JPH1123921A - 金属管外装型光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内蔵された光ファイバに熱的損傷を与えるこ
となく、金属管に電食に耐え得る厚さのアルミニウムの
被覆層を形成する。 【解決手段】 成形工程１に金属テ−プとともに光ファ
イバを供給して光ファイバを内蔵した円管状の素管と
し、この円管状の素管の突き合わせ部を溶接して金属管
とした後、気相めっきによりこの金属管の外周面に金属
被覆層を形成する金属管外装型光ファイバの製造方法に
おいて、前記金属管に被覆層を形成する工程５に引き続
いて冷却工程６を設け、金属管の被覆と金属管の冷却と
を交互に複数回繰り返す金属管外装型光ファイバの製造
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、金属管に光ファ
イバ、場合によっては光ファイバに加えて水封コンパウ
ンドのような充填物が収納された、金属管外装型光ファ
イバの製造方法、特に金属管の外周面に電食反応防止の
ための被覆層を形成する場合の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、光通信、電気通信、電力供給な
どの各種ケ−ブルが混在する複合電力ケ−ブルにおいて
は、図２に示すように、光ファイバ４１は金属管４２で
外装された状態で、かつ他の複数のケ−ブル４３の中心
に位置するように複合ケ−ブル４４に組み込まれる。こ
れは、光ファイバ４１に外部からの応力が作用したり、
複合ケ−ブル４４が敷設された周辺の環境条件によって
光ファイバ４１が損傷したりするのを防止するためであ
る。

【０００３】したがって、金属管４２の材料としては、
機械的強度に優れた銅、銅合金、ステンレス鋼等が用い
られる。

【０００４】ところが、複合ケ−ブル４４に組み込まれ
る他のケ−ブル４３の主材料はアルミニウムであるた
め、金属管４２がアルミニウム以外の材料でできている
場合には、金属管４２と外側のケ−ブル４３とのイオン
化傾向の差により、電食反応が発生してしまうという問
題がある。

【０００５】このような問題を解決するために、金属管
４２の表面にアルミニウムのテ−プを巻き付け、他のケ
−ブル４３との電食反応を抑制する方法がある。

【０００６】しかしながら、この方法では電食の抑制効
果が不十分であるばかりか、アルミニウムのテ−プを巻
くと、金属管４２の直径が大きくなるため、金属管４２
を同じ大きさの複合ケ−ブル４４に組み込むためには、
直径が大きくなった分金属管４２自身の直径を小さくし
なければならず、金属管４２に挿入できる光ファイバ４
１の本数が少なくなるという問題がある。

【０００７】さらには、アルミニウムのテ−プを巻くた
めに、コイル状に巻き取られた金属管を巻き戻す必要が
あるので、処理が煩雑となり、コスト高になるという問
題もある。

【０００８】このような問題に対処するための従来の技
術としては、特開昭６０−２９０２号公報に開示された
技術がある。この技術に基づく金属管外装型光ファイバ
の製造方法は、金属管外装型光ファイバの製造工程中に
おいて、光ファイバを内蔵した金属管の素管を溶融金属
浴に浸すことで、素管の継ぎ目を溶着するとともに、金
属管の外表面にアルミニウム等の金属被覆層を設けると
いうものである。

【０００９】また、特公昭６３−１０８０５号公報に開
示された技術がある。この技術に基づく金属管外装型光
ファイバの製造方法は、金属管外装型光ファイバの製造
過程において、光ファイバを内蔵した金属管の外周面
に、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレ−ティング
等の真空めっき法により、アルミニウムの被覆層を形成
するというものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
金属管に内蔵される光ファイバの耐熱温度は、１００〜
１２０℃程度であり、特に樹脂で被覆された光ファイバ
の場合、樹脂の耐熱温度による制約があるため、光ファ
イバの実質的な耐熱温度はさらに低下するので、光ファ
イバを内蔵した金属管の外周面に金属被覆層を形成する
場合には、被覆処理によって金属管の温度が上昇したと
しても、１００〜１２０℃程度の温度以下に抑える必要
があるので、上述した特開昭６０−２９０２号公報に開
示された技術は、次のような問題点がある。

【００１１】光ファイバや水封コンパウンドのような充
填物質が内蔵された金属管を溶融金属に浸漬すると、溶
融金属がアルミニウムの場合には、金属管の温度は６６
０℃以上の高温となるため、金属管内の光ファイバが熱
的な損傷をうける。

【００１２】また、特公昭６３−１０８０５号公報に開
示された技術にも次のような問題点がある。

【００１３】真空めっき法を適用すれば、金属被覆層を
形成することにより、金属管が高温になるということは
ないとされているが、実際には真空めっき法でも、金属
被覆層を形成するときには、金属管の温度は上昇する。
これは、蒸発した金属蒸気が金属管外周面上で凝縮して
被覆層が形成されるときに、凝縮にともなう凝縮熱が発
生するからであり、金属蒸気の蒸発源からの輻射熱と相
まって、金属管の温度を上昇させるのである。

【００１４】金属被覆層が薄ければ、金属管の温度上昇
を抑えることはできる。しかしながら、薄い被覆層では
十分な耐食性が得られないので、被覆層を厚くして耐食
性を向上させようとすると、被覆層を形成する際の金属
管の温度上昇により、金属管に内蔵されている光ファイ
バが熱的な損傷を受ける。

【００１５】この発明は、従来技術の上述のような問題
点を解消するためになされたものであり、光ファイバに
熱的損傷を与えることなく、アルミニウムの厚い被覆層
を形成することのできる金属管外装型光ファイバの製造
方法を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る金属管外
装型光ファイバの製造方法は、成形工程に金属テ−プと
ともに光ファイバを供給して光ファイバを内蔵した円管
状の素管とし、この円管状の素管の突き合わせ部を溶接
して金属管とした後、気相めっきによりこの金属管の外
周面に金属被覆層を形成する金属管外装型光ファイバの
製造方法において、前記金属管に被覆層を形成する工程
に引き続いて冷却工程を設け、金属管の被覆と金属管の
冷却とを交互に複数回繰り返すものである。

【００１７】電食に十分耐え得る厚さの金属被覆層を１
回で形成しようとすると、金属管の温度が上昇し、金属
管に内蔵されている光ファイバが熱的な損傷を受け、光
ファイバの光透過率が変化して、所望の金属管外装型光
ファイバを製造することができない。

【００１８】したがって、金属管の温度上昇によって光
ファイバが熱的な損傷を受けないように、１回当たりの
金属被覆層の厚さを限定し、複数回のめっきにより所望
の厚さの金属被覆層を得るようにする。

【００１９】しかしながら、めっきを複数回に分けて行
っても、めっきをする度に熱が金属管に蓄積され、金属
管の温度は光ファイバに熱的な損傷を与える程上昇す
る。

【００２０】したがって、本発明においては、金属管の
被覆と金属管の冷却とを交互に複数回繰り返すようにし
た。

【００２１】また、前記金属テ−プは銅、銅合金または
ステンレス鋼であり、また金属被覆層はアルミニウムで
あるものである。

【００２２】金属テ−プを銅、銅合金またはステンレス
鋼としたのは、これらの金属が機械的強度に優れている
からである。

【００２３】また、金属被覆層をアルミニウムとしたの
は、金属管外装型光ファイバが複合ケ−ブルに組み込ま
れるときに、他のケ−ブルの主材料がアルミニウムであ
るので、電食を防止するためである。

【００２４】また、前記金属管の温度が常に２００℃を
超えないようにして、金属管に金属被覆層を形成すると
ともに、金属被覆層を形成する度に金属管を８０〜１２
０℃の温度範囲となるように冷却し、かつ１回の金属被
覆層の形成とそれに続く金属管の冷却とを３０秒以内で
行うものである。

【００２５】一般に、金属管に気相めっきを行う場合に
は、金属被覆層を形成する前に、前処理として真空中に
おいて金属管を１００℃程度の温度に昇温する。これ
は、金属管の温度が低いと、金属管の表面に付着した水
分の除去が不十分となり、金属被覆層の密着性が低下す
るからである。

【００２６】このように昇温した金属管に気相めっきを
施すと、金属管の温度は更に上昇する。

【００２７】図３は、気相めっき法の一つである真空蒸
着めっき法により、アルミニウムの被覆層を板厚０．２
ｍｍ、外径３．６ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）
の金属管外周面に形成したときの、被覆層の厚さと金属
管の上昇温度との関係を示すグラフである。

【００２８】図３から明らかなように、アルミニウムの
被覆層の厚さが厚くなるにしたがって金属管の上昇温度
は高くなり、１０μｍ以上の厚さの被覆層を形成する
と、金属管の温度は３００℃以上に上昇することが分か
る。

【００２９】したがって、気相めっき法で光ファイバを
内蔵した金属管の外周面に、１０μｍ以上の厚いアルミ
ニウムの被覆層を形成しようとすると、金属管の温度は
光ファイバの耐熱温度を超え、光ファイバが熱的損傷を
受けるので、耐食性に優れた厚い被覆層を形成すること
は困難である。

【００３０】そこで、本発明者等は光ファイバを内蔵し
た金属管の８０〜２００℃の繰り返し熱サイクル特性
を、詳細に調査したところ、金属管が昇温されている時
間および昇温された金属管を冷却する時間を適正に設定
することにより、金属管が２００℃に昇温されても、光
ファイバの特性には影響がないということを見いだした
のである。

【００３１】図４は、紫外線硬化型アクリレ−ト樹脂で
被覆された光ファイバを内蔵した金属管を対象として、
図５に示す熱サイクル、すなわち加熱前の温度（Ｔ₀）
から一定の昇温速度で２００℃迄金属管の温度を上昇さ
せ、かつ昇温に要した時間と同じ時間をかけて、２００
℃に昇温した金属管を一定冷却速度で加熱前の温度（Ｔ
₀）にまで冷却するサイクルを、３０サイクル繰り返し
たときの、加熱前の温度（Ｔ₀）と１サイクルの所要時
間（ｔ₀）とによって、光ファイバの光透過率に変化が
生じるのか否かを示したものである。

【００３２】図４において、○印は光ファイバの光透過
率に変化なし、×印は光ファイバの光透過率に変化あり
を示すものであり、この結果から、気相めっきによる金
属管のめっき前の温度を８０〜１２０℃の範囲内に保持
するとともに、めっきにより金属管が上昇する温度を２
００℃以下に抑え、かつ前記熱サイクル時間を３０秒以
内に抑えれば、金属管内の光ファイバに熱的損傷を与え
ることなく、金属管の外周面に電食に十分耐えうる厚さ
の金属被覆層を形成することができるということが分か
った。

【００３３】なお、金属管のめっき前の温度を８０℃未
満にしても、金属管内の光ファイバに熱的損傷を与える
ことがないのは当然のことであるが、８０℃未満にする
と前述したように、金属管の表面に付着した水分の除去
が不十分となり、金属被覆層の密着性が低下するので、
金属管のめっき前の下限温度を８０℃としたのである。

【００３４】また、気相めっき手段は特に限定するもの
ではなく、真空蒸着、イオンプレ−ティング、スパッタ
リング、ＣＶＤ等から適宜選定すればよい。

【００３５】前処理としての金属管の加熱は、通常の輻
射加熱の他に、Ａｒイオンボンバ−ドのようなプラズマ
処理でもよく、特に限定するものではない。ただし、金
属管に付着した水分の除去に加えて、ゴミやダスト等の
除去も行うときには、プラズマ処理が適している。

【００３６】また、冷却手段も特に限定するものではな
く、自然放冷、冷却ドラムへの巻き付けによる強制冷
却、冷媒の吹き付け等から適宜選択すればよい。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。

【００３８】図１は、この発明の実施の形態の金属管外
装型光ファイバの製造方法の工程図である。この金属管
外装型光ファイバの製造方法においては、コイルに巻か
れた金属テ−プを巻き戻しながら供給して成形工程１で
円管状の金属管の素管を連続的に成形するとともに、こ
の金属管の素管に光ファイバ挿入工程２において光ファ
イバを連続的に挿入し、光ファイバが挿入された金属管
の素管の突き合わせ部を、溶接工程３において溶接して
金属管とし、真空チャンバ−４のめっき工程５に導入す
る。そして、前処理として金属管を１００℃程度に加熱
した後、このめっき工程５において、金属管内の光ファ
イバが熱的損傷を受けない程度の厚さのアルミニウムの
被覆層を金属管の外周面に形成（被覆処理によって上昇
する金属管の温度を２００℃以内に抑える）した後、真
空チャンバ−４内の冷却工程６に送り、金属管を被覆層
を形成する前の温度にまで冷却する。そして、再度金属
管をめっき工程５にに送り、前回と同様な条件により、
前回形成した被覆層の上に新しい被覆層を形成し、新し
い被覆層を形成した金属管を再び冷却工程６に送り、前
回と同じように冷却する。

【００３９】このように被覆と冷却とを複数回繰り返し
て、アルミニウムの被覆層が電食に十分耐え得る厚さに
なったとき、金属管を真空チャンバ−４から取り出し、
検査工程７において検査をした後、巻き取り工程８にお
いて巻き取る。

【００４０】なお、１回当たりの被覆開始から冷却終了
までの所要時間は３０秒に抑える。この発明の実施の形
態の金属管外装型光ファイバの製造方法においては、金
属管の外周面にアルミニウムの被覆層を上述のようにし
て形成するので、金属管内の光ファイバに熱的損傷を与
えることなく、電食に十分耐えうる厚さのアルミニウム
の被覆層を有する金属管外装型光ファイバを製造するこ
とができ、金属管外装型光ファイバの寿命を延ばすこと
ができる。

【００４１】

【実施例】本発明の金属管外装型光ファイバの製造方法
の効果を確認するために、外径３．６ｍｍ、肉厚０．２
ｍｍのＳＵＳ３０４製金属管に、紫外線硬化型アクリレ
−ト樹脂で被覆した直径２５０μｍの光ファイバを挿入
し、充填物質として合成油を充填した金属管外装型光フ
ァイバの金属管に、めっき方法、めっき前の金属管の温
度、１回当たりの被覆開始から冷却終了までの所要時
間、１回当たり被覆層の厚さ、被覆層形成後の金属管の
温度等を種々変化させてめっきを施し、そのときの光フ
ァイバの熱的損傷の有無、被覆層の密着性および金属管
の耐食性について調査した。その結果を表１に示す。

【００４２】

【表１】

【００４３】表１から明らかなように、本発明の範囲の
条件でめっきしたものは、いずれも光ファイバに熱的損
傷が無く、被覆層の密着性および金属管の耐食性も良好
であるが、本発明の範囲の条件から外れた条件でめっき
したものは、上記いずれかの評価項目のうちの少なくと
も一つは不良となっており、本発明の効果が優れたもの
であることが分かる。

【００４４】

【発明の効果】この発明により、光ファイバを内蔵した
金属管に、所望の厚さのアルミニウム等の被覆層を、光
ファイバに熱的損傷を与えることなく形成できるので、
電食が防止できて耐食性に優れた金属管外装型光ファイ
バを安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の金属管外装型光ファイバ
の製造方法を説明する工程図である。

【図２】複合電力ケ−ブルの断面図である。

【図３】金属管にアルミニウムの被覆層を形成したとき
の被覆層の厚さと金属管の温度との関係を示すグラフで
ある。

【図４】めっき前の金属管の温度と１回当たりの被覆と
冷却に要する時間との関係で光ファイバの光透過率が変
化しない条件があることを示すグラフである。

【図５】金属管に被覆と冷却を繰り返すときの熱サイク
ルを示すグラフである。

【符号の説明】

１ 成形工程 ２ 光ファイバ挿入工程 ３ 溶接工程 ４ 真空チャンバ− ５ めっき工程 ６ 冷却工程 ７ 検査工程 ８ 巻き取り工程

フロントページの続き (72)発明者 松崎 晃 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形工程に金属テ−プとともに光ファイ
   バを供給して光ファイバを内蔵した円管状の素管とし、
   この円管状の素管の突き合わせ部を溶接して金属管とし
   た後、気相めっきによりこの金属管の外周面に金属被覆
   層を形成する金属管外装型光ファイバの製造方法におい
   て、前記金属管に被覆層を形成する工程に引き続いて冷
   却工程を設け、金属管の被覆と金属管の冷却とを交互に
   複数回繰り返すことを特徴とする金属管外装型光ファイ
   バの製造方法。
2. 【請求項２】 前記金属テ−プは銅、銅合金またはステ
   ンレス鋼であり、また金属被覆層はアルミニウムである
   ことを特徴とする請求項１に記載の金属管外装型光ファ
   イバの製造方法。
3. 【請求項３】 前記金属管の温度が常に２００℃を超え
   ないようにして、金属管に金属被覆層を形成するととも
   に、金属被覆層を形成する度に金属管を８０〜１２０℃
   の温度範囲となるように冷却し、かつ１回の金属被覆層
   の形成とそれに続く金属管の冷却とを３０秒以内で行う
   ことを特徴とする請求項２に記載の金属管外装型光ファ
   イバの製造方法。