KR100510252B1

KR100510252B1 - 광케이블 및 광케이블용 스페이서

Info

Publication number: KR100510252B1
Application number: KR1019980028286A
Authority: KR
Inventors: 히로키 이시카와; 요시유키 수에쯔구; 히데유키 이와타; 카즈노리 와타나베; 료조 니시카와; 토쿠 이시이
Original assignee: 니뽄 덴신 덴와 가부시키가이샤; 스미토모덴키고교가부시키가이샤; 우베닛토카세이 가부시기가이샤
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1998-07-14
Publication date: 2006-05-09
Also published as: CN1131443C; CN1205443A; KR19990013830A; HK1016269A1; TW498174B; US6122426A

Abstract

본 발명은, SZ반전부와 SZ이행부에서의 스페이서쓰러짐이 발생하기 어렵고, 전송특성, 광파이버의 인출성에 뛰어난 광케이블 및 광케이블용의 스페이서제공을 과제로 한 것이며, 그 해결수단으로서, 광케이블(1)은, 테이프심선(5)을 수용하는 파이버수용부(10a)를 가진 스페이서(10)와, 스페이서(10)를 꼬는 원기둥부재(2)를 구비하고, 스페이서(10)를, 바닥면(12a)이 원기둥부재(2)에 접촉하는 상태로 SZ꼬기로 집합시키고 있고, 스페이서(10)는, 깊이방향에 있어서의 굽힘강성이, 폭방향에 있어서의 굽힘강성보다도 작고, 또한, SZ반전부에서, 스페이서(10)의 바닥면(12a)이 원기둥부재(2)와 접촉하고 있을 경우의 변형에너지를 U₁로 하고, SZ반전부에서, 스페이서(10)의 측면(11a)이 원기둥부재(2)와 접촉하고 있는 경우의 변형에너지를 U₂로 하였을 때에, U₁-U₂≤0.2(mJ/㎜)를 만족시키는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

광케이블 및 광케이블용 스페이서{OPTICAL CABLE AND SPACER FOR OPTICAL CABLE}

본 발명은, 지하, 육상, 가공 또는 해저에 부설하는 광케이블과, 광케이블에 광파이버를 실장(室裝)할때에 이용되는 스페이서에 관한 것이다.

종래, 이와 같은 분야의 기술로서는, 일본국 특개소 55-45087호 공보에 의해서 개시된 것이 알려져 있다. 이 공보에 기재된 광케이블은, 광파이버심선, 파이프심선, 테이프심선 등(이하, 이들을 총칭해서 단순히 「광파이버」라고 한다)을 수용하는 파이버 수용부를 구비한 플라스틱제의 스페이서와, 심부재로서의 역할을 다하는 인장부재를 구비하고 있다. 광파이버를 수용한 각 스페이서는, 심부재의 주위에, 그 바닥면이 심부재에 접하는 상태로 집합된다. 각 스페이서는, 바닥벽과, 이 바닥벽의 양끝으로부터 기립하는 1쌍의 측벽을 구비한다. 즉, 스페이서는, 개략 U자형의 단면형상을 가진다. 또, 스페이서는, 1개의 똑바른 장척형상의 부재로서 압출성형된다. 스페이서의 바닥벽 및 측벽의 두께는 0.5㎜이상이 바람직한 것으로 되어 있다.

또, 일본국 특개평 4-182611호에는, 광파이버를 수용시킨 단면 대략 U자 형상을 가진 스페이서를 심부재의 외주면을 따라서 만곡시키고 심부재의 주위에 SZ꼬기로 집합시킨 광케이블이 기재되어 있다. 이 경우, 도 18에 표시한 바와 같이, 파이버 수용부(102)가 바깥쪽을 향한 상태로 하기 위해서, 스페이서(100)는, 그 바닥면이 심부재(110)와 접하는 상태로, 심부재(110)의 주위에 집합된다. 따라서, 스페이서(100)가 형성하는 SZ궤적에 있어서, S꼬기로부터 Z꼬기로, 또는, Z꼬기로부터 S꼬기로 반전하는 위치 Re(이하 「SZ반전부」라고 한다. 도 19참조)에서는, 도 20에 표시한 바와 같이, 스페이서(100)를 파이버수용부(102)의 폭방향 X로 만곡시킬 필요가 있다. 한편, 인접하는 SZ반전부간의 중간위치(이하 「SZ이행부」라고 한다)에서는, 도 21에 표시한 바와 같이, 스페이서(100)를 파이버수용부(102)의 깊이 방향 y로 만곡시킬 필요가 있다.

그러나, 종래의 광케이블 및 스페이서에서는, 다음과 같은 과제가 존재하고 있었다. 즉, 파이버수용부의 폭이 그 깊이 보다도 긴 스페이서를 사용하고, 이와 같은 폭이 넓은 스페이서를 심부재의 주위에 SZ꼬기로 집합시켰을 경우, SZ반전부 Re에서, 폭방향 X로 만곡해야 할 스페이서(도 20참조)가, 깊이방향 y(도 21 또는 도 22참조)로 만곡해 버리는 일이 있었다. 이 경우, 스페이서가 비틀어져 버리고, 도 23 및 도 24에 표시한 바와 같이, 스페이서의 측면이 심부재와 접촉하므로, 파이버 수용부가 바르게 바깥쪽을 향하지 않는 것이 된다(이하, 이 상태를 「쓰러짐」이라고 한다).

한편, 파이버수용부의 깊이가 그 폭보다도 긴 스페이서를 사용하고, 이와 같은 세로가긴 스페이서를 심부재의 주위에 SZ꼬기에 집합시켰을 경우, SZ이행부 Tr에서 깊이방향 y로 만곡해야할 스페이서(도 21 또는 도 22참조)가 폭방향 X(도 20참조)로 만곡해 버리는 일이 있었다. 이 경우도, 스페이서가 비틀어져 버리고, 도 23 및 도 24에 표시한 바와 같이, 그 측면이 심부재와 접촉하므로, 파이버수용부가 바르게 바깥쪽을 향하지 않는 것이 된다.

어떻든, 스페이서가 쓰러져버린 상태에서는, 스페이서의 측면이 심부재에 접하는 상태로 되므로, 파이버수용부는 바르게 바깥쪽을 향하지 않는다. 그리고, 스페이서의 파이버수용부에 수용되어 있는 광파이버도, 스페이서와 함께 비틀어져 버린다. 이 결과, 광파이버에 소위 미소한 첨(micro-bending)이 발생하고, 전송손실이 증대해 버리는 일이 있었다. 또, 스페이서가 쓰러져 버린 경우, 광케이블을 부설한 후에, 광케이블로부터 광파이버를 인출해서 분기시키는, 소위 중간후 분기를 행할 때에, 광파이버를 인출하는 것이 곤란해져서 작업성이 저하한다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, SZ반전부 및 SZ이행부 모두 스페이서의 쓰러짐이 발생하기 어렵고, 전송특성, 광파이버의 인출성에 뛰어난 광케이블, 및 이 광케이블에 적용하는 광케이블용 스페이서의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1발명의 광케이블은, 광파이버를 수용하기 위한 파이버수용부를 가진 스페이서와, 스페이서를 꼬는 심부재를 구비하고, 광파이버를 수용시킨 스페이서를 심부재의 주위에 SZ꼬기로 집합시킨 SZ꼬기영역을 가진 광케이블에 있어서, 스페이서는, 파이버수용부의 깊이 방향에 있어서의 굽힘강성이, 파이버수용부의 폭방향에 있어서의 굽힘강성보다도 작은 특성을 가지고, 또한, SZ꼬기 영역내의 SZ반전부에 있어서의 스페이서의 변형에너지중, 스페이서의 바닥면이 심부재와 접촉하는 경우의 변형에너지를 U₁로 하고, 스페이서의 측면이 심부재와 접촉하고 있는 경우의 변형에너지를 U₂로 했을 때에, △U=U₁-U₂≤0.2(mJ/㎜)를 충족시키는 것을 특징으로 한다.

심부재의 주위에 복수의 스페이서를 SZ꼬기로 집합시킨 영역을 가진 광케이블을 구성하는 경우, 스페이서가 형성하는 SZ궤적의 전체에서, 스페이서의 바닥면을 확실하게 심부재에 접촉시키고, 파이버수용부가 바르게 바깥쪽을 향한 상태를 유지하여야 한다. 이를 위해서는, 스페이서가 형성하는 SZ궤적의 SZ이행부에서는, 스페이서를 심부재의 외주면을 따라서 깊이 방향으로 만곡시킬 필요가 있다. 예를 들면, 파이버수용부의 깊이가 그 폭보다도 긴 스페이서는, 깊이 방향으로 만곡시킨 상태보다도, 폭방향으로 만곡시킨 상태쪽이 안정되어 있다 따라서, 스페이서를 폭 방향으로 구부리기 쉽게 하기 위해서는, 스페이서의 파이버수용부의 깊이 방향에 있어서의 굽힘강성을, 폭방향에 있어서의 굽힘강성보다도 작게 할 필요가 있다.

이에 대해서, 스페이서가 형성하는 SZ궤적의 SZ반전부에서는, 스페이서를 폭 방향으로 만곡시키지 않으면 안된다. 예를 들면, 파이버수용부의 폭이 그 깊이보다도 긴 스페이서는, 폭방향으로 만곡시킨 상태보다도, 깊이방향으로 만곡시킨 상태쪽이 안정되어있다. 따라서, 스페이서를 깊이방향으로 구부리기 쉽게 하기 위해서는, 깊이 방향에 있어서의 굽힘강성을, 폭방향에 있어서의 굽힘강성보다도 작게 할 필요가 있다. 즉, SZ반전부 및 SZ이행부의 어느 것에 있어서도, 스페이서가 쓰러지지 않게 하기 위해서는, 스페이서의 굽힘강성을 고려하는 것만으로는 불충분하다.

이들 사항을 근거로 하여, 본 발명자들은, SZ반전부 및 SZ이행부에 있어서, 스페이서의 쓰러짐이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 예의 연구를 진행하였다. 그리고, 본 발명자들은, 연구과정에서, SZ반전부에 있어서의 스페이서의 변형에너지(스페이서를 어떤 방향으로 구부린 경우에 스페이서에 축적되는 에너지)에 착안하였다. 즉, 스페이서의 바닥면이 심부재와 접촉하고, 파이버수용부가 바르게 바깥쪽을 향해있는 상태의 변형에너지를 U₁로 하고, 스페이서의 측면이 심부재와 접촉하고, 스페이서가 쓰러져 있는 상태의 변형에너지를 U₂로 한 경우의 양자의 관계에 착안했다. 그리고, 변형에너지의 차 △U=U₁-U₂와, 스페이서의 쓰러짐의 발생율과의 관계를 조사하기 위한 실험을 반복해서 행하였다. 그 결과, 본 발명자들은, 파이버수용부의 깊이방향에 있어서의 스페이서의 굽힘강성이, 파이버수용부의 폭방향에 있어서의 굽힘강성보다도 작고, 또한 변형에너지의 차 △U가, 0.2mJ/㎜m이하의 경우에 스페이서의 쓰러짐의 발생율이 저감하고, 실용상 극히 양호한 결과를 얻을 수 있다는 것을 알아냈다.

이와 같이, 스페이서의 깊이방향에 있어서의 굽힘강성을 폭방향에 있어서의 굽힘강성보다도 작게 함으로써, SZ궤적의 SZ이행부에서, 스페이서를 용이하게 깊이 방향으로 만곡시킬 수 있다. 따라서, 이 광케이블에서는, SZ궤적의 SZ이행부에서, 스페이서의 파이버수용부가 바깥쪽을 향한 상태를 확실히 유지할 수 있다. 한편, 변형에너지의 차 △U를 0.2mJ/㎜이하로 함으로써, 스페이서가 폭방향으로 만곡하게 되는 SZ궤적의 SZ반전부에 있어서도, 파이버수용부가 바깥쪽을 향한 상태를 확실히 유지할 수 있다.

이 경우, 스페이서를 PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지에 의해서 형성하면 바람직하고, 또, 스페이서를, PC/PBT수지와, HDPE수지와의 혼합수지에 의해서 형성하면 바람직하다.

본 발명자들은, SZ반전부 및 SZ이행부에 있어서, 스페이서의 쓰러짐이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 광케이블에 사용되는 스페이서의 재료에 대해서도 예의 연구를 진행시켰다. 또, 광케이블에 사용되는 스페이서를 형성하는 재료를 선정하는 데 있어서는, 내충격성, 강성, 강도 등의 물리적 성질이나, 저온 취화(脆化)성능, 내(耐)스트레스 스트러킹 성능등의 내환경성능을 고려할 필요가 있다. 이들 사항을 근거로 하여, 본 발명자들은, 광케이블에 사용되는 스페이서를 형성하는데 가장 적합한 재료를 발견하도록, 각종 재료에 대해서 실험을 반복하여 행하였다. 그리고, 스페이서를 형성하기 위하 재료로서, PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지 또는 PC/PBT수지(PBT수지와 폴리카보네이트수지를 블렌드한 것)와 HDPE수지와의 혼합 수지를 사용하면, 실용상 극히 양호한 결과를 얻을 수 있는 것을 발견하였다.

즉, 스페이서를, PBT수지나, PC/PBT수지에 의해서 형성하였을 경우, 스페이서자체의 강성이 필요이상으로 커진다. 이와 같은 스페이서를 SZ반전부에서 폭방향으로 만곡시키면, 스페이서의 측면이 심부재와 접촉해서 파이버수용부가 바르게 바깥쪽을 향하지 않는다.

또, 주위온도의 변화가 큰 환경하에 광케이블을 부설하였을 경우, HDPE수지에 의해서 형성한 스페이서의 내부에서는, HDPE수지가 재결정화 하는 일이 있다. 이 경우, 스페이서는, 그 긴 쪽방향으로 수축해서, SZ반전각이나 SZ꼬기피치가 흐트러져 버린다.

이에 대해서, 스페이서를, PBT수지 또는 PC수지/PBT수지와, HDPE수지를 혼합시킨 수지를 사용하면, 스페이서의 강성을 유지하면서, 스페이서에 적절한 유연성을 가지게 하는 일이 가능해진다. 또, 주위온도의 변화에 의해서 HDPE수지와 재결정화 해도, PBT수지 또는 PC수지/PBT수지는 충분한 강성을 가지므로, 스페이서의 수축은 최소한으로 억제된다.

또한, 혼합수지에 있어서의 HDPE수지가 점하는 비율은, 20∼80체적%로 하면 바람직하다. 이에 의해, 스페이서의 강성을 유지하면서, 주위 온도의 변화에 기인하는 스페이서의 수축을 극히 효과적으로 억제할 수 있다.

한편, 스페이서는, 바닥벽과, 이 바닥벽의 양끝으로부터 기립하는 1쌍의 측벽을 구비하고, 파이버수용부는, 바닥벽과 측벽에 의해서 만들어지면 바람직하다. 이에 의해, 스페이서는 단면이 대략 U자형상을 가지므로, 파이버수용부에, 광파이버심선, 파이버심선, 테이프심선 등의 각종 광파이버를 수용할 수 있다.

또, 스페이서는, 바닥벽의 폭방향에 있어서의 중앙부에 형성된 항장력체(抗張力體)를 또한 구비하면 바람직하다. 이에 의해, 스페이서의 폭방향에 있어서의 굽힘강성을 필요 이상으로 크게 하는 일없이, 스페이서에 항장력성을 부여하는 것이 가능해진다. 따라서, 심부재상에 스페이서를 집합시킬 때에, 스페이서에 장력을 가하더라도, 광파이버에 변형을 발생하게 하는 일이 없어진다. 이 결과, 광파이버의 신뢰성을 유지하면서 광케이블을 제조할 수 있다.

또, 항장력체는, 그 중심축을 바닥면에 접근시킨 상태로 배치되어 있으면 바람직하다. 즉, 항장력체는, 그 중심축이 바닥벽의 내면과 바닥벽의 외면(스페이서의 바닥면)과의 사이의 중심선보다도 스페이서의 바닥면쪽에 위치하도록 배치된다. 일반적으로, 광케이블에 사용되는 스페이서의 바닥벽에 항장력체를 형성하는 경우, 다이(die)의 내부에 항장력체를 도입해두고, 꼭지쇠(口金)로부터 용융수지를 항장력체와 함께 압출한다. 압출된 수지가 고화(固化)할때에, 스페이서의 바닥벽을 형성하는 수지의 깊이방향에 있어서의 수축량은, 항장력체가 존재하고 있는 부위와 다른 부위에 있어서 다르다. 즉, 항장력체가 존재하고 있는 부위에 있어서의 수지의 수축량은, 다른 부위에 있어서의 수지의 수축량보다도 작아진다. 이 결과, 파이버수용부의 바닥면, 즉, 바닥벽의 내면에 요철(凹凸)이 발생해 버린다.

여기서, 광케이블에 굽힘이나 인장력이 가해지면, 스페이서의 파이버수용부에 수용되어 있는 광파이버에는, 광케이블의 중심축을 향한 힘이 작용한다. 그리고, 광파이버는 파이버수용부의 바닥면에 눌리게 된다. 이때, 파이버수용부의 바닥면에 요철이 있으면, 광파이버(7)는 요철을 따라서 만곡하고, 소위 미소한 휨이 발생한다. 이 결과, 광케이블의 전송특성은 저하해 버린다. 또, 스페이서의 바닥벽의 두께는 매우 얇다(0.4∼1.5㎜정도). 항장력체도 어느 정도의 굵기를 가지고 있다. 따라서, 파이버수용부의 바닥면에 존재하는 요철이 광케이블의 전송특성에 부여하는 영향은 부시할 수 없다. 이것은, 특히, 다수의 광파이버가 실장되어 있는 동시에 가는 직경의 광케이블에 있어서, 중요한 문제로 된다.

이에 대해서, 항장력체를, 그 중심축을 스페이서의 바닥면에 접근시킨 상태로 스페이서에 대해서 배치하면, 항장력체가 존재하고 있는 부위에 있어서의 수지의 수축량과, 다른 부위에 있어서의 수지의 수축량과의 차에 기인하는 상기 요철의 발생을 완화할 수 있다. 이에 의해, 발생한 요철을, 예를 들면, 절삭구에 의해서, 깎아내거나, 가열한 플레이트나 롤러를 억눌러서 평활화 하거나 할 필요가 없어진다. 따라서, 광케이블에 사용되는 스페이서를, 제조공정을 증가시키는 일없이 경제적으로 생산할 수 있다. 또, 스페이서를 열가소성 수지에 의해서 형성하는 경우에, 파이버수용부의 평활성을 손상시키는 요인이 되는 무기물 등을 열가소성수지에 첨가할 필요가 없어진다.

또, 항장력체는, 바닥면에 접근시킨상태로 배치되어 있으면 바람직하다. 즉, 항장력체는, 그 전체가 바닥벽의 내면과 바닥벽의 외면(스페이서의 바닥면)과의 사이의 중심선 보다도 스페이서의 바닥면쪽에 위치하도록 배치된다. 이에 의해, 항장력체는, 파이버수용부의 바닥면(바닥벽의 내면)으로부터, 보다 멀어지게 되므로, 요철의 발생을 극히 효과적으로 억제할 수 있다. 이 경우, 항장력체는, 그 일부가 스페이서의 바닥면(바닥벽의 외면)으로부터 노출해있어도 된다.

본 발명의 제 9발명의 광케이블용 스페이서는, 광파이버를 수용하기 위한 파이버수용부를 가지고 있고, 광케이블의 심부재의 둘레에 꼴 수 있는 광케이블용 스페이서에 있어서, 파이버수용부의 깊이방향에 있어서의 굽힘 강성이, 파이버수용부의 폭방향에 있어서의 굽힘강성보다도 작은 특성을 가지고, 또한, 심부재의 주위에 SZ꼬기로 집합시킨 SZ영역내의 SZ반전부에 있어서의 변형에너지 중, 바닥면이 심부재와 접촉하고 있는 경우의 변형에너지를 U₁로 하고, 측면이 심부재와 접촉하고 있는 경우의 변형에너지를 U₂로 했을 때에, △U=U₁-U₂≤0.2(mJ/㎜)를 충족시키는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성을 채용함으로써, 이 스페이서를 심부재의 주위에 SZ꼬기로 집합시켰을 경우, 스페이서가 폭방향으로 만곡하게 되는 SZ궤적의 SZ반전부에서, 파이버수용부가 바깥쪽을 향한 상태를 유지할 수 있다. 또, SZ궤적의 SZ이행부에서는, 스페이서는 깊이방향으로 만곡하게 되나, 이 경우도, 파이버수용부가 바깥쪽을 향한 상태를 유지할 수 있다.

또, 스페이서의 바닥벽과 측벽을, PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지에 의해서 일체 성형하면 바람직하고, 스페이서의 바닥벽과 측벽을, PC/PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지에 의해서 일체성형해도 된다. 또, 혼합수지에 있어서의 HDPE수지가 점하는 비율을 20∼80체적%로 하면 바람직하다.

한편, 스페이서는, 바닥벽과, 이 바닥벽의 양끝으로부터 기립하는 1쌍의 측벽을 구비하고, 파이버수용부는, 바닥벽과 측벽에 의해서 만들어지면 바람직하다. 또, 스페이서 바닥벽의 폭방향에 있어서의 중앙부에 형성된 항장력체를 구비하면 바람직하다. 또, 항장력체는, 그 중심축을 바닥면에 접근시킨 상태로 배치되어 있으면 바람직하고, 항장력체는, 바닥면에 접근시킨 상태로 배치되어 있으면 바람직하다.

이하, 도면과 함께 본 발명에 의한 광케이블 및 광케이블용 스페이서의 바람직한 실시형태에 대해서 상세히 설명한다.

도 1은, 본 발명에 의한 광케이블을 표시한 단면도이다. 또, 도 2는 본 발명에 의한 광케이블을 표시한 사시도이다. 도 1에 표시한 바와 같이, 광케이블(1)의 중앙에는, 광케이블(1)의 심부재로서의 역할을 다하는 장척(長尺)의 원기둥부재(중심항장력체)(2)가 배치되어 있다. 이 원기둥부재(2)는, 합성수지에 의해서 형성되어 있고, 25㎜의 직경을 가진다. 원기둥부재(2)의 중심에는, 1개의 강철연선(撚線)(3)이 매설되어 있다. 이 강철연선(3)은, 직경 2.0㎜의 강철선을 7개 꼬아 합쳐서 1개로 한 것이다. 원기둥부재(2)의 외주면에는, 파이버수용부(10a)를 구비한 스페이서(10)가 SZ꼬기로 집합되어있다(도 2참조). 이 광케이블(1)에서는, 15개의 스페이서(10)를, SZ꼬기 피치P(인접한 SZ반전부 Re1과 Re2와의 사이의 2배의 거리)를 600㎜로 하고, SZ반전각 ø를 275°로서 집합시키고 있다.

광케이블조립시에는, 각 스페이서(10)는 원기둥부재(2)의 외주면을 따라서 만곡하게 된다. 스페이서(10)의 바닥면은, 원기둥부재(2)의 외주면에 접촉하고 있고, 파이버수용부(10a)는 바깥쪽을 향하고 있다. 이 파이버수용부(10a)내에는, 복수개(예를 들면 10매)의 테이프심선(광파이버)(5)이 적층되어 있다. 그리고, SZ꼬기로 집합시킨 스페이서(10)의 주위에는, 부직포등의 눌러 감기 테이프(6)가 틈새 없이 감겨져 있다. 눌러감기 테이프(6)의 주위에는, 또 저밀도 폴리에틸렌제의 외피(外被)(7)가 형성되어 있고, 이에 의해, 광케이블(1)의 내부가 보호된다.

스페이서(10)는, 1개의 똑바른 장척형상의 부재로서 제조된다. 또, 도 3에 표시한 바와 같이, 스페이서(10)는, 바닥벽(12)과, 이 바닥벽(12)의 양끝으로부터 기립하는 1쌍의 측벽(11)을 구비한다. 파이버수용부(10a)는, 바닥벽(12)과 측벽(11)에 의해서 만들어진다. 이에 의해, 스페이서(10)는 단면이 대략 U자 형상을 가진다. 파이버수용부(10a)에는, 광파이버심선, 파이프심선, 테이프심선등의 각종 광파이버를 수용시킬 수 있다.

스페이서(10)의 바닥벽(12)에는, 파이버수용부(10a)의 폭방향 X에 있어서의 중앙부에 1개의 항장력체(8)가 내장되어 있다. 이에 의해, 스페이서(10)의 폭방향 X에 있어서의 굽힘강성을 필요이상으로 크게 하는 일없이, 스페이서(10)에 항장력성을 부여하는 것이 가능해진다. 따라서, 원기둥부재(2)에 스페이서(10)를 집합시킬 때에, 스페이서(10)에 장력을 가하여도, 테이프심선(5)에 변형을 발생시키는 일이 없어진다. 이 결과, 광파이버의 신뢰성을 유지하면서 광케이블(1)을 제조할 수 있다. 항장력체(8)의 재질로서는, 방향족폴리아미드 섬유(듀폰회사제, 상품명: 케블러), FRP, 유리파이버등이 바람직하다.

이 스페이서(10)의 각 치수는, Bu=6.6㎜, bu=4.6㎜, B1=5.0㎜, b1=3.5㎜, D=5.0㎜, d=4.5㎜, T=1.0㎜, t=0.5㎜가 된다. 이들 치수를 정함에 있어서는, 다음 점을 고려하면서 설계를 행하였다. 먼저, 광케이블(1)의 원기둥부재(2)의 주위에, 스페이서(10)를 SZ꼬기로 집합시키는 경우, 스페이서(10)가 형성하는 SZ궤적의 SZ이행부 Tr(도 2참조, 서로 인접하는 SZ반전부 Re1, Re2의 중간위치)에서, 스페이서(10)는, 가장 곡률반경이 작은 상태로 만곡되게 된다. 이 경우라도, 스페이서(10)의 스페이서바닥면(12a)이 확실히 원기둥부재(2)에 접촉해있고, 또한, 파이버수용부(10a)가 바깥쪽을 향한 상태를 유지하지 않으면 안된다. 그래서, 깊이 방향y에 있어서의 굽힘강성이, 폭방향 X에 있어서의 굽힘강성보다도 작은 것으로서 스페이서(10)를 구성했다.

즉, 스페이서(10)에서는, 파이버수용부(10a)의 깊이방향 y에 있어서의 굽힘강성 EI₁은, 9.11×10⁴(N·㎟)이다. 이에 대해서, 파이버수용부(10a)의 폭방향 X에 있어서의 굽힘강성 EI₂는, 1.06×10⁵(N·㎟)이다. 즉, 깊이방향y에 있어서의 굽힘강성 EI₁이 폭방향 X에 있어서의 굽힘강성 EI₂보다도 작다. 따라서, 이 스페이서(10)를 원기둥부재(2)의 주위에 SZ꼬기로 집합시킨 광케이블(1)에서는, 스페이서(10)가, 가장 곡률반경이 작은 상태에서 깊이 방향 y로 만곡하게 되는 SZ이행부 Tr에서, 파이버수용부(10a)가 바깥쪽을 향한 상태를 유지할 수 있다.

또, 스페이서(10)가 형성하는 SZ궤적의 SZ반전부 Re(도 2참조)에서는, 스페이서(10)를 폭방향 X로 만곡시킬 필요가 있다. 여기서, 깊이방향 y에 있어서의 굽힘강성이, 폭방향 X에 있어서의 굽힘강성 보다도 작은 스페이서(10)에서는, 폭방향 X로 만곡시킨 상태보다도, 깊이방향y로 만곡시킨 상태 쪽이 안정되어 있다. 따라서, 아무런 대책을 강구하지 않는 한, SZ반전부 Re에서는 폭방향 X로 만곡해야할 스페이서(10)가, 깊이방향 y로 만곡해서 스페이서(10)가 쓰러져 버린다. 이 문제점을 해소하도록, 본 발명자들은 예의 연구를 진행시켰다. 그리고, 본 발명자들은, 연구과정에 있어서, 스페이서(10)를 SZ꼬기로 집합시킨 영역에서 스페이서(10)가 형성하는 SZ궤적의 SZ반전부에 있어서의 스페이서(10)의 변형에너지(스페이서(10)를 어떤 방향으로 구부린 경우, 스페이서에 축적되는 에너지)에 착안하였다.

즉, 스페이서(10)의 스페이서바닥면(12a)이 원기둥부재(2)와 접촉하고(외접하고), 파이버수용부(10a)가 바르게 바깥쪽을 향하고 있는 상태의 변형에너지를 U₁로 하고, 스페이서 측면(11a)이 원기둥부재(2)와 접촉하고(외접하고), 스페이서(10)가 쓰러져 있는 상태의 변형에너지를 U₂로 한 경우의 양자의 관계에 착안했다. 그리고, 변형에너지의 차 △U=U₁-U₂, 즉, 스페이서(10)의 쓰러짐이 발생하는 전후의 변형에너지 끼리의 차와, 스페이서(10)의 쓰러짐의 발생율과의 사이의 관계를 조사하기 위한 실험을 반복해서 행하였다. 이 실험에서는, 구조가 다른 복수의 스페이서를 시험제작하고, 각 스페이서를 원기둥부재에 다른 피치에 SZ꼬기를 집합시켰다. 그리고, 각각의 경우에 대해서, SZ반전부 Re에 있어서의 스페이서의 쓰러짐을 육안으로 확인함으로써 변형에너지의 차 △U와 스페이서의 쓰러짐의 발생율과의 관계를 조사했다.

이 실험에는, 도 3에 표시한 스페이서(10), 도 4에 표시한 스페이서(20), 도 5에 표시한 스페이서(30), 도 6에 표시한 스페이서(40), 및 도 7에 표시한 스페이서(50)를 사용하였다. 여기서, 도 4의 스페이서(20)는, 그 저벽(22)의 폭방향X에 있어서의 중앙부에 1개의 항장력체(8)를 내장시킨 것이다. 스페이서(20)의 각 치수는, B=6.6㎜, b=4.6㎜, D=5.0㎜, T=1.0㎜, t=0.5㎜이다. 항장력체(8)로서는, 1140데니어의 방향족 폴리아미드 섬유를 사용하고 있다.

또, 도 5에 표시한 스페이서(30)는, 그 바닥벽(32)에 항장력체를 내장하고 있지 않다. 그 대신에, 스페이서(30)의 양측벽(31)에는, 깊이방향 y에 있어서의 중앙부에 각 1개의 항장력체(8)가 내장되어 있다. 스페이서(30)의 각 치수는, 도 4에 표시한 스페이서(20)와 마찬가지로, B=6.6㎜, b=4.6㎜, D=5.0㎜, T=1.0㎜, t=0.5㎜이다. 항장력체(8)로서는, 1140데니어의 방향족폴리아미드섬유를 사용하고 있다. 한편, 도 6에 표시한 스페이서(40)는, 측벽(41) 및 바닥벽(42)의 어느 것에도 항장력체를 내장하고 있지 않다. 스페이서(40)의 각 치수는, B=5.6㎜, b=4.6㎜, D=5.0㎜, T=0.5㎜, t=0.5㎜이다.

도 7에 표시한 스페이서는, 그 바닥벽(52)의 폭방향X에 있어서의 중앙부에 1개의 항장력체(8)를 내장시킨 것이다. 항장력체(8)로서는, 195데니어의 방향족 폴리아미드 섬유를 사용하고 있다. 스페이서(50)의 각 치수는, Bu=6.2㎜, bu=4.7㎜, B1=4.7㎜, D=5.5㎜, d=4.6㎜, T=0.8㎜, t=0.5㎜이다. 또, 파이버수용부(50a)의 바닥면의 곡율반경 R은 1.8㎜이다. 또한, 상술한 스페이서(20), (30), (40), (50)은 어느 것이나, 파이버수용부의 깊이방향 y에 있어서의 굽힘강성이, 파이버수용부의 폭방향 X에 있어서의 굽힘강성보다도 작은 특성을 가진다(계산결과는 생략).

이 실험에 있어서, 스페이서(20), (30), (40)에 관해서는, 심부재로서, 25㎜의 직경을 가진 장척의 원기둥부재를 사용하였다. 원기둥부재의 주위에 12개의 각 스페이서를 SZ꼬기로 집합시켰다. 이 경우, SZ꼬기 피치 P는, 도 3에 표시한 스페이서(10) 및 도 4에 표시한 스페이서(20)에 대해서는, 400㎜, 500㎜, 600㎜, 700㎜ 및 800㎜로 하였다. 도 5에 표시한 스페이서(30)에 대해서는, 800㎜, 900㎜, 1000㎜, 및 1200㎜로 하였다. 도 6에 표시한 스페이서 40에 대해서는, 500㎜, 600㎜, 700㎜ 및 800㎜로 하였다. 또, SZ 꼬기의 반전각 ø는, 각 스페이서에 관해서, 275°로 일정하게 해서 실험을 행했다.

한편, 도 7에 표시한 스페이서(50)에 관해서는, 도 8에 표시한 바와 같은 광케이블 60(외경 39㎜)을 시험제작하고, 이 광케이블(60)에 있어서의 변형에너지의 차 △U와 스페이서의 쓰러칭의 발생율과의 관계를 조사했다. 이 광케이블(60)의 중앙에는, 심부재로서의 역할을 다하는 장척의 나선슬롯(61)이 배치되어있다. 이 나선슬롯(61)은 HDPE수지등의 합성수지에 의해서 형성되어 있고, 20㎜의 직경을 가진다. 나선슬롯(61)의 중심에는, 1개의 강철연선(62)이 매설되어있다. 이 강철연선(62)은, 직경 2㎜의 강철선을 7개 꼬아합쳐서 1개로 한 것이다.

또, 나선슬롯(61)의 외주에는, 나선슬롯(61)의 긴쪽방향을 따라서 S-Z형상으로 뻗어있는 슬롯(61a)이 10개 형성되어 있다. 각 슬롯(61a)에는, 10매의 테이프심선(광파이버)(5)이 적층되어 있다. 테이프심선(5)을 수용한 나선 슬롯(61)의 외주면에는, 부직포등의 눌러감기테이프(63)가 틈새 없이 감겨져 있다. 눌러감기테이프(63)를 감은 나선슬롯(61)의 외경은, 23.7㎜이였다. 그리고, 눌러감기테이프(63)의 주위에는, 15개의 스페이서(50)가 SZ꼬기로해서 집합되어있다. 스페이서(50)의 파이버수용부(50a)내에는, 10매의 테이프심선(5)이 적층되어 있다. SZ꼬기로 집합시킨 스페이서(50)의 주위에는 눌러감기테이프(64)의 주위에는, 눌러감기테이프(64)가 틈새없이 감겨져 있다. 또 저밀도 폴리에틸렌에 의해서 형성된 두께 1.5㎜의 외피(65)가 형성되어있다. 이 외피(65)는, 찢은와이어(66)를 1개 내장하고 있다. 실험에 있어서는, SZ반전각 ø을 275°로 하고, SZ꼬기피치 P가 650㎜의 광케이블(60)과, SZ꼬기피치 P가 800㎜의 광케이블(60)을 시험제작하였다.

이들 조건하에서, 각 스페이서의 SZ반전부에 있어서의 변형에너지 U₁, U₂ 및 △U를 계산한 결과를 표 1에 표시한다. 여기에서는, 층심반경을 a, 반전각을 ø로 하고, SZ꼬기피치를 P로 하고, SZ반전부에 있어서의 곡률반경 ρ를, ρ=(P/π)²/{2·a·(π·ø/180)}로 해서 구했다. 그리고, 영률(youngs' modulus)을 E로 하고, 단면 2차 모멘트를 I로 하고, SZ반전부에 있어서의 곡률반경을 ρ로 하고, SZ반전부에 있어서의 스페이서의 단위 길이당의 변형에너지 U₁, U₂를,

U=1/2·Σ(Ei·Ii)/ρ²

(단, i는 스페이서의 재질을 표시하는 첨자(添字)이다.)로 해서 구했다.

또한, 영률E는, JISK 7127에 규정되는 방법에 따라서 측정하고, 2.5%신장시의 하중으로부터 구해진 「2.5% modulus치」를 채용하였다. 또, 층심반경a 는, 도 9에 표시한 바와 같이, 심부재 2(61)의 단면중심으로부터, 심부재2(61)의 주위에 집합시킨 스페이서 20(30, 40, 50)의 바닥벽 22(32, 42, 52)의 중심점C까지의 길이를 표시한다. 여기서, 바닥벽의 중심점 C란, 바닥벽의 내면과 외면사이의 중심선과, 스페이서의 폭방향에 있어서의 대칭축과의 교차점이다. 또, 반전각 ø는, 도 9에 표시한 바와 같이, 반전부 Re1에서의 스페이서의 단면에 있어서의 중심점 C1과 광케이블의 단면중심 0을 연결하는 직선과, 반전부 Re1과 인접하는 반전부 Re2에서의 스페이서의 단면에 있어서의 중심점 C2와 광케이블의 단면중심 0을 연결하는 직선이 이루는 각도를 사용했다.

다음에, 표 1을 참조하면서 상술한 실험의 결과에 대해서 설명한다. 먼저, 도 3의 스페이서(10)는, 어느 SZ꼬기피치 P에 대해서도, △U는 0.2mJ/㎜이하이며, 스페이서의 쓰러짐은 전혀 발생하지 않았다. 도 4의 스페이서(20)에 관해서는, 다음 결과를 얻을 수 있었다. SZ꼬기피치 P가 400㎜의 경우, △U는 0.59mJ/㎜이며, SZ반전부에서 30%이상의 스페이서가 쓰러져버렸다. 또, SZ꼬기피치P가 500㎜의 경우, △U는 0.24mJ/㎜이며, SZ반전부에서 쓰러진 스페이서는 전체의 30%미만이였다. 또, SZ꼬기피치 P가 600㎜, 700㎜ 및 800㎜의 경우, △U는 어느 것이나 0.2mJ/㎜이하이며, 스페이서의 쓰러짐은 전혀 발생하지 않았다.

도 5의 스페이서(30)에 관해서는 다음의 결과를 얻을 수 있었다. SZ꼬기피치 P가 800㎜의 경우, △U는 0.37mJ/㎜이며, SZ반전부에서 30%이상의 스페이서가 쓰러져버렸다. 또, SZ꼬기피치 P가 900㎜의 경우, △U는 0.23mJ/㎜이며, SZ반전부에서 쓸어진 스페이서는 전체의 30%미만이였다. SZ꼬기피치 P가 1000㎜인 경우, △U는 0.15mJ/㎜이며, SZ꼬기피치 P가 1200㎜의 경우, △U는 0.07mJ/㎜이며, 스페이서의 쓰러짐은 전혀 발생하지 않았다.

도 6의 스페이서(40)에 관해서는 다음 결과가 얻어졌다. SZ꼬기피치 P가 500㎜의 경우, △U는 0.50mJ/㎜이며, SZ반전부에서 30%이상의 스페이서가 쓰러져버렸다. 또, SZ꼬기피치 P가 600㎜의 경우, △U는 0.24mJ/hm이며, SZ반전부에서 쓰러진 스페이서는 전체의 30%미만이였다. 또, SZ꼬기피치P가 700㎜및 800㎜의 경우, △U는 어느 것이나 0.2mJ/㎜이하이며, 스페이서의 쓰러짐은 전혀 발생하지 않았다. 도 7의 스페이서(50)는, 어느 SZ꼬기피치 P에 대해서도, △U는 0.2mJ/㎜이하이며, 스페이서의 쓰러짐은 전혀 발생하지 않았다.

이 실험결과로부터, 변형에너지의 차 △U가, △U≤0.2mJ/㎜을 충족시키는 경우는, SZ반전부에 있어서의 스페이서의 쓰러짐은 전혀 발생하지 않든지, 쓰러짐이 발생해도 고칠 수 있을 정도의 발생율이며, 실용상 허용할 수 있는 범위에 있는 것을 알 수 있다. 즉,

△U=U₁-U₂≤0.2mJ/㎜ … ①

라는 관계식을 충족시키는 것으로서 광케이블 및 스페이서를 구성하면, 깊이방향에 있어서의 굽힘강성이, 폭방향에 있어서의 굽힘강성보다도 작은 스페이서에 의해서도, SZ반전부 Re에 있어서의 스페이서의 쓰러짐의 발생율을 저감시킬 수 있다. 또한, 광케이블 및 스페이서를, 관계식 : △U=U₁-U₂≤0.1mJ/㎜에 의거해서 구성하면, 실험결과상, 더욱 바람직한 것은 말할 것도 없다.

여기서, 도 1 및 도 2에 표시한 광케이블(1)에 대해서 검증하면, 스페이서(10)가 형성하는 SZ궤적의 SZ반전부 Re에 있어서의 스페이서(10)의 변형에너지 중, 스페이서(10)의 스페이서바닥면(12a)이 원기둥부재(2)와 접촉하고 있는 경우의 변형에너지 U₁은, U₁=0.83mJ/㎜이다. 이에 대해서, 스페이서(10)의 측면(11a)이 원기둥부재(2)와 접촉하고 있는 경우의 변형에너지 U₂는, U₂=0.71mJ/㎜가 된다. 즉, △U=U₁-U₂=0.12mJ/㎜로 되므로, 상기 관계식(1)에 규정하는 조건을 충족한다. 따라서, 이 광케이블(1)은, SZ반전부 Re 및 SZ이행부 Tr에서 스페이서의 쓰러짐이 발생하기 어렵고, 전송특성, 광파이버의 인출성에 뛰어난 광케이블이라고 할 수 있다.

또, 도 8에 표시한 광케이블(60)에 대해서 검증하면, 반전피치 P를 650㎜로 한 경우도, 반전피치 P를 800㎜로 한 경우도, △U=U₁-U₂=0.00mJ/㎜로 되므로, 상기 관계식(1)에 규정하는 조건을 충족한다 따라서, 이 광케이블(60)도, SZ반전부 Re 및 SZ이행부 Tr에서 스페이서의 쓰러짐이 발생하기 어렵고, 전송특성, 광파이버의 인출성에 뛰어난 광케이블이라고 할 수 있다.

한편, 종래, 광케이블에 사용되는 스페이서를 형성하는 재료로서는, PBT수지, PC/FBT수지, HDPE수지 등이 사용되고 있었다. 여기서, PBT수지나, PC/PBT수지에 의해서 형성한 경우, 스페이서 자체의 강성이 필요이상으로 크게 된다. 이와 같은 스페이서를 SZ반전부 Re에서 폭방향 X로 만곡시키면, 스페이서의 측면이 심부재와 접해서 파이버수용부가 바르게 바깥쪽을 향하지 않는다. 또, 주위온도의 변화가 큰 환경하에 광케이블을 부설하였을 경우, HDPE수지에 의해서 형성한 스페이서의 내부에서는, HDPE수지가 재결정화하는 일이 있다. 이 경우, 스페이서는, 그 긴 쪽 방향으로 수축하고, SZ반전각 ø이나 SZ꼬기피치 P가 흐트러져 버린다.

그래서, 본 발명자들은, SZ반전부 Re 및 SZ이행부 Tr에 있어서, 스페이서의 쓰러짐이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 광케이블에 사용되는 스페이서의 재료에 대해서도 예의 연구를 진행시켰다. 여기서, 광케이블에 사용되는 스페이서를 형성하는 재료를 선정하는 데 있어서는, 내충격성, 강성(剛性), 강도 등의 물리적 성질이나, 저온 취화(脆化)성능, 내스트레스스트러킹 성능등의 내 환경성능을 고려할 필요가 있다. 본 발명자들은, 이들 사항을 근거로 해서, 광케이블에 사용되는 스페이서를 형성하는데 최적한 재료를 발견하도록, 이하에 설명하는 실험을 행하였다.

이 실험에 사용한 스페이서의 단면도를 도 10에 표시한다 동도면에 표시한 스페이서(70)는, 1개의 똑바른 장척형상의 부재로서 제조된다. 스페이서(70)는, 바닥벽(72)과, 이 바닥벽(72)의 양끝으로부터 기립하는 1쌍이 측벽(71)을 구비하고, 개략 U자형의 단면형상을 가진다. 파이버수용부(70a)는, 바닥벽(72)과 측벽(71)에 의해서 만들어진다. 스페이서(70)의 바닥벽(72)에는, 파이버수용부(70a)의 폭방향X에 있어서의 중앙부에 1개의 항장력체(73)가 내장되어 있다. 또, 스페이서(70)의 치수는, bu=4.6㎜, b1=3.8㎜, d=4.7㎜, T=t=약 1㎜이다. 그리고, 배합을 변화시킨 PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지, 및 배합을 변화시킨 FC/PBT수지와 HDPE수지를 사용해서, 이와 같은 형상을 가진 스페이서를 복수시험제작하였다. 실험에 사용한 스페이서는 이하의 7종류이다.

[실시예 1]

실시예 1의 스페이서는, PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지에 의해서 형성하였다. 혼합수지 속의 HDPE수지의 체적비는 70%로 하였다.

[실시예 2]

실시예 2의 스페이서는, PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지에 의해서 형성하였다. 혼합수지 속의 HDPE수지의 체적비는 50%로 하였다.

[실시예 3]

실시예 3의 스페이서는, PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지에 의해서 형성하였다. 혼합수지 속의 HDPE수지의 체적비는 30%로 하였다.

[비교예 1]

비교예 1의 스페이서는, PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지에 의해서 형성하였다. 혼합수지 속의 HDPE수지의 체적비는 85%로 하였다.

[비교예 2]

비교예 2의 스페이서는, PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지에 의해서 형성하였다. 혼합수지속의 HDPE수지의 체적비는 15%로 하였다.

[비교예 3]

비교예 3의 스페이서는, HDPE수지만에 의해서 형성하였다.

[비교예 4]

비교예 4의 스페이서는, PBT수지만에 의해서 형성하였다.

여기서, 이 스페이서(70)의 제조방법에 대해서 간단히 설명한다. 스페이서(70)를 성형할때에는, U자형의 다이스 플레이트가 장착된 크로스헤드다이에 항장력체(73)를 송출하는 동시에, 크로스헤드다이에 PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지 또는, PC/PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지를 압출함으로써 행해진다. PBT수지 또는 PC/PBT수지와 HDFE수지는, 블렌더에 의해 드라이블렌딩한 후에 크로스헤드다이에 공급한다. 또한, 이 경우, PBT수지 또는 PC/PBT수지와 HDPE수지를 블렌딩할때에, 상용화(相容化)성능을 가진 왁스등의 첨가제를 적당량 첨가하면, 쌍방의 수지를 균일하게 분산시킨 상태에서 블렌딩할 수 있다.

상술한 3종류의 실시예 및 4종류의 비교예의 스페이서(70)에 대해서, 열수축율, 굽힘강성 및 굽힘좌굴(座屈)직경을 조사한 바, 이하에 게재하는 표 2에 표시한 결과를 얻을 수 있었다. 여기서, 열수축율은, 1m의 스페이서를 100℃의 분위기 속에 1시간 방치했을 때의 수축율이다. 굽힘강성은, 파이버수용부(70a)의 폭방향 X에 있어서의 급힘성이다. 굽힘좌굴직경은, 스페이서(70)를 폭방향 X로 구부리고, 파이버수용부(71a)의 폭이 변화하기 시작하는 직경이다.

표 2에 표시한 바와 같이, 실시예 1∼3의 스페이서는, 비교예 1, 3의 스페이서와 비교해서 열수축율이 작다. 또, 실시예 1∼3의 스페이서는, 비교예 4의 스페이서에 비교해서 굽힘강성이 작다. 또, 굽힘좌굴직경에 관해서는, 비교예 4의 스페이서를 폭방향 X로 구부린 경우, 파이버수용부(71a)의 폭이 변화하기 시작했을 때의 직경이 800㎜로 컸었다. 이에 대해서, 실시예 1∼3의 스페이서는, 굽힘좌굴직경은 600∼700㎜로 작았다.

다음에, 실시예 1∼3 및 비교예 1∼4의 스페이서를 사용해서, 광케이블을 시험제작하고, 광케이블에 포함되는 광파이버의 전송성능을 측정했다. 이 실험에 사용한 광케이블은, 도 8에 표시한 광케이블과 마찬가지의 구성을 가지는 것이다. 이 광케이블의 중앙에는, 심부재로서의 역할을 다하는 나선슬롯이 배치되어 있다. 이 나선슬롯은, HDPE수지 등의 합성수지에 의해서 형성되어 있고, 24,5㎜의 직경을 가진다. 나선슬롯의 외주에는, 그 긴쪽방향을 따라서 S-Z형상으로 뻗어있는 슬롯이 10개 형성되어 있다. 각 슬롯에는, 10매의 테이프심선(광파이버)이 적층되어 있다. 테이프심선을 수용한 나선슬롯의 외주면에는, 부직포등의 눌러감기 테이프가 틈새없이 감겨져 있다.

눌러감기테이프의 주위에는, 8심광파이버테이프(두께 0.3㎜, 폭 2.1㎜)를 10매 수용시킨 실시예 및 비교예의 스페이서를 15개 SZ꼬기로 집합시컸다. 또 각 스페이서의 주위에는 눌러감기 테이프가 틈새 없이 감겨져 있다. 눌러감기 테이프의 주위에는, 또 저밀도 폴리에틸렌 등에 의해서 형성된 외피(65)가 형성되어 있다. 이 광케이블의 외경은 45㎜이다. 실험에 있어서는, SZ반전각 ø를 300°로 하고, SZ꼬기피치 P가 900㎜의 광케이블과 SZ꼬기피치 P가 700㎜의 광케이블을 시험제작 하였다.

그리고, 각 광케이블에 대해서, 각 스페이서에 수용시킨 광파이버의 전송 성능을 측정하였다 또, SZ꼬기피치 P가 700㎜의 광케이블에 대해서는, 파장 1.55㎛에 있어서의 전송손실을 측정한 후, 히트사이클시험(-30℃∼70℃)을 5사이클 행한 후에, 전송특성을 재차 측정하였다. 이 실험의 측정결과를 이하에 게재하는 표 3에 표시한다. 표 3에 표시한 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1∼3의 스페이서를 사용한 광케이블은, 비교예 1∼4의 스페이서를 사용한 광케이블과 비교해서, 전송손실이 적다. 특히, 비교예 1∼4를 사용한 광케이블에서는, 히트사이클 시험후의 전송손실이 매우 크게 된다. 이에 대해서, 실시예 1∼3의 스페이서를 사용한 광케이블에서는, 전송손실은 거의 변화하지 않는다.

상술한 바와 같이, 이 실험의 결과, 광케이블에 사용되는 스페이서를 형성하기 위한 재료로서, PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지를 사용하면, 실용상 극히 양호한 결과를 얻을 수 있다는 것이 발견되었다. 즉, PBT수지와 HDPE수지를 혼합시킨 수지를 사용하면, 스페이서의 강성을 유지하면서 스페이서에 적절한 유연성을 가지게 하는 것이 가능해진다. 또, 주위온도의 변화에 따라서 HDPE수지가 재결정화해도 PBT수지는 충분한 강성을 가지므로, 스페이서의 수축은 최소한으로 억제된다.

또, 이 실험결과로부터 알 수 있는 바와 같이, PBT수지와, HDPE수지와의 혼합수지에 있어서의 HDPE수지가 점하는 비율은 20∼80체적 %로 하면 바람직하다. 이에 의해, 스페이서의 강성을 유지하면서, 주위온도의 변화에 기인하는 스페이서의 수축을 극히 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 광케이블에 사용되는 스페이서를 형성하기 위한 재료로서, PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지대신에, PC/PBT수지(PBT 수지와 폴리카보네이트수지를 블렌딩한 것)와 HDPE수지와의 혼합수지를 사용해도 실용상 극히 양호한 결과를 얻을 수 있다는 것이 확인되고 있다. 이 경우도, PC/PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지에 있어서의 HDPE수지가 점하는 비율은 20∼50 체적%로 하면 바람직하다.

또한, 상기 실험에서는, 각 스페이서를 나선스페이서의 외주에 SZ꼬기로 집합시킨 광케이블을 사용하였다. 이에 대해서, 도 1에 표시한 광케이블과 같은 스페이서를 장척의 원기둥부재의 주위에 집합시킨 광케이블을 사용한 경우도, 상기 결과와 마찬가지로 양호한 결과를 얻을 수 있다는 것이 확인되고 있다.

그런데, SZ반전부 Re 및 SZ이행부 Tr에 있어서, 스페이서의 쓰러짐이 발생하는 것을 방지하기 위해서는, 스페이서의 바닥벽에 항장력체를 형성하는 것이 바람직하다. 여기서, 일반적으로 광케이블에 사용되는 스페이서의 바닥벽에 항장력체를 형성하는 경우, 다이의 내부에 항장력체를 도입해두고, 꼭지쇠로부터 용융수지를 항장력체와 함께 압출한다. 압출된 수지가 고화할때에, 스페이서의 바닥벽을 형성하는 수지의 깊이방향에 있어서의 수축량은, 항장력체가 존재하고 있는 부위와 다른 부위에서 다르다. 즉, 항장력체가 존재하고 있는 부위에 있어서의 수지의 수축량은, 다른 부위에 있어서의 수지의 수축량보다도 작아진다. 이 결과, 파이버수용부의 바닥면, 즉, 바닥벽의 내면에 요철이 발생해버린다.

이와 같은 상태의 스페이서를 사용한 광케이블에서는, 광케이블에 굽힘이나 인장력이 가하여지면, 스페이서의 파이버수용부에 수용되어 있는 광파이버에는, 광케이블의 중심축을 향한 힘이 작용한다. 그리고, 광파이버는 파이버수용부의 바닥면에 억눌리게 된다. 이때, 파이버수용부의 바닥면에 요철이 있으면, 광파이버는 요철을 따라서 만곡하고, 소위 미소한 청이 발생한다. 이 결과, 광케이블의 전송특성은 저하해 버린다. 또, 스페이서의 바닥벽의 두께는 매우 얇다(0.4∼1.5㎜정도). 항장력체도 어느 정도의 굵기를 가지고 있다. 따라서, 파이버수용부의 바닥면에 존재하는 요철이 광케이블의 전송특성에 부여하는 영향은 무시할 수 없다. 이것은, 특히, 다수의 광파이버가 실장되어 있는 동시에 가는 직경의 광케이블에 있어서 중요한 문제로 된다.

그래서, 본 발명자들은, 광케이블의 전송특성을 양호하게 유지하는 것을 주요관점으로 해서, 스페이서에 대한 항장력체의 배치에 대해서도 예의 연구를 행하고, 각종의 스페이서를 시험제작해서, 이들 스페이서를 사용한 광케이블에 대해서 실험을 행하였다.

[실시예 4]

실시예 4의 스페이서(80A)의 단면도를 도 11에 표시한다. 동도면에 표시한 스페이서(80A)는, 1개의 똑바른 장척형상의 부재로서 제조된다. 스페이서(80A)는, 바닥벽(82A)과, 이 바닥벽(82A)의 양끝으로부터 기립하는 1쌍의 측벽(81A)을 구비하고, 개략 U자형의 단면형상을 가진다. 파이버수용부(84A)는, 바닥벽(82A) 과 측벽(81A)에 의해서 만들어진다. 스페이서(80A)의 치수는, B1=7.0㎜, B1=5.3㎜, D=5.2㎜, bu=4.6㎜, b1=3.8㎜, d=4.7㎜이다.

또, 스페이서(80A)의 바닥벽(82A)에는, 파이버수용부(80a)의 폭방향X에 있어서의 중앙부에 항장력체(83A)가 내장되어 있다. 항장력체(83A)로서는, 1140데니어의 방향족폴리아미드섬유 1개를 사용하였다. 항장력체(83A)는, 도 11에 표시한 바와 같이, 항장력체(83A)의 중심축이, 바닥벽(82)의 외면(스페이서 80A의 바닥면)으로부터 0.15㎜만큼 떨어지도록 배치되어 있다. 즉, 항장력체(83A)는, 그 중심축을 스페이서(80A)의 바닥면에 접근시킨 상태로 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 항장력체(83)는, 그 중심축이 바닥벽(82A)의 내면과 바닥벽(82A)의 외면(스페이서 (80A)의 바닥면)과의 사이의 중심선 L보다도 스페이서(80A)의 바닥면쪽에 위치하도록 배치된다.

스페이서(80A)는, 용융압출기의 크로스헤드다이에 도입된 항장력체(83A)를 15m/min의 속도로 인수하면서 항장력체(83A)의 주위에 260℃의 PBT수지를 공급함으로써 압출성형된 것이다. 완성한 스페이서(80A)의 바닥벽(82)의 단면도를 도 12에 표시한다. 동도면에 표시한 바와 같이, 바닥벽(82A)의 내면에 발생한 요철의 고저차는 0.05㎜이었다. 또, 요철의 곡률반경은, 0.4㎜이었다.

또, 이 스페이서(80A)를 사용해서, 도 8에 표시한 광케이블(60)과 거의 마찬가지 구조를 가진 광케이블을 시험제작하였다. 이 광케이블의 심부재는, 외경이 24.5㎜의 HDPE제의 나선스페이서이다. 이 나선스페이서의 외주에는, 폭 4.6㎜, 깊이 4.6㎜의 슬롯이 10개 형성되어 있다(SZ반전각 ø:300°, SZ꼬기피치 P:720㎜). 또, 이 나선스페이서의 중심에는, 외경 2㎜의 강철선을 7개 꼬아 합친 인장부재가 내장되어 있다. 각 슬롯에는, 두께 0.3㎜, 폭 2.1㎜의 8심테이프심선을 10매씩 적층시켰다. 나선슬롯의 주위에는, 눌러감기 테이프를 틈새없이 감았다.

그리고, 눌러감기테이프의 주위에는, 15개의 스페이서(80A)가 SZ꼬기로 집합되어 있다(SZ반전각 ø:300°, SZ꼬기피치 P:720㎜). 스페이서(80A)에는, 8심테이프심선이 10매씩 수용되어있다. 스페이서(80A)의 주위에는, 눌러감기 테이프를 틈새없이 감았다. 이 눌러감기테이프의 외주에는, 폴리에틸렌제의 외피를 배설하였다. 이 광케이블의 길이는, 200m이며, 그 외경은, 45㎜이었다. 이 광케이블의 각 스페이서(80A)에 수용된 광파이버에 대해서, 파장 1.55㎛에 있어서의 전송손실을 측정하였다. 그 결과, 15개의 스페이서(80A)전부에 관해서, 전송손실은, 0.21∼0.25dB/㎞의 값범위에 수납되고, 전송손실의 증가는 인지되지 않았다.

[실시예 5]

실시예 5의 스페이서(80B)의 단면도를 도 13에 표시한다. 이 스페이서(80B)에서는, 항장력체(83B)로서, 1420데니어의 방향족폴리아미드섬유 1개를 사용하였다. 항장력체(83B)는, 도 13에 표시한 바와 같이, 스페이서(80B)의 바닥면에 접근시킨 상태로 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 항장력체(83B)는, 그 전체가 바닥벽(82B)의 내면과 바닥벽(82B)의 외면(스페이서(80B)의 바닥면)과의 사이의 중심선 L보다도 스페이서(80B)의 바닥면쪽에 위치하도록 배치된다. 스페이서 80B의 치수(Bl, Bl, D, bu, bl, d)는, 도 11에 표시한 스페이서(80A)와 동일하다. 또한, 도 13에 표시한 바와 같이, 이 스페이서(80B)에서는, 항장력체(83B)의 일부가 스페이서(80B)의 바닥면(바닥벽 (82B)의 외면)으로부터 노출되어 있다.

완성된 스페이서(80B)를 절단해서, 그 단면을 관찰한 바, 바닥벽(82B)의 내면에 발생한 요철의 고저차는 0.05㎜이었다. 또, 요철의 곡률반경은 0.5㎜이상이었다. 또, 이 스페이서 80B를 사용해서, 실시예 4와 동일한 조건으로 200m의 광케이블을 제작하였다. 그리고, 이 광케이블의 각 스페이서(80B)에 수용된 광파이버에 대해서, 파장 1.55㎛에 있어서의 전송손실을 측정하였다. 그 결과, 15개의 스페이서(80B)의 전부에 관해서, 전송손실의 증가는 인지되지 않았다.

[비교예 5]

비교예 5의 스페이서(80C)의 단면도를 도 14에 표시한다. 동도면에 표시한 스페이서(80C)에서는, 항장력체(83C)로서, 1140데니어의 방향족폴리아미드섬유 1개를 사용하였다. 항장력체(83C)는, 도 14에 표시한 바와 같이, 항장력체(83c)의 중심축이 바닥벽(82C)의 내면(파이버수용부(84C)의 바닥면)으로부터 0.20㎜만큼 떨어지도록 배치되어 있다. 다른 조건(치수등)은, 실시예 4의 스페이서(80A)와 동일하다. 완성된 스페이서(80C)를 절단해서, 그 단면을 관찰한 바, 도 15에 표시한 바와 같이, 바닥벽(82B)의 내면에 발생한 요철의 고저차는 0.10㎜이었다. 또, 요철의 곡률반경은 0.10㎜이였다. 또, 요철의 곡률반경은 0.10㎜이었다. 또, 이 스페이서(80C)를 사용해서, 실시예 4와 동일한 조건으로 200m의 광케이블을 제작하였다. 그리고, 이 광케이블의 각 스페이서(80C)에 수용된 광파이버에 대해서, 파장 1.55㎛에 있어서의 전송손실을 측정하였다. 그 결과, 파이버수용부(84C)의 바닥면과 접촉하고 있는 2개의 광파이버에서는, 전송손실이, 0.70, 0.85dB/㎞이며, 실용상 부적절한 것을 판명하였다.

[비교예 6]

비교예 6의 스페이서(80D)의 단면도를 도 16에 표시한다. 동도면에 표시한 스페이서(80D)에서는, 항장력체(83D)로서, 1420데니어의 방향족폴리아미드섬유 1개를 사용하였다. 항장력체(83D)는, 도 16에 표시한 바와 같이, 그 전체가 바닥벽(82B)의 내면과 바닥벽(82B)의 외면(스페이서 80B의 바닥면)과의 사이의 중심선L보다도 파이버수용부 (84)쪽에 위치하도록 배치된다. 다른 조건(치수등)은, 실시예 5의 스페이서(80B)와 동일하다. 완성된 스페이서(80D)를 절단해서, 그 단면을 관찰한 바, 도 17에 표시한 바와 같이, 바닥벽(82D)의 내면에 발생한 요철의 고저차는 0.13㎜이었다. 또, 요철의 곡률반경은 0.20㎜이었다. 또, 이 스페이서(80D)를 사용해서, 실시예 4와 동일한 조건으로 200m의 광케이블을 제작하였다. 그리고, 이 광케이블의 각 스페이서(80D)에 수용된 광파이버에 대해서, 파장 1.55㎛에 있어서의 전송손실을 측정하였다. 그 결과, 파이버수용부(84D)의 바닥면부근에 위치하는 광파이버속에는, 전송손실이, 0.5dB/㎞를 초과한 것이 몇 개 존재해 있고, 실용상 부적절하다는 것이 판명되었다.

이 실험결과로부터, 스페이서(80A) 및 (80B)와 같이 항장력체(83A), (83B)를, 그 중심축을 스페이서의 바닥면에 접근시킨 상태에서 스페이서(80A), (80B)에 대해서 배치하면, 항장력체(83A),(83B)가 존재하고 있는 부위에 있어서의 수지의 수축량과 다른 부위에 있어서의 수지의 수축량과의 차에 기인하는 상기 요철의 발생을 완화할 수 있다. 이에 의해, 발생한 요철을, 예를 들면, 절삭기구에 의해서 깍아내거나, 가열한 폴레이트나 롤러를 억눌러서 평활화 하거나 할 필요가 없어진다. 따라서, 광케이블에 사용되는 스페이서를 제조공정을 증가하는 일없이 경제적으로 생산할 수 있다. 또, 스페이서를 열가소성수지에 의해서 형성하는 경우에, 파이버 수용부의 평활성을 손상하는 요인되는 무기물 등을 열가소성수지에 첨가할 필요가 없어진다.

또, 스페이서(80B)와 같이, 항장력체(83B)를 바닥면에 접근시킨 상태로 배치해도 실용상 극히 양호한 결과를 얻을 수 있다. 이 경우, 항장력체(83B)는, 파이버 수용부(84B)의 바닥면(바닥벽의 내면)으로부터 보다 멀어지게 됨으로, 요철의 발생을 극히 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 상기 실험에서는, 각 스페이서를 나선 스페이서의 외주에 SZ꼬기로 집합시킨 광케이블을 사용하였다. 이에 대해서, 도 1이 표시한 광케이블과 같은 스페이서를 장척의 원기둥부재의 주위에 집합시킨 광케이블을 사용한 경우도, 상기 결과와 마찬가지의 결과를 얻을 수 있다는 것이 확인되고 있다.

본 발명에 의하면, SZ반전부 및 SZ이행부의 어느 것에서도 스페이서의 쓰러짐이 발생하기 어렵고, 전송특성, 심선인출성에 뛰어난 광케이블 및 이 광케이블에 적용하는 광케이블용 스페이서의 실현이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 의한 광케이블의 제 1실시형태를 표시한 단면도

도 2는 도 1의 광케이블을 표시한 사시도

도 3은 도 1에 표시한 광케이블에 적용되는 스페이서를 표시한 단면도

도 4는 광케이블용 스페이서의 단면도

도 5는 광케이블용 스페이서의 단면도

도 6은 광케이블용 스페이서의 단면도

도 7은 광케이블용 스페이서의 단면도

도 8은 본 발명에 의한 광케이블의 제 2실시형태를 표시한 단면도

도 9는 층중심반경과 SZ반전각을 설명하기 위한 단면도

도 10은 광케이블용 스페이서의 단면도

도 11은 광케이블용 스페이서의 단면도

도 12는 도 11에 표시한 광케이블용 스페이서의 부분확대 단면도

도 13은 광케이블용 스페이서의 단면도

도 14는 광케이블용 스페이서의 단면도

도 15는 도 14에 표시한 광케이블용 스페이서의 부분확대 단면도

도 16은 광케이블용 스페이서의 단면도

도 17은 도 16에 표시한 광케이블용 스페이서의 부분확대 단면도

도 18은 심(芯)부재의 주위에 SZ꼬기로 집합시킨 광케이블용 스페이서를 표시한 사시도

도 19는 스페이서를 심부재의 주위에 SZ꼬기로 집합시킨 광케이블을 표시한 측면도

도 20은 폭 방향으로 만곡해 있는 스페이서를 표시한 사시도

도 21은 깊이 방향으로 만곡해 있는 스페이서를 표시한 사시도

도 22는 깊이 방향으로 만곡해 있는 스페이서를 표시한 사시도

도 23은 스페이서가 쓰러져 있는 상태로 표시한 단면도

도 24는 스페이서가 쓰러져 있는 상태를 표시한 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 60: 광케이블 2: 원기둥부재(심부재)

5: 테이프심선(광파이버)

10, 20, 30, 40, 50, 70, 80A, 80B, 80C, 80D: 스페이서

61: 나선슬롯(심부재)

Claims

광파이버를 수용하기 위한 파이버수용부를 가진 스페이서와, 상기 스페이서를 꼬는 심부재를 구비하고, 상기 광파이버를 수용시킨 상기 스페이서를 상기 심부재의 주위에 SZ꼬기로 집합시킨 SZ꼬기영역을 가진 광케이블에 있어서,

상기 스페이서는, 상기 파이버수용부의 깊이 방향에 있어서의 굽힘강성이 상기 파이버수용부의 폭방향에 있어서의 굽힘강성보다도 작은 특성을 가지고, 또한,

상기 SZ꼬기영역내의 SZ반전부에 있어서의 상기 스페이서의 변형에너지중,

상기 스페이서의 바닥면이 상기 심부재와 접촉하고 있는 경우의 변형에너지를 U₁로 하고,

상기 스페이서의 측면이 상기 심부재와 접촉하고 있는 경우의 변형에너지를 U₂로 했을 때에,

△U=U₁-U₂≤0.2(mJ/㎜)

를 충족시키는 것을 특징으로 하는 광케이블.
제 1항에 있어서, 상기 스페이서는, PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지에 의해서 형성되어 있는 것을 특징으로하는 광케이블.
제 1항에 있어서, 상기 스페이서는, PC/PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지에 의해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광케이블.
제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 혼합수지는, 상기 HDPE수지가 점하는 비율이 20∼80체적%인 것을 특징으로 하는 광케이블.
제 1항∼제 4항의 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서는, 바닥벽과, 이 바닥벽의 양끝으로부터 기립하는 1쌍의 측벽을 구비하고, 상기 파이버수용부는, 상기 바닥벽과 상기 측벽에 의해서 만들어지는 것을 특징으로 하는 광케이블.
제 5항에 있어서, 상기 스페이서는, 상기 바닥벽의 상기 폭방향에 있어서의 중앙부에 형성된 항장력체를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 광케이블.
제 6항에 있어서, 상기 항장력체는, 그 중심축을 상기 바닥면에 접근시킨 상태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광케이블.
제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 항장력체는, 상기 바닥면에 접근시킨 상태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광케이블.
광파이버를 수용하기 위한 파이버수용부를 가지고 있고, 광케이블의 심부재의 둘레에 꼬는 광케이블용 스페이서에 있어서,

상기 파이버수용부의 깊이방향에 있어서의 굽힘강성이, 상기 파이버수용부의 폭방향에 있어서의 굽힘강성보다도 작은 특성을 가지고, 또한,

상기 심부재의 주위에 SZ꼬기로 집합시킨 SZ영역내의 SZ반전부에 있어서의 변형에너지 중,

바닥면이 상기 심부재와 접촉하고 있는 경우의 변형에너지를 U₁로 하고,

측면이 상기 심부재와 접촉하고 있는 경우의 변형에너지를 U₂로 했을 때에, △U=U₁-U₂≤0.2(mJ/㎜)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 광케이블용 스페이서.
제 9항에 있어서, 상기 바닥벽과 상기 측벽은, PBT수지와 HDPE수지 와의 혼합수지에 의해서 일체 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 광케이블용 스페이서.
제 9항에 있어서, 상기 바닥벽과 상기 측벽은, PC/PBT수지와 HDPE수지와의 혼합수지에 의해서 일체 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 광케이블용 스페이서.
제 10항 또는 제 11항에 있어서, 상기 혼합수지는, 상기 HDPE수지가 점하는 비율이 20∼80체적 %인 것을 특징으로 하는 광케이블용 스페이서.
제 9항∼제 12항의 어느 한 항에 있어서, 바닥벽과, 이 바닥벽의 양끝으로부터 기립하는 1쌍의 측벽을 구비하고, 상기 파이버수용부는, 상기 바닥벽과 상기 측벽에 의해서 만들어지는 것을 특징으로 하는 광케이블용 스페이서.
제 13항에 있어서, 상기 바닥벽의 상기 폭방향에 있어서의 중앙부에 형성된 항장력체를 또 구비한 것을 특징으로 하는 광케이블용 스페이서.
제 14에 있어서, 상기 항장력체는, 그 중심축을 상기 바닥면에 접근시킨 상태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광케이블용 스페이서.
제 14항 또는 제 15항에 있어서, 상기 항장력체는, 상기 바닥면에 접근시킨 상태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광케이블용 스페이서.