JPH0668570B2 - 光フアイバ心線 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、二次被覆層を改良した光ファイバ心線に関す
る。

（発明の技術的背景） 第７図には従来の光ファイバ心線１が示されており、プ
リフォームロッドを溶融、紡糸して得られた光ファイバ
素線２を備えている。この光ファイバ素線２上には、紡
糸後の傷や外気から光ファイバ素線２を保護するために
プライマリコート３が被覆され、その上には、伝送特性
の改善のためのバッファコート４が被覆されている。こ
れらプライマリコート３及びバッファコート４は一次被
覆層５と称せられ、シリコン樹脂等の熱硬化性樹脂から
形成される。そして、一次被覆層５上には、外力及び温
度変化等に伴って光ファイバ素線２が断線したりその伝
送特性が劣化したりするのを防止するために、二次被覆
層６が設けられる。この二次被覆層６はポリアミド樹脂
や高密度ポリエチレン（以下、ＨＤＰＥと称す）等の熱
可塑性樹脂から形成される。

（背景技術の問題点） ところで、ポリアミド樹脂から成る二次被覆層６を有す
る光ファイバ心線においては、ポリアミド樹脂の線膨張
係数が約１１．４×１０^−５〔℃^−１〕と比較的大きい
ことから、−２０℃程度でマイクロベンディングが発生
し、伝送損失が増加してしまう。そこで、従来は、光フ
ァイバ心線１をケーブル化する場合には、線膨張係数の
小さい、例えば、鋼線やガラス繊維強化プラスチックロ
ッドをテンションメンバとして用い、このテンションメ
ンバに光ファイバ心線１を巻き付け、光ファイバ素線２
と二次被覆層６との線膨張係数の差により発生する収縮
応力を吸収するようにしている。しかし、これによって
も光ファイバ心線の伝送損失は−４０℃以上になると増
加してしまう。

また、ポリアミド樹脂から成る二次被覆層６を有する光
ファイバ心線１においては、ポリアミド樹脂の１００
℃、２４時間における加熱収縮量が約１．３３％である
ことから、高温雰囲気下では加工時の残留歪や結晶化の
進行によって二次被覆層６が収縮し、約６０℃で伝送損
失が増加してしまう。従って、ポリアミド樹脂から成る
二次被覆層６を有する光ファイバ心線１を用いて光ファ
イバケーブルを製作した場合にはその使用可能な温度範
囲は約−４０℃〜６０℃に限られてしまう。

更に、ポリアミド樹脂のヤング率は、２５℃で１２７kg
／mm²、−２０℃で１６５kg／mm²、又同降伏点応力は
４．１５kg／mm²なので、剛性率が比較的小さく、この
ため、ポリアミド樹脂から成る二次被覆層６を有する光
ファイバ心線では側圧により伝送損失が著しく増加して
しまう。

次に、ＨＤＰＥは、線膨張係数及び加熱収縮量が１６．
３×１０^−５〔℃^−１〕、及び３．０％と大きく、かつ
ヤング率及び降伏点応力が８７kg／mm²及び２．２４kg
／mm²と小さいので、ＨＤＰＥから成る二次被覆層を有
する光ファイバ心線では、更に使用温度範囲が限られ、
しかも側圧により大きく伝送損失が増加してしまう。

最近では、剛性率が大きく、かつ線膨張係数及び加熱収
縮量の小さいガラス繊維強化プラスチックを二次被覆層
とする光ファイバ心線も提案されているが、このガラス
繊維強化プラスチックは熱硬化型樹脂であるため、光フ
ァイバ素線に押出被覆することができず、従って、製造
上問題を有し、しかも非常に高価なものになってしま
う。また、ガラス繊維強化プラスチックを用いて強度を
向上させる場合には二次被覆層の肉厚をある程度確保し
なければならないので、光ファイバ心線の外径が大きく
なってしまう。

（発明の目的） 本発明の目的は、小径でありながら剛性率が大きい上
に、線膨張係数及び加熱収縮量が小さく、しかも製造の
容易な二次被覆層を有する光ファイバ心線を提供するこ
とにある。

（発明の概要） 本発明は、光ファイバ素線の一次被覆層上に、チタン酸
カリウムを１０〜４０重量％含むポリアミド樹脂若しく
は高密度ポリエチレンから成る熱可塑性樹脂を用いて二
次被覆層を設けたことを特徴とする。

上記チタン酸カリウムとして、繊維状の六チタン酸カリ
ウム（Ｋ_２Ｏ・６ＴｉＯ_２）を用い、この六チタン酸カ
リウム繊維をポリアミド樹脂及びＨＤＰＥにそれぞれ充
填量を変化させて加え、得られた二次被覆材を試料とし
てその六チタン酸カリウム繊維充填量に対する引張ヤン
グ率（引張速度５mm／分）、線膨張係数｛（ＴＭＡ）；
−３０℃〜３０℃｝及び加熱収縮量（１００℃、２４時
間）を測定したところ、第４図、第５図及び第６図に示
す結果が得られた。即ち、ポリアミド樹脂から成る二次
被覆材は、図中、（Ａ）で示すように、六チタン酸カリ
ウム繊維の充填量が増加するに従ってヤング率は増大
し、線膨張係数及び加熱収縮量は減少している。そし
て、六チタン酸カリウム繊維を１５重量％及び３０重量
％充填した場合には、ヤング率は約３倍と約４倍に、線
膨張係数は約１／３と約１／５に、又加熱収縮量は約１
／４と約１／２０に変化している。また、ＨＤＰＥから
成る二次被覆材も図中（Ｂ）で示すように、同様に変化
し、六チタン酸カリウム繊維を１５重量％及び３０重量
％充填した場合には、ヤング率は約１．４倍と約１．８
倍に、線膨張係数は約７／８と約５／８に、加熱収縮量
は約２．２／３と約２／３に変化している。

従って、チタン酸カリウムを含むポリアミド樹脂若しく
は高密度ポリエチレンを被覆材として用いることで、剛
性率が大きい上に線膨張係数及び加熱収縮量の小さい二
次被覆層を有する小径の光ファイバ心線を得ることがで
きる。よって、この光ファイバ心線に側圧が加わっても
伝送損失が殆ど増加せず、又この光ファイバ心線を温度
変化の激しい場所に配しても伝送損失は増加しない。

（発明の実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

実施例１ 第１図（Ａ）、（Ｂ）には本発明に係る光ファイバ心線
７及び８がそれぞれ示されている。これらの光ファイバ
心線７、８はプリフォームロッドを溶融、紡糸して得ら
れたグレーデッドインデックス型の石英製光ファイバ素
線２を備えている。これら光ファイバ素線２、２は、直
径が５０μｍのコアと直径が１２５μｍのクラッドとか
ら成る。各光ファイバ素線２、２上には、プライマリコ
ート３及びバッファコート４が押出被覆されている。プ
ライマリコート３及びバッファコート４はシリコン樹脂
から成り、バッファコート４の外径が４００μｍになる
ようにその肉厚が設定され、一次被覆層５を形成してい
る。各一次被覆層５、５上には二次被覆層９、１０がそ
れぞれ押出被覆されている。そして、一方の光ファイバ
心線７の二次被覆層９は、六チタン酸カリウム繊維が１
５重量％充填されているポリアミド樹脂から形成されて
いる。また、他方の光ファイバ心線８の二次被覆層１０
は、六チタン酸カリウム繊維が３０重量％充填されてい
るポリアミド樹脂から形成されている。両二次被覆層９
及び１０はそれぞれ外径が０．９mmになるように押出被
覆されている。

比較例 上記第１図に示す実施例の光ファイバ心線において、二
次被覆層をポリアミド樹脂のみから形成した。

さて、上記実施例の両光ファイバ心線７、８と、比較例
の光ファイバ心線との低温伝送特性を調べるために、こ
れら光ファイバ心線を２０℃の温度下に配し、５時間経
過する毎に温度を１０℃下げつつ０℃から−５０℃まで
の温度範囲における各光ファイバ心線の伝送損失増加を
測定した。測定には光源として波長８６０nmのＬＥＤと
光パワーメータを用いた。測定結果を第１表に示す。

上記第１表において、比較例の光ファイバ心線の伝送損
失増加は、−２０℃で０．０５ｄＢ、−３０℃で０．１
５ｄＢ、−４０℃で０．７０ｄＢになっている。これに
対して、本実施例の光ファイバ心線７〔第１図（Ａ）〕
の伝送損失増加は−４０℃で０．０５ｄＢ、−５０℃で
０．１５ｄＢであった。また、本実施例の光ファイバ心
線８〔第１図（Ｂ）〕の伝送損失増加は−４０℃で０．
０５ｄＢ、−５０℃で０．１３ｄＢであった。このよう
に、本実施例の光ファイバ心線７、８の低温伝送特性は
従来と比較して著しく向上しており、−５０℃以上であ
っても充分に使用し得ることが判る。これは、二次被覆
層９、１０として六チタン酸カリウム繊維を充填したポ
リアミド樹脂を用いたので、二次被覆層９、１０の線膨
張係数が小さくなり、低温下でも殆どマイクロベンディ
ングが発生しないことによると考えられる。

次に、上記実施例の両光ファイバ心線７、８と、比較例
の光ファイバ心線との高温伝送特性を調べた結果を第２
表に示す。この高温伝送特性試験では、６０℃及び８０
℃でそれぞれ２４時間放置した後の室温（２５℃）中で
の伝送損失増加を測定した。測定には上記したと同一の
光源及びパワーメータを用いた。

上記第２表から明らかなように、比較例の光ファイバ心
線の伝送損失増加は、６０℃で放置した場合には０．０
５ｄＢ、８０℃で放置した場合には０．４ｄＢであっ
た。これに対して、実施例の光ファイバ心線７、８は６
０℃及び８０℃で放置した場合でも伝送損失は増加する
ことがなかった。これは、二次被覆層９、１０の加熱収
縮量が極めて小さいので、高温下でも殆どマイクロベン
ディングが発生していないことによると考えられる。

更に、上記実施例の両光ファイバ心線７、８と、比較例
の光ファイバ心線との側圧特性を調べた結果を第３表に
示す。この側圧特性試験では、各光ファイバ心線を＃３
０の紙やすりで挟み、２０kg／３０cm×２の荷重（側
圧）を加えた際の各光ファイバ心線の伝送損失増加を測
定した。測定には上記したと同一の光源及び光パワーメ
ータを用いた。

上記第３表から明らかなように、比較例の光ファイバ心
線においては、伝送損失増加が０．４２ｄＢと非常に大
きくなっている。これに対して実施例の光ファイバ心線
７、８は、伝送損失増加が０．１５ｄＢ及び０．０８ｄ
Ｂとそれほど大きくなっていない。

ところで、上記実施例の両光ファイバ心線７、８と、比
較例の光ファイバ心線の引張試験を行なった。材料長は
３００mm、試料数は各２０、引張速度は１００mm／分、
試験温度は２２℃、湿度は５５％であった。この引張試
験の結果を第４表に示す。

上記第４表から明らかなように、比較例の光ファイバ心
線における破断荷重の平均値は８．１kg、本実施例の光
ファイバ心線７、８における破断荷重の平均値はそれぞ
れ８．４０kgと８．６０kgである。比較例と実施例の心
線の破断荷重の差０．３０kgと０．５０kgは六チタン酸
カリウム繊維によって二次被覆層９、１０が補強された
ことによると考えられる。そして、上記第４表の試験結
果より、二次被覆層９、１０の剛性率が大きくなってい
ることが判る。よって、本実施例の光ファイバ心線７、
８は耐側圧特性が向上しているので、第３表に示すよう
に、側圧が加わっても伝送損失増加がそれほど大きくな
ることはない。

上記実施例において、六チタン酸カリウム繊維は１５重
量％と３０重量％の割合でポリアミド樹脂に充填されて
いるが、１０重量％〜４０重量％の範囲で充填量を変え
ることができ、１０重量％以下の場合には二次被覆層９
又は１０の線膨張係数、加熱収縮量及び剛性が従来のポ
リアミド樹脂のみから成る二次被覆層と殆ど変らず、又
４０重量％以上の場合には二次被覆層の押出作業が困難
になってしまう。

尚、上記実施例では、六チタン酸カリウム繊維を用いた
が、二チタン酸カリウム繊維や四チタン酸カリウム繊維
等を用いても同様の効果を得ることができる。

また、ポリアミド樹脂の如き熱可塑性樹脂にチタン酸カ
リウムを充填するだけであることから、二次被覆層９又
は１０を任意に着色することができる利点もある。

実施例２ 六チタン酸カリウムを１５重量％充填したＨＤＰＥと、
六チタン酸カリウムを３０重量％充填したＨＤＰＥをそ
れぞれ実施例１で示した光ファイバ素線上の一次被覆層
に押出被覆し、これにより六チタン酸カリウム１５重量
％含むＨＤＰＥ二次被覆層を有する光ファイバ心線と、
六チタン酸カリウム３０重量％含むＨＤＰＥ二次被覆層
を有する光ファイバ心線とを得た。

これらの光ファイバ心線の各ＨＤＰＥは、第４図乃至第
６図に（Ｂ）で示すように、充填量１５重量％と３０重
量％位置での線膨張係数、加熱収縮量及びヤング率を有
している。従って、これらの光ファイバ心線はＨＤＰＥ
のみから成る二次被覆層を有する光ファイバ心線に比
べ、耐側圧特性、低温伝送特性及び高温伝送特性が優れ
ていることが判る。

第２図（Ａ）には本発明の応用例に係る光ファイバケー
ブルが示されている。即ち、この光ファイバケーブルは
中心に位置するテンションメンバ１１を備え、このテン
ションメンバ１１はガラス繊維強化プラスチックから形
成されている。テンションメンバ１１の周面には介在紐
１２を介して６本の光ファイバ心線８′が巻き付けられ
ている。これらの光ファイバ心線８′は第１図（Ｂ）に
示す光ファイバ心線８と同一構造であり、六チタン酸カ
リウム繊維を３０重量％含むポリアミド樹脂から成る二
次被覆層１０′を有している。介在紐１２はポリプロピ
レン、カイノール若しくはケブラー（Du PONT社製の商
品名）から形成される。介在紐１２及び光ファイバ心線
８′上には押え巻き１３が設けられ、押え巻１３上には
直接的にポリエチレンから成る外被１４が押出被覆され
ている。

ところで、第２図（Ｂ）には従来のこの種の光ファイバ
ケーブルが示されている。即ち、テンションメンバ１１
の周面には、ポリアミド樹脂のみから成る二次被覆層１
５ａを有する光ファイバ心線１５が介在１２と共に巻き
付けられ、押え巻１３上にはクッション層１６が設けら
れている。そして、クッション層１６上に押え巻き１
３′を介してポリエチレンから成る外被１４が押出被覆
されている。クッション層１６は介在紐１２と同一材料
から形成されており、外被１４の成型歪やケーブル自体
に加わる外力を吸収し、従来構造の光ファイバ心線１５
に側圧が加わるのを防止している。また、このクッショ
ン層１６は、外被１４の押出時に光ファイバ心線１５の
二次被覆層１５ａが加熱され、収縮するのを防止とする
断熱材としても用いられている。

これに対して、第２図（Ａ）に示す本発明の光ファイバ
ケーブルにおいては、従来の約４倍のヤング率を有し、
かつ加熱収縮量が従来の約１／２０である二次被覆層１
０′を含む光ファイバ心線８′を用いているので、クッ
ション層１６は不要であり、従って、押え巻１３上には
上記したように直接的に外被１４が設けられている。よ
って、ケーブル外径を小さくすることができる上に、ク
ッション層１６及び押え巻１３が不要になることから、
材料費が少なくて済み、安価に光ファイバケーブルを提
供することができる。また、従来のようにクッション層
１６を用いると、外被１４の押出時に受ける熱や高温雰
囲気中での熱の影響でクッション層１６自体が収縮し、
光ファイバ心線１５に側圧が加わる。しかるに、本発明
の光ファイバケーブルではクッション層１６を用いてい
ないので、このような問題は生ぜず、よって、クッショ
ン層１６による側圧で伝送損失が増加することはない。

第３図（Ａ）には本発明をユニット型光ファイバケーブ
ルに応用した例が示されている。即ち、この光ファイバ
ケーブルは、テンションメンバ１１の周面に、複数の光
ユニット１７が介在カッド１２′及びガスパイプ１８と
共に巻き付けられ、これらの上に押え巻１３′を介して
ポリ塩化ビニルから成る外被１４′が押出被覆されてい
る。各光ユニット１７は、小径のテンションメンバ１１
ａの周面に巻き付けられている６本の光ファイバ心線
８′と、これらの光ファイバ心線８′上に巻かれている
押え巻１３ａとから成る。各光ファイバ心線８′は、六
チタン酸カリウム繊維を３０重量％含むポリアミド樹脂
から成る二次被覆層１０′を有している。

比較のために、第３図（Ｂ）に、従来のこの種の光ファ
イバケーブルを示す。即ち、従来のこの種の光ファイバ
ケーブルでは、ポリアミド樹脂のみから成る二次被覆層
１５ａを有する光ファイバ心線１５を用いているので、
これら光ファイバ心線１５上に押え巻１３ａを介してク
ッション層１６′が設けられ、更にこのクッション層１
６′上に他の押え巻１３ｂが設けられ、これにより光ユ
ニット１７′が構成されている。

（発明の効果） 本発明によれば、チタン酸カリウムを含むポリアミド樹
脂若しくは高密度ポリエチレンから成る熱可塑性樹脂か
ら二次被覆層を形成したことで、製造が容易で、しかも
肉厚を大きくしなくても剛性を有する上に、線膨張係数
及び加熱収縮量の小さい二次被覆層を有する光ファイバ
心線が得られる。従って、本発明の光ファイバ心線を用
いる場合には耐側圧特性及び耐温度特性の優れた光ファ
イバケーブルを製作することができる。また、本発明の
光ファイバ心線を用いて光ファイバケーブルを製作する
場合にはクッション層が不要になるので、光ファイバケ
ーブルを小径化することができるだけでなく、材料費が
少なくて済むことから非常に経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明に係る光ファイ
バ心線を示す斜視図、第２図（Ａ）及び第３図（Ａ）は
第１図（Ｂ）の光ファイバ心線を用いた光ファイバケー
ブルをそれぞれ示す断面図、第２図（Ｂ）及び第３図
（Ｂ）は従来の光ファイバケーブルをそれぞれ示す断面
図、第４図乃至第６図はヤング率、線膨張係数及び加熱
収縮量と六チタン酸カリウム繊維充填量との関係をそれ
ぞれ示す特性図、第７図は従来の光ファイバ心線を示す
斜視図である。 １、７、８……光ファイバ心線、 ８′、１５…… 〃 ２……光ファイバ素線、 ５……一次被覆層、 ９、１０、１０′……二次被覆層。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−170809（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−107607（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−107608（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバ素線上に一次被覆層及び二次被
   覆層がこの順で設けられている光ファイバ心線であっ
   て、前記二次被覆層は、チタン酸カリウムを１０〜４０
   重量％含むポリアミド樹脂若しくは高密度ポリエチレン
   から成る熱可塑性樹脂であることを特徴とする光ファイ
   バ心線。
2. 【請求項２】前記チタン酸カリウムは繊維状であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバ
   心線。