JP2018059970A - 光ファイバケーブル及び移動媒体 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
[1]光ファイバと、前記光ファイバの外周に設けられた被覆層とを含む、光ファイバケーブルであって、被覆層は、被覆内層と被覆外層とを含み、被覆内層を構成する材料が、ポリアミド樹脂(A)を含み、被覆外層を構成する材料が、ポリフェニレンエーテル樹脂(B)とハロゲン化合物(C)とを含む、光ファイバケーブル。
[2]ハロゲン化合物(C)が、臭素化合物である、[1]に記載の光ファイバケーブル。
[3]臭素化合物が、臭素化ポリスチレンである、[2]に記載の光ファイバケーブル。
[4]被覆外層を構成する材料が、更に、三酸化アンチモン(D)を含む、[1]〜[3]のいずれかに記載の光ファイバケーブル。
[5]ポリアミド樹脂(A)が、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド612、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド1010、ポリアミドMXD6、ポリアミド6T及びポリアミド9Tからなる群より選ばれる少なくとも1種である、[1]〜[4]のいずれかに記載の光ファイバケーブル。
[6]ハロゲン化合物(C)の含有量が、ポリフェニレンエーテル樹脂(B)100質量部に対して、20質量部〜60質量部である、[1]〜[5]のいずれかに記載の光ファイバケーブル。
[7]三酸化アンチモン(D)の含有量が、ポリフェニレンエーテル樹脂(B)100質量部に対して、5質量部〜50質量部である、[4]に記載の光ファイバケーブル。
[8]光ファイバと被覆層との間に、更に、機能層を含む、[1]〜[7]のいずれかに記載の光ファイバケーブル。
[9]機能層を構成する材料が、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂を含む、[8]に記載の光ファイバケーブル。
[10][1]〜[9]のいずれかに記載の光ファイバケーブルを含む、移動媒体。
被覆層は、被覆内層と被覆外層とを含む。
被覆内層は、2層以上有する被覆層のうち、最内層の被覆層をいう。
ポリアミド樹脂(A)としては、例えば、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド612、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド1010等の脂肪族ポリアミド;ポリアミド4T(1,4−ブタンジアミンとテレフタル酸の共重合体)、ポリアミド6T(1,6−ヘキサンジアミンとテレフタル酸の共重合体)、ポリアミドMXD6(メタ−キシリレンジアミンとアジピン酸の共重合体)、ポリアミド6I(1,6−ヘキサンジアミンとイソフタル酸の共重合体)、ポリアミド9T(1,9−ノナンジアミンとテレフタル酸の共重合体)等の半芳香族ポリアミド等が挙げられる。これらのポリアミド樹脂(A)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのポリアミド樹脂(A)の中でも、耐熱性、酸素遮断性に優れることから、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド612、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド1010、ポリアミドMXD6、ポリアミド6T、ポリアミド9Tが好ましく、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド12、ポリアミドMXD6がより好ましく、ポリアミド66、ポリアミド12が更に好ましい。
ポリアミド樹脂と相溶可能な樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、熱可塑性エラストマー等が挙げられる。これらのポリアミド樹脂と相溶可能な樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのポリアミド樹脂と相溶可能な樹脂の中でも、耐熱性に優れることから、ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエステル樹脂が好ましく、ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂がより好ましい。
相溶とは、ポリアミド樹脂と、ポリアミド樹脂と相溶可能な樹脂とを溶融混練した際に、両者が均一に分散し、混ざり合うことをいう。
本明細書において、(メタ)アクリレートとは、メタクリレート、アクリレート又はその両方をいう。
本明細書において、融点は、ISO3146:2000に準拠し、示差走査熱量計により測定した値とする。
他の添加剤(X)としては、例えば、難燃剤、難燃助剤、熱安定剤、滑剤、溶融張力向上剤、受酸剤、アンチブロッキング剤、顔料等が挙げられる。これらの他の添加剤(X)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
溶融混練するための装置としては、例えば、添加材料供給フィーダーが主材料ホッパーと押出機との間に取り付けられ、添加材料を直接押出機へ混入するサイドフィード式二軸押出機;押出時の水分や残存モノマー等を脱揮するための装置が付帯されたベント式二軸押出機等が挙げられる。
被覆外層は、2層以上有する被覆層のうち、最外層の被覆層をいう。
ポリフェニレンエーテル樹脂と相溶可能な樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、熱可塑性エラストマー等が挙げられる。これらのポリフェニレンエーテル樹脂と相溶可能な樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのポリフェニレンエーテル樹脂と相溶可能な樹脂の中でも、耐熱性に優れることから、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂が好ましく、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂がより好ましい。
臭素化ポリスチレンの数平均分子量は、標準試料として標準ポリスチレンを用い、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した値とする。
三酸化アンチモン(D)は、ハロゲン化合物(C)と併用することにより、難燃性をより向上させることができるため、被覆外層を構成する材料に三酸化アンチモン(D)を含ませることが好ましい。
他の添加剤(Y)としては、例えば、熱安定剤、滑剤、溶融張力向上剤、受酸剤、アンチブロッキング剤、顔料等が挙げられる。これらの他の添加剤(Y)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
溶融混練するための装置としては、例えば、添加材料供給フィーダーが主材料ホッパーと押出機との間に取り付けられ、添加材料を直接押出機へ混入するサイドフィード式二軸押出機;押出時の水分や残存モノマー等を脱揮するための装置が付帯されたベント式二軸押出機等が挙げられる。
本発明の光ファイバケーブルとしては、例えば、図1(a)に示すような光ファイバ10の外周に2層の被覆層(20a(最内層)と20b(最外層))を有する光ファイバケーブル、図1(b)に示すような光ファイバ10の外周に3層以上の被覆層(20a(最内層)と20c(中間層)と20b(最外層))を有する光ファイバケーブル等が挙げられる。
光ファイバは、光ファイバとしての機能を有するものであれば特に限定されず、公知の光ファイバを用いることができる。
光ファイバの種類としては、例えば、ステップ・インデックス型光ファイバ、マルチステップ・インデックス型光ファイバ、グレーテッド・インデックス型光ファイバ、多芯光ファイバ等が挙げられる。これらの光ファイバの種類の中でも、耐熱性に優れることから、ステップ・インデックス型光ファイバ、多芯光ファイバが好ましく、より長距離の通信を可能とすることから、ステップ・インデックス型光ファイバがより好ましい。
ステップ・インデックス型光ファイバとしては、例えば、図2(a)に示すような芯11の外周に1層の鞘12を有する光ファイバ、図2(b)に示すような芯11の外周に2層以上の鞘(鞘12a(最内層)と12b(最外層))を有する光ファイバ等が挙げられる。
芯を構成する材料(芯材)は、透明性の高い材料であれば特に限定されず、使用目的等に応じて適宜選択することができる。
芯材としては、例えば、ガラス;アクリル樹脂、スチレン樹脂、カーボネート樹脂等の樹脂が挙げられる。これらの芯材は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。これらの芯材の中でも、被覆層により被覆する必要性が高いことから、樹脂が好ましく、より長距離の通信を可能とすることから、アクリル樹脂が好ましい。
鞘は、芯の外周に形成される。鞘は、図2(a)に示すように1層でもよく、図2(b)に示すように2層以上でもよい。
鞘を構成する材料(鞘材)は、芯材より屈折率の低い材料であれば特に限定されず、芯材の組成や使用目的等に応じて適宜選択することができる。
芯材としてアクリル樹脂を用いる場合、より長距離の通信を可能とすることから、鞘材としてフッ素樹脂を用いることが好ましい。特に、芯材としてメチルメタクリレート単独重合体を用いる場合、より長距離の通信を可能とすることから、鞘材としてフッ素樹脂を用いることが好ましい。
溶融紡糸法によるステップ・インデックス型光ファイバや多芯光ファイバの成形方法は、例えば、芯材及び鞘材をそれぞれ溶融し、複合紡糸を行う方法が挙げられる。
光ファイバケーブルを温度差の大きい環境で用いる場合、ピストニングを抑制するため、光ファイバをアニール処理することが好ましい。アニール処理は、光ファイバの材料によって処理条件を適宜設定すればよく、連続でもよく、バッチでもよい。
鞘を2層とする場合、最内層と最外層の厚さの比は、光ファイバの柔軟性、耐衝撃性、耐薬品性に優れ、光素子との結合効率や光軸ずれに対する許容度の観点から、1:0.1〜1:5が好ましく、1:0.5〜1:4がより好ましく、1:1〜1:3が更に好ましい。
本明細書において、屈折率は、ISO 13468に準拠し、23℃でナトリウムD線を用い、アッベ屈折計により測定した値とする。
光ファイバの外周に被覆層を被覆する方法としては、例えば、クロスヘッドダイを備えた押出被覆装置を用いて被覆する方法が挙げられる。特に、プラスチック光ファイバに被覆層を被覆する場合、均一な直径の光ファイバケーブルを得ることができることから、クロスヘッドダイを備えた押出被覆装置を用いて被覆する方法が好ましい。
1層ずつ順に被覆層を被覆してもよく、同時に複数の被覆層を被覆してもよい。
本明細書において、光ファイバケーブルの曲げ弾性力は、ISO 178に準拠して測定した値とする。
図3に示すような光ファイバケーブルの製造方法は、例えば、2芯用のダイス・ニップルを備えたクロスヘッドに光ファイバを通して被覆層を被覆する方法が挙げられる。
通常、光ファイバケーブルを通信用途で用いる場合、光ファイバケーブルの一端を光源システムに接続し、光ファイバケーブルの他端を受光システムに接続する必要がある。その際、双方向で通信を行う場合、図3に示すような2本の光ファイバを有する光ファイバケーブルを用いるとよい。
本発明の光ファイバケーブルは、光ファイバと被覆層との間に機能層を設けてもよい。
光ファイバと被覆層との間に機能層を設ける場合、光ファイバを得た後に機能層を設けてもよく、芯材、鞘材及び機能層を構成する材料をそれぞれ溶融させて一括複合紡糸を行って機能層を設けてもよい。
本発明の光ファイバケーブルは、難燃性、長期耐熱性、柔軟性に優れるため、センサ、移動媒体内等の通信、機器内外の配線等の用途に好適に用いることができ、移動媒体内等の通信に特に好適である。
移動媒体としては、自動車、鉄道、飛行機、船等が挙げられる。
実施例及び比較例で得られた光ファイバケーブルを、UL1581 VW−1(一条ケーブル垂直燃焼試験)に準拠して、以下のように燃焼試験を行った。
光ファイバケーブルの接炎試験として、15秒着火を5回繰り返し、下に敷いた10cm角の外科用脱脂綿が燃焼物のドリップによる延焼がなく、また、光ファイバケーブルが着火した場合、60秒以内に消火すれば合格とした。
上記燃焼試験を10回行い、合格回数を確認した。
実施例及び比較例で得られた光ファイバケーブルについて、温度105℃、相対湿度10%以下で5000時間曝露前後での伝送損失(dB/km)を、波長650nm、入射光のNA(開口数)0.1の光を用い、25m−1mのカットバック法により測定した。
実施例及び比較例で得られた光ファイバケーブルを、ISO 178に準拠して、以下のように光ファイバケーブルの3点曲げ(両端自由支持の光ファイバケーブルの中央に力を加える)試験を実施した。
100mmに切断した光ファイバケーブルの両端を支持台に固定し、支持台で支持した光ファイバケーブルの中央に力を加え、5mm/分の速度でたわませ、その間のPOFケーブルに負荷される力を測定した。光ファイバケーブルが1mm変位した際の力を曲げ弾性力(N)とした。
ポリアミド樹脂(A−1):ポリアミド12(商品名「ダイアミドL1640」、ダイセル・エボニック(株)製)
ポリフェニレンエーテル樹脂(B−1):ポリフェニレンエーテル樹脂とポリアミド66とのアロイ樹脂(商品名「ノリルGTX9400W」、サビックイノベーティブプラスチック社製)
ハロゲン化合物(C−1):臭素化ポリスチレン(商品名「HP−3010PST」、アルベマール社製)
メラミンシアヌレート(C’−1):メラミンシアヌレート(商品名「メラミンシアヌレートMC6000」、日産化学工業(株)製)
三酸化アンチモン(D−1):三酸化アンチモン(商品名「AT−3」、鈴裕化学(株)製)
他の添加剤(Y−1):群青色顔料(商品名「強化群青AP−205」、第一化成工業(株)製)
芯材をポリメチルメタクリレート(屈折率1.492)、最内層の鞘材を2−(パーフルオロオクチル)エチルメタクリレート−2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート−メチルメタクリレート−メタクリル酸共重合体(2−(パーフルオロオクチル)エチルメタクリレート単位:2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート単位:メチルメタクリレート単位:メタクリル酸単位=31:51:17:1(質量%)、屈折率1.402)、最外層の鞘材をフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体(フッ化ビニリデン単位:テトラフルオロエチレン単位=80:20(質量%)、屈折率1.374)とし、3層構造の同心円状複合紡糸ノズルを用いて紡糸し、140℃の熱風加熱炉中で繊維軸方向に2倍に延伸し、最内層の鞘の厚さが5μm、最外層の鞘の厚さが10μmの直径1.0mmの光ファイバを得た。
機能層を構成する材料をエチレン−ビニルアルコール共重合樹脂(商品名「ソアノールD2908」、日本合成化学(株)製)とし、樹脂被覆用クロスヘッド型40mmケーブル被覆装置((株)聖製作所製)に供給し、光ファイバの外周に機能層(厚さ0.1mm)を被覆し、直径1.2mmの機能層を被覆した光ファイバを得た。得られた機能層を被覆した光ファイバを実施例及び比較例の光ファイバとして用いた。
ポリフェニレンエーテル樹脂(B−1)100質量部、ハロゲン化合物(C−1)26質量部、三酸化アンチモン(D−1)7質量部、他の添加剤(Y−1)4質量部を、二軸押出機(機種名「BT−40」、(株)プラスチック工学研究所製)を用いて170℃で溶融混練して、樹脂組成物を得た。
被覆内層としてポリアミド樹脂(A−1)、被覆外層として得られた樹脂組成物を用い、樹脂被覆用クロスヘッド型40mmケーブル被覆装置((株)聖製作所製)に供給し、機能層を被覆した光ファイバの外周に被覆内層(厚さ0.155mm)と被覆外層(厚さ0.405mm)とを被覆し、直径2.3mm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の評価結果を、表1に示す。
被覆外層の組成を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様に操作を行い、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の評価結果を表1に示す。
一方、ハロゲン化合物(C)でなくメラミンシアヌレートを含む被覆外層の比較例1で得られた光ファイバケーブルは、難燃性、長期耐熱性に劣った。また、ハロゲン化合物(C)を含まない被覆外層の比較例2で得られた光ファイバケーブルは、難燃性に劣った。
11 芯
12 鞘
12a 鞘(最内層)
12b 鞘(最外層)
20 被覆層
20a 被覆層(最内層)
20b 被覆層(最外層)
20c 被覆層(中間層)
Claims (10)
- 光ファイバと、前記光ファイバの外周に設けられた被覆層とを含む、光ファイバケーブルであって、
被覆層は、被覆内層と被覆外層とを含み、
被覆内層を構成する材料が、ポリアミド樹脂(A)を含み、
被覆外層を構成する材料が、ポリフェニレンエーテル樹脂(B)とハロゲン化合物(C)とを含む、
光ファイバケーブル。 - ハロゲン化合物(C)が、臭素化合物である、請求項1に記載の光ファイバケーブル。
- 臭素化合物が、臭素化ポリスチレンである、請求項2に記載の光ファイバケーブル。
- 被覆外層を構成する材料が、更に、三酸化アンチモン(D)を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の光ファイバケーブル。
- ポリアミド樹脂(A)が、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド612、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド1010、ポリアミドMXD6、ポリアミド6T及びポリアミド9Tからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜4のいずれかに記載の光ファイバケーブル。
- ハロゲン化合物(C)の含有量が、ポリフェニレンエーテル樹脂(B)100質量部に対して、20質量部〜60質量部である、請求項1〜5のいずれかに記載の光ファイバケーブル。
- 三酸化アンチモン(D)の含有量が、ポリフェニレンエーテル樹脂(B)100質量部に対して、5質量部〜50質量部である、請求項4に記載の光ファイバケーブル。
- 光ファイバと被覆層との間に、更に、機能層を含む、請求項1〜7のいずれかに記載の光ファイバケーブル。
- 機能層を構成する材料が、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂を含む、請求項8に記載の光ファイバケーブル。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の光ファイバケーブルを含む、移動媒体。
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