JP6784081B2

JP6784081B2 - 光ファイバケーブル用スペーサに使用するためのポリエチレン樹脂及びこれを使用した光ファイバケーブル用スペーサ

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Publication number: JP6784081B2
Application number: JP2016142433A
Authority: JP
Inventors: 涼英岡; 佐藤　文昭; 佐藤　　文昭; 武田　健太郎; 健太郎武田; 隆郎平間; 太郎藤田; 高橋　健; 高橋　　健
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2016-07-20
Publication date: 2020-11-11
Anticipated expiration: 2036-07-20
Also published as: JP2018013578A

Description

本発明は、光ファイバケーブル用スペーサに使用するためのポリエチレン樹脂及びこれを使用した光ファイバケーブル用スペーサに関する。

特許文献１には、光ファイバを収納するらせん溝が外周に設けられる光ファイバケーブル用スペーサに使用するためのポリエチレン樹脂において、該ポリエチレン樹脂は、メルトインデックスが０.０１ｇ／１０分以上０.３０ｇ／１０分未満であり、密度が０.９４１〜０.９５５ｇ／ｃｍ^３であり、且つ流動比が２０〜５５であることを特徴とする、光ファイバケーブル用スペーサに使用するためのポリエチレン樹脂が開示されている。

特開平７−３３３４７６号公報

近年、通信される情報量の増加により、光ケーブルに対しても伝送容量を高める要求が強くなってきており、一つのケーブルに収納する光ファイバの本数を増やす努力が行われている。収納する光ファイバの本数を増やすためには、ケーブルの外径を大きくすればよいが、布設する配管の径による制約や、ケーブルを巻き取るドラムの大きさによる長さの制限などの問題が生じるため、ケーブルの大きさを大きくせずに収納本数を増やすことが望ましい。

スロットと呼ばれるポリエチレン製スペーサを用いた光ケーブルにおいては、スロットのリブをより細くすることで光ファイバの収納のための空間を広げれば、より多くのファイバを収納することが可能になる。しかしながら、リブを細くすると強度が低下するため、布設時の側圧でリブが変形し、伝送特性に悪影響を与える場合がある。

一方で、光ファイバケーブル用スペーサに高密度のポリエチレン樹脂を使用する場合、密度を高くするとスペーサの表面平滑性が悪化し、伝送特性が悪化する場合がある。また、密度を低くするとスペーサの剛性が低下するため、布設時の側圧でリブ変形が発生し、伝送特性が悪化する場合がある。

本発明は、強度が強く、表面平滑性の良いスペーサを得ることのできるポリエチレン樹脂及びこれを用いた光ファイバケーブル用スペーサを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る光ファイバケーブル用スペーサに使用するためのポリエチレン樹脂は、
密度が０．９５２ｇ／ｃｍ^３以上０．９６２ｇ／ｃｍ ^３以下であり、
分子量１００００以下のポリエチレンを重量分率で２２％以上２４％以下含み、
分子量３０００００以上のポリエチレンを重量分率で１２％以上１８％以下含む。

また、上記の本発明の一態様に係る光ファイバケーブル用スペーサに使用するためのポリエチレン樹脂は、
重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎの比Ｍｗ／Ｍｎが１３以上２５以下であると好ましい。

また、本発明の一態様に係る光ファイバケーブル用スペーサに使用するためのポリエチレン樹脂は、
密度が０．９５２ｇ／ｃｍ^３以上０．９６２ｇ／ｃｍ ^３以下であり、
結晶化ピークの半値幅が１３℃以上１４．５℃以下である。

また、本発明の一態様に係る光ファイバケーブル用スペーサは、引張強度が２５ＭＰａ以上である本発明の一態様に係るポリエチレン樹脂からなり、ＪＩＳＢ０６０１による平均表面粗さが１．２μｍ以下である。

本発明によれば、強度が強く、表面平滑性の良いスペーサを得ることのできるポリエチレン樹脂及びこれを用いた光ファイバケーブル用スペーサを提供することができる。

本発明の実施形態に係る光ファイバケーブル用スペーサの一例を示す図である。本発明の実施形態に係る光ファイバケーブルの一例を示す断面図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本願発明の実施形態に係る光ファイバケーブル用スペーサに使用するためのポリエチレン樹脂は、
（１）密度が０．９５２ｇ／ｃｍ^３以上０．９６２ｇ／ｃｍ ^３以下であり、
分子量１００００以下のポリエチレンを重量分率で２２％以上２４％以下含み、
分子量３０００００以上のポリエチレンを重量分率で１２％以上１８％以下含む。
この構成によれば、強度が強く、表面平滑性の良いスペーサを得ることのできるポリエチレン樹脂を提供することができる。

また、上記（１）の本願発明の実施形態に係る光ファイバケーブル用スペーサに使用するためのポリエチレン樹脂は、
（２）重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎの比Ｍｗ／Ｍｎが１３以上２５以下であると好ましい。
この構成によれば、強度が強く、表面平滑性の良いスペーサを得ることのできるポリエチレン樹脂を提供することができる。

また、本願発明の実施形態に係る光ファイバケーブル用スペーサに使用するためのポリエチレン樹脂は、
（３）密度が０．９５２ｇ／ｃｍ^３以上０．９６２ｇ／ｃｍ ^３以下であり、
結晶化ピークの半値幅が１３℃以上１４．５℃以下である。
この構成によれば、強度が強く、表面平滑性の良いスペーサを得ることのできるポリエチレン樹脂を提供することができる。

また、本願発明の実施形態に係る光ファイバケーブル用スペーサは、
（４）引張強度が２５ＭＰａ以上である（１）〜（３）のいずれか一項に記載のポリエチレン樹脂からなり、ＪＩＳＢ０６０１による平均表面粗さが１．２μｍ以下である。
この構成によれば、強度が強く、表面平滑性の良いスペーサを提供することができる。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る光ファイバケーブル用スペーサに使用するためのポリエチレン樹脂及び当該ポリエチレン樹脂を使用した光ファイバケーブル用スペーサの具体例について説明する。

（第一の実施形態）
図１及び図２に示すように、光ファイバケーブル１は、複数枚の光ファイバテープ心線２０と、光ファイバケーブル用スペーサ（以下、スペーサという。）１１と、スペーサ１１の周囲に縦添え又は横巻きで巻き付けた上巻テープ１３と、上巻テープ１３で覆ったスペーサ１１の外側を被覆する外被１４と、を備える。

スペーサ１１は、テンションメンバ１２が中心部に埋設され、外面側に複数条のスロット溝１１ａを有するロッドである。スロット溝１１ａは、テープ心線２０を１又は複数枚収容するための溝であり、図２では、５条のスロット溝１１ａを有する例を挙げている。なお、図１ではスペーサ１１のスロット溝１１ａがＳＺ状に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば螺旋状に形成されてもよい。

スペーサ１１は、スロット溝１１ａを形成して他のスロット溝１１ａとの区分を行うためにスロットリブ１１ｂを有する。つまり、スロット溝１１ａは、隣り合うスロットリブ１１ｂ間の溝である。また、スロット溝１１ａの形状としては、Ｕ字型を挙げているが、本発明はこれに限ったものではなく、例えば矩形型であってもよい。

また、所定のスロット溝１１ａの位置を識別するために、そのスロット溝１１ａを区分している所定のスロットリブ１１ｂに、識別マーク１１ｃ，１１ｄとして、着色樹脂を付着させておいてもよい。

テンションメンバ１２としては、例えば、単鋼線、撚鋼線、繊維強化樹脂線状物単線（ＦＲＰ単線）、繊維強化樹脂線状物撚り線（ＦＲＰ撚線）、ポリオキシメチレンのロッドやサーモプラスチック液晶のロッド等から、適宜選択することができる。また、テンションメンバ１２は、光ケーブルに要求される抗張力性や電磁波無誘導性等に応じて適宜選択される。

スペーサ１１は、テンションメンバ１２を除く部分が、密度が０．９５２ｇ／ｃｍ^３以上であり、分子量１００００以下のポリエチレンを重量分率で２２％以上含み、分子量３０００００以上のポリエチレンを重量分率で１２％以上含む、ポリエチレン樹脂から形成される。高密度（０．９５２ｇ／ｃｍ^３以上）のポリエチレン樹脂を使用することにより、スロットリブ１１ｂの強度を保つことができる。また、一般的に樹脂の密度を上げると、結晶性が高くなるため表面平滑性は悪化するが、樹脂の分子量分布を広くすることにより結晶化しにくくすることができるため、上記の組成のポリエチレン樹脂を使用することにより、密度が高い樹脂であってもスロットリブ１１ｂの強度を上げるとともにスペーサ１１の表面平滑性を良好に保つことが可能となり、伝送特性の悪化を防止することができる。

本実施形態のポリエチレン樹脂の密度は、好ましくは０．９５２ｇ／ｃｍ^３以上０．９７０ｇ／ｃｍ³以下であり、さらに好ましくは０．９５２ｇ／ｃｍ^３以上０．９６５ｇ／ｃｍ³以下である。密度が、０．９５２ｇ／ｃｍ^３より小さい場合、スペーサ１１の剛性が低下するため、布設時の側圧でスロットリブ１１ｂの変形が発生し、伝送特性が悪化する。また、密度が、０．９７０ｇ／ｃｍ³より大きい場合、スペーサ１１の表面平滑性又は成型性が悪化するおそれがあるため、好ましくない。

また、本実施形態のポリエチレン樹脂は、好ましくは分子量１００００以下のポリエチレンを重量分率で２２％以上２４％以下含み、分子量３０００００以上のポリエチレンを重量分率で１２％以上１８％以下含む。分子量１００００以下のポリエチレンが重量分率で２２％より少なく、分子量３０００００以上のポリエチレンが重量分率で１２％より少ない場合、分子量分布が狭くなるため、スペーサ１１の表面平滑性を良好に保つことができない。また、分子量１００００以下のポリエチレンを重量分率で２４％より多く、分子量３０００００以上のポリエチレンを重量分率で１８％より多く含む場合、樹脂の製造性が悪化する恐れがあり好ましくない。

本実施形態のポリエチレン樹脂は、重合反応により製造されたポリエチレン樹脂である場合及び、複数種類のポリエチレン樹脂をブレンドして製造されたポリエチレン樹脂である場合の両方を含む。例えば、ポリエチレン樹脂中のポリエチレンの分子内分岐鎖の数を減らすように重合させ、多段重合を行うことにより、本実施形態のポリエチレン樹脂を製造することができる。

上巻テープ１３は、一般に不織布をテープ状に形成したものか、或いはＰＥＴ等の基材と不織布とを貼り合わせたもの等が用いられる。なお、スペーサ１１の外周に図示しない粗巻き紐を巻き付けた後に、上巻きテープ１３を巻き付けてもよい。外被１４は、一般にポリエチレン等の樹脂からなり、押出し成型することで形成される。

（第二の実施形態）
本発明の第二の実施形態は、構造及び密度自体は上述の第一の実施形態と同様であるが、スペーサ１１のテンションメンバ１２を除く部分が、密度が０．９５２ｇ／ｃｍ^３以上であり、重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎの比Ｍｗ／Ｍｎが１３以上である、ポリエチレン樹脂から形成される。

重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎはゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）から求められる。Ｍｗ／Ｍｎは、好ましくは１３以上２８以下であり、より好ましくは１３以上２５以下である。Ｍｗ／Ｍｎが１３未満であると、分子量分布が狭くなるため、スペーサ１１の表面平滑性を良好に保つことができない。Ｍｗ／Ｍｎが２８より大きいと、樹脂の製造性が悪化する恐れがあり好ましくない。

本実施形態のポリエチレン樹脂の密度は、第一実施形態の場合と同様に好ましくは０．９５２ｇ／ｃｍ^３以上０．９７０ｇ／ｃｍ³以下であり、さらに好ましくは０．９５２ｇ／ｃｍ^３以上０．９６５ｇ／ｃｍ³以下である。また、本実施形態のポリエチレン樹脂は、第一実施形態の場合と同様に重合反応により製造されたポリエチレン樹脂である場合及び、複数種類のポリエチレン樹脂をブレンドして製造されたポリエチレン樹脂である場合の両方を含む。

（第三の実施形態）
本発明の第三の実施形態は、構造及び密度自体は上述の第一の実施形態と同様であるが、スペーサ１１のテンションメンバ１２を除く部分が、密度が０．９５２ｇ／ｃｍ^３以上であり、結晶化ピークの半値幅が１３℃以上である、ポリエチレン樹脂から形成される。

結晶化ピークの半値幅は、好ましくは１３℃以上１５℃以下である。１３℃未満であると分子量分布が狭くなるため、スペーサ１１の表面平滑性を良好に保つことができない。また、１５℃より大きいと、樹脂の製造性が悪化する恐れがあり好ましくない。

第一〜第三の実施形態のスペーサ１１に用いるポリエチレン樹脂の引張強度は、２５ＭＰａ以上であり、当該実施形態のスペーサ１１は、ＪＩＳＢ０６０１により測定される平均表面粗さが１．２μｍ以下である。ポリエチレン樹脂の引張強度は、好ましくは２５ＭＰａ以上３２ＭＰａ以下である。２５ＭＰａより小さいとスロットリブ１１ｂの強度が不十分となり、３２ＭＰａより大きいと平面平滑性が悪くなる恐れがあり好ましくない。また、スペーサ１１のＪＩＳＢ０６０１により測定される平均表面粗さは、１．２μｍ以下であることが好ましく、１．０μｍ以下であることがより好ましい。

次に、本発明の実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

例１
２．６ｍｍφの鋼線に対して、表１の例１に記載されているような物性値のポリエチレン樹脂を押出被覆し、リブの幅１．５ｍｍ、深さ２．３ｍｍ、ＳＺ撚りのピッチ５００ｍｍ、の５条のらせん溝が設けられた、リブ頂部の外径が８．５φのスペーサを成型した。なお、成型時の押出線速は１５ｍ／分、スペーサの長さは１０００ｍとした。用いた樹脂の物性値を表１に示す。

なお、表中のＭｗ／Ｍｎ、並びに分子量１００００以下のポリエチレンの重量分率及び分子量３０００００以上のポリエチレンの重量分率は、東ソー製、高温ＧＰＣ測定装置（ＨＬＣ−８３２１ＧＰＣ／ＨＴ）により、樹脂の分子量を測定することで求め、詳細な条件は、下記の通りである。
装置：ＨＬＣ−８３２１ＧＰＣ／ＨＴ(東ソー製)
カラム：ＴＳＫｇｅｌｇｕａｒｄｃｏｌｕｍｎＨ−ＨＲ（３０）ＨＴ（φ７．５ｍｍ×７．５ｃｍ）(東ソー製)×１本
ＴＳＫｇｅｌＧＭＲ−ＨＲ−Ｈ（２０）ＨＴ（φ７．８ｍｍ×３０ｃｍ）(東ソー製)×３本
溶離液：ＨＰＬＣ用１，２，４−トリクロロベンゼン＋ＢＨＴ（０．０５％）
流量：１．０ｍＬ／ｍｉｎ
注入量：０．３ｍＬ
カラム温度：１４０℃
試料濃度：１ｍｇ／ｍＬ
試料前処理：試料を秤量し、溶媒（０．１％のＢＨＴを添加した１，２，４−トリクロロベンゼン）を加えて１４０℃で1時間浸透溶解させ測定。
検量線：ポリスチレンを用いた５次近似曲線とし、分子量はＱ-ファクターを用いてＰＥ換算分子量にした。

また、結晶化ピークの半値幅は示差走査熱量測定により、下記のような条件で測定した。
装置：示差熱分析装置ＤＳＣ−５０（島津製作所製）
温度プログラム：室温→２００℃→０℃（ホールド５分）
昇降温速度：±１０℃／分

樹脂の引張降伏応力は、ＪＩＳＫ７１２７に従い、ＪＩＳ２号試験片にて引張速度２００ｍｍ／分で測定した。密度は、ＪＩＳＫ７１１２に準じ、測定した。

例２
表１の例２に記載されているような分子量分布のポリエチレン樹脂を用いた以外は例１と同様にしてスペーサを成型した。

例３
表１の例３に記載されているような分子量分布のポリエチレン樹脂を用いた以外は例１と同様にしてスペーサを成型した。

例４
ポリエチレン樹脂として表１の例４に記載されているような分子量分布のものを用いた以外は例１と同様にしてスペーサを成型した。

例５
ポリエチレン樹脂として表１の例５に記載されているような分子量分布のものを用いた以外は例１と同様にしてスペーサを成型した。

（１）成型性
例１〜例５のスペーサの成型性を確認した。成型性は、スペーサの形が崩れなければ、合格とした。

（２）表面粗さ
スペーサの収納溝底面の表面粗さは、ＪＩＳＢ０６０１に準じ、測定速度０．１ｍｍ／秒、カットオフ０．８ｍｍ、測定長２．４ｍｍの条件で算術平均表面粗さ（Ｒａ；単位μｍ）を測定した。

（３）スロット巻き付け試験
直径６００ｍｍのドラムにスペーサを張力５００Ｎで２層巻き付け、そのあとで繰り出して、スロット同士が重なって接触した部分（１層目と２層目の間）のリブの変形の有無を目視で確認した。変形が確認されれば不合格、確認されなければ合格とした。

例１〜５のスペーサの評価結果を表２に示す。尚、表面粗さの合格基準は、１．２μｍ以下である。

例１〜例３のスペーサは、成型性、表面粗さ及びスロット巻き付け試験の全てにおいて合格であった。但し、例３の成型性は合格であったが、軽微ではあるものの、部分的にスペ−サの形が崩れている箇所があった。
例４のスペーサは、スロット巻き付け試験の合格基準を満たさなかった。
例５のスペーサは、表面粗さが基準よりも大きくなり、不合格であった。

１：光ケーブル、１１：スペーサ、１１ａ：スロット溝、１１ｂ：スロットリブ、１１ｃ，１１ｄ：着色樹脂、１２：テンションメンバ、１３：上巻テープ、１４：光ケーブルの外被、２０：テープ心線

Claims

光ファイバケーブル用スペーサに使用するためのポリエチレン樹脂であって、
密度が０．９５２ｇ／ｃｍ^３以上０．９６２ｇ／ｃｍ ^３以下であり、
分子量１００００以下のポリエチレンを重量分率で２２％以上２４％以下含み、
分子量３０００００以上のポリエチレンを重量分率で１２％以上１８％以下含む、
ポリエチレン樹脂。
重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎの比Ｍｗ／Ｍｎが１３以上２５以下である、
請求項１に記載のポリエチレン樹脂。
光ファイバケーブル用スペーサに使用するためのポリエチレン樹脂であって、
密度が０．９５２ｇ／ｃｍ^３以上０．９６２ｇ／ｃｍ ^３以下であり、
結晶化ピークの半値幅が１３℃以上１４．５℃以下である、
ポリエチレン樹脂。
引張強度が２５ＭＰａ以上である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のポリエチレン樹脂からなり、ＪＩＳＢ０６０１による平均表面粗さが１．２μｍ以下である、光ファイバケーブル用スペーサ。