JPH02113003A - 光ファイバーケーブル用補強材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光ファイバーケーブル用補強材に関し、さら
に詳しくは、吸水性がないため光ファイバーケーブルの
伝送特性に悪影響を与えることがなく、しかも耐クリー
プ性、耐衝撃性に優れた光ファイバーケーブル用補強材
に関する。

発明の技術的背景ならびにその問題点 近年、光ファイバーケーブルを利用した光通信が利用さ
れ始めている。この光通信は、音声あるいは画像情報を
光信号として伝送するものであり、光信号の伝送媒体と
して光ファイバーケーブルが用いられている。

従来、所謂光ファイバーケーブルは、単芯の先ファイバ
ーコードを複数本集合させて種々の形状にして使用され
ている。この集合複合化方法は、数多く提案されている
。

一例を挙げるならば、単芯の光フアイバーコードを複数
本集合させ、光フアイバー芯線の外周面に抗張力繊維層
を沿わせ、さらにこれにＰｖＣ（ポリ塩化ビニル）樹脂
層で被覆した構造がある。

光フアイバーコードの光伝送特性は、光ファイバーコー
ド自体に懸る引張応力および圧縮応力により著しく影響
を受ける。つまり無応力状態を頂点として引張、圧縮の
変形に対してその伝送特性は著しく低下する。特に引張
応力時にその低下は特に著しい。このような光フアイバ
ーコード自体に対する応力は、普通に敷設されている場
合には発生することはないが、たとえば敷設時にケーブ
ル自体を引っ張りながら敷設した後、残留応力が緩和さ
れないまま局所的に残ったり、また曲率の小さな通路に
敷設したとき発生し残留する。また空中に架設した場合
、その自重により常時引張応力が懸ってしまう。このよ
うに敷設時、敷設後の応力が光フアイバーコード自体に
加わらないようにするためには、いかなる光ファイバー
ケーブルも抗張力繊維層を必要とする。抗張力繊維層を
含まない光ファイバーケーブルはあったとしてもまれで
ある。抗張力繊維層の材質としては、ガラスファイバー
　カーボンファイバー、金属ワイヤー耐熱性有機繊維等
が使用される。而して、従来特にＰＶＡ樹脂とのなじみ
をよくすると共に機械的特性を向上させるために有機繊
維が抗張力繊維層の材質として選ばれている。有機繊維
の中でも特に弾性率、強度に優れたパラ系アラミド繊維
が抗張力線の材質として選ばれている。

しかしながらこのようなパラ系アラミド繊維を抗張力繊
維層に用いた場合、その平衡含水率が３．５％にも達す
る。光フアイバーコードとしては、種々の構造のものが
製造されているが、通常、所ｉＧＩ、３１型コア部にク
ラッドをかけて、その外側にサポート層を設けたものが
芯線として用いられ、この外周面にバッファ層、熱可塑
性樹脂膜が順次積層されて光フアイバーコードを構成し
ている。バッファ層には圧縮ヤング率の小さいシリコン
系のゴム材料が使用される。また熱可塑性樹脂膜は、光
フアイバー芯線を保護するもので、吸水率が小さく、ヤ
ング率も比較的に小さいもので可撓性に富んだものが使
用される。この熱可塑性樹脂膜の材質として好適なもの
はナイロンが代表的であり、事実はとんどの光フアイバ
ーコードで熱可塑性樹脂膜としてナイロンが用いられる
。

このナイロン層の平衡含水率は１％以下であり、この平
衡含水率を下げることが直接的に光フアイバー芯線の長
期の高伝送特性の維持に繋る。

すなわちパラ系アラミド繊維からなる抗張力繊維層がそ
のナイロン層に隣接して存在した時、長期的にはそれは
水分の発生源となり、光フアイバーコードの高伝送特性
を長期に亘って維持することは難しい。現にこのような
パラ系アラミド繊維からなる抗張力繊維層を用いた光ケ
ーブルが敷設後、６ケ月程度の経過て光伝送特性が著し
く低下してしまうことも多々発生しており、大きな問題
点となっている。またパラ系アラミド繊維の密度は１．
４５であるため軽量化には効果的でないことも挙げられ
る。このような問題点を鑑み、近年高弾性率、高強度ポ
リエチレン繊維からなる抗張力繊維層が提案されている
。高弾性率、高強度ポリエチレン繊維は弾性率、強度に
優れ、比重は０．９８であるため比弾性率、比強度はパ
ラ系アラミド繊維を凌ぐ。また平衡含水率は０．１％以
下であることから、パラ系アラミド繊維の欠点である吸
水性、軽量性を解消している。しかしながらパラ系アラ
ミド繊維と比較して高弾性率、高強度ポリエチレンは耐
クリープ性に劣り、敷設時の引張応力が部分的に解消さ
れない場合に長期的に光フアイバーコードに引張応力が
印加されて伝送特性をそこねるため取り扱いにくい欠点
がある。

またパラ系アラミド繊維と高弾性率、高強度ポリエチレ
ン繊維の破断伸度はそれぞれ２％と４％であり、光ファ
イバーの６％以上に比較して、いずれも小さく、また耐
衝撃の観点からはいずれも好ましい材質ではない。特に
高弾性率、高強度ポリエチレン繊維の場合、融点が極め
て低いためＰＶＣ樹脂でコートする時には煩雑な配慮が
必要である。

発明の目的 本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を解決し
ようとするものであって、吸水性がなく、しかも耐クリ
ープ性および耐衝撃性に優れ、また耐熱性にも優れた光
ファイバーケーブル用抗張力繊維層の材料、すなわち光
ファイバーケーブル用補強材を提供することを目的とし
ている。

発明の概要 本発明に係る光ファイバーケーブル用補強材は、極限粘
度［ηコが少なくとも５ｄｌ／ｇであり、しかも炭素数
３以上のα−オレフィンの含有量が炭素数１０００個あ
たり平均０．１〜２０個である超高分子量エチレン・α
−オレフィン共重合体の分子配向体からなることを特徴
としている。

本発明に係る光ファイバーケーブル用補強材は、上記の
ような超高分子量エチレン・α−オレフィン共重合体の
分子配向体からなるため、吸水性がなく、したがって光
ファイバーの伝送特性が低下することがなく、しかも耐
クリープ性および耐衝撃性にも優れている。

発明の詳細な説明 以下本発明に係る光ファイバーケーブル用補強材につい
て具体的に説明する。

まず本発明に係る光ファイバーケーブル用補強材を構成
する超高分子量エチレン・α−オレフィン共重合体の分
子配向体について説明する。

本発明で用いられる超高分子量エチレン・α−オレフィ
ン共重合体の分子配向体は、エチレンと炭素数３以上の
α−オレフィンとの超高分子量エチレンの分子配向体で
あって、超高分子量エチレン・α−オレフィン共重合体
では、その極限粘度［η〕は少なくとも５ｄｌｌ／ｇ以
上であり、またα−オレフィンは該共重合体の炭素数１
０００ｆｌｉあたり平均０，１〜２０個であるような量
で超高分子量エチレン・α−オレフィン共重合体中に含
有されている。

本発明で用いられる分子配向成形体を構成する超高分子
量エチ１．ン・α−オレフィン共重合体としては、超高
分子量エチレン・プロピレン共重合体、超高分子量エチ
レン・ｌ−ブテン共重合体、超高分子量エチレン・４−
メチル−１−ペンテン共重合体、超高分子量エチレン・
１−ヘキセン共重合体、超高分子量エチレン・ｌ−オク
テン共重合体、超高分子量エチレン・１−デセン共重合
体などのエチレンと炭素原子数が３ないし２０．好まし
くは４ないし１０のα−オレフィンとの超高分子量エチ
レン・α−オレフィン共重合体を例示することができる
。この超高分子量エチレン・α−オレフィン共重合体で
は、炭素数３以上のα−オレフィンは、該重合体の炭素
数１０００個当り０．１〜２０個好ましくは０．５〜１
０個さらに好ましくは１〜７個の量で含有されている。

このような超高分子量エチレン−α−オレフィン共重合
体から得られる分子配向成形体は、超高分子量ポリエチ
レンから得られる分子配向成形体と比較して特に耐衝撃
性および耐クリープ性に優れている。この超高分子量エ
チレン・α−オレフィン共重合体は軽量であって高強度
であり、耐摩耗性、耐衝撃性、耐クリープ性に優れ、耐
候性、耐水性、耐塩水性に優れている。

本発明で用いられる分子配向成形体を構成する超高分子
量ポリオレフィンまたはエチレン・α−オレフィン共重
合体は、その極限粘度［η］が５ｄｌｌ／ｇ以上好まし
くは７〜３０ｄＲ／ｇの範囲にあり、この共重合体から
得られる分子配向成形体の機械的特性あるいは耐熱性が
優れている。すなわち、分子端末は繊維強度に寄与しな
く、分子端末の数は分子量（粘度）の逆数であることか
ら、極限粘度［η］の大きいものが高強度を与えること
がわかる。

本発明で用いられる分子配向成形体の密度は０．９９０
ないし０．９００ｇ／ａｄ好ましくは０．９６０ないし
０．９８５ｇ／−である。

ここで密度は常法（ＡＳＴＭ　Ｄ　１５０５）に従い、
密度勾配管法にて測定した。このときの密度勾配管は四
塩化炭素とトルエンを用いることにより調製し、測定は
常温（２３℃）で行なった。

本発明で用いられる分子配向成形体の誘電率（ＩＫＨｚ
、２３℃）は１．４ないし３．０、好ましくは１．８な
いし２．４であり、正電正接（ｌＫＨｚ、８０℃）は０
．０５ないし０．０８％、好ましくは０．０４０ないし
０．０１０％である。ここで、誘電率および正電圧接は
繊維およびテープ状の分子配向成形体を一方向に緻密に
引き揃え、フィルム状にした試料を用いＡＳＴＭ　Ｄ　
１５０によって測定した。本発明で用いられる分子配向
成形体の延伸倍率は５ないし８０倍、好ましくは１０な
いし５０倍である。

本発明で用いられる分子配向成形体における分子配向の
程度は、Ｘ線回折法、複屈折法、螢光偏光法等で知るこ
とができる。本発明の超高分子量重合体が延伸フィラメ
ントの場合、たとえば呉祐吉、久保輝一部：工業化学雑
誌第３９巻、９９２頁（１９３９）に詳しく述べられて
いる半価１１による配向度、すなわち式 ％式％ （式中、Ｈ＠は赤道線上最強のバラトロープ面のデバイ
環に沿っての強度分布曲線の半価幅（°）である。） で定義される配向度（Ｆ）が０．９０以上、特に０．９
５以上となるように分子配向されていることが、機械的
性質の点で望ましい。

さらに、本発明で用いられる超高分子量エチレン・ａ−
オレフィン共重合体の分子配向成形体は、機械的特性に
も優れており、たとえば延伸フィラメントの形状で２０
ＧＰａ以上、特に３００Ｐａ以上の弾性率と、１．２Ｇ
Ｐａ以上、特に１６５ＧＰａ以上の引張強度とを有して
いる。

本発明で用いられる分子配向成形体のインパルス電圧破
壊値は１１０ないし２５０ＫＶ／ｍ＋ｓ、好ましくは１
５０ないし２２０Ｋｖ／ｌｌ１１であル。インパルス電
圧破壊値は誘電率の場合と同様な試料を用い、銅板上で
黄胴（２５ｙａｒｎφ）のＪＩＳ型電極電極り、負極性
のインパルスを２ＫＶ／３回ステップで加えながら昇圧
し、測定した。

本発明で用いられる分子配向成形体が超高分子量エチレ
ン・α−オレフィン重合体の分子配向成形体である場合
には、この分子配向成形体は耐衝撃性、破断エネルギー
および耐クリープ性が著しく優れているという特徴を有
している。これらの超高分子量エチレン・α−オレフィ
ン共重合体の分子配向成形体の特徴は以下の物性によっ
て表わされる。

本発明に用いる超高分子量エチレン・α−オレフィン共
重合体の分子配向成形体の破断エネルギーは８ｈｇ−ｍ
７２以上、好ましくは１０ｋｇ−ｍ７２以上である。

また、本発明で用いられる超高分子量エチレン・α−オ
レフィン共重合体の分子配向成形体は耐クリープ性に優
れている。とくに、常温クリープ性の促進条件に相当す
る高温下での耐クリープ特性に際立って優れており、荷
重を３０％破断荷重として、雰囲気温度を７０℃とし、
９０秒後の伸び（％）として求めたクリープが７％以下
、特に５％以下であり、さらに９０秒から１８０秒後の
クリープ速度（ε、５ｅｃ−″ｌ）が４　Ｘ　１０−’
ｓｅｅ　−’以下、特に５　ｘ　１０　＝ｓｅｃ　−’
以下である。

本発明で用いられる分子配向体のうちで超高分子量エチ
レン・α−オレフィン共重合体の分子配向体は前述の常
温物性を有しているが、さらにこれらの常温物性に加え
て次の熱的性質を兼備していると、前述の常温物性がさ
らに向上し、耐熱性にも優れているので好ましい。

本発明で用いられる超高分子量エチレン・α−オレフィ
ン共重合体の分子配向成形体は、該共重合体本来の結晶
融解温度（Ｔｍ）よりも少なくとも２０℃高い温度に少
なくとも１個の結晶融解ピーク（Ｔ　ｐ）に基づく融解
熱量が１５％以上好ましくは２０％以上、特に３０％以
上である。

超高分子量エチレン共重合体本来の結晶融解温度（Ｔ−
）は、この成形体を一度完全に融解した後冷却して、成
形体における分子配向を緩和させた後、再度昇温させる
方法、いわゆる示差走査型熱量計におけるセカンド・ラ
ンで求めることができる。

さらに説明すると、本発明で用いられる分子配向成形体
では、前述した共重合体本来の結晶融解温度域には結晶
融解ピークは全く存在しないか、存在するとしても極く
わずかにテーリングとして存在するにすぎない。結晶融
解ピーク（Ｔ　ｐ）は−般に、温度範囲Ｔｏ＋＋２０℃
〜ＴＩ＋５０℃、特にＴ＋＋＋＋２０℃〜Ｔｍ＋１００
℃の領域に表わされるのが普通であり、このピーク（Ｔ
Ｉ））は上記温度範囲内に複数個のピークとして表われ
ることが多い。すなわち、この結晶融解ピーク（”ｒｐ
）は、温度範囲Ｔａ＋＋３５℃〜Ｔｍ＋１００℃におけ
る高温側融解ピーク（Ｔ　ｐ　１　）と、温度範囲Ｔｍ
　＋２０℃〜Ｔｍ＋３５℃における低温側融解ピーク（
Ｔｐ２）との２つに分離して表われることが多く、分子
配向成形体の製造条件によっては、Ｔｐ　やＴ［Ｊ２が
さらに複数個のピークから成ることもある。

これらの高い結晶融解ピーク（Ｔ　ｐ　　、Ｔ　ｐ　ｚ
　）は、超高分子量エチレン・α−オレフィン共重合体
の分子配向成形体の耐熱性を著しく向上させ、かつ高温
の熱履歴後での強度保持率あるいは弾性率保持率に寄与
するものであると思われる。

また温度範囲Ｔｍ＋３５℃−Ｔｉ＋２０℃の高温側融解
ピーク（Ｔｐ　、　）に基づく融解熱量の総和は、全融
解熱量当り、１．５９６以上、特に３．０％以上にある
ことが望ましい。

また高温側融解ピーク（Ｔｐ　１）に基づく融解熱量の
総和が上述の値を満している限りにおいては、高温側融
解ピーク（Ｔｐ　１）が主たるピークとして突出して現
われない場合、つまり小ピークの集合体もしくはブロー
ドなピークになったとしても、耐熱性は若干失われる場
合もあるが、耐クリープ特性については優れている。

本発明における融点および結晶融解熱量は以下の方法に
より測定した。

融点は示差走査熱量計で以下のように行なった。

示差走査熱量計はＤＳＣＩＩ型（パーキンエルマー社製
）を用いた。試料は約３１１１ｇを４關Ｘ４ｍｍ５厚さ
０．２ｍｍのアルミ板に巻きつけることにより配向方向
に拘束した。次いでアルミ板に巻きつけた試料をアルミ
パンの中に封入し、瀾・走用試料とした。また、リファ
レンスホルダーに入れる通常、空のアルミパンには、試
料に用いたと同じアルミ板を封入し、熱バランスを取っ
た。まず試料を３０℃で約１分間保持し、その後１０℃
／分の昇温速度で２５０℃まで昇温し、第１回目昇温時
の融点測定を完了した。引き続き２５０℃の状態で１０
分間保持し、次いで２０℃／分の降温速度で降温し、さ
らに３０℃で１０分間試料を保持した。

次いで二回目の昇温を１０℃／分の昇温速度で２５０℃
まで昇温し、この際２回目昇温時（セカンドラン）の融
点測定を完了した。このとき融解ピークの最大値をもっ
て融点とした。ショルダーとして現われる場合は、ショ
ルダーのすぐ低温側の変曲点とすぐ高温側の変曲点で接
線を引き交点を励点とした。

また吸熱曲線の６０℃と２４０℃との点を結び該直線（
ベースライン）と二回目昇温時の主融解ピークとして求
められる超高分子量エチレン共重合体本来の結晶融解温
度（ＴＩＩｌ）より２０℃高い点に垂線を引き、これら
によって囲まれた低温側の部分を超高分子量エチレン共
重合体本来の結晶融解（Ｔｍ）に基づくものとし、また
高温側の部分を本発明で用いられる分子配向成形体の機
能を発現する結晶融解（Ｔｐ）に基づくものとし、それ
ぞれの結晶融解熱量は、これらの面積より算出した。

また、ＴｐｌおよびＴ　ｐ　２の融解に基づく融解熱量
も上述の方法に従い、Ｔｉ＋２０℃からの垂線とＴｓ＋
＋３５℃からの垂線に囲まれた部分をＴ　Ｉ）　２の融
解に基づく融解熱量のものとし、高；Ｈ側部分をＴｐｌ
の融解に基づく融解熱量のものとして同様に算出した。

本発明で用いられる超高分子量エチレン・α−オレフィ
ン共重合体の延伸フィラメントは、１７０℃で５分間の
熱履歴を与えた後での強度保持率が９５％以上で、弾性
率保持率が９０％以上、特に９５％以上であり、従来の
ポリエチレンの延伸フィラメントには全く認められない
優れた耐熱性を有している。

超高分子量ポリオレフィンの分子配向成形体の製造方法 前述の高弾性、高引張強度を有する超高分子量ポリオレ
フィン延伸物を得る方法としては、たとえば特開昭５６
−１５４０８号公報、特開昭５８５２２８号公報、特開
昭５９−１３０３１３号公報、特開昭５９−１８７６１
４号公報等に詳述されているような、超高分子量ポリエ
チレンを稀薄溶液にするか、あるいは超高分子量ポリエ
チレンにパラフィン系ワックスなとの低分子量化合物を
添加して超高分子量ポリエチレンの延伸性を改良して高
倍率に延伸する方法を例示することができる。

超高分子量エチレン・ａ−オレフィン共重合体の分子配
向成形体の製造方法 次に本発明を、その理解が容易なように、原料、製造方
法の順に以下に説明する。

原　　　料 本発明に用いる超高分子量エチレン・α−オレフィン共
重合体は、エチレンと炭素数３以上のα−オレフィンと
を、チーグラー系触媒を使用し、たとえば有機溶媒中で
スラリー重合させることにより得られる。

炭素数３以上のα−オレフィンとしては、プロピレン、
ブテン−１、ペンテン−１，４−メチルペンテン−１１
ヘキセン−１、ヘプテン−１１オクテン−１などが用い
られるが、このうち特にブテン−１，４−メチルペンテ
ン−１１ヘキセン−■、オクテン−１などが好ましい。

このようなα−オレフィンは、得られる共重合体の炭素
数１０００個当り前述の量で存在するようにエチレンと
共重合される。また、本発明で分子配向体を製造する際
にベースとして用いられる超高分子量エチレン・α−オ
レフィン共重合体は、前述した極限粘度［η］に対応す
る分子量を有するべきである。

本発明で用いられる超高分子量エチレン・α−オレフィ
ン共重合体中のα−オレフィン成分の定量は、赤外分光
光度計（日本分光工業製）によって行なわれる。具体的
には、エチレン鎖の中に取り込まれたα−オレフィンの
メチル基の変角振動を表わす１３７８ｃｍ−１の吸光度
を、赤外分光光度計により測定し、この値を、あらかじ
め１３ｃ核磁気共鳴装置にて、モデル化合物を用いて作
成した検量線にて１０００炭素原子当りのメチル分枝数
に換算することにより、超高分子量エチレン・α−オレ
フィン共重合体中のα−オレフィン量を定量する。

製造方法 本発明では、上記超高分子量エチレン・α−オレフィン
共重合体から分子配向体を製造するに際して、該共重合
体に希釈剤を配合する。このような希釈剤としては、超
高分子量エチレン共重合体に対する溶剤あるいは超高分
子量エチレン共重合体に対して相溶性を有する各種ワッ
クス状物が用いられる。

このような溶剤としては、前記共重合体の融点以上の沸
点、さらに好ましくは前記共重合体の融点よりも２０℃
以上高い沸点を有する溶剤が用いられる。

このような溶剤としては、具体的には、ｎ−ノナン、ｎ
−デカン、ｎ−ウンデカン、ｎ−ドデカン、ｎ−テトラ
デカン、ｎ−オクタデカンあるいは流動パラフィン、灯
油等の脂肪族炭化水素系溶媒、キシレン、ナフタリン、
テトラリン、ブチルベンゼン、ｐ−シメン、シクロヘキ
シルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、
ドデシルベンゼン、ビシクロヘキシル、デカリン、メチ
ルナフタリン、エチルナフタリン等の芳香族炭化水素系
溶媒あるいはその水素化誘導体、１．１．２．２−テト
ラクロロエタン、ペンタクロロエタン、ヘキサクロロエ
タン、１．２．３−トリクロロプロパン、ジクロロベン
ゼン、１．２．４−トリクロロベンゼン、ブロモベンゼ
ン等のハロゲン化炭化水素溶媒、パラフィン系プロセス
オイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセス
オイル等の鉱油が挙げられる。

また希釈剤としてのワックス類としては、具体的には脂
肪族炭化水素化合物あるいはその誘導体が用いられる。

このような脂肪族炭化水素化合物としては、飽和脂肪族
炭化水素化合物を主体とし、通常、分子量が２０００以
下好ましくは１０００以下さらに好ましくは８００以下
のパラフィン系ワックスと呼ばれる化合物が用いられる
。

このような脂肪族炭化水素化合物としては、具体的には
、トコサン、トリコサン、テトラコサン、トリアコンタ
ン等の炭素数２２以上のｎ−アルカンあるいはこれらを
主成分とした低級ｎ−アルカンとの混合物、石油から分
離精製されたいわゆるパラフィンワックス、エチレンあ
るいはエチレンと他のα−オレフィンとを共重合して得
られる低分子２重合体である中・低圧法ポリエチレンワ
ックス、高圧法ポリエチレンワックス、エチレン共重合
ワックスあるいは中・低圧法ポリエチレン、高圧法ポリ
エチレン等のポリエチレンを熱減成等により分子量を低
ドさせたワックス、それらのワックスの酸化物あるいは
マレイン酸変性等の酸化ワンクス、マレイン酸変性ワッ
クス等が用いられる。

また脂肪族炭化水素化合物誘導体としては、たとえば脂
肪族炭化水素基（アルキル基、アルケニル基）の末端も
しくは内部に１個またはそれ以上、好ましくは１〜２個
、特に好ましくは１個のカルボキシル基、水酸基、カル
バモイル基、エステル基、メルトカプト基、カルボニル
基等の官能基を合する化合物である炭素数８以上、好ま
しくは炭素数１２〜５０または分子量１３０〜２０００
好ましくは２００〜８００の脂肪酸、脂肪族アルコール
、脂肪酸アミド、脂肪酸エステル、脂肪族メルカプタン
、脂肪族アルデヒド、脂肪族ケトン等が用いられる。

このような脂肪族炭化水素化合物誘導体とじては、具体
的には、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パル
ミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸などの脂肪酸、ラ
ウリンアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアル
コール、ステアリルアルコールなどの脂肪族アルコール
、カプリンアミド、ラウリンアミド、バルミチンアミド
、ステアリルアミドなどの脂肪酸アミド、ステアリル酢
酸エステルなどの脂肪酸エステル等が用いられる。

超高分子量エチレン・α−オレフィン共重合体と希釈剤
とは、これらの種類によっても相違するが、−膜内に３
：９７〜８０　：　２０、特に１５：８５〜６０：４０
の重量比で用いられる。希釈剤の量が」二記範囲よりも
低い場合には、溶融粘度が高くなり過ぎ、溶融混練や溶
融成形が困難となるとともに、得られる成形体の肌荒れ
が著しく、延伸切れ等を生し易い。一方、希釈剤の量か
上記範囲よりも多いと、やはり溶融混練が困難となり、
また得られる成形体の延伸性が劣るようになる。

溶融混線は、一般に１５０〜３００℃、特に１７０〜２
７０℃の温度で行なわれる。上記範囲よりも低い温度で
は、溶融粘度が高すぎて、溶融成形が困難となり、また
上記範囲よりも高い場合には、熱減成により超高分子量
エチレン壷α−オレフィン共重合体の分子量か低下し、
優れた高弾性率および高強度を有する成形体を得ること
が困難となる。なお、配合はヘンシェルミキサー　Ｖ型
ブレンダー等による乾式ブレンドで行なってもよいし、
あるいは単軸押出機または多軸押出機を用いて行なって
もよい。

超高分子−ｍエチレン・α−オレフィン共重合体と希釈
剤とからなるドープ（紡糸原液）の溶融成形は、一般に
溶融押出成形により行なわれる。具体的には、ドープを
紡糸口金を通して溶融押出することにより、延伸用フィ
ラメントが得られる。

この際、紡糸口金より押出された溶融物にドラフト、す
なわち溶融状態での引き伸しを加えることもできる。溶
鍛樹脂のダイ・オリフィス内での押出速２ｖ。と冷却固
化した未延伸物の巻き取り速度Ｖとの比をドラフト比と
して次式で定義することができる。

ドラフト比−￥／Ｖｏ　　　　　　・・・（２）このよ
うなドラフト比は、混合物の温度および超高分子量エチ
レン共重合体の分子量等により変化するが、通常は３以
上好ましくは６以上とすることができる。

次に、このようにして得られた超高分子量エチレン・α
−オレフィン共重合体の未延伸成形体を、延伸処理する
。延伸は、超高分子Ｆｍエチレン・α−オレフィン川重
重合体ら得られた未延伸成形体に少なくとも一軸方向の
分子配向が有効に付与されるように行なわれる。

超高分子量エチレン・α−オレフィン共重合体から得ら
れる未延伸成形体の延伸は、一般に４０〜１６０℃、特
に８０〜１４５℃の温度で行なわれる。未延伸成形体を
上記温度に加熱保持するための熱媒体としては、空気、
水蒸気、液体媒体の何れをも用いることかできる。しか
しながら、熱媒体として、前述した希釈剤を溶出除去す
ることができる溶媒で、しかもその沸点が成形体組成物
の融点よりも高い液体媒体、具体的には、デカリン、デ
カン、灯油等を使用して、延伸操作を行なうと、前述し
た希釈剤の除去が可能となるとともに、延伸時の延伸む
らが生ぜずしかも高延伸倍率の達成が可能となるので好
ましい。

超高分子量エチレン・α−オレフィン共重合体から希釈
剤を除去する手段は、前記方法に限らず、未延伸物をヘ
キサン、ヘプタン、熱エタノール、クロロホルム、ベン
ゼン等の溶剤で処理後延伸する方法、延伸物をヘキサン
、ヘプタン、熱エタノール、クロロホルム、ベンゼン等
の溶剤で処理する方法によっても、成形物中の希釈剤を
除去することによって、高弾性率、高強度の延伸物を得
ることができる。

延伸操作は、−段あるいは二段以上の多段で行なうこと
ができる。延伸倍率は、所望とする分子配向およびこれ
に伴う融解温度向上の効果にも依存するが、一般に５〜
８０倍好ましくは１０〜５０倍である。

一般には、二段以上の多段延伸により延伸操作を行なう
ことが好ましく、−段目では８０〜１２０℃の比較的低
い温度で押出成形体中の希釈剤を抽出しながら延伸操作
を行ない、二段目以降では１２０〜１６０℃の温度でし
かも一段目延伸温度よりも高い温度で成形体の延伸操作
を行なうことが好ましい。

一軸延伸操作の場合には、周速の異なるローラ間で引張
延伸を行なえばよい。

このようにして得られた分子配向成形体は、所望により
拘束条件下に熱処理することができる。

この熱処理は、一般に１４０〜１８０℃好ましくは１５
０〜１７５℃の温度で、１〜２０分間好ましくは３〜１
０分間行なうことができる。熱処理により、配向結晶部
の結晶化が一層進行し、結晶融解温度の高温側への移行
、強度および弾性率の向上、さらには高温での耐クリー
プ性の向上がもたらされる。

本発明では、上記のような超高分子量エチレン・α−オ
レフィン共重合体のフィラメント状の分子配向体から光
ファイバーケーブル用補強材が形成されるが、フィラメ
ント状の分子配向成形体から光ファイバーケーブル用補
強材（テンションメンバー）を形成するには、従来公知
の方法が採用される。

補強材としての超高分子量エチレン・α−オレフィン共
重合体の分子配向成形体の用い方は、モノフィラメント
、テープ形状で光フアイバーコードまたは光フアイバー
コードの集合体に沿わせることもできるし、マルチフィ
ラメントまたマルチフィラメントに樹脂を含浸させた所
謂、プルトルージョン成形体として光フアイバーコード
または光フアイバーコードの集合体に沿わせることもで
きる。またマルチファイバーを編組したローブ、紐や織
成した織布の形状で用いることもできるし、またこれら
の編組物、織成物に樹脂成分を含浸させたり塗布したプ
ルノール−ジョン成形体として用いることもできる。

発明の効果 上述のように、本発明では、超高分子量エチレン・α−
オレフィン共重合体の分子配向成形体を光ファイバーケ
ーブル用補強材として用いているので、吸水性が少なく
、光ファイバーコートノ伝送特性が低下することなく、
しがも耐クリープ性および耐衝撃性に優れている。また
超高分子量ポリエチレンを用いた分子配向成形体と比較
すると耐熱性に優れている。

以下、本発明を実施例により説明するが本発明の要旨を
越えない範囲で実施例に拘束されるものではない。

実施例１ く超高分子量エチレン・ブテン−１共重合体の重合〉 チーグラー系触媒を用い、ｎ−デカン１ｇを重合溶媒と
して、超高分子量エチレン・ブテン−１共重合体のスラ
リー重合を行なった。エチレンとブテン−１との組成が
モル比で９７．２：２．３５の比率の混合モノマーガス
を圧力が５　ｋｇ　／　ｃ−の一定圧力を保つように反
応器に連続供給した。重合は反応温度７０℃で約２時間
で終了した。

得られた超高分子量エチレン・ブテン−１共重合体粉末
の収量は１６０ｇで極限粘度［η］　（デヵリン：１３
５℃）は８．２ｄ、ｌ）／ｇ、赤外分光光度計によるブ
テン−１含量は１０００炭素原子あたり１．５個であっ
た。

く超高分子量エチレン・ブテン−１共重合体延伸配向物
の調製〉 上述の重合により得られた超高分子量エチレン・ブテン
−１共重合体粉末２０重量部とパラフィンワックス（融
点−６９℃、分子量−４９０）８０重量部との混合物を
次の条件で溶融紡糸した。

該混合物１００重量部にプロセス安定剤として３．５−
ジーｔｅｒｔ−ブチルー４−ハイドロキシトルエンを０
．１重量部配合した。次いで該混合物をスクリュー式押
出機（スクリュー径＝２５ｍｍ、Ｌ／Ｄ−２５，サーモ
プラスチックス社製）を用いて、設定温度１．９０℃で
溶融混練を行なった。引き続き、該混合溶融物を押出機
に付属するオリフィス径２關の紡糸ダイより溶融紡糸し
た。押出溶融物は１８０ｃ＋ｎのエアーギャップで３６
倍のドラフト比で引き取られ、空気中にて冷却、固化し
、未延伸繊維を得た。さらに該未延伸繊維を次の条件で
延伸した。

王台のゴデツトロールを用いて二段延伸を行なった。こ
のとき第−延伸槽の熱媒はｎ−デカンであり、温度は１
１０℃、第二延伸槽の熱媒はトリエチレングリコールで
あり、温度は１４５℃であった。槽の有効長はそれぞれ
５０ｃｍであった。

延伸に際しては、第１ゴデツトロールの回転速度を０．
５ｍ／分として第３ゴデツトロールの回転速度を変更す
ることにより、所望の延伸比の配向繊維を得た。第２ゴ
デツトロールの回転速度は安定延伸可能な範囲で適宜選
択した。初期に混合されたパラフィンワックスは、はぼ
全量が延伸時ｎ−デカン中に抽出された。このあと配向
繊維は、水洗し、減圧下室温にて一昼夜乾燥し、諸物性
の測定に供した。なお延伸比は、第１ゴデツトロールと
第３ゴデツトロールの回転速度比から計算で求めた。

く引張特性の測定〉 弾性率および引張強度は島津製作新製ＤＣ５−５０Ｍ型
引張試験機を用い、室温（２３℃）にて測定した。

この時クランプ間の試料長は１００關であり、引張速度
は１００ｍｍ／分（１００％／分歪速度）であった。弾
性率は初期弾性率で接線の傾きを用いて計算した。計算
に必要な繊維断面積は密度を０．９６０ｇ／ｅｅとして
重量から計算で求めた。

〈熱履歴後の引張弾性率、強度保持率〉熱履歴試験はギ
ヤーオーブン（パーフェクトオーブン二■葉井製作所製
）内に放置することによって行なった。

試料は約３ｍの長さでステンレス枠の両端に複数個の滑
車を装置したものに折り返しかけて試料両端を固定した
。この際試料両端は試料がたるまない程度に固定し、積
極的に試料に張力はかけなかった。熱履歴後の引張特性
は、前述の引張特性の測定の記載に基づいて測定した。

く耐クリープ性の測定〉 クリープ特性の測定は熱応力歪測定装置ＴＭＡ／５ＳＩ
Ｏ（セイコー電子工業社製）を用いて、試料長１ｃｎ＋
、雰囲気温間７０℃、荷重は室温ての破断荷重の３０％
に相当する重量の促進条件下で行なった。クリープ量を
定量的に評価するため以下の二つの値を求めた。つまり
荷重後、９０秒経た後のクリープ伸び（９６）ＣＲ９ｏ
と、９０秒後から１８０秒後の間の平均クリープ速度ε
（ｓｅｅ　−１）とを求めた。

表１に得られた延伸配向繊維の引張特性を示す。

表　　１ 超高分子量エチレン・ブテン−１共重合体延伸フィラメ
ント（試料−１）の配向度は０．９７５、またこの本来
の結晶融解ピークは１．２６．７℃、全結晶融解ピーク
面積に対するＴｐの割り合いは３３．８％であった。ま
た耐クリープ性はＣＲ９゜−３，１％、Ｅ　−３、０３
Ｘ　１０−５ｓｅｃ−’テあった。さらに１７０℃、５
分間の熱履歴後の弾性率保持率は１０２．２％、強度保
持率は１０２．５％で、熱履歴により性能の低下を示さ
なかった。

また、延伸フィラメントの破断に要する仕事量は１０　
、　３　ｋｇ−ｍ　／　ｇ　、密度は０．９７３ｇ／ｃ
ｊ、比誘電率は２．２、誘電正接は０．０２４、−イン
パルス電圧破壊値は１８０　Ｋ　Ｖ　／　ｍｍであった
。

く光ファイバーケーブルの調製〉 ＧＩ型ラフアイバーらなる光フアイバー芯線の外周面に
シリコンゴム系のバッファ層を介してナイロン１２から
なる熱可塑性樹脂膜を設け、外径１！ｌｌ１１にし、こ
れの外周面に上述のようにして紡糸延伸した超高分子量
エチレン・ブテン−１共重合体延伸フィラメントを１３
０本平行に束ねてなる１３００デニールのフィラメント
束（マルチフィラメント）６束をそれぞれ対称的位置に
配置し、さらにこの外周上に軟質塩化ビニルを押出し被
覆して厚さ０．５ｍｍの保護層を形成し、外径２．４順
の光ファイバーケーブルを作製した。

実施例２ く超高分子量エチレン・オクテン−１共重合体の重合〉 チーグラー系触媒を用いて、ｎ−デカン１ｇを重合溶媒
としてエチレンのスラリー重合を行なった。

このとき、共単量体としてオクテン−１を１２５ｍ１と
分子量調整のための水素４ＯＮｍｌを重合開始前に添加
し、重合を開始した。エチレンガスを反応器の圧力が５
　ｋｇ　／　ｃ−の一定圧力を保つように連続供給し、
重合は７０℃、２時間で終了した。得られた超高分子量
エチレン・オクテン−１共重合体粉末の収量は１７８ｇ
でその極限粘度［η］（デカリン、１３５℃）は１０．
６６　　ｄｆｌ／ｇ。

赤外分光光度計によるオクテン−１共単量体含量は１０
００炭素原子あたり０．５個であった。

〈超高分子量エチレン・オクテン−１共重合体延伸配向
物の調製とその物性〉 実施例１に記載した方法により延伸配向繊維の調製を行
なった。

表２に得られた超高分子量エチレン・オクテン−１共重
合体延伸配向繊維の引張特性を示す。

表　　２ 超高分子量エチレン・オクテン−１共重合体延伸フィラ
メント（試料−２）の配向度は０．９７８、またこの本
来の結晶融解ピークは１３１．１℃であり、全結晶融解
ピーク面積に対するＴｐおよびＴｐｌの割り合いはそれ
ぞれ９７．７％および５．０％であった。試料−２フイ
ラメントの耐クリープ性はＣＲ９，−２，０％、ε−９
，５０Ｘ１０−６ｓｅｃ−１であった。マタ、１７０℃
、５分間の熱履歴の後の弾性率保持率は１０８．２％、
強度保持率は１０２．１％であった。さらに試料−２の
フィラメントの破断に要する仕事量は１０．１ｋｇ・ｍ
／ｇ−、密度は０．９７１ｇ／ａＪ、比誘電率は２．２
、誘電圧接は０．０３１、インパルス電圧破壊値は１８
５　Ｋ　Ｖ　／　ｍｍであった。

抗張力繊維層を、試料−２の超高分子量エチレン・オク
テン−１共重合体延伸フィラメント１３０本を平行に束
ねてなる１３００デニールのフィラメント束６束で形成
した点を除いて、他の構成は全て実施例１のものと同じ
構成にして実施例２の光ファイバーケーブルを作製した
。

比較例１ 超高分子量ポリエチレン（ホモポリマー）粉末（極限粘
度［ηコー７．４２ｄＮ／ｇ、デカリン。

１３５℃）：２０重量部とパラフィンワックス（融点−
６９℃、分子量−４９０）：８０重量部の混合物を実施
例１の方法で溶融紡糸、延伸し、延伸・配向繊維を得た
。

表３に得られた延伸配向繊維の引張特性を示す。

表　　３ 超高分子量ポリエチレン延伸フィラメント（試料−３）
の配向度は０．９８０、また本来の結晶融解ピークは１
．３５．１℃１．全結晶融解ピーク面積に対するＴｐの
割り合いは８．８％であった。また同様に全結晶融解ピ
ーク面積に対する高温側ピークＴ　ｐ　ｔの割り合いは
１９６以下であった。耐クリープ性はＣＨ２Ｏ−１１，
９％、ε−１，０７Ｘ　１０−”５ｅｅ−’テあった。

また１７０℃、５分間の熱履歴後の弾性率保持率は８０
．４％、強度保持率は７８．２％であった。さらに試料
−３に破断の要する仕事量は１０．２ｋｇ−ｍ／ｇ、密
度は０．９８５ｇ／ｃＪ、比誘電率は２．３、誘電正接
は０．０３０、インパルス電圧破壊値は１８２ＫＶ　／
　ｍｍであった。

抗張力繊維層を、試料−３の超高分子量ポリエチレンフ
ィラメント１３０本を平行に束ねてなる１３００デニー
ルのフィラメント束６束で形成した点を除いて、他の構
成は全て実施例１のものと同じ構成にして、比較例１の
光ファイバーケーブルを作製した。

比較例２ 抗張力繊維層を４５０デニールのアラミド繊維（商品名
：ケブラ−４９）フィラメント束で形成した点を除いて
、他の構成は全て実施例１のものと同じ構成にして、比
較例１の光ファイバーケーブルを作製した。

実施例１，２の光ファイバーケーブルと比較例１．２の
光ファイバーケーブルの双方について５ケ月間の加湿促
進試験を施したものと、加湿促進試験をしないで真空容
器中に保存したものとを用意し、それぞれ光ファイバー
ケーブルの信号伝達ロスを調べたところ表４に示す結果
を得た。なお、加湿促進の条件は湿度１００％旧１、温
度６０℃放置であった。

表４ 上記の表４から明らかなように実施例１，２の光ファイ
バーケーブルは比較例２のものに比べて遥かに吸水率が
低く長期に渡って信号伝達特性に優れていることがわか
る。

さらに実施例１．２の光ファイバーケーブルと比較例１
．２の光ファイバーケーブルの双方について引張特性試
験を施した。つまり光ファイバーケーブルに０．５％の
歪を与える荷重を１分間課し、脱荷型後の残留歪と信号
伝達ロスを調べたところそれぞれ表５に示す結果を得た
。なお、引張特性試験は２３℃の温度で湿度５５％Ｒ１
＋で行なった。

上記の表５から明らかなように実施例１．２の光ファイ
バーケーブルは比較例１の光ファイバーケーブルに比べ
遥かに荷重の残留歪において優れており、この結果、信
号伝達ロスにも優れる。

以上説明したような、特定の超高分子量エチレン・α−
オレフィン共重合体延伸配向フィラメント補強材として
用いた光ファイバーには、吸水性がなく、しかも耐クリ
ープ性に優れていることから、信号伝達特性に優れる等
顕著な効果を有するものである。

表５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）極限粘度［η］が少なくとも５ｄｌ／ｇであり、し
   かも炭素数が３以上のα−オレフィンの含有量が炭素数
   １０００個あたり平均０．１〜２０個である超高分子量
   エチレン・α−オレフィン共重合体の分子配向体からな
   る光ファイバーケーブル用補強材。 ２）α−オレフィンが、ブテン−１，４−メチルペンテ
   ン−１、ヘキセン−１、オクテン−１またはデセン−１
   である請求項第１項に記載の光ファイバーケーブル用補
   強材。 ３）α−オレフィンの含有量が炭素数１０００個あたり
   平均０．５〜１０個である請求項第１項に記載の光ファ
   イバーケーブル用補強材。