JP5712287B2

JP5712287B2 - 部分的含浸繊維強化熱可塑性強力部材

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Publication number: JP5712287B2
Application number: JP2013514195A
Authority: JP
Inventors: チェン，ブオ; ポウケ，イェルンヴァン
Original assignee: ダウグローバルテクノロジーズエルエルシー
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2031-05-23
Also published as: EP2580616A1; KR20130089152A; CN103038686B; WO2011156122A1; CN103038686A; MX2012014347A; TWI509002B; US9207418B2; CA2801077C; KR101881610B1; CA2801077A1; MX337524B; JP2013543206A; TW201207010A; BR112012031113A2; US20130071076A1

Description

本発明は、ワイヤーおよびケーブルに関する。一態様では、本発明はワイヤーまたはケーブルの強力部材に関し、別の態様では、本発明は繊維強化されている強力部材に関する。さらに別の態様では、本発明は繊維強化強力部材の作製方法に関し、さらに別の態様では、本発明は繊維強化強力部材を含むワイヤーおよびケーブルに関する。

光ファイバーケーブルは、有害なレベルの縦方向および横方向の応力からの十分な保護を繊維に提供するように設計された複雑な構造体である。さらに、構造体は、繊維の耐用寿命のために、良好な化学的および物理的環境も提供する。光ファイバーケーブルと電力ケーブルの間の１つの基本的な違いは、電力ケーブルの金属コンダクターが、据付け工事および運用状態の間に形成される引張応力の少なくとも一部を抱えることである。対照的に、光ファイバーケーブルは、引張応力から繊維を隔離するために特にケーブルに組み込まれる、引張強度部材を含む。十分な引張および圧縮強度、小径ベンドに耐える能力、容易な繊維取扱いおよびケーブル据付け工事、ならびに競争力のある費用は、光ファイバーケーブルの設計時に考慮すべき一覧の中の少数の基準である。

光ファイバーケーブルのために多くの種類の設計が利用でき、最適な設計は用途によって決まる。いずれを選択しようが、据付け工事と運用の両方の間にケーブルの引張および圧縮応力を抱えるために、全ての設計は何らかの種類の強力部材を必要とする。

今日用いられている強力部材は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ、ガラス繊維が強化材である場合はガラス繊維強化プラスチック（ＧＲＰ）としても知られる）またはステンレス鋼で主に作製される。伝統的に、ＦＲＰまたはＧＲＰは、ビニルエステルまたはエポキシなどの１つまたは複数の熱硬化樹脂による繊維引抜き成形方法を通して製造されるが、工程速度は非常に制限される。ステンレス鋼に関しては、それは比較的高価であり、重い。さらに、今日利用できるＧＲＰまたはＦＲＰ／熱硬化樹脂複合材は、過度の剛性を有する傾向があり、これは、特にケーブルの急な屈曲がしばしば必要である建物周囲またはにぎやかな都市通りに沿った所で、これらの強力部材を含む光ファイバーケーブルの据付け工事を困難にする。
（０００４ａ）
ＵＳ２０１０／００７５１４４は、所定の断面形状に配置された収束繊維トウの束の含浸の結果である、柔軟性のある低バルク前含浸トウプレグ（towpreg）を記載する。低圧含浸工程の間、樹脂は繊維束に浸入しないが、トウを含む表面繊維をコーティングするだけである。プリプレグはプリフォームに変換することができ、プリフォームは熱および圧を加えることによって複合部材へと強化することができる。
（０００４ｂ）
ＷＯ９６／２８２５８は、所定の断面形状に配置された収束繊維トウの束にパウダーコーティングすることを含む、柔軟性のある低バルクトウプレグを生成する方法を教示する。パウダーコーティング工程の間、樹脂パウダー粒子は繊維束に浸入しないが、トウを含む表面繊維をコーティングするだけであり、トウプレグの芯部に乾燥した繊維が生成される。トウプレグは、柔軟性のある一方向性テープに変換することができる。
（０００４ｃ）
日本国特許公報第０７１７３７７８号は、ヤーン束の断面に均一に混合されて分配されている細いヤーンおよび超微細なヤーンで構成されるヤーン束を含むスエード調の人工皮革を記載する。ヤーンを束にするために用いられる弾性ポリマーは、ヤーン束の内部にまで浸透しない。
（０００４ｄ）
ＵＳＰ７，６０３，０１１は、スリックラインケーブルおよびその調製方法を教示する。ケーブルは、チャンネルを含む予備製造されたポリマー複合ロッドと、チャンネル内に配列された光ファイバーおよびチャンネル内に光ファイバーを固定するためのファスナーを含む。スリックラインケーブルの複合構成材は繊維で強化することができるが、強化用繊維はＵＳ２０１０／００７５１４４、ＷＯ９６／２８２５８または日本国特許公報第０７１７３７７８号に記載の方法では束にされない。

一実施形態では、本発明は、繊維／樹脂複合材の中に入っている疎性繊維を含む繊維束である。一実施形態では、繊維束は不定の長さの押出成型品である。一実施形態では、繊維は、ガラス、炭素、ポリエステルおよびアラミドの少なくとも１つを含む。一実施形態では、繊維／樹脂複合材の樹脂構成要素は、ポリオレフィンである。一実施形態では、複合材に入っている疎性繊維の集合の平均厚さは、繊維束の直径の少なくとも１／１０である。一実施形態では、繊維／樹脂複合材の平均厚さは、繊維束の半径の少なくとも１／３である。

一実施形態では、本発明は、繊維／樹脂複合材の中に入っている疎性繊維を含む繊維束を含む、ケーブルまたは他の構造体である。一実施形態では、ケーブルは光ファイバーケーブルである。

一実施形態では、本発明は繊維束の作製方法であって、（Ａ）繊維の一部が束の内部を形成し、繊維の一部が束の外部を形成するように繊維を一緒に束ねる段階と、（Ｂ）（１）束の外部を形成する繊維および樹脂が、束の内部を形成する繊維を包む繊維／樹脂複合材を形成し、（２）束の内部を形成する繊維が樹脂で含浸されないように、束の外部を樹脂で含浸する段階とを含む方法である。一実施形態では、繊維束は、疎性繊維束（それらに限定されないが、ガラス、炭素、ポリエステルおよびアラミド繊維の少なくとも１つを含む）をワイヤージャケット押出しラインに通し、任意の都合のよい方法で繊維束に熱可塑性樹脂（例えば、ポリプロピレンまたはポリエチレン）を加えることによって処理される。繊維は押出機の中で部分的に含浸されるだけであり、含浸させた繊維のほとんどは束の外層に位置する。束が押出しダイを出て冷却した後、「硬質シェル」複合材が束の外側表面に形成され、このシェル層は中心部の残りの未含浸または軽く含浸されただけの繊維をきつく囲む。

本発明の繊維束は、樹脂で完全に含浸され、したがって束の内部に疎性繊維のない繊維束と比較して、低減された曲げ剛性および向上した製造効率を示す。本発明の繊維束は、光ファイバーケーブルならびに他のワイヤーおよびケーブル用途のために有益な強力部材の役割をする。シェル複合材および中心部の両方の繊維は、束の引張強度に寄与するが、束の圧縮強度および曲げ剛性は外層の繊維／樹脂複合材だけによって提供される。繊維束は、以下の特徴の１つまたは複数を示すことができる：
１．押出しによって調製される場合には、束の断面幾何構造は、流動力学および押出しダイの設計を通して要求に応じて変化させることができる。
２．繊維束の圧縮強度は繊維／樹脂複合材シェルによって決定されるので、シェル厚さの変動は束の圧縮強度を変える。樹脂の調合、押出しヘッド圧の制御、およびライン速度の制御の１つまたは複数を通して、外側の複合材シェル層の厚さは、束が適用される用途の必要性に応じて変化させることができる。
３．束繊維／樹脂複合材層と中心部の疎性繊維の間の容積比を調整することによって、束の曲げおよびねじれ剛性を、束が適用される用途の必要性に応じて仕立てることもできる。複合材シェルの容積がより大きいことは、束のより高い剛性（曲げおよびねじれの両方）を意味する。
４．繊維束の水遮断特性を強化するために、水遮断コーティングを繊維（特に中心部の繊維）に加えることができる。
５．ワイヤージャケット押出しラインは、伝統的な繊維引抜き成形方法と比較して、非常により高速の、例えば１０×を超えるライン速度を有する。したがって、製造効率は、大いに強化される。
６．用途のために高い耐熱性が望まれる場合には、マトリックスを軽く架橋するために、押出し方法と一緒に水分硬化などの架橋技術を用いることができる。

一実施形態では、本発明の繊維束は、ケーブルに向上した柔軟性を提供するために、従来のＦＲＰ／ＧＲＰ強力部材に代わる光ファイバーケーブルの交換用強力部材として用いられる。しかし、本発明の繊維束は、一方向の高い引張係数が望まれる他の用途で用いることもできる。

本発明の繊維束実施形態の模式的横断面である。実施例で調製された試料のモジュラスを報告するグラフである。実施例で調製された試料の三点曲げ試験の結果を報告するグラフである。

定義
別段の記載がないか、前後関係から含意されていないか、または当技術分野で慣例でない限り、全ての割合および百分率は重量に対してであり、全ての試験方法はこの開示の出願日現在で現行のものである。米国特許慣行では、いかなる参照特許、特許の出願または公開の内容も、特に定義（この開示で具体的に規定されるいかなる定義とも矛盾しない範囲で）の開示、および当技術分野の一般知識に関して、参照によりその全体が組み込まれる（またはその同等の米国バージョンは参照によりそのように組み込まれる）。

この開示での数値の範囲は概算であり、したがって特に明記しない限り範囲外の値を含むことができる。数値の範囲は、任意の下の値と任意の上の値との間に少なくとも２単位の分離があるならば、１単位の増加でそれらを含む下の値および上の値からの全ての値を含む。例えば、組成、物理的または他の特性、例えば厚さなどが１００から１，０００である場合、全ての個々の値、例えば１００、１０１、１０２など、および下位範囲、例えば１００から１４４、１５５から１７０、１９７から２００などが明示的に列挙されている。１未満の値を含むか、１を超える分数（例えば、１．１、１．５など）を含む範囲については、１単位は０．０００１、０．００１、０．０１または０．１であると適宜みなされる。１０未満の１桁の数字（例えば、１から５）を含む範囲については、１単位は０．１であると一般的にみなされる。これらは具体的に意図されるものの例に過ぎず、列挙される最低値と最高値との間の数値の全ての可能な組合せがこの開示で明示的に述べられているとみなすべきである。数値の範囲は、とりわけ、配合、厚さなどの構成要素の量のためにこの開示の中で提供される。

「フィラメント」および同類の用語は、１０を超える長さ対直径比を有する細長い材料の単一の連続した鎖を意味する。

「繊維」および同類の用語は、一般に丸い断面および１０を超える長さ対直径比を有する、絡み合っているフィラメントの細長いカラムを意味する。

ケーブル」および同類の用語は、保護ジャケットまたはシースの中の少なくとも１本のワイヤーまたは光ファイバーを意味する。一般的に、ケーブルは、２本以上のワイヤーまたは光ファイバーが、一般的に共通の保護ジャケットまたはシース内で一緒に縛られたものである。ジャケットの内部の個々のワイヤーまたは繊維は、裸であるか、被覆されているか、または絶縁されてよい。結合ケーブルは、電線および光ファイバーを含むことができる。ケーブルなどは、低、中および高の電圧の用途のために設計することができる。一般的なケーブル設計は、ＵＳＰ５，２４６，７８３、６，４９６，６２９および６，７１４，７０７に例示される。

「包まれる」および同類の用語は、繊維束との関連で、束の中心の繊維が繊維／樹脂複合材によって囲まれることを意味する。

「平均厚さ」および同類の用語は、繊維束の繊維／樹脂複合材構成要素との関連で、束の周囲の２つ以上の場所で複合材の厚さを任意の適する手段で測定し、次に測定値の合計を測定数によって割ることによって決定される束の複合材構成要素の厚さを意味する。「平均厚さ」および同類の用語は、繊維束の疎性繊維構成要素との関連で、束の内部の２つ以上の場所で疎性繊維構成要素の厚さを任意の適する手段で測定し、次に測定値の合計を測定数によって割ることによって決定される束の疎性繊維構成要素の厚さを意味する。

繊維
本発明の実施では、それらに限定されないが、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレンおよびポリプロピレン繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ガラス繊維、グラファイト繊維、クォーツ繊維、金属繊維、セラミック繊維、ホウ素繊維、アルミニウム繊維およびこれらまたは他の繊維の２つ以上の組合せを含む様々な種類の繊維を用いることができる。繊維は、一般的にスプール上の個々のフィラメントの束であるヤーンまたは練糸として入手できる。繊維のデニールは、繊維の組成および繊維束が置かれる用途によって異なることができるが、一般的に、それは４００から５，０００テックスの間、より一般的には６００から３，０００テックスの間、さらにより一般的には７００から２，５００テックスの間である。

代表的なポリオレフィン繊維には、ＨｏｎｅｙｗｅｌｌからのＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）９００ポリエチレン繊維、ＤＯＷＸＬＡ（商標）ポリオレフィン繊維が含まれる。代表的なガラス繊維には、ＯｗｅｎｓＣｏｒｎｉｎｇのＥガラス繊維ＯＣ（登録商標）ＳＥ４１２１（１２００または２４００テックス）およびＪｏｈｎＭａｎｖｉｌｌｅＪＭ４７３ＡＴ（２４００テックス）、４７３Ａ（２４００および１２００テックス）、ＰＰＧ４５９９（２４００テックス）が含まれる。ＯＣ（登録商標）ＳＥ４１２１は、シングルエンドの連続練糸（３０型）ファミリーの先進的部材である。この製品は、ポリプロピレン長繊維熱可塑性物質（ＬＦＴ）用途で使用するために特別に設計されている。ＯＣＳＥ４１２１は、直接ＬＦＴ法に適するように設計されている化学的性質を有する。

繊維束中の繊維の量は、束の重量に対して一般的に少なくとも２０、より一般的には少なくとも６０、さらにより一般的には少なくとも８０重量パーセント（重量％）である。繊維束中の繊維の最大量は、束の重量に対して一般的に９８重量％を超えず、より一般的には９８重量％を超えず、さらにより一般的には９０重量％を超えない。

樹脂含浸
本発明の実施では、それらに限定されないが、繊維強化ポリマープラスチックを形成するために一般に知られ、用いられる樹脂を含む、様々な種類の市販されている熱可塑性樹脂を用いることができる。一般的な熱可塑性樹脂には、それらに限定されないが、アクリル樹脂、アクリル酸樹脂、エポキシ樹脂、カーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ならびにこれらのおよび／または他の樹脂の２つ以上の組合せが含まれる。

本発明の実施で有益なポリオレフィン樹脂は熱可塑性であり、ポリオレフィンホモポリマーおよびインターポリマーの両方が含まれる。ポリオレフィンホモポリマーの例は、エチレンおよびプロピレンのホモポリマーである。ポリオレフィンインターポリマーの例は、エチレン／α−オレフィンインターポリマーおよびプロピレン／α−オレフィンインターポリマーである。α−オレフィンは、好ましくはＣ_３〜２０の線状、分枝状または環状α−オレフィンである（プロピレン／α−オレフィンインターポリマーのためには、エチレンがα−オレフィンとみなされる）。Ｃ_３〜２０α−オレフィンの例には、プロペン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセンおよび１−オクタデセンが含まれる。α−オレフィンはシクロヘキサンまたはシクロペンタンなどの環状構造を含むこともでき、３−シクロヘキシル−１−プロペン（アリルシクロヘキサン）およびビニルシクロヘキサンなどのα−オレフィンをもたらす。用語の古典的意味においてα−オレフィンではないが、本発明では、ノルボルネンおよび関連オレフィンなどの特定の環状オレフィンはα−オレフィンであり、上記のα−オレフィンの一部または全部の代わりに用いることができる。同様に、スチレンおよびその関連オレフィン（例えば、α−メチルスチレンなど）は、本発明でα−オレフィンである。例示的なポリオレフィンコポリマーには、エチレン／プロピレン、エチレン／ブテン、エチレン／１−ヘキセン、エチレン／１−オクテン、エチレン／スチレンなどが含まれる。例示的なターポリマーには、エチレン／プロピレン／１−オクテン、エチレン／プロピレン／ブテン、エチレン／ブテン／１−オクテンおよびエチレン／ブテン／スチレンが含まれる。コポリマーはランダムまたはブロックであってよい。

ポリオレフィン樹脂は、不飽和エステルまたは酸などの１つまたは複数の官能基を含むこともでき、これらのポリオレフィンは周知であって、従来の高圧技術によって調製することができる。不飽和エステルは、アクリル酸アルキル、メタクリル酸アルキルまたはカルボン酸ビニルであってよい。アルキル基は１から８個の炭素原子を有することができ、好ましくは１から４個の炭素原子を有する。カルボン酸基は２から８個の炭素原子を有することができ、好ましくは２から５個の炭素原子を有する。エステルコモノマーに帰されるコポリマーの部分は、コポリマーの重量に対して１から最高５０重量パーセントの範囲であってよい。アクリレートおよびメタクリレートの例は、アクリル酸エチル、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、ｔ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリレートおよび２−エチルヘキシルアクリレートである。カルボン酸ビニルの例は、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルおよび酪酸ビニルである。不飽和酸の例には、アクリル酸またはマレイン酸が含まれる。

当技術分野で一般に公知の通りに達成することができるグラフトを通して、官能基をポリオレフィンに含ませることもできる。一実施形態では、グラフトは、オレフィンポリマー、フリーラジカル開始剤（過酸化物など）、および官能基を含む化合物を溶融混合することを一般的に含むフリーラジカル官能基化を通して起こることができる。溶融混合中に、フリーラジカル開始剤はオレフィンポリマーと反応して（反応性溶融混合）ポリマーラジカルを形成する。官能基を含む化合物は、ポリマーラジカルの骨格に結合して官能基化されたポリマーを形成する。官能基を含む例示的な化合物には、それらに限定されないが、アルコキシシラン、例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランならびにビニルカルボン酸および無水物、例えば無水マレイン酸が含まれる。

本発明で有益なポリオレフィンのより具体的な例には、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）（例えば、ＴｈｅＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙによって作製されたＦＬＥＸＯＭＥＲ（登録商標）エチレン／１−ヘキセンポリエチレン）、均一に分枝状の、線状のエチレン／α−オレフィンコポリマー（例えばＭｉｔｓｕｉＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄによるＴＡＦＭＥＲ（登録商標）およびＥｘｘｏｎＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙによるＥＸＡＣＴ（登録商標））、均一に分枝状の、実質的に線状のエチレン／α−オレフィンポリマー（例えば、ＴｈｅＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙから入手可能なＡＦＦＩＮＩＴＹ（登録商標）およびＥＮＧＡＧＥ（登録商標）ポリエチレン）、ならびにＵＳＰ７，３５５，０８９に記載されるものなどのオレフィンブロックコポリマー（例えば、ＴｈｅＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙから入手可能なＩＮＦＵＳＥ（登録商標））が含まれる。より好ましいポリオレフィンコポリマーは、均一に分枝状の線状および実質的に線状のエチレンコポリマーである。実質的に線状のエチレンコポリマーが特に好ましく、ＵＳＰ５，２７２，２３６、５，２７８，２７２および５，９８６，０２８により完全に記載されている。

本発明の実施で有益なポリオレフィンには、プロピレン、ブテンおよび他のアルケンに基づくコポリマー、例えば、プロピレンに由来する過半数の単位および別のα−オレフィン（エチレンを含む）に由来するマイナーな単位を含むコポリマーも含まれる。本発明の実施で有益な例示的なプロピレンポリマーには、ＴｈｅＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙから入手可能なＶＥＲＳＩＦＹ（登録商標）ポリマーおよびＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙから入手可能なＶＩＳＴＡＭＡＸＸ（登録商標）ポリマーが含まれる。

上記のオレフィンエラストマーのいずれかのブレンドを本発明で用いることもでき、好ましい形態では、本発明のオレフィンエラストマーがブレンドの熱可塑性ポリマー構成要素の少なくとも約５０、好ましくは少なくとも約７５、より好ましくは少なくとも約８０重量パーセントを構成し、それらの柔軟性を保持する範囲で、オレフィンエラストマーを１つまたは複数の他のポリマーと混合すること、またはそれらで希釈することができる。より好ましくない形態では、および求められることがある他の特性に従い、オレフィンエラストマーの含量は熱可塑性ポリマー構成要素の５０％未満であってよい。一実施形態では、含浸樹脂は、その両方ともＴｈｅＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙから入手可能なＩＮＳＰＩＲＥ（登録商標）４０４もしくはＤＯＷ（登録商標）Ｈ７３４−５２ＲＮＡ性能のポリマー（ポリプロピレン）、または他の供給業者から入手可能な類似したグレードのポリプロピレン樹脂である。

本発明の実施で用いられる樹脂は、それらの処理および／または使用を容易にするために１つまたは複数の添加剤を含むことができる。一般的な添加剤には、相溶性／カップリング剤、例えばＤｕＰｏｎｔによるＦＵＳＡＢＯＮＤ（登録商標）Ｐ３５３またはＡｒｋｅｍａによるＯＲＥＶＡＣ（登録商標）ＣＡ１００またはＣｈｅｍｔｕｒａによるＰＯＬＹＢＯＮＤ（登録商標）３２００；流動促進剤、例えばＢｏｒｅａｌｉｓのＢＯＲＦＬＯＷ（登録商標）４０５もしくは８０５またはＤｏｗのＡＦＦＩＮＩＴＹ（登録商標）ＧＡ１９５０；色素、例えばＨｕｂｒｏｎＢｌａｃｋＭａｓｔｅｒｂａｔｃｈＰＰＢまたはＣａｂｏｔＰＬＡＳＢＬＡＫ（登録商標）４０４５；ならびに抗酸化剤、例えば、ＩＲＧＡＮＯＸ（登録商標）１０１０、ＩＲＧＡＦＯＳ（登録商標）１６８および／またはＩＲＧＡＮＯＸ（登録商標）ＰＳ８０２（ＣｉｂａＳｐｅｃｉａｌｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓによって供給される）が含まれる。これらおよび他の添加剤は、従来の量および従来の方法で用いられる。

繊維束中の樹脂（いかなる添加剤および／または充填剤も含む）の量は、束の重量に対して一般的に少なくとも３、より一般的には少なくとも５、さらにより一般的には少なくとも８重量パーセント（重量％）である。繊維束中の樹脂の最大量は、束の重量に対して一般的に８０重量％を超えず、より一般的には６０重量％を超えず、さらにより一般的には４０重量％を超えない。束の中の樹脂のより高い濃度、したがってより厚い硬質もしくは外側のシェル、すなわち複合材のためには、樹脂に束を透過する時間をより多く与えるために押出機のライン速度は遅くなる。

繊維束の作製方法
一実施形態では、本発明の実施で、ワイヤージャッキ押出しで現在用いられている任意のワイヤージャケットラインを用いることができる。これらのラインは、設備の利用可能性のため、ケーブル製造業者に対して大きな柔軟性を提供する。一般的に、樹脂は、押出機の前端で直接混合によって全ての構成要素と配合される。押出機に樹脂および添加剤を供給するために、複数の計器フィーダーを用いることができる。押出しスクリューは、２．５：１より大きな圧縮比で設定することができる。適宜、スクリューで混合エレメントを用いるべきであり、一般的に最小限の混合エレメントだけが必要とされる。チャンバー温度は一般的に押出機内の異なるゾーンで１００〜２２０℃に設定され、ダイ温度はゾーンの全てで一般的に最も高い。押出し速度は、一般的に繊維の直径に応じて毎分３〜１５フィートである。ライン速度の主要な決定因子は、含浸の所望の深さである。樹脂は、繊維の外周から測った半径の平均で少なくとも三分の一（または円形以外の断面のものである場合ならば、半径１／３の相当物）、一般的には外周から測った半径の１／２の平均以下を一般的に透過する。

繊維束仕様
図１は、本発明の繊維束の断面を例示する。束１０は、繊維／樹脂複合材１２に包まれる疎性繊維１１を含む。図１に示すように、複合材１２の厚さは、疎性繊維１１の周囲で必ずしも均一とは限らない。一般的に複合材中の繊維の全てまたは事実上全ては、束のモジュラスを最大にするように連続的である。繊維／樹脂複合材の平均厚さは変動することができるが、一般的にそれは繊維束の半径の少なくとも１／３である。複合材が厚いほど、束の柔軟性は低い。束の中心は、樹脂で含浸されていないか、最小限にだけ含浸されている繊維を含み、したがって樹脂のマトリックスを通して互いに結合していない。

光ファイバーケーブルで強力部材として機能するためには、一般的に繊維束は以下の特性の１つまたは複数を有する：
１．少なくとも４９ギガパスカル（ＧＰａ）のモジュラス。高いモジュラスは、繊維充填量（ガラス繊維）、および繊維とマトリックスの間の接着の関数である。
２．繊維は、複合材の中で連続的である。高モジュラス要件に到達するために、一般的に繊維の少なくとも９５％は複合材中で連続的でなければならない。
３．繊維は、束の縦方向に向けられる。
４．繊維／樹脂複合材は、外周から測った繊維束の半径の少なくとも１／３を含む。
５．複合材の樹脂と繊維の間の強力な接着。

本発明は、以下の実施例を通してより完全に記載される。特に記されない限り、全ての割合および百分率は重量による。

材料
繊維は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌから入手可能なＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）９００、１，２００デニールおよび１２０フィラメントの超高分子量ポリエチレンヤーンである。繊維の融点は１５０℃であり、繊維の他の特性は表１に報告される。

樹脂は、ＴｈｅＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙから入手可能なＥＮＧＡＧＥ（登録商標）８２００ＥＧポリオレフィンエラストマー、０．８７０ｇ／ｃｃの密度、５ｇ／１０分の溶融指数、６０℃の融点を有するエチレン−オクテンコポリマーである。

束構築の方法
繊維束は、５馬力のモーターおよび４つの加熱ゾーンを有するミニワイヤーライン押出機を用いて構築される。繊維および樹脂は、１の重量比で混合される。「硬質シェル」または含浸複合材は、厚さ０．７〜０．７５ｍｍに制御される。

押出機は単一のスクリューを備え、２５の長さ／直径比で３：１の圧縮比で作動される。混合エレメントは、使用されない。押出機のゾーン温度プロファイルは、ゾーン１が１０５℃、ゾーン２が１１０℃、ゾーン３が１１５℃、ダイが１２０℃である。ダイおよびガイダーチップは０．０５３インチの孔径に設定し、スクリューは毎分１５回転（ｒｐｍ）で回す。生成される繊維は、０．０７２インチ（１．８２９ｍｍ）の外径を有する。硬質シェルは、厚さ０．７１ｍｍと測定される。

試験方法
繊維束の引張特性は、ＡＳＴＭＤ６３８−０３およびStandard Test Method for Tensile Properties of Plastics、2008 Annual Book of ASTM Standards、セクション8、08.01巻、ASTM International、West Conshohocken、PA、2008年、の手順に従って測定される。

試験結果
図２は、得られたモジュラスデータを報告する。結果は、４９ＧＰａ（光ファイバーケーブルで用いられるＣＲＰ／ＦＲＰのための現行仕様であり、グラフでは黒線によって表される）を超える。図３は、２インチの試験スパンによる単純三点曲げ試験の荷重−たわみ試験データを報告する。試験は、この実施例で作製される試料、および今日業界で用いられる従来のＦＲＰ試料（直径２．５ｍｍ）で実施される。

図３に示される荷重対たわみデータ（三点曲げ試験）は、この実施例によって作製される試料が従来のＦＲＰ繊維束よりもずっと柔軟性があることを実証する（その引張係数は図２に示す業界仕様よりさらに上である）。

本発明は好ましい実施形態の前の記載を通して特定の詳細で記載されたが、この詳細は主な目的の例示のためである。以下の請求項に記載の本発明の精神と範囲から逸脱することなく、当業技術者は多くの変更および改変を加えることができる。

１０繊維束
１１疎性繊維
１２繊維／樹脂複合材

Claims

少なくとも１つのワイヤーまたは光ファイバー；および、
繊維束（１０）を含む繊維強化強力部材を備え、
前記繊維束が複数の繊維を含み、
前記複数の繊維の一部が束の内部を形成し、前記複数の繊維の一部が束の外部を形成し、
ここで、前記束の外部は樹脂で含浸され、
前記束の外部の繊維および樹脂が、前記束の内部を形成する繊維が中に入っている繊維／樹脂複合材（１２）を形成し、そして、前記束の内部の繊維が疎性である、
ケーブル。
前記繊維束（１０）が半径を有し、複合材が束の半径の少なくとも１／３である平均厚さを含む、請求項１に記載のケーブル。
前記繊維束（１０）が直径を有し、束の中の疎性繊維が束の平均直径の少なくとも１／１０を含む、請求項２に記載のケーブル。
繊維が、束（１０）の全重量に対して束（１０）の２０から９５％の間を構成する、請求項３に記載のケーブル。
樹脂がポリオレフィンポリマーである、請求項４に記載のケーブル。