JPH042163B2 - - Google Patents

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JPH042163B2
JPH042163B2 JP59169591A JP16959184A JPH042163B2 JP H042163 B2 JPH042163 B2 JP H042163B2 JP 59169591 A JP59169591 A JP 59169591A JP 16959184 A JP16959184 A JP 16959184A JP H042163 B2 JPH042163 B2 JP H042163B2
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401Optical cables
    • G02B6/4429Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
    • G02B6/44384Means specially adapted for strengthening or protecting the cables the means comprising water blocking or hydrophobic materials

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)
  • Communication Cables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、光海底ケーブルに使用される光フア
イバユニツトの構造に関するものである。
(従来技術とその問題点) 光フアイバ海底ケーブルは、20年以上にわた
り、伝送媒体である光フアイバの伝送特性や機械
的特性を劣化させないように設計する必要があ
る。このため、光フアイバを耐水圧構造物内に収
容することにより、最大800気圧に及ぶ海水圧か
ら光フアイバを保護する光海底ケーブル構造をと
つている。
図1に従来の光海底ケーブルの代表的な構造例
を示す。図において、1は光フアイバ、2は耐圧
構造物、3は抗張力線、4は給電線、5はポリエ
チレン等の絶縁体である。このような光海底ケー
ブルにおいて、通常時には光フアイバ1は完全に
水分から防護されているが、光海底ケーブルが切
断されるなどの障害時には、そのケーブル断端に
最大800気圧の海水圧が加わることになり、ケー
ブル断面に微小な隙間でもあれば、その隙間に水
走りが起ることとなる。一般に、光フアイバは、
海水にさらされた場合、NaイオンやOHイオン
の働きのために、その機械的強度が劣化する性質
がある。また、ケーブル構造中には図1に示した
ような給電線4(Cu又はAl),抗張力線3(ピア
ノ線),耐圧層2(Al,Cu又はFe)等の異種金
属の組合わせが存在する。このようなケーブルの
内部に海水が浸入した場合、電気化学反応によつ
て水素ガスが発生する。光フアイバは、水素ガス
雰囲気中に放置されると、伝送損失が著しく増加
する性質がある。〔望月清文,波平宜敬,山下均
「水素の浸透にる光フアイバの伝送損失増加」エ
レクトロニクス・レター,1983年,第19巻,第18
号,第743頁−第745頁〕 (MOCHIZUKI,K.,NAMIHIRA,Y.,
andYAMAMOTO,H.:“TRANSMISSION
LOSS INCREASE IN OPTICAL FIBRES
DUE TO HYDROGEN PERMEATION”,
Electron.Lett.,1983,Vol.19No.18pp.743−745参
照) 以上のように、光海底ケーブルとしては、光フ
アイバを外圧から保護するとともに、仮令障害時
であつても、ケーブルの内部への海水の浸入を極
力防止することが、光フアイバの伝送特性と機械
的強度を長期にわたり保証するために重要なこと
になる。これらの条件を満足するために、耐圧構
造物2中に光フアイバ1を収容するに当つては
種々の収容構造がとられてきている。この耐圧構
造物2内に収容される光フアイバ集合体をフアイ
バユニツトと呼んでいる。
図2は、従来のフアイバユニツトの構造例を示
す。図において、1は光フアイバ、6は光フアイ
バ1を外力から保護するためのシリコン緩衝層、
7はナイロン被覆、8は光フアイバユニツトの製
造のために必要な抗張力を得るための抗張力線、
9は光フアアイバユニツトを完全充実させるため
の柔いシリコン充実材である。複数本の光フアイ
バ1は、相互の位置関係を固定して局部的な歪の
発生を防ぐため、また、ケーブルの伸びに追随で
きる余長を与えるために、一定のピツチで撚り合
わされてシリコン充実材9に埋めこまれている。
この構造ではシリコンが緩衝層として働き、伝送
特性および機械的特性上極めて安定であるといわ
れている。また、図2のユニツト構造は、一見隙
間のない完全充実構造であるし、このユニツトを
耐圧構造物2に収容する際にも、それらの間には
ジエリー状充填材等を充填するなどの手段がとら
れ、ケーブル化後も見掛け上完全充実構造となつ
ている。
しかしながら、緩衝層6および充実材9にシリ
コン(熱硬化型シリコン樹脂)を使用することか
ら、材質の面で次の大きな欠点を有する。
シリコンは本質的にシリコン以外の有機材料
と密着性を有しない。従つて、障害時にフアイ
バユニツトの断面に海水圧が加わつた場合、光
フアイバ1とシリコン緩衝層6との間またはシ
リコン緩衝層6とナイロン被覆7との間などに
水走りを生じ、光フアイバ1は直接海水に触れ
ることになる。
光フアイバ1の一次被覆が柔かいシリコン緩
衝層6となつているので、高強度プルーフ試験
では1Km前後で破断してしまう。光海底ケーブ
ルには、その布設時、または障害修理のための
回収時に大きな張力が加わる。この張力の大部
分はケーブルの抗張力線3に加わるが、フアイ
バユニツトとしても伸び歪換算で2%の強度が
必要と考えられているが、図2の構造ではこの
強度が保証されていない。また、光海底ケーブ
ルシステムにおける1中継区間は50Km程度とな
るが、プルーフ試験で1Km前後で破断するとい
うことは、1中継区間に数十個の接続点ができ
ることとなり、伝送特性や信頼性の上で、また
製造工程上も好ましくない。
ユニツト充実材として熱硬化型シリコン樹脂
を使用した場合、ユニツトの長尺連続製造性に
問題がある。熱硬化型樹脂は二液混合させた状
態で加熱させる必要があり、光フアイバ心線を
撚り集合した後、その周囲に混合された樹脂が
ダイス押出しされ、加熱ゾーンを通過する。こ
の場合、50Kmを越す一連長のユニツト製造には
1週間程度かかつてしまい、この間でもし製造
ラインの障害(例えば電源故障)が発生してラ
インが停止した場合、速やかに加熱して成形さ
れるべき加熱ゾーン内にあるユニツト部分は硬
化できないうちに変形して製造不良をおこすこ
とになる。ユニツト同志の接続は、ユニツト外
径がケーブル耐圧層2の内径により制限されて
いるため、ユニツト外径に変化なく補修しなけ
ればならないが、接続する両ユニツトにオーバ
ーラツプして補修することができなくなり、実
際上接続不可能である。従つて、このような障
害が製造中に生じた場合には、多数本の光フア
イバを含んだユニツトを再製造せねばならず、
その経済的損失は極めて大きい。
ユニツト充実材9としてシリコン樹脂のよう
な柔いユニツト充実材を使用した場合、50Km以
上の長尺ユニツトのドラム巻き取り時に、下層
のユニツトには大きな側圧が加わり、ユニツト
の変形またはマイクロベンデイングの発生とい
つた問題がある。また、シリコン樹脂はタツク
があるため、ケーブル化時にドラム巻きしたユ
ニツトの供給時に、ユニツトのひつかかり,ケ
ーブル製造機でのシリコンの剥離等のの危険性
がある。
熱硬化型シリコン樹脂は、長期に放置した場
合、他の樹脂に比べて空気中の水分と反応して
水素ガスを発生し易いという性質があり、海底
ケーブルのような密閉構造中で使用するのは前
記の伝送損失の増大の点で極めて危険である。
別のユニツト構造例として、図3のような構造
が考えられている。これは光フアイバ1の被覆
としては製造速度が速い紫外線硬化型ウレタン
またはエポキシ樹脂(UV硬化型)で内層12
と外層13の2層被覆し、心線化したものであ
る。この心線6本を中心支持体8の周囲に直接
集合し、周囲をUVのシリコン樹脂体10で充
填し、さらに外被11としてUVウレタンまた
はUVエポキシ樹脂を被覆した構造である。
この構造の利点は、被覆は全てUV樹脂で行
うため製造速度が速いことがあげられる。しか
し、このユニツトではまず中心支持体8に直接
心線1,12,13を集合しているため、心線
と支持体8との間に樹脂が完全充填されにくい
ことと、心線が他の心線や中心支持体8と接触
しているため、その面には樹脂が充填されず、
ケーブル障害時にはここに水走りが発生するこ
とがあげられる。また、ユニツト充実材は、
UVではあるがやはりシリコン樹脂であるた
め、他の樹脂とは密着力がなく、外被11との
間およびフアイバ心線1,12,13との間で
確実に水走りを生じる。これを防ぐために、ユ
ニツト充実材10を他のUV樹脂、例えば、
UV硬化ウレタンやUV硬化エポキシ樹脂で充
実させた場合には、確かに外被や心線との間で
の水走りは防止できるが、一方ユニツトの端末
部で心線と充実材間の密着度が優れすぎて心線
を分離することが不可能になる。これは中継器
との接続等の端末作業を極めて困難にする。さ
らに、UV樹脂の心線では心線の識別を行うた
めの着色が困難であるという問題がある。
また、UV被覆のみの心線は水分の影響によ
つて機械的強度が劣化するという実験例を報告
されている。
(発明の目的と概要) 本発明は、上記の如き従来技術の問題点を解決
するために、連続製造が容易で、水走りのないか
つ取扱い性の優れた光フアイバユニツト構造を提
供するものである。
この目的達成のために、本発明はUV硬化樹脂
で被覆した素線の周囲に熱可塑性樹脂の被覆を施
して心線とし、予めUV硬化樹脂で被覆されその
外径が心線外径よりも大きくなつた中心支持体の
周囲に例えば6本の心線を配置して中心支持体の
被覆と同種のUV硬化樹脂により完全充実した如
きユニツト構造をとつている。
(発明の構成) 以下に本発明を詳細に説明する。
本発明では〔図4に示すように〕光フアイバ1
の周囲にはまずUVウレタン樹脂層20が被覆さ
れ、その周囲にはUVエポキシ樹脂層21が被覆
される。更に、その周囲にはナイロン,ハイトレ
ル等の熱可塑性樹脂層22が被覆されて心線とな
つている。この心線とほぼ同径の中心支持体88
の周囲には予めUVウレタン樹脂層23が被覆さ
れており、その周囲に前述の心線6本が撚り合わ
されて集合,配置されその間隙および周囲にユニ
ツト充実材としてUVウレタン樹脂(23と同じ
もの)24が充填さたユニツト構造である。
同図において、光フアイバ1の一次被覆材の2
0は光フアイバ1のマイクロベンデイングロスを
防止するため、ヤング率0.1Kg/mm2〜1Kg/mm2
度のUVウレタン系の樹脂が望ましく、その外層
の二次被覆21は光フアイバの側圧特性を向上さ
せるため数Kg/mm2〜十数Kg/mm2程度のヤング率の
UVエポキシ系の樹脂またはUVウレタン樹脂が
望ましい。その周囲にはナイロン,ハイトレル等
の熱可塑性樹脂層22が被覆され、全体で3層構
造の心線となつている。この熱可塑性樹脂層22
はケーブル製造時ポリエチレン等の絶縁材を被覆
する際にユニツトに加わる150℃の温度に対して
溶融しないことが条件である。また、フアイバの
側圧特性を向上させるため、ヤング率が50〜100
Kg/mm2程度であることが必要であり、ナイロンや
ハイトレルが適している。中心支持体8はユニツ
ト製造時のテンシヨンを受持つとともに、ケーブ
ル化された後にユニツトとケーブル間のすべりを
なくすために、端末でケーブルと引留められる際
の引留抗張力を受持つ。これは主として硬鋼線等
が用いられる。この線径はユニツト全体の剛性に
関係しフアイバ心線とほぼ同径程度が良い。この
中心支持体8の周囲に予めUVのウレタン樹脂層
23で被覆して外径をフアイバ心線よりも若干太
くしておくことにより、この周囲にフアイバ心線
6本を集合配置した時、フアイバ心線同志または
フアイバ心線と中心支持体8が直接接触すること
がなく、これらの間隙にユニツト充実材を隙間な
く充填することが可能になる。この場合、ユニツ
ト充実材24と中心支持体8の被覆23は同一材
料のUVウレタン樹脂にすることにより、23と
24は一体化しフアイバ心線は完全にユニツト充
実材24の中に埋め込まれることになる。このユ
ニツト充実材24は、側圧特性や伸び特性を考慮
してヤング率0.5〜10Kg/mm2の範囲のUV樹脂を使
用するのが望ましい。
フアイバユニツトの直径はケーブル耐圧層2
の内径により制限されこれにより僅かに小さくし
ておく必要がある。フアイバ心線の直径cはこの
ユニツト内に6芯が安定して配置される大きさで
制限され、ユニツト直径が3mm程度の場合心線径
cは0.6〜0.9mmとなる。このとき、中心支持体8
の直径dもほぼ0.6〜0.9mmであり、被覆外径eは
dよりも0.1〜0.2mm大きくする必要がある。フア
イバ1のガラス外径aは一般に125μmであり、2
層の被覆外径bは0.4mm程度になる。
(発明の効果) このようなユニツト構造をとることにより、長
尺の連続製造が可能になる。ユニツト外被がUV
樹脂であるため、製造中にトラブルが生じてライ
ンが停止しても、UV樹脂は紫外ランプを照射し
なければ硬化しないため、樹脂のポツトライフは
問題がない。また、1秒以内の照射時間で硬化で
きるため、熱硬化型樹脂の場合のような広い加熱
ゾーンの必要がなく、樹脂のダイス押出し直後に
硬化が可能である。従つて、電源トラブル時にも
硬化不良によるユニツトの変形がないため、その
まま再起動をかけて連続製造が可能であり、その
経済的効果は極めて大きい。
次に、このユニツトは完全に隙間なく充填され
ており、またシリコン樹脂は使用していないた
め、完全に水走りを防止することができる。実際
に試作した結果、700気圧に対しても全く水走り
はなかつた。
また、ヤング率の大きなナイロン等の被覆を施
した心線であるため、剛性が高く取扱性にすぐれ
ている。さらに、端末でフアイバ心線とユニツト
充実材は材料の性質が異なるために分離が可能で
あり、ナイロン等の着色は容易であるため識別性
にもすぐれている。更に、UV樹脂の周囲にナイ
ロンまたはハイトレルのような熱可塑性樹脂を被
覆すると耐水性が向上する。これは、UVウレタ
ン樹脂のみの被覆フアイバ素線を1月水中に放置
した場合、破断強度が半分程度に劣化するが、こ
の周囲にハイトレル被覆したフアイバは同条件で
の実験でほとんど劣化していないという結果から
明らかである。
また、このユニツトは全体にヤング率を大きく
して変形を抑えており、かつ光フアイバ直近の材
料はヤング率を小さくしてマイクロベンデイング
を抑えているため、50Km一連長の巻取りにおいて
も側圧によりロスの増加やユニツトの偏平化はな
く、極めて高信頼なユニツト構造である。
そのうえ、シリコン樹脂を使用していないこと
で、H2ガスの発生もほとんどなく伝送特性上も
極めて安定している。
本発明は、このようなユニツト構造をとること
によつて、長尺連続製造性にすぐれ、機械的な安
定性、光学的な安定性に優れ、また、端末での取
扱性や障害時の耐水走特性にも優れた極めて高信
頼なユニツトを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
図1は本発明を適用する光海底ケーブルの構造
例を示す横断面図、図2,図3は従来の光フアイ
バユニツトの構造例を示す横断面図、図4は本発
明の実施例を示す横断面図である。 1……光フアイバ、2……耐圧層、3,8……
抗張力線、4……給電線、5……絶縁体、6……
シリコン緩衝層、7……ナイロン被覆、8……中
心支持体、9……シリコン充実材、10……シリ
コン樹脂体、11……外被、12……内層、13
……外層、20……UVウレタン樹脂層、21…
…UVエポキシ樹脂層(外層被覆)、22……熱
可塑性樹脂層、23……UVウレタン樹脂層、2
4……UVウレタン樹脂層(ユニツト充実材)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一本の中心支持体の周囲に複数本の光フアイ
    バ心線が一定のピツチで撚り合わせ集合され、該
    複数の光フアイバ相互間及び前記光フアイバと中
    心支持体間に充実材を充実した光海底ケーブル用
    フアイバユニツトにおいて、 前記複数の光フアイバ心線のおのおのは光フア
    イバ素線に紫外線硬化型樹脂の一次被覆と該一次
    被覆のヤング率よりも大なるヤング率を有する紫
    外線硬化型樹脂の二次被覆と該二次被覆のヤング
    率よりも大なるヤング率を有する熱可塑性樹脂層
    とが被覆され、 前記中心支持体は該光フアイバ心線の外径より
    も大なる外径を有するように紫外線硬化型樹脂で
    被覆が施され、 前記充実材は前記中心支持体の被覆と同一材料
    である ことを特徴とする光海底ケーブル用フアイバユニ
    ツト。
JP59169591A 1984-08-14 1984-08-14 光海底ケ−ブル用フアイバユニツト Granted JPS6147912A (ja)

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