JPH01145352A - 金属被覆光ファイバ心線の製造方法及びこれに用いるダイス - 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〉 本発明は、金属を二次被覆として用いた光ファイバ心線
の製造方法に関する。

〈従来の技術〉 光ファイバ心線に対する水や水素の浸透を阻止すると共
にこの光ファイバ心線の強度を高め、伝送特性の劣化等
を防ぐ目的で金属を二次被覆として用いることが考えら
れている。

この場合、光ファイバ素線と金属との熱膨張率の相違に
基づいて光ファイバ素線にマイクロベンディングが発生
するため、この光ファイバ緊線と金属被覆との間に緩衝
層を設け、光ファイバ素線に金属被覆の伸縮に伴う応力
が負荷しないようにする必要がある。

従来、提案されている金属被覆光ファイバ心線としては
、その断面構造の一例を表す第６図に示すように外径が
１５リメートルで内径が０．７ｉ：ＩＪメートル程度の
金属パイプ１内に例えば紫外線硬化樹脂を緩衝層として
形成した外径が０．４ｉ：ＩＪメートル程度の心線素材
２を挿入したもの゛や、製造方法の一例を表す第７図に
示すように金属テープ３をロール成形によってパイプ１
′化し、これで心線素材２を囲繞したり、或いは他の製
造方法の一例を表す第８図に示すような電カケープルの
製造等に用いる被鉛機によるもの等がある。この第８図
に示したものは融点未満に加熱された鉛やアルミニウム
等の加熱金属４をプランジャ５によってダイス６とニー
ドル７とを有するクロスヘツド８内に押出し、ニードル
７に通された心線素材２の外周をこの加熱金属４で被覆
するようにしている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 第６図に示した構造のものでは、可撓性の高い心線素材
２を金属パイプ１中に押し込んで行く必要があるため、
これらに発生する摩擦力の影響で長尺なものを製造する
ことができない。

又、第７図に示したものでは金属テープの突き合せ部９
から水や水素が内部に浸入する虞があるため、この突き
合わせ部９をシール溶接しておくことが普通である。し
かし、突き合わせ部９をシール溶接する場合には、溶接
熱による悪影響が心線素材２に及ぶのを防止するため、
心線素材２の周囲に空隙を形成する必要があり、内部結
露の防止や中水ケーブルとして使用した場合の破損に伴
う水走りを防止することが根本的に不可能となる。そこ
で、この空隙に樹脂を充填することも考えられるが、突
き合わせ部９の溶接時に乙の充ｔｉＩ樹脂が膨張するた
め、ピンホール等の溶接欠陥が突き合わせ部に形成され
て気密性を損なう虞がある上、心線素材に充填樹脂の膨
張に伴うマイクロベンディングが発生する不具合が起こ
る。しかも、ロール成形ではパイプ１′の外径寸法を１
ミリメートル程度息下にすることが極めて困難であり、
パイプ１′の外径が太くなってしまう欠点があった。

更に、第８図に示したものでは固相の加熱金属４をクロ
スヘツド８に押出すため、クロスヘツド８内での加熱金
属４の流動性が悪く、金属被覆の肉厚を０．６Ｅ’）メ
ートル以下にできないことが経験的に判明している。加
えて、外径１０ミリメートルの心線素材ｌに２ミリメー
トルの肉厚で鉛を被覆する場合、プランジャ５の押圧力
が千トン以上にもなり、巨大な製造設備が必要となる。

く問題点を解決するための手段〉 第一番目の本発明による金属被覆光ファイバ心線の製造
方法は、光ファイバ心線の外径寸法を拘束するダイス内
に溶融状態の金属を供給すると共に緩衝層が形成された
心線素材を前記ダイス内を通過させ、前記ダイスの内壁
に前記心線素材の通過方向側ほど大径となるテーパ部を
形成すると共にこのテーパ部の大径側を前記金属の融点
よりも低温に保持し、前記金属を前記テーパ部の途中で
凝固させて前記心線素材の外周に前記金属を被覆するよ
うにしたことを特徴とするものである。

又、第二番目の本発明による金属被覆光ファイバ心線製
造用ダイスは、溶融状態の金属が供給されろと共に緩衝
層を形成した心線素材が通過する貫通孔を具え、この貫
通孔に前記心線素材の通過方向側ほど大径とな９且つ途
中で前記金属を凝固させるテーパ部を形成したことを特
徴とするものである。

く作　　　用〉 本発明による被覆金属光ファイバ心線の製造方法の原理
を表す第５図に示すように、金属溶融炉１０１内の溶融
金属１０２は心線素材１０３と共にダイス１０４に供給
される。

ダイス１０４に形成されたテーパ部１０５は、その内壁
温度がテーパ部１０５の途中で溶融金属１０２の融点と
ほぼ等しく設定され、これよりも上流側は融点以上に加
熱されていると共に下流側は融点よりも低温に保持され
ている。乙の溶融金属１０２の粘度は、その材質如何に
かかわらずほぼ５　ｃｐｓ以下であるため、水と類似の
挙動を示して自重によりダイス１０４内に流入する。テ
ーパ部１０５の内壁１度は下端側ほど低く制御されてい
るため、溶融金属１０２はダイス１０４の内壁温度がこ
の溶融金属１０２の融点とほぼ等しくなっている箇所か
ら漸次固化し始める。この状態で心線素材１０３を下方
へ繰り出せば、溶融金属１０２の凝固開始位置から被覆
金＠　１０６が形成されるが、この被覆金属１０６の表
面は固化状態にあるため、ダイス１０４内に被覆金属１
０６が充満することはない。この凝固開始位置より下方
では、ダイス１０４の内壁と固化した被覆金属１０６の
表面との間に空隙が形成されるため、ダイス１０４の内
壁と被覆金属１０６との間に摩擦力を生じることはない
。従って、ダイス１０４内に固化した被覆金属１０６が
停留することなく、光ファイバ心線１０７の製造が連続
的になされろ。

く実　施　例〉 本発明による金属被覆光ファイバ心線の製造方法を実現
し得る装置の概念を表す第１図に示すように、素線送出
８１１１から繰り出される光ファイバ素線１２は、本実
施例では外径が１２５マイクロメートルのシングルモー
ド伝送用光ファイバを紫外線硬化樹脂で形成された緩衝
層で外径を０゜４ミリメートルに成形したものであり、
途中で撚線機１３によりその緩衝層の外周に本実施例で
は１９５デニールのアラミド繊維を抗張力繊維１４とし
て六本螺旋状に巻き付け、この心線素材１５が金属溶融
炉１６に送り込まれる。この金属溶融炉１６にはヒータ
１７によって融点辺上に加熱された溶融金属１８が貯留
されている。

この溶融金属として本実施例ではビスマス−錫−鉛から
なる融点が９５℃の低融点合金を用いており、金属溶融
炉１６は素材貫通孔１９を形成した蓋２０により内部が
密閉状態となっている。そして、この金属溶融炉１６内
は空気圧縮機２１によって例えば４気圧程度の加圧状態
に保持きれ、金属溶融炉１６の下端にダイスホルダ２２
と共に設けられたダイス２３の内壁と溶融金属１８との
１＠擦力を、圧縮空気の圧力分だけ減少させ、これによ
って溶融金属１８の被覆を円滑化させると共に製造速度
を高速化させている。前記ダイスホルダ２２にもヒータ
２４が組付けられ、ダイス２３内に圧送されて来る例え
ば１１０℃程′度の温度の溶融金属１８の溶融状態を゛
保持するようになっているが、ダイス２３の下端部には
冷却液恒温循環装置２５に接続する冷却チャンバ２６が
設けられ、心線素材１５の出口を含むダイス２３の下端
部を溶融金属１８の溶点よりも低温（例えば５０℃）に
保持するようになっている。本実施例では、入口の内径
が１ミリメートルで出口の内径が１．２ミリメートル、
長さが１５０ミリメートルに設定された工具鋼製のダイ
ス２３とこのダイス２３を通過して形成される光ファイ
バ心線２７の心線巻取機２８との間に更に第二の冷却液
恒温循環装置２９に接続する冷却チャンバ３０を設けて
おり、ダイス２３を通過直後の内部余熱を持った光ファ
イバ心線２７の被覆金属３１の結晶安定化を図り、その
強度を速やかに発現させるようにしている。

ところで、ダイス２３の内壁をステンレス鋼や銅等の金
属で形成すると、これがダイス２３内に供給される溶融
金属１８との間に強い金属結合を生じるため、ダイス２
３の内壁を溶融金属１８との結合力や摩擦力の小さい材
料、例えばＰＴＦＥ　（ポリ四弗化エチレン）やポリ三
弗化エチレン、ＰＦＡ　（ベルフルオロアルフキシ弗素
樹脂）、ＦＥＰ　（四弗化エチレン六弗化プロピレン共
重合体）等の弗素ス２３の内壁に対する溶融金属１８の
剥離性を向上させろことも有効である。

又、本実施例のようにｌｌ衝層の外周に抗張方縁維１４
を添設した心線素材１５を用いた場合、これら抗張力繊
維１４の微細なフィラメントに溶融金属１８が回り込み
、心線素材１５と溶融金属１８との接触面積が大きくな
ってこれらの密着性が良くなると共に高温下で劣化し易
い緩衝層に対してこれら抗張力繊維１４が断熱層として
作用するため、より一層良好な金属被覆を行うことがで
きろ。

前記金属溶融炉１６及びダイスホルダ２２及び冷却チャ
ンバ２６及びダイス２３の下端部には、それぞれヒータ
１７，２４の温度及び冷却液恒温循環装置１２９からの
冷却液の流量を制御するための制御装置３２に接続する
サーミスタ等の温度検出センサ３３が組付けられ、光フ
ァイバ心線２７が連続して円滑に製造されるように配慮
している。

この第１図に示す製造装置を用いて第２図に示す如き断
面構造の光ファイバ心線２７を連続的に５１センチメー
トル製造した。この光ファイバ心線２７の外径は１ミリ
メートルであり、図中の符号で３４は光ファイバ、３５
は緩衝層である。この光ファイバ心線２７では１．３マ
イクロメートルの波長の光（赤外線）に対して伝送損失
が０．４９　ｄＢ／ｋｍ　ｔ、かなく、金属被覆前の心
線素材１５の伝送損失とほぼ同じであった。又、８００
気圧の高水圧下においても損失増が認められず、１気圧
の水素雰囲気での損失増加も認められないことから、気
密性が高い上に強度特性や水素遮断特性が良好である。

なお、内径が１ミリメートルで一定なダイスを用いた場
合には、空気圧縮＋１１２１にて６気圧の圧力を金属溶
融炉１６内に加えても、被覆金属３１はダイス内で固着
してしまい、光ファイバ心線２７を得ることはできなか
った。そこで、このダイスの出口温度を被覆金属３１の
融点近傍まで上昇させると、溶融金属１８がダイスの出
口から噴き出し、やはり光ファイバ心線２７を得ηこと
はできなかった。

上述した実施例では、抗張方縁＄＠　１４を撚った心線
素材１５としたが、必ずしも緩衝層３５の外周に抗張力
繊維１４を添設する必要はない。又、溶融金属炉１６と
してはクロスヘツド型のものを採用することも可能であ
り、溶融金属１８の加圧手段として本実施例の圧縮空気
以外に流体ポンプ等を使っても良い。

このような本発明の製造方法を実現し得る装置の他の一
実施例の概略構造を表す第３図に示すように、外周に緩
衝層を形成した心線素材３６が供給されろクロスヘツド
型の金属溶融炉３７には、プランジャポンプやギヤポン
プ等の流体ポンプ３８を介して溶融金属貯槽３９が連結
されており、この流体ポンプ３８の作動によって溶融金
属貯槽３９の溶融金属。

１８が金属溶融炉３８からダイス２３側に圧送され、光
ファイバ心線２７の製造速度を第１図に示したものより
高めることができる。

又、本実施例では一台の冷却液恒温循環装置４０にて二
つの冷却チャンバ２６．３０内に順に冷却液を循環させ
るようにしている。なお、図中で第１図に示した部材と
同一機能の部材には、これと同一の符号を記しである。

ダイス２３の構造として、これら二つの実施例では第５
図に示したものとほぼ同じものを採用したが、本発明に
よるダイスの断面構造の一例をそれぞれ表す第４図（ａ
ｌ　、　（ｂ）　、　（Ｃ）に示すように、テーパ部４
１をダイス２３の中央部に形成された貫通孔４２全体に
形成したり、或いは貫通孔４２の一部に形成することも
可能であり、テーパ部４１を円錐面以外の曲面で形成す
るようにしても良い。

上述した二つの実施例では−０の心線素材１５．３６を
金属溶融炉１６．３７側へ供給するようにしたが、多心
の心線素材にも本発明を応用することができる。又、製
造速度が多少遅くはなるが溶融金属１８を加圧せずにダ
イス２３側へ自重により供給しても何ら問題はない。更
に、これらの実施例を適宜組合せて別な構造のものを採
用することも当然可能である。

〈発明の効果〉 本発明の金属被覆光ファイバ心線の製造方法によると、
緩衝層が形成された心線素材を溶融金属が供給されるテ
ーパ部を具えたダイスの貫通孔に通し、均一な薄肉の金
属被覆を緩衝層や光ファイバ素線等に損傷を与えろこと
なく密に成形するようにしたので、光ファイバ心線の外
径を細径化することが可能であり、強度特性に優れ且つ
伝送特性に影響を与えるような水素や水分等の不純分子
の透過を防止できる低損失な金属被覆光ファイバ心線を
容易に実現でき、光ファイバケーブル構造の簡易化及び
ケーブル価格の低廉化に大きく貢献できると共に広範囲
な環境下での使用が可能となる。又、連続作業性にも優
れていることから長大な長さを有する光ファイバ心線の
製造にも適している。更に、ダイスの温度を制御するこ
とによりダイス内における溶融金属の固化状態をｗｌ整
し、被覆金属の結晶状態が最適となるように被覆するこ
とが可能となり、高品質の金属被覆光ファイバ心線を製
造することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図は本発明による金属被覆光ファイバ心
線の製造方法をそれぞれ実現し得ろ被覆装置の概略構造
を表す製造概念図、第２図は第１図に示した装置によっ
て製造された光ファイバ心線の断面図、第４図（ａｌ〜
（Ｃ）は本発明によるダイスの一実施例の構造をそれぞ
れ表す断面図、第５図は本発明の製造原理を表す断面図
、第６図〜第８図は従来方法による金属被覆光ファイバ
心線のそれぞれ製造手順を表す製造概念図である。 又、図中の符号で１４は抗張力ｍ維、１５゜３６は心線
素材、１６．３７は金属溶融炉、１７゜２４．３９はヒ
ータ、１８は溶融金属、２３゜１０４はダイス、２５，
２９．４０は冷却液恒温循環装置、２６，３Ｑは冷却チ
ャンバ、２７は光ファイバ心線、３１は被覆金属、３２
は制御装置、３３は温度検出センサ、３５は緩衝層、４
１．１０５はテーパ部、４２は貫通孔である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバ心線の外径寸法を拘束するダイス内に
   溶融状態の金属を供給すると共に緩衝層が形成された心
   線素材を前記ダイス内を通過させ、前記ダイスの内壁に
   前記心線素材の通過方向側ほど大径となるテーパ部を形
   成すると共にこのテーパ部の大径側を前記金属の融点よ
   りも低温に保持し、前記金属を前記テーパ部の途中で凝
   固させて前記心線素材の外周に前記金属を被覆するよう
   にしたことを特徴とする金属被覆光ファイバ心線の製造
   方法。
2. （２）溶融状態の金属が供給されると共に緩衝層を形成
   した心線素材が通過する貫通孔を具え、この貫通孔に前
   記心線素材の通過方向側ほど大径となり且つ途中で前記
   金属を凝固させるテーパ部を形成したことを特徴とする
   金属被覆光ファイバ心線製造用ダイス。