JPH0125042B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学ケーブル（optical cable）に関
する。

現在、光学ケーブルは、電気導体を使用する従
来のケーブルの代りとして遠距離通信用に使用さ
れている。これ等の光学ケーブルは周囲の物理的
あるいは環境上の状態によつて生じ得る損傷か
ら、それ等を保護するため、保護外装
（protective sheath）内に内蔵された光学導波路
（optical waveguide）を具備している。このよ
うな損傷は直接、導波路の減衰を増加させるの
で、従つて、これ等の保護外装が岩石のような硬
い物体によつて導波路の破砕（crushing）あるい
は切断に対して保護体を形成（form）している。

光学ケーブル内の水の存在は、導波路の性能に
対して有害ではないが、ケーブルの内側に沿う水
の通路は、接続点あるいは端子に水の存在するこ
とは問題を生ずることがあるので、防止されなけ
ればなない。更に重要なことは、導波路の周りに
氷の形成及び停滞が破砕効果（crushing effect）
を生じ、これがかなりの程度の減衰を増加させる
ことが知られている。従つて、保護外装もまた、
水の進入を防ぎ、あるいは最少とするため水に対
し不浸透性でなければならない。しかし乍ら、水
の進入を防止するため努力が払われても、外装の
損傷は、ケーブル内への水のための通路を与える
ことがあり、そして凍結の際には、なほ減衰の問
題を生ずる。従つて、氷の形成による導波路への
氷の破砕作用を防止する手段の対策に対して考え
られて来たが、この問題を解決する試みは今まで
成功しなかつた。

本発明は温度は氷点以下に降下したとき、水の
存在において導波路の破砕問題を効果的に防止す
る、その外装内に媒体を有している光学ケーブル
に関する。

従つて、本発明は、少くとも１つの光学導波路
と、導波路を囲んでいる保護外装と、外装内にあ
り、導波路と接触している疎水性
（hydrophobic）の粉末及び親水性（hydrophilic）
の粉末の混合物とを備えており、前記親水性の粉
末は、水と接触した際、実質的に非膨潤（non―
swellable）であり、そして活性溶液を形成し、
且つ氷の結晶形成を防止する。

上記の発明では、氷の固形物の形成及び膨脹が
防止され、且つ導波路の破砕は起きない。

特定の親水性の粉末の１つは、陰イオンポリア
クリルアミド樹脂である高分子量の樹脂である。
これは2.5×10⁶と７×10⁶との間の平均分子量を
有し、且つアクリル酸群に変換された12％と28％
との間のアクリルアミド群を備えている。ポリア
クリルアミドは、水に含まれている不純物に接触
して、光学的に分解することがある。この分解に
よつて、粘性溶液の粘度が変化して、所期の値に
ならないことがある。アクリル酸群が存在する
と、このような分解を防止し、このような粘度の
変化を防止することができる。適切な材料が、ダ
ウケミカル社（Dow chemical Corporation）に
より「セパラン（Separan）」の商品名で、及び
シアニミド社（Cyanimid Company）により
「マグニフロツク（Magnifloc）」の名で販売され
ている。アクリル酸群の代りに、ポリアクリルア
ミド樹脂は、その分子量を増加するため照射によ
り架橋結合されることができる。

更に他の選択として、前記の樹脂は、照射され
た、架橋結合されたポリエチレンオキサイドであ
るか、あるいは前記の樹脂はポリアクリロニトリ
ルの加水分解した澱粉グラフト重合体である。

疎水性の粉末は、好ましくは疎水性の材料で表
面処理された炭酸カルシウムである。前記の炭酸
カルシウム自体は不活性であるが、表面処理され
ると、前記粉末は疎水性の作用をする。表面処理
は、ラウリン酸と、ミリスチン酸と、パルミチン
酸と、ステアリン酸と、アラキン酸とより成る群
から選択された撥水性の長鎖脂肪酸、あるいは変
性脂肪酸のコーテイングによるのが好ましい。択
一的に、疎水性の粉末は、固有的に疎水性であり
且つ表面コートされない。任意の与えられたケー
ブル構造体に対しては、所定の密度を与えるた
め、決定可能な量の粉末が使用可能であり、そし
て粉末と水との共同作用が光学導波路の著しい破
砕を生じさせない。他方、前記粉末が水に溶け溶
液を形成し、粘度が増大する。その溶液は均質構
造を有する。その均質構造内において、疎水性粉
末が水によつて占められる小さな室を形成する。
その室は十分小さいので、氷の結晶が大きな塊を
形成するのを防止する。真の説明は知られていな
いが、その効果は顕著であり、固形の氷塊は形成
されず、且つ粘性の溶液が凍結しても、導波路の
破砕は起らない。

既述の如く、粉末の量、即ちその密度は、いか
なる特定のケーブル構成に対しても決定可能であ
り、この決定は実験的に行なうことができる。あ
まり多くの粉末が含まれると、これは乾燥粉末自
身により導波路を破砕する結果となり、そして減
衰を増加する。この代りに、あまり少い粉末が使
用されると、固形ブロツク内への氷の形成が防止
されず、そして氷が導波路を破砕する。２種の粉
末を一緒に使用することにより、導波路の周りの
空間を粉末で完全に充填しなくても本発明の所望
の要件を得ることが可能であり、これにより、乾
燥粉末による破砕効果が防止される。

疎水性の粉末は、親水性の粉末が水と接触して
粘性溶液を形成した後、ケーブルに沿つて水によ
る滲透を更に防止する助けとなり、これによりケ
ーブル内への水の滲透が制限される。氷塊の形成
を防止し、且つケーブル内への水の滲透を制限す
るための材料の適切な割合は、５％と30％との間
の親水性の粉末及び95％と70％との間の疎水性の
粉末である。

親水性の粉末及び疎水性の粉末の使用は、複数
個の光学導波路が、中央のコア内に設けられた溝
内に内蔵され、粉末が溝内の空間を占めている光
学ケーブルに特に適している。

本発明はまた、コア内に設けられた溝に沿つて
延びている光学導波路を有する光学ケーブルを作
る方法を含んでおり、導波路が溝内に位置づけさ
れた後、親水性の粉末と疎水性の粉末との混合物
が保護外装を設ける前に導波管と接触して溝内に
入れられ、水と接触する親水性の粉末は実質的に
非膨潤性であり、且つ氷の結晶形成を防止するた
め粘性溶液を形成する。

好ましい方法では、溝内に位置づけされた導波
路を備えたコアは、溝に粉末を充填するため粉末
の流動床（fluidized bed）を通過され、即ちコ
アは前記の床の流動化された表面（fluidized
surface）の下を通過し、そして粉末は、その流
体流れ特性によつて溝及び導波路の周りに流入す
る。従つて、この方法は、粒子が流動床から、該
床の上方に配置された物品の表面上へ静電気的に
引きつけられる静電気法とは明らかに区別され
る。静電法は、溝内への充填によるものではな
く、単に溝表面及び導波路表面を被覆するだけで
あるから、本要件には不適切である。

流動床法により溝内へ流入する粉末は、前記の
床からコアを除去後、短時間、実質的に完全に溝
内に残り、このような時間は、前記の粉末が溝を
離れるのを防ぐようにコアの周りの被覆材料、例
えば、コアラツプ（core wrap）を置くのに充分
であることが判明した。このことは、溝のいくつ
かが下方に面しており、且つ約３mmの幅であるコ
ア表面に開口を有しているというう事実を見ても
驚くべきことである。下方の溝から落下するいか
なる粉末も、コアラツプ上に落下し、コアラツプ
はそれから、包被のためコアプレパラトリイ
（core preparatory）に対して引上げられると
き、粉末を溝内に戻す。

添付図面を参照して、本発明の実施例の１つを
説明する。

第１図に示された如く、光学ケーブル１０は破
砕抵抗強度（crush resistant strength）部材に
囲まれている破砕抵抗コア（core）１２を具備し
ており、コアは高密度ポリエチレンの如き押出し
成形されたプラスチツク材料から成形された。コ
アは、コアの長手方向に延びている複数の、即ち
６つの、円周方向に間隔をあけたリブ１４と共に
押出される。リブは精確に軸線方向あるいは螺旋
的に形成されることができる。リブは円周方向に
広い外方端を有し、そして、それ等の間でテーパ
ー溝１６を形成している。これ等の溝は周辺の幅
で３mmまであるいはこれ以上であればよく且つ約
６mmの基底直径を有している。

溝１６の各々は、複数の光学導波路１８を保持
しており、これは、導波路の減衰を増加して得る
如き、ケーブの熱膨脹あるいは収縮によつて生じ
た、導波路上へのいかなる外部圧力をも防ぐた
め、溝内に充分ゆつたりと入れられている。

ケーブルの構造は、アール・ジエイ・ウイリア
ムス（R.J.Williams）の名前で、「光学ケーブ」
と題する米国特許第4361381号明細書に非常に詳
細に記載されている如くであり、この出願では、
厚さ0.003mmのポリエステルのコアラツプ１９及
び金属内部層２０と、水不浸透性の外部重合体層
２２とを具備している保護外装がコア及び導波路
の周りに設けられている。

しかしながら、択一的に、本発明による実施例
は、溝の各々の中に親水性の粉末と疎水性の粉末
との混合物を含んでいる。この材料は、例えば、
炭酸カルシウム粉末のようなその粒子が、粉末に
疎水性を与えるステアリン酸で表面被覆されてい
る疎水性の粉末を混合した、ダウケミカル社
（Dow Chemical Corporation）により「セパラ
ン」（Separan）」の商品名で売られている如き高
分子量のポリアクリルアミド粉末である親水性の
粉末で構成されている。

更に論述すると、水分、即ち水が外装を通つて
浸透し溝を占める場合に、ポリアクリルアミド粉
末が、温度の低下の際形成されるいかなる氷によ
る圧縮を受けることから導波路を防止し、これに
より導波路の各々における減衰が増加されない。
従来は、氷によつて加わる圧力は、親水性粉末の
存在によつて、増強されると考えられていた。従
つて、上記のとおりの減衰を増大させないという
効果は驚くべきことである。溝の単位当たりの粉
末混合量、即ち密度を適切に調整することによつ
て、減衰の増加を防止することができる。ケーブ
ルに沿つて水の進行を阻止するため疎水性の粉末
が使用されると、これにより水はその入口点に、
即ち周りに局部的に集合する。水塊形成を防止
し、且つケーブルに沿つて水の浸透を制限するた
め粘性溶液を提供するための親水性の材料と疎水
性の材料の適切な割合は、５％と30％との間の親
水性の材料、並びに、これに対応して、95％と70
％との間の疎水性の材料であればよいことが決定
されている。選択される比率は、ケーブル構成の
特定要件に最も適しているものにより左右され、
そしてこれは実験的に決定される。溝内の粉末の
最終乾き密度は、導波路への氷破砕効果
（crushing effect）の防止に適している混合物に
使用される親水性の粉末の比率により左右され
る。従つて、この最終密度は、決められた任意の
混合比によつて部分的に決定可能である。

上述の実例として、第２図は、溝内に異なる密
度の充填粉末を用いた、第１実施例のケーブル内
における水阻止の有効性への効果を示している図
表である。密度は、ケーブルに沿つて走るグラ
ム／フイート（１グラム／フイートは約0.033グ
ラ／cmである。）の重量で表わされている。

図表の値を決定するため、種々の長さのケーブ
ルが異なる密度の粉末混合物で充填された。混合
物は各々の場合に同一であり、且つ20％のポリア
クリルアミド粉末及びステアリン酸で被覆された
80％の炭酸カルシウムより成つていた。測定され
た試料（例えば１フイート（約30.4cm）長さ）は
各々の長さから採取され、計量され、そして試料
は粉末を除去してその構成部分に分けられ、且つ
前記の部分はこれにより単位長さの粉末重量を得
るため計量された。

次に、各々の長さのケーブルは、外被及びコア
包被の部分の除去と、露出されたコアを横切る防
水グランド（watertight gland）の位置づけと、
同時に外装の除去された部分の各々の側で層２２
に対して密封することと、グランド内に直接加え
られた３フイート（約91cm）の水頭圧を露出した
コアにかけること含む水阻止試験（water
blocking test）を受けた、特定時間後、各々の
ケーブルの長さは、水により走行された距離をグ
ランドから決定するため開放された。

第２図に示された如く、水の浸透は、ケーブの
単位長さ当りより多くの粉末を使用するケーブル
のとき明らかに少い。これは使用したより多量の
親水性の及び疎水性の粉末により期待されること
である。また、カーブが示す如く、水浸透度は、
約6.5グラム／フイート（約0.21グラム／cm）の
粉末のところまで単位長さ当りの粉末重量の減少
に不釣り合いに増加し、疎水性の粉末は、効果的
なシールを形成することが不可能であり、水は、
水量がそれを通過する間、ケーブルに沿つて浸透
した。水に対する効果的な阻止は、約7.2グラ
ム／フイート（約0.24グラム／cm）の最小粉末含
量で生じた。他方において、粉末の密度が、極端
に増加されたとき、これが充填媒体の緻密さを生
じ、且つ乾燥粉末状態で導波路へ加えられるべき
圧縮荷重となり、これにより顕著な、好ましくな
い導波路の減衰増加があつた。約９グラム／フイ
ート（約0.30グラム／cm）長さの粉末重量まで
は、減衰は目立たないか、あるいは許容できるか
のいづれかであつた。−40℃に温度が下がつた場
合に、この重量の粉末は大きな体積の氷の形成を
防止する。形成される氷は導波管に大きな圧力を
加えることはなく、導波管の減衰を増大させるこ
とはない。ひどい過充填は充填媒体の緻密化を生
じ、且つこれがそれ自体でフアイバ上への圧力を
増加し、そして減衰増加を生ずる。上記のとお
り、約９グラム／フイート（約0.30グラム／cm）
においては、減衰は目立たない、あるいは許容で
きるものであつた。第２図に示した如く、約15グ
ラム／フイート（約0.49グラム／cm）では、明確
な減衰増加を示した。これらの間においては、減
衰は順次増加すると推定される。

従つて、上記の試験は、本実施例に記載された
特定のケーブルを用い及び20％のポリアクリルア
ミドと80％の炭酸カルシウムとの混合粉末を用い
たとき、７グラム／フイート（約0.23グラム／
cm）９グラム／フイート（約0.30グラム／cm）と
の間の程度の粉末がケーブルの水阻止に効果的で
あり、一方または導波路減衰を許容し得ないレベ
ルまで増加するのを防止する。異なるパーセント
の粉末材料及び異なるケーブル構造では、粉末重
量の有効作動範囲は変更できる。しかし乍ら、こ
れは実験的に、且つ恐らく上記の方法により、容
易に決定可能である。

ケーブルは下記の如く、粉末を充填される。

第３図により示された如く、溝１６内に置かれ
た導波路を備えたケーブルコア１２は、粉末混合
物の流動床（fluidized bed）２４を通過される。
前記のコアは、粉末自体内に浸漬されるように前
記の床の規定された上部表面下方を通過する。こ
れは、コア表面の方へ前記の床から粒子を浮き上
がらすため、静電引力（electrostatic
attraction）のような、手段の使用を必要とする
前記の床上方のコアの通路とは明らかに区別され
る。実施例の方法では、静電力の使用は避けられ
た。槽内の粉末は、溝を充たし、且つ導波路を囲
むため、流体の如く流れる。溝のための充填材の
密度は、所望の密度が得られるまで、前記の床内
のコアの処理量速度を変化することによつて変化
されることができる。

前記の床を去るとき、コアは第３図に示された
如くコアラツプ（core wrap）１９で直ちに包被
される。これは従来の手段により行なわれ、そし
て更に説明される必要はないであろう。しかし乍
ら、この粉末充填法には驚くべき効果があり、そ
してそれはつまり、溝は約３mmの幅を有している
が、コアラツプが付けられる前に、かなりの量の
粉末が溝から落下しないことである。このこと
は、最下部にあつて、且つ下方へ開放している溝
を備えた場合ですら言える。若しも粉末が下方の
溝から落下するときは、粉末は接近するコアラツ
プ上で受け止められ、そしてコアラツプを当てる
際に溝内に再挿入される。

コアラツプを当てた後、コアは他の流動床２６
を通過される。使用された特定のコアラツプはリ
ント形（lint type）の外表面を有しており、即
ちその１つは、綿毛状の（fluffly）、あるいはマ
ツト（matt）仕上げである。この表面はシール
ド（shield）内で水の浸透に対する最初の障壁を
設けるためコアラツプの周りの粉末を囲んでいる
層を吸叫し、且つ保持することができる。金属内
部層２０及び重合体層２２が、次に図示されてい
ない手段によつて塗布されるが、これ等の手段は
電線ケーブルの製造において従来から行なわれて
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例による光学ケーブルの横断面
図である。第２図は本実施例のケーブル内の異な
る量の粉末の効果を図示しているグラフである。
第３図はケーブルの構成に使用された装置の概略
的な側部立面図である。 １０……光学ケーブル、１２……コア、１４…
…リブ、１８……光学導波路、１９……コアラツ
プ、２２……外部重合体層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少くとも１つの光学的導波路と、該導波路を
   囲んでいる保護外装とを具備している光学ケーブ
   ルにおいて、 該光学的導波路に接触している、該外装の内の
   親水性の粉末と疎水性の粉末との混合物を含んで
   いて、 該親水性の粉末が、水と接触したときに実質的
   に非膨潤であり、粘性溶液を形成し、水の浸透を
   可能し、氷の結晶を形成するのを防止するのに十
   分な量であるが、該導波管を押しつぶす負荷を加
   えるのに必要な量よりも少ない ことを特徴とする光学ケーブル。 ２ 該親水性の粉末が該混合物の全重量の５％か
   ら30％の重量であり、そして該疎水性の粉末が、
   これに対応して95％から70％の重量である特許請
   求の範囲第１項記載の光学ケーブル。 ３ 該親水性の粉末が高分子量の樹脂である特許
   請求の範囲第１項又は第２項に記載の光学ケーブ
   ル。 ４ 該樹脂が陰イオンポリアクリルアミド樹脂で
   ある特許請求の範囲第３項記載の光学ケーブル。 ５ 該樹脂が、2.5×10⁶と７×10⁶との間の平均
   分子量及び12％と28％の間のアクリル酸群を変換
   したアクリルアミド群を有する特許請求の範囲第
   ４項記載の光学ケーブル。 ６ 該樹脂がポリアクリロニトリイルの加水分解
   された澱粉グラフト重合体である特許請求の範囲
   第３項記載の光学ケーブル。 ７ 該樹脂が、照射された架橋結合されたポリエ
   チレンオキサイドである特許請求の範囲第３項記
   載の光学ケーブル。 ８ 疎水性の粉末が、疎水性の材料で表面処理さ
   れた炭酸カルシウムである特許請求の範囲第１項
   又は第２項に記載の光学ケーブル。 ９ 該炭酸カルシウムが、ラウリン酸と、ミリス
   チン酸と、パルミチン酸と、ステアリン酸と、ア
   ラキン酸とより成る群から選択された撥水性の長
   鎖脂肪酸、あるいは変性脂肪酸で表面処理されて
   いる特許請求の範囲第８項記載の光学ケーブル。 １０ 該親水性の粉末が高分子量の樹脂であり、
   そして該疎水性の粉末が疎水性材料で表面処理さ
   れた炭酸カルシウムであり、該混合物が、全混合
   物重量の５％から30％の重量の親水性材料と95％
   から70％の重量の疎水性の材料とから成つている
   特許請求の範囲第１項記載の光学ケーブル。 １１ 間に溝を規定し、周囲方向に間隔を置いて
   配置され、長手方向に延びている複数個のリブ
   と、該溝内において該溝に沿つて延びている複数
   個の光学的導波路と、該コア及び該導波路を囲ん
   でいる保護外装とを備えた、破砕抵抗コアを具備
   する光学的ケーブルにおいて、 該溝が、導波路に接触している親水性の粉末と
   疎水性の粉末との混合物を含み、 親水性の粉末が、水と接触したときに、実質的
   に非膨潤であり、粘性溶液を形成し、水の浸透を
   可能にし、氷の結晶を形成するのを防止するのに
   十分な量であるが、該導波管を押しつぶす負荷を
   加えるのに必要な量よりも少ない ことを特徴とする光学ケーブル。 １２ 該親水性の粉末が、混合物の全重量の５％
   から30％の重量であり、そして疎水性の粉末がこ
   れに対応して、95％から70％の重量である特許請
   求の範囲第１１項記載の光学ケーブル。 １３ 該親水性の粉末が高分子量の樹脂である特
   許請求の範囲第１１項又は第１２項に記載の光学
   ケーブル。 １４ 該樹脂が陰イオンポリアクリルアミド樹脂
   である特許請求の範囲第１３項記載の光学ケーブ
   ル。 １５ 該樹脂が、2.5×10⁶と７×10⁶との間の平
   均分子量及び12％と28％の間のアクリル酸群を変
   換したアクリルアミド群を有している特許請求の
   範囲第１４項記載の光学ケーブル。 １６ 該樹脂がポリアクリロニトリルの加水分解
   した澱粉グラフト重合体である特許請求の範囲第
   １３項記載の光学ケーブル。 １７ 該樹脂が照射された架橋結合されたポリエ
   チレンオキサイドである特許請求の範囲第１３項
   記載の光学ケーブル。 １８ 該疎水性の粉末が、疎水性の材料で表面処
   理された炭酸カルシウムである特許請求の範囲第
   １１項又は第１２項に記載の光学ケーブル。 １９ 該炭酸カルシウムが、ラウリン酸と、ミリ
   スチン酸と、パルミチン酸と、ステアリン酸と、
   アラキン酸とより成る群から選択された撥水性の
   長鎖脂肪酸あるいは変性脂肪酸で表面処理されて
   いる特許請求の範囲第１８項記載の光学ケーブ
   ル。 ２０ 該親水性の粉末が高分子量の樹脂であり、
   そして該疎水性の粉末が、疎水性の材料で表面処
   理された炭酸カルシウムであり、該混合物が、全
   混合物の５％から30％の重量の該親水性の粉末と
   95％から70％の重量の該疎水性の材料とから成つ
   ている特許請求の範囲第１１項記載の光学ケーブ
   ル。 ２１ コアに設けられた溝に沿つて延びている光
   学的導波路を有する光学的ケーブルの製造方法に
   おいて、 該導波路が、該溝内に配置されており、 親水性の粉末と疎水性の粉末との混合物が、保
   護外装を設ける前に、該導波路に接触した状態で
   該溝内に配置され、 該親水性の粉末が、水を接触したとき、実質的
   に非膨潤であり、粘性溶液を形成して、氷の結晶
   を形成するのを防止し、 溝内に配置された粉末の量が、水の浸透を可能
   し、氷の結晶を形成するのを防止するのに十分な
   量であるが、該導波路を押しつぶす負荷を加える
   に必要な量よりも少ない ことを特徴とする光学的ケーブルの製造方法。 ２２ 該粉末を溝内に置くため、該導波路を保持
   している該コアが、該粉末の流動床及び該床の上
   方表面の下方を通過し、該粉末が該溝内へ流入
   し、一方静電引力の使用を避けている特許請求の
   範囲第２１項記載の方法。