JP2009086636A

JP2009086636A - 吸水光ファイバ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2009086636A
Application number: JP2008156827A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Hashimoto; 佳夫橋本; Naoki Okada; 直樹岡田; Yukiko Sato; 由紀子佐藤
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2007-09-12
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2009-04-23
Also published as: WO2009034666A1

Abstract

【課題】特にルースチューブ型光ファイバケーブルの完全ドライ化を実現し、ルースチューブあるいは光ファイバケーブルの防水性を向上せしめ、光ファイバケーブルの細径・低収縮・高強度を満足するための吸水光ファイバを提供する。
【解決手段】吸水光ファイバ１は、単心光ファイバ３と、この単心光ファイバ３の外周に略均一に設けた水溶性ＵＶ樹脂５と、この水溶性ＵＶ樹脂５をバインダとして最外層に略均一に固着した粉末状の吸水剤７とで構成していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、光ファイバケーブルとして特にルースチューブ型光ファイバケーブルに収納することで、光ファイバケーブルが浸水したときにケーブルの長手方向への水走りを最小限に抑えるための吸水光ファイバ及びその製造方法に関する。

欧米の光ファイバケーブルは、中心テンションメンバの周囲に、ＰＢＴ等の熱可塑性材料からなるチューブで覆われた光ファイバをＳＺ集合し、シースを施したルースチューブ型光ファイバケーブル構造が主流となっている。前記チューブ構造は、止水材料としてジェリーを充填させる構造が一般的であった。ところが、ジェリーはべとべとしているために接続作業性が良くないので、接続作業性の向上を目的としてジェリーを充填しない構造、つまりドライ空間を有するチューブ構造が注目を集めている。

上記のジェリーに代わるドライのチューブ内の止水材料としては、例えば、ポリエステル等のプラスチックからなるヤーンに吸水材料を塗布した材料が既に市販されている。

その他、止水性を高めたドライ空間を有する光ファイバ並びに光ファイバケーブルとしては、例えば特許文献１では、単心の光ファイバ裸線の外周上にＵＶ樹脂をプライマリコート層として被覆し、さらに前記プライマリコート層の外周上に、ＵＶ樹脂の吸水材を被覆した構造が開示されている。

また、特許文献２では、光ファイバユニットの外周上にＵＶ樹脂を被覆し、粒状の吸水性パウダを固着した構造が開示されている。

また、特許文献３では、バンドルファイバの外周上にＰＶＣ被覆を施し、粒状の吸水ポリマーを固着した構造が開示されている。併せて、製造方法が開示されている。

また、特許文献４では、ガラスファイバ・バンドルの外周上にプライマリ層として疎水性ポリマーを被覆し、セカンダリ層に親水性ポリマーを被覆した構造が開示されている。

また、特許文献５では、ガラスファイバ・バンドルをプライマリ層に埋設し、さらに、前記プライマリ層の外周上に吸水性の被覆を施した構造が開示されている。
特開平３−１３７６０７号公報特開平１１−３１１７２５号公報ＵＳ５８１７７１３号公報ＵＳ６０８７０００号公報ＵＳ７１８００００号公報

ところで、近年、ルースチューブの内部のドライ化と同時に、布設作業性を改善する目的で光ファイバケーブルの細径・軽量化が進んでいる。吸水介在の材料としては、通常の温湿度環境では極力細径で、しかも、光ファイバケーブルが浸水したときは体積膨張が大きく、かつ、膨潤スピードが速い材料が望ましい。

ところで、従来の既存の吸水ヤーンは、繊維に粒子状の高吸水ポリマーを絡みつけてバインド樹脂で固着するもの、あるいは、繊維に吸水層を施した構造であり、高吸水材料の含有量が大きく、かつ、十分な吸水性能を得ることが可能であるが、細径・低収縮・高強度を満足することが難しい。したがって、吸水ヤーンを例えばルースチューブの内部の止水材として使用する場合はルースチューブの細径化が困難であるという問題点があった。

また、ルースチューブの内部の止水材として特許文献１の吸水膨潤性を有する光ファイバ心線を使用した場合は、吸水材料の含有量が限られているので、ルースチューブの内部のクリアランスの上限が限定される。従って、十分な低温特性を満足しつつ、防水性能を満足するルースチューブの内寸法設計が困難であるという問題点があった。

また、特許文献２では、光ファイバユニット自体の防水を図るためであり、光ファイバユニットを光ファイバケーブルの内部に収納して光ファイバケーブルが浸水したときの止水を行うものではない。その理由で、光ファイバケーブルの細径化を満足することが難しい。

また、特許文献３〜５では、吸水材がバンドルファイバあるいはガラスファイバ・バンドルのそれ自体の防水を図るためであるので、特許文献２と同じ理由で、光ファイバケーブルの細径化を満足することが難しい。

この発明は、主にルースチューブなどの光ファイバケーブルでルースチューブの内部にジェリーを使用しない完全ドライ化を実現すると共に光ファイバケーブルの防水性を向上せしめ、光ファイバケーブルの細径・低収縮・高強度を満足するための吸水光ファイバを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明の吸水光ファイバは、単心光ファイバと、この単心光ファイバの外周に略均一に設けた水溶性ＵＶ樹脂と、この水溶性ＵＶ樹脂をバインダとして最外層に略均一に固着した粉末状の吸水剤とで構成していることを特徴とするものである。

また、この発明の吸水光ファイバは、前記吸水光ファイバにおいて、前記最外層は、粉末状の吸水剤で形成した凹凸状の表面を有していることが好ましい。

また、この発明の吸水光ファイバは、前記吸水光ファイバにおいて、前記単心光ファイバは、伝送損失が５．０ｄＢ／ｋｍ以下であることが好ましい。

この発明の吸水光ファイバの製造方法は、単心光ファイバの外周上に、硬化前の水溶性ＵＶ樹脂を略均一に塗布し、この水溶性ＵＶ樹脂の外周上に粉末状の吸水剤を略均一に塗布した後に、前記硬化前の水溶性ＵＶ樹脂に紫外線を照射して硬化させることで、前記水溶性ＵＶ樹脂をバインダとして最外層に前記粉末状の吸水剤を固着させることを特徴とするものである。

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、この発明の吸水光ファイバによれば、通常の温湿度環境では、吸水光ファイバを収納した光ファイバケーブルの内部は完全乾燥状態である。一方、吸水光ファイバはそれ自体の防水ではなく、吸水光ファイバが収容されているルースチューブあるいは光ファイバケーブル内に浸水した際に、水溶性ＵＶ樹脂が水に溶けるので、吸水光ファイバの外周表面上に固着された粉末状の吸水剤が容易に脱落し、この脱落した吸水剤が吸水・膨張して更なる長手方向への水走りを最小限に食い止め、吸水光ファイバ以外の光通信回線用光ファイバの伝送特性劣化あるいは破断を抑止することができる。したがって、光ファイバケーブルの防水性能を向上することができる。

また、光トークセットなどを利用すれば、ケーブル布設施工時に短距離の打ち合わせ回線として使用できる。さらに、ケーブル布設施工後に、吸水光ファイバの端末を電話局に設置したＯＴＤＲに接続することで、浸水位置の割り出しを容易に行うことができる。

この発明の吸水光ファイバの製造方法によれば、水溶性ＵＶ樹脂をバインダとしたので、粉末状の吸水剤を硬化前の水溶性ＵＶ樹脂の外周上に容易に略均一に塗布することができる。その後に紫外線を照射して水溶性ＵＶ樹脂を硬化させることで、前記粉末状の吸水剤を容易に固着することができる。

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を参照するに、この実施の形態に係る吸水光ファイバ１は、単心光ファイバ３と、この単心光ファイバ３の外周に略均一に設けた水溶性ＵＶ樹脂５と、この水溶性ＵＶ樹脂５をバインダとして最外層に略均一に固着した粉末状の吸水剤７とで構成していることを特徴とする。

なお、上記の単心光ファイバ３は、この実施の形態では光ファイバ素線９の外周にポリアミド樹脂などの二次被覆１１を施した単心の光ファイバ心線１３で、直径が２５０μｍである。なお、単心光ファイバ３としては、光ファイバ素線、光ファイバコード、あるいはその他の形態の単心光ファイバであっても良い。

また、上記の吸水剤７としては、粒径が例えば１０〜１５μｍの高吸水性パウダ（粒状もしくは粉末状）が用いられている。また、上記の単心光ファイバ３と高吸水性パウダ７とのバインダとしての水溶性ＵＶ樹脂５の厚さが例えば３０μｍである。

上記の吸水光ファイバ１の製造方法としては、単心光ファイバ３の外周上に、硬化前の水溶性ＵＶ樹脂５を略均一に塗布する。この水溶性ＵＶ樹脂５の外周上に粉末状の吸水剤７を略均一に塗布した後に、前記硬化前の水溶性ＵＶ樹脂５に紫外線を照射して硬化させることで、前記水溶性ＵＶ樹脂５をバインダとして最外層に前記粉末状の吸水剤７を固着させる。

以上のように、水溶性ＵＶ樹脂５をバインダとしたので、粉末状の吸水剤７は硬化前の水溶性ＵＶ樹脂５の外周上に容易に略均一に散在し塗布することができる。その後に、紫外線を照射して前記水溶性ＵＶ樹脂５を硬化させることで、前記粉末状の吸水剤７を単心光ファイバ３の外周の最外層に容易に固着することができるので、作業効率が良いものである。

次に、前述した実施の形態の吸水光ファイバ１を内蔵したルースチューブ１５について説明する。

図２を参照するに、この実施の形態では、ルースチューブ１５としては、ＰＢＴの材料からなるチューブ１７（外被）の内径が約１．４ｍｍで、このチューブ１７内には、１２心の光ファイバ心線１９と、含水珪酸マグネシウム（３ＭｇＯ・４ＳｉＯ_２・Ｈ_２Ｏ）でなるタルク２１と、１本の前述した実施の形態の吸水光ファイバ１が内蔵されている。

上記のルースチューブ１５に関する防水性能試験を行った。すなわち、この実施の形態の吸水光ファイバ１に係る実施例の試料Ａは、前述したように単心光ファイバ心線１３の外周に水溶性ＵＶ樹脂５をバインダとして使用して吸水性パウダ７を最外層に固着している。一方、比較例の試料Ｂとしては単心光ファイバ心線１３の外周に非水溶性ＵＶ樹脂をバインダとして使用して吸水性パウダ７を最外層に固着している。上記の実施例の試料Ａを収納したルースチューブ１５と、比較例の試料Ｂを収納したルースチューブに対して防水性能試験を行った。

なお、ルースチューブ１５の防水性能試験は、ＩＥＣ６０７９４−１（水道水端面注水、水頭高１ｍで２４時間後の走水長調査）に準拠して評価している。

すなわち、防水特性評価条件としては、媒体として常温の水道水を用いて、水頭高さを１ｍ（メートル）とし、試料Ａ，Ｂのサンプル長を３ｍ（メートル）とし、２４時間の浸漬をして防水特性評価を行った。

詳しく説明すると、防水試験方法は、３ｍの試料Ａ，Ｂをほぼ水平に延長させた状態で、各試料Ａ，Ｂの一端側から水圧を印加できるように水頭管を連結した。水頭管は試料Ａ，Ｂ一端側から垂直方向に立てられた筒体であり、この水頭管内には水頭高さが１ｍとなるように常温の水道水が投入される。この水道水を投入してから２４時間後の各試料Ａ，Ｂにおける水走りの長さを測定するものである。

その結果は、図３のグラフに示されているような防水性能調査結果となった。実施例の試料Ａでは、吸水パウダの付着量が約０．００６ｇ／ｍのときは、送水距離がほぼ３００ｃｍとなり、止水性は良好ではないが、吸水パウダの付着量が約０．０１３ｇ／ｍ以上のときは、送水距離が２０〜３０ｃｍ程度となり、止水性は極めて良好である。一方、比較例の試料Ｂでは、吸水パウダの付着量が約０．０２ｇ／ｍであっても、送水距離がほぼ３００ｃｍとなり、吸水パウダの付着量が約０．０２５〜０．０２８ｇ／ｍであっても、送水距離が１５０〜１９０ｃｍ程度となり、止水性は良好ではない。したがって、実施例の試料Ａは、防水性能が向上していることが分かる。

以上のことから、通常の温湿度環境では、吸水光ファイバ１は水溶性ＵＶ樹脂５が吸水性パウダ７を十分な把持力で固着してバインダとしての機能を果たしているので、吸水性パウダ７が単心光ファイバ３から脱落し難い状態となっている。つまり、ルースチューブ１５の内部は完全乾燥状態となる。

このルースチューブ１５が浸水した時は、吸水光ファイバ１の水溶性ＵＶ樹脂５が水に溶けるので、吸水性パウダ７が単心の光ファイバ心線１３から容易に脱落する。しかも、脱落した吸水性パウダ７は膨潤しながら適度なゲル粘度を保ちつつ、浸水の下流方向に堆積していくために、チューブ１７内のクリアランスを十分に満たして止水することとなる。

したがって、通常のＵＶ樹脂や熱可塑性樹脂をバインダとして使用するよりも、水溶性ＵＶ樹脂５をバインダとして使用する方が、浸水時に吸水性パウダ７が脱落しやすいのでルースチューブ１５の防水性能は向上する。しかも、吸水光ファイバ１の線膨張係数、強度、ヤング率等の機械的特性は、ルースチューブ１５内に収容される他の光ファイバ心線１９のものとほぼ同値であることが、環境変化に対して他の光ファイバ心線１９と同じように順応できるという点で望ましい。さらに、吸水光ファイバ１の外径は光ファイバ心線１９とほぼ同等であるため、ルースチューブ１５あるいは光ファイバケーブルの細径化が可能となる。

また、吸水性パウダ７が吸水光ファイバ１の最外層に固着されているために、この吸水性パウダ７により凹凸状の表面が形成されるので、吸水光ファイバ１と光ファイバ心線１９の違いは手触により容易に識別することができる。

吸水光ファイバ１の役割（機能）について説明すると、主要な役割は浸水時に水を吸収して膨張することでケーブルの防水を行うことである。すなわち、吸水光ファイバ１自体は通常の光通信回線の媒体としては使用せずに、ルースチューブ１５に浸水が生じた時に、ケーブル長手方向への水走りを最小限に食い止めることである。

さらに、付随的な役割（機能）としては、ケーブル布設施工時に短距離の打ち合わせ回線として使用できる。すなわち、１組（２台）の光トークセットなどを利用すれば、ルースチューブ１５の両端にいる作業者同士で応急通信用の打合せ回線としても使用できる。

また、ケーブル布設施工後に、図４（Ａ）に示されているように、吸水光ファイバ１の端末を電話局内の監視室２３に設置したＯＴＤＲ２５に接続しておけば、浸水位置の割り出しを容易に行うことができる。このとき、吸水光ファイバ１の伝送損失は、例えば５．０ｄＢ／ｋｍ＠１．５５μｍ以下であることが望ましい。これにより、浸水時に吸水光ファイバ１から吸水性パウダ７の脱落が生じると、図４（Ｂ）に示されているように、この吸水光ファイバ１では浸水箇所のロス変動が生じる。この伝送損失をＯＴＤＲ２５との組合せによりモニタすることで、浸水箇所の検知を行うことができる。したがって、この吸水光ファイバ１は浸水検知用ファイバとしても利用可能である。

以上のことから、この実施の形態の吸水光ファイバ１は下記の効果を奏する。

（１）吸水性パウダ７と単心光ファイバ３とのバインダとして水溶性ＵＶ樹脂５を適用することで、通常の温湿度環境では吸水性パウダ７が脱落し難いので、吸水光ファイバ１を収納したルースチューブ１５の内部を完全乾燥状態とすることができる。一方、ルースチューブ１５が浸水すると、水溶性ＵＶ樹脂５が水に溶けるので、吸水性パウダ７が単心光ファイバ３から脱落して膨潤し、ルースチューブ１５内に確実に堆積する。その結果、ルースチューブ１５の防水性能が向上する。

（２）吸水光ファイバ１の単心光ファイバ３として光ファイバ心線１３を適用することにより、線膨長係数がルースチューブ１５内に収容される光ファイバ心線１９と同程度であり、かつ、直径が３００μｍ程度の細径化した吸水光ファイバ１を実現することができた。その結果、低温での伝送特性を確保しつつ、ルースチューブ１５あるいは光ファイバケーブルを細径化できる。

（３）吸水光ファイバ１の単心光ファイバ３として光ファイバ心線１３を適用することにより、吸水光ファイバ１を浸水検知や通信用回線としても使用することができる。

この発明の実施の形態の吸水光ファイバを示す断面図である。この発明の実施の形態の吸水光ファイバを収納したルースチューブを示す断面図である。図２のルースチューブの形態に基づく実施例と比較例の防水性能調査結果を示すグラフ図である。（Ａ）は、ルースチューブに収容した吸水光ファイバを利用して浸水位置の割り出しを行う場合の概略説明図で、（Ｂ）は、ＯＴＤＲ画面における浸水箇所の伝送損失変動を示す概略的なグラフである。

符号の説明

１吸水光ファイバ
３単心光ファイバ
５水溶性ＵＶ樹脂（バインダ）
７吸水性パウダ（吸水剤）
９光ファイバ素線
１１二次被覆
１３光ファイバ心線
１５ルースチューブ
１７チューブ
１９光ファイバ心線
２１タルク
２３監視室
２５ＯＴＤＲ

Claims

単心光ファイバと、この単心光ファイバの外周に略均一に設けた水溶性ＵＶ樹脂と、この水溶性ＵＶ樹脂をバインダとして最外層に略均一に固着した粉末状の吸水剤とで構成していることを特徴とする吸水光ファイバ。
前記最外層は、粉末状の吸水剤で形成した凹凸状の表面を有していることを特徴とする請求項１記載の吸水光ファイバ。
前記単心光ファイバは、伝送損失が５．０ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の吸水光ファイバ。
単心光ファイバの外周上に、硬化前の水溶性ＵＶ樹脂を略均一に塗布し、この水溶性ＵＶ樹脂の外周上に粉末状の吸水剤を略均一に塗布した後に、前記硬化前の水溶性ＵＶ樹脂に紫外線を照射して硬化させることで、前記水溶性ＵＶ樹脂をバインダとして最外層に前記粉末状の吸水剤を固着させることを特徴とする吸水光ファイバの製造方法。