JP2005292176A - 光ファイバケーブルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で非居住空間と居住空間の双方において敷設が容易であり、かつ、製造時に光ファイバの伝送損失が悪化しない光ファイバケーブルの提供。
【解決手段】１本以上の樹脂製光ファイバ、第１樹脂被覆層、および、第１樹脂被覆層の外側に第２樹脂被覆層を有する光ファイバケーブルであって、前記樹脂製光ファイバと第１樹脂被覆層とは密接しておらず、第２樹脂被覆層の樹脂は第１樹脂被覆層の樹脂よりも高い硬度を有する樹脂であることを特徴とし、好ましくは抗張力体を有する光ファイバケーブルおよびその製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は樹脂製光ファイバを収容した光ファイバケーブルおよびその製造方法に関し、より詳しくは２重に被覆された光ファイバケーブルに関する。

近年、高速通信技術の普及とともに通信媒体である光ファイバの敷設が随所で行われるようになってきた。特に、幹線系から分岐された、利用者端末に近い場所にも光ファイバの採用が進んできている。また利用者端末に近い場所では、配線、接続の容易性から樹脂製光ファイバ（ＰＯＦ：Ｐｌａｓｔｉｃ−Ｏｐｔｉｃａｌ−Ｆｉｂｅｒ）の採用が増えている。

光ファイバの配線は、光ファイバの保護のため、光ファイバケーブルの形態で行われ、その光ファイバケーブルの形状にも種々の工夫が施されている（特許文献１、２参照。）。しかし光ファイバケーブルの敷設（配線）は、壁内、天井裏、床下、カーペット裏、利用者端末近傍等の多岐にわたり、それぞれの場所により光ファイバケーブルに要求される仕様も異なる。

すなわち壁内、天井裏、床下等の非居住空間に敷設する場合には、敷設する環境が狭い等の作業条件の制約が多い。このような場所では光ファイバケーブルを強く引っ張る、または、押し込む等の作業を行うことが多く、光ファイバケーブルには剛性と耐衝撃性が要求される。一方、カーペット裏、利用者端末近傍等の居住空間に敷設する場合には床、壁、什器等の形状に合わせることが要求され、このため光ファイバケーブルには柔軟性が求められる。

国際公開第０１／９５００２号パンフレット 特開２００３−３１５６４３号公報

前記特許文献１に記載された技術においては、光ファイバケーブルの被覆層に比較的柔らかい樹脂を採用しているために、非居住空間への敷設が行いにくいという問題があった。また前記特許文献２に記載された技術においては、光ファイバケーブルの製造時に光ファイバの伝送損失が悪化しやすいという問題があった。

本発明は、これらの問題を同時に解決することを目的とする。すなわち、構造が簡単で非居住空間と居住空間の双方において敷設が容易であり、かつ、製造時に光ファイバの伝送損失が悪化しない光ファイバケーブルの提供を課題とする。

本発明は、１本以上の樹脂製光ファイバ、第１樹脂被覆層、および、第１樹脂被覆層の外側に第２樹脂被覆層を有する光ファイバケーブルであって、前記樹脂製光ファイバと第１樹脂被覆層とは密接しておらず、第２樹脂被覆層の樹脂は第１樹脂被覆層の樹脂よりも高い硬度を有する樹脂であることを特徴とする光ファイバケーブルを提供する。特にこの光ファイバケーブルは抗張力体を有することが好ましい。

また本発明は、第１樹脂被覆層、第１樹脂被覆層の外側に第１樹脂被覆層の樹脂よりも高い硬度を有する樹脂からなる第２樹脂被覆層、および、１本以上の第１樹脂被覆層とは密接していない樹脂製光ファイバを有する光ファイバケーブルの製造方法であって、第２樹脂被覆層の成形温度が第１樹脂被覆層の成形温度よりも高いことを特徴とする光ファイバケーブルの製造方法を提供する。

本発明によれば、同一の光ファイバケーブルであっても、非居住空間と居住空間の双方において敷設が容易であり、構造が簡単であるために製造も容易であり、かつ、光ファイバケーブルの製造の際に光ファイバの伝送損失が悪化しないという効果を奏する。

本発明は、１本以上の樹脂製光ファイバ、第１樹脂被覆層、および、第１樹脂被覆層の外側に第２樹脂被覆層を有する光ファイバケーブルであって、前記樹脂製光ファイバと第１樹脂被覆層とは密接しておらず、第２樹脂被覆層の樹脂は第１樹脂被覆層の樹脂よりも高い硬度を有する樹脂であることを特徴とする光ファイバケーブルである。以下に図を用いて本発明について説明する。

図１は、本発明の１態様を示す光ファイバケーブルの断面図である。光ファイバケーブル１０は、２本の樹脂製光ファイバ１１、第１樹脂被覆層１２、第２樹脂被覆層１３、および、２本の抗張力体１４を有している。また光ファイバケーブル１０は第２樹脂被覆層を除去しやすくするために引き裂き紐１５を備えている。

樹脂製光ファイバ１１は、第１樹脂被覆層１２に配置された光ファイバ配置空間１６の内部に配置されている。このため樹脂製光ファイバ１１は光ファイバ配置空間１６の内部を自由に動ける。すなわち樹脂製光ファイバ１１と第１樹脂被覆層１２とは接触することはあっても密接することはない。このため温度変化、振動等が繰り返されることによる、微小屈曲が原因と考えられる伝送損失の増加もなく、さらに光ファイバケーブル１０の製造時の熱負荷が原因と考えられる伝送損失の悪化も極めて少ない。

樹脂製光ファイバ１１としては、ステップインデックス（ＳＩ）型であっても屈折率分布型（ＧＩ）型であってもよく、シングルモード（ＳＭ）型であってもマルチモード（ＭＭ）型であってもよく、シングルコア型であってもマルチコア型であってもよい。また光ファイバの材料としては、アクリル樹脂製、含フッ素樹脂製等が例示できる。このうち高帯域であるため高速での通信が可能であり、通信距離も充分長いことから含フッ素樹脂製のＧＩ型光ファイバが好ましい。代表例としては、旭硝子社製の商品名ルキナが例示できる。

光ファイバケーブル１０は、第１樹脂被覆層１２および第２樹脂被覆層１３の２層の被覆樹脂層を有している。本発明において、第２樹脂被覆層１３の樹脂は第１樹脂被覆層１２の樹脂よりも高い硬度を有する樹脂である。すなわち内側に位置する第１樹脂層１２は相対的に柔らかく、外側に位置する第２樹脂層１３は相対的に硬い。より具体的には、第１樹脂被覆層の樹脂の硬さとしては、ショアＤ硬度５０以下が好ましく、４５以下がより好ましい。この程度に第１樹脂被覆層が柔らかければ光ファイバケーブルの居住空間での敷設が容易に行える。一方第２樹脂被覆層の樹脂の硬さとしては、ショアＤ硬度５５以上が好ましく、６０以上がより好ましい。この程度に第２樹脂被覆層が硬ければ光ファイバケーブルの非居住空間での敷設が容易に行える。特に配管等の内部へ押し込む際に好適である。第１樹脂被覆層の樹脂の硬さと第２樹脂被覆層の樹脂の硬さの差は、ショアＤ硬度で５以上が好ましく、１０以上がより好ましい。

第１樹脂被覆層１２および第２樹脂被覆層１３の材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂等の公知の材料が例示できる。これらの材料は容易に入手でき、かつ、充填剤等の配合を変えることにより硬度を制御することができる。一般的に硬度が硬くなれば、その樹脂の成形温度は高くなる傾向にあるといえる。

本発明の光ファイバケーブルにおいては、樹脂被覆層を少なくとも２層設ける。従来の技術において、樹脂被覆層が１層の場合には、光ファイバケーブル製造時（被覆層成形時）の熱により樹脂製光ファイバが劣化しやすいという問題があった。すなわち樹脂被覆層として採用できる樹脂材料としては、成形温度が低い樹脂であることが求められた。樹脂被覆層成形時の熱を遮断する相当な工夫をしないと、一般の樹脂材料を採用することはできなかった。しかし本発明によれば、樹脂被覆層の第１層が樹脂製光ファイバを保護することとなり、外側の樹脂被覆層として汎用の安価な樹脂材料が採用できるようになった。したがって光ファイバケーブルの設計の自由度は大幅に向上し、機械的強度等の高い要求にも応えられるようになった。

本発明において、第１樹脂被覆層と第２樹脂被覆層とは、密着していてもよいが、互いに剥離が容易であることが好ましい。すなわち第１樹脂被覆層と第２樹脂被覆層とは、接着または溶着していないことが好ましい。第１樹脂被覆層と第２樹脂被覆層とが互いに剥離が容易であれば、光ファイバケーブルの敷設の際に外層である第２樹脂被覆層が除去しやすく敷設の自由度が高まる。なおこの第２樹脂被覆層の除去を補助するために、光ファイバケーブルは引き裂き紐を備えていることが好ましい。

第１樹脂被覆層と第２樹脂被覆層とが接着していない状態にするために、第１樹脂被覆層と第２樹脂被覆層との間には、プライマー、接着剤等の塗布は行わないことが好ましい。また第１樹脂被覆層と第２樹脂被覆層とが溶着していない状態にするためには、第２樹脂被覆層を被覆する際の温度をある程度低く保つことが好ましい。光ファイバケーブルの製造条件の詳細は後述する。

本発明の光ファイバケーブルは抗張力体（テンションメンバ）を有することが好ましい。抗張力体は光ファイバケーブルのどの位置に配置されてもよいが、第１樹脂被覆層内または第１樹脂被覆層より内側に配置されることが好ましい。第１樹脂被覆層内または第１樹脂被覆層より内側に配置された状態とは、第１樹脂被覆層に埋め込まれた状態、または、第１樹脂被覆層が形成する光ファイバ配置空間に配置された状態を意味する。図１においては、抗張力体１４は第１樹脂被覆層に埋め込まれた状態で配置されている。光ファイバケーブルが抗張力体を有していれば、光ファイバケーブル自体にかかる張力で光ファイバケーブルが引き延ばされ、光ファイバの伝送損失が増加することを防げる。特に抗張力体が第１樹脂被覆層より内側に配置されていれば、第２樹脂被覆層を除去した後の、柔らかくて引っ張り強度の低い第１樹脂被覆層のみであっても充分な引っ張り強度が発揮される。抗張力体として具体的には、鋼線、銅合金線、アラミド繊維等が好ましく採用される。

本発明の光ファイバケーブルおいては、他の構造も採用できる。すなわち、光ファイバの本数を増やすこともできる。また第２樹脂被覆層の外側にさらに、樹脂被覆層を設けることもできる。他の態様を図２、３により示す。

図２は、本発明の他の１態様を示す光ファイバケーブルの断面図である。光ファイバケーブル２０は、１本の樹脂製光ファイバ２１、第１樹脂被覆層２２、第２樹脂被覆層２３、および、抗張力体２４を有している。ここで抗張力体２４は、繊維状の抗張力体である。繊維状の抗張力体としては、アラミド繊維等が採用できる。この態様においても、樹脂製光ファイバ２１はこの繊維状の抗張力体２４によってほぼ外周を囲まれており、樹脂製光ファイバ２１と第１樹脂被覆層２２とは密接していない。また第１樹脂被覆層２２と第２樹脂被覆層２３との樹脂の硬さは、前述のように第２樹脂被覆層２３の方が硬い。

図３は、本発明のさらに他の１態様を示す光ファイバケーブルの断面図である。光ファイバケーブル３０は、２本の樹脂製光ファイバ３１、第１樹脂被覆層３２、第２樹脂被覆層３３、および、抗張力体３４を有している。ここで抗張力体３４は、繊維状の抗張力体である。

次に光ファイバケーブルの製造方法について説明する。本発明は、第１樹脂被覆層、第１樹脂被覆層の外側に第１樹脂被覆層の樹脂よりも高い硬度を有する樹脂からなる第２樹脂被覆層、および、１本以上の第１樹脂被覆層とは密接していない樹脂製光ファイバを有する光ファイバケーブルの製造方法であって、第２樹脂被覆層の成形温度が第１樹脂被覆層の成形温度よりも高いことを特徴とする光ファイバケーブルの製造方法を提供する。すなわち前述の光ファイバケーブルの製造方法において、樹脂被覆層の成形温度は、第２樹脂被覆層の方が第１樹脂被覆層よりも高いことを特徴とする。

このような成形温度とすることにより、第１樹脂被覆層として比較的柔らかい樹脂を、第２樹脂被覆層として比較的硬い樹脂をそれぞれ成形できる。具体的には第１樹脂被覆層の成形温度としては、１００〜１３０℃が好ましい。また第２樹脂被覆層の成形温度としては、１３５〜１８０℃が好ましい。これらの成形温度であれば前述の構成の光ファイバケーブルが容易に製造できる。またこの温度範囲であれば、第１樹脂被覆層と第２樹脂被覆層との溶着も防ぎやすい。

具体的な光ファイバケーブルの製造方法の一例について概略を説明する。第１樹脂被覆層および第２樹脂被覆層はそれぞれ押し出し成形で成形する。まず第１樹脂被覆層の成形機（押し出し機）のダイスに、樹脂製光ファイバと好ましくは抗張力体とを繰り出し装置を用いて供給する。ダイスには第１樹脂被覆層を形成する樹脂が押し出し機から供給される。このときのダイスの温度が成形温度となり、第１樹脂被覆層の成形は１００〜１３０℃とすることが好ましい。ダイスで成形された第１樹脂被覆層はただちに冷却槽に導かれ、充分に固化するまで冷却される。冷却された後はボビン等に巻き取ってもよいし、続いて第２樹脂被覆層の成形を行ってもよい。

第２樹脂被覆層の成形は、第１樹脂被覆層の成形と同様にして行われる。すなわち第２樹脂被覆層の成形機（押し出し機）のダイスに、第１樹脂被覆層を成形された光ファイバケーブルと好ましくは引き裂き紐が供給される。ダイスには第２樹脂被覆層を形成する樹脂が押し出し機から供給される。この際の成形温度は１３５〜１８０℃が好ましい。ダイスで成形された第２樹脂被覆層を有する光ファイバケーブルはただちに冷却槽に導かれ、第２樹脂被覆層が充分に固化するまで冷却される。冷却された後の光ファイバケーブルはボビンに巻き取られる。

次に本発明の光ファイバケーブルの施工例について説明する。図４は、本発明の光ファイバケーブルの施工例の外観図である。符号は図１と同じである。非居住空間においては、第２樹脂被覆層を被覆したままの光ファイバケーブルを敷設する。これにより配管への挿入等が容易になり、かつ、耐衝撃性も確保できる。しかし場合によっては小さな半径で光ファイバケーブルを曲げて敷設することが要求されることもある。この場合にはＡの場所で第２樹脂被覆層１３を除去することにより、小さな半径で曲げて光ファイバケーブルを敷設できる。また非居住空間から居住空間に移った後は第２樹脂被覆層を除去することで、柔軟な配線対応が可能となる。

以下の条件で光ファイバケーブルを製造し評価した。構成は図１の構成に準じたものとした。寸法は第１樹脂被覆層の長辺が６．４ｍｍ、短辺が３．５ｍｍ、第２樹脂被覆層の長辺が７．５ｍｍ、短辺が６．５ｍｍ、光ファイバ配置空間は一辺が１．７ｍｍの略正方形、光ファイバ配置空間どうしの壁の厚さは０．６ｍｍと設定した。樹脂製光ファイバとしては、旭硝子社製ルキナ（光ファイバ外径は０．５ｍｍ、伝送損失は２８ｄＢ／ｋｍ）を用いた。また抗張力体としては線径（直径）が０．４ｍｍの亜鉛メッキ硬鋼線を用いた。また樹脂被覆層としては、それぞれの硬さのリケンテクノス社製のＰＶＣコンパウンド（塩化ビニル樹脂組成物）を用いた。

（例１）第１樹脂被覆層の樹脂として、ショアＤ硬度が５０のＰＶＣコンパウンドを用い、その成形温度を１３０℃とした。第１樹脂被覆層を成形後充分に冷却した。次に第２樹脂被覆層の樹脂としてショアＤ硬度が６０のＰＶＣコンパウンドを用い、その成形温度を１８０℃とした。第２樹脂被覆層を成形後充分に冷却して光ファイバケーブルを得た。

樹脂製光ファイバの伝送損失は、これらの成形の後も２８ｄＢ／ｋｍと変化は見られなかった。また第２樹脂被覆層は第１樹脂被覆層と溶着することなく、容易に剥離できた。また第２樹脂被覆層を残した状態で、内径１６ｍｍ、長さ５ｍの直線配管内に挿入したところ呼び線等を用いずに容易に挿通することができた。

（例２）第２樹脂被覆層の成形温度を１８５℃とした以外は例１と同様に光ファイバケーブルを製造した。樹脂製光ファイバの伝送損失には例１と同様変化がなかった。また第２樹脂被覆層はわずかに第１樹脂被覆層と溶着していたが、剥離は比較的容易であった。また直線配管内への挿通も容易であった。

（例３）第２樹脂被覆層の樹脂として、ショアＤ硬度が５０のＰＶＣコンパウンド（第１樹脂被覆層のものと同じである）を用い、その成形温度を１３０℃とした以外は例１と同様に光ファイバケーブルを製造した。樹脂製光ファイバの伝送損失には例１と同様変化がなかった。また第２樹脂被覆層と第１樹脂被覆層との溶着もみられなく、剥離は容易であった。しかし直線配管内への挿通は困難で、呼び線を用いる必要があった。

（例４）第１樹脂被覆層の樹脂として、ショアＤ硬度が６０のＰＶＣコンパウンド（第２樹脂被覆層のものと同じである）を用い、その成形温度を１６０℃とした以外は例１と同様に光ファイバケーブルを製造した。第２樹脂被覆層と第１樹脂被覆層との溶着はみられなく、剥離は容易であった。また直線配管内への挿通は容易であった。しかし樹脂製光ファイバの伝送損失は第１樹脂被覆層を成形後に既に２００ｄＢ／ｋｍを超えていて使用できなかった。

本発明の光ファイバケーブルは、居住空間、非居住空間を問わず敷設が容易であり、高性能の光通信媒体を利用者端末近傍に至るまで簡単に提供できる。

本発明の１態様を示す光ファイバケーブルの断面図。 本発明の１態様を示す光ファイバケーブルの断面図。 本発明の１態様を示す光ファイバケーブルの断面図。 本発明の光ファイバケーブルの施工例の外観図。

符号の説明

１０：光ファイバケーブル、１１：樹脂製光ファイバ、１２：第１樹脂被覆層、１３：第２樹脂被覆層、１４：抗張力体、１５：引き裂き紐、１６：光ファイバ配置空間、
２０：光ファイバケーブル、２１：樹脂製光ファイバ、２２：第１樹脂被覆層、２３：第２樹脂被覆層、２４：抗張力体、
３０：光ファイバケーブル、３１：樹脂製光ファイバ、３２：第１樹脂被覆層、３３：第２樹脂被覆層、３４：抗張力体。

Claims (3)

1. １本以上の樹脂製光ファイバ、第１樹脂被覆層、および、第１樹脂被覆層の外側に第２樹脂被覆層を有する光ファイバケーブルであって、
   前記樹脂製光ファイバと第１樹脂被覆層とは密接しておらず、第２樹脂被覆層の樹脂は第１樹脂被覆層の樹脂よりも高い硬度を有する樹脂であることを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 抗張力体を有する請求項１に記載の光ファイバケーブル。
3. 第１樹脂被覆層、第１樹脂被覆層の外側に第１樹脂被覆層の樹脂よりも高い硬度を有する樹脂からなる第２樹脂被覆層、および、１本以上の第１樹脂被覆層とは密接していない樹脂製光ファイバを有する光ファイバケーブルの製造方法であって、
   第２樹脂被覆層の成形温度が第１樹脂被覆層の成形温度よりも高いことを特徴とする光ファイバケーブルの製造方法。
   

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