JP2015045727A - 光ファイバケーブル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐座屈性を確保することができる光ファイバケーブルを提供する。【解決手段】光ファイバ１と、光ファイバ１の周囲に配置されたシース２と、シース２内に埋設され、光ファイバ１の周囲においてケーブル長手方向に螺旋状に撚られ、互いに離間する複数の抗張力体３とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバケーブル及びその製造方法に関する。

従来、細径化、軽量化のため、抗張力体（テンションメンバ）の構造を改善した光ファイバケーブルが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、テンションメンバがケーブル長手方向に平行に配置されている。

特開２０１０−１２８１６９号公報

しかしながら、テンションメンバとして使用されるマルチフィラメントや繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）は、圧縮に対する耐性が乏しい。このため、光ファイバケーブルを曲げたときに光ファイバ心線が座屈しやすく、光ファイバ心線の損傷や伝送特性の低下につながるおそれがある。

本発明の目的は、耐座屈性を確保することができる光ファイバケーブル及びその製造方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、光ファイバと、光ファイバの周囲に配置されたシースと、シース内に埋設され、光ファイバの周囲においてケーブル長手方向に螺旋状に撚られ、互いに離間する複数の抗張力体とを備える光ファイバケーブルが提供される。

本発明の一態様において、シースが、光ファイバの周囲に配置された第１のシース層と、第１のシース層の周囲に配置された第２のシース層とを備え、複数の抗張力体が、第１のシース層と接するように配置されていても良い。
本発明の一態様において、複数の抗張力体が、等間隔で配置されていても良い。

本発明の一態様において、複数の抗張力体は、繊維強化プラスチックからなっても良い。

本発明の一態様において、複数の抗張力体の本数が４本〜８本であっても良い。

本発明の一態様において、複数の抗張力体の本数が４本であっても良い。

本発明の一態様において、複数の抗張力体の撚りピッチが１００ｍｍ〜３００ｍｍであっても良い。

本発明の一態様において、光ファイバが、３心以上の光ファイバ心線が並列して配置されると共に互いに隣接する２心の光ファイバ心線間を連結部で連結し、その連結部を、テープ心線長手方向に間欠的に設け且つテープ心線幅方向にも間欠的に設けた間欠固定構造をなすテープ心線であっても良い。

本発明の他の一態様によれば、光ファイバの束の周囲を覆うように第１のシース層を押出成形により形成するステップと、第１のシース層の周囲に複数の抗張力体を螺旋状に撚りながら、第１のシース層の周囲に第２のシース層を押出成形により形成するとともに、押出成形時の熱により第１のシース層と第２のシース層とを融着させ、互いに一体化させるステップとを含む光ファイバケーブルの製造方法が提供される。

本発明によれば、耐座屈性を確保することができる光ファイバケーブル及びその製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの一例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの第１の実施例の評価結果を表す表である。 本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの第２の実施例の評価方法を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの第２の実施例の評価結果を表すグラフである。 本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの第３の実施例の評価方法を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの第３の実施例の評価結果を表すグラフである。 本発明のその他の実施の形態に係る光ファイバケーブルの一例を示す断面図である。 本発明のその他の実施の形態に係る光ファイバケーブルの他の一例を示す断面図である。

後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

光ファイバと、光ファイバの周囲に配置されたシースと、シース内に埋設され、光ファイバの周囲においてケーブル長手方向に螺旋状に撚られ、互いに離間する複数の抗張力体とを備えることを特徴とする光ファイバケーブルが明らかとなる。このような光ファイバケーブルであれば、抗張力体をケーブル長手方向に平行に配置した場合よりも耐座屈性を確保することができる。

また、上記光ファイバケーブルにおいて、シースが、光ファイバの周囲に配置された第１のシース層と、第１のシース層の周囲に配置された第２のシース層とを備え、複数の抗張力体が、第１のシース層と接するように配置されていることが望ましい。これにより、第１及び第２のシース層の厚さを調整することで複数の抗張力体の位置を調整することができ、光ファイバケーブルの剛性を調整することができる。

また、複数の抗張力体が、等間隔で配置されていることが望ましい。これにより、等方的に曲げ剛性を向上させることができる。

また、複数の抗張力体は、繊維強化プラスチックからなることが望ましい。これにより、軽量化且つ伸びに強い構造とすることができる。

また、複数の抗張力体の本数が４本〜８本であることが望ましい。これにより、良好な取り扱い性を確保することができる。

また、複数の抗張力体の本数が４本であることが望ましい。これにより、より良好な取り扱い性を確保するとともに、良好な耐座屈性を確保することができる。

また、複数の抗張力体の撚りピッチが１００ｍｍ〜３００ｍｍであることが望ましい。これにより、良好な製造性を担保することができるとともに、良好な耐座屈性を確保することができる。

また、光ファイバが、３心以上の光ファイバ心線が並列して配置されると共に互いに隣接する２心の光ファイバ心線間を連結部で連結し、該連結部を、テープ心線長手方向に間欠的に設け且つテープ心線幅方向にも間欠的に設けた間欠固定構造をなすテープ心線であることが望ましい。これにより、中間後分岐時に容易に単心分離することができる。

また、光ファイバの束の周囲を覆うように第１のシース層を押出成形により形成するステップと、第１のシース層の周囲に複数の抗張力体を螺旋状に撚りながら、第１のシース層の周囲に第２のシース層を押出成形により形成するとともに、押出成形時の熱により第１のシース層と第２のシース層とを融着させ、互いに一体化させるステップとを含むことを特徴とする光ファイバケーブルの製造方法が明らかとなる。このような光ファイバケーブルの製造方法であれば、抗張力体をケーブル長手方向に平行に配置した場合よりも耐座屈性を確保することができる光ファイバケーブルを製造することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルは、図１に示すように、光ファイバ１と、光ファイバ１の周囲に配置された外被（シース）２と、シース２内に埋設され、光ファイバ１の周囲においてケーブル長手方向に螺旋状に撚られ、互いに離間する複数の抗張力体３とを備える。

光ファイバ１は、例えば直径０．２５ｍｍの光ファイバ心線であり、図１では１６本の光ファイバ１が集合している。本発明の実施の形態において、光ファイバ１の本数及び種類は特に限定されず、適宜選択可能である。光ファイバ１としては、光ファイバ素線、光ファイバ心線又は光ファイバテープ心線等の心線を採用可能である。このうち、光ファイバテープ心線としては、間欠固定テープ心線等が採用可能である。間欠固定テープ心線は、例えば、３心以上の光ファイバ心線が並列して配置されると共に互いに隣接する２心の光ファイバ心線間を連結部で連結し、該連結部を、テープ心線長手方向に間欠的に設け且つテープ心線幅方向にも間欠的に設けた構造である。このような間欠固定テープ心線とすることで、中間後分岐時に容易に単心分離することができる。

また、光ファイバ１が複数本の場合、ケーブル長手方向に撚らずに平行に延伸しても良く、一方向に撚り合わされていても良く、ＳＺ形状に撚り合わされていても良く、一方向撚りとＳＺ撚りが途中で入れ替わる複合形状を保持していても良い。また、複数本の光ファイバ１を実装した光ファイバユニットがシース２内に複数本実装されていても良い。

シース２は、光ファイバ１の周囲に配置された第１のシース層２ａと、第１のシース層２ａの周囲に配置された第２のシース層２ｂとを備える。第１のシース層２ａ及び第２のシース層２ｂは、互いに隙間無く密着し、一体化していることが好ましい。複数の抗張力体３は、第１のシース層２ａの周囲に接するように配置されている。そして、第１のシース層２ａの複数の抗張力体３に接していない箇所と、第２のシース層２ｂとが密着している。

第１のシース層２ａ及び第２のシース層２ｂの厚さＴ１，Ｔ２は互いに同じでも良く、第１のシース層２ａの厚さＴ１が第２のシース層２ｂの厚さＴ２よりも厚くても良く、或いは薄くても良い。第１のシース層２ａの厚さＴ１は０．５ｍｍ程度、第２のシース層２ｂの厚さＴ２は０．３ｍｍ〜１．２ｍｍ程度である。
第１のシース層２ａ及び第２のシース層２ｂの材料としては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ナイロン（登録商標）、フッ化エチレン又はポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂が使用可能である。第１のシース層２ａ及び第２のシース層２ｂの材料としては、互いに一体化させるために同じ材料を使用することが好ましいが、異なる材料を使用しても良い。第１のシース層２ａ及び第２のシース層２ｂが同一の材料を使用する場合、第１のシース層２ａと第２のシース層２ｂとの境界で界面が形成される。

複数の抗張力体３は、ケーブル敷設時に作用する張力或いは敷設後に生ずる温度変化に起因する応力等により光ファイバ１が損傷するのを防止する機能を有する。複数の抗張力体３は線状部材からなる。複数の抗張力体３のケーブル長手方向に垂直な断面における断面形状は、例えば、円形、偏平形状、楕円形状、又は矩形である。複数の抗張力体３の断面形状が円形の場合、その直径は０．３ｍｍ〜１．０ｍｍ程度である。複数の抗張力体３を構成する繊維の太さは、アラミド繊維を用いた場合には１０００〜３００００デニール程度、ガラス繊維を用いた場合には２万〜３０万デニール程度、カーボン繊維を用いた場合には２万〜３０万デニール程度である。

複数の抗張力体３としては、鋼線等の金属線、アラミド繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、モノフィラメント又はマルチフィラメント等が使用可能である。アラミド繊維としては、ケブラー（登録商標）等が使用可能である。ＦＲＰとしては、ケブラー（登録商標）により強化したアラミド繊維強化プラスチック （ＫＦＲＰ）や、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）等が使用可能である。モノフィラメント又はマルチフィラメントとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等からなる糸が使用可能である。複数の抗張力体３としては、互いに同じ材料を用いても良いし、互いに異なる材料を用いても良い。複数の抗張力体３の種類は適宜選択可能である。複数の抗張力体３としてＦＲＰ等を用いることにより、軽量化且つ伸びに強い構造とすることができる。

複数の抗張力体３は、互いに等間隔で、ケーブル中心から等距離に配置されていることが好ましい。また、複数の抗張力体３がケーブル中心から遠い位置にあるほど、換言すれば第１のシース層２ａの厚さＴ１が厚いほど、光ファイバケーブルの剛性が高くなり、曲げ難くなる。このため、シース２が第１のシース層２ａ及び第２のシース層２ｂを備え、第１及び第２のシース層２ａ，２ｂの厚さＴ１，Ｔ２を調整することにより、複数の抗張力体３の位置を調整することができ、光ファイバケーブルの剛性を調整することができる。例えば、光ファイバケーブルの径を太くする場合、複数の抗張力体３の位置を光ファイバケーブルの外周側へよせて光ファイバケーブルの剛性を高くすることができる。

複数の抗張力体３は、第１のシース層２ａ及び第２のシース層２ｂのそれぞれと密着していても良く、密着していなくても良い。また、複数の抗張力体３のそれぞれの周囲に、第１のシース層２ａ及び第２のシース層２ｂのそれぞれと接着するように、接着層が設けられていても良い。接着層の材料としては、例えば変性ポリオレフィン樹脂等が使用可能である。

図２に示すように、複数の抗張力体３は、光ファイバ１の周囲にケーブル長手方向に螺旋状に撚られている。図２では、第２のシース層２ｂを省略して複数の抗張力体３及び第１のシース層２ａが露出した構造を模式的に示している。複数の抗張力体３の撚りピッチＰ１は、１００ｍｍ〜３００ｍｍ程度であることが好ましい。撚りピッチＰ１を１００ｍｍ以上とすることで、良好な製造性を担保することができる。また、撚りピッチＰ１を３００ｍｍ以下とすることで、良好な耐座屈性を確保することができる。

また、複数の抗張力体３の本数は、複数の抗張力体３の種類や光ファイバケーブルに要求される剛性等により適宜選択されるが、４本〜８本程度であることが好ましい。また、光ファイバケーブルの剛性値は、０．０４Ｎ・ｍｍ^２〜０．０８Ｎ・ｍｍ^２程度であることが好ましい。複数の抗張力体３の本数を４本〜８本程度とし、光ファイバケーブルの剛性値を０．０４Ｎ・ｍｍ^２〜０．０８Ｎ・ｍｍ^２程度とすることにより、良好な取り扱い性を確保することができる。また、複数の抗張力体３の本数は、曲げの方向性をなくすという観点からは偶数本であることが好ましい。

本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルによれば、複数の抗張力体３をケーブル長手方向に螺旋状に配置することで、抗張力体３をケーブル長手方向に平行に配置した場合よりも耐座屈性を確保することができる。更に、複数の抗張力体３を、光ファイバ１の周囲に等間隔で配置することで、等方的に曲げ剛性を向上させることができる。

なお、本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルの製造方法の一例としては、光ファイバ１の束の周囲を覆うように第１のシース層２ａを押出成形により形成する。そして、第１のシース層２ａの周囲に複数の抗張力体３を螺旋状に撚りながら、第１のシース層２ａの周囲に第２のシース層２ｂを押出成形により形成する。この押出成形時の熱により複数の抗張力体３が離間する部分で第１のシース層２ａと第２のシース層２ｂとを融着させ、互いに一体化させることができる。この結果、本発明の実施の形態に係る光ファイバケーブルが実現可能である。

（第１の実施例）
第１の実施例として、抗張力体３の撚りピッチＰ１を変化させた光ファイバケーブルを作製し、抗張力体３の撚りピッチＰ１の長さにより、どの程度の耐座屈性を有するかを評価した。抗張力体３として直径０．５ｍｍのＫＦＲＰを用い、６本のＫＦＲＰを撚りピッチＰ１を変化させた光ファイバケーブルを作製した。ＫＦＲＰをケーブル長手方向に平行に配置したものから、撚りピッチＰ１を５００ｍｍ、４００ｍｍ、３００ｍｍ、２００ｍｍ、１００ｍｍ、５０ｍｍと小さくしていった。

作製した光ファイバケーブルを用いて、それぞれ長手方向に５０ｃｍの光ファイバケーブルを曲げ直径３０ｃｍで曲げた時のＫＦＲＰの座屈の有無を確認した。図３の「座屈の有無」の欄において、「○」は座屈が無かった場合を示し、「×」は座屈が有った場合を示す。図３に示すように、ケーブル長手方向に平行に配置したもの、撚りピッチＰ１が５００ｍｍ及び４００ｍｍのものは、ＫＦＲＰの座屈が確認された。一方、撚りピッチＰ１が３００ｍｍ以下のものに関してはＫＦＲＰが座屈していないことが確認された。

また、各光ファイバケーブルの製造性も評価した。図３の「製造性」の欄において、「○」は製造性が良好な場合を示し、「×」は製造性が悪い場合を示す。図３に示すように、撚りピッチＰ１が１００ｍｍ以上のものについては、光ファイバケーブル作製時の線速が許容される範囲であり、製造性が良好であることが確認された。一方、撚りピッチＰ１が５０ｍｍのものに関しては、光ファイバケーブル作製時の線速が遅く、製造性が悪いことが確認された。

第１の実施例における評価結果によれば、光ファイバ１の周囲にＫＦＲＰを螺旋状に撚った光ファイバケーブルにおいて、その撚りピッチＰ１は１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下が好ましいことが確認された。

（第２の実施例）
第２の実施例として、抗張力体３の本数により、曲げ剛性の観点から取り扱いのし易さを検討した。第１の実施例と同様に、抗張力体３には直径０．５ｍｍのＫＦＲＰを用い、その本数が３本、４本、６本、８本、１０本まで、それぞれ光ファイバ１の周囲に螺旋状に撚りながら配置した光ファイバケーブルを作製した。その際の撚りピッチＰ１は１００ｍｍとした。

作製した光ファイバケーブルを用いて、それぞれ５０ｃｍの光ファイバケーブルを取り回したときの取り扱い易さを確認した。その結果、ＫＦＲＰが３本のものは曲げ剛性に方向性が確認された。また、１０本以のものは曲げ剛性が強すぎ、取り扱いが困難であった。以上の結果から、光ファイバ１の周囲にＫＦＲＰを螺旋状に撚った光ファイバケーブルに関して、そのＫＦＲＰの本数は４本以上８本以下が好ましいことが確認された。

また、各光ファイバケーブルの剛性値を評価した。評価方法としては、図４に示すように、サンプル長５００ｍｍの光ファイバケーブル１０を３００ｍｍ間隔の支点１１ａ，１１ｂ上に載せ、加重装置１２を用いて光ファイバケーブル１０の中心を押したときの反力から剛性値を計算した。この結果、図５に示すように、ＫＦＲＰの本数が４本以上８本以下の範囲、即ち光ファイバケーブルの剛性が０．０４Ｎ・ｍｍ^２〜０．０８Ｎ・ｍｍ^２程度の範囲であることが好ましい。

（第３の実施例）
第３の実施例では、抗張力体３として３０ｃｍのＫＦＰＲを用い、第２の実施例で取り扱い性の観点から好ましいと評価された本数（４本〜８本）の範囲において、ＫＦＲＰの本数を４本、６本、８本と変化させて光ファイバケーブルを作製し、どの程度の耐座屈性を有するかを評価した。

評価方法としては、図６に示すように、光ファイバケーブル１０を板状の金属部材２１ａ，２１ｂで挟む。一方の金属部材２１ｂ側は固定し、他方の金属部材２１ａ側から加重装置２２により加重して、光ファイバケーブル１０の曲げ直径Ｄを１５ｃｍから１ｃｍ刻みで小さくしていき、座屈する曲げ直径を測定した。

測定結果を図７に示す。図７において、「○」は座屈がなかった場合を示し、「×」は座屈があった場合を示す。図７に示すように、ＫＦＲＰが４本、６本、８本の場合の座屈した曲げ直径がそれぞれ７ｃｍ、１１ｃｍ、１４ｃｍであった。図７から、良好な取り扱い性が確保可能なＫＦＲＰの本数（４本〜８本）の範囲において、耐座屈性の観点からはＫＦＲＰの本数が少ないほど、つまり４本に近いほど好ましいことが分かる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、本発明の実施の形態において、６本の抗張力体３が配置されている場合を示したが、抗張力体３の本数はこれに限定されるものではない。例えば図８に示すように、４本の抗張力体３が等間隔で配置されていても良い。図９に示すように、８本の抗張力体３が等間隔で配置されていても良い。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…光ファイバ
２…外被（シース）
２ａ…第１のシース層
２ｂ…第２のシース層
３…抗張力体（テンションメンバ）
１０…光ファイバケーブル

Claims (9)

1. 光ファイバと、
   前記光ファイバの周囲に配置されたシースと、
   前記シース内に埋設され、前記光ファイバの周囲においてケーブル長手方向に螺旋状に撚られ、互いに離間する複数の抗張力体
   とを備えることを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 前記シースが、
   前記光ファイバの周囲に配置された第１のシース層と、
   前記第１のシース層の周囲に配置された第２のシース層
   とを備え、
   前記複数の抗張力体が、前記第１のシース層と接するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバケーブル。
3. 前記複数の抗張力体が、等間隔で配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバケーブル。
4. 前記複数の抗張力体は、繊維強化プラスチックからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
5. 前記複数の抗張力体の本数が４本〜８本であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
6. 前記複数の抗張力体の本数が４本であることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバケーブル。
7. 前記複数の抗張力体の撚りピッチが１００ｍｍ〜３００ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
8. 前記光ファイバが、３心以上の光ファイバ心線が並列して配置されると共に互いに隣接する２心の光ファイバ心線間を連結部で連結し、該連結部を、テープ心線長手方向に間欠的に設け且つテープ心線幅方向にも間欠的に設けた間欠固定構造をなすテープ心線であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
9. 光ファイバの束の周囲を覆うように第１のシース層を押出成形により形成するステップと、
   前記第１のシース層の周囲に複数の抗張力体を螺旋状に撚りながら、前記第１のシース層の周囲に第２のシース層を押出成形により形成するとともに、押出成形時の熱により前記第１のシース層と前記第２のシース層とを融着させ、互いに一体化させるステップ
   とを含むことを特徴とする光ファイバケーブルの製造方法。

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