JP2017201358A - 光ケーブル用のスロットロッド及び光ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】高いヤング率、圧壊強度及び耐衝撃性を示し、かつ優れた表面平滑性を示す光ケーブル用のスロットロッド及びこのスロットロッドを用いた光ケーブルを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の一態様に係る光ケーブルのスロットロッドは、ポリエチレンとポリアミドとの混合物を主成分とし、上記ポリエチレンが無水マレイン酸変性ポリエチレンを含有し、上記ポリエチレンのうち、上記無水マレイン酸変性ポリエチレン以外のポリエチレンが含まれる場合、このポリエチレンの密度が０．９４９ｇ／ｃｍ^３以上であり、上記ポリエチレンの上記混合物における含有量が８質量％以上７５質量％以下であり、上記無水マレイン酸変性ポリエチレンの上記混合物における含有量が８質量％以上７２質量％以下であり、上記ポリアミドの上記混合物における含有量が２５質量％以上９２質量％以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ケーブル用のスロットロッド及び光ケーブルに関する。

従来から、外周面に複数の溝を備えた光ケーブル用のスロットロッドが知られている。このスロットロッドの各溝には、単心の光ファイバー心線や複数本の光ファイバー心線を被覆により束ねたテープ心線などが収納される。

一般的に、光ケーブル用のスロットロッドは、ポリエチレンなどの樹脂組成物を用いて異型押出成形により形成される。スロットロッドは、外周面に軸方向に向かって螺旋状又はＳＺ状に複数立設されるリブを有し、このリブのうち隣り合う２つのリブが側面となり溝を形成する。

特許文献１には、スロットロッドを、表面平滑性や寸法安定性に優れたメルトインデックス、密度、及び流量比を示すポリエチレンを用いて形成するものが開示されている。

特許文献２には、溝を形成するリブを細径化した場合でも、光ケーブルへの加力によりリブが倒れてしまうことやリブの先端が割れてしまうことを防止するために、内層にポリブチレンテレフタレートを含む硬質のプラスチック材料を使用し、外層にポリエチレンを使用した２層型の構造のスロットロッドが開示されている。

特許文献３には、スロットロッドを細径化しても強度が保てるように、ポリブチレンテレフタレートとポリカーボネートの複合材、ポリブチレンテレフタレート、及びポリカーボネートのうちいずれかを使用したスロットロッドが開示されている。

特許文献４には、スロットロッドの材料として、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート及び高密度ポリエチレンのいずれかを使用することが好ましいことが開示されている。

特開平７−３３３４７６号公報 特開２０１６−２０９８９号公報 特開２０１６−２０９９０号公報 国際公開公報第２０１４／１１９６１６号

光ケーブルには、ケーブルの取り回しの際などに外部から曲げ力が加わることがある。また、データセンタなどに使用される光ケーブルには、大量のデータ送信を可能にすることが要求されるので、一定の径の光ケーブルに光ファイバーを出来るだけ多く詰め込むことを可能にする必要がある。このため、スロットロッドには、変形や細径化に対して曲げ弾性などの強度を大きくすることが求められる。また、光ファイバーを保持するスロットロッドは、光ファイバー心線と接することから、光ファイバーの伝送損失特性を損なわないように機能する必要がある。このため、スロットロッドのリブには、光ファイバーに力学的な影響を与えないように表面平滑性及び寸法安定性が求められる。

しかしながら、ポリエチレンをスロットロッドの材料として使用した場合、ポリエチレンのヤング率は高々１６００ＭＰａ程度に留まることから、リブを薄肉化してアスペクト比を高くした際には、スロットロッドの強度が不足する。

また、ポリブチレンテレフタレートを材料として使用した場合、ポリブチレンテレフタレートには加水分解性があることから、加水分解抑制剤を添加するなど、その対策を講じる必要がある。

また、ポリカーボネートを材料として使用した場合、リブを薄肉化すると欠けやすくなる可能性があり、スロットロッドの構造によっては耐衝撃性が不足する可能性がある。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、高いヤング率、圧壊強度及び耐衝撃性を示し、かつ優れた表面平滑性を示す光ケーブル用のスロットロッド及びこのスロットロッドを用いた光ケーブルを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るスロットロッドは、ポリエチレンとポリアミドとの混合物を主成分とし、上記ポリエチレンが無水マレイン酸変性ポリエチレンを含有し、上記ポリエチレンのうち、上記無水マレイン酸変性ポリエチレン以外のポリエチレンが含まれる場合、このポリエチレンの密度が０．９４９ｇ／ｃｍ^３以上であり、上記ポリエチレンの上記混合物における含有量が８質量％以上７５質量％以下であり、上記無水マレイン酸変性ポリエチレンの上記混合物における含有量が８質量％以上７２質量％以下であり、上記ポリアミドの上記混合物における含有量が２５質量％以上９２質量％以下である。

本発明のスロットロッドは、高いヤング率、圧壊強度及び耐衝撃性を示し、かつ優れた表面平滑性を示す。また本発明の光ケーブルは、スロットロッドが上述の特性を有する。

本発明の一態様に係る光ケーブルの断面図である。

［本発明の実施形態の説明］
本発明の一態様に係るスロットロッドは、ポリエチレンとポリアミドとの混合物を主成分とし、上記ポリエチレンが無水マレイン酸変性ポリエチレンを含有し、上記ポリエチレンのうち、上記無水マレイン酸変性ポリエチレン以外のポリエチレンが含まれる場合、このポリエチレンの密度が０．９４９ｇ／ｃｍ^３以上であり、上記ポリエチレンの上記混合物における含有量が８質量％以上７５質量％以下であり、上記無水マレイン酸変性ポリエチレンの上記混合物における含有量が８質量％以上７２質量％以下であり、上記ポリアミドの上記混合物における含有量が２５質量％以上９２質量％以下である。

当該スロットロッドは、主成分を上記のような混合物とすることにより、リブが高いヤング率、圧壊強度及び耐衝撃性を示し、かつ優れた表面平滑性を示すとともに、溝を形成するリブを薄肉化した場合でも高い曲げ弾性率や圧壊強度を示し、リブが倒れてしまうことや小径曲げ時にリブ先端が割れてしまうことを防止することができる。

本発明の一態様に係る光ケーブルは、上記スロットロッドと、上記スロットロッドの溝に配置される光ファイバーと、上記スロットロッドの周囲を被覆する外被とを備える。

当該光ケーブルは、スロットロッドの主成分を上記のような混合物とすることにより、高いヤング率、圧壊強度及び耐衝撃性を示し、かつ優れた表面平滑性を示すスロットロッドを備える。

ここで、「主成分」とは、質量基準で最も多い成分（例えば５０質量％以上）を意味する。また、「高い曲げ弾性率」とは、ヤング率が１９５０ＭＰａ以上のものを意味する。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の一態様に係る光ケーブル用のスロットロッド及び光ケーブルについて図面を参照しつつ詳説する。

＜光ケーブル＞
図１は、本発明の一態様に係る光ケーブルの断面図である。図１に示すように、当該光ケーブル１は、テープスロット型光ケーブルであり、複数枚の光ファイバーテープ心線２０（以下、テープ心線２０という）と、スロットロッド１１と、溝１２と、スロットロッド１１の外周を被覆する外被１４とを備える。

テープ心線２０は、複数本の光ファイバー心線を被覆により束ねたものである。本発明の一態様においては複数本の光ファイバー心線を束ねたテープ心線を用いたが、単心の心線を用いてもよいし、光ファイバーの素線をテープ心線の代わりに用いてもよい。

スロットロッド１１は、外周面に複数の溝１２及びリブ１３を備え、その中心にテンションメンバ３０を備えるものである。テンションメンバ３０は、光ケーブルに抗張力及び曲げ強度などの形状安定性を与えるものである。本発明の一態様においてはスロットロッド１１の中心にテンションメンバ３０を備えたが、テンションメンバ３０を備えない構成としてもよい。スロットロッド１１及びリブ１３の材質については詳細に後述する。

リブ１３は、スロットロッド１１の外周面に軸方向に向かって螺旋状又はＳＺ状に複数立設される。このリブ１３のうち隣り合う２つのリブが側面となり複数の溝１２を形成する。本発明の一態様においては、図１において示すように、溝１２の断面形状が長方形の形状となるようにリブ１３の断面形状を扇形の形状とした。しかしながら、リブ１３の断面形状はこのようなものに限られず、溝１２の断面形状がＶ字型、矩形型、Ｕ字型など、様々な断面形状となるように、リブ１３の断面形状を選択することができる。また、リブ１３は複数備えられるものに限らず、スロットロッドに１つだけリブが備えられることにより１つだけ溝が形成されるものであってもよい。

外被１４は、スロットロッド１１の外周を被覆するものであり、ポリエチレン等の樹脂を材料とし、押出成形で形成される。本発明の一態様においては外被１４のみによりスロットロッド１１の外周を被覆したが、不織布をテープ状にした押さえ巻きでスロットロッド１１の外周を被覆した上で、さらに外周に外被１４を備えるようにしてもよい。

＜スロットロッド１１及びリブ１３の材質＞
本発明の一態様に係るスロットロッド１１及びリブ１３の材質は、無水マレイン酸変性ポリエチレンを含むポリエチレンとポリアミドとの混合物を主成分とする。

ここでポリエチレンとしては、無水マレイン酸変性ポリエチレンと無水マレイン酸変性ポリエチレン以外のポリエチレンとを混合したものや、無水マレイン酸変性ポリエチレンのみからなるものが採用される。また、無水マレイン酸変性ポリエチレン以外のポリエチレンとしては、高密度ポリエチレンが好適に用いられる。

ポリアミドとしてはナイロン６、ナイロン１２、ナイロン６，６、ナイロン１１などが好ましく、特にナイロン６が好適に用いられる。

無水マレイン酸変性ポリエチレンとポリアミドとの混合物は、化学結合を形成して相溶化剤として作用し、ポリエチレンとポリアミドとがポリマーアロイを形成する。このため、リブ１３に要求される高いヤング率、圧壊強度及び耐衝撃性を示し、かつ優れた表面平滑性を示す物性を得ることができる。

上記混合物におけるポリエチレンの含有量の下限は、８質量％であり、９質量％がより好ましく、１０質量％がさらに好ましい。一方、上記混合物におけるポリエチレンの含有量の上限は、７５質量％であり、７３質量％がより好ましく、７０質量％がさらに好ましい。上記含有量が上記下限より小さいと耐衝撃性が低下するおそれがある。逆に、上記含有量が上記上限を超えるとヤング率及び圧壊強度が低下するおそれがある。

また、上記混合物における無水マレイン酸変性ポリエチレンの含有量の下限は、８質量％であり、９質量％がより好ましく、１０質量％がさらに好ましい。一方、上記混合物における無水マレイン酸変性ポリエチレンの含有量の上限は、７２質量％であり、７１質量％がより好ましく、７０質量％がさらに好ましい。上記含有量が上記下限より小さいと、耐衝撃性が低下するおそれがある。逆に、上記含有量が上記上限を超えると、押出成形による製造が困難になるおそれがある。

また、上記混合物におけるポリアミドの含有量の下限は、２５質量％であり、２７質量％がより好ましく、３０質量％がさらに好ましい。一方、ポリアミドの混合物における含有量の上限は、９２質量％であり、９１質量％がより好ましく、９０質量％がさらに好ましい。上記含有量が上記下限より小さいと、ヤング率及び圧壊強度が低下するおそれがある。逆に、上記含有量が上記上限を超えると、耐衝撃性が低下するおそれがある。

また、ポリエチレンのうち、無水マレイン酸変性ポリエチレン以外のポリエチレンが含まれる場合、このポリエチレンの密度の下限は、０．９４９ｇ／ｃｍ^３であり、０．９５０ｇ／ｃｍ^３がより好ましく、０．９５１ｇ／ｃｍ^３がさらに好ましい。上記ポリエチレンの密度が上記下限より小さいと、ヤング率及び圧壊強度が低下するおそれがある。

スロットロッド１１は、添加物や他の樹脂組成物を含んでもよい。上記混合物における添加物や他の樹脂組成物の含有量の上限は、１０質量％が好ましく、５質量％がより好ましく、０質量％がさらに好ましい。

＜光ケーブル１の製造方法＞
次に光ケーブル１の製造方法の一例について説明する。当該光ケーブルは、例えば、テープ押出工程、スロットロッド製造工程、集合工程、及びシース工程を備える製造方法で得られる。

テープ押出工程は、テープ心線を押し出す工程である。スロットロッド製造工程は、無水マレイン酸変性ポリエチレンを含むポリエチレンとポリアミドとの混合物を用いた異型押出成形によりスロットロッドを押し出して形成する工程である。集合工程は、スロットロッド製造工程で成形されたスロットロッドの溝にテープ押出工程で押し出されたテープ心線を侵入させて押さえ巻きすることでこれらを集合させる工程である。シース工程は、集合工程によりテープ心線を添わせたスロットロッドを外被で被覆する工程である。

スロットロッド製造工程では、上記混合物を加熱し、加熱した上記混合物とテンションメンバとを口金となるダイスへ向けて押し出す。そしてダイスから上記混合物とテンションメンバとを押し出すとともにダイスを回転させることで、複数のリブがスロットロッドの外周面に軸方向に向かって螺旋状又はＳＺ状に立設される。

集合工程では、スロットロッドのリブにテープ心線を添わせて押し出すことにより、スロットロッドの溝にテープ心線を侵入させる。このときテープ心線がリブに接触するため、リブの表面平滑性は集合工程において重要な要求性能となる。

スロットロッドは上記混合物のみを材料にして押出成形されるものが好適であるが、上記混合物がリブに含まれるように製造されるのであれば、スロットロッドの本体やリブの一部が上記混合物以外の他の樹脂組成物を含むものであっても良い。

また、スロットロッドは上記異型押出成形により形成されるものが好適であるが、異型押出成形に限らず、射出成形や圧縮成形など、押出成形以外の製造方法を用いてもよい。

［他の実施形態］
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［樹脂組成物の調製］
樹脂組成物の調製に用いた化合物を以下に示す。なお、メルトインデックス（ＪＩＳ−Ｋ７２１０：１９９９に準拠）はＭＩと表記する。

（ポリアミド）
Ａ１０３０ＢＲＬ（ユニチカ社の「ナイロン６」）
（無水マレイン酸変性ポリエチレン）
無水マレイン酸変性高密度ポリエチレン（三菱化学社の「モディックＨ５１１」、密度０．９４ｇ／ｃｍ^３、ＭＩ０．３ｇ／１０分）
（高密度ポリエチレン）
高密度ポリエチレン−１（密度０．９４８ｇ／ｃｍ^３、ＭＩ０．２ｇ／１０分）
高密度ポリエチレン−２（密度０．９５１ｇ／ｃｍ^３、ＭＩ０．８ｇ／１０分）
高密度ポリエチレン−３（密度０．９６９ｇ／ｃｍ^３、ＭＩ０．３５ｇ／１０分）

上記化合物を用い、表１に示す配合で、樹脂組成物Ａ〜Ｋを調整した。表１中の組成物Ａ〜Ｋの下の数字は質量部を示し、「−」は該当する化合物を用いていないことを示す。

［スロットロッドの作製及び評価］
上記樹脂組成物Ａ〜Ｋを１８０℃に加熱して押出成形することで複数のリブを備えるスロットロッドを形成した。リブの形状は、リブ高さ５ｍｍ、リブ根元厚１ｍｍとなるように作製した。

作製したスロットロッドについて、ヤング率の計測、圧壊強度の計測、表面粗さの計測、及び落錘試験を行った。

ヤング率の計測では、ヤング率は２０００ＭＰａ〜３０００ＭＰａであることが好ましいので、ヤング率２０００ＭＰａ以上を合格とした。圧壊強度の計測では、１００ｍｍ□×１０ｍｍ厚のステンレス板２枚でスロットロッドの上下を挟み、圧縮試験機で荷重をかけていき、リブに変形が生じる荷重を圧壊強度とし、２２００Ｎ以上を合格とした。表面粗さの計測については、ミツトヨ社製表面粗さ測定機によりリブ側面及び溝の表面粗さを測定した（ＪＩＳ−Ｂ０６３３：２００１に準拠。基準長さ＝４ｍｍ、カットオフ値＝０．８ｍｍ）。落錘試験では、スロットロッドの直上１ｍから、直径３０ｍｍかつ質量０．４５ｋｇのステンレス円柱形状の錘を落とし、リブに欠けや割れが生じない場合を合格とした。

この評価結果を表２に示す。表２中「Ａ」は合格を示し、「Ｂ」は不合格を示す。なお、樹脂組成物Ｋについては、押出成形不能であったため上記測定・試験ができなかった。

表２に示すように、比較例２、３、６では、落錘試験においてリブに欠けや割れが生じ、実施例１〜４及び比較例４、５では、落錘試験においてリブに欠けや割れが生じなかったことから、樹脂組成物がポリアミドを含む場合、樹脂組成物に対する無水マレイン酸変性高密度ポリエチレンの含有量を５質量％以下とするのは不適であって８質量％以上とすることが好適であることがわかった。

また、比較例１、５では、ヤング率及び圧壊強度が不合格であったこと、及び実施例２〜４では、ヤング率及び圧壊強度が合格であったことから、樹脂組成物に対するポリエチレン全体の含有量を８０質量％以上とするのは不適であって、７５質量％以下含むようにすることが好適であることがわかった。また、組成物Ｋについては押出成形不能であったこと、及び実施例４に用いた組成物Ｄでは、押出成形可能であったことから、樹脂組成物に対する無水マレイン酸変性高密度ポリエチレンの含有量を７５質量％以上とするのは不適であって、７２質量％以下とすることが好適であることがわかった。

また、無水マレイン酸変性高密度ポリエチレンを１０質量％含み、密度の異なる高密度ポリエチレンをそれぞれ６０質量％含む実施例２、３と比較例４とを比較すると、比較例４では、ヤング率及び圧壊強度が不合格であり、実施例２、３では、ヤング率及び圧壊強度が合格であったことから、高密度ポリエチレンの密度が０．９４８ｇ／ｃｍ^３以下の場合、十分なヤング率及び圧壊強度が得られず、高密度ポリエチレンの密度が０．９４９ｇ／ｃｍ^３以上の場合、十分なヤング率及び圧壊強度が得られることがわかった。

また、比較例１、５では、ヤング率及び圧壊強度が不合格であったこと、及び実施例１〜４及び比較例２、３、６では、ヤング率及び圧壊強度が合格であったことから、樹脂組成物に対するポリアミドの含有量を２０質量％以下とするのは不適であって２５質量％以上とすることが好適であることがわかった。

また、表面粗さについては、実施例１〜４及び比較例１〜６の全てで合格といえる上限値の１．２μｍ以下となり、さらにポリアミドを多く含むほど、表面粗さが小さくなり好適であることがわかった。

本発明の光ケーブル用のスロットロッド及びこのスロットロッドを用いた光ケーブルは、リブが高いヤング率、圧壊強度及び耐衝撃性を示し、かつ優れた表面平滑性を示すことから、リブを薄肉化できる。このため、当該スロットロッドを備えた光ケーブルは、情報の伝送量が多いデータセンタ間やデータセンタのフロア間の配線などに好適に用いることができる。

１ 光ケーブル
１１ スロットロッド
１２ 溝
１３ リブ
１４ 外被
２０ テープ心線
３０ テンションメンバ

Claims (2)

1. ポリエチレンとポリアミドとの混合物を主成分とし、
   上記ポリエチレンが無水マレイン酸変性ポリエチレンを含有し、
   上記ポリエチレンのうち、上記無水マレイン酸変性ポリエチレン以外のポリエチレンが含まれる場合、このポリエチレンの密度が０．９４９ｇ／ｃｍ^３以上であり、
   上記ポリエチレンの上記混合物における含有量が８質量％以上７５質量％以下であり、
   上記無水マレイン酸変性ポリエチレンの上記混合物における含有量が８質量％以上７２質量％以下であり、
   上記ポリアミドの上記混合物における含有量が２５質量％以上９２質量％以下である光ケーブル用のスロットロッド。
2. 請求項１に記載のスロットロッドと、上記スロットロッドの溝に配置される光ファイバーと、上記スロットロッドの周囲を被覆する外被とを備えた光ケーブル。

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