JPH07134226A - プラスチック光ファイバケーブル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 熱変形温度が５０℃以上の熱可塑性樹脂
を、パイプ押し出し可能な押出機でチューブ状に押出し
てチューブとする。このチューブ７の中に、プラスチッ
ク光ファイバ素線１をスパイラルフローを用いて挿通す
る。しかる後に熱処理によりチューブを収縮させ、プラ
スチック光ファイバケーブルを製造する。 【効果】 熱変形温度の高い熱可塑性樹脂をも被覆材
として用いることができる。熱変形温度の高い熱可塑性
樹脂により被覆層を形成させ、優れた伝送特性と高い耐
熱性とをともに有するプラスチック光ファイバケーブル
を得る事が出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプラスチック光ファイバ
素線に熱可塑性樹脂を被覆する新規な被覆方法、及び、
耐熱性に優れたプラスチック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、プラスチック光ファイバは可撓性
に優れかつ安価なため光伝送媒体として広く使われてき
ている。特にＯＡネットワークなどの近距離通信用途あ
るいは、カーエレクトロニクスに用いられる車搭載用途
などは、今後の需要の伸びが大きく期待されている。こ
れら用途においては優れた伝送損失とともに高い耐熱性
を具備していることが要求される。

【０００３】通信や車搭載で使用する場合は、周囲の環
境変化から光ファイバ素線を保護するため、一般的に、
熱可塑性樹脂で被覆した光ファイバケーブルが用いられ
る。この用途で用いる光ファイバケーブルには、伝送損
失が５００ｄＢ／ｋｍ以下の優れた伝送特性と８５℃以
上の高い耐熱性とが要求される。これらの要求を達成さ
せるためには、光ファイバ素線そのものの特性の向上は
言うにおよばす、被覆材による保護機能の向上も重要な
役割を持つ。

【０００４】即ち、光ファイバ素線に高い耐熱性の樹脂
を被覆させてケーブルにすると、光ファイバ素線よりも
耐熱性を大幅に例えば１０℃程度向上させることが可能
である。従って、機能性の向上に最適の被覆材の樹脂を
選定すること、及びその被覆材を被覆させる際に伝送特
性を損なわないことが極めて重要である。

【０００５】一般に、熱変形温度の高い樹脂を被覆材に
用いると高い耐熱性を有する光ファイバケーブルが得ら
れる。例えば、熱変形温度の高い樹脂で被覆する方法と
して、特開昭５９−９６０３号公報には融点１２０〜１
７０℃のポリエチレンを１４０℃程度で被覆する方法
が、特開昭５９−３１９０１号公報には１１ナイロン樹
脂を１７０℃程度で被覆する方法が、また、特公平４−
１６０８５号公報には水架橋ポリエチレンを１６０℃程
度で被覆する方法が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、プラスチッ
ク光ファイバ素線は、その主体をなすコアのガラス転移
点が、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）系で約１
２０℃、高耐熱といわれるマレイミド共重合ＰＭＭＡ系
やポリカーボネート系で１５０℃程度であるので、被覆
の際に光ファイバ素線に高熱を加えると、熱変形を起こ
し伝送損失の悪化を招くから、被覆材の樹脂の押出温度
はできる限り低く設定する必要がある。

【０００７】例えば、特開昭５９−９６０３号公報記載
のような通常の押出機を用いて光ファイバ素線に被覆す
る場合、被覆材の樹脂の押出温度は光ファイバの伝送特
性の点から高くても１７０℃程度以下に抑える必要があ
る。特に、被覆時に伝送特性を損なわないためには押出
温度は１５０℃程度以下とすることが必要であり、この
温度で押出しのできる被覆材の樹脂は、熱変形温度が４
０℃程度以下と相当に低く耐熱性が悪い樹脂である。

【０００８】従って、樹脂の溶融押出により被覆層を形
成する従来の方法のいずれでも、優れた伝送特性と高い
耐熱性とを有する光ファイバケーブルを得ることは困難
であった。

【０００９】このように、溶融押出機を用いてプラスチ
ック光ファイバ素線に被覆材を被覆させる方法では、自
と、使用する被覆材の樹脂は熱変形温度の低いものに限
られてしまい、熱変形温度が高く耐熱性に優れた熱可塑
性樹脂は被覆材として使用できない。

【００１０】そこで本発明者らは、優れた伝送特性と高
い耐熱性とをともに有するプラスチック光ファイバケー
ブルを得るため、溶融押出機を用いて光ファイバ素線に
被覆するという従来の方法とは全く異なる被覆方法につ
いて検討した結果、本発明をなすに至った。

【００１１】即ち、本発明は、上記のような従来技術の
問題点を解消し、従来は使用が困難であった熱変形温度
が高い熱可塑性樹脂を被覆材として用いることが可能な
新規な被覆方法の提供を主たる目的とする。

【００１２】特に、熱変形温度が５０℃以上の熱可塑性
樹脂でもって被覆することが可能な方法を提供し、そし
て、耐熱性に優れたプラスチック光ファイバケーブルを
提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】これら目的を達成するた
め、本発明（第１項）のプラスチック光ファイバケーブ
ルの製造方法は、１本以上のプラスチック光ファイバ素
線に熱可塑性樹脂を被覆させる方法において、熱可塑性
樹脂からなるチューブの中に１本以上のプラスチック光
ファイバ素線をスパイラルフローを用いて挿通し、しか
る後に熱処理によりチューブを収縮させることを特徴と
する。

【００１４】本発明（第２項）のプラスチック光ファイ
バケーブルの製造方法は、上記した熱可塑性樹脂からな
るチューブが、熱変形温度が５０℃以上の熱可塑性樹脂
を、パイプ押出し可能な押出機によりチューブ状に押出
す方法により製造されたチューブであることを特徴とす
る。

【００１５】また、本発明（第３項）のプラスチック光
ファイバケーブルは、１本以上のプラスチック光ファイ
バ素線、及び、熱変形温度が５０℃以上の熱可塑性樹脂
からなる被覆層を有するプラスチック光ファイバケーブ
ルであって、かつ伝送損失が５００ｄＢ／ｋｍ以下であ
ることを特徴とする。

【００１６】本発明のプラスチック光ファイバ素線の構
造としては、コアとクラッドからなるステップインデッ
クス型マルチモード光ファイバ、ステップインデックス
型シングルモード光ファイバ、グレーデットインデック
ス型マルチモード光ファイバが挙げられる。

【００１７】ステップインデックス型光ファイバのコア
材としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、
その共重合体、重水素化ＰＭＭＡ、ポリスチレン、ポリ
カーボネート、アクリル系架橋ポリマ、シリコン系ポリ
マなどを用いることが出来る。そのクラッド材として
は、コア材よりも屈折率の低い樹脂であれば特に限定さ
れないが、例えば、フッ化ビニリデン系重合体、パーフ
ルオロメタクリレート系重合体、α−フルオロアクリレ
ート系重合体、テトラフルオロ系重合体、フッ化エチレ
ン系共重合体、アクリル酸エステル系重合体などが挙げ
られる。

【００１８】本発明で被覆材に用いる熱可塑性樹脂は、
チューブの作製が可能であって、かつ熱により収縮可能
であれば特に限定されないが、高い耐熱性を有する光フ
ァイバケーブルを得るためは、熱変形温度が５０℃以上
の熱可塑性樹脂が好ましく、さらには熱変形温度７０℃
以上が好ましい。

【００１９】これらの熱可塑性樹脂としては、ポリエチ
レン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリアミド、
ポリエステル、ポリスチレン、各種エラストマ、フッ素
系樹脂、酢酸繊維素樹脂およびこれらの共重合体などが
挙げられる。

【００２０】この熱可塑性樹脂から、内径、肉厚が共に
均一なチューブを得るためには、パイプ押出しの可能な
ニップル及びダイス孔を有する押出機によりチューブ状
に押出す方法をとればよい。例えば、この押出機を用い
て光ファイバ素線に被覆材を被覆する方法で、光ファイ
バ素線を供給せずにダイス孔より被覆材の樹脂で引出す
要領で行うことが好ましい。

【００２１】図２は、そのチューブ製造に用いられるパ
イプ押出し可能な押出機の部分を例示する概略断面図で
あって、図２（Ａ）はそのニップル１１を、また、図２
（Ｂ）はそのダイス１２を示す。

【００２２】この際の溶融押出温度は、所望特性のチュ
ーブが作製できれば何度でもよいが、熱変形温度が５０
℃以上の熱可塑性樹脂を使用する場合には押出温度は１
５０℃を越える温度が適切である。

【００２３】又、チューブの内径、肉厚は、光ファイバ
挿通後に行う熱処理によるチューブの収縮を考慮して決
めればよい。収縮前のチューブの内径に対する収縮後の
チューブの内径の比（以後、収縮比という）は大きけれ
ば大きい程、収縮前のチューブ内径は大きくなるのでチ
ューブ内に光ファイバ素線を挿通し易い。しかし、余り
大きくなり過ぎると収縮斑が顕在化して光ファイバケー
ブルの表面に皺が発生し、外観上好ましくなく、しか
も、十分な耐熱性向上効果が得られ難い。従って、収縮
比は１．５〜６．０程度が好適である。

【００２４】チューブの収縮比は、押出機のニップル１
１の外径Ｄ1 でコントロール可能である。ニップルの外
径Ｄ1 が大きければ大きい程、すなわちダイス１２の孔
出口で引き出されるチューブの内径が大きければ大きい
程、収縮比は大きくなる傾向にあるが、余り大きくする
とチューブの内径や肉厚が不均一となり易く好ましくな
い。従って、ニップルの外径Ｄ1 はチューブ内径の１．
３〜５．０倍程度に大きくすることが好ましい。

【００２５】また、収縮前のチューブの肉厚が２ｍｍを
越える程に厚いと収縮比が１．５以下と小さくなり過
ぎ、また、０．０５ｍｍに満たないとチューブ形状の保
持が難しく光ファイバ素線の挿通が容易でないので、収
縮前のチューブの肉厚は０．０５〜２ｍｍが好ましい。
特に、肉厚０．１〜１．０ｍｍが好ましい。

【００２６】光ファイバケーブルは通常２００〜１００
０メートル程度の長さでスプールに巻かれていて、必要
な長さに切断されて使用に供される。このような長尺ケ
ーブルを効率良く製造するためには、長尺のチューブの
中に長尺の光ファイバ素線を挿通する必要があり、スパ
イラルフローを用いればこのような長尺物の挿通が可能
となる。

【００２７】このスパイラルフローは、旋回成分を持
ち、かつ軸方向に急峻な速度分布を持つ気体の流れであ
り、例えば米国特許第４７２１１２６号明細書や英国特
許第２１８０９５７号明細書に記載されているようなス
パイラルフロー発生装置により発生させられる。このス
パイラルフロー発生装置としては、例えば、図１に示す
ような公知の装置を用いればよい。このスパイラルフロ
ー発生装置５において、気体供給口６から流入した気体
（空気）は、途中にある、環状スリットに円錘状の円筒
を接続した特殊形状の細い流路を高圧で通過する。その
スリットから噴出した圧縮空気は環状ジェットとなりコ
アンダ効果により円錘状の円筒の内壁に沿いながら流
れ、その出口においてスパイラルフローに変化し、その
中央の管中を図の右方向へと高圧で送風される。同時
に、その中央の管中に、左から右方向に光ファイバ素線
１が、送りゴムロール２と溝付きロール３とを介して供
給され、スパイラルフローの中に入る。

【００２８】そして、スパイラルフローは光ファイバ素
線１を随伴した状態で、チューブ７内に送風され、スパ
イラルフローに随伴されて光ファイバ素線１はチューブ
７内を長距離にわたって挿通される。プラスチック光フ
ァイバ素線は一般に線密度が１ｇ／ｍ程度と小さいの
で、送風圧力は比較的小さくてもすむが、使用するチュ
ーブの種類等により送風圧力水準は適宜調整すればよ
い。

【００２９】このようにして得られた光ファイバ素線が
挿通されたチューブは、次に熱処理されチューブが収縮
する。光ファイバ素線の伝送特性を損なわないために
は、その熱処理温度は光ファイバ素線のコアのガラス転
移点より３０℃高い温度或いはそれ以下とすることが好
ましい。特に、そのコアのガラス転移点を越えない温度
が好ましい。また熱処理時間が長くなり過ぎると光ファ
イバ素線の伝送特性が損なわれ易いので、６０分以内と
することが好ましく、特に１０分以内が好ましい。

【００３０】さらに、このようにして得られた光ファイ
バケーブルは、このケーブルの外径よりも大きなチュー
ブ内径をもつチューブの中に、スパイラルフローを利用
して挿通され、しかる後に熱処理して収縮させることに
より、２層の被覆層をもつ光ファイバケーブルとしても
よい。同様に上述した操作を繰り返すことにより多層の
被覆層をもつ光ファイバケーブルとしてもよい。また、
光ファイバ素線に熱変形温度の低い樹脂を従来の方法で
被覆させた後に、その外側に、本発明の方法で被覆層を
形成させて光ファイバケーブルとしてもよい。

【００３１】

【作用】従来の溶融押出機を用いてプラスチック光ファ
イバ素線に被覆材を被覆する方法では、被覆する際に光
ファイバ素線に直接に高熱が加わり伝送特性が損なわれ
るため、使用する被覆材は熱変形温度の低いものに限ら
れてしまい、熱変形温度が高く耐熱性に優れた熱可塑性
樹脂は被覆材として使用困難であった。

【００３２】しかし、本発明は、予め被覆材の樹脂をチ
ューブ状にし、このチューブ内に光ファイバ素線を挿通
し、その後に、チューブを熱により収縮させて被覆層と
する方法をとるので、被覆時に加える熱は、収縮可能な
程度の温度水準であればよく、従来法よりもはるかに低
い温度ですむ。

【００３３】従って、本発明によると、熱変形温度が高
く耐熱性に優れた熱可塑性樹脂を被覆材に用いても、伝
送特性を損なわない低い温度の処理を伴うのみで、樹脂
被覆層を形成することができるのであり、優れた伝送損
失と高い耐熱性とをともに有するプラスチック光ファイ
バケーブルを得ることが可能となる。例えば、従来法で
は伝送特性の大幅な悪化を伴い実際には製造できなかっ
た、熱変形温度が５０℃以上の熱可塑性樹脂で被覆させ
てなるプラスチック光ファイバケーブル、をも製造可能
となる。

【００３４】

【実施例】以下の実施例中における測定は次の方法によ
る。

【００３５】＜熱変形温度＞ＡＳＴＭ Ｄ６４８ 荷重
１８．５ｋｇ／cm² によって測定した。

【００３６】＜伝送損失＞室温、６５％ＲＨの環境下
で、光源に６５０ｎｍのハロゲン光を用い３０ｍ−２ｍ
のカットバック法によって測定した。

【００３７】［実施例１］熱可塑性樹脂として熱変形温
度６５℃のポリエチレンテレフタレート系共重合体を用
い、ニップルの外径４．５ｍｍ、ダイス孔径５．２ｍｍ
を有する押出機により、チューブ内径３．２ｍｍ、チュ
ーブ肉厚０．３ｍｍのチューブを得た。

【００３８】このチューブ内に、コア材がガラス転移点
１１９℃のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ク
ラッド材がパーフルオロメタクリレート系からなるファ
イバ径１．０ｍｍ、伝送損失１３１ｄＢ／ｋｍのステッ
プインデックス型光ファイバ素線を、図２に示すスパイ
ラルフロー発生装置により発生させた送風圧力４ｋｇ／
cm² のスパイラルフローを用いて挿通させた。３００ｍ
の長さを挿通させるのに２３分を要した。

【００３９】ここで得られた光ファイバ素線の挿通され
たチューブを７５℃の温水中に６分浸積してチューブを
収縮させた。そして、ケーブル外径２．２ｍｍ、伝送損
失１３２ｄＢ／ｋｍの光ファイバケーブルを得た。この
光ファイバケーブルを９５℃のオーブン中で５０００時
間放置したが、伝送損失の悪化は０．０２ｄＢ／ｍと小
さく、耐熱性に優れたものであった。

【００４０】［比較例１］実施例１と同様に、被覆材と
して熱変形温度６５℃のポリエチレンテレフタレート共
重合体を用い、また、コア材がガラス転移点１１９℃の
ＰＭＭＡ、クラッド材がパーフルオロメタクリレート系
からなるファイバ径１．０ｍｍ、伝送損失１３１ｄＢ／
ｋｍのステップインデックス型光ファイバ素線を用い
た。そして、この樹脂を、ニップルの外径１．８ｍｍ、
ダイス孔径２．２ｍｍを有する溶融押出機により、光フ
ァイバ素線に被覆して、ケーブル外径２．２ｍｍ、伝送
損失６８０ｄＢ／ｋｍの光ファイバケーブルを得た。こ
の光ファイバケーブルを９５℃オーブン中で５０００時
間の放置実験を開始したが、５時間放置後に伝送損失の
悪化幅が０．１ｄＢ／ｍと大きかったため、評価を中断
した。このように、得られた光ファイバケーブルは伝送
損失が高く、しかも、耐熱性の悪いものであった。

【００４１】［実施例２〜５］熱変形温度の異なる熱可
塑性樹脂を実施例１の押出機でパイプ状ニップルの外
径、ダイス孔径を変更して、チューブ内径５．５ｍｍ、
チューブ肉厚０．３５ｍｍのチューブを得た。

【００４２】このチューブ内に、コア材がガラス転移点
１５０℃のＰＭＭＡ系共重合体、クラッド材がα−フル
オロアクリレート系パーフルオロアルキルメタクリレー
ト系からなるファイバ径２．０ｍｍ、伝送損失２８５ｄ
Ｂ／ｋｍのステップインデックス型光ファイバ素線を、
実施例１と同様にスパイラルフローを用い、その送風圧
力を適宜選択して２５０ｍ挿通させた。

【００４３】ここで得られた光ファイバ素線が挿通され
たチューブを、１５０℃を上限温度とする水蒸気あるい
は温水中に５分間浸積してチューブを収縮させ、ケーブ
ル外径３．３ｍｍの光ファイバケーブルを得た。この光
ファイバケーブルを１３０℃のオーブン中で１０００時
間放置し、伝送損失の低下幅を求めた。熱可塑性樹脂の
種類と熱変形温度および得られた光ファイバケーブルの
伝送損失と１３０℃、５０００時間放置時の伝送損失の
低下幅について表１にまとめた。

【００４４】

【表１】

【００４５】表１に示す結果より、優れた伝送損失と高
い耐熱性とをともに有するプラスチック光ファイバケー
ブルが得られることが分かる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によると、従来の被覆層形成方法
では実際に使用できなかった熱変形温度の高い熱可塑性
樹脂をも被覆材として用いることができるので、熱変形
温度の高い熱可塑性樹脂により被覆層を形成させ、優れ
た伝送特性と高い耐熱性とをともに有するプラスチック
光ファイバケーブルを得る事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法におけるスパイラルフローを利用した
光ファイバ挿通の装置の一例を示す概略断面図である。

【図２】本発明法（請求項２）でチューブを熱可塑性樹
脂から製造するに使用するパイプ押し出し可能な押出機
の部分を例示する概略断面図である。図２（Ａ）はその
ニップルを、また、図２（Ｂ）はそのダイスを示す。

【符号の説明】

１：光ファイバ素線 ２：送りゴムロール ３：溝付きロール ４：テフロンシール ５：スパイラルフロー発生装置 ６：その気体供給
口 ７：チューブ １１：パイプ押し出し可能な押出機のニップル １２：パイプ押し出し可能な押出機のダイス Ｄ1 ：ニップルの外径 Ｄ2 ：ダイスの孔径

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １本以上のプラスチック光ファイバ素
   線に熱可塑性樹脂を被覆させる方法において、熱可塑性
   樹脂からなるチューブの中に１本以上のプラスチック光
   ファイバ素線をスパイラルフローを用いて挿通し、しか
   る後に熱処理によりチューブを収縮させることを特徴と
   するプラスチック光ファイバケーブルの製造方法。
2. 【請求項２】 熱可塑性樹脂からなるチューブが、熱
   変形温度が５０℃以上の熱可塑性樹脂を、パイプ押出し
   可能な押出機によりチューブ状に押出す方法により製造
   されたチューブであることを特徴とする請求項１記載の
   プラスチック光ファイバケーブルの製造方法。
3. 【請求項３】 １本以上のプラスチック光ファイバ素
   線、及び、熱変形温度が５０℃以上の熱可塑性樹脂から
   なる被覆層を有するプラスチック光ファイバケーブルで
   あって、かつ伝送損失が５００ｄＢ／ｋｍ以下であるこ
   とを特徴とするプラスチック光ファイバケーブル。