JP3642496B2

JP3642496B2 - 光ファイバ担持用スペーサ

Info

Publication number: JP3642496B2
Application number: JP04779893A
Authority: JP
Inventors: 隆久高田; 淳福原; 繁宏松野
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; Nippon Telegraph and Telephone Corp; Ube-Nitto Kasei Co Ltd
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; Nippon Telegraph and Telephone Corp; Ube-Nitto Kasei Co Ltd
Priority date: 1993-03-09
Filing date: 1993-03-09
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2020-04-27
Also published as: JPH06258558A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、光ファイバ担持用スペーサに関し、特に、スペーサの耐圧縮性能を改良する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気通信の分野に用いられている光ファイバは、多数本を集合してケーブル化させる際には、光ファイバ単体若しくは光ファイバテープをスペーサに担持させた状態で使用されている。このような光ファイバ担持用スペーサは、現在、主として高密度ポリエチレン（以下、ＨＤＰＥと略称する）樹脂により成形されているが、光ファイバの使用個所も海底ケーブルなどに用いられていて、多岐にわたっている。
【０００３】
ところで、光ファイバが海底ケーブルに使用される場合には、光ファイバを担持するスペーサにも大きな水圧に耐えることが要求される。そこで、従来は、スペーサの溝内に光ファイバや光ファイバテープ心線を収納した後に、その上に金属テープなどの補強材を複数層巻き付け、補強材の上からシースを被覆するといった構造が採用されていた。このような構造の海底ケーブルにおいては、前述した構造から径も太く、単位長さ当たりの重量も重いという欠点があるので、その軽量化が要請されているが、軽量化を達成する上で、以下に説明する技術的課題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、上述したようにスペーサの形成用樹脂としては、主としてＨＤＰＥ樹脂が用いられているが、このＨＤＰＥ樹脂は、光ファイバ担持用スペーサとして低温における機械的特性，加工性，経済性などのバランスが取れた樹脂ではあるが、圧縮強度が低いため、耐圧縮性能を要求される海底ケーブル用では、厚い補強層を設ける必要があり、その結果、海底ケーブルの軽量化が難しくなるとともに、曲げ剛性も高くなるため、非常に敷設が困難になっていた。
【０００５】
また、光ファイバないしは光ファイバテープ心線をより多く担持させ、高密度化を図る際にも、リブの厚みを極端に薄くすると、溝の形状が崩れるなどの欠点があって、設計の自由度が制限されていた。さらに、これ以外に、ＨＤＰＥ樹脂の欠点は、▲１▼熱変形温度が８０℃と低いため、高温での使用ができない。▲２▼成形時の体積収縮率が大きいため、押し出し成形機のダイスの設計が難しく、複雑な断面形状では寸法精度がでない。
【０００６】
▲３▼熱収縮率が大きく、テンションメンバーを導入しても、本体樹脂との密着性が不十分な場合などに光ファイバにマイクロベンディングを引き起こす。▲４▼原料にゲル状物が多く含まれており、熱安定性も悪く、連続的に製造すると分解物が発生し、溝の寸法精度が低下する。また、溝の表面粗さが大きく、光ファイバの伝送損失増につながる場合がある。
【０００７】
一方、光ファイバケーブルは、今後加入者系にもその使用を拡大されるが、その際は、敷設工事の容易性，経済性などから現在使用されているケーブルよりも細径化，高密度化が要求されている。そのために、例えば、特開平４−１４３７１０号公報，特開平４−１８２６０８号公報，特開平４−７７１０９号公報，特開平４−２２０６１２号公報，特開平４−３７２９１６号公報，特開平５−１９１５１号公報，特開平４−１４３７１０号公報，特開平４−１８２６０８号公報などには、各種のスペーサやケーブルが提案されている。
【０００８】
スペーサ自体の耐圧縮性能を向上させることができれば、海底ケーブルにおいても上記公報に開示されているようなスペーサ形状を採用することも期待される。ところが、ＨＤＰＥ樹脂をスペーサの形成材料としている場合には、このような用途へ適用することができなかった。そこで、本発明者らはスペーサ用の樹脂に要求される様々な特性について検討した。
【０００９】
その結果、スペーサ用の樹脂としては、低温脆化温度と、耐圧縮性能とが非常に重要であるとの結論に達した。低温脆化温度が重要な理由は、ケーブルの使用環境温度が−４０℃〜＋７０℃の温度範囲で敷設されたり、曲げられたままで長期間使用されていることがわかり、この温度範囲内で十分な性能を確保しなければならないからである。
【００１０】
また、耐圧縮性能が重要な理由は、例えば、敷設作業中にケーブルが踏まれたり、何か重量物の下敷きになったりすると、ケーブルには側圧がかかるが、このような時に溝内に収納されている光ファイバにダメージを残してはならない。つまり、圧縮変形が発生した場合でも荷重が除去されれば元の状態に復元する必要がある。
【００１１】
また、既設の配管の中にケーブルを通す際には、曲げ応力や引っ張り応力がかかるが、このような状態になってもケーブルの伝送特性が低下してはならない。加わる応力の大きさは、ケーブルの仕様によって異なるが、加入者系の場合には、ケーブルとして２５０ｋｇ／５０ｍｍの荷重で有意な伝送損失増がないことが求められており、このような要求に応えるためには、スペーサの耐圧縮性能を所定の範囲に確保する必要がある。
【００１２】
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、従来のＨＤＰＥ樹脂製のスペーサの問題を解決し、耐圧縮性能と使用環境特性とを兼ね備えた光ファイバ担持用スペーサを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、中心に抗張力線を配置し、外周に光ファイバまたは光ファイバテープを収納する螺旋状溝が設けられた合成樹脂製の本体部を有する光ファイバ担持用スペーサにおいて、前記合成樹脂は、ポリブチレンテレフタレートとポリカーボネートとの混合物から構成され、前記ポリブチレンテレフタレートとポリカーボネートとの混合比率を７／３〜３／７の範囲内に設定したことを特徴とする。
【００１４】
この場合、ポリブチレンテレフタレートとポリカーボネートとの混合比率を７／３〜３／７の範囲内に設定される理由は、ＰＢＴ／ＰＣが７／３を越えると、低温脆化温度が−３０℃以上となり、低温特性が満足できなくなるともに、ＰＢＴ／ＰＣが３／７を越えると、環境応力亀裂試験による特性が低下するため、前記範囲にしなければならない。
【００１５】
【作用】
上記構成の光ファイバ担持用スペーサによれば、スペーサの形成用樹脂が、ポリブチレンテレフタレート（以下、ＰＢＴと略称する）とポリカーボネート（以下、ＰＣと略称する）との混合物から構成されているので、後述する実施例の作用効果から明らかなように、従来のＨＤＰＥ樹脂製のスペーサに対して、同一直径であれば、約２倍の耐圧縮強度が得られる。また、同一圧縮強度であれば、スペーサのリブの肉厚を薄くすることができ、これにより、ケーブルの直径が細くすることができるとともに、スペーサ断面における溝部の断面割合を大きくすることが可能になる。
【００１６】
【実施例】
以下本発明の好適な実施例について添附図面を参照にして詳細に説明する。
実施例１（ＰＢＴ／ＰＣ＝５／５）
図１は、本発明にかかる光ファイバ担持用スペーサの実施例１を示している。同図に示す光ファイバ担持用スペーサは、合成樹脂で一体成形された本体部１と、この本体部１を押し出し成形する際に、その外周にほぼ等角度間隔で設けら、光ファイバまたは光ファイバ心線が収納される５個の溝２ａ〜２ｅを有していて、本体部１の中心には、ＫＦＲＰ（アラミド繊維強化合成樹脂）製の抗張力線３が配置されている。
【００１７】
溝２ａ〜２ｅは、所定のピッチで本体部１を周回する螺旋状に形成され、各溝２ａ〜２ｅは、略扇形断面のリブ４ａ〜４ｅにより略凹形に画成されている。このような光ファイバ担持用スペーサを以下の条件で試作した。本体部１の合成樹脂は、ＰＢＴ／ＰＣの混合比率が５／５の混合樹脂（ＰＢＴ／ＰＣポリマーアロイ、帝人株式会社製、商品名、Ｈ７５００Ｎ）を用い、溝２ａ〜２ｅの幅が２．７ｍｍ、溝２ａ〜２ｅの深さが２．８ｍｍ、ピッチが５００ｍｍになるように設定した。
【００１８】
得られたスペーサは、本体部１の外径Ｄ₁が１０．４ｍｍで、溝２ａ〜２ｅ間の谷径Ｄ₂が４．４ｍｍで、リブ４ａ〜４ｅの根元部分の厚みｌが０．４３ｍｍであった。このようにして得られたスペーサに、図２に示すように、溝２ａ内に８心の光ファイバ心線５を５段収納し、図３に示す方法で圧縮荷重を加え、この時に最も圧縮による影響を受けやすい最上下段の光ファイバ心線５の両端側の光ファイバ（図２に符号Ａ〜Ｄで示している）の伝送損失を測定した。また、このような圧縮荷重を加えた後に、荷重を除去し、３分経過後のスペーサの寸法変化を測定したが、残留歪みは全く認められなかった。
【００１９】
実施例２（ＰＢＴ／ＰＣ＝３／７）
本体部１の形成用混合樹脂として、ＰＢＴ／ＰＣの混合比率が５／５の混合樹脂（ＰＢＴ／ＰＣポリマーアロイ、帝人株式会社製、商品名、Ｈ７５００）６０重量部と、ＰＣ樹脂（帝人化成株式会社製、商品名、パンライトＫ−１３００）４０重量部とを混合し、ＰＢＴ／ＰＣの混合比率が３／７となるものを用いた以外は、実施例１と同じ条件で図１に示した断面形状の光ファイバスペーサを作成した。
【００２０】
得られたスペーサに対して、実施例１と同様に各種の物性試験を行い、その性能を確認した。この試験の結果を図４に示している。
実施例３（ＰＢＴ／ＰＣ＝７／３）
本体部１の形成用混合樹脂として、実施例２と同様な方法により、ＰＢＴ／ＰＣの混合比率が３／７となるものを作成し、この混合比率の混合合成樹脂を用いた以外は、実施例１と同じ条件で図１に示した断面形状の光ファイバスペーサを作成した。
【００２１】
得られたスペーサに対して、実施例１と同様に各種の物性試験を行い、その性能を確認した。この試験の結果を図４に示している。
比較例１（ＰＢＴ／ＰＣ＝８／２）
本体部１の形成用混合樹脂として、ＰＢＴ／ＰＣの混合比率が５／５の混合樹脂（ＰＢＴ／ＰＣポリマーアロイ、帝人株式会社製、商品名、Ｈ７５００Ｎ）４０重量部と、ＰＢＴ樹脂（帝人株式会社製、商品名、Ｃ７０００Ｎ）６０重量部とを混合し、ＰＢＴ／ＰＣの混合比率が８／２となるものを用いた以外は、実施例１と同じ条件で図１に示した断面形状の光ファイバスペーサを作成した。
【００２２】
得られたスペーサに対して、実施例１と同様に各種の物性試験を行い、その性能を確認した。この試験の結果を図４に示している。
比較例２（ＰＢＴ／ＰＣ＝２／８）
本体部１の形成用混合樹脂として、ＰＢＴ／ＰＣの混合比率が５／５の混合樹脂（ＰＢＴ／ＰＣポリマーアロイ、帝人株式会社製、商品名、Ｈ７５００）４０重量部と、ＰＣ樹脂（帝人化成株式会社製、商品名、パンライトＫ−１３００）６０重量部とを混合し、ＰＢＴ／ＰＣの混合比率が８／２となるものを用いた以外は、実施例１と同じ条件で図１に示した断面形状の光ファイバスペーサを作成した。
【００２３】
得られたスペーサに対して、実施例１と同様に各種の物性試験を行い、その性能を確認した。この試験の結果を図４に示している。
【００２４】
比較例３（ＨＤＰＥ）
本体部１の形成用樹脂として、ＨＤＰＥ樹脂（三井石油化学株式会社製、商品名、Ｈｉｚｅｘ６３００Ｍ）を用いた以外は、実施例１と同様な方法によりスペーサを作成し、側圧試験などを行った。試験結果を図４に示している。なお、この例では、リブ４ａ〜４ｅの根元部分の厚みｌが０．４ｍｍであった。
【００２５】
比較例４（ＨＤＰＥ）
本体部１の形成用樹脂として、ＨＤＰＥ樹脂（三井石油化学株式会社製、商品名、Ｈｉｚｅｘ６３００Ｍ）を用いた以外は、実施例１と同様な方法によりスペーサを作成し、側圧試験などを行った。試験結果を図４に示している。なお、この例では、リブ４ａ〜４ｅの根元部分の厚みｌが０．９ｍｍであった。
【００２６】
ここで、上記実施例および比較例で行った試験の条件について説明する。
▲１▼圧縮試験および側圧による伝送損失増の測定
長さが１００ｍｍのスペーサの溝２ａ〜２ｅの１つに８心の光ファイバテープ心線５を５段収納し、これを図３に示すようなロードセルに挟持し、５００ｋｇの荷重を加えたときの歪み量（単位ｍｍ）と、荷重を除去した時の歪み量（除荷後歪、単位ｍｍ）とを測定した。
【００２７】
また、伝送損失の測定は、５００ｋｇの荷重を加えたときに、圧縮荷重の影響を受け易いＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ（図２参照）の部位の光ファイバについて、波長が１．５μｍにおける伝送損失増Δαを圧縮しながら測定し、各測定個所におけるその最大値で評価した。
【００２８】
▲２▼低温脆化温度
ＪＩＳＫ−７２１６に準拠して行った。
▲３▼表面粗さ
東京精密株式会社製の測定器サーフコム４７５Ａを用い、カットオフ長０．８ｍｍで溝２ａ〜２ｅの底と側面とを測定し、中心線平均粗さＲａで評価した。
▲４▼環境応力亀裂試験
ＪＩＳＫ６７６０に準ずるようにして、非イオン系の系の界面活性剤（ライオン株式会社製、商品名リポノックスＮＣ−４００Ｆ）の１０％水溶液に、スペーサを曲率半径１００ｍｍφに曲げた状態で５０℃で５００時間浸漬し、スペーサの表面のクラック発生の有無を目視により確認した。
【００２９】
なお、上記実施例では、溝２ａ〜２ｅ内に光ファイバテープ心線５を収納した場合について説明したが溝２ａ〜２ｅ内には、光ファイバを直接収納することもできる。また、上記実施例では、本発明を螺旋状の複数の溝２ａ〜２ｅが本体部１に一体に形成された光ファイバ担持用スペーサに適用した場合を例示したが、本発明の実施はこれに限定されることはなく、例えば、特開平４−１４３７１０号公報，特開平４−１８２６０８号公報，特開平４−７７１０９号公報，特開平４−２２０６１２号公報，特開平４−３７２９１６号公報，特開平５−１９１５１号公報，特開平４−１４３７１０号公報，特開平４−１８２６０８号公報などに開示されている光ファイバ収納溝を設けたスペーサやケーブルにも適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
図４に示した試験結果から明らかなように、ポリブチレンテレフタレートとポリカーボネートとの混合物から構成され、ポリブチレンテレフタレートとポリカーボネートとの混合比率を７／３〜３／７の範囲内に設定した本発明にかかる合成樹脂製の光ファイバ担持用スペーサによれば、低温特性と耐圧縮性に優れていることが判り、このようなスペーサを用いると、海底光ファイバケーブルとして好適なものとなるだけなく、従来よりも光ファイバケーブルの高密度化が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光ファイバ担持用スペーサの一実施例を示す断面図である。
【図２】図１のスペーサの溝に光ファイバテープ心線を収納した状態の説明図である。
【図３】光ファイバ担持用スペーサの圧縮荷重試験の試験状態の説明図である。
【図４】本発明の実施例と比較例との各種物性試験の結果を示す図表である。
【符号の説明】
１本体部
２ａ〜２ｅ溝
３抗張力線
４ａ〜４ｅリブ

Claims

中心に抗張力線を配置し、外周に光ファイバまたは光ファイバテープを収納する螺旋状溝が設けられた合成樹脂製の本体部を有する光ファイバ担持用スペーサにおいて、
前記合成樹脂は、ポリブチレンテレフタレートとポリカーボネートとの混合物から構成され、前記ポリブチレンテレフタレートとポリカーボネートとの混合比率を７／３〜３／７の範囲内に設定したことを特徴とする光ファイバ担持用スペーサ。