JP2843061B2 - プラスチック光ファイバケーブル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は短距離の光伝送媒体として、FA,OA,車，家電
機器にどに使用されるプラスチック光ファイバケーブル
に関するものであり、特に押し潰しや引張などの負荷に
対してすぐれた耐久性を有し、ケーブルの端末処理にお
いて被覆層の固定だけで間接的にプラスチック光ファイ
バの端面をコネクターに固定することができるプラスチ
ック光ファイバケーブルに関するものである。

〔従来の技術〕

プラスチック光ファイバケーブルはその敷設作業時や
敷設後の使用環境状況下において、強く引張られたり、
圧縮されたりすることがよくある。その結果、プラスチ
ック光ファイバの伝送損失が大きくなり、信号伝送の機
能を果たさなくなるという問題点がある。そのため、光
ファイバケーブルには補強繊維を入れたり、ケーブル全
体を金属管で被覆したりするという対策がとられてい
る。

また、プラスチック光ファイバケーブルの端末を処理
する必要があるが、その処理方法としては、ケーブルの
被覆層をはぎとった裸線のプラスチック光ファイバにフ
ェルールを装着し、それを直接エポキシ接着材で固定す
る方法や或はケーブルの被覆層をコネクターに固定する
ことにより間接的にプラスチック光ファイバの端面を固
定する方法などがとられてきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記の従来技術のうち補強繊維を入れ
たケーブルには、引張強度は補強されるが、圧縮力に対
する補強が充分でないという問題点があり、しかも、プ
ラスチック光ファイバは熱により比較的大きく収縮する
ため、補強繊維とプラスチック光ファイバを同時に被覆
すると両者の収縮差により、ケーブルの縮れやケーブル
表面の凹凸が生じ、プラスチック光ファイバに小さな凹
凸による応力がかかるため伝送損失が大きく増加すると
いう問題点がある。又、ケーブル端末の固定方法も繁雑
となるという問題点もあった。

一方、ケーブルをポリ塩化ビニルやポリエチレンなど
の熱可塑性樹脂からなるケーブルの被覆層を厚くとり、
圧力に対する断面積を広くとる方法もよく行われている
が、これは本来軽量で小径で信号伝送できるという光フ
ァイバの特徴を損なうものであるとともに、85℃程度の
高温下でケーブルに荷重がかかるとケーブルが著しい変
形を起こし、伝送損失が大幅に増大し実用できないとい
う問題点がある。このような問題点をさけるため、金属
管の保護管の中にプラスチック光ファイバを収納するこ
とも検討されているがこのようなケーブルは高価となる
とともに端末加工も手数がかかり採用し難い。

又、前記のプラスチック光ファイバケーブルの端末処
理方法としてケーブルの被覆層をはぎとり、プラスチッ
ク光ファイバの裸線をフェルールに装着し、エポキシ接
着材で固定する方法はプラスチック光ファイバに直接力
が加わり易く、プラスチック光ファイバの切断トラブル
が生じるという問題点があった。一方、ケーブルの被覆
層をコネクターに固定しただけで、間接的にプラスチッ
ク光ファイバの端面を固定する方法は簡便であり、ファ
イバの折れも生じにくく、好ましい方法ではあるが、従
来のケーブルでは被覆層とプラスチック光ファイバ裸線
の密着力が弱いため、端面の位置ずれが生じ信頼性に欠
けるという問題点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは上記課題を解決し、引張力や圧縮力に対
し、対抗力があり、さらにプラスチック光ファイバ裸線
と第１被覆層との密着力を強くして引き抜き強度を充分
強くすることにより端末処理も容易にしたプラスチック
光ファイバケーブルを提供すべき鋭意研究を行った結
果、本発明に到達した。

即ち、本発明は芯と鞘からなるプラスチック光ファイ
バ裸線の外側にポリビニリデンフロライド又はビニリデ
ンフロライド構造単位を含み、23℃におけるショアＤ硬
度の値が60以上である樹脂からなる0.01〜0.2mmの厚さ
の第１被覆層とさらにその外側にポリビニリデンフロラ
イド又はビニリデンフロライド構造単位を含み、23℃に
おけるショアＤ硬度が第１被覆層の樹脂のものより低い
樹脂からなる0.1〜1.0mmの厚さの第２被覆層が設けられ
ており、かつ該第２被覆層が第１被覆層に融着した構造
を有することを特徴とするプラスチック光ファイバケー
ブルを提供するものである。

本発明のケーブルはプラスチック光ファイバ裸線の該
側に、少なくとも２層の被覆を施したものである。そし
て、これらの被覆の方法は一般の電線被覆と同様に被覆
材の樹脂を溶融押出する押出機に接続したダイスに裸線
のプラスチックファイバ、及び１層被覆したケーブルを
通して被覆材を被覆する方法を用いる。

これは高温下での圧縮特性を保持させるべくコードの
多層化について検討した結果、できるだけ裸線に近い層
を硬くし、かつクリーブ性の小さい樹脂層にした上でそ
の層を厚くすることが効果的であることがわかったこと
による。

そしてそのような樹脂としてポリビニリデンフロライ
ド又はビニリデンフロライド構成単位を含む樹脂でその
樹脂の23℃におけるショアＤ硬度の値が60以上の樹脂か
極めて好ましいことがわかった。

第１被覆層としては、これらのビニリデンフロライド
系樹脂層を0.01〜0.2mmの厚さにするのが好ましい。こ
こでショアＤ硬度とはASTM D 2240の方法によって測定
した値である。ビニリデンフロライドの含有率は高い方
が硬度が高く、引張強度が強く、かつ耐クリーブ特性に
すぐれている。

このような樹脂としては、ポリビニリデンフロライ
ド、ビニリデンフロライドとクロロトリフルオロエチレ
ンのランダム共重合体にビニリデンフロライドをグラフ
トした重合体、ビニリデンフロライドとテトラフロロエ
チレン共重合体、ビニリデンフロライドとヘキサフロロ
プロペン共重合体、ビニリデンフロライドとテトラフロ
ロエチレン、ヘキサフロロプロペン共重合体、さらには
これらのビニリデンフロライド系樹脂とPMMA系樹脂のブ
レンド体、ビニリデンフロライド樹脂とオレフィン系樹
脂とのブレンド体、その他公知のビニリデンフロライド
系の樹脂およびそれらと他の樹脂とのアロイ、又は混合
体などが使用できる。硬度として、23℃のショアＤ硬度
の値が60未満では高温下の荷重で被覆層が変形しやす
く、伝送損失増を生じるため、好ましくない。より好ま
しくは硬度は70以上であり、更に好ましくは75以上であ
る。ビニリデンフロライド系樹脂が好ましいもうひとつ
の理由は、これらの樹脂がプラスチック光ファイバの裸
線の鞘層に密着強度が強いということである。この性質
は、プラスチック光ファイバケーブルの端末加工、例え
ばコネクターづけのとき、被覆層を剥がないで使用する
ような用途では極めて好都合なことである。第１被覆層
の厚さの規定についてはまず0.01mm以下では充分な機械
特性が出せないこと、又0.2mm以上に被覆すると、ポリ
ビニリデンフロライド系の樹脂を高温度で被覆するた
め、プラスチック光ファイバに熱的影響が大きくなり伝
送損失の大きなケーブルしか得られず又、剛直なケーブ
ルになって曲げにくくて取扱いにくいので好ましくな
い。より好ましい厚さとしては0.04mm〜0.15mmである。

第２被覆層はポリビニリデンフロライド又はビニリデ
ンフロライド構成単位を含む樹脂からなる0.1〜1.0mmの
厚さの層で第１被覆層と第２被覆層は熱融着している必
要がある。

ここで熱融着とは必ずしも全部の接触面が完全に融着
したものだけではなく、一部分だけが融着したものもふ
くまれる。又、特にこのような部分融着の場合にはケー
ブルの可撓性が良くなることもある。

第２被覆層は第１被覆層と同じ樹脂を被覆したもので
あってもよいが、この第２被覆層は工程的には時間的に
別にして被覆するのがよい。このようにして被覆した第
２被覆層と第１被覆層は、最終的なケーブルの被覆厚さ
を同じにした場合、単一回数で被覆したファイバーに比
べプラスチック光ファイバの熱的損傷が少なく伝送損失
も低いという特長を有している。

第１被覆層と第２被覆層の樹脂としては、通常第２被
覆層の樹脂を柔らかくしておく必要がある。その理由
は、第１被覆層と融着した第２被覆層がプラスチック光
ファイバの被覆層としてコネクターに固定する場合、特
に被覆層をかしめて固定する場合に好ましいからであ
る。即ち、ポリビニリデンフロライドでは硬すぎてかし
めにくいし、また割れやすいという難点があり、一方ケ
ーブルが剛直になり曲げ半径を小さくとれないという問
題や、取扱いにくいという問題があるのである。したが
って第２被覆層は、ビニリデンフロライド構成単位を含
む樹脂からなる樹脂で硬度は第１被覆層の樹脂より低く
する必要があり、第２被覆層の好ましい硬度は30〜70で
ある。第２被覆層の厚さは、ケーブルの柔軟性とコネク
ターのかしめ方法で適当な厚さがきまり、通常0.1〜1.0
mmである。0.1mmより薄いとかしめに耐えられない。1.0
mmを越えるものは、コネクターづけ上では不必要であ
る。より好ましい厚さは0.2〜0.5mmである。本発明のケ
ーブルはプラスチック光ファイバの裸線が0.5〜1.0mm程
度の場合であれば、第２被覆層目の外径はすでに市場で
用いられているコネクターの内径に合わせて、1.5〜2.3
mm程度にするが、場合によっては2.3〜3mm程度にして用
いるコネクター寸法に合わせることができる。

次に本発明のプラスチック光ファイバケーブルの端末
処理方法について説明する。

通常のプラスチック光ファイバケーブルの場合は、ケ
ーブルの先端部分の被覆層をはぎとり、直径裸線をフェ
ルールに挿入し、被覆層をコネクターの固定金具で固定
するものが一般的であるが、本発明のケーブルの場合
は、第１被覆層とプラスチック光ファイバ裸線の鞘層と
の引き抜き強度が充分強いのでケーブルの先端部の被覆
層を残したままコネクターづけを行う方法が採用でき
る。ここでいう引き抜き強度とは、プラスチック光ファ
イバケーブルを25cmとり、その両端をかみそりで直角に
切断し、片端のみ被覆層を5cmはぎとり裸線を剥ぎ出し
にする。ここで、裸線を内径1.03mmのストッパーに挿入
し、バネばかりに固定し、裸線を10cm/分の速度で引張
り、片端面から裸線が僅かでも移動した時の張力で表わ
したものをいう。

本発明のケーブルは、その引き抜き強度がきわめて強
く、プラスチック光ファイバ裸線の断面積（cm²）の７
倍程度の値のKg数に相当する引き抜き強度を有している
のが普通である。

そのため、ケーブルから無理に裸線を引き抜こうとす
ると裸線が切断することもある。従って、この特徴を生
かしたコネクターづけができるのが大きな特徴である。
即ち、通常行うようなケーブルの被覆層剥きは行わない
で、ケーブルの先端部の被覆層を残したままコネクター
づけを行う方法である。この方法によればプラスチック
光ファイバの裸線の間接的な固定となり、ファイバの切
断事故はなくなる。しかも、裸線と被覆層の密着力は強
く間接固定で充分な信頼性が得られる。

本発明の少なくとも２層構造のケーブルは第１被覆層
と第２被覆層は融着しているが、光学顕微鏡によってそ
の層の境界を識別することができる。本発明はプラスチ
ック光ファイバのケーブルに関するものであるが、プラ
スチック光ファイバとしては公知のPMMA系のもの、ポリ
カーボネート系のもの、MMA系コポリマーなどを芯とす
るプラスチック光ファイバに適用できる。これらのプラ
スチック光ファイバの裸線の直径は、通常0.5mm〜1.5mm
が好ましい。

本発明の２層構造ケーブルの断面の一例を第１図に示
す。本発明の２層構造ケーブルの上にさらに熱可塑性樹
脂を被覆することも本発明のケーブルに含まれる。その
ような熱可塑性樹脂としては、ポリ塩化ビニル、ポリエ
チレン、熱可塑性エラストマー、塩素化ポリエチレンコ
ンパウンドなど自由に選べる。その断面の一例を第２図
に示す。

〔実 施 例〕

以下実施例によって本発明を説明する。

実施例 １ 直径0.98mmのPMMA芯との外側をビニリデンフロライド
系の重合体を鞘とした1.00mmの外径を持つプラスチック
光ファイバ裸線ルミナスFB−1000（旭化成工業社製）を
溶融押出機に直結したダイスに導入し、ポリビニリデン
フロライド樹脂であるペンウォルト社のKYNAR710（ショ
アＤ硬度にて78）を0.15mmの厚さに被覆し第１被覆層を
施した。ついでこの被覆線をダイスに導入しビニリデン
フロライド系の樹脂である、セントラル硝子社のセフラ
ルソフトG180とKYNAR740の１重量部対１のブレンド物で
あるショアＤ硬度69の樹脂により0.45mmの厚さに被覆
し、第２被覆を施した。このようにして外径2.2mmの２
層被覆ケーブルを得た。

このケーブルの伝送損失は650nmにて平行光線で52m〜
2mのカットバック法によって測定した値は145dB/Kmであ
り、元の裸線の伝送損失にくらべ、15dB/Km程度のロス
増である。つぎに、このケーブルを2mとり85℃の恒温槽
にいれ、押し付け長さ5cmの平らな鉄板にはさみ70Kgの
荷重をかけて30分放置したときの光透過量を測定したと
ころ、光量保持率は92％の値を保持しており、充分な耐
圧縮性を示していた。

さらに、このケーブルの引張試験を行った。測定方法
は恒温で引張試験機SHINKOHモデルTCM−500でチャック
間長さ100mm、引張速度100mm/minで測定し、常温〜85℃
でのプラスチック光ファイバ裸線の降伏点伸び率である
７％の伸びをケーブルが示した時の張力を求めた。その
値は23℃で15.2Kg/本、60℃で10.0Kg/本、85℃で6.0Kg/
本であり、充分な抗張力性を示した。

更に、このケーブルを汎用されているプラスチック光
ファイバ用コネクター東芝社製TOCP−100に装着し止め
金でかしめて固定した。このもののコネクターとケーブ
ルの固定強度を測定したところ10Kg以上であり充分な固
定が可能であった。

次いで、プラスチック光ファイバケーブルを25cmと
り、その両端をかみそりで直角に切断し、片端のみ、被
覆層を5cmはぎとり裸線を剥ぎ出しにした。ここで、裸
線を内径1.03mm、金属間ストッパーに挿入し、ばねばか
りに固定し、裸線を10cm/分の速度で引張り、片端面か
ら裸線がわずかでも移動した時の張力を調べたが、6Kg
では全く裸線は動かなかった。

その他このケーブルの難燃性をUL VW−１の垂直燃焼
試験に準じて行ったがその結果は自己消火性が認められ
た。

比較例 １ 実施例１と同様のプラスチック光ファイバ裸線にポリ
エチレンを2.2mmに被覆したケーブルを用いて実施例１
と同様の試験を行った。先ず85℃70Kgの圧縮テストでは
30分後の光量保持率は28％に大きく減衰した。

次いで引張テストではケーブルの伸びが７％になった
所の張力が23℃で9.0Kg/本、60℃で4.5Kg/本、85℃で2.
5Kg/本であり、高温では耐抗張力性が不十分である。次
に本ケーブルの裸線と被覆層の引き抜き強度を実施例１
と同様に行った結果、1.5Kgであった。

実施例 ２ 直径0.73mmのPMMA芯とその外側をビニリデンフロライ
ド系の重合体を鞘とした0.75mmの外径を持つプラスチッ
ク光ファイバ裸線ルミナスFB−750（旭化成工業社製）
を溶融押出機に直結したダイスに導入し第１被覆層の樹
脂として、セントラル硝子社のセフラルソフトＧ−150
20部とペンウォルト社KYNAR740を100部とのブレンド
樹脂で23℃におけるショアＤ硬度が74のものを用いた。
被覆層の厚さは0.075mmとした。

第２被覆層としてはセフラルソフトＧ−150を50部とK
YNAR740を100部のブレンド樹脂で23℃におけるショアＤ
硬度が68の樹脂を0.3mmの厚さに被覆し、最終外径1.5mm
のケーブルを得た。

このケーブルの伝送損失は、140dB/Kmで裸線に比べて
10dB/Km程度の増加であった。次に、このケーブルを2m
とり85℃の恒温槽に入れ、押し付け長さ5cmの平らな鉄
板にはさみ70Kgの荷重をかけて30分放置したときの光透
過量を測定したところ、70％の値を保持しており、充分
な耐圧縮性を示していた。又、引張テストではケーブル
の伸びが７％になった所の張力が23℃で7.4Kgを示し
た。

比較例 ２ 実施例１と同じプラスチック光ファイバ裸線ルミナス
FB−1000でその伝送損失が130dB/Kmのものを直接ポリビ
ニリデンフロライドKYNAR710で0.65mmの厚さに被覆し
た。被覆温度は200℃で行った。得られた外径2.2mmのケ
ーブルの伝送損失は800dB/Kmであり大きなロス増が見ら
れた。

〔発明の効果〕

本発明のプラスチック光ファイバケーブルは圧縮力や
引張力について極めて優れた性能を有し、且つ85℃の高
温下でも充分な値を示すものであり、従来必要とした補
強材や保護管などの繁雑な部品を要しないケーブルを提
供するものであり、ケーブルの敷設工事を極めて簡素化
することを可能にするという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の２層構造を有するプラスチック光ファ
イバケーブルの一例を示す断面図であり、第２図は３層
構造を有する本発明プラスチック光ファイバケーブルの
一例を示す断面図である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】芯と鞘からなるプラスチック光ファイバ裸
   線の外側にポリビニリデンフロライド又はビニリデンフ
   ロライド構造単位を含み、23℃におけるショアＤ硬度の
   値が60以上である樹脂からなる0.01〜0.2mmの厚さの第
   １被覆層とさらにその外側にポリビニリデンフロライド
   又はビニリデンフロライド構造単位を含み、23℃におけ
   るショアＤ硬度が第１被覆層の樹脂のものより低い樹脂
   からなる0.1〜1.0mmの厚さの第２被覆層が設けられてお
   り、かつ該第２被覆層が第１被覆層に融着した構造を有
   することを特徴とするプラスチック光ファイバケーブ
   ル。
2. 【請求項２】第１被覆層の樹脂の硬度が23℃のショアＤ
   硬度にて70以上である請求項１記載のプラスチック光フ
   ァイバケーブル。