JPH01157438A - 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〕 本発明は被覆層として熱可塑性の配向性樹脂を用いた光
ファイバ心線の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

光通信などに広く用いられている光ファイバ心線は、第
５図のような構造になっている。コア１とクラッド２を
有するガラスファイバは例えばシリカガラスやフッ化物
ガラスにより形成され、その外側には例えば熱硬化型の
シリコーンや、紫外線硬化型のウレタンアクリレート系
樹脂などからなるコーティング層３が設けられ、いわゆ
る光ファイバ素線１０を構成している。そして、この被
覆層３の外側には樹脂などからなる被覆層４が押出被覆
等され、光ファイバ心線２０を形成している。

ここで、被覆層４の材料としてはナイロンなどの他、液
晶高分子樹脂などの熱可塑性の配向性樹脂が用いられる
ことがある。この配向性樹脂は押出成型によって光ファ
イバ素線に被覆されるが、この押出成型時の剪断速度や
引落し、あるいは被覆速度（引張り速度）に依存して配
向が進む。従って、このような被覆層４は高張力で線膨
張係数が小さい（特に負の線膨張係数を有することが多
い）ので、温度変化があるときにもガラスファイバに伸
子や応力等を与えることが少ないという特徴がある。

配向性樹脂を被覆層４に用いた光ファイバ心線は、従来
は例えば第６図のような装置によって製造されている。

同図において、ドラム５は光ファイバ素線１０を巻き取
っておくための光ファイバ素線サプライを構成し、ここ
から供給された光ファイバ素線１０の外側には押出被覆
装置６により配向性樹脂層３０が被覆される。押出被覆
の後には配向性樹脂は冷却装置７で冷却され、成型加工
により配向性が固定される。ここで、冷却は２０℃程度
の冷水によって急速になされる。

このように急冷処理ができるのは、配向性樹脂は配向に
よりほとんど結晶化しているので、成型加工後の熱処理
によって再結晶する速度が極めて遅いためであり、ナイ
ロンやフッ素樹脂を用いる場合のように徐冷処理を行な
う必要がない。このため、伝送特性に優れた光ファイバ
心線を高速製造するに適している。このようにして出来
上った光ファイバ心線２０はドラム８に巻き取られ、光
ケーブル等に使用されることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のような従来方法により、配向性樹
脂を被覆層４とする光ファイバ心線を製造すると、配向
性樹脂にいわゆる加工歪が残存し、被覆層４の長さが温
度変化によって変ってしまうという問題があった。第７
図はこれを説明する図で、横軸に温度（Ｔ℃）をとり、
縦軸に長さ変化（６９μｍ）をとっている。図示の通り
、従来方法による配向性樹脂からなる被覆層４では、室
温（２３℃）から温度を下げていくと、長さは正の方向
（線膨張係数は負の方向）に徐々に変化しく同図中の領
域ａ）、次いで低温状態から温度を下げていくと長さは
負の方向に徐々に変化しく同図中の領域ｂ）、５０℃程
度以上に上げると長さは正の方向（線膨張係数も正の方
向）に急激に変化していく（同図中の領域ｃ）。

このため、従来の方法により製造した光ファイバ心線を
温度変化の大きい環境下で使用すると、光ファイバ素線
１０を被覆する被覆層４の長さが特に高温環境下で比較
的大きく変化し、これによ゛ってガラスファイバに伸子
などをもたらす欠点があった。そして、このような加工
歪による伸子は、例えば特開昭６２−１０２２１０号に
示すような製造方法によっても全く解消されない。

このような伸子は、通常の光ファイバ心線の使用状態で
は特に大きな問題とはならない。なぜなら、同図中の領
域Ｃにおける正の線膨張係数でもその値は１〜２ｘ１０
−５℃−１程度と小さく、またその伸子は伸びる方向に
作用するからである。

しかしながら、このような伸子の生じる光ファイバ心線
を例えば天体観測用のケーブルに使用すると、正確な情
報を得ることができない。具体的には、“複数の天体観
測用のレーダを円形に配設し、各レーダからの信号をセ
ンターのコンピュータに集めて処理することで１個の電
波望遠鏡システムを構成したときには、各レーダからの
情報は数ピコ秒の極めて高い精度で伝送する必要がある
。ところが、各レーダとセンターのコンピュータを結ぶ
光ケーブルに伸子があると、伝送路をなす光ファイバの
長さが温度により変化し、従ってこの情報伝送が正確に
行なわれず、所望の天体観測が行なえなくなる。特に、
このような電波望遠鏡システムは高原や山間部のような
温度変化の大きい場所に設置され、従って光ケーブルも
温度変化の大きい屋外に敷設されるので、光ケーブルの
伸子は複数の天体観測用レーダからの光信号の各伝搬時
間の間に差異をもたらし、精密な観測をする上で大きな
問題となる。

そこで本発明は、温度変化があるときにも被覆層の加工
歪に起因してガラスファイバに伸子を与えることがない
ようにした光ファイバ心線の製造方法を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る光ファイバ心線の製造方法は、光ファイバ
素線に熱可塑性の配向性樹脂を被覆する光ファイバ心線
の製造方法であって、被覆された配向性樹脂を結晶／液
晶転位温度以下で加熱アニ−ルすることを特徴とする。

〔作用〕

本発明の構成によれば、配向性樹脂からなる被覆層は被
覆の後にオンラインで加熱アニールされるので、被覆時
の加工歪は除去され、従って温度変化があっても長さ変
化を小さく抑えることができる。

〔実施例〕

以下、添付図面の第１図ないし第４図を参照して、本発
明の一実施例を説明する。なお、図面の説明において同
一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

第１図は本発明の一実施例を適用した光ファイバ心線の
製造装置の構成図である。そして、これが第６図に示す
従来例と異なる点は、押出被覆装置６の下流側に設置さ
れた冷却装置１７が１００℃程度の比較的高温で配向性
樹脂を冷却するように構成されていることと、その下流
側に加熱アニール装置９が配設されて数秒間の加熱アニ
ールを行なえるようになっていることである。

次に、実施例の製造工程を順次に説明する。

まず、ドラム５に光ファイバ素線１０を必要な長さだけ
巻き取っておく。なお、この光ファイバ素線はコアおよ
びクラッドからなるガラスファイバに、シリコーン樹脂
などのコーティング層を施して形成されている。そして
、このドラム５を図中の矢印方向に回転させることで、
光ファイバ素線１０を押出被覆装置６に供給する。この
押出被覆装置６では熱可塑性の配向性樹脂の押出被覆が
なされる。この配向性樹脂としては例えば全芳香族系ポ
リエステルを用いることができるが、これに限られるも
のではない。この押出被覆の方法は従来から公知の方法
を用いればよい。すると、光ファイバ素線１０には例え
ば液晶高分子樹脂からなる配向性樹脂層３０が押出被覆
される。このとき、配向性樹脂層３０では前述の剪断速
度などに依存して配向が進むことになる。

次に、これを冷却装置１７に送って冷却する。

この冷却は、従来方法とは異なり１００℃程度の熱水で
行なう。これにより、第５図に示すような光ファイバ心
線が形成されるが、この状態では被覆層４を構成する配
向性樹脂の配向、結晶化はなされているが、その加工歪
は除去されていない。

このため、この光ファイバ心線を製品として使用すると
、第６図の領域Ｃで正の線膨張係数が大きいために温度
による長さ変化が大きく、従って光ファイバ心線を前述
のような電波望遠鏡システムなどの精密観測に用いると
きには、ガラスファイバに無視できない大きさの伸子を
与えてしまう。

そこで本実施例では、この冷却の後に加熱アニール装置
９による加熱アニールをオンラインで行なう。この加熱
アニールの温度は特開昭６２−１０２２１０号と異なり
、結晶／液晶転位温度以下であり、かつ時間は数秒間程
度のものでよく、これにより被覆層４を構成する配向性
樹脂の配向緩和がなされて加工歪が除去され、線膨張係
数は−７〜−９×１０−６／℃程度で安定する。

第２図はその事情を説明する図で、横軸には温度（Ｔ’
Ｃ）をとり、縦軸には長さ変化（６９μｍ）をとってい
る。図示の通り、室温（２３℃）から温度を下げると長
さは正方向に徐々に変化し、低温状態から温度を上げる
と長さは負方向に徐々に変化する。そして、温度を５０
℃以上に上げても急激に変化することない。このため、
温度変化に対する被覆層４の相対的な長さ変化を著しく
低く抑えることができる。

この第２図に示す線膨張率の挙動は、第７図に点線で示
す線膨張率の挙動に対応している。すなわち、配向性樹
脂を加熱アニールすると、いったん配向緩和された後は
加工歪が除去された状態で固定されて安定する。そして
、第７図に点線で示すように、配向緩和がされた状態を
基点にして負の小さい線膨張率を示すようになり、高温
状態でも大きな正の線膨張率を呈しなくなる。

次に、上記の製造方法の具体的な実施例について説明す
る。

実施例 まず、１２５μｍφ中のシングルモード（ＳＭ）光ファ
イバにシリコーン樹脂を被覆した０、４關φの光ファイ
バ素線に、全芳香族系ポリエステルの配向性樹脂を押出
被覆して０．８關φ中の光ファイバ心線とした。この被
覆の条件は、線引き速度が３０ｍ／分で押出し温度は２
８０℃である。

その後、冷却の後に１００℃でアニールして徐冷し、加
工歪が取り除かれるように配向緩和を施した。そして、
周波数が８００　Ｍ　Ｈｚで波長が１．３μｍの光信号
を用いて伝搬遅延時間差Δτの測定を行なったところ、
第３図のような結果を得た。

図示の通り、−４０℃〜＋８０℃の温度範囲内での時間
差Δτは５０　ｐｓｅｃ／　ｋｍ以内であり、従ってそ
の変化率（図中の実線の傾き）ｄτ／ｄＴは５　ｐｓｅ
ｃ／　ｋｍ　／　’Ｃ以下であり、極めて安定していた
。

また、その後のヒートサイクルテストでも特性に変化は
なかった。これに対し、光ファイバ素線に対して同様の
測定を行なったところ、第３図中に点線で示す結果を得
た。このように、素線のままでは温度変化に対する伝搬
遅延時間差Δτの変化量は大きいが、本発明の工程を経
たときにはこれが大幅に低減されている。

この時間差Δτがある温度変化に対し小さい程、いいか
えると時間差Δτの温度係数をあられすｄτ／ｄＴがＯ
に近い程、信頼性と精度の高い転送が行なえるなえるこ
とになる。

光ファイバガラスはそれ自体が正の線膨張係数（６Ｘ　
１０−７℃−１）をもっているため、ｄτ／ｄＴは光フ
ァイバガラスそのもので３０ｐｓ／１Ｃｆｆ＋／”Ｃの
固有の値をとる。更に、光ファイバケーブルになるとそ
の構成材料は、はとんどがガラスよりも大きな正の線膨
張係数をもつ材料のため、ｄτ／ｄＴは更に大きな値に
なり、１００ｐｓ／ｋｍ／’Ｃ程度となってしまう。

天体観測用としては、例えばこのｄτ／ｄＴが１０　ｐ
ｓ／　ｋｍ／　℃以下であることが要求されるため、正
の膨張を負の膨張でキャンセルする発想から、本発明の
ようにある温度範囲で負の膨張係数を安定して有してい
る被覆材料になるように被覆する方法が必要となる。

比較例 従来の製造方法による光ファイバ心線について、実施例
と同様の測定をしたところ、第４図に示す結果を得た。

図中に実線で示すように、低温から高温に昇温した第１
のサイクルにおいて、＋５０〜＋８０℃の範囲で伝搬遅
延時間差Δτの変化量が数１００　ｐｓｅｃ／　ｋｍに
なり、ｄＴ／ｄＴも１０ｐｓｅｃ／ｋｍ以上になった。

ここで、一般にファイバガラスは正の線膨張率を有し、
従ってそのｄτ／ｄＴは図中に一点鎖線で示すように３
０　ｐｓｅｃ／　ｋｍ　／　”Ｃになる。また、正の線
膨張率を有する材料のみで光ファイバケーブルを構成す
ると、ｄτ／ｄＴは図中に二点鎖線で示すように、１０
０　ｐｓｅｃ／ｋｍ／　’Ｃにもなってしまう。従って
、このような従来製品を天体観測用などに用いると、大
きな誤差を生じる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の
変形が可能である。

例えば、配向性樹脂としてはＬＣＰなどの有機高分子を
用いることができるが、分子の結合方向が一定方向に偏
位する配向性樹脂であればいかなるものでもよい。被覆
方法は押出に限らず、塗布などによってもよい。また、
冷却温度や加熱アニールの時間についても、配向性樹脂
の性質などとの関連において適宜に変更でき、例えば結
晶／液晶転位温度が２２０℃であるときには、アニール
温度は２００℃、１５０℃、１００℃、８０℃などの値
とすることができる。

さらに、実施例では冷却を１００℃前後の熱水で行なう
ようにし、これによって冷却工程を短くして工程全体を
短縮しているが、従来のように２０℃程度にまで徐々に
冷却し、その後に加熱アニールすることも可能である。

さらにまた、光ファイバ心線は単心のものでもよく、テ
ープ状ファイバ心線のような多心のものであってもよい
。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通り本発明によれば、配向性樹脂
からなる熱可塑性の被覆層は、被覆の後に結晶／液晶転
位温度以下で加熱アニールされるので、被覆の際の加工
歪は配向緩和されて取り除かれる。このため、温度変化
があっても光ファイバ心線の長さ変化を小さく抑えるこ
とができる。

従って、温度変化があるときにもガラスファイバに伸出
を与えることがなくなる。

このため、本発明により製造した光ファイバ心線を前述
のような電波望遠鏡システムに用いたときには、温度変
化のあるときにも各レーダからの信号を伝送する光ファ
イバの長さは変化することが少なく、従って各光ファイ
バの光信号は伝搬時間において大きな差異なくセンター
に送られるので、極めて高精度な観測を行なうことがで
きる。

また、本発明により製造された光ファイバ心線では、被
覆層が温度上昇に対して長さが負方向に一様かつ徐々に
変化する（線膨張係数が小さく、かつ負になっている）
ので、光ケーブルを構成するガラスファイバやジャケッ
トなどの多くが正の線膨張係数を有していることを考慮
すると、これらが互いに相殺し合って優れた特性を実現
できることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る光ファイバ心線の製造方
法を適用した装置の構成図、第２図は実施例に係る光フ
ァイバ心線の被覆層の温度変化に対する長さ変化を説明
する図、第３図は本発明（実施例）の効果を示すための
伝搬遅延時間差と温度変化との関係図、第４図は従来例
（比較例）による伝搬遅延時間差と温度変化の関係図、
第５図は光ファイバ心線の斜視図、第６図は従来方法を
適用した装置の構成図、第７図は従来例に係る光ファイ
バ心線の被覆層の温度変化に対する長さ変化を説明する
図である。 １・・・コア、２・・・クラッド、３・・・コーティン
グ層、４・・・被覆層、５・・・ドラム、６・・・押出
被覆装置、７・・・冷却装置、８・・・ドラム、９・・
・加熱アニール装置、１０・・・光ファイバ素線、１７
・・・冷却装置、２０・・・光ファイバ心線、３０・・
・配向性樹脂層。 特許出願人　　住友電気工業株式会社 代理人弁理士　　　長谷用　　芳　　樹実施例に係る製
造装置 第１図 実施例に係る被覆層の長さ変化 第２図 フ０ 光ファイバ心線の斜視図 第５図 （ｐｓｅｃ／にｍ） 伝搬遅延時間差の温度依存性（比較例）第３図 （ｐｓｅｃ／Ｋｍ） 伝搬遅延時間差の温度依存性（比較例）第４図 第６図 ΔＦ 第７図 手続補正書 １　事件の表示 昭和６２年　特許願第３１６９８８号 ２　発明の名称 光ファイバ心線の製造方法 ３　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （２１３）　　住友電気工業株式会社 ４　代　理　人　（郵便番号　１０１）東京都千代田区
岩本町三丁目５番地２号フォアサイトビル４階 蓋 逐 目 明細書の「発明の詳細な説明」の欄および図面６　補正
の内容 （１）　　明細書第４頁第１６行目の「下げていくと」
を「上げていくと」に補正する。 （２）　　明細書第９頁第２０行目の「２３℃」を「２
０℃」に補正する。 （３）　　明細書第１０頁第１８行目の「１２５μｍφ
中」を「１２５μｍφ径」に補正する。 （４）　　明細書第１２頁第４行目の「行なえるなえる
」を「行なえる」に補正する。 （５）　　明細書第１３頁第６行目のｒ　ｐｓｅｃ／　
ｋｍＪをｒ　ｐｓｅｃ／　ｋｍ／　’ＣＪに補正する。 （６）　　明細書第１４頁第７行乃至第１１行目の「さ
らに、・・・可能である。」を「さらに、実施例では配
向性樹脂の加工歪が低減するように冷却を１００℃前後
の熱水で除冷して行なっているが、従来のように押出被
覆後２０℃程度の冷水で急冷し、その後の加熱アニール
により加工歪を除去することも可能である。」に補正す
る。 （７）　　図面の第３図を別紙の通り補正する。 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ファイバ素線に熱可塑性の配向性樹脂を被覆する
   光ファイバ心線の製造方法において、前記被覆された配
   向性樹脂を結晶／液晶転位温度以下で加熱アニールする
   ことを特徴とする光ファイバ心線の製造方法。 ２、前記配向性樹脂として液晶高分子樹脂を用い、前記
   被覆の後に前記液晶高分子樹脂を１００℃前後で冷却し
   、次いで数秒間の加熱アニールを行なうことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光ファイバ心線の製造方
   法。