JP2002267900A - 破砕に対する抵抗力が強化された通信ケーブル - Google Patents

破砕に対する抵抗力が強化された通信ケーブル

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JP2002267900A
JP2002267900A JP2002045866A JP2002045866A JP2002267900A JP 2002267900 A JP2002267900 A JP 2002267900A JP 2002045866 A JP2002045866 A JP 2002045866A JP 2002045866 A JP2002045866 A JP 2002045866A JP 2002267900 A JP2002267900 A JP 2002267900A
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Lisa A Dixon
エー．デキソン リサ
Richard H Norris
エッチ．ノリス リチャード
Richard D Small
デー．スモール リチャード
Peter A Weismann
エー．ウエイスマン ピーター
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    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、破砕に対する抵抗力が強化された
通信ケーブルを提供することを目的とする。 【解決手段】 本明細書において、外側被覆と、コアチ
ューブまたは少なくとも１本のバッファチューブのいず
れかとを備える通信ケーブルが開示される。コアチュー
ブまたは少なくとも１本のバッファチューブは、樹脂
と、破砕に対する抵抗力をケーブルに付与するための、
コアチューブまたはバッファチューブの所定の体積を占
める高アスペクト比充填材とでできている。また、コア
チューブまたはバッファチューブは、樹脂および高アス
ペクト比充填材の両方を含んだ外部層と、高アスペクト
比充填材のない樹脂を含んだ内部層の２つの層を備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に通信ケーブ
ルに関し、より詳細には通信ケーブルのコアおよびバッ
ファチューブに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバケーブルは、情報の超長距離
高速伝送用として、多年に渡って使用されている。光フ
ァイバケーブルの伝送媒体は、外力から保護された髪の
毛ほどの細さの光ファイバであり、また、精密に設計か
つ製造されたケーブル構造エレメントである。これら髪
の毛ほどの細さの光ファイバを保護するために、いくつ
かの比較的共通するケーブル構造ファミリが広く使用さ
れている。このようなケーブル構造ファミリには、ルー
ズチューブ構造、中心コア構造、およびチューブインチ
ューブ構造がある。
【０００３】光ファイバは、それまでのタイプの通信媒
体と比較すると、比較的繊細である。一般的にガラス製
であるファイバには延性がなく、また、壊れやすく、あ
るいはひび割れしやすい。ファイバの破壊あるいはひび
割れは、いずれも伝送信号を破壊し、あるいは劣化させ
る。したがって、敷設時およびサービス中における機械
的損傷からファイバを保護するために、光ファイバは、
堅固なケーブル構造中に収納されている。敷設中におい
ては、例えば地上電線管内へのケーブル引き込み時に、
大きな圧縮応力および引張り応力がケーブル構造にかか
り、敷設後においては、ネズミなどにかじられ、あるい
は激しい衝撃による破砕により、ケーブル構造が機械的
に損傷する。また、光ファイバを通して伝送される信号
の品質は、ケーブル構造に印加される、例えばケーブル
経路内での曲げ、あるいは回転時に生じる引張り応力あ
るいは圧縮応力、あるいは電話線の柱と柱の間に懸垂さ
れている間に生じる引張り応力あるいは圧縮応力に敏感
である。サービス中に生じる応力は、ケーブル構成要素
の膨張および収縮の原因となる環境温度の変化により大
きく変動する。
【０００４】したがって、各タイプのケーブル構造に使
用される構成要素は、繊細な光ケーブルを機械的応力お
よび環境応力から保護するように設計されている。ルー
ズチューブの場合、ファイバは、らせん状に撚り合わさ
れ、かつ、１つに束ねられた、堅く、壁の厚い多重押出
しバッファチューブの中に入っている。中心コアケーブ
ルでは、単一押出し熱可塑性チューブの中にすべてのフ
ァイバが入っている。チューブインチューブ設計は、中
心コア構造を修正したもので、ファイバは、壁の薄い柔
軟な押出しチューブの中に入っている。多重チューブ
は、中心コアケーブルに使用されるチューブと類似の、
より太い押出しチューブ内に置かれている。これらの設
計ファミリのすべてにおいて、水の進入を封じ、かつ、
いく分かの機械的保護をファイバにもたらすために、通
常、チューブには石油ベースの揺変性ゲルがさらに含ま
れている。
【０００５】いずれの場合においても、ファイバを含ん
だ構造物は、連続高速押出し運転によって外装されてい
る。各設計ファミリにおいて、ケーブルファイバは、例
えば鋼線、剛性エポキシ／ガラスロッド、フレキシブル
エポキシ／ガラス粗撚り糸、またはアラミド糸など、ケ
ーブル内に含まれている様々なタイプの引張りこわさ部
材によって、大半の引張り負荷から保護されている。
【０００６】ほとんどの設計ファミリにおいて、ケーブ
ルファイバは、外装構造によって、また、チューブ内に
充填されている揺変性水封じゲルによって、圧縮負荷あ
るいは破砕負荷から保護されている。揺変性水封じゲル
は圧縮不可であり、ゲルがチューブ内にトラップされ、
かつ、空気ポケットがほとんどない限り、変形あるいは
破壊に対するチューブの抵抗力を強化している。しか
し、ケーブル敷設時、特にファイバを１本に接続しなけ
ればならない場合、ケーブルゲルは一般的に厄介な存在
である。ファイバを接続する場合、接続に先立ってファ
イバを完全に洗浄しなければならないが、通常、ゲルは
粘着性であり、容易に除去することができないため、そ
のプロセスには多大な時間を要している。チューブイン
チューブ設計の利点の１つは、ゲルの使用を最少限に押
さえていることである。例えば、Ｌｅ Ｎｏａｎｅらへ
の米国特許第５，１５５，７８９号、およびＧａｉｌｌ
ａｒｄへの米国特許第５，７５１，８８０号を参照され
たい。他のケーブル設計、例えば、いずれもＡｒｒｏｙ
ｏへの米国特許第４，９０９，５９２号および第５，４
１０，６２９号、およびＯｋａｄａへの欧州特許第０
９４５ ７４６ Ａ２号では、ゲルを完全に除去してい
る。しかし、使用するケーブルゲルが最少化され、ある
いは除去されると、破砕または圧縮変形に対する抵抗力
が減少する。ゲルと共に使用されている、圧縮負荷また
は破砕負荷および激しい衝撃からファイバを保護するた
めの機械的構造は、各ケーブル設計ファミリで若干異な
っているが、いずれの場合においても、ケーブルの構造
は、圧縮負荷によるケーブル破壊時に、ファイバに伝達
される負荷が最小になるように設計されている。中心コ
アケーブル設計は、コアの破壊を防止することにより、
ファイバに伝達される破砕負荷を最小にしている。破砕
に対する最も強い抵抗力をもたらす設計では、中心コア
は、分厚い外側被覆中に中心コアをカプセル化すること
によって破壊から保護されており、外側被覆は、プラス
チック被覆中に埋め込まれた、比較的大きい剛性引張り
強度部材を有している。これらの設計においては、通
常、高価なポリオレフィンが、コアチューブおよび被覆
の両方に使用されている。チューブインチューブ設計フ
ァミリのケーブルは、中心コアケーブルに使用される外
装と類似の、あるいは同一の外装を利用しており、その
圧縮抵抗力は、通常、外部押出しプラスチック被覆中に
埋め込まれた剛性強度部材から引き出されている。
【０００７】ルーズチューブケーブルファミリでは、一
般的に、ケーブルの中心軸に沿って延びている剛性鋼ロ
ッドまたはエポキシ／ガラスロッドの周りにバッファチ
ューブが撚り合わされている。この強度部材は、バッフ
ァチューブを破壊させる破砕負荷に対する抵抗力を何ら
もたらしていないため、破砕負荷はそのままファイバに
伝達される。したがって、可塑バッファチューブおよび
揺変性ゲルが、圧縮負荷および破砕負荷に対する抵抗力
の大半をもたらしている。従来、個々のチューブはその
壁厚が比較的厚く、また、コストを必要とする、ポリ
（ブチレンテレフタラート）およびポリカーボネートな
どのハイモジュラス工学プラスチックから製造されてい
る。しかし、厚いチューブ壁のため、ケーブルの直径が
大きく、通常、中心コアケーブル設計の同じ本数の光フ
ァイバの収納に必要な直径より大きくなっている。した
がって、ケーブルの電線管のサイズが決まっている場合
は、ルーズチューブケーブル設計ではなく、中心コアケ
ーブルを使用することにより、はるかに多くのファイバ
を敷設することができる。また、直径の大きいケーブル
は、曲げに対する柔軟性が劣り、多数のケーブルが敷設
されている電線管または直径の小さい電線管への敷設
を、ますます困難にしている。既に説明した中心コアお
よびチューブインチューブ外装設計も、分厚い被覆プラ
スチック層に埋め込まれた剛性誘電体強度部材のため、
同様に柔軟性の限界に直面しており、曲げに対する柔軟
性が、他の外装設計を用いたケーブルより劣っている。
【０００８】実例として、Ａｒｒｏｙｏらへの米国特許
第５，１３１，０６４号に、強度ロッドと、ケーブルの
コアとそのプラスチック被覆の間に配置された熱障壁か
らなる避雷外装システムとを有する中心コアケーブルが
開示されている。熱障壁は、ユニットに編まれ、次に、
一対のテープの間に、高吸水性粉末などの水封じ材と共
に挟まれたガラス糸の織物からなっている。開示されて
いるテープの引張り強さは極めて小さく、幅１ｃｍ当た
り４２０ニュートンしかないため、ケーブルの引張り強
さは、プラスチック被覆中に埋め込まれた剛性強度部材
から有効にもたらされている。また、既に説明したよう
に、中心コアの圧縮に対する抵抗力の大半は、これらカ
プセル化された剛性ロッドからもたらされている。しか
し、これらのロッドの柔軟性は、例えば編組テープの柔
軟性より劣り、そのためにケーブル全体の柔軟性が低下
している。さらに、一対のロッドが使用され、かつ、コ
アの両側に、互いに直径方向に反対に配置されると、そ
のケーブルは、ただ１つの面を除くすべての面に対する
柔軟性を失い、ケーブルの取扱いおよび敷設がますます
困難になる。
【０００９】もう１つの例は、キャリアテープ上に等間
隔に配置され、接着剤によって所定の位置に保持された
複数の強度部材を備える光ファイバケーブルが開示され
た、Ａｒｒｏｙｏへの米国特許第４，７３０，８９４号
である。プラスチック被覆が強度部材上に押し出される
と、強度部材と被覆が結合し、ケーブルに引張り強さが
もたらされる。通常、これらの強度部材は、引張りおよ
び圧縮の両軸方向こわさをもたらす剛性エポキシ−ガラ
ス複合材である。軸方向圧縮こわさは、押出し後におけ
るケーブル被覆の収縮に対する抵抗力としては有効であ
るが、増加した軸方向圧縮こわさと、増加した曲げこわ
さが互いに関連し、それによりケーブルの柔軟性が低下
し、ケーブルの取扱いおよび敷設を、ますます困難にし
ている。貴重な光ファイバを保護するために、従来のケ
ーブルでは、これまでケーブルの柔軟性が概して犠牲に
されてきた。しかし、剛性誘電体強度部材、例えばロッ
ドは、柔軟誘電体部材、例えば、同等の引張りこわさを
有し、かつ、軸方向圧縮こわさを無視することができる
粗撚り糸より、はるかに高価である。したがって可能で
ある場合は、コストを最少限に押さえるために、引張り
こわさは、通常、剛性引張り部材と柔軟引張り部材の組
合せによってもたらされている。
【００１０】実例として、Ｐａｔｅｌらへの米国特許第
５，８３８，８６４号に、引張り負荷の大半を伝達する
フレキシブル編組強度テープを使用することによって柔
軟性の最大化およびケーブルコストの最少化を試行し
た、誘電体強度部材システムを備えたケーブルが開示さ
れている。押出し後における収縮を制御するために、２
本の剛性エポキシ繊維ロッドが、コアの両側の被覆中
に、互いに直径方向に反対に埋め込まれている。これら
のロッドは、軸方向の圧縮応力に対抗するのに必要な最
小限の抵抗力をもたらすだけの長さに留められており、
それにより強度システムに関わる総コストが最少化さ
れ、かつ、ケーブルの柔軟性が最大化されている。ま
た、強度ロッドおよび強度テープが短いため、それらを
覆うために必要な被覆材の量が、より長いロッドセット
を覆うために必要な量より少なく、そのためにさらにケ
ーブル全体の外装に関わるコストが削減されている。し
かしながら２種類の強度システムを必要とするため、上
記強度システムは、あるべき望ましい状態と比較する
と、依然としてコストが掛かり、かつ、複雑である。ま
た、短いロッドおよびテープの組合せによっては、より
分厚い被覆プラスチック層中に埋め込まれた、より長い
ロッドと同じ破砕抵抗力を得ることはできない。
【００１１】したがって、ルーズチューブ光ファイバケ
ーブル、中心コア光ファイバケーブル、およびチューブ
インチューブ光ファイバケーブルにおいては、破砕に対
する抵抗力を低コストで実現するために使用されるメカ
ニズムと、引張りこわさおよび軸方向圧縮こわさを低コ
ストで実現するために使用されるメカニズムが、基本的
に適合しないことは明らかである。知られている中心コ
アおよびチューブインチューブの外装設計には大量の剛
性強度部材が必要であり、それらはすべてケーブルをよ
り高価に、よりこわく、かつ、取扱いをより困難にして
いる。また、知られているルーズチューブの外装設計に
は、高価な工学プラスチックを大量に使用しなければな
らず、また、ルーズチューブの相対的に分厚い壁厚が、
残念ながらケーブルの直径を大きくしている。
【００１２】中心コアケーブルまたはチューブインチュ
ーブケーブルのコアチューブに使用される材料の機械的
頑丈性が強化されると、圧縮こわさの小さい強度部材を
使用することができ、それによりケーブルの柔軟性が向
上し、かつ、コストが削減される。同様に、そのような
材料をバッファチューブに利用することができれば、バ
ッファチューブの厚さを薄くすることができる。また、
そのような材料を利用することにより、やっかいなケー
ブルゲルの使用をさらに最少限に押さえ、あるいは除去
することが可能になる。したがって、コアチューブおよ
びバッファチューブの材料に求められることは、破砕お
よびその他の圧縮変形に対する、より強力な抵抗力を提
供することである。
【００１３】従来、ケーブルの中には、必要な高強度特
性、低収縮特性、および良好な柔軟性を得るために、ま
た、加工性を改善し、かつ、コストを削減するために、
例えば無機材料、脂肪族一塩基酸または二塩基酸の塩、
アルカリ金属、芳香族のアルミニウム塩、あるいは脂環
式カルボン酸などの核生成剤、また、例えば滑石、ガラ
ス繊維、およびガラス球などの充填材を含有する材料
を、バッファチューブあるいはコアチューブに組み込ん
でいるケーブルもある。Ｙａｎｇらに発行された米国特
許第５，５７４，８１６号（’８１６号特許）に、この
ようなケーブルの例が記載されている。’８１６号特許
に開示されている充填材あるいは核生成剤は、コアチュ
ーブまたはバッファチューブに添加された場合、十分に
有効ではないため、機械的特性が改善されたバッファチ
ューブ材またはコアチューブ材が、依然として必要であ
る。また、’８１６号特許は、充填材をポリエチレン−
ポリプロピレン共重合体樹脂に添加しているだけであ
り、他の種類の樹脂に添加することができる充填材の使
用については言及していない。
【００１４】したがって産業界には、前述の欠陥および
不完全性を処理するための、未だに対策されていない必
要性が存在している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、前述の問題を解決するために、破砕に対する抵抗
力が強化された通信ケーブルを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の上記の目的は、
外側被覆、強度部材システムおよびコアチューブ、ある
いは、外側被覆および中心強度部材の周りに配置された
複数のバッファチューブのいずれかを備える通信ケーブ
ルによって達成される。コアチューブまたはバッファチ
ューブには、樹脂と、破砕に対する抵抗力をケーブルに
付与するための、コアチューブまたはバッファチューブ
の所定の体積を占める高アスペクト比充填材が含まれて
いる。本発明の一実施形態では、充填材はスメクタイト
粘土製であり、スメクタイト粘土充填材は、モンモリロ
ナイト、カオリナイト、ヘクトライト、合成スメクタイ
ト粘土、あるいはベントナイトのいずれであっても良
い。コアチューブまたはバッファチューブに組み込むこ
とができる樹脂の可能な種類の例としては、他にもある
が、例えば衝撃改質されたポリプロピレン、ポリエチレ
ン、ポリブチレンテレフタラート、ポリカーボネート、
エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、およ
び熱可塑性エラストマーなどがある。
【００１７】本発明の代替実施形態では、本発明による
ケーブルのコアチューブまたはバッファチューブは、内
部層および外部層の２つの層を備え、外部層には、樹脂
および充填材の両方が含まれ、内部層には充填材はな
く、樹脂のみが含まれている。
【００１８】本発明は、添付の図面を参照することによ
り、より良く理解されよう。図面に示す各構成要素は、
必ずしもスケール通りではなく、本発明の原理を明確に
説明するために誇張されている。また、図面において、
同一の参照数字は、いくつかの図面を通して、対応する
部品を表している。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は、外側被覆３０の内部に配
置されたコアチューブ２０を有する標準中心コア誘電体
ケーブル１０を開示したもので、コアチューブ２０の中
には、樹脂および充填材が入っている。コアチューブ２
０の内部には、伝送媒体４０および任意選択で充填用コ
ンパウンド５０が配置されている。通常、伝送媒体４０
は、ユニットとしてまとめて束ねられた光ファイバグル
ープからなっている。光ファイバは、リボンとしても知
られているプレーナアレイ形態の光ファイバとして結束
することもできる。別法としては、充填用コンパウンド
５０を、高吸水性樹脂を含有した水封じ剤に置き換える
ことができる。リップコード６０、例えばＫｅｖｌａｒ
（登録商標）糸は、外側被覆３０の除去を容易にしてい
る。また、強度部材７０は、ここでは、外側被覆３０と
コアチューブ２０の間に配置された、１０本の０．０２
２インチ×０．０５４インチのガラス粗撚り糸として開
示されている。強度部材７０の役割は、ケーブル１０に
軸方向の負荷が印加された場合に、引張りこわさをもた
らし、かつ、印加された負荷が中心コア２０内部の伝送
媒体４０に伝わらないようにすることである。
【００２０】これらの構成要素は極めて柔軟性に富み、
また、圧縮および引張りこわさの大きいエポキシ−ガラ
スロッドなどの剛性誘電体強度部材より７０％程度、コ
ストを削減することができるため、強度部材７０の圧縮
こわさは、無視できる程度のこわさであることが望まし
い。強度部材７０には、ガラス含浸粗撚り糸を使用する
ことができるが、ガラスあるいはＫｅｖｌａｒ（登録商
標）糸など、他の金属材料または非金属材料を使用する
こともできる。また、強度部材７０は、複合材構造であ
っても良い。これらの強度部材は、被覆３０に欠くこと
のできない部品であり、ユニットとして共に機能してい
る。
【００２１】図２は、本発明による光ファイバケーブル
の他の実施形態を、切欠いて示したものである。ルーズ
チューブすなわちバッファチューブ光ファイバケーブル
１００には、中心強度部材１２０が組み込まれている。
複数のバッファチューブ１４０が、中心強度部材１２０
の周りに撚られている。光ファイバ１３０は、バッファ
チューブ１４０の内部に含まれている。通常、バッファ
チューブ１４０には光ファイバ１３０以外に、水の侵入
を防止するためのゲルが充填されている。あるいは、水
の侵入を防止するために、バッファチューブの内部に、
高吸水性樹脂を含有した水封じ剤を入れることもでき
る。中心強度部材１２０およびバッファチューブ１４０
の周りに、半径方向強度糸１６０が巻き付けられてい
る。現場で光ファイバケーブル１００の内部層にアクセ
スするために、半径方向強度糸１６０および光ファイバ
ケーブル１００の外部層の少なくとも一部を除去するこ
とができる位置に、リップコード１５０が取り付けられ
ている。最後に、光ファイバケーブル１００の内部構成
要素の周りに、外側被覆１８０が設けられている。ま
た、光ファイバケーブル１００をさらに保護するため
に、金属シールド（図示せず）などの外装をケーブル１
００の周りに施すこともできる。外装を覆うためには、
第２の外側被覆（図示せず）が必要である。
【００２２】上で説明した強度部材および完全な外装シ
ステムの特定の設計は、本発明の新規態様に絶対不可欠
ではないが、完全を期するために、様々な形態の許容可
能な外装設計および構造が、すべて参照によって本明細
書に組み込まれる、いずれも本出願人に譲渡された、Ｋ
ｅｍｐｆらへの米国特許第４，０７８，８５３号、Ｇａ
ｒｔｓｉｄｅらへの第４，８２６，２７８号、Ｋｉｎａ
ｒｄらへの第４，８４４，５７５号、Ｇａｒｔｓｉｄｅ
らへの第５，０８２，３４８号、およびＰａｎｕｓｋａ
らへの第５，１０９，４５７号に開示されている。
【００２３】しかし、破砕に対する抵抗力を光ファイバ
ケーブルに設けることは望ましいことである。従来の充
填用コンパウンドの使用量が低減され、あるいは完全に
除去されることさえあるため、破砕に対する抵抗力は、
ますます重要になっている。破砕に対する抵抗力を、開
示した中心コアケーブル１０およびルーズチューブケー
ブル１００にもたらすために、押出し可能な熱可塑性物
質を含有した「ナノクレイ」粘土充填材が、それぞれコ
アチューブ２０として、あるいはバッファチューブ１４
０として使用されている。
【００２４】皿状粘土充填材の場合、アスペクト比は、
ａ＝Ｄ／ｔで定義される。ここで、「ａ」はアスペクト
比であり、「Ｄ」および「ｔ」は、粒子グループに対し
て測定した、それぞれ粒子の直径および粒子の厚さであ
る。粒子を楕円としてモデル化すると、直径は、楕円の
長軸と短軸の平均として計算される。アスペクト比を計
算するこのモードは当分野で知られており、また、参照
により本明細書に組み込まれる、Ｃ．Ｂｕｓｉｇｉｎ、
Ｇ．Ｍ．Ｍａｒｔｉｎｅｚ、Ｒ．Ｔ．Ｗｏｏｄｈａｍｓ
およびＲ．Ｌａｈｔｉｎｅｎ著「Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｎ
ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ」（ｖ．
２３，ｐ．７６６，１９８３年）に記載されている。通
常、特定のサンプルのアスペクト比は、光学および／ま
たは電子顕微鏡法および引き続く画像解析によって測定
される。母集団の個々の部材のアスペクト比は、直径、
長さ、および厚さのデータに上記定義を適用することに
よって計算され、それらの値の平均がレポートされる。
曲げ率および破砕に対する抵抗力を有効に増加させるた
めに、好ましい実施形態では、粘土は高アスペクト比を
有している。好ましい実施形態では、アスペクト比は少
なくとも１０である。通常、この性質の粘土は、１００
から１，５００の範囲のアスペクト比が有効である。
【００２５】本発明には、任意の種類の高アスペクト比
粘土充填材を使用することができる。粘土充填材の例と
しては、他にもあるが、モンモリロナイト、ヘクトライ
ト、ベントナイト、カオリナイト、アタパルジャイト、
ヒル石、合成スメクタイト粘土、およびその他のスメク
タイト粘土がある。本発明の好ましい実施形態では、最
も豊富なスメクタイト粘土としてモンモリロナイトが使
用されている。破壊時における高い伸びおよび切断性な
ど、コアチューブ２０またはバッファチューブ１４０の
他の望ましい品質を維持するために、充填材の体積は、
０．０１％から２５％までの範囲の体積が使用されてい
る。本発明に組み込まれている粘土は、その大きさに対
して、広い表面積を有している。好ましい実施形態で
は、粘土粒子の厚さは、少なくとも５×１０−１０メー
トルである。好ましい実施形態の粘土粒子の直径の平均
は、少なくとも５×１０−９メートルであるが、粒子の
直径の平均は、約５×１０−８メートルであることが好
ましい。
【００２６】本発明によるコアチューブまたはバッファ
チューブに組み込まれる熱可塑性樹脂に適合させるため
には、粘土表面の極性を少なくするために、先ず粘土を
浄化し、次に、処理すなわち改質させなければならな
い。粘土粒子の表面を処理するためには、粘土粒子の表
面が有機官能基を有していること、すなわち表面が「有
機物親和性」であることが必要である。好ましい実施形
態では、粘土粒子の表面を処理するために、一般的に官
能アミンが使用されている。使用するアミンの官能基の
極性は、ベース樹脂の極性によって決まることになる。
例えばポリプロピレンのように極めて非極性の樹脂の場
合、長い炭化水素のテールを有する官能分子、例えばオ
クタデシルアミンを用いて、粘土粒子の表面が処理され
る。
【００２７】粘土粒子表面の処理すなわち改質は、少な
くとも２種類のメカニズム、すなわちイオン交換および
イオン−ダイポール相互作用によって達成される。ま
た、粘土粒子のプレートリットの縁も、従来のシランカ
ップリング剤を用いて処理されるが、縁が占める割合が
総表面積の１％未満であるため、通常、シランカップリ
ングは、イオン交換またはイオン−ダイポール相互作用
に付け加えて用いられる。例えば、全分散（剥離）状態
におけるモンモリロナイトの平均表面積は、約７００平
方メートル／グラムである。
【００２８】本発明の充填材として使用される粘土粒子
は、純度が高いことが望ましい。例えば、採掘されたモ
ンモリロナイトには、５％と３５％の間の不純物が含ま
れている。これらの不純物は、応力集中剤として作用
し、そのために衝撃抵抗が弱くなる。したがって、好ま
しい実施形態の粘土充填材、例えばモンモリロナイトの
純度は、少なくとも９７．５％である。充填材に適した
市販の粘土には、他にもあるが、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃ
ｌａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社（Ｔｅｘａｓ州Ｇｏｎｚａ
ｌｅｓ）製Ｃｌｏｉｓｉｔｅ（登録商標）２５Ａ、Ｃｌ
ｏｉｓｉｔｅ（登録商標）２０Ａ、およびＣｌｏｉｓｉ
ｔｅ（登録商標）１５Ａがある。
【００２９】本発明には様々なベース樹脂を使用するこ
とができる。極めて有効な樹脂には、線形低密度ポリエ
チレン（ＬＬＤＰＥ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体
（ＥＶＡ）、および典型的にはポリプロピレンとエチレ
ン／プロピレンゴムの共重合体である、衝撃改質アイソ
タクチックポリプロピレンが含まれるようである。しか
し、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中間密度ポリプ
ロピレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリプロピレン（ＬＤＰ
Ｅ）、エチレン−アクリル酸エチル（Ｅ−ＥＡ）共重合
体、ポリ塩化ビニル、および熱可塑性エラストマーはす
べて、コアチューブ２０またはバッファチューブ１４０
に適したベース樹脂として使用することができる。使用
可能な熱可塑性エラストマーの例としては、他にもある
が、例えばＳｈｅｌｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａ
ｎｙ（Ｏｈｉｏ州Ｂｅｌｐｒｅ）が販売しているＫｒａ
ｔｏｎ（商標）、およびＥ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔ ｄｅＮ
ｅｍｏｕｒｓ＆Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｄｅｌａｗａｒｅ州Ｗ
ｉｌｍｉｎｇｔｏｎ）が販売しているＨｙｔｒｅｌ（登
録商標）がある。好ましい実施形態では、より低コスト
であるため、衝撃改質ポリプロピレンが使用されてい
る。
【００３０】また、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢ
Ｔ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＰＢＴおよびＰＣの
層状コンビネーション、またはナイロン１２などのポリ
アミド等のベース樹脂を用いて、コアチューブ２０また
はバッファチューブ１４０を作ることもできる。ＰＢ
Ｔ、ＰＣ、またはナイロンは、ヤング率が高く、かつ、
熱膨張係数が小さい材料であるため、バッファチューブ
あるいはコアチューブを作るための良好な材料である
が、これらの材料には、ポリエチレンまたはポリプロピ
レン−ポリエチレン共重合体などの他の材料と比較した
場合、同時にいくつかの欠点がある。これらの欠点に
は、コストがより高いこと、柔軟性に欠けること、湿気
に敏感であること、および材料の機械的特性のため、取
扱いおよび加工がより困難であることなどがある。
【００３１】図３および図４は、それぞれ図１および図
２に示すケーブルのコアチューブおよびバッファチュー
ブの代替実施形態の横断面図である。図３では、コアチ
ューブ２０は、粘土充填材が充填された外部層２２、お
よび樹脂が充填されていない内部層２４の２つの層から
できている。光ファイバ４０は、内部層２４の内部に設
けられている。図４は、図２のバッファチューブ１４０
を示したものである。この代替実施形態では、中心強度
部材１２０の周りに配置され、かつ、半径方向強度糸１
６０中に配置されたバッファチューブ１４０も、粘土充
填材を含んだ外部層１４２、および粘土充填材のない樹
脂を含んだ未充填層１４４の２つの層を備えている。光
ファイバ４０は、内部層１４４の内部に配置されてい
る。図３および図４に開示された２層チューブ１４０
は、例えば極めて軟らかい内部チューブ表面、滑らかな
内部表面、あるいは熱膨張または収縮が制御された内部
表面など、特殊なケーブル特性を必要とする場合に利用
することができる。
【００３２】様々な種類のファイバおよびその配列を、
本発明によるコアチューブまたはバッファチューブの内
部に配置することができる。これらのファイバには、他
にもあるが、例えば、緩衝ゲルを有する、あるいは緩衝
ゲルを有さないルーズファイバ、緩衝ゲルを有する、あ
るいは緩衝ゲルを有さないファイバ束、例えばＧａｉｌ
ｌａｒｄへの米国特許第５，７５１，８８０号に開示さ
れている小型ファイバチューブ、例えばＢｌｅｅらへの
米国特許第５，８９６，４８２号に開示されている、容
器に包まれたリボンスタック、ルーズファイバまたはフ
ァイバリボンの周りの形成ユニット、ゲルを有する、あ
るいはゲルを有さないファイバリボン、およびファイバ
を含んだ大型チューブなどがある。
【００３３】本発明の精神および原理を実質的に逸脱す
ることなく、多くの変形形態および改変を、上で説明し
た本発明の実施形態に加えることができる。このような
改変および変形形態はすべて、本明細書における本発明
の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による標準誘電体中心コアケーブル設計
の端面横断面図である。
【図２】本発明による標準バッファチューブケーブル設
計の切欠断面図である。
【図３】図１に示すケーブルの一実施形態の中心コアの
端面横断面図である。
【図４】図２に示すケーブルの一実施形態のバッファチ
ューブの端面横断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード エッチ．ノリス アメリカ合衆国 30127 ジョージア，パ ウダー スプリングス，チャッツワース ウエイ 3362 (72)発明者 リチャード デー．スモール アメリカ合衆国 30047 ジョージア，リ ルバーン，ウエストン ドライヴ 4390 (72)発明者 ピーター エー．ウエイスマン アメリカ合衆国 30306 ジョージア，ア トランタ，コーテネイ ドライヴ 693 Ｆターム(参考） 2H001 BB01 BB06 DD04 DD06 DD23 KK06 KK07 KK08 KK09 KK21 KK22

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ケーブルのための外側被覆と、 コアチューブとを備えた光ファイバケーブルであって、
    コアチューブが、 複数の光ファイバと、 樹脂と、 破砕に対する抵抗力をケーブルに付与するために、コア
    チューブの所定の体積を占める高アスペクト比充填材と
    を備える光ファイバケーブル。
  2. 【請求項２】 充填材がスメクタイト粘土である、請求
    項１に記載のケーブル。
  3. 【請求項３】 スメクタイト粘土充填材が、モンモリロ
    ナイト、カオリナイト、ヘクトライト、合成スメクタイ
    ト粘土、およびベントナイトからなるグループから選択
    される、請求項２に記載のケーブル。
  4. 【請求項４】 充填材が、有機物親和性の表面を含む、
    請求項１に記載のケーブル。
  5. 【請求項５】 極性の少ない充填材表面にするために、
    充填材が表面処理される、請求項４に記載のケーブル。
  6. 【請求項６】 充填材が、樹脂に適合する官能アミンで
    表面処理される、請求項４に記載のケーブル。
  7. 【請求項７】 充填材のアスペクト比が、少なくとも１
    ０である、請求項１に記載のケーブル。
  8. 【請求項８】 充填材のアスペクト比の範囲が、約１０
    ０から約１５００までである、請求項１に記載のケーブ
    ル。
  9. 【請求項９】 充填材の厚さが、少なくとも５×１０
    −１０メートルである、請求項１に記載のケーブル。
  10. 【請求項１０】 充填材の直径の平均が、少なくとも５
    ×１０−９メートルである、請求項１に記載のケーブ
    ル。
  11. 【請求項１１】 充填材の直径の平均が、約５×１０
    −８メートルである、請求項１に記載のケーブル。
  12. 【請求項１２】 コア中の充填材が、約０．０１％から
    約１８％の間の体積を占める、請求項１に記載のケーブ
    ル。
  13. 【請求項１３】 充填材の純度が、少なくとも約９７．
    ５％である、請求項１に記載のケーブル。
  14. 【請求項１４】 樹脂が、 衝撃改質されたポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカ
    ーボネート、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン
    −酢酸エチル共重合体、ポリ塩化ビニル、および熱可塑
    性エラストマーからなるグループから選択される、請求
    項１に記載のケーブル。
  15. 【請求項１５】 コアチューブが、 樹脂を含んだ内部層と、 樹脂および充填材を含んだ外部層とをさらに備える、請
    求項１に記載のケーブル。
  16. 【請求項１６】 ケーブルのための外側被覆と、 少なくとも１本のバッファチューブとを備えた光ファイ
    バケーブルであって、バッファチューブが、 複数の光ファイバと、 樹脂と、 破砕に対する抵抗力をケーブルに付与するために、バッ
    ファチューブの所定の体積を占める高アスペクト比充填
    材とを備える光ファイバケーブル。
  17. 【請求項１７】 充填材がスメクタイト粘土である、請
    求項１６に記載のケーブル。
  18. 【請求項１８】 スメクタイト粘土充填材が、モンモリ
    ロナイト、カオリナイト、ヘクトライト、合成スメクタ
    イト粘土、およびベントナイトからなるグループから選
    択される、請求項１７に記載のケーブル。
  19. 【請求項１９】 充填材が、有機物親和性の表面を含
    む、請求項１６に記載のケーブル。
  20. 【請求項２０】 極性の少ない充填材表面にするため
    に、充填材が表面処理される、請求項１９に記載のケー
    ブル。
  21. 【請求項２１】 充填材が、樹脂に適合する官能アミン
    で表面処理される、請求項１９に記載のケーブル。
  22. 【請求項２２】 充填材のアスペクト比が、少なくとも
    １０である、請求項１９に記載のケーブル。
  23. 【請求項２３】 充填材のアスペクト比の範囲が、約１
    ００から約１，５００までである、請求項１９に記載の
    ケーブル。
  24. 【請求項２４】 充填材の厚さが、少なくとも５×１０
    −１０メートルである、請求項１９に記載のケーブル。
  25. 【請求項２５】 充填材の直径の平均が、少なくとも５
    ×１０−９メートルである、請求項１９に記載のケーブ
    ル。
  26. 【請求項２６】 充填材の直径の平均が、約５×１０
    −８メートルである、請求項１９に記載のケーブル。
  27. 【請求項２７】 コア中の充填材が、約１．５％から約
    ２５％の間の体積を占める、請求項１９に記載のケーブ
    ル。
  28. 【請求項２８】 充填材の純度が、少なくとも約９７．
    ５％である、請求項１９に記載のケーブル。
  29. 【請求項２９】 樹脂が、 衝撃改質されたポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカ
    ーボネート、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン
    −酢酸エチル共重合体、ポリ塩化ビニル、および熱可塑
    性エラストマーからなるグループから選択される、請求
    項１９に記載のケーブル。
  30. 【請求項３０】 少なくとも１本のバッファチューブ
    が、 樹脂を含んだ内部層と、 樹脂および充填材を含んだ外部層とをさらに備える、請
    求項１９に記載のケーブル。
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