JP2000266971A - プラスチック光ファイバコードの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラスチック光ファイバ素線上への保護被覆
層の押出し塗布特性を向上する。 【解決手段】 プラスチック光ファイバ素線１上にプラ
スチックを押出し塗布装置６により押出し塗布すること
によりプラスチック光ファイバコード３を製造する場合
において、その押出し塗布前にプラスチック光ファイバ
素線１を加熱乾燥器５を通過させてその含有水分量を
０．６重量％以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック光フ
ァイバコードの製造方法、特にそのプラスチック光ファ
イバ素線上にプラスチックを押出し塗布して保護被覆層
を形成するプラスチック光ファイバコードの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図２に例示するように、プラスチ
ック光ファイバコード３は、通常透明なポリメチルメタ
クリレート（以下、ＰＭＭＡともいう。）からなる、中
心の高屈折率のコア層とその外周の低屈折率のクラッド
層から構成されるプラスチック光ファイバ素線１の上
に、ポリエチレンなどのプラスチックを押出し塗布して
保護被覆層２を形成することにより製造される。

【０００３】即ち、このプラスチック光ファイバコード
３は、図３に例示するように、プラスチック光ファイバ
素線１上に、押出塗布装置６のクロスヘッドのダイスか
ら加熱、溶融した熱可塑性のプラスチックを押出し塗布
して保護被覆層２を形成し、冷却水槽７を通過させて冷
却し、巻取りドラム８に巻き取ることにより製造され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラス
チック光ファイバ素線１上に、押出塗布装置６により加
熱、溶融したプラスチックを押出し塗布して保護被覆層
２を形成する場合、プラスチック光ファイバ素線１がそ
の上に押出された溶融したプラスチックと密着せず保護
被覆層を形成できなくなるという問題がある。

【０００５】具体的には、押出塗布装置のダイスから押
出された溶融プラスチックはプラスチック光ファイバ素
線１上に被覆されることなく、ダイスの出口近傍で不規
則な固まりを形成して成長し一定以上の大きさになると
落下する現象が繰返され、比較的高線速において顕在化
しやすい。また、プラスチック光ファイバ素線１上に加
熱、溶融したプラスチックが被覆される場合であっても
欠損部を生ずる。このような場合は、製造したプラスチ
ック光ファイバコード３の保護被覆層２の内側表面に通
常小さ凹部が多数認められ、光損失増加の原因となる。

【０００６】（課題を解決するための原因の究明）発明
者等は、市販のプラスチック光ファイバ素線１を構成す
るＰＭＭＡの含有水分量を測定したところ約０．８重量
％程度あり、乾燥すると０．０８重量％程度に減少する
ことから、押出し塗布時に水分がプラスチック光ファイ
バ素線から揮発し、この水分がプラスチック光ファイバ
素線１と保護被覆材の密着性を低下させて、押出し塗布
を困難にしていることを見出した。また、この水分に起
因して、プラスチック光ファイバコード３の保護被覆層
２の内側表面に前記凹部が生ずることを見出した。

【０００７】即ち、保護被覆材をプラスチック光ファイ
バ素線１上に押出し塗布する際、押出塗布装置中の溶融
樹脂温度は１００℃以上であるから、これがプラスチッ
ク光ファイバ素線１と接触して、水分が揮発する。

【０００８】この際、揮発する水分量が一定量以上にな
ると、押出し塗布する際にプラスチック光ファイバ素線
１上に水蒸気の皮膜が形成されて、下地となるプラスチ
ック光ファイバ素線１が溶融した状態の保護被覆材料と
密着せず、これを牽引できなくなり、押出し塗布が困難
となることを突き止めた。また、プラスチック光ファイ
バ素線１上に保護被覆層が部分的に被覆された場合は、
この揮発した水分が閉じ込められて保護被覆層の内側に
凹部が生ずることを見出した。

【０００９】一方、プラスチック光ファイバに極めて近
い技術分野であるガラスファイバの分野でも、例えば、
特開昭６３−４５１５０号公報、特開昭６３−５０３４
６号公報等にみられるように、ガラスファイバ上に保護
被覆層を形成するために押出し装置を使用してプラスチ
ックを押出被覆する方法が提案されている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を克服するため
に本発明は、プラスチック光ファイバ素線上にプラスチ
ックを押出し塗布して保護被覆層を形成することにより
プラスチック光ファイバコードを製造する場合におい
て、その保護被覆層を形成する前に前記プラスチック光
ファイバ素線を乾燥処理することによりその含有水分量
を０．６重量％以下とすることを特徴とするプラスチッ
ク光ファイバコードの製造方法である。

【００１１】また本発明は、前記乾燥処理において前記
プラスチック光ファイバ素線の温度を４０℃乃至９０℃
とすることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック
光ファイバコードの製造方法でる。

【００１２】また本発明は、前記乾燥処理において、前
記プラスチック光ファイバ素線を減圧下で加熱し又は押
出し塗布装置の直前に設けた加熱乾燥器により加熱する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック
光ファイバコードの製造方法である。

【００１３】本発明により、プラスチック光ファイバ素
線の含有水分量を０．６重量％以下に減少させることに
より、保護被覆材料の押出し塗布時の線速を従来の３倍
以上に高めるとともに押出し塗布工程の歩留まりを改善
でき、プラスチック光ファイバコードの生産性を顕著に
向上することができる。また、保護被覆層の内側表面の
小さな凹部の発生を防止してこれに起因する光損失増加
を抑制することが可能となる。

【００１４】尚、前記公報によればガラスファイバの技
術分野においても、押出し装置を使用してガラスファイ
バ上に樹脂被覆する際、加熱又は減圧などの乾燥処理を
加える方法が提案されているが、本発明の場合はプラス
チック光ファイバ素線を防湿の対象として溶融したプラ
スチックとの付着性を高めることを目的としているのに
対し、前記公報では専らガラスファイバ上に被覆した保
護被覆層を処理の対象として樹脂被覆層の早期乾燥叉は
樹脂被覆層の表面の平滑化を目的とするものであり、目
的と効果が異なる異質の技術である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図１、図２及び表１に基づ
いて本発明の実施の形態を説明する。なお、同じ部位に
は同じ番号を付して重複する説明を省略する。

【００１６】

【実施例】（光ケーブルの構造）本実施例のプラスチッ
ク光ファイバコードの横断面構造を図２に示す。１は、
ＰＭＭＡからなる市販のプラスチック光ファイバ素線
（旭化成（株）製のＳＩ−ＰＯＦ ＴＢ−５００）であ
り、外径０．５０ｍ±ｍ０．０２ｍｍで、中心の高屈折
率のコア部分とその外周の低屈折率のクラッド部分から
なる円柱状の線状体である。

【００１７】本実施例では、前記市販のプラスチック光
ファイバ素線１を１ｋｍの長さを単位として、水分のバ
ラツキの影響を排するためにその平均の含有水分量であ
る８重量％に含有水分量を調整して揃えたものを、比較
ケース（表１ Ｎｏ７ 乾燥処理しないケース）とし、
これを後述の種々の方法で乾燥処理したケースを実施例
（Ｎｏ１乃至Ｎｏ６）とした。

【００１８】即ち、各ケースに付いて１ｋｍの長さのプ
ラスチック光ファイバ素線１を種々の方法で乾燥して含
有水分量を減少した後に保護被覆層２を押出し塗布する
ことにより、従来技術と比較した本発明の効果を明らか
にする。

【００１９】２は、保護被覆層であり、市販のポリエチ
レン（日本ユニカ（株）製のＮＣ９１０９）を後述の方
法によりプラスチック光ファイバ素線１上に外径が１．
０ｍｍとなるように押出し塗布して形成した。

【００２０】プラスチック光ファイバコード３の製造
は、前記の従来法と基本的には同じであるが、押出塗布
装置６によりプラスチック光ファイバ素線１上に保護被
覆層２を押出し塗布する前に、前述のように加熱乾燥器
５その他の手段によりプラスチック光ファイバ素線１を
乾燥処理して含有水分量を減少させる点に特徴を有す
る。

【００２１】保護被覆層２は、スクリュー径が３０ｍｍ
の押出塗布装置６に前記市販のペレット状のポリエチレ
ンを供給し、樹脂温度が１６５℃の条件で加熱、溶融し
てプラスチック光ファイバ素線１上に押出し塗布するこ
とにより形成した。この場合、通常溶融プラスチックの
溶融温度は少なくとも１００℃以上であるのに対して、
プラスチック光ファイバ素線１を構成するＰＭＭＡにつ
いては、その軟化温度とほぼ同じ温度と考えられるガラ
ス転移点Ｔｇは１００℃程度であるので、一定以上の線
速で押出し塗布しなければＰＭＭＡからなるプラスチッ
ク光ファイバ素線１の強度が低下して断線する。このた
め、本実施例では押出し塗布時の最低の線速を従来技術
と同じ１０ｍ／分とした。

【００２２】プラスチック光ファイバ素線１中の含有水
分量の測定試料は、各ケースについて同一条件で乾燥処
理した１ｋｍの長さのプラスチック光ファイバ素線１を
１０等分して１０点の試料を採取して測定に供した。

【００２３】プラスチック光ファイバ素線１中の含有水
分量の測定方法は、カールフィッシャ法の内、 水分気
化付属装置を使用して、乾燥窒素気流中で試料を加熱
し、水分を含んだ窒素ガスを電解液に導入して水分を測
定する間接蒸発滴定法に従って測定した。

【００２４】表１に、プラスチック光ファイバ素線１の
乾燥処理条件と、線速を１０ｍ／分、２０ｍ／分、３０
ｍ／分の３段階変えて、１ｋｍのプラスチック光ファイ
バ素線１上に保護被覆層２を押出し塗布してプラスチッ
ク光ファイバコード３を製造した場合の良好な押出し塗
布の成否を示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】良好な押出し塗布の成否は、各ケースに付
いて製造した１ｋｍのプラスチック光ファイバコード３
の全長に亘り目視により保護被覆層２の表面の状態を観
察することにより判定した。表１中の、○印は、良好な
押出し塗布が可能であること、即ちプラスチック光ファ
イバ素線１上に保護被覆層２が形成され欠損部を生じて
いないことを示す。×印は良好な押出し塗布が不可能で
あること、即ちプラスチック光ファイバ素線１上に保護
被覆層２が形成できないか叉は保護被覆層２が形成され
た部分を有していても欠損部を含む事実を示す。

【００２７】表１より、プラスチック光ファイバ素線１
の水分含有量と良好な押出し塗布の成否との間には、高
い相関が認められる。まず、Ｎｏ７の水分含有量が０．
８重量％の比較ケースでは、前記いづれの線速でも良好
な押出し塗布が不可能であった。具体的には、押出塗布
装置６のダイスからプラスチック光ファイバ素線１とと
もに押出された溶融状態のポリエチレンはプラスチック
光ファイバ素線１上に全く被覆されず、ダイスの出口の
近傍に付着して不規則なブロックを形成した。

【００２８】これに対して、Ｎｏ１からＮｏ６に示す、
Ｎｏ７の比較ケースのプラスチック光ファイバ素線１を
乾燥処理したケースでは、水分含有量が０．８重量％か
ら少なくとも０．６重量％以下まで減少しており、この
場合は遅くとも線速１０ｍ／分であれば良好な押出し塗
布が可能であった。以下に、詳述する。

【００２９】（減圧加熱による乾燥）表１のＮｏ１、Ｎ
ｏ２のケースは、１気圧である０．１０１３ＭＰａから
−０．１ＭＰａだけ減圧して１．３×１０３Ｐａ（以
下、−０．１ＭＰａと現す。）とした状態で、４０℃、
６０℃で減圧加熱することによりＮｏ７の比較ケースの
プラスチック光ファイバ素線１を乾燥処理して含有水分
量を減少させたケースである。この場合、乾燥処理後の
水分含有量はそれぞれ０．１０重量％、０．０８重量％
で、線速１０ｍ／分、２０ｍ／分、３０ｍ／分の各線速
について、良好な押出し塗布が可能であり、ポリエチレ
ンの保護被覆層２が欠損部を生ずることなくプラスチッ
ク光ファイバ素線１上に連続して形成できた。また製造
したプラスチック光ファイバコード３の保護被覆層２の
内側表面に、光損失増加の原因となる微少な凹部の発生
も認められなかった。

【００３０】（乾燥後の吸湿効果）Ｎｏ３、Ｎｏ４は、
前記Ｎｏ２のケースで減圧加熱乾燥したプラスチック光
ファイバ素線１をそれぞれ４０分、９０分間放置して、
乾燥処理後に空気中において吸収する水分の効果を明ら
かにするケースである。

【００３１】Ｎｏ３は、 Ｎｏ７の比較ケースのプラス
チック光ファイバ素線１を、６０℃で、２４ｈｒ減圧乾
燥後に４０分間だけ２０℃、相対湿度６０％の空気中に
放置したケースで、乾燥直後の含有水分量が０．１５重
量％増加し０．２３重量％となった。この場合、線速１
０ｍ／分、２０ｍ／分では良好な押出し塗布が可能であ
るが、線速３０ｍ／分の場合は保護被覆材料との密着性
が悪くなり、保護被覆層２に欠損部を生じた。

【００３２】Ｎｏ４は、 Ｎｏ７の比較ケースのプラス
チック光ファイバ素線１を、６０℃で、２４ｈｒ減圧乾
燥後に９０分間だけ２０℃、相対湿度６０％の空気中に
放置したケースで、乾燥直後の含有水分量が０．５２重
量％増加し０．６０重量％となったが、Ｎｏ７の乾燥処
理しない比較ケースよりもまだ０．２重量％だけ低い。
この場合線速１０ｍ／分では良好な押出し塗布可能であ
ったが、線速２０ｍ／分、３０ｍ／分の場合は保護被覆
材料との密着性が悪くなり、良好な押出し塗布ができな
かった。

【００３３】このＮｏ３、Ｎｏ４のケースの結果は、
Ｎｏ２のケースの条件で減圧乾燥処理したプラスチック
光ファイバ素線１上に保護被覆層２を押出し塗布する場
合、その完了までに許容される所要時間は長くとも９０
分程度であることを示す。

【００３４】（オンライン乾燥）Ｎｏ５、Ｎｏ６のケー
スは、図１に例示するように、押出し塗布装置６の直前
に約１ｍの長さの電力制御によるニクロム線コイルを内
蔵する加熱乾燥器５を設け、Ｎｏ７の比較ケースのプラ
スチック光ファイバ素線１を乾燥処理して含有水分量を
減少させるケースである。

【００３５】前記Ｎｏ１乃至Ｎｏ４のケースの場合、押
出し塗布の開始後においてもプラスチック光ファイバ素
線１の後端部に近いほど、押出し塗布により保護被覆層
２が形成されるまでに比較的長時間空気中におかれて吸
湿の影響を大きく受けるおそれがあるが、このケースの
場合は、このような影響を受けることがなく、常に含有
水分量が一定のプラスチック光ファイバ素線１上に押出
し塗布できる点に特徴がある。また、装置が小型となる
結果、設備費が安価で、かつ押出し塗布工程と並行して
乾燥処理できるので、乾燥処理のために余分の時間を要
しないという利点を有する。

【００３６】この場合、含有水分量の測定サンプルは、
測定用のプラスチック光ファイバ素線１を、対応する各
ケースと同一条件で加熱乾燥器５により加熱乾燥処理
し、通過して出てきた直後の部分を採取して測定に供し
た。

【００３７】Ｎｏ５は、Ｎｏ７と同じ比較ケースのプラ
スチック光ファイバ素線１をプラスチック光ファイバ素
線サプライ４から供給して、加熱乾燥器５によりその出
口のプラスチック光ファイバ素線１の表面温度が８０℃
となるように加熱して水分を蒸発させ、０．８０重量％
から０．２５重量％まで減少させた状態で押出し塗布し
た。この場合、線速１０ｍ／分、２０ｍ／分で良好な押
出し塗布が可能であったが、線速３０ｍ／分になると良
好な押出し塗布ができなかった。

【００３８】Ｎｏ６は、加熱乾燥器５によりその出口の
プラスチック光ファイバ素線１の表面温度が９０℃とな
るように加熱して水分を蒸発させ、０．８０重量％から
０．２０重量％まで減少させた状態で、押出し塗布し
た。この場合、線速は１０ｍ／分、２０ｍ／分、３０ｍ
／分のいづれの場合も良好な押出し塗布が可能であっ
た。

【００３９】なお、加熱乾燥器５によりその出口のプラ
スチック光ファイバ素線１の表面温度が１００℃となる
ように加熱した場合は、プラスチック光ファイバ素線１
が強度低下により切断してしまい、前記いづれの線速に
おいても押出し塗布が不可能であった。尚、乾燥処理温
度の下限は、理論上はマイナスの温度でも可能である
が、乾燥処理に要する時間との関係から、40℃程度が好
適である。

【００４０】（比較ケース 乾燥処理なし）Ｎｏ７の比
較ケースは、前述のように、市販のプラスチック光ファ
イバ素線１を使用し、かつその水分含有量のバラツキの
影響を排するために、その平均の含有水分量である０．
８重量％に揃えたプラスチック光ファイバ素線１を使用
するケースで、本発明の実施例に係る前記Ｎｏ１乃至Ｎ
ｏ６の乾燥処理の効果を、従来法と比較して判定するこ
とを目的とする。

【００４１】このプラスチック光ファイバ素線１を使用
した場合、１０ｍ／分、２０ｍ／分、３０ｍ／分のいづ
れの線速においても、押出した溶融状態の保護被覆材料
が全くプラスチック光ファイバ素線１上に付着せず、押
出し塗布そのものが不可能であった。

【００４２】尚、前記実施例では、常温で真空乾燥する
ケースを取上げなかったが、このケースは処理時間を要
するという問題はあるものの、本発明に利用することも
可能である。

【００４３】

【発明の効果】本発明により、プラスチック光ファイバ
素線の含有水分量を０．６重量％以下に抑制することに
より、プラスチック光ファイバ素線上へ押出し塗布した
溶融プラスチックの付着性を高め、保護被覆層の押出し
塗布特性を顕著に改良する。

【００４４】これにより、保護被覆材料の押出し塗布時
の線速を従来の３倍以上に向上するとともに、押出し塗
布工程の歩留まりを改善できプラスチック光ファイバコ
ードの生産性を顕著に向上することができる。また、保
護被覆層の内側表面に生ずる小さな凹部の形成を防止し
てこれに起因する光損失増加を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラスチック光ファイバコードの製造
方法の実施例を示す工程図である。

【図２】本発明のプラスチック光ファイバコードの製造
方法の対象とする、プラスチック光ファイバコードの構
造を示す横断面図である。

【図３】従来のプラスチック光ファイバコードの製造方
法を示す工程図である。

【符号の説明】

１：プラスチック光ファイバ素線 ２：保護被覆層 ３：プラスチック光ファイバコード ４：プラスチック光ファイバ素線サプライ ５：加熱乾燥器 ６：押出塗布装置 ７：冷却水槽 ８：巻取りドラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 隆志 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2H050 AA13 BA03 BA13 BA16 BB10S

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチック光ファイバ素線上にプラス
   チックを押出し塗布して保護被覆層を形成することによ
   りプラスチック光ファイバコードを製造する場合におい
   て、その保護被覆層を形成する前に前記プラスチック光
   ファイバ素線を乾燥処理することによりその含有水分量
   を０．６重量％以下とすることを特徴とするプラスチッ
   ク光ファイバコードの製造方法。
2. 【請求項２】 前記乾燥処理において前記プラスチック
   光ファイバ素線の温度を４０℃乃至９０℃とすることを
   特徴とする請求項１に記載のプラスチック光ファイバコ
   ードの製造方法。
3. 【請求項３】 前記乾燥処理において、前記プラスチッ
   ク光ファイバ素線を減圧下で加熱し又は押出し塗布装置
   の直前に設けた加熱乾燥機により加熱することを特徴と
   する請求項１又は２に記載のプラスチック光ファイバコ
   ードの製造方法。