(57)【要約】  繊維強化テープは、少なくとも３０重量％の繊維および少なくとも２重量％の熱可塑性樹脂を含むが、但しこのテープ内の少なくとも３０重量％の繊維がテープの長手軸に沿って少なくとも部分的に方向付けられることを前提とする。このテープは、ワイヤーおよびケーブル構造のため、特に光ファイバーケーブル構造のための強度部材として有用である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手軸を有する繊維強化テープであって、前記テープは少なくとも３０重量％の繊維および少なくとも２重量％の熱可塑性樹脂を含み、前記テープ内の少なくとも３０重量％の繊維が前記テープの前記長手軸に沿って少なくとも部分的に方向付けられている、繊維強化テープ。
【請求項２】
前記繊維は、４００から５，０００ＴＥＸのデニエルを備えるガラス繊維である、請求項１に記載のテープ。
【請求項３】
前記樹脂は、ポリオレフィン樹脂である、請求項２に記載のテープ。
【請求項４】
前記樹脂は、ポリプロピレン樹脂である、請求項３に記載のテープ。
【請求項５】
前記繊維は、４から１５ｍｍの長さを有する、請求項４に記載のテープ。
【請求項６】
請求項１に記載のテープを製造する方法であって、前記方法は、（Ａ）少なくとも３０重量％の繊維および少なくとも２重量％の熱可塑性樹脂を含む長繊維熱可塑性樹脂ペレット若しくはストリップを作製する工程、（Ｂ）前記ペレット若しくはストリップから押出し可能な塊を形成する工程、および（Ｃ）前記塊を押出して機械方向および横方向の方向付けを有するテープを成形する工程を含み、少なくとも３０重量％の前記繊維が前記機械方向に方向付けられている、方法。
【請求項７】
前記押出しは、１８０から２３０℃の温度で作動させられるダイを備える押出機を用いて実施される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記押出テープは引抜成形工程にかけられる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
請求項１に記載のテープを強度部材として含む、ワイヤー若しくはケーブル構造。
【請求項１０】
光ファイバーケーブルの形態にある、請求項９に記載のワイヤー若しくはケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤーおよびケーブルに関する。１つの態様では、本発明は、ワイヤー若しくはケーブルの強度部材に関するが、また別の態様では、本発明は、繊維強化テープの形態にある強度部材に関する。さらにまた別の態様では、本発明は、繊維強化テープの形態にある強度部材を製造するための方法に関するが、さらにまた別の態様では、本発明は、繊維強化テープ強度部材を含むワイヤーおよびケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバーケーブルは、有害なレベルの縦応力および横応力からの光ファイバーの十分な保護を提供できるように設計された複雑な構造である。さらに、本構造は、光ファイバーの耐用年数のための良好な化学的および物理的環境もまた提供する。光ファイバーケーブルおよび電力ケーブルの１つの基本的な相違は、電力ケーブル中の金属導体が設置中および稼働時の条件中に作り出される引張応力の少なくとも一部分を伝えることにある。これとは対照的に、光ファイバーケーブルは、特に引張応力および圧縮応力から繊維を隔離するためにケーブル内に統合された強度部材を含有している。十分な引張応力および圧縮応力、小さな半径屈曲に抵抗する能力、容易な繊維取扱いおよびケーブル設置、並びに競争価格は、光ファイバーケーブルおよび強度部材を含むその構成部品を設計する場合に考慮に入れなければならない多数の基準の中のごく一部に過ぎない。
【０００３】
光ファイバーケーブルのためには多数のタイプの設計を利用することができ、設計の選択は用途に依存する。どのような選択が行われようと、全てが設置中および稼働時使用中のどちらにおいてもケーブルの引張応力および圧縮応力を伝えるための何らかのタイプの強度部材を必要とする。
【０００４】
現在使用されている強度部材は、主として、ガラス繊維が強化材である場合は）ガラス繊維強化プラスチック（ＧＲＰ）としても公知の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）またはステンレススチールから製造されている。伝統的に、ＦＲＰ若しくはＧＲＰは、１つまたはそれ以上の熱硬化性樹脂、例えばビニルエステル若しくはエポキシを用いる繊維引抜成形工程を通して製造されるが、この工程の速度は極めて限定される。さらに、現在入手できるＧＲＰ若しくはＦＲＰ／熱硬化性樹脂複合体は過度の剛性を有する傾向があり、このことはこれらの強度部材を含む光ファイバーケーブルを、特にケーブルの鋭角の屈曲が必要になることの多い建築物外周若しくは通行量の多い都市の街路に沿って設置することを困難にする。ステンレススチールおよび目の粗いアラミド糸に関しては、前者は相当に高価で重いが、後者は製造工程中の取扱いが困難であり、ケーブル内で大きなスペースを占める。
【０００５】
長繊維強化熱可塑性樹脂（ＬＦＴ）テクノロジーは、自動車工業において射出成形工程を通してフロントパネルを製造するために使用されており、ストリップ若しくはペレット形にあるＬＦＴ材料は、様々な繊維および樹脂系を含めて市場において広汎に入手することができる。それらは、さらに特定の仕様に合わせて特注製造される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂テープの形態にある強度部材である。一実施形態では、本テープは、繊維に少なくとも部分的機械方向への方向付け（orientation）を付与し、順にテープに熱可塑性樹脂自体の弾性率より４倍またはそれ以上高い弾性率を付与する押出機を通して加工されているＬＦＴ材料を用いて製造される繊維束を含んでいる。本テープは、光ファイバーケーブル並びに他のワイヤーおよびケーブル用途における強度部材として有用である。
【０００７】
一実施形態では、本発明は、長手軸を有する繊維強化テープであって、このテープは少なくとも３０重量％の繊維および少なくとも２重量％の熱可塑性樹脂を含むが、但しテープ内の少なくとも３０重量％の繊維がテープの長手軸に沿って少なくとも部分的に方向付けられている繊維強化テープである。
【０００８】
一実施形態では、本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂テープを製造する方法であって、該方法は（Ａ）少なくとも３０重量％の繊維および少なくとも２重量％の熱可塑性樹脂を含む長繊維熱可塑性樹脂ペレット若しくはストリップを作製する工程、（Ｂ）このペレット若しくはストリップから押出し可能な塊を形成する工程、および（Ｃ）この塊を押し出して機械方向および横方向の寸法を備えるテープを成形する工程を含み、但し少なくとも３０重量％の繊維が該機械方向に方向付けられている方法である。
【０００９】
一実施形態では、本発明は、繊維強化テープを含むワイヤー若しくはケーブル構造であって、このときこのテープは、少なくとも３０重量％の繊維および少なくとも２重量％の熱可塑性樹脂を含むが、但しテープ内の少なくとも３０重量％の繊維がテープの長手軸に沿って少なくとも部分的に方向付けられているワイヤー若しくはケーブル構造である。一実施形態では、本発明は、繊維強化テープを含む光ファイバーケーブルである。
【００１０】
本発明は、ＬＦＴ材料における高い繊維含量および長い繊維長を利用する。本発明の設計下では、重量による様々な繊維充填量を備えるＬＦＴストリップ（例えば、長さ４から１２ｍｍ（ミリメートル））は、押出機を通して規定の温度プロファイルおよび薄いテープ、例えば典型的には厚さ２ｍｍ未満の形態にある複合体繊維束を製造するための設計を用いて加工される。２５％またはそれ以上の引抜きは、テープ巻取り速度を制御することによって材料がダイから出た時点に達成することができる。引抜きは、複合体における機械方向に沿って繊維を方向付けるのに役立つ。高い繊維充填量および方向付けのために、機械方向に沿ったＬＦＴ複合体テープの引張弾性率は、樹脂単独の弾性率の４倍を超える可能性がある。この高い弾性率の特徴は、複合体テープを光ファイバーケーブル内の強度部材として適格とさせ、該ケーブル内のジャケット若しくは他の保護層の厚さを減少させるのに役立つことができる。本テープは、さらにまた光ファイバーケーブル内の高価で加工するのが困難なアラミド糸に取って代わることができる。
【００１１】
ワイヤーおよびケーブル用途、特に光ファイバーケーブルにおける強度部材としてＬＦＴ繊維束テープを使用すると、このワイヤー若しくはケーブル内の従来型強度部材の使用に比して１つまたはそれ以上の以下の利点： 
Ａ．軽量、
Ｂ．繊維引抜成形テクノロジーとは対照的に押出テクノロジーを使用するためにより優れた製造効率、
Ｃ．テープが光ファイバー繊維束の周囲に目の粗いアラミド糸より密に巻き付けることができるために、より緻密なケーブル、
Ｄ．追加の破砕抵抗、
Ｅ．再利用性、
Ｆ．水遮断物を調製物中に組み込むことによる水の遮断、および
Ｇ．架橋性
を得ることができる。
本発明の繊維強化テープは、ワイヤーおよびケーブル用途のための効果的強度部材であり、この繊維強化テープは、光ファイバーケーブル内の現行のＦＲＰ／ＧＲＰまたはアラミド強度部材のための実行可能な代替品である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の複合体テープを製造するための２軸スクリュー押出機の温度および圧力プロファイルを示す略図である。
【００１３】
【図２】６０重量％の繊維充填量で押し出された本発明の複合体テープの１例を示す図である。
【００１４】
【図３】押出複合体および成形複合体並びに純粋樹脂の弾性率の比較を報告しているグラフである。
【００１５】
【図４】押出サンプルおよび成形サンプルのピーク応力の比較を報告しているグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
用語の定義
状況、または当分野の慣習とは反対のことが述べられていない限り、全ての部および％は重量に基づいており、全ての試験方法は本開示の出願日現在において最新である。米国の特許実施のために、任意の引用された特許、特許出願または刊行物の内容は、特に当分野における用語の定義の開示（本開示に詳細に提供された任意の用語の定義と一致する程度まで）および一般的知識に関して、参照により本明細書に全体として組み入れられる（または米国版のその同等物は同様に参照により組み入れられる）。
【００１７】
本開示における数的範囲は近似値であるので、そこで他に指示しない限りこの範囲の外側の数値を含むことができる。数値範囲には、下限値から上限値までの下限値および上限値を含む全ての数値が１単位刻みで含まれるが、但し任意の下限値および任意の上限値が少なくとも２単位離れていることを前提とする。１つの例として、組成的、物理的若しくはその他の特性、例えば厚さなどが１００から１，０００である場合は、そのときは全個別値、例えば１００、１０１、１０２など、およびサブレンジ、例えば１００から１４４、１５５から１７０、１９７から２００などが明示的に列挙されている。１より小さい、または１より大きい分数（例えば、１．１、１．５など）を含有する数値を含有する範囲については、１単位は適切に０．０００１、０．００１、０．０１または０．１であると考えられる。１０より小さい１桁の数を含有する範囲（例えば、１から５）については、１単位は、典型的には０．１であると考えられる。これらは特に意図される例に過ぎず、列挙された下限値と上限値との間の数値のあらゆる考えられる組み合わせは、本開示において明示的に記載されていると見なすべきである。本開示内には、特に、調製物の成分量、厚さなどについての数値範囲が提供されている。
【００１８】
「フィラメント」および類似の用語は、１０より大きい長さ対直径比を有する細長い材料の単一の連続ストランドを意味する。
【００１９】
「繊維」および類似の用語は、一般に円形の横断面および１０より大きい長さ対直径比を有する撚られたフィラメントの細長い柱を意味する。
【００２０】
「ケーブル」および類似の用語は、保護ジャケット若しくはシース内の少なくとも１本のワイヤーまたは光ファイバーを意味する。典型的には、ケーブルは、共通保護ジャケット若しくはシース内のケーブルは２本若しくはそれ以上のワイヤーまたは一緒に結合した光ファイバーである。ジャケットの内側の個別ワイヤー若しくはケーブルは、ベアであってよい、被覆されていてよい、または絶縁されていてよい。結合ケーブルは、電線および光ファイバーの両方を含有することができる。ケーブルなどは、低、中および高電圧用途のために設計することができる。典型的なケーブル設計は、米国特許第５，２４６，７８３号、同第６，４９６，６２９号および同第６，７１４，７０７号に例示されている。
【００２１】
「テープ」および類似の用語は、無限長さの材料の細いストリップを意味する。典型的には、材料のストリップの長さは、その幅または厚さより少なくとも１０倍大きい。
【００２２】
「少なくとも部分機械方向の方向付け」および類似の用語は、機械方向および横方向を有する熱可塑性テープ内のある％（パーセンテージ）、典型的には少なくとも３０％の繊維が、この繊維の機械方向がこのテープの横方向とよりもテープの機械方向とより大きく整列するようにテープ内に配置されることを意味する。
【００２３】
「機械方向」および類似の用語は、押出機を通る材料の前進運動に対して平行な方向を意味する。押出材料については、機械方向および縦軸は、同一の意味を有する。
【００２４】
「横方向」および類似の用語は、機械方向に直角若しくは垂直の方向を意味する。
【００２５】
繊維
本発明の実施においては様々な種類の繊維、例えばポリオレフィン、例えばポリエチレンおよびポリプロピレン繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ガラス繊維、グラファイト繊維、石英繊維、金属繊維、セラミック繊維、ホウ素繊維、アルミニウム繊維並びに２つまたはそれ以上のこれらやその他の繊維の組み合わせが含まれるがそれらに限定されない繊維を使用することができる。繊維は、典型的には、スプール上の個別フィラメントの束である糸またはロービング（粗紡糸）として入手できる。繊維のデニールは、繊維の組成および繊維束が配置される用途によって変動してよいが、典型的には、４００から５，０００ＴＥＸ、より典型的には６００から３，０００ＴＥＸおよび一層より典型的には７００から２，５００ＴＥＸである。
【００２６】
代表的なポリオレフィン繊維には、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社製のＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）９００ポリエチレン繊維、ＤＯＷ  ＸＬＡ（商標）ポリオレフィン繊維、ＴＯＨＯ  ＴＥＮＡＸ  ＢＥＳＦＩＧＨＴ（登録商標）Ｇ３０−７００炭素繊維が含まれる。代表的なガラス繊維には、Ｏｗｅｎｓ  Ｃｏｒｎｉｎｇ社製のＥ−ガラス繊維ＯＣ（登録商標）ＳＥ４１２１（１２００若しくは２４００ｔｅｘ）およびＪｏｈｎ  Ｍａｎｖｉｌｌｅ社製のＪＭ  ４７３ＡＴ（２４００ｔｅｘ）、４７３Ａ（２４００および１２００ｔｅｘ）、ＰＰＧ  ４５９９（２４００ｔｅｘ）が含まれる。ＯＣ（登録商標）ＳＥ４１２１は、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｅｎｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｒｏｖｉｎｇｓ（３０型）ファミリーの先進的部材である。この製品は、ポリプロピレン長繊維熱可塑性樹脂（ＬＦＴ）用途において使用するために特殊設計されている。ＯＣ（登録商標）ＳＥ４１２１は、Ｄｉｒｅｃｔ−ＬＦＴ工程と適合するように設計されている化学的性質を有している。
【００２７】
ガラス繊維：Ｍａｎｖｉｌｌｅ  ＪＭ  ４７３ＡＴ（１１００、１２００、若しくは２４００ｔｅｘ）または他の供給業者製の類似グレードの繊維を使用できる。Ｍａｎｖｉｌｌｅ  ＪＭ  ４７３ＡＴはＳＴＡＲＲＯＶ（登録商標）ＬＦＴｐｌｕｓダイレクトロービング繊維であり、規定直径を備える連続ガラス繊維の円筒形ロービングパッケージ内への直接巻取り工程によって製造される。このロービングは、ＬＦＴ工程におけるポリプロピレンポリマーを強化するために設計されている。選択された材料特性および繊維特徴は、表１に列挙した。
【表１】
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【００２８】
繊維束内の繊維の量は、繊維束の重量に基づいて、典型的には少なくとも２０、より典型的には少なくとも６０および一層より典型的には少なくとも８０重量％（重量％）である。繊維束内の繊維の最高量は、繊維束の重量に基づいて、典型的には９８重量％を超えない、より典型的には９５重量％を超えない、および一層より典型的には９０重量％を超えない。
【００２９】
樹脂
本発明の繊維強化テープを製造するために使用される強化繊維束の製造においては、一般に公知であって繊維強化高分子プラスチックを形成するために使用される樹脂を含むがそれらに限定されない、様々な種類の市販で入手できる熱可塑性樹脂を使用できる。典型的な熱可塑性樹脂には、アクリル樹脂、アクリレート樹脂、エポキシ樹脂、カーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂および２つまたはそれ以上のこれらおよび／またはその他の樹脂の組み合わせが含まれるがそれらに限定されない。
【００３０】
本発明の実施において有用なポリオレフィン樹脂は熱可塑性であり、ポリオレフィンホモポリマーおよびインターポリマーの両方を含んでいる。ポリオレフィンホモポリマーの例は、エチレンおよびプロピレンのホモポリマーである。ポリオレフィンインターポリマーの例は、エチレン／α−オレフィンインターポリマーおよびプロピレン／α−オレフィンインターポリマーである。α−オレフィンは、好ましくはＣ３−２０直鎖状、分枝状または環状α−オレフィン（プロピレン／α−オレフィンインターポリマーのためには、エチレンはα−オレフィンであると考えられる）である。Ｃ３−２０αオレフィンの例には、プロペン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセンおよび１−オクタデセンが含まれる。α−オレフィンは、さらに環状構造、例えばシクロヘキサン若しくはシクロペンタンを含有することができ、結果としてα−オレフィン、例えば３−シクロヘキシル−１−プロペン（アリルシクロヘキサン）およびビニルシクロヘキサンを生じる。用語の伝統的な意味におけるα−オレフィンではないが、本発明のためには、所定の環状オレフィン、例えばノルボルネンおよび関連オレフィンはα−オレフィンであり、上述したα−オレフィンの一部または全部に代えて使用することができる。同様に、スチレンおよびその関連オレフィン（例えば、α−メチルスチレンなど）は、本発明のためのα−オレフィンである。例示的なポリオレフィンコポリマーには、エチレン／プロピレン、エチレン／ブテン、エチレン／１−ヘキセン、エチレン／１−オクテン、エチレン／スチレンなどが含まれる。例示的なターポリマーには、エチレン／プロピレン／１−オクテン、エチレン／プロピレン／ブテン、エチレン／ブテン／１−オクテンおよびエチレン／ブテン／スチレンが含まれる。コポリマーはランダムまたはブロックであってよい。
【００３１】
ポリオレフィン樹脂は、さらに１つまたはそれ以上の官能基、例えば不飽和エステル若しくは酸を含むことができ、これらのポリオレフィンは周知であり、従来型高圧技術によって調製することができる。不飽和エステルは、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレートまたはビニルカルボキシレートであってよい。アルキル基は、１から８個の炭素原子を有していてよく、好ましくは１から４個の炭素原子を有していてよい。カルボキシレート基は、２から８個の炭素原子を有していてよく、好ましくは２から５個の炭素原子を有していてよい。エステルコモノマーに属するコポリマーの部分は、このコポリマーの重量に基づいて１から５０重量％までの範囲内にあってよい。アクリレートおよびメタクリレートの例は、エチルアクリレート、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリレートおよび２−エチルヘキシルアクリレートである。ビニルカルボキシレートの例は、ビニルアセテート、ビニルプロピオネートおよびビニルブタノエートである。不飽和酸の例には、アクリル酸またはマレイン酸が含まれる。
【００３２】
官能基は、さらに当分野において一般に公知であるように実施できるグラフト化を通してポリオレフィン内に含めることもできる。一実施形態では、グラフト化は、典型的にはオレフィンポリマー、フリーラジカル開始剤（例えば過酸化物など）および官能基を含有する化合物を溶融混合する工程を含むフリーラジカル官能化によって発生させることができる。溶融混合中、フリーラジカル開始剤は、オレフィンポリマーと反応して（反応性溶融混合）ポリマーラジカルを形成する。官能基を含有する化合物はポリマーラジカルの主鎖に結合して官能化ポリマーを形成する。官能基を含有する典型的な化合物には、アルコキシシラン、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランおよびビニルカルボン酸並びに無水物、例えばマレイン酸無水物が含まれるがそれらに限定されない。
【００３３】
本発明において有用なポリオレフィンのより特定の例には、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）（例えば、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社によって製造されたＦＬＥＸＯＭＥＲ（登録商標）エチレン／１−ヘキセンポリエチレン）、均一分枝状、直鎖状エチレン／α−オレフィンコポリマー（例えば、Ｍｉｔｓｕｉ  Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製のＴＡＦＭＥＲ（登録商標）およびＥｘｘｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製のＥＸＡＣＴ（登録商標））、均一分枝状、実質的直鎖状エチレン／α−オレフィンポリマー（例えば、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できるＡＦＦＩＮＩＴＹ（登録商標）およびＥＮＧＡＧＥ（登録商標）ポリエチレン）およびオレフィンブロックコポリマー、例えば米国特許第７，３５５，０８９号に記載されているオレフィンブロックコポリマー（例えば、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できるＩＮＦＵＳＥ（登録商標））が含まれる。より好ましいポリオレフィンコポリマーは、均一分枝状、直鎖状および実質的直鎖状エチレンコポリマーである。実質的直鎖状エチレンコポリマーが特に好ましく、米国特許第５，２７２，２３６号、同第５，２７８，２７２号および同第５，９８６，０２８号により十分に記載されている。
【００３４】
本発明の実施において有用なポリオレフィンには、さらにプロピレン、ブテンおよび他のアルケンをベースとするコポリマー、例えばプロピレンに由来する過半数の単位および別のα−オレフィン（エチレンを含む）由来の小数の単位を含むコポリマーもまた含まれる。本発明の実施において有用な典型的なプロピレンポリマーには、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できるＶＥＲＳＩＦＹ（登録商標）ポリマーおよびＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できるＶＩＳＴＡＭＡＸＸ（登録商標）ポリマーが含まれる。
【００３５】
上記のいずれかのオレフィン系エラストマーのブレンドもまた使用することができ、およびオレフィンエラストマーは、好ましい様式では本発明のオレフィンエラストマーがブレンドの熱可塑性樹脂ポリマー成分の少なくとも約５０、好ましくは少なくとも約７５およびより好ましくは少なくとも約８０重量％を構成してそれらの柔軟性を維持する程度まで、１つまたはそれ以上の他のポリマーと混合する、または１つまたはそれ以上の他のポリマーで希釈することができる。これに次いで好ましい様式および探求できる他の特性に依存して、オレフィンエラストマー含量は、熱可塑性樹脂ポリマー含量の５０重量％未満であってよい。一実施形態では、含浸用樹脂は、どちらもＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できるＩＮＳＰＩＲＥ（登録商標）４０４若しくはＤＯＷ（登録商標）Ｈ７３４−５２ＲＮＡ高性能ポリマー（ポリプロピレン）または他の供給業者から入手できる類似等級のポリプロピレン樹脂である。
【００３６】
本発明の実施において使用される樹脂は、それらの加工および／または使用を容易にするために１つまたはそれ以上の添加物を含むことができる。典型的な添加物には、相溶剤／カップリング剤、例えばＤｕＰｏｎｔ社によるＦＵＳＡＢＯＮＤ（登録商標）Ｐ３５３若しくはＡｒｋｅｍａ社によるＯＲＥＶＡＣ（登録商標）ＣＡ  １００またはＣｈｅｍｔｕｒａ社によるＰＯＬＹＢＯＮＤ（登録商標）３２００；流動促進剤、例えばＢｏｒｅａｌｉｓ  ＢＯＲＦＬＯＷ（登録商標）４０５若しくは８０５またはＤｏｗ  ＡＦＦＩＮＩＴＹ（登録商標）ＧＡ１９５０；顔料、例えばＨｕｂｒｏｎ  ＢｌａｃｋマスターバッチＰＰＢ若しくはＣａｂｏｔ  ＰＬＡＳＢＬＡＫ（登録商標）４０４５；並びに酸化防止剤、例えば、ＩＲＧＡＮＯＸ（登録商標）１０１０、ＩＲＧＡＦＯＳ（登録商標）１６８および／またはＩＲＧＡＮＯＸ（登録商標）ＰＳ８０２（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社によって供給される）が含まれる。これらやその他の添加物は、慣習的量および慣習的方法で使用される。
【００３７】
繊維束内の樹脂（任意の添加物および／または増量剤を含む）の量は、繊維束の重量に基づいて、典型的には少なくとも２、より典型的には少なくとも５および一層より典型的には少なくとも１０重量％（重量％）である。繊維束内の樹脂の最高量は、繊維束の重量に基づいて、典型的には８０重量％を超えない、より典型的には６０重量％を超えない、および一層より典型的には４０重量％を超えない。
【００３８】
繊維束の製造方法
繊維束、即ちＬＦＴ材料は、繊維を上述したように熱可塑性樹脂で含浸させるために繊維（ガラス繊維を含むがそれには限定されない）に引抜成形工程を通過させる工程を含むいずれかの便宜的工程によって製造することができる。引抜成形工程の詳細は、当業者には周知であり、概して米国特許第７，５０７，３６１号に記載されている。材料は、次にペレットまたはストリップに細断される。通常は、これらのＬＦＴストリップは、長さが３から１５ｍｍ、より典型的には長さが５から１２ｍｍ、重量比が３０％から９５％、より典型的には５０％から８５％に及ぶ繊維を含有する。
【００３９】
テープの製造方法
本発明のテープは、押出工程を使用して製造される。典型的には、２軸スクリュー押出機が選択されるが、単軸スクリュー押出機もまた使用できる。スクリューは、典型的には１０から２００、より典型的には１５から１５０および一層より典型的には２０から１００ｒｐｍ（毎分回転数）で回転する。繊維は既にストリップ／ペレット内で混合されているので、混合は必要とされない。押出機スクリューは、混合素子を使用せずに２．５：１より大きな圧縮比に設定する。チャンバー温度は、押出機内の様々なゾーンについて１８０から２２０℃に設定し、ダイ温度（例えば、１８０から２３０℃）は、典型的には全ゾーンの中で最高温度である。押出速度は、最終生成物の繊維充填量に依存して、典型的には０．２から５ｍ／分である。テープは、押出機を離れる時点に巻取りスプールまたは類似器具を使用することによって収集することができる。巻取り装置は、材料をわずかに引き抜き、繊維への機械方向の方向付けを付与する、または強化することができるように、押出機が操作される速度より高速で、例えば１０、１５、２５％またはそれ以上の高速で作動させることができる。テープの寸法は、典型的には幅が１から５０、より典型的には２から２５および一層より典型的には５から１２ｍｍ、並びに厚さが０．１から２、より典型的には０．２から１．５および一層より典型的には０．５から１．２ｍｍの範囲内にあり、長さは不定である。
【００４０】
テープ強度部材を備えるワイヤーまたはケーブル
ワイヤーまたはケーブル用途のため、特に光ファイバーケーブルのための強度部材として機能するために、本テープは、典型的には少なくとも１２ｋｇ／ｉｎ２（１平方インチ当たりのキログラム）若しくは５ＧＰａ（ギガパスカル）の弾性率を有するが、本テープ構成のためには６から１０ＧＰａの数値がより典型的である。高弾性率は、繊維充填量および繊維と樹脂マトリックスとの接着の関数である。さらに、本テープ内の総繊維充填量の典型的には少なくとも３０、より典型的には少なくとも４０および一層より典型的には少なくとも５０％が機械方向（縦方向）に方向付けられる。この方向付けは、ダイを通しての押出しおよび／または押出し後の例えば巻取り装置からの引抜きの両方の結果である。
【００４１】
テープは、ワイヤーおよびケーブル構造内へ、この構造内の１つまたはそれ以上のワイヤー若しくは繊維の周囲での縦方向および／または横方向の巻き付けを含むがそれには限定されない任意の適切な方法で組み入れることができる。または、テープは、ワイヤー若しくはケーブル構造のまた別の成分、例えば絶縁シース若しくは保護ジャケット内に組み入れることができる。テープは、さらにまたケーブルの独立した強度成分として使用することもできる。
【００４２】
以下では、本発明を実施例によってより詳細に説明する。他に特に指示しない限り、全ての部およびパーセンテージは重量部および重量％である。
【００４３】
特定の実施形態
材料
繊維は、Ｊｏｈｎｓ  Ｍａｎｖｉｌｌｅ社製ＪＭ  ４７３ＡＴ（２，４００ｔｅｘ）、４７３Ａガラス繊維である。この繊維のガラスタイプは、０．７０のＬＯＩ含量（％）、０．１５％の最大含水量、２０７／２，４００の線密度（収率／ｔｅｘ）および１６μのフィラメント径を備えるＥである。繊維は、６０重量％の複合体から構成された。
【００４４】
樹脂は、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できるポリプロピレンであり、表２に報告した特性を備えるＤＯＷ  Ｈ７３４−５２ＲＮＡである。
【表２】
2013528135.tif 000004
本樹脂は、３２．４重量％の複合体から構成された。
【００４５】
流動促進剤は、繊維用途用のＢｏｒｅａｌｉｓ社から入手できるポリプロピレンホモポリマーであるＢＯＲＦＬＯＷ（登録商標）ＨＬ５０４ＦＢである。この流動促進剤は、本複合体の４重量％を構成する。
【００４６】
カップリング剤は、Ａｒｋｅｍａ社から入手できるマレイン酸無水物修飾ポリプロピレンであるＯＲＥＶＡＣ（登録商標）ＣＡ１００である。このカップリング剤は、本複合体１．５重量％を構成する。
【００４７】
顔料は、Ｃａｂｏｔ社から入手できる黒色ポリプロピレンマスターバッチであるＰＬＡＳＢＡＫ（登録商標）４０４５である。担体は、ポリプロピレンホモポリマーであり、マスターバッチは４０重量％のカーボンブラックを含有している。顔料は、本複合体の１．７５重量％を構成する。
【００４８】
酸化防止剤は、全てがＣｉｂａ社から入手できるＩＲＧＡＮＯＸ  １０１０（テトラキス−（メチレン−（３，５−ジ−（ｔｅｒｔ）−ブチル−４−ヒドロシンナメート））メタン）；ＩＲＧＡＦＯＳ１６８（トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト）；およびＩＲＧＡＮＯＸ  ＰＳ８０２（ジオクタデシル−３，３’−チオジプロピオネート）である。
【００４９】
ＬＦＴ工程
ＬＦＴストリップおよびペレットは、独国のＦＡＣＴ社によって、２０馬力および４つの加熱ゾーンの押出機を使用する従来型引抜成形工程を使用して製造される。この押出機には、２５の長さ／直径比を備える圧縮比が３：１の単軸スクリューが装備されている。混合素子は使用しない。押出機の温度プロファイルは：ゾーン１−１８５℃、ゾーン２−１９０℃、ゾーン３−２１０℃およびダイ温度２２０℃である。押出機は６５ｒｐｍで作動させる。
【００５０】
押出工程
押出しのためにはＢｒａｂｅｎｄｅｒ  ＰＬ型２０００−３の２軸スクリュー押出機を使用する。図１は、押出機内の様々なゾーンのために使用される温度および圧力設定を示している。温度プロファイルは、最高温度が第１ゾーン内にあり、最低温度が最終温度にあるという点で「逆」である。これは、樹脂マトリックスの急速な溶融を可能にし、樹脂マトリックスが受けさせられる応力の量を減少させるためである。ペレット／ストリップはメインホッパーを通して送り込まれ、スクリュー速度は３０ｒｐｍに設定される。複合体テープを押し出すためには幅１インチのリボンダイを使用し、テープは、スプールへ巻き取られる前の押出し工程中には引き延ばさない。
【００５１】
図２は、押出し試験中に作製されたサンプルを示している。目視による観察は、どちらのサンプルにおいても繊維が複合体内で長さを維持することができ、繊維がわずかに機械方向へ方向付けられることを明らかにしている。この用途のためには、機械方向へのわずかな繊維の方向付けが特定方向へのより高い引張強度を達成するために好ましい。しかしケーブル内でテープが適用される方法に依存して、時には完全な無作為方向付けが実質的に好ましいことがある。以下の実施例では、達成される繊維方向付けのレベルで十分である。
【００５２】
試験および結果
比較の目的で、オリジナルのＬＦＴペレットを再溶融させて混合するために、Ｂｒａｂｅｎｄｅｒバッチミキサーもまた使用する。プラーク（厚さ０．０３’’）を次に１９０℃のプラテン温度にあるホットプレス内で圧縮成形する。次に引張試験サンプルを調製する。
【００５３】
引張試験工程は、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８−０３のワイヤーおよびケーブル試験方法：プラスチックの引張特性についてのワイヤーおよびケーブル試験方法（Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics）（詳細については、２００８  Ａｎｎｕａｌ  Ｂｏｏｋ  ｏｆ  ＡＳＴＭ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ，Ｓｅｃｔｉｏｎ  ８，ｖｏｌｕｍｅ  ０８．０１，ＡＳＴＭ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｗｅｓｔ  Ｃｏｎｓｈｏｈｏｃｋｅｎ，ＰＡ，２００８を参照されたい）に従って押出しおよび成形両方のサンプルを対象に実施する。
【００５４】
図３は、ＬＦＴ押出サンプルおよび成形サンプル対純粋ポリプロピレン樹脂の弾性率の比較を示している。Ｔｕｋｅｙ−Ｋｒａｍｅｒの分析は、ＬＦＴ押出サンプルおよび成形サンプルの弾性率が純粋ポリプロピレンの弾性率に比較して統計的に高いことを証明している（平均値が４倍以上高い）。弾性率の強化は、複合体内へ超ガラス繊維を添加することによって有意な強化作用が達成されることを示唆している。図４は、繊維の方向付けを示している、複合体サンプル各々についてのピーク応力の比較を示している。Ｔｕｋｅｙ−Ｋｒａｍｅｒの分析は、押出サンプルが成形サンプルより統計的に高いピーク応力を示すことを証明しており、これは押出サンプルにおけるより良好な繊維方向付けを示唆している。
【００５５】
結論
本試験の結果は、純粋ポリプロピレン樹脂と比較して押出ＬＦＴテープについての弾性率の有意な改善を証明している。ＬＦＴ複合体は、さらに高いピーク応力も示す。高い弾性率および高い応力の両方を故障特徴と結び付けると、ＬＦＴ複合体テープが光ファイバーケーブル用途における強度部材として有用であることを実証している。
【００５６】
表２は、本複合体テープの負荷容量を５ｍｍの光ファイバーケーブルにおいて現在使用されている従来型の径１．５ｍｍのＦＲＰと比較して報告している。このケーブルが１％の歪み（典型的には光ファイバーを破断させない歪みの上限）で引っ張られると想定して、表２は、５ｍｍ径のケーブルの周囲に巻き付けられた厚さ０．５５ｍｍの複合体テープが（弾性率が低いにもかかわらず）径１．５ｍｍのＦＲＰと同量の負荷容量を有することを証明している。この負荷容量は、このケーブルが設置中に経験する取扱応力に耐えることを可能にする。
【表３】
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【００５７】
本発明を、好ましい実施形態についての上述の説明を通してある程度詳細に説明してきたが、この説明は例示することを主たる目的としている。当業者であれば、以下の特許請求の範囲に記載した本発明の精神および範囲から逸脱せずに多くの変更および修飾を加えることが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年2月8日(2013.2.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手軸を有する繊維強化テープであって、前記テープは少なくとも６０重量％の線密度４００から５，０００ＴＥＸのガラス繊維および少なくとも２重量％の熱可塑性樹脂を含み、前記テープ内の少なくとも３０重量％の繊維が前記テープの前記長手軸に沿って少なくとも部分的に方向付けられている、押出繊維強化テープ。
【請求項２】
前記繊維は、線密度６００から３，０００ＴＥＸのガラス繊維である、請求項１に記載のテープ。
【請求項３】
前記樹脂は、ポリオレフィン樹脂である、請求項２に記載のテープ。
【請求項４】
前記樹脂は、ポリプロピレン樹脂である、請求項３に記載のテープ。
【請求項５】
前記繊維は、４から１５ｍｍの長さを有する、請求項４に記載のテープ。
【請求項６】
請求項１に記載のテープを製造する方法であって、前記方法は、（Ａ）少なくとも６０重量％の線密度４００から５，０００ＴＥＸのガラス繊維および少なくとも２重量％の熱可塑性樹脂を含む長繊維熱可塑性樹脂ペレット若しくはストリップを作製する工程、（Ｂ）前記ペレット若しくはストリップから押出し可能な塊を形成する工程、および（Ｃ）前記塊を押出して機械方向および横方向の方向付けを有するテープを成形する工程を含み、少なくとも３０重量％の前記繊維が前記機械方向に方向付けられている、方法。
【請求項７】
前記押出しは、１８０から２３０℃の温度で作動させられるダイを備える押出機を用いて実施される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記押出テープは引抜成形工程にかけられる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
請求項１に記載のテープを強度部材として含む、ワイヤー若しくはケーブル構造。
【請求項１０】
光ファイバーケーブルの形態にある、請求項９に記載のワイヤー若しくはケーブル。
【国際調査報告】
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