JP2011033744A - 光ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】通線ロッドを用いることなくスペースの狭い既設の電話等の管路内に容易に挿通させることができ、しかも、耐衝撃性、収納性を損なうことなく、ケーブル部および端末部での伝送損失増のない光ケーブルを提供する。
【解決手段】光ファイバ心線２の両側にテンションメンバ３を配し、断面が矩形状の外被４で被覆した光ケーブルであって、外被４は、高密度ポリエチレンに分子量が３００以上のシリコン系滑剤を添加した樹脂からなることを特徴とする。なお、シリコン系滑剤の添加量は０.３〜１.０重量％が好ましい。また、光ファイバ心線２の外周に、滑剤を含まない外被４と同種の樹脂からなるオーバーコート層を備えた構成としてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、既設の管路に挿通させて布設するのに適したインドア光ケーブルで、光ファイバ心線の両側にテンションメンバを配し、断面が矩形状の外被で被覆した光ケーブルに関する。

近年のＦＴＴＨ（Fiber To The Home）の本格的な導入に伴い、既設のマンションのような集合住宅においても、各戸まで光ケーブルの配線を望む要求が高くなっている。既設のマンション等では、光ファイバ布設用の管路を配設しているところは少なく、既設の電話線が入っている管路を利用して光ケーブルを布設する方法が考えられている。建物内に布設される光ケーブルは、通常、インドア光ケーブルとも言われ、光ファイバ心線や光ファイバテープ心線の両側に鋼線等のテンションメンバ（抗張力体ともいう）を配し、外被（シースともいう）で一括被覆して構成されている。

管路内に通線して布設する光ケーブルとして、例えば、特許文献１に開示のように、光ケーブルの外被に脂肪酸系の滑剤を含ませることにより、その外被表面の動摩擦係数を０.１５〜０.４０にすることが開示されている。また、特許文献２には、脂肪酸系滑剤を０.１８〜０.３２重量％を含ませて、動摩擦係数を０.０９〜０.１２にすることが開示され、これにより、管路などへの挿通が容易で、布設の作業効率の向上が図るとされている。

特開２００４−２７２０６９号公報 特開２００７−１８３４７７号公報

電話配線用の管路を利用して光ケーブルを布設する場合、管路内には既設の電話線に加えて複数の光ケーブルを通線する必要があり、十分なスペースがあるとは言えない。このような、狭い管路内に光ケーブルを挿通させる場合、通線工具を用いて挿通すると既設のケーブル等を損傷させる恐れがある。そこで、通線工具を使わずに光ケーブル単体で管路内に挿通することが望まれるが、光ケーブルに細径のものを用いる（例えば、断面幅３ｍｍ×厚さ２ｍｍ）だけでは、挿通は容易でない。

そこで、特許文献１，２のように、光ケーブルの外被に脂肪酸系の滑剤を含有させたものを用いることで、管路内への通線性を改善することが考えられる。しかしながら、脂肪酸系の滑剤はブリードが生じやすく、光ファイバとファイバ被覆との間にまで滑剤が浸透してくる可能性がある。外被の滑剤が、ファイバ被覆の内面にまで侵入してくると、光ファイバの伝送損失増加の要因となる。また、光ケーブルの外被をあまり細径にすると、耐衝撃性が悪化して亀裂が生じやすく、鋼線を太くして曲げにくくすると、撥ね性が強くなって収納性が悪く束ねにくくなるという問題がある。

また、光ケーブルの外被に滑剤を含有させると、光ファイバ心線との間でも滑りやすくなって、外被による光ファイバ心線に対する保持力が低下する。このため、温度変化で光ケーブルの外被が伸縮すると、光ケーブルの端末部で、光ファイバ心線が突き出たり引っ込んだりして、光コネクタ等の端末部で伝送損失増加が生じる恐れがある。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、通線ロッドを用いることなくスペースの狭い既設の電話等の管路内に容易に挿通させることができ、しかも、耐衝撃性、収納性を損なうことなく、ケーブル部および端末部での伝送損失増のない光ケーブルの提供を目的とする。

本発明による光ケーブルは、光ファイバ心線の両側にテンションメンバを配し、断面が矩形状の外被で被覆した光ケーブルであって、前記外被は、高密度ポリエチレンに分子量が３００以上のシリコン系滑剤を添加した樹脂からなることを特徴とする。なお、シリコン系滑剤の添加量は０.３〜１.０重量％が好ましい。
また、前記外被の樹脂は、シリコン系滑剤に加えて、さらに常温で固体状の脂肪酸系滑剤が添加されていてもよい。なお、テンションメンバは、外径が０.４ｍｍ〜０.５ｍｍの鋼線で、外被は、矩形状の短辺（厚さ）が１.４ｍｍ〜２.０ｍｍ、長辺（幅）が１.８ｍｍ〜２.４ｍｍの断面とされる。
また、光ファイバ心線の外周に、滑剤が添加されていない前記外被と同種の樹脂からなるオーバーコート層を備えた構成としてもよい。

本発明による光ケーブルによれば、通線ロッドを用いることなくスペースの狭い既設の管路内に、複数本の光ケーブルを容易に挿通させることが可能となる。また、光ケーブル自体の耐衝撃性、収納性を損なうことなく、ケーブル部および端末部で伝送損失増のない光ケーブルとすることができる。

本発明による光ケーブルの実施形態の概略を説明する図である。 本発明による光ケーブルの他の実施形態を説明する図である。 本発明による光ケーブルの評価結果を示す図である。

図１により本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は本発明による光ケーブルの横断面を示す図、図１（Ｂ）は、既設の電話管路への光ケーブルの挿通状態を示す図である。図中、１は光ケーブル、２は光ファイバ心線、３はテンションメンバ、４は外被、５はノッチ、６は電話管路、７は電話線を示す。

本発明による光ケーブル１は、図１（Ａ）に示すような一般的に知られる断面矩形状のもので、光ファイバ心線２の両側に１対のテンションメンバ３を平行に配し、外被４で一体に被覆し、外被４の両側面には、例えば、ノッチ５を設けて構成される。この光ケーブル１は、図１（Ｂ）に示すように、例えば、すでに電話線７が挿通されている既設の管路６（内径２２ｍｍΦ程度）内に２０本以上を通線することが要望されている。また、この管路６は、通常、５箇所程度の曲がりを有し、通線ロッド等を用いることなく、光ケーブル単体での押し込みで通線させるものとする。

本発明は、上述したような管路６への挿通を可能とする光ケーブルを提供するものである。なお、光ケーブル内の光ファイバ心線２は、例えば、ガラスの裸ファイバ径が標準の１２５μｍ、ファイバ被覆の外径が２５０μｍ前後のもので、１または２芯で配設される。テンションメンバ３には単心鋼線を用い、光ファイバ心線を両側から挟むようにして設けられる。外被４の形状は断面が長方形状で、可能な限り細径化したもので、短辺側（厚さＴ）が２.０ｍｍ以下、長辺側（幅Ｄ）が３.０ｍｍ以下として、管路内への押し込み本数を多くすることが好ましい。また、外被４の両側面には、光ケーブルの端末を形成する際に、手で外被４を長手方向に引裂いて内部の光ファイバ心線２を取り出しやすくするためにノッチ５を設けることができる。

光ケーブル１の外被４は、ポリエチレン樹脂で形成され、本発明では、特に高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が用いて構成される。外被に高密度ポリエチレンを用いることにより、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）や中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）に比べて、外被の密度が高く硬く形成することができるので、管路内への通線性を高めることができる。

また、外被４には、ＨＤＰＥに分子量が３００以上のシリコン系滑剤を添加させた樹脂が用いられる。ＨＤＰＥに添加されるシリコン系滑剤は、脂肪酸系の滑剤に比べてブリードし難くい。しかし、シリコン系滑剤であっても、その分子量が３００未満では、滑剤がファイバ被覆内に浸透しやすく、光ファイバとの境界面にブリードしてくる可能性がある。後述するように、この場合、ケーブル部の伝送損失が増加し、０.１ｄＢ／ｋｍを超えてしまう。シリコン系滑剤の分子量が３００以上であれば、滑剤のブリード発生は少なく、光ファイバの伝送損失の増加を抑制することができる。

また、外被のＨＤＰＥに添加されるシリコン系滑剤の添加量は、０.３重量％〜１.０重量％が好ましい。シリコン系滑剤の滑剤の添加割合が０.３重量％未満では、外被表面の動摩擦係数が十分でなく、管路内に光ケーブルを容易に押し込むことが難しくなる。一方、滑剤の添加割合が１.０重量％を超えると、管路内に光ケーブルを容易に押し込むことは可能となるが、光ケーブルの巻き崩れや巻き緩みが生じやすく、また、光ファイバ心線に対する保持力が低下し、温度変化による光ファイバの突き出しという問題が生じる恐れがある。

また、上記のシリコン系滑剤の添加に加えて、従来用いられている脂肪酸系滑剤（分子量１００程度のものを、０.３重量％程度）も添加するようにしてもよい。しかし、シリコン系滑剤と同様に常温で液体状のものを用いると、ブリードが生じやすく、ケーブル部の伝送損失が増加し、０.１ｄＢ／ｋｍを超える恐れがある。したがって、常温で固体状の脂肪酸系滑剤を添加することが望ましい。

テンションメンバ３は、細くて抗張力が大きいものが望ましく、これには単心鋼線が適している。また、この単心鋼線の外径としては、０.４ｍｍΦ〜０.５ｍｍΦとするのが好ましい。テンションメンバの外径が０.４ｍｍΦ未満では、折れ曲がりやすく通線性が十分ではなく、０.５ｍｍΦを超えると抗張力が大きく撥ね性が強く、ドラムへの束巻きが難しくなり、収納性がよくない。

外被４の形状は、短辺側（厚さＴ）が１.４ｍｍ〜２.０ｍｍ、長辺側（幅Ｄ）が１.８ｍｍ〜２.４ｍｍの断面で形成することが好ましい。厚さが１.４ｍｍ未満または幅が１.８ｍｍ未満では、テンションメンバ３の被覆厚さが少なく、衝撃等を受けたときに外被に亀裂が入りやすい。また、外被の厚さが２.０ｍｍを超えあるいは外被の幅が２.４ｍｍを超えると管路内での通線性が悪くなる。

上述した光ケーブルによれば、通線ロッドを用いることなくスペースの狭い既設の電話線等の管路内に、複数本の光ケーブルを容易に挿通させることが可能となる。また、光ケーブル自体の耐衝撃性、収納性を損なうことなく、さらに、外被に添加した滑剤が光ファイバとファイバ被覆の間にブリードせず、光ケーブルの伝送損失が増加しないようにすることができる。

図２は、他の実施形態を示す図である。この実施形態による光ケーブル１’は、光ファイバ心線２の両側に１対のテンションメンバ３を平行に配し、断面がほぼ矩形状の外被４で一体に被覆し、外被４の両側面にノッチ５を設けて構成する点では、図１の実施形態と同じである。ただ、図１の実施形態では、光ファイバ心線２を外被４に直に接触するように被覆しているのに対し、光ファイバ心線２と外被４の間に、オーバーコート層８（厚さ１２５μｍ程度）を備えている点が異なる。なお、オーバーコート層８は、タンデムあるいは非タンデムで押出成形により形成される。

図１の実施形態で説明したように、外被４に所定のシリコン滑剤を添加することにより、狭い管路内への通線性を高めることができる。しかしながら、シリコン滑剤の添加により、外被４と光ファイバ心線２との密着性も低下する。このため、温度変化により光ファイバ心線が光ケーブルの端末部（コネクタ部）で、突き出たり引っ込んだりしてコネクタ部で伝送損失が増加する恐れがある。

図２の光ケーブル１’は、上述の点を改善するもので、光ファイバ心線２の外周に、上述した滑剤が添加されていない前記外被と同種の樹脂からなるオーバーコート層８を配して構成される。光ファイバ心線２と外被４との間に、滑剤が添加されていない外被と同種の材料からなるオーバーコート層８を備えることにより、外被４の光ファイバ心線に対する保持力が高められる。この結果、上記の光ケーブル１’は、図１の例と同様に管路内への挿通性を高めることができると共に、温度変化による光ケーブルに伸縮で、光ファイバ心線が外被からの突き出しまたは引っ込みが抑制されて、伝送損失の増加を抑えることができる。

図３は、上述した光ケーブルを試験し評価した結果を示す図である。試験した光ケーブルの光ファイバ心線には、標準外径１２５μｍのガラスファイバに、外径２５０μｍのファイバ被覆を施したものを用いた。そして、外被の材料、外被の外寸、テンションメンバの鋼線径を変えた光ケーブル（試料Ｎｏ.１〜２８）について検証した。検証の内容は、管路への通線性、耐衝撃性、収納性、ケーブル部ロス（損失）、コネクタ部ロス（損失）で評価した。

（１）通線性（押込み本数）：検証に用いた管路は、内径２２ｍｍΦ、長さ２０ｍ、途中に曲がり５箇所を有する。通線性は、光ケーブルの押込み本数で評価し、２０本以上で適（○）とし、それ未満を不適（×）とした。
（２）耐衝撃性：３００ｇの錘を１ｍの高さから光ケーブル状に落下させ、外被に亀裂が生じていない場合を適（○）、亀裂がある場合を不適（×）とし、また、亀裂がなくても伝送損失の増加が０.２ｄＢ以上生じた場合は不適（×）とした。

（３）収納性：光ケーブルを１００ｍｍΦで束取りしたときに、撥ねずに収納できた場合を適（○）、撥ねて収納し難い場合を不適（×）とした。
（４）ケーブル部ロス：−１０℃〜＋４０℃の温度範囲で、ケーブル損失が０.１ｄＢ／ｋｍ以下を適（○）、０.１ｄＢ／ｋｍを超える場合を不適（×）とした。
（５）コネクタ部ロス：−１０℃〜＋４０℃の温度範囲で、コネクタ損失が０.２ｄＢ以下を適（○）、０.２ｄＢを超える場合を不適（×）とした。
（６）総合判定：上記の（１）〜（５）のいずれか１つでも「×」の場合は、不適（×）とした。

Ｎｏ.１〜９の外被材料としては、ＬＤＰＥ，Ｌ−ＬＤＰＥ，ＭＤＰＥ，ＨＤＰＥで滑剤を添加しないものとした。Ｎｏ.１０〜２８の外被材料は、種々の滑剤を添加したものとした。添加する滑剤の種類としては、滑剤Ａ（シリコン系滑剤，分子量３００，液体）、滑剤Ｂ（シリコン系滑剤、分子量２５０，液体）、滑剤Ｃ（シリコン系滑剤、分子量２００，液体）、滑剤Ｄ（シリコン系滑剤、分子量１００，液体）、滑剤Ｅ（シリコン系滑剤、分子量１０００，液体）、滑剤Ｇ（脂肪酸系滑剤、分子量１００，固体）、滑剤Ｈ（脂肪酸系滑剤、分子量１００，液体）とし、これらを単独または組合わせて、外被材料のＨＤＰＥに添加させた。なお、試料Ｎｏ.１７については、光ファイバ心線の外周を外被材料と同系の樹脂でオーバーコートとした。

試料Ｎｏ.１〜４は、外被をＬＤＰＥ，Ｌ−ＬＤＰＥ，ＭＤＰＥ，ＨＤＰＥのそれぞれで形成すると共に、外寸を２.０ｍｍ×３.ｍｍしたものである。管路への通線性は、試料Ｎｏ.１〜３が押込み本数０〜１本で、ＨＤＰＥを用いた試料Ｎｏ.４が５本であった。この結果からは、外被にＨＤＰＥを用いた場合は、他の外被より通線性は良くなることが判明した。また、外被の外寸が大きいことと、外被に滑剤が入っていないことで、試料Ｎｏ.１〜４の通線性は、いずれも「×」であった。

試料Ｎｏ.４以下は、外被の樹脂材料として、全てＨＤＰＥを用いたものである。試料Ｎｏ.５〜８において、外寸の幅をいずれも２.０ｍｍとし、外寸の厚さを２.０ｍｍ〜１.０ｍｍへと順次小さくして検証したが、外寸に関係なく押込み本数は、５本〜７本であった。この結果からは、外被に滑材が添加されていない場合は、外寸を小さくしても通線性についての改善は難しく、期待することはできないことが判明した。なお、試料Ｎｏ.７〜８については、外被に亀裂が入り、耐衝撃性についても「×」であった。これは、外被の厚さを小さくしたことにより、テンションメンバの鋼線に対する被覆厚さが、薄くなり過ぎた結果であると考えられる。

試料Ｎｏ.９以下は、外被（ＨＤＰＥ）に滑材を全てに添加させたもので、試料Ｎｏ.９〜１７は、外寸を１.６×２.０ｍｍとして滑材Ａのみを添加させ、その添加量を０.２重量％〜２.０重量％の範囲で変えると共に、テンションメンバの鋼線径を変えてある。この結果をみると、試料Ｎｏ.９は、押込み本数が１２本と、目標の２０本を挿通させることができなかった。これは、外被への滑材Ａの添加量が０.２重量％と少なく、管路内に挿通させるに外被表面の動摩擦係数が十分に小さくなっていないことによるものと考えられる。

また、試料Ｎｏ.１１は、テンションメンバの鋼線径を０.６ｍｍΦとし、通常より太くしたものである。この試料は、抗張力が大きくなった分だけ、押込み本数は３０本と通線性は著しく向上したが、束巻きで撥ねが強く収納性という点で「×」であった。他方、試料Ｎｏ.１４は、テンションメンバの鋼線径を０.２５ｍｍΦとし、通常より細くしたものである。この試料は、試料Ｎｏ.１１とは反対に抗張力が小さくなった分だけ曲がりやすくない、押込み本数は１４本と低下し、通線性は「×」であった。

試料Ｎｏ.１６は、外被への滑剤Ａの添加量を２重量％と、多目にしたものである。この試料は、外被への滑剤Ａが多目に添加されていることから、動摩擦係数が十分に小さくされ、押込み本数は３０本と通線性は著しく向上したが、コネクタ部でのロスが増加し、結果としては「×」となった。これは、光ファイバ心線と外被との間でも動摩擦係数が小さくなって、光ファイバの伸縮が生じたことによるものと考えられる。

しかし、試料Ｎｏ.１７は、試料Ｎｏ.１６と同じく外被への滑剤Ａの添加量を２重量％と、多目にすると共に、光ファイバ心線の外周に外被材料と同じ滑剤無しのＨＤＰＥでオーバーコート層を配したものである。この場合、コネクタ部でのロスの増加はなく、「○」となった。これは、光ファイバ心線と外被との間に配したＨＤＰＥにより、光ファイバ心線と外被とは、十分な密着力で一体化されていることによるものと考えられる。

試料Ｎｏ.１８〜２３は、外被に添加する滑剤Ａの０.３重量％に加えて、滑剤Ｇ（常温で固体状の脂肪酸系滑剤で分子量が１００）を０.３重量％を添加し、鋼線径を０.５ｍｍΦで一定とし、外寸を種々変えて検証したものである。このうち、試料Ｎｏ.２０は、外被の外寸を１.６ｍｍ×１.６ｍｍで、外被の幅寸法を小さくしている。この結果、外被に亀裂が入り、耐衝撃性が「×」であった。これは、外被の幅寸法を小さくしたことにより、テンションメンバの鋼線に対する被覆厚さが、薄くなり過ぎた結果である。

また、試料Ｎｏ.２２は、外被の外寸が１.６ｍｍ×２.６ｍｍで、外被の幅寸法大きくしている。この結果、押込み本数は、１９本で規定本数をクリアすることができず「×」であった。また、試料Ｎｏ.２３は、外被の外寸を２.０ｍｍ×３.０ｍｍで、試料Ｎｏ.１〜４と同じにした。この結果、押込み本数は１０本で、滑剤を添加しても通線性が大幅に低下している。試料Ｎｏ.２２および２３は、外寸が大きいことによるものと考えられる。

試料Ｎｏ.２４〜２７は、外寸を１.６ｍｍ×２.０ｍｍ、鋼線径を０.５ｍｍΦで一定とし、外被に添加する滑剤の種類を滑剤Ｂ〜滑剤Ｅと変えたものである。これらの滑剤Ｂ〜滑剤Ｅは、いずれもシリコン系滑剤で、試料Ｎｏ.２４の滑剤の分子量が２５０、試料Ｎｏ.２５の滑剤の分子量が２００、試料Ｎｏ.２６の滑剤の分子量が１００で、押込み本数は２１〜２２本で、いずれも通線性はよいものの、ケーブル部のロスがいずれも０.１ｄＢ／ｋｍを超え、結果として「×」であった。これは、シリコン系滑剤の分子量が小さく、滑剤がファイバ被覆内に浸透しやすくなって、光ファイバの表面にブリードした結果であると考えられる。

試料Ｎｏ.２８は、外被に添加する滑剤を滑剤Ａの０.３重量％に加えて、滑剤Ｈ（常温で液体状の脂肪酸系滑剤で分子量が１００）を０.３重量％追加して検証したものである。押込み本数は３０本で通線性はよいが、ケーブル部のロスがいずれも０.１ｄＢ／ｋｍを超え、結果として「×」であった。これは、試料１８の外被に添加する滑剤を滑剤Ａの０.３重量％に加えて、滑剤Ｇ（常温で固体状の脂肪酸系滑剤で分子量が１００）を０.３重量％を追加したものと比べると、脂肪酸系滑剤が固体状と液体状の違いだけである。この結果から、シリコン系滑剤に追加して添加する脂肪酸系の滑剤が液体状のものであると、ブリードしやすいと考えられ、脂肪酸系の滑剤には固体状のものを用いるのが好ましいといえる。

１，１’…光ケーブル、２…光ファイバ心線、３…テンションメンバ、４…外被、５…ノッチ、６…電話管路、７…電話線、８…オーバーコート層。

Claims (5)

1. 光ファイバ心線の両側にテンションメンバを配し、断面が矩形状の外被で被覆した光ケーブルであって、
   前記外被は、高密度ポリエチレンに分子量が３００以上のシリコン系滑剤を添加した樹脂からなることを特徴とする光ケーブル。
2. 前記シリコン滑剤の添加量は、０.３〜１.０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の光ケーブル。
3. 前記樹脂は、さらに常温で固体状の脂肪酸系滑剤が添加されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光ケーブル。
4. 前記テンションメンバは外径が０.４ｍｍ〜０.５ｍｍの鋼線であり、前記外被は、矩形状の短辺側（厚さ）が１.４ｍｍ〜２.０ｍｍ、長辺側（幅）が１.８ｍｍ〜２.４ｍｍの断面であ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。
5. 前記光ファイバ心線の外周に、前記滑剤が添加されていない前記外被と同種の樹脂からなるオーバーコート層を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ケーブル。

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