JP2005283624A - 光ファイバケーブル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】層撚り型ノンメタリックの光ファイバケーブルの軽量化と可撓性の向上と細径化を図る。
【解決手段】光ファイバケーブル１は、長尺状の可撓性を有するプラスチック樹脂からなる抗張力体３と、この抗張力体３の周囲に一方向又はＳＺ方向に撚り合わせて配設した複数本の光ファイバ５と、からなる集合体７と、この集合体７の外周部に押え巻きを施した押え巻部９と、この押え巻部９を覆うように設けたケーブルシース１１と、から構成している。抗張力体３として可撓性を有するプラスチック材料が用いられているので、光ケーブル１の軽量化を図り、光ケーブル１の可撓性を向上できる。抗張力体３が単一のノンメタリックであるので抗張力体３を回収して焼却処理やリサイクルあるいは再利用できる。
【選択図】図１

Description

この発明は、光ファイバケーブル及びその製造方法に関し、特に雷などの誘導電流（あるいはサージ電流）を通さないために、使用される層撚り型ノンメタリックの光ファイバケーブル及びその製造方法に関する。

従来、ＦＴＴＨ（Fiber to the home）綱や光ＬＡＮ配線などにおいて、光ファイバケーブル（以下、単に「光ケーブル」という）は、一般的に、光ケーブルを延線・敷設する時の引張力に抗して光ファイバの破断を防止するために、光ケーブルのほぼ中心に抗張力体（テンションメンバ）が配置されている。この抗張力体としては、ヤング率の大きな鋼線などの金属単線や撚り線、あるいは雷などの誘導電流（あるいはサージ電流）を通さないためにガラス繊維を樹脂で固めたＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）線などの非金属線が使用されている。

図５を参照するに、従来、構内配線用の光ケーブルとして使用される層撚り型ノンメタリックの光ケーブル１０１が主として使用されている。この光ケーブル１０１は、前記非金属（ノンメタリック）の抗張力体１０３の周囲に直径０．９ｍｍφの光ファイバ心線１０５（ナイロン被覆）の複数本が撚り合わせ集合され、この複数本の光ファイバ心線１０５の外周に不織布等の押え巻部１０７が巻回されており、前記押え巻部１０７の周囲はポリエチレン、ＰＶＣ等の樹脂材のケーブルシース１０９（外被材）が施されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

また、図６を参照するに、従来の光ケーブル１１１は、図５の光ケーブル１０１と同様に、非金属（ノンメタリック）の抗張力体１０３の周囲に直径０．９ｍｍφの光ファイバ心線１０５（ナイロン被覆）の複数本が撚り合わせ集合され、この複数本の光ファイバ心線１０５の外周にポリプロピレンヤーン等の緩衝材からなる緩衝層１１３で縦添えされており、前記緩衝層１１３の周囲はポリエチレン、ＰＶＣ等の樹脂材のケーブルシース１０９（外被材）が施されている。
特許第２８７９２２１号公報 特開平６−２０１９５５号公報

ところで、近年では、データ伝送の増加に伴って通信ケーブルの配線量が増えているために構内配線が輻輳する状況が生じており、光ケーブル１０１の細径化や軽量化、取り扱い性の向上に対するニーズが高まっている。

しかし、従来の光ケーブル１０１は、前述したように、布設時に掛かる張力を負担し、且つケーブルシース１０９（外被材）等の温度による伸縮を抑えるために鋼線あるいはＦＲＰ等からなる抗張力体１０３を有しているが、これらの抗張力体１０３は、それ自体が硬いために光ケーブル１０１の可撓性を損なう要因となるという問題点があった。

つまり、従来の層撚り型ノンメタリックの光ケーブル１０１の抗張力体１０３としては、非金属（ノンメタリック）の強化繊維にマトリックス樹脂を含浸したロッドが抗張力体１０３として使用されている。例えば、前記抗張力体１０３の材質としては、ＧＦＲＰ(Glass Fiber Reinforced Plastic)やＣＦＲＰ(Carbon Fiber Reinforced Plastic)等が使用されている。これらの抗張力体１０３は強度（引張り力）が得られるが、抗張力体１０３の複合化された材質は硬いので光ケーブル１０１として可撓性を失うものであった。

また、抗張力体１０３の材質が上述したようにＧＦＲＰやＣＦＲＰ等の複合材であるため、リサイクルあるいは再生利用ができないという問題点があった。例えば、光ケーブル１０１，１１１のケーブルシース１０９（外被材）として用いられているポリエチレンなどの熱可塑性樹脂は光ケーブル１０１，１１１の廃却時に回収されて再利用化が進んでいるが、ガラス繊維を樹脂で固めたガラスＦＲＰは産業廃棄物として処理する必要があり、環境への悪影響が問題となる。

この発明は上述の課題を解決するためになされたものである。

この発明の光ファイバケーブルは、長尺状の可撓性を有するプラスチック樹脂からなる抗張力体と、この抗張力体の周囲に一方向又はＳＺ方向に撚り合わせて配設した複数本の光ファイバと、からなる集合体と、
この集合体の外周部に押え巻きを施した押え巻部と、この押え巻部を覆うように設けたケーブルシースと、から構成してなることを特徴とするものである。

また、この発明の光ファイバケーブルは、長尺状の可撓性を有するプラスチック樹脂からなる抗張力体と、この抗張力体の周囲に一方向又はＳＺ方向に撚り合わせて配設した複数本の光ファイバと、からなる集合体と、
この集合体の外周部に長尺方向に沿って配設した抗張力繊維からなる抗張力層と、この抗張力層を覆うように設けたケーブルシースと、から構成してなるものである。

また、この発明の光ファイバケーブルは、前記光ファイバケーブルにおいて、前記光ファイバが、光ファイバ素線に熱可塑性樹脂又は熱硬化樹脂又は紫外線硬化樹脂を被覆した光ファイバ心線であることが好ましい。

この発明の光ファイバケーブルの製造方法は、長尺状の可撓性を有するプラスチック樹脂からなる抗張力体と、この抗張力体の周囲に一方向又はＳＺ方向に撚り合わせて配設した複数本の光ファイバと、からなる集合体を形成する工程と、
前記集合体を走行させて押出ヘッドに供給する工程と、
前記押出ヘッドにケーブルシース用樹脂を押出す工程と、
前記集合体の外周をケーブルシースで覆うようにして押出成形する工程と、
からなることを特徴とするものである。

また、この発明の光ファイバケーブルの製造方法は、長尺状の可撓性を有するプラスチック樹脂からなる抗張力体と、この抗張力体の周囲に一方向又はＳＺ方向に撚り合わせて配設した複数本の光ファイバと、からなる集合体を形成する工程と、
前記集合体と、この集合体の外周部に長尺方向に沿って配設する抗張力繊維からなる抗張力層と、をそれぞれ走行させて押出ヘッドに供給する工程と、
前記押出ヘッドにケーブルシース用樹脂を押出す工程と、
前記集合体の外周部に長尺方向に沿って配設した前記抗張力層の外周をケーブルシースで覆うようにして押出成形する工程と、
からなることを特徴とするものである。

この発明の光ファイバケーブルの製造方法は、前記光ファイバケーブルの製造方法において、前記光ファイバが、光ファイバ素線に熱可塑性樹脂又は熱硬化樹脂又は紫外線硬化樹脂を被覆した光ファイバ心線であることが好ましい。

以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明によれば、抗張力体として可撓性を有するプラスチック材料が用いられているので、光ケーブルの軽量化を図ることができると共に光ケーブルの可撓性を向上させることができる。

また、上記の理由で、抗張力体が単一のノンメタリックであるので不純物が少なく、光ケーブルを廃却する際、抗張力体を回収して焼却処理やリサイクルあるいは再利用が可能となる。その結果、産業廃棄物の量を低減することに寄与する。

また、光ファイバが、光ファイバ素線に熱可塑性樹脂又は熱硬化樹脂又は紫外線硬化樹脂を被覆した光ファイバ心線であることにより、細径化することができ、光ファイバケーブルを細径化することができる。

また、抗張力繊維からなる抗張力層を備えた光ファイバケーブルは、ケーブル自体の引張り強度を向上させると共にケーブルの細径化も実現できる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２を参照するに、第１の実施の形態に係る光ファイバケーブル１（以下、単に「光ケーブル」という）は、中心部に長尺状の非金属（ノンメタリック）の抗張力体３が設けられており、この抗張力体３の周囲に複数の光ファイバとしての例えば光ファイバ心線５（又は光ファイバ素線）が一方向撚りあるいはＳＺ方向に撚り合わされて長手方向に配設されて集合体７を構成している。この集合体７の外周は適切な不織布、テープ、糸などの押え巻部９で巻回され、前記押え巻部９の周囲には押出成形によりポリエチレン、ＰＶＣ等の熱可塑性樹脂のケーブルシース１１（外被材）で覆うようにして一括シースされている。

なお、上記の非金属（ノンメタリック）の抗張力体３の材質としては、引張り強度は落ちるが、可撓性を有する単一のプラスチック樹脂、この実施の形態ではポリエステル、ナイロン等のプラスチック材料が使用されている。

上記の光ファイバ心線５は、この実施の形態では、図２に示されているように１２５μｍφの石英ガラス等の裸光ファイバ１３の外周に例えば紫外線硬化樹脂で一次被覆１５を施して直径２５０μｍφの光ファイバ素線１７となり、この光ファイバ素線１７の外周に紫外線硬化樹脂からなる二次被覆１９を施して外径０．５ｍｍφとしたものである。なお、上記の二次被覆１９は、紫外線硬化樹脂の他に、熱可塑性樹脂、熱硬化樹脂等が用いられ、その直径は上記の５００μｍφに限定されず、例えば３００〜９００μｍであっても構わない。

上記構成により、第１の実施の形態の光ケーブル１は、抗張力体３としてポリエステル等の可撓性を有するプラスチック材料が用いられることにより、光ケーブル１の軽量化を図ることができ、抗張力体３の材質が柔軟なので光ケーブル１の可撓性を向上させることができる。

また、上記の理由で、抗張力体３が単一のノンメタリックであるので不純物が少なく、光ケーブル１を廃却する時に、抗張力体３を回収し、焼却処理やリサイクルあるいは再利用が可能となるため、産業廃棄物の量を低減することに寄与する。つまり、環境への悪影響を低減できる。

さらに、光ケーブル１に収容される光ファイバとしての光ファイバ心線５は、直径２５０μｍφの光ファイバ素線１７に熱可塑性樹脂、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂等からなる二次被覆１９を施して例えば外径０．５ｍｍφのごとく細径化を図ると共に、この光ファイバ心線５の複数本を抗張力体３の周囲に一方向あるいはＳＺ方向に撚り合わされて集合体７を形成し、この集合体７の外周に押え巻部９を配し、熱可塑性樹脂のケーブルシース１１を施したので、従来の光ケーブルより約半分の直径に細径化することができる。ちなみに、従来の図５の光ケーブルの直径は約１０ｍｍφであったが、第１の実施の形態の光ケーブル１の直径は約６ｍｍφであった。

次に、この発明の第２の実施の形態の光ケーブル２１について図面を参照して説明する。なお、前述した第１の実施の形態の光ケーブル１と同様の部材は同符号を付し、主として異なる部分を詳細に説明する。

前述した第１の実施の形態の光ケーブル１のプラスチックからなる抗張力体３は、従来の光ケーブルの抗張力体として用いられている鋼線やガラスＦＲＰに比べて引張り弾性率が低いため、光ケーブル１の許容張力が布設条件によっては不足する場合がある。この場合の対策を講じた光ケーブルが第２の実施の形態の光ケーブル２１である。

図３を参照するに、第２の実施の形態の光ケーブル２１は、中心部に長尺状の非金属（ノンメタリック）の抗張力体３としての例えば直径１．５ｍｍφのポリエステル樹脂が設けられており、この抗張力体３の周囲に複数の光ファイバ心線５、この実施の形態では１２本の直径０．５ｍｍφのＳＭ型光ファイバ心線５が一方向撚りあるいはＳＺ方向に撚り合わされて長手方向に配設されて集合体７を構成している。

この集合体７の周囲、すなわち上記の撚り合わされた１２本の光ファイバ心線５の周囲には光ケーブル２１の引張り特性を向上すべくアラミド繊維等の抗張力繊維２３からなる緩衝層を兼ねた抗張力層２５が縦添えされており、前記抗張力層２５の周囲は押出成形によりポリエチレン、ＰＶＣ等の熱可塑性樹脂、この実施の形態では難燃ポリエチレン樹脂のケーブルシース１１（外被材）で覆うようにして一括シースされている。

なお、上記の抗張力体３は、ポリエステル樹脂を延伸加工して弾性率を約２５，０００ＭＰａとしたものが用いられている。また、光ケーブル２１の外径は、５．５ｍｍφであった。

すなわち、上記の第２の実施の形態の光ケーブル２１は、第１の実施の形態の光ケーブル１における集合体７、つまり抗張力体３の周囲に燃り合わせた光ファイバ心線５の周囲に、アラミド繊維等の抗張力繊維２３からなる抗張力層２５が縦添えされることによって、光ケーブル外径をそれ程大きくすることなく光ケーブル２１の引張り特性を向上できる。例えば、従来の光ケーブルでノンメタリックの強化繊維にマトリックス樹脂を含浸したロッドを抗張力体として用いられた場合と同等の引張り強度が得られる。

上記の第２の実施の形態の光ケーブル２１についての特性評価試験を行ったところ、表１に示されているようになった。

表１から分かるように、伝送損失は、パルス法（測定波長１．５５μｍ）にて試験を行ったところ、０．２５ｄＢ／ｍ以下で低いものである。また、損失・温度変動は、−１０°Ｃ〜＋５０°Ｃ（測定波長１．５５μｍ）の条件下において、０．０５ｄＢ／ｍ以下である。引張り特性も、０．３％伸び時の荷重が４００Ｎと、優れた特性を示している。

上記構成により、第２の実施の形態の光ケーブル２１においても、前述した第１の実施の形態の光ケーブル１と同様の作用、効果を有しており、加えて、緩衝材を兼ねた抗張力繊維２３からなる抗張力層２５により引張り強度を向上させ、且つケーブルの細径化を実現できた。

次に、この実施の形態の光ケーブルの製造方法について、上記の図１で示されている第１の実施の形態の光ケーブル１の製造方法を一例として説明する。

図４を参照するに、この実施の形態で用いられる光ケーブル製造装置２７としては、複数の光ファイバ心線５を集合するための集合機２９が備えられており、この集合機２９には、ノンメタリックの抗張力体３を送り出すための抗張力体送出装置３１と、複数の光ファイバ心線５を送り出すための光ファイバ送出装置３３と、複数の光ファイバ心線５を抗張力体３の周囲に一方向又はＳＺ方向に撚り合わせるための撚り合わせ装置３５と、が備えられている。

この実施の形態では、抗張力体送出装置３１は１個の抗張力体送出ボビン３７が備えられ、可撓性を有する単一のプラスチック樹脂からなるノンメタリックの抗張力体３が巻かれている。

光ファイバ送出装置３３は１２個の光ファイバ送出ボビン３９が備えられ、各光ファイバ送出ボビン３９にはそれぞれ光ファイバ心線５が巻かれており、次工程の撚り合わせ装置３５へ送り出される。

撚り合わせ装置３５としては、例えば撚り合せ制御板（図示省略）が備えられている。この撚り合せ制御板には中央に抗張力体３を通過可能な１個の抗張力体挿通孔（図示省略）が設けられ、この抗張力体挿通孔の周囲に光ファイバ心線５を通過可能な１２個の光ファイバ挿通孔（図示省略）が設けられている。この撚り合せ制御板は光ファイバ心線５をＳＺ撚りするために、正逆方向に、つまり光ファイバ心線５の送り出し方向において時計、反時計回り方向に交互に繰り返し回転するように構成されている。

したがって、上記の抗張力体送出ボビン３７が回転されて抗張力体３としての例えばポリエステルが撚り合せ制御板の抗張力体挿通孔を通過するようにして送り出される。これと同時に、１２個の光ファイバ送出ボビン３９が回転されて光ファイバ心線５としての例えば直径０．５ｍｍφのＳＭ型光ファイバ心線５が撚り合せ制御板の１２個の光ファイバ挿通孔を通過するようにして送り出される。

撚り合せ制御板では１２本の光ファイバ心線５が抗張力体３の周囲にＳＺ撚りとされるように正逆方向に交互に回転されて集合体７が作製される。なお、別の実施例としては、撚り合せ制御板が一方向に回転することにより、上記の１２本の光ファイバ心線５が抗張力体３の周囲に一方向撚りとされる。

また、光ケーブル製造装置２７には、上記の集合機２９で集合された集合体７の周囲に押え巻部９を上巻きするための押え巻き装置４１と、押え巻部９が巻かれた上にケーブルシース用樹脂を覆うように被覆して光ケーブル１を押出成形するための光ケーブル用押出機４３が設けられている。

押え巻き装置４１では、集合体７の周囲に、つまりＳＺ撚りに撚られた１２本の光ファイバ心線５の周囲に、押え巻き送出ボビン４５から送出された押え巻部９としての例えば不織布が巻き回わされてケーブルコア４７が形成される。

前記ケーブルコア４７は光ケーブル用押出機４３に備えられた押出ヘッド４９のダイス５１に送り出される。ダイス５１はケーブルシース用樹脂としての例えばポリエチレン樹脂がケーブルシース１１として、集合体７に巻かれた押え巻部９の外周部に覆うように回り込むように押し出されるようにほぼ円筒形状に成形する形状となっている。

以上の状態で、加熱されて錬成されたケーブルシース１１の樹脂材料としての例えばポリエチレン樹脂が光ケーブル用押出機４３へ注入され押出ヘッド４９から押し出されることにより、ケーブルシース１１のポリエチレン樹脂がケーブルコア４７の外側周囲を覆うようにしてパイプ押し出しにてほぼ円筒形状に押出成形される。このとき、上記のケーブルコア４７は、ケーブルシース用樹脂としてのポリエチレン樹脂が押し出される速度に合わせて送り込まれるので、ダイス５１から図１に示されている断面形状の光ケーブル１が製造される。

すなわち、光ケーブル１の製造方法は、以下の工程を有する。

（１）１本の抗張力体３及び１２本の光ファイバ心線５を走行させて撚り合わせ装置３５へ送出する工程
（２）１２本の光ファイバ心線５を撚り合わせ装置３５の撚り合せ制御板で抗張力体３の周囲に撚り合わせて集合体７を形成する工程、
（３）前記集合体７の外周部、すなわち前記１２本の光ファイバ心線５の外周に押え巻き部９を巻回してケーブルコア４７を形成する工程
（４）１２本の光ファイバ心線５を撚り合わせて押え巻部９を巻回した上記のケーブルコア４７を走行させて押出ヘッド４９のダイス５１に供給する工程
（５）前記押出ヘッド４９のダイス５１にケーブルシース用樹脂としてのポリエチレン樹脂を押出す工程
（６）前記ケーブルコア４７の外周を覆うようにしてケーブルシース１１を設けるように押出成形する工程
ここに、１本の抗張力体３と１２本の光ファイバ心線５の供給工程と、抗張力体３の周囲に１２本の光ファイバ心線５を撚り合わせて集合体７を形成し、この集合体７の供給する工程と、前記１２本の光ファイバ心線５の外周に押え巻部９を巻回してケーブルコア４７を形成し、このケーブルコア４７の供給工程と、押出ヘッド４９のダイス５１からのケーブルシース用樹脂の押出し工程とは、同時に連続工程で行われて迅速に光ケーブル１が製造される。

なお、第２の実施の形態の光ケーブル２１の製造方法は、上述した第１の実施の形態の光ケーブル１の製造方法とほぼ同様であり、異なる点は、集合体７の周囲、すなわち撚り合わされた１２本の光ファイバ心線５の周囲に、押え巻部９を巻回せず、抗張力繊維２３からなる抗張力層２５を縦添えすることであり、前記抗張力層２５を縦添えする際には、前記集合体７と抗張力繊維２３が光ケーブル用押出機４３の押出ヘッド４９に送り出されることである。

この発明の第１の実施の形態の光ファイバケーブルの断面図である。 この発明の実施の形態の光ファイバ心線の断面図である。 この発明の第２の実施の形態の光ファイバケーブルの断面図である。 この発明の第１の実施の形態の光ファイバケーブルの製造方法を示す概略説明図である。 従来の光ファイバケーブルの断面図である。 従来の他の光ファイバケーブルの断面図である。

符号の説明

１ 光ケーブル（第１の実施の形態の）
３ 抗張力体（ポリエステル樹脂等）
５ 光ファイバ心線（光ファイバ）
７ 集合体
９ 押え巻部
１１ ケーブルシース
１３ 裸光ファイバ
１５ 一次被覆
１７ 光ファイバ素線
１９ 二次被覆
２１ 光ケーブル（第２の実施の形態の）
２３ 抗張力繊維
２５ 抗張力層（アラミド繊維等）
２７ 光ケーブル製造装置
２９ 集合機
３１ 抗張力体送出装置
３３ 光ファイバ送出装置
３５ 撚り合わせ装置
４１ 押え巻き装置
４３ 光ケーブル用押出機
４７ ケーブルコア
４９ 押出ヘッド
５１ ダイス

Claims (6)

1. 長尺状の可撓性を有するプラスチック樹脂からなる抗張力体と、この抗張力体の周囲に一方向又はＳＺ方向に撚り合わせて配設した複数本の光ファイバと、からなる集合体と、
   この集合体の外周部に押え巻きを施した押え巻部と、この押え巻部を覆うように設けたケーブルシースと、から構成してなることを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 長尺状の可撓性を有するプラスチック樹脂からなる抗張力体と、この抗張力体の周囲に一方向又はＳＺ方向に撚り合わせて配設した複数本の光ファイバと、からなる集合体と、
   この集合体の外周部に長尺方向に沿って配設した抗張力繊維からなる抗張力層と、この抗張力層を覆うように設けたケーブルシースと、から構成してなることを特徴とする光ファイバケーブル。
3. 前記光ファイバが、光ファイバ素線に熱可塑性樹脂又は熱硬化樹脂又は紫外線硬化樹脂を被覆した光ファイバ心線であることを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバケーブル。
4. 長尺状の可撓性を有するプラスチック樹脂からなる抗張力体と、この抗張力体の周囲に一方向又はＳＺ方向に撚り合わせて配設した複数本の光ファイバと、からなる集合体を形成する工程と、
   前記集合体を走行させて押出ヘッドに供給する工程と、
   前記押出ヘッドにケーブルシース用樹脂を押出す工程と、
   前記集合体の外周をケーブルシースで覆うようにして押出成形する工程と、
   からなることを特徴とする光ファイバケーブルの製造方法。
5. 長尺状の可撓性を有するプラスチック樹脂からなる抗張力体と、この抗張力体の周囲に一方向又はＳＺ方向に撚り合わせて配設した複数本の光ファイバと、からなる集合体を形成する工程と、
   前記集合体と、この集合体の外周部に長尺方向に沿って配設する抗張力繊維からなる抗張力層と、をそれぞれ走行させて押出ヘッドに供給する工程と、
   前記押出ヘッドにケーブルシース用樹脂を押出す工程と、
   前記集合体の外周部に長尺方向に沿って配設した前記抗張力層の外周をケーブルシースで覆うようにして押出成形する工程と、
   からなることを特徴とする光ファイバケーブルの製造方法。
6. 前記光ファイバが、光ファイバ素線に熱可塑性樹脂又は熱硬化樹脂又は紫外線硬化樹脂を被覆した光ファイバ心線であることを特徴とする請求項４又は５記載の光ファイバケーブルの製造方法。
   
   

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