JP4816429B2

JP4816429B2 - 繊維コードテンションメンバー

Info

Publication number: JP4816429B2
Application number: JP2006319413A
Authority: JP
Inventors: 国夫西岡; 康宏奥田; 良自森元
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2026-11-28
Also published as: JP2008134358A

Description

本発明は、架空送電線に併設使用される光ファイバーケーブル用繊維コードテンションメンバーに関し、さらに詳しくは強度及び張り腰に優れ、かつ外周を被覆する熱可塑性マトリックス樹脂との密着性に優れる光ファイバーケーブル用繊維コードテンションメンバーに関する。

光ファイバーケーブルは、光ファイバー線単独では強度が弱いため、一般に図１の断面図に示すように光ファイバー線に平行に長手方向にテンションメンバーを一本又は複数本沿わせ、両者の外周を熱可塑性マトリックス樹脂で被覆して構成されている。

従来のテンションメンバーは、金属線で構成されているため、架空送電線に併設されると風の影響を受けて振動の原因になりやすく、また、屋内に設置されると電磁波を誘導して電気製品の故障の原因となっていた。

また、テンションメンバーをＦＲＰで構成しているものも提案されているが、細径化、軽量化が不十分なため、同様に風の影響を受けて振動の原因になりやすく、また、ＦＲＰとその外周を被覆する熱可塑性マトリックス樹脂との密着性が不十分なため、固定時の端末の剥離処理が要求されていた。

さらに、近年、カラスなどによる光ファイバーケーブルの損傷が社会問題化しており、軽量で強度に優れるだけでなく、張り腰にも優れる光ファイバーケーブル用テンションメンバーが求められている。

これらの要請に対して、補強繊維束と強い曲げ弾性率を有する熱可塑性樹脂層からなる被覆層とを備え、未硬化状の熱硬化性樹脂を補強繊維束に含浸させた後、外周に被覆層を形成して冷却固化した後に熱硬化性樹脂を硬化させた繊維強化合成樹脂製棒状物が提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１の棒状物は、確かに強度及び張り腰の点で優れた光ファイバーケーブルを製造することができるが、棒状物と熱可塑性マトリックス樹脂の密着性がなお不十分であるため作業上問題があるだけでなく、また製造工程が複雑なため製造コストが高いという問題があった。
特開２００１−３２８１８９号公報

本発明は、かかる従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は強度及び張り腰に優れ、しかも外周を被覆する熱可塑性マトリックス樹脂との密着性にも優れる、容易かつ安価に製造することができる光ファイバーケーブル用繊維コードテンションメンバーを提供することにある。

本発明者は、かかる目的を達成するために鋭意検討した結果、補強合成繊維フィラメントを芯糸として用い、この外周を熱可塑性合成繊維フィラメントを鞘糸として被覆した複合糸を、鞘糸成分が溶融するように加熱して冷却固化することによって、芯糸で強度を与え、鞘糸で張り腰を与えるとともに、複合糸の鞘糸による周囲の凹凸でマトリックス樹脂との密着性（アンカー効果）を与えることができることを見出し、本発明の完成に至った。

即ち、本発明は、補強合成繊維フィラメントで構成される芯糸の外周を、熱可塑性合成繊維フィラメントで構成される鞘糸によって、部分的に又は完全に被覆してなる複合糸を、前記熱可塑性合成繊維フィラメントの融点以上で前記補強合成繊維フィラメントの融点又は分解点未満の温度に加熱した後に冷却固化することによって得られることを特徴とする繊維コードテンションメンバーである。

本発明の繊維コードテンションメンバーの好ましい態様では、前記補強合成繊維フィラメントが３３０ｄｔｅｘ以上の総繊度、５．３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の引張強度、及び９％以下の破断伸度を有し、前記芯糸が熱可塑性合成繊維フィラメントをさらに含み、前記芯糸が引き揃え又は合撚で形成され、前記鞘糸の熱可塑性合成繊維フィラメントが２７７ｄｔｅｘ以上の総繊度及び１３０℃以上の融点を有する。また、本発明の繊維コードテンションメンバーの好ましい態様では、前記被覆がカバリング、合撚、エア交絡、及び電気開繊からなる群から選択される少なくとも一つの方法によって行なわれ、前記加熱が前記複合糸を非接触ヒーターゾーンに通すことによって行なわれ、前記被覆及び前記加熱が被覆機台にて行なわれる。

また、本発明は、上記繊維コードテンションメンバーの一本又は複数本を光ファイバー線と平行に長手方向に沿わせ、両者の外周を熱可塑性マトリックス樹脂により被覆することによって得られることを特徴とする光ファイバーケーブルである。

本発明の繊維コードテンションメンバーは、強度のある芯糸を張り腰のある鞘糸で凹凸が外周に形成されるように被覆されているので、強度及び張り腰に優れるだけでなく、外周を被覆する熱可塑性マトリックス樹脂との密着性にも極めて優れているという効果を有する。また、本発明の繊維コードテンションメンバーは、繊維産業で従来用いられている機械を流用して容易に製造できるので、製造コストに優れるという効果を有する。

本発明の繊維コードテンションメンバーは、架空送電線に併設使用される光ファイバーケーブルに使用されるものであり、補強合成繊維フィラメントで構成される芯糸とその外周を部分的に又は完全に被覆する熱可塑性合成繊維フィラメントで構成される鞘糸とからなる複合糸の熱可塑性合成繊維フィラメントの部分を加熱溶融させた後に冷却固化して得られるものである。

本発明の繊維コードテンションメンバーに使用される芯糸は、テンションメンバー全体に高い強度及び低い伸度を与えるためのものであり、かかる特性を持つ補強合成繊維フィラメントが使用される。補強合成繊維フィラメントとしては、例えば芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリエステル繊維、ビニロン繊維などの有機繊維が使用され、特に耐熱性にも優れるＰＢＯ繊維を使用することが好ましい。芯糸の構成フィラメントとしては、補強合成繊維フィラメント以外に他のフィラメント、例えばバインダー特性を有する熱融着合成繊維などの熱可塑性合成繊維を３０重量％以下の量で併用してもよい。芯糸は引き揃えられたもしくは合撚されたマルチフィラメント、又は加撚されていないもしくは加撚されたモノフィラメントで形成されることができるが、芯糸の周囲の凹凸を強調するためには合撚されたマルチフィラメントで形成されていることが好ましい。

芯糸を構成する補強合成繊維フィラメントは、テンションメンバーの小径化及び寸法安定性の点で高い強度及び低い伸度を有することが必要であり、従って３３０ｄｔｅｘ以上の総繊度、５．３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の引張強度、及び９％以下の破断伸度を有することが好ましく、特に４５０〜１７００ｄｔｅｘの総繊度、１７〜４０ｃＮ／ｄｔｅｘの引張強度、及び２〜５％の破断伸度を有することが好ましい。総繊度が上述の範囲より低いとテンションメンバー全体に高い強度及び低い伸度を与えることができない恐れがあり、また総繊度が上述の範囲より高いと光ファイバーケーブルの製造時にテンションメンバー挿入孔を通過できなくなる恐れがある。補強合成繊維フィラメントはモノフィラメントであってもマルチフィラメントであってもよい。また、補強合成繊維フィラメントは、後述する熱可塑性合成樹脂フィラメントの加熱溶融時に一緒に溶融しないような高い融点又は分解点を持つことが必要である。

本発明の繊維コードテンションメンバーに使用される鞘糸は、テンションメンバー全体に強い張り腰を与えるためのものであり、かかる特性を持つ熱可塑性合成繊維フィラメントが使用される。熱可塑性合成繊維フィラメントとしては、例えばポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維などが使用され、特にポリエステル繊維を使用することが好ましい。また、熱可塑性合成繊維フィラメントは単一成分からなるものに限られず、二成分以上の成分からなる複合糸を使用することもでき、特に高融点の成分と低融点の成分を含む複合糸を使用することが好ましい。かかる複合糸としては、融点２００℃〜３００℃のポリエステル成分からなる芯部と融点１００℃〜１９０℃のポリエステル成分からなる鞘部を有する芯鞘構造の熱融着性糸が挙げられる。鞘糸は、芯糸の周囲に被覆されることによって顕著な凹凸を生じ、加熱によって溶融して芯糸に強い張り腰を与える。また、芯糸の周囲に形成された凹凸は鞘糸の加熱溶融後も残存し、アンカー効果により外周を被覆する熱可塑性マトリックス樹脂との密着性に寄与する。特に、鞘糸が上述のような高融点の成分と低融点の成分を含む複合糸である場合、加熱すると低融点の成分のみが溶融し、高融点の成分は溶融しないため、加熱による凹凸のくずれが少なく、優れたアンカー効果及び密着性を与える。

鞘糸を構成する熱可塑性合成繊維フィラメントは、芯糸に融着して強い張り腰を与えることができることが必要であり、従って２７７ｄｔｅｘ以上の総繊度及び１３０℃以上の融点を有することが好ましく、特に５６０〜１１００ｄｔｅｘの総繊度及び１５０〜２７０℃の融点を有することが好ましい。総繊度が上述の範囲より低いと鞘糸の芯糸への被覆作業が困難になる恐れがあり、また総繊度が上述の範囲より高いと芯糸の周囲に形成される凹凸が大きくなりすぎてアンカー効果が低下する恐れがある。融点が上述の範囲より低いと光ファイバーケーブルが高温環境で使用される場合に鞘糸が軟化してしまう恐れがあり、また融点が上述の範囲より高いと鞘糸が剛くなりすぎて張り腰に劣る恐れがある。なお、熱可塑性合成繊維フィラメントが上述のような二成分以上の成分からなる複合糸である場合、その融点は最も低融点の成分のそれを指すものとする。熱可塑性合成繊維フィラメントはモノフィラメントであってもマルチフィラメントであってもよい。

芯糸の外周を鞘糸で被覆する方法としては、当業者に従来公知の様々な方法を採用することができるが、例えばカバリング、合撚、エア交絡、及び電気開繊からなる群から選択される少なくとも一つの方法によって行なわれることが好ましい。鞘糸の被覆は芯糸の外周に部分的に、例えば芯糸の外周に一定の間隔を設けて行なってもよく、又は芯糸の外周全体に完全に行なってもよい。

複合糸の加熱は、当業者に従来公知の様々な方法を採用することができるが、例えば複合糸を非接触ヒーターゾーンに通すことによって行なうことができる。また、加熱は、複合糸を構成する成分のうち熱可塑性合成繊維フィラメントのみが溶融するように、熱可塑性合成繊維フィラメントの融点以上で芯糸を構成する補強合成繊維フィラメントの融点又は分解点未満の温度で行なわれることが必要である。なお、鞘糸の熱可塑性合成繊維フィラメントが上述のような高融点の成分と低融点の成分を含む複合糸である場合、加熱は鞘糸の低融点の成分のみが溶融するように行なえばよい。複合糸を製造するときの芯糸の外周への鞘糸の被覆、及び複合糸の加熱はいずれも被覆機台にて行なわれることが好ましい。

上記のようにして製造された繊維コードテンションメンバーは、芯糸の高強度を保持しながら、カンチレバー試験で３５０ｍｍ以上、さらには４００ｍｍ以上、さらには５００ｍｍ以上という剛軟度と直径１０ｍｍの輪を作成したときに折れ曲がらない（１０Ｒ試験）という弾力性を有し、さらに外周に熱可塑性マトリックス樹脂とのアンカー効果に優れる凹凸を持つことができる。この繊維コードテンションメンバーを図２のように光ファイバー線と平行に長手方向に一本又は複数本沿わせて、繊維コードテンションメンバーと光ファイバー線の両方の外周を熱可塑性マトリックス樹脂により被覆することによって、強度及び張り腰に優れ、かつ外周を被覆する熱可塑性マトリックス樹脂との密着性に優れる光ファイバーケーブルを提供することができる。

本発明の繊維コードテンションメンバーの優れた効果を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。

繊維コードテンションメンバーの物性の測定は以下の方法に従って行なった。
（１）引張強度
ＪＩＳＬ１０１３化学繊維フィラメント糸試験方法に従って測定した。
（２）破断伸度
ＪＩＳＬ１０１３化学繊維フィラメント糸試験方法に従って測定した。
（３）張り腰
（ｉ）カンチレバー法
織物の剛軟性試験法である４５°カンチレバー法に従って測定した。
（ｉｉ）１０Ｒ法
試料を使用して直径１０ｍｍの輪を作成したときに折れ曲がらないかどうかを評価した。評価結果は、○：折れ曲がらない；△：少し折れ曲がる；×：完全に折れ曲
がる、の三段階で評価した。
（４）熱可塑性マトリックス樹脂との密着性
試料にポリエチレンの熱可塑性マトリックス樹脂を被覆した後、一方の端部を把持し、他方の端部のマトリックス樹脂を剥離し、その剥離端部を引っ張ることによって熱可塑性マトリックス樹脂との密着性を評価した。評価結果は、◎：両手の力で引っ張っても引き抜けない；○：片手で引っ張っても引き抜けない；△：軽い力で引き抜けないが、片手で引っ張れば引き抜ける；×：軽い力で引き抜ける、の四段
階で評価した。

実施例１〜５
表１に従って芯糸を用意し、ダブルカバリング機（スピンドル回転数：上２０００ｒｐｍ、下２５００ｒｐｍ、回転方向は上下、同方向で実施、巻上げ速度９．６ｍ／分）で鞘糸を芯糸にカバリングして完全に被覆した。この試料を非接触式のヒーターゾーンに１７０℃で１分間通すことによって加熱し、実施例１〜５の試料を得た。

実施例１〜５で得られた試料について物性を測定した。その結果を表２に示す。

本発明の繊維コードテンションメンバーは、強度及び張り腰に優れ、かつ周囲の熱可塑性マトリックス樹脂との密着性に優れるので、光ファイバーケーブルに好適に使用することができる。

従来のテンションメンバーの一例の断面図を示す。本発明のテンションメンバーの一例の断面図を示す。

Claims

カバリング、合撚、エア交絡、及び電気開繊からなる群から選択される少なくとも一つの方法によって、補強合成繊維フィラメントで構成される芯糸の外周を、熱可塑性合成繊維フィラメントで構成される鞘糸によって、部分的に又は完全に被覆してなる複合糸を、前記熱可塑性合成繊維フィラメントの融点以上で前記補強合成繊維フィラメントの融点又は分解点未満の温度に加熱した後に冷却固化することによって得られることを特徴とする繊維コードテンションメンバー。
前記補強合成繊維フィラメントが３３０ｄｔｅｘ以上の総繊度、５．３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の引張強度、及び９％以下の破断伸度を有することを特徴とする請求項１に記載の繊維コードテンションメンバー。
前記芯糸が熱可塑性合成繊維フィラメントをさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の繊維コードテンションメンバー。
前記芯糸が引き揃え又は合撚で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の繊維コードテンションメンバー。
前記鞘糸の熱可塑性合成繊維フィラメントが２７７ｄｔｅｘ以上の総繊度及び１３０℃以上の融点を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の繊維コードテンションメンバー。
前記加熱が前記複合糸を非接触ヒーターゾーンに通すことによって行なわれることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の繊維コードテンションメンバー。
前記被覆及び前記加熱が被覆機台にて行なわれることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の繊維コードテンションメンバー。
請求項１〜７のいずれかに記載の繊維コードテンションメンバーの一本又は複数本を光ファイバー線と平行に長手方向に沿わせ、両者の外周を熱可塑性マトリックス樹脂により被覆することによって得られることを特徴とする光ファイバーケーブル。