WO2013183182A1 - 光ファイバケーブル用被覆材及び光ファイバケーブル - Google Patents

光ファイバケーブル用被覆材及び光ファイバケーブル Download PDF

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峻 石原
松本　慎一
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住友電装株式会社
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    • G02B6/4401—Optical cables
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    • G02B6/443—Protective covering
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4402—Optical cables with one single optical waveguide

Definitions

  • This invention relates to the improvement of the coating material of the optical fiber cable used for vehicle-mounted etc.
  • the optical fiber cable is configured so that a sheath as a covering material covers the periphery of the optical fiber.
  • the optical fiber cable may meander and the optical transmission loss of the optical fiber may increase.
  • the sheath needs a certain degree of flexibility.
  • an object of the present invention is to suppress the contraction of the optical fiber cable covering material while ensuring a certain degree of flexibility.
  • the coating material for an optical fiber cable according to the first aspect contains 10% by mass or more of polypropylene elastomer.
  • the second aspect is a coating material for an optical fiber cable according to the first aspect, and does not include paraffin.
  • An optical fiber cable covering material is the optical fiber cable covering material according to the first or second aspect, wherein 35 mass% to 55 mass% of the polymer containing the polypropylene elastomer, It consists of additives.
  • An optical fiber cable according to a fourth aspect includes an optical fiber and a sheath that is formed of the optical fiber cable covering material according to any one of the first to third aspects and covers an outer periphery of the optical fiber.
  • the polypropylene elastomer is contained in an amount of 10% by mass or more, the flexibility of the optical fiber cable covering material can be ensured to some extent. In addition, since flexibility can be ensured without including paraffin or the like, shrinkage of the covering material can be suppressed.
  • optical fiber cable which is excellent in flexibility to some extent and has little optical transmission loss.
  • FIG. 1 is a view showing a structural example of an optical fiber cable 10.
  • the optical fiber cable 10 includes an optical fiber 12, a strength member 14, and a sheath 16 as an optical fiber coating material.
  • the optical fiber 12 is an optical transmission medium including a core and a clad.
  • the optical fiber 12 may be made of glass or plastic.
  • the tensile body 14 is a member for reinforcing the tensile force so that the tensile force is not transmitted to the internal optical fiber 12 when the optical fiber cable 10 is pulled, and is made of, for example, an aramid fiber.
  • the strength member 14 is provided so as to cover the optical fiber 12.
  • the tensile body may be a wire or is not essential.
  • the sheath 16 is a protective material that covers the outer periphery of the optical fiber 12.
  • the sheath 16 is formed in a tube shape and covers the optical fiber 12 and the strength member 14 without being tightened.
  • the structure in which the sheath 16 covers the optical fiber 12 in a loose state is called a loose structure.
  • the sheath may be covered in a state of being in close contact with the optical fiber (and the tensile body if necessary).
  • the internal optical fiber 12 may meander and the optical transmission loss of the optical fiber 12 may increase.
  • the annealing step is a step in which the sheath 16 is heated and contracted in advance, and is performed, for example, by heating at a constant temperature for a predetermined time.
  • the residual heat shrinkage after the annealing step is preferably 0.3% or less in order to eliminate practical problems.
  • the inventors of the present application examined the cause of the large heat shrinkage rate, and the paraffin oil added to improve the flexibility of the sheath 16 is a factor for increasing the heat shrinkage rate. Investigated.
  • FIG. 2 is a table showing the relationship between the addition amount (parts by mass) of paraffin oil, the heat shrinkage rate (%), and the number of annealing steps necessary to make the residual heat shrinkage rate 0.3% or less.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the number of annealing steps and the heat shrinkage rate when 12.5 parts by mass of paraffin oil is added and when paraffin oil is not added. In one annealing process, heating was performed for 4 hours under a temperature condition of 100 ° C.
  • the initial heat shrinkage ratio is 1.5%, and it is necessary to perform the annealing process three times in order to reduce the heat shrinkage ratio to 0.3% or less. I know that there is. Further, in the example in which 10 parts by mass of paraffin oil is added, the initial heat shrinkage rate is 1.2%, and in order to make the heat shrinkage rate 0.3% or less, it is necessary to perform the annealing process three times. I understand. Further, in the example in which 7.5 parts by mass of paraffin oil is added, the initial heat shrinkage rate is 0.6%, and in order to make the heat shrinkage rate 0.3% or less, it is necessary to perform the annealing process twice. I know that there is. In an example in which no paraffin oil is added, the initial heat shrinkage rate is 0.4%, and it can be seen that the annealing step may be performed once in order to reduce the heat shrinkage rate to 0.3% or less.
  • the reason why the paraffin oil is added is to give the sheath 16 flexibility, and in consideration of the handleability of the optical fiber cable 10 and the like, it is necessary to give the sheath 16 some flexibility. It is said.
  • polypropylene elastomer is used to impart flexibility to the sheath 16.
  • Polypropylene elastomer is obtained by dispersing rubber such as ethylene propylene rubber (EPDM) in polypropylene. By adding such polypropylene elastomer to sheath 16, sheath 16 having excellent flexibility can be obtained.
  • EPDM ethylene propylene rubber
  • the sheath 16 is made of 10 mass% or more of polypropylene elastomer, preferably 15 mass% or more, more preferably 20 mass% or more, and even more preferably 25 mass%. It is good to include the above.
  • the sheath 16 preferably contains 55% by mass or less, more preferably 35% by mass or less of polypropylene elastomer.
  • the sheath 16 does not contain paraffin oil, but may be slightly added within a range that does not increase the processing load of the annealing process.
  • the sheath 16 is preferably composed of 35% to 55% by mass of a polymer containing polypropylene elastomer and the remaining additive.
  • the reason why the lower limit of the polymer is 35% by mass is based on the allowable flexibility, and the reason why the upper limit of the polymer is 55% by mass is based on the wear resistance.
  • Additives are modifiers such as flame retardants, antioxidants, copper damage inhibitors, excluding polymers and paraffin oil.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a flexibility evaluation method. That is, 30 sheaths 16 having a wire length of 350 mm (those from which the internal optical fiber 12 and the tensile body 14 are removed) are converged, and vinyl tape T is spirally wound around the sheath (so-called rough winding and so on).
  • the so-called winding method was designated as test sample S.
  • Two cylinders E having a diameter of 19 mm were placed in a high-temperature bath at 30 ° C. with a gap therebetween. The interval W between the central axes of the cylinders E is 100 mm. Then, the test sample S is placed so as to straddle the two cylinders E, the center of the test sample S is pulled downward, and the maximum load until the test sample S comes off the cylinder E is evaluated for flexibility. The measured value was used.
  • 5 and 6 are tables showing the relationship between the sheath 16 of various blends and flexibility.
  • polypropylene type and MAH-SEBS maleic anhydride-modified styrene-ethylene / butylene-styrene block copolymer, Tuftec 1913, manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.
  • polypropylene-based polymers polypropylene (Novatech EC9, manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd.) and three types of polypropylene elastomers (AdflexQ100F, AdflexQ200F, AdflexC200F, manufactured by LyondellBasell Industries) were prepared.
  • magnesium hydroxide Kisuma 5, Kisuma 5C, manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.
  • non-decabrobromine-based SAYTEX 8010, manufactured by ALBEMARLE® CORPORATION
  • antimony trioxide As an antioxidant, hindered phenol (Irg. 1010) was prepared.
  • An amide type CDA-10, manufactured by ADEKA Corporation
  • OILMB-C oil masterbatch
  • an oil masterbatch (paraffin oil) is included instead of the polypropylene elastomer.
  • the blending amount of the oil masterbatch (paraffin oil) is determined as an appropriate amount for obtaining flexibility (refer to the flexibility evaluation result (N)) that is preferable from the handling property of the optical fiber cable 10 and the like.
  • the flexibility evaluation result (N) is preferably 75 or less in view of the manageability of the optical fiber cable 10 and the like.
  • Example 1 is a blending example containing a small amount of polypropylene elastomer (7.2% by mass)
  • Example 2 is a blending example containing a moderate amount of polypropylene elastomer (16.8% by mass)
  • Example 3 is a polypropylene. This is a blending example containing a large amount of elastomer (26.4% by mass).
  • the flexibility evaluation result (N) is 76.5, which exceeds the preferable flexibility evaluation result 75.
  • Example 2 the flexibility evaluation result (N) is 67.5, and in Example 3, the flexibility evaluation result (N) is 39.4, which is less than or equal to the preferable flexibility evaluation result 75.
  • Examples 4 and 5 are examples in which the type of polypropylene elastomer was changed.
  • Example 4 contains 12.6% by weight of polypropylene elastomer and Example 5 contains 16.8% by weight of polypropylene elastomer.
  • the respective flexibility evaluation results (N) are 69.4 and 67.1, which are preferably the flexibility evaluation results 75 or less. From these, it can be understood that the flexibility that is preferable can be obtained when the sheath 16 contains 10 mass% or more of the polypropylene elastomer. Moreover, it turns out that it is good to contain a polypropylene elastomer preferably 15 mass% or more, More preferably, 20 mass% or more, More preferably, 25 mass% or more.
  • a coating material for an optical fiber which is excellent in flexibility and can suppress heat shrinkage by a material comprising 35 mass% to 55 mass% of a polymer containing polypropylene elastomer and the remaining additive.
  • the sheath 16 and the optical fiber cable 10 can be obtained.

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Abstract

　光ファイバケーブルの被覆材の柔軟性をある程度確保しつつ、その収縮を抑制することを目的とする。光ファイバケーブル用被覆材は、ポリプロピレンエラストマを１０質量％以上含み、好ましくは、パラフィンを含まない。また、光ファイバケーブル用被覆材は、好ましくは、ポリプロピレンエラストマを含むポリマー３５質量％～５５質量％と、残部の添加剤とからなる。光ファイバケーブル用被覆材は、光ファイバの外周を覆うシースとして用いられる。

Description

光ファイバケーブル用被覆材及び光ファイバケーブル
　この発明は、車載用等で用いられる光ファイバケーブルの被覆材の改良に関する。
　光ファイバケーブルは、光ファイバの周りを、被覆材であるシースが覆う構成とされている。
　しかしながら、光ファイバ周りを覆うシースが収縮してしまうと、光ファイバケーブルが蛇行し、光ファイバの光伝送損失が大きくなってしまう恐れがある。
　また、光ファイバケーブルの取り扱い性等を考慮すると、シースにはある程度の柔軟性が必要とされる。
　そこで、本発明は、光ファイバケーブルの被覆材の柔軟性をある程度確保しつつ、その収縮を抑制することを目的とする。
　上記課題を解決するため、第１の態様に係る光ファイバケーブル用被覆材は、ポリプロピレンエラストマを１０質量％以上含む。
　第２の態様は、第１の態様に係る光ファイバケーブル用被覆材であって、パラフィンを含まない。
　第３の態様に係る光ファイバケーブル用被覆材は、第１又は第２の態様に係る光ファイバケーブル用被覆材であって、前記ポリプロピレンエラストマを含むポリマー３５質量％～５５質量％と、残部の添加剤とからなる。
　第４の態様に係る光ファイバケーブルは、光ファイバと、第１～第３のいずれか１つに記載の光ファイバケーブル用被覆材によって形成され、前記光ファイバの外周を覆うシースとを備える。
　第１～第３の態様に係る光ファイバケーブル用被覆材によると、ポリプロピレンエラストマを１０質量％以上含むため、光ファイバケーブルの被覆材の柔軟性をある程度確保できる。また、パラフィン等を含まなくても柔軟性を確保できるため、被覆材の収縮を抑制することができる。
　第２の態様によると、パラフィンを含まないため、被覆材の収縮を抑制することができる。
　第４の態様によると、ある程度柔軟性に優れ、かつ、光伝送損失の少ない光ファイバケーブルを得ることができる。
光ファイバケーブルの構造例を示す図である。 パラフィンオイルの添加量と必要なアニール工程の回数との関係を示す表である。 パラフィンオイルを添加した場合と添加しない場合のそれぞれにおいて、アニール工程回数と加熱収縮率との関係を示すグラフである。 柔軟性の評価手法を示す説明図である。 各種配合のシースと柔軟性との関係を示す表である。 各種配合のシースと柔軟性との関係を示す表である。
　以下、実施形態に係る光ファイバ用被覆材及び光ファイバケーブルについて説明する。
　図１は光ファイバケーブル１０の構造例を示す図である。光ファイバケーブル１０は、光ファイバ１２と、抗張力体１４と、光ファイバ用被覆材としてのシース１６とを備える。
　光ファイバ１２は、コア及びクラッドを備える光伝送媒体である。光ファイバ１２は、ガラス製であってもプラスチック製であってもよい。
　抗張力体１４は、光ファイバケーブル１０が引張られた場合等に、その引張り力が内部の光ファイバ１２に伝わらないように補強するための部材であり、例えば、アラミド繊維等により構成されている。ここでは、抗張力体１４は、光ファイバ１２を覆うように設けられている。なお、抗張力体は、線材であってもよいし、また、必須のものではない。
　シース１６は、光ファイバ１２の外周を覆う保護材である。ここでは、シース１６は、チューブ状に形成されており、光ファイバ１２及び抗張力体１４を締付けない状態で覆っている。このように、シース１６が光ファイバ１２を緩い状態で覆う構造は、ルース構造と呼ばれる。もっとも、シースは、光ファイバ（及び必要に応じて抗張力体）に密着した状態で覆っていてもよい。
　ところで、上記のような光ファイバケーブル１０において、シース１６が樹脂収縮してしまうと、内部の光ファイバ１２が蛇行してしまい、光ファイバ１２の光伝送損失が大きくなる恐れがある。
　そこで、発明者らは、光ファイバケーブル１０製造後におけるシース１６の樹脂収縮を抑制するため、シース１６に対してアニール工程を実施することを検討した。アニール工程は、シース１６を事前に加熱して収縮させておく工程であり、例えば、一定時間、一定温度条件で加熱することにより行われる。光ファイバケーブル１０の光伝送損失等からして、実用上問題なくするためには、アニール工程後の残存加熱収縮率は０．３％以下となることが好ましいと考えた。
　しかしながら、残存加熱収縮率を０．３％以下とするためには、シース１６に対してアニール工程を複数回実施する必要があり、アニール工程の負担が過度になることが判明した。
　そこで、本願発明者らが、加熱収縮率が大になる原因を検討したところ、シース１６の柔軟性を向上させるために添加しているパラフィンオイルが加熱収縮率を大きくする要因となっていることを究明した。
　図２は、パラフィンオイルの添加量（質量部）と加熱収縮率（％）と残存加熱収縮率を０．３％以下とするためには必要なアニール工程の回数との関係を示す表である。図３は、パラフィンオイルを１２．５質量部添加した場合と、パラフィンオイルを添加しない場合のそれぞれにおいて、アニール工程回数と加熱収縮率との関係を示すグラフである。なお、１回のアニール工程では、１００℃の温度条件で４時間加熱を行った。
　図からパラフィンオイルを１２．５質量部添加した例では、当初の加熱収縮率は１．５％となり、加熱収縮率を０．３％以下にするためには、アニール工程を３回行う必要があることがわかる。また、パラフィンオイルを１０質量部添加した例では、当初の加熱収縮率は１．２％となり、加熱収縮率を０．３％以下にするためには、アニール工程を３回行う必要があることがわかる。また、パラフィンオイルを７．５質量部添加した例では、当初の加熱収縮率は０．６％となり、加熱収縮率を０．３％以下にするためには、アニール工程を２回行う必要があることがわかる。パラフィンオイルを添加しない例では、当初の加熱収縮率は０．４％となり、加熱収縮率を０．３％以下にするためには、アニール工程を１回行えばよいことがわかる。
　これらからパラフィンオイルの添加量と加熱収縮率との間に顕著な相関関係があることを見出した。
　もっとも、パラフィンオイルを添加している理由は、シース１６に柔軟性を持たせるためであり、光ファイバケーブル１０の取り扱い性等を考慮すると、シース１６にはある程度の柔軟性を付与することが必要とされる。
　そこで、本願発明者らは、シース１６に柔軟性を付与するために、ポリプロピレンエラストマを用いることを見出した。ポリプロピレンエラストマは、ポリプロピレンに、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等のゴムを分散させたものであり、かかるポリプロピレンエラストマをシース１６に添加することにより、柔軟性に優れたシース１６を得ることができる。
　一般的に好ましいとされる柔軟性を得るためには、シース１６は、ポリプロピレンエラストマを１０質量％以上、好ましくは、１５質量％以上、より好ましくは、２０質量％以上、さらに好ましくは２５質量％以上含むとよい。
　また、車載要件である耐摩耗特性の観点より、シース１６は、ポリプロピレンエラストマを５５質量％以下、より好ましくは、３５質量％以下含むことが好ましい。
　勿論、シース１６は、パラフィンオイルを含まないことが好ましいが、アニール工程の処理負担を過大にしない範囲で、僅かに添加されていてもよい。
　また、シース１６は、ポリプロピレンエラストマを含むポリマー３５質量％～５５質量％と、残部の添加剤とからなることが好ましい。ポリマーの下限を３５質量％とする理由は、許容される柔軟性に基づくものであり、ポリマーの上限を５５質量％とする理由は耐摩耗特性に基づくものである。添加剤は、ポリマー及びパラフィンオイルを除く、難燃剤、酸化防止剤、銅害防止剤等の改質剤である。
　実際、各種配合のシース１６を製造し、ポリプロピレンエラストマの配合量と柔軟性との関係を実験してみた。
　図４は柔軟性の評価手法を示す説明図である。すなわち、線長３５０ｍｍのシース１６（内部の光ファイバ１２、抗張力体１４を抜いたもの）を３０本収束し、これにビニールテープＴを、隙間をあけて螺旋状に巻付けた（いわゆる荒巻と呼ばれる巻き方）ものを試験サンプルＳとした。３０℃の高温槽内に、直径１９ｍｍの２つの円筒Ｅを、間隔をあけて配設した。円筒Ｅの中心軸間の間隔Ｗは１００ｍｍである。そして、上記試験サンプルＳを、２つの円筒Ｅ上に跨るように載置し、試験サンプルＳの中央を下方に引張り、試験サンプルＳが円筒Ｅから外れるまでの最大荷重を、柔軟性を評価する測定値とした。
　図５及び図６は、各種配合のシース１６と柔軟性との関係を示す表である。
　配合するポリマーとしては、ポリプロピレン系のものと、ＭＡＨ－ＳＥＢＳ（無水マレイン酸変性スチレン－エチレン・ブチレン－スチレンブロック共重合体、タフテック１９１３、旭化成工業株式会社製）とを準備した。ポリプロピレン系のポリマーとしては、ポリプロピレン（ノバテックＥＣ９、日本ポリプロ株式会社製）と、ポリプロピレンエラストマとして３種のもの（ＡｄｆｌｅｘＱ１００Ｆ、ＡｄｆｌｅｘＱ２００Ｆ、ＡｄｆｌｅｘＣ２００Ｆ、LyondellBasell Industries製）を準備した。
　添加剤としては、難燃剤、酸化防止剤、銅害防止剤、オイルマスターバッチとを準備した。
　難燃剤としては、水酸化マグネシウム（キスマ５、キスマ５Ｃ、協和化学工業株式会社製）、非デカブロ臭素系（ＳＡＹＴＥＸ８０１０、ALBEMARLE CORPORATION製）、三酸化アンチモンを準備した。酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール（Irg.1010）を準備した。銅害防止剤として、アミド系（ＣＤＡ－１０、株式会社ＡＤＥＫＡ製）を準備した。その他、パラフィンオイルとしてオイルマスターバッチ（ＯＩＬＭＢ－Ｃ）を準備した。
　比較例１及び２の配合例では、ポリプロピレンエラストマを含まない代りに、オイルマスターバッチ（パラフィンオイル）を含んでいる。オイルマスターバッチ（パラフィンオイル）の配合量は、光ファイバケーブル１０の取り回し性等から好ましいとされる柔軟性（柔軟性評価結果（Ｎ）参照）を得るのに適切な量として決定されている。すなわち、光ファイバケーブル１０の取り回し性等からすると、柔軟性評価結果（Ｎ）参照）は７５以下となることが好ましい。
　実施例１はポリプロピレンエラストマを少量含む（７．２質量％）配合例であり、実施例２はポリプロピレンエラストマを中程度の量含む（１６．８質量％）配合例であり、実施例３はポリプロピレンエラストマを多く含む（２６．４質量％）配合例である。実施例１では、柔軟性評価結果（Ｎ）は７６．５であり、好ましいとされる柔軟性評価結果７５を越えてしまう。実施例２では、柔軟性評価結果（Ｎ）は６７．５であり、実施例３では柔軟性評価結果（Ｎ）は３９．４であり、それぞれ好ましいとされる柔軟性評価結果７５以下となる。また、実施例４、５は、ポリプロピレンエラストマの種類を変更した例である。実施例４はポリプロピレンエラストマを１２．６質量％、実施例５は、ポリプロピレンエラストマを１６．８質量％含んでいる。それぞれの柔軟性評価結果（Ｎ）は６９．４、６７．１となり、好ましいとされる柔軟性評価結果７５以下となる。これらから、シース１６がポリプロピレンエラストマを１０質量％以上含むことで、好ましいとされる柔軟性を得ることができることが理解できる。また、ポリプロピレンエラストマを好ましくは、１５質量％以上、より好ましくは、２０質量％以上、さらに好ましくは２５質量％以上含むとよいことがわかる。
　また、これらの場合には、パラフィンオイルを含まなくても好ましいとされる柔軟性を得ることができる。
　また、上記配合例からすると、ポリプロピレンエラストマを含むポリマー３５質量％～５５質量％と、残部の添加剤とからなる材料によって、柔軟性に優れ、かつ、熱収縮を抑制できる光ファイバ用被覆材としてのシース１６及び光ファイバケーブル１０を得ることができる。
　以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
　１０　光ファイバケーブル
　１２　光ファイバ
　１６　シース

Claims (4)

  1. 　ポリプロピレンエラストマを１０質量％以上含む光ファイバケーブル用被覆材。
  2. 　請求項１記載の光ファイバケーブル用被覆材であって、
    　パラフィンを含まない、光ファイバケーブル用被覆材。
  3. 　請求項１又は請求項２記載の光ファイバケーブル用被覆材であって、
    　前記ポリプロピレンエラストマを含むポリマー３５質量％～５５質量％と、残部の添加剤とからなる光ファイバケーブル用被覆材。
  4. 　光ファイバと、
    　請求項１～３のいずれか１つに記載の光ファイバケーブル用被覆材によって形成され、前記光ファイバの外周を覆うシースと、
    　を備える光ファイバケーブル。
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