JPS61122615A - 光フアイバケーブルおよびその製造方法 - 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〕 本発明は海底遠距離通信ケーブルに利用する。

へ　　　　　特に、一つのユニット内に複数本の光ファ
イバを収容する光ファイバケーブルに関する。

〔概　要〕

本発明は、海底ケーブルとして用いられる光ファイバケ
ーブルにおいて、 複数の光ファイバを、長さ方向に配向した熱可塑性ポリ
マ製の環状抗張力体の内側に埋め込むことにより、 耐水性に優れ、軽量で取り扱いが容易な新しい構造の光
ファイバケーブルを提供するものである。

〔従来の技術〕

遠距離通信および光ファイバに関連する技術の最近の発
展により、信号を、再生または増幅することなしに非常
に長い距離にわたって伝送することが可能になった。１
９８４年の中頃の技術レベルでは、再生中継器なしに１
４０ｋｍの信号伝送が可能である。この距離は、島と島
との間の通話、例えばイングランド地方の南西部とチャ
ネル諸島との通話で使用するに十分である。この距離を
さらに延長するため、今後もなお技術の改善が行われる
だろう。

従来の海底光ファイバケーブルの例としては、西ドイツ
国公開公報ＤＥ３２０１９８１号は、複雑な構造の管部
材を備えた耐熱性ケーブルを開示している。この例では
、光ファイバを管状部材の内部に収容し、これを例えば
シリコンゴムで包んでいる。

また、英国特許第ＧＢ　２．（１１）９．１７９号明細
書および図面は、金属で補強されたケーブルを開示して
いる。

このケーブルは、皮膜層が設けられ、所定のピッチで互
いに撚り合わされたガラスファイバを収容する。各々の
ガラスファイバは例えばシリコン樹脂に埋め込まれてい
る。英国特許第ＧＢ　１，４６１，５４０号明細書およ
び図面は、繊維で補強された材料の管の内部にケーブル
を収容した例を開示している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

再生中継器の必要なしに信号伝送の可能な距離が延長さ
れることにより、海底光ファイバケーブル技術の基本的
な変化が可能となる。本発明は、基本的に新しい光ファ
イバケーブルの構造、特に海底遠距離通信ケーブルに適
する新しい構造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〕

本発明の第一の発明は光ファイバケーブルであり、長さ
方向に配向した熱可塑性ポリマで形成された管状の抗張
力体と、この抗張力体の孔内に長さ方向に沿って収容さ
れた複数１本の光ファイバと、上記抗張力体および上記
複数の光ファイバの相互の間を充填する充填物質とを備
えたことを特徴とする。

熱可塑性ポリマとしては例えばポリエチレンを用いる。

本発明の第二の発明は、上記の光ファイバケーブルを製
造する方法であり、充填物質に埋め込まれた複数の光フ
ァイバで構成されるケーブルコアのまわりに、このケー
ブルコアの外径より大きい内径の熱可塑性の管を押出成
形し、この管を引抜成形により延伸して内径を小さくし
、この延伸を実行している領域またはその近傍で上記管
の内側に残留する空隙を充填する液状の充填物質の前駆
体を導入し、この前駆体を硬化させることを特徴とする
特 〔作　用〕 本発明の光ファイバケーブルは、抗張力管内に充填物質
が充填される。

充填物質により、光ファイバケーブル全体に実質的に周
囲圧力、例えば布設前には大気圧、布設後には水圧が加
わっても変形しない構造である。

この構造により光ファイバケーブルの体積を小さくでき
る。水圧下で陥没する空隙を生じない。

各々の光ファイバを直接に充填物質に埋め込むことが望
ましい。従来から、光ファイバの表面に、シリコンエラ
ストマ等の保護材料による皮膜を施すものであるが、こ
の皮膜の働きを充填物質で代用することができる。また
、皮膜に用いられている材料を充填物質として利用する
ことができる。

さらに、充填物質により、光ファイバを抗張力体の中心
に配置することができる。

充填物質には、光ファイバケーブルが水中で偶発的な損
傷を受けた場合に、内部の光ファイバを６　　　　　保
護する働きがある。抗張力体が損傷しても、充填物質に
より海水が内部に浸入することがなく、浸水が広い範囲
に広がることがない。

本発明の光ファイバケーブルは、構造的に全体の平均密
度を小さくすることができる。その値としては、０．９
ないし４ｇｃｎ＋−’の範囲が望ましく、さらには０．
９ないし１．５ｇｃｍ−’の範囲がより望ましい。この
ような密度では、海水中における光ファイバケーブルの
重量と浮力とがほぼ等しく、海水中で軽量である。

最近の技術では、ケーブルを海底に埋設することが可能
であり、海水より比重のわずかに小さいケーブルでも、
ケーブルを海底に固定することができる。したがって、
本発明の光ファイバケーブルを布設する場合に、その比
重が海水より大きくても小さくても大きい問題は生じな
い。

このケーブルは海水中で軽量であるため、従来の形状の
大きい光ファイバケーブルに比較して発生する負荷が実
質的に小さい。このため、使用状況によって、例えば見
間で使用する場合には、光ファイバケーブルの破壊張力
が１０ｋｇ重程度と小さくてもよい。しかし、海底ケー
ブルとして使用する場合には、多くの場合、少なくとも
１００　ｋｇ重、さらには５００　ｋｇ重以上の破壊張
力が望ましい。破壊張力が３０００ｋｇ重の場合には、
はとんどすべての海底ケーブルで利用できる。実際には
、１０００ｋｇ重の破壊張力があればほとんどの海底ケ
ーブルで利用でき、さらに強度が必要な海底ケーブルで
は、２０００ｋｇ重の破壊張力があれば十分である。

本発明の光ファイバケーブルの引張り強度は実質的に抗
張力体により得られる。光ファイバおよび充填物質によ
り構成される光フアイバコアには、実質的に引張り応力
が生じない。

本発明の光ファイバケーブルは、光ファイバ、抗張力体
および充填物質に加えて、キングフィラメント、クラツ
ディングおよび金属線等を含んでもよい。

キングフィラメントは、光ファイバケーブルに含まれる
ガラスファイバパッケージの機械的安定性を確保するた
めに用いられる。光ファイバケーブルは通常は６本の光
ファイバを含み、これらは互いに六角形に接するように
配置される。安定性を増加させるために、特に光ファイ
バケーブルを組立てるときに、光ファイバを付加的なフ
ィラメントめまわりに配置する。このフィラメントを通
常「キングフィラメント」と呼び、特に金属フィラメン
トの場合に「キングワイヤ」と呼ぶ。本発明の光ファイ
バケーブルの場合には、キングフィラメントとして、ポ
リエチレン等のプラスチック、または望ましくはガラス
、例えば７本めの光ファイバを用いる。

クラツディングは、特に布設やその他の取り扱いのとき
に、光ファイバケーブルを保護するための耐摩耗外層で
ある。クラツディングの材料として、耐摩耗熱可塑性プ
ラスチックを、完成品の光ファイバケーブルに押出成形
することが便利である。クラツディングを用いることに
より、損傷をクラツディングで止めることができ、損傷
による遠距離通信の性能への影響を削減する。

金属線は、海底中に光ファイバケーブルを布設するとき
に必要となる。布設した光ファイバケーブルの位置を調
査するため、この金属線に適当な電気信号を入力し、こ
の電気信号に対する応答を水中電磁検出器で検出するこ
とができる。また、本発明の光ファイバケーブルを非常
に長い距離で用いる場合には、再生中継器や増幅器等が
必要となり、これらに電力を供給する必要が生じる。こ
の電力を供給するために、上記の金属線を用いることが
できる。

金属線を抗張力体とクラツディングとの間に配置するこ
とが便利である。金属線の目的は電気信号または電力を
供給するためのものであるが、これらに加えて、例えば
引張り強度を増加させ、平均密度を増加させる。金属線
は、張力を伝達するために真っ直ぐに配置される。従来
のケーブルでは、このような金属線が螺旋状に設けられ
ている。

このような従来例の場合には、ケーブルに許容できない
「ひねり」が生じることを防ぐために、張力に対する複
雑な平衡構造を設ける必要があった。

本発明の光ファイバケーブルに用いる金属線は、ゞ　　
　　　　、３ゎりヨを生じ６．：よヵ４なく、車９強度
、少。

寄与するだけである。

本発明の光ファイバケーブルは、簡単な構造で、適当な
強度、耐圧力および水遮断を実現できる。

本発明の光ファイバケーブルの構成要素のいくつかは従
来技術で開示されたケーブルに似ているが、本発明のケ
ーブルは新規な構造である。例えば、本発明の管状の抗
張力体は、西ドイツ国公開公報ＤＥ　３２０１９８１号
に開示された光ファイバケーブルの管部材と比較すると
、構造が非常に簡単でしかもその目的が異なる。また、
本発明の光ファイバケーブルに収容される光ファイバは
、英国特許第ＧＢ　２，（１１）９，１７９号明細書お
よび図面に開示された光ファイバケーブルと異なり、金
属で補強する必要がなく、ガラスファイバを撚り合わせ
る必要もない。さらに、本発明で用いる管状の抗張力体
の材料は、英国特許第ＧＢ　１，４６１．５４０号明細
書および図面に開示されたものと異なり、配向により強
度が高められたポリマである。

〔実施例〕

第１図は本発明第一実施例光ファイバケーブルの断面構
造図である。

本実施例の光ファイバケーブルは、管状の抗張力体１０
を含む。この抗張力体１０の外径は１ないし２ｃａ＋の
範囲である。抗張力体１０は、長さ方向に配向したポリ
エチレンで形成されている。

抗張力体１０の内側には、キングフィラメント１２を取
り囲む６本のガラス製光ファイバ１１が収容されている
。キングフィラメント１２として、本実施例では光ファ
イバ１１と同等の光ファイバを用いる。

抗張力体１０の内側にはまた、シリコンエラストマ等の
充填物質を含み、光ファイバ１１およびキングフィラメ
ント１２の間の空隙を完全に充填している。

光ファイバ１１およびキングフィラメント１２は、その
直径が典型的には１２５　ｔｒｍで、それぞれが光通信
信号を伝達する経路となる。

個々の光ファイバをシリコンエラストマで皮膜すること
は従来から行われている。これらのシリコンエラストマ
は、充填物質として用いるに非常に通している。

第２図および第３図は本発明第二実施例光ファイバケー
ブルの、それぞれ縦断面構造図および横断面構造図を示
す。この実施例は、第一実施例の光ファイバケーブルを
、耐摩耗クラツディング１５により覆ったものである。

二つの真っ直ぐな金属ｍ１３．１４を、耐摩耗クラツデ
ィング１５と抗張力体１０との間に配置し、本実施例の
光ファイバケーブルを海底に布設するときに、一方の端
、すなわち海岸から金属線１３．１４の一方または双方
に位置信号を供給する。光ファイバケーブルが一個所で
破損しても、両端から位置信号を供給することによりそ
の位置を検出することができる。また、必要な場合には
ケーブルに電力を供給するために金属線１３．１４を用
いることができる。

本発明のケーブルを布設するには海底に溝を堀って埋設
する。

次に、本発明の光ファイバケーブルを製造する方法につ
いて説明する。この方法は二つの別個の工程を含む。第
一の工程では、（別々の）光ファイバを充填物質に埋め
込み、光ファイバおよび充填物質で構成されるケーブル
コアを形成する。第二の工程では、抗張力体１０をケー
ブルコアのまわりに引抜成形する。第二の工程はさらに
以下の三つの工程を含む。すなわち、 （１）ケーブルコアのまわりに、クロスヘッド押出によ
り管を成形する。この管の内径は、次の工程で延伸され
たときに縮小することを考慮して、ケーブルコアより十
分に大きくしておく。

（２）英国特許第ＧＢ　２，０６０，４６９Ｂ号明細書
および図面に開示された延伸方法により、上記の工程で
成形した管を配向させ、管状の抗張力体を製造する。抗
張力体の内径は、延伸の後にもケーブルコアのまわりに
空間が残るように選択し、延伸によりケーブルコアが圧
迫されないようにする。

（３）ケーブルコアと抗張力体との間にエラストマの前
駆体を導入し、これを硬化架橋させて空間を充填する充
填物質を形成する。

これらの工程について第４図および第５図を参照してさ
らに説明する。

５　　　　　　ここでは、充填物質として、ｒＳＹＬＧ
ＡＲＤ　Ｊの商品名で市販されているシリコンエラスト
マを用いた例を説明する。この［５ＹＬＧＡＲＤ　Ｊは
、光ファイバの皮膜に広く使用されているものであり、
加熱により架橋されてゴム状の固体となる粘性液体であ
る。

また、光ファイバとして、直径１２５−の市販のガラス
ファイバを７本用いる。それぞれの光ファイバの表面に
は、ｒＳＹＬＧＡＲＤ　Ｊのシースが設けられている。

これらのシースはファイバを製造するときに設けられた
ものであり、色による識別を行うために着色されている
。シースを含めた光ファイバの直径は２５０−である。

この７本のシース付き光ファイバを、第２図に示した配
列で接触するように配置する。７本の光ファイバを束ね
たファイバ束の直径は約７５０ｎである。

第４図はケーブルコアを形成する工程を示す図である。

一定の引張り条件で７個のリールから７本の光ファイバ
を繰り出し、ファイバ束４０を形成する。

これに関する部分は図示していな、い。このファイバ束
４０を、鉛直円筒バス４１内の粘性のある前駆体４２に
通過させる。この前駆体４２として、本実施例ではｒＳ
ＹＬＧＡＲＤ　Ｊを用いる。前駆体４２の液面は、適当
な手段（図示せず）により一定のレベルに保持される。

鉛直円筒バス４１の底には金型４３が取り付けられてい
る。金型４３の直径は１ｍｍである。液体の前駆体４２
は、シース付き光フアイバ間の隙間を満たし、ファイバ
束４０の動きにより金型４３を通って落下する。前駆体
は粘性があるので、金型４３の形状により直径１ｍｍの
フィラメントに成形できる。金型４３から出たフィラメ
ントをヒータ４４により加熱し、前駆体を硬化させて固
体のエラストマを得る。硬化速度が流速より速く、７本
の光ファイバを含み、外径が１ｍｍの固体エラストマで
被われたケーブルコアが得られる。ケーブルコアの外側
の約１２５−の厚さの層は固体エラストマだけで構成さ
れ、光ファイバはケーブルコアの中心の直径約７５０μ
ｍの部分にだけこのケーブルコアの軸と平衡に配置され
ている。上述の皮膜工程を繰り返して、さらに外側にｒ
ＳＹＬＧＡＲＤ　Ｊ層を形成することもできる。これに
より、ケーブルコアの直径を２ｍｍまたは必要に応じて
これより太くすることもできる。

一般に手に入れることのできる光ファイバの長さは２．
２ｋｍであるが、必要な場合にはこれを連結する。これ
により長尺のケーブルコアを製造することができる。

第５図は抗張力体として用いるポリエチレン管をケーブ
ルコアのまわりに引抜成形する方法を示す。

第５図に示すように、ケーブルコア５０を、クロスヘッ
ド押出装置５１の中心に通過させ、ケーブルコア５０の
まわりにポリエチレン管５２を成形する。

押し出されたポリエチレン管５２は、冷却器５３により
水または大気で約１００℃に冷やされ、熱処理オーブン
５４に導かれる。熱処理オーブン５４は、ポリエチレン
管５２およびケーブルコア５０の温度を約２分間にわた
って１０８℃ないし１１２℃に昇温する。

この温度はポリエチレン管５２の原料の成分に依存する
。熱処理オーブン５４の終端には絞り金型５５が設けら
れている。絞り金型５５の温度は本実施例の場合は１０
０℃であるが、この温度も、ポリエチレン管５２の原料
の成分に依存して、適当な温度に制御することが必要で
ある。この絞り金型５５を通して、引き取り機５６によ
りポリエチレン管５２を引き出す。すなわち、引き抜き
成形を行う。引き出し速度は、クロスヘッド押出装置５
１による押し出し速度の８倍ないし１６倍である。これ
により、ポリエチレン管５２が１：８ないし１：１６の
比で延伸されて配向する。

このような速度による絞り成形では、一般的に、ケーブ
ルコア５０とポリエチレン管５２の壁との間に小さな環
状の空隙が残る。この空隙をｒＳＹＬＧＡＲＤＪで満た
す必要がある。このため、絞り金型５５まで伸びる毛管
５７を用い、ホッパー５８からｒｓＹＬＧＡＲＤＪ前駆
体を供給する。ホッパー５８に蓄えられた前駆体は、圧
力が加えられており、毛管５７を経由して一定速度で上
記の環状の空隙に注入される。ポリや　　　　　エチレ
ン管５２に残っている熱により前駆体を硬化し、ケーブ
ルコア５０のゴム系固体との間に架橋を形成し、環状の
空隙を充填する。絞り成形後のポリエチレン管５２の直
径は１０ないし２０ｍｍの範囲である。

以上の製造方法は以下の利点がある。

（１）　　一つのケーブルコアにあらかじめ複数（この
場合は７本）の光ファイバを収容することにより、それ
以降の工程が単純化される。

（２）　　一本の芯線のまわりにクロスヘッド押出成形
で管を形成する方法は、プラスチックの成形方法として
十分に確立されている。ケーブルコアを導入する管の内
径が大きいので、製造工程が単純である。

（３）延伸配向工程は、英国特許第ＧＢ２．０６０．４
６９８号明細書および図面に開示されている。引き抜き
成形後にも小さい空隙を残すことにより工程が簡単にな
る。

（４）前駆体の導入は、延伸配向工程の後に残った空隙
を満たす方法として単純である。

上述の光ファイバケーブルに用いるポリマとしては、 （ａｌ　　ブリティッシュ・ペトロリアム社からｒ００
６−６０」のコード番号で提供される中程度の分子量の
エチレンポリマ、 （ｂ）　　ブリティッシュ・ペトロリアム社からｒＯ０
２−４７」のコード番号で提供される重量平均分子量１
５００００、数平均分子量２２０００のエチレン・コポ
リマ、 および、 （Ｃ）　　インペリアル・ケミカル・インダストリイズ
社からｒＧＳＥ　１０８　Ｊのコード番号で提供される
メルトフローインデックスが０．８のポリエチレン・ホ
モポリマ の三種類を用いた。

これらの材料を用いて製造した光ファイバケーブルは、
海水中で重量と浮力とがほぼ等しい。

、（ｂ）のエチレン・コポリマを用いた光ファイバケー
ブルで以下のパラメータを得た。

外径　　　　　　　　　　　　　　　１５ｍｍポリエチ
レン管の内径　　　　　　　１ｍｍ破壊負荷　　　　　
　　　　　　約２０００ｋｇ重１％の応力変形に対する
ヤング率　　８　Ｇｐａ必要な場合には、この光ファイ
バケーブルに耐摩耗タラソディングおよび導電部材を設
けてもよい。

外側の管の絞り　（引き抜き）速度は、１：８ないし１
：１６の範囲に限定されるものではない。特に、より高
速の絞り速度で引き抜き成形を行う場合には、外側のポ
リエチレン管をケーブルコアに密着させて絞り、ケーブ
ルコアのエラストマとの間の空隙も除去しても本発明を
同様に実施できる。

この場合には前駆体を導入する必要がない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光ファイバケーブルは、
全体の密度が海水の密度と同程度である。

このため、海水中の取り扱いが容易であり、しかも布設
時に光ファイバケーブル自体の重さにより生じる張力が
小さい。また、構造的に耐水性に優れている。このため
、本発明の光ファイバケーブルを海底ケーブルとして用
いて大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第一実施例光ファイバケーブルの縦断面
構造図。 第２図は本発明第二実施例光ファイバケーブルの縦断面
構造図。 第３図は本発明第二実施例光ファイバケーブルの横断面
構造図。 第４図はケーブルコアの製造方法を示す図。 第５図は管状の抗張力体の製造方法を示す図。 ｌＯ・・・抗張力体、１１・・・光ファイバ、１２・・
・キングフィラメント、１３．１４・・・金属線、１５
・・・耐摩耗タラッディング、４０・・・ファイバ束、
４１・・・鉛直円筒バス、４２・・・前駆体、４３・・
・金型、４４・・・ヒータ、５０・・・ケーブルコア、
５１・・・クロスヘッド押出装置、５２・・・ポリエチ
レン管、５３・・・冷却器、５４・・・熱処理オーブン
、５５・・・絞り金型、５６・・・引き取り機、５７・
・・毛管、５８・・・ホフバー。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）長さ方向に配向した熱可塑性ポリマで形成された
   管状の抗張力体と、 この抗張力体の孔内に長さ方向に沿って収容された複数
   ｎ本の光ファイバと、 上記抗張力体および上記複数の光ファイバの相互の間を
   充填する充填物質と を備えた光ファイバケーブル。
2. （２）充填物質はゴム系の固体である特許請求の範囲第
   （１）項に記載の光ファイバケーブル。
3. （３）ゴム系の固体はシリコンゴムである特許請求の範
   囲第（２）項に記載の光ファイバケーブル。
4. （４）複数ｎは７である特許請求の範囲第（１）項ない
   し第（３）項に記載の光ファイバケーブル。
5. （５）７本の光ファイバは、６本の光ファイバが中心に
   配設された第７番目の光ファイバのまわりを均一に取り
   囲む形状に配置された特許請求の範囲第（４）項に記載
   の光ファイバケーブル。
6. （６）熱可塑性ポリマはポリエチレンである特許請求の
   範囲第（１）項ないし第（５）項のいずれかに記載の光
   ファイバケーブル。
7. （７）抗張力体は、その破壊張力が１００ｋｇ重〜３０
   ００ｋｇ重である特許請求の範囲第（１）項ないし第（
   ６）項のいずれかに記載の光ファイバケーブル。
8. （８）抗張力体は、その破壊張力が１０００ｋｇ重〜２
   ０００ｋｇ重である特許請求の範囲第（７）項に記載の
   光ファイバケーブル。
9. （９）ケーブルの密度が０．９ないし４ｇｃｍ＾−＾３
   の範囲である特許請求の範囲第（１）項ないし第（８）
   項のいずれかに記載の光ファイバケーブル。
10. （１０）密度は０．９ないし１．５ｇｃｍ＾−＾３の範
    囲である特許請求の範囲第（９）項に記載の光ファイバ
    ケーブル。
11. （１１）抗張力体は、その外側が耐摩耗性のクラッディ
    ングで囲まれた特許請求の範囲第（１）項ないし第（１
    ０）項のいずれかに記載の光ファイバケーブル。
12. （１２）抗張力体は、クラッディングとの間に長さ方向
    に沿って導電性の撚り線が配設された特許請求の範囲第
    （１１）項に記載の光ファイバケーブル。
13. （１３）充填物質に埋め込まれた複数の光ファイバで構
    成されるケーブルコアのまわりに、このケーブルコアの
    外径より大きい内径の熱可塑性の管を押出成形し、 この管を引抜成形により延伸して内径を小さくし、 この延伸を実行している領域またはその近傍で上記管の
    内側に残留する空隙を充填する液状の充填物質の前駆体
    を導入し、この前駆体を硬化させる 光ファイバケーブルの製造方法。