JPS6310112A - 光ファイバケーブル - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、外力に対して光通信用ファイバを保護し、安
定な伝送特性を確保するケーブル構造およびその製造方
法に関するものである。

［従来の技術］ 近年における情報社会の進展に伴い、光を情報伝達手段
に用いた通信技術が急速に発達し、種々な分野に適用さ
れつつある。この光通信技術の伝送媒体として、光線を
導くための光ファイバが一般に用いられている。光ファ
イバには、石英ガラスを主成分とした石英ガラス光ファ
イバ、各種プラスチックを素材としたプラスチック光フ
ァイバ、フッ化物等のハロゲン化物を主成分としたハロ
ゲン化物光ファイバ等があり、光ファイバの特性に応じ
た適用方法がなされている。このうち、石英ガラス光フ
ァイバは、光損失が現在のところ最も低く、信号を伝送
する容量が大きく、かつ引っ張り力に対する強度も強い
ことから、公衆通信用伝送媒体として広く普及している
。

光ファイバは、光線を導くため周囲より屈折率を高くし
たコアと、コア部をとっかこみかつコア部より屈折率を
低くしたクラッドとで構成される。更に、表面傷の発生
を防ぎ、側圧等の外力から光ファイバを保護するととも
に取扱い作業性を容易にするため、一般にはプラスチッ
ク被覆を施す。例えば、石英ガラス光ファイバの場合に
は、ガラスとの接着性に優れたポリアミド樹脂、ポリエ
ステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタ
ン樹脂等の樹脂組成物を石英ガラス光ファイバ上に被覆
する。通常は上述した被覆された光ファイバ（以下光フ
ァイバ心線と呼ぶ）をケーブル内に収容して、実環境下
において伝送特性の劣化、光ファイバの破断のない特性
を確保している。

光ファイバケーブルを実際に使用する場合、光ファイバ
に外部応力が働かないようなケーブル構造が望ましい。

光ファイバケーブルにおいて光ファイバに加わる応力と
しては、■布設作業時にケーブルの長手方向に加わる引
っ張り応力　■ケーブルを曲げた場合の曲げ応力、■ケ
ーブルの半径方向に加わる圧縮応力、■外部の温度変化
に伴なう被覆材料の収縮により発生する熱応力および■
橋りょう添架あるいは傾斜地に布設されたケーブルが長
時間にわたって振動することにより発生する光ファイバ
の移動に伴なう引っ張り応力などが考えられている。以
上の応力のうち、圧縮応力以外の応力は光ファイバに対
してすべて長手方向の引張り応力として作用する。この
引張り応力を緩和するため、種々のケーブル構造が提案
され、一部は既に実用に供されている。

第６図に、特公昭５８−５４３６２号「光通信ケーブル
およびその製造方法」または実公昭５３−３５４８１号
「光ケーブル」等に記載されているケーブル構造の一例
を示す。図において１は光ファイバ心線、４はケーブル
外被、５は被覆体、８は抗張力体、９は抗張力体８を中
心にして形成され、光ファイバ心線１を収納するための
光ファイバ心線収納体である。被覆体５は光ファイバ心
線収納体９と光ファイバ心線ｌを保護する。このケーブ
ル構造において、光ファイバ心線１は、光ファイバ心線
収納体９に設けられケーブル中心線の周りに放射状に開
口を有する収納室内に収容され、光ファイバ心線１はそ
れぞれ自由に動き得るように構成されている。光ファイ
バ心線が光ファイバ心線収納体のようなケーブルの構成
体と固く結合していないため、ケーブルに引張り応力が
加わった場合には次に示すような２段階の過程を経て光
ファイバ心線に引張り応力が加わる。すなわち、最初に
ケーブルに伸が加わると、光ファイバ心線のら旋半径の
低減、即ち光ファイバ線が放射状の開口の底に向かって
移動する。この段階においては、光ファイバ以外の構造
物に引張り応力が加わるのみで、光ファイバ心線には引
張り応力は加わらない。次の段階では、まず光ファイバ
心線が放射状開口の底に密着し、さらに引張りが加わる
と光ファイバ心線に初めて伸びが発生する。この場合に
は、光ファイバ心線に引張り応力が加わると同時に心線
が開口の底面に押さえつけられることによる側圧が加わ
る。この側圧は、光ファイバ心線にマイクロベンディン
グを発生させるため、光損失が増加する。

第７図には、ケーブルに引張り応力を加えて伸びを発生
させた場合における光ファイバ心線の伸び率と光損失増
加量を示す。図において直線Ａは第６図に示した構造を
持つケーブルで測定したケーブルの伸び率に対応する光
ファイバ心線の伸び率を、曲線Ｂは同じ光ファイバ心線
で測定した光損失増加量を示す。直線Ａに示すように、
ケーブル伸び率が０．１％以下の場合には光ファイバ心
線には引張り応力は加わらない。ケーブル伸び率が０．
１％以上になると光ファイバ心線に引張り応力が加わり
、光ファイバ心線はケーブルの伸び率増加量に比例して
伸びる。この時、光ファイバ心線が伸び始めると同時に
光損失が増加する。この光損失増加は、光ファイバ心線
が放射状の開口の底面に押しつけられ、側圧が加わるこ
とにより発生すると考えられる。

以上に述べたように、光ファイバ心線収納体の中に自由
に動きまわるように光ファイバ心線を配置した従来の構
造を持つケーブルでは、ある一定のケーブル伸び率まで
はケーブルに引張り応力が加わっても、光ファイバ心線
に引っ張り応力が加わらずに、安定な伝送特性を示すが
、ある一定のケーブル伸び事態上の伸びが発生する引張
り応力が加わると、光ファイバ心線に引張り応力および
側圧が加わり、光ファイバ心線の伝送特性は劣化する。

同様な現象は、ケーブルに曲げ応力および温度変化によ
る熱応力が加わった場合においても発生するため、ケー
ブルとして安定な特性を保持することはこの種のケーブ
ル構造においては困難である。

第８図には、従来の光ファイバケーブルの別の一イ列　
（２７ｔｈ、　　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　　Ｗｉ
ｒｅ　　ａｎｄ　　ＣａｂｌｅＳｙｍｐｏｓｉｕｍ　　
　Ｆｉｂｅｒ　　ｏｐｔｉｃ　　ｃａｂｌｅ　　ｄｅｓ
ｉｇｎ、ｔｅｓｔｉ口ｇａｎｄ　１ｎｓｔａｌｌａｔｉ
ｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓｌｌｐｐＪ７’Ｊ〜３８
４゜１９７８参照）を示す。１は光ファイバ心線、４は
ケーブル外被、５は被覆体、８は抗張力体、１０は抗張
力体の被覆、１１は光ファイバ心線収納チューブ、１２
は液状の充填物である。光ファイバ心線１は収納チュー
ブ１１の中を比較的自由に動きまわることが可能であり
、ケーブルの伸びに対しては、第７図に示すと同様にあ
る一定のケーブル伸びに対しては光ファイバ心線１には
伸びが加わらず、あるケーブル伸び率を越えると伸びが
発生し、光損失が増加するような特性を示す。従って、
この種の構造を持つケーブルでは、布設時に加わる張力
９周囲塩度の変化等により光損失が増加するため、実環
境下において安定な特性を保持することは困難である。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上述した従来の欠点を解決し、ケーブルに引張
り応力が加わっても、光ファイバ心線の光損失が増加し
ない光ファイバケーブルの構造および光ファイバケーブ
ルの製造方法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］ このような目的を達成するために、本発明の光ファイバ
ケーブルは、抗張力体の周囲に配設され、外周面に、ケ
ーブル中心線をら旋状に囲みかつ半径方向の外側に向っ
て開口を有する少なくとも１個の光ファイバ心線収納室
が設けられている光ファイバ心線収納体と、光ファイバ
心線収納室内に納められ、収納室の内壁に接着剤によっ
て接着されている光ファイバ心線と、光ファイバ心線収
納体の周囲を覆う被覆体と、被覆体を覆うケーブル外被
とを備えてなることを特徴とする。

また本発明の光ファイバケーブルの製造方法は、抗張力
体の周囲に、少なくとも１個の光ファイバ心線収納室を
有する光ファイバ心線収納体を配設し、光ファイバ心線
収納室内に光ファイバ心線に接着剤を塗布して収容する
工程と、塗布された接着剤を固化する工程と、光ファイ
バ心線収納体の周囲に被覆体を設ける工程と、被覆体上
にさらにケーブル外被を設ける工程とからなることを特
徴とする。

［作用］ 本発明の光ファイバケーブルにおいては、光ファイバ心
線収納体の壁面に光ファイバ心線が接着されて収納され
ており、その結果光ファイバ心線が抗張力体と一体とな
るように結合されているため、ケーブルに引張り応力が
加えられ、ケーブルが伸びた状態になっても、ケーブル
の断面構造は伸びのない状態が変化せずに維持されるの
で、光。

ファイバ心線にはマイクロベンディングが発生せず、光
損失が増加することがない。また、光ファイバ心線のス
クリーニング試験により、破断強度を十分に高く設定し
ておけば、光ファイバ心線の伸び率が増大することによ
る強度劣化を防ぐことが可能であり、光ファイバ心線と
拡張力体が一体となって挙動しても強度面からの信頼性
は十分確保される。

［実施例］ 以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図に本発明の第１の実施例の断面図を示す。図にお
いてｌは光ファイバ心線、２は接着剤、３は被覆された
電気導体、４はケーブル外被、５は被覆体、６は光ファ
イバ心線収納体、７は抗張力体である。本実施例におい
ては、抗張力体７の周りに熱可塑性合成樹脂よりなる光
ファイバ心線収納体６を配置し、この光ファイバ心線収
納体６はケーブル中心線をら旋状に囲み、半径方向の外
側に向かって開口を有する少なくとも１個の光ファイバ
心線収納室６Ａを備けており、光ファイバ心線１は収納
室６Ａの壁面に接着剤２を用いて強固に結合されている
。光ファイバ心線収納体６の別の収納室６Ａには打合わ
せ用、信号監視用またはケーブル内ガス圧監視用等の電
気導体３を必要に応じて収納することもできる。光ファ
イバ心線収納体６の周りは被覆体５により覆われ、被覆
体５は更にケーブル外被４に覆われ、外力による損傷か
ら光ファイバ心線１を保護している。

このように構成された本発明の光ファイバケーブルにお
いては、光ファイバ心線１は光ファイバ心線収納体６に
接着されているため、抗張り体７と一体として挙動する
ように結合しており、ケーブルに引張り応力が加わった
場合には光ファイバ心線１はケーブルと同じ伸び特性を
持つ。第２図に、ケーブルの伸び率に対する光ファイバ
心線の伸び率の実測値を示す。ケーブルの伸び率と光フ
ァイバ心線の伸び率は直線Ｃに示すように一致しており
、ケーブルに加わる引張り力に対してケーブルと光ファ
イバ心線は同じ挙動を示すことが理解される。このよう
な特性を持っているためケーブルが伸びた状態であって
もケーブル断面構造は伸びがない状態から変化せず、光
ファイバ心線１には側圧がかからないのでマイクロベン
ディングは発生せず、直線りに示すように光損失増加は
観測されなかった。このように光ファイバ心線１に加わ
る引張り応力が大きくなっても、十分なスクリーニング
試験を経た光ファイバ心線を用いれば破断することがな
く、強度面からの信頓性は十分確保される。接着剤につ
いては接着剤のヤング率が大きすぎると接着剤の温度変
化による収縮のため、光ファイバ心線にマイクロベンデ
ィングが発生し、光損失増加を引き起こす原因となる。

一方ヤング率が小さすぎると光ファイバ収納体と光ファ
イバ心線との接着度が十分確保されないという欠点を持
つ。神々のヤング率を持つ接着剤を用いた各種ケーブル
を試作し、ケーブルの引っ張り試験を実施した結果から
、接着剤のヤング率としては、２０℃で０．０１ｋｇｆ
／ｍｍ’から１．０ｋｇｆ／ｍｍ’までの範囲が光損失
増加がなく安定であることが判明した。このヤング率を
実現する接着剤としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂
、シリコーン樹脂などがあり、これら材料からなる接着
剤を用いて十分安定な特性を得ることがで斡た。

第１図のケーブル構造では、光ファイバ心線１を６本２
層にして収納体の底面に整列させた収納形態の例を示し
ているが、第３図に示すように底面に一層の状態で整列
させた収納状態、および第４図のようにランダムに並べ
た収納した形態でも上述した特性を得ることができ、収
納形態および光ファイバ心線の本数については特に限定
するものではない。また、収納する光ファイバ心線とし
て第１図、第３図、第４図に示すような一層の光ファイ
バにそれぞれ被覆したもの以外に、複数本の光ファイバ
を横に一列に並べて被覆したテープ状の光ファイバ心線
を一層または多層に収納して、接着剤により先ファイバ
心線収納体に接着させた構造でも同様な特性を得ること
ができるので、光ファイバ心線の集合形状および本数に
ついても特に限定するものではない。

第５図に本発明ケーブルを製造する装置の一実施例の構
成配置図を示す。１は光ファイバ心線、３は被覆された
電気導体、６は光ファイバ心線収納体、７は抗張力体、
１３は繰出しドラム、１４は押出し成形装置、１５は冷
却水槽、１６は乾燥装置、１７は光ファイバ心線ドラム
、１８は接着剤塗布用ダイス、１９は形成ダイス、２０
は電気導体ドラム、２１は被覆体形成装置、２２は接着
剤固化装置、２３は巻取りドラムである。繰出しドラム
１３から繰出された抗張力体７が押出し成形装置１４の
射出ヘッドを貫通して進行し、その際射出ヘッドにより
光ファイバ線１を収納する光ファイバ心線収納体６が押
出し成形される。この時光ファイバ心線収納体６に撚り
を入れるため射出ヘッドを回転させている。

押出し成形された光ファイバ心線収納体６を冷却するた
めの冷却水［１５、およびその次に乾燥装置１Ｂが設置
されている。この後に、光ファイバ心線１はドラム１７
から繰り出されて液状の接着剤２を塗布するための接着
剤塗布用ダイス１８を通過し、光ファイバ心線収納体６
の収納室に導かれる。接着剤塗布用ダイス１８には常に
液状の接着剤が供給されているため、光ファイバ心線は
常に接着剤が塗布されて光ファイバ心線収納室に収納さ
れる。

光ファイバ心線１にはドラム１７により常にパックテン
ションが加えられているため、光ファイバ心線収納室の
底面に光ファイバ心線は密着されるように収納される。

このように数本の光ファイバ心線が形成ダイス１９を通
過する過程で収納室に収納され、その後ドラム２０より
繰出された電気導体３が光ファイバ心線収納体の別の収
納室に収納される。光ファイバ心線ドラム１７、接着剤
塗布用ダイス１８および電気導体ドラム２０は光ファイ
バ心線収納体６の撚りに合わせて、これら全体が回転し
ている。透明な被覆体５により光ファイバ心線収納体６
を被覆した後に、接着剤固化装装置２２により接着剤は
固化される。接着剤がシリコーン樹脂のような熱硬化性
樹脂の場合には、固化装置２２により光ファイバ収納体
には熱が加えられ、ウレタン樹脂のような紫外線硬化性
樹脂の場合には紫外線が照射され、液状の接着剤が固化
し、光ファイバ心線１と光ファイバ心線収納体６は接着
する。被覆体形成装置２１は接着剤固化装置の前、また
は後、または前後同時に設置することができる。このよ
うにして得られた光ファイバ心線を収納したケーブルコ
アは一旦巻取りドラムに巻取られる。これをケーブルと
して完成させるためには、更に必要に応じて被覆体をケ
ーブルコアに施し、ケーブル外被４を押出し成形すれば
よい。

［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にお
いては、光ファイバ心線がケーブルの拡張力体と一体と
なるように結合されているため、ケーブルに加わる引張
り応力に対してケーブルと光ファイバ心線が同じ伸び特
性で挙動し、引張り９曲げ、振動等の外力に対して安定
な伝送特性を保持できる利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ファイバケーブルの一実施例の断面
図、 第２図は本発明の光ファイバケーブルにおけるケーブル
伸び率に対する光ファイバ心線の伸び率および光損失増
加量の関係を示す特性図、第３図および第４図はそれぞ
れ本発明の光ファイバケーブルの他の実施例の部分断面
図、第５図は本発明の光ファイバケーブルを製造する装
置の実施例の構成配置図、 第６図は従来の光ファイバケーブルの一例の断面図、 第７図は従来の光ファイバケーブルにおけるケーブル伸
び率に対する光ファイバ心線の伸び率と光損失増加量の
関係を示す特性図、 第８図は従来の光ファイバケーブルの他の例の断面図で
ある。 １・・・光ファイバ心線、 ２・・・接着剤、 ３・・・被覆された電気導体、 ４・・・ケーブル外被、 ５・・・被覆体、　　。 ６．９・・・光ファイバ心線収納体、 ７．８・・・抗張力体、 １３・・・繰出しドラム、 １４・・・押出し成形装置、 １５・・・冷却水槽、 １６・・・乾燥装置、 １７・・・光ファイバ心線ドラム、 １８・・・接着剤塗布用ダイス、 １９・・・形成ダイス、 ２０・・・電気導体ドラム、 ２１・・・被覆体形成装置、 ２２・・・接着剤同化装置、 ２３・・・巻取りドラム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）抗張力体の周囲に配設され、外周面に、ケーブル中
   心線をら旋状に囲みかつ半径方向の外側に向って開口を
   有する少なくとも１個の光ファイバ心線収納室が設けら
   れている光ファイバ心線収納体と、 前記光ファイバ心線収納室内に納められ、該収納室の内
   壁に接着剤によって接着されている光ファイバ心線と、 前記光ファイバ心線収納体の周囲を覆う被覆体と、 該被覆体を覆うケーブル外被とを備えてなることを特徴
   とする光ファイバケーブル。 ２）前記接着剤のヤング率が０．０１ｋｇｆ／ｍｍ＾２
   以上１ｋｇｆ／ｍｍ＾２以下であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の光ファイバケーブル。 ３）抗張力体の周囲に、少なくとも１個の光ファイバ心
   線収納室を有する光ファイバ心線収納体を配設し、前記
   光ファイバ心線収納室内に光ファイバ心線に接着剤を塗
   布して収容する工程と、前記塗布された接着剤を固化す
   る工程と、 前記光ファイバ心線収納体の周囲に被覆体を設ける工程
   と、 前記被覆体上にさらにケーブル外被を設ける工程とから
   なることを特徴とする光ファイバケーブルの製造方法。