JP2016031462A - 光ファイバケーブル及びワイヤーハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】外装材等の他の部材を必要とせず、光ファイバケーブル自身で可塑剤の光ファイバ素線への移行を防止することが可能である光ファイバケーブル及びワイヤーハーネスを提供する。【解決手段】光ファイバ素線２と、その周囲を覆う被覆層３とを有し、被覆層３が、少なくとも、光ファイバ素線２側に形成された内側被覆層３１と、内側被覆層３１よりも外側に形成された外側被覆層３２との２層を有し、内側被覆層３１が、押出成形可能な材料から構成され、外側被覆層３２が、押出成形可能な材料から構成され、内側被覆層３１よりも曲げ弾性率が大きく、溶解度パラメータが１０以上である、可塑剤移行防止機能を有する被覆層から構成して光ファイバケーブル１とし、光ファイバケーブル１を用いてワイヤーハーネスを構成した。【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバケーブル及び該光ファイバケーブルを用いたワイヤーハーネスに関するものである。

従来、光ファイバ（光ファイバ素線ということもある）を用いた光ファイバケーブルが公知である（例えば、特許文献１参照）。光ファイバケーブル１０１は、図５に示すように、光ファイバ素線１０２と、光ファイバ素線１０２に沿って形成された抗張力体１０３と、光ファイバ素線１０２及び抗張力体１０３の周囲を覆う光ケーブル被覆層１０４とを備えている。

光ファイバ素線１０２は、例えば、光を伝送するコアと、該コアの周囲を覆うクラッドと、該クラッドの周囲を被覆する光ファイバ被覆層から構成される。前記被覆層は、紫外線硬化性樹脂等が用いられる。

光ケーブル被覆層１０４は、収縮すると、光ファイバが蛇行して光伝送損失が大きくなってしまうため、収縮し難いことが要求される。また、光ケーブル被覆層１０４は、光ファイバケーブル１０１の取り扱いを容易とするために、柔軟性が要求される。

上記特許文献１では、柔軟性を改良した光ケーブル被覆層１０４の材料として、ポリプロピレン系ポリマーにポリプロピレンエラストマーを混合した樹脂が用いられている。

特開２０１３−２５０４９９号公報

車両等に搭載される車載用ワイヤーハーネスでは、絶縁電線と光ファイバケーブルが結束材等で束ねられ、互いに接触した状態で使用されることがある。絶縁電線は、例えば、銅線等の導体の周囲が軟質ポリ塩化ビニル樹脂等の絶縁材料により被覆されている。上記絶縁材料に用いられる軟質ポリ塩化ビニル樹脂は、可塑剤を含んでいる。

ワイヤーハーネスにおいて、絶縁電線と光ファイバケーブルが接触している状態では、経時的にポリ塩化ビニル樹脂中の可塑剤が、光ファイバケーブルの光ケーブル被覆層に移行するという問題があった。光ケーブル被覆層に移行した可塑剤は、更に光ファイバ素線の光ファイバ被覆層に可塑剤が移行して、光ファイバ被覆層が膨潤して亀裂の発生や、破断等の問題があった。このように光ファイバ被覆層に亀裂が発生したり、破断したりすると、光ファイバの保護機能や、伝送特性等に悪影響を及ぼす。

また、ワイヤーハーネスを構成した際に、絶縁電線から光ファイバケーブルに可塑剤が移行するのを防止するために、光ファイバケーブル１０１の周囲に、コルゲートチューブのような別体の外装材を取り付けて、ワイヤーハーネスを構成することも行われている。しかし、このように光ファイバケーブル１０１の周囲に外装材を取り付けることは、別の部品が必要になり、更に取り付け工程が増えるため、材料コストや作業コストが上昇してしまうという問題があった。

更に光ファイバケーブル１０１の全周にわたり、外装材等を隙間なく形成することは困難であり、外装材により被覆されない部分等が出てくることは避けられない。そうすると、その部分から光ファイバケーブル１０１に可塑剤が移行してしまい、可塑剤の移行を確実に防止することが困難である。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消するためになされたものであり、外装材等の他の部材を必要とせず、光ファイバケーブル自身で可塑剤の光ファイバ素線への移行を防止することが可能である光ファイバケーブル及びワイヤーハーネスを提供することを目的とする。

本発明の光ファイバケーブルは、
光ファイバ素線と、その周囲を覆う被覆層とを有する光ファイバケーブルにおいて、
前記被覆層が、少なくとも、光ファイバ素線側に形成された内側被覆層と、該内側被覆層よりも外側に形成された外側被覆層との２層を有し、
前記内側被覆層が、押出成形可能な材料から構成され、
前記外側被覆層が、押出成形可能な材料から構成され、前記内側被覆層よりも曲げ弾性率が大きく、溶解度パラメータが１０以上である、可塑剤移行防止機能を有する被覆層であることを要旨とするものである。

本発明の光ファイバケーブルにおいて、前記外側被覆層が、前記光ファイバケーブルの最外層に形成されていることが好ましい。

本発明の光ファイバケーブルにおいて、前記外側被覆層が、曲げ弾性率が２０００ＭＰａ以上の材料であることが好ましい。

本発明の光ファイバケーブルにおいて、前記外側被覆層の材料が、ポリアミド樹脂であることが好ましい。

本発明の光ファイバケーブルにおいて、前記内側被覆層の材料が、ポリオレフィン系樹脂であることが好ましい。

本発明の光ファイバケーブルにおいて、前記光ファイバ素線が、光を伝送するコアと該コアの周囲を覆うクラッドと該クラッドの周囲を被覆する光ファイバ被覆層とを有することが好ましい。

本発明の光ファイバケーブルにおいて、更に前記被覆層の内側に抗張力体を有することが好ましい。

本発明のワイヤーハーネスは、上記の光ファイバケーブルを有することを要旨とするものである。

本発明のワイヤーハーネスにおいて、可塑剤を含む絶縁被覆を有する絶縁電線が前記光ファイバケーブルと接触した状態で配置されているように構成することができる。

本発明光ファイバケーブルは、光ファイバ素線の周囲を覆う被覆層が、光ファイバ素線側に形成された内側被覆層と、該内側被覆層よりも外側に形成された外側被覆層との２層を有し、前記外側被覆層が前記内側被覆層よりも曲げ弾性率が大きく、溶解度パラメーターが１０以上である、可塑剤移行防止機能を有する被覆層であるから、外装材等の他の部材を必要とせず、光ファイバケーブル自身で他の材料などに含まれる可塑剤が光ファイバ素線へ移行するのを防止することが可能である。しかも被覆層である内側被覆層及び外側被覆層が共に押出成形可能な材料から構成されているため、少なくとも２層を有する積層構造の被覆層の形成を押出成形により容易に行うことができ、材料コストや製造コスト等を抑制することが可能である。

本発明のワイヤーハーネスは、上記の光ファイバケーブルを有するものであるから、使用時に他の材料からの可塑剤の移行を防止して、光ファイバケーブルの特性を劣化させず、長期にわたり良好な特性を維持することが可能である。またワイヤーハーネスが、可塑剤を含む絶縁被覆を有する絶縁電線と光ファイバーケーブルが接触した状態で使用される形態の場合、光ファイバ素線の光ファイバ被覆層に上記絶縁電線の絶縁被覆中に含まれる可塑剤が移行するのを良好に防止できる。

図１は本発明の光ファイバケーブルの一例を示す断面図である。 図２は図１の光ファイバケーブルに用いられる光ファイバ素線を拡大した状態を示す断面図である。 図３は本発明の光ファイバケーブルの他の例を示す断面図である。 図４は本発明のワイヤーハーネスの一例の外観を示す斜視図である。 図５は従来の光ファイバケーブルを示す断面図である。

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。図１は本発明の光ファイバケーブルの一例を示す断面図である。図１に示すように、光ファイバケーブル（以下、単に光ケーブルと略記することもある）１は、光ファイバ素線２と、該光ファイバ素線２の周囲を覆う被覆層３を有する。被覆層３は抗張力体４の外側を被覆する筒状に形成されている。

被覆層３は、光ファイバ素線２側に形成された内側被覆層３１と、該内側被覆層３１よりも外側に形成された外側被覆層３２とが積層された２層から構成されている。被覆層３は光ファイバ素線２の外周を覆い、光ファイバ素線２を保護するためのシースとして形成されている。

図１に示す光ケーブルでは、外側被覆層３２は、光ケーブルの最外層として形成されていて、光ケーブル１の保護材としての機能を有している。

被覆層３は、その下層の抗張力体４及び光ファイバ素線２に対し、締め付けない緩い状態で被覆してルース構造に形成してもよいし、密着した状態で被覆してもよい。

内側被覆層３１は、被覆層３に柔軟性、難燃性等を付与するために設けられ、可塑剤を含まず外側被覆層３２よりも柔軟な材料で、押出し成形可能な材料が用いられる。外側被覆層３２は、被覆層３に可塑剤移行防止性を付与するために設けられる。外側被覆層３２の材料は、内側被覆層３１よりも硬さが硬く、曲げ弾性率が大きく、溶解度パラメータ（Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ，以下「ＳＰ値」ということもある。）が１０以上であり、可塑剤を含まず、押出し成形可能な材料が用いられる。

本発明では、このように被覆層３を少なくとも内側被覆層３１と外側被覆層３２の２層の積層構成としたことに大きな特徴がある。このように各被覆層３１、３２に、それぞれ別々の機能を付与することにより、被覆層３が単一層から構成されていた従来の光ケーブルと比較して、被覆層３に可塑剤の移行防止性を付与することを可能とすると共に、光ケーブル１自体の柔軟性等を大きく損なうことなく、製造も容易である光ケーブルを得ることができた。以下、内側被覆層３１と外側被覆層３２の具体的な構成について、説明する。

内側被覆層３１は、従来、この種の光ケーブルの被覆層として用いられている柔軟性を有する樹脂を使用することができる。内側被覆層３１の柔軟性を有する樹脂としては、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の、ポリオレフィン系樹脂が挙げられる。内側被覆層３１は、可塑剤を含まず、低収縮性の樹脂を用いるのが好ましい。内側被覆層３１に用いられる柔軟性に優れ、低収縮性の樹脂としては、例えば、ポリプロピレン系樹脂、オレフィン系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。

オレフィン系熱可塑性エラストマーは、ハードセグメントとしてポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンを樹脂成分に用い、ソフトセグメントとしてＥＰＤＭ等のゴム成分を使用したものである。オレフィン系熱可塑性エラストマーは、樹脂成分とゴム成分はブレンドしただけの単純ブレンド型、ブレンドと同時に架橋した架橋型がある。

また内側被覆層３１に、難燃性を付与するために、難燃剤等を添加してもよい。難燃剤としては、水酸化マグネシウム、非デカブロ臭素系難燃剤、三酸化アンチモン等が挙げられる。また内側被覆層３１には、その他の添加剤を配合してもよい。その他の添加剤としては、酸化防止剤、銅害防止剤等が挙げられる。

内側被覆層３１の厚みは特に限定されない。例えば、光ファイバ素線２の直径が２００〜５００μｍ程度に形成されている場合、内側被覆層３１の厚みは、０．３〜０．５ｍｍ程度に形成することができる。

外側被覆層３２は、被覆層３に可塑剤の移行防止性を付与するために形成されている。外側被覆層３２の材料は、曲げ弾性率が２０００ＭＰａ以上であることが好ましい。上記曲げ弾性率は、ＡＳＴＭ Ｄ７９０で規定する測定方法で測定された常温（２３℃）における値である。また外側被覆層３２の材料は、ＳＰ値が１０以上であればよいが、好ましくは１１以上である。外側被覆層３２の材料が、曲げ弾性率が高く硬い材料であると、可塑剤移行防止効果以外に、光ケーブル１の表面を保護する保護材としても十分な特性を得ることができる。

外側被覆層３２の材料は、ＳＰ値が１０以上のものを用いる理由は、下記の通りである。絶縁電線等の絶縁被覆のポリ塩化ビニル樹脂に添加されている可塑剤は、通常、フタル酸ジイソノニル（ＤＩＤＰ）又はフタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）等である。これらの可塑剤のＳＰ値は８．９である。外側被覆層３２の材料のＳＰ値が１０以上であれば、上記可塑剤のＳＰ値との差が大きくなり、可塑剤が移行し難くなる。

外側被覆層３２の具体的な材料として、ポリアミド樹脂を用いることが好ましい。ポリアミド樹脂のＳＰ値は１０〜１３の範囲である。ポリアミド樹脂としては、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド６１０、ポリアミド６１２、ポリアミド１１、共重合ポリアミド、ポリアミドＭＸＤ６、ポリアミド４６、メトキシメチル化ポリアミド等が挙げられる。これらは１種単独で使用しても、２種以上を混合して使用しても、いずれでもよい。

外側被覆層３２の厚みは特に限定されない。例えば、光ファイバ素線２の直径が２００〜５００μｍ程度に形成されている場合、外側被覆層３２の厚みは、０．３〜０．５ｍｍ程度に形成することができる。

図２は図１の光ケーブルに用いられる光ファイバ素線を拡大した状態を示す断面図である。光ファイバ素線２は、光の透過率の高い石英系ガラス又はプラスチック等からなるコア２１と、そのコア２１の周囲を覆うコアよりも屈折率の低いクラッド２２と、クラッド２２の周囲を覆う紫外線硬化材料等の硬化物からなる光ファイバ被覆層２３とを有している。光ファイバ素線２は、公知のものを使用することができる。

光ファイバ素線２の線径は特に限定されず、用途等に応じて、適宜の線径のものが選択できる。例えば、コア２１の直径は５０〜８０μｍ程度に形成される。クラッド２２の直径は１００〜１６０μｍ程度に形成される。光ファイバ被覆層の直径は２００〜３００μｍ程度に形成される。

抗張力体３は、光ファイバ素線２に沿って形成される補強部材であり、光ファイバ素線が過剰に大きな曲率で曲がることを防止するために設けられている。抗張力体は公知のものが使用できる。図１に示す光ケーブルの抗張力体４は、アラミド繊維が充填されて構成されていて、光ファイバ素線１の周囲を覆い、被覆層３の内側に充填されている。

抗張力体４は、アラミド繊維以外に、金属線、長尺な繊維強化プラスチックの部材等を用いてもよい。抗張力体４は、図１に示す状態の場合、その厚みは０．４〜０．７ｍｍ程度に形成される。

図１に示す光ケーブルを製造するには、光ファイバ素線２に抗張力体４を沿うように配置して繰り出し機等から繰り出し、その周囲に内側被覆層３１を構成する樹脂をダイスから押出して周囲を被覆して内側被覆層３１を形成する。次いで、前記内側被覆層３１の周囲に外側周囲層３２を構成する樹脂をダイスから押し出して外側周囲層３２を形成することで、光ケーブル１を得ることができる。また被覆層３を形成する際に、内側被覆層３１と外側被覆層３２は、２層同時押出成形を行い、両被覆層を同時に形成することも可能である。

図３は本発明の光ケーブルの他の例を示す断面図である。図３の光ケーブルは、抗張力体４の周囲に６本の光ファイバ素線２、２、２、２、２、２を並べて配置して、その周囲を内側被覆層３１、外側被覆層３２で、順次被覆することで構成されている。

図３に示すように、光ファイバケーブル１は、光ファイバ素線２を複数本用いて構成することができる。複数の光ファイバ素線３１の数は、６本以外でもよい。また複数の光ファイバ素線３１を用いる場合、図１に示すように、抗張力体４の内側に複数の光ファイバ素線３１配置して構成してもよい。

図４は本発明のワイヤーハーネスの一例の外観を示す斜視図である。ワイヤーハーネス１０は、３本の光ケーブル１、１、１と、４本の絶縁電線１３、１３、１３、１３が結束材１４により結束されて一体化されて構成されている。ワイヤーハーネスにおいて、光ケーブル１は、絶縁電線１３と接触した状態で配置されている。

絶縁電線１３は、銅線等の導体１１がポリ塩化ビニル樹脂等の絶縁被覆１２により被覆されている。絶縁被覆１２のポリ塩化ビニル樹脂は、ＤＩＤＰ又はＤＯＰ等の可塑剤を含んでいる。ワイヤーハーネス１０において、絶縁被覆１２の可塑剤は、接触している光ケーブル１に対し、移行しようとするが、外側被覆層３２は、ＳＰ値が１０以上の材料から構成されているため、可塑剤が光ファイバ素線２の光ファイバ被覆層まで移行するのを防止することが可能である。

ワイヤーハーネス１０の結束材１４は、例えばポリ塩化ビニルを用いた粘着テープ、ポリアミド６６を用いた結束ベルト等が挙げられる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

例えば上記実施例の光ケーブル１では、被覆層３は内側被覆層３１、外側被覆層３２を各１層ずつ形成して、２層構成としたが、内側被覆層３１又は外側被覆層３２を２層以上から構成して、被覆層を３層以上の層構成としてもよい。

また上記実施例のワイヤーハーネスでは３本の光ケーブルと４本の絶縁電線を結束して構成したが、光ケーブル及び絶縁電線の数は上記態様に限定されない。

１ 光ファイバケーブル（光ケーブル）
２ 光ファイバ素線
２１ コア
２２ クラッド
２３ 光ファイバ被覆層
３ 被覆層
３１ 内側被覆層
３２ 外側被覆層
４ 抗張力体
１０ ワイヤーハーネス
１３ 絶縁電線
１４ 結束材

Claims (9)

1. 光ファイバ素線と、その周囲を覆う被覆層とを有する光ファイバケーブルにおいて、
   前記被覆層が、少なくとも、光ファイバ素線側に形成された内側被覆層と、該内側被覆層よりも外側に形成された外側被覆層との２層を有し、
   前記内側被覆層が、押出成形可能な材料から構成され、
   前記外側被覆層が、押出成形可能な材料から構成され、前記内側被覆層よりも曲げ弾性率が大きく、溶解度パラメータが１０以上である、可塑剤移行防止機能を有する被覆層であることを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 前記外側被覆層が、前記光ファイバケーブルの最外層に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバケーブル。
3. 前記外側被覆層が、曲げ弾性率が２０００ＭＰａ以上の材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバケーブル。
4. 前記外側被覆層の材料が、ポリアミド樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
5. 前記内側被覆層の材料が、ポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
6. 前記光ファイバ素線が、光を伝送するコアと該コアの周囲を覆うクラッドと該クラッドの周囲を被覆する光ファイバ被覆層とを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
7. 更に前記被覆層の内側に抗張力体を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ファイバケーブルを有することを特徴とするワイヤーハーネス。
9. 可塑剤を含む絶縁被覆を有する絶縁電線が前記光ファイバケーブルと接触した状態で配置されていることを特徴とする請求項８記載のワイヤーハーネス。

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