(57)【要約】【課題】  小曲率半径での屈曲特性に優れ、ＦＴＴＨへの適用も十分に可能な屋内外設置用の光ケーブルを提供する。【解決手段】  屋内外設置用の光ケーブル１０は、光ファイバ３を内蔵し、ヤング率９８０００〜１９６０００ＭＰａ（１００００〜２００００ｋｇ／ｍｍ２）、外径２．０ｍｍ以下、肉厚０．２ｍｍ以下の細径の金属管１に、ＪＩＳ  Ｋ７２１５の硬さ試験におけるＡ硬度が８５〜１００であり、かつＪＩＳ  Ｋ７１１３の引張試験において、引張り伸び率１０％の範囲内で伸ばした場合の引張り伸び量に対する引張り残留伸びの相対値が５％以下であるエラストマーによる被覆層２を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを内蔵する金属管に、ＪＩＳ  Ｋ７２１５の硬さ試験におけるＡ硬度が８５〜１００であり、かつＪＩＳ  Ｋ７１１３の引張試験において、引張り伸び率１０％の範囲内で伸ばした場合の引張り伸び量に対する引張り残留伸びの相対値が５％以下であるエラストマーを被覆したことを特徴とする、光ケーブル。
【請求項２】
前記エラストマーが、熱可塑性ポリエーテル系ポリウレタンエラストマーであることを特徴とする、請求項１に記載の光ケーブル。
【請求項３】
光ファイバを内蔵する金属管に、熱可塑性ポリエーテル系ポリウレタンエラストマーを被覆したことを特徴とする、光ケーブル。
【請求項４】
前記金属管は、ヤング率９８０００〜１９６０００ＭＰａ（１００００〜２００００ｋｇ／ｍｍ２）、外径２．０ｍｍ以下、肉厚０．２ｍｍ以下の細径金属管であることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光ケーブル。
【請求項５】
前記被覆層の厚みは、前記金属管の外径に対して０．５〜１．５倍の厚みであることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の光ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）などの用途に利用可能な屋内外設置用の光ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量の情報を伝送可能な光ファイバは、通信ケーブルとして用いられているが、光ファイバ自体では強度的に十分でなく、信頼性に欠けるため、光ファイバを金属管で被覆した光ケーブルが多用されている。この光ケーブルには、丈夫さと曲げ易さの両方の特性が求められる。このため、従来使用されている光ケーブルには、金属管の材質としてステンレス綱、ニッケル合金、銅合金などが使用され、また、金属管の外径は２ｍｍ以下、肉厚は０．２ｍｍ以下と細径、薄肉に設計されている。
【０００３】
また、光ケーブルの強度を向上させ、長尺化を可能にする目的で、金属管の周囲を、ポリエチレン、塩化ビニルなどのプラスチックで被覆した構造の光ケーブルも提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
近年では、ＦＴＴＨの需要増大に伴い、光ケーブルの曲げ半径の極小化要求が高まっている。このため、例えば直径φ１５ｍｍに巻回しても伝送損失の増加が発生しない光ファイバが開発されている。ところが、細径金属管の管内に光ファイバを内装して光ケーブルを構成した場合、金属管の材料金属の特性上、曲げ半径を７．５ｍｍ程度まで小さくすると金属管の一部で局所的な応力集中による変形が発生し、屈曲（繰り返し曲げ）を与えることにより容易に座屈してしまうという問題がある。
【０００５】
特許文献１のようにプラスチックによる被覆を行なうと、光ケーブルの強度を向上させることが可能である。しかし、光ケーブルをＦＴＴＨへ適用するためには、例えば半径７．５ｍｍ程度の小曲率半径での屈曲にも耐え得るように、屈曲特性をより一層向上させることが求められる。
【特許文献１】特開２０００−１２１８９４号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の課題は、小曲率半径での屈曲特性に優れ、ＦＴＴＨへの適用も十分に可能な屋内外設置用光ケーブルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究を行なった結果、所定の硬度と引張り伸び性能を持つエラストマーにより金属管の被覆を行なうことによって、小曲率半径での屈曲特性に優れた光ケーブルが得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明の第１の観点によれば、光ファイバを内蔵する金属管に、ＪＩＳ  Ｋ７２１５の硬さ試験におけるＡ硬度が８５〜１００であり、かつＪＩＳ  Ｋ７１１３の引張試験において、引張り伸び率１０％の範囲内で伸ばした場合の引張り伸び量に対する引張り残留伸びの相対値が５％以下であるエラストマーを被覆したことを特徴とする、光ケーブルが提供される。
【０００９】
また、本発明の第２の観点によれば、光ファイバを内蔵する金属管に、熱可塑性ポリエーテル系ポリウレタンエラストマーを被覆したことを特徴とする、光ケーブルが提供される。
【００１０】
上記第１、第２の観点による光ケーブルにおいて、前記金属管は、ヤング率９８０００〜１９６０００ＭＰａ（１００００〜２００００ｋｇ／ｍｍ２）、外径２．０ｍｍ以下、肉厚０．２ｍｍ以下の細径金属管であることが好ましい。
また、前記被覆層の厚みは、前記金属管の外径に対して０．５〜１．５倍の厚みであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光ケーブルは、小曲率半径での屈曲特性に優れており、曲げた際に発生する局所的な応力集中を分散できるので、例えば半径７．５ｍｍの小曲率半径での屈曲にも耐え得る。従って、この光ケーブルは、屋内外設置用の光ケーブルとして、例えばＦＴＴＨなどへの適用も十分に可能なものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光ケーブル１０の断面構造の概略を示す図面である。この光ケーブル１０は、金属管１の周囲に被覆層２が形成されており、金属管１の内部には、複数本（図１では２本）の光ファイバ３が内挿されている。金属管１の内部には、光ファイバ３を保護するためのジェリー等の充填剤４が充填されている。
【００１３】
金属管１は、例えばニッケル合金で形成された細径金属管である。金属管１の材質としては、ニッケル合金以外にも、例えばステンレス、銅合金などの金属材料を使用できる。
ＦＴＴＨの用途に使用する場合、光ケーブル１０に屈曲特性を持たせるため、ヤング率が９８０００〜１９６０００ＭＰａ（１００００〜２００００ｋｇ／ｍｍ２）程度の金属管１を使用することが好ましく、ヤング率が１１７６００〜１７６４００ＭＰａ（１２０００〜１８０００ｋｇ／ｍｍ２）であればより好ましい。
また、金属管１の外径は、例えば２．０ｍｍ以下が好ましく、１．０〜１．８ｍｍがより好ましい。この場合、肉厚は０．２ｍｍ以下とすることが好ましく、０．１５〜０．２０ｍｍがより好ましい。
【００１４】
被覆層２の材質は、ＪＩＳ  Ｋ７２１５（ポリウレタン系熱可塑性エラストマーの試験方法）の硬さ試験におけるＡ硬度が８５〜１００であり、かつＪＩＳ  Ｋ７１１３の引張試験において、引張り伸び率１０％の範囲内で伸ばした場合の引張り伸び量に対する引張り残留伸びの相対値が５％以下であるエラストマーであれば、特に制限なく使用できる。ここで、「引張り残留伸びの相対値」とは、引張り伸び量に対する試験後の残留伸びの百分率を意味する。
なお、ＪＩＳ  Ｋ７２１５およびＪＩＳ  Ｋ７１１３はポリウレタン系熱可塑性エラストマーの試験方法であるが、他の材質についても、ＪＩＳ  Ｋ７２１５およびＪＩＳ  Ｋ７１１３に準拠してＡ硬度および引張り伸びを測定した結果が上記範囲内であればよい。
【００１５】
金属管１を保護するための補強機能を得るために、被覆層２を構成するエラストマーの硬度は高いことが好ましい。被覆層２を構成するエラストマーのＪＩＳ  Ｋ７２１５におけるＡ硬度は、８５〜１００であればよいが、８７〜１００であることが好ましい。
【００１６】
また、ＪＩＳ  Ｋ７１１３の引張試験において、引張り伸び率１０％の範囲内で伸ばした場合の引張り伸び量に対する引張り残留伸びの相対値は、屈曲に対して被覆層２に優れた追従性を付与する上で５％以下であればよい。引張り残留伸びの相対値が５％超である場合は、屈曲時に被覆層２を構成するエラストマーが大きく塑性変形してしまう。被覆層２を構成するエラストマーが大きく塑性変形すると、強度劣化が生じるとともに、後述するように被覆層２と金属管１との間に隙間が生じて曲げに弱くなり、座屈や破壊が生じやすくなる。
【００１７】
被覆層２を構成するエラストマーのＪＩＳ  Ｋ７１１３の引張試験における破断までの伸び（破断伸び）は、特に限定されないが、４００〜６００％程度であることが好ましい。
【００１８】
以上のような硬度と引張り伸び性能を有する、被覆層２の材質として好適なエラストマーの代表例としては、熱可塑性ポリエーテル系ポリウレタンエラストマーを挙げることができる。熱可塑性ポリエーテル系ポリウレタンエラストマーとしては、例えば、ＢＡＳＦジャパン社製「エラストラン」（登録商標）シリーズを使用できる。
【００１９】
被覆層２の被覆厚さは、金属管１の外径寸法に対して、例えば０．５〜１．５倍の厚みとなるようにすることが好ましく、０．７〜１．２倍の厚みとすることが望ましい。被覆厚さが０．５倍未満では、キンクが発生しやすくなる。また、被覆厚さが１．５倍を越えると、耐キンク特性は向上するが、光ケーブル１０の外径が大きくなるので、ハンドリング性が低下し、ＦＴＴＨなどの屋内外設置用の光ケーブルとしての適応性が損なわれる。
従って、例えば前記外径２．０ｍｍ以下、肉厚０．２ｍｍ以下の金属管１を被覆する場合を例に挙げると、被覆層２の被覆厚さは、好ましくは１〜３ｍｍ、より好ましくは１．３〜２．０ｍｍに設定することができる。
【００２０】
本発明の光ケーブル１０の製造方法は特に限定されないが、一例を挙げると以下の通りである。
まず、金属テープ送給リールから、例えばニッケル合金製の金属テープを繰り出し、この金属テープの縁を突き合わせて連続的に金属管１を造管しつつ、光ファイバ送給リールから送出された光ファイバ３を金属管１に送給し、光ファイバ３入りの金属管１とする。
次に、このように光ファイバ３が挿入された金属管１に、例えば押出し成形などの方法によってエラストマーを被覆することにより、被覆層２を形成することができる。
【００２１】
次に本発明の作用について説明する。
金属管１を徐々に曲げていくと、金属管１には均一な応力がかかるのではなく、扁平に変形しながら楕円形状になって曲がっていく。この時、組成上の弱い箇所や変形の大きな箇所に応力が集中する。そして、応力が集中した箇所で強度限界を超えると破壊が生じる。
これに対して、本発明で特定する硬度範囲のエラストマーで金属管１を被覆してやると、金属管１を押さえつけて金属管１の変形を抑える応力がかかる。この場合、応力は金属管１に均一にかかるので局所的な応力集中を緩和することが可能になり、曲げても座屈や破壊が生じにくくなる。
【００２２】
また、優れた屈曲特性を得るためには、金属管１と被覆層２を構成するエラストマーとが密着し、一体となって挙動することが重要である。金属管１を曲げると被覆エラストマーは伸ばされることになる。エラストマーが大きく塑性変形した場合、曲げを解放してもエラストマーは伸びた状態で塑性変形しているので、伸びたままで元には戻らない。塑性変形して強度が劣化するとともに、曲げが解放されると被覆エラストマーと金属管１の間には隙間が生じ、被覆エラストマーが金属管１を押さえつける力が低下するとともに、偏りが生じ、金属管１の変形を抑える力が低下するため、その部分に応力が集中しやすくなり、曲げに弱くなり、座屈や破壊が生じやすくなる。このため、被覆層２を構成するエラストマーは、弾性限界までの伸び特性が高いこと、また、引張り残留伸びが極力小さいことが重要である。
【００２３】
このように、小曲率半径の曲げに対する光ケーブル１０の屈曲特性を向上させるためには、ａ：屈曲時に金属管１を押さえつけて、金属管１の変形を抑制する性質と、ｂ：引張り伸び量に対する引張り残留伸びの相対値が小さいこと（つまり、高い復元力を持つこと）の両方の性質を兼ね備えている必要がある。
【００２４】
前者の性質ａは、主として被覆層２を構成するエラストマーの硬度や被覆厚さに依存する特性であるが、後者の性質ｂは、エラストマーの材質自体に起因するところが大きい。そして、小曲率半径の屈曲に対する特性を向上させるためには、被覆層２に、曲げに対する優れた追従性を付与する性質ｂが最も重要である。
【００２５】
樹脂の変形に関する指標として、プラスチックの場合はＪＩＳ  Ｋ７１１３（プラスチックの引張試験方法）、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーの場合はＪＩＳ  Ｋ７１１３（ポリウレタン系熱可塑性エラストマーの試験方法）における引張試験が用いられる。しかし、通常引張試験の伸びは、塑性変形が生じてから試料が破断するまでの伸び（破断伸び）を意味しており、この性質から光ケーブル１０の被覆材料として使用する場合の適正を判断することは妥当ではない。
【００２６】
例えば、ＪＩＳ  Ｋ７１１３（プラスチックの引張試験方法）の引張試験に準拠して破断伸び（％）を測定すると、熱可塑性ポリエーテル系ポリウレタンエラストマーよりもポリエチレンの方が上回っている。
しかし、ケーブルが屈曲されることを想定したポリエチレンを引張り伸び率１０％で伸ばした場合の引張り伸び量に対する引張り残留伸びの相対値は、後述するように、試験結果から１６％程度も発生することが確認されている。また、ポリ塩化ビニルを引張り伸び率１０％で伸ばした場合の引張り伸び量に対する引張り残留伸びの相対値も、後述する試験結果から約７％程度である。このため、ポリエチレンやポリ塩化ビニルでは、ＦＴＴＨに求められるような小曲率半径の屈曲に対する十分な屈曲特性は得られない。
【００２７】
したがって、本発明では、金属管１に、ＪＩＳ  Ｋ７２１５の硬さ試験におけるＡ硬度が８５〜１００であり、かつＪＩＳ  Ｋ７１１３の引張試験において、引張り伸び率１０％の範囲内で伸ばした場合の引張り伸び量に対する引張り残留伸びの相対値５％以下であるエラストマーを使用して被覆層２を形成することによって、小曲率半径の曲げに対しても優れた屈曲特性を有する光ケーブル１０を提供できるようになったのである。
【００２８】
以下、試験例を挙げ、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれによって制約されるものではない。
試験例１
キンク試験：
ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、熱可塑性ポリエーテル系ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）の三種の材料を用いてそれぞれ金属管を被覆して試験用ケーブルを作製し、キンク試験を実施した。
金属管としては、外径１.４ｍｍ、肉厚０.１５ｍｍの管を用い、被覆層の厚さは、０.５ｍｍ、１.０ｍｍ、１.５ｍｍの三通りとした。
【００２９】
ポリエチレン（ＰＥ）としては、ＪＩＳ  Ｋ７２１５に準拠した硬さ試験のＡ硬度が＞９５であり、ＪＩＳ  Ｋ７１１３に準拠した引張試験における破断伸びは、５００％である。
【００３０】
ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）としては、ＪＩＳ  Ｋ７２１５に準拠した硬さ試験のＡ硬度が８６であり、ＪＩＳ  Ｋ７１１３に準拠した引張試験における破断伸びは、２５０％である。
【００３１】
熱可塑性ポリエーテル系ポリウレタンエラストマーとしては、ＢＡＳＦジャパン社製「エラストラン」（商品名）を使用した。この熱可塑性ポリエーテル系ポリウレタンエラストマーは、ＪＩＳ  Ｋ７２１５の硬さ試験のＡ硬度が９１±２であり、ＪＩＳ  Ｋ７１１３の引張試験における破断伸びは、５００％である。
【００３２】
キンク試験は、ケーブルの座屈しやすさを評価するための試験であり、ケーブルに半径７．５ｍｍのループを形成した後、片端を固定し、他端側から力をかけてループ部分に荷重が加わるようにし、キンク（よれ、よじれ）の発生を観察することにより実施した。試験の結果、ループ部位にキンクが発生しない場合は○、キンクが発生した場合は×と判定した。
【００３３】
キンク試験の結果を表１に示した。ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、熱可塑性ポリエーテル系ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）のいずれで被覆した場合においても、被覆厚１．０ｍｍ以上では、曲率半径７．５ｍｍでキンクが発生しないことが確認された。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
試験例２
屈曲試験：
試験例１と同様の金属管に厚さ１．３ｍｍの被覆を施したサンプルについて屈曲試験を実施した。この試験は、外径φ１０ｍｍまたはφ１５ｍｍの一対のマンドレルによりケーブルを挟み込むように固定し、片側に９０度屈曲させた後、元の位置に復帰させる動作を繰り返し行なう方法（片側９０°繰り返し曲げ）、および外径φ１０ｍｍまたはφ１５ｍｍの一対のマンドレルによりケーブルを挟み込むように固定し、左右両側へ交互に９０度屈曲させた後、元の位置に復帰させる動作を繰り返し行なう方法（交互９０°繰り返し曲げ）の２種類について実施した。ともに座屈するまでの回数をカウントすることにより評価した。
【００３６】
その結果、外径φ１０ｍｍで左右交互に９０°屈曲させた場合は、座屈するまでのレベルに差がなく有意差がなかった。また、外径φ１５ｍｍで片側９０°屈曲では、全て座屈せず、有意差はなかった。
一方、外径φ１０ｍｍで片側に９０°屈曲させた場合、および外径φ１５ｍｍで左右両側へ交互に９０度屈曲させた場合は、ともに有意差が生じた。有意差が生じたこれら二つの区分の結果を図２に示した。
【００３７】
図２より、ポリエチレン（ＰＥ）やポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）に比べ、熱可塑性ポリエーテル系ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）の方が座屈までの回数が多く、屈曲特性に優れていることが示された。
【００３８】
試験例３
引張り試験：
ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、熱可塑性ポリエーテル系ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）の三種の材料を用い、ＪＩＳ  Ｋ７１１３の引張試験に準拠して、引張り伸び率１０％の範囲内で伸ばした場合の引張り伸び量に対する引張り残留伸びを測定した。この試験では、テンシロン引張試験機を用い、評点間の距離を１５０ｍｍに設定し、この評点間距離に対して引張り伸び率１％（つまり、１．５ｍｍ）、同３％（４．５ｍｍ）、同５％（７．５ｍｍ）および同１０％（１５．０ｍｍ）となるように伸びを加えた後に解放し、引張り残留伸びの量を測定した。測定値から、引張り伸び量に対する引張り残留伸び量の相対値（百分率）を算出し、残留伸び率（％）とした。その結果を表２および図３に示した。なお、図３の横軸は、引張り伸び率（％）を示し、縦軸は、横軸の引張り伸び率に対する残留伸びの相対値（％）を示す。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
表２および図３から、ＰＥを引張り伸び率１０％で伸ばした場合の引張り伸び量に対する引張り残留伸びの相対値は、約１６％に達した。また、ＰＶＣを引張り伸び率１０％で伸ばした場合の引張り伸び量に対する引張り残留伸びの相対値は約７．７％であった。
一方、ＴＰＵを引張り伸び率１０％で伸ばした場合の引張り伸び量に対する引張り残留伸びの相対値は、約４．８％であった。このように、引張り伸び率１０％の範囲内で伸ばした場合に、引張り伸び量に対する引張り残留伸びの相対値が５％以下であるのはＴＰＵだけであり、ＰＥおよびＰＶＣに比べて引張り残留伸び率が有意に小さいことが確認された。以上の結果から、ＴＰＵは、ＰＥやＰＶＣに比べて硬さと伸びのバランスの点で優れた特質を有しており、光ケーブルを被覆する上で有利であることが示された。
【００４１】
以上、本発明の実施形態を述べたが、本発明は上記実施形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ＪＩＳ  Ｋ７２１５の硬さ試験におけるＡ硬度が８５〜１００であり、ＪＩＳ  Ｋ７１１３の引張試験において、引張り伸び率１０％の範囲内で伸ばした場合の引張り伸び量に対する引張り残留伸びの相対値が５％以下であるエラストマーとして、熱可塑性ポリエーテル系ポリウレタンエラストマーを挙げたが、これに限るものではなく、ＪＩＳ  Ｋ７２１５およびＪＩＳ  Ｋ７１１３に準拠した試験方法で前記硬度と前記引張り伸びを示す材質であれば、例えば合成ゴムなどについても同様に被覆層２の材質として使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の光ケーブルは、屋内外に敷設、使用されるＦＴＴＨ用ケーブル等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の光ケーブルの断面構造を示す図面。
【図２】屈曲試験の結果を示すグラフ図面。
【図３】引張り試験の結果を示すグラフ図面。
【符号の説明】
【００４４】
１；金属管
２；被覆層
３；光ファイバ
４；充填剤
１０；光ケーブル
【図１】
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【図２】
2006276155.tif 000006
【図３】
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