JP3495221B2

JP3495221B2 - 光ファイバコ−ドの製造方法

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Publication number: JP3495221B2
Application number: JP08504197A
Authority: JP
Inventors: 正男立蔵; 一武本; 重則宇留野; 功中西
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1997-04-03
Filing date: 1997-04-03
Publication date: 2004-02-09
Anticipated expiration: 2017-04-03
Also published as: JPH10282382A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂で外
側を被覆した光ファイバコードの製造方法及び光ファイ
バコードに関するものである。

【０００２】光ファイバコードの代表的な構造例を図１
に示す。光ファイバ心線１は、石英ガラス等を素材とす
る光ファイバ２を保護するために簡単な被覆３を施した
ものである。光ファイバコード４は、人手による粗雑な
扱いにも耐えるように抗張力繊維５等により補強した構
造を有するものである。具体的には、光ファイバ心線１
の周囲を抗張力繊維５で包んで抗張力繊維層とし、その
外側を熱可塑性の合成樹脂で被覆し光ファイバコード外
被６を設けた構造である。抗張力繊維５は、光ファイバ
心線と同一の方向に並んでおり、光ファイバコード４に
加わる張力を分担することによって光ファイバ２にかか
る張力を軽減する役割を果たす。

【０００３】図２を用いてこの種の光ファイバコード４
の製造方法を説明する。光ファイバ心線１を光ファイバ
繰出しボビン７から繰り出し、抗張力繊維繰出しボビン
８から繰り出された抗張力繊維５と共に、溶融状態の樹
脂９が入っている樹脂槽10を貫通する穴を通し、樹脂の
外被を施して光ファイバコード４とし、光ファイバコー
ド巻取りボビン11で巻取る。樹脂槽10からは溶融状態の
樹脂９が筒状に流れ出し、途中の抗張力繊維５の外側を
覆いながら固化して被覆加工が行われる。光ファイバ心
線１の周囲に可能な限り均質な抗張力繊維層を形成する
ことが望ましいので、抗張力繊維５は複数の繰出しボビ
ン８から供給して、光ファイバ心線１の周囲に同心状に
配置する。

【０００４】光ファイバコードは、抗張力性の他に曲げ
剛性が高いことも必要である。これは、光ファイバは曲
げによる破断の危険性がある外、曲げ変形によって伝搬
光が漏れて大きな伝送損失を生じる危険性があるので、
扱者のハンドリングによる曲げを発生し難くするためで
ある。この種の光ファイバコードは、曲げ剛性の多くを
外被で持たせている。そのため、この曲げ剛性には、外
被の寸法のほか、その外被材料の引張り弾性率が大きく
影響する。

【０００５】最近の光ファイバ通信技術の普及により、
光ファイバコードの細径化が要望されるようになってき
た。但し、細径化することは外被の外径を小さくするこ
とであり、曲げ剛性の低下を招くことになる。これを防
止するには、外被材料を引張り弾性率の大きいものに代
えることが必要になる。

【０００６】具体的には、現在市販されている光ファイ
バコードは、直径が３mm或いは２mmであり、外被材料は
ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）であって、可塑剤を添加して
引張り弾性率を１０kgf/mm²以下にしたものが一般的で
あるが、同じ外被材料で直径を１mmにしようとすれば、
曲げ剛性の低下が甚だしくなるため、外被材料の変更を
迫られる。その際、引張り弾性率はＰＶＣより１桁程度
大きい材料であることが必要とされる。

【０００７】ＰＶＣに代わる被覆材料として、最も有望
なものはポリアミド樹脂（ナイロン）である。ポリアミ
ド樹脂にも多くの種類があるが、光ファイバ心線被覆に
よく使われるものはナイロン12であり、引張り弾性率は
１００kgf/mm²程度になる。これは、更に、脆性破壊、
経年劣化等の心配がなく、比較的安価である点も有利で
ある。しかしながら、光ファイバコードの外被にこのナ
イロンを用いるとすると、温度変化の影響が著しく大き
くなることが従来から知られており、これまでナイロン
外被の適用は成功していないのが実情である。

【０００８】この場合、温度変化の影響とは環境温度の
変動による光損失の変動である。この光損失の変動の大
きさは、周期的に周囲温度を変化させたときの伝搬光の
パワー変動を測定するヒートサイクル試験で評価される
が、光損失の変動が小さい方が望ましいことは勿論であ
る。この光損失の変動は、内部で光ファイバが微細に曲
がることによって生じているものであり、量的な差はあ
っても光ファイバコードに一般的にみられるものであ
る。ナイロンの被覆を用いた場合、低温になるに従って
損失が増加する。これは、光ファイバに比較してナイロ
ンの熱膨張係数が遥に大きいので、低温でのナイロンの
収縮によって光ファイバに座屈変形が起きるためと考え
られる。

【０００９】ナイロン外被を用いる場合の特性劣化の更
に大きな他の要因は、被覆加工を行う際におけるナイロ
ンの流動抵抗に起因する残留応力である。光ファイバコ
ードが樹脂槽から出る時に、ナイロンは光ファイバの軸
方向に高速に延伸されてすぐに固化するため、引張り歪
みが凍結される。製造時の線引き速度が大きい程、この
要因による残留歪みが大きくなる。

【００１０】これらの残留応力は単なる温度変化による
応力とは異なった非可逆的な現象を引き起こす。即ち、
高温時に徐々に収縮する。このため、ヒートサイクル試
験においては１サイクル毎に損失が増加していく現象が
発生する。このような現象は、ナイロンに限らず、高弾
性率を有する熱可塑性樹脂を使用したときには普通に見
られる現象である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高弾
性率材料を光ファイバコード外被としたとき、線引き時
に外被が延伸された状態で固化したために生じた残留応
力を緩和することにより、光ファイバコードの温度特性
を改善する方法及びこの方法を用いた細径の光ファイバ
コードを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバコー
ドの製造方法は、上記の目的を達成するため、光ファイ
バ心線と、その外周に縦添えした抗張力繊維とを有し、
抗張力繊維層の外周が熱可塑性樹脂で被覆された光ファ
イバコードを製造するに当たり、光ファイバ心線とその
周囲に設けた抗張力繊維とを、溶融した熱可塑性樹脂が
収容された槽を通過させ、押出し処理により抗張力繊維
の外周を熱可塑性樹脂で被覆する工程と、熱可塑性樹脂
により被覆された光ファイバコードを、ボビンに巻き取
る工程と、ボビンに巻き取られた光ファイバコードに対
して、張力が加えられた状態で加熱処理を行い、熱可塑
性樹脂の残留歪みを緩和する工程とを具えることを特徴
とする。

【００１３】このような本発明の方法における光ファイ
バコードの加熱は、被覆処理を済ませた光ファイバコー
ドを剛性が高いボビンに緩みなく巻いた後、ボビンと共
に光ファイバコードを恒温槽に入れて一定時間高温に保
持することによって実現することができる。また、被覆
処理を済ませた光ファイバコードを剛性が高いボビンに
緩みなく巻いた後、ボビンを加熱して光ファイバコード
を一定時間高温に保持することによっても実現すること
ができる。

【００１４】このような本発明によれば、外被のファイ
バ軸方向の変位を拘束した状態で光ファイバコードを加
熱することにより、高温での外被の収縮を防止しながら
材料の軟化による応力緩和現象を促進することができる
ので、これにより、流動抵抗に起因する残留歪みを緩和
することができ、温度特性が優れた光ファイバコードを
製造することが可能になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に図面を用いて本発明の実施例
を説明する。

【００１６】〔実施例１〕先ず、第１の実施例を説明す
る。この実施例は後処理による方法である。被覆処理を
終了した光ファイバコード（外観上は出荷製品と区別で
きない）を、剛性が高いボビン（例えばスチール、アル
ミニウム等の金属製ボビン）に緩みが生じないように張
力を加えながら巻取り、このコードの両端をボビンに固
定した後、恒温槽に入れて高温状態に維持する。このと
き、コードは、前述のように、線引き時に外被が延伸さ
れた状態で固化したために生じた残留応力のためにコー
ドが収縮しようとするが、ボビンに巻かれているため変
形が拘束される。他方で、時間経過と共に応力緩和の現
象が進むため、収縮しようとする力が消滅する。充分な
時間経過後に恒温槽からボビンを取出して室温に戻す。
このような処理によって外被の残留応力を緩和すること
ができる。

【００１７】加熱処理を行って残留歪みを緩和する方法
は従来よりアニーリングと呼ばれてよく知られている
が、本発明においては、変形を拘束した状態でアニーリ
ングを行うという特異な手法によって問題を解決したも
のである。このような本発明の効果を図３を用いて説明
する。この図は、本発明のコード及び従来のコードにつ
いて−10℃から＋40℃までのヒートサイクル試験を行っ
た結果を示しており、横軸は温度、縦軸は各温度に６時
間放置後の初期状態（20℃）からの光損失の増加量を表
している。

【００１８】図中の黒丸は本発明の処理を施さない従来
のコードについて、白丸は本発明の処理を施したコード
についての結果である。両コードは同一構造の光ファイ
バコードであり、外径１mmで、ナイロンの被覆を行った
ものである。内蔵する光ファイバ心線は外径0.25mmであ
り、標準的なシングルモード光ファイバに紫外線硬化樹
脂を被覆したものである。抗張力繊維にはアラミド繊維
（ケブラー）を採用している。

【００１９】黒丸の従来のコードは押出し被覆処理を行
っただけのもの、白丸の本発明のコードは更に80℃で２
時間加熱したものである。ヒートサイクル試験は、白丸
の本発明のコードについてもボビンから外した状態で、
通常の方法により、波長1.55μm の測定光を用いて行っ
た。図に示されるように、黒丸のコードはヒートサイク
ルと共に次第に損失が増加して行くのに対して、白丸の
本発明のコードでは安定した特性を示しており、その効
果が明らかである。

【００２０】この実施例で用いられるボビンは、加熱処
理後の曲がり癖を小さくするために直径は大きい方が望
ましく、実用上許される限度まで直径を大きくすること
が望ましい。また、ボビン巻きによる拘束性を確実にす
るためにはボビンに整然と１層に巻くことが望ましい。

【００２１】また、加熱の方法としては、恒温槽を使用
せずにボビン自体を加熱してもよい。この場合、ボビン
の内部空洞部及び／又はボビンの構成材にヒーターを組
込んでおき、これに通電することによって加熱するよう
にしてもよい。その際、光ファイバコードのボビンとの
接触面と外気に曝される外側面との温度差は少ない方が
よいので、ボビンに巻かれた光ファイバコードの外側
面、又はボビン全体を保温材で覆うとよい。

【００２２】〔実施例２〕次に、第２の実施例を説明す
る。この実施例は押出し被覆工程に連続して加熱処理を
行うものである。図４はこの方法を説明する図であり、
この装置は、図２の従来の装置に電熱ヒーター12を付加
したものである。従来と同様に被覆処理を行った後、コ
ードの外被の温度が室温近くまで下がる位置に電熱ヒー
ター12を設置しておく。電熱ヒーター12は耐熱パイプ13
にニクロム線14を巻き付けたものであり、光ファイバコ
ードはこの耐熱パイプ13中を通る間に、耐熱パイプ13中
の高温の空気によって、更に耐熱パイプ13からの輻射熱
によって加熱される。

【００２３】この場合、光ファイバコードの線引き速度
をｖとし、加熱する距離をＬとすると、時間Ｌ／ｖだけ
加熱することになる。加熱する部分の両側では外被の温
度は低くなるが、設備の制約のため第１の実施例に比べ
て加熱時間はそれ程長くすることが難しい場合であって
も、加熱温度を高くできる利点がある。但し、溶融状態
にまで加熱すると被覆の変形が問題になるので、加熱温
度は軟化点より低い方が望ましい。

【００２４】この場合の加熱の方法は、図示の方法の
外、開放状態で赤外線ランプで外被を加熱する方法を採
用してもよい。このようにすれば純粋に輻射熱で加熱さ
れるため、加熱時の温度遅れが小さいという利点があ
る。しかし、一方で加熱のムラがないようにランプを複
数配置し、熱反射用のミラーを配置する等の工夫が必要
である。また、他の方法として、熱湯に浸して加熱する
方法を採用してもよい。

【００２５】以上説明した光ファイバコードの製造方法
は、コードを細くできること以外の利点がある。即ち、
中の光ファイバ心線に標準的な外径0.25mmのものを適用
できることである。従来の光ファイバコードに収容され
ている標準の光ファイバ心線は外径0.9mm であり、細径
化には適さないが、外径0.25mmの光ファイバ心線は、単
体として、またこれの複数本を横に一列に並べて一括被
覆したテープ心線として、地下及び架空の大規模配線に
用いる光ケーブルの中に収容されて使用されている。
（なお、光ファイバ心線中の光ファイバ自体の外径は0.
125mm で全てに共通であり、光ファイバ心線の外径の相
違はその心線被覆の厚さによるものである。）

【００２６】光ファイバ心線の外径が小さくなると曲げ
剛性が急激に低下するため、光ファイバコード外被の収
縮による座屈変形が生じ易い。そのため、図３の実験結
果からも明らかなように、外径0.25mmの心線を適用する
ことはこれまで極めて困難とされていた。そのため、0.
4mm 或いは0.5mm の特殊な寸法の光ファイバ心線を用い
て試作が行われているが、そのような場合であっても、
外被材料としては引張り弾性率の低いＰＶＣを用いてお
り、前述のように光ファイバコードとしての曲げ剛性が
不足している。これに対して、本発明の方法によれば、
外径0.25mmの心線を適用し、外被材料として引張り弾性
率の高いポリアミド樹脂を用いることができ、従来の欠
点を除去することができる。更に、外径0.25mmの心線を
適用することにより、量産による低コスト化の恩恵を受
けることができる。

【００２７】一方、本発明を適用しても、細径の光ファ
イバ心線が太径の光ファイバ心線に比べて温度特性では
不利になることには変わりがないため、厳格な損失の安
定度を必要とする場合、使用温度範囲が広い場合等に
は、外径0.25mmの心線ではなく0.4mm 或いは0.5mm のよ
うな太い外径の光ファイバ心線を用いる方がよい。その
ような場合でも、本発明を適用することによって温度特
性を大幅に向上させることができる。

【００２８】更に、上記の説明では外被材料としてナイ
ロンを例として説明したが、流動抵抗に起因する残留歪
みは量の大小の違いはあっても熱可塑性樹脂である限り
免れ得ないものであるため、熱可塑性樹脂であれば他の
材料であっても本発明を適用することができる。また上
述の実施例では、単心の光ファイバ心線を収容する光フ
ァイバコードについて説明したが、これが複数であって
も、またテープ心線であっても本発明が適用されること
は勿論である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は簡単な加
熱処理により、ナイロン外被の残留歪みの緩和を可能に
するものであるため、本発明によれば温度特性に優れた
細径の光ファイバコードを得ることができる。従って、
本発明は今後の光ファイバ通信システムの普及に大きく
寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ファイバコードの代表的な構造例を示す図で
ある。

【図２】光ファイバコードの製造方法を説明する図であ
る。

【図３】本発明のコード及び従来のコードについてヒー
トサイクル試験を行った結果を示す図である。

【図４】本発明の光ファイバコードの製造方法を説明す
る図である。

【符号の説明】

１光ファイバ心線２光ファイバ３被覆４光ファイバコード５抗張力繊維６光ファイバコード外被７光ファイバ繰出しボビン８抗張力繊維繰出しボビン９溶融状態の樹脂１０樹脂槽１１光ファイバコード巻取りボビン１２電熱ヒーター１３耐熱パイプ１４ニクロム線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中西功東京都新宿区西新宿３丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (56)参考文献特開平５−142454（ＪＰ，Ａ) 特開平７−56072（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−116420（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−44404（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/44

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバ心線と、その外周に縦添えし
た抗張力繊維とを有し、抗張力繊維層の外周が熱可塑性
樹脂で被覆された光ファイバコードを製造するに当た
り、光ファイバ心線とその周囲に設けた抗張力繊維とを、溶
融した熱可塑性樹脂が収容された槽を通過させ、押出し
処理により抗張力繊維の外周を熱可塑性樹脂で被覆する
工程と、熱可塑性樹脂により被覆された光ファイバコードを、張
力を加えながらボビンに巻き取る工程と、ボビンに巻き取られた光ファイバコードに対して、被覆
のファイバ軸方向の変位を拘束する程度の張力が加えら
れた状態で加熱処理を行い、熱可塑性樹脂の残留歪みを
緩和する工程とを具えることを特徴とする光ファイバコ
ードの製造方法。
【請求項２】光ファイバ心線と、その外周に縦添えし
た抗張力繊維とを有し、抗張力繊維の外周が熱可塑性樹
脂で被覆された光ファイバコードを製造するに当たり、光ファイバ心線とその周囲に設けた抗張力繊維とを、溶
融した熱可塑性樹脂が収容された槽を通過させ、押出し
処理により抗張力繊維の外周を熱可塑性樹脂で被覆する
工程と、熱可塑性樹脂で被覆された光ファイバコードを冷却する
工程と、冷却後に、光ファイバコードに被覆のファイバ軸方向の
変位を拘束する程度の張力が作用した状態で加熱処理を
行い、熱可塑性樹脂の残留歪みを緩和する工程と、残留歪みが緩和された光ファイバコードをボビンに巻き
取る工程とを具えることを特徴とする光ファイバコード
の製造方法。
【請求項３】請求項１又は２に記載の光ファイバコー
ドの製造方法において、前記抗張力繊維としてアラミド
繊維を用い、前記熱可塑性樹脂としてポリアミド樹脂を
用いたことを特徴とする光ファイバコードの製造方法。
【請求項４】請求項１、２又は３に記載の光ファイバ
コードの製造方法において、前記光ファイバ心線とし
て、外径が０．２５ｍｍの光ファイバ心線を用いたこと
を特徴とする光ファイバコードの製造方法。
【請求項５】請求項１から４までのいずれか１項に記
載の光ファイバコードの製造方法において、前記光ファ
イバ心線として、複数本の光ファイバ心線を横方向に並
列に並べて一括被覆したテープ心線としたことを特徴と
する光ファイバコードの製造方法。
【請求項６】請求項１に記載の光ファイバコードの製
造方法において、前記ボビンに巻き取られた光ファイバ
コードを恒温槽に配置し、被覆のファイバ軸方向の変位
を拘束する程度の張力が加えられた状態で一定時間高温
に保持することにより残留歪みを緩和することを特徴と
する光ファイバコードの製造方法。
【請求項７】請求項１に記載の光ファイバコードの製
造方法において、前記光ファイバコードを巻き取ったボ
ビンを加熱し、被覆のファイバ軸方向の変位を拘束する
程度の張力が加えられた状態で一定時間高温に保持する
ことにより残留歪みを緩和することを特徴とする光ファ
イバコードの製造方法。
【請求項８】請求項２に記載の光ファイバコードの製
造方法において、前記溶融した熱可塑性樹脂を収容した
槽の後段に、連続製造ラインとして加熱装置を配置し、
当該加熱装置を、抗張力繊維の外周に塗布された熱可塑
性樹脂の温度が室温近くまで降下する位置に配置し、被
覆のファイバ軸方向の変位を拘束する程度の張力をかけ
ながら当該加熱装置を通過させることにより加熱処理を
行い、その後ボビンに巻き取ることを特徴とする光ファ
イバコードの製造方法。