JPH09265028A - 二溝螺旋スロットの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撚りを付与してもピッチ変動を少なくするこ
と。 【解決する手段】 第一工程は、ＴＭＣをクリールスタ
ンド４にセットし、各ＴＭＣにダンサーローラ５により
張力を付加し、予熱装置６ａを通じて溶融押出し機６の
クロスヘッドダイに供給する。この際、各ＴＭＣに１Ｋ
ｇ／本の張力をかけることで、引張歪み率を約０．１％
とすることができる。次いで、ＴＭＣの外周に、ＰＢＴ
樹脂を溶融状で押出して被覆し、冷却槽８で水冷しなが
らサイジングキー９によりサイジングしつつ引取り機１
０により引取り、ボビン１１に巻取った。引続いて、ボ
ビン１１に巻取られた直線状スロット１’を回転供給機
１２に取付け、撚りがかかるように回転させながら巻戻
しつつ、熱処理炉１３で加熱軟化させた後に、回転防止
ガイド１４を介してサイジング装置１５に供給した。サ
イジング装置１５中でスロットは冷却されつつ直線状凹
溝の螺旋化と固定とサイジングが行われる。（第二工
程）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超高密度光ファイ
バケーブルに用いられる二溝螺旋スロットの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、各家庭まで光ファイバケーブルを
敷設（ＦＴＴＨ）し、これにより電話はもとより、ＦＡ
Ｘ、ＣＡＴＶ、パソコン等を広範囲につなぎ、様々なサ
ービスに利用しようとする計画がある。この計画の実現
には、安価で信頼性の高い光ファイバケーブルが必要と
される。光ファイバケーブルの低コスト化の一つの手段
として高密度化が知られている。

【０００３】この高密度光ファイバケーブルとしては、
例えば、実開昭６１−３４１１１号公報、特開平７−１
３０５５号公報に、円形断面のロッドに螺旋状の矩形溝
を二つ設けたスロット（二溝螺旋スロット）を、中心テ
ンションメンバーの周囲に多数撚り合わせたケーブルが
提案されている。また、特開平６−３３７３３６号公報
には、この種の二溝螺旋スロットの製造方法が開示され
ている。これらの先行技術によると、先ず、直線状の二
溝スロットを得た後に、それを加熱して撚りを加えてい
る。この二溝スロットには、図１に示すように、２〜３
本のテンションメンバー（以下、ＴＭと略す）が配置さ
れており、テンションメンバーによりスロットに加わる
様々な張力からスロット本体及び、収納された光ファイ
バを保護する。

【０００４】スロットに加わる張力の種類は、以下のも
のがある。 スロットの製造工程中における張力 例えば、溝形状を良くするためにサイジングダイ等を通
過させるが、その時には、かなりの張力が発生する。 完成したスロットに加えられる張力 光ファイバテープ心線を収納し、更にこれらを複数本集
合して光ファイバケーブルとするが、この工程において
も大きな張力がかかる。 完成した光ファイバケーブルが敷設されるときにも張
力がかかる。

【０００５】そこで、このような種々の張力を考慮し
て、スロット本体に埋設されるＴＭは、例えば、特開平
５−２６１８４３号公報、特開平５−２６１８４４号公
報に記載されているように、高強度、低伸度の有機繊
維、例えば、ケブラーのロービング等が好適に用いられ
ている。しかしながら、本発明者らの検討によると、従
来の二溝螺旋スロットおよびその製造方法には、以下に
説明する技術的な課題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、二溝螺旋ス
ロットの製造方法は、予め造っておいた直線状の二溝ス
ロットを、その本体樹脂の軟化点以上に加熱して、撚り
を加えながら引取る方法、あるいは、直線状の二溝スロ
ットを製造する工程に引き続き、本体樹脂の軟化点以上
に加熱して、撚りを加えながら回転引き取り機で引き取
る方法がある。

【０００７】ところで、直線状スロットを製造する際に
は、例えば、ＴＭとして用いる所定デニールのケブラー
ロービングに適当な張力を架けて、押し出し機に供給し
ていた。このようなＴＭの供給状態においては、例え
ば、ＴＭに張力を与えるダンサーローラを用いなくて
も、押出機のクロスヘッドダイに供給するためのガイド
や、ノズルでの摩擦抵抗により約５０ｇ程度のテンショ
ンが発生するので直線状のスロットを製造することは可
能である。

【０００８】ところが、このような状態で製造した直線
状スロットを引張試験すると、以下に説明するような状
態になっていることが判明した。図３は、得られた直線
状スロットの引張試験の結果を示している。同図に示す
結果から判るように、引張荷重を掛けた初期は、本体樹
脂だけの引張特性を示し、歪みが約０．５％までは、Ｔ
Ｍを入れた効果が全く現れていない。

【０００９】この原因は、ＴＭの周辺に被覆された樹脂
が冷却固化する過程で収縮し、その結果、ＴＭのロービ
ングが最初から有していた弛みに加えて、更に大きな弛
みを生ずるためと思われる。このような状態の直線状ス
ロットに、撚りを付与し、ボビンに巻取った後、再度螺
旋ピッチを測定したところ、平均値５１５ｍｍ、変動率
１１．７％であった。このように螺旋ピッチが変動した
原因は、本体樹脂のスプリングバックによるものと思わ
れる。

【００１０】次に、ＴＭだけの引張試験を行なってみた
ところ、図４に示すような結果が得られた。この試験結
果から、同図に示すように、約１ｋｇの荷重を架けると
ロービング中の各繊維の長さが揃い、弛みが除去され
る。そこで、ダンサーローラを用いて４ｋｇの荷重を架
け、ＴＭに０．５％の引張歪みを与えて直線状スロット
を製造した。

【００１１】得られた直線状スロットを引張試験する
と、初期からＴＭが寄与することが判った。そして、こ
れに５００ｍｍピッチの撚りを付与し、ボビンに巻取っ
た。その後、ボビンからスロットを引出し螺旋ピッチを
測定したところ、螺旋ピッチの平均値は５３２ｍｍ、変
動率は１８．９％にも達した。また、製造するスロット
の直径によって（正確には、スロットの中心とＴＭの位
置の距離：ｒによって）、同じピッチになるように回転
供給機の回転数と引取速度を設定しても、巻取り後のピ
ッチが異なることが判明した。つまり、直線状スロット
を製造する時にＴＭに加える張力を一定にしていても、
スロットの直径（ｒ）が大きくなると巻取り後の平均ピ
ッチが大きくなり、ピッチのばらつきも大きくなるとい
う問題が判明した。

【００１２】また、設定する螺旋ピッチを５００ｍｍか
ら３００ｍｍのように小さくした場合にも、巻取り後の
螺旋ピッチが大きい方へずれることが判明した。その原
因は、図５に示すように考えられる。スロットが直線状
のときは、スロット本体の長さとＴＭの長さは等しい
が、これにピッチ（Ｐｍｍ）の撚りを与えると、スロッ
トの長さ（中心の長さ）は、変化しないが、１ピッチに
おけるＴＭの長さ（Ｌ）は、スロット中心からの距離
（ｒｍｍ）とピッチ（Ｐｍｍ）により次式で示すことが
できる。

【００１３】Ｌ＝Ｐ／ｃｏｓθ ここで、θ＝ar
c ｔａｎ（２πｒ／Ｐ） ε＝（Ｌ−Ｐ）／Ｐ＝（１／ｃｏｓθ−１）・・・・・（１） つまり、１ピッチで考えると、スロット本体の長さはＰ
（ｍｍ）であるが、ＴＭの長さは、Ｌ＝Ｐ／ｃｏｓθと
なり、ほんの少しだけＴＭが引き延ばされていたことに
なる。そのため、撚りを付与された後には、ＴＭは元の
長さに戻ろうとして縮む傾向にある。この縮もうとする
力は、スロットに対しては、圧縮応力として作用し、ピ
ッチが大きくなるものと考えられる。

【００１４】ピッチが変動すると、溝に光ファイバテー
プ心線を収納する工程で支障が出たり、溝形状に変化を
来し、その結果光ファイバの伝送損失を増大させる原因
になる。本発明は、このような問題点に鑑みてせされた
ものであって、その目的とするところは、撚りを付与し
てもピッチ変動が少なくなる二溝螺旋スロットおよびそ
の製造方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、結晶性熱可塑性樹脂を主体とする本体と、
この本体に埋設されるテンションメンバーとを備え、前
記本体の長手方向に沿って螺旋状に設けられ、一端が外
方に開口した一対の光ファイバ芯線担持用凹溝を有する
二溝螺旋スロットの製造方法において、前記テンション
メンバーの周囲に前記熱可塑性樹脂を押出して、当該熱
可塑性樹脂を軟化点以下の温度で冷却して、長手方向に
沿って直線状に延びる凹溝が形成された直線状スロット
を形成する第一工程と、この直線状スロットを前記熱可
塑性樹脂の軟化点以上、融点未満の温度条件下で、長軸
回りに回転させて撚りを付与した後に、冷却固化して前
記直線状凹溝を螺旋状に形成する第二工程とを含み、前
記第一工程において、前記直線状スロットの引張歪み率
εが０．１％以上〜０．２％未満の範囲になるような張
力を前記テンションメンバーに加えるようにした。すな
わち、本発明にかかる製造方法では、基本的な技術思想
として、本体樹脂の成形収縮率に見合った引張歪み（ε
1）から、加える撚りピッチとＴＭのスロット中心まで
の距離から計算されるＴＭの引張歪み（ε2）を減算す
る値に相当する引張歪み率が、直線状スロットに残存す
るような張力をＴＭに第一工程で与える。このような引
張歪みを付与することによって、ピッチの変動が小さ
く、かつ微小変形時からＴＭが有効に作用する二溝螺旋
スロットを得られる。なお、ＴＭにε＜ε1−ε2なる引
張歪みが付与されている場合、撚りの付与の後、ＴＭに
残留した引張歪みが解放され、スロットに圧縮歪みを生
じさせ、撚りピッチを大きい方にずらす。しかし、計算
値に等しいほぼ等しい引張歪みを付与しておけば、撚り
を付与した時にＴＭが引き延され、撚り付与後にはＴＭ
に引張荷重が残留しなくなり、ピッチ変動を引き起すこ
とがない。このような効果が得られる引張歪み率の範囲
が０．１％以上〜０．２％未満である。この根拠として
は、引張歪み率が０．１％未満の場合には、撚りを付与
すると、ＴＭに引張歪みが生じ、ピッチが大きくなる方
に変動する。逆に０．２％以上では、直線状スロットに
撚りを加える工程や、溝に光ファイバテープ心線を収納
する工程あるいはケーブルの敷設時にかかる張力によ
り、スロットが光ファイバに許容される引張歪み以上に
簡単に引き延されてしまい、伝送損失の増大を招くとい
うトラブルが発生することが確認されている。従って、
以上の範囲に限定される。本発明に使用できるＴＭとし
ては、高強度、高弾性率、低伸度、かつ本体樹脂の軟化
点における収縮率が５％以下の有機繊維（芳香族ポリア
ミド、芳香族ポリエステル、ポリアミド、ポリエステ
ル、ビニロン）や、無機繊維（ガラス繊維、炭素繊維、
セラミック繊維、金属繊維）及びこれらの集合体を用い
ることができる。また、本体樹脂に使用できる結晶性熱
可塑性樹脂としては、低温脆化温度が−４０℃以下で環
境亀裂破壊を起し難い熱可塑性樹脂であれば基本的に使
用できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について説明する。

【００１７】

【実施例１】図１に断面形状を示すように、概略Ｈ字形
断面の熱可塑性樹脂を主体とする本体Ａと、この本体Ａ
の中心上にあって、本体Ａの長手方向に沿ってその全長
に設けられ、一端が外方に開口した一対の螺旋状凹溝Ｂ
と、この凹溝Ｂの底部にあって、本体Ａの中心軸上に等
間隔（ｒ＝３．００ｍｍ）で埋設された３本のＴＭＣと
からなる二溝螺旋スロット１を、図２に示す方法により
製造した。

【００１８】なお、この製造方法では、光ファイバテー
プ芯線が収納される凹溝Ｂの目標形状寸法は、幅が４．
６ｍｍ、深さが２．６ｍｍとし、スロット１の外径は
７．０ｍｍとした。図２に示す製造方法では、直線状の
スロット１’を得る第一工程と、この直線状スロット
１’の凹溝に撚りを加える第二工程とから構成されてい
る。第一工程では、ＴＭＣとして、１１４０デニールの
芳香族ポリアミド繊維（デュポン社製：商品名ケブラー
４９）を３本準備し、これをクリールスタンド４にセッ
トして、各３本のＴＭＣにダンサーローラ５により張力
を付加し、予熱装置６ａを通じて溶融押出し機６のクロ
スヘッドダイに供給する。この際、各ＴＭＣに１Ｋｇ／
本の張力をかけることで、引張歪み率を約０．１％とす
ることができる。

【００１９】そして、このＴＭＣの外周に、図１の断面
形状に対応したダイスから，本体Ａの形成用樹脂とし
て、ＰＢＴ樹脂（三菱化学（株）製：ノバデゥール ５
０４０ＺＳ）を溶融状で押出して被覆し 、冷却槽８で
水冷しながらサイジングキー９によりサイジングしつつ
引取り機１０により引取り、これをボビン１１に巻取る
ことで、直線状の凹溝を有する直線状スロット１’を得
た。（以上第一工程） 以上の第一工程における樹脂の押出し温度は２４５℃、
ドラフト比（Ｖ2／Ｖ１、Ｖ１：樹脂の吐出線速度、Ｖ
２：引取り速度）は、１．３、引取り速度４ｍ/min、サ
イジング装置への冷却水量９００ml/min、水圧０．２Ｋ
ｇ／ｃｍ²、減圧チャンバーの圧力４０ｍｍＨｇに設定
した。

【００２０】引続いて、ボビン１１に巻取られた直線状
スロット１’を回転供給機１２に取付け、５００mmピッ
チの撚りがかかるように回転させながら巻戻しつつ、熱
風発生機の設定温度が２００℃、入口温度１４０℃、出
口温度１６０℃の熱処理炉１３に４ｍ／ｍｉｎの速度で
通して加熱軟化させた後に、溝に係合する突起を有する
回転防止ガイド１４を介してサイジング装置１５に供給
した。

【００２１】サイジング装置１５は、回転引取り機１６
の回転により加えられる撚りに伴い凹溝Ｂに嵌合して回
転しつつ溝Ｂをサイジングするサイジングピンが５組セ
ットされたものであり、このサイジング装置１５中でス
ロット１’は、冷却されつつ直線状凹溝の螺旋化と固定
とサイジングが行われ、次いで、得られた二溝螺旋スロ
ット１を回転巻取り機１７のボビンに巻取った（以上第
二工程）。

【００２２】得られた二溝螺旋スロット１のピッチを測
定したところ、平均値５１８mm、変動率１２．５％であ
った。また、第一工程で得られた直線状スロット１’を
引張試験した結果、図６に実線で示す歪み−荷重曲線を
得た。この試験結果を解析すると、引張歪み率が０．１
％付近までは、ＰＴＢ樹脂だけの弾性率を示し、引張歪
み率が０．１％を越えるとＴＭＣの弛みがなくなり、補
強材としての効果を発揮し始め、急激に伸び難くなって
いることが確認された。

【００２３】つまり、本実施例によって得られた二溝螺
旋スロット１にあっては、光ファイバの伝送損失が急激
に増加し始める０．２％の引張歪み率に至る前にＴＭＣ
の作用により伸びの発生を抑制できることになる。

【００２４】

【比較例１】直線状のスロットの製造時にＴＭＣに張力
をかけないでクロスヘッドダイに供給した以外は実施例
１と同様にしてスロットを製造した。なお、無張力とは
言っても、その引取りなどにより約５０ｇ程度の張力が
かかっていることは勿論である。

【００２５】この比較例１で得られたスロットのピッチ
の平均値は、５１５mm、変動率は１１．７％であった。
この原因は、従来の技術の項でも述べたように本体樹脂
Ａのスプリングバックによるものと思われる。ところ
が、この時の中間品である直線状スロットを引張試験す
ると、図６の鎖線で示すように、歪み−荷重曲線の変極
点が０．５％付近に現れる。つまり、伸度が０．５％ま
ではＴＭ２が有効に作用しない状態となる。

【００２６】従って、この比較例１では、製造時のピッ
チ変動率は、小さいが、実際に使用する際に光ファイバ
の伝送損失が急激に増加することが予測される。

【００２７】

【比較例２】ＴＭＣにかける張力を４Ｋｇ／本とした以
外は、実施例１と同様にしてスロットを作成した。この
比較例２で得られたスロットのピッチの平均値は、５３
２mm、変動率は１８．９％であった。そして、直線状ス
ロットの引張試験では、図７の一転鎖線で示すように、
変極点が現れなかった。

【００２８】

【発明の効果】以上実施例及び比較例１、２で説明した
ように、本発明の二溝螺旋スロットの製造方法によれ
ば、従来に比べ、撚りを付与してもピッチ変動が少なく
なり、これによって溝に光ファイバーテープ心線を収納
する工程での支障を防止し、溝形状変化に伴う光ファイ
バの伝送損失を未然に防止できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】二溝螺旋スロットの断面図である。

【図２】同スロットの成形工程を示す説明図である。

【図３】従来の二溝螺旋スロットの荷重−歪み曲線を示
すグラフである。

【図４】ＴＭの引張挙動を示すグラフである。

【図５】スロットの撚りピッチを示す模式的説明図であ
る。

【図６】本発明の二溝直線状スロットおよび比較例の二
溝直線状スロットの荷重−歪み曲線を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 二溝螺旋スロット １’ 直線状スロット Ａ 熱可塑性樹脂を主体とする本体 Ｂ 螺旋状凹溝 Ｃ ＴＭ（テンションメンバー）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松野 繁宏 岐阜市藪田西２丁目１番１号 宇部日東化 成株式会社岐阜研究所内 (72)発明者 岡田 直樹 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結晶性熱可塑性樹脂を主体とする本体
   と、この本体に埋設されるテンションメンバーとを備
   え、前記本体の長手方向に沿って螺旋状に設けられ、一
   端が外方に開口した一対の光ファイバ芯線担持用凹溝を
   有する二溝螺旋スロットの製造方法において、 前記テンションメンバーの周囲に前記熱可塑性樹脂を押
   出して、当該熱可塑性樹脂を軟化点以下の温度で冷却し
   て、長手方向に沿って直線状に延びる凹溝が形成された
   直線状スロットを形成する第一工程と、 この直線状スロットを前記熱可塑性樹脂の軟化点以上、
   融点未満の温度条件下で、長軸回りに回転させて撚りを
   付与した後に、冷却固化して前記直線状凹溝を螺旋状に
   形成する第二工程とを含み、 前記第一工程において、前記直線状スロットの引張歪み
   率εが０．１％以上〜０．２％未満の範囲になるような
   張力を前記テンションメンバーに加えることを特徴とす
   る二溝螺旋スロットの製造方法。