JPS61198113A - 光フアイバ心線 - 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】 （発明の技術分野） 本発明は、二次被覆層を改良した光フナイバ心線に関す
る。

（発明の技術的背景） 第７図には従来の光ファイバ心線１が示されており、プ
リフォームロッドを溶融、紡糸して得られた光ファイバ
素線２を備えている。この光ファイ／へ素線２上には、
紡糸後の傷や外気から光ファイバ素線２を保護するため
にプライマリコート３が被覆され、その上には、伝送特
性の改善のためのバッファコート４が被覆されている。

これらプライマリコート３及びバッファコート４は一次
被覆層５と称せられ、シリコン樹脂等の熱硬化性樹脂か
ら形成される。そして、−次被覆層５上には、外力及び
温度変化等に伴って光ファイバ素線２が断線したりその
伝送特性が劣化したりするのを防止するために、二次被
覆層６が設けられる。

この二次被覆層６はポリアミド樹脂や高密度ポリエチレ
ン（以下、ＨＤＰＥと称す）等の熱可塑性樹脂から形成
される。

（背景技術の問題点） ところで、ポリアミド樹脂から成る二次被覆層６を有す
る光ファイバ心線においては、ポリアミド樹脂の線膨張
係数が約ｔ　ｔ　、　４Ｘ　ｔ　ｏ−”〔”ｃ一つと比
較的大きいことから、−２０℃程度でマイクロベンディ
ングが発生し、伝送損失が増加してしまう。そこで、従
来は、光ファイバ心線１゛をケーブル化する場合には、
線膨張係数の小さい、例えば、鋼線やガラスｔａ維強化
プラスチックロンドをテンションメンバとして用い、こ
のテンションメンバに光ファイバ心線１を巻き付け、光
ファイバ素線２と二次被覆層６との線膨張係数の差によ
り発生する収縮応力を吸収するようにしている。しかし
、これによっても光ファイバ心線の伝送損失は一４０℃
以上になると増加してしまう。

また、ポリアミド樹脂から成る二次被覆層６を有する光
ファイバ心線１においては、ポリアミド樹脂の１００℃
、２４時間における加熱収縮量が約１．３３％であるこ
とから、高温雰囲気下では加工時の残留歪や結晶化の進
行によって二次被覆層６が収縮し、約６０″Ｃで伝送損
失が増加してしまう。従って、ポリアミド樹脂から成る
二次被覆層６を有する光ファイバ心線１を用いて光ファ
イバケーブルを製作した場合にはその使用可能な温度範
囲は約−４０℃〜６０℃に限られてしまう。

更に、ポリアミド樹脂のヤング率は、２５°Ｃで１２７
ｋｇ／ｌｌｌ５２．−２０℃で１６５ｋｇ／■２、又同
降伏点応力は４　、１５　ｋｇ／ｍｍ２なので、剛性率
が比較的小さく、このため、ポリアミド樹脂から成る二
次被覆層６を有する光ファイバ心線では側圧により伝送
損失が著しく増加してしまう。

次に、ＨＤＰＥは、線膨張係数及び加熱収縮量が１６　
、３　Ｘ　１　ｏ−５［０ｃｍ’］、及び３．０％と太
きく、かつヤング率及び降伏点応力が８７ｋｇ／：ｙｍ
２及び２．２４ｋｇ／ｍｍ２と小さいので、ＨＤＰＥか
ら成る二次被覆層を有する光ファイバ心線では、更に使
用温度範囲が限られ、しかも側圧により大きく伝送損失
が増加してしまう。

最近では、剛性率が大きく、かつ線膨張係数及び加熱収
縮量の小さいガラス繊維強化プラスチックを二次被覆層
とする光ファイバ心線も提案されているが、このガラス
繊維強化プラスチックは熱硬化型樹脂であるため、□光
ファイバ素線に押出被覆することができず、従って、製
造上問題を有し、しかも非常に高価なものになってしま
う。また、ガラスｔＲｍ強化プラスチックを用いて強度
を向上させる場合には二次被覆層の肉厚をある程度確保
しなければならないので、光ファイバ心線の外径が大き
くなってしまう。

（発明の目的） 本発明の目的は、小径でありながら剛性率が大きい上に
、線膨張係数及び加熱収縮量が小さく、しかも製造の容
易な二次被覆層を有する光ファイバ心線を提供すること
にある。

（発明の概要） 本発明は、光ファイバ素線の一次被覆層上に、チタン酸
カリウムを１０〜４０重量％含む熱可塑性樹脂から成る
二次被覆層を設けたことを特徴とする。

上記チタン酸カリウムとして、繊維状の六チタン酸カリ
ウム（Ｋ２Ｏ・６Ｔｉ０２）を用い、この六チタン酸カ
リウムｍ維をポリアミド樹脂及びＨＤＰＨにそれぞれ充
填量を変化させて加え、得られた二次被覆材を試料とし
てその六チタン酸カリウムａｍ充填量に対する引張ヤン
グ率（引張速度５！Ｉｌ＋／分）、線膨張係数（（ＴＭ
Ａ）；−３０℃〜３０℃）及び加熱収縮量（１００°Ｃ
１２４時間）を測定したところ、第４図、第５図及び第
６図に示す結果が得られた。即ち、ポリアミド樹脂から
成る二次被覆材は、図中、（Ａ）で示すように、六チタ
ン酸カリウム繊維の充填量が増加するに従ってヤング率
は増大し、線膨張係数及び加熱収縮量は減少している。

そして、六チタン酸カリウム繊維を１５重量％及び３０
重量％充填した場合には、ヤング率は約３倍と約４倍に
、線膨張係数は約１／３と約１１５に、又加熱収縮量は
約１７４と約ｌ／２０に変化している。また、ＨＤＰＥ
から成る二次被覆材も図中（Ｂ）で示すように、同様に
変化し、六チタン酸カリウム繊維を１５改量％及び３０
重量％充填した場合には、ヤング率は約１．４倍と約１
．８倍に、線膨張係数は約７／８と約５／８に、加熱収
縮量は約２．２／３と約２／３に変化している。

従って、チタン酸カリウムを含む熱可塑性樹脂を被覆材
として用いることで、剛性率が大きい上に線膨張係数及
び加熱収縮量の小さい二次被覆層を有する小径の光ファ
イバ心線を得ることができる。よって、この光ファイバ
心線に側圧が加わっても伝送損失が殆ど増加せず、又こ
の光ファイバ心線を温度変化の激しい場所に配しても伝
送損失は増加しない。

（発明の実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

実施例１ 第１図（Ａ）、（Ｂ）には本発明に係る光ファイバ心線
７及び８がそれぞれ示されている。これらの光ファイバ
心線７，８はプリフォームロッドを溶融、紡糸して得ら
れたグレーデッドインデックス型の石英製光ファイ／へ
素線２を備えている。

これら光ファイバ素線２．２は、直径が５０　ｇｍのコ
アと直径が１２５　ｇｍのクラッドとから成る。各光フ
ァイバ素線２．２上には、プライマリコート３及びバッ
ファコート４が押出被覆されている。プライマリコート
３及びバッファコート４はシリコン樹脂から成り、バッ
ファコート４の外径が４００ｇｍになるようにその肉厚
が設定され、−次被覆層５を形成している。各−次被覆
層５．５上には二次被覆層９．１０がそれぞれ押出被覆
されている。そして、一方の光ファイバ心線７の二次被
覆層９は、六チタン酸カリウムｔａ維が１５川量％充填
されているポリアミド樹脂から形成されている。また、
他方の光ファイバ心線８の二次被覆層１０は、六チタン
酸カリウムｒａｍが３０％量％充填されているポリアミ
ド樹脂から形成されている。両二次被覆層９及び１０は
それぞれ外径が０．９ｍｔｒｒになるように押出被覆さ
れている。

比較例 上記第１図に示す実施例の光ファイバ心線において、二
次被覆層をポリアミド樹脂のみから形成した。

さて、上記実施例の両光ファイバ心線７．８と、比較例
の光ファイバ心線との低温伝送特性を調べるために、こ
れら光ファイバ心線を２０℃の温度下に配し、５時間経
過する毎に温度を１０℃下げつつＯ′Ｃから一５０℃ま
での温度範囲における各光ファイバ心線の伝送損失増加
を測定した。

測定には光源として波長８６０ｎａ＋のＬＥＤと光パワ
ーメータを用いた。測定結果を第１表に示す。

第１表 上記第１表において、比較例の光ファイバ心線の伝送損
失増加は、−２０℃で０．０５ｄＢ、−３０℃で０．１
５ｃｌＢ、−４０℃で０．７０ｄＢになっている。これ
に対して、本実施例の光ファイバ心線７〔第１図（Ａ）
〕の伝送損失増加は一４０℃で０．０５ｄＢ、−５０℃
で０．１５ｄＢであった。また、本実施例の光ファイバ
心線８〔第１図（Ｂ）〕の伝送損失増加は一４０℃で０
．０５ｄＢ、−５０℃で０．１３ｄＢであった。このよ
うに、本実施例の光ファイ／く心線７．８の低温伝送特
性は従来と比較して著しく向上しており、−５０℃以上
であっても充分に使用し得ることが判る。これは、二次
被覆層９、ｌＯとして六チタン酸カリウム繊維を充填し
たポリアミド樹脂を用いたので、二次被覆層９．１０の
線膨張係数が小さくなり、低温下でも殆どマイクロベン
ディングが発生しないことによると考えられる。

次に、上記実施例の両光ファイバ心線７，８と、比較例
の光ファイバ心線との高温伝送特性を調べた結果を第２
表に示す。この高温伝送特性試験では、６０″Ｃ及び８
０℃でそれぞれ２４時間放置した後の室温（２５°Ｃ）
中での伝送損失増加をＸ１ｌｌ定した。測定には上記し
たと同一の光源及びパワーメータを用いた。

第２表 上記第２表から明らかなように、比較例の光ファイバ心
線の伝送損失増加は、６０℃で放置した場合には０．０
５ｄＢ、８０℃で放置した場合には０．４ｄＢであった
。これに対して、実施例の光ファイバ心線７．８は６０
℃及び８０℃で放置した場合でも伝送損失は増加するこ
とがなかった。これは、二次被覆層９．１０の加熱収縮
量が極めて小さいので、高温下でも殆どマイクロベンデ
ィングが発生していないことによると考えられる。

更に、上記実施例の両光ファイバ心線７．８と、比較例
の光ファイバ心線との側圧特性を調べた結果を第３表に
示す、この側圧特性試験では、各光ファイバ心線を＃３
０の紙やすりで挟み、２０　ｋ　ｇ／　３０ｃｍＸ　２
の荷重（側圧）を加えた際の各光ファイバ心線の伝送損
失増加を測定した。測定には上記したと同一の光源及び
光パワーメータを用いた。

第３表 上記第３表から明らかなように、比較例の光ファイバ心
線においては、伝送損失増加が０．４２ｄＢと非常に大
きくなっている。これに対して実施例の光ファイバ心線
７，８は、伝送損失増加が０．１５ｃｉＢ及び０．０８
ｄＥとそれほど大きくなっていない。

ところで、上記実施例の両光ファイバ心線７．８と、比
較例の光ファイバ心線の引張試験を行なった。材料長は
３００ｍｍ、試料数は各２０、引張速度は１００ｍｍ／
分、試験温度は２２℃、湿度は５５％であった。この引
張試験の結果を第４表に示す。

第４表 上記第４表から明らかなように、比較例の光ファイバ心
線における破断荷重の平均値は８．１ｋｇ、本実施例の
光ファイバ心線７．８における破断荷重の平均値はそれ
ぞれ８．４０Ｋｇと８゜６０ｋｇである。比較例と実施
例の心線の破断荷重の差０．３０ｋｇと０−５０ｋｇは
六チタン酸カリウム繊維によって二次被覆Ｎ９．１０が
補強されたことによると考えられる。そして、上記第４
表の試験結果より、二次被覆層９．１０の剛性率が大き
くなっていることが判る。よって、本実施例の光ファイ
バ心線７．８は耐側圧特性が向上しているので、第３表
に示すように、側圧が加わっても伝送損失増加がそれほ
ど大きくなることはない。

上記実施例において、六チタン酸カリウム繊維は１５重
量％と３０重量％の割合でポリアミド樹脂に充填されて
いるが、１０重量％〜４０重量％の範囲で充填量を変え
ることができ、１０重量％以下の場合には二次被覆層９
又は１０の線膨張係数、加熱収縮量及び剛性が従来のポ
リアミド−樹脂のみから成る二次被覆層と殆ど変らず、
又４０毛量％以上の場合には二次被覆層の押出作業が困
難になってしまう。

尚、上記実施例では、大チタン酸カリウム繊維を用いた
が、ニチタン酸カリウム繊維や四チタン酸カリウム繊維
等を用いても同様の効果を得ることができる。

また、ポリアミド樹脂の如き熱可塑性樹脂にチタン酸カ
リウムを充填するだけであることから、二次被覆層９又
は１０を任意に着色することができる利点もある。

実施例２ 六チタン酸カリウムを１５重量％充填したＨＤＰＥと、
六チタン酸カリウムを３０重量％充填したＨＤＰＥをそ
れぞれ実施例１で示した光ファイバ素線上の一次被覆層
に押出被覆し、これにより六チタン酸カリウム１５重量
％含むＨＤＰＥ二次被覆層を有する光ファイバ心線と、
六チタン酸カリウム３０重量％含むＨＤＰＥ二次被覆層
を有する光ファイバ心線とを得た。

これらの光ファイバ心線の各ＨＤＰＥは、第４図乃至第
６図に（Ｂ）で示すように、充填量１５重量％と３０重
量％位置での線膨張係数、加熱収縮量及びヤング率を有
している。従って、これらの光ファイバ心線はＨＤＰＥ
のみから成る二次被覆層を有する光ファイバ心線に比べ
、耐側圧特性、低温伝送特性及び高温伝送特性が優れて
いることが判る。

第２図（Ａ）には本発明の応用例に係る光ファイ／ヘケ
ーブルが示されている。即ち、この光ファイバケーブル
は中心に位置するテンションメンバ１１を（ｍえ、この
テンションメンバ１１はガラスｕｈ維強化プラスチック
から形成されている。テンションメンバ１１の周面には
介在紐１２を介して６本の光ファイバ心線８′が巻き付
けられている。これらの光ファイバ心線８′は第１図（
Ｂ）に示す光ファイバ心線８と同一構造であり、六チタ
ン醜カリウム繊維を３０重量％含むポリアミド樹脂から
成る二次被覆層１０′を有している。介在紐１２はポリ
プロピレン、カイノール若しくはケブラー（Ｄｕ　ＰＯ
ＮＴ社製の商品名）から形成される。介在紐１２及び光
ファイバ心線８′上には押え巻き１３が設けられ、押え
巻１３上には直接的にポリエチレンから成る外被１４が
押出被覆されている。

ところで、第２図（Ｂ）には従来のこの種の光ファイバ
ケーブルが示されている。即ち、テンションメンバ１１
の周面には、ポリアミド樹脂のみから成る二次被覆層１
５ａを有する光ファイバ心線１５が介在１２と共に巻き
付けられ、押え巻１３上にはクッション層１６が設けら
れている。

そして、クッション層１６上に押え巻き１３′を介して
ポリエチレンから成る外被１４が押出被覆されている。

クッション層１６は介在紐１２と同一材料から形成され
ており、外被１４の成型型やケーブル自体に加わる外力
を吸収し、従来構造の光ファイバ心線１５に側圧が加わ
るのを防止している。また、このクッション層１６は、
外被１４の押出時に光ファイバ心線１５の二次被覆層１
５ａが加熱され、収縮するのを防ＩＦとする断熱材とし
ても用いられている。

これに対して、第２図（Ａ）に示す本発明の光ファイバ
ケーブルにおいては、従来の約４倍のヤング率を有し、
かつ加熱収縮量が従来の約１７２０である二次被覆層１
０′を含む光ファイバ心線８′を用いているので、クッ
ションＲｔｓは不要であり、従って、押え巻１３上には
上記したように直接的に外被１４が設けられている。よ
って、ケーブル外径を小さくすることができる上に、ク
ッション層１６及び押え巻１３が不要になることから、
材料費が少なくて済み、安価に光ファイバケーブルを提
供することができる。また、従来のようにクッション層
１６を用いると、外被１４の押出時に受ける熱や高温雰
囲気中での熱の影響でクッション層１６自体が収縮し、
光ファイバ心線１５に側圧が加わる。しかるに、本発明
の光ファイバケーブルではクッション層１６を用いてい
ないので、このような問題は生ぜず、よって、クッショ
ン層１６による側圧で伝送損失が増加することはない。

第３図（Ａ）には本発明をユニット型光ファイバケーブ
ルに応用した例が示されている。即ち、この光ファイバ
ケーブルは、テンションメンバ１１の周面に、複数の光
ユニット１７が介在カッド１２′及びガスパイプ１８と
共に巻き付けられ、これらの上に押え巻１３’を介して
ポリ塩化ビニルから成る外被１４′が押出被覆されてい
る。各光ユニット１７は、小径のテンションメンバ１１
ａの周面に巻き付けられている６本の光ファイバ心線８
′と、これらの光ファイバ心線８′上に巻かれている押
え巻１３ａとから成る。各光ファイバ心線８′は、六チ
タン酸カリウム繊維を３０重量％含むポリアミド樹脂か
ら成る二次被覆層１０′を有している。

比較のために、第３図（Ｂ）に、従来のこの種の光ファ
イバケーブルを示す。即ち、従来のこの種の光ファイバ
ケーブルでは、ポリアミド樹脂のみから成る二次被覆層
１５ａ、を有する光ファイバ心線１５を用いているので
、これら光ファイバ心線１５上に押え巻１３ａを介して
クッション層１６′が設けられ、更にこのクッション層
１６’上に他の押え巻１３ｂが設けられ、これにより光
ユニッ）１７’が構成されている。

（発明の効果） 本発明によれば、チタン酸カリウムを含む熱可塑性樹脂
から二次被覆層を形成したことで、製造が容易で、しか
も肉厚を大きくしなくても剛性を有する上に、線膨張係
数及び加熱収縮量の小さい二次被覆層を有する光ファイ
バ心線が得られる。

従って、本発明の光ファイバ心線を用いる場合には耐側
圧特性及び耐温度特性の優れた光ファイバケーブルを製
作することができる。また、本発明の光ファイバ心線を
用いて光ファイバケーブルを製作する場合にはクッショ
ン層が不要になるので、光ファイバケーブルを小径化す
ることができるだけでなく、材料費が少なくて済むこと
から非常に経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明に係る光ファイ
バ心線を示す斜視図、第２図（Ａ）及び第３図（Ａ）は
第１図（Ｂ）の光ファイバ心線を用いた光ファイバケー
ブルをそれぞれ示す断面図、第２図（Ｂ）及び第３図（
Ｂ）は従来の光ファイバケーブルをそれぞれ示す断面図
、第４図乃至第６図はヤング率、線膨張係数及び加熱収
縮量と六チタン醸カリウム繊維充填量との関係をそれぞ
れ示す特性図、第７図は従来の光ファイ／鮨６線を示す
斜視図である。 ｌ、７．８−−−−一光ファイバ心線、８　′　、　ｌ
　　５−−−−−　　　　　　ｔｔ２−−−−−−−−
一光ファイバ素線、５−−−−−−−−−一次被覆層、 ９．１０．１０’−一二次被覆層。 （他１名） 第菖図 第２図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ファイバ素線上に一次被覆層及び二次被覆層がこ
   の順で設けられている光ファイバ心線であって、前記二
   次被覆層は、チタン酸カリウムを１０〜４０重量％含む
   熱可塑性樹脂から成ることを特徴とする光ファイバ心線
   。 ２、前記チタン酸カリウムは繊維状であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバ心線。