(57)【要約】      （修正有）【課題】外被の特性を低下させることなく、難燃性を向上させた光ファイバコードを提供する。【解決手段】光ファイバ心線上１３に、高張力繊維からなる繊維緩衝層１５、外被１９を順次設け、繊維緩衝層１５に粉末状の膨張黒鉛から成る膨張性難燃剤１７によって難燃化処理を施すようにしたものである。これにより、燃焼時に瞬間的に膨張性難燃剤が膨張することで、空気の供給を低減して難燃性を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ素線或いは光ファイバ心線上に、高張力繊維からなる繊維緩衝層、外被を順次設けた光ファイバコードにおいて、
少なくとも前記繊維緩衝層は、膨張性難燃剤によって難燃化処理を施したことを特徴とする光ファイバコード。
【請求項２】
前記膨張性難燃剤は、前記繊維緩衝層に分散して付着したことを特徴とする請求項１記載の光ファイバコード。
【請求項３】
前記膨張性難燃剤は、粉末状の膨張黒鉛であることを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバコード。
【請求項４】
前記膨張黒鉛の膨張率は、１０〜４００倍であることを特徴とする請求項３記載の光ファイバコード。
【請求項５】
前記膨張黒鉛の膨張後の体積は、前記繊維緩衝層内に形成される空隙の容積以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の光ファイバコード。
【請求項６】
前記外被は、ポリアミドエラストマーに、ポリリン酸アンモニウムと窒素系難燃剤との混合物が１０重量％以上含まれることを特徴とする請求項１記載の光ファイバコード。
【請求項７】
光ファイバ素線或いは光ファイバ心線上に、高張力繊維を縦添えして繊維緩衝層を形成し、次いで前記繊維緩衝層に膨張性難燃剤を振動塗布し、少なくとも前記繊維緩衝層上に前記膨張性難燃剤を分散して付着させた後、押出機により外被を被覆することを特徴とする光ファイバコードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
□本発明は、光ファイバ素線或いは光ファイバ心線上に、高張力繊維からなる繊維緩衝層、外被を順次設けた光ファイバコード及びその製造方法に係り、特に高度な難燃性を有する光ファイバコード及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、難燃性の光ファイバコード１０１は、図７に示すように、光ファイバ心線１０３上に高張力繊維（主にアラミド繊維）を縦添えして繊維緩衝層１０５を形成し、この繊維緩衝層１０５上に難燃性を有する合成樹脂を押出成形にて被覆することで外被１０７を形成し、よって従来の難燃性の光ファイバコード１０１を製造している。
【０００３】
ここで、外被１０７を形成する合成樹脂としては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリオレフィン、ポリアミド等をベースに難燃剤を添加した樹脂が用いられている。この難燃剤には、一般的にハロゲン系、リン系、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等が用いられている。このように外被１０７を形成する合成樹脂に難燃剤を添加した光ファイバコードとしては、例えば下記の特許文献１〜３に開示されたものが挙げられる。
【特許文献１】特開２００２−３６５４９５
【特許文献２】特開２００２−１８２０８２
【特許文献３】特開平９−１３７０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図７に示すような従来構造の光ファイバコード１０１は、その構造上、外被１０７と光ファイバ心線１０３との間に繊維緩衝層１０５が存在するものの、空気を含む領域が存在する。
【０００５】
したがって、従来の光ファイバコード１０１は、図８に示すように燃焼時に炎１０９が外被１０７の内部に達した際に、その内部から空気Ａが放出され、或いは光ファイバコード１０１の端部から空気Ａが流入することにより、空気Ａが燃焼促進剤となって再燃焼させることになる。
【０００６】
すなわち、従来の光ファイバコード１０１は、炎が外被１０７の内部に達した場合、その内部から空気Ａが放出され、空気Ａに炎１０９が順次移る過程を繰り返し、次第に長手方向に炎１０９が移っていくことになる。
【０００７】
また、従来では、実際の水平燃焼試験において、外被のみしか燃焼せずに自己消火する光ファイバコードであっても、コード内部から空気が流出することにより、燃焼が継続される場合が多々見受けられている。
【０００８】
さらに、従来では、特許文献１〜３に開示された発明のように光ファイバコード１０１における外被１０７の材料に難燃剤を添加し、その添加量を多くすることも考えられるが、このようにした場合には、外被１０７の種々の特性が低下する問題が新たに発生することになる。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、外被の特性を低下させることなく、難燃性を向上させた光ファイバコードおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、光ファイバ素線或いは光ファイバ心線上に、高張力繊維からなる繊維緩衝層、外被を順次設けた光ファイバコードにおいて、少なくとも前記繊維緩衝層は、膨張性難燃剤によって難燃化処理が施されたことを要旨とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、前記膨張性難燃剤は、前記繊維緩衝層に分散して付着されたことを要旨とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、上記課題を解決するため、前記膨張性難燃剤は、粉末状の膨張黒鉛であることを要旨とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、上記課題を解決するため、前記膨張黒鉛の膨張率は、１０〜４００倍であることを要旨とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、上記課題を解決するため、前記膨張黒鉛の膨張後の体積は、前記繊維緩衝層内に形成される空隙の容積以上であることを要旨とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、上記課題を解決するため、前記外被は、ポリアミドエラストマーに、ポリリン酸アンモニウムと窒素系難燃剤との混合物が１０重量％以上含まれることを要旨とする。
【００１６】
請求項７記載の発明は、上記課題を解決するため、光ファイバ素線或いは光ファイバ心線上に、高張力繊維を縦添えして繊維緩衝層を形成し、次いで前記繊維緩衝層に膨張性難燃剤を振動塗布し、少なくとも前記繊維緩衝層上に前記膨張性難燃剤を分散して付着させた後、押出機により外被を被覆することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の本発明によれば、少なくとも繊維緩衝層は、膨張性難燃剤によって難燃化処理を施すようにしたので、燃焼時に膨張性難燃剤が瞬間的に膨張して光ファイバコード内部の空隙を埋めつつ外部からの空気の流入を遮断し、かつ光ファイバコード内部の空気を外部へ排出することにより、燃焼時に燃焼促進剤となる空気の供給を低減し、難燃性を向上させることができる。
【００１８】
また、膨張性難燃剤によって難燃化処理を施して難燃性を維持しつつ、外被に対する難燃剤の添加量を減少させることが可能となる。
【００１９】
請求項２記載の本発明によれば、膨張性難燃剤を繊維緩衝層に分散して付着したので、繊維緩衝層に膨張性難燃剤を均一に付着させることができる。
【００２０】
請求項３記載の本発明によれば、膨張性難燃剤を粉末状の膨張黒鉛としたので、耐薬品性、耐久性、耐熱性及び気密性に優れた材料を提供することができる。
【００２１】
請求項４記載の本発明によれば、膨張黒鉛の膨張率を１０〜４００倍としたので、急速に加熱することにより、空気や熱の遮断層を容易に形成することが可能となる。
【００２２】
請求項５記載の本発明によれば、膨張黒鉛の膨張後の体積を繊維緩衝層内に形成される空隙の容積以上としたので、空気や熱の遮断層を一段と容易に形成することが可能となる。
【００２３】
請求項６記載の本発明によれば、外被は、ポリアミドエラストマーに、ポリリン酸アンモニウムと窒素系難燃剤との混合物が１０重量％以上含まれるので、外被の難燃性も向上させることができる。
【００２４】
請求項７記載の本発明によれば、光ファイバ素線或いは光ファイバ心線上に、高張力繊維を縦添えして繊維緩衝層を形成し、次いで繊維緩衝層に膨張性難燃剤を振動塗布し、少なくとも繊維緩衝層上に膨張性難燃剤を分散して付着させた後、押出機により外被を被覆することにより、繊維緩衝層上に膨張性難燃剤を分散して付着させるので、大掛かりな装置を必要とせずに繊維緩衝層に膨張性難燃剤を均一かつ全体に付着させることができる。
【００２５】
また、繊維緩衝層に膨張性難燃剤を振動塗布するので、繊維緩衝層上のみならず、繊維間、光ファイバ素線或いは光ファイバ心線上にも膨張性難燃剤を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施の形態における光ファイバコードを示す断面図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施の形態の光ファイバコード１１は、光ファイバ心線１３を有し、この光ファイバ心線１３は、通常光ファイバ上に紫外線硬化型樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂やポリオレフィン系樹脂が被覆されている。
【００２９】
光ファイバ心線１３上には、アラミド繊維からなる高張力繊維を縦添えして繊維緩衝層１５が形成され、この繊維緩衝層１５にはノンハロゲンの粉末状の膨張黒鉛からなる膨張性難燃剤１７が予め分散して付着されている。
【００３０】
繊維緩衝層１５上には、難燃剤として主にポリリン酸アンモニウム（ＡＰＰ）と窒素系難燃剤との混合物を添加したポリアミドエラストマー（以下、ＴＰＡＥという。）からなる外被１９が押出成形にて被覆されている。
【００３１】
膨張性難燃剤１７である粉末状の膨張黒鉛（三洋貿易株式会社製）は、燃焼時に瞬間的に自己容積の１０〜４００倍に膨張し、その膨張後の体積は、繊維緩衝層１５内に形成される空隙１５ａの容積以上に設定されている。また、黒鉛自体は、限界酸素指数が６５と高難燃性を有することが知られているため、難燃剤としての効果を備えている。
【００３２】
図２は、各膨張黒鉛の膨張開始温度（℃）、膨張容積（ｍｌ／ｇ）及び粒子径（メッシュサイズ）を示す説明図である。図２において、粒子径５０メッシュは目開き３００ミクロンのメッシュを通過した際に８０％パスする粒子径であり、粒子径８０メッシュは目開き１８０ミクロンのメッシュを８０％パスする粒子径である。したがって、メッシュサイズが大きいほど粒子径が小さくなる。本実施の形態では、膨張容積が大きく、かつ粒子径の小さいものが選択される。また、本実施の形態の膨張黒鉛は、図２に示す膨張容積に基づいて自己容積の１０〜４００倍に膨張するように規定している。
【００３３】
次に、図１及び図３を参照して光ファイバコード１１の作用効果について説明する。
【００３４】
まず、図１に示すように光ファイバ心線１３を準備しておき、この光ファイバ心線１３の周囲に対して繊維緩衝層１５を縦添えしつつ、繊維緩衝層１５にノンハロゲンの粉末状の膨張黒鉛からなる膨張性難燃剤１７を粉体振動塗布し、繊維緩衝層１５の繊維間に分散して付着させる。
【００３５】
次いで、繊維緩衝層１５上には、難燃剤として主にポリリン酸アンモニウム（ＡＰＰ）と窒素系難燃剤との混合物を添加したポリアミドエラストマー（ＴＰＡＥ）からなる外被１９が押出成形にて被覆される。
【００３６】
このようにして形成された光ファイバコード１１は、図３に示すように燃焼時に瞬間的に膨張性難燃剤１７が自己容積の１０〜４００倍に膨張することで、光ファイバコード１１内部の空隙１５ａを埋めつつ外部からの空気の流入を遮断し、かつ光ファイバコード１１内部の空気を外部へ排出することにより、燃焼時に燃焼促進剤となる空気の供給を低減し、難燃性を向上させることができる。
【００３７】
すなわち、光ファイバコード１１は、燃焼時に外被１９が溶融して孔が開いても、膨張性難燃剤１７が自己容積の１０〜４００倍に膨張することで、繊維緩衝層１５の空隙１５ａから空気が供給されなくなるので、発火しなくなり、難燃性を向上させることができる。
【００３８】
また、光ファイバコード１１は、膨張性難燃剤１７によって難燃化処理を施して難燃性を維持しつつ、外被１９に対する難燃剤の添加量を減少させることが可能となる。
【００３９】
さらに、光ファイバコード１１は、膨張性難燃剤１７を繊維緩衝層１５に分散して付着したので、繊維緩衝層１５に膨張性難燃剤１７を均一に付着させることができる。そして、膨張性難燃剤１７を粉末状の膨張黒鉛としたので、耐薬品性、耐久性、耐熱性及び気密性に優れた材料を提供することができる。
【００４０】
また、光ファイバコード１１は、膨張性難燃剤１７の膨張黒鉛の膨張率を１０〜４００倍としたので、急速に加熱することにより、空気や熱の遮断層を容易に形成することが可能となる。そして、上記膨張黒鉛の膨張後の体積を繊維緩衝層１５内に形成される空隙１５ａの容積以上としたので、空気や熱の遮断層を一段と容易に形成することが可能となる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、光ファイバ心線１３を使用したが、これに限らず光ファイバ素線にも適用することができ、光ファイバ素線でも同様の効果が得られる。
【００４２】
（製造方法）
次に、図４を参照して光ファイバコード１１の製造方法について説明する。
【００４３】
まず、光ファイバ心線１３が図４の紙面に左方から供給され、この光ファイバ心線１３には、アラミド繊維からなる繊維緩衝層１５が同様に左方から送出され、案内ガイド２１を通して光ファイバ心線１３上に縦添えされてダイス２３で集合されて繊維緩衝層１５が形成される。
【００４４】
次いで、この繊維緩衝層１５が形成された光ファイバ心線１３は、ノンハロゲンの粉末状の膨張黒鉛からなる膨張性難燃剤１７が充填された塗布槽２５に導入される。そして、この塗布槽２５を通過させることによって、繊維緩衝層１５上に粉末状の膨張性難燃剤１７が塗布（或いは付着）される。このとき、塗布槽２５は、上下方向に振動を与えることによって、膨張性難燃剤１７を繊維緩衝層１５の繊維間や光ファイバ心線１３上に均一に分散して付着させることができる。
【００４５】
さらに、上記のように膨張性難燃剤１７が付着された光ファイバ心線１３は、図示しない押出機に順次送り込まれ、ポリリン酸アンモニウム（ＡＰＰ）と窒素系難燃剤との混合物を添加したポリアミドエラストマー（ＴＰＡＥ）からなる外被１９が被覆されることにより、光ファイバコード１１が製造される。
【００４６】
このように光ファイバ心線１３上に、高張力繊維を縦添えして繊維緩衝層１５を形成し、次いで繊維緩衝層１５に膨張性難燃剤１７を振動塗布し、少なくとも繊維緩衝層１５上に膨張性難燃剤１７を分散して付着させた後、図示しない押出機により外被１９を被覆することにより、繊維緩衝層１５上に膨張性難燃剤１７を分散して付着させるので、大掛かりな装置を必要とせずに繊維緩衝層１５に膨張性難燃剤１７を均一かつ全体に付着させることができる。
【００４７】
また、繊維緩衝層１５に膨張性難燃剤１７を振動塗布するので、繊維緩衝層１５上のみならず、繊維間、光ファイバ心線１３上にも膨張性難燃剤１７を施すことができる。
【００４８】
（実験例）
次に、図５を参照して光ファイバコード１１の実験例を説明する。
【００４９】
図５の実験例では、径１．１ｍｍの単心の光ファイバコードについて実験を行った。なお、光ファイバ心線１３は、径０．５ｍｍのポリアミド被覆光ファイバ心線を用い、繊維緩衝層１５の高張力繊維には、アラミド繊維を用いた。このアラミド繊維には、予め膨張性難燃剤１７である粉末状の膨張黒鉛を付着させておいた。また、外被１９には、難燃剤として主にポリリン酸アンモニウム（ＡＰＰ）と窒素系難燃剤との混合物を配合したＴＰＡＥを用いた。
【００５０】
そして、ＴＰＡＥ中の難燃剤配合比（重量部）を変量し、粉末状の膨張黒鉛の高張力繊維への添加の有無により試作コードの難燃性評価を行った。なお、膨張黒鉛の添加量は、０．１ｇ／ｍとした。
【００５１】
図５に示すように、ＴＰＡＥベース重量に対するポリリン酸アンモニウム（ＡＰＰ）と窒素系難燃剤との混合物の配合量を３０重量％以上でないと、好ましい難燃性が得られなかったが、高張力繊維中に膨張黒鉛を付着させることにより１０重量％でも高い難燃性が得られた。この結果からも分かるように、高張力繊維中に膨張黒鉛を付着させることにより難燃性を維持しつつ、外被１９の難燃剤配合量を減少させることが可能となる。ここで、難燃性の評価は、ＪＩＳ  Ｃ  ３００５に規定される水平燃焼試験に従って行った。
【００５２】
なお、ＴＰＡＥ中に配合する難燃剤には、ポリリン酸アンモニウム、窒素系難燃剤の他、金属水和物等の無機系難燃剤を用いても同様の効果が得られることが判明している。また、図５の実験で用いた光ファイバコードに近似する構造を有する光ファイバコードについても同様の効果が得られた。
【００５３】
次に、図６を参照してＪＩＳ  Ｃ  ３００５に規定される水平燃焼試験について説明する。
【００５４】
試験装置は、図６に示すように試験箱３１、試料支持台３３及び加熱源３５から構成されている。試験箱３１は、金属の高さ約６１０ｍｍ、幅約３１０ｍｍ、奥行約３６０ｍｍの大きさで、側面及び背面を覆ったものとする。試料支持台３３は、試料３７を水平に支持できる金属製のものとする。加熱源３５は、口径約１０ｍｍのブンゼンバーナとし、その炎を酸化炎の長さ約１３０ｍｍ、還元炎の長さ３５ｍｍに調整したものである。
【００５５】
水平燃焼試験は、図６に示すように完成品から採取した長さ３０ｃｍの試料３７を試料支持台３３により水平に支持し、還元炎の先端を、試料３７の中央部の下側に、３０秒以内で燃焼するまで当て、炎を静かに取り去った後、試料３７の燃焼の程度を調べる試験である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施の形態における光ファイバコードを示す断面図である。
【図２】各膨張黒鉛の膨張開始温度、膨張容積及び粒子径を示す説明図である。
【図３】本実施の形態における光ファイバコードの燃焼状態を示す説明図である。
【図４】本実施の形態における光ファイバコードの製造方法を示す概略図である。
【図５】本実施の形態における光ファイバコードの実験例を示す説明図である。
【図６】ＪＩＳ  Ｃ  ３００５の水平燃焼試験の装置を示す概略図である。
【図７】従来の光ファイバコードを示す断面図である。
【図８】従来の光ファイバコードの燃焼状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１１    光ファイバコード
１３    光ファイバ心線
１５    繊維緩衝層
１５ａ    空隙
１７    膨張性難燃剤
２１    案内ガイド
２３    ダイス
２５    塗布槽
３１    試験箱
３３    試料支持台
３５    加熱源
３７    試料
【図１】
2005189508.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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