JPH1172667A - 光ファイバケーブル - Google Patents

光ファイバケーブル

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JPH1172667A
JPH1172667A JP10183648A JP18364898A JPH1172667A JP H1172667 A JPH1172667 A JP H1172667A JP 10183648 A JP10183648 A JP 10183648A JP 18364898 A JP18364898 A JP 18364898A JP H1172667 A JPH1172667 A JP H1172667A
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JP
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optical fiber
filler
oil
centistokes
fiber cable
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Application number
JP10183648A
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English (en)
Inventor
Jim Jenqtsong Sheu
ジェンクソング シュー ジム
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Nokia of America Corp
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Lucent Technologies Inc
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4429—Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
    • G02B6/44384—Means specially adapted for strengthening or protecting the cables the means comprising water blocking or hydrophobic materials

Abstract

(57)【要約】 【課題】 業界標準のドリップ試験のような多くの必要
条件を満足するような充填材を用いた光ファイバケーブ
ルを提供する。油分離の減少とケーブルドリップ温度を
上昇させ、かつ、高い粘性および臨界曲げ応力を必要と
し、プロセスを容易にし光学的損失を減らすために低い
粘性および臨界曲げ応力を必要とする。 【解決手段】 コア内に改善した充填材を有するケーブ
ルであって、少なくとも１つの光ファイバ伝送媒体から
なる少なくとも１つのコアと、ファイバの周りに配置さ
れた改善した充填材と、およびコアの周りに配置された
シースシステムとを有する。充填材は、ケーブルの他の
動作上の性能特性に悪影響を与えずに８０℃において、
上記ＥＩＡ／ＴＩＡ標準ＦＯＴＰ−８１の標準に合格す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コア内に充填材を
有する光ファイバケーブルに関し、特に、上昇した温度
において耐浸透性である充填材に関する。
【０００２】
【従来の技術】通信ケーブル産業では周囲環境の変化が
プラスティックケーブルジャケットの内側と外側の間の
蒸気圧の差を発生してしまうことが知られている。これ
はケーブルの外側からケーブルの内側への単方向で湿気
を拡散する。結果としてこのことは、ケーブルの内側で
望まない高い湿気を発生してしまい、これは特にプラス
ティックジャケットが唯一の湿気に対する障壁である場
合に発生してしまう。ケーブルシースシステム内の高い
レベルとなった湿気は、伝送媒体が金属導体であるか光
ファイバであるかに関わらず通信ケーブルの伝送特性に
悪影響を及ぼしてしまう。湿気が物理的な応力やひずみ
をファイバに導入してしまう寒い環境にケーブルが露出
している場合は特に湿気の存在は悪影響を及ぼす。ケー
ブルのシースシステムの一体性が破壊された場合のケー
ブルが損傷した場合は、ケーブルに湿気が入り込む。例
えば、齧歯動物（rodent）および／またはシロアリ類
（termite）の攻撃、また外部的機械的衝撃は、ケーブ
ルのシースシステムに開口を発生させてしまい水が入り
込み、もし制御されていなければスパイスクロージャ内
でケーブルの軸方向に沿って移動する。結果として、通
信信号伝送用のケーブルは、防水性に関する業界の標準
を満たす必要がある。例えば、ある業界の標準は、ケー
ブル１ｍ長を通って１時間で１ｍ深さの圧力で水を浸透
させてはならないことを必要とする。
【０００３】従来技術において多くの技術がケーブルの
シースシステムを通って、また、コアに沿っての水の侵
入を防ぐのに用いられている。例えば、雷、齧歯動物お
よび／またはシロアリの攻撃から通信ケーブルを保護す
るのに用いられる。しかし、ケーブルコアの周りにこの
ようなシールドを形成することは製造ラインの早さを比
較的低くしてしまう。また金属シールドを用いることは
すべてが誘電体の光ファイバケーブルではなくなってし
まいこのことから得られる利益をなくしてしまう。さら
に、金属に対する雷の攻撃は、段階的な腐食と共に、金
属シールドに穴を作ってしまう。
【０００４】コア内への水の侵入を防ぐために金属シー
ルドを用いることに加えて、あるいはこれに変わって多
くの対策がされている。ケーブルコアを充填しケーブル
シースシステムの部分を被覆するのに充填材が用いら
れ、ケーブルに入る水の軸方向の運動を防いでいる。し
かし、物理的な構造により、このような材料を用いると
作業員にとっては保守の問題が発生し、特にスライス作
業時において発生する。
【０００５】充填材（防水材とも呼ばれる）として用い
られるものの構成は通常、液体キャリアにおいて増粘剤
ないしゲル化材からなる半固体ないし半液体物質であ
る。光ファイバケーブルにおいて充填材のさらなる重要
な機能は、低応力状態における光ファイバの保守であ
り、また、光ファイバ自身上の多くの被覆(coating)お
よび色層(color layer)に対してのその物質の化学的な
共存性である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】通信ケーブル充填材、
特に、光ファイバケーブル充填材は、業界標準のドリッ
プ試験のような多くの必要条件を満足しなければならな
い。これらの試験を合格するには、コアにこのような充
填材を有するケーブルの物理的な特性は比較的広い範囲
の温度範囲（例えば、−４０〜８０℃）に渡る許容でき
る範囲内に維持されなければならない。すなわち、充填
材は８０℃においてさえもケーブルからドリップしては
ならない。ゲル状材料の特性として油分離があり、これ
はその寿命の間に油を外に出してしまう傾向である。２
時間の間２５±２℃において２７０００ｇの相対的な遠
心力をかけられた場合に油分離が４％を越えない充填材
が望まれる。
【０００７】光ファイバケーブルをさらに複雑化させる
ものとして、ケーブルの製造時または取り扱い時にかか
るひずみに対して適切な充填材は曲がらないといけない
ということがある。さもなければ、ケーブル内の光ファ
イバの運動ができなくなり、曲がっていない充填材の表
面と比較的小さな間隔で接するのでファイバはバックリ
ングしてしまう。このような曲がらない表面との接触は
ファイバにより運ばれる信号において大きな量のマイク
ロ曲げ損失を発生させてしまう。
【０００８】上記の問題に対処するため、光ファイバケ
ーブルで用いる充填材は比較的低せん断弾性率（shear
modulus ）Ｇｅを有さなければならない。しかし、アプ
リケーションによっては充填材のＧｅの値が低くても低
いケーブル損失とするために十分ではなく、さらなるパ
ラメータである臨界曲げ応力（critical-yield stres
s）σｃを制御する必要が発生する。なぜなら、典型的
な充填材を含むケーブルにおいて光学的性能に影響する
からである。
【０００９】米国特許４７０１０１６号（ C.H.Gartsid
e, III, et al、１９８７年１０月２０日発行）には、
比較的低い臨界曲げ応力を有する充填材が期待されてい
る。この充填材は、油、コロイド粒子のようなゲル化
材、および随意に流出（ブリード）防止手段（bleed in
hibitor）からなる。そして、鉱物油を９３重量％、疎
水性ヒュームドシリカを７重量％含む。その発明に用い
る油としては、ＡＳＴＭ（ＡＳＴＭ Ｄ−２２６試験）
のタイプ１０３、１０４Ａ、１０４Ｂ、約０．８６０の
最小比重（specific gravity）および約−４℃よりも低
い最大流動点（pour point）（ＡＳＴＭ Ｄ９７）を有
するナフタレン油がある。そのコロイド粒子の充填材
は、好ましくはシリカ粒子からなる。この’０１６特許
の充填材の臨界曲げ応力は２０℃において約７０Ｐａ
（すなわち、約０．０１ｐｓｉ）以下であり、せん断弾
性率は２０℃において約１３ｋＰａ（すなわち、約１．
８９ｐｓｉ）よりも低い。
【００１０】光ファイバに有用な別の充填材としては、
本願出願人の米国特許５１８７７６３号（C.F.Tu, １９
９３年２月１６日発行）に記載されている。しかしこ
の’７６３特許の充填材は上述の技術的な問題のいくら
かを適切に解決したが、上昇した温度（すなわち、約８
０℃）において必要な特性を提供しない。具体的にはこ
の開示された充填材はＥＩＡ／ＴＩＡ標準ＦＯＴＰ−８
１、Compound Flow (Drip) Test for Filled Optical C
able, Section 8 を８０℃においては合格しないように
思える。ただし、約０．００２ｐｓｉよりも小さい臨界
曲げ応力のような他の望ましい特性は維持する。
【００１１】ケーブルドリップは油分離に関係するのに
油分離および臨界曲げ応力が充填材に対しての制約とな
る。また、プロセスを考慮すると粘性が充填材にとって
重要となる。これらの制約は通常お互い相入れない。例
えば、油分離の減少とケーブルドリップ温度の上昇は、
高い粘性および臨界曲げ応力を必要とするが、プロセス
を容易にし光学的損失を減らすためには低い粘性および
臨界曲げ応力を必要とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述の問題はコア内に改
善した充填材を有する本発明のケーブルによって解決す
ることができる。本発明のケーブルは、少なくとも１つ
の光ファイバ伝送媒体からなる少なくとも１つのコア
と、ファイバの周りに配置された改善した充填材と、お
よびコアの周りに配置されたシースシステムとを有す
る。この改善した充填材は、ケーブルの他の動作上の性
能特性に悪影響を与えずに８０℃において、上記ＥＩＡ
／ＴＩＡ標準ＦＯＴＰ−８１、Compound Flow (Drip) T
est for Filled Optical Cable, Section 8 の標準に合
格することができる。
【００１３】一実施例において、この改善した充填材
は、（１）少なくとも２つの異なる炭化水素であって、
その粘性値が１００℃において少なくとも約３センチス
トークス（ｃｓ）によって分離されているもの、（２）
無機成分およびポリマからなる増粘系と、および（３）
酸化防止剤からなる。
【００１４】別の実施例において、充填材は、（１）少
なくとも２つの異なるフュームドシリカを含む無機成分
と、およびポリマとからなる増粘系と、（２）少なくと
も１つの炭化水素と、および（３）酸化防止剤とからな
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１および２において、通信ケー
ブル２０を示しており、これは縦方向の軸２１を有す
る。そして、光ファイバ２５−２５からなるコア２２を
有し、この光ファイバ２５−２５は１以上のユニット２
４−２４として構成することができる。光ファイバそれ
ぞれは、保護被覆システムを施されており、この保護被
覆システムは通常、内側プライマリ被覆層および外側セ
カンダリ被覆層を有する。また、被覆されたファイバの
それぞれは、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの外側層に
よって緩衝処理することができる。ユニット２４−２４
のそれぞれは、バインダリボン２３によって巻くことが
できる。コア２２はシースシステム２７の環状メンバ２
８の中に配置された充填材２６を有する。環状メンバ２
８はしばしば、コアチューブと呼ばれる。
【００１６】環状メンバ２８は、金属シールド２９およ
び外側プラスティックジャケット３２によって包囲する
ことができる。シースシステム２７は、強度メンバ３０
−３０をも有することができる。また、防水テープ３５
をコアチューブ２８の外側表面の周りに巻くことができ
る。このテープ３５は防水テープであり、これは米国特
許４８６７５２６号（C.J.Arroyo, １９８９年９月１９
日発行）に記載されている。また、充填材２６は、米国
特許４９００１７６号（K.W.Jackson, et al,１９９０
年２月１３日発行）に記載されたような光ファイバリボ
ンを有するケーブルのコアを充填するのに用いることが
できる。
【００１７】油成分からなり光ファイバケーブルにおい
て用いるように意図された充填材に対する技術的な制約
としては、油分離、ケーブルドリップ温度、臨界曲げ応
力および充填材の粘性がある。上述のように、これらの
制約はたいがい、相入れなく、ないし他の通信ケーブル
の望ましい特性と相入れない。
【００１８】充填材の臨界曲げ応力は、充填材で充填さ
れたケーブルにおけるファイバの光学的性能に影響を与
えると考えられる。上記’７６３特許に記載されたよう
な従来技術の非ドリップ充填材は通常、室温において約
０．００３ｐｓｉ（２０．７Ｐａ）以上の臨界曲げ応力
を有し、６５℃において行われるドリップ試験を合格す
る。所望の充填材２６の臨界曲げ応力は、すべての温度
において従来技術の充填材の光ファイバ損失よりも増加
させない必要がある。上述のように、従来技術の材料の
いずれも約０．００３ｐｓｉ（２０．７Ｐａ）よりも低
く臨界曲げ応力を維持しながら８０℃におけるドリップ
試験を合格するようには考えられず、ここで、ヒューム
ドシリカ材あるいはポリマのようなゲル化材を無節操に
用いていると臨界曲げ応力を急激に増やしてしまうこと
となり、また、充填材の他の特性を望ましくないように
変えてしまうことに留意されたい。
【００１９】充填材に対する所望の粘性特性は、ケーブ
ル性能に関する問題よりもプロセスに関する問題に対し
て関心を向けられる。従来技術の充填材の粘性は、ヘリ
パス粘性系（helipath viscometer）により測定する
と、充填材を作ってから約３日後に室温においてＴスピ
ンドル（Ｔｂ）を用いて１５〜４５ユニットの範囲に収
まる。所定の範囲内では粘性が低くなればなるほど、充
填材を光ケーブル内へプロセスすることが容易となる。
従って、いかなる新しく開発した充填材の粘性は、現在
利用可能なプロセス設備を用いるために従来技術の充填
材の粘性の大まかに近傍になければならない。
【００２０】本明細書においては、通信ケーブル内にて
動作を画期的に工場させる充填材の構成の２つの特定の
原理を同定することができ、これを開示する。第１の原
理において、１００℃において少なくとも約３センチス
トロークお互いから離れた粘性値を有する、２つの合成
油および２つの鉱物油からなるグループから選択される
２つの異なる炭化水素を意図的に包含させることに関す
る。これに対し第２の原理は、充填材の増粘系の中に２
つの異なるヒュームドシリカを意図的に用いることの貢
献を認識している。これらの構成上のアプローチの１つ
のみが充填材に対して用いられた場合であってもこれま
で予測されなかった相乗効果が発生することを判断する
ことができた。実際に、これらの構成は通信ケーブルが
再起になって上昇した８０℃のドリップ試験を合格する
ことを可能にする。ここにおいて、臨界曲げ応力、油分
離および粘性のような他の技術的な特性を現在業界にお
いて慶応できるような所望のパラメータの範囲内に納め
ながら合格する。
【００２１】上の第１の原理に従って、充填材２６の物
質の組成は、芳香族であってもよい少なくとも２つの異
なる炭化水素の組み合わせないし混合である油成分系を
有することが好ましい。詳細には、この２つの炭化水素
は、２つのことなる合成油または２つの異なる鉱物油の
いずれかであることが好ましい。明快さのため、本明細
書において、もし粘性値が１００℃において少なくとも
約３センチストローク離れていた場合に油ないし炭化水
素を異なるものとして分類する。好ましい油成分の量
は、充填材の約８５〜９５重量％の範囲にあり、炭化水
素は、比較的高い分子量（すなわち、約５００より大き
い）を有する。
【００２２】本発明の特定の好ましい実施例において、
充填材の構成として、合成油の組み合わせを約８９．２
重量％含有する。合成油としては、Mobil Chemical Cor
porationから得られるＳＨＦ８２およびＳＨＦ４０２油
のようなポリアルファオレフィン（polyalphaolefins）
などを用いることができる。また、ＳＨＦ４０２に対す
るＳＨＦ８２の最適比率は約３．４であることを発見し
た。
【００２３】詳細には、ＳＨＦ４０２は約１７６０Ｍｎ
の平均分子量を有し、ＳＨＦ８２は約６９０Ｍｎの平均
分子量を有する。１００℃におけるＳＨＦ４０２の粘性
は約４０センチストークスである。１００℃におけるＳ
ＨＦ８２の粘性は約８センチストークスである。得られ
る油の組み合わせは、−４０℃よりも低1い流動点を有
する。ポリアルファオレフィン脂肪族炭化水素(polyalp
haolefin aliphatic hydrocarbon)は、１００℃におい
て約８センチストークスよりも大きい粘性を有すること
が好ましい。同様に、好ましいポリブテン（polybuten
e）油および好ましい鉱物油も１００℃において約８セ
ンチストークスよりも大きい粘性を有する。
【００２４】油成分をより太くすることが通常望まし
い。なぜなら油成分がケーブルから外に出ないように
し、油分離を減らすためである。上述のように、油分離
あるいはシネレシス（離液：syneresis）は、充填材の
寿命の間に油を外に出してしまう傾向を表すジェル状充
填材の特性のことである。従来技術の充填材のいくつか
は、所定の時間が経過すると動かさない状態であっても
油を分離することが知られている。シネレシスは通常遅
いプロセスであり、従って、遠心力のような早くする方
法によって決めなければならな。上述のように、充填材
２６は、２時間の２５±２℃における２７０００ｇの相
対遠心力で遠心力をかけた場合に４％までの最大油分離
であることが望まれる。このことを達成するため、無機
および有機の増粘剤を充填材の構成に含ませる。
【００２５】ヒュームドシリカのようなコロイドフィラ
ーを無機増粘剤として用いることができる。油における
コロイドフィラー粒子は、キャリアが分子間および毛細
管（キャピラリ）力により保持されるような網構造を形
成するように表面ヒドロキシル基を結合することにより
油をゲル化する。このようなゲルは、応力の臨界値の下
までの負荷に対処することができる。この応力レベルの
上では、網は崩壊し、充填材は液状特性となり応力下で
流れる。このようなふるまいはしばしばチキソトロピッ
ク（揺変性：thixotropic）と呼ばれ、プロセスを用意
するのに望ましく、また、マイクロ曲げ損失を減らすこ
とができる。
【００２６】光ファイバケーブルにおけるマイクロ曲げ
損失は通常、短い伝送波長よりも長い伝送波長において
は制御することが難しい。従ってファイバケーブル充填
材の機械的特性の必要条件は通常、１．５５μｍにて用
いるケーブルのほうが、例えば、より短い動作波長１．
３μｍにて用いるケーブルよりもより厳しい。従来技術
の充填材のいくらかが約１．３μｍまでの波長において
満足できるように動作することが分かっているが、より
長い波長においてはこのことは当てはまらないことが分
かった。
【００２７】シリカベースの光ファイバは通常最低損失
を１．５５μｍ波長ないし近傍にて有するので、そのよ
うな波長の付近にて光ファイバ通信システムを動作させ
ることは非常に興味深い。また、今日製造される新しい
光ファイバははるかに高い伝送速度およびキャパシティ
を有し、通常長い波長にて動作する。従って、約１．５
５μｍを含むような長い波長において大きなケーブルが
原因となる損失がないような光ファイバケーブルを得る
ことは重要である。
【００２８】一般に、ケーブル２０にて有用なコロイド
フィラーには、親水性（hydrophilic）または疎水性（h
ydrophobic）のいずれかであってもよいコロイドシリカ
を含み、好ましくは、約５０〜約４００ｍ2／ｇの間の
範囲のＢＥＴ表面面積を有する疎水性ヒューズドシリカ
を含む。この分野で周知であるように、ＢＥＴ表面面積
とは、Brunauer, Emmett, Teller(BET)理論に基づいた
気体吸収測定の種類のものである。表面面積が大きいほ
ど、油分離が少なくなる。ヒュードシリカレベルが増加
すると油分離は減るが、臨界曲げ応力およびゲルの粘性
は逆に増加する。
【００２９】上にリストしたようなこのアプリケーショ
ンの充填材の第２の原理を詳細に説明する。本発明の好
ましい実施例に基づいた増粘システムの例としては、ポ
リジメチルジクロロシラン（polydimethylsiloxane）処
理したヒュームドシリカとジメチルジクロロシラン（di
methyldichlorosilane）を部分的に処理したヒュームド
シリカの組み合わせである。前者のポリジメチルジクロ
ロシラン処理したヒュームドシリカは、理想的には約８
０〜１２０ｍ2／ｇのＢＥＴ表面面積を有し、炭素を
４．５重量％よりも多く含む。このような物質は、Cab-
O-Sil ＴＳ−７２０ として米国イリノイ州タスポーラ
（Tuscola）のCabot Corporationから、およびAerosil
ＵＳ２０２、Ｒ２０２、ＵＳ２０４として、ドイツ国の
フランクフルトのDegussa Corp.から得られる。後者の
ジメチルジクロロシランを部分的に処理したヒュームド
シリカは理想的には、約１０５〜１３５ｍ2／ｇのＢＥ
Ｔ表面面積を有し、炭素を約０．８５重量％含む。この
ような物質は、Cab-O-Sil ＴＳ６１０として米国イリノ
イ州タスポーラのCabot Corporationから、およびAeros
il Ｒ９７２または、Ｒ９７４としてドイツフランクフ
ルトのDegussa Corp.から得られる。
【００３０】ヒドロフィリックコロイド物質の例として
は、約１７５〜２２５ｍ2／ｇのＢＥＴ表面面積、０．
０１μｍの公称粒径、比重２．２を有するヒュームドシ
リカであり、これはCab-O-Sil Ｍ−５としてCabot Corp
orationから、およびAerosil２００としてDegussa Cor
p.から得られる。本発明に有用な他のコロイドフィラー
(colloidal filler)としては、表面処理あるなしに関わ
らず沈降シリカ（precipitated silica）およびベント
ナイト（bentonite）のようなクレイがある。好ましい
実施例において、Cab-O-Sil ＴＳ−７２０ヒュームドシ
リカとCab-O-SilＴＳ−６１０ヒュームドシリカを含む
疎水性ヒュームドシリカの組み合わせであって、組合わ
さった量は約４〜８重量％である組み合わせを無機増粘
剤として用いた。詳細には好ましい実施例において、Ｔ
Ｓ−６１０に対するＴＳ−７２０の比率は、約０．８が
好ましい。
【００３１】上述の構成上の貢献に加えて、充填材２６
の油保持力は、充填材の構成に１または複数の有機増粘
剤あるいはブリード抑制剤（bleed inhibitors）を加え
ることによりさらに改善することができる。ブリード抑
制剤として用いるゴムのようなコポリマーは、ゲル類似
充填材の油分離を減らすことが知られ、ヒュームドシリ
カとは違って曲げ応力および粘性を増加することにあま
り貢献しない。
【００３２】ブリード抑制剤は、ブロックコポリマー
（block copolymer）（半固体とも呼ばれる比較的高い
粘性の半液体である）ゴム、あるいは他の適切なゴムと
することができる。ブロックコポリマーおよび半液体ゴ
ムは共に、ゴムポリマーと呼ばれる。ゲル類似組成にゴ
ムポリマーを導入することにより、ゲルのシネレシスを
防ぐために混合体に加えられなければならないコロイド
粒子の量を削減することができる。また、非ブリード組
成の構成が比較的低い臨界曲げ応力を有することを可能
にする。
【００３３】本発明のケーブルにおいて充填材として用
いることができるブロックコポリマーとしては、スチレ
ンゴムおよびスチレン−ゴム−スチレンブロックコポリ
マーがあり、これらのスチレン／ゴム比は、約０．１〜
０．９であり、分子量は、２５℃におけるトルエンにお
けるBrookfield粘性により示すと、ゴム溶液の２５重力
％において約１００ｃｐｓから約５００００ｃｐｓより
も大きい。ブロックコポリマーとしては、（１）スチレ
ン−エチレンプロピレンブロックコポリマー（ＳＥＰ：
styrene-ethylene）であって、これは非プラスティック
化され、スチレン／ゴム比約０．５９であり、比重約
０．９２であり、ＡＳＴＭ Ｄ−４１２による損傷破壊
強さ３００ｐｓｉであり、KratonＧ１７０１Ｘとして米
国テキサス州ヒューストンの Shell Chemical Company
から得ることができる：（２）スチレン−エチレンプロ
ピゲンブロックコポリマーであり、スチレン／ゴム比約
０．３９であり、Ｇ１７０２Ｘとして Shell Chemical
Company から得られる：（３）スチレン−エチレンブチ
レン−スチレン（ＳＥＢＳ：styrene-ethylene butylen
e-styrene）ブロックコポリマーであり、非プラスティ
ック化され、スチレン／ゴム比約０．１５ないし０．４
１であり、クラトンＧ１６５７またはＧ１６５０として
それぞれ Shell Chemical Company から得ることができ
る：（４）２ブロック（diblock）あるいは多アーム（m
ulti-arm）コポリマーであるエチレンおよびプロピレン
（ＥＰ）であり、Ｇ１７５０ＸまたはＧ１７６５Ｘとし
て ShellChemical Company から得られる。さらに、ス
チレン／ゴム比約０．４３であるKraton１７２６Ｘコポ
リマー（ＳＥＢＳ）を用いることができる。好ましい実
施例は Kraton１７０１Ｘブロックコポリマーを有す
る。
【００３４】充填材２６の構成にさらに含まれるものと
して、約１〜２重量％の抗酸化システムがある。この抗
酸化成分は、阻害されたフェノール系抗酸化剤（hinder
ed phenolic antioxidants）であり、これらは鉱物油に
比較的溶解する。起用できる抗酸化剤としては、Irgano
x１０７６として Ciba-Geigy Company から得られるも
のがある。好ましい実施例においては、充填材は１．６
重量％の Irganox１０７６抗酸化剤および０．２重量％
の Irganox１０３５抗酸化剤を含み、後者の成分は相乗
効果を発揮させるのに用いられる。代わりに、２重量％
の Irganox１０７６を Irganox１０３５および Irganox
１０７６の混合体の代わりに用いることができる。
【００３５】鉱物油における Irganox１０３５抗酸化剤
の溶解度は約０．３０ｇ／１００ｍｌであり、ポリアル
ファオレンにおける溶解度は約０．２０ｇ／１００ｍｌ
である。鉱物油における Irganox１０７６の溶解度は１
２ｇ／１００ｍｌであり、２２℃におけるポリアルフィ
ンでは約１０ｇ／１００ｍｌである。これら油の組み合
わせを用いることにより、充填材は従来技術と比較して
抗酸化剤の濃度はあまり高くなくてすむ。完全な抗酸化
剤あるいは熱的安定システムは通常、Irganox１０７６
のようなプライマリ抗酸化物と、Irganox１０３５のよ
うなセカンダリ抗酸化剤を含み、相乗効果を発揮させて
いる。他の適切な沈殿を発生しない抗酸化剤としては、
Irganox１５２０および Irganox１０１０があり、これ
らは Ciba-Geigy Company から得られる。
【００３６】下の表１には本発明の許容できる充填材の
組成を成分を１６％で表して示した。
【００３７】
【表１】
【００３８】下記の表２では、表１で示した充填材組成
のそれぞれに対しての粘性、油分離、臨界曲げ応力およ
びドリップ温度試験の測定の結果を示した。
【００３９】
【表２】
【００４０】図３には、充填材２６として用いられるよ
うなチキソトロピック材料に対する定ひずみ率における
一般化された応力−ひずみ曲線３７を示し、これはいく
つかの重要なパラメーターを示してある。応力−ひずみ
曲線３７の区画３８においては、この材料は実質的に弾
性固体としてふるまう。この区画３８はゼロ応力から臨
界曲げ応力σCへとのびる。σCに対応するひずみは臨界
せん断ひずみγCである。用語の定義から、座標のσC、
γCは、曲げのオンセット（開始点）を示し、量σC／γ
C（あるいは、γ＜γCに対してはｄσ／ｄγ）は、材料
のせん断弾性率Ｇｅとして知られている。
【００４１】図３の応力−ひずみ曲線３７の区画３９で
は、ひずみが徐々に増分すると応力が増加している。応
力σyは、与えられたひずみ率において材料が耐えるこ
とができる最大応力値である。σyよりも大きいひずみ
では、区画４０のように最初はひずみが減少するが、区
画４１のようにさらに大きいひずみの値においては、ひ
ずみとは実質的に依存しなくなる。このように充填材は
σ＞σyに対しては液体類似ふるまいを示す。
【００４２】本発明の充填材２６の構成は、予測すると
ころとは反し優れた特性を得ることができた。ドリップ
温度を増やすために、曲げ応力および粘性は、おそらく
許容できないレベルにまで増やさなければならないこと
が予測できる。本発明に従って製造したケーブルの充填
材は予測に反して、比較的低い粘性にもかかわらず優れ
た結果を与える。増粘システムは、２つの異なるヒュー
ムドシリカを用いた場合であっても、いくつかの機能を
行う。すなわち、増粘システムは油分離を減らすだけで
はなく、従来技術と比べて、粘性を低く保ち曲げ応力を
減らす。
【００４３】また、炭化水素を混合することにより、従
来技術と同じ熱的安定性を得るために低いレベルの抗酸
化システムしか必要としない。しかし、ペンキや油のよ
うな他のシステムで一般に用いられている組成と比べて
抗酸化成分のレベルは未だ比較的高いと考えることがで
きる。このことの主な目的は酸化剤の受容体を提供する
ことにより、抗酸化剤の移動損失を相殺し、２８および
光ファイバ被覆の酸化安定度を増加させて、光ファイバ
ケーブルの早すぎる劣化を防ぐことである。
【００４４】本発明の充填材２６はまた、低い流動点を
有する油の組み合わせを用いることによって低温におい
て性能を増長させ、高いケーブルドリップ温度および非
常に低い温度分離を有する。充填材２６は、現在用いら
れているファイバ被覆材料および接触する他の材料と共
存性がある。油のブリーディングや分離はなく、−４０
℃における光損失は従来技術の充填材よりも少ないと予
想できる。
【００４５】従来技術の試験結果により、鉱物油におけ
るヒュームドシリカのレベルが増加して製造された少な
くとも１つの充填材は、油分離を減らし粘性をかなり増
加させることができるにも関わらず、６５℃のケーブル
ドリップ試験を合格することができない。これに関し、
８０℃のケーブルドリップ試験の合格が少なくとも１つ
の標準団体により求められている。明らかに鉱物油ベー
スの充填材において唯一の増粘剤としてのただ１つのヒ
ュームドシリカの使用は、粘性および／または臨界曲げ
応力を増加させてしまわずに、８０℃のケーブルドリッ
プ試験を合格できない。このことを防ぐため、本発明は
ヒュームドシリカを熱可塑性ゴムと組み合わせて用い
る。本明細書に記載した構成は例示的であり本発明の範
囲は上記構成のみに限られない。
【００４６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、業界
標準のドリップ試験のような多くの必要条件を満足する
ような充填材を用いた光ファイバケーブルを提供でき
た。また、油分離の減少とケーブルドリップ温度を上昇
させ、かつ、高い粘性および臨界曲げ応力、およびプロ
セスを容易にし光学的損失を減らすために低い粘性およ
び臨界曲げ応力を提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】充填材内部に有するコアを有する本発明の光フ
ァイバケーブルの斜視図である。
【図２】図１のケーブルの一部分の端の図である。
【図３】本発明に従って製造した充填材の一般化した応
力−ひずみ曲線のグラフ図である。
【符号の説明】
２０ 通信ケーブル ２１ 軸 ２２ コア ２３ バインダリボン ２４ 光ファイバユニット ２５ 光ファイバ ２６ 充填材 ２７ シースシステム ２８ 管状メンバ ２９ メタリックシールド ３０ 強度メンバ ３２ 外側プラスチックジャケット ３５ 防水テープ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （Ａ）少なくとも１つの光ファイバ伝送
    媒体からなるコアと、 （Ｂ）コアの周りに配置するシースシステムと、 （Ｃ）コア内に配置された充填材とを有する光ファイバ
    ケーブルであって、 充填材は、（１）２つの合成油および２つの鉱物油から
    なる群から選択される少なくとも２つの異なる炭化水素
    を含む炭化水素システムと、ここで、この２つの異なる
    炭化水素の粘性値は１００℃において少なくとも約３セ
    ンチストークス離れており、（２）増粘システムとを有
    することを特徴とする光ファイバケーブル。
  2. 【請求項２】 増粘システムは、無機成分およびポリマ
    ーからなることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ
    ケーブル。
  3. 【請求項３】 ２つの異なる炭化水素のうちの一方の粘
    性値は、１００℃において２０センチストークスよりも
    大きく、２つの異なる炭化水素のうちの他方の粘性値
    は、１００℃において２０センチストークスよりも小さ
    いことを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブ
    ル。
  4. 【請求項４】 ２つの異なる炭化水素の両方の粘性値
    は、１００℃において約４センチストークスよりも大き
    く、かつ、１００℃において約３００センチストークス
    よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の光ファイ
    バケーブル。
  5. 【請求項５】 ２つの異なる炭化水素の両方の粘性値
    は、１００℃において約８センチストークスよりも大き
    く、かつ、１００℃において約４０センチストークスよ
    りも小さいことを特徴とする請求項４記載の光ファイバ
    ケーブル。
  6. 【請求項６】 炭化水素システムは、充填材の８０重量
    ％以上を占めることを特徴とする請求項１記載の光ファ
    イバケーブル。
  7. 【請求項７】 増粘剤の無機成分は、ヒュームドシリカ
    からなることを特徴とする請求項２記載の光ファイバケ
    ーブル。
  8. 【請求項８】 増粘剤の無機成分は、少なくとも２つの
    異なるヒュームドシリカからなることを特徴とする請求
    項７記載の光ファイバケーブル。
  9. 【請求項９】 光ファイバケーブルを充填するのに適し
    た化学物質であり、 （１）２つの合成油および２つの鉱物油からなる群から
    選択される少なくとも２つの異なる炭化水素を含む炭化
    水素システムと、ここで、この２つの異なる炭化水素の
    粘性値は１００℃において少なくとも約３センチストー
    クス離れており、（２）増粘システムとを有することを
    特徴とする化学物質。
  10. 【請求項１０】 増粘システムは、無機成分およびポリ
    マーからなることを特徴とする請求項９記載の化学物
    質。
  11. 【請求項１１】 ２つの異なる炭化水素のうちの一方の
    粘性値は、１００℃において２０センチストークスより
    も大きく、２つの異なる炭化水素のうちの他方の粘性値
    は、１００℃において２０センチストークスよりも小さ
    いことを特徴とする請求項９記載の化学物質。
  12. 【請求項１２】 ２つの異なる炭化水素の両方の粘性値
    は、１００℃において約４センチストークスよりも大き
    く、かつ、１００℃において約３００センチストークス
    よりも小さいことを特徴とする請求項９記載の化学物
    質。
  13. 【請求項１３】 ２つの異なる炭化水素の両方の粘性値
    は、１００℃において約８センチストークスよりも大き
    く、かつ、１００℃において約４０センチストークスよ
    りも小さいことを特徴とする請求項９記載の化学物質。
  14. 【請求項１４】 炭化水素システムは、８０重量％が充
    填材であることを特徴とする請求項９記載の化学物質。
  15. 【請求項１５】 増粘剤の無機成分は、ヒュームドシリ
    カからなることを特徴とする請求項１０記載の化学物
    質。
  16. 【請求項１６】 増粘剤の無機成分は、少なくとも２つ
    の異なるヒュームドシリカからなることを特徴とする請
    求項１５記載の化学物質。
  17. 【請求項１７】 （Ａ）少なくとも１つの光ファイバ伝
    送媒体からなるコアと、 （Ｂ）コアの周りに配置するシースシステムと、 （Ｃ）コア内に配置された充填材とを有する光ファイバ
    ケーブルであって、 充填材は、（１）少なくとも２つの異なるヒュームドシ
    リカを含む増粘システムと、（２）少なくとも１つの炭
    化水素とからなることを特徴とする光ファイバケーブ
    ル。
  18. 【請求項１８】 増粘システムは、無機成分およびポリ
    マーからなることを特徴とする請求項１７記載の光ファ
    イバケーブル。
  19. 【請求項１９】 炭化水素は、充填材の８０重量％以上
    を占めることを特徴とする請求項１７記載の光ファイバ
    ケーブル。
  20. 【請求項２０】 前記少なくとも１つの炭化水素は、合
    成油、鉱物油、および合成油と鉱物油の混合体からなる
    群から選択される油であることを特徴とする請求項１７
    記載の光ファイバケーブル。
  21. 【請求項２１】 合成油は、ポリアルファオレフィン、
    ポリグリコール、ポリブテン、ポリイソブチレン、ポリ
    プロペンおよびシリコンの油からなる群より選択される
    油であることを特徴とする請求項１または１９記載の光
    ファイバケーブル。
  22. 【請求項２２】 鉱物油は、（ｉ）比重約０．８６以
    上、流動点−４℃未満であり、ＡＳＴＭ ｔｙｐｅ １
    ０３，１０４Ａまたは１０４Ｂであるパラフィン系油
    と、（ii）比重約０．８６以上、流動点−４℃未満であ
    り、ＡＳＴＭ ｔｙｐｅ １０３，１０４Ａまたは１０
    ４Ｂであるナフテン系油とからなる群より選択される油
    であることを特徴とする請求項１または１９記載の光フ
    ァイバケーブル。
  23. 【請求項２３】 増粘剤内のポリマーは、ポリスチレン
    ブロックおよびスチレン−ゴム比約０．１〜０．９であ
    るポリ（エチレン−プロピレン）ブロックからなる２ブ
    ロックコポリマーからなることを特徴とする請求項２ま
    たは１８記載の光ファイバケーブル。
  24. 【請求項２４】 増粘剤内のポリマーは、スチレン−エ
    チレン−ブチレン−スチレンブロックからなる線形コポ
    リマーからなることを特徴とする請求項２または１８記
    載の光ファイバケーブル。
  25. 【請求項２５】 増粘剤内のポリマーは、ポリ（エチレ
    ン−プロピレン）ブロックからなる多アームコポリマー
    からなることを特徴とする請求項２または１８記載の光
    ファイバケーブル。
  26. 【請求項２６】 大分子量でありヒンダードフェノール
    系抗酸化剤からなる抗酸化剤をさらに有することを特徴
    とする請求項１または１７記載の光ファイバケーブル。
  27. 【請求項２７】 光ファイバケーブルを充填するのに適
    した化学物質であり、 （１）少なくとも２つの異なるヒュームドシリカを含む
    増粘システムと、（２）少なくとも１つの炭化水素とか
    らなることを特徴とする化学物質。
  28. 【請求項２８】 増粘システムは、無機成分およびポリ
    マーからなることを特徴とする請求項２７記載の化学物
    質。
  29. 【請求項２９】 炭化水素は、充填材の８０重量％以上
    を占めることを特徴とする請求項２７記載の化学物質。
  30. 【請求項３０】 前記少なくとも１つの炭化水素は、合
    成油、鉱物油、および合成油と鉱物油の混合体からなる
    群から選択される油であることを特徴とする請求項２７
    記載の化学物質。
  31. 【請求項３１】 合成油は、ポリアルファオレフィン、
    ポリグリコール、ポリブテン、ポリイソブチレン、ポリ
    プロペンおよびシリコンの油からなる群より選択される
    油であることを特徴とする請求項９または３０記載の化
    学物質。
  32. 【請求項３２】 鉱物油は、（ｉ）比重約０．８６以
    上、流動点−４℃未満であり、ＡＳＴＭ ｔｙｐｅ １
    ０３，１０４Ａまたは１０４Ｂであるパラフィン系油
    と、（ii）比重約０．８６以上、流動点−４℃未満であ
    り、ＡＳＴＭ ｔｙｐｅ １０３，１０４Ａまたは１０
    ４Ｂであるナフテン系油とからなる群より選択される油
    であることを特徴とする請求項９または３０記載の化学
    物質。
  33. 【請求項３３】 増粘剤内のポリマーは、ポリスチレン
    ブロックおよびスチレン−ゴム比約０．１〜０．９であ
    るポリ（エチレン−プロピレン）ブロックからなる２ブ
    ロックコポリマーからなることを特徴とする請求項１０
    または２８記載の化学物質。
  34. 【請求項３４】 増粘剤内のポリマーは、スチレン−エ
    チレン−ブチレン−スチレンブロックからなる線形コポ
    リマーからなることを特徴とする請求項１０または２８
    記載の化学物質。
  35. 【請求項３５】 増粘剤内のポリマーは、ポリ（エチレ
    ン−プロピレン）ブロックからなる多アームコポリマー
    からなることを特徴とする請求項１０または２８記載の
    化学物質。
  36. 【請求項３６】 大分子量でありヒンダードフェノール
    系抗酸化剤からなる抗酸化剤をさらに有することを特徴
    とする請求項１０または２７記載の化学物質。
  37. 【請求項３７】 （Ａ）少なくとも１つの光ファイバ伝
    送媒体からなるコアと、 （Ｂ）コアの周りに配置するシースシステムと、 （Ｃ）コア内に配置された充填材とを有する光ファイバ
    ケーブルであって、 充填材は、EIA/TIA標準FOTP-81, Compond Flow (Drip)
    Test for Filled Optical Cable, Section 8を８０℃ま
    で合格し、かつ、約０．００２ｐｓｉ（１３．８Ｐａ）
    よりも小さい臨界曲げ応力を有することを特徴とする光
    ファイバケーブル。
  38. 【請求項３８】 充填材は、約１０％よりも低い油分離
    値を有することを特徴とする請求項３７記載の光ファイ
    バケーブル。
  39. 【請求項３９】 充填材は、（１）少なくとも２つの異
    なるヒュームドシリカ、およびポリマーを含む無機成分
    からなる増粘システムと、（２）少なくとも１つの炭化
    水素とからなることを特徴とする請求項３７記載の光フ
    ァイバケーブル。
  40. 【請求項４０】 充填材は、（１）２つの合成油および
    ２つの鉱物油からなる群から選択される少なくとも２つ
    の異なる炭化水素を含む炭化水素システムと、ここで、
    この２つの異なる炭化水素の粘性値は１００℃において
    少なくとも約３センチストークス離れており、（２）無
    機成分およびポリマーからなる増粘システムとを有する
    ことを特徴とする請求項３７記載の光ファイバケーブ
    ル。
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