JPS5844404A - 補強された光伝達用ケ−ブルの製造法 - 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】 本発明はガラス又はシリカの心と屈折率の小さいさやと
を有する少（とも１本の光学的フィラメント材料を含む
光学繊維ケーブルに関する。

光学的フィラメント材料が、フィラメントの長さに沿っ
て、何回も光を内部反射させることによって光を伝達す
るのは、当業界では周知である。フィラメントの長さに
沿う光の損失を最小にするのに大トな注意が払われてい
る。換言すれば、光学的フィラメント材料の一端に当て
られた光が反対側の端へと効率的に伝達されるように、
できるだけ全反射を起すように内部反射が行なわれなけ
ればならない。光学的フィラメント材料の光伝達部分、
即ち心を屈折率の低いさやで取巻き、このさやが、フィ
ラメントの長さに沿う光の逃散又は吸収を最小にする。

このさやは、不透明なさやが光を吸収し易いところから
、通常透明である。このさやはガラスか重合体材料でつ
くられるが、靭性な増加するので、従来、重合体でつく
られている。

光学的フィラメント材料は光学的に透明な心材料の種類
に依り２種に大別される。第１の種類の心材料は性質が
熱可塑性のものであり、第二の種類はガラス又はシリカ
でつくられたものである。

第１の種類゛は一般に靭性及び接続し易さに優れ、第２
．の種類のものは光の伝達に優れている。

ガラス又はシリカの心を有する光学的フィラメント材料
の場合の一つの欠点は脆さが原因で心が壊れ易いことで
ある。補強材料及び保護層を含有するケーブル内部にフ
ィラメントを包み込む方法は、部分的にしか、心の脆さ
を克服するのに成功していない、脆い心材料の破断に対
し、強化した耐性を提供する光学的繊維ケーブルが求め
られる所以である。

本発明によれば、 補強された光伝達用ケーブルの製造法において、光学的
に透明なガラス又はシリカから成る実質的に円柱形の心
と屈折率が核心の屈折率よりも少くとも０．１％小さい
透明なさやから成る光学繊維（、）の周囲に、 弾性モジュラスが少くともｉｏ、ｏｏｏ、ｏｏ。

ｐｓｉ（７，０３Ｘ１０’Ｋｇ／ｃ論２）の複数の重合
体繊維（ｂ）を、 該繊維（ｂ）が張力をかけられた状態で、該光学繊維（
ａ）の長手軸に沿って実質的に平行に、しかも該光学繊
維（、ａ　）に対して実質的に撚り０の条件で供給し、 一方、該光学縁Ｊｌ！（ａ）と該繊維（ｂ）の外側を、
ツヤケラ）　（ｃ）用の溶融された重合体で被覆するこ
とを特徴とする補強された光伝達用ケーブルの製造法が
提供される。

更に、本発明によれば、補強された光伝達用ケーブルの
製造法において、 光学的に透明なガラス又はシリカから成る実質的に円柱
形の心と屈折率が核心の屈折率よりも少くとも０．１％
小さい透明なさやから成る光学繊維（ａ）の周囲を、 保護層用の溶融された重合体で被覆し、該被覆された光
学縁Ｊｌ（ａ’　）の周囲に、弾性モジュラスが少くと
もｉｏ、ｏｏｏ、ｏｏ。

ｐｓｉ（７，０３Ｘ１０５Ｋｇ／ａｍ２）の複数の重合
体繊維（ｂ）を、 該繊維（ｂ）が張力を＝けられた状態で、該被覆された
光学縁Ｊｌ（ａ’　）の長手軸に沿って実質的に平行に
、しかも該被覆された光学縁１９ｉ（ａ）に対して実質
的に撚りＯの条件で供給し、 一方、該被覆された光学繊維（ａ′）と該繊維（ｂ）の
外側を、ジャケラ）（Ｃ）用の溶融された重合体で被覆
することを特徴とする補強された光伝達用ケーブルの製
造法が提供される。

上記の繊維（ｂ）は実質的に加熱されていないことが好
ましい。　　　一 本発明で云う円柱形の心とは、円柱コア及び円筒コアの
両者を包含するものである。

光を伝達するための光学的に透明な円柱形の心は光学的
に透明なガラス又はシリカでつくられる。

シリカの心は純粋なシリカ（ドーピングしないもの）で
も、適当な成分、例えば、ゲルマニウム又はａでドーピ
ングしたものでもよい。本明細書で用いられる「光学的
に透明な」という言葉は５５０〜１１００ｎ−の光スペ
クトル領域において３０ｅ論当り少くとも５０％の光透
過性を意味する。この透過度は全スペク゛シルに及ぶ必
要はない。心材料の適切な記載の例は、米国特許第３，
４８０．４５８号及び第３，５０８．５８９号に見られ
るが、例えば後者の特許はバリウム、７リント友び砿ケ
イ酸ガラスでつくられた適当な心材料を挙げ、ガラスは
密度が高ければ高い程よいとされている。

好適な心材料はドーピングしてもしなくてもよいシリカ
でつくられる。シリカを高温で延伸して心材料にす拓少
くとも２０００℃の延伸温度を用いることがで軽るが、
２０４０”　〜２１２０℃の温度範囲が好適である。延
伸温度が低下するにつれて、延伸シリれ材料の脆さが増
加するのが分った。温度の上限を限定する因子はカリバ
ーのコントロールの困難さである。延伸温度が最高にな
為と力゛リバーをコントロールする能力が眼界点に達す
る。　　　　　　　” 円柱形の光学的に透明な心の重径は比較的肉薄゛のもあ
から比較的肉厚の心構造まで色々ある。適当な直径範囲
は１０〜４００μ−である、肉厚の心は光源が大きい場
合、例えば、ＬＥＤ（光放射ダイオード）からのような
場合、入射光の大部分を捕捉できる点で有利であるが、
曲げ半径が大軽いことが不利である。光源が小さい場合
には、例えば、レーザーのような場合には、比較的肉薄
の心が入射光をｔｒｉするのに適している。

光学的に透明な心に当てるさやは透明であり、屈折率は
少くとも０．１％小さく、ガラス、シリカ又は実質的に
無定形の光学的に透明な熱可塑性重合体材料であってよ
い、純粋なシリカは大部分の公知ガラスよりも低い・屈
折率を有し、シリカを心とさやの両方に用いる時には、
シリカの心をドーピングして屈折率をさやよりも少くと
も０．１％上の求められた水準に引上げる。

さやの構成材料として好適なものは実質的に無　　　　
　　゛定形の透明な熱可塑性重合体である。というのは
、このような重合体はガラス又はシリカに特有の脆さを
もたないからである。

適当なさや材料の例には英国特許第１，０３７゜４９８
号明細書記載のもの、例えば、弗化ビニル、弗化ビニリ
デン、テ）ラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピ
レン、Ｙリフルオロメチルトリプルオロビニルエーテル
、パーフルオロプロビルトリフルオロビニルエーテル及
び式 ％式％ 但し式中ＸはＦ％Ｈ１又はＣＩから成る群から選ばれ、
ｎは２〜１０の整数、鋤は１〜６の整数、ＹはＣＨコ又
はＨである、 の構造をもつアクリル酸又はメタクリル酸の弗素化エス
テルの重合体及び共重合体が含まれる。

さや材料は心を通る光を反射するから、さやの厚みは一
般的には重要ではない。このさや材の適当な肉厚範囲は
２〜５００μである。過度のさや材の肉厚は最終ケーブ
ルの可撓性を減少させるが、これは望ましくない。

さや材料の適用には周知の技術が適する。ガラス又はシ
リカは二重ルアツボ延伸法で被覆するか、一方、重合体
は心の上に押出し被覆する。

本発明においては、光学的フィラメンＦ材、料と要であ
る。この補強材は弾性モジュラスが少くとも１０，００
０＊０００ｐｓｉの重合体繊維から成っている。この基
準に合致する繊維に用いるのに適する重合体はボ１バｌ
）−フェニレンテレ７タル７ミド）であり、米国特許第
３，８６９，４３０号に開示されている。此の特許の開
示は本発明書に参照として加えられている。　　　　　
　　少くとも２本の繊維を用い、ジャケット材料により
張力下にケーブル中に保持する。繊維は間隔を置いて配
置された少くとも２本の重合体繊維から成る。個々の繊
維よりは、むしろ繊維の束、即ち糸（ヤーン）を用いる
方が好ましい、２本の繊維又は糸（ヤーン）が適当では
あるが、更に好ましくは、少くとも４本の繊維又は糸、
最も好ましくは、６本以上の繊維又は糸を用いる。これ
らの繊維は長手軸に沿って心に対し実質的に平行にな畢
ように配置される。心の長手軸に関し繊維は撚りが実質
的に０である。「撚り０」という言葉は繊維がそのよう
な材料の長さとは蕉関係に心材料を取巻かないことを意
味する。

心の長手軸に実質的に平行に且つ実質的に撚りをＯにし
て繊維を配置する目的は、補強材用の繊維が光学繊維４
ケーブル中で張力下に保持されるのを確実にするためで
ある。補強材用の繊維が心材料を取囲むと、この補強材
の弛緩が容易に起るであろう、補強材用繊維の張力の程
度は重要ではなも拘らず繊維をケーブル中で張力下 に保持することは欠かせないことである。この張力は最
終ケーブル中において容易に示すことがで終る。ケーブ
ルを断面方向で切ると、ガラス又はシリカの心とそのさ
やからなる光学的フィラメント材料はケーブルの切断端
から僅かに突出しているのが物理的に感知される。

ガラス又はシリカの心と低屈折率のさやとから成る光学
的フィラメント材料は保ＩＩジャケットの中に置かれる
。ジャケットは補強材を張力下に保つ役目をし、此の役
目を果しさえすれば、ジャケット材料は重要ではない、
ジャケットは従来通りの押出しにより被覆された熱可塑
性重合体である。

適当な構造材料はポリアミＹ、ポリエーテルエステル共
重合体、ポリウレタン、ポリオレフィン（単独重合体及
びイオノマーを含む共重合体）、例えば、ポリエチレン
及びポリプロピレン、及び溶融押出可能な弗化炭素、例
えば、テトラフルオロエチレン／へ斗すフルオロプロピ
レン共重合体、及び溶融押出可能な含塩素重合体、例え
ば、ポリ塩化ビニルである。

ジャケラＦ用材料の選択を左右する要因は強度、伸び、
燃焼速度及び剥離し易さである。例えば、１本のケーブ
ルを他の乍−プルに連結したり、ケーブルを光源又は検
出器へ連結するのには良好な剥離性が必要である。

本発明の光学的繊維ケーブルは光伝達部分の破−断に高
度な耐性を示すガラス又はシリカの心を有するケーブル
を提供する。ガラス又はシリカの心と低屈折率のさやか
らなる光学的フィラメント材料を含むケーブルは従来法
にお−１で公知である。

本発明のケーブルにおいては、そのガラス又はシリカの
心を保護する補強の様式により、従来の同じ心とさやの
材料からなる光伝達用ケーブルに比べ、心材群の耐破断
能力が優れたものになる。

本発明のケーブル１よ高曲げ強度、高引張強さ、及び高
衝撃強さを兼備している。この諸性質の兼備は張力下に
保持された補強繊維をもたない脆い心を有するケーブル
によっては達成できなかったものである。

本発明の光学的繊維のケーブルの構造の場合には傷つけ
ないでケーブルを鋭く曲げられる構造物を得ることがで
きる。少くとも約６ｍｍ、好ましくは少くとも約４−輪
の最低曲げ直径を得ることができる。実施例２に示すよ
うに、本発明のケーブルは例えば、ケーブルを普通の様
式での光伝達能ガを失うことなく曲、げ得る最小曲げ直
径少くとも約４１１１ｍを有する固い一つ結びに結ぶこ
とができる。

本明細書の開示は光学的フィラメンシ材料のさやとジャ
ケッシとの間に張力下に保持された補強材を介在させる
ことに向けられているが、補強材はさやに接触する必要
はないものとする。保護層によって補強材からさやを離
すことができる。このような場合でも、補饅用の繊維を
張力下に保つことが重要である。

光学的フィラメント材料が、本明細書記載の様′式で、
２本以上補強繊維の分離した補強材を有する限り、ケー
ブル中に１本より多くの光学的フイ　　　　　　　　　
　−ラメン）材料を用いることも赤本発明の範囲内であ
る。

下記実施例により本発明をさらに例示する。

実施例１ 薯二部　　窒素で保護されたタングステンの加熱要素を
有する炉を用い、９−の棒かち２０５０　’Ｃにおいて
ドーピングしていないシリカ繊維を紡糸する。炉に対す
る棒の供結速度と炉からの繊維の取出速度は毎分的１０
−で２００μ−の繊維が得られるように設定する。紡糸
中糸の切断はｉｏｏ。

−当１）１回より少なかった。メチルメタクリレートと
７タクリル酸の弗素化エステルから成る低屈折率の実質
的に無定形の透明な重合体（二次転移点５０℃、屈折率
は心よりも６％低し１）のさやを、ジフルオロテトラク
ロロエタンの溶媒に溶解した溶液を用いて、繊維に溶液
被覆し、外径的６００μ−の光学的繊維をつくった。

この光学繊維は６５５．３回ｍにおいてＩＫｍ＋当り３
８ｄｂの減衰を示ｔた。

鼻二郁　第一部の光学的ｗＬ維を４２テツクス（３Ｂ　
Ｏｆデニールのポリ（ｐ−フェニレンテレ７タルアミド
）の６本のストランドで補強し、ポリエーテルエステル
共重合体（米国特許第３，６５１゜０１４号実施例１に
開示）で被覆した。

ボ９（ｐ−７二二レンテレ７タル７ミ１’）の６本のス
ジランド、すなわち６つの実質的に加熱されていない重
合体フィラメントの束、を最初張力付加用保持器、内径
１５５０μ輸、外径２０５０μ−の注射針である繊維案
内及び１８７５μｍの孔をもつクロスヘッド・ダイスに
通す、糸の張力を１゜１６Ｘ１０″″３ニユーシン／テ
ツクス（０，０１３゜／デニール）に設定し、２０５℃
に加熱したポリエーテルエステル共重合体をダイスの孔
から押出した。押出速度と糸の速度を、１７５μ■の外
径をもつ押出物を生じるよ）に調節した。ブランク用の
外径５５０μ論のナイロン・フィラメントを６本のスト
ランドからなる糸束の中に供給し、直径１８７５μ−の
押出物を生じるように速度を再１１１ｗ１シた。ナイロ
ンＳフィラメントと糸束が中心−に位置するようにダイ
スを調節した。ナイロン・フィラメントを取除き１．第
一部の被覆した光学的繊維で置換え、ポリエーテルエス
テル共重合体で被覆して光学繊維ケーブルをつ（ったに
の光学的繊維ケーブルは（第一部の光学繊維のＩＫ−当
り３８ｄｂに比し）６５５．３回ｍにおいてＩＫ−当り
４０ｄｂの減衰を示した。荷重をかけてケーブルを試験
し％’　３０　Ｋｇで破断した。このケーブルは叩いて
も光を伝達する能力を失なわなかった。このケーブルを
直径６論論のマンドレルに巻付けても心が破壊されたり
光を伝達する能力を失ったりすることはなかったが、心
を破壊することなくかたい結び目をつくることはできな
かった。

実施例２ 実施例１の第一部及び第二部の方法を繰返したが、実施
例１の第一部の光学的繊維を管クロスヘッド・ダイスに
よりポリエーテルエステル共重合体（米国特許第３，６
５１，０１４号実施例１記載）で直接被覆し、しかる後
実施例１−第二部の方法により補強材及びジャケット用
のポリエーテルエステル共重合体を取付けた。この光学
的繊維の外径は１２２５μ輸であった。補強を行なう実
施例１−第二部の方法においては、ポリ（ｐ−フェニレ
ンテレ７タルアミド）繊維を用い、４２テツクス（３８
０デニール）の３本の糸と１６８テツクス（１４２０デ
ニール）の３本の糸を使用した。繊維の張力は１．８Ｘ
１０−”ニュートン／テックス（０，０２ｇ／デニール
）であった、　　　　　゛−最終的な光学繊維ケーブル
は外径が２３７５μ論、６５５．３論ｍにおけるＩＫｍ
の減衰は４０ｄｂであり、破断強度は８５に＠であった
。このケーブルは直径４鋤論のマンドレル１こ捲くこと
ができ、また破壊又は光伝達の喪失を起すこ゛となく、
かたいかがり結びに結ぶことがでトる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、補強された光伝達用ケーブルの製造法において、 光学的に透明なガラス又はシリカから成る実質的に円柱
   形の心と屈折率が該心の屈折率よりも少くとも０．１％
   小さい透明なさやから成る光学繊維（ＩＬ）′の周囲に
   、　　　　” 弾性モジユラスが少くとも１０，０００，０００ｐｓｉ
   （７，０３Ｘ１０’Ｋｇ／ａｍ２）の複数の重合体繊該
   繊維（ｂ）が張力をかけられた状態で、該光学繊維（、
   ）の長ネ軸に沿って実質的に平行に、しかも該光学縁Ｊ
   ｌ（ａ）に対して実質的に撚ｌ）０の条件で供給し、 一方、該光学繊維（ａ）と該繊、ＩＩ（ｂ）の外側を、
   ジャケラ）（ｃ）用の溶融された重合体で被覆すること
   を特徴とする補強された光伝達用ケーブルの製造法。 ２、該繊維（ｂ）が実質的に加熱されていない特許請求
   の範囲第１項記載のケーブルの製造法。 ３、該繊維（ｂ）を、少なくとも２つの実質的に加熱さ
   れていない重合体フィラメントの束として供給する特許
   請求の範囲第１項記載のケーブルの製造法。 ４、該１１１１（ｂ）をＺ少な（とも４つの実質的に加
   熱されていない重合体フィラメントの束として供給する
   特許請求の範囲第３項記載のケーブルの製造法。 ５、該繊維（ｂ）を、少なくとも６つの実質的に加熱さ
   れていない重合体フィラメントの束として供給する特許
   請求の範囲第４項些載のケーブルの製造法。 ６、補強された光伝達用ケーブルの製造法において、 光学的に透明なガラス又はシリカから成る笑質的に円柱
   形の心と屈折率が核心の屈折率よりも少くとも０．１％
   小さい透明なさやから成る光学繊維（ａ）の周囲を、 保護層用の溶融された重合体で被覆し、。 該被覆された光学繊維（ａ′）の周囲に、弾性モジュラ
   スが少くともｉｏ、ｏｏｏ、ｏｏ。 ｐｓｉ（７、０３Ｘ　１０５Ｋｇ／ａｍ２）の複数の重
   合体繊維（ｂ）を、 該繊維（ｂ）が張力をかけられた状態で、該被覆された
   光学繊維（ａ′）の長手軸に沿って実質的に平行に、し
   かも該被覆された光学繊維（ａ）に対して実質的に撚り
   ０の条件で供給し、 一方、該被覆された光学繊維（ａ′）と該繊維（ｂ）の
   外側を、ジャケラ）’（ｃ）用の溶融された重合体で被
   覆する ことを特徴とする補強された光伝達用ケーブルの製造法
   。　　　　　　　。 ７、該繊維（ｂ）が実質的に加熱されていない特許請求
   の範囲第６項記載のケーブルの製造法。 ８、該繊維（ｂ）を、少なくとも２つの実質的に加熱さ
   れていない重合体フィラメントの束として供給する特許
   請求の範囲第６項記載のケーブルの製造法。 ９、該繊維（ｂ）を、少なくとも４つの実質的に加熱さ
   れていない重合体フィラメントの束として供給する特許
   請求の範囲第８項記載のケーブルの製造法。 １０、該繊維（ｂ）を、少なくとも６つの実質的に加熱
   されていない重合体フィラメントの束として供給する特
   許請求の範囲第９項記載のケーブルの製造法。