JP4534167B2

JP4534167B2 - 光ファイバコード

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Publication number: JP4534167B2
Application number: JP2007031579A
Authority: JP
Inventors: 眞二日下; 明成中山; 嘉一滑川
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2007-02-13
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2027-02-13
Also published as: JP2008197302A

Description

本発明は、光ファイバコードに関する。

一般に、機器内又は家庭内などの屋内の伝送線として光ファイバコードが用いられている。

従来の光ファイバコードは、石英などからなる光ファイバに紫外線硬化樹脂が被覆された光ファイバ素線に熱可塑性樹脂が被覆されており、さらに、この熱可塑性樹脂上に縦添えした高抗張力繊維を介してポリマーが外部被覆されている。

従来、外部被覆材としてのポリマーは、（１）ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂、又はポリカーボネート、（２）ＰＶＣ樹脂、（３）ＥＥＡ又はＥＶＡ等の接着ポリマーと金属水酸化物との混合化合物（例えば、特許文献１参照）、（４）難燃剤とハイトレル（商標）との混合化合物等のような材料が用いられていた。

特開２００５−１８９３４９号公報

しかしながら、上述した材料を外部被覆材に用いた光ファイバコードには次のような問題があった。

（１）ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂、又はポリカーボネート
難燃性に優れているが、燃焼時の発熱量が大きく、炎を取り去ったとき自然に消える自消性が劣る。

（２）ＰＶＣ樹脂
難燃性に優れているが、燃焼時にハロゲンガスやダイオキシンガス等の有害ガスが発生するため、機器内又は屋内で使用するには適さない。

（３）ＥＥＡ又はＥＶＡ等の接着ポリマーと水酸化マグネシウム系難燃剤との混合化合物
難燃性が高く有害ガスが発生することはないが、ブリード・潮解現象が発生する。すなわち、時間の経過と共に、前記水酸化マグネシウムが空気中の窒素酸化物、硫黄物及び湿気により変質し、潮解性化合物を生成する。この潮解性化合物の生成により、被覆材に含まれる着色料が光ファイバコード表面に表出するブリード現象が起こりやすく、このブリード現象により、コードの表面外観が悪くなる。また、潮解性化合物が被覆材から失われることにより、機械的特性や難燃性等の特性が低下する。さらに、潮解性化合物がコードから流れ出て滴下し、周辺機器に悪影響を及ぼす。

（４）難燃剤とハイトレル（商標）との混合化合物
難燃剤が添加されているので難燃性は高いが、燃焼時の発熱量が特に大きいため、上述した（１）〜（３）の被覆材に比べて自消性の面で劣る。また、その大きな発熱量を抑えるために、難燃剤を多量に添加すると被覆の際の作業性が非常に悪くなる。

本発明の目的は、ハロゲン物質や金属水酸化物を含有させずに高い自己消炎能力を備え
た難燃性を有する光ファイバコードを提供することにある。

請求項１に記載の光ファイバコードは、光ファイバ心線の外周に、外部被覆層を備えた光ファイバコードであって、前記外部被覆層は、ポリフェニレンエーテルとしてポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）を７０重量部、スチレン系樹脂としてスチレン−エチエン／ブチレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＥＢＳ）を２０重量部、ポリスチレン（ＰＳ）を１０重量部配合してなるポリマーアロイからなり、該ポリマーアロイはハロゲン及び金属水酸化物を含まないことを特徴とする。

請求項２に記載の光ファイバコードは、光ファイバ心線の外周に、外部被覆層を備えた光ファイバコードであって、前記外部被覆層は、ポリフェニレンエーテルとしてポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）を５５重量部、スチレン系樹脂としてスチレン−エチエン／ブチレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＥＢＳ）を１０重量部、ポリアミド系樹脂としてナイロン１２（商標）を３５重量部配合してなるポリマーアロイからなり、該ポリマーアロイはハロゲン及び金属水酸化物を含まないことを特徴とする。

請求項３に記載の光ファイバコードは、請求項１に記載の発明において、前記ポリマーアロイが、リン系難燃剤を添加されたものであることを特徴とする。

請求項４に記載の光ファイバコードは、請求項２に記載の発明において、前記ポリマーアロイが、窒素系難燃剤を添加されたものであることを特徴とする。

請求項５に記載の光ファイバコードは、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記光ファイバ心線と前記外部被覆層との間に、高抗張力繊維が縦添えされていることを特徴とする。

請求項６に記載の光ファイバコードは、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記光ファイバ心線の外径が０．４ｍｍから０．９ｍｍの範囲にあり、前記外部被覆層までの外径が１．０ｍｍから３．０ｍｍの範囲にあることを特徴とする。

本発明によれば、ハロゲン物質や金属水酸化物を含有させずに高い自己消炎能力を備えた難燃性を得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明するが、この実施の形態は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能である。

図１を用いて、本発明の実施の形態の光ファイバコード８の構成について説明する。図１に示すように、例えば、石英ガラスを主成分とする光ファイバ１の外側を紫外線硬化樹脂２で被覆した光ファイバ素線５上に、ポリアミド系樹脂などの熱可塑性樹脂３で被覆した光ファイバ心線６が設けられる。さらに、高抗張力繊維４として例えばケブラー（商標）などのアラミド繊維を前記光ファイバ心線６に被覆する。

次に、ハロゲン及び金属水酸化物を含まないポリマーアロイを前記高抗張力繊維４の外周に外部被覆層７として被覆する。このポリマーアロイは自己消炎能力（自消性）のある難燃性を有する酸素指数及び発熱量となるよう複数のポリマーが混合されたものである。
なお、前記光ファイバ心線６に大きな張力が作用しない環境では、高抗張力繊維４を被覆することなく、前記ポリマーアロイを光ファイバ心線上に直接被覆してもよい。

酸素指数とは被燃焼物質をある空間に入れたとき、燃え続けることができるための大気
中の酸素比率のことである。本発明においては、ポリマーアロイが自消性のある難燃性を有するために、後述する発熱量の既定値に加え、酸素指数が２１以上、好ましくは２２以上であるとよい。酸素指数が２１以上であると、光ファイバコード８が燃焼してしまった場合でも継続的に燃焼することはなく、２２以上であると極端な条件でない限り継続的に燃焼することはないからである。

また、発熱量とは被燃焼物が燃焼するとき放出される熱放出量のことである。本発明においては、ポリマーアロイが自消性のある難燃性を有するために、上述の酸素指数の既定値に加え、発熱量が２８ｋＪ／ｇ以下、好ましくは２５ｋＪ／ｇ以下であるとよい。従来使用のポリマー、例えばポリアミドの発熱量は２８．７ｋＪ／ｇ、ポリカーボネートのそれは２９．４ｋＪ／ｇであるので、これらの発熱量より小さい２８ｋＪ／ｇ以下の発熱量ポリマーアロイを使用すると、光ファイバコード８が燃焼してしまった場合でも継続的に燃焼することはなく、２５ｋＪ／ｇ以下であると極端な条件でない限り継続的に燃焼することはないからである。
なお、上記酸素指数及び発熱量の値は、複数のポリマーの混合だけで満たされるようにしても、あるいは難燃剤を添加することにより満たされるようにしてもよい。さらには、複数のポリマーの混合だけで上記酸素指数及び発熱量の値を満たした上で、さらに難燃剤を添加して、より自消性のある難燃性を有するようにしてもよい。

また、上記外部被覆層７を構成するポリマーアロイには、ハロゲン及び金属水酸化物を含まない複数のポリマーが用いられる。この複数のポリマーは、例えばポリフェニレンエーテルとスチレン系樹脂、又はポリフェニレンエーテルとポリアミド系樹脂、又はポリフェニレンエーテルとスチレン系樹脂とポリアミド系樹脂のいずれかの組み合わせからなる。

このようなポリマーアロイから構成された外部被覆層７を前記高抗張力繊維４上に被覆することにより光ファイバコード８が作製される。

ここで、上記光ファイバ心線６の外径は０．４ｍｍ〜０．９ｍｍの範囲内にあり、作製された光ファイバコード８の外径は１．０ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲内にあることが好ましい。光ファイバ心線６の外径及び光ファイバコード８の外径がそれぞれ前記各範囲外になると、低温時の収縮が大きくなり、光ファイバ素線が小曲がりを起こし光伝送損失が増加したり、低温時に圧縮応力が加わり光ファイバ１を圧迫し伝送損失が増加してしまい、それらを防止するためである。

次に、ポリマーアロイを構成する混合物について説明する。上述したようにポリマーアロイはポリフェニレンエーテルとスチレン系樹脂又はポリアミド系樹脂の混合物であり、必要に応じて難燃剤を添付したものである。ポリフェニレンエーテルの化学式を下記に示す。

また、スチレン系樹脂としては、ポリスチレン単体の他、ブロックポリマー型のスチレン系エラストマーが挙げられる。ブロックポリマー型のスチレン系エラストマーとしては、ＳＢＳ（ＰＳ−ポリブタジエン−ＰＳトリブロック共重合体）、ＳＩＳ（ＰＳ−ポリイソプレン−ＰＳトリブロック共重合体）、ＳＥＢＳ（ＰＳ−ポリエチエン／ブチレン−ＰＳトリブロック共重合体）、ＳＥＰＳ（ＰＳ−ポリエチレン／プロピレン−ＰＳトリブロック共重合体）、ＳＥＥＰＳ（ＰＳ−ポリエチレン／エチレンプロピレン−ＰＳトリブロック共重合体）、ＳＢ（ＰＳ−ポリブタジエンジブロック共重合体）、ＳＥＢ（ＰＳ−ポリエチレン／ブタジエンジブロック共重合体）、ＳＥＰ（ＰＳ−ポリエチレン／プロピレンジブロック共重合体）、ＰＳ−ポリ酢酸ビニルグラフト共重合体等が挙げられる。これらの単独又は複数種をブレンドして使用することができる。

また、ポリアミド系樹脂としては、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド６１２、ポリアミド１２（ナイロン１２（商標））、ポリアミド１１、ポリアミド６１０、芳香族ポリアミド等が挙げられる。これらの単独又は複数種をブレンドして使用することができる。

また、難燃剤にはリン系難燃剤と窒素系難燃剤とがある。
リン系難燃剤としては、リン酸エステル、縮合リン酸エステル等の有機リン系化合物、または赤リン、ポリリン酸アンモニウム、ポリリン酸アミド等無機リン系化合物が挙げられる。

窒素系難燃剤としては、メラミンシアヌレート、硫酸メラミン、グアニジン化合物、テトラゾール化合物、アンモニウム化合物等が挙げられる。

上述した本実施の形態の光ファイバコード８によれば次のような効果を奏する。
光ファイバ心線６に設けた高抗張力繊維４上に被覆されたポリマーアロイは、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂、又はポリカーボネートと比べて、高い難燃性及び自己消炎能力を有する。さらに、高価なフッ素樹脂等を使用しないため、材料費を安く抑えることができる。
また、前記ポリマーアロイにはハロゲンが含まれていないため、ＰＶＣ樹脂と比べて、塩化水素、塩素、ダイオキシン等ハロゲン系有害ガスが発生しないという効果が生じる。
また、前記ポリマーアロイには金属水酸化物が含まれていないため、潮解性化合物の生成によるブリード現象も発生しない。
また、難燃剤とハイトレル（商標）との混合化合物と比べて、低発熱量ポリマーアロイを使用することにより、難燃剤の使用を少量の使用で済ますことができるので、被覆の際の作業性を低下させることがなく、また、製造費用を安く押さえることができる。

なお、光ファイバコード８においてポリマーアロイからなる外部被覆層７は、本実施の形態では１層であるが、光ファイバコード８の外径が３．０ｍｍを超えない範囲であれば、層耐曲げ性能を向上させるために２層以上からなる被覆層としてもよい。

＜実施例１＞
図１に示すように、光ファイバ素線５の外径を０．２５ｍｍとし、外径を０．９ｍｍとした光ファイバ心線６に、ケブラー繊維（商標）からなる高抗張力繊維４を縦添え被覆した。その上に、さらに図２に示した配合のポリマーアロイを用いて外部被覆層７を被覆した。この外部被覆層７は、二軸混練機を用いて作製したポリマーアロイを押出機にてチューブ状に押出被覆して形成した。作製された光ファイバコード８の外径は２．０ｍｍとした。
図２より、上記ポリマーアロイは、ポリフェニレンエーテルとしてＰＰＯ（ＧＥプラスチックス製）を７０重量部、スチレン系樹脂としてＳＥＢＳ（クレイトン（商標）１６５１；シェル製）を２０重量部、ＰＳ（ＧＰ−ＰＳ；Ａ＆ＭＰＳ製）を１０重量部配合し、上記複数のポリマーを混合した。

このポリマーアロイについて酸素指数及び発熱量を求めた。結果は図２下部に示してあるように、酸素指数が２３．５、発熱量が２４ｋＪ／ｇであった。
酸素指数は、ＪＩＳＫ７２０１に準拠して求めた。なお、試料形状は縦１５０ｍｍ×横６．５ｍｍ×厚さ３ｍｍとし、東洋精機製の酸素指数測定器を用いて測定した。
発熱量は、コーンカロリメータを用いて、試料形状は縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ３ｍｍとし、輻射熱５０ｋＷ／ｍ^２の条件で行った燃焼試験から得られる平均燃焼有効発熱量とした。

実施例１により得られた光ファイバコード８について、（１）ＪＩＳＣ３００５傾斜燃焼テストによる難燃性及び自己消炎能力判定実験、（２）燃焼時有害ガス発生確認実験、（３）ブリード・潮解現象発生確認実験、を行った。これらの実験の結果を図３に示した。

（１）ＪＩＳＣ３００５傾斜燃焼テスト
実施例１における光ファイバコード８の難燃性及び自己消炎能力判定実験については、規格ＪＩＳＣ３００５に基づいて実施した。実験及び判定方法は以下の通りである。長さ約３００ｍｍの光ファイバコード８を水平面から６０度傾斜させ、該コードの上端と下端を把持した。そして、バーナーの内炎の先端をコードの下端から約２０ｍｍの位置に、３０秒以内で燃焼するまで当て、バーナーを取り去った後に、燃焼の程度を目視にて確認した。ここで、バーナー炎は、内炎３５ｍｍ、外炎１３０ｍｍとした。バーナーを取り去ってから燃焼が継続することなく６０秒以内で自己消炎したものを“合格”、６０秒以上燃焼が継続するものを“不合格”とした。

（２）燃焼時有害ガス発生確認実験
光ファイバコード８の外部被覆層７から１０００ｍｇの試料を採り、ＪＩＳＣ３６６６−２に準拠して測定を行った。ただし、ｐＨ及び導電率測定の代わりに、溶液中に含まれる陰イオンをイオンクロマトグラフにより分析した。ハロゲンイオンの合計が９００ｐｐｍ以下であるものを“なし”、９００ｐｐｍを越えるものを“有り”とした。

（３）ブリード・潮解現象発生確認実験
実施例１における光ファイバコード８のブリード・潮解現象発生確認実験を実施した。実験及び判定方法は以下の通りである。作製した長さ２００ｍｍの光ファイバコード８を
室温で４００ｐｐｍのＮＯガスに４８時間暴露した後、温度６０℃かつ湿度９０％の恒温恒湿槽内で２時間放置した。そして、前記光ファイバコード８を取り出し、表面を目視観察し、表面に水滴が発生しているか否かを判断した。水滴が発生しなかったものを“なし”とし、発生したものを“有り”とした。

図３より、（１）ＪＩＳＣ３００５傾斜燃焼テストで“合格”、（２）燃焼時有害ガス発生確認実験で“なし”かつ（３）ブリード・潮解現象発生確認実験で“なし”となっている例を総合判定の結果“○（すなわち合格）”、それ以外の例を“×（すなわち不合格）”とした。実施例１における光ファイバコード８は、（１）〜（３）より総合判定は○であり合格であった。

＜実施例２＞
図２に示すように、ポリマーアロイがポリフェニレンエーテルとスチレン系樹脂とポリアミド系樹脂からなり、そのポリマーアロイは、ポリフェニレンエーテルとしてＰＰＯ（ＧＥプラスチックス製）を５５重量部、スチレン系樹脂としてＳＥＢＳ（クレイトン（商標）１６５１；シェル製）を１０重量部、ポリアミド系樹脂としてナイロン１２（商標）（ＵＢＥＳＴＡ３０３５；宇部興産製）を３５重量部配合され、ポリマーアロイの酸素指数を２２．５、発熱量を２５ｋＪ／ｇとしたこと以外は、実施例１と同じ条件で光ファイバコード８を作製し、実施例１と同様の実験を行った。
実験の結果は、図３に示している。

＜実施例３＞
図２に示すように、ポリマーアロイがポリフェニレンエーテルとスチレン系樹脂からなり、そのポリマーアロイには、ポリフェニレンエーテルとしてＰＰＯ（ＧＥプラスチックス製）を７０重量部、スチレン系樹脂としてＳＥＢＳ（クレイトン（商標）１６５１；シェル製）を２０重量部、ＰＳ（ＧＰ−ＰＳ；Ａ＆ＭＰＳ製）を１０重量部、リン系難燃剤として縮合リン酸エステル（ＰＸ２００；大八化学製）を１５重量部配合され、ポリマーアロイの酸素指数を２９．０、発熱量を２２ｋＪ／ｇとしたこと以外は、実施例１と同じ条件で光ファイバコード８を作製し、実施例１と同様の実験を行った。
実験の結果は、図３に示している。

＜実施例４＞
図２に示すように、ポリマーアロイがポリフェニレンエーテルとスチレン系樹脂とポリアミド系樹脂からなり、そのポリマーアロイには、ポリフェニレンエーテルとしてＰＰＯ（ＧＥプラスチックス製）を５５重量部、スチレン系樹脂としてＳＥＢＳ（クレイトン（商標）１６５１；シェル製）を１０重量部、ポリアミド系樹脂としてナイロン１２（ＵＢＥＳＴＡ３０３５；宇部興産製）を３５重量部、窒素系難燃剤としてメラミンシアヌレート（ＭＣ６４０；日産化学製）を２０重量部配合され、ポリマーアロイの酸素指数を２７．５、発熱量を２３ｋＪ／ｇとしたこと以外は、実施例１と同じ条件で光ファイバコード８を作製し、実施例１と同様の実験を行った。
実験の結果は、図３に示している。

＜比較例１＞
図２に示すように、外部被覆がポリアミド系樹脂であるナイロン１２からなり、酸素指数が２１．５、発熱量が２８．７ｋＪ／ｇであること以外は、実施例１と同じ条件で光ファイバコードを作製し、実施例１と同様の実験を行った。
図３に示すように、比較例１における光ファイバコードではＪＩＳＣ３００５傾斜燃焼テストで“不合格”となった。

＜比較例２＞
図２に示すように、外部被覆が軟質ＰＶＣからなり、酸素指数が２４．５、発熱量が３３．２ｋＪ／ｇであること以外は、実施例１と同じ条件で光ファイバコードを作製し、実施例１と同様の実験を行った。
図３に示すように、比較例２における光ファイバコードでは有害ガスであるＨＣｌの発生が確認された。また、ブリード・潮解現象の発生において“多少有り”と判定された。

＜比較例３＞
図２に示すように、外部被覆がポリオレフィンに金属水酸化物の水酸化マグネシウム（キスマ５Ａ；協和化学製）を添加した混合物からなり、酸素指数が２９．０、発熱量が３５ｋＪ／ｇであり、前記混合物にはＥＥＡ（Ａ７１４；三井デュポン製）を１００重量部、前記水酸化マグネシウムを１００重量部配合したものを使用したこと以外は、実施例１と同じ条件で光ファイバコードを作製し、実施例１と同様の実験を行った。
図３に示すように、比較例３における光ファイバコードではブリード・潮解現象の発生において“有り”と判定された。

＜比較例４＞
図２に示すように、外部被覆が難燃剤を添加した熱可塑性ポリエステルゴム弾性体（ハイトレル；東レ製）からなり、酸素指数が２２．６、発熱量が３０．７ｋＪ／ｇであること以外は、実施例１と同じ条件で光ファイバコードを作製し、実施例１と同様の実験を行った。
図３に示すように、比較例４における光ファイバコードではＪＩＳＣ３００５傾斜燃焼テストで“不合格”となった。

本発明の光ファイバコードは、光ファイバ心線の外周に設けた外部被覆層が、ポリフェニレンエーテルを含むポリマーアロイからなり、該ポリマーアロイの酸素指数が２１以上、かつ発熱量が２８ｋＪ／ｇ以下である。ハロゲン物質や金属水酸化物を含有せずに高い自己消炎能力を備えた難燃性を有し、有害ガスやブリード・潮解現象の発生もない。

本発明の一実施形態の光ファイバコードの断面図である。実施例と比較例におけるポリマーの配合、酸素指数及び発熱量を示した図である。実施例と比較例におけるＪＩＳＣ３００５傾斜燃焼テスト、燃焼時有害ガス発生確認実験、ブリード・潮解現象発生確認実験の各結果及び総合結果を示した図である。

符号の説明

１光ファイバ
２紫外線硬化性樹脂
３熱可塑性樹脂
４高抗張力繊維
５光ファイバ素線
６光ファイバ心線
７外部被覆層
８光ファイバコード

Claims

光ファイバ心線の外周に、外部被覆層を備えた光ファイバコードであって、
前記外部被覆層は、ポリフェニレンエーテルとしてポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）を７０重量部、スチレン系樹脂としてスチレン−エチエン／ブチレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＥＢＳ）を２０重量部、ポリスチレン（ＰＳ）を１０重量部配合してなるポリマーアロイからなり、該ポリマーアロイはハロゲン及び金属水酸化物を含まないことを特徴とする光ファイバコード。
光ファイバ心線の外周に、外部被覆層を備えた光ファイバコードであって、
前記外部被覆層は、ポリフェニレンエーテルとしてポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）を５５重量部、スチレン系樹脂としてスチレン−エチエン／ブチレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＥＢＳ）を１０重量部、ポリアミド系樹脂としてナイロン１２（商標）を３５重量部配合してなるポリマーアロイからなり、該ポリマーアロイはハロゲン及び金属水酸化物を含まないことを特徴とする光ファイバコード。
前記ポリマーアロイが、リン系難燃剤を添加されたものである、請求項１に記載の光ファイバコード。
前記ポリマーアロイが、窒素系難燃剤を添加されたものである、請求項２に記載の光ファイバコード。
前記光ファイバ心線と前記外部被覆層との間に、高抗張力繊維が縦添えされている請求
項１乃至４のいずれかに記載の光ファイバコード。
前記光ファイバ心線の外径が０．４ｍｍから０．９ｍｍの範囲にあり、前記外部被覆層までの外径が１．０ｍｍから３．０ｍｍの範囲にある請求項１乃至５のいずれかに記載の光ファイバコード。