プラスチック光ケーブル
【課題】機械特性と難燃性とに優れ、環境に悪影響を与えないプラスチック光ケーブル。
【解決手段】プラスチック光ケーブル１１は、素線１２、第１被覆材１３、第２被覆材１８、第１被覆材１３と第２被覆材１８との間の抗張力繊維１７を備える。第２被覆材１８の６０〜９０重量％は金属水酸化物である。第１被覆材１３の外径Ｌ１（ｍｍ）、第２被覆材１８の内径Ｌ２（ｍｍ）及び外径Ｌ３（ｍｍ）、抗張力繊維の各断面積の総和ＳＡ（ｍｍ2 ）は、１．６≦（Ｌ３−Ｌ２）≦４．０、（Ｌ２−Ｌ１）／２≦３．０、Ｌ３≦５．０、０．１５π｛（Ｌ２）2 −（Ｌ１）2 ｝／４≦ＳＡ≦０．５π｛（Ｌ２）2 −（Ｌ１）2 ｝／４の全条件を満たす。プラスチック光ケーブル１１は、繰り返し曲げ、過酷条件の燃焼試験で良好性質を発現し、環境にやさしい。さらにプラスチック光ケーブル１１は、第２被覆材１８による側圧が過度に大きくなく、素線１２の伝送損失を維持する。
【解決手段】プラスチック光ケーブル１１は、素線１２、第１被覆材１３、第２被覆材１８、第１被覆材１３と第２被覆材１８との間の抗張力繊維１７を備える。第２被覆材１８の６０〜９０重量％は金属水酸化物である。第１被覆材１３の外径Ｌ１（ｍｍ）、第２被覆材１８の内径Ｌ２（ｍｍ）及び外径Ｌ３（ｍｍ）、抗張力繊維の各断面積の総和ＳＡ（ｍｍ2 ）は、１．６≦（Ｌ３−Ｌ２）≦４．０、（Ｌ２−Ｌ１）／２≦３．０、Ｌ３≦５．０、０．１５π｛（Ｌ２）2 −（Ｌ１）2 ｝／４≦ＳＡ≦０．５π｛（Ｌ２）2 −（Ｌ１）2 ｝／４の全条件を満たす。プラスチック光ケーブル１１は、繰り返し曲げ、過酷条件の燃焼試験で良好性質を発現し、環境にやさしい。さらにプラスチック光ケーブル１１は、第２被覆材１８による側圧が過度に大きくなく、素線１２の伝送損失を維持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラスチック光ケーブルに関し、特に、難燃性プラスチック光ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送体等の光学用途においては、プラスチック系材料は、石英系材料に比べて、一般には成型加工性、部材の軽量化、低コスト化、可撓性、耐衝撃性等での優位性がある。例えばプラスチック光ケーブル（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃａｂｌｅ）は、石英系光ケーブルと較べると、光の伝送損失が大きいために長距離伝送には向かないが、プラスチックの上記性質により、ケーブル中のプラスチック光ファイバ素線（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ）のコア部を大きくする、いわゆる大口径化を図ることができる。この大口径化により、プラスチック光ケーブルの分岐や接続に用いる各種周辺部品や機器の、プラスチック光ケーブルとの接続精度を上げる必要がなくなる。そのため、プラスチック光ケーブルは、周辺部品や周辺機器との接続容易性、端末加工容易性、高精度の調芯が不要になる等のメリットをもつ。その他にもプラスチック光ケーブルは、上記のようなコネクタ部分の低コスト化の他に、プラスチックの上記性質により、人体への突き刺し災害等の危険性の低さ、高い柔軟性による易加工性や易敷設性や耐振動性、そして低価格等のメリットがある。
【０００３】
これにより、プラスチック光ケーブルは、家庭や、車載用途に注目されているだけでなく、高速データ処理装置の内部配線や、ＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）リンクなどの極短距離かつ大容量のケーブルとしても、利用が検討されており、さらには、ＤＶＩの次世代版規格であるＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）規格に準拠した、光ＨＤＭＩリンク用としても利用が検討されている。今後は、ホームシアター用途や、店舗、イベント会場、アミューズメント施設、セキュリティ設備、ホテル、学校、病院、駅、空港、放送局、ウェアラブル機器、自動車、船舶、鉄道、航空機などでの使用が進んでいくものと考えられる。
【０００４】
プラスチック光ケーブルでは、その中にあるプラスチック光ファイバ素線における耐曲げ性や耐候性の向上、吸湿による性能低下抑制、引張強度の向上、耐踏み付け性付与、難燃性付与、薬品による損傷からの保護、外部構成によるノイズ防止、着色などによる商品価値の向上等を目的として、プラスチック光ファイバ素線の表面に１層以上の被覆材が設けられることが一般的となっている。被覆材の付与方法としては、金属電線の被覆方法に習い、熱可塑性樹脂を溶融押出しして、プラスチック光ファイバ素線の表面で固化させる方法が一般的に多く用いられている。
【０００５】
ところで、近年、プラスチック光ケーブルが用途に広がりを見せる中で、特にプラスチック光ケーブル網を利用した高速大容量通信が、幹線系だけでなく各家庭でも行われるようになってきた。このような状況下では、光伝送機器には難燃性が要求され、光伝送機器に接続される光ファイバーケーブルにも難燃性が要求されるようになってきている。
【０００６】
現在、電線ケーブル等では、機械特性、加工性とともに難燃性にも優れたＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）またはＰＶＣを主成分とするＰＶＣ変性材料が、被覆材料として使用されていることが多い。しかし、ＰＶＣは、不適切な条件で焼却した場合には有害ガスが発生することがある。また、ＰＶＣには鉛化合物が含まれていることが多く、ＰＶＣの埋め立て廃棄処分については、鉛化合物の溶出による環境汚染が懸念されている。また、ＰＶＣは、溶融押出温度を１８０〜２３０℃程度としなければスムーズな押出ができない。この温度でプラスチック光ファイバ素線を被覆すると、素線の一部が溶けて形状が乱れてしまい、マイクロベンドによる伝送損失の上昇を引き起こしてしまうことが多い。特に、ＧＩ型等の屈折率分布型のプラスチック光ファイバ素線では、所定の屈折率分布を発現させるために低分子化合物が添加されていることが多く、これにより素線の主成分であるＰＭＭＡ等の熱可塑性樹脂が可塑化されてガラス転移点が大幅にさがっているために、被覆による伝送損失の上昇が顕著である。
【０００７】
一方、ＰＶＣに代わる材料、いわゆる脱ＰＶＣ（非ＰＶＣ）材料の難燃化には、従来からＰＶＣと併用されていたアンチモン化合物、亜鉛化合物や臭素化合物などが使用されることが多いが、これらの化合物も環境汚染などの問題から使用が制限されてきている。最近では家電製品の製造業者等による製品の回収、再生も義務付けられたこともあり、電子機器、ＯＡ機器等に使用される電線ケーブルの環境対策が益々強く求められている。このように、地球環境の保護に対する世界的な動きから、種々の分野で、環境に優しい商品の開発、製品化が積極的に行われている。
【０００８】
また、プラスチック光ケーブルでは、一般的な電線や石英系光ケーブルの場合とは異なり、素線自体が可燃物であるため、その難燃化は技術的に困難である。従来被覆材料として広く使用されてきたＰＶＣは、非常に難燃性が高く、プラスチック光ファイバ素線に被覆した場合にも、高い難燃効果を発揮したが、上記のような環境への配慮と溶融温度の観点とから、これを被覆材として使用することは問題がある。そして、脱ＰＶＣをターゲットに開発されてきた各種の難燃樹脂材料は、樹脂単独では高い難燃性をもち、不燃物である電線や石英系素線への被覆材としては充分な難燃性を発揮することが出来るが、プラスチック光ケーブルの場合には、素線自体の燃焼も抑えなければならず、難燃性が足りない。
【０００９】
そこで、ＰＶＣ系樹脂以外の材料を被覆材として用いる場合には、無機水酸化物を主体とする難燃剤を被覆材中に大量に添加する必要が生じる。しかし、無機水酸化物が大量に添加された被覆材は、ＰＶＣ系樹脂に比べて、硬く、可撓性に劣る傾向がある。可撓性を向上させるためには、樹脂自体を他のものに変更する等により金属水酸化物の添加率を下げることが考えられるが、そうするとプラスチック光ケーブルの機械的強度や難燃性の低下を招くという問題があった。
【００１０】
ＰＶＣ以外の被覆素材を用いて、難燃性電線あるいは難燃性プラスチックプラスチック光ケーブルを製造する試みは従来から行われている。例えば、特許文献１では、非ＰＶＣ系樹脂のものが提案されている。被覆材としての主成分樹脂はＥＶＡであり、それに添加される難燃剤としては金属水酸化物である水酸化マグネシウムとされている。この文献によると、難燃性の評価方法としてはＵＬ１５８１準拠の垂直燃焼性試験が採用され、これに合格する難燃性をもつケーブルが得られる。また、特許文献２では、環境配慮型絶縁電線におけるノンハロゲンポリオレフィンでの被覆が提案されている。特許文献３ではダイオキシン等の有害物質の発生が無く、埋め立て処理においては重金属化合物等の有害物質の溶出が少ないものとして、抗張力繊維を付加した細径のものが提案されている。
【特許文献１】特開平７−５６０６３号公報
【特許文献２】特開２００２−２３１０６９号公報
【特許文献３】特開２００１−１４７３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、非ＰＶＣ系被覆材の電線あるいはプラスチック光ケーブルといっても、臭素化合物、アンチモン化合物、鉛化合物、亜鉛化合物など環境汚染の問題が懸念される難燃助剤の添加が必須の場合が多く、また、難燃剤や難燃助剤の添加によりプラスチック光ケーブルの各種特性が低下する問題が残る。そして、今後のプラスチック光ケーブルの用途で要求される過酷な条件下での難燃性を満足するものは未だ提案されていない。この過酷条件下での難燃性とは、すなわち、複数のプラスチック光ケーブルを、高さ３．６６ｍ、幅１．２２ｍ、奥行き２．４４ｍの部屋内に幅３０５ｍｍに渡って、ケーブル同士が接するように一列に懸架し、このケーブルの下端に１５４．５ｋＷの熱量のプロパンガスバーナーで３０分間接炎した際に、接炎部分から３０ｃｍ以上上に位置するケーブルの最高温度が４５４．５℃以下であり、かつ、炎がケーブル下端から３．６６ｍ以上燃え上がらない程度の難燃性であり、これはＵＬ１６６６クラスの難燃性である。
【００１２】
例えば、特許文献１に提案されるものでは、被覆材に三酸化アンチモン、臭素系難燃剤を相当量添加しないと、充分な難燃性が得られないし、また、特許文献２のものでは、ＪＩＳＣ３００５の６０度傾斜燃焼試験に合格しているものの、この基準では上記のような過酷条件での難燃性は充分でなく、しかも金属電線（銅線）ケーブル用であることから、被被覆体が可燃性のプラスチック光ファイバ素線に代わると、この難燃性基準の低い６０度傾斜燃焼試験にさえ合格できなくなる。特許文献３に提案されるものは、難燃性評価がＪＩＳＣ３００５の水平燃焼性試験でなされており、やはり、上記のような過酷条件での難燃性を達成するものではない。
【００１３】
また、なお、脱ＰＶＣ材料の中には、１２０〜１３５℃程度の溶融温度において加圧下条件で素線に被覆することができるものもあるが、押出機のダイス内部の高い圧力によって素線が切断したり、あるいは伸びたり、変形したりして伝送損失が上昇してしまうことが多い。
【００１４】
本発明は上記課題を解決し、機械特性及び過酷条件の難燃性に優れるとともに環境にやさしく、被覆により素線の伝送特性を損なわないプラスチック光ケーブルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明は、光信号を伝達するプラスチック光ファイバ素線と、このプラスチック光ファイバ素線の外周を密着被覆する第１被覆材と、この第１被覆材の外周を覆う第２の被覆材とを備えるプラスチック光ケーブルにおいて、第１被覆材と第２被覆材との間に複数の抗張力繊維を有し、第２被覆材がポリマーと金属水酸化物とを含み、金属水酸化物の配合率は前記第２被覆材中の６０〜９０重量％であり、第１被覆材の外径をＬ１（ｍｍ）、第２被覆材の内径をＬ２（ｍｍ）、第２被覆材の外径をＬ３（ｍｍ）、各抗張力繊維の長手方向に対して垂直な断面の各断面積の総和をＳＡ（ｍｍ2 ）とするときに、１．６≦（Ｌ３−Ｌ２）≦４．０・・・（１）、（Ｌ２−Ｌ１）／２≦３．０・・・（２）、Ｌ３≦５．０・・・（３）、０．１５π｛（Ｌ２）2 −（Ｌ１）2 ｝／４≦ＳＡ≦０．５π｛（Ｌ２）2 −（Ｌ１）2 ｝／４・・・（４）で示される条件（１）から（４）をすべて満たすことを特徴として構成されている。
【００１６】
抗張力繊維はアラミド繊維であることが好ましく、ポリマーのうち７０〜９０重量％は、メルトフローレートが３０〜８０ｇ／１０分のエチレン−ビニルアセテート共重合体であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のプラスチック光ケーブルは、機械特性及び過酷条件の難燃性に優れるとともに、環境にやさしく、素線自体の伝送特性を損なわない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明のプラスチック光ファイバケーブルの一様態を示す概略断面図である。ここに挙げるプラスチック光ファイバケーブル（以下、ケーブルと称する）１１は、光信号を伝達するプラスチック光ファイバ素線（以下、素線と称する）１２の外周に第１被覆材１３が設けられたプラスチック光ファイバコード（以下、コードと称する）１６と、複数の抗張力繊維１７と、第２の被覆材１８とを有する。このケーブル１１は、第１被覆材１３と第２被覆材１８とが非密着とされている、いわゆるルース型ケーブルである。なお、コード１６はプラスチック光ファイバ心線とも一般に称されることがあり、素線１２は単にプラスチック光ファイバとも一般に称されることがある。
【００１９】
素線１２は、断面円形の径方向に屈折率が連続的に変化する、つまり連続的に屈折率分布があるコア部（図示せず）と、このコア部の外周に備えられて屈折率がコア部の屈折率以下であるクラッド部（図示せず）とからなる、いわゆるＧＩ型素線である。ただし、素線１２は、ＧＩ型に代えて、シングルモード、ステップインデックス、など他の屈折率プロファイルをもつ素線としてもよい。クラッド部とコア部とはそれぞれ複層構造とされる場合もある。そして、素線１２は、断面の直径が、０．２〜２．０ｍｍであることが好ましく、コア部の直径が０．１〜１．５ｍｍであることが好ましい。しかし、本発明は、素線１２の構成に依存するものではなく、公知の素線に適用することができる。
【００２０】
素線１２、つまりコア部とクラッド部との各材料としては、公知の素線用材料を用いることができる。例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、フルオロアルキルメタクリレート、メチルメタクリレー−スチレン共重合体、α-メチルスチレン-メチルメタクリレート共重合体、フルオロアルキルメタクリレートとテトラフルオロエチレンの共重合物、パーフルオロアリルビニルエーテル重合体、重水素化フッ素化高分子、重水素化メタクリル樹脂などが挙げられる。
【００２１】
コア部が、上記のように屈折率分布をもつようにするためには、コア部に屈折率分布を付与するための添加剤（ドーパント）を添加する。ドーパントは、公知のように、コア部の主成分であるポリマーの繰り返し単位となるモノマーに比べて、充分に大きなサイズをもつ化合物とされる。そしてドーパントの例としては、ベンジルベンゾエート、ベンジルｎ−ブチルフタレート、ベンジルサルチレート、ベンジルフェニルエーテル、ベンゾイックアンハイドライド、ジベンジルエーテル、ジフェニルフタレート、ジエチレングリコールジベンゾエート、トリフェニルフォスフェート、ジフェニル、ジフェニルメタン、ジフェニルエーテル、ジフェニルサルファイド、ｍ−フェノキシトルエン、フェニルベンゾエート、１，２−プロパンジオールジベンゾエート、トリクレジルフォスフェート、ジブチルフタレート、ジフェニルスルフォキシドなどが挙げられる。
【００２２】
第１被覆材１３は、素線１２の外周に密着して設けられており、素線１２を保護するとともに、素線の機械的強度を補う。ただし、本発明はコード１６の構成に依存するものではなく、公知のコード１６に対して適用することができる。
【００２３】
第１被覆材１３の主たる成分のポリマーとしては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）等が好ましいものとして例示される。中でもＰＥが好ましく、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）が特に好ましい。そして、第１被覆材１３には、被覆後の素線１２の性能や商品価値を向上させるために、酸化防止剤、遮光剤、滑剤、無機フィラー、着色剤、ポリテトラフッ化エチレン（ＰＴＦＥ）微粒子等を添加することが好ましい。これらの添加剤としては液体のものと固体のものとの両方があるが、固体のものの場合には混合が不均一になりやすいために、これを充分微細な粉体にしてから混合添加することが好ましい。これらの微粒子の大きさが充分小さくない場合には、素線１２が被覆された際に、これら微粒子のうち主に第１被覆材１３の内面及び内面付近に存在するもののために、素線１２に局部的な側圧がかかり、コード１６に局部的な歪みが与えられてしまい、伝送損失が大きくなることがある。このため、これら添加剤の粒子径は１μｍ以下であることが望ましい。
【００２４】
本発明のケーブル１１は、第１被覆層１３と第２被覆層１８との間のエリアに抗張力繊維１７を複数備えており、この抗張力繊維は、コード１６よりも高い弾性率を有する繊維である。これにより、ケーブル１１としての力学的強度、引っ張り強度などを向上させることができる。さらに、この抗張力繊維１７の使用と後述の第２被覆層１８の構成と組み合わせることにより、ケーブル１１を難燃化することができる。
【００２５】
抗張力繊維としては、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、カーボン繊維などを用いることができ、中でもアラミド繊維が難燃性の向上の点で特に好ましい。これらの繊維形状のポリマーを複数本集めて撚ったものや、撚ったものをさらにエポキシ樹脂等で固められたものであってもよい。ケーブルの力学的強度や引張強度等をさらに向上させるために、金属線等の線状体を抗張力繊維とともに用いてもよい。金属線の材料としては、ステンレス、メッキを付した鉄、あるいは、電気配線との複合化を狙って銅などが用いられるが、いずれもこれら材料に限定されるものではない。
【００２６】
第２被覆材１８は、ポリマーと金属水酸化物とを含んでいる。第２被覆層１８の全重量に対する金属水酸化物の重量比率が６０〜９０重量％となるように、金属水酸化物とポリマーとを混合する。
【００２７】
ここで、第１被覆材１３の外径をＬ１（ｍｍ）、第２被覆材１３の内径をＬ２（ｍｍ）、第２被覆材１３の外径をＬ３（ｍｍ）とする。また、各抗張力繊維１７の各断面積の総和をＳＡ（ｍｍ2 ）とする。ここでの断面積とは、抗張力繊維１７の長手方向に垂直な断面の面積であり、総和ＳＡとは、図１の拡大図においてクロスハッチングで示すエリアＡ１，Ａ２，Ａ３，・・・の各面積をＳ１，Ｓ２，Ｓ３・・・とするときにＳ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋・・・で求められる値である。したがって、すべての抗張力繊維１７の断面積が互いに等しくその値がＳＥ（ｍｍ2 ）であって、抗張力繊維１７の本数がＮ（Ｎは自然数）であるときには、断面積の総和ＳＡはＮ×ＳＥで求められる。
【００２８】
そして、本発明では、下記の（１）〜（４）のすべての条件を満たす。この条件の下では、抗張力繊維１７は、第１被覆材１３と第２被覆材との間を充填してはおらず、隙間を確保するように配される。抗張力繊維１７により第１被覆材１３と第２被覆材との間を充填してしまうと、第２被覆材１８の押出被覆後の冷却収縮により素線１２の全体に対して側圧がかかってしまうとともに、燃焼性試験において炎がケーブル１１の上方まで伝わってしまうことがあるからである。また、第１被覆材１３と第２被覆材１８とが、第２被覆材１８の溶融下で接着しないために、以下の条件の下では、抗張力繊維１７が第１被覆材１３と第２被覆材１８との間のエリアに十分な密度で配される。
１．６≦（Ｌ３−Ｌ２）≦４．０・・・（１）
（Ｌ２−Ｌ１）／２≦３．０・・・（２）
Ｌ３≦５．０・・・（３）
０．１５π｛（Ｌ２）2 −（Ｌ１）2 ｝／４≦ＳＡ≦０．５π｛（Ｌ２）2 −（Ｌ１）2 ｝／４・・・（４）
【００２９】
第２被覆層１８の全重量に対する金属水酸化物の重量の比率を上記範囲とすることと、抗張力繊維１７の使用と、上記条件（１）〜（４）をすべて満足することにより、ケーブル１１を難燃化することができるとともに、第２被覆材１８を押出被覆するときに第２被覆材が第１被覆材１３に接触、あるいは溶融して接着してしまうことを防止することができたり、第２被覆材１８の押出被覆後の冷却収縮により素線１２の全体に対して側圧がかかってしまうことを抑制したりして素線１２の伝送損失が維持される。
【００３０】
第２被覆層１８の全重量に対する金属水酸化物の重量比率は、６０〜８０重量％とすることがより好ましい。難燃化のみを目的に考えると、金属水酸化物の添加量は、第２被覆材１８のポリマー１００重量部に対して１００重量部以上とすることが望ましいが、添加量が多すぎると第２被覆材１８の柔軟性が低下してケーブル１１が脆くなるという懸念がある。そこで、金属水酸化物の添加率を上記範囲とすると、ケーブル１１の柔軟性と難燃性とを両立することができる。なお、金属水酸化物としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウムなどを例示することができる。
【００３１】
さらに難燃性を向上させるためには、金属水酸化物に加えて、難燃助剤を第２被覆材１８の中に添加してもよい。難燃助剤としては、脱ＰＶＣ添加用として公知であるものを各種用いることができる。例えば、発泡断熱効果のあるポリリン酸アンモニウム等の縮合リン酸エステル化合物が有効であり、窒素系化合物では、過酸化処理した４−ブチルアミノ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジンと２，４，６−トリクロロ−１，３，５−トリアジン、及びシクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’エタン−１，２−ジイルビス（１，３−プロパンジアミン）との反応生成物などが有効である。また、第２被覆材１８に含まれる可燃性物質の割合を減らす、第２被覆材１８の内表面及び外表面の面状を改良して滑り性を付与する、等の目的で、タルク、シリカ、カルシウムなどを添加してもよい。
【００３２】
第２被覆材１８となるポリマーは、被覆による素線１２の熱劣化を抑制するために、できるだけ低温での流動性が高いものが好ましいが、固化後の力学的強度も必要であるので、この両者の兼ね合いで選択される。第２被覆材１８のポリマーの例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ビニルアセテート共重合体、ナイロン（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１など）、エチレンエチルアクリレート及びその変性ポリマーなどが挙げられる。中でもエチレン−ビニルアセテート共重合体が好ましく、エチレン−ビニルアセテート共重合体の中でもエチレン構造の繰り返し単位が３５〜４５重量％であるものがより好ましい。本発明は、これらのポリマーの分子量、分子量分布、分岐の程度、架橋の程度に依存するものではなく、また、官能基の種類等を適宜変えてもよい。また、これらのポリマーを必要に応じてブレンドして使用することもできる。
【００３３】
ＵＬ１５８１（ＶＷ−１）の燃焼試験に合格するには、ケーブルが燃焼しながら溶融・滴下（ドリップ）してケーブルの下に置かれた脱脂綿に着火することがないようにせねばならない。このドリップ抑制の観点からの難燃性向上のためには、第２被覆材１８のポリマー成分のうち７０〜９０重量％は、メルトフローレート（ＭＦＲ）が３０〜８０ｇ／１０分のエチレン−ビニルアセテート共重合体であることが好ましく、このエチレン−ビニルアセテート共重合体においてエチレン部が３５重量％以上４５重量％以下であることがより好ましい。さらに、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂やエポキシ樹脂、ポリテトラフッ化エチレン（ＰＴＦＥ）等の粒子などを第２被覆材１８の中に添加することがドリップ抑制の点から好ましい。なお、ジオクタデシルジメチルアンモニウムで変性したモンモリロナイトやベントナイト、ヘクトライトのようなナノクレーや、アルミニウム、銅、鉄などのナノ金属化合物粒子を第２被覆材１８へ微量添加することも、熱硬化性樹脂やエポキシ樹脂等の粒子添加と同じような効果がある。
【００３４】
また、第２被覆材１８には、酸化チタン、着色剤としてのカーボン等を添加してもよい。これにより、長期間の使用で第２被覆材１８の表面が黄ばんでしまうのを抑制し、白色度を保つあるいは変色を目立たぬようにすることができるので、ケーブル１１の商品価値を向上させることができる。
【００３５】
なお、第１被覆材１３と同様に、ケーブル１１としての性能や商品価値をさらに向上させるために、酸化防止剤、遮光材、滑材、無機フィラー等を添加してもよい。
【００３６】
素線１２の製造方法としては、（１）プリフォームを製造してからこのプリフォームを所定の外径の素線となるように加熱延伸する方法と、（２）コア部とクラッド部とを形成する各ポリマー原料を、同時に溶融押出しして、所定外径の素線とする方法とが代表的である。（１）の方法の中でも、プリフォームの製造方法には各種あり、例えば、プリフォームコア部とプリフォームクラッド部とをそれぞれ作成してから両者を組み合わせる、予め作成されたコア部用部材の外周にプリフォームクラッド部を重合により形成する、予め作成されたプリフォームクラッド部用中空部材の中空部にプリフォームコア部を重合により形成する等の各方法のようにプリフォームコア部とプリフォームクラッド部をそれぞれ形成する方法と、プリフォームコア部とプリフォームクラッド部とを同時溶融押出する方法等とがある。そして、屈折率分布型の素線１２の製造方法としては、国際公開第９３／０８４８８号パンフレットに記載されているような、プリフォームクラッド部となるポリマー製の中空部材を作成してから、この中空部材の中空部内に重合性化合物を注入し、界面ゲル重合法により重合性化合物を重合させてコア部を形成する方法が好ましい例として挙げられる。ただし、本発明は、素線の製造方法に依存するものではない。
【００３７】
上記（１）の方法において、プリフォームを形成するポリマーの原料としてのモノマーを重合させるときには、重合反応を開始するためにラジカルを生成する開始剤を用いることができる。そのような開始剤としては、（ａ）比較的高温、つまり約８０℃以上での使用が好ましいもの、（ｂ）４０〜８０℃程度の温度での使用が好ましいもの、（ｃ）低温、つまり−１０〜４０℃で使用することができるものがあり、一般的には常温以上で使用することができる開始剤を用いることが反応の容易性から好ましい。（ａ）としては、クメンヒドロペルオキシド、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド等が例示され、（ｂ）としては過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、アゾビスイソブチルニトリル等が例示され、（ｃ）としては、過酸化水素−第一鉄塩、過硫酸塩−酸性亜硫酸ナトリウム、クメンヒドロペルオキシド−第一鉄塩、過酸化ベンゾイル−ジメチルアニリン等が例示される。中でも、過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチルニトリルを用いることがより好ましい。また、過酸化物−有機金属アルキル、酸素−有機金属アルキルなどの組み合わせでも、重合反応を開始させることができる。
【００３８】
重合度の調整のために連鎖移動剤を使ってもよい。使用することができる公知の連鎖移動剤としては、脂肪族メルカプタン、チオグリコール酸、ジイソプロピオキサントゲン等が挙げられ、中でも、ブチルメルカプタン、アミルメルカプタンがより好ましい。
【００３９】
ＧＩ型素線１２を製造する場合には、コア部が、断面円形の中心から外周方向に向かって所定の屈折率分布を発現するように、屈折率調整剤（以下、ドーパントと称する）を重合用モノマー中に添加する。ドーパントは主成分となる樹脂のモノマーに比べて充分に大きなサイズをもつことが必要であり、具体的な化合物例としては、ベンジルベンゾエート、ベンジルｎ−ブチルフタレート、ベンジルサルチレート、ベンジルフェニルエーテル、ベンゾイックアンハイドライド、ジベンジルエーテル、ジフェニルフタレート、ジエチレングリコールジベンゾエート、トリフェニルフォスフェート、ジフェニル、ジフェニルメタン、ジフェニルエーテル、ジフェニルサルファイド、ｍ−フェノキシトルエン、フェニルベンゾエート、１，２−プロパンジオールジベンゾエート、トリクレジルフォスフェート、ジブチルフタレート、ジフェニルスルフォキシドなどを挙げることができる。
【００４０】
また、ドーパントに代えて、あるいは加えて、素線１２を形成するポリマーとして、屈折率が互いに異なる複数のポリマーの混合物や、屈折率が違いに異なる繰り返し単位をもつ共重合物等を用いることもできる。
【００４１】
素線１２に第１被覆材１３を被覆する第１被覆装置の要部概略図を図２に示す。第１被覆装置４０は、素線１２を案内するニップル４１と、溶融状態の第１被覆材１３を被覆開始位置ＰＳにまで案内するための流路（以下、被覆材流路と称する）をニップル４１との間に形成するとともにコード１６の外径を制御するダイス４２と、第１被覆材１３を溶融して溶融装置４０に押し出すための押出機４３とを備える。ダイス４２は、第１被覆材１３を素線１２に被覆するダイス口金４５と、第１被覆材１３を溶融状態に保ってダイス口金４５にまで案内するダイヘッド本体４６とを有し、ニップル４１はニップル口金４８とニップル本体４９を有する。また、第１被覆材１３の温度を調整するためにダイス４２の温度を制御するヒータ５１，５２が、ダイス口金４５とダイヘッド本体４６とに取り付けられている。
【００４２】
ニップル４１とダイス４２とは、通常は金属製とされる。金属の例としては、ステンレス鋼、クロムモリブデン綱、ニッケルクロム綱、クロム綱、マンガン綱、タングステンカーバイト（ＷＣ）綱、真鍮、銅、アルミニウム、鋳鉄綱などが挙げられる。第１被覆材１３の流路やダイス口金４５及びニップル口金４８の両先端部分には、平面性、第１被覆材１３の剥離性、硬度、耐腐食性、耐磨耗性等が求められ、これらの向上を目的として、ニッケルメッキ、硬質クロムメッキ等のメッキ処理に例示されるような各種表面処理がなされる。また、素線上に形成された第１被覆材１３において樹脂流れ線（ウェルドライン）が出にくいように、被覆材流路を形成するニップル４１の外壁とダイス４２の内壁とは、第１被覆材１３を均等流量で流すように設計されることが好ましい。したがって、ニップルの外壁とダイス４２の内壁との素材は、第１被覆材１３の性状に応じて選択される。また、両口金４５，４８から第１被覆材１３を押し出す際の押出圧力が一定の値に保持されて流れムラが生じないように、上記両壁面と、ダイス及びニップル形状の構成とが決定される。
【００４３】
押出機４３で溶融された第１被覆材１３は、押出圧力により被覆材入口５３から被覆材流路へ送り込まれる。また、ダイス４２よりも下流側に備えられて素線１２を引っ張る引き取り装置（図示せず）により、素線１２はニップル４１の内部を連続走行する。第１被覆材１３は、溶融状態のまま被覆開始位置ＰＳに至り、ニップル４１から出た素線１２を覆う。なお、本実施形態では、被覆開始位置ＰＳがダイス４２の内部となるように、ダイス口金４５の先端とテーパ形状であるニップル口金４８の先端との相対位置を設定している。具体的には、図２に示すように、ニップル口金４８の先端がダイス口金４５の先端よりもわずかに上流側となるように両者は組み立てられている。そして、ニップル口金４８の先端がダイス口金４５の先端とで形成される第１被覆材１３の出口は、その隙間の間隔がコード１６とされたときの第１被覆材１３の所定厚みＬ２を考慮して決定される。第１被覆装置４０をこのような加圧式被覆装置とすることにより、被覆開始位置ＰＳはダイス４２の内部となり、第１被覆材１３に圧力がかかった状態で素線１２の被覆が開始される。以上のようにしてコード１６が得られる。
【００４４】
次に、コード１６を第２被覆材１８で被覆する方法を説明する。図３は第２被覆装置を示す概略図、図４は第２被覆装置の要部を示す断面概略図である。第２被覆装置７０は、コード１６に第２被覆材１８を被覆する被覆部７１と、この被覆部７１に抗張力繊維１７を供給する複数の供給部７２と、第２被覆材１８を溶融して被覆部７１に押し出す押出機７３とを備える。なお、図の煩雑さを避けるため、抗張力繊維１７とこの抗張力繊維１７を供給部に案内するためのローラ７６との数については各２として図示しているが、これらの数に本発明は依存しない。
【００４５】
供給部７２には、抗張力繊維１７が巻かれたリール７７が複数備えられる。このリール７７には、リールに適切な抵抗を与えて抗張力繊維１７がたるまないようにするためのブレーキ部材とこのブレーキ部材を制御するコントローラとが備えられるが、図示はともに略す。
【００４６】
被覆部７１は、コード１６と抗張力繊維１７とを案内するニップル８１と、溶融状態の第２被覆材１８を被覆開始位置ＰＳにまで案内するための流路（以下、被覆材流路と称する）をニップル８１との間に形成するとともにケーブル１１の外径を制御するダイス８２とを備える。ダイス８２は、第２被覆材１８によりコード１６と抗張力繊維１７との束をまとめて被覆するダイス口金８５と、第２被覆材１８をダイス口金８５にまで案内するダイヘッド本体８６とを有し、ニップル８１はニップル口金８８とニップル本体８９を有する。また、第２被覆材１８の温度を調整するためにダイス８２の温度を制御するヒータ９１，９２が、ダイス口金８５とダイヘッド本体８６とに取り付けられている。
【００４７】
ダイヘッド本体８６には、押出機７３で溶融された第２被覆材１８の入口（以降、被覆材入口と称する）９３が形成されている。また、ニップル本体８９の上流部には、コード１６と抗張力繊維１７とが通るエリアを減圧する減圧装置１０１が接続しており、ニップル８１の内部圧力を効果的に制御するための減圧シール１０２とシール押さえ部材１０３とが設けられている。なお、本実施形態においては減圧装置１０１として減圧用ポンプとエアフィルタとを組み合わせたものを用いているが、他の周知の減圧装置でもよい。なお、コード１６と第２被覆材１８との隙間を充分に広くしたい場合には、減圧装置を使用しない場合がある。また、ニップル８１及びダイス８２の材質については第１被覆装置４０と同じであるので説明を略す。
【００４８】
ダイス８２よりも下流側には、コード１６を引っ張る引き取り部（図示せず）が備えられており、これによりコード１６はニップル８１の内部を通過する。また、抗張力繊維１７は、リール７７の駆動により、コード１６と同じ走行速度でニップルの内部を通過する。そして、押出機８３で溶融された第２被覆材１８は、押出圧力により被覆材入口９３から被覆材流路へ送り込まれる。第２被覆材１８は、溶融状態のまま被覆開始位置ＰＳに至り、ニップル８１から出たコード１６を覆う。
【００４９】
本実施形態では、第１被覆材１３での被覆と異なり、被覆開始位置ＰＳがダイス４２の外部となるように、ニップル口金８８の形状、及び、ニップル口金８８の先端とダイス口金８５の先端との相対位置を決定する。ニップル口金８８は、第１被覆装置４０におけるニップル口金４８（図２参照）とは異なり、外径が下流端部のみ略一定の円筒とされており、それを除く部分はテーパ形状とされているが、本発明はニップル口金８８の形状に依存するものではなく、例えば下流端部は、わずかな断面傾斜をもつテーパ形状であってもよい。そして、本実施形態では、図３に示すように、ニップル口金８８の先端がダイス口金８５の下流端とほぼ同じライン上となるように伸びている。そして、ダイス口金８５とニップル口金８８とで形成される第２被覆材１８の出口の隙間間隔はケーブル１１となったときの第２被覆材１８の所定厚みよりも大きくなるように設定される。以上のような、いわゆる引き落とし式被覆によりコード１６は第２被覆材１８により被覆される。
【００５０】
以上のようにケーブル１１を製造することができるが、本発明のケーブルは、上記の製造方法に限定されるものではない。例えば、コード１６を製造するための被覆工程で第２被覆装置７０（図２、図３参照）のような引き落とし式被覆を行ってもよいし、ケーブル１１を製造するための第２被覆工程で第１被覆装置４０（図２参照）のような加圧式被覆を行ってもよい。特に、第１被覆装置のような加圧式被覆を行う被覆装置であっても、そのダイス口金の被覆材出口の内径が充分に大きいときには、ニップル口金を下流側に移動させ、引き落とし式被覆をすることができる。なお、加圧式、引き落とし式の被覆方式は、主に、被覆材の溶融粘度を考慮していずれか一方が選択されることが多い。
【００５１】
本発明のケーブルは、上記第１の実施形態で示す様態に限定されない。例えば、図５〜図８に示す断面のケーブルであってもよい。図５に示すケーブル１２０は、素線１２１及びこの素線１２１の外周を覆う第１被覆材１２２からなるコード１２３と、このコード１２３の外周に備えられる抗張力繊維１２６と、コード１２３とは略一定の間隔をあけて配置される金属ワイヤ１２７と、抗張力繊維１２６及び金属ワイヤ１２７の外周をともに覆う第２被覆材１２８とを有する。金属ワイヤ１２７は、素線１２１ないしコード１２３を懸架する必要があるときに、素線１２１に大きな張力、あるいは局部的な張力がかかって素線１２ないしコード１２３が損傷してしまうことを抑制するためのものであり、この金属ワイヤ１２７を懸架したい場所に張り渡すことにより素線１２１に余計な張力をかけることなく敷設することができる。抗張力繊維１２６は図１に示される第１実施形態と同様に第１被覆材１２２と第２被覆材１２８との間の空洞部に配されている。そして、第２被覆材１２８が、コード１２３及び第１張力繊維１２６と、金属ワイヤ１２７とを一体的に被覆することによって連結部１２８ａが形成されている。なお、抗張力繊維１２６と金属ワイヤ１２７とは同じ素材であってもよい。
【００５２】
この第２の実施形態のケーブル１２０は、金属ワイヤ１２７及びこの外周の第２被覆材１２８と連結部１２８ａとを除く部分が第１実施形態のケーブル１１（図１参照）と同じ構造であるので、第１被覆材１２２の外径Ｌ１と、抗張力繊維１２６を覆う部分の第２被覆材１２８の内径Ｌ２、外径Ｌ３と、抗張力繊維１２６の断面積の総和ＳＡの寸法の取り方は第１実施形態の場合と同様である。
【００５３】
図６に示すケーブル１４０は、２本のコードが連結されたいわゆる２心型ケーブルである。つまり、この第３の実施形態として示すケーブル１４０は、素線１４１と第１被覆材１４２とからなる２本のコード１４３と、各コード１４３の外周に備えられる抗張力繊維１４６と、２本のコード１４３及び抗張力繊維１４６とを一体被覆する第２被覆材１４８とを有する。このケーブル１４０も第１実施形態に示すケーブル１１（図１参照）と同様のルース型ケーブルである。そして、２本のコード１４３は、第２被覆材１４８により形成される連結部１４８ａによって連結される。
【００５４】
図７に示すケーブルは、２心型ケーブルである。この第４の実施形態として示すケーブル１６０は、素線１６１と第１被覆材１６２とから構成されて間隔をあけて配置される２本のコード１６３と、各コード１６３の外周に備えられる抗張力繊維１６６と、２本並んだコード１６３を挟み込むように、かつ、断面の中心が２本のコード１６３の各断面中心と同一直線上に並ぶように２箇所に配置されるケーブル懸架用の金属ワイヤ１６７と、これらの外周を一体に被覆する第２被覆部１６８とを備える。２本のコード１６３と金属ワイヤ１６７とは、第２被覆部１６８により形成される連結部１６８ａにより連結されている。
【００５５】
図８に示すケーブルも２心型ケーブルである。この第５の実施形態として示すケーブル１８０は、第３の実施形態に示すケーブル１４０（図６参照）と比べ、連結部が異なる様態とされる。具体的には、このケーブル１８０は、素線１８１と第１被覆材１８２とからなる２本のコード１８３と、各コード１８３の外周に備えられる抗張力繊維１８６と、ケーブル懸架用の金属ワイヤ１８７と、２本のコード１８３及び抗張力繊維１８６とケーブル懸架用の金属ワイヤ１８７とを一体被覆する第２被覆材１８８とを有する。金属ワイヤ１８７は、略６角形とされる連結部１８８ａの断面中央部に備えられており、金属ワイヤ１８７の断面中心と２本のコード１８３の断面中心とは一直線上となるようにされている。
【００５６】
ケーブル懸架用の金属ワイヤ１２７（図５参照），１６７（図７参照），１８７（図８参照）は、非金属製の抗張力繊維に変えてもよい。
【００５７】
以上に例示したプラスチック光ケーブルは、繰り返し曲げ試験（例えば、ＪＩＳ Ｃ６８６１）において、ひびや割れが生じることなく、伝送特性については繰り返し前の伝送損失を維持することができ、また、燃焼試験でも充分な難燃性を示す。例えば、ＵＬ試験ではＵＬ１５８１（ＶＷ−１）の難燃性を発現し、ＵＬ１６６６のライザー燃焼試験にも耐性を示す。さらに、以上のプラスチック光ケーブルではいずれも、各第２被覆材の押出被覆後の冷却収縮による素線の全体への側圧が抑制されており、素線の伝送損失が維持される。
【００５８】
本発明のプラスチック光ケーブルは、種々の発光素子、受光素子、他の光ケーブル、光バス、導光板、光カプラ、光信号処理装置、接続用光コネクタ等とともに用いることにより光信号を伝送するシステムを構成することができる。
【実施例１】
【００５９】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［実験１］
素線１２がクラッド部とコア部とからなり、クラッド部が外殻部材としてのアウタークラッドとその内側部材のインナークラッドとからなるものを作成した。アウタークラッドは、溶融押出成形により作成した内径１８．７ｍｍ、長さ９０ｃｍのＰＶＤＦの管である。この管の中空部にインナークラッド用の原料を注入した。インナークラッド用の原料は、水分が１００ｐｐｍ以下となるように蒸留によって除去されたラジカル重合性化合物としての重水素化メタクリル酸メチル（ＭＭＡ−ｄ８）を２０４．１ｇと、重合開始剤としてのジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）（商品名；Ｖ−６０１、和光純薬（株）製）と、連鎖移動剤としてのｎ−ラウリルメルカプタンとの混合物である。これらの混合物は所定温度に調整されてから注入された。ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）とｎ−ラウリルメルカプタンとのＭＭＡに対する添加率は、それぞれ０．０１２モル％と０．２モル％である。インナークラッド用の原料が注入されたＰＶＤＦ管を、回転重合装置の重合器本体に長手方向が水平となるようにセットし、これを３０００ｒｐｍで回転させながら７０℃の雰囲気下で２２時間加熱重合を行った。このとき、回転する重合容器の近傍、具体的には１〜２ｃｍ離れたところに非接地型熱電対を設け、この熱電対による測定温度を、重合反応による温度とみなした。そしてこの方法により測定された重合反応の発熱における温度ピーク（以降、発熱ピークと称する。）を求めた。本実験１においては、重合開始から約１５時間経過したときに６０．８℃の発熱ピークが認められた。そして、これによりアウタークラッドの内面にＰＭＭＡ−ｄ８からなる層を形成してこの層をインナークラッドとした。
【００６０】
インナークラッドの中空部に、コア用の原料を常温常圧下で注入した。コア用の原料は、水分を１００ｐｐｍ以下に除去した８１．７ｇのＭＭＡ−ｄ８と、重合開始剤としてのジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）と、連鎖移動剤としてのｎ−ラウリルメルカプタンと、ドーパントとしてのジフェニルスルフィド（ＤＰＳ）との混合物である。なお、ＤＰＳは非重合性化合物である。ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）とｎ−ラウリルメルカプタンとＤＰＳとのＭＭＡに対する添加率は、それぞれ０．０４モル％、０．２モル％、７重量％とした。コア用原料が注入されたクラッドを、長手方向が水平となるように、回転重合装置の重合器本体に再びセットして、回転速度を３０００ｒｐｍとして回転させながら、７０℃の雰囲気下で５時間加熱重合した。その後、９０℃に雰囲気温度を上げて５時間、さらに回転速度を５００ｒｐｍとして回転を継続し、１２０℃で２４時間、熱処理して、コアを形成した。さらに、回転させながら自然冷却し、ＧＩ型素線のプリフォームを得た。
【００６１】
内部を２３℃／５％以下の雰囲気とした乾燥手段としてのデシケータを用いて、プリフォームを１週間静置した。その後、プリフォームを延伸して外径３２０μｍの素線１２を作製した。得られた素線１２は、伝送損失が８５ｄＢ／ｋｍ（測定波長；６５０ｎｍ）、伝送帯域が２．２Ｇｂ／ｓ・１００ｍであった。
【００６２】
第１被覆材１３としてＭＦＲが８０ｇ／１０分のＬＬＤＰＥ（リニア低密度ポリエチレン）を用い、コード１６の外径が１．２ｍｍとなるように素線１２を被覆した。被覆は、直径４０ｍｍのスクリュを備える押出し装置と、図２に示すような加圧型被覆装置とを用いて行い、第１被覆材１３の溶融樹脂温度を１２５℃、被覆速度を１８ｍ／分とした。得られたコード１６の伝送損失は８１ｄＢ／ｋｍであり、伝送帯域は２．１Ｇｂ／ｓ・１００ｍであった。
【００６３】
得られたコード１６を第２被覆材１８で被覆した。第２被覆材１８のポリマーはエチレンビニルアセテート共重合体（以降、ＥＶＡと称す）である。このＥＶＡは、エチレン成分の含有量が４０重量％であり、ＭＦＲが６０ｇ／分である。そして、第２被覆材１８は、平均粒子径が０．１μｍ〜１．０μｍである水酸化マグネシウム粒子をＥＶＡ１００重量部に対して２００重量部含んでいるとともに、平均粒径が０．５μｍ〜５．０μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥと称す）の粒子を１．５重量部、ポリイミド樹脂を１重量部含んでいる。なお、この第２被覆材１８は、この素材単独でＵＬ１５８１のＶＷ−１試験に合格したものである。
【００６４】
コード１６の第２被覆材１８による被覆は、図３及び図４に示すような引き落とし型被覆装置を用いて行った。第１被覆材１３の押出温度は２１０℃であり、被覆速度は１８ｍ／分であり、コードに対する張力は１００×９．８ｍＮである。抗張力繊維１７は、ＴＯＲＡＹ製のアラミド繊維であるケブラー（登録商標）からなる繊維束であり、これを４束用いた。なお、アラミド繊維の太さは１２７０デシテックス（ｄｔｅｘ）である。得られたケーブル１１は、素線１２の外径が０．３２ｍｍ、Ｌ１＝１．２ｍｍ、Ｌ２＝２．０ｍｍ、Ｌ３＝３．０ｍｍである。
【００６５】
このケーブル１１の伝送損失は８１ｄＢ／ｋｍ、伝送帯域は２．１Ｇｂ／ｓ・１００ｍであった。また、このプラスチック光ケーブル１１から１０ｍをサンプリングし、サンプルの一端の第２被覆材１８を把持しながら、他端から第１被覆材１３を引き出してみると、手で容易に引き出すことができた。
【００６６】
得られたケーブル１１について、次の方法で燃焼性評価を実施した。複数のケーブル１１を、高さ３．６６ｍ、幅１．２２ｍ、奥行き２．４４ｍの部屋内に幅３０５ｍｍに渡って、ケーブル１１同士が接するように一列に懸架した。そして、このケーブル１１の下端を１５４．５ｋＷの熱量のプロパンガスバーナーで３０分間接炎した。ケーブルの接炎部分から３０ｃｍ以上の位置の最高温度は２５６℃以下であり、かつ、炎はケーブル１１の下端から２．１ｍ上までしか到達しなかった。
【００６７】
さらに、次の方法で、ケーブルの繰り返し曲げ評価を実施した。このケーブル１１を、素線１本当たり０．５×９．８ｍＮの荷重を加えた状態で、垂直に懸架した。そして、ケーブル１１の途中に半径１５ｍｍのガイドを配し、このガイドに沿って、ガイドより上部のケーブル１１を、垂直方向に対して左右に各９０度の角度に繰り返し曲げた。左右に各１回曲げる操作を１サイクルとし、１サイクルを２秒で行い、１０００サイクル行った。その後、ケーブル１１の表面を目視にて観察した。この目視観察では、ケーブル１１にヒビ、割れは認められなかった。この繰り返し曲げの前に対する後の伝送損失の上昇値を測定したところ、０．２ｄＢ／ｋｍ以下であった。
【００６８】
［実験２］
アラミド繊維の太さが１５８０ｄｔｅｘである繊維束を抗張力繊維１７として用い、繊維束を４束とした。Ｌ２を２．１ｍｍとし、Ｌ３を３．３ｍｍとした。その他の条件は実験１と同様とした。
【００６９】
本実験２の結果、ケーブル１１の伝送損失は８２ｄＢ／ｋｍ、伝送帯域は２．１Ｇｂ／ｓ・１００ｍであった。また、このプラスチック光ケーブル１１から１０ｍをサンプリングし、サンプルの一端の第２被覆材１８を把持しながら、他端から第１被覆材１３を引き出してみると、手で容易に引き出すことができた。燃焼性評価では、ケーブルの接炎部分から３０ｃｍ以上の位置の最高温度は２５６℃以下であり、かつ、炎はケーブル１１の下端から２．１ｍ上までしか到達しなかった。繰り返し曲げの前に対する後の伝送損失の上昇値を測定したところ、０．２ｄＢ／ｋｍ以下であった。
【００７０】
［実験３］
アラミド繊維の太さが１５８０ｄｔｅｘである繊維束を抗張力繊維１７として用い、繊維束を３束とした。Ｌ２を１．７ｍｍとし、Ｌ３を３．０ｍｍとした。その他の条件は実験１と同様とした。
【００７１】
本実験３の結果、ケーブル１１の伝送損失は８１ｄＢ／ｋｍ、伝送帯域は２．１Ｇｂ／ｓ・１００ｍであった。また、このプラスチック光ケーブル１１から１０ｍをサンプリングし、サンプルの一端の第２被覆材１８を把持しながら、他端から第１被覆材１３を引き出してみると、手で容易に引き出すことができた。燃焼性評価では、ケーブルの接炎部分から３０ｃｍ以上の位置の最高温度は２５６℃以下であり、かつ、炎はケーブル１１の下端から２．２ｍ上までしか到達しなかった。繰り返し曲げの前に対する後の伝送損失の上昇値を測定したところ、０．２ｄＢ／ｋｍ以下であった。
【００７２】
［比較実験１］
実験１と同様のコードに対し、第２被覆材を被覆し、Ｌ２＝１．５５ｍｍ、Ｌ３＝３．０ｍｍであるケーブルを得た。アラミド繊維の太さが１５８０ｄｔｅｘである繊維束を抗張力繊維として用い、繊維束を４束とした。その他の条件は実験１と同じである。
【００７３】
本比較実験１の結果、ケーブルの伝送損失は５００ｄＢ／ｋｍ以上であり測定不能であった。また、このプラスチック光ケーブルから１０ｍをサンプリングし、サンプルの一端の第２被覆材を把持しながら、他端から第１被覆材を引き出そうと試みたが引き出すことはできなかった。燃焼性評価では、上端まだ燃え上がってしまい、不合格となった。繰り返し曲げの前に対する後の伝送損失の上昇値を測定したところ、＋０．５ｄＢ／ｋｍであった。また、１０００回の繰り返し曲げの後に、曲げ部分のケーブルの被覆材表面に細かいひび割れが確認された。
【００７４】
［比較実験２］
実験１と同様のコードに対し、第２被覆材を被覆し、Ｌ２＝２．１ｍｍ、Ｌ３＝３．２ｍｍであるケーブルを得た。アラミド繊維の太さが４２０ｄｔｅｘである繊維束を抗張力繊維として用い、繊維束を６束とした。その他の条件は実験１と同じである。
【００７５】
本比較実験２の結果、ケーブルの伝送損失は５００ｄＢ／ｋｍ以上であり測定不能であった。また、このプラスチック光ケーブルから１０ｍをサンプリングし、サンプルの一端の第２被覆材を把持しながら、他端から第１被覆材を引き出そうと試みたが引き出すことはできなかった。また、プラスチック光ケーブルを切り開いて目視観察してみると、第１被覆材と第２被覆材とが融着固化している箇所が確認された。燃焼性評価では、炎はケーブルの下端から１５０ｍｍ上までしか上がらなかった。繰り返し曲げの前に対する後の伝送損失の上昇値を測定したところ、＋０．２ｄＢ／ｋｍであった。
【００７６】
以上の実験１〜３及び比較実験１，２の結果、抗張力繊維を第１被覆材と第２被覆材との間を充填しないように所定の密度で配すことにより素線に対する側圧等の応力を逃がすことができ、さらに、金属水酸化物を第２被覆材の６０〜９０重量％とすることにより、難燃性であって機械特性に優れ、素線自体の伝送特性を損なわないケーブルが得られることがわかる。
【００７７】
以上のように、本発明のプラスチック光ケーブルは、機械特性及び過酷条件の難燃性に優れるとともに、環境にやさしく、素線自体の伝送特性を損なわない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明のプラスチック光ケーブルの概略を示す断面図である。
【図２】加圧式被覆装置の要部を示す概略図である。
【図３】引き落とし式被覆装置の概略図である。
【図４】引き落とし式被覆装置の要部を示す概略図である。
【図５】本発明の別の実施形態であるプラスチック光ケーブルの概略断面図である。
【図６】本発明の別の実施形態であるプラスチック光ケーブルの概略断面図である。
【図７】本発明の別の実施形態であるプラスチック光ケーブルの概略断面図である。
【図８】本発明の別の実施形態であるプラスチック光ケーブルの概略断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１１ プラスチック光ケーブル
１２ プラスチック光ファイバ素線
１３ 第１被覆材
１７ 抗張力繊維
１８ 第２被覆材
１２０，１４０，１６０，１８０ プラスチック光ケーブル
１２１，１４１，１６１，１８１ プラスチック光ファイバ素線
１２２，１４２，１６２，１８２ 第１被覆材
１２８，１４８，１６８，１８８ 第２被覆材
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラスチック光ケーブルに関し、特に、難燃性プラスチック光ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送体等の光学用途においては、プラスチック系材料は、石英系材料に比べて、一般には成型加工性、部材の軽量化、低コスト化、可撓性、耐衝撃性等での優位性がある。例えばプラスチック光ケーブル（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃａｂｌｅ）は、石英系光ケーブルと較べると、光の伝送損失が大きいために長距離伝送には向かないが、プラスチックの上記性質により、ケーブル中のプラスチック光ファイバ素線（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ）のコア部を大きくする、いわゆる大口径化を図ることができる。この大口径化により、プラスチック光ケーブルの分岐や接続に用いる各種周辺部品や機器の、プラスチック光ケーブルとの接続精度を上げる必要がなくなる。そのため、プラスチック光ケーブルは、周辺部品や周辺機器との接続容易性、端末加工容易性、高精度の調芯が不要になる等のメリットをもつ。その他にもプラスチック光ケーブルは、上記のようなコネクタ部分の低コスト化の他に、プラスチックの上記性質により、人体への突き刺し災害等の危険性の低さ、高い柔軟性による易加工性や易敷設性や耐振動性、そして低価格等のメリットがある。
【０００３】
これにより、プラスチック光ケーブルは、家庭や、車載用途に注目されているだけでなく、高速データ処理装置の内部配線や、ＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）リンクなどの極短距離かつ大容量のケーブルとしても、利用が検討されており、さらには、ＤＶＩの次世代版規格であるＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）規格に準拠した、光ＨＤＭＩリンク用としても利用が検討されている。今後は、ホームシアター用途や、店舗、イベント会場、アミューズメント施設、セキュリティ設備、ホテル、学校、病院、駅、空港、放送局、ウェアラブル機器、自動車、船舶、鉄道、航空機などでの使用が進んでいくものと考えられる。
【０００４】
プラスチック光ケーブルでは、その中にあるプラスチック光ファイバ素線における耐曲げ性や耐候性の向上、吸湿による性能低下抑制、引張強度の向上、耐踏み付け性付与、難燃性付与、薬品による損傷からの保護、外部構成によるノイズ防止、着色などによる商品価値の向上等を目的として、プラスチック光ファイバ素線の表面に１層以上の被覆材が設けられることが一般的となっている。被覆材の付与方法としては、金属電線の被覆方法に習い、熱可塑性樹脂を溶融押出しして、プラスチック光ファイバ素線の表面で固化させる方法が一般的に多く用いられている。
【０００５】
ところで、近年、プラスチック光ケーブルが用途に広がりを見せる中で、特にプラスチック光ケーブル網を利用した高速大容量通信が、幹線系だけでなく各家庭でも行われるようになってきた。このような状況下では、光伝送機器には難燃性が要求され、光伝送機器に接続される光ファイバーケーブルにも難燃性が要求されるようになってきている。
【０００６】
現在、電線ケーブル等では、機械特性、加工性とともに難燃性にも優れたＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）またはＰＶＣを主成分とするＰＶＣ変性材料が、被覆材料として使用されていることが多い。しかし、ＰＶＣは、不適切な条件で焼却した場合には有害ガスが発生することがある。また、ＰＶＣには鉛化合物が含まれていることが多く、ＰＶＣの埋め立て廃棄処分については、鉛化合物の溶出による環境汚染が懸念されている。また、ＰＶＣは、溶融押出温度を１８０〜２３０℃程度としなければスムーズな押出ができない。この温度でプラスチック光ファイバ素線を被覆すると、素線の一部が溶けて形状が乱れてしまい、マイクロベンドによる伝送損失の上昇を引き起こしてしまうことが多い。特に、ＧＩ型等の屈折率分布型のプラスチック光ファイバ素線では、所定の屈折率分布を発現させるために低分子化合物が添加されていることが多く、これにより素線の主成分であるＰＭＭＡ等の熱可塑性樹脂が可塑化されてガラス転移点が大幅にさがっているために、被覆による伝送損失の上昇が顕著である。
【０００７】
一方、ＰＶＣに代わる材料、いわゆる脱ＰＶＣ（非ＰＶＣ）材料の難燃化には、従来からＰＶＣと併用されていたアンチモン化合物、亜鉛化合物や臭素化合物などが使用されることが多いが、これらの化合物も環境汚染などの問題から使用が制限されてきている。最近では家電製品の製造業者等による製品の回収、再生も義務付けられたこともあり、電子機器、ＯＡ機器等に使用される電線ケーブルの環境対策が益々強く求められている。このように、地球環境の保護に対する世界的な動きから、種々の分野で、環境に優しい商品の開発、製品化が積極的に行われている。
【０００８】
また、プラスチック光ケーブルでは、一般的な電線や石英系光ケーブルの場合とは異なり、素線自体が可燃物であるため、その難燃化は技術的に困難である。従来被覆材料として広く使用されてきたＰＶＣは、非常に難燃性が高く、プラスチック光ファイバ素線に被覆した場合にも、高い難燃効果を発揮したが、上記のような環境への配慮と溶融温度の観点とから、これを被覆材として使用することは問題がある。そして、脱ＰＶＣをターゲットに開発されてきた各種の難燃樹脂材料は、樹脂単独では高い難燃性をもち、不燃物である電線や石英系素線への被覆材としては充分な難燃性を発揮することが出来るが、プラスチック光ケーブルの場合には、素線自体の燃焼も抑えなければならず、難燃性が足りない。
【０００９】
そこで、ＰＶＣ系樹脂以外の材料を被覆材として用いる場合には、無機水酸化物を主体とする難燃剤を被覆材中に大量に添加する必要が生じる。しかし、無機水酸化物が大量に添加された被覆材は、ＰＶＣ系樹脂に比べて、硬く、可撓性に劣る傾向がある。可撓性を向上させるためには、樹脂自体を他のものに変更する等により金属水酸化物の添加率を下げることが考えられるが、そうするとプラスチック光ケーブルの機械的強度や難燃性の低下を招くという問題があった。
【００１０】
ＰＶＣ以外の被覆素材を用いて、難燃性電線あるいは難燃性プラスチックプラスチック光ケーブルを製造する試みは従来から行われている。例えば、特許文献１では、非ＰＶＣ系樹脂のものが提案されている。被覆材としての主成分樹脂はＥＶＡであり、それに添加される難燃剤としては金属水酸化物である水酸化マグネシウムとされている。この文献によると、難燃性の評価方法としてはＵＬ１５８１準拠の垂直燃焼性試験が採用され、これに合格する難燃性をもつケーブルが得られる。また、特許文献２では、環境配慮型絶縁電線におけるノンハロゲンポリオレフィンでの被覆が提案されている。特許文献３ではダイオキシン等の有害物質の発生が無く、埋め立て処理においては重金属化合物等の有害物質の溶出が少ないものとして、抗張力繊維を付加した細径のものが提案されている。
【特許文献１】特開平７−５６０６３号公報
【特許文献２】特開２００２−２３１０６９号公報
【特許文献３】特開２００１−１４７３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、非ＰＶＣ系被覆材の電線あるいはプラスチック光ケーブルといっても、臭素化合物、アンチモン化合物、鉛化合物、亜鉛化合物など環境汚染の問題が懸念される難燃助剤の添加が必須の場合が多く、また、難燃剤や難燃助剤の添加によりプラスチック光ケーブルの各種特性が低下する問題が残る。そして、今後のプラスチック光ケーブルの用途で要求される過酷な条件下での難燃性を満足するものは未だ提案されていない。この過酷条件下での難燃性とは、すなわち、複数のプラスチック光ケーブルを、高さ３．６６ｍ、幅１．２２ｍ、奥行き２．４４ｍの部屋内に幅３０５ｍｍに渡って、ケーブル同士が接するように一列に懸架し、このケーブルの下端に１５４．５ｋＷの熱量のプロパンガスバーナーで３０分間接炎した際に、接炎部分から３０ｃｍ以上上に位置するケーブルの最高温度が４５４．５℃以下であり、かつ、炎がケーブル下端から３．６６ｍ以上燃え上がらない程度の難燃性であり、これはＵＬ１６６６クラスの難燃性である。
【００１２】
例えば、特許文献１に提案されるものでは、被覆材に三酸化アンチモン、臭素系難燃剤を相当量添加しないと、充分な難燃性が得られないし、また、特許文献２のものでは、ＪＩＳＣ３００５の６０度傾斜燃焼試験に合格しているものの、この基準では上記のような過酷条件での難燃性は充分でなく、しかも金属電線（銅線）ケーブル用であることから、被被覆体が可燃性のプラスチック光ファイバ素線に代わると、この難燃性基準の低い６０度傾斜燃焼試験にさえ合格できなくなる。特許文献３に提案されるものは、難燃性評価がＪＩＳＣ３００５の水平燃焼性試験でなされており、やはり、上記のような過酷条件での難燃性を達成するものではない。
【００１３】
また、なお、脱ＰＶＣ材料の中には、１２０〜１３５℃程度の溶融温度において加圧下条件で素線に被覆することができるものもあるが、押出機のダイス内部の高い圧力によって素線が切断したり、あるいは伸びたり、変形したりして伝送損失が上昇してしまうことが多い。
【００１４】
本発明は上記課題を解決し、機械特性及び過酷条件の難燃性に優れるとともに環境にやさしく、被覆により素線の伝送特性を損なわないプラスチック光ケーブルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明は、光信号を伝達するプラスチック光ファイバ素線と、このプラスチック光ファイバ素線の外周を密着被覆する第１被覆材と、この第１被覆材の外周を覆う第２の被覆材とを備えるプラスチック光ケーブルにおいて、第１被覆材と第２被覆材との間に複数の抗張力繊維を有し、第２被覆材がポリマーと金属水酸化物とを含み、金属水酸化物の配合率は前記第２被覆材中の６０〜９０重量％であり、第１被覆材の外径をＬ１（ｍｍ）、第２被覆材の内径をＬ２（ｍｍ）、第２被覆材の外径をＬ３（ｍｍ）、各抗張力繊維の長手方向に対して垂直な断面の各断面積の総和をＳＡ（ｍｍ2 ）とするときに、１．６≦（Ｌ３−Ｌ２）≦４．０・・・（１）、（Ｌ２−Ｌ１）／２≦３．０・・・（２）、Ｌ３≦５．０・・・（３）、０．１５π｛（Ｌ２）2 −（Ｌ１）2 ｝／４≦ＳＡ≦０．５π｛（Ｌ２）2 −（Ｌ１）2 ｝／４・・・（４）で示される条件（１）から（４）をすべて満たすことを特徴として構成されている。
【００１６】
抗張力繊維はアラミド繊維であることが好ましく、ポリマーのうち７０〜９０重量％は、メルトフローレートが３０〜８０ｇ／１０分のエチレン−ビニルアセテート共重合体であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のプラスチック光ケーブルは、機械特性及び過酷条件の難燃性に優れるとともに、環境にやさしく、素線自体の伝送特性を損なわない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明のプラスチック光ファイバケーブルの一様態を示す概略断面図である。ここに挙げるプラスチック光ファイバケーブル（以下、ケーブルと称する）１１は、光信号を伝達するプラスチック光ファイバ素線（以下、素線と称する）１２の外周に第１被覆材１３が設けられたプラスチック光ファイバコード（以下、コードと称する）１６と、複数の抗張力繊維１７と、第２の被覆材１８とを有する。このケーブル１１は、第１被覆材１３と第２被覆材１８とが非密着とされている、いわゆるルース型ケーブルである。なお、コード１６はプラスチック光ファイバ心線とも一般に称されることがあり、素線１２は単にプラスチック光ファイバとも一般に称されることがある。
【００１９】
素線１２は、断面円形の径方向に屈折率が連続的に変化する、つまり連続的に屈折率分布があるコア部（図示せず）と、このコア部の外周に備えられて屈折率がコア部の屈折率以下であるクラッド部（図示せず）とからなる、いわゆるＧＩ型素線である。ただし、素線１２は、ＧＩ型に代えて、シングルモード、ステップインデックス、など他の屈折率プロファイルをもつ素線としてもよい。クラッド部とコア部とはそれぞれ複層構造とされる場合もある。そして、素線１２は、断面の直径が、０．２〜２．０ｍｍであることが好ましく、コア部の直径が０．１〜１．５ｍｍであることが好ましい。しかし、本発明は、素線１２の構成に依存するものではなく、公知の素線に適用することができる。
【００２０】
素線１２、つまりコア部とクラッド部との各材料としては、公知の素線用材料を用いることができる。例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、フルオロアルキルメタクリレート、メチルメタクリレー−スチレン共重合体、α-メチルスチレン-メチルメタクリレート共重合体、フルオロアルキルメタクリレートとテトラフルオロエチレンの共重合物、パーフルオロアリルビニルエーテル重合体、重水素化フッ素化高分子、重水素化メタクリル樹脂などが挙げられる。
【００２１】
コア部が、上記のように屈折率分布をもつようにするためには、コア部に屈折率分布を付与するための添加剤（ドーパント）を添加する。ドーパントは、公知のように、コア部の主成分であるポリマーの繰り返し単位となるモノマーに比べて、充分に大きなサイズをもつ化合物とされる。そしてドーパントの例としては、ベンジルベンゾエート、ベンジルｎ−ブチルフタレート、ベンジルサルチレート、ベンジルフェニルエーテル、ベンゾイックアンハイドライド、ジベンジルエーテル、ジフェニルフタレート、ジエチレングリコールジベンゾエート、トリフェニルフォスフェート、ジフェニル、ジフェニルメタン、ジフェニルエーテル、ジフェニルサルファイド、ｍ−フェノキシトルエン、フェニルベンゾエート、１，２−プロパンジオールジベンゾエート、トリクレジルフォスフェート、ジブチルフタレート、ジフェニルスルフォキシドなどが挙げられる。
【００２２】
第１被覆材１３は、素線１２の外周に密着して設けられており、素線１２を保護するとともに、素線の機械的強度を補う。ただし、本発明はコード１６の構成に依存するものではなく、公知のコード１６に対して適用することができる。
【００２３】
第１被覆材１３の主たる成分のポリマーとしては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）等が好ましいものとして例示される。中でもＰＥが好ましく、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）が特に好ましい。そして、第１被覆材１３には、被覆後の素線１２の性能や商品価値を向上させるために、酸化防止剤、遮光剤、滑剤、無機フィラー、着色剤、ポリテトラフッ化エチレン（ＰＴＦＥ）微粒子等を添加することが好ましい。これらの添加剤としては液体のものと固体のものとの両方があるが、固体のものの場合には混合が不均一になりやすいために、これを充分微細な粉体にしてから混合添加することが好ましい。これらの微粒子の大きさが充分小さくない場合には、素線１２が被覆された際に、これら微粒子のうち主に第１被覆材１３の内面及び内面付近に存在するもののために、素線１２に局部的な側圧がかかり、コード１６に局部的な歪みが与えられてしまい、伝送損失が大きくなることがある。このため、これら添加剤の粒子径は１μｍ以下であることが望ましい。
【００２４】
本発明のケーブル１１は、第１被覆層１３と第２被覆層１８との間のエリアに抗張力繊維１７を複数備えており、この抗張力繊維は、コード１６よりも高い弾性率を有する繊維である。これにより、ケーブル１１としての力学的強度、引っ張り強度などを向上させることができる。さらに、この抗張力繊維１７の使用と後述の第２被覆層１８の構成と組み合わせることにより、ケーブル１１を難燃化することができる。
【００２５】
抗張力繊維としては、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、カーボン繊維などを用いることができ、中でもアラミド繊維が難燃性の向上の点で特に好ましい。これらの繊維形状のポリマーを複数本集めて撚ったものや、撚ったものをさらにエポキシ樹脂等で固められたものであってもよい。ケーブルの力学的強度や引張強度等をさらに向上させるために、金属線等の線状体を抗張力繊維とともに用いてもよい。金属線の材料としては、ステンレス、メッキを付した鉄、あるいは、電気配線との複合化を狙って銅などが用いられるが、いずれもこれら材料に限定されるものではない。
【００２６】
第２被覆材１８は、ポリマーと金属水酸化物とを含んでいる。第２被覆層１８の全重量に対する金属水酸化物の重量比率が６０〜９０重量％となるように、金属水酸化物とポリマーとを混合する。
【００２７】
ここで、第１被覆材１３の外径をＬ１（ｍｍ）、第２被覆材１３の内径をＬ２（ｍｍ）、第２被覆材１３の外径をＬ３（ｍｍ）とする。また、各抗張力繊維１７の各断面積の総和をＳＡ（ｍｍ2 ）とする。ここでの断面積とは、抗張力繊維１７の長手方向に垂直な断面の面積であり、総和ＳＡとは、図１の拡大図においてクロスハッチングで示すエリアＡ１，Ａ２，Ａ３，・・・の各面積をＳ１，Ｓ２，Ｓ３・・・とするときにＳ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋・・・で求められる値である。したがって、すべての抗張力繊維１７の断面積が互いに等しくその値がＳＥ（ｍｍ2 ）であって、抗張力繊維１７の本数がＮ（Ｎは自然数）であるときには、断面積の総和ＳＡはＮ×ＳＥで求められる。
【００２８】
そして、本発明では、下記の（１）〜（４）のすべての条件を満たす。この条件の下では、抗張力繊維１７は、第１被覆材１３と第２被覆材との間を充填してはおらず、隙間を確保するように配される。抗張力繊維１７により第１被覆材１３と第２被覆材との間を充填してしまうと、第２被覆材１８の押出被覆後の冷却収縮により素線１２の全体に対して側圧がかかってしまうとともに、燃焼性試験において炎がケーブル１１の上方まで伝わってしまうことがあるからである。また、第１被覆材１３と第２被覆材１８とが、第２被覆材１８の溶融下で接着しないために、以下の条件の下では、抗張力繊維１７が第１被覆材１３と第２被覆材１８との間のエリアに十分な密度で配される。
１．６≦（Ｌ３−Ｌ２）≦４．０・・・（１）
（Ｌ２−Ｌ１）／２≦３．０・・・（２）
Ｌ３≦５．０・・・（３）
０．１５π｛（Ｌ２）2 −（Ｌ１）2 ｝／４≦ＳＡ≦０．５π｛（Ｌ２）2 −（Ｌ１）2 ｝／４・・・（４）
【００２９】
第２被覆層１８の全重量に対する金属水酸化物の重量の比率を上記範囲とすることと、抗張力繊維１７の使用と、上記条件（１）〜（４）をすべて満足することにより、ケーブル１１を難燃化することができるとともに、第２被覆材１８を押出被覆するときに第２被覆材が第１被覆材１３に接触、あるいは溶融して接着してしまうことを防止することができたり、第２被覆材１８の押出被覆後の冷却収縮により素線１２の全体に対して側圧がかかってしまうことを抑制したりして素線１２の伝送損失が維持される。
【００３０】
第２被覆層１８の全重量に対する金属水酸化物の重量比率は、６０〜８０重量％とすることがより好ましい。難燃化のみを目的に考えると、金属水酸化物の添加量は、第２被覆材１８のポリマー１００重量部に対して１００重量部以上とすることが望ましいが、添加量が多すぎると第２被覆材１８の柔軟性が低下してケーブル１１が脆くなるという懸念がある。そこで、金属水酸化物の添加率を上記範囲とすると、ケーブル１１の柔軟性と難燃性とを両立することができる。なお、金属水酸化物としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウムなどを例示することができる。
【００３１】
さらに難燃性を向上させるためには、金属水酸化物に加えて、難燃助剤を第２被覆材１８の中に添加してもよい。難燃助剤としては、脱ＰＶＣ添加用として公知であるものを各種用いることができる。例えば、発泡断熱効果のあるポリリン酸アンモニウム等の縮合リン酸エステル化合物が有効であり、窒素系化合物では、過酸化処理した４−ブチルアミノ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジンと２，４，６−トリクロロ−１，３，５−トリアジン、及びシクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’エタン−１，２−ジイルビス（１，３−プロパンジアミン）との反応生成物などが有効である。また、第２被覆材１８に含まれる可燃性物質の割合を減らす、第２被覆材１８の内表面及び外表面の面状を改良して滑り性を付与する、等の目的で、タルク、シリカ、カルシウムなどを添加してもよい。
【００３２】
第２被覆材１８となるポリマーは、被覆による素線１２の熱劣化を抑制するために、できるだけ低温での流動性が高いものが好ましいが、固化後の力学的強度も必要であるので、この両者の兼ね合いで選択される。第２被覆材１８のポリマーの例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ビニルアセテート共重合体、ナイロン（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１など）、エチレンエチルアクリレート及びその変性ポリマーなどが挙げられる。中でもエチレン−ビニルアセテート共重合体が好ましく、エチレン−ビニルアセテート共重合体の中でもエチレン構造の繰り返し単位が３５〜４５重量％であるものがより好ましい。本発明は、これらのポリマーの分子量、分子量分布、分岐の程度、架橋の程度に依存するものではなく、また、官能基の種類等を適宜変えてもよい。また、これらのポリマーを必要に応じてブレンドして使用することもできる。
【００３３】
ＵＬ１５８１（ＶＷ−１）の燃焼試験に合格するには、ケーブルが燃焼しながら溶融・滴下（ドリップ）してケーブルの下に置かれた脱脂綿に着火することがないようにせねばならない。このドリップ抑制の観点からの難燃性向上のためには、第２被覆材１８のポリマー成分のうち７０〜９０重量％は、メルトフローレート（ＭＦＲ）が３０〜８０ｇ／１０分のエチレン−ビニルアセテート共重合体であることが好ましく、このエチレン−ビニルアセテート共重合体においてエチレン部が３５重量％以上４５重量％以下であることがより好ましい。さらに、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂やエポキシ樹脂、ポリテトラフッ化エチレン（ＰＴＦＥ）等の粒子などを第２被覆材１８の中に添加することがドリップ抑制の点から好ましい。なお、ジオクタデシルジメチルアンモニウムで変性したモンモリロナイトやベントナイト、ヘクトライトのようなナノクレーや、アルミニウム、銅、鉄などのナノ金属化合物粒子を第２被覆材１８へ微量添加することも、熱硬化性樹脂やエポキシ樹脂等の粒子添加と同じような効果がある。
【００３４】
また、第２被覆材１８には、酸化チタン、着色剤としてのカーボン等を添加してもよい。これにより、長期間の使用で第２被覆材１８の表面が黄ばんでしまうのを抑制し、白色度を保つあるいは変色を目立たぬようにすることができるので、ケーブル１１の商品価値を向上させることができる。
【００３５】
なお、第１被覆材１３と同様に、ケーブル１１としての性能や商品価値をさらに向上させるために、酸化防止剤、遮光材、滑材、無機フィラー等を添加してもよい。
【００３６】
素線１２の製造方法としては、（１）プリフォームを製造してからこのプリフォームを所定の外径の素線となるように加熱延伸する方法と、（２）コア部とクラッド部とを形成する各ポリマー原料を、同時に溶融押出しして、所定外径の素線とする方法とが代表的である。（１）の方法の中でも、プリフォームの製造方法には各種あり、例えば、プリフォームコア部とプリフォームクラッド部とをそれぞれ作成してから両者を組み合わせる、予め作成されたコア部用部材の外周にプリフォームクラッド部を重合により形成する、予め作成されたプリフォームクラッド部用中空部材の中空部にプリフォームコア部を重合により形成する等の各方法のようにプリフォームコア部とプリフォームクラッド部をそれぞれ形成する方法と、プリフォームコア部とプリフォームクラッド部とを同時溶融押出する方法等とがある。そして、屈折率分布型の素線１２の製造方法としては、国際公開第９３／０８４８８号パンフレットに記載されているような、プリフォームクラッド部となるポリマー製の中空部材を作成してから、この中空部材の中空部内に重合性化合物を注入し、界面ゲル重合法により重合性化合物を重合させてコア部を形成する方法が好ましい例として挙げられる。ただし、本発明は、素線の製造方法に依存するものではない。
【００３７】
上記（１）の方法において、プリフォームを形成するポリマーの原料としてのモノマーを重合させるときには、重合反応を開始するためにラジカルを生成する開始剤を用いることができる。そのような開始剤としては、（ａ）比較的高温、つまり約８０℃以上での使用が好ましいもの、（ｂ）４０〜８０℃程度の温度での使用が好ましいもの、（ｃ）低温、つまり−１０〜４０℃で使用することができるものがあり、一般的には常温以上で使用することができる開始剤を用いることが反応の容易性から好ましい。（ａ）としては、クメンヒドロペルオキシド、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド等が例示され、（ｂ）としては過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、アゾビスイソブチルニトリル等が例示され、（ｃ）としては、過酸化水素−第一鉄塩、過硫酸塩−酸性亜硫酸ナトリウム、クメンヒドロペルオキシド−第一鉄塩、過酸化ベンゾイル−ジメチルアニリン等が例示される。中でも、過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチルニトリルを用いることがより好ましい。また、過酸化物−有機金属アルキル、酸素−有機金属アルキルなどの組み合わせでも、重合反応を開始させることができる。
【００３８】
重合度の調整のために連鎖移動剤を使ってもよい。使用することができる公知の連鎖移動剤としては、脂肪族メルカプタン、チオグリコール酸、ジイソプロピオキサントゲン等が挙げられ、中でも、ブチルメルカプタン、アミルメルカプタンがより好ましい。
【００３９】
ＧＩ型素線１２を製造する場合には、コア部が、断面円形の中心から外周方向に向かって所定の屈折率分布を発現するように、屈折率調整剤（以下、ドーパントと称する）を重合用モノマー中に添加する。ドーパントは主成分となる樹脂のモノマーに比べて充分に大きなサイズをもつことが必要であり、具体的な化合物例としては、ベンジルベンゾエート、ベンジルｎ−ブチルフタレート、ベンジルサルチレート、ベンジルフェニルエーテル、ベンゾイックアンハイドライド、ジベンジルエーテル、ジフェニルフタレート、ジエチレングリコールジベンゾエート、トリフェニルフォスフェート、ジフェニル、ジフェニルメタン、ジフェニルエーテル、ジフェニルサルファイド、ｍ−フェノキシトルエン、フェニルベンゾエート、１，２−プロパンジオールジベンゾエート、トリクレジルフォスフェート、ジブチルフタレート、ジフェニルスルフォキシドなどを挙げることができる。
【００４０】
また、ドーパントに代えて、あるいは加えて、素線１２を形成するポリマーとして、屈折率が互いに異なる複数のポリマーの混合物や、屈折率が違いに異なる繰り返し単位をもつ共重合物等を用いることもできる。
【００４１】
素線１２に第１被覆材１３を被覆する第１被覆装置の要部概略図を図２に示す。第１被覆装置４０は、素線１２を案内するニップル４１と、溶融状態の第１被覆材１３を被覆開始位置ＰＳにまで案内するための流路（以下、被覆材流路と称する）をニップル４１との間に形成するとともにコード１６の外径を制御するダイス４２と、第１被覆材１３を溶融して溶融装置４０に押し出すための押出機４３とを備える。ダイス４２は、第１被覆材１３を素線１２に被覆するダイス口金４５と、第１被覆材１３を溶融状態に保ってダイス口金４５にまで案内するダイヘッド本体４６とを有し、ニップル４１はニップル口金４８とニップル本体４９を有する。また、第１被覆材１３の温度を調整するためにダイス４２の温度を制御するヒータ５１，５２が、ダイス口金４５とダイヘッド本体４６とに取り付けられている。
【００４２】
ニップル４１とダイス４２とは、通常は金属製とされる。金属の例としては、ステンレス鋼、クロムモリブデン綱、ニッケルクロム綱、クロム綱、マンガン綱、タングステンカーバイト（ＷＣ）綱、真鍮、銅、アルミニウム、鋳鉄綱などが挙げられる。第１被覆材１３の流路やダイス口金４５及びニップル口金４８の両先端部分には、平面性、第１被覆材１３の剥離性、硬度、耐腐食性、耐磨耗性等が求められ、これらの向上を目的として、ニッケルメッキ、硬質クロムメッキ等のメッキ処理に例示されるような各種表面処理がなされる。また、素線上に形成された第１被覆材１３において樹脂流れ線（ウェルドライン）が出にくいように、被覆材流路を形成するニップル４１の外壁とダイス４２の内壁とは、第１被覆材１３を均等流量で流すように設計されることが好ましい。したがって、ニップルの外壁とダイス４２の内壁との素材は、第１被覆材１３の性状に応じて選択される。また、両口金４５，４８から第１被覆材１３を押し出す際の押出圧力が一定の値に保持されて流れムラが生じないように、上記両壁面と、ダイス及びニップル形状の構成とが決定される。
【００４３】
押出機４３で溶融された第１被覆材１３は、押出圧力により被覆材入口５３から被覆材流路へ送り込まれる。また、ダイス４２よりも下流側に備えられて素線１２を引っ張る引き取り装置（図示せず）により、素線１２はニップル４１の内部を連続走行する。第１被覆材１３は、溶融状態のまま被覆開始位置ＰＳに至り、ニップル４１から出た素線１２を覆う。なお、本実施形態では、被覆開始位置ＰＳがダイス４２の内部となるように、ダイス口金４５の先端とテーパ形状であるニップル口金４８の先端との相対位置を設定している。具体的には、図２に示すように、ニップル口金４８の先端がダイス口金４５の先端よりもわずかに上流側となるように両者は組み立てられている。そして、ニップル口金４８の先端がダイス口金４５の先端とで形成される第１被覆材１３の出口は、その隙間の間隔がコード１６とされたときの第１被覆材１３の所定厚みＬ２を考慮して決定される。第１被覆装置４０をこのような加圧式被覆装置とすることにより、被覆開始位置ＰＳはダイス４２の内部となり、第１被覆材１３に圧力がかかった状態で素線１２の被覆が開始される。以上のようにしてコード１６が得られる。
【００４４】
次に、コード１６を第２被覆材１８で被覆する方法を説明する。図３は第２被覆装置を示す概略図、図４は第２被覆装置の要部を示す断面概略図である。第２被覆装置７０は、コード１６に第２被覆材１８を被覆する被覆部７１と、この被覆部７１に抗張力繊維１７を供給する複数の供給部７２と、第２被覆材１８を溶融して被覆部７１に押し出す押出機７３とを備える。なお、図の煩雑さを避けるため、抗張力繊維１７とこの抗張力繊維１７を供給部に案内するためのローラ７６との数については各２として図示しているが、これらの数に本発明は依存しない。
【００４５】
供給部７２には、抗張力繊維１７が巻かれたリール７７が複数備えられる。このリール７７には、リールに適切な抵抗を与えて抗張力繊維１７がたるまないようにするためのブレーキ部材とこのブレーキ部材を制御するコントローラとが備えられるが、図示はともに略す。
【００４６】
被覆部７１は、コード１６と抗張力繊維１７とを案内するニップル８１と、溶融状態の第２被覆材１８を被覆開始位置ＰＳにまで案内するための流路（以下、被覆材流路と称する）をニップル８１との間に形成するとともにケーブル１１の外径を制御するダイス８２とを備える。ダイス８２は、第２被覆材１８によりコード１６と抗張力繊維１７との束をまとめて被覆するダイス口金８５と、第２被覆材１８をダイス口金８５にまで案内するダイヘッド本体８６とを有し、ニップル８１はニップル口金８８とニップル本体８９を有する。また、第２被覆材１８の温度を調整するためにダイス８２の温度を制御するヒータ９１，９２が、ダイス口金８５とダイヘッド本体８６とに取り付けられている。
【００４７】
ダイヘッド本体８６には、押出機７３で溶融された第２被覆材１８の入口（以降、被覆材入口と称する）９３が形成されている。また、ニップル本体８９の上流部には、コード１６と抗張力繊維１７とが通るエリアを減圧する減圧装置１０１が接続しており、ニップル８１の内部圧力を効果的に制御するための減圧シール１０２とシール押さえ部材１０３とが設けられている。なお、本実施形態においては減圧装置１０１として減圧用ポンプとエアフィルタとを組み合わせたものを用いているが、他の周知の減圧装置でもよい。なお、コード１６と第２被覆材１８との隙間を充分に広くしたい場合には、減圧装置を使用しない場合がある。また、ニップル８１及びダイス８２の材質については第１被覆装置４０と同じであるので説明を略す。
【００４８】
ダイス８２よりも下流側には、コード１６を引っ張る引き取り部（図示せず）が備えられており、これによりコード１６はニップル８１の内部を通過する。また、抗張力繊維１７は、リール７７の駆動により、コード１６と同じ走行速度でニップルの内部を通過する。そして、押出機８３で溶融された第２被覆材１８は、押出圧力により被覆材入口９３から被覆材流路へ送り込まれる。第２被覆材１８は、溶融状態のまま被覆開始位置ＰＳに至り、ニップル８１から出たコード１６を覆う。
【００４９】
本実施形態では、第１被覆材１３での被覆と異なり、被覆開始位置ＰＳがダイス４２の外部となるように、ニップル口金８８の形状、及び、ニップル口金８８の先端とダイス口金８５の先端との相対位置を決定する。ニップル口金８８は、第１被覆装置４０におけるニップル口金４８（図２参照）とは異なり、外径が下流端部のみ略一定の円筒とされており、それを除く部分はテーパ形状とされているが、本発明はニップル口金８８の形状に依存するものではなく、例えば下流端部は、わずかな断面傾斜をもつテーパ形状であってもよい。そして、本実施形態では、図３に示すように、ニップル口金８８の先端がダイス口金８５の下流端とほぼ同じライン上となるように伸びている。そして、ダイス口金８５とニップル口金８８とで形成される第２被覆材１８の出口の隙間間隔はケーブル１１となったときの第２被覆材１８の所定厚みよりも大きくなるように設定される。以上のような、いわゆる引き落とし式被覆によりコード１６は第２被覆材１８により被覆される。
【００５０】
以上のようにケーブル１１を製造することができるが、本発明のケーブルは、上記の製造方法に限定されるものではない。例えば、コード１６を製造するための被覆工程で第２被覆装置７０（図２、図３参照）のような引き落とし式被覆を行ってもよいし、ケーブル１１を製造するための第２被覆工程で第１被覆装置４０（図２参照）のような加圧式被覆を行ってもよい。特に、第１被覆装置のような加圧式被覆を行う被覆装置であっても、そのダイス口金の被覆材出口の内径が充分に大きいときには、ニップル口金を下流側に移動させ、引き落とし式被覆をすることができる。なお、加圧式、引き落とし式の被覆方式は、主に、被覆材の溶融粘度を考慮していずれか一方が選択されることが多い。
【００５１】
本発明のケーブルは、上記第１の実施形態で示す様態に限定されない。例えば、図５〜図８に示す断面のケーブルであってもよい。図５に示すケーブル１２０は、素線１２１及びこの素線１２１の外周を覆う第１被覆材１２２からなるコード１２３と、このコード１２３の外周に備えられる抗張力繊維１２６と、コード１２３とは略一定の間隔をあけて配置される金属ワイヤ１２７と、抗張力繊維１２６及び金属ワイヤ１２７の外周をともに覆う第２被覆材１２８とを有する。金属ワイヤ１２７は、素線１２１ないしコード１２３を懸架する必要があるときに、素線１２１に大きな張力、あるいは局部的な張力がかかって素線１２ないしコード１２３が損傷してしまうことを抑制するためのものであり、この金属ワイヤ１２７を懸架したい場所に張り渡すことにより素線１２１に余計な張力をかけることなく敷設することができる。抗張力繊維１２６は図１に示される第１実施形態と同様に第１被覆材１２２と第２被覆材１２８との間の空洞部に配されている。そして、第２被覆材１２８が、コード１２３及び第１張力繊維１２６と、金属ワイヤ１２７とを一体的に被覆することによって連結部１２８ａが形成されている。なお、抗張力繊維１２６と金属ワイヤ１２７とは同じ素材であってもよい。
【００５２】
この第２の実施形態のケーブル１２０は、金属ワイヤ１２７及びこの外周の第２被覆材１２８と連結部１２８ａとを除く部分が第１実施形態のケーブル１１（図１参照）と同じ構造であるので、第１被覆材１２２の外径Ｌ１と、抗張力繊維１２６を覆う部分の第２被覆材１２８の内径Ｌ２、外径Ｌ３と、抗張力繊維１２６の断面積の総和ＳＡの寸法の取り方は第１実施形態の場合と同様である。
【００５３】
図６に示すケーブル１４０は、２本のコードが連結されたいわゆる２心型ケーブルである。つまり、この第３の実施形態として示すケーブル１４０は、素線１４１と第１被覆材１４２とからなる２本のコード１４３と、各コード１４３の外周に備えられる抗張力繊維１４６と、２本のコード１４３及び抗張力繊維１４６とを一体被覆する第２被覆材１４８とを有する。このケーブル１４０も第１実施形態に示すケーブル１１（図１参照）と同様のルース型ケーブルである。そして、２本のコード１４３は、第２被覆材１４８により形成される連結部１４８ａによって連結される。
【００５４】
図７に示すケーブルは、２心型ケーブルである。この第４の実施形態として示すケーブル１６０は、素線１６１と第１被覆材１６２とから構成されて間隔をあけて配置される２本のコード１６３と、各コード１６３の外周に備えられる抗張力繊維１６６と、２本並んだコード１６３を挟み込むように、かつ、断面の中心が２本のコード１６３の各断面中心と同一直線上に並ぶように２箇所に配置されるケーブル懸架用の金属ワイヤ１６７と、これらの外周を一体に被覆する第２被覆部１６８とを備える。２本のコード１６３と金属ワイヤ１６７とは、第２被覆部１６８により形成される連結部１６８ａにより連結されている。
【００５５】
図８に示すケーブルも２心型ケーブルである。この第５の実施形態として示すケーブル１８０は、第３の実施形態に示すケーブル１４０（図６参照）と比べ、連結部が異なる様態とされる。具体的には、このケーブル１８０は、素線１８１と第１被覆材１８２とからなる２本のコード１８３と、各コード１８３の外周に備えられる抗張力繊維１８６と、ケーブル懸架用の金属ワイヤ１８７と、２本のコード１８３及び抗張力繊維１８６とケーブル懸架用の金属ワイヤ１８７とを一体被覆する第２被覆材１８８とを有する。金属ワイヤ１８７は、略６角形とされる連結部１８８ａの断面中央部に備えられており、金属ワイヤ１８７の断面中心と２本のコード１８３の断面中心とは一直線上となるようにされている。
【００５６】
ケーブル懸架用の金属ワイヤ１２７（図５参照），１６７（図７参照），１８７（図８参照）は、非金属製の抗張力繊維に変えてもよい。
【００５７】
以上に例示したプラスチック光ケーブルは、繰り返し曲げ試験（例えば、ＪＩＳ Ｃ６８６１）において、ひびや割れが生じることなく、伝送特性については繰り返し前の伝送損失を維持することができ、また、燃焼試験でも充分な難燃性を示す。例えば、ＵＬ試験ではＵＬ１５８１（ＶＷ−１）の難燃性を発現し、ＵＬ１６６６のライザー燃焼試験にも耐性を示す。さらに、以上のプラスチック光ケーブルではいずれも、各第２被覆材の押出被覆後の冷却収縮による素線の全体への側圧が抑制されており、素線の伝送損失が維持される。
【００５８】
本発明のプラスチック光ケーブルは、種々の発光素子、受光素子、他の光ケーブル、光バス、導光板、光カプラ、光信号処理装置、接続用光コネクタ等とともに用いることにより光信号を伝送するシステムを構成することができる。
【実施例１】
【００５９】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［実験１］
素線１２がクラッド部とコア部とからなり、クラッド部が外殻部材としてのアウタークラッドとその内側部材のインナークラッドとからなるものを作成した。アウタークラッドは、溶融押出成形により作成した内径１８．７ｍｍ、長さ９０ｃｍのＰＶＤＦの管である。この管の中空部にインナークラッド用の原料を注入した。インナークラッド用の原料は、水分が１００ｐｐｍ以下となるように蒸留によって除去されたラジカル重合性化合物としての重水素化メタクリル酸メチル（ＭＭＡ−ｄ８）を２０４．１ｇと、重合開始剤としてのジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）（商品名；Ｖ−６０１、和光純薬（株）製）と、連鎖移動剤としてのｎ−ラウリルメルカプタンとの混合物である。これらの混合物は所定温度に調整されてから注入された。ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）とｎ−ラウリルメルカプタンとのＭＭＡに対する添加率は、それぞれ０．０１２モル％と０．２モル％である。インナークラッド用の原料が注入されたＰＶＤＦ管を、回転重合装置の重合器本体に長手方向が水平となるようにセットし、これを３０００ｒｐｍで回転させながら７０℃の雰囲気下で２２時間加熱重合を行った。このとき、回転する重合容器の近傍、具体的には１〜２ｃｍ離れたところに非接地型熱電対を設け、この熱電対による測定温度を、重合反応による温度とみなした。そしてこの方法により測定された重合反応の発熱における温度ピーク（以降、発熱ピークと称する。）を求めた。本実験１においては、重合開始から約１５時間経過したときに６０．８℃の発熱ピークが認められた。そして、これによりアウタークラッドの内面にＰＭＭＡ−ｄ８からなる層を形成してこの層をインナークラッドとした。
【００６０】
インナークラッドの中空部に、コア用の原料を常温常圧下で注入した。コア用の原料は、水分を１００ｐｐｍ以下に除去した８１．７ｇのＭＭＡ−ｄ８と、重合開始剤としてのジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）と、連鎖移動剤としてのｎ−ラウリルメルカプタンと、ドーパントとしてのジフェニルスルフィド（ＤＰＳ）との混合物である。なお、ＤＰＳは非重合性化合物である。ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）とｎ−ラウリルメルカプタンとＤＰＳとのＭＭＡに対する添加率は、それぞれ０．０４モル％、０．２モル％、７重量％とした。コア用原料が注入されたクラッドを、長手方向が水平となるように、回転重合装置の重合器本体に再びセットして、回転速度を３０００ｒｐｍとして回転させながら、７０℃の雰囲気下で５時間加熱重合した。その後、９０℃に雰囲気温度を上げて５時間、さらに回転速度を５００ｒｐｍとして回転を継続し、１２０℃で２４時間、熱処理して、コアを形成した。さらに、回転させながら自然冷却し、ＧＩ型素線のプリフォームを得た。
【００６１】
内部を２３℃／５％以下の雰囲気とした乾燥手段としてのデシケータを用いて、プリフォームを１週間静置した。その後、プリフォームを延伸して外径３２０μｍの素線１２を作製した。得られた素線１２は、伝送損失が８５ｄＢ／ｋｍ（測定波長；６５０ｎｍ）、伝送帯域が２．２Ｇｂ／ｓ・１００ｍであった。
【００６２】
第１被覆材１３としてＭＦＲが８０ｇ／１０分のＬＬＤＰＥ（リニア低密度ポリエチレン）を用い、コード１６の外径が１．２ｍｍとなるように素線１２を被覆した。被覆は、直径４０ｍｍのスクリュを備える押出し装置と、図２に示すような加圧型被覆装置とを用いて行い、第１被覆材１３の溶融樹脂温度を１２５℃、被覆速度を１８ｍ／分とした。得られたコード１６の伝送損失は８１ｄＢ／ｋｍであり、伝送帯域は２．１Ｇｂ／ｓ・１００ｍであった。
【００６３】
得られたコード１６を第２被覆材１８で被覆した。第２被覆材１８のポリマーはエチレンビニルアセテート共重合体（以降、ＥＶＡと称す）である。このＥＶＡは、エチレン成分の含有量が４０重量％であり、ＭＦＲが６０ｇ／分である。そして、第２被覆材１８は、平均粒子径が０．１μｍ〜１．０μｍである水酸化マグネシウム粒子をＥＶＡ１００重量部に対して２００重量部含んでいるとともに、平均粒径が０．５μｍ〜５．０μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥと称す）の粒子を１．５重量部、ポリイミド樹脂を１重量部含んでいる。なお、この第２被覆材１８は、この素材単独でＵＬ１５８１のＶＷ−１試験に合格したものである。
【００６４】
コード１６の第２被覆材１８による被覆は、図３及び図４に示すような引き落とし型被覆装置を用いて行った。第１被覆材１３の押出温度は２１０℃であり、被覆速度は１８ｍ／分であり、コードに対する張力は１００×９．８ｍＮである。抗張力繊維１７は、ＴＯＲＡＹ製のアラミド繊維であるケブラー（登録商標）からなる繊維束であり、これを４束用いた。なお、アラミド繊維の太さは１２７０デシテックス（ｄｔｅｘ）である。得られたケーブル１１は、素線１２の外径が０．３２ｍｍ、Ｌ１＝１．２ｍｍ、Ｌ２＝２．０ｍｍ、Ｌ３＝３．０ｍｍである。
【００６５】
このケーブル１１の伝送損失は８１ｄＢ／ｋｍ、伝送帯域は２．１Ｇｂ／ｓ・１００ｍであった。また、このプラスチック光ケーブル１１から１０ｍをサンプリングし、サンプルの一端の第２被覆材１８を把持しながら、他端から第１被覆材１３を引き出してみると、手で容易に引き出すことができた。
【００６６】
得られたケーブル１１について、次の方法で燃焼性評価を実施した。複数のケーブル１１を、高さ３．６６ｍ、幅１．２２ｍ、奥行き２．４４ｍの部屋内に幅３０５ｍｍに渡って、ケーブル１１同士が接するように一列に懸架した。そして、このケーブル１１の下端を１５４．５ｋＷの熱量のプロパンガスバーナーで３０分間接炎した。ケーブルの接炎部分から３０ｃｍ以上の位置の最高温度は２５６℃以下であり、かつ、炎はケーブル１１の下端から２．１ｍ上までしか到達しなかった。
【００６７】
さらに、次の方法で、ケーブルの繰り返し曲げ評価を実施した。このケーブル１１を、素線１本当たり０．５×９．８ｍＮの荷重を加えた状態で、垂直に懸架した。そして、ケーブル１１の途中に半径１５ｍｍのガイドを配し、このガイドに沿って、ガイドより上部のケーブル１１を、垂直方向に対して左右に各９０度の角度に繰り返し曲げた。左右に各１回曲げる操作を１サイクルとし、１サイクルを２秒で行い、１０００サイクル行った。その後、ケーブル１１の表面を目視にて観察した。この目視観察では、ケーブル１１にヒビ、割れは認められなかった。この繰り返し曲げの前に対する後の伝送損失の上昇値を測定したところ、０．２ｄＢ／ｋｍ以下であった。
【００６８】
［実験２］
アラミド繊維の太さが１５８０ｄｔｅｘである繊維束を抗張力繊維１７として用い、繊維束を４束とした。Ｌ２を２．１ｍｍとし、Ｌ３を３．３ｍｍとした。その他の条件は実験１と同様とした。
【００６９】
本実験２の結果、ケーブル１１の伝送損失は８２ｄＢ／ｋｍ、伝送帯域は２．１Ｇｂ／ｓ・１００ｍであった。また、このプラスチック光ケーブル１１から１０ｍをサンプリングし、サンプルの一端の第２被覆材１８を把持しながら、他端から第１被覆材１３を引き出してみると、手で容易に引き出すことができた。燃焼性評価では、ケーブルの接炎部分から３０ｃｍ以上の位置の最高温度は２５６℃以下であり、かつ、炎はケーブル１１の下端から２．１ｍ上までしか到達しなかった。繰り返し曲げの前に対する後の伝送損失の上昇値を測定したところ、０．２ｄＢ／ｋｍ以下であった。
【００７０】
［実験３］
アラミド繊維の太さが１５８０ｄｔｅｘである繊維束を抗張力繊維１７として用い、繊維束を３束とした。Ｌ２を１．７ｍｍとし、Ｌ３を３．０ｍｍとした。その他の条件は実験１と同様とした。
【００７１】
本実験３の結果、ケーブル１１の伝送損失は８１ｄＢ／ｋｍ、伝送帯域は２．１Ｇｂ／ｓ・１００ｍであった。また、このプラスチック光ケーブル１１から１０ｍをサンプリングし、サンプルの一端の第２被覆材１８を把持しながら、他端から第１被覆材１３を引き出してみると、手で容易に引き出すことができた。燃焼性評価では、ケーブルの接炎部分から３０ｃｍ以上の位置の最高温度は２５６℃以下であり、かつ、炎はケーブル１１の下端から２．２ｍ上までしか到達しなかった。繰り返し曲げの前に対する後の伝送損失の上昇値を測定したところ、０．２ｄＢ／ｋｍ以下であった。
【００７２】
［比較実験１］
実験１と同様のコードに対し、第２被覆材を被覆し、Ｌ２＝１．５５ｍｍ、Ｌ３＝３．０ｍｍであるケーブルを得た。アラミド繊維の太さが１５８０ｄｔｅｘである繊維束を抗張力繊維として用い、繊維束を４束とした。その他の条件は実験１と同じである。
【００７３】
本比較実験１の結果、ケーブルの伝送損失は５００ｄＢ／ｋｍ以上であり測定不能であった。また、このプラスチック光ケーブルから１０ｍをサンプリングし、サンプルの一端の第２被覆材を把持しながら、他端から第１被覆材を引き出そうと試みたが引き出すことはできなかった。燃焼性評価では、上端まだ燃え上がってしまい、不合格となった。繰り返し曲げの前に対する後の伝送損失の上昇値を測定したところ、＋０．５ｄＢ／ｋｍであった。また、１０００回の繰り返し曲げの後に、曲げ部分のケーブルの被覆材表面に細かいひび割れが確認された。
【００７４】
［比較実験２］
実験１と同様のコードに対し、第２被覆材を被覆し、Ｌ２＝２．１ｍｍ、Ｌ３＝３．２ｍｍであるケーブルを得た。アラミド繊維の太さが４２０ｄｔｅｘである繊維束を抗張力繊維として用い、繊維束を６束とした。その他の条件は実験１と同じである。
【００７５】
本比較実験２の結果、ケーブルの伝送損失は５００ｄＢ／ｋｍ以上であり測定不能であった。また、このプラスチック光ケーブルから１０ｍをサンプリングし、サンプルの一端の第２被覆材を把持しながら、他端から第１被覆材を引き出そうと試みたが引き出すことはできなかった。また、プラスチック光ケーブルを切り開いて目視観察してみると、第１被覆材と第２被覆材とが融着固化している箇所が確認された。燃焼性評価では、炎はケーブルの下端から１５０ｍｍ上までしか上がらなかった。繰り返し曲げの前に対する後の伝送損失の上昇値を測定したところ、＋０．２ｄＢ／ｋｍであった。
【００７６】
以上の実験１〜３及び比較実験１，２の結果、抗張力繊維を第１被覆材と第２被覆材との間を充填しないように所定の密度で配すことにより素線に対する側圧等の応力を逃がすことができ、さらに、金属水酸化物を第２被覆材の６０〜９０重量％とすることにより、難燃性であって機械特性に優れ、素線自体の伝送特性を損なわないケーブルが得られることがわかる。
【００７７】
以上のように、本発明のプラスチック光ケーブルは、機械特性及び過酷条件の難燃性に優れるとともに、環境にやさしく、素線自体の伝送特性を損なわない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明のプラスチック光ケーブルの概略を示す断面図である。
【図２】加圧式被覆装置の要部を示す概略図である。
【図３】引き落とし式被覆装置の概略図である。
【図４】引き落とし式被覆装置の要部を示す概略図である。
【図５】本発明の別の実施形態であるプラスチック光ケーブルの概略断面図である。
【図６】本発明の別の実施形態であるプラスチック光ケーブルの概略断面図である。
【図７】本発明の別の実施形態であるプラスチック光ケーブルの概略断面図である。
【図８】本発明の別の実施形態であるプラスチック光ケーブルの概略断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１１ プラスチック光ケーブル
１２ プラスチック光ファイバ素線
１３ 第１被覆材
１７ 抗張力繊維
１８ 第２被覆材
１２０，１４０，１６０，１８０ プラスチック光ケーブル
１２１，１４１，１６１，１８１ プラスチック光ファイバ素線
１２２，１４２，１６２，１８２ 第１被覆材
１２８，１４８，１６８，１８８ 第２被覆材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を伝達するプラスチック光ファイバ素線と、このプラスチック光ファイバ素線の外周を密着被覆する第１被覆材と、この第１被覆材の外周を覆う第２の被覆材とを備えるプラスチック光ケーブルにおいて、
前記第１被覆材と第２被覆材との間に複数の抗張力繊維を有し、
前記第２被覆材がポリマーと金属水酸化物とを含み、前記金属水酸化物の配合率は前記第２被覆材中の６０〜９０重量％であり、
前記第１被覆材の外径をＬ１（ｍｍ）、前記第２被覆材の内径をＬ２（ｍｍ）、前記第２被覆材の外径をＬ３（ｍｍ）、前記各抗張力繊維の長手方向に対して垂直な断面の各断面積の総和をＳＡ（ｍｍ2 ）とするときに、
１．６≦（Ｌ３−Ｌ２）≦４．０・・・（１）
（Ｌ２−Ｌ１）／２≦３．０・・・（２）
Ｌ３≦５．０・・・（３）
０．１５π｛（Ｌ２）2 −（Ｌ１）2 ｝／４≦ＳＡ≦０．５π｛（Ｌ２）2 −（Ｌ１）2 ｝／４・・・（４）
で示される条件（１）から（４）をすべて満たすことを特徴とするプラスチック光ケーブル。
【請求項２】
前記抗張力繊維はアラミド繊維であることを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ケーブル。
【請求項３】
前記ポリマーのうち７０〜９０重量％は、メルトフローレートが３０〜８０ｇ／１０分のエチレン−ビニルアセテート共重合体であることを特徴とする請求項１または２記載のプラスチック光ケーブル。
【請求項１】
光信号を伝達するプラスチック光ファイバ素線と、このプラスチック光ファイバ素線の外周を密着被覆する第１被覆材と、この第１被覆材の外周を覆う第２の被覆材とを備えるプラスチック光ケーブルにおいて、
前記第１被覆材と第２被覆材との間に複数の抗張力繊維を有し、
前記第２被覆材がポリマーと金属水酸化物とを含み、前記金属水酸化物の配合率は前記第２被覆材中の６０〜９０重量％であり、
前記第１被覆材の外径をＬ１（ｍｍ）、前記第２被覆材の内径をＬ２（ｍｍ）、前記第２被覆材の外径をＬ３（ｍｍ）、前記各抗張力繊維の長手方向に対して垂直な断面の各断面積の総和をＳＡ（ｍｍ2 ）とするときに、
１．６≦（Ｌ３−Ｌ２）≦４．０・・・（１）
（Ｌ２−Ｌ１）／２≦３．０・・・（２）
Ｌ３≦５．０・・・（３）
０．１５π｛（Ｌ２）2 −（Ｌ１）2 ｝／４≦ＳＡ≦０．５π｛（Ｌ２）2 −（Ｌ１）2 ｝／４・・・（４）
で示される条件（１）から（４）をすべて満たすことを特徴とするプラスチック光ケーブル。
【請求項２】
前記抗張力繊維はアラミド繊維であることを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ケーブル。
【請求項３】
前記ポリマーのうち７０〜９０重量％は、メルトフローレートが３０〜８０ｇ／１０分のエチレン−ビニルアセテート共重合体であることを特徴とする請求項１または２記載のプラスチック光ケーブル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−３３０２１２（Ｐ２００６−３３０２１２Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５１７４１（Ｐ２００５−１５１７４１）
【出願日】平成１７年５月２５日（２００５．５．２５）
【出願人】（０００００５２０１）富士フイルムホールディングス株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２５日（２００５．５．２５）
【出願人】（０００００５２０１）富士フイルムホールディングス株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
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