JP2012145760A - 光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】クマゼミの産卵管が刺さり難く光ファイバ心線を十分に保護することができる外被を有しながら、外被の引き裂き及び光ファイバ心線の取り出しが容易な光ファイバケーブルを提供する。
【解決手段】光ファイバ心線１を被覆する外被３をなす材料として、降伏点強度がσｙＭＰａ、外被３の表面と光ファイバ心線１の表面との間の最短距離をｙｍｍとしたとき、ｙ≧１５６．２σｙ^{−２．０６}、かつ１０≦σｙ≦２６であり、外被引裂き用ノッチを有する場合はその角度が５４°以下のとき、ｙを光ファイバ心線の被覆厚とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ心線をシースで被覆した光ファイバケーブルに関する。

従来、ＦＴＴＨ、すなわち、超高速データ等の高速広帯域情報を家庭やオフィスで送受信できるようにするために、電話局から延線されたアクセス系の光ファイバケーブルから、小規模ビルや一般住宅などの加入者宅内ヘ、１本以上の例えば光ファイバ心線などからなる光ファイバが引き落とされる。このような配線には、特許文献２に記載されているように、光ファイバドロップケーブルが用いられる。このような光ファイバドロップケーブルは、光ファイバを小規模ビルや一般住宅内に引き込む際に電柱間に架線する少心架空光ケーブルとしても用いられる。

このような光ファイバドロップケーブルとしては、自己支持構造の光ファイバケーブルが使用されている。この自己支持構造の光ファイバケーブルは、図７に示すように、支持線１０１を内包した支持線部１０１ａと、光ファイバ心線１０２を内包したケーブル本体部１０２ａとが、首部１０３を介して連結されてなる。ケーブル本体部１０２ａには、抗張力体（テンションメンバ）１０５，１０５も内包されている。なお、加入者宅内や、ビル、マンション等の構内において使用される光ファイバケーブルは、支持線部を有しないケーブル本体部のみからなる。

このような光ファイバドロップケーブルにおいては、クマゼミが外被１０４に産卵管を刺し、光ファイバ心線１０２を断線させてしまうという不具合が生じている。この対策として、特許文献１には、図８に示すように、光ファイバ心線１０２の周囲に防護壁１０６，１０６を配置し、光ファイバ心線１０２を保護する構造が記載されている。この光ファイバドロップケーブルにおいては、外被１０４内に光ファイバ心線１０２を挟んで配置された防護壁１０６，１０６により、クマゼミの産卵管から光ファイバ心線１０２を保護している。

また、特許文献２には、ショアＤ６５以上、厚さ０．１５ｍｍ以上の防護壁１０６を光ファイバ心線１０２の周囲に配置することにより、クマゼミの産卵管から光ファイバ心線１０２を保護する構造が記載されている。

さらに、特許文献３には、摩擦係数０．３以下、ショアＤ８５以上の防護壁１０６により、クマゼミの産卵管から光ファイバ心線１０２を保護する構造が記載されている。

さらに、特許文献４には、１００％モジュラスが１２ＭＰａ乃至３０ＭＰａであり引張り強度が１５ＭＰａ乃至４０ＭＰａである熱可塑性樹脂からなる防護壁１０６により、クマゼミの産卵管から光ファイバ心線１０２を保護する構造が記載されている。

特許文献５には、外被１０４をなす材料よりも硬い材料からなる防護壁１０６により、クマゼミの産卵管から光ファイバ心線１０２を保護する構造が記載されている。

ところで、ケーブル本体部１０２ａに外被１０４を引き裂くためのノッチ（溝）が設けられている場合には、このノッチにクマゼミの産卵管が誘導され、ノッチの直下に配置される光ファイバ心線１０２が外傷を被り断線する確率が高くなる。そこで、特許文献６には、外被１０４を引き裂くための細いスリットを回転刃により入れる構造が記載されている。また、特許文献７には、ノッチを光ファイバ心線１０２に対する斜めの位置に設ける構造が記載されている。

特開２００８−１０７５１９号公報 特開２００７−１２７８４８号公報 特開２００７−１０１５８６号公報 特開２００８−１２９０６２号公報 特開２００２−０９０５９１号公報 特開２００６−３３０６０６号公報 特開２００６−０３９００１号公報

前述のように、光ファイバ心線１０２の周囲に防護壁１０６を配置することにより、クマゼミの産卵管から光ファイバ心線１０２を保護するようにした光ファイバケーブルにおいては、光ファイバ心線１０２を口出ししてコネクタを取り付けるなどの端末作業を行うにあたり、防護壁１０６を切除する必要があるため、作業が煩雑である。また、防護壁１０６を切除するときには、誤って光ファイバ心線１０２を断線させてしまったり、外傷を与えてしまう虞がある。

また、特許文献２に記載された光ファイバケーブルにおいては、光ファイバ心線１０２の口出し作業を行うときには、外被１０４を引き裂いた後に防護壁１０６を引き裂いて光ファイバ心線１０２を取り出す必要があり、端末作業が煩雑であり、また、防護壁１０６の硬度を高くすると、外披把持型コネクタの外被把持カが弱くなるという問題がある。

特許文献３に記載された光ファイバケーブルにおいては、ショアＤ５２（ショアＡ９５以上相当）、摩擦係数０．２の防護壁１０６を用いても、クマゼミの産卵管による光ファイバ心線１０２の断線を完全に防ぐことが困難であることがわかった。

特許文献４に記載された光ファイバケーブルにおいては、特許文献４中に記載されているように、外被１０４の厚さとして０．６ｍｍ以上が必要であり、ケーブルの細径化を図ることが困難である。

さらに、特許文献６に記載された光ファイバケーブル及び特許文献７に記載された光ファイバケーブルにおいては、外被１０４を引き裂いて光ファイバ心線１０２を取り出す作業が煩雑である。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、クマゼミの産卵管による光ファイバ心線の断線が防止され、かつ、外被を引き裂いて光ファイバ心線を取り出す作業が容易となされた光ファイバケーブルを提供することを目的とする。

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る光ファイバケーブルは、以下の構成を有するものである。

〔構成１〕
光ファイバ心線を熱可塑性樹脂からなる外被によって被覆した光ファイバケーブルであって、外被をなす材料の降伏点強度をσｙＭＰａ、外被の表面と光ファイバ心線の表面との間の最短距離をｙｍｍとしたとき、ｙ≧１５６．２σｙ^{−２．０６}、かつ１０≦σｙ≦２６の関係であることを特長とするものである。

〔構成２〕
構成１を有する光ファイバケーブルにおいて、外被には、底部を光ファイバ心線に向けた溝状の外被引裂き用ノッチが形成されており、この外被引裂き用ノッチ底部と光ファイバ心線表面との最短距離が０．２ｍｍ以上であり、かつ、外被引裂き用ノッチ角度θが５４°以下の光ファイバケーブルであって、光ファイバ心線表面から外被引裂き用ノッチ部を除く外被表面を含む平面までの距離ｙｍｍがｙ≧１５６．２σｙ^{−２．０６}であることを特徴とするものである。

〔構成３〕
前記外被をなす材料は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、または、ポリプロピレンのうち少なくとも一つをベース樹脂として含有すると共に、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、赤燐のうち、少なくとも１種類以上の難燃剤を含有することを特徴とするものである。

本発明に係る光ファイバケーブルにおいては、構成１を有することにより、外被をなす材料は、降伏点強度σｙＭＰａと外被表面と光ファイバ心線の表面との間の最短距離ｙｍｍの関係がｙ≧１５６．２σｙ^{−２．０６}であるので、クマゼミの産卵管が光ファイバ心線に到達することを防止し、光ファイバ心線の断線を防ぐことができる。

この光ファイバケーブルにおいては、外被によってクマゼミの産卵管から光ファイバ心線を保護するので、防護壁等、光ファイバ心線を保護するための部材が不要であり、外被を引き裂いて光ファイバ心線を取り出す作業が容易である。

また、本発明に係る光ファイバケーブルにおいては、構成２を有することにより、外被には、底部を光ファイバ心線に向けた溝状の外被引裂き用ノッチが形成されており、この外被引裂き用ノッチ底部と光ファイバ心線表面との最短距離が０．２ｍｍ以上であり、かつ、外被引裂き用ノッチ角度θが５４°以下の光ファイバケーブルであって、光ファイバ心線表面から外被引裂き用ノッチ部を除く外被表面を含む平面までの距離ｙｍｍがｙ≧１５６．２σｙ^{−２．０６}であるので、外被を容易に引裂くことが可能であり、光ファイバ心線の口出し作業が容易であって、かつ、クマゼミの産卵管が光ファイバ心線に到達することを防止し、光ファイバ心線の断線を防ぐことができる。

さらに、本発明に係る光ファイバケーブルにおいては、構成３を有することにより、外被をなす材料は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、または、ポリプロピレンのうちの少なくとも一つをベース樹脂として含有するとともに、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、赤燐のうちの少なくとも１種類以上の難燃剤を含有するので、外被の降伏点強度を高くして外被を薄肉化することが可能となり、細径化が可能となる。

すなわち、本発明は、クマゼミの産卵管による光ファイバ心線の断線が防止され、かつ、外被を引き裂いて光ファイバ心線を取り出す作業が容易となされた光ファイバケーブルを提供することができるものである。

本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの構成を示す断面図である。 クマゼミの産卵管の形状を示す平面図である。 みかけの接触部分と真実の接触面積との関係を示す斜視図である。 突起状の物体と平面状の物体との塑性接触のモデルを示す側面図である。 外被の降伏点強度とクマゼミの産卵管の侵入深度との関係を示すグラフである。 クマゼミの産卵管の侵入深度と各パラメータとの関係を示すグラフである。 従来の光ファイバケーブルの構成を示す断面図である。 従来の光ファイバケーブルの構成の他の例を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの構成を示す断面図である。

本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブル１は、図１に示すように、光ファイバ心線１を合成樹脂材料からなる外被（シース）３によって被覆した本体部１ａと、支持線２を外被３によって被覆した支持部２ａとからなる。これら本体部１ａと支持部２ａとは、肉薄の首部４によって連結されている。

この実施の形態では、光ファイバ心線１を用いているが、光ファイバテープ心線の他、光ファイバ素線や光ファイバテープ心線を用いてもよい。光ファイバ素線は、光ファイバの上に紫外線硬化樹脂を被覆したものである。光ファイバテープ心線は、光ファイバ素線を平行に数本並べて紫外線硬化樹脂で被覆したものである。

外被３は、熱可塑性合成樹脂材料からなる。支持線２は、金属線等からなり、光ファイバ心線１に平行となされて、外被３に内包されている。外被３には、光ファイバ心線１とともに、繊維強化プラスチックからなる２本の抗張力体（テンションメンバ）５，５が内包されている。これら抗張力体５，５は、光ファイバ心線１に平行に配置されている。

また、外被３の両側部には、光ファイバ心線１を挟んで対峙する位置に、光ファイバ心線１に平行な溝状の外被引き裂き用ノッチ６，６が設けられている。外被３は、これら外被引き裂き用ノッチ６において、容易に引き裂くことが可能となっている。外被３を引き裂くことにより、光ファイバ心線１を外部に引き出して、他の光ファイバケーブルの光ファイバ心線との接続を行うことができる。

図２は、クマゼミの産卵管の形状を示す平面図である。

なお、クマゼミの産卵管は、先端側が尖っており（先端角度約５５°）、先端部Ｐから約１．５ｍｍの個所で、短径約０．５ｍｍ、長径約１．０ｍｍの断面形状を有している。また、産卵管の先端部Ｐの付近には、数個の突起がある。クマゼミは、産卵のために、この産卵管を捻転させながら、光ファイバケーブルの外被３に刺す。光ファイバケーブルの外被３は、産卵管の回転により、産卵管の先端側の突起により磨耗されて、穿孔される。

ところで、物体同士が接触するときには、図３に示すように、目視によって接触しているように見えている部分（みかけの接触面積）の全てが接触しているのではなく、真実の接触面積は、みかけの接触面積よりも小さい。

図３は、みかけの接触部分と真実の接触面積との関係を示す斜視図である。

みかけの接触面積Ｓが、ａ×ｂで示される場合であっても、真実の接触面積は、接触面積Ｓのごく一部に過ぎない。

図４は、突起状の物体と平面状の物体との塑性接触のモデルを示す側面図である。

突起状の物体と平面状の物体とが塑性接触する場合には、図４（ａ）に示すように、接触半径をａとすると、接触方向の荷重Ｐが増加すると、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、接触半径内の平均圧力Ｐｍが増加する。塑性接触するときの平均圧力Ｐｍは、材料の降伏点強度σｙに比例し、Ｐｍ＝１．１σｙに達すると、塑性変形が生じる。よって、平均圧力Ｐｍと荷重Ｐとの間には、以下の〔式１〕に示す関係があり、降伏点強度σｙと真実の接触面積πａ^２とは、反比例関係になる。
Ｐｍ＝１．１σｙ≒Ｐ／（πａ^２） ・・・（式１）

真実の接触面積πａ^２が大きいほど、摩耗による削れ量が多くなると考えられるため、光ファイバケーブルの外被３がクマゼミの産卵管により磨耗され穿孔されるか否かは、外被３の降伏点強度に関係すると考えられる。

ここで、図１に示す光ファイバケーブルを、降伏点強度σｙの異なる材料からなる外被３を用いて作成した。これらをクマゼミを入れた飼育ケース内に暴露し、産卵管による傷の深さを調査した。外被３の外径Ｗを２ｍｍとし、外被３の表面と光ファイバ心線１の表面との間の最短距離、すなわち、外被引裂き用ノッチ６の底部と光ファイバ心線１との間の距離Ｄを、０．４ｍｍとし、かつノッチ角度θを５３．１°（ノッチ幅０．４ｍｍ）とした。

図５は、外被の降伏点強度とクマゼミの産卵管の侵入深度との関係を示すグラフである。

この実験の結果、外被３をなす材料の降伏点強度σｙと、クマゼミの産卵管の侵入深度ｄとの間には、一定の関係があることがわかった。なお、産卵管の侵入深度ｄは、外被３の表面からの深さである。

図５に示すグラフから近似式を求めると、外被３をなす材料の降伏点強度σｙと、侵入深度ｄとの間には、以下の〔式２〕に示す関係がある。
ｄ＝１５６．２σｙ^{−２．０６} ・・・（式２）

ここで、ノッチ部分にクマゼミの産卵管が侵入するとき、クマゼミは図２に示す産卵管をねじりながら産卵管を侵入させる。図２（ａ）の状態が先端角度が最も大きくなり、この状態で先端がノッチ底に届かない限り、ノッチ底部から下に産卵管が侵入することは無い。先端角度は約５５°であるため、ノッチ角度θはこれより小さい角度、５４°以下が望ましい。

ここで、ノッチ底部と光ファイバ心線表面の最短距離が０．２ｍｍ未満では、衝撃によりノッチ部に亀裂が生じる。耐衝撃性は、ＩＥＣ６０７９４−１に準拠し、打撃面の半径１０ｍｍ、落下物の質量３００ｇ、落下高さ１ｍとして３Ｊの衝撃エネルギーを印加した。ノッチ底部と光ファイバ心線表面の最短距離は、０．２ｍｍ以上であることが望ましい。また、降伏点強度が２６ＭＰａ、ノッチ底部と光ファイバ心線表面の最短距離が、０．２ｍｍでは、ノッチ部から外被を引裂くことが可能であったが、降伏点強度３０ＭＰａ、ノッチ底部と光ファイバ心線表面の最短距離が、０．２ｍｍでは、ノッチ部から外被を引裂く際に力を要し、任意の長さに引裂き長を制御することが困難となり、作業性が悪くなる。降伏点強度は、２６ＭＰａ以下が望ましい。

また、降伏点強度が１０ＭＰａ未満になると、図５より産卵管侵入深度が急激に深くなる領域となるため、この領域の材料を使用してケーブルを作成した場合、耐セミ性は乏しいことが予想される。そのため、降伏点強度は１０ＭＰａ以上が望ましい。

また、この光ファイバケーブルにおいては、外被３をなす材料の降伏点強度σｙが高いことにより、外被３を薄くすることが可能となり、光ファイバケーブルの小径化が可能となる。

本発明の実施例として、図１に示した構造の光ファイバケーブルを、降伏点強度σｙの異なる数種類の材料からなる外被３を用いて試作し、クマゼミが入っている飼育ケース内に曝露し、クマゼミの産卵管による傷の深さを検証した。

本体部１ａの外被３の短径を２．０ｍｍ、長径を３．１ｍｍとし、光ファイバ心線１は、外径０．２５ｍｍの１心の光ファイバ心線とした。抗張力体５は、外径０．５ｍｍのアラミド繊維強化プラスチック（アラミドＦＲＰ）線を用いた。この試作（１）から（８）までの実験の結果を、以下の〔表１〕に示す。

各試作ケーブルの外被３をなす材料は、降伏点強度σｙを振るため、それぞれ、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレンを主成分とし、ノンハロゲン系難燃剤、カーボンブラックなどの添加剤を配合して、物性を調整したものである。

図６は、クマゼミの産卵管の侵入深度と各パラメータとの関係を示すグラフである。

前述の試作（１）から（８）までについて、クマゼミの産卵管による傷の深さと外被３をなす材料のショアＤ硬度との関係（図６（ａ））、産卵管による傷の深さと外被３をなす材料の降伏点強度σｙとの関係（図６（ｂ）（ｃ））を調べたところ、産卵管による傷の深さとは、外被３をなす材料の降伏点強度σｙとの相関が最も強いことがわかった。

次に、本体部１ａを細径化しノッチを有さない光ファイバケーブルの試作を行った。すなわち、降伏点強度σｙの高い材料を用いて本体部１ａの外被３を作成し、外被３の短径を１．４ｍｍ、長径を３．６ｍｍとした光ファイバケーブルの試作（９）から（１０）を作成した。光ファイバ心線１上の外被３の厚さは０．５７ｍｍとした。

これら試作のうち、試作（９）では、外被３をなす材料として、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）を主成分とし、水酸化マグネシウム、赤燐、カーボンブラック、酸化防止剤などを配合した降伏点強度σｙが８ＭＰａの材料を用いた。試作（１０）では、外被３をなす材料として、高密度ポリエチレンを主成分とし、水酸化マグネシウム、赤燐、カーボンブラック、酸化防止剤などを配含したものを用いた。

この光ファイバケーブルについて、クマゼミが入っている飼育ケース内に曝露し、クマゼミの産卵管による傷の深さを検証した。これら試作（９）から（１０）までの実験の結果を、以下の〔表２〕に示す。

降伏点強度σｙが８ＭＰａの材料からなる外被３を用いた試作（９）では、クマゼミの産卵管が光ファイバ心線１まで到達し、光ファイバ心線１の断線が確認された。これに対し、試作（１０）では、クマゼミの産卵管が光ファイバ心線１まで到達したことによる傷損はなく、光ファイバ心線１の断線等の異常は発生しなかった。

本発明は、光ファイバをシースで被覆した光ファイバケーブルに適用される。

１ 光ファイバ心線
２ 支持線
３ 外被（シース）
４ 首部
５ 抗張力体（テンションメンバ）

Claims (3)

1. 光ファイバ心線を熱可塑性合成樹脂材料からなる外被によって被覆した光ファイバケーブルであって、
   前記外被をなす材料は、降伏点強度がσｙＭＰａ、前記外被の表面と前記光ファイバ心線の表面との間の最短距離を、ｙｍｍとしたときｙ≧１５６．２σｙ^{−２．０６}、かつ１０≦σｙ≦２６の関係である
   ことを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 前記外被には、底部を前記光ファイバ心線に向けた溝状の外被引裂き用ノッチが形成されており、
   前記外被引裂き用ノッチ底部と前記光ファイバ心線表面との最短距離が、０．２ｍｍ以上であり、かつ前記外被引裂き用ノッチ角度θが５４°以下の光ファイバケーブルであって、
   前記光ファイバ心線表面から前記外被引裂き用ノッチ部を除く外被表面を含む平面までの距離ｙｍｍがｙ≧１５６．２σｙ^{−２．０６}である
   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. 前記外被をなす材料は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、または、ポリプロピレンのうちの少なくとも一つをベース樹脂として含有するとともに、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、赤燐のうちの少なくとも１種類以上の難燃剤を含有する
   ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の光ファイバケーブル。

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