JP5064884B2 - 難燃性光ケーブル - Google Patents
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図1は、スロットロッドを利用した光ファイバケーブルの一例を示す正面図である。図1において、光ファイバケーブル1は、中心に抗張力体2を備えたスロットロッド3、スロットロッド3の溝4に収容された8心光ファイバテープ心線の積層体5、溝4に収容された8心光ファイバテープ心線の積層体5を押さえるためにスロットロッド3の外周に巻かれた押え巻(プラスチックテープ)6、および押え巻6の外側を覆う外被(シース)7からなる。なお、溝4の本数や形状や大きさ等は、光ファイバケーブルの要求特性によって定まるものであり、適宜に設定される。
しかしながら、シース材料に使用したエチレン−(メタ)アクリル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸アルキル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体から選ばれる1種類以上の樹脂を主体とする難燃ポリオレフィンは、比較的動摩擦係数の大きい材料の為、例えば本材料を外被とする従来の光ファイバケーブルを管路内に布設する場合、管路内面と光ファイバケーブルの外被との摩擦抵抗が大きいため、長距離の布設が困難であるという問題があった。
また、上記難燃ポリオレフィンは比較的柔らかい材料の為、敷設する際にケーブルが長手方向に擦られると、容易に摩滅して削り落とされる。上記難燃ポリオレフィンからなるシース材料が削り落とされると、抗張力体及び光ファイバが剥き出しになり、ケーブルとして使用不可能になる場合があった。
ケーブルの細経化には、スロットロッドを細径化すること、及び外被を薄肉化することが挙げられる。上記の外径24mmを達成するためには外被厚は1.7mm程度が必要となるが、従来のシース材料をそのままこの厚さにしても垂直トレイ燃焼試験に合格することが困難で、しかも同時に耐磨耗性も低下するという問題があった。
[1]溝内に光ファイバ心線を収納した溝付スペーサーの外周に押え巻が巻かれ、前記押え巻の外周に外被が設けられた光ケーブルであって、
該外被が、外被厚さが1.8mm以下であって、かつ、
(a−1)エチレン−酢酸ビニル共重合体および、熱可塑性樹脂成分の含有量が少なくとも50質量%である(a−2)エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体から選択される共重合体を合計で90〜65質量%、(b−1)不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィンおよび/または(b−2)エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体10〜35質量%、(c)エチレン・α−オレフィン共重合体0〜15質量%からなる熱可塑性樹脂(A)100質量部に対し、(B)平均粒径が3〜9μmの赤燐を含有してなり、かつ該赤燐を10質量部以下の範囲で含有し、(C)脂肪酸で表面処理された水酸化マグネシウム80〜140質量部を含有する難燃性組成物(P)
で形成されていることを特徴とする難燃性光ケーブル。
[2]前記(a−1)エチレン−酢酸ビニル共重合体および前記(a−2)エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体から選択される共重合体が、(a−2)エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体であることを特徴とする[1]項に記載の難燃性光ケーブル。
[3]外径が24mm以下であることを特徴とする[1]または[2]項に記載の難燃性光ケーブル。
[4]1000心ケーブルであることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1項に記載の難燃性光ケーブル。
[5]前記赤燐の含有量が、熱可塑性樹脂(A)100質量部に対し、8〜10質量部であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載の難燃性光ケーブル。
本発明の光ケーブルの構造の好ましい一例は、図1に示したものと同様であり、溝4内に光ファイバ心線5を収納した溝付スペーサー(スロットロッド)3の外周に押え巻6が巻かれ、前記押え巻6の外周に外被7が設けられている。通常、抗張力体2は鋼線であり、スロットロッド3はポリエチレン製である。溝4の本数や形状や大きさ等は、光ファイバケーブルの要求特性によって定まるものであり、適宜に設定される。
本発明の光ケーブルに収容される光ファイバ心線の心数は特に限定されないが、1000心が特に好ましい。
本発明の光ケーブルの大きさ、形状については特に制限はなく、用途に応じて適宜定められる。
熱可塑性樹脂(A)は、(a−1)エチレン−酢酸ビニル共重合体および、熱可塑性樹脂成分の含有量が少なくとも50質量%である(a−2)エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体から選択される共重合体を合計で90〜65質量%、(b−1)不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィンおよび/または(b−2)エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体10〜35質量%、(c)エチレン・α−オレフィン共重合体0〜15質量%からなる。
本発明におけるエチレン−酢酸ビニル共重合体とは、エチレンと酢酸ビニルを共重合させたものが使用でき、例えば、エバフレックス(商品名、三井デュポンポリケミカル(株)製)、ウルトラセン(商品名、東ソー(株)製)などが挙げられる。また、本発明におけるエチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体とは、例えばエチレン−エチルアクリレート共重合体(EEA)、エチレン−メチルアクリレート共重合体(EMA)、エチレン−ブチルアクリレート共重合体(EBA)、エチレンーメタクリル酸メチル共重合体(EMMA)などが挙げられる。具体的には例えば、エバルロイ(商品名 三井デュポンポリケミカル(株)製)などが挙げられる。
本発明における「不飽和カルボン酸またはその誘導体(以下、これらを併せて不飽和カルボン酸等ともいう)で変性されたポリオレフィン」とは、ポリオレフィンを不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性することにより、グラフト重合した樹脂をいう。
不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸等が挙げられ、不飽和カルボン酸の誘導体としては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、マレイン酸モノエステル、マレイン酸ジエステル、無水マレイン酸、イタコン酸モノエステル、イタコン酸ジエステル、無水イタコン酸、フマル酸モノエステル、フマル酸ジエステル、無水フマル酸などが挙げられる。
ポリオレフィンとしては、ポリエチレン(直鎖状ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン)、ポリプロピレン(ホモポリプロピレン、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−エチレンブロック共重合体や、プロピレンと他の少量のα−オレフィン(例えば、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン等)との共重合体)、エチレンとαオレフィンとの共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン系共重合体等が挙げられる。
不飽和カルボン酸等により変性されたポリオレフィンとしては、具体的には例えば、ポリボンド(商品名、クロンプトン(株)製)、アドテックス(商品名、日本ポリエチレン(株)製)、アドマー(商品名、三井化学(株)製)、クレイトン(商品名、JSRクレイトン(株)製)などが挙げられる。
本発明において、(b−1)成分および/または(b−2)成分の含有量は、前記熱可塑性樹脂(A)中10〜35質量%であり、15〜30質量%が好ましい。この量が多すぎると伸びが大幅に低下する。
エチレン・α−オレフィン共重合体は、エチレンと炭素数4〜12のα−オレフィンとの共重合体が好ましく、α−オレフィンの具体例としては、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン等が挙げられる。
エチレン・α−オレフィン共重合体としては、LLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)、LDPE(低密度ポリエチレン)、VLDPE(超低密度ポリエチレン)、EBR(エチレンーブタジエンゴム)、及びシングルサイト触媒存在下に合成されたエチレン・α−オレフィン共重合体等が挙げられる。このなかでも、シングルサイト触媒存在下に合成されたエチレン・α−オレフィン共重合体が好ましい。
また、エチレン・α−オレフィン共重合体としては、メルトフローインデックス(ASTM D−1238)が0.5〜30g/10分のものが好ましい。また、当該共重合体は、ブロック共重合体でもグラフト共重合体でもよく、ランダム共重合体であってもよい。
このようなシングルサイト触媒存在下に合成されたエチレン・α−オレフィン共重合体が、高い引張強度、引裂速度、衝撃強度等を有することから、金属水和物を高充填する必要があるノンハロゲン難燃材料(光ファイバケーブルの被覆材料)に使用した場合、高充填された金属水和物による機械特性の低下を小さくすることができるという利点がある。
反面、シングルサイト触媒を用いて合成したエチレン・α−オレフィン共重合体を用いる場合、通常のエチレン・α−オレフィン共重合体を用いる場合と比べて、溶融粘度の上昇や溶融張力の低下がおこり、成形加工性に問題が生ずる。この点については、シングルサイト触媒として非対称な触媒を用いて長鎖分岐を導入し(Constrained Geometory Catalystic Technology)、または合成の際に2つの重合槽を連結することで分子量分布に2つのピークを作る(Advanced Performance Terpolymer)ことで、その成形加工性を改良したものもある。
本発明では、高い難燃性を保持するために、難燃性組成物(P)は赤燐を含有する。ここで、赤燐としては、粉末状のものが分散性に優れ、機械物性や難燃性が良好である。また、赤燐は、粉末状のままではなく、無機、有機コートしたものも使用される。そのため、本発明では、平均粒径が3〜9μmの赤燐が使用される。赤燐が9μmより大きいと外観及び力学的強度が著しく低下し、また3μmより小さいと混練り工程が著しく困難となる。
本発明において赤燐の含有量は、熱可塑性樹脂(A)100質量部に対し0〜10質量部であり、0〜8質量%であることが好ましい。この量が多すぎると力学特性が低下する。
本発明に用いられる難燃性組成物(P)における金属水和物としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等が挙げられるが、本発明においては難燃性の面から水酸化マグネシウムを使用する。
また、無処理の水酸化マグネシウムとしては、たとえばキスマ5(商品名、協和化学(株))、マグニフィンH5(商品名、アルベマール(株))などがあげられる。
高い耐候性を保持するために、難燃性組成物(P)はカーボンを含有することが好ましい。このカーボンの含有量は熱可塑性樹脂(A)100質量部に対し、0〜10質量部が好ましい。この量が多すぎると力学特性が低下する。
本発明で用いることのできるホウ酸亜鉛、ヒドロキシスズ酸亜鉛、スズ酸亜鉛は、平均粒子径が5μm以下のものが好ましく、3μm以下のものがさらに好ましい。
本発明で用いることのできるホウ酸亜鉛として、具体的には例えば、アルカネックスFRC−500(2ZnO/3B2O3・3.5H2O)、FRC−600(いずれも商品名、水澤化学(株)製)などが挙げられる。また、スズ酸亜鉛(ZnSnO3)、ヒドロキシスズ酸亜鉛(ZnSn(OH)6)として、アルカネックスZS、アルカネックスZHS(いずれも商品名、水澤化学(株)製)などが挙げられる。
本発明においてホウ酸亜鉛、スズ酸亜鉛またはヒドロキシスズ酸亜鉛の含有量は、熱可塑性樹脂(A)100質量部に対して2〜20質量部が好ましく、3〜20質量部であることがより好ましい。その量が少なすぎると難燃性向上の効果が発現せず、多すぎると力学的強度、特に伸びが低下し、コードもしくはケーブルとしたときの外観が悪くなる。
表1及び2に樹脂組成物の各成分の含有量を示す。なお、表中の各成分の含有量の単位は質量部である。
まず、下記表1及び2に示す各成分を室温(23±2℃)にてドライブレンドし、バンバリーミキサーを用いて溶融混練して、各難燃性樹脂組成物を製造した。
次に、押出被覆装置を用いて、コア径19.7mm、遮蔽層なし、シース厚1.7mm、8心テープ心線を実装することからなる外径24mmの1000心光ケーブルを成形した(図1参照)。
各難燃性樹脂組成物及び得られたケーブルに対して、以下の評価を行った。
被覆した難燃性樹脂組成物をロールプレスした1.0mmのシートよりJIS K 6723に基づくダンベル3号形試験片を作成して引張試験を行った。標線間20mm、引張速度200mm/分で試験を行った。伸び300%以上、引張り強さ4.9Mpa以上が必要である。
JASO D 608準拠に基づく耐磨耗性評価を行った。押出被覆装置を用いて、導体(導体径0.80mmφの錫メッキ単線 構成:1本/0.80mmφ)上に、各難燃性樹脂組成物を被覆して、各々絶縁電線を製造した。外径は2.4mm(被覆層の肉厚0.8mm)とした。
上記各々の絶縁電線について長さ約900mmの試料をとり、23±5℃の室温でJIS R 6251に規定する150番Gの磨耗テープに接するように、試料を固定し450gのおもりを加え1500mm/minの速さでテープを移動し、導体とテープが接触するまでのテープの長さを読みとった。1箇所の測定を行った後、試料を25mm移動し、時計方向に90度回転させて固定し、上記の試験を行った。このようにして、1試料に対して8個の測定値を読みとり、平均値を求めた。次に8個の測定値のうち平均値以下の測定値を再平均し、この値を磨耗抵抗値とした。25mを合格とした。
各ケーブルの短尺しごき耐磨耗試験(対PE管路)を行った。使用金車はR250の9連金車であり、張力は150kgf(1471N)であった。10往復した時にシース切れを起こさないことを合格とした。
JIS C 3521に規定される垂直トレイ燃焼試験を行い、合否を確認した。
(1)エチレン−エチルアクリレート共重合体
商品名:NUC6510 製造元:日本ユニカー(株)
(2)エチレン−酢酸ビニル共重合体
商品名:V220 製造元:宇部丸善ポリエチレン(株)
(3)マレイン酸変性ポリエチレン
商品名:L−6100M 製造元:日本ポリエチレン(株)
マレイン酸変性量:1質量%
(4)アクリル酸変性ポリエチレン
商品名:ポリボンドP−1009 製造元:クロンプトン(株)
(5)エチレン−メタクリル酸共重合体
商品名:ニュクレルN1207C 製造元:三井デュポンポリケミカル(株)
メタクリル酸含有量:12質量%
(6)直鎖状低密度ポリエチレン(密度:917kg/m3)
商品名:モアテック0138N 製造元:(株)プライムポリマー
(7)脂肪酸処理水酸化マグネシウム
商品名: マグシーズN4 製造元:神島化学(株)
(8)シラン処理水酸化マグネシウム
商品名:キスマ5L 製造元:協和化学(株)
(9)赤燐
商品名:ヒシガードLP−F 製造元:日本化学工業(株)
平均粒径5μm
(10)赤燐
商品名:ノーバエクセル140 製造元:燐化学工業(株)
平均粒径30μm
(11)カーボン
商品名:旭カーボン#70 製造元:旭カーボン(株)
これらに対して、本発明例の試料1〜5は、引張強さ、伸び、耐磨耗性及び難燃性のいずれの評価項目においても良好な結果が得られた。
2 抗張力体
3 スロットロッド(溝付スペーサー)
4 溝
4a 溝の内面部
5 光ファイバ心線(8心光ファイバテープ心線)
6 押え巻
7 外被(シース)
Claims (5)
- 溝内に光ファイバ心線を収納した溝付スペーサーの外周に押え巻が巻かれ、前記押え巻の外周に外被が設けられた光ケーブルであって、
該外被が、外被厚さが1.8mm以下であって、かつ、
(a−1)エチレン−酢酸ビニル共重合体および、熱可塑性樹脂成分の含有量が少なくとも50質量%である(a−2)エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体から選択される共重合体を合計で90〜65質量%、(b−1)不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィンおよび/または(b−2)エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体10〜35質量%、(c)エチレン・α−オレフィン共重合体0〜15質量%からなる熱可塑性樹脂(A)100質量部に対し、(B)平均粒径が3〜9μmの赤燐を含有してなり、かつ該赤燐を10質量部以下の範囲で含有し、(C)脂肪酸で表面処理された水酸化マグネシウム80〜140質量部を含有する難燃性組成物(P)
で形成されていることを特徴とする難燃性光ケーブル。 - 前記(a−1)エチレン−酢酸ビニル共重合体および前記(a−2)エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体から選択される共重合体が、(a−2)エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の難燃性光ケーブル。
- 外径が24mm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の難燃性光ケーブル。
- 1000心ケーブルであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の難燃性光ケーブル。
- 前記赤燐の含有量が、熱可塑性樹脂(A)100質量部に対し、8〜10質量部であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の難燃性光ケーブル。
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