(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック光ファイバが、下記の（ａ）〜（ｅ）成分を含む難燃性被覆材で被覆された難燃性プラスチック光ファイバケーブル。
（ａ）エチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体      １５〜３０重量部
（ｂ）シングルサイト触媒で製造されたエチレンと炭素数５以上の高級αオレフィン共重合体                                            ４０〜７０重量部
（ｃ）低結晶性のエチレン・１−ブテン共重合体            １０〜４０重量部
以上（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＝１００重量部として
（ｄ）金属水酸化物                                  １５０〜２００重量部
（ｅ）赤リン                                            ３０〜５０重量部
【請求項２】
（ａ）成分の（メタ）アクリル酸エステル含有量が５〜３０重量％であり、メルトフローレートが１〜５０ｇ／１０分である請求項１に記載の光ファイバケーブル。
【請求項３】
（ｂ）成分の密度が０．８８５〜０．９１５ｇ／ｃｍ３であり、メルトフローレートが１〜２０ｇ／１０分である請求項１に記載の光ファイバケーブル。
【請求項４】
（ｃ）成分の密度が０．８７０〜０．８９０ｇ／ｃｍ３であり、メルトフローレートが１〜２０ｇ／１０分である請求項１に記載の光ファイバケーブル。
【請求項５】
（ｅ）成分の粒子径が１０μｍ以下である請求項１に記載の光ファイバケーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、難燃性及び透光性能に優れたプラスチック光ファイバケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、光伝送、照明、装飾、ディスプレイなどに利用されている。無機ガラス系の光ファイバは、広い波長にわたって優れた光伝送性を有する一方で加工性が悪く機械的耐久性が弱いなどの問題がある。これに対して、プラスチック光ファイバは、ガラス系光ファイバに比べて柔軟性に富み、加工性に優れているなどの特徴を有している。また、プラスチック光ファイバはその製造技術の向上に伴ってその伝送可能距離が長くなり、短距離ＬＡＮ用や種々の通信用の光情報伝送体として利用されている。
【０００３】
単数本又は複数本のプラスチック光ファイバを、被覆材で被覆した光ファイバケーブルは、装飾、自動車などの車両内、種々機器に用いるライトガイド、光通信などの産業用途に広く使用されている。この被覆材としては、通常ポリ塩化ビニル、ポリエチレンなどが用いられていた。
【０００４】
しかしプラスチック光ファイバは、それ自体が燃焼したり、炎に接したときにドリップしたりするので、これらの被覆材を用いて難燃性に優れた光ファイバケーブルを得ることが困難であった。更に、これらの難燃性被覆材は、被覆材に含まれる難燃性成分や可塑剤などの添加剤が経時的に光ファイバに移行して、ファイバ自体の透光性を劣化させたり耐屈曲性を低下させる。しかも、難燃性成分の種類によっては、燃焼時にハロゲン含有物質などの有毒なガスを発生する。そのほか、ケーブル加工時に、押出加工温度を１６０℃以上としたり、押出圧力を高くしたりすることが必要となり、光ファイバの伝送損失などの光学的特性を劣化させる。
【０００５】
これらの問題を解決するため、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体、低結晶性エチレン・高級オレフィン共重合体、金属水酸化物、赤リンからなる組成物を被覆材として用いた難燃性プラスチック光ファイバケーブルが提案されている（特開平７−７７６４１号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの光ファイバケーブルは、難燃性を高めるにつれて被覆表面の肌荒れ、擦れによる被覆表面の剥離、曲げによる被覆材の白化などが起こりやすかった。そのため光ファイバケーブルの外観を良好にするためには難燃性に劣る材料を表面に被覆する必要があり、難燃性が不十分となるばかりでなく、ケーブル構造やケーブルの製造工程が複雑であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の難燃性プラスチック光ファイバケーブルは、プラスチック光ファイバが下記組成の（ａ）〜（ｅ）成分を含む難燃性被覆材で被覆されたものである。（ａ）エチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体      １５〜３０重量部
（ｂ）シングルサイト触媒で製造されたエチレンと炭素数５以上の高級αオレフィン共重合体                                            ４０〜７０重量部
（ｃ）低結晶性のエチレン・１−ブテン共重合体            １０〜４０重量部
以上（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＝１００重量部として
（ｄ）金属水酸化物                                  １５０〜２００重量部
（ｅ）赤リン                                            ３０〜５０重量部
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるプラスチック光ファイバ（以下適宜単に「光ファイバ」という）の構造としては、クラッドと単一或いは複数のコアからなり屈折率がコアとクラッドとの界面で急激に変化するステップインデックス型マルチモード光ファイバ、コアの屈折率がなだらかに変化するグレーデッドインデックス型マルチモード光ファイバ、これらの中間としてコアの屈折率が段階的に変化する疑似グレーデッドインデックス型マルチモード光ファイバが挙げられる。コア材としては、メチルメタクリレート（以下「ＭＭＡ」と表記する）系重合体、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート重合体等のフルオロアルキルメタクリレート系重合体、ポリカーボネート、スチレン系重合体、ポリ−４−メチルペンテン−１、シリコン系重合体などを用いることができる。
【０００９】
中でも、 ＭＭＡ系重合体が特に好ましく、例えばポリメチルメタクリレート（以下「ＰＭＭＡ」と表記する）、もしくはＭＭＡ単位を７０重量％以上含有する共重合体、またはこれらを重水素化した重合体などを用いることができる。ＭＭＡと共重合させる成分としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート等のアクリル酸エステル、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート等のメタクリル酸エステル等が挙げられる。 ＭＭＡ系重合体としては、例えば、特公昭５３−４２２６０号公報に示されているような連続塊状重合方法により得られたものを使用することが好ましい。
【００１０】
光ファイバのクラッド（鞘）材としては、コア材より屈折率が小さいものを用いる。コア材としてＭＭＡ系重合体を用いた場合、鞘材としては、フッ化ビニリデン系重合体等のフッ素系重合体、パーフルオロアルキルメタクリレート系重合体、メタクリル酸エステル系重合体などが用いられる。フッ化ビニリデン系重合体としては、ポリフッ化ビニリデンまたはフッ化ビニリデン単位を含有する共重合体、例えば、フッ化ビニリデン・テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン・六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロアセトン共重合体、フッ化ビニリデン・トリフルオロエチレン共重合体、もしくはフッ化ビニリデンの３元以上の共重合体などが使用可能である。
【００１１】
本発明において、光ファイバの外表面に保護層を形成することができる。この材料としては、前記のコア材や鞘材の材料を用いてもよく、その他の無機材料または有機材料を用いてもよい。
光ファイバの鞘層及び保護層は、鞘材及び保護層の材料を酢酸エチル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等の溶媒に溶解して得られる溶液を、コーティング法、浸漬法によってコア層又は鞘層の表面に被覆することにより形成することができる。又、３層複合紡糸ノズルを用いて複合紡糸してコア層及び鞘層を形成すると共に保護層を押出賦形することにより、鞘層及び保護層を形成することもできる。
【００１２】
本発明の被覆材としては（ａ）エチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体、（ｂ）シングルサイト触媒で製造されたエチレンと炭素数５以上の高級αオレフィンとの共重合体、（ｃ）低結晶性のエチレン・１−ブテン共重合体、（ｄ）金属水酸化物、及び（ｅ）赤リンからなる組成物を用いる。（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＝１００重量部としたとき、（ａ）成分は１０〜４０重量部、好ましくは１５〜３５重量部、（ｂ）成分は３０〜８０重量部、好ましくは４０〜７０重量部、（ｃ）成分は５〜５０重量部、好ましくは１０〜４０重量部の割合で用いられる。（ａ）〜（ｃ）成分の合計量（＝１００重量部）に対して（ｄ）成分は１５０〜２５０重量部、好ましくは１５０〜２００重量部、（ｅ）成分は５〜５０重量部、好ましくは３０〜５０重量部の割合でそれぞれ用いられる。
良好な外観と精密な外径精度を有する光ファイバケーブルを得るためには、被覆材のメルトフローレートは０．５〜２０ｇ／１０分であることが好ましい。
【００１３】
（ａ）成分を前記の範囲で被覆材中に含有させることにより、被覆材と光ファイバとの接着性を適度に保つことができる。（ａ）成分は多く含まれるほど接着性が強化される。被覆材における（ａ）成分の含有量は光ファイバケーブルに要求される接着性に応じて前記の範囲内で適宜調整される。被覆材の（ａ）成分は、（メタ）アクリル酸エステルを５〜３０重量％含有することが好ましく、１０〜２０重量％含有することが更に好ましい。（メタ）アクリル酸エステルの含量が少なすぎると光ファイバとの接着性が損なわれるおそれがあり、含量が多すぎると光ファイバとの接着性が強すぎたり、被覆材の強度が損なわれるおそれがある。（メタ）アクリル酸エステルとしては、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチルなどが挙げられる。また、（ａ）成分のメルトフローレートは１〜５０ｇ／１０分であることが好ましく、３〜３０ｇ／１０分であることが更に好ましい。メルトフローレートが小さすぎると被覆材表面の肌荒れが起こるおそれがあり、大きすぎると被覆材の機械的強度や難燃性が損なわれるおそれがある。
【００１４】
（ｂ）成分を前記の範囲で被覆材中に用いることにより、多量の金属水酸化物や赤リンを配合しても高い強度および伸びを維持することができ、擦過による表面剥離、曲げによる白化やひび割れを防止できる。（ｂ）成分は、分子量分布及び組成分布が狭いという特徴を有している。シングルサイト触媒とは単一の活性点を有する重合触媒であり、公知のものが用いられる。共重合体中のエチレンの含量は７０〜９５重量％であることが好ましく、７５〜９０重量％であることが更に好ましい。高級αオレフィンの炭素数は５以上であり、６〜１０であることが好ましい。高級αオレフィンとしては例えば1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、4-メチル-1-ペンテン等が挙げられる。（ｂ）成分は密度が０．８８５〜０．９１５ｇ／ｃｍ3であることが好ましく、０．８９０〜０．９１０ｇ／ｃｍ3であることが更に好ましい。密度が小さすぎると被覆材の加工性が、大きすぎると多量の難燃材を配合した場合の被覆材の物性や加工性がそれぞれ損なわれるおそれがあり、ケーブル化等の際に不具合が生じるおそれがある。（ｂ）成分のメルトフローレートは１〜２０ｇ／１０分であることが好ましく、２〜１５ｇ／１０分であることが更に好ましい。メルトフローレートが小さすぎると被覆材の加工性が、大きすぎると被覆材の機械的強度や難燃性が損なわれるおそれがある。
【００１５】
（ｃ）成分を前記範囲で被覆材中に用いることによりケーブルを折り曲げた際の被覆材の白化が防止される。ここで低結晶性とは、Ｘ線回折により求められる結晶化度が３〜２０％、好ましくは５〜１５％程度のものを言う。低結晶性の共重合体を用いることにより、ケーブルの折り曲げによる被覆材の白化を防止する効果がある。（ｃ）成分は、密度が０．８７０〜０．８９０ｇ／ｃｍ3であることが好ましい。また、（ｃ）成分のメルトフローレートは１〜２０ｇ／１０分であることが好ましく、２〜１５ｇ／１０分であることが更に好ましい。
【００１６】
（ｄ）成分は、被覆材に難燃性を付与するための成分であって、具体的には、水酸化マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト、水酸化アルミニウムなどがある。これらを脂肪酸、脂肪酸金属塩、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤などで表面処理することにより、被覆材の加工性および機械的特性の向上を図ることができる。（ｄ）成分の配合量が多すぎると被覆材の加工性が損なわれるおそれがある。
【００１７】
（ｅ）成分も、被覆材に難燃性を付与するための成分である。他の成分例えば水酸化アルミニウムなどとの混合物を用いることもできる。（ｅ）成分の配合量が多すぎると加工性が損なわれるおそれがある。赤リンの粒子径は１０μm以下であることが好ましい。
【００１８】
本発明においては、被覆材中に、前記の成分以外にポリエチレン、エバール系重合体、水架橋型ポリオレフィンなどのポリマーなどを混入することもできる。また被覆材には、カーボンブラックその他の充填材や種々の補強材などを添加することができる。
【００１９】
本発明による難燃性プラスチック光ファイバケーブル（以下適宜単に「光ファイバケーブル」という）の一例を図１に示す。この難燃性プラスチック光ファイバケーブルは、プラスチック光ファイバ１と、これを被覆する被覆材層２とからなる。光ファイバの外径（ｒ）と被覆材層の外径（Ｒ）との比は、１：１〜１：６の範囲にあることが好ましく、１：２〜１：３の範囲にあることがより好ましい。被覆材の割合が少なすぎると、光ファイバが可燃性であることから、ケーブルの難燃性を維持することができないおそれがあり、逆に多すぎるとケーブル外径が太くなりすぎて規格のコネクタに適合しなくなるおそれがある。
【００２０】
本発明の光ファイバケーブルは、図１に示したような構造に限定されず、例えば被覆材にテンションメンバを組み合わせた構造とすることができる。テンションメンバをケーブル中に配置する方法としては、紡糸あるいは被覆加工の際にテンションメンバを介在させて被覆層の形成を行なう方法等が例示される。また、光ファイバと金属性電線芯とを被覆材により被覆して多芯電線・光ファイバ複合ケーブルとすることも可能である。更に、本発明による光ファイバケーブルの他の態様を図２及び図３に示す。この態様の光ファイバケーブルは、２本又は５本の光ファイバと、それぞれを被覆する被覆材層とからなる２芯ケーブル又は多芯ケーブルである。このとき光ファイバの外径（ｒ）と被覆材層の外径（Ｒ）との比が、１：１〜１：６の範囲にあることが好ましく、１：２〜１：３の範囲にあることがより好ましい。
【００２１】
【実施例】
以下に、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の例に限定されるものではない。
【００２２】
以下実施例及び比較例中において、（ａ）〜（ｅ）成分として以下のものを用いた。
（ａ）エチレン・アクリル酸エチル共重合体
（ｂ）直鎖状エチレン・１−メチルペンテン共重合体
（ｃ）低結晶性エチレン・１−ブテン共重合体
（ｄ）水酸化マグネシウム及び水酸化アルミニウム
（ｅ）赤リン
（実施例１〜３）
（ａ）成分のアクリル酸エチルの含量は１７重量％であり、メルトフローレートは２５ｇ／１０分であった。また（ｂ）成分はシングルサイト触媒を用いて製造されたものであって、密度は０．９０５ｇ／ｃｍ3であり、メルトフローレートは４ｇ／１０分であった。更に（ｃ）成分の密度は０．８８５ｇ／ｃｍ3であり、メルトフローレートは３．６ｇ／１０分であった。（ｄ）成分として協和化学（株）製のキスマ５Ｂを用い、（ｄ）成分及び（ｅ）成分として赤リン系難燃剤であるリン化学（株）製  ノーバクエルＦ５（水酸化アルミニウムとリン化学（株）製ノーバエクセルＦ５の混合物：赤リン含有率５０％）を用いた。また（ｅ）赤リンの粒子径は、約８μmであった。
【００２３】
芯材にＰＭＭＡを用い、鞘材にフルオロアルキルメタクリレート系重合体を用いた外径１ｍｍのプラスチック光ファイバ（三菱レイヨン株式会社製ＧＫ−４０）の外周に、（ａ）〜（ｅ）成分を表１に示す比率で配合して得られた被覆材を被覆し、図１に示す構造の難燃性プラスチック光ファイバケーブルを製造した。
得られた光ファイバケーブルの難燃性、伝送劣化の有無、芯線密着度、表面平滑性、折り曲げ時の被覆表面の白化性、及びメルトフローレートを測定し、その結果を表１に示した。結果は良好であった。
【００２４】
なお、伝送性能の劣化の測定は、８５℃×９５％の環境下での伝送損失の変化を、２０００時間にわたって測定する。伝送損失の変化が０．３ｄＢ／１５ｍ以下である場合、劣化なしと判定した。また、難燃性はＵＬ規格１５８１の垂直炎テストＶＷ−１試験により合否を判定した。芯線密着度は、光ファイバケーブルから光ファイバを引き抜く際に要する力を測定しその力の大小によって、適正、過剰、不足の３段階に評価した。表面平滑性は被覆材の表面状態を目視で観察し、○（表面が平滑であり、光沢を有する）、△（表面は平滑であるが、光沢がない）、×（表面が荒れており、白っぽい）の３段階で評価した。折り曲げ時の被覆表面の白化性は、光ファイバケーブルを直径３ミリの鋼線に螺旋状に巻き付けた際の被覆材の表面状態を目視で観察し、○（細かいひび割れ、白化現象が共にみられない状態）、△（細かいひび割れが観察されるが、白化には至らない状態）、×（表面にひび割れが見られ、白化現象が観察される状態）の３段階で評価した。メルトフローレートはＪＩＳ  Ｋ６７６０に準拠して温度１９０度、加重２１６０ｇで測定した。
【００２５】
（実施例４）
（ａ）成分としてアクリル酸エチルの含量が１９重量％であり、メルトフローレートが５ｇ／１０分であるものを用い、表１に示すように各成分の配合比を変更した以外は実施例１と同様にして光ファイバケーブルを得た。
この光ファイバケーブルの特性を実施例１と同様にして測定し、その結果を表１に示した。結果は良好であった。
【００２６】
（比較例１〜３）
表１に示すように各成分の配合比を変更した以外は実施例１と同様にして光ファイバケーブルを得た。
この光ファイバケーブルの特性を実施例１と同様にして測定し、その結果を表１に示した。比較例１においては白化性、比較例２及び比較例３においては芯線密着度がそれぞれ不良であった。
【００２７】
（比較例４）
（ａ）成分としてアクリル酸エチルの含量が１５重量％であり、メルトフローレートが０．５ｇ／１０分であるものを用い、（ｂ）成分としてチグラーナッタ触媒を用いて製造されたものであって、密度が０．９０７ｇ／ｃｍ3であり、メルトフローレートは３．６ｇ／１０分であるものを用い、（ｄ）成分として協和化学（株）製のキスマ５Ｂを用い、（ｄ）成分及び（ｅ）成分としてリン化学（株）製のノーバクエルＦＳＴ−１００（リン化学（株）製のノーバエクセル１２０ＵＦＡと水酸化アルミニウムの混合物：赤リン含有率５０％）を用い、表１に示すように各成分の配合比を変更した以外は実施例１と同様にして光ファイバケーブルを得た。
この光ファイバケーブルの特性を実施例１と同様にして測定し、その結果を表１に示した。表面平滑性と白化性が不良であった。
【００２８】
（比較例５）
（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）成分としてそれぞれ比較例４の（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）成分を用い、表１に示すように各成分の配合比を変更した以外は実施例１と同様にして光ファイバケーブルを得た。
この光ファイバケーブルの特性を実施例１と同様にして測定し、その結果を表１に示した。表面平滑性と白化性が不十分であった。
【表１】
0003892125.tif 000002
【００２９】
【発明の効果】
本発明による光ファイバケーブルは、被覆材中に（ｄ）成分と（ｅ）成分が配合されていることにより難燃性に優れており、しかも炎に接したときにケーブルがドリップせず、 ＵＬ（Underwriters  Laboratories）規格のＵＬ−１５８１に準拠する垂直炎テストＶＷ−１試験に合格するものである。また、被覆材中に光ファイバへの経時的移行成分を有しないので、光ファイバの透光性能や力学的性能の経時的な劣化が小さい。また被覆材中の（ａ）成分、（ｂ）成分又は（ｃ）成分により比較的低い押出温度や圧力でケーブル化を行うことができる。また、このケーブルは火災時にも発煙量が少なく、且つハロゲン系の有毒なガスが発生しないので、安全性が高い。 このケーブルはＵＬ規格のＵＬ−９１０に準拠する燃焼試験に合格する。更にこのケーブルは、被覆材層が単一層からなる簡略な構成であっても、十分な難燃性を有し且つ被覆材表面の肌荒れや擦過による表面剥離、曲げによる白化が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ファイバケーブルの一例の断面図である。
【図２】本発明による光ファイバケーブルの一例の断面図である。
【図３】本発明による光ファイバケーブルの一例の断面図である。
【符号の説明】
１  光ファイバ
２  被覆材層
【図１】
0003892125.tif 000003
【図２】
0003892125.tif 000004
【図３】
0003892125.tif 000005