JP2013140290A - 光ケーブル用テンションメンバ、その製造方法、および光ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】光ケーブル用テンションメンバに硬化速度の速い樹脂を使用して生産性を向上させるともに、良好な表面平滑性が得られるようにする。
【解決手段】光ケーブル用テンションメンバ１２，２２は、長繊維状の高張力繊維束３１に内層用の紫外線硬化型樹脂３２を被覆し、さらに外層用の紫外線硬化型樹脂３３を被覆して硬化させてなっている。内層用の紫外線硬化型樹脂３２の未硬化時の粘度は、外層用の紫外線硬化型樹脂３３の未硬化時の粘度よりも低いことが好ましく、特に内層用の紫外線硬化型樹脂３２の未硬化時の粘度η１が３５０ｃｐｓ以下で、外層用の紫外線硬化型樹脂３３の未硬化時の粘度η２が５００ｃｐｓ以上であることが好ましい。また、本発明による光ケーブルは、光ケーブル用テンションメンバ１２，２２を、光ファイバ心線を含むシース内に配置したものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ファイバ心線とテンションメンバを平行に配し、外被により被覆した光バケーブルと、その光ケーブルに使用するテンションメンバおよびその製造方法に関する。

光ケーブルとして、単心の光ファイバ心線ないしは複数本の光ファイバ心線と平行にテンションメンバ（抗張力体ともいう）を配し、外被により被覆して一体化された構成のものがある。この光ケーブルは、光ファイバ心線の心数が１〜数心と少ないものは、ドロップ光ケーブルあるいはインドア光ケーブルとして用いられ、光ファイバ心線の心数が数十芯と比較的多いものは、準幹線光ケーブルとして用いられている。

テンションメンバは、光ファイバ心線に対する引張り強度を補強するために外被に埋め込まれるもので、高い抗張力と弾性率とが必要とされ、通常は鋼線が用いられている。これに対して、雷や電力線からの影響を受けないノンメタリックのテンションメンバとして、アラミド繊維等の抗張力繊維束を樹脂で被覆して固めた繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）を用いることが知られている。

ＦＲＰによるテンションメンバの製造方法として、例えば特許文献１のように、ポリアミドなどの長繊維状の抗張力繊維に、熱硬化性触媒を配合した紫外線硬化性樹脂をマトリックス樹脂として含浸し、紫外線硬化槽でその外表面層を硬化させた後、熱硬化槽に挿通して熱硬化性触媒の作用により熱硬化させる技術が知られている。

特許第３０５８８９７号公報

上記特許文献１のように紫外線硬化型樹脂を使用する手法では、熱硬化性触媒を用いた熱硬化工程を併用するものであり、熱硬化性樹脂の硬化速度がそれほど速くないため、熱硬化槽を通過させるときの製造線速が制限され、生産性を上げることができない。
また、特許文献１のように、低粘度の紫外線硬化型樹脂を抗張力繊維束に含浸して硬化させると、硬化した樹脂の表面近くに抗張力繊維が位置しやすくなる。このような場合、抗張力繊維が表面近くに位置している部分では、抗張力繊維が影響して樹脂表面が凹凸になったり、あるいは抗張力繊維そのものが樹脂表面に部分的に露出してしまい、テンションメンバの表面平滑性が損なわれる。

一方、粘度が高い熱硬化性樹脂を用いる構成では、補強繊維に樹脂が十分含浸せず、テンションメンバを曲げた時に座屈してしまう。つまり、可撓性が十分でない。
このように、従来知られている技術においては、テンションメンバの可撓性と、表面平滑性とを両立させることは困難であった。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、可撓性がよく、良好な表面平滑性を有する光ケーブル用テンションメンバとその製造方法、および当該テンションメンバを有する光ケーブルの提供を目的とする。

本発明による光ケーブルは、長繊維状の抗張力繊維束に内層用の紫外線硬化型樹脂を被覆し、内層用の紫外線硬化型樹脂を被覆した抗張力繊維束に、さらに外層用の紫外線硬化型樹脂を被覆して、内層用及び外層用の紫外線硬化型樹脂を硬化させてなることを特徴とする。
内層用の紫外線硬化型樹脂の未硬化時の粘度は、外層用の紫外線硬化型樹脂の未硬化時の粘度よりも低いことが好ましい。特に内層用の紫外線硬化型樹脂の未硬化時の２５℃でＢ型粘度計で測定した粘度（以下、粘度といえば同条件で測定した粘度をいう）が３５０ｃｐｓ以下であることが好ましく、外層用の紫外線硬化型樹脂の未硬化時の粘度が５００ｃｐｓ以上であることが好ましい。また、内層用及び外層用の紫外線硬化型樹脂の未硬化時の樹脂構成成分の飽和蒸気圧が２０℃で５００Ｐａ以下であることが好ましい。

本発明の光ケーブル用テンションメンバの製造方法は、長繊維状の抗張力繊維束に内層用の紫外線硬化型樹脂を被覆し、前記内層用の紫外線硬化型樹脂を被覆した抗張力繊維束に、さらに外層用の紫外線硬化型樹脂を被覆して硬化させることを特徴とする。また、本発明による光ケーブルは、上記の光ケーブル用テンションメンバを、光ファイバ心線を含むシース内に配置したことを特徴とする。

本発明によれば、硬化速度が速く含浸性のよい樹脂を使用して可撓性を向上させるともに、良好な表面平滑性を有する光ケーブル用テンションメンバとその製造方法が得られ、さらにその光ケーブル用テンションメンバを備えた光ケーブルが得られる。

本発明による光ケーブルの概略を説明する図である。 本発明による光ケーブル用テンションメンバの構成例を示す図である。 本発明に係る光ファイバケーブル用テンションメンバの製造装置の構成を概略的に示す図である。 本発明に係る光ケーブルの製造装置の構成を概略的に示す図である。 本発明による光ケーブル用テンションメンバの実施例および比較例を説明する図である。

図１により本発明の実施の形態を説明する。図において、１０，２０は光ケーブル、１１は光ファイバ心線、２１は光ファイバテープ心線、１２，２２はテンションメンバ、１３，２３は外被、１４はノッチ、１５は支持線部、２４は介在を示す。

本発明に係る光ケーブルは、図１（Ａ）に示すドロップ光ケーブルまたはインドア光ケーブルと言われている数心以下の光ファイバ心線を収納した光ケーブル、あるいは、図１（Ｂ）に示すように準幹線光ケーブルとして用いられる光ファイバテープ心線等を複数枚収納した光ケーブルを対象とすることができる。

図１（Ａ）に示す光ケーブル１０は、例えば、２心の光ファイバ心線１１を両側から挟むようにして、テンションメンバ（抗張力体とも言う）１２を平行に配し、外被（シースとも言う）１３により一体に被覆した形状のものである。外被１３の両側面には、Ｖ字状のノッチ１４が形成され、光ファイバ心線１１の取り出しを容易にしている。また、光ファイバ心線１１とテンションメンバ１２とを結ぶ直線の延長上に鎖線で示す支持線部１５を細幅の首部を介して連結することにより、自己支持型のドロップ光ケーブルとすることができる。支持線部１５がないインドア光ケーブルとすることもできる。

テンションメンバ１２は、詳細な構成は後述するが、長繊維状の抗張力繊維束に内層用の紫外線硬化樹脂を被覆し、さらに外層用の紫外線硬化樹脂を被覆して、これら２層に被覆した紫外線硬化樹脂を硬化したものである。テンションメンバ１２は、押出し成形で形成される外被１３内に埋設一体化される。これにより、光ファイバ心線１１に対して温度変化により外被１３が大きく伸縮するのを抑制し、また、光ファイバ心線１１に大きな引張力が加わるのを防止する。

図１（Ｂ）に示す光ケーブル２０は、例えば、複数枚の光ファイバテープ心線２１を繊維束等の緩衝機能を有する介在２４で囲い、両側にテンションメンバ２２を平行に配し、テンションメンバ２２が埋設一体化されるようにして外被２３で被覆した形状のものである。なお、光ファイバテープ心線２１は、４心〜８心のものが複数枚積層されるが、単心の光ファイバ心線を複数本束ねたものであってもよい。また、テンションメンバ２２は、図１（Ａ）のものよりは心線数に対応して太径とされるが、テンションメンバ１２と同様に、長繊維状の抗張力繊維束に内層用と外層用の紫外線硬化樹脂で２層に被覆して硬化させたものである。

図２は、本発明による光ケーブル用テンションメンバの構成例を示す図である。
テンションメンバ１２，２２は、抗張力繊維束３１に内層用の紫外線硬化型樹脂３２と、外層用の紫外線硬化型樹脂３３とによる２層被覆構成を有する。図２では、抗張力繊維束３１と紫外線硬化型樹脂３２、３３とを模式的に示しているが、内層用の紫外線硬化型樹脂３２は、ダイスにより抗張力繊維束３１に被覆されてその内部まで含浸した状態となっている。抗張力繊維束３１としては、例えば、ケブラー（登録商標）やトワロン（登録商標）等のアラミド繊維、ベクトラン（登録商標）のポリアリレート繊維、ザイロン（登録商標）等のポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、炭素繊維等を用いることができる。

テンションメンバ１２の製造において、まず抗張力繊維束３１に対して内層用の紫外線硬化型樹脂３２を被覆する。内層用の紫外線硬化が樹脂は、その未硬化時の粘度η１を３５０ｃｐｓ以下とする。紫外線硬化型樹脂３２は、抗張力繊維束３１の間に含浸されて一体化するが、粘度が高いと含浸が不足となり一体化が不十分となる。上記粘度とすることで、抗張力繊維束３１の内部に良好に含浸させることができる。

次に、内層の紫外線硬化型樹脂３２を被覆した抗張力繊維束３１の表面に、さらに外層用の紫外線硬化型樹脂３３を被覆する。この場合、内層用の紫外線硬化型樹脂３２をダイスにて被覆し、さらにインラインで外層用の紫外線硬化型樹脂３３を他のダイスにて被覆し、紫外線ランプで内層用および外層用の紫外線硬化型樹脂３２，３３を硬化させる。外層用の紫外線硬化型樹脂３２は、未硬化時の粘度を５００ｃｐｓ以上とする。

内層用の紫外線硬化型樹脂３２を被覆した抗張力繊維束３１の径は１５０〜８００μｍであり、外層の紫外線硬化型樹脂３３は、内層に対して＋５〜２００μｍの径となるように被覆層を形成する。これにより、抗張力繊維束３１の外側には常に一定厚さ以上の樹脂層が存在するため、樹脂表面近くの抗張力繊維束３１の影響で樹脂表面に凹凸が生じることがなく、良好な表面平滑性を得ることができる。

また、内層用及び外層用の紫外線硬化型樹脂３２，３３の樹脂構成成分の飽和蒸気圧は、２０℃で５００Ｐａ以下とする。樹脂構成成分の飽和蒸気圧が２０℃で５００ｐａを超えると、テンションメンバ１２，２２を用いて光ケーブルを製造する際に、未硬化の樹脂が発泡しやすくなって不具合が生じる。

図３は、本発明に係る光ファイバケーブル用テンションメンバの製造装置の構成を概略的に示す図である。
テンションメンバの製造装置では、抗張力繊維束３１は、繰り出し機１０１から繰り出され、内層用の紫外線硬化型樹脂用の樹脂供給装置１０３に取り付けられたダイス１０２内に導入されて、内層用の紫外線硬化型樹脂３２が被覆される。このときに、紫外線硬化型樹脂３２は、抗張力繊維束３１の周囲を被覆し、このときに抗張力繊維束３１の内部にまで含浸する。

そして、紫外線硬化型樹脂３２が被覆された抗張力繊維束３１は、外層用の紫外線硬化型樹脂用の樹脂供給装置１０５に取り付けられたダイス１０４内に導入されて、外層用の紫外線硬化型樹脂３３が被覆される。このときに、外層用の紫外線硬化型樹脂３３は、内層用の紫外線硬化型樹脂３２の表面に所定厚の層を形成するように被覆される。
その後紫外線ランプ１０６によって、抗張力繊維束３１に被覆した内層用の紫外線硬化型樹脂３２と外層用の紫外線硬化型樹脂３３とを硬化させた後、巻き取り機１０７によって巻き取る。巻き取られた線状体がテンションメンバ１２，２２となる。

なお、上記の例では、内層用の紫外線硬化型樹脂３２と外層用の紫外線硬化型樹脂３３とをインラインで連続して被覆しているが、これらの被覆工程を分離し、抗張力繊維束３１に内層用の紫外線硬化型樹脂３２を被覆した後、紫外線ランプで硬化させて巻き取り、次工程で内層用の紫外線硬化型樹脂３２の周囲に外層用の紫外線硬化型樹脂３３を被覆して、紫外線ランプで硬化させるようにしてもよい。また、同工程の場合でも紫外線照射工程を分離し、抗張力繊維束３１に内層用の紫外線硬化型樹脂３２を被覆した後、紫外線ランプで硬化させ、その上に外層用紫外線硬化型樹脂３３を被覆して、紫外線ランプで硬化させるようにしてもよい。

図４は、本発明に係る光ケーブルの製造装置の構成を概略的に示す図である。図１（Ａ）の構成の光ケーブル１０を製造する場合、図３の設備により製造したテンションメンバ１２は、２つの繰り出し機２０１，２０２から繰り出される。また、光ファイバ心線１１が繰り出し機２０３から繰り出される。これらの２本のテンションメンバ１２と、光ファイバ心線１１は、外被用の押出機２０４に取り付けられたクロスヘッド２０５に導入案内される。この他、図１（Ａ）に鎖線で示した支持線部１５を設ける場合は、このための線材（図示せず）が、別途、クロスヘッド２０５に導入案内される。
また、光ケーブルが図１（Ｂ）の構成の場合、光ファイバ心線１１に代えて、光ファイバテープ心線２１を繰り出し、介在２４を付与しながらクロスヘッド２０５に導入案内するものとする。また、２つの繰り出し機２０１，２０２からはテンションメンバ２２を繰り出して、クロスヘッド２０５に導入案内する。

クロスヘッド２０５では、光ファイバ心線１１または光ファイバテープ心線２１、およびテンションメンバ１２，２２が所定の配列で並べられ、ポリエチレン等の外被用樹脂により一体に被覆される。そして一体被覆した外被用樹脂を冷却装置２０６により冷却して、巻き取り機２０７で巻き取ることにより、図１（Ａ）または図１（Ｂ）に示すような光ケーブル１０，２０が得られる。

（実施例）
図５は、本発明による光ケーブル用テンションメンバの実施例および比較例を説明する図である。本例では、上記図３に示す製造装置を使用して、テンションメンバを製造し評価を行った。抗張力繊維束として１６７０ｄｔｅｘのケブラー（登録商標）を使用した。
硬化手法はいずれも紫外線硬化とした。紫外線硬化型樹脂のベース樹脂は、エポキシ（もしくはフェノール）系のアクリレートオリゴマーをモノマーで希釈することで粘度を調整した後、光開始材などの添加剤を添加したものを用いた。図５のオリゴマーとポリマーは、それぞれこれらの混合物に対する重量％を示し、光開始剤は、オリゴマーとポリマーの混合物に対する重量部（ｐｈｒ）を示している。

第１の実施例では、紫外線硬化型樹脂の粘度は、内層が６０ｃｐｓ、外層が７２０ｃｐｓである。また、実施例２では、紫外線硬化型樹脂の粘度は、内層が３５０ｃｐｓ、外層が７２０ｃｐｓである。抗張力繊維束に対する内層被覆の径は３００μｍ、外層被覆の厚さは５μｍとした。従って、外層被覆後の径は３１０μｍである。
また、比較例１，２では、抗張力繊維束に対して紫外線硬化型樹脂を一回の工程で被覆した。その粘度は、比較例１では６０ｃｐｓ、比較例２では７２０ｃｐｓである。抗張力繊維束に被覆した紫外線硬化型樹脂の径は３１０μｍである

得られたテンションメンバについて、表面平滑性、可撓性を評価し、これらの評価に基づいて総合評価を行った。表面平滑性については、得られたテンションメンバの外観を電子顕微鏡で観察し、１辺が５００μｍの矩形領域内に、凹凸や抗張力繊維の露出などの異常点がないものを合格とした。また、可撓性については、得られたテンションメンバをＲ＝１５ｍｍの外径をもつマンドレルに巻き付けた際、テンションメンバに座屈が生じないものを合格とした。総合評価は、表面平滑性及び可撓性の両方が合格であるものを良好として評価した。

評価の結果、実施例１、２について総合評価が良好であり、比較例１では、表面平滑性が不合格であったため、総合評価は不良となった。比較例２では、表面平滑性と可撓性との両方が不合格であり、総合評価は不良となった。
比較例１，２は、抗張力繊維束を一層で被覆した構成であるため、抗張力繊維によってテンションメンバの表面が凹凸になったり、抗張力繊維が表面に露出したりすることで表面平滑性が阻害された。また、比較例２では、７２０ｃｐｓの高粘度の紫外線硬化型樹脂を使用することで、可撓性が不合格となった。抗張力繊維束の内部にまで紫外線硬化型樹脂が含浸しなかったことがその原因と考えられる。

この結果、内層用の紫外線硬化型樹脂の未硬化時の粘度は、外層用の紫外線硬化型樹脂の未硬化時の粘度よりも低く、内層用の紫外線硬化型樹脂の粘度は３５０ｃｐｓ以下であり、外層用の紫外線硬化型樹脂の粘度は５００ｃｐｓ以上とすることで、可撓性が良好なテンションメンバを得ることができた。

１０…光ケーブル、１１…光ファイバ心線、１２，２４…テンションメンバ、１３…外被、１４…ノッチ、１５…支持線部、２０…光ケーブル、２１…光ファイバテープ心線、２２…テンションメンバ、２３…外被、２４…介在、３１…抗張力繊維束、３２，３３…紫外線硬化型樹脂、１０１…繰り出し機、１０２…ダイス、１０３…樹脂供給装置、１０４…ダイス、１０５…押出機、１０６…後紫外線ランプ、１０７…巻き取り機、２０１，２０２，２０３…繰り出し機、２０４…押出機、２０５…クロスヘッド、２０６…冷却装置、２０７…巻き取り機。

Claims (7)

1. 長繊維状の抗張力繊維束に内層用の紫外線硬化型樹脂を被覆し、前記内層用の紫外線硬化型樹脂を被覆した抗張力繊維束に、さらに外層用の紫外線硬化型樹脂を被覆して、前記内層用及び外層用の紫外線硬化型樹脂を硬化させてなることを特徴とする光ケーブル用テンションメンバ。
2. 前記内層用の紫外線硬化型樹脂の未硬化時の粘度は、前記外層用の紫外線硬化型樹脂の未硬化時の粘度よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の光ケーブル用テンションメンバ。
3. 前記内層用の紫外線硬化型樹脂の未硬化時の２５℃でＢ型粘度計で測定した粘度が３５０ｃｐｓ以下であることを特徴とする請求項２に記載の光ケーブル用テンションメンバ。
4. 前記外層用の紫外線硬化型樹脂の未硬化時の２５℃でＢ型粘度計で測定した粘度が５００ｃｐｓ以上であることを特徴とする請求項３に記載の光ケーブル用テンションメンバ。
5. 前記内層用及び前記外層用の紫外線硬化型樹脂の未硬化時の樹脂構成成分の飽和蒸気圧が２０℃で５００Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の光ケーブル用テンションメンバ。
6. 長繊維状の抗張力繊維束に内層用の紫外線硬化型樹脂を被覆し、前記内層用の紫外線硬化型樹脂を被覆した抗張力繊維束に、さらに外層用の紫外線硬化型樹脂を被覆して硬化させることを特徴とする光ケーブル用テンションメンバの製造方法。
7. 請求項１〜５のいずれか１の光ケーブル用テンションメンバを、光ファイバ心線を含むシース内に配置したことを特徴とする光ケーブル。

Images