JP3502287B2 - 光ファイバケーブル用スペーサの製造方法 - Google Patents

光ファイバケーブル用スペーサの製造方法

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JP3502287B2 JP07543299A JP7543299A JP3502287B2 JP 3502287 B2 JP3502287 B2 JP 3502287B2 JP 07543299 A JP07543299 A JP 07543299A JP 7543299 A JP7543299 A JP 7543299A JP 3502287 B2 JP3502287 B2 JP 3502287B2
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章 日高
孝清 加藤
徳 石井
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバケーブ
ル用スペーサの製造方法に関し、とりわけ、スペーサの
引張性能を向上させる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバケーブルは、作業上の安全を
確保するため、あるいは、高圧電力線付近での電界,磁
界の影響を受けないようにするため、ケーブル部材の非
金属(ノンメタリック)化が求められている。
【0003】また、鋼線等の比重の大きい金属製の抗張
力体に代えて、繊維強化合成樹脂等のノンメタリック製
抗張力体とすれば、全体が軽量化され、ケーブルの敷設
長を伸ばすことが可能となり、工事の省力化、工費の削
減にも寄与する。
【0004】このようなノンメタリックケーブルの抗張
力体には、高度の引張特性が要求されるため、15,0
00 kg/mm2以上の引張弾性率を有するポリベンツビ
スオキサゾール(以下、PBOと称す)繊維を補強繊維
とする繊維強化合成樹脂ロッド(以下、FRPないしは
PFRPということがある)が適している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、PFRPを抗
張力体とするスペーサにおいて、軽量化については、大
幅に改善され、ケーブル敷設の作業性は向上したが、抗
張力性すなわち引張性能は、PBO繊維の有する引張弾
性率から計算される引張性能と比較して、低下する傾向
にあった。
【0006】この原因として、抗張力体の外周に溝形状
精度を確保するため予備被覆を施す際あるいは、溝を形
成すべくスペーサ本体被覆を施す際に、溶融押出された
被覆樹脂の冷却固化に伴う熱収縮により、抗張力体の長
手方向に亘って、圧縮力が作用し、PFRPが圧縮応力
を受けていることが考えられる。
【0007】つまり、従来においては、PFRPロッド
を抗張力体として用いても、光ファイバケーブルの重要
な仕様である、0.2%伸張時の応力が低下し、光ファ
イバを有効に保護できないという問題があった。
【0008】そこで、PFRP線を抗張力体とする光フ
ァイバケーブル用スペーサにおいて、引張性能に優れた
ものを提供することを目的として鋭意研究し本発明を完
成した。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ポリベンツビスオキサゾール繊維からな
る補強繊維に、熱硬化性樹脂を含浸,硬化させて繊維強
化合成樹脂ロッドからなる抗張力体を得て、当該抗張力
体の外周に、結晶性熱可塑性樹脂の予備被覆層を形成し
て冷却固化させた後に、前記予備被覆層の外周にスペー
サ本体部を形成する合成樹脂被覆を施す光ファイバケー
ブル用スペーサの製造方法において、前記予備被覆層の
断面積をA(mm )とし、同予備被覆層の単位面積当
たりの圧縮応力をα(kgf/mm )としたときに、
α×Aで求められる前記繊維強化合成樹脂ロッドの長手
方向に作用する圧縮強力Fの1/4以上のテンションT
が加わり、かつ、前記テンションTが、T≧0.5Aの
関係を満足するようにして前記予備被覆層を形成する
うにした。また、本発明の光ファイバケーブル用スペー
サの製造方法では、前記スペーサ本体部形成用の合成樹
脂被覆を施す際に、前記予備被覆層の外周にダイを回転
させながら溶融状態の樹脂を押出すことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて説明する。図1は、本発明にかかる製造方法で得ら
れる光ファイバケーブル用スペーサを示している。同図
に示した光ファイバケーブル用スペーサ10は、中央に
配置された抗張力体15と、この抗張力体15の外周に
設けられた第一予備被覆層16,第二予備被覆層17,
第三予備被覆層18および第三予備被覆層18の外周に
設けられたスペーサ本体被覆20とを備えている。
【0011】抗張力体15は、繊維強化合成樹脂ロッド
12と、このロッド12の外周を被覆する一次被覆層1
4とを有している。繊維強化合成樹脂ロッド12は、補
強繊維に、高引張弾性率を有するポリベンツビスオキサ
ゾール(PBO)繊維を用いている。
【0012】PBO繊維を用いることによって、PBO
繊維が高引張弾性率を有しているので、所要の繊維断面
積が少なくて済み、その結果、FRPの細径化、軽量化
が図られるからである。
【0013】また、補強繊維を結着するマトリックス樹
脂には、熱硬化性樹脂を用い、熱硬化性樹脂としては、
不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂が一般的
であるが、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などであって
も良く、これらの樹脂に過酸化物等の触媒を添加して、
PBO補強繊維に含浸される。
【0014】PBO補強繊維の体積含有率は、50%未
満の場合には、要求性能を満足することができないの
で、50%以上にする必要がある。なお、マトリックス
樹脂として、ビニルエステル樹脂を使用すれば、FRP
の耐熱性が図られる。
【0015】PBO補強繊維に熱硬化性樹脂を含浸し、
所定の外径に絞り成形した後、溶融状熱可塑性樹脂で環
状に被覆して、一次被覆層14を設けた未硬化状FRP
ロッドとし、その後に内部の熱硬化性樹脂を硬化させる
ことで、繊維強化合成樹脂ロッド12を有する抗張力体
15とすることができる。
【0016】なお、この場合、繊維強化合成樹脂ロッド
12の外周に一次被覆層14を必ずしも設ける必要はな
く、被覆層14を設けない繊維強化合成樹脂ロッド12
を抗張力体15として用いることも可能である。
【0017】一次被覆層14を設ける場合には、熱可塑
性樹脂は、後のスペーサ本体被覆20に先立ち、螺旋状
溝の形状精度を確保するために施される予備被覆層1
6,17,18の熱可塑性樹脂と相溶性を有するものを
選択して使用され、被覆厚みは概ね、0.5〜1.5m
mである。
【0018】被覆厚みが、0.5mm未満では、ピンホ
ール等で内部の未硬化状樹脂が漏出する危惧があり、
1.5mmを超えると、一次被覆層形成時の熱で部分的
に硬化して、FRPの物性が低下するなどの問題があ
る。
【0019】また、第三予備被覆層18と、スペーサ本
体被覆20とは、強度保持のため相互に融着させる必要
があり、この点から、相互に相溶性を有するものを選択
する。
【0020】一次被覆層14には、直鎖状低密度ポリエ
チレン(LLDPE)等がPFRPの界面においてアン
カー接着し易い点で好適であり、予備被覆層16〜1
8、スペーサ本体被覆20には、低温物性に優れること
から高密度ポリエチレン(以下HDPEと称す)等のポ
リエチレン系樹脂が一般的に奨用される。
【0021】予備被覆層16,17,18の合計断面積
は、繊維強化合成樹脂ロッド12の断面積よりも大きく
する必要がある。この理由は、予備被覆層18の外径
は、スペーサ本体被覆20の溝深さの関係から決定され
る一方、繊維強化合成樹脂ロッド12の断面積が大にな
ると、剛性が大きくなりすぎて可撓性が乏しくなり、か
つコストの上昇を来すので、出来るだけ予備被覆層の比
率を大とするからである。
【0022】スペーサ本体被覆20は、第三予備被覆層
18の外周に、溶融状の熱可塑性樹脂を押出して、冷却
固化することにより形成される。このとき、ダイを回転
させながら溶融状の熱可塑性樹脂を押出すと、スペーサ
本体被覆20の外周に光ファイバ収納用の螺旋溝22を
複数形成することができる。
【0023】また、本発明にかかる光ファイバケーブル
用スペーサの製造方法では、予備被覆層16,17,1
8の合計断面積をA(mm2)とし、同予備被覆層1
6,17,18の単位面積当たりの圧縮応力をα(kg
f/mm2)としたときに、α×Aで求められる繊維強
化合成樹脂ロッド12の長手方向に作用する圧縮強力F
の1/4以上のテンションTが加わるようにして予備被
覆層16,17,18を形成する必要がある。
【0024】この理由は、予備被覆層16,17,18
に加わるテンションTが、繊維強化合成樹脂ロッド12
の長手方向に作用する圧縮強力Fの1/4未満になる
と、製造された光ファイバケーブル用スペーサの引張弾
性率が、PBO繊維固有の弾性率の80%以上を保持す
ることができなくなるからである。
【0025】また、本発明の光ファイバケーブル用スペ
ーサの製造方法において、前記テンションTが、T≧
0.5Aの関係を満足するようにして、予備被覆層1
6,17,18を形成することが望ましい。
【0026】このようなテンションに設定すると、ポリ
エチレン等の結晶性熱可塑性樹脂により予備被覆層を形
成するに際して予備被覆層からの熱による影響、該予備
被覆層の冷却固化による収縮力等の影響を排除できる。
【0027】以下に、本発明の内容をより具体的な例に
より説明する。具体例1. PBO繊維(東洋紡績(株)製 ザイロン)
に過酸化物系触媒を含むビニルエステル樹脂(三井化学
(株)製エスターH8100)を含浸し、これを絞りノ
ズルにより、PBO繊維の含有率が約60%で、外径が
φ4.8mmになるように絞ることで未硬化状ロッドを
得た。
【0028】これを押出機のクロスヘッドに導入し、そ
の外周に溶融状のLLDPE樹脂(日本ユニカー(株)
製NUCG5350)を、外径がφ6mmとなるように
線速度6m/minにて押出被覆して一次被覆層14を
形成し、その後、加熱硬化槽に導き硬化させて、繊維強
化合成樹脂ロッド12を有する抗張力体15を得た。
【0029】次にこの、この一次被覆層14を有する
抗張力体15を押出機のクロスヘッドに導入し、樹脂被
覆断面積の単位当たりのテンションが、0.51kg/
mm 2となるように、引取の際に押出機の前後で荷重を
かけた。
【0030】そして、この高テンションを加えた状態
で、溶融状のHDPE樹脂(日本ポリオレフィン(株)
製 KKZ51C)で被覆して、厚みが1.5mmの第
一予備被覆層16を形成し、約15℃の水を冷媒とする
長さ1mの冷却槽に通して、樹脂を固化させることでφ
9mmの丸棒を得た。
【0031】引続いて、同様な方法で、この丸棒にテン
ションが樹脂被覆断面積当り0.51kg/mm2とな
る条件で、再度HDPE樹脂の第二予備被覆層17を形
成し、外径をφ12mmとした。
【0032】この場合、第一予備被覆層16の断面積A
は、35.34mm2であり、この第一予備被覆層16
の圧縮応力αが、1.18kg/mm2なので、繊維強
化合成樹脂ロッド12に作用する圧縮強力F(=α×
A)は、41.7kgとなり、この圧縮強力Fに対する
1/4以上のテンションとして、18.2kgを設定し
た。
【0033】なお、このような圧縮強力Fとテンション
Tとの関係は、第二予備被覆層17を形成する際にも同
じことが言える。また、本具体例の場合には、繊維強化
合成樹脂ロッド12の断面積が18.1mm2なので、
断面積が49.48mm2の第二予備被覆層16を形成
すると、予備被覆層の断面積の総和がロッド12の断面
積よりも大きくなる。
【0034】さらに、この丸棒物をスペーサ本体被覆2
0の螺旋部被覆用回転ダイに導き、同様のテンションの
条件でHDPE樹脂を回転させながら押出して、リブ部
の径がφ17mmで、溝数16,溝深さ2.6mmの3
00心タイプのインダクションフリー(IF)スペーサ
10を得た。
【0035】このスペーサ10の引張り性能を測定した
ところ、0.2%伸張時の応力は390kgであった。
このスペーサ10の抗張力体に用いたPBO繊維単体の
0.2%伸張時の応力値は482kgであることから、
応力値の比較により得られたIFスペーサの性能保持率
は80.9%であった。
【0036】また、0.2%伸張時の応力から見掛けの
引張弾性率を算出すると10800kg/mm2であっ
た。
【0037】具体例2.PBO繊維の含有率が68%、
繊維強化合成樹脂ロッド12の外径をφ4.6mmに変
更したこと以外は、具体例1と同様の条件により、LL
DPE樹脂でφ6mmの一次被覆層14を設けた抗張力
体15を作成した。
【0038】この抗張力体15に具体例1と同様に、被
覆樹脂の単位断面積当たりのテンションが、0.51k
g/mm2となる条件で、φ9mm,φ12mmの順に
逐次第一および第二予備被覆層16,17を形成し、さ
らに、同条件のテンションで螺旋被覆を施して、16
溝,φ17mmのIFスペーサを得た。
【0039】このスペーサの引張性能を測定したとこ
ろ、0.2%伸張時の応力は400kgであり、PBO
繊維単体の0.2%伸張時の応力値との比較から、引張
性能保持率は83.0%と算出された。
【0040】また、この値からスペーサの見掛けの引張
弾性率を算出すると11100kg/mm2であった。
【0041】具体例3.具体例1と同様の条件にて、P
BO繊維の含有率が60%、繊維強化合成樹脂ロッド1
2の外径がφ4.8mm、LLDPE樹脂でφ6mmの
一次被覆層14を設けた抗張力体15を作成した。
【0042】この抗張力体15に具体例1と同様に、被
覆樹脂の単位断面積当たりのテンションが、1.181
kg/mm2となる条件で、φ9mm,φ12mmの順
に逐次第一および第二予備被覆層16,17を形成し、
さらに、同条件のテンションで螺旋被覆を施して、16
溝,φ17mmのIFスペーサを得た。
【0043】このスペーサの引張性能を測定したとこ
ろ、0.2%伸張時の応力は410kgであり、PBO
繊維単体の0.2%伸張時の応力値との比較から、引張
性能保持率は85.1%と算出された。
【0044】また、この値からスペーサの見掛けの引張
弾性率を算出すると11400kg/mm2であった。
【0045】具体例4.具体例2と同様の条件にて、P
BO繊維の含有率が68%、繊維強化合成樹脂ロッド1
2の外径がφ4.6mm、LLDPE樹脂でφ6mmの
一次被覆層14を設けた抗張力体15を作成した。
【0046】この抗張力体15に、被覆樹脂の単位断面
積当たりのテンションが、1.18kg/mm2となる
条件で、φ9mm,φ12mmの順に逐次第一および第
二予備被覆層16,17を形成し、さらに、同条件のテ
ンションで螺旋被覆を施して、16溝,φ17mmのI
Fスペーサを得た。
【0047】このスペーサの引張性能を測定したとこ
ろ、0.2%伸張時の応力は440kgであり、PBO
繊維単体の0.2%伸張時の応力値との比較から、引張
性能保持率は91.3%と算出された。
【0048】また、この値からスペーサの見掛けの引張
弾性率を算出すると12200kg/mm2であった。
【0049】具体例5.PBO繊維の含有率を68体積
%、繊維強化合成樹脂ロッド12の外径をφ6.4mm
とし、その他の条件は、具体例1と同様にして、LLD
PE樹脂の一次被覆層14を施したφ8mmの抗張力体
15を得た。
【0050】この抗張力体15に、具体例1と同様に、
被覆樹脂の単位断面積当たりのテンションが、0.51
kg/mm2となる条件で、φ11mm,φ13.5m
m,φ16mmの順に逐次第一および第二,第三予備被
覆層16,17,18を形成し、さらに、同条件のテン
ションで螺旋被覆を施して、13溝,φ24mmの10
00心タイプのIFスペーサを得た。
【0051】この場合、第一予備被覆層16の断面積A
は、44.77mm2であり、この第一予備被覆層16
の圧縮応力αが、1.18kg/mm2なので、繊維強
化合成樹脂ロッド12に作用する圧縮強力F(=α×
A)は、52.83kgとなり、この圧縮強力Fに対す
る1/4以上のテンションとして、22.83kgを設
定した。
【0052】なお、このような圧縮強力Fとテンション
との関係は、第二予備被覆層17,第三予備被覆層18
を形成する際にも同じことが言える。
【0053】このスペーサの引張性能を測定したとこ
ろ、0.2%伸張時の応力は850kgであり、PBO
繊維単体の0.2%伸張時の応力値との比較から、引張
性能保持率は81.9%と算出された。
【0054】また、この値からスペーサの見掛けの引張
弾性率を算出すると13200kg/mm2であった。
【0055】具体例6.予備被覆層を被覆成形する際の
被覆樹脂単位面積当たりのテンションを1.18kg/
mm2に変更した以外は、具体例5と同様の条件にて、
繊維強化合成樹脂ロッド12の外径をφ6.4mmと
し、一次被覆層14を施したφ8mmの抗張力体15を
得、これにφ11mm,φ13.5mm,φ16mmの
順に逐次第一および第二,第三予備被覆層16,17,
18を形成し、さらに、螺旋被覆を施して、13溝,φ
24mmの1000心タイプのIFスペーサを得た。
【0056】このスペーサの引張性能を測定したとこ
ろ、0.2%伸張時の応力は940kgであり、PBO
繊維単体の0.2%伸張時の応力値との比較から、引張
性能保持率は90.6%と算出された。
【0057】また、この値からスペーサの見掛けの引張
弾性率を算出すると14600kg/mm2であった。
【0058】比較例1.予備被覆層を被覆成形する際の
被覆樹脂単位面積当たりのテンションを0.07kg/
mm2に変更した以外は、具体例1と同じ条件で、繊維
強化合成樹脂ロッド12の径がφ4.8mm、抗張力体
15の径をφ6mmとし、その外周にφ9mm,φ12
mmの第一および第二予備被覆層16,17を設け、そ
の後にφ17mmで16溝の螺旋被覆を施したIFスペ
ーサを得た。
【0059】このスペーサの引張性能は、0.2%伸張
時応力で320kgであり、PBO繊維単体の引張性能
との比較から、性能保持率は66.4%と算出された。
【0060】また、この値からスペーサの見掛けの引張
弾性率を算出すると8900kg/mm2であった。
【0061】比較例2.予備被覆層を被覆成形する際の
被覆樹脂単位面積当たりのテンションを0.07kg/
mm2に変更した以外は、具体例2と同じ条件で、繊維
強化合成樹脂ロッド12の径がφ4.6mm、抗張力体
15の径をφ6mmとし、その外周にφ9mm,φ12
mmの第一および第二予備被覆層16,17を設け、そ
の後にφ17mmで16溝の螺旋被覆を施したIFスペ
ーサを得た。
【0062】このスペーサの引張性能は、0.2%伸張
時応力で370kgであり、PBO繊維単体の引張性能
との比較から、性能保持率は76.8%と算出された。
【0063】また、この値からスペーサの見掛けの引張
弾性率を算出すると10300kg/mm2であった。
【0064】比較例3.予備被覆層を被覆成形する際の
被覆樹脂単位面積当たりのテンションを0.07kg/
mm2に変更した以外は、具体例5と同じ条件で、繊維
強化合成樹脂ロッド12の径がφ6.4mm、抗張力体
15の径をφ8mmとし、その外周にφ11mm,φ1
3.5mm,φ16mmの第一および第二,第三予備被
覆層16,17,18を設け、その後にφ24mmで1
3溝の螺旋被覆を施したIFスペーサを得た。
【0065】このスペーサの引張性能は、0.2%伸張
時応力で800kgであり、PBO繊維単体の引張性能
との比較から、性能保持率は77.1%と算出された。
【0066】また、この値からスペーサの見掛けの引張
弾性率を算出すると12400kg/mm2であった。
【0067】以上の具体例および比較例の予備被覆条
件、得られたスペーサの0.2%伸張時応力、PBO繊
維性能保持率、引張弾性率などをまとめて以下の表1,
2に示している。
【0068】
【表1】
【0069】
【表2】
【0070】
【発明の効果】以上、実施例および比較例で詳細に説明
したように、本発明では、光ファイバケーブル用スペー
サの中央に配置する抗張力体の外周に予備被覆をするに
際し、予備被覆層の断面積をA(mm2)とし、該予備
被覆層の単位面積当たりの圧縮応力をα(kgf/mm
2)としたときに、α×Aで求められる前記繊維強化合
成樹脂ロッドの長手方向に作用する圧縮強力Fの1/4
以上のテンションTが加わるようにして前記予備被覆層
を形成することにより、被覆時の冷却固化に起因する抗
張力体の長手方向の圧縮作用を抑制することができる。
【0071】この結果、抗張力体の低伸度時における低
弾性率化が緩和され、引張性能に優れた光ファイバケー
ブル用スペーサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる光ファイバケーブル用スペーサ
の一実施例の横断面図。
【符号の説明】
10 光ファイバケーブル用スペーサ 12 PFRP 14 一次被覆層 15 抗張力体 16 第一予備被覆層 17、18 第二、第三予備被覆層 20 スペーサ本体被覆 22 溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 徳 岐阜県岐阜市藪田西2丁目1番1号 宇 部日東化成株式会社内 (72)発明者 岩田 秀行 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−56810(JP,A) 特開 平4−284409(JP,A) 特開 平8−21935(JP,A) 特開 昭59−101333(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/44

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリベンツビスオキサゾール繊維からな
    る補強繊維に、熱硬化性樹脂を含浸,硬化させて繊維強
    化合成樹脂ロッドからなる抗張力体を得て、 当該抗張力体の外周に、結晶性熱可塑性樹脂の予備被覆
    層を形成して冷却固化させた後に、 前記予備被覆層の外周にスペーサ本体部を形成する合成
    樹脂被覆を施す光ファイバケーブル用スペーサの製造方
    法において、 前記予備被覆層の断面積をA(mm )とし、同予備被
    覆層の単位面積当たりの圧縮応力をα(kgf/m
    )としたときに、α×Aで求められる前記繊維強化
    合成樹脂ロッドの長手方向に作用する圧縮強力Fの1/
    4以上のテンションTが加わり、かつ、前記テンション
    Tが、T≧0.5Aの関係を満足するようにして前記予
    備被覆層を形成することを特徴とする光ファイバケーブ
    ル用スペーサの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記スペーサ本体部形成用の合成樹脂被
    覆を施す際に、前記予備被覆層の外周にダイを回転させ
    ながら溶融状態の樹脂を押出すことを特徴とする請求項
    1記載の光ファイバケーブル用スペーサの製造方法。
JP07543299A 1999-03-19 1999-03-19 光ファイバケーブル用スペーサの製造方法 Expired - Fee Related JP3502287B2 (ja)

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