(57)【要約】【課題】特にポリエチレン樹脂と非常に高い接着性を示し、ポリエチレン樹脂を被覆材としてなる光ファイバケーブルの抗張力体として用いた場合、適度な硬さを有していることから、このケーブルに作用する引張力を十分に担時することが可能な光ファイバケーブル用抗張力体を提供すること。【解決手段】アイオノマー樹脂を、繊維に被覆してなる光ファイバケーブル用抗張力体であって、該アイオノマー樹脂が、その共重合組成比がモル比で９７／３〜９２／８の範囲にあるエチレン／不飽和カルボン酸共重合体である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイオノマー樹脂を、繊維に被覆してなる光ファイバケーブル用抗張力体であって、該アイオノマー樹脂が、その共重合組成比がモル比で９７／３〜９２／８の範囲にあるエチレン／不飽和カルボン酸共重合体であることを特徴とする光ファイバケーブル用抗張力体。
【請求項２】
繊維がパラ系アラミド繊維、ポリベンザゾール系繊維、及び／又は全芳香族ポリエステル繊維を含む請求項１記載の光ファイバケーブル用抗張力体。
【請求項３】
繊維に被覆するアイオノマー樹脂の樹脂量が繊維重量に対し５〜２０重量％である請求項１又は２記載の光ファイバケーブル用抗張力体。
【請求項４】
下記（イ）〜（ハ）の工程を有す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用抗張力体の製造方法。
（イ）繊維を微粒子状のアイオノマー樹脂の水分散液に通して、繊維にアイオノマー樹脂を含浸する工程、（ロ）アイオノマー樹脂を含浸した繊維から水を飛ばずための乾燥工程、及び（ハ）含浸した微粒子状のアイオノマー樹脂を繊維に固着させるヒートセット工程
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバケーブル用抗張力体およびその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、エチレンと不飽和カルボン酸との共重合体であって、そのモノマー組成比が特定の範囲内にあるアイオノマー樹脂を繊維に被覆することにより、ポリエチレン樹脂と非常に高い接着性を示し、ポリエチレン系樹脂を被覆材としてなる光ファイバケーブルの抗張力体として用いた場合、ケーブルに作用する引張力を十分に担持することが可能な抗張力体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電話局から引かれた光ファイバケーブルを一般住宅などの加入者へ配線する、いわゆるＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｈｏｍｅ）の普及により、一般家庭やオフィスなどでも高容量の情報を高速で送受信できるようになった。そして、このように光ファイバケーブルを一般住宅などに引き落とす際には、光ファイバドロップケーブルを用いるのが一般的である。
【０００３】
この光ファイバドロップケーブルは、例えば特開２００１−８３３８５号公報や特開２００３−９０９４１号公報に開示されているように、光ファイバ心線と、この光ファイバ心線を挟んでその両側に平行に配置された一対の第一抗張力体とを被覆材で被覆してなる光エレメント部分と、第二抗張力体を被覆材で被覆してなるケーブル支持線部分とが互いに平行に固着された構造を有している。
【０００４】
このようなドロップケーブルの抗張力体には、鋼線やパラ系アラミド繊維などの高強力繊維、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）等が用いられるが、家庭内まで配線される光エレメント部分の第一抗張力体については、落雷対策の観点から非導電性であるパラ系アラミド繊維などの高強力繊維やＧＦＲＰを用いることが望まれている。
【０００５】
しかしながらパラ系アラミド繊維などの高強力繊維やＧＦＲＰを光ファイバケーブル用の抗張力体としてそのまま用いた場合、ポリエチレン系樹脂などの被覆材との接着が不十分であり、例えば引張り力が加わった場合には、その力を該抗張力体で十分に担時することができず、光ファイバ心線に歪が生じて大きな伝送損失が起こる危険性がある。
【０００６】
一方、繊維とポリエチレン系樹脂との接着性を向上させる方法として、例えば特開平６−３２９８１３号公報には、繊維をアイオノマー樹脂で被覆したポリエチレン樹脂成形体用補強繊維が開示されており、該方法においては、ポリエチレン系樹脂との親和性が高いアイオノマー樹脂を繊維に被覆することにより、被覆材であるポリエチレン樹脂との接着が向上し、土木資材等のポリエチレン成形体として好適に使用できることが記載されている。
【０００７】
しかしながら、該方法においては、酸含有量が１０〜１５％、つまりエチレン／不飽和カルボン酸共重合体の共重合組成比が９０／１０〜８５／１５程度のアイオノマー樹脂が使用されているのみで、ポリエチレン系樹脂との接着性をさらに向上させ得るアイオノマー樹脂、例えば、エチレン／不飽和カルボン酸共重合体の共重合組成比等に関する詳細な検討は十分行われていなかった。
【特許文献１】特開２００１−８３３８５号公報
【特許文献２】特開２００３−９０９４１号公報
【特許文献３】特開平６−３２９８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点を解決し、ある特定の共重合組成比からなるエチレン／不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー樹脂を繊維に被覆することにより、特にポリエチレン樹脂と非常に高い接着性を示し、ポリエチレン樹脂を被覆材としてなる光ファイバケーブルの抗張力体として用いた場合、適度な硬さを有していることから、このケーブルに作用する引張力を十分に担時することが可能な光ファイバケーブル用抗張力体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、特定の共重合組成比を有するエチレン／不飽和カルボン酸共重合体樹脂を繊維に被覆するとき、光ファイバケーブルの被覆材として汎用されているポリエチレン樹脂と高い接着性を示し、またアイオノマー樹脂がイオン架橋していることにより適度な硬さを有しているので、光ファイバケーブルの抗張力体として用いた場合、この光ファイバケーブルに作用する引張力を十分に担時できることを究明し、本発明に到達した。
【００１０】
かくして本発明によれば、アイオノマー樹脂を、繊維に被覆してなる光ファイバケーブル用抗張力体であって、該アイオノマー樹脂が、その共重合組成比がモル比で９７／３〜９２／８の範囲にあるエチレン／不飽和カルボン酸共重合体であることを特徴とする光ファイバケーブル用抗張力体が提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、下記（イ）〜（ハ）の工程を有することを特徴とする上記の光ファイバケーブル用抗張力体の製造方法が提供される。
（イ）繊維を微粒子状のアイオノマー樹脂の水分散液に通して、繊維にアイオノマー樹脂を含浸する工程、（ロ）アイオノマー樹脂を含浸した繊維から水を飛ばずための乾燥工程、及び（ハ）含浸した微粒子状のアイオノマー樹脂を繊維に固着させるヒートセット工程
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、特にポリエチレン樹脂と非常に高い接着性を示し、ポリエチレン樹脂を被覆材としてなる光ファイバケーブルの抗張力体として用いた場合、適度な硬さを有していることから、このケーブルに作用する引張力を十分に担時することが可能な光ファイバケーブル用抗張力体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に用いられるアイオノマー樹脂とは、下記一般構造式で示されるような、エチレンと、１種類または数種類の不飽和カルボン酸とのランダム共重合体であり、この高分子鎖間のペンダントカルボキルレート基が１価または２価の金属イオンによって部分的にイオン架橋されているものである。なお不飽和カルボン酸としては、汎用性や価格などの面からアクリル酸やメタクリル酸、またはその混合物が好ましい。
【００１４】
【化１】
2005070202.tif 000002
【００１５】
上記式において、エチレンと不飽和カルボン酸との共重合体の共重合組成比は、モル比で９７／３〜９２／８の範囲であることが必要である。エチレン／不飽和カルボン酸共重合体の共重合組成比がモル比で９７／３未満の場合、微粒子化して水分散体としたときに微粒子の分散性に寄与するカルボキシル基が不足し、微粒子化したアイオノマー樹脂の貯蔵安定性が著しく低下する。さらにイオン架橋点が減少することにより、アイオノマー樹脂としての特性を十分に発揮することができない。
【００１６】
一方、共重合組成比がモル比で９２／８を超える場合、ポリエチレン樹脂との親和性が高いエチレン基の割合が下がり、このようなアイオノマー樹脂を繊維に被覆し、ポリエチレン樹脂を被覆材としてなるケーブルの抗張力体として用いた場合において、繊維と被覆材との接着性が低くなり、抗張力体が引張力を十分に担時することができない。また不飽和カルボン酸の割合が増加することで、アイオノマー樹脂は水との親和性が高くなり、水分率が高くなって、このようなアイオノマー樹脂を繊維に被覆した抗張力体を用いてケーブルを製造した場合、発泡するという問題も起こる。
【００１７】
本発明に用いる繊維としては、ケーブル用抗張力体として一般によく用いられる有機繊維であるパラ系アラミド繊維やポリベンザゾール繊維、全芳香族ポリエステル繊維などの高強力繊維が好ましい。
【００１８】
その具体例としては、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、コポリパラフェニレン−３，４’オキシジフェニレン−テレフタルアミド等のパラ系アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリパラフェニレンベンゾビスチアゾール等のポリベンザゾール繊維、またポリアリレート等の全芳香族ポリエステル繊維を挙げることができる。
【００１９】
繊維に被覆するアイオノマー樹脂の樹脂量は、繊維重量に対して５〜２０重量％が好ましく、更に好ましくは１０〜２０重量％の範囲である。アイオノマー樹脂の被覆量が５重量％未満の場合、ポリエチレン樹脂との接着性が十分に発現しない場合があり、一方、被覆量が２０重量％を超えると、被覆された繊維が硬くなり作業性が低下することがあるばかりでなく、被覆量が増加してもポリエチレン樹脂との接着性はあまり変わらない。
【００２０】
繊維へのアイオノマー樹脂の被覆は、下記の工程により行うことができる。
まず繊維を微粒子状のアイオノマー樹脂の水分散液に通して、繊維にアイオノマー樹脂を含浸させる。この際に樹脂を繊維内部まで行き渡らせる方法として、繊維を微粒子状のアイオノマー樹脂の水分散液に通した後に、ダイのガイドノズルに導入する方法や圧空を吹き付ける方法等を採用する。
【００２１】
次にアイオノマー樹脂の水分散液に通した繊維の乾燥を行う。乾燥温度には特に規定はないが、水が蒸発しやすく、また乾燥時間を短縮するために１００〜１５０℃が好ましい。
【００２２】
次に含浸した微粒子状のアイオノマー樹脂を繊維に固着させるヒートセットを行う。アイオノマー樹脂は高分子鎖間でイオン架橋しているためその構造は強固であるが、加熱によりそのイオン架橋が弱まり、網状構造が消失して熱可塑性樹脂と同様の挙動を示し、さらに冷却後は再びイオン架橋により網状構造をとるという特殊な性質を有している。そのためヒートセット温度は、アイオノマー樹脂の網状構造が消失し軟化しうる温度、例えば１００℃以上であれば特に問題はないが、ヒートセット時間を短縮し且つアイオノマー樹脂の繊維への固着を促進するために１５０〜２００℃が好ましい。
【００２３】
これら一連の工程は、一般に繊維を接着処理する際に用いられる、公知のヤーン処理機を使って連続的に且つ効率的に行うことができ、アイオノマー樹脂が固着した繊維は、最終的に公知のワインダーで紙管等に巻き取ることができる。
【００２４】
またアイオノマー樹脂の繊維への被覆は、溶融状態のアイオノマー樹脂を公知の引抜成形法や押出成形法により繊維に被覆する方法によっても行うことができるが、溶融状態のアイオノマー樹脂の粘度が十分に小さくない場合では、アイオノマー樹脂が繊維内部まで入り込むことができず、繊維の表面のみしか被覆できない場合がある。
【００２５】
水分散体である微粒子状のアイオノマー樹脂の数平均粒子径は、０．０１〜１μｍの範囲であることが好ましい。数平均粒子径が０．０１μｍ未満の場合、後述する微粒子作製の際に行う強制乳化等の公知の微粒子化方法では製造が困難となることがある。また数平均粒子径が１μｍを超えると、アイオノマー樹脂が繊維内部まで行き渡りにくくなり、繊維表面にのみアイオノマー樹脂が固着するため不均一な形態になり、外観的にも接着性についても好ましくない。
【００２６】
微粒子状のアイオノマー樹脂を製造する方法としては、例えば高圧下でのラジカル重合や、中・低圧下での触媒を用いた配位イオン重合、また連鎖移動係数の小さい溶媒中での溶液重合等で、直接的にエチレンと、１種類または数種類の不飽和カルボン酸を共重合させる方法や、同様の重合方法で作製したエチレン／不飽和カルボン酸エステル共重合体を、けん化反応や熱分解反応させる方法等公知の方法が採用でき、このエチレン／不飽和カルボン酸共重合体と、水に溶解しうる金属カチオンを溶融混合すると、イオン架橋が起こり、アイオノマー樹脂を得ることができる。この際、酸に対する金属カチオンの量を変化させることにより、イオン化度、つまりイオン架橋の度合いを制御することができる。
【００２７】
次いでこのアイオノマー樹脂をアイオノマー樹脂の良溶媒である、例えばテトラヒドロフランやトリエチルアミン、或いはポリエチレンと溶解性パラメーターが近い溶剤やその混合溶剤に溶解させる。そしてこの溶液を、機械的な撹拌力・剪断力により強制的に乳化させることができる装置を用いた公知の強制乳化法の微粒子化技術により、目的の微粒子状のアイオノマー樹脂を得ることができる。
【００２８】
このような微粒子状アイオノマー樹脂の水分散体は、市販されているものをそのまま用いることもできる。
【００２９】
微粒子状アイオノマー樹脂の水分散液のｐHは７．５〜１４のアルカリ性の範囲であることが好ましい。この理由として、水分散液のｐHが７．５未満である場合、高分子鎖中のカルボキシル基が未解離となる部分が多くなるため、イオン架橋による網状構造が消失してしまうためである。また粒子の安定化に寄与するカルボキシル基が未解離となることで、貯蔵安定性が著しく低下する。
【００３０】
本発明の方法では、繊維を微粒子状のアイオノマー樹脂の水分散体に通して、微粒子状のアイオノマー樹脂を含浸させた後、乾燥・ヒートセットの工程を経て繊維にアイオノマー樹脂を被覆させている。なお本発明で用いる繊維に対して、光ファイバケーブル用抗張力体としての特性を改善させる目的で、あらかじめ他の樹脂等で処理を行ったものや、その他の添加物を添加したものを用いても良く、また同様に微粒子状アイオノマー樹脂の水分散体に特性を改善させ得る添加物を添加したものを用いても良い。
【００３１】
本発明の方法により、ポリエチレン樹脂との接着性に優れた、光ファイバケーブル用抗張力体として好適な抗張力体を簡便な処理により製造することができる。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例を挙げて本発明の構成および効果をさらに詳細に説明する。尚、実施例における各物性は下記の方法により測定した。
【００３３】
（１）破断荷重
下記の試験方法、条件で抗張力体の破断荷重測定を行った。
試験機：ＩＮＳＴＲＯＮ  ５５６５型（ＩＮＳＴＲＯＮ社製）
試験片：長さ７００ｍｍに切断したものを試験片とした。
温度：室温
引張速度：２５０ｍｍ／分
【００３４】
（２）弾性率
下記の試験方法、条件で抗張力体の弾性率測定を行った。
試験機：ＩＮＳＴＲＯＮ  ５５６５型（ＩＮＳＴＲＯＮ社製）
試験片：長さ７００ｍｍに切断したものを試験片とした。
温度：室温
引張速度：２５０ｍｍ／分
【００３５】
（３）引抜接着力
下記の試験方法、条件で抗張力体とポリエチレン樹脂との引抜接着力測定を行った。
試験機：ＩＮＳＴＲＯＮ  ５５６５型（ＩＮＳＴＲＯＮ社製）
試験片：専用の溝を有する１組の金型（溝部分のサイズは、Ｈ×Ｌ×Ｔ＝１０×３００×６）の片方に、溝に対して垂直になるように抗張力体を１ｃｍ間隔で張り、両方の金型の溝にポリエチレン樹脂チップを過剰量敷き詰める。これを１８０℃で３０分、無加圧下で溶融した後、金型を５０ｋｇ／ｃｍ２で加圧し１８０℃で３０分さらに溶融させるとともにポリエチレン樹脂中に抗張力体を埋め込んだ。その後圧力を解除し、金型から引抜接着力測定用サンプルを取り出し、抗張力体が一本ずつになるようにポリエチレン樹脂を切断する。このようにしてできたサンプルで、ポリエチレン樹脂から抗張力体を引き抜くときに要する力を引抜接着力とした。
温度：室温
試験速度：２００ｍｍ／分
【００３６】
［実施例１］
パラ系芳香族ポリアミド繊維であるテクノーラＴ−２００（帝人テクノプロダクツ（株）製、繊度：１６７０ｄｔｅｘ、フィラメント数：１０００）を、撚糸機にて７４Ｔ／ｍでＳ撚りしたものを処理前の繊維とした。
【００３７】
次に下記工程を経てアイオノマー樹脂の水分散体を作製した。
（１）モル比で９２／８となるエチレンガスとアクリル酸、さらに開始剤としてジノルマルブチルパーオキシジカーボネートをモノマーに対し３００ｐｐｍをそれそれオートクレーブ中に仕込み、圧力：１２００ａｔｍ、温度：２００℃の条件でラジカル重合を行った。ここで得られたエチレン／アクリル酸共重合体の共重合組成比はアルカリ滴定法に測定し、エチレン／アクリル酸のモル比が９３／７、数平均分子量は４８０００であった。
【００３８】
（２）次にこのエチレン／アクリル酸共重合体に、エチレン／アクリル酸共重合体中のアクリル酸含有量に対して５０モル％の水酸化ナトリウムを添加し、１８０℃で溶融混合してイオン化を行ってアイオノマー樹脂を得た。得られたアイオノマー樹脂のイオン化度は、ＩＲ測定の結果４６％であった。
【００３９】
（３）続いて得られたアイオノマー樹脂を、６０℃のシクロヘキサン／酢酸混合溶媒（体積比：９９／１）にアイオノマー樹脂濃度が３重量％となるように溶解させた。この溶液に水を加え、これを、超音波ホモジナイザイーを用いてキャビテーションをすることによりＯ／Ｗ型エマルション系を作製する。その後、油層から溶剤成分を除去して、アイオノマー樹脂の微粒子を得、さらにこれを水に分散して水分散体を得た。得られたアイオノマー粒子の重量平均粒子径をＤＬＳ（動的光散乱法）で測定した結果、０．６６μｍであった。またこのアイオノマー樹脂の水分散体は、アイオノマー樹脂微粒子の固形分濃度が３５重量％となるように濃度を調節した。
【００４０】
次にヤーン処理機を用い、上記繊維へアイオノマー樹脂水分散体をディップした後、乾燥、ヒートセットを連続的に行い、繊維にアイオノマー樹脂を被覆させた。なお処理スピードは１０ｍ／分、乾燥温度は１２０℃、ヒートセット温度は１８０℃とした。この処理による、アイオノマー樹脂の繊維への付着量は１１重量％であった。
【００４１】
［実施例２］
実施例１において、仕込みのエチレン／アクリル酸のモル比を９５／５とした以外は実施例１と同様に実施した。得られたアイオノマー樹脂微粒子の共重合組成比は９５／５、数平均分子量は５１０００、イオン化度は４６％、粒子径は０．９８μｍであり、またアイオノマー樹脂の繊維への付着量は１０重量％であった。
【００４２】
［比較例１］
実施例１において、仕込みのエチレン／アクリル酸のモル比を８７／１３とした以外は実施例１と同様に実施した。得られたアイオノマー樹脂微粒子の共重合組成比は８９／１１、数平均分子量は４４０００、イオン化度は４４％、粒子径は０．２５μｍであり、またアイオノマー樹脂の繊維への付着量は１６重量％であった。
【００４３】
［比較例２］
実施例１で用いた処理前の繊維を、アイオノマー樹脂で処理することなくそのまま測定に供した。実施例、比較例における各物性を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2005070202.tif 000003
【００４５】
表１に示すように、本発明の光ファイバケーブル用抗張力体は、ポリエチレン樹脂と非常に高い接着力を有している。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、ポリエチレン樹脂と非常に高い接着性を示し、そこに作用する引張力を十分に担時することが可能なポリエチレン樹脂被覆材が得られるので、光ファイバケーブルの抗張力体として好適に使用できる。