JPS62160407A - 金属包装光導体 - 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】 発明の分野 本発明は光導体の分野、更に詳細には、改良された金属
包装光導体に関するものである。

発明の背景 下記の特許二件で示すように、光ファイバーを囲んでい
る物質の中間層を圧縮する金属外装の中に包み込まれた
光ファイバーは公知である。

すなわち、米国特許第４，２１４，６９３号明細書では
、逆に金属外装で囲んだ電気絶縁物質で囲んである、よ
った導体を開示している。導体は、よった銅でもよく、
あるいは一本以上の導体が「光ファイバー（ｆｉｂｑｒ
　ｏｐｔｉｃｓ　）　Ｊの実施に適切な物質、代表的に
はガラス繊維又はコーティングし九がラス繊維のよシ線
であってもよい。この特許の開示によれば、「光ファイ
バー」物質は金属導体を用いないで、単独で使用するこ
とができる。

絶縁物質は、ポリテトラフルオロエチレン、又ハヘキサ
フルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとの完全
なフッ素化共重合体、あるいはプロピノン重合体及び共
重合体のような熱可塑性物質であってよい。「光ファイ
バー」物質を使用する場合には、必要とする他の絶縁物
質の量を少なくし、若干の場合には、完全に省くことが
できる。

金属外装はステンレス＠裏が好ましく、かつすえ込みす
る。最終製品は大地のボアホール（ｂｏｒｑｈｏｌｅ　
）中で、地上のケーブル・ドラムからダウンホール（ｄ
ｏｗｎｈｏｌｅ　）工具を吊シ下げ、かつこの工具と地
上装置との間の信号を伝達するのに使用する針金線であ
る。

米国特許第４．３８１，１４１号明細書では、両方共、
金属ハロゲン化物、又はヒ素−七しン　ガラス製の心線
及び張り合わせの予備成形品を作製し、予備成形品の外
側表面に滑剤を塗布し、予備成形品を銅又はアルミニウ
ム製の金属管内に真空密閉し、かつ金属管を予備成形品
の融点よシも低い温度で、ダイスを通して引っ張り、直
径を縮小し、引き延ばすことによって製造し次元ファイ
バーを開示している。滑剤は、フッ素タイプ樹脂、フッ
素タイプ　ポリオレフィン、ポリ二テＶンのようなポリ
オレフィン重合体、あるいは窒化ホウ素であってよい。

発明の要約 本発明の目的は、圧力が最小密閉長さ６インチを基準に
して約５０００ポンド／平方インチまでであり、かつ温
度が約−４０℃のような低温から、約２５０℃のような
高温までの範囲に収まる環境で、光信号を伝達するのに
使用することのできる連続した圧力境界密封をしである
、金属で包装した光導体を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、光導体の微小折夛曲げを生
じることなく、隔壁を貫通するために使用するのに適合
させるように、外部で容易に密封されるような、金属で
包装した光伝導体を提供することである。

本発明の別の目的は、金属外装で保護されるような特殊
な目的の光導体を提供することである。

これら及び他の目的、並びに利点は、張り合わせで囲ん
である光伝達心線、張９合わせをコーティングするポリ
イミドから成る緩衝剤、この緩衝剤を囲む、融点が約２
００℃よりも高い熱可塑性物質から成る被覆物、該被覆
物上の、少なくとも１００℃の温度で硬化するエポキシ
　フィルム、及びこのエポキシ　フィルムを囲み、かつ
この被覆物を圧縮する、機械的に縮小されるしなやかな
金属外装を包有する光ファイバーを提供することによっ
て達成される。

図面の説明 図面は、本発明を具体化する。金属に包み込んだ光導体
の一部分の透視図を示す一枚の図面から成り、図面では
導体を構成している構成要素の部分を、その外部表面を
立面図で、又その末端を横断面で示すように、順次切シ
除いた。

好ましい実施態様の説明 本発明を具体化する光導体構造体は、張り合わせ１１で
囲んだ心線１０を包有する光ファイバーを包含するもの
として示す。この張り合わせをコーティングするのは緩
衝剤１２である。厚さが均一な熱可塑性被覆物１３は緩
衝剤を囲む。被覆物１１いエポキシ　フィルム１４で包
む。機械的に縮小させた金属外装置５はエポキシ　フィ
ルムを囲み、かつ被覆物１３ｔ−圧縮する。

心線１０及び張り合わせ１１はシリカ　ガラス又は石英
のような、光ファイバーとして使用するのに適切などん
な物質で作ってもよい。寸法は、心線１０は外側直径が
約２００μ、すなわち約０．００７８　フインチあるの
が代表的であシ、次に張り合わせ１１は外側直径が約２
４０μ、すなわち０．００９４５インチであるのが代表
的である。

この心線／張９合わせ光ファイバーは、高強度及び高温
の緩衝剤、詳細には、登録商標名「カプトン（Ｋａｐｔ
Ｏｎ　）　Ｊの下にイー・アイ・デュポン（Ｅ、　１．
　ｄｕＰｏｎｔ　）が市販しているような熱可塑性のポ
リイミドでコーティングする。このような心線１０、張
９合わせ１１及びポリイミＹ緩衝剤１２を包有する光フ
ァイバーはユニット化した市販品として調達することが
できる。

熱可塑性被覆物１３は任意の適切な方法で、好ましくは
押し出し加工で、緩衝剤コーティング１２を覆う、均一
な厚い層として施す。上記の代表的な寸法になっている
光ファイバーに対する被覆物１３に関しては、被覆物は
外側直径が約９１４μ、すなわち０．０３６インチある
のが代表的である。少なくとも２００′″Ｃの温度に耐
えることのできる熱可塑性物質を使用する。これは、イ
ー°アイ・デュポンが登録商標名「テフロンＰＦＡ　（
ＴｅｆｌｏｎＰＦＡ　）　Ｊで市販している樹脂のよう
な、フルオロカーボンの炭素−フッ素中心骨格金ペルフ
ルオロアルコキシ側鎖と化合させである共重合体、イン
ペリアル　ケミカル　インダストリーズ社（Ｉｍｐｅｒ
ｉａｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉ、ｅｓ　
Ｌｉｍ１ｔｅｄ　）が登録商標名［ピーク（Ｐｅｅｋ　
）　Ｊで市販している樹脂のような、ポリエーテル　エ
ータ　ケトン、及びイー・アイ・デュポンが登録商標名
「テ７ゼル（Ｔｅｆｚｅｌ　）　Ｊで市販している樹脂
のような、エチレン−テトラ−フルオロエチレン共重合
体から成る群から選定するのが好ましい。

次に、熱可塑性被覆物１３會、トラーコン社（Ｔｒａ−
Ｃｏｎ、　Ｉｎｃ、　）が市販しているｒ　ＴＲＡ−Ｂ
ＯＮＤ２２１１Ｊ又は「ＴＲＡ−ＢＯＮＤ　２２１５　
Ｊのような、適切な高温エポキシ接着剤物質の薄いフィ
ルム１４で包む。前者はエピクロロヒドリン／芳香族ア
ミンであシ、又後者はビス−フェノールＡ／無水物であ
る。このフィルムは取るに足らない厚さである。

次に合体品を、内部が適当な寸法になっている金属外装
の中に、機械的に縮小させる前に、滑シ込ませて、合体
品を収容する。過剰のニーキシは残らず、ふき取るか、
又はこの挿入によって被覆物の周シに分配し直す。金属
外装は、ステンレスステンレス鋼を、最初の外装を構成
する金属であるとすれば、これは壁の厚さを約０．０１
０インチにし、外棚の直径を約２０３２μ、すなわち０
．０８０インチ、従って内側の直径を０．０６０インチ
にするのが代表的である。次に最初の金属外装を機械的
に適切に縮小させて、それの内側の直径を、熱可塑性被
覆物１３の外側直径よシもわずかに小さくし、これでこ
の被覆物を半径方向に内向きに圧縮して、光ファイバー
の内部構成要素１０〜１２を抱き込む。この場合には、
中に合体品の入っている金属外装を、ハンマ型を通して
、すえ込みして、順次に開口が０．０６２インチ及び０
．０５８インチになっている小路二本にする。このすえ
込みの結果として、金属外装の壁は厚さが増して約０．
０１２インチになる。更に重要なことには、熱可塑性被
覆物１３を圧縮状態に配列すれば、これで光フアイバー
構造体の種々の構成要素の間の界面に分って軸方向に、
有効な連続的圧力境界密封を生じる。

先に記載した代表的な金属外装を機械的に圧縮した結果
として、金属外装の面積に約２０％、すなわち±１％の
減少を生じるべきである。これは下記の方程で表わすこ
とができる、 式や、すえ込み前、 Ａ１＝金属外装の外側直径の面積 ａｌ　　＝金属外装の内側直径（口径）の面積及び、す
え込み後、 Ａ２＝金属外装の外側直径の面積 ａ２　　＝金属外装の内側直径の面積 面積はπｒ２又は−Ｄ２に等しく、かつ−は後者の式に
共通であるから、上記の方程式は下記のように書き直す
ことができる、 上記の例で挙げた寸法を代入すれば、 金属外装の面積縮小百分率＝ ＝１９％ 上記の金属外装置５０面積の縮小で、熱可塑性被覆物１
３を圧縮して、この被覆物の面積が約１５％から約２５
％までの範囲に収まる減小を生じるべきである。この下
方限界よルも下は、漏れ率が高過ぎるために許容するこ
とができない。この上方限界よシも上は、心線／張）合
わせ／緩衝剤合体品の光学的完全性に悪影響を及ぼす。

熱可塑性被覆物１３の面積縮小百分率は、下記の式で表
わすことができる、 式中、すえ込み前、 Ｊ１＝熱可塑性被覆物の最初の外側の直径ｊｘ　　＝熱
可塑性被覆物の内側の直径（緩衝剤の外側の直径に等し
い） 及び、すえ込み後、 Ｊ２＝熱可塑性被覆物の縮小した外部直径例えば、 Ｊｌ　＝０．０３６インチ ｊｘ＝０−０１０インチ Ｊ２＝０−０３３インチ と仮定し、かつこれらの数値を上記の方程式に代入すれ
ば、下記の結果になる、 ＝１７％ 光線導体の長さ６インチ区分の代表的な境界密封漏れは
、圧力１００ポンド／平方インチで、ヘリウム１×１０
″″６標準■３／秒よ）も少ない。

密封長さ６インチについての設計基準漏ｔｌｌＫ関する
熱可塑性被覆物１３０面積縮小縮小率を下記のように表
にすることができる。

％　　　漏れ率（Ｈｅ標準（２）３／秒）１５　　１Ｘ
１０−’ ２５　　１Ｘ１０−８ すえ込みの後に、エポキシを硬化させるために、光７ア
イパー構造体を、ＴＲＡ−ＢＯＮＤ２２１１エポキシ接
着剤を使用した場合には、温度約１００℃で２時間、ｒ
ｍ−ＢｏＮｎ　２２１５工ポキシ接着剤を使用した場合
には、温度約２２０℃で４時間、処理する。硬化したエ
ポキシ　フィルム１４は取るに足らない厚さであるけれ
ども、−４０℃程の低温にし、かつ高真空、あるいは５
０００ポンド／平方インチ程の高い正圧のどちらかの下
で、連続境界密封を維持しなければなら表い環境で、最
終構造体を使用する場合には、フィルムのあることが必
須であることを見い出した。又、エポキシフィルムを使
用することなく、かつ最初の寸法が同一の合体器を、ハ
ンマ型の開口が０．０５６インチの最終小路ですえ込み
すれば、得られるすえ込み合体品が有効な境界密封にな
っているのは、−４０℃どころか、わずか０℃まで下が
った温度範囲までであることをも見い出した。

本発明の改良した金属に包み込んだ光導体には種々の適
用範囲がある。例えば、複数のこのような導体を、発振
器ケーブルの光フアイバー検出器と組み合わせるために
、１００℃の水素雰囲気中に送シ込む隔壁の中で使用す
ることができる。もう一つの実施例としては、本発明の
ただ一本の導体を貫入して、果実及び野菜の照射のとき
に、検出器と共に使用することができる。更に別の実施
例は、レーデ−研究に室温で使用する導体三本の真空中
への貫入である。別の実例は航空機の機尾の部分の応力
測定に使用する４体二本の装置である。ステンレス鋼外
装の代シに銅外装を使用することによって、本発明の光
導体をレーダ装置に使用することができる。金属外装用
に、ノ−スタロリ−Ｃ（Ｈａｓｔａｌｏｌｙ−Ｃ）とし
て公知の、高濃度のニッケルを含有するタイプのステン
レス鋼を使用することによって、本発明の光導体は酸性
環境で使用するのに適切になる。

本発明を具体化する光導体構造体では、金属外装の外部
の闇シを密封する領域を、各導体の非常に狭い領域に分
割して破損の確率を最小限にする。

本発明の光導体では、特に多数の導体貫入で導体のＲ１
１シ換えをし易くしである。５２個程の多数の導体を単
一の貫入で使用することができる。本発明の金属に包み
込んだ光導体構造体は、光ファイバーをエポキシ樹脂だ
けに包む場合よシも広い範囲にわたる温度の反復に比較
的よく耐えられる。

本発明の構造体の密封は、その有効性が金属外装の長さ
に左右され、従って構造体を長くすることによって、圧
力性能及び漏れ率を改良する容易な方法を提供する。

図に示し、かつ説明した好ましい光フアイバー構造体の
変化は、当業界の熟達者にとっては、本発明の原理から
逸脱することなく思い浮かべることはできるが、本発明
の範囲は上記の開示に照らして考えられる特許請求の範
囲によって限定しようとするものである。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明による光導体の構成要素の外部表面と横
断面とを示すように順次取シ除いて示す、透視立面図で
あって、 １０は心線、１１は張９合わせ、１２は緩衝剤、１３は
被覆物、１４はフィルム、１５は外装、Ｄｌ、Ｄ２はそ
れぞれ、すえ込み前、及び後の外装の外側直径、 ｄｌ、ｄ２はそれぞれ、すえ込み前、及び後の外装の内
側直径、 Ｊｌ、Ｊ２はそれぞれ、すえ込み前、及び後の被覆物の
外側直径、 ｊは被覆物の内側直径、 である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）金属包装光導体において、 張り合わせで囲んである心線を包有する光ファイバー、 該張り合わせをコーティングする、ポリイミドから成る
   緩衝剤、 該緩衝剤を囲む、融点が約２００℃よりも高い熱可塑性
   物質から成る均一な被覆物、 少なくとも１００℃の温度で硬化する、該被覆物上のエ
   ポキシフィルム、及び 該フィルムを囲み、かつ該被覆物を圧縮する、機械的に
   縮小させた、しなやかな金属外装、を特徴とする、６イ
   ンチという最小限の密封長さ、及び約−４０℃から約２
   ５０℃までの範囲に収まる温度を基準にして、圧力が約
   ５０００ポンド／平方インチまである環境で使用するこ
   とのできる、連続した圧力境界密封のある、金属包装光
   導体。 （２）有効な密封をするために、熱可塑性被覆物の横断
   面の面積を約１５％から２５％縮小させてある、第（１
   ）項に記載の光導体。 （３）エポキシ物質は、温度約１００℃で、約２時間で
   硬化するエピクロロヒドリン／芳香族アミンである、第
   （１）項に記載の光導体。 （４）エポキシ物質は、温度約２２０℃で約４時間で硬
   化するビス−フェノールＡ／無水物である、第（１）項
   に記載の光導体。 （５）被覆物用の熱可塑性物質を、 （１）フルオロカーボンの炭素−フッ素中心骨格をペル
   フルオロアルコキシ側鎖と結合させた共重合体、 （２）ポリエーテル　エーテル　ケトン、及び（３）エ
   チレン−テトラ−フルオロエチレン共重合体、 から成る群から選定する、第（１）項、第（２）項、第
   （３）項、あるいは第（４）項に記載の光導体。