JPH01145353A - 金属被覆光ファイバ心線の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、金属を二次被覆として用いた光ファイバ心線
の製造方法に関する。

〈従来の技術〉 光ファイバ心線に対する水や水素の浸透を阻止すると共
にこの光ファイバ心線の強度を高め、伝送特性の劣化等
を防ぐ目的で金属を二次被覆として用いることが考えら
れている。

この場合、光ファイバ素線と金属との熱膨張率の相違に
基づいて光ファイバ素線にマイクロベンディングが発生
するため、この光ファイバ素線と金属被覆との間に緩衝
層を設け、光ファイバ素線に金属被覆の伸縮に伴う応力
が負荷しないようにする必要がある。

従来、提案されている金属被覆光ファイバ心線としては
、その断面構造の一例を表す第５図に示すように外径が
１ミリメートルで内径が０．７）：ＩＪメートル程度の
金属パイプ１内に例えば紫外線硬化樹脂を１ｉｊｊ衝層
として形成した外径が０．４５　！Ｊメートル程度の心
線素材２を挿入したものや、製造方法の一例を表す第６
図に示すように金属テープ３をロール成形によってパイ
プ１′化し、これで心線素材２を囲繞したり、或いは他
の製造方法の一例を表す第７図に示すような電カケープ
ルの製造等に用いる被鉛機によるもの等がある。この第
７図に示したものは融点未満に加熱された鉛やアルミニ
ウム等の加熱金属４をプランジャ５によってダイス６と
ニードル７とを有するクロスヘツド８内に押出し、ニー
ドル７に通された心線素材２の外周をこの加熱金属４で
被覆するようにしている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 第５図に示した構造のものでは、可撓性の高い心線素材
２を金属パイプｌ中に押し込んで行く必要があるため、
これらに発生する摩擦力の影響で長尺なものを製造する
ことができない。

又、第６図に示したものでは金属テープの突き合せ部９
から水や水素が内部に浸入する虞があるため、この突き
合わせ部９をシール溶接しておくことが普通である。し
かし、突き合わせ部９をシール溶接する場合には、溶接
熱による悪影響が心線素材２に及ぶのを防止するため、
心線素材２の周囲に空隙を形成する必要があり、内部結
露の防止や中水ケーブルとして使用した場合の破損に伴
う水走りを防止することが根本的に不可能となる。そこ
で、この空隙に樹脂を充填することＩ！ｌ考えられるが
、突き合わせ部９の溶接時にこの充填樹脂が膨張するた
め、ピンホール等の溶接欠陥が突き合わせ部に形成され
て気密性を損なう虞がある上、心線素材に充填樹脂の膨
張に伴うマイクロベンディングが発生する不具合が起こ
る。しかも、ロール成形ではパイプ１′の外径寸法を１
ミリメートル程度以下にすることが極めて困難であり、
パイプ１′の外径が太くなってしまう欠点があった。

更に、第７図に示したものでは固相の加熱金属４をり四
スヘッド８に押出すため、り四スヘッド８内での加熱金
属４の流動性が悪（、金属被覆の肉厚を０．６ミリメー
ドル以下にできないことが経験的に判明している。加え
て、外径１０ｊリメートルの心線素材２に２ミリメート
ルの肉厚で鉛を被覆する場合、プランジャ５の押圧力が
千トン以上にもなり、巨大な製造設備が必要となる。

く問題点を解決するための手段〉 本発明による金属被覆光ファイバ心線の製造方法は、光
ファイバ心線の外径寸法を拘束するダイス内に溶融状態
の金属を供給すると共に緩衝層が形成された心線素材を
前記ダイス内を通過させ、前記ダイスに形成された前記
心線素材の出口近傍のこのダイスの温度を前記金属の融
点よりも低温に保持する一方、前記溶融状態の金属に対
する前記心線素材の外周の摩擦力よりも前記ダイスの内
壁の摩擦力を小さく設定し、前記心線素材の外周に前記
金属を被覆するようにしたことを特徴とするものである
。

ところで、ダイスの内壁をステンレス鋼や銅等の金属で
形成すると、これがダイス内に溶融状態で供給される被
覆用金属との間に強い金属結合を生じ、例え親和性の良
くない金属相互の結合であっても、被覆用の金属と心線
素材とのｇｉｔｌａ力より小さ（することがほとんどで
きない。そこで、ダイスの内壁を被覆用金属との結合力
やＷＬｔａ力の小さい材料で形成することにより、これ
を心線素材を構成する光ファイバ素線と緩衝層との接着
力や被覆用金属と心線素材との摩擦力より小さくでき、
心線素材のダイスの出口部分での被覆用金属と心線素材
との間の辷りや［間層の破断が無くなり、ダイスに対す
る心線素材の通過に伴って連続的金属の被覆が可能とな
る。このようなダイスの材料としては被覆用金属との摩
擦力が小さいものであれば何でも良く、例えばＰＴＦＥ
　（ポリ四弗化エチレン）やポリ三弗化エチレン、ＰＦ
Ａ　（ペルフルオロアルコキシ弗素樹脂）、ＦＥＰ　（
四弗化エチレン六弗化プ四ピレン共重合体）等の弗素樹
脂を始めとする合成樹脂や、ジルコニア、ステアタの イト栢テラミックスが特に有効である。

又、緩衝層の外周にアラミド繊維等の抗張力体を添設し
た心線素材を用いた場合、これら抗張力体を構成する微
細な繊維フィラメントに溶融金属が回り込み、心線素材
と被覆用の金属との接触面積が大きくなってこれらの密
着性が良くなり、心線素材と被覆用金属との摩擦力がダ
イスの内壁と被覆用金属との摩擦力よりも充分に大きく
なり、より一層良好な金属被覆を行うことができる。

く作　　　用〉 一般に、溶融金属はその凝固に際して溶解熱に相当する
発熱を生じて固体となる。そして、その過程は結晶核の
発生に始まり、固液両相が共存して液体内部熱流により
結晶核が樹脂状に結晶成長しながら完全な凝固に至る。

ダイス内においてもこのような被覆用金属の固化過程が
生じる。この場合、その製造原理を表す第４図に示すよ
うに、ダイス１０１に形成された心線素材１０２の出口
において、被覆用金属１０３は成形された形状を維持で
きるだけの強度を有し、且つこれとダイスの内壁とのｙ
Ｊ擦力が光ファイバ素線１０５と緩閏相１０Ｇとの接着
力や被覆用金属１０３と心線素材との摩擦力に比べて小
さ（なければならない。

本発明においては、溶融金属が供給されるダイスに形成
された心線素材の入口側のダイスの１度をこの金属の融
点以上に設定して金属の溶融状態を保持し、心線素材の
表面への塗布性を良くすると共に、ダイス内への被覆用
金属の供給を容易にしている。そして、ダイスに形成さ
れた心線素材の出口近傍のダイスを被覆用金属の融点よ
り低い温度に保つことにより、ダイスに形成された心線
素材の出口部分での金属被覆層を固化させ、その形状と
強度とが与えられろ。

く実　施　例〉 本発明による金属被覆光ファイバ心線の製造方法を実現
し得る装置の概念を表す第１図に示すように、素線送出
機１１から繰り出される光ファイバ素線１２は、本実施
例では外径が１２５マイクロメートルのシングルモード
伝送用光ファイバを紫外線硬化ｍｌ脂で形成されたＬ！
闇層で外径を０．４ミリメートルに成形したものであり
、途中で撚線機１３によりそのｏｔｍ層の外周に本実施
例では１９５デニールのアラミド繊維を抗張力ｔａ維１
４として六本螺旋状に巻き付け、この心線素材１５が金
属溶融炉１６に送り込まれろ。この金属溶融炉１６には
ヒータ１７によって融点以上に加熱された溶融金属１８
が貯留されている。

この溶融金属として本実施例ではビスマス−錫−鉛から
なる融点が９５℃の低融点合金を用いており、金属溶融
炉１６は素材貫通孔１９を形成した蓋２０により内部が
密閉状態となっている。そして、この金属溶融炉１６内
は空気圧縮機２１によって例えば４気圧程度の加圧状態
に保持され、金属溶融炉１６の下端にダイスホルダ２２
と共に設けられたダイス２３の内壁と溶融金属１８との
摩擦力を、圧縮空気の圧力分だけ減少させ、これによっ
て溶融金属１８の被覆を円滑化させている。前記ダイス
ホルダ２２にもヒータ２４が組付けられ、ダイス２３内
に圧送されて来る例えば１１０℃程度の温度の溶融金＠
１８の溶融状態を保持するようになっているが、ダイス
２３の下端部には冷却液恒温循環値Ｗ２５に接続する冷
却チャンバ２６が設けられ、心線素材１５の出口を含む
ダイス２３の下端部を溶融金属１８の溶点よりも低１（
例えば５０℃）に保持するようになっている。本実施例
では、内径が１ミリメートルに設定されたＰＴＦＥ製の
ダイス２３とこのダイス２３を通過して形成される光フ
ァイバ心線２７の心線巻取機２８との間に更に第二の冷
却液恒温循環装置２９に接続する冷却チャンバ３０を設
けており、ダイス２３を通過直後の内部余熱を持った光
ファイバ心＄２７の被覆金属３１の結晶安定化を図り、
その強度を速やかに発現させるようにしている。又、金
属溶融炉１６及びダイスホルダ２２及び冷却チャンバ２
６及びダイス２３の下端部には、それぞれヒータ１７゜
２４の温度及び冷却液恒温循環装置２９からの冷却液の
流量をｆ４１ＪｔｌＪするための制御装置３２に接続す
るサーミスタ等の濃度検出センサ３３が組付けられ、光
ファイバ心線２７が連続して円滑に製造されるように配
慮している。

この第１図に示す製造装置を用いて第２図に示す如き断
面構造の光ファイバ心線２７を連続的に１０キロメート
ル製造した。この光ファイバ心線２７の外径は１ミリメ
ートルであり、図中の符号で３４は光ファイバ、３５は
緩衝層である。この光ファイバ心線２７では１．３マイ
クロメートルの波長の光（赤外ｗａ）に対して伝送損失
が０．４９　ｄＢ／に＋ａ　Ｌ、かなく、金属被覆前の
心線素材１５の伝送損失とほぼ同じであった。又、８０
０気圧の高水圧下においても損失増が認められず、１気
圧の水素雰囲気での損失増加も認められないことから、
気密性が高い上に強度特性や水素遮断特性が良好である
。

上述した実施例では、抗張力繊維１４を撚った心線素材
１５としたが、溶融金属１８に対する心線素材１５の外
周面のＷ１擦力がダイス２３の内壁のａｔｅ力より充分
大きな場合には、抗張力繊維１４を添設する必要はない
。

又、溶融金属炉１６としてはクロスヘツド型のものを採
用１°ることも可能であり、溶融金属１８の加圧手段と
して本実施例の圧縮空気以外に流体ポンプ等を使っても
良い。

このような本発明の製造方法を実現し得ろ装置の他の一
実施例の概略構造を表す第３図に示すように、外周にＮ
　ｔｒｉ　層を形成した心線素材３６が供給されろクロ
スヘツド型の金属溶融炉３７には、プランジャポンプや
ギヤポンプ等の流体ポンプ３８を介して溶融金属貯槽３
９が連結されており、この流体ポンプ３８の作動によっ
て溶融金属貯槽３９の溶融金属１８が金属溶融炉３８か
らダイス２３側に圧送され、光ファイバ心線２７の製造
速度を第１図に示したものよ秒高めることができる。

又、本実施例では一台の冷却液恒温循環装置４０にて二
つの冷却チャンバ２６．３０内に順に冷却液を循環させ
るようにしている。なお、図中で第１図に示し１２部材
と同一機能の部材には、これと同一の符号を記しである
。

上述した二つの実施例では−０の心線素材１５．３６を
金属溶融炉１６．３７側へ供給するようにしたが、多心
の心線素材にも本発明を応用することができる。又、製
造速度が多少遅くはなるが溶融金属１８を加圧せずにダ
イス２３側へ自重により供給しても何ら問題はない。更
に、これらの実施例を適宜組合せて別な構造のものを採
用することも当然可能である。

〈発明の効果〉 本発明の金属被覆光ファイバ心線の製造方法によると、
緩衝層が形成された心線素材を溶融金属中に通し、均一
な薄肉の金属被覆を緩衝層や光ファイバ素線等に損傷を
与えろことなく密に成形するようにしたので、ダイスの
内径に対応して光ファイバ心線の外径を細径化すること
が可能であり、強度特性に優れ且つ伝送特性に影響を与
えるような水素や水分等の不純分子の透過を防止できる
低損失な金属被覆光ファイバ心線を容易に実現でき、光
ファイバケーブル構造の簡易化及びケーブル価格の低廉
化に大きく貢献できると共に広範囲な環境下での使用が
可能となる。又、連続作業性にも優れていることから長
大な長さを有する光ファイバ心線の製造にも適している
。更に、ダイスの温度を制御することによりダイス内に
おける溶融金属の固化状態を調整し、被覆金属の結晶状
態が！＆適となるように被覆することが可能となり、高
品質の金属被覆光ファイバ心線を製造することが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図は本発明による金属被覆光ファ、イパ
心線の製造方法をそれぞれ実現し得る被覆装置の概略構
造を表す製造概念図、第２図は第１図に示した装置によ
って製造された光ファイバ心線の断面図、第４図は本発
明の製造原理を表す断面図、第５図〜第７図は従来方法
による金属被覆光ファイバ心線のそれぞれ製造手順を表
す製造概念図である。 又、図中の符号で１４は抗張力繊維、１５゜３６は心線
素材、１６．３７は金属溶融炉、１７゜２４．３９はヒ
ータ、１８は溶融金属、２３はダイス、２５，２９，４
０は冷却液恒温循環袋ｆｆｉ、２６．３０は冷却チャン
バ、２７は光ファイバ心線、３１は被覆金属、３２は制
陣装置、３３は温度検出センサ、３５は緩衝層である。 特　　許　　出　　願　　人 日本電（Ｍ電話株式会社 代　　　　理　　　　人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ファイバ心線の外径寸法を拘束するダイス内に溶融状
   態の金属を供給すると共に緩衝層が形成された心線素材
   を前記ダイス内を通過させ、前記ダイスに形成された前
   記心線素材の出口近傍のこのダイスの温度を前記金属の
   融点よりも低温に保持する一方、前記溶融状態の金属に
   対する前記心線素材の外周の摩擦力よりも前記ダイスの
   内壁の摩擦力を小さく設定し、前記心線素材の外周に前
   記金属を被覆するようにしたことを特徴とする金属被覆
   光ファイバ心線の製造方法。