケーブル長さ方向に沿って挿入されており、ケーブル１００を接続する際、引き裂き紐７を把持して外被６を引き裂くことにより、内部の光ファイバコード１を容易に取り出すことができるようになっている。引き裂き紐７には、光ファイバコード１の補強層１２を構成する材料、すなわち、例えば、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド繊維などのアラミド繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）繊維などのポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）線維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリアセタール繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアリレート繊維などの繊維からなる紐を使用することができる。

このように構成される光ファイバケーブルにおいては、ケーブル全体が非金属材料により形成されているため、雷や電力線による影響を受けることがない。しかも、光ファイバ心線の被覆材料、光ファイバコードの外被材料、さらには、このような光ファイバコードからなるケーブルコアを被覆する材料として、特定の耐熱／難燃材料をしており、特に、光ファイバ心線の被覆材料に難燃ポリオレフィンを使用するとともに、ケーブルコア外周にノボロイド繊維という特定の耐熱繊維からなる断熱層を設けているので、消防庁告示第１１号に規定される耐熱電線に適合する高い耐熱性を備えることができる。さらに、押え巻として吸水テープを使用しているので、防水性にも優れている。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、単に例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

実施例
図１に示す構造の光ファイバケーブル１００を製造した。光ファイバコード１の光ファイバ心線１１には、外径約２５０μｍの紫外線硬化型樹脂被覆光ファイバ素線外周にノンハロゲン難燃ポリエチレン（リケンテクノス（株）製 商品名 トリニティＦＲ）を押出被覆して得た外径約０．９ｍｍの単心光ファイバ心線を用い、介在紐２には、黒色顔料を含有させた外径約２．８ｍｍのポリエチレン紐を用い、テンションメンバ３には、外径約３．０ｍｍのＧ−ＦＲＰロッドを用いた。

まず、４本の光ファイバ心線１１を用意し、それぞれの外周に、１１４０ｄのポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド繊維（東レ・デュポン（株）製 商品名 ケブラー４９）５本を縦添えしつつ、押出機に導入し、その外周に耐熱ポリ塩化ビニルを厚さ約０．６ｍｍのパイプ状に押出被覆して、４本の外径約２．８ｍｍの光ファイバコード１を製造した。

次いで、これらの４本の光ファイバコード１と２本の介在紐２を、テンションメンバ３の外周に、図１に示すような配列で、右撚りに約３００ｍｍピッチで撚り合わせ、さらにその外周に、それらの隙間を埋めるように、４０００ｄのノボロイド繊維（群栄化学工業（株）製 商品名 カイノール）７本を、同方向、同ピッチで撚り合わせて断熱層４を形成した（外径約９．４ｍｍ）。

次いで、上記断熱層４上に、押え巻５として、ポリエステル系不織布からなるテープ基材に吸水性樹脂としてポリアクリル酸ナトリウムを担持させた厚さ０．３ｍｍの吸水テープを１／４ラップ幅で重ね巻きした（巻方向：左）。この後、その上に、引き裂き紐７として、１０００ｄのポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド繊維（東レ・デュポン（株）製 商品名 ケブラー２９）１本をケーブル長さ方向に添わせつつ、黒色顔料を含有する難燃ポリエチレン（日本ポリエチレン（株）製 商品名 ＣＡ１１５５Ｂ）を押出被覆して厚さ約１．７ｍｍの外被６を設け、外径約１３．５ｍｍの光ファイバケーブル１００を製造した。

得られた光ファイバケーブル１００について、下記に示す方法で各種特性を測定・評価した。
［耐雷性］
長さ１ｍに切断した光ファイバケーブル試料の両端にインパルス電圧（４８ｋＶ）を加え、流れた電流値を測定した。
［耐熱性］
消防庁告示第１１号の規定に準じた耐熱試験（３８０℃×１５分間）を行い、最大伝送損失増加量（λ＝１３１０ｎｍ）を調べ、下記の基準で評価した。
○（合格）：最大伝送損失増加量０．０４ｄＢ／ｋｍ未満
×（不合格）：最大伝送損失増加量０．０４ｄＢ／ｋｍ以上
［防水性］
光ファイバケーブル中間部のケーブル外被および押え巻を長さ約２．５ｃｍに亘って剥ぎ取り（剥ぎ取り部の一端からケーブルの一方の端面までの長さ４０ｍ）、該部に常温で水頭長１ｍの水圧を加え、２４時間後のケーブ端面からの水の流出の有無を調べた。

これらの評価結果を、表１に示す。表１には本発明との比較のために、図２に示すような従来型の光ファイバケーブルについて、同様に特性評価した結果を、比較例として併せ示した。

なお、図２に示す光ファイバケーブルは、介在紐を使用せず、テンションメンバとして金属線を用い、押え巻として不織布テープを用い、かつ外被をラミネートシースで構成した以外は、実施例と同様に製造したケーブルである。
すなわち、外径１．６ｍｍの単鋼線からなるテンションメンバ３´の外周に、４本の、実施例と同様に製造した光ファイバコード１を、右撚りに約３００ｍｍピッチで撚り合わせ、さらにその外周に、それらの隙間を埋めるように、４０００ｄのノボロイド繊維（群栄化学工業（株）製 商品名 カイノール）６本を、同方向、同ピッチで撚り合わせて断熱層４を形成した。次いで、この断熱層４上に、押え巻５´として、厚さ約０．３ｍｍのポリエステル系不織布からなるテープを１／４ラップ幅で重ね巻きした（巻方向：左）。この後、その上に、厚さ０．２ｍｍのアルミラミネートテープ６１を縦添え被覆しつつ、その外周に難燃ポリエチレン６２を押出被覆して厚さ約１．５ｍｍの外被６´を設けた。得られた光ファイバケーブルの外径は約１２．５ｍｍであった。

表１から明らかなように、実施例の光ファイバケーブルは、比較例に比べ、耐雷性について大幅な改善が認められるとともに、良好な防水性を有する。一方、耐熱性についても、比較例と同等の良好な評価結果が得られた。

１…光ファイバコード、２…介在紐、３…テンションメンバ、４…断熱層、５…押え巻、６…外被（ケーブル外被）、１０…ケーブルコア、１１…光ファイバ心線、１２…補強層、１３…外被（コード外被）、１００…光ファイバケーブル。

Claims (6)

1. 難燃ポリオレフィンからなる被覆を有する光ファイバ心線の外周に耐熱塩化ビニル樹脂または耐熱難燃ポリオレフィン樹脂からなる被覆が施された光ファイバコードと、ポリオレフィンからなる介在紐とを、非金属材料からなるテンションメンバの周囲に集合してなるケーブルコア外周に、ノボロイド繊維からなる断熱層、吸水テープからなる押え巻、および難燃ポリオレフィンからなる外被を順に備えることを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 消防庁告示第１１号に規定する耐熱試験に合格する耐熱性を有す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. 前記光ファイバ心線の被覆を構成する難燃ポリオレフィンが、ポリオレフィン系動的架橋型熱可塑性エラストマであることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバケーブル。
4. 前記光ファイバコードにおいて、前記耐熱塩化ビニル樹脂または耐熱難燃ポリオレフィン樹脂からなる被覆は補強繊維からなる補強層を介して前記光ファイバ心線の外周に設けられてい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. 前記補強繊維がアラミド繊維であることを特徴とする請求項４記載の光ファイバケーブル。
6. 前記テンションメンバが、外径１．６ｍｍ以上３．４ｍｍ以下で、引張強さ（ＪＩＳ Ｋ ７１６５）が９８０ＭＰａ以上、引張弾性率（ＪＩＳ Ｋ ６９１１）が４４１００ＭＰａの繊維強化プラスチック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。

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