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シース材料とPVCシース材料で作られ、特別な場合にはハロゲンフリー難燃性シース材料と耐電気トラッキング性シース材料が使用されます。
1. PEシース材質
PEはポリエチレンの略称で、エチレンを重合して生成される高分子化合物です。黒色のポリエチレンシース材は、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・造粒して作られています。光ケーブルシース用のポリエチレンシース材は、密度によって低密度ポリエチレン（LDPE）、直鎖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）に分類されます。密度と分子構造が異なるため、それぞれ異なる特性を持っています。低密度ポリエチレンは高圧ポリエチレンとも呼ばれ、200～300℃で酸素を触媒として高圧（1500気圧以上）でエチレンを共重合させることで生成されます。そのため、低密度ポリエチレンの分子鎖には長さの異なる複数の枝が含まれており、鎖分岐度が高く、構造が不規則で、結晶度が低く、柔軟性と伸びに優れています。高密度ポリエチレンは、低圧ポリエチレンとも呼ばれ、エチレンをアルミニウムおよびチタン触媒を用いて低圧（1〜5気圧）、60〜80℃で重合することによって形成されます。高密度ポリエチレンは分子量分布が狭く、分子が規則的に並んでいるため、優れた機械的性質、優れた耐薬品性、および広い使用温度範囲を備えています。中密度ポリエチレンシース材は、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ブレンドするか、エチレンモノマーとプロピレン（または1-ブテンの第2モノマー）を重合することによって作られています。したがって、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の両方を備えています。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で重合されます。直鎖状低密度ポリエチレンの分岐度は低密度と高密度の間であるため、優れた耐環境応力亀裂性を備えています。耐環境応力亀裂性は、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、界面活性剤の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、分子鎖の微細構造などがあります。分子量が大きいほど、分子量分布が狭く、ウェーハ間の接続が多いほど、材料の耐環境応力亀裂性が向上し、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、材料の耐環境応力亀裂性は優れています。PE材料の引張強度と破断伸びは、材料の性能を測るもう1つの指標であり、材料の使用終点を予測することもできます。 PE 材料に含まれる炭素含有量は、材料に対する紫外線の侵食に効果的に抵抗することができ、抗酸化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ます。
2. PVCシース材
PVC難燃性材料には塩素原子が含まれており、炎の中で燃焼します。燃焼時に分解し、腐食性・毒性のある大量のHCLガスを放出します。これは二次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徴があります。また、PVCシース材料は優れた柔軟性と伸長性を備えており、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シース材
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、無毒性、クリーンな難燃性シース材料が開発されました。これは、通常のシース材料に無機難燃剤Al(OH)3とMg(OH)2を添加することで、火災時に結晶水を放出し、大量の熱を吸収することでシース材料の温度上昇を抑え、燃焼を防止します。ハロゲンフリー難燃性シース材料に無機難燃剤を添加することで、ポリマーの導電性が向上します。同時に、樹脂と無機難燃剤は全く異なる二相材料であるため、加工工程では難燃剤が局所的に不均一に混ざら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。添加量が多すぎると、材料の機械的強度と破断伸び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均衡した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、材料の難燃性は優れています。煙濃度は、一定の空間と光路長における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で算出されます。煙濃度が低いほど、煙の排出量が少なく、材料の性能は優れています。
4.耐電食性シース材
電力通信システムにおいて、高圧架空線と同一の鉄塔に敷設される全媒体自立型光ケーブル（ADSS）が増加しています。高圧誘導電界がケーブルシースに及ぼす影響を克服するため、新たな耐電食性シース材料が開発・製造されました。このシース材料は、カーボンブラック含有量、カーボンブラック粒子のサイズと分布を厳密に制御し、特殊な添加剤を添加することで、優れた耐電食性を実現しています。
投稿日時: 2024年8月26日