JP4077300B2

JP4077300B2 - ドロップ光ファイバケーブル

Info

Publication number: JP4077300B2
Application number: JP2002326513A
Authority: JP
Inventors: 昌彦横北; 宣行田内
Original assignee: Ube-Nitto Kasei Co Ltd
Current assignee: Ube-Nitto Kasei Co Ltd
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2022-11-11
Also published as: JP2004163501A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ心線と抗張力体とを熱可塑性樹脂によって一括被覆した光ファイバケーブル、とりわけ軽量で細径化が可能でドロップワイヤーとして好適なノンメタリック型のドロップ光ファイバケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報化社会が到来し、インターネット等の伝送情報容量の増大化に伴ない、ビル、住宅等加入者へも光ファイバケーブルを敷設するＦＴＴＨ化が急激に進展している。
【０００３】
ＦＴＴＨ用ドロップ光ファイバケーブルとして、抗張力体に金属線を使用したものが提案されている。（特許文献１参照）しかし、抗張力体に金属線を使用すると、雷によるサージングを回避するために、アースが必要となる。
アースを取るには、工事に手間を要し、それに伴なう工事費の負担を要することとなって、各家庭への普及の障害となる。そこで、アース工事が不要となるノンメタリックの抗張力体を採用したノンメタリック型のドロップ光ファイバケーブルが求められていた。
【０００４】
この種の光ファイバケーブルに用いるノンメタリック型の抗張力体としては、繊維強化合成樹脂（ＦＲＰ）製線状物が上げられるが、金属線抗張力体に替えて、単に、ＦＲＰ線を使用したのでは、本体被覆の熱可塑性樹脂との接着が難しく、接着が不十分な場合、熱履歴による光伝送損失の増大や、断線などの異常を招来し、ドロップ光ファイバケーブルとして充分に機能することができない。
【０００５】
この場合、硬化したＦＲＰ線の外周に接着剤を塗布するか、あるいは、接着性樹脂を被覆することで、接着力を強化することも可能であるが、工数、材料費の増加に伴なうコスト増を招き、得策でないし、ＦＲＰとの接着が強固過ぎると、接続工事の際、成端キャビネットへ引止めるための被覆部の剥離に難渋する。
【０００６】
ところで、本出願人は、先に、ＦＲＰ界面と熱可塑性樹脂被覆とがアンカー接着した熱可塑性樹脂被覆繊維強化合成樹脂製棒状物の製造方法を開示している。（特許文献２参照）
【０００７】
この製造方法は、補強繊維束に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させてなる未硬化状補強芯部を、溶融した熱可塑性樹脂で被覆し、その後、直ちに該熱可塑性樹脂の被覆層を冷却固化した後、これを加圧高温蒸気の硬化槽に導いて、補強芯部と該被覆層の界面部分を軟化、流動状態で接触させつつ該熱硬化性樹脂を加熱硬化させ、引続いて、被覆熱可塑性樹脂を冷却して繊維強化熱硬化性樹脂（ＦＲＰ）からなる芯部界面と被覆熱可塑性樹脂とをアンカー接着するものである。
【０００８】
しかしながら、このような製造方法によって得られる棒状物を、ドロップ光ファイバケーブルの抗張力体に用いる場合には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−３３７２５５号公報、第２頁、図１
【００１０】
【特許文献２】
特公昭６３−２７７２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、上述した公告公報に開示されている製造方法によれば、例えば、ガラス繊維を補強繊維とし、熱硬化性樹脂に不飽和ポリエステルを用い、ポリエチレンで被覆した場合には、棒状物は、１０６ｋｇ／ｃｍ^２（１０ＭＰａ）程度の接着強度が得られるが、被覆表面が必ずしも平滑でなく、均一で細い径のものが得難いという問題があった。
【００１２】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、光ファイバ心線と繊維強化熱硬化性樹脂製（以下ＦＲＰという場合がある。）抗張力体とを熱可塑性樹脂によって一括被覆したドロップ光ファイバケーブルにおいて、とりわけ軽量で細径化が可能で、ドロップワイヤーとして好適な特性を備えたノンメタリック型のドロップ光ファイバケーブルを得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、繊維強化熱硬化性樹脂製の抗張力体に、熱可塑性樹脂製の被覆層を施した被覆抗張力体と、光ファイバ心線と、前記被覆抗張力体と前記光ファイバ心線とを一括して熱可塑性樹脂で被覆する本体被覆部とを有するドロップ光ファイバケーブルであって、前記被覆抗張力体は、前記光ファイバ心線を挟んで、その上下に所定の間隔を隔てて２本配置し、前記被覆抗張力体外周と、前記本体被覆部とが、相互に融合接着し、前記被覆層の内周と前記抗張力体の外周とが、アンカー接着しているとともに、前記被覆抗張力体は、その引抜力が１０Ｎ／１０ｍｍ以上であり、前記被覆抗張力体は、ガラス繊維を補強繊維とする外径が０．９ｍｍ以下の前記抗張力体に、０．３ｍｍ以下の前記被覆層を施してなり、前記被覆抗張力体の前記熱可塑性樹脂製の被覆層に、１％モジュラスが１５０〜２５０ＭｐａのＬＬＤＰＥを用い、前記抗張力体は、補強繊維にガラスヤーンを用いるとともに、前記ガラスヤーンは、単繊維径が３〜１３μｍで、複数のヤーンを合撚していない単糸状のもので、かつ、１１．２〜６７．５Ｔｅｘのものを用いることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照にして詳細に説明する。図１は、本発明にかかるドロップ光ファイバケーブルの一実施例を示している。
【００１９】
同図に示したドロップ光ファイバケーブル１は、光ファイバ心線２，３と、被覆抗張力体６と、支持線７とを備えている。光ファイバ心線２，３は、中心に上下に隣接するようにして配置されている。
【００２０】
被覆抗張力体６は、繊維強化熱硬化性樹脂製の抗張力体４を、熱可塑性樹脂製の被覆層５で被覆した円形断面に形成されていて、一対の被覆抗張力体６が、光ファイバ心線２，３の上下に所定の間隔を置いて、これを挟むようにして、同軸上に配置されている。
【００２１】
支持線７は、一方の被覆抗張力体６の上方に配置されていて、光ファイバ心線２，３、被覆抗張力体６および支持線７は、熱可塑性樹脂製の本体被覆部８により一括被覆した構成を備えている。
【００２２】
被覆抗張力体６は、繊維強化熱硬化性樹脂硬化物製（以下ＦＲＰと称す。）の抗張力体４に熱可塑性樹脂製の被覆層５を施したものである。この場合、ＦＲＰ抗張力体４の外周と被覆層５の内周とは、相互にアンカー接着している。
【００２３】
アンカー接着を得るためには、特公昭６３−２７７２号に記載された方法、すなわち、補強繊維束に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させてなる未硬化状補強芯部を、溶融し、その後直ちに該熱可塑性樹脂の被覆層を冷却固化した後、これを加圧高温蒸気の硬化槽に導いて、補強芯部と該被覆層の界面部分を軟化、流動状態で接触させつつ該熱硬化性樹脂を加熱硬化させ、引続いて被覆熱可塑性樹脂を冷却して繊維強化熱硬化性樹脂（ＦＲＰ）からなる芯部界面と被覆熱可塑性樹脂とをアンカー接着させればよい。
【００２４】
本発明において使用できる補強繊維としては、各種ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、カーボン繊維等が一般的であり、要求される引張強度や弾性率によって選択される。
【００２５】
ガラス繊維を使用する場合においては、ＦＲＰ抗張力体４を、直径が０．９ｍｍ以下に細くするためには、ガラスヤーンが望ましく、Ｅ、Ｓ、Ｔなどのガラス繊維から要求される性能により選択されるが、経済性の面からはＥガラスが奨用される。
【００２６】
ガラスヤーンとしては、構成する単繊維径が３〜１３μｍで、複数のヤーンを合撚していない単糸状のものを使用し、かつ、１１．２〜６７．５Ｔｅｘが使用される。
【００２７】
この場合、番手の大きいもの、つまり６７．５Ｔｅｘを超えるガラスヤーンを用いた場合、ＦＲＰとした際の真円度に悪影響を及ぼし、後の熱可塑性樹脂による薄肉被覆成形工程において、均一な被覆を行うことが難しくなる。一方、１１．２Ｔｅｘ以下のヤーンも市販されているが、工程が煩雑となる上、コスト上昇につながり経済的でない。
【００２８】
ガラスヤーンを選択するのは、ヤーンには、例えば、１個／インチ等の撚りが施されており、熱硬化性樹脂の含浸ないしは絞り工程で、ガラス単繊維の乱れや、弛み、もつれが少なく、外周が均一な未延伸棒状物が得られるからである。
【００２９】
抗張力体４のガラス繊維の体積含有率は、要求される物性により決定されるが、より細径化を目的とする本願発明においては、概ね６０〜７０ＶＯＬ％程度が望ましい。
【００３０】
また、本発明に使用できる熱硬化性樹脂は、テレフタル酸系又はイソフタル酸系の不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂またはエポキシ樹脂等が一般的であり、これらに硬化用触媒等を添加して使用される。
【００３１】
未硬化状補強芯部の被覆層５に用いる熱可塑性樹脂は、本体被覆部８の熱可塑性樹脂と相溶性のある樹脂から選択され、本体被覆部８に難燃性樹脂を使用する場合は、該樹脂との相溶性向上のため、接着性樹脂を使用するか、あるいは、接着性樹脂のマスターバッチを添加することが望ましく、さらに本体被覆部８の色にあわせて着色用マスターバッチを添加して着色しておいても良い。
【００３２】
また、被覆層５に用いる熱可塑性樹脂は、本体被覆部８の難燃化に合せて難燃性付与のための各種変性を施したものであっても良い。さらに、被覆層５に用いる熱可塑性樹脂は、ＦＲＰ抗張力体４とのアンカー接着構造を得るため、熱硬化性樹脂の加熱硬化時に少なくとも内周が、溶融状ないし軟化状態を呈することが望ましく、硬化温度１１０〜１５０℃の範囲に融点または軟化点を有する、ポリオレフィン系樹脂がより好適である。
【００３３】
また、被覆抗張力体６は、ガラスヤーンを補強繊維とする場合、耐曲性や細径化の点から外径が０．９ｍｍ以下の繊維強化熱硬化性樹脂硬化物とする。同じく細径化の点、及び難燃性を本体樹脂に求められる以上、必要以上の被覆厚みは、難燃性の阻害要因となるため、被覆層５は、０．３ｍｍ以下にする。
【００３４】
さらに、被覆層５の厚みは、細径化の目的で整形後に０．０７から０．２ｍｍ程度の厚みとすることがより望ましく、このような薄膜化のためには、薄膜成形性の良い樹脂として、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）を用いる。
【００３５】
ＬＬＤＰＥには、次ぎの様な特性を有するものを用いる。その特性とは、ＪＩＳＫ６７６０によるＭＦＲが１〜４ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９２０〜０．９４０ｇ／ｃｍ^３、ＪＩＳＺ１７０２による引張試験において、引張強度が３０ＭＰａ以上であり、１％モジュラスが１５０〜２５０ＭＰａの範囲の値を有するものである。
【００３６】
本発明のドロップ光ファイバケーブルに用いる被覆抗張力体６は、被覆層５に用いた熱可塑性樹脂からの抗張力体４の引抜力が１０Ｎ／１０ｍｍ以上であることを必要とする。
【００３７】
この引抜力は、アンカー接着構造による密着力の指標とするもので、以下の測定方法により測定した。
【００３８】
ＦＲＰ芯部の外径より僅かに径大の透孔を有する測定冶具１１を取着した試験機を準備する一方、被覆抗張力体６の端部の被覆層５を剥離し、それに連続して被覆層５にカミソリ刃により１０ｍｍ長の刻線を施して、１０ｍｍ長さの被覆層５を残したサンプルＳを準備した。
【００３９】
サンプルＳは、図２に示す如く、試験機の透孔に挿通し、５０ｍｍ／分の速度で引張荷重を負荷して、そのチャートから引抜力を求めた。
以下に、本発明のより具体的な実施例について説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００４０】
実施例１
ビニルエステル樹脂（三井化学社製：Ｈ８１００）に熱硬化性触媒を添加した樹脂含浸槽中に、単糸径１０μｍで２２．５ＴｅｘのＥガラスヤーン（日東紡績社製：ＥＣＥＮ２２５１／０１．０ＺＲ）９本を、ガイドを介して導き、引き続いて、内径を段階的に小さくした絞りノズルに導いて、未硬化状樹脂を絞り成形し、外径が０．４ｍｍの細径棒状物を得、これを溶融押出機のクロスヘッドダイ（２００℃）に通して、黒色マスターバッチを添加したＭＩ＝２．４、密度０．９２１ｇ／ｃｍ^３、３０μｍのキャストフィルムによる１％モジュラスが１７０ＭＰａであるＬＬＤＰＥ樹脂（日本ユニカー社製：ＴＵＦ２０６０）により、被覆厚み０．２１ｍｍで環状に被覆し、直ちに冷却水槽に導いて、表面の被覆部を冷却固化した。
【００４１】
引き続いて、この被覆未硬化線状物を入口及び出口に加圧シール部を設けた加圧蒸気硬化槽に導いて蒸気圧２３．５Ｐａで硬化し、引続いて、２６５℃に加熱された内径０．９３ｍｍおよび０．７０ｍｍの整形ダイスを備えた整形器に導いて被覆外周面を整形し、被覆外径０．７ｍｍの被覆抗張力体６を得、ボビンに連続状に巻き取った。
【００４２】
この被覆抗張力体６は、ガラス繊維含有率が６３．５ＶＯＬ％であり、図２に示した測定治具１１を使用して測定した引抜力が、１２Ｎ／１０ｍｍであった。また、８０℃熱間での２４時間耐熱曲げ直径テストでは、３０ｍｍをクリアし、サンプル長１０００ｍｍで−３０℃〜８０℃のヒートサイクルテストを３回繰り返し、被覆抗張力体６の被覆層５と抗張力体４との接着状況を見たが、被覆層５の収縮は、殆ど発生していなかった。
【００４３】
被覆抗張力体６の製造時の硬化温度を変更した場合の引抜力、耐熱曲げ性を実験例として、以下の表１にまとめて示す。
この被覆抗張力線を用いて図１に示すドロップ光ファイバケーブルを以下の方法で製造した。
【００４４】
支持線７として、外径１．２ｍｍの鋼線、Φ０．２５ｍｍの光ファイバ心線２，３および上記被覆抗張力体６を２本使用し、これらを所定間隔で配置してクロスヘッドダイに挿通して、難燃性ポリエチレン樹脂で本体被覆部８を形成して、中央部にノッチ９を有するドロップ光ファイバケーブル１を得た。
【００４５】
得られたドロップ光ファイバケーブル１のしごき特性を、図３に示す測定系のしごき試験機を用いて測定した。図３において、１は、試験対象となるドロップ光ファイバケーブルであり、１２、１３，１４は、牽引ひも、１５は、光ファイバケーブル１を挿通する曲がり管であり、Ｒ３００ｍｍの曲率で曲がっている。１６は、牽引ひも１２を介して、光ファイバケーブル１に所定の荷重を加える重りである。
【００４６】
この試験機を用いて、荷重３４．３Ｎ、しごき長さ１ｍ、温度条件をー３０℃から＋８０℃のヒートサイクルを５回繰り返し、波長１５５０ｎｍの光源での伝送損失を測定した。測定結果を以下の表２にまとめて示す。
【００４７】
実施例１の被覆抗張力体６により試作したドロップ光ファイバケーブル１には、各被覆層の収縮が認められなかった。
【００４８】
実施例２、３
実施例１において加圧蒸気硬化槽の蒸気圧を１５．７Ｐａ（実施例２）、３２．４Ｐａ（実施例３）として、硬化槽内温度を１２５℃及び１４５℃で硬化した以外は、実施例１と同様にして、被覆抗張力線を得た。
得られた被覆抗張力線の引抜力は、１１．３（実施例２）、１５Ｎ／１０ｍｍ（実施例３）であり、８０℃熱間での２４時間耐熱曲げ直径テストでは、何れも３０ｍｍをクリアした。
【００４９】
実施例２，３の被覆抗張力線を用いて、実施例１と同様にドロップ光ファイバケーブルを作製したが、得られたドロップ光ファイバケーブルのしごき試験における伝送損失の増加はなく、ヒートサイクルテストでの伝送損失増加も認められなかった。
【００５０】
比較例１
実施例１において、加圧蒸気硬化槽の蒸気圧を８．８Ｐａとして硬化槽内温度を１１５℃として硬化した以外は、実施例と同様にして被覆抗張力体を得た。得られた被覆抗張力体の引抜力は、７Ｎ／１０ｍｍであり、３０ｍｍ径の８０℃の２４時間の耐熱曲げ試験では、全サンプルが折損し３０ｍｍ径は、クリアできなかった。
【００５１】
比較例２
実施例１において、未硬化細径棒状物の被覆樹脂に、密度０．９２８ｇ／ｃｍ^３、ＭＦＲ１．３ｇ／１０ｍｉｎ、引張強度１８Ｍｐａ、１％モジュラス３４０ＭｐａのＬＬＤＰＥ樹脂（日本ユニカー製ＮＵＣＧ―５３５０）を使用して被覆厚み０．２１ｍｍで環状に被覆し、直ちに冷却水槽に導いて、表面の被覆部を冷却固化した。
【００５２】
引き続いて、この被覆未硬化線状物を入口及び出口に加圧シール部を設けた加圧蒸気硬化槽に導いて蒸気圧２３．５Ｐａで硬化し、引続いて、２６５℃に加熱された内径０．９３ｍｍおよび０．７０ｍｍの整形ダイスを備えた整形器に導いて被覆外周面を整形し、被覆外径０．７ｍｍの被覆抗張力体６を得、ボビンに連続状に巻き取った。
【００５３】
得られた被覆抗張力体は、被覆のピンホールによる硬化不良部が部分的にあって、抗張力体としての物性を満足できないものであった。
【００５４】
比較例３、４
実施例１の２２．５Ｔｅｘのガラスヤーンに変えて、６７．５Ｔｅｘのガラスヤーン３本（比較例３）、各撚糸として２２．５Ｔｅｘヤーンを３本撚合わせたヤーンを３本（比較例４）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして被覆抗張力体を得た。
【００５５】
得られた被覆抗張力体は、ＦＲＰ部の断面において、ガラス繊維が均等に分散されておらず、おむすび状で真円度が劣り、曲げると方向性があって、抗張力体としては使用できないものであった。
【００５６】
特に、合撚したヤーン３本を使用した比較例４では、不飽和ポリエステル樹脂の含浸工程において、合撚したヤーンがほぐれ、ヤーン簡で長さむらを生じ、ケバ立ち等が発生した。そのため、熱可塑性樹脂の被覆工程でピンホールが生じ、硬化後に部分的に硬化不良の部分が発生した。
【００５７】
また、得られた被覆抗張力体のＦＲＰの外周が均一でなく、０．７０Φの径に整形後の被覆厚みが不均一で、部分的にＦＲＰ部が露出しているところもあり、抗張力体として不適当のものであった。これは、所定の寸法、本比較例では外径０．４ｍｍ内で、ガラス繊維の分散が不十分且つ不均一となりやすいことによるものと思われる。
【００５８】
【表１】

【００５９】
【表２】

【００６０】
【発明の効果】
以上、実施例で詳細に説明したように、本発明のドロップ光ファイバケーブルは、繊維強化熱硬化性樹脂硬化物製抗張力体に熱可塑性樹脂被覆層を施した被覆抗張力体と、光ファイバ心線とを一括して熱可塑性樹脂で本体被覆したものであって、被覆抗張力体外周と、本体被覆とは融合し、被覆抗張力体の繊維強化熱硬化性樹脂硬化物製抗張力体外周と被覆層内周とは、アンカー接着構造を有しているので、抗張力体は、本体被覆の熱収縮を抑制して、光ファイバ心線を有効に保護し、ヒートサイクルテストや、しごきテストを満足するものである。
【００６１】
一方、アンカー接着構造であるため、接続作業において芯部の抗張力体の露出は、被覆層に切込みを入れることによって容易に剥離できる。このため、刃物による削り出しや、溶剤の使用を要していた従来の接着剤を使用したドロップ光ケーブルと比較して、成端キャビネットへの引留め作業が、安全に良環境下で容易に行うことができる。
【００６２】
よって、本発明によれば、細径で実用的なノンメタリックのドロップ光ファイバケーブルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるドロップ光ファイバケーブルの一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明のドロップ光ファイバケーブルに用いる被覆抗張力体の引抜（密着）力の測定方法の説明図である。
【図３】本発明のドロップ光ファイバケーブルのしごき試験の説明図である。
【符号の簡単な説明】
１ドロップ光ファイバケーブル
２、３光ファイバ心線
４抗張力体
５被覆層
６被覆抗張力体
７支持線
８本体被覆層

Claims

繊維強化熱硬化性樹脂製の抗張力体に、熱可塑性樹脂製の被覆層を施した被覆抗張力体と、光ファイバ心線と、前記被覆抗張力体と前記光ファイバ心線とを一括して熱可塑性樹脂で被覆する本体被覆部とを有するドロップ光ファイバケーブルであって、
前記被覆抗張力体は、前記光ファイバ心線を挟んで、その上下に所定の間隔を隔てて２本配置し、
前記被覆抗張力体外周と、前記本体被覆部とが、相互に融合接着し、前記被覆層の内周と前記抗張力体の外周とが、アンカー接着しているとともに、前記被覆抗張力体は、その引抜力が１０Ｎ／１０ｍｍ以上であり、
前記被覆抗張力体は、ガラス繊維を補強繊維とする外径が０．９ｍｍ以下の前記抗張力体に、０．３ｍｍ以下の前記被覆層を施してなり、
前記被覆抗張力体の前記熱可塑性樹脂製の被覆層に、１％モジュラスが１５０〜２５０ＭｐａのＬＬＤＰＥを用い、
前記抗張力体は、補強繊維にガラスヤーンを用いるとともに、前記ガラスヤーンは、単繊維径が３〜１３μｍで、複数のヤーンを合撚していない単糸状のもので、かつ、１１．２〜６７．５Ｔｅｘのものを用いることを特徴とするドロップ光ファイバケーブル。