JPH1164695A

JPH1164695A - 光ファイバーケーブル部品用に適したポリオレフィン物質

Info

Publication number: JPH1164695A
Application number: JP10147510A
Authority: JP
Inventors: Brian G Risch; ブライアン・ジー・リツシユ; James D Holder; ジエイムズ・デイ・ホールダー
Original assignee: Alcatel Alsthom Compagnie Generale dElectricite
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 1999-03-05
Anticipated expiration: 2018-05-28
Also published as: EP0890860A3; CN1508178A; CN100379809C; US5911023A; CN1205347A; CN1139630C; JP3628874B2; ES2328989T3; BR9803350A; EP0890860A2; DE69841033D1; EP0890860B1

Abstract

(57)【要約】【課題】緩衝チューブ、充填剤ロッドまたは外被のよ
うな光ファイバーケーブル部品を提供する。【解決手段】高いメルトフローインデックスにより特
徴づけられる熱可塑性ポリオレフィンを用いて製造す
る。【効果】低いメルトフローインデックスにより特徴づ
けられる慣用の“押出グレード”物質に対して高いメル
トフローインデックスを有する物質の使用は、緩衝チュ
ーブの結晶化度および結晶化速度の実質的改善、改善さ
れた緩衝チューブの圧潰抵抗、低減された押出後収縮、
改善されたゲル適合性並びに改善された過剰ファイバー
長の制御をもたらすことになる。高いメルトフローイン
デックスを有する物質を用いることの利点は、有核ポリ
エチレン−プロピレンコポリマーのような熱可塑性物質
を５０ｍ／ｍｉｎを越える高ライン速度（剪断速度）に
て加工するときに最も明らかである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバーケー
ブルおよび光ファイバーケーブル部品に関する。一層特
に、本発明は、光ファイバーケーブル部品を作るべき、
ポリプロピレン−ポリエチレンコポリマーのような熱可
塑性ポリオレフィンの加工に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバーケーブルは、長距離にわた
って非常に高い速度で情報を伝送するために通信工業に
おいて多年間用いられてきた。光ファイバーケーブルに
おいて、情報は、１００μｍの程度の直径を有するガラ
スファイバーを通じて光信号の形態にて搬送される。こ
れらのファイバーは、ケーブル構造により環境および外
部応力から保護される。

【０００３】ケーブル構造を設計する際、ケーブルの製
造に関連したプロセス誘発応力または構造誘発応力が光
ファイバーの性能に害を与えないことを確実にすること
が重要である。当業界における一般的な傾向は、製造装
置に関してライン速度を増大することにより、製造速度
を増大して需要を満たしかつ採算性を増大することであ
る。光ファイバー用の緩衝チューブ、充填剤ロッド（fi
ller rod）、コアまたは外被（ジャケット）のような押
出部品について、一層高いライン速度は、特に最適な物
質が用いられない場合、一層大きい剪断速度並びに最終
製品における一層高い配向および残留応力をもたらし得
る。

【０００４】光ファイバーケーブルは、ケーブルの構造
に基づいて３つの一般的分類即ちルーズチューブ型、単
チューブ型およびスロットコア型に分類され得る。ルー
ズチューブ型光ファイバーケーブルにおいて、光ファイ
バーは複数個の光ファイバー用緩衝チューブ中にあり、
しかして該緩衝チューブは一般にゲルのようなあるタイ
プの水遮断性化合物で満たされる。これらのルーズチュ
ーブ型緩衝チューブは、中心部材の周りに撚られてい
る。ルーズチューブ型の設計において、最大ファイバー
総数ケーブルのファイバー総数より低いファイバー総数
について設計上対称を与えるために、緩衝チューブに加
えて、充填剤ロッドが中心部材の周りに撚られ得る。こ
れらの充填剤ロッドは、充実またはセルラーポリマーか
ら作られ得る。

【０００５】スロットコア型光ファイバーケーブルにお
いて、光ファイバーは溝即ちスロット中にあり、しかし
てかかる溝即ちスロットは一般に水遮断性ゲルで満たさ
れる。これらの溝は、ケーブルの長手軸線に沿って螺旋
路を形成する。

【０００６】単チューブ型ケーブルにおいて、光ファイ
バーは中心チューブ中にあり、しかして該中心チューブ
は一般にあるタイプの水遮断性化合物で満たされる。

【０００７】これらの構造のすべてにおいて、緩衝チュ
ーブまたはコアが、内部に含有される細い光ファイバー
を保護するべき主たる構造体を与える。典型的には、緩
衝チューブまたはコアは、追加的保護層で外被が施され
る。追加的に、強化用の糸または繊維、並びにゲルもし
くは熱溶融物、水膨潤性の粉末、糸もしくはテープの形
態の水遮断性物質および／または波形状鎧装が、外被と
内方ケーブル層の間に置かれ得る。

【０００８】各緩衝チューブの設計について、基礎物質
の性質および加工性に関して適合し得る物質の組合わせ
を選ぶことが重要である。更に、低い量の残留応力と共
に高い圧縮抵抗および引張強度を併せ持つケーブルをも
たらす物質および加工条件の選択範囲が、選ばれねばな
らない。時間および温度の関数として最小の寸法変化を
有する物質および加工条件の組合わせを選ぶことも重要
である。ケーブルがその環境内で遭遇する高いおよび低
い温度極限を受ける時にファイバーが応力下に置かれな
いことを確実にするために、物質が低い熱膨張係数（Ｃ
ＴＥ）を有することが望ましい。プロセス誘発配向を最
小にする物質および加工条件もまた所望され、何故なら
これらは、ケーブル部品の押出後の緩和および収縮を最
小にするからである。緩衝チューブの押出後収縮は過剰
ファイバー長（ファイバー長対実際のチューブ長の比
率）の増大に通じ得、そしてこれはファイバーの減衰の
増大を起こし得る。

【０００９】光ファイバー用の緩衝チューブまたはコア
は、主に、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポ
リカーボネート（ＰＣ）、ナイロン−１２のようなポリ
アミドまたは上記のものの層状の組合わせのような、
“エンジニアリング樹脂”から作られてきた。一般に、
これらの物質は、他のポリマーに関してそれらの高いモ
ジュラスおよび低いＣＴＥのため選ばれてきた。これら
の物質は、結晶化（nucleated）ポリエチレン−プロピ
レンコポリマー製緩衝チューブのようなポリオレフィン
を基剤とした緩衝チューブと比べて欠点を有し、しかし
て該欠点は、増大されたコスト、低減された緩衝チュー
ブ可撓性、低減された加水分解安定性および比較的困難
な加工性を含む。

【００１０】一般に、ポリオレフィンは、上記に記載さ
れた“エンジニアリング樹脂”に関して低減されたモジ
ュラスおよび他の物理的性質の組合わせに因り、緩衝チ
ューブ用途用に用いられてこなかった。これらの制限
は、低減されたモジュラス、水遮断性ゲルとの低減され
た適合性および高温における比較的低い寸法安定性を含
んでいた。しかしながら、ポリエチレンおよびポリプロ
ピレンの結晶化コポリマーから作られたポリオレフィン
製緩衝チューブは用いられてきた。米国特許第５，５７
４，８１６号であるヤング・エイチ・エム、ホルダー・
ジェイ・ディーおよびマクヌット・シー・ダブリューの
“光ファイバーケーブル用ポリプロピレン−ポリエチレ
ンコポリマー製緩衝チューブ並びにそれらを作る方法”
参照。これらの物質は、ポリマー樹脂処方物における結
晶成核剤の包含によりもたらされるモジュラス、圧縮抵
抗、溶媒適合性および他の性質の改善のため、光ファイ
バー用緩衝チューブ用途用に有用になってきた。１９９
５年以来、可撓性ポリオレフィン製緩衝チューブは、比
較的大きい、緩衝チューブへのアクセス容易性、取扱い
性および相対コストのため、用途および設置の観点から
魅力的になってきた。「アダムス・エム、ホルダー・ジ
ェイ、マクヌット・シー、タタト・オーおよびヤング・
エイチ，“緩衝チューブ−次世代”，インターナショナ
ル・ワイヤ・アンド・ケーブル・シンポジウム（Ｉｎｔ
ｅｒｎａｔｉｏｎａｌＷｉｒｅａｎｄＣａｂｌｅ
Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ），第４４回ＩＷＣＳ・プロシー
ディングス（４４ｔｈＩＷＣＳＰｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇｓ），１９９５，１６〜２１」参照。「ホルダー・ジ
ェイおよびパワー・アール，ライトウエーブ（Ｌｉｇｈ
ｔｗａｖｅ），１９９５」も参照。これらの物質につい
ての増大する需要は、製造容量を増大する必要性を引き
起こしてきた。

【００１１】先行技術の“押出グレード”物質は、一般
に、低いメルトフローインデックスにより特徴づけられ
る。ポリマーのメルトフローインデックス（ＭＦＩ）
は、固定荷重下に置かれた時に設定温度にて固定期間中
固定サイズの開口を通じて流れる物質の量を測定するこ
とにより決定される。メルトフローインデックス（ＭＦ
Ｉ）は、Ｄ１２３８−５７Ｔ５のようなＡＳＴＭ法によ
り決定される。この方法は、２３０℃の温度にて、２１
６０ｇの適用総重量、０．０８２５インチのダイ直径お
よび０．３１５インチのダイ長でもってＭＦＩを決定す
る。このＡＳＴＭ法によるポリプロピレンについてのＭ
ＦＩと分子量の間の相関関係が、「フランク・エイチ・
ピー，ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎ
ｅ），マクドナルド・テクニカル・アンド・サイエンテ
ィフィック（ＭａｃｄｏｎａｌｄＴｅｃｈｎｉｃａｌ
ａｎｄＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ），ロンドン，１９６
８」において決定されて報告されており、そしてこの研
究において用いられた試料についての近似的分子量を決
定するために用いられている。

【００１２】一般に、低ＭＦＩ物質は、高度の溶融強度
並びに押出ダイを出た後の押出外形の良好な寸法安定性
を有する。更に、比較的高い分子量（低ＭＦＩ）を押出
部品の改善された機械的性質に相関させる一般的傾向が
観察されている。その結果、低ＭＦＩ物質（ＭＦＩ＜４
を有する物質）が、一般に、押出光ファイバーケーブル
部品用にポリマー製造業者および供給業者により推奨さ
れる。低ＭＦＩ物質を用いることの不利は、高溶融粘度
に因りこれらの物質が高ライン速度と関連した高剪断速
度において加工困難性を発現することである。これらの
物質と関連し得る加工困難性の中に、ポリマー溶融物の
高い粘性加熱、プロセス誘発配向および低い結晶化速度
がある。

【００１３】各方法は、最適な物質特性についての基準
を確立する一連のプロセス条件を有する。ある産業内で
は、物質の選択は、プロセス条件および製品の最終使用
に基づく要件に基づいてなされる。ポリプロピレンは繊
維工業において光ファイバー工業においてよりもはるか
に長い間広範に用いられてきており、そして繊維紡糸の
分野においてポリプロピレン加工に関して分子量（ＭＦ
Ｉ）および分子量分布の効果を調査するために広範な研
究が試みられてきた。

【００１４】スプルイエルおよび共同研究者は、ポリプ
ロピレンフィラメントの加工に対する分子量、分子量分
布および加工条件の影響を調査する広範な研究を行って
きた。「ミスラ・エス、ルー・エフ・エム、スプルイエ
ル・ジェイ・イーおよびリシェソン・ジー・シー，ジェ
イ・アプル・ポリム・スク（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙ
ｍ．Ｓｃ．），１９９５，Ｖｏｌ．５６，ｐｐ．１７６
１〜７９」、「ルー・エフ・エムおよびスプルイエル・
ジェイ・イー，ジェイ・アプル・ポリム・サイ（Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．），１９９３，Ｖｏｌ．
４９，ｐｐ．６２３〜３１」、「ルー・エフ・エムおよ
びスプルイエル・ジェイ・イー，ジェイ・アプル・ポリ
ム・サイ（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．），１
９８７，Ｖｏｌ．３４，ｐｐ．１５４１〜５６」および
「ルー・エフ・エムおよびスプルイエル・ジェイ・イ
ー，ジェイ・アプル・ポリム・サイ（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐ
ｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．），１９８７，Ｖｏｌ．３４，ｐ
ｐ．１５２１〜３９」参照。これらの研究において、繊
維紡糸中遭遇される加工条件下で、増大された結晶化
度、モジュラスおよび引張強度が、非結晶化ポリプロピ
レンについて低減するＭＦＩ即ち増大する分子量の関数
として観察される、ということが見出された。この傾向
は、一層高い分子量（一層低いＭＦＩ）ポリプロピレン
を加工する間に増大された分子配向並びに加工中起こる
その後の歪み誘発結晶化に帰せられた。増大されたライ
ン速度および延伸比における実験により、この仮説は証
明された。結晶化および非結晶化ポリプロピレンの間の
比較並びにプロピレンホモポリマーおよびエチレン−プ
ロピレンコポリマーの間の比較もまたなされた。「ボダ
ギ・エイチ、スプルイエル・ジェイ・イーおよびホワイ
ト・ジェイ・エル，イント・ポリム・プロセス（Ｉｎ
ｔ．Ｐｏｌｙｍ．Ｐｒｏｃｅｓｓ），１９８８，Ｖｏ
ｌ．３，ｐｐ．１００〜１１２」参照。該コポリマー
は、本発明の主題である物質の非結晶化体と類似であっ
た。一般に最適なポリプロピレン繊維性能と関連のある
高剪断速度下で、繊維特性に対する成核剤の効果は実質
的でないと分かった。しかしながら、比較的低い剪断速
度においては、繊維テナシティ（tenacity）が、成核剤
の添加により結晶化度が少し増大するけれども、低減さ
れる。ポリプロピレンとポリエチレンとの共重合の効果
は、結晶化度および結晶化速度を実質的に低減させるこ
とであると分かった。

【００１５】本発明は、先行技術により提案されたＭＦ
Ｉ範囲の物質の使用に伴う、ポリオレフィンを基剤とし
た光ファイバーケーブル部品を加工する際に遭遇する制
限を解消するよう企てられる。一層特に、本発明は、特
定的に光ファイバーケーブルおよびケーブル部品の製造
に関連づけられる方法について、加工性並びに機械的お
よび化学的性質が最適にされるＭＦＩ値の範囲を特定す
る。加工ライン速度および剪断速度の関数としてＭＦＩ
値の最適範囲を特定することにより、本発明は、光ファ
イバーケーブルおよびケーブル部品について加工性を最
適にしかつ製造速度の増大を可能にする一方、先行技術
の物質の固有化学的性質の最大化を可能にする。

【００１６】本発明の方法は、改善された加工性と共に
改善された強度および圧縮抵抗、低減された収縮、低減
された方法誘発配向、増大された結晶化度および増大さ
れた耐溶媒性を併せ持つポリオレフィン製光ファイバー
ケーブル部品を製作するために用いられ得る。本発明の
方法によれば、光ファイバーケーブル部品は、ポリマー
製造業者により“押出グレード”物質について特定され
るよりも一般的に高い最適範囲にて選択されたＭＦＩに
より特徴づけられるポリオレフィンから製造される。一
層特に、最適ＭＦＩのインデックス範囲は、約３より大
きくかつ約２４より小さいと決定される。一層高いＭＦ
Ｉの物質は、一層高い剪断速度および加工ライン速度に
おける加工について一層良好に適合すると特記される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改善
された加工性と共に改善された強度および圧縮抵抗、低
減された収縮、低減された方法誘発配向、増大された結
晶化度並びに増大された耐溶媒性を併せ持つポリオレフ
ィン製光ファイバーケーブル部品を提供することであ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、次の記載にお
いておよび図面に付随する例を通じて一層詳細に開示さ
れる。図面は、比例するようには描かれていない。

【００１９】本発明によれば、高メルトフローポリオレ
フィン物質が、緩衝チューブ、コア、充填剤ロッドおよ
び外被のような光ファイバーケーブル部品を製造するた
めに用いられる。該ポリオレフィン物質は、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、プロピレンおよびエチレンのコポ
リマー、またはプロピレンおよびエチレンを含むターポ
リマーであり得る。このポリオレフィン物質は、結晶質
の成核剤を含有していても含有していなくてもよい。こ
のポリオレフィン物質はまた、タルク、炭酸カルシウム
またはカーボンブラックのような有機または無機充填剤
を含有し得る。このポリオレフィンの光ファイバーケー
ブル部品用物質はまた、他の点で性質を変性または向上
させるべき安定剤、可塑剤または着色剤のような化学的
添加剤を含有し得る。

【００２０】本発明によれば、向上された加工性、化学
的および機械的性質を有するポリオレフィン製光ファイ
バーケーブル部品は、約３より大きいメルトフローイン
デックス（ＭＦＩ）を有する高メルトフローポリオレフ
ィンを用いることにより、いずれの周知の押出法を用い
ても押出され得る。一層特に、これらのポリオレフィン
製光ファイバーケーブル用物質の加工性および機械的性
質は、約３を越えるＭＦＩを有する物質を用い、５０ｍ
／ｍｉｎより高いライン速度での加工中安定である。更
に、ポリオレフィンのＭＦＩを約２４のレベルに増大す
ると、１５０ｍ／ｍｉｎより高いライン速度について加
工性の増大を与えるが、しかし初期結晶化度の追加的増
大を与えない、ということが分かった。

【００２１】本発明の一つの具体的態様は、光ファイバ
ーケーブル部品への押出のために適した物質である。該
物質は、化学構造においておおよそ２〜３０重量パーセ
ントのエチレンユニットを有しかつ約３〜２４の範囲の
ＭＦＩを有する結晶化ポリプロピレン−エチレンコポリ
マーからなる。また、結晶化速度もしくは結晶化度を増
大させるためにまたは光学的透明性を向上させるため
に、約０．０５〜１．０重量パーセントの、ナトリウム
ベンゾエートのような成核剤が該物質中に含まれ得る。

【００２２】本発明の別の具体的態様は、押出による光
ファイバーケーブル部品の形成のために適した第２物質
である。この物質は、約３〜２４の範囲のＭＦＩを有す
るポリエチレンホモポリマーからなる。また、この物質
の結晶化速度または結晶化度を増大させるために並びに
光学的透明性を向上させるために、おおよそ０．０５〜
１．０重量パーセントの、ナトリウムベンゾエートのよ
うな成核剤が添加され得る。紫外線安定剤または熱安定
剤のような他の化学添加剤もまた、本組成物中に含まれ
得る。更に、０〜４０％の充填剤物質が内部に分配され
得る。

【００２３】本発明の更なる別の具体的態様は、押出に
よる光ファイバーケーブル部品の形成のために適した第
３物質である。この第３物質は、約３〜２４の範囲のＭ
ＦＩを有するポリプロピレンホモポリマーからなる。こ
の物質の結晶化速度または結晶化度を増大させるために
並びに光学的透明性を向上させるために、約０．０５〜
１．０重量パーセントの、ナトリウムベンゾエートのよ
うな成核剤が添加され得る。紫外線安定剤または熱安定
剤のような他の化学添加剤もまた、本組成物中に含まれ
得る。更に、０〜４０％の充填剤物質が内部に分配され
得る。

【００２４】本発明の他の具体的態様は、約３〜２４の
範囲のＭＦＩにより特徴づけられ得る流動学的性質を有
するポリマーアロイまたはブレンドに関して、上記に明
示的には記載されていないポリオレフィンコポリマーも
しくはターポリマーまたは上記の物質のいずれの組合わ
せも含み得る。

【００２５】一層特に、第１例において、ティー・エイ
・インストルメンツ・インク社製のＴＡ９１０示差走査
熱量計（ＤＳＣ）が、結晶化実験のために並びに光ファ
イバー用の緩衝チューブおよび充填剤ロッドを製造する
のに用いられるポリプロピレン−エチレンコポリマーに
ついての溶融熱を決定するために用いられた。該ＤＳＣ
は、自動冷却装置を備えていた。冷却時の結晶化発熱の
ピーク温度即ちＴ_c ^maxが、２３０℃にて４分間平衡化さ
れた後１０℃／ｍｉｎにて溶融物からポリマーを冷却す
ることにより決定された。一層高い温度即ち一層小さい
過冷却にある結晶化ピークは、一層速い結晶化を示す。
結晶化ピーク下の面積が、結晶化熱である。結晶化熱
は、物質が発現する結晶化度のレベルに比例する。

【００２６】示差走査熱量計（ＤＳＣ）が、Ｔ_c ^max実験
により結晶化速度を決定するために用いられた。それら
のデータが、第１表に要約されている。

【００２７】

【表１】

【００２８】結晶化実験の結果は、成核剤の添加が結晶
化速度を増大することを示している。最も低いＭＦＩを
有する結晶化物質が、最も遅い結晶化挙動を示した。他
の点では同一であるＭＦＩ＝３．８の結晶化および非結
晶化物質を比較するとき、７１秒の結晶化時間の低減が
観察される。他の点では同一である物質について、ＭＦ
Ｉを増大すると、成核剤の含有率が一定に保たれる場合
結晶化速度を増大させることが分かった。しかしなが
ら、エチレン含有率および分子量を同じ範囲に保つ一
方、成核剤含有率を０．０８％から０．３０％に変動さ
せることの効果は、結晶化速度を増大させることが分か
った。成核剤の有無に関係なく、典型的にはポリマー供
給業者により“押出グレード”物質と指定される０〜２
の範囲より高いＭＦＩの増大は、結晶化速度の増大をも
たらした。一般に、増大された結晶化速度は、寸法安定
性および一層良好な機械的性質の獲得を一層速くもたら
すことになる。更に、増大された結晶化速度は、光ファ
イバー用緩衝チューブにおけるファイバー長の一層良好
な制御をもたらし得る。光ファイバーケーブル部品用途
についてのこれらの関係の更なる例示は、次の例におい
て例示される。

【００２９】第２例において０．１１８″のチューブ直
径および０．０２３″の壁厚を有する光ファイバー用緩
衝チューブが、２０／４０／８０メッシュのスクリーン
パック並びに供給部に二条ネジ山、計量部に二重遮断
体、２５：１の長さ対直径の比率および２対１の圧縮比
を有するスクリューを用いるノキア−マイレファー（Ｎ
ｏｋｉａ−Ｍａｉｌｅｆｆｅｒ）型式４／６クロスヘッ
ドであるノキア−マイレファー（Ｎｏｋｉａ−Ｍａｉｌ
ｅｆｆｅｒ）４５ｍｍ一軸スクリュー押出機で押出され
た。

【００３０】製造された０．１１８″緩衝チューブにつ
いての算出剪断速度対ライン速度のプロットが図１に示
されている。これらの算出は、０．３７５″のダイ内
径、０．１９０″の先端外径、０．０７２″のチューブ
内径、引落比（ＤＤＲ）＝１１．９６および延伸比バラ
ンス（ＤＲＢ）＝１．２０に基づいてなされた。「ミハ
エリ・ダブリュー，エクストルージョン・ダイス・フォ
ア・プラスチック・アンド・ラバー（Ｅｘｔｒｕｓｉｏ
ｎＤｉｅｓｆｏｒＰｌａｓｔｉｃａｎｄＲｕｂ
ｂｅｒ）：デザイン・アンド・エンジニアリング・コン
ピュテーションズ（ＤｅｓｉｇｎａｎｄＥｎｇｉｎ
ｅｅｒｉｎｇＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓ），ハンサ
ー，ニューヨーク，１９９２」に特記されている次の等
式が、円形スリットダイについての剪断速度を予測する
ために用いられ得る。即ち、

【００３１】

【数１】

【００３２】

【数２】

【００３３】が平均剪断速度である場合、Ｒ_oはダイ内
径であり、Ｒ_iは先端外径であり、そして

【００３４】

【数３】

【００３５】はダイを通る平均速度であり、しかして該
平均速度は、ダイを通じての圧力損失、物質の粘度およ
びダイの幾何学的形状からあるいは我々の場合はるかに
簡単にライン速度およびＤＤＲにより即ち

【００３６】

【数４】

【００３７】により算出され得る。

【００３８】生じる緩衝チューブの性質に対するライン
速度および対応する剪断速度の効果を決定するために、
緩衝チューブが、上記に記載された押出ラインで２５ｍ
／ｍｉｎないし１５０ｍ／ｍｉｎのライン速度にて種々
のＭＦＩを有する結晶化ポリプロピレン−エチレンコポ
リマーでもって製造された。

【００３９】比較的高い剪断速度は、ポリマー特に比較
的高分子量即ち低ＭＦＩを有するものの加工中に分子配
向を誘発することが知られている。比較的低分子量の物
質の使用は、光ファイバーケーブル部品における分子配
向を低減する点で利点を与え得る。光ファイバー用緩衝
チューブに保留された分子配向のレベルは、緩衝チュー
ブの収縮を高温にて測定するシュリンクバック実験によ
り決定され得る。該高温において、加工中適所に固定さ
れた分子配向は緩和しそして緩衝チューブの収縮をもた
らすことになる。シュリンクバック実験が、長さ２５ｃ
ｍに切断された緩衝チューブに関して遂行された。該チ
ューブ内のいずれのファイバーも、試験に先立って除去
された。実験は、シュリンクバック効果が最大にされる
温度であってしかも該チューブが溶融するには十分熱く
ない温度である１６５℃にて平衡化された炉中で遂行さ
れた。該チューブは、シュリンクバックが摩擦効果によ
り妨害されないようにテフロン被覆パン上に置かれた。
すべての試料は、シュリンクバック後の寸法が記録され
る前に室温まで冷えるようにされた。記録されたシュリ
ンクバックの量は、１６５℃における１０分間の加熱後
のチューブの長手方向の寸法変化であった。この温度に
おいて、すべての測定可能な収縮が、試験の最初の１０
分内で起こった。緩衝チューブの収縮実験の結果は、図
２に要約されている。図２に示されたデータから、比較
的高いＭＦＩの物質の使用がプロセス誘発配向の低減を
特に高ライン速度においてもたらすことが明らかであ
る。

【００４０】図３は、種々のＭＦＩ値を有する物質につ
いて、押出後おおよそ１週間後の密度により決定された
結晶化ポリエチレン−プロピレンコポリマー製緩衝チュ
ーブの結晶化度を例示する。図３の検討から明らかなよ
うに、比較的高いＭＦＩを有する物質は、比較的高いレ
ベルの結晶化度の比較的速い発現により特徴づけられ
た。これらの結果は、はやり比較的速い結晶化を示すＤ
ＳＣの結果と一致する。結晶化度のレベルに比例するＤ
ＳＣにより測定された融解熱もまた、比較的高いＭＦＩ
を有する物質について比較的高かった。ＭＦＩを一定に
保つ限り、成核剤を含有する試料もまた、比較的高いレ
ベルの結晶化度を示した。

【００４１】緩衝チューブおよびケーブルの圧潰抵抗
が、２枚の４″平行板の間のチューブを圧潰する圧縮ケ
ージを備えたインストロン（Ｉｎｓｔｒｏｎ）型式４４
６８機械式試験機を用いて決定された。圧潰抵抗試験用
のチューブが、試験に先立って７″の長さに切断され
た。０．０５インチ／ｍｉｎのクロスヘッド速度が用い
られた。図４は、種々のライン速度にておよび種々のＭ
ＦＩでもって製造された緩衝チューブについて降伏点圧
縮荷重を例示する。図２および３に例示された結果と図
４に例示された結果を一緒にすると、高ＭＦＩの耐衝撃
性ポリプロピレンコポリマーの使用から生じる増大され
た結晶化度および低減されたレベルの機械方向の分子配
向が緩衝チューブの圧縮抵抗の有意な改善をもたらした
ことを示している。

【００４２】光ファイバーケーブル用途にとって別の重
要な物質特性は、耐溶媒性である。比較的高いレベルの
結晶化度は、一般に、ポリマー物質にとって改善された
耐溶媒性と関連づけられる。ゲル適合性が、８５℃にお
いてケーブル用水遮断性ゲル中に浸された試料の質量吸
収量即ち膨潤を測定することにより決定された。ゲル適
合性試験の結果は、図５においてＭＦＩの関数としてプ
ロットされている。これらの結果から、ゲル適合性は比
較的高いＭＦＩの物質の選択により劇的に改善されるこ
とが明らかである。ゲル適合性の改善は、比較的高いＭ
ＦＩの物質についての結晶化度の増大による。

【００４３】高速ケーブル製造技法について高ＭＦＩ物
質を用いることの利点は、光ファイバー用緩衝チューブ
用途に制限されない。図１〜５に例示された利点と同様
な利点が、外被または充填剤ロッドのような他のケーブ
ル部品の製造の際に高ＭＦＩポリオレフィン物質を用い
ることにより得られ得る。充填剤ロッドが、先に記載さ
れた押出ラインと同様な押出ラインで作られた。これら
の充填剤ロッドは、６００ｍ／ｍｉｎのライン速度にて
製造されしかもアゾジカルボンアミド化学膨張剤の添加
により出発物質ペレットの嵩密度の８９％まで発泡され
た。ポリオレフィン基剤物質は、ＡＳＴＭ−１２３８−
９０ｂにより０．７８ｇ／１０ｍｉｎと決定されたＭＦ
Ｉを有する高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）並びにＡＳ
ＴＭＤ１２３８−９０ｂにより決定されたＭＦＩ＝
３．７６を有する耐衝撃性改善ポリプロピレンエチレン
コポリマー（ｉ−ＰＰ）であった。上記に記載されたＡ
ＳＴＭ法は異なる測定温度即ちＨＤＰＥについて１９０
℃およびポリプロピレンについて２３０℃を要求する
が、ＨＤＰＥについてのＭＦＩもまた、２３０℃にて測
定された。２３０℃において、ＨＤＰＥ試料についての
ＭＦＩは、１．３９ｇ／１０ｍｉｎであると決定され
た。両方の場合共、ＨＤＰＥ試料についてのＭＦＩは、
ｉ−ＰＰ試料についてのそれよりも実質的に小さいと決
定された。第２表は、これらの充填剤ロッドの特性につ
いてのデータを要約する。第２表からのデータは、ＭＦ
Ｉ＝０．７８を有しかつ０．２６ｌｂ／ｋｍの化学膨張
剤が添加されたＨＤＰＥの場合の０．９００と比べて、
０．１３ｌｂ／ｋｍの膨張剤が添加された比較的高いＭ
ＦＩの物質について０．８８８の相対密度が達成された
ことを例示する。このデータから、比較的低いＭＦＩの
物質の選択が化学膨張剤の一層効果的な使用を可能にす
ることが明らかである。

【００４４】

【表２】

【００４５】第３表は、押出充填剤ロッドの機械的性質
を要約する。緩衝チューブの降伏点引張荷重および伸び
が、インストロン（Ｉｎｓｔｒｏｎ）型式４４６８機械
式試験機を用いて決定された。３．５″のゲージ長が、
１．４ｉｎ／ｍｉｎのクロスヘッド速度と共に用いられ
た。プロピレンおよびエチレンの比較的高いＭＦＩのコ
ポリマーのすべての試料について、該機械式試験機は、
試料が破壊する前にその延長限界に達した。第２表およ
び第３表からのデータは、光ファイバーケーブル用の充
填剤ロッドについて比較的低いメルトフローインデック
スのポリオレフィンの選択が基剤ポリマーおよび膨張剤
の一層効果的な使用並びに機械的性質の改善をもたらす
ことになることを例示する。

【００４６】

【表３】

【００４７】極限的環境条件下で長期間にわたるケーブ
ル部品の信頼性は、光ファイバーケーブル用途用の物質
を選択するときの重要な考慮事項である。これに関し
て、ケーブル部品はケーブルの寿命中または試験中最小
の収縮を受けることが望ましい。ベルコア（Ｂｅｌｌｃ
ｏｒｅ）規格ＧＲ−２０は、光ファイバーケーブルおよ
びケーブル部品についていくつかの試験要件を概略す
る。ベルコア（Ｂｅｌｌｃｏｒｅ）規格ＧＲ−２０に記
載されている要件の中に、８５℃における１週間の熱老
化がある。第４表は、８５℃における１週間の促進老化
試験中充填剤ロッド用１８″試験片について測定された
押出後収縮を例示する。これらの収縮データから、比較
的低いＭＦＩの物質の使用そしてその結果生じるプロセ
ス誘発配向の低減が押出後収縮の有意な低減に通じるこ
とが明らかである。

【００４８】

【表４】

【００４９】本開示に含まれている例において実証され
た増大された結晶化速度および低減された押出後収縮で
もって、光ファイバー用緩衝チューブ並びにケーブル構
造体において過剰ファイバー長の一層良好な制御を達成
することが可能である。緩衝チューブおよびケーブル構
造体におけるファイバーの過剰長さの一層良好な制御
は、先行技術のケーブル用物質に対して、本開示に記載
されているＭＦＩ値の比較的高い範囲を有する物質が奏
する有意的利点である。

【００５０】

【発明の実施の形態】図６を参照すると、本発明を具体
化する数字１０により総体的に示されている単チューブ
型光ファイバーケーブルが例示されている。このケーブ
ル構造体１０は、本発明に従って高いＭＦＩを有するポ
リオレフィン物質から作られた単一の大きな、ゲル充填
の緩衝チューブ即ちコアチューブ１２を有する。緩衝チ
ューブ中のゲルは、鉱物ゲル、石油ゲルのようなチキソ
トロープ性の水遮断可能なゲルである。ゲル充填緩衝チ
ューブ１２は、複数本の光ファイバー１４を含有する。
アラミド、ポリエチレン、ポリエステルまたはガラス繊
維物質から成る半径方向強度糸１６が、緩衝チューブ１
２の周りに対立螺旋状に撚られておりかつ石油を基剤と
したホットメルト充填用化合物のような充填用化合物で
含浸されている。緩衝チューブ１２の外表面積の少なく
とも５０％は、半径方向強度糸１６により覆われてい
る。波形状鋼製鎧装１８が半径方向強度糸１６上に施さ
れ得、そして波形状鋼製鎧装１８は、ニューヨーク州ニ
ューヨークのウィトコ・コーポレーション社もしくはシ
カゴのアモコ・ケミカル・カンパニー社により製造され
ている石油を基剤としたホットメルト充填用化合物また
は石油を基剤とした充満用化合物のような、水遮断可能
な充満用化合物で充満される。その代わりに、水膨潤性
の糸またはテープが、水遮断のために用いられ得る。高
強度リップコード２０が、外装の除去を助けるために鎧
装１８の下に施されている。２つの強度部材２２が、波
形状鎧装１８の外側に１８０度離隔して設置されてい
る。強度部材２２は、鋼または繊維強化プラスチックか
ら製作され得る。外方の外被２４が、強度部材２２およ
び波形状鎧装１８を封入して構造体を完成している。外
方の外被２４は、高ＭＦＩを有するポリオレフィン物質
から作られ得る。水遮断可能な充満用化合物１９が、波
形状鎧装１８と外方の外被２４の間に配されている。所
望されるなら、水膨潤性の糸またはテープが、該充満用
化合物を置き換えるために用いられ得る。

【００５１】本発明はまた、単層または多層緩衝チュー
ブを有するルーズチューブ型光ファイバーケーブルに適
用され得る。図７は、反転螺旋状に巻かれたルーズチュ
ーブ型光ファイバーケーブル１０２を例示する。図７に
示されたケーブル１０２は、一般に、複数個の緩衝チュ
ーブ１０６〜１１２および充填剤ロッド１１４により取
り囲まれた中心強度部材１０４からなる。緩衝チューブ
１０６〜１１２の各々はルーズな光ファイバー１１６ま
たは光ファイバーリボンを収容し得、また緩衝チューブ
１０６〜１１２の各々は単層の物質または多層の物質か
ら形成され得る。ケーブル１０２は更に、とりわけ、鎧
装１１８および保護用の外方の外被１２０を含んでい
る。例えば緩衝チューブ１０６〜１１２および充填剤ロ
ッド１１４は、本発明による高ＭＦＩを有するポリオレ
フィン物質から製作される。多層緩衝チューブが利用さ
れる具体的態様において、多層緩衝チューブの層の少な
くとも一つは、本発明による高ＭＦＩを有するポリオレ
フィン物質から製作される。

【００５２】上記の適用に加えて、本発明は、スロット
コア型光ファイバーケーブルに適用され得る。図８を参
照すると、典型的なスロットコア型光ファイバーケーブ
ル２０２が示されている。ケーブル２０２は、スロット
コア部材２０６により取り囲まれている中心強度部材２
０４を含む。スロットコア部材２０６は、複数個の螺旋
状の溝即ちスロット２０８を含有する。スロット２０８
は、スロット中に応力のない状態で置かれている光ファ
イバー２１０のための保護ガイドを提供する。スロット
コア部材２０６は、本発明による高ＭＦＩを有するポリ
オレフィン物質から製作される。

【００５３】高ＭＦＩを有する物質はまた、本開示に明
示的には挙げられていないケーブルの設計または構造に
おいて用いられるときも利点を奏し得る、ということが
当業者により認識されるはずである。前記の開示および
例系列から、本発明が、先行技術に対して実質的利点を
奏する光ファイバーケーブル部品を製造する方法を提供
する、ということが分かり得る。２５〜１５０ｍ／ｍｉ
ｎの速度を含む調査されたライン速度について、約４〜
６の範囲およびそれ以上のＭＦＩを有する物質が加工性
および物理的性質の最良の組合わせを与えることが見出
されたが、しかし一層高いライン速度について一層高い
ＭＦＩを有する物質が最適であり得る。押出工業におい
て常用の実施である低メルトフロー範囲を有する物質を
用いて製造されるケーブル部品と比べて、約３またはそ
れより大きいＭＦＩを有する比較的高いメルトフローポ
リオレフィン物質の選択は、加工性および最終製品にお
ける物理的性質の両方において利点を与える。これらの
利点は、押出中の粘性加熱の低減、増大された押出機処
理量、増大されたライン速度、一層速い結晶化、一層高
い極限結晶化度、増大された耐溶媒性およびゲル適合
性、改善された圧潰抵抗、並びに低減された押出後収縮
を含むが、しかしそれらに制限されない。ここにおいて
記載された具体的態様は単に本発明の原理の例示であ
る、ということが理解されるべきである。本発明の原理
を具体化しかつ本発明の精神および範囲内に入る種々の
改変が、本発明に対して当業者によりなされ得る。従っ
て、本発明は、請求項およびそれらの合理的解釈により
のみ制限されると考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】０．１１８″の光ファイバー用緩衝チューブに
ついての剪断速度対緩衝チューブライン速度の関係のグ
ラフ。

【図２】０．１１８″緩衝チューブについての、ＭＦＩ
およびライン速度の関数としての緩衝チューブについて
の１６５℃にて１０分後の収縮の関係のグラフ。

【図３】１００ｍ／ｍｉｎにて加工された０．１１８″
ポリエチレン−プロピレンコポリマー製緩衝チューブに
ついてのＭＦＩの関数としての結晶化度のグラフ。

【図４】ＭＦＩおよびライン速度の関数としての０．１
１８″結晶化ポリエチレン−プロピレンコポリマー製緩
衝チューブについての圧縮抵抗の関係のグラフ。

【図５】ＭＦＩの関数としての水遮断性ゲルの吸収の関
係のグラフ。

【図６】本発明により作られた緩衝チューブを有する典
型的な単チューブ型光ファイバーケーブルの斜視破断
図。

【図７】反転往復螺旋撚りで中心構造部材の周りに巻か
れた光ファイバー用の本発明により作られた複数個の緩
衝チューブおよび保護用の外方の外被を含有する光ファ
イバーケーブルを示す破断斜視図。

【図８】複数個の反転螺旋スロットを有する本発明によ
り作られたスロットコアを含有する光ファイバーケーブ
ルを示す破断斜視図。

【符号の説明】

１０、１０２、２０２ケーブル１２、１０６、１０８、１１０、１１２緩衝チューブ１４、１１６、２１０光ファイバー１６強度糸１８、１１８鎧装２０リップコード２２、１０４、２０４強度部材２４、１２０外被１１４充填剤ロッド２０６スロットコア部材２０８スロット

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０８Ｋ 3/34 Ｃ０８Ｋ 3/34 3/36 3/36 5/098 5/098 Ｃ０８Ｌ 23/02 Ｃ０８Ｌ 23/02 23/06 23/06 23/12 23/12 23/16 23/16 (72)発明者ブライアン・ジー・リツシユアメリカ合衆国、ノース・カロライナ・ 28601、ヒツコリイ、セカンド・ストリート・プレイス・818、ノース・イースト・アパートメント・84 (72)発明者ジエイムズ・デイ・ホールダーアメリカ合衆国、ノース・カロライナ・ 28602、ヒツコリイ、タングル・ドライブ・1059

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】約３より高い高メルトフローインデック
ス（ＭＦＩ）を有するポリオレフィン物質から作られた
光ファイバーケーブル部品。
【請求項２】ＭＦＩが約４〜１０の範囲にある、請求
項１に記載の光ファイバーケーブル部品。
【請求項３】ポリオレフィン物質がポリプロピレンお
よびエチレンのコポリマーである、請求項１に記載の光
ファイバーケーブル部品。
【請求項４】ポリオレフィン物質がポリプロピレンの
ホモポリマーである、請求項１に記載の光ファイバーケ
ーブル部品。
【請求項５】ポリプロピレンホモポリマーが、主とし
てアイソタクチックであるポリマー鎖微細構造を有す
る、請求項４に記載の光ファイバーケーブル部品。
【請求項６】ポリオレフィン物質がポリエチレンのホ
モポリマーである、請求項１に記載の光ファイバーケー
ブル部品。
【請求項７】ホモポリマーが、高密度ポリエチレン、
中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンおよびＬＬＤ
ＰＥから成る群から選択される、請求項６に記載の光フ
ァイバーケーブル部品。
【請求項８】ポリオレフィン物質が、プロピレンモノ
マーおよびエチレンモノマーを含むターポリマーであ
る、請求項１に記載の光ファイバーケーブル部品。
【請求項９】ポリオレフィン物質が約０．０５ないし
１重量％の成核剤を含有する、請求項３〜８のいずれか
に記載の光ファイバーケーブル部品。
【請求項１０】ポリオレフィン物質中に分散された成
核剤が、脂肪族一塩基酸の塩、脂肪族二塩基酸の塩およ
びアリールアルキル酸の塩から成る群から選択される、
請求項９に記載の光ファイバーケーブル部品。
【請求項１１】成核剤が、更にナトリウムスクシネー
ト、ナトリウムグルテレートおよびナトリウムカプロエ
ートから成る群から選択される、請求項１０に記載の光
ファイバーケーブル部品。
【請求項１２】ポリオレフィン物質中に分散された成
核剤が、芳香族カルボン酸のアルカリ金属塩、芳香族カ
ルボン酸のアルミニウム塩、脂環式カルボン酸のアルカ
リ金属塩および脂環式カルボン酸のアルミニウム塩から
成る群から選択される、請求項９に記載の光ファイバー
ケーブル部品。
【請求項１３】成核剤が、更にナトリウムベンゾエー
ト、ナトリウムステアレートおよびカリウムベンゾエー
トから成る群から選択される、請求項１２に記載の光フ
ァイバーケーブル部品。
【請求項１４】部品が化学膨張剤の使用により発泡さ
れている、請求項１に記載の光ファイバーケーブル部
品。
【請求項１５】物質が、タルク、炭酸カルシウム、カ
ーボンブラック、雲母、シリカおよびカオリンから成る
群から選択された充填剤により強化される、請求項１に
記載の光ファイバーケーブル部品。
【請求項１６】コポリマーがおおよそ２〜１４重量％
のエチレンモノマーを含有する、請求項３に記載の光フ
ァイバーケーブル部品。
【請求項１７】コポリマーがおおよそ２重量％より少
ないエチレンモノマーを含有する、請求項３に記載の光
ファイバーケーブル部品。
【請求項１８】コポリマーがおおよそ１４重量％より
多いエチレンモノマーを含有する、請求項３に記載の光
ファイバーケーブル部品。
【請求項１９】部品が緩衝チューブである、請求項１
に記載の光ファイバーケーブル部品。
【請求項２０】部品が多層緩衝チューブでありかつそ
れらの層の少なくとも一つがポリオレフィン物質から形
成される、請求項１に記載の光ファイバーケーブル部
品。
【請求項２１】部品が充填剤ロッドである、請求項１
に記載の光ファイバーケーブル部品。
【請求項２２】部品が外被である、請求項１に記載の
光ファイバーケーブル部品。
【請求項２３】部品がスロットコアとして特定され
る、請求項１に記載の光ファイバーケーブル部品。
【請求項２４】約３〜１０の範囲のＭＦＩを有しかつ
おおよそ０．０５〜１重量パーセントの成核剤が分配さ
れているプロピレンおよびエチレンのコポリマーから製
造された、光ファイバーケーブル部品。
【請求項２５】部品が緩衝チューブである、請求項２
４に記載の光ファイバーケーブル部品。
【請求項２６】部品が充填剤ロッドである、請求項２
４に記載の光ファイバーケーブル部品。