JP2784085B2 - 光ファイバ入り金属管 - Google Patents

光ファイバ入り金属管

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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4479Manufacturing methods of optical cables
    • G02B6/4486Protective covering
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は金属管内に光ファイバが隙間をもち、余長
をもって挿入された光ファイバ入り金属管に関する。
[従来の技術] 架空、海底、地下などの延線される光ファイバは、過
度の張力を防止し、あるいは耐環境性をもたせるために
金属管で被覆して用いられることがある。たとえば、近
年広くもちいられるようになった光通信ケーブルは、光
ファイバが強度的に弱いことから、金属管で被覆したフ
ァイバコードが要求されるようになってきている。
ところで、被覆管の機械的性質、熱的特性と光ファイ
バのそれらとの間に大きな差があると、いろいろな不具
合が生じることがある。たとえば、光ファイバが金属管
で被覆された光ファイバコードが加熱された場合、金属
管と光ファイバとの熱膨張係数の差によって光ファイバ
に過大な張力が加わることがある。このために、光ファ
イバの伝送特性が低下し、あるいは光ファイバに微細な
クラックがあればそこから光ファイバが破断するという
問題がある。また、張力を加えて光ファイバコードを延
線する場合、光ファイバに過大な張力が加わることがあ
り、上記のような伝送特性の低下などの問題が生じる。
そこで、従来では光ファイバ入り金属管が全長にわた
って均一な温度にある状態で、光ファイバを金属管より
ある程度長くしている。以下、その余分の長さを余長と
いう。一般に、光ファイバ入り金属管の製造時の温度
(製造時では、光ファイバ入り金属管は実質的に均一な
温度にある)を基準にして余長の大きさは決められる。
たとえば、光ファイバ入り金属管の使用時の温度が製造
時のそれよりも高いときは余長を大きく、逆に低いとき
は小さくする。製造時に光ファイバを金属管内で蛇行、
あるいはうねらせて余長を形成する。
[発明が解決しようとする課題] しかし、本発明者等は従来の余長をもった光ファイバ
入り金属管には、次のような問題があることを知見し
た。
すなわち、光ファイバ入り金属管では余長の絶対値も
必要な品質要因であるが、むしろそれよりも単位長さに
おける余長のばらつきこそが、より必要で十分な品質要
因であることである。つまり、局部的に余長の過少な部
分あるいは逆に過大な部分があれば、温度補償または張
力保護、側圧保護としての余長効果を発揮できないこと
である。
実際の使用に供される場合、局部的に温度的にも張力
的にも厳しい環境にさらされる場合がある。このような
場合には、熱膨張、熱収縮、施工時の延線張力、施工後
の架空張力、曲げ応力等により金属管が局部的に伸びあ
るいは縮むことになり、その結果、この部分における管
内の光ファイバは、他の部分に比べて余長が過少あるい
は過大になる。
余長が過少であると光ファイバに過大に張力が加わる
ようになり、このため光ファイバの伝送特性が低下、あ
るいは光ファイバに微細なクラックがあれば破断するこ
とになる。逆に余長が過大であると光ファイバのうねり
が大きくなり、このうねりの頂点と底点とが管内壁面を
押すようになり、このため側圧や軸圧を受けて歪みを生
じ伝送特性が低下する。
そこでこの発明は金属管が局部的に伸び、縮みあるい
は屈曲等の変形をしても、この部分における管内の光フ
ァイバの余長が他の部分に比べて過少あるいは過大にな
ることのない、局部的な変化に対応できる品質的に安定
した光ファイバ入金属管を提供しようとするものであ
る。
[課題を解決するための手段] この発明の光ファイバ入り金属管は、光ファイバが金
属管内に隙間をもち、余長をもって挿入されており、光
ファイバ表面に固体潤滑剤が付着され、固体潤滑剤の付
着量が4〜80×10-5g/cm2であり、直径500mmのマンドレ
ルに1.5ターン縦巻きされた前記光ファイバの引抜き力
が7gf以下であることを特徴とする。
この発明における光ファイバとは、コアとクラッド層
からなるファイバ裸線、このファイバ裸線に合成樹脂、
金属、セラミックスなどでコーティングしたファイバ素
線、心線、ならびにこれらの単心のもの、多心のもの、
およびより線のもの、多心のテープ状の(リボン状)の
ものをいう。また金属管とは鋼(炭素鋼、ステンレス鋼
等)、アルミニウム、銅、チタンその他の材質でつくら
れたシームレス管、溶接管、鍛接管等の金属管、あるい
は金属製の薄板を螺旋状に巻いたフレキシブル管をい
う。金属管の外径と肉厚は、伸管における断線、最終製
品である光ファイバ入り金属管の外径、強度、伸びなど
を考慮して決められるが、光ファイバ挿通の作業性の点
から金属管の内径は光ファイバの外径より少なくとも0.
1mm以上でなけらばならない。
余長の大きさは、金属管と光ファイバとの間の熱膨張
率、縦弾性係数の差や、光ファイバの使用条件などによ
り決められる。
固体潤滑剤は光ファイバの全長にわたって付着させる
のが望ましい。固体潤滑剤としてカーボン、タルクある
いは2硫化モリブデンその他の粉末よりなる固体潤滑剤
が用いられる。
固体潤滑剤を光ファイバ表面に付着させるには、 ・容器に収容した潤滑剤の中を光ファイバを潤滑剤で抑
えぎみにして通過させる。
・移送中の光ファイバを潤滑剤を含有した脱脂綿ではさ
む。
・移送中の光ファイバを潤滑剤を含有したはけで抑えぎ
みにする。
・スプールから光ファイバを繰り出しながら、あるいは
巻き取りながらスプール上の光ファイバを潤滑剤を含有
したはけで抑えつける。
等いろいろな手段が採用できる。
光ファイバを金属管内に挿通する方法としては、振動
挿通法(たとえば特開昭63−189815参照)、加圧流体の
流動を利用する方法(たとえば特開昭63−199307参照)
などが採用できる。
[作用] この発明の光ファイバ入り金属管は、光ファイバ表面
に固体潤滑剤が付着しているので管内壁面と光ファイバ
との摩擦係数は低下し滑りやすくなる。したがって金属
管が局部的に変形して、この部分の光ファイバの余長が
他の部分に比べて過少あるいは過大になろうとしても、
光ファイバが他の部分から金属管の変形部分に入り込み
あるいは逆に金属管の変形部分から他の部分に逃げるよ
うになり余長の偏りは防止される。その結果、単位長さ
における余長のばらつきの均一状態は常に保たれる。
光ファイバ表面の固体潤滑剤の付着量は4〜80×10-5
g/cm2の範囲にあれば管内壁面と光ファイバとの摩擦係
数は十分低下し、管内の光ファイバは金属管の局部的な
変形に追随して余長を変化(他の部分に比べて過大、過
少)するようなことはなく、常に所定の適正余長を維持
することができる。すなわち光ファイバ表面の潤滑剤の
付着量が4×10-5g/cm2に達しない場合は上記の効果は
ない。また付着量が80×10-5g/cm2を超えると、潤滑剤
の付着不良を生じて光ファイバから剥離しやすくなっ
て、潤滑剤が管内の光ファイバと管内壁面との間に不規
則に介在するようになり、その結果管内の光ファイバの
余長効果を阻害するようになる。
なお光ファイバを金属管内に挿通する過程において光
ファイバ表面に付着した潤滑剤が金属管内壁面に移行し
て付着することがあるが、このような場合も当然本発明
の範囲内に含まれる。
[実施例] 次に第1図、第2図、第3図により光ファイバ表面の
固体潤滑剤付着量を上記のように限定した根拠を説明す
る。
第1図は本発明の一実施例で、この実験に使用した光
ファイバ入り金属管の横断面図であり、金属管1は外径
(内径)が1.2mm(0.8mm)の鋼管(SUS304)である。光
ファイバ3は石英ガラス光ファイバ裸線4にシリコン樹
脂を一次コーティング5し、ウレタン樹脂を二次コーテ
ィング6したもので径0.4mmである。光ファイバの表面
に固体潤滑剤7が付着されている。光ファイバ3の余長
率は0.07%である。ここで余長率は、 である。
第2図にこのような光ファイバ入り金属管の光ファイ
バに付着した潤滑剤の付着量と管内での光ファイバの滑
り性(引抜き力であらわす)との関係を示す。実験要領
は次のとおりである。
(イ) 供試光ファイバ入り金属管: 第1図に示したテストピース3m (ロ) 使用固体潤滑剤: グラファイト、タルク(移送中の光ファイバを潤滑剤
を含有した脱脂綿ではさむことにより付着させた。) (ハ) 引抜き力の測定: 第3図に示すように500mm径のマンドレル8にテスト
ピースを1.5ターン縦巻きし、ファイバ3の両端に同重
量の容器9,9′を吊す。次いで片方の容器9にスポイト1
0で水を滴下させ、ファイバ3が動き出す時の水の重量
を引抜き力とする。引抜き力が7gf以下の場合を良好と
判断した。
(ニ) 潤滑剤付着量の測定: テストピースの金属管1から光ファイバ3を引抜き、
光ファイバ3をアルコール中にて超音波洗浄し、光ファ
イバ3表面に付着していた潤滑剤を落す。次いでこのア
ルコールをろ過し、ろ過残滓を測定し、これから光ファ
イバ表面1cm2当りの付着量を求める。
(ホ) 潤滑剤付着性の確認: テストピースの金属管1と光ファイバ3の端末どうし
を固定してから、振動挿通機に取り付けて1分間作動さ
せ、金属管の他方の端末からの潤滑剤の排出の有無を肉
眼にて確認した。排出が認められた場合に付着性不良と
判断した。
振動条件…金属管の水平面に対する振動角度 15度 振動数20Hz 全振幅の垂直成分1.55mm 第2図から明らかなように、潤滑剤の付着量が4×10
-5g/cm2に満たないと引抜き力が7gfを超えて滑り性不良
となるから4×10-5g/cm2以上とすることが滑り性の点
から必要である。しかし付着量が80×10-5g/cm2を超え
ると潤滑剤の付着性が不良となるので上限を80×10-5g/
cm2とする。すなわち光ファイバ表面の固体潤滑剤の付
着量が4〜80×10-5g/cm2であれば金属管に局部的な変
形が生じても管内部の光ファイバに余長の偏りを生じる
ことはない。なお上記第2図の実験では潤滑剤としてグ
ラファイト、タルクについて行なったが他の固体潤滑剤
についても同様の傾向になることを確認している。
以下に本発明の光ファイバ入り金属管の適用例を示
す。
なお、以下の適用例では、いずれも潤滑剤はグラファ
イトであり、付着量は10〜20×10-5g/cm2である。ま
た、余長率は0.02〜0.2%である。
適用例1) 金属管(SUS304等)の中に入れる光ファイバも1心の
ほか2心以上のもの、テープ状光ファイバも1枚のほか
2枚以上のものが適宜採用できる。標準条長は2000mで
ある。第1表にその仕様を示す。
適用例2) 金属管として可撓性に富むフレキシブル管の使用が可
能である。標準条長は100mである。第2表にその仕様を
示す。
適用例3) 第4図は光ファイバ入り金属管11を2本平行に並べて
PVCシース12かけした光ファイバ入り金属管コードの断
面図である。第3表にその仕様を示す。
適用例4) 第5図は光ファイバ入り金属管112本と補強線13(テ
ンションメンバー)を組合せてPVCシース12かけした光
ファイバ入り金属管コードである。第4表にその仕様を
示す。
適用例5) 第6図はPVCシース12かけした光ファイバ入り金属管1
1を複数本(第6図では4本)補強線13を中心にして撚
り合わせ、介在物14とともにポリエステルテープ巻き15
し、PVCシース12かけした光ファイバ入り金属管ケーブ
ルである。第5表にその仕様を示す 適用例6) 第7図はPVCシース12かけした光ファイバ入り金属管1
1を2本PE製の介在物16とともに撚り合わせ、ポリエス
テルテープ巻き15し、補強線18を添えてPEシース17かけ
した自己支持型の光ファイバ入り金属管ケーブルであ
る。第6表にその仕様を示す [発明の効果] この発明の光ファイバ入り金属管は、光ファイバ表面
に固体潤滑剤が所定量付着しているので管内壁面と光フ
ァイバとの摩擦係数は低下し滑りやすくなる。したがっ
て、金属管が局部的に変形して、この部分の光ファイバ
の余長が他の部分に比べて過少あるいは過大になろうと
しても、光ファイバが他の部分から金属管の変形部分に
入り込みあるいは逆に金属管の変形部分から他の部分に
逃げるようになり余長の偏りは防止される。その結果、
単位長さにおける余長のばらつきの均一状態は常に保た
れるので、管内の光ファイバの余長効果を最大限に発揮
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すもので、光ファイバ
入り金属管の横断面図、第2図は光ファイバ表面の潤滑
剤付着量と金属管内での光ファイバの滑り性との関係を
示した図、第3図は光ファイバの滑り性を表わす引抜き
力の測定装置を示した図、第4図、第5図、第6図およ
び第7図はこの発明の光ファイバ入り金属管の適用例を
示した図である。 1……金属管、3……光ファイバ、7……固体潤滑剤、
11……光ファイバ入り金属管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 修 東京都中央区築地3丁目5番4号 日鐵 溶接工業株式会社内 (72)発明者 船山 憲泰 東京都中央区築地3丁目5番4号 日鐵 溶接工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−189813(JP,A) 特開 昭62−86310(JP,A) 特開 昭59−208506(JP,A) 特開 昭62−87915(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 6/44 366 G02B 6/44 341

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ファイバが金属管内に隙間をもち、余長
    をもって挿入されており、光ファイバ表面に固体潤滑剤
    が付着され、固体潤滑剤の付着量が4〜80×10-5g/cm2
    であり、直径500mmのマンドレルに1.5ターン縦巻きされ
    た光ファイバの引抜き力が7gf以下であることを特徴と
    する光ファイバ入り金属管。
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