光ファイバーケーブルにおけるアラミド繊維の応用

デジタルトランスフォーメーションと社会の知能化の進展に伴い、光ケーブルの利用はますます広がっています。光ケーブルにおける情報伝送媒体である光ファイバは、高帯域、高速、低遅延の伝送特性を備えています。しかし、直径がわずか125μmでガラス繊維であるため、非常に脆くなっています。そのため、海、陸、空、宇宙といった多様な環境において、光ファイバを安全かつ確実に伝送するためには、補強材として高品質な光ファイバ材料が不可欠です。

アラミド繊維は、1960年代の工業化以来、進化を続けてきたハイテク合成繊維です。幾度かの改良を経て、多様なシリーズと仕様が生み出されてきました。軽量、柔軟、高引張強度、高引張弾性率、低線膨張係数、優れた耐環境性といった独自の特性により、光ケーブルの補強材として理想的な素材となっています。

1. 光ケーブルの構成材料

光ケーブルは、強化コア、ケーブルコア、シース、および外部保護層で構成されています。コア構造は単心（ソリッドタイプおよびチューブバンドルタイプ）または多心（フラットタイプおよびユニットタイプ）です。外部保護層は金属または非金属の装甲で覆われています。

2. 光ケーブルにおけるアラミド繊維の構成

光ケーブルには内側から外側まで、光ファイバールースチューブ、絶縁層、シースで構成されています。ルースチューブは光ファイバを囲み、光ファイバとルースチューブの間にはゲルが充填されています。絶縁層はアラミド繊維でできており、外側のシースはアラミド繊維を覆っている低発煙性・ノンハロゲン難燃性ポリエチレンシースです。

3. 光ケーブルにおけるアラミド繊維の応用

（1）屋内光ケーブル
単芯および二芯ソフト光ケーブルは、高帯域幅、高速、低損失を特徴とし、データセンター、サーバールーム、光ファイバー接続（FTTD）アプリケーションなどで広く利用されています。高密度に敷設されたモバイルブロードバンドネットワーク、多数の基地局、屋内高密度時分割システムでは、長距離光ケーブルやマイクロ光ハイブリッドケーブルの使用が求められます。単芯または二芯ソフト光ケーブル、あるいは長距離光ケーブルとマイクロ光ハイブリッドケーブルのいずれであっても、高強度、高弾性、柔軟性を備えたケーブルの使用が不可欠です。アラミド繊維補強材として使用することで、機械的保護、難燃性、耐環境性、ケーブル要件への準拠が保証されます。

(2)全誘電体自立型（ADSS）光ケーブル
中国の電力エネルギーインフラと超高圧プロジェクトの急速な発展に伴い、電力通信ネットワークと5G技術の緊密な統合はスマートグリッド構築に不可欠です。ADSS光ケーブルは電力線路沿いに使用されるため、高電磁場環境下での優れた性能、電柱への負荷を最小限に抑えるためのケーブル重量の軽減、そして落雷を防止し安全性を確保するための全誘電体設計が求められます。高強度、高弾性率、低膨張係数のアラミド繊維は、ADSSケーブルの光ファイバを効果的に保護します。

(3)テザー光電子複合ケーブル
テザーケーブルは、気球、飛行船、ドローンなどの制御対象機器と制御プラットフォームを接続する重要なコンポーネントです。急速な情報化、デジタル化、そしてインテリジェンスの時代において、光電子複合テザーケーブルは、システム機器に電力と高速情報伝送の両方を提供する必要があります。

(4)モバイル光ケーブル
モバイル光ケーブルは、主に油田、鉱山、港湾、テレビ中継、通信回線の修理、緊急通信、耐震、災害救助といった一時的なネットワーク構築の用途で使用されています。これらのケーブルには、軽量、細径、可搬性に加え、柔軟性、耐摩耗性、耐油性、耐寒性といった特性が求められます。柔軟性、高強度、高弾性率のアラミド繊維を補強材として使用することで、モバイル光ケーブルの安定性、耐圧性、耐摩耗性、耐油性、低温柔軟性、難燃性を確保しています。

(5)ガイド光ケーブル
光ファイバーは、高速伝送、広帯域、優れた電磁干渉耐性、低損失、長距離伝送といった優れた特性を備えています。これらの特性から、有線誘導システムに広く利用されています。ミサイル誘導ケーブルでは、アラミド繊維が脆弱な光ファイバーを保護し、ミサイル飛行中でも高速展開を可能にします。

(6)航空宇宙用高温設置ケーブル
アラミド繊維は、高強度、高弾性率、低密度、難燃性、耐高温性、柔軟性といった優れた特性を持つことから、航空宇宙用ケーブルに広く使用されています。アラミド繊維に亜鉛、銀、アルミニウム、ニッケル、銅などの金属をめっきすることで導電性アラミド繊維が作られ、静電気防止機能と電磁シールド機能を発揮します。これらの繊維は、航空宇宙用ケーブルのシールド要素や信号伝送部品として使用することができます。さらに、導電性アラミド繊維は、性能向上を図りながら大幅な軽量化も実現できるため、マイクロ波通信、RFケーブル、その他の航空宇宙防衛プロジェクトの開発に貢献しています。また、航空機の着陸装置用ケーブル、宇宙船用ケーブル、ロボット用ケーブルなど、高周波屈曲部における電磁シールド機能も備えています。