JP4652618B2 - 光ファイバケーブル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ心線をケーブル化してなる光ファイバケーブルに関し、特に耐熱、耐水性を改良した光ファイバケーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大容量データ伝送の需要の増大から、大容量通信を可能にする光ファイバケーブルはその応用範囲が拡大して、長距離通信網の基幹回線として利用されると共に、インターネットに代表される個人の通信回線利用量の飛躍的な増大等により、ますます光ケーブルネットの敷設が急がれている。
このような状況の下で、光ファイバケーブルは種々の環境下に置かれることになり、耐熱、耐水特性に優れたケーブルの開発が重要になってきている。一般的に地下敷設用の光ファイバーケーブルには、ケーブルのシースが損傷してケーブル内に水が侵入し、光ファイバーが長時間浸水した状態に置かれる場合も十分に考えられ、ケーブル内への水の浸入及び長さ方向の水走りを防止するために、種々の止水手段が知られその処置が施されている。
また、光ファイバケーブルの特性は、光ファイバ心線の特性もさることながら、その被覆材等の特性に依存する部分が大きく、例えば、被覆層の寸法変化が光ファイバー心線に与えるマイクロベンディングにより伝送損失が増大する。
【０００３】
最近提案されている防水型光ファイバケーブルの一例を図３に示す。この光ファイバケーブル３１は複数枚の光ファイバテープ心線３２の外周を、吸水能を有する紐状繊維３３で一方向に撚りつけた緩衝体３７で覆ったケーブルコアと、ケーブルコアの外側に配置された抗張力体３４とを、熱可塑性樹脂等からなる外被３５で一括的に被覆したものである。
この従来の光ファイバケーブルでは、止水処置のため吸水能を有する緩衝体３７を採用し、その役割を果たしている。
そして、この種の光ファイバケーブルにおいては、吸水能を有する緩衝体３７として、ポリアクリル酸系、ポリビニルアルコール系等の高吸水性ポリマーからなる紐状繊維３３が用いられることが一般的である。緩衝体３７として紐状繊維３３が用いられる場合には、光ファイバ心線の外周に紐状繊維３３が一定方向または方向を反転してスパイラル状に巻回されているのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術では、緩衝体の吸水・膨潤に着目し、紐状繊維は、吸水し膨潤しやすくするために、高吸水性のポリマーを選択し、可能な限り低密度に構成する必要がある。しかしながら、緩衝体に使う繊維を低密度にすると、吸水・膨潤性は良いが、熱による収縮が大きくなり、ケーブル化後の高温履歴により紐状繊維が収縮し、特に紐状繊維が一定方向または方向を反転して巻回されている場合には、光ファイバ心線を過剰に締め付けてしまい、伝送損失を増加させる恐れがあることがわかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は上記の課題について種々検討した結果、熱収縮率は高くても吸水性のある繊維に、非吸水性の繊維を混紡した繊維を緩衝体とすることにより、緩衝体の熱収縮を抑え、光ファイバ心線の締め付けを低減でき、結果として伝送損失増を低下できることを確認し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち本発明は、
（１）光ファイバ心線またはその集合体の外周を緩衝体で覆ったケーブルコアと、抗張力体と、前記ケーブルコアおよび前記抗張力体を一括被覆する熱可塑性樹脂の外被からなる光ファイバケーブルにおいて、
前記緩衝体は、非吸水性繊維と吸水性繊維との混紡繊維を含み、前記非吸水性繊維がポリプロピレン、ナイロン及びポリエステルからなる群から選ばれた少なくとも１種の繊維であって、前記緩衝体の熱収縮率が、温度１３０℃で３０分保持したときに１．０％以下であることを特徴とする光ファイバケーブル、及び、
（２）前記緩衝体が、前記混紡繊維と非吸水性繊維とを含むものであることを特徴とする（１）記載の光ファイバケーブル、
を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の光ファイバケーブルの好ましい実施の態様について、詳細に説明をする。
本発明において、光ファイバ心線とは、１本の光ファイバに被覆層を備えたもののみならず、複数本の光ファイバが一括被覆された光ファイバテープ心線や光ファイババンドル心線などを意味するものである。
本発明に使用される光ファイバ心線は、外径は１００〜２５０μｍ程度の石英系光ファイバ、多成分系光ファイバ、プラスチック系光ファイバ等の裸線１本乃至複数本に樹脂被覆を施したものから構成にされている。この被覆層は、シリコン樹脂、ナイロン樹脂、紫外線硬化型のアクリレート系樹脂等が１００〜３００μｍ程度の層厚で形成されているもので特に限定されるものではない。
本発明では、光ファイバ心線は、これを複数個（２乃至１０程度が好ましい）積層して集合体として利用しケーブルを構成することができる。
【０００８】
本発明の緩衝体は、非吸水性の繊維と吸水性の繊維とを混紡した繊維を含むことを特徴とするものである。
ここで使用する非吸水性の繊維としては、非吸水性でかつ熱収縮率の低いポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル繊維等が好ましい。これらの繊維は、その熱収縮率が０．２％程度のものである。
また、本発明で使用する吸水性の繊維としては、熱収縮率は高いが吸水性のあるポリアクリル系繊維、ポリビニルアルコール系繊維等がある。これらの繊維は、その吸水割合が５０倍もあり、熱収縮率が３％程度のものである。
【０００９】
上述の熱収縮率が高い吸水性の繊維に、非吸水性でかつ熱収縮率の低い繊維を混合し紡績し、混紡繊維とする。この混紡の工程において、その混合割合を変化させ混紡繊維の熱収縮率を調整することができるものであり、熱収縮率１％以下の混紡繊維の場合、吸水性繊維の混合割合は用いる繊維種によっても変わるが、混紡繊維全量中約２０〜８０質量％である。また、混紡繊維の太さは、２０００〜１００００デニール、好ましくは３０００〜６０００デニールのものである。
本発明の緩衝体に用いるのは、混紡した繊維であって、単に非吸水性の繊維と吸水性の繊維とを撚り合わせた合糸では本発明の目的を達成することはできなかった。その理由についての詳細は不明であるが、単なる合糸では高温時に巻縮が生ずることによるものと思われる。
【００１０】
また、本発明の緩衝体は、前記の混紡繊維のほかに非吸水性の繊維が含まれていてもよい。この非吸水性の繊維は、混紡に使用した非吸水性の繊維と同一のもでも、異なるものを使用しても良く、この場合、非吸水性繊維の混入割合は、全量に対し５〜５０質量％程度である。
このように緩衝体に混紡繊維とともに非吸水性の繊維を混入することにより、混紡工程のみならず、ケーブルの製造工程において緩衝体の熱収縮率を更に容易に調整することができる。さらに、非吸水性の繊維は、吸水性のものよりも低価格であるため、緩衝体に非吸水性繊維を混入した光ファイバケーブルは、混紡繊維のみのケーブルよりも低コストでの製造が可能である。
本発明の緩衝体は、光ファイバ心線又はその集合体の外周に該混紡繊維又は混紡繊維と非吸水性繊維を巻き回し及び／又は縦添えして構成する。その層厚は、製作するケーブルの太さに応じて適宜設定される。
【００１１】
また、本発明の緩衝体の熱収縮率は、温度１３０℃、３０分保持したとき１．０％以下、好ましくは０．８％以下、さらに好ましくは０．４％以下である。熱収縮率が１．０％以上であれば、７０℃６時間保持での伝送損失増加が０．１ｄＢ／ｋｍ以上となり、高温履歴があったり、使用時に高温に遭遇した時、長期の使用に耐えないものである。
この特性は、前記のように光ファイバケーブルが高温に曝された時に、緩衝体によって光ファイバ心線が締め付けられて伝送損失が増加することを防ぐ作用効果があるばかりでなく、ケーブルの製造工程において熱可塑性樹脂を被覆する際の加熱によってファイバのマイクロベンディングが起こることを防ぐ意味もある。
【００１２】
本発明に使用する抗張力体は、鋼線が特によく、その他にケプラー（デュポン社製ポリアラミド繊維の商品名）やＦＲＰ等が好ましい。その本数は、1本以上適当な本数をケーブルコアに縦添えして設けるが、コアの外周にほぼ対称の位置に設置するのが望ましい。
【００１３】
ケーブルコアと抗張力体とを一括的に被覆する本発明の外皮の材料は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ナイロン、フッ化エチレンプロピレン等の熱可塑性樹脂を使うことができる。その被覆手段は、ケーブルコアと抗張力体の周囲に押し出し被覆するのが好ましいが、他の周知の方法で行ってもよい。
本発明においては、光ファイバ心線と抗張力体、熱可塑性樹脂からなる外被の材質、構造等については特に限定するものではない。
この光ファイバケーブルは、一般の光通信用ケーブルとして単独で使用することもでき、また電力ケーブル内に埋設された状態で使用されてもよい。特に屋外に架設されるような環境変動の大きな用途でも、長期にわたって良好な伝送特性と止水性が維持でき、好適に使用することができる。
【００１４】
なお、本発明の特性値の測定は次のように行った。
（１）熱収縮率
長さ１３００ｍｍの試験片をランダムに５本採取し、初荷重を加えた後、１０００ｍｍ間隔の標点をつけた。これを１３０℃で３０分加熱後、取り出して室温まで冷却し、再び初荷重を加え、標点間の距離を測定し、収縮率を算出し、５本の平均値を求めた。
（２）伝送損失増加
長さ１０００ｍのドラム巻きの光ファイバケーブルを７０℃の恒温槽内に６時間保持し、ＯＴＤＲ（Optical Time Demein Reflectmeter）にて１．５５μｍの伝送損失を測定し、また、同様に常温での伝送損失を測定したものと比べ、その増加量を求めた。
【００１５】
【実施例】
次に、本発明の実施例を図と共に示すが、本発明は下記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内でさまざまな実施の形態を取り得る。
尚、図１、２、３では、緩衝体には、繊維断面と共に空白部が示されている。これは、図をわかり易くするために空白部があるのであり、実際は繊維が光ファイバテープ心線に密に巻かれているので、緩衝体断面には空白部は殆ど存在しないことは当然である。
実施例１
図１に示すように、光ファイバケーブル１１は、外径１２０μｍの石英光ファイバ裸線４本の外周に紫外線硬化型樹脂で被覆し光ファイバテープ心線１２を構成し、このテープ心線６枚の積層体からなる光ファイバ心線集合体の外周に混紡繊維１３を一方向に巻きつけて構成した緩衝体１７で覆ってケーブルコアを得た。ケーブルコアの外側に縦添えに配置された芳香族ポリアミド繊維からなる２本の抗張力体１４とを、熱可塑性樹脂(ウレタンアクリレート系樹脂)からなる外被１５で一括的被覆し、径約１０ｍｍの光ファイバケーブルを作製した。この緩衝体１７は、非吸水性のポリエステル繊維と、吸水性のポリアクリル繊維を混紡したもので、非吸水性繊維と吸水性繊維の混紡比を変えることにより、緩衝体の熱収縮率を変えた。緩衝体１７の熱収縮率と伝送損失の増加について測定したところ下記表１に示す結果が得られた。これをグラフに表したものが図４である。温度１３０℃で３０分保持したときの緩衝体の熱収縮率を１．０％以下にすることによって、７０℃６時間保持での伝送損失増加を実用上有効である０．１ｄＢ／ｋｍ以下にすることができた。
【００１６】
【表１】

【００１７】
実施例２
図２の光ファイバケーブル２１は、実施例１と同様に４心光ファイバテープ心線２２を６枚積層したものの外周を、緩衝体２７で覆ったケーブルコアと、ケーブルコアの外側に配置された抗張力体２４とを、熱可塑性樹脂からなる外被２５で一括的被覆したものである点では実施例１と同様である。
しかし、この光ファイバケーブル２１は、非吸水性のポリエステル繊維と吸水性のポリアクリル繊維を混紡した繊維２３と、非吸水性のポリプロピレン繊維２６からなる緩衝体２７である点が実施例１と異なるものである。
【００１８】
また、これら実施例１及び実施例２の光ファイバケーブル１１、２１について、以下に示す方法で止水性を試験した。
すなわち図５に示すように、光ファイバケーブル試料３８の断面に着色水３９によって１００ｃｍ静水圧を加え、２４時間保持した後の水走長を実施例１の緩衝体の熱収縮率１．０、０．４、０．２のもの及び実施例２について測定した結果、実施例１：４３〜５５ｃｍ、実施例２：５０〜６７ｃｍであった。
いずれも水走長１００ｃｍ以内であり、長さ方向の水走りが効果的に防止されており、実用上も問題がないことを確認した。
【００１９】
【発明の効果】
上述のように、光ファイバケーブルにおいて、熱収縮率の高い吸水性の繊維に、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル等の非吸水性の繊維を混紡して得られた混紡繊維を、緩衝体として採用することにより、緩衝体の熱収縮を抑え、結果として光ファイバ心線の締め付けを低下させ、伝送損失の増加を低減することができる。特に、緩衝体の熱収縮率を１．０％以下のものとすれば、伝送損失の増加を０．０６ｄＢ／ｋｍ以下に低減するという優れた効果がある。
そして、この光ファイバケーブルは、防水性の点でも実用上問題なく、過酷な環境下でも長期にわたって良好に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１で得られた光ファイバケーブルの横断面構造を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例２で得られた光ファイバケーブルの横断面構造を示す模式図である。
【図３】従来の光フアイバケーブルの一例の横断面構造を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例１の緩衝体の熱収縮率と伝送損失増加の関係を示すグラフである。
【図５】光ファイバケーブルの止水性の試験方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１１、２１、３１ 光ファイバケーブル
１２、２２、３２ 光ファイバテープ心線
１３、２３ 吸水性繊維と非吸水性繊維の混紡繊維
１４、２４、３４ 抗張力体
１５、２５、３５ 外被
１７、２７、３７ 緩衝体
２６ 非吸水性繊維
３３ 吸水能を有する紐状繊維
３８ 光ファイバケーブル試料
３９ 着色水

Claims (2)

1. 光ファイバ心線またはその集合体の外周を緩衝体で覆ったケーブルコアと、抗張力体と、前記ケーブルコアおよび前記抗張力体を一括被覆する熱可塑性樹脂の外被からなる光ファイバケーブルにおいて、
   前記緩衝体は、非吸水性繊維と吸水性繊維との混紡繊維を含み、前記非吸水性繊維がポリプロピレン、ナイロン及びポリエステルからなる群から選ばれた少なくとも１種の繊維であって、前記緩衝体の熱収縮率が、温度１３０℃で３０分保持したときに１．０％以下であることを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 前記緩衝体が、前記混紡繊維と非吸水性繊維とを含むものであることを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブル。

Images