JP2010276632A - 光ケーブルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブル線速やシース厚さに関係なく所定の樹脂温度でシース成形を制御することができ、生産性向上を可能とした解体性に優れた光ケーブルの製造方法を提供する。
【解決手段】溝付きスロットの溝内に光ファイバ心線を収納し、スロットの外周に粗巻き紐、上巻テープ、およびシースを順に施してなる光ケーブルの製造方法であって、シースを２層とし、内層の樹脂押出し量を上限に達した段階でケーブル線速に依存せずに一定量に制御し、外層の樹脂押出し量をシース外径が一定となるように制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、溝付きスロットの溝内に多数本の光ファイバ心線を収納し、スロットの外周に粗巻き紐、上巻テープおよびシースを順に施してなる光ケーブルの製造方法に関する。

光ファイバによる家庭向けのデータ通信サービス（ＦＴＴＨ：Fiber To The Home）の加入者に対して、架空光ケーブル等からドロップ光ケーブルを用いて光ファイバが引き落とされている。加入者宅への光ファイバの引き落しは、例えば、市街の電柱等に布設された架空光ケーブルを、通常、クロージャと称されている接続函で分岐し、分岐された光ファイバ心線にドロップ光ケーブルを融着接続又は光コネクタを用いて接続している。

架空光ケーブルは、例えば、図１に示すように、ＳＺ状または螺旋状に形成された複数条の溝１２ａを有し、中心にテンションメンバ１３を埋設した樹脂製のロッドからなるスロット１２（スペーサとも言う）が用いられる。スロット１２の溝１２ａには、複数本の単心の光ファイバ心線あるいは多心の光ファイバテープ心線（以下、テープ心線も含めて光ファイバ心線と言う）１４を収納している。

ＳＺ状の溝１２ａを有するスロット１２を用いた光ケーブル１０は、光ファイバ心線１４の収納長が溝１２ａの溝方向が反転する反転部間を結ぶ距離より長くなるため、ケーブル中間部で光ファイバ心線１４を取り出すのが容易であるという利点がある。しかし、光ケーブルの製造中においては、溝１２ａに収納した光ファイバ心線１４が外に飛び出しやすいという欠点も併せ持っている。

そのため、ケーブル製造の集線工程中で、スロット１２内に収納した光ファイバ心線１４が溝１２ａから脱落するのを防止するのに、多数の光ファイバ心線１４を集線して溝１２ａ内に収納した後、直ちに粗巻き紐１５を巻付けている。そして、この粗巻き紐１５の上から、上巻テープ１６（押え巻テープとも言う）を巻付けて、光ファイバ心線１４を覆っている。そして、上巻テープ１６の外側を、押出し成形によるシース１７（ケーブル外被とも言う）により被覆した形状のものが一般的である。（例えば、特許文献１参照）

しかし、光ファイバを引き落とす場合、架空光ケーブル１の中間部分のシース１７を部分的に切裂いて剥ぎ取り、露出された上巻テープ１６を除去し、次いで、粗巻き紐１５を巻き解すという作業が行なわれるが、粗巻き紐１５を取り除く作業は煩雑で手間を要するという問題があった。また、光ケーブルを解体する場合、シース１７を切裂いてリサイクル用として回収すると共に、上巻テープ１６と粗巻き紐１５は、短く切断して廃棄しているが、粗巻き紐１５の切断が上手くいかず、溜りとなって連続的な解体作業を中断させたりするなどの問題があった。

この問題を解決する方法として、図１（Ｂ）に示すように、上巻テープ１６を開き巻きで形成し、上巻テープ１６の隙間１６ａの部分から粗巻き紐１５の一部１５ａが露出するようにし、この露出した部分をシース１７の成形時の熱でシース１７の内面に融着させる方法が知られている。（例えば、特許文献２参照）
この方法によれば、シース１７を剥ぎ取る際に、粗巻き紐１５の融着部分が切断されるので、粗巻き紐１５の切断除去が容易となり、中間分岐作業を効率よく実施することが可能となる。また、解体作業においても、粗巻き紐１５の絡まりや溜りをなくし、スムーズな解体を行なうことが可能とされている。

特開２００７−２１２５２３号公報 特開２００８−１０７７５７号公報

しかしながら、光ケーブルの伝送特性を満たすためには、シース１７を成形する際に、シースの樹脂温度を所定の温度以下で押出すか、成形後速やかに冷却する必要がある。光ケーブルの製造線速が上がったり、シース厚さが厚くなると、樹脂の押出し量を増加させる必要があるので、押出機の樹脂を押出すスクリューの回転数が高くなり、樹脂温度が上がる。なお、光ケーブルのシース成形に際しては、ケーブル線速を低速領域からスタートさせる必要があり、ケーブル線速の上昇下降は避けることができない。

また、上記特許文献２に開示の光ケーブルは、シース成形時の樹脂温度が一定に管理されていないと、解体性が低下する。例えば、樹脂温度が低いと粗巻き紐１５がシースと１７融着せず、ケーブルの解体性を改善することができない。逆に樹脂温度が高くなり過ぎると、上巻テープ１６下の粗巻き紐までも溶融したりシース１７がスロットに融着して、この場合も、ケーブルの解体性を悪くする。このため、ケーブル線速を制限し、シース内の状態を確認しながらシース温度を調整するなど、シース成形の樹脂温度の管理を高レベルで行なう必要があり、光ケーブルの生産性向上に対する阻害要因となっている。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、ケーブル線速やシース厚さに関係なく所定の樹脂温度でシース成形を制御することができ、生産性向上を可能とし解体性に優れた光ケーブルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明による光ケーブルの製造方法は、溝付きスロットの溝内に光ファイバ心線を収納し、スロットの外周に粗巻き紐、上巻テープ、およびシースを順に施してなる光ケーブルの製造方法であって、シースを２層とし、内層の樹脂押出し量を上限に達した段階でケーブル線速に依存せずに一定量に制御し、外層の樹脂押出し量をシース外径が一定となるように制御する。
また、内層の樹脂温度が、所定の温度になるときの樹脂押出し量を上限とし、シースと粗巻き紐とを融着させるが、スロットとは融着しない温度範囲とする。また、外層の樹脂押出し量は、シースの外径を測定し、予め設定された設計値との差分をフィードバックして制御するようにしてもよい。

本発明によれば、内層の樹脂押出し量をケーブル線速に依存することなく一定にすることにより、樹脂温度を一定に制御することが容易となる。この結果、上巻テープの隙間を通して直接接触する粗巻き紐を融着させるがスロットに対しては融着しない所定の樹脂温度でシースを成形し、解体性に優れた光ケーブルを得ることができる。また、外層の樹脂押出し量を樹脂温度により制限を受けることなく制御することができるので、ケーブル線速を上げて光ケーブルの生産性を高めることが可能となる。

本発明の製造方法により製造される解体性を備えた光ケーブルの概略を説明する図である。 本発明による光ケーブルの製造方法の実施形態を説明する図である。 本発明におけるケーブル線速に対する樹脂押出し量と樹脂温度の関係を説明する図である。

図により本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の製造方法により製造される光ケーブルの一例を説明する図で、図中、１０は光ケーブル、１１はケーブルコア、１２はスロット、１２ａはＳＺ溝、１３はテンションメンバ、１４は光ファイバ心線、１５は粗巻き紐、１５ａは粗巻き紐の一部（露出部）、１６は上巻テープ、１６ａは隙間、１７はシース、１７ａはシースの内層、１７ｂはシースの外層を示す。

本発明の製造方法により製造された光ケーブル１０は、図１（Ａ）に示すように、従来の光ケーブルと同様なＳＺ溝１２ａを有し、中心にテンションメンバ１３を埋設した樹脂製のロッドからなるスロット１２が用いられる。スロット１２のＳＺ溝１２ａには、複数本の単心の光ファイバ心線あるいは多心の光ファイバテープ心線（以下、テープ心線も含めて光ファイバ心線という）１４が収納される。

光ファイバ心線１４が収納されたスロット１２の外面には、多数の光ファイバ心線１４を集線してＳＺ溝１２ａ内に収納した後、直ちに粗巻き紐１５を巻付けることにより、光ファイバ心線１４がスロットのＳＺ溝１２ａから脱落するのを防止している。そして、この粗巻き紐１５の上から、上巻テープ１６を巻付けて光ファイバ心線１４を覆い、ケーブルコア１１とされる。上巻テープ１６は、シースの成形時の熱が光ファイバ心線１４に及ばないように熱絶縁すると共に、上巻テープ１６に吸水性のものを用いることにより、防水機能を持たせることもできる。なお、本発明において「ケーブルコア」とは、シースが施される前の上巻テープ１６が巻付けられた状態のものとする。

粗巻き紐１５は、例えば、ナイロン繊維を束ねた紐状のもの、あるいは、テープ形状のものが用いられる。また、１００心程度の光ケーブルで、スロット外径が９ｍｍ程度の場合、一例として、粗巻き紐１５は２０ｍｍピッチで２条の紐を巻付けて（１０ｍｍピッチとなる）形成される。なお、粗巻き紐１５は、ナイロン、アラミド繊維などのポリアミド系、ポリエステル系、アクリル系、ポレオレフィン系などの種々の材料を用いることができるが、加熱により溶断されやすい熱可塑性樹脂であることが好ましい。

上巻テープ１６は、螺旋状に適当な幅の隙間１６ａ（例えば、１ｍｍ〜６ｍｍ）を有するように開き巻きで巻付けられ、この隙間１６ａからは粗巻き紐１５の一部１５ａが断続的に横切って露出される。なお、粗巻き紐１５と上巻テープ１６の巻方向が同方向の場合は、粗巻き紐１５の巻きピッチと上巻テープ１６の巻きピッチを異ならせることにより、粗巻き紐１５の一部１５ａを露出させることができる。粗巻き紐１５と上巻テープ１６の巻方向が反対方向であれば、巻きピッチに関係なく粗巻き紐１５の一部１５ａを隙間１６ａから確実に露出させることができる。

また、上巻テープ１６は、重ね代を有しないテープ幅のものを縦添えで巻付けて、直線状の隙間を設けて粗巻き紐の一部を露出させる形態としてもよい。上巻テープ１６には、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の繊維からなる不織布等の種々のものが用いられ、例えば、テープ幅としては例えば２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度のものが用いられる。
上巻テープ１６の隙間１６ａから露出する粗巻き紐１５の一部１５ａ（以下、露出部という）は、図１（Ｂ）に示すように、後述するように本発明による製造工程において、シース１７を内層１７ａと外層１７ｂの２層の樹脂で押出成形した際に、内層１７ａの内面に融着される。

図２は、上述したケーブルコア１１の外周にシース１７を施す一例を示す図である。図中、２１は繰出しリール、２２はシース内層の樹脂押出機、２３はシース外層の樹脂押出機、２２ａ，２３ａはクロスヘッド、２４は冷却装置、２５は外径測定器、２６はキャプスタン、２７は巻取りリール、２８は制御装置、２９，３０は加熱装置を示す。

粗巻き紐と上巻テープが巻付けられたケーブルコア１１は、繰出しリール２１から繰出されて、樹脂押出機２２，２３の先端側に配されたクロスヘッド２２ａ，２３ｂによりシースの内層と外層が押出成形される。ケーブルコア１１の外周に押出し成形されたシースは、冷却装置２４で冷却されて、外径測定器２５により外径が測定され、必要に応じて制御装置２８に入力される。測定されたシース外径は、制御装置２８で制御信号に変換され樹脂押出機２２，２３にフィードバックされ、外径が一定になるように樹脂押出し量が制御される。ケーブルコア１１の外周にシースが施された光ケーブル１０は、キャプスタン２６により、所定のケーブル線速で引取られて巻取りリール２７で巻取られる。

シース１７の樹脂は、内層用の樹脂押出機２２と外層用の樹脂押出機２３において、それぞれ加熱溶融される。樹脂押出機２２と外層用の樹脂押出機２３は、図では説明を分かりやすくするために、互いに向き合うように反対配置して示してあるが、同じ側に配置あるいは樹脂押出機２２を樹脂押出機２３に対し、傾斜するように配置することができる。なお、樹脂の溶融は、押出機内のシリンダーの回転による他に、必要に応じて、樹脂の加熱を補完する加熱装置２９，３０によっても加熱調整される。

樹脂押出機２２，２３から押出された樹脂は、それぞれのクロスヘッド２２ａ，２３ａでケーブルコア１１上に被覆される。クロスヘッド２２ａと２３ａは、別々にしてシースの内層と外層をタンデムに個別に成形するようにしてもよいが、２層成形用の一体構造のクロスヘッドを用いて、同時に成形するようにしてもよい。なお、シース１７には、ポリエチレン、難燃ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等の樹脂が用いられる。

樹脂押出機２２から押出される内層用の樹脂と、樹脂押出機２３から押出される外層用の樹脂は、同一ないしは同種の樹脂を用いことができるが、異なる樹脂を用いることもできる。後者の場合、内層の樹脂は外層に比べて安価な樹脂を用いることができる。樹脂押出機２２から押出される内層用の樹脂は、ケーブル線速や被覆厚さに依存することなく所定の樹脂押出し量で一定に制御される。樹脂押出し量を一定とすると、押出機の押出しスクリューの回転が一定となるため、内層の樹脂押出機２２内の樹脂温度は一定に制御される。この場合の樹脂温度は、シースと粗巻き紐とは融着するが、シースとスロットとは融着しない温度が望ましい。しかし、樹脂押出し量が一定であると、ケーブル線速が変化するとその被覆外径が変動し、内層の被覆径はケーブル長手方向で一定ではない。

一方、樹脂押出機２３から押出される外層用の樹脂は、ケーブル線速に応じて樹脂押出し量を変えて、シース外径が所定の一定の径になるように制御される。樹脂押出し量を変えるには、樹脂押出機の押出しスクリューの回転を速める必要があり、この結果、樹脂温度は高くなる。しかし、外層の樹脂は、内層の樹脂の外側に被覆されるので、粗巻き紐との融着やスロットとの融着を考慮する必要がなく、その樹脂温度の制御は、精度の高い管理を必要としない。

図３は、ケーブル線速と内層用の樹脂と外層用の樹脂の押出し量および樹脂温度の関係を示す図である。図３（Ａ）は、通常のシースの成形において、ケーブル線速を変化させたときに、シース外径が一定になるように制御した時の樹脂押出し量（Ｘ）と、樹脂温度（Ｙ）の変動を示すものである。ケーブル線速が変化したとき、ケーブル線速に比例して樹脂押出機からの樹脂押出し量を増減することにより、シース外径を一定にすることができる。

一方、樹脂押出機からの樹脂押出し量（Ｘ）は、樹脂押出機のスクリュー回転数により調整される。このスクリュー回転数が速くなると、樹脂のせん断発熱により押出し樹脂の温度が上がり、遅くなると押出し樹脂の温度は下がる。すなわち、ケーブル線速が上がると、樹脂押出し量を増加させるためにスクリュー回転数を速くする制御が行なわれ、この結果、樹脂温度は上がる。他方、ケーブル線速が遅くなる場合は、この反対で、スクリュー回転数を遅くする制御が行なわれると、樹脂温度は下がる。

上記のことから、図３（Ａ）に示すように、樹脂温度（Ｙ）の制御範囲に上限と下限がある場合、ケーブル線速によっては、この上限と下限の樹脂温度の範囲に収まらない。この樹脂温度を、上限と下限の範囲内になるように調整するには、加熱、冷却手段を用いて行なうことになるが、樹脂量が多いと熱容量が大きく、温度制御の応答性が悪く精度のよい温度管理が難しい。

図３（Ｂ）は、本発明におけるシースを内層と外層の２層に分けて、各層の樹脂を個別の樹脂押出機で押出し、ケーブル線速を変化させたときに、シース外径が一定になるように制御したときの各層の樹脂押出し量と、樹脂温度の変動を示すものである。
シースの内層は、図２で説明したように、ケーブル線速を起動から所定の線速になるまでは、樹脂押出し量（Ｘ１）をケーブル線速に応じて増加させるが、所定のケーブル線速に達したときの樹脂押出し量を上限とし、これを一定量とする。すなわち、所定のケーブル線速に達した後の樹脂押出機のスクリュー回転は、一定とされる。

この内層の樹脂による被覆厚さは、上巻テープの隙間から粗巻き紐に融着し、外層の樹脂による温度がケーブルコアに影響しない程度の厚さであればよく、あまり厚くする必要がない。このため、内層の樹脂押出し量は、外層の樹脂押出し量に比べて少なく、押出機のスクリュー回転のみでは、樹脂温度（Ｙ１）が所定の温度まで達しない場合がある。

この場合は、加熱装置で樹脂温度（Ｙ１）が上限と下限のある所定の温度範囲に入るように、加熱特性を調節する。なお、内層の樹脂量は、全体の樹脂量に対して少ない量であるので加熱調節もしやすい。この加熱調節された樹脂温度（Ｙ１’）は、一旦所定の温度まで上げた後はケーブル線速の変化に係らず一定に維持すればよく、温度変動に対して迅速な応答性を備える必要がなく制御は容易になる。また、内層の樹脂温度は、起動時を含めて比較的にフラットな特性となるため、所定の温度範囲内に収まりやすく、一定で安定した温度管理が可能となる。
なお、内層の樹脂温度（Ｙ１’）としては、粗巻き紐に融着しスロットには融着しない範囲としては、２００℃前後で、例えば、上限を２２０℃、下限を１８０℃に設定、好ましくは上限を２１０℃、下限を１９０℃と設定することができる。

シースの外層は、図２で説明したように、ケーブル線速に応じて樹脂押出し量（Ｘ２）を変化させ、シース外径（＝外層外径）が一定になるようにする。外層の樹脂温度は、ケーブルコアに直接影響を及ぼさず、また、シースの成形性を損なわない温度であればよく、厳密な温度管理を必要としない。したがって、外層の樹脂温度の範囲は設定するとしても、所定の線速になるまでは設定範囲以下の温度であっても、特に加熱制御を行なうことなくシースの成形を実施することができる。

なお、シースの外径は、内層と外層の合計の樹脂押出し量で決まり、予めケーブルコアの外径と内層の被覆厚さが決められているので、線速に応じた押出し量を算出することで、容易に制御することができる。また、ケーブル線速に応じて、内層の被覆厚さが変動するので、冷却後のシース外径を計測し、予め設定された設計値との差分を外層の樹脂押出機にフィードバックさせることにより、シース外径が一定になるように制御するようにしてもよい。

上記のように、光ケーブルのシースを内層と外層の２層に分けて、内層の樹脂押出し量をケーブル線速に依存することなく一定にすることにより、樹脂温度を一定に制御することが容易となる。この結果、シースの成形に際して、上巻テープの隙間を通して直接接触する粗巻き紐を融着させるがスロットに対しては融着しないでシースを成形することが容易となり、解体性に優れた光ケーブルを製造することができる。また、上記の樹脂温度の制御が容易になることから、外層の樹脂押出し量を樹脂温度に制限を受けることなく、シース外径で制御することにより、ケーブル線速を上げて（例えば、１２０ｍ／分 位まで）光ケーブルの生産性を高めることが可能となる。

１０…光ケーブル、１１…ケーブルコア、１２…スロット、１２ａ…ＳＺ溝、１３…テンションメンバ、１４…光ファイバ心線、１５…粗巻き紐、１５ａ…粗巻き紐の一部（露出部）、１６…上巻テープ、１６ａ…隙間、１７…シース、１７ａ…シースの内層、１７ｂ…シースの外層、２１…繰出しリール、２２…シース内層の樹脂押出機、２３…シース外層の樹脂押出機、２２ａ，２３ａ…クロスヘッド、２４…冷却装置、２５…外径測定器、２６…キャプスタン、２７…巻取りリール、２８…制御装置、２９，３０…加熱装置。

Claims (4)

1. 溝付きスロットの溝内に光ファイバ心線を収納し、前記スロットの外周に粗巻き紐、上巻テープ、およびシースを順に施してなる光ケーブルの製造方法であって、
   前記シースを２層とし、内層の樹脂押出し量を上限に達した段階でケーブル線速に依存せずに一定量に制御し、外層の樹脂押出し量をシース外径が一定となるように制御することを特徴とする光ケーブルの製造方法。
2. 前記内層の樹脂温度が、所定の温度になるときの樹脂押出し量を上限とすることを特徴とする請求項１に記載の光ケーブルの製造方法。
3. 前記内層の樹脂温度は、前記シースと前記粗巻き紐とを融着させるが、前記スロットとは融着しない温度範囲であることを特徴とする請求項２に記載の光ケーブルの製造方法。
4. 前記外層の樹脂押出し量は、前記シースの外径を測定し、予め設定された設計値との差分をフィードバックして制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ケーブルの製造方法。

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