シースまたは外被は、光ケーブル構造における最も外側の保護層であり、主にPEシース材とPVCシース材で構成され、特殊な場合にはハロゲンフリー難燃性シース材や電気トラッキング耐性シース材が使用される。
1. PEシース材
PEはポリエチレンの略で、エチレンの重合によって形成されるポリマー化合物です。黒色のポリエチレン被覆材は、ポリエチレン樹脂に安定剤、カーボンブラック、酸化防止剤、可塑剤を一定の割合で均一に混合し、造粒することによって作られます。光ケーブル被覆用のポリエチレン被覆材は、密度によって低密度ポリエチレン（LDPE）、線状低密度ポリエチレン（LLDPE）、中密度ポリエチレン（MDPE）、高密度ポリエチレン（HDPE）に分類できます。密度と分子構造が異なるため、特性も異なります。低密度ポリエチレンは、高圧ポリエチレンとも呼ばれ、酸素を触媒として200～300℃で高圧（1500気圧以上）でエチレンを共重合することによって形成されます。そのため、低密度ポリエチレンの分子鎖は、長さの異なる複数の分岐を含み、高い鎖分岐度、不規則な構造、低い結晶性、優れた柔軟性と伸長性を備えています。高密度ポリエチレン（低圧ポリエチレンとも呼ばれる）は、エチレンを低圧（1～5気圧）かつ60～80℃でアルミニウムおよびチタン触媒を用いて重合させることにより製造される。高密度ポリエチレンは分子量分布が狭く、分子が規則的に配列しているため、機械的特性、耐薬品性、使用温度範囲が広い。中密度ポリエチレン被覆材は、高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンを適切な割合で混合するか、エチレンモノマーとプロピレン（または1-ブテンの2番目のモノマー）を重合させることにより製造される。そのため、中密度ポリエチレンの性能は高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンの中間であり、低密度ポリエチレンの柔軟性と高密度ポリエチレンの優れた耐摩耗性および引張強度を併せ持つ。直鎖状低密度ポリエチレンは、エチレンモノマーと2-オレフィンを用いて低圧気相法または溶液法により重合される。線状低密度ポリエチレンの分岐度は低密度と高密度の中間であるため、優れた環境応力亀裂耐性を有します。環境応力亀裂耐性は、PE材料の品質を識別するための非常に重要な指標です。これは、界面活性剤環境下で曲げ応力を受けた材料試験片に亀裂が生じる現象を指します。材料の応力亀裂に影響を与える要因には、分子量、分子量分布、結晶化度、および分子鎖の微細構造などがあります。分子量が大きいほど、分子量分布が狭いほど、ウェーハ間の接続が多いほど、材料の環境応力亀裂耐性が向上し、材料の耐用年数が長くなります。同時に、材料の結晶化もこの指標に影響を与えます。結晶化度が低いほど、材料の環境応力亀裂耐性が向上します。PE材料の引張強度と破断伸度は、材料の性能を測定するもう1つの指標であり、材料の使用終了点を予測することもできます。 PE材料に含まれる炭素は、紫外線による材料の侵食を効果的に抑制することができ、また、酸化防止剤は材料の抗酸化特性を効果的に向上させることができる。
2. PVC被覆材
PVC難燃材には塩素原子が含まれており、炎の中で燃焼します。燃焼時には分解して大量の腐食性で有毒なHClガスを放出し、二次的な被害を引き起こしますが、炎から離れると自然に消火するため、延焼しないという特性があります。同時に、PVC被覆材は優れた柔軟性と伸縮性を持ち、屋内光ケーブルに広く使用されています。
3. ハロゲンフリー難燃性被覆材
ポリ塩化ビニルは燃焼時に有毒ガスを発生するため、低煙、ハロゲンフリー、無毒、クリーンな難燃性被覆材が開発されました。これは、通常の被覆材に無機難燃剤であるAl(OH)3とMg(OH)2を添加することで、火に遭遇した際に結晶水を放出し、大量の熱を吸収し、被覆材の温度上昇を防ぎ、燃焼を防止するものです。無機難燃剤がハロゲンフリー難燃性被覆材に添加されるため、ポリマーの導電率が増加します。同時に、樹脂と無機難燃剤は全く異なる二相材料です。加工中は、難燃剤が局所的に不均一に混合されないようにする必要があります。無機難燃剤は適切な量で添加する必要があります。割合が大きすぎると、材料の機械的強度と破断伸度が大幅に低下します。ハロゲンフリー難燃剤の難燃性を評価する指標は、酸素指数と煙濃度です。酸素指数とは、酸素と窒素の混合ガス中で材料が安定燃焼を維持するために必要な最小酸素濃度です。酸素指数が大きいほど、材料の難燃性は高くなります。煙濃度は、一定の空間と光路長において、材料の燃焼によって発生した煙を通過する平行光線の透過率を測定することによって算出されます。煙濃度が低いほど、煙の排出量が少なくなり、材料の性能は高くなります。
4. 電気痕跡に強い被覆材
電力通信システムにおいて、高電圧架空線と同じ鉄塔内に敷設される全媒体自立型光ケーブル（ADSS）が増加している。ケーブルシースに対する高電圧誘導電界の影響を克服するため、人々は新しい耐電気傷性シース材を開発・製造した。このシース材は、カーボンブラックの含有量、カーボンブラック粒子のサイズと分布を厳密に制御し、特殊な添加剤を加えることで、優れた耐電気傷性を実現している。
投稿日時: 2024年8月26日