JP2000147271A - プラスチック光ファイバケーブルの製造方法及びプラスチック光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 プラスチック光ファイバからなるプラスチッ
ク光ファイバケーブルの伝送特性を安定させる。 【解決手段】 プラスチック光ファイバ母材を加熱、溶
融してプラスチック光ファイバ素線１を紡糸した後その
上に樹脂被覆等を施してプラスチック光ファイバケーブ
ル完成するまでのプラスチック光ファイバケーブルの製
造工程に含まれる、プラスチック光ファイバ素線１を巻
き取る工程又は束にする工程において、プラスチック光
ファイバ素線１同士を線接触させ点接触する部分が生じ
ないように、又はプラスチック光ファイバ素線を自重に
より８の字状に又は片つばボビン５上に落下させて、巻
取り又は束取りを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック光ファイ
バからなるプラスチック光ファイバケーブルの製造方
法、特に伝送損失の増加を回避するプラスチック光ファ
イバケーブルの製造方法及びこの製造方法を用いて製造
したプラスチック光ファイバケーブルに関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック光ファイバケーブルを製造
するには、図２の母材製造工程に例示するように、まず
中心部の高屈折率のコア層と外周部の低屈折率のクラッ
ド層からなる構造の円柱状のプラスチック光ファイバ母
材を製造する。中心部の高屈折率のコア層は、例えば、
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、２−フルオ
ロアクリル酸メチル、２−フルオロアクリル酸２，２，
２−トリフルオロエチルなどの重合性化合物と、屈折率
を調整するための安息香酸フェニル、フタル酸ジフェニ
ル、燐酸トリフェニルなどの非重合性化合物を所定の割
合で混合した配合物を加熱し前者を重合させて形成す
る。外周部の低屈折率のクラッド層は、前者の重合性化
合物からなる配合物を重合させて形成する。

【０００３】次に、このプラスチック光ファイバ母材
を、図２の線引き工程に例示するように、加熱炉内で加
熱し、延伸してプラスチック光ファイバ素線を紡糸す
る。紡糸したプラスチック光ファイバ素線は、図２の樹
脂被覆工程に例示するように、直ちにその外周に耐側圧
機能を有する樹脂被覆その他を施して光コード叉は光フ
ァイバケーブルを製造する場合もあるが、図２の巻取り
工程に例示するように、通常は一旦ボビンに又は束状に
巻き取り、保管、検査などをした後、樹脂被覆を施して
光コード叉は光ファイバケーブルを製造する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記プ
ラスチック光ファイバ母材から紡糸したプラスチック光
ファイバを用いて光ファイバケーブルを製造した場合、
同じ方法で製造しても伝送損失が５０ｄＢ／ｋｍ以上の
ばらつきを有しケーブルの伝送特性が一定しないという
問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この問題を解決するため
に本発明は、プラスチック光ファイバ母材を加熱、溶融
してプラスチック光ファイバ素線を紡糸した後その上に
樹脂被覆を施してプラスチック光ファイバケーブルとす
るまでのプラスチック光ファイバケーブルの製造工程に
含まれる、前記プラスチック光ファイバ素線をボビンに
巻き取る工程において、そのボビンの巻取り層中の各プ
ラスチック光ファイバ素線が隣接する層のプラスチック
光ファイバ素線と点接触している箇所を有しないことを
特徴とする。

【０００６】また本発明は、前記プラスチック光ファイ
バケーブルの製造工程においてプラスチック光ファイバ
素線を自重により落下させながら前記プラスチック光フ
ァイバ素線の束を形成する工程を含むことを特徴とす
る。また本発明は、ボビンのプラスチック光ファイバ素
線の前記巻取り層が１層であるか又は２層以上の場合に
は各層間に仕切層が挿入されていることを特徴とする。

【０００７】発明者等は、前記問題の発生原因を追求
し、線引されたプラスチック光ファイバ素線がボビンに
巻かれる際に１層に整列して巻かれた場合には損失増加
が生じないのに対して、２層以上に整列して重ね巻きし
た場合には顕著な損失増加が生じ、巻き解いても解消し
ないという事実を見出した。

【０００８】具体的には、図２の巻取り工程に例示する
ように、プラスチック光ファイバ素線をボビンに巻き取
るには、巻き崩れを回避するために少なくとも３０ｇ程
度の張力を負荷することが必要であるが、この張力が既
に巻き取られ積層されたプラスチック光ファイバ素線を
ボビンの中心方向に押し付けて圧力を与えること、また
積層されたプラスチック光ファイバ素線の各層ごとに巻
取りのトラバースの方向が交差するために各層間のプラ
スチック光ファイバ素線同士が点状の極めて小さな接触
面を介して接触し、この接触点で塑性変形が発生するこ
とが伝送損失の増加の原因であることを突き止め、これ
により本発明を完成した。

【０００９】本発明によれば、プラスチック光ファイバ
素線の紡糸からプラスチック光ファイバケーブルの製造
までの工程に含まれる、プラスチック光ファイバ素線の
ボビンへの巻取り工程などにおいて、プラスチック光フ
ァイバ素線同士が点接触して圧力を及ぼしあって生ずる
塑性変形を防止することにより、この塑性変形に起因し
て光ファイバケーブルの伝送損失が変動するという問題
を解決し、安定した伝送特性を有するプラスチック光フ
ァイバケーブルの製造を可能とする。

【００１０】尚、本発明は低ヤング率のプラスチック光
ファイバ素線からなるプラスチック光ファイバケーブル
について特に好適である。高ヤング率のプラスチック光
ファイバ素線からなるプラスチック光ファイバケーブル
であってもそのプラスチック光ファイバ素線の保管期間
が長くなりクリープ変形を生ずる場合等において有効で
ある。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図１及び図２に基づいて本
発明の実施の形態を説明する。なお、同じ部位には同じ
番号を付して重複する説明を省略する。

【００１２】

【実施例】（実施例１）まず、中心のコア層と外周のク
ラッド層からなる円柱状のプラスチック光ファイバ母材
を、アクリレート系化合物を用いて製造した。即ち、高
屈折率のコア層については重合性化合物としてメタクリ
ル酸メチル１００部に非重合性化合物である安息香酸フ
ェニル２５部を混合した配合物を、低屈折率のクラッド
部分についてはメタクリル酸メチルをそれぞれ用いて回
転遠心法により重合、製造した。製造したプラスチック
光ファイバ母材のサイズは外径が２７ｍｍ、長さが３０
ｃｍで、その屈折率はコア層の屈折率分布は同心円状に
中心軸から径方向に３乗に比例して減少し、かつコア層
の中心部の最大屈折率と外周部のクラッド層の屈折率と
の差（以下、単に屈折率差という。）は１．５％であ
る。

【００１３】この、プラスチック光ファイバ母材を、図
２の線引き工程に例示するように加熱炉により加熱、延
伸して、コア径が０．５ｍｍ、クラッド径が０．６０ｍ
ｍ、屈折率差が１．５％のプラスチック光ファイバ素線
１を紡糸した。このプラスチック光ファイバ素線を２．
５ｃｍの間隔でチャックで把持して２ｍｍ／分の速度で
引張り２．５％伸びた時点での引張り応力を求めたとこ
ろ２０ｋｇ／ ｍｍ２のヤング率が得られた。

【００１４】紡糸したプラスチック光ファイバ素線１
を、図２の巻取工程に例示する巻取り装置により、１０
０ｍの長さのプラスチック光ファイバ素線１をプラスチ
ック製の胴径２８ｃｍのボビンに張力６０ｇで１層に整
列した状態で巻き取った。ボビンへ巻き取った状態を図
１（ａ）に示す。本図では、プラスチック光ファイバ素
線１が、ボビン２の胴体部の表面上に相互に隣接するプ
ラスチック光ファイバ素線１と側面を線状に接触してら
せん状に整列して巻き付けられている。

【００１５】本発明ではこのような場合におけるプラス
チック光ファイバ素線１の相互の接触状態を線接触とい
う。また、ボビン２の第１層の巻取りが完了し第２層に
移行する場合には、らせんの向きが第１層と交差するよ
うになり第１層と第２層の間で各光ファイバ素線１が多
数の点で点接触する。本発明ではこのような場合におけ
るプラスチック光ファイバ素線１相互の接触状態を点接
触という。

【００１６】このボビンから１００ｍの長さのプラスチ
ック光ファイバ素線１を巻き戻して２４時間放置し、６
５０ｎｍの光線束をレーザダイオードを光源として定常
モードで励振させパワーメータを用いて伝送損失を測定
した結果１４５ｄＢ／ｋｍの値が得られた。更に、測定
後のプラスチック光ファイバ素線１の上に、図２の外部
被覆工程に例示するように、樹脂被覆などを行いプラス
チック光ファイバケーブルを製造し、同じ測定条件で伝
送損失を測定した結果同じ１５０Ｂ／ｋｍの値が得られ
た。プラスチック光ファイバ素線１とそのプラスチック
光ファイバケーブルの製造及び伝送損失の測定を、同じ
製造及び測定条件で更に４回繰り返したが常に同じ伝送
損失の値が得られた。

【００１７】尚、立体顕微鏡で伝送損失の測定後のプラ
スチック光ファイバ素線１の表面を観察したが、プラス
チック光ファイバ素線１相互の接触によるものと見られ
る塑性変形は発見できなかった。本実施例１の結果は、
プラスチック光ファイバ素線１をボビンへ巻きつける工
程において生ずる塑性変形を排除することによりこれに
起因するプラスチック光ファイバケーブルの伝送損失の
変動を回避することができることを示す。

【００１８】（実施例２）実施例１と同じ条件で、ボビ
ンへの巻取り張力を６０ｇから３０ｇに減らし他は同じ
製造条件としてプラスチック光ファイバ素線１を紡糸
し、実施例１と同じボビンに巻き取り、実施例１と同じ
方法で伝送損失を測定したところほぼ一定の１３５ｄＢ
／ｋｍ±１０ｄＢ／ｋｍの値が得られた。また、実施例
１と同じ方法で伝送損失測定後のプラスチック光ファイ
バ素線１の表面を観察したが、プラスチック光ファイバ
素線１相互の接触に起因する塑性変形は発見できなかっ
た。

【００１９】本実施例２からも、前記実施例１と同様な
結論が得られるものであるが、ボビンへの巻取り張力を
６０ｇから３０ｇに減らしたことに起因して伝送損失が
１３５ｄＢ／ｋｍと１０ｄＢ／ｋｍだけ小さな値が得ら
れた。これはボビンに巻かれた状態でのプラスチック光
ファイバ素線１相互の線接触による側圧が減少したこと
に起因するものと考えられる。

【００２０】（比較例１）実施例２と同じ条件で、３０
０ｍの長さの同じプラスチック光ファイバ素線１を同じ
ボビンに３層に整列して巻き取り、同じ測定条件で伝送
損失を測定した。この過程を５回繰り返したが一定した
値は得られず１９０ｄＢ／ｋｍ乃至２５０ｄＢ／ｋｍの
範囲で値がばらついていた。また、実施例１と同様な方
法で伝送損失測定後のプラスチック光ファイバ素線１の
表面を観察したが、プラスチック光ファイバ素線１相互
の点接触によるものと見られる塑性変形が多数発見され
た。

【００２１】（実施例３）実施例１と同じ製造条件でプ
ラスチック光ファイバ素線１を紡糸し、その１００ｍを
図１（ｂ）に例示するように、点線で示す水平面内の８
の字上を反復、移動する光ファイバガイドによりガイド
させて、自重により落下させて８の字状の束を形成し
た。これを実施例１と同じ測定条件で伝送損失を測定し
たところほぼ一定の１３５ｄＢ／ｋｍ±１０ｄＢ／ｋｍ
の値が得られた。

【００２２】実施例１と同様な方法によりプラスチック
光ファイバ素線１の表面を観察したがプラスチック光フ
ァイバ素線１同士の接触によると見られる塑性変形はま
ったく発見できなかった。本実施例３の結果も、実施例
１のボビンに１層に巻く方法と同様に、プラスチック光
ファイバ素線１同士の接触による塑性変形を防止すれば
プラスチック光ファイバケーブルの伝送損失の変動を回
避してケーブル特性を安定できることを明示する。

【００２３】本実施例３の束取り方法は、点接触は生ず
るもののプラスチック光ファイバ素線１の相互間に作用
する応力が少ないので、特にヤング率が低いプラスチッ
ク光ファイバ素線１からなるプラスチック光ファイバケ
ーブルを製造する場合に有効である。

【００２４】（実施例４）実施例１と同じ製造条件でプ
ラスチック光ファイバ素線１を紡糸し、その１００ｍを
図１（ｃ）に例示するように、回転している片鍔ボビン
上に自重により落下させ、張力が殆どかからない状態で
ドーナツ状の束を形成した。これを実施例１と同じ測定
条件で伝送損失を測定しとところほぼ一定の１３５ｄＢ
／ｋｍ±１０ｄＢ／ｋｍ の値が得られた。

【００２５】実施例１と同様な方法によりプラスチック
光ファイバ素線１の表面を観察したところプラスチック
光ファイバ素線１同士の接触によると見られる塑性変形
はまったく発見できなかった。本実施例４の結果も、プ
ラスチック光ファイバ素線１の塑性変形を防止すること
によりプラスチック光ファイバケーブルの伝送損失の変
動を回避できることを示す。

【００２６】本実施例４の束取り方法は、実施例３の方
法と同様、プラスチック光ファイバ素線１同士の点接触
は生ずるもののプラスチック光ファイバ素線１の相互間
に作用する応力が少ないので塑性変形を生ずることがな
く、特にヤング率が低いプラスチック光ファイバ素線１
からなるプラスチック光ファイバケーブルを製造する場
合に有効である。

【００２７】（実施例５）比較例１において、プラスチ
ック光ファイバ素線１をボビンに３層に整列して巻き取
る際に、各巻取り層が形成される毎にその上にポリエチ
レンフィルムからなる厚さ０．５ｍｍの仕切層を形成
し、その上に次の巻取り層を巻き取る方法でボビンへの
巻取りを行った。本実施例５は、ボビンに複数の整列し
た巻取り層を形成した場合において、各巻取り層の層間
でのプラスチック光ファイバ素線１同士の点接触を回避
するとともに、各層間に作用する圧力を均一化してプラ
スチック光ファイバ素線の塑性変形を回避するものであ
る。

【００２８】ボビンの各層から巻き戻した各プラスチッ
ク光ファイバ素線１を、実施例１と同じ測定条件で伝送
損失を測定したところいづれの層から巻き戻したプラス
チック光ファイバ素線１も伝送損失の値はほぼ一定の１
３０ｄＢ／ｋｍ 〜１４０ｄＢ／ｋｍの範囲にあった。
また、実施例１と同じ観察方法で伝送損失測定後の各プ
ラスチック光ファイバ素線１の表面を観察したが、いづ
れの層から巻き戻したプラスチック光ファイバ素線１に
ついても塑性変形は発見できなかった。

【００２９】プラスチック光ファイバの素線１を構成す
るプラスチック材料としては、重合度や架橋密度を調整
することにより、比較的ヤング率が低く常温で１ｋｇ／
ｍｍ２乃至３０ｋｇ／ ｍｍ２の範囲のアクリレート系
樹脂が通常使用される。これは、この範囲の低ヤング率
のアクリレート系樹脂からなるプラスチック光ファイバ
母材を使用した場合、重合度や架橋密度が低いことか
ら、軟化温度が低く線引きが容易で作業性が優れ、また
紡糸されたプラスチック光ファイバの可撓性が高く脆性
が低いことから折れにくく、布設時の取扱が容易である
などの優れた特性を有するからである。

【００３０】前記実施例では、アクリレート系樹脂から
なりかつヤング率が２０ｋｇ／ ｍｍ２のプラスチック
光ファイバ素線１を用いたが、これに限定されるもので
はなく、本発明は前記ヤング率の範囲、即ち常温で１ｋ
ｇ／ ｍｍ２乃至３０ｋｇ／ｍｍ２の範囲において好適
である。

【００３１】この範囲を超えるヤング率のプラスチック
を使用する場合は、プラスチック光ファイバ素線１がボ
ビンに巻いた状態で点接触しても塑性変形を生じて伝送
特性が変動するという問題を生ずる場合は少ないが、長
期にボビンに巻いた状態で保存するなどクリープ変形を
生ずるおそれがある場合には本発明を有効に利用するこ
とができる。前記ヤング率の範囲の下限よりも小さいヤ
ング率のプラスチック光ファイバ素線１を使用する場合
は、実施例４又は実施例５の自重により落下させて束に
する方法が特に好適である。

【００３２】

【発明の効果】本発明により、プラスチック光ファイバ
素線の紡糸からプラスチック光ファイバケーブルの完成
までのプラスチック光ファイバケーブルの製造工程中に
含まれる、プラスチック光ファイバ素線を束にする工程
において、ボビンに整列して巻き取る際にプラスチック
光ファイバ素線同士を線接触させ点接触する部分が生じ
ないようにすることにより又はプラスチック光ファイバ
素線を自重により落下せて束取りすることにより、プラ
スチック光ファイバ素線の塑性変形を防止しこれに起因
する光ファイバケーブルの伝送損失の変動を抑制して安
定した伝送特性を有する光ファイバケーブルの製造を可
能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラスチック光ファイバ素線の束を形
成する方法を示す側面図及び斜視図である。図１（ａ）
はプラスチック光ファイバ素線をボビンに１層に整列し
て巻き取る方法を、同図（ｂ）はプラスチック光ファイ
バ素線を自重により落下させて８の字状に束を形成する
方法を、同図（ｃ）はプラスチック光ファイバ素線を自
重により片つばボビン上に落下させて張力を生ずること
なくドーナッツ状の束を形成する方法をそれぞれ示す。

【図２】プラスチック光ファイバケーブルの製造工程を
説明する工程図である。

【符号の説明】

１：プラスチック光ファイバ素線 ２：ボビン ４：キャプスタン ５：片つばボビン ６：光ファイバガイド

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチック光ファイバ母材を加熱、溶
   融してプラスチック光ファイバ素線を紡糸した後その上
   に樹脂被覆を施してプラスチック光ファイバケーブルと
   するまでのプラスチック光ファイバケーブルの製造工程
   に含まれる、前記プラスチック光ファイバ素線をボビン
   に巻き取る工程において、そのボビンの巻取り層中の各
   プラスチック光ファイバ素線が隣接する層のプラスチッ
   ク光ファイバ素線と点接触する箇所を有しないことを特
   徴とするプラスチック光ファイバケーブルの製造方法。
2. 【請求項２】 前記プラスチック光ファイバ素線がアク
   リレート系樹脂からなり、その常温でのヤング率が１ｋ
   ｇ／ｍｍ２乃至３０ｋｇ／ ｍｍ２であることを特徴と
   する請求項１に記載のプラスチック光ファイバケーブル
   の製造方法。
3. 【請求項３】 前記ボビンのプラスチック光ファイバ素
   線の巻取り層が１層であることを特徴とする請求項１又
   は２に記載のプラスチック光ファイバケーブルの製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記ボビンのプラスチック光ファイバ素
   線の巻取り層が２層以上である場合において各層間に仕
   切り層が挿入されていることを特徴とする請求項１又は
   ２項に記載のプラスチック光ファイバケーブルの製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記プラスチック光ファイバ母材を加
   熱、溶融してプラスチック光ファイバ素線を紡糸した後
   その上に樹脂被覆を施してプラスチック光ファイバケー
   ブルとするまでのプラスチック光ファイバケーブルの製
   造工程中に前記プラスチック光ファイバ素線を自重によ
   り落下させながらその束を形成する工程を含むことを特
   徴とするプラスチック光ファイバケーブルの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいづれか１項に記載の
   プラスチック光ファイバケーブルの製造方法を用いて製
   造したことを特徴とするプラスチック光ファイバケーブ
   ル。