(57)【要約】【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、樹脂の均一な硬化が可能で、表面平滑性を良好に維持することができるようにする。【解決手段】光ケーブル用テンションメンバ１２，２２は、複数組の長繊維状の高張力繊維束３１のそれぞれに紫外線硬化型樹脂３２を被覆して硬化させ、紫外線硬化型樹脂３２を硬化させた複数組の高張力繊維束３１を束ねた状態で、さらに紫外線硬化型樹脂３３を被覆して硬化させてなっている。１組の高張力繊維束３１は、８８０ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。また、高張力繊維束３１のそれぞれに被覆する紫外線硬化型樹脂は、未硬化時の粘度が１００ｃｐｓ以上３５０ｃｐｓ以下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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数組の長繊維状の抗張力繊維束それぞれが紫外線硬化型樹脂を被覆されて、前記紫外線硬化型樹脂を硬化させた複数組の抗張力繊維束が束ねられた状態で、さらに紫外線硬化型樹脂が被覆されたことを特徴とする光ケーブル用テンションメンバ。
【請求項２】
１組の前記抗張力繊維束は、８８０ｄｔｅｘ以下である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。
【請求項３】
前記抗張力繊維束のそれぞれに被覆する紫外線硬化型樹脂は、未硬化時の２５℃でＢ型粘度計で測定した粘度が１００ｃｐｓ以上３５０ｃｐｓ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ケーブル用テンションメンバ。
【請求項４】
前記複数組の抗張力繊維束のそれぞれに被覆する紫外線硬化型樹脂、および前記複数組の抗張力繊維束を束ねた状態で被覆する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１〜３のいずれか１に記載の光ケーブル用テンションメンバ。
【請求項５】
複数の長繊維状の抗張力繊維束のそれぞれに紫外線硬化型樹脂を被覆して硬化させる工程と、前記紫外線硬化型樹脂を硬化させた複数の抗張力繊維束を束ねた状態で、さらに紫外線硬化型樹脂を被覆して硬化させる工程と、を有す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。
【請求項６】
請求項１〜４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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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心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。
【０００３】
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。
【０００４】
ＦＲＰを用いた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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０５８８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
また、紫外線硬化型樹脂を用いて補強繊維を含浸して固化する場合、樹脂の硬化速度そのものは向上するが、抗張力繊維の内部奥まで浸透した紫外線硬化型樹脂に対しては、抗張力繊維によって遮光されるため紫外線が届き難く、未硬化のままになりやすいという問題が生じる。
【０００８】
一方、粘度が高い熱硬化性樹脂を用いる構成では、その硬化速度や補強繊維に対する含浸速度が律速となって、生産性を十分に向上させることができない。
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生産性の向上と、含浸樹脂の均一な硬化と、表面平滑性とを得ることは困難であった。
【０００９】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、生産性がよく、被覆樹脂の未硬化部分がなく、表面が平滑な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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による光ケーブルは、複数組の長繊維状の抗張力繊維束のそれぞれに紫外線硬化型樹脂を被覆して硬化させ、紫外線硬化型樹脂を硬化させた複数組の抗張力繊維束を束ねた状態で、さらに紫外線硬化型樹脂を被覆して硬化させてなることを特徴とする。
１組の抗張力繊維束は、８８０ｄｔｅｘ以下、１００ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。また、抗張力繊維束のそれぞれに被覆する紫外線硬化型樹脂は、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１００ｃｐｓ以上３５０ｃｐｓ以下であることが好ましい。また、複数組の抗張力繊維束のそれぞれに被覆する紫外線硬化型樹脂、および複数組の抗張力繊維束を束ねた状態で被覆する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。
【００１１】
本発明による光ケーブル用テンションメンバの製造方法は、複数の長繊維状の抗張力繊維束のそれぞれに紫外線硬化型樹脂を被覆して硬化させる工程と、紫外線硬化型樹脂を硬化させた複数の抗張力繊維束を束ねた状態で、さらに紫外線硬化型樹脂を被覆して硬化させる工程と、を有することを特徴とする。
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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、生産性がよく、被覆樹脂の未硬化部分がなく、表面が平滑性な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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による光ケーブルの概略を説明する図である。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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５】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。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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を首部で切り離すことにより、インドア光ケーブルとすることもできる。
【００１７】
テンションメンバ１２は、詳細な構成は後述するが、複数組の長繊維状の抗張力繊維束をそれぞれ紫外線硬化樹脂で被覆硬化し、これらを束ねた状態でさらに紫外線硬化樹脂を被覆して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。
【００１８】
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、複数組の長繊維状の抗張力繊維束をそれぞれ紫外線硬化樹脂で被覆硬化して、これらを束ねた状態でさらに紫外線硬化樹脂を被覆して硬化したものである。
【００１９】
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には、複数組の細径の抗張力繊維束３１を束ねた構成を使用する。図２の例では、４組の抗張力繊維束３１を用いた例を示すが、本発明に係るテンションメンバには、少なくとも２組の抗張力繊維束３１を使用する。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。
【００２０】
テンションメンバ１２の製造において、まず４組の抗張力繊維束３１のそれぞれに対して紫外線硬化型樹脂３２を被覆し、紫外線ランプを用い窒素雰囲気下で紫外線硬化型樹脂３２を硬化させる。図３では、抗張力繊維束３１と紫外線硬化型樹脂３２とを模式的に示しているが、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、硬化した状態となっている。個々の抗張力繊維束３１に被覆する紫外線硬化型樹脂３２を内層の被覆層とする。
【００２１】
また、抗張力繊維束３１は、繊度を８８０ｄｅｔｅｘ以下と低くし、細径の繊維束とする。これにより、紫外線硬化を行うときに紫外線が内部奥まで届くようになり、均一に硬化させることができる。つまり紫外線硬化型樹脂の硬化後のゲル分率を高く良好なレベルにすることができる。
また、紫外線硬化型樹脂３２の未硬化時の粘度は１００ｃｐｓ以上３５０ｃｐｓ以下とする。例えば特許文献１の紫外線硬化型樹脂の粘度は１００ｃｐｓ以下であるが、粘度が低すぎると、被覆時の形状が乱れやすくなり、表面平滑性や寸法精度が悪化する。また、内層の紫外線硬化型樹脂３２は、抗張力繊維束３１の間に含浸させて全体を一体化するが、粘度が高すぎると含浸性が悪化して一体化が不十分となる。上記粘度とすることで、細径の抗張力繊維束３１と合わせて、均一かつ十分に紫外線硬化型樹脂３２を硬化させることができる。
【００２２】
次に、個々に紫外線硬化型樹脂３２を被覆した複数の抗張力繊維束３１を束ねて撚り合わせ、その状態でさらに紫外線硬化型樹脂３３を被覆する。また、複数の繰り出し機から紫外線硬化型樹脂３２を被覆した複数の抗張力繊維束３１を繰り出して、束ねながら線状体Ｐを形成するものであってもよい。
この場合、紫外線硬化型樹脂３２を被覆して硬化させた複数組の抗張力繊維束３１を束ねてダイスを通すことで、その周囲に所定径の紫外線硬化型樹脂３３を被覆する。被覆した紫外線硬化型樹脂３３は、紫外線ランプで硬化させる。この紫外線硬化型樹脂３３を外層の被覆層とする。
【００２３】
外層の被覆時には、内層被覆を施した複数組の抗張力繊維束３１を撚って束ねたものに対して、その表面にさらに一定の厚さの紫外線硬化型樹脂３３が存在するように被覆を行い、硬化させて成形する。内層被覆を施した抗張力繊維束３１の外接円ｑの径は１５０〜８００μｍであり、外層被覆は、外接円ｑ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、各抗張力繊維束３１の間には外層となる紫外線硬化型樹脂３３が入り込み易く、抗張力繊維束３１間を均質に樹脂で充填することができる。さらに抗張力繊維束３１間に充填された紫外線硬化型樹脂３３は紫外線が当たり易く確実に硬化させることができる。
【００２４】
また、内層および外層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。
【００２５】
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、同様の構成により、上記テンションメンバ１２，２２の内層被覆と外層被覆の工程をそれぞれ実施することができる。内層被覆の工程では、線状体の繰り出し機から線状体Ｐを繰り出す。内層被覆工程では、線状体Ｐは、１組の抗張力繊維束３１である。
【００２６】
抗張力繊維束３１による線状体Ｐは、繰り出し機１０１から繰り出され、紫外線硬化型樹脂用の押出機１０３に取り付けられたダイス１０２内に導入されて、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の内部にまで含浸する。
そして、紫外線ランプ１０４によって、抗張力繊維束３１に被覆した紫外線硬化型樹脂３２を硬化させた後、巻き取り機１０５によって巻き取る。この工程を複数回行って、テンションメンバ１２，２２に必要な数の内層被覆済みの抗張力繊維束３１を得る。
【００２７】
外層被覆工程では、繰り出し機１０１から繰り出す線状体Ｐは、内層被覆工程で紫外線硬化型樹脂３２を被覆硬化させた複数組の抗張力繊維束３１を束ねたものである。例えば図２の構成のテンションメンバを製造する場合、線状体Ｐは、紫外線硬化型樹脂３２を被覆硬化させた４組の抗張力繊維束３１を束ねたものである。
【００２８】
線状体Ｐは、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、紫外線硬化型樹脂３３が被覆される。ダイス１０２の樹脂被覆部の内径は、内層工程と外層工程とでは異なる。このときに、紫外線硬化型樹脂３３は、紫外線硬化型樹脂３２を被覆硬化させた複数組の抗張力繊維束３１の間に浸透し、かつ、抗張力繊維束３１の外側に一定厚さ以上の樹脂層ができるように被覆される。そして、紫外線ランプ１０４によって、紫外線硬化型樹脂３３を硬化させた後、巻き取り機１０５によって巻き取る。外層被覆工程で巻き取られた線状体Ｐがテンションメンバ１２，２２となる。
【００２９】
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。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。
【００３０】
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。
【００３１】
（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。硬化手法はいずれも紫外線硬化とした。また、抗張力繊維束として、実施例１、３では、繊度が４４０ｄｔｅｘの抗張力繊維束を４組（４束）使用し、実施例２では、繊度が８８０ｄｔｅｘの抗張力繊維束を２組使用した。一方、比較例では、繊度が１６７０ｄｔｅｘの抗張力繊維束を１組使用した。従って、抗張力繊維のトータルの繊度は、実施例１〜３及び比較例でほぼ同等である。
【００３２】
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。
実施例１、２の場合、内層被覆と外層被覆に同じ紫外線硬化型樹脂を使用し、粘度はそれぞれ１５０ｃｐｓ、１００ｃｐｓとした。また、実施例３では、内層被覆に粘度３５０ｃｐｓの紫外線硬化型樹脂を使用し、外層被覆に粘度７２０ｃｐｓの紫外線硬化型樹脂を使用した。また比較例では、抗張力繊維束は１組であり、この抗張力繊維束に１００ｃｐｓの紫外線硬化型樹脂を一回の工程で被覆した。
【００３３】
得られたテンションメンバについて、表面平滑性、生産性を評価し、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束の露出などの異常点がないものを合格とした。また、生産性については、製造線速を１０ｍ／ｍｉｎ以上として、紫外線硬化型樹脂の硬化性及び含浸性を評価した。硬化性については、硬化後のテンションメンバの表面タックがないものを合格とした。表面タックがあるものは、未硬化の樹脂分が表面に存在していることを示す。また、含浸性としては、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、表面平滑性及び生産性の全てが合格であるものを良好として評価した。
【００３４】
評価の結果、実施例１〜３について総合評価が良好であり、比較例では、含浸性が不合格であったため、総合評価は不良となった。比較例では、繊度の大きい抗張力繊維束を１組使用しているため、紫外線硬化型樹脂を内部まで均一に含浸させることができなかった。
この結果、８８０ｄｔｅｘ以下の細径の抗張力繊維束を複数使用して、内層被覆と外層被覆とを行い、このときの内層被覆用の紫外線硬化型樹脂の粘度を１００ｃｐｓ以上３５０とすることで、高い生産性で良好な品質のテンションメンバを得ることができた。
【符号の説明】
【００３５】
１０…光ケーブル、１１…光ファイバ心線、１２…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…繰り出し機機、１０２…ダイス、１０３…樹脂供給装置、１０４…紫外線ランプ、１０５…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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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