JPH06243734A

JPH06243734A - 光ファイバケーブル

Info

Publication number: JPH06243734A
Application number: JP5344605A
Authority: JP
Inventors: Candido J Arroyo; ジョンアローヨカンディド
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 1994-09-02
Also published as: AU5219193A; NZ250482A; MX9308008A; CA2107983A1; US5410629A; AU660861B2; EP0604051A1

Abstract

(57)【要約】【目的】単一の材料の添加によって、光ファイバ通信
ケーブルに防水および凍結防止機能の両方を提供する。【構成】本発明の光ファイバケーブルは、少なくとも
一つの光ファイバ２５伝送媒体を含むコア２２と、内部
にコアが設置されプラスチック材料からなる管状部材２
８と管状部材２８の外周に設置される外装システム３２
を含む。さらに、組成配合物が管状部材２８内に配置さ
れ、水の縦軸方向の流れを防止し、ケーブル内の水の凍
結を防止することによって二つの機能を行う。組成物
は、超吸収材料と凍結防止材料の配合物を含み、縦軸方
向に伸びる部材に沿って設置される。テープや他の縦軸
方向の部材上にスプレーされるのに追加して、組成配合
物はまた、伝送媒体２５、外装システム３２またはコア
チューブ２２上に直接付着されうる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、防水および凍結防止手
段を含む光ファイバケーブルに関する。

【０００２】

【従来の技術】ケーブル業界において、周囲条件の変化
がプラスチックケーブルジャケットの内部と外部の水蒸
気圧に差を生じさせることは周知である。これは一般
に、ケーブルの外部から内部への水分の拡散を起こす。
結果としてこれは、ケーブルコア内部の好ましくない高
い水分レベルを招き、特に、プラスチックジャケットが
水分の浸入のみに対する障壁である場合に著しい。ケー
ブルコア内部の、高いレベルの凝縮された水分は、光フ
ァイバケーブルおよび金属導体ケーブルの伝送特性に不
利な影響を及ぼす。

【０００３】さらに水は、ケーブルの保全性を傷つける
ケーブルの損傷によっても、ケーブル内に浸入する。例
えば、落雷、ネズミの攻撃または機械的な衝撃は、ケー
ブルの外装システムに穴を開け、そこから水が浸入し、
もし制御されていなければ、水はケーブルに沿って縦方
向に継ぎの終端部移動する。

【０００４】従来技術において、ケーブルの外装システ
ムを通り、コアに沿う水の浸入を防ぐために、様々な技
術が使用されている。例えば、金属導体ケーブルを落雷
やネズミの攻撃から保護するためにしばしば使用される
金属シールドが、封止された縦継ぎ目に設置される。

【０００５】落雷が金属シールドに穴を開ける可能性が
あるため、コアへの水の浸入を防ぐための設備を追加す
ることはまれではない。ケーブルコアを充填し、ケーブ
ルに浸入する水の縦方向の移動を防ぐためにケーブル外
装システムを覆うために、防水材料が使用されている。
米国特許第４，１７６，２４０号を参照のこと。

【０００６】経済的な問題を生じるのに加え、いくつか
の充填材料はコアの相互キャパシタンスに不利な影響を
持つ。この問題は、撥水処理をした炭酸カルシウムの形
態の疎水性粉末と、すばやく水和して粘性の溶液を形成
可能な少なくとも一つの高分子量樹脂の形態の粉末の混
合物を含む充填材料によって解決される。米国特許第
４，００２，８１９号を参照のこと。

【０００７】コア内の防水手段は充填材料以外にもあ
る。米国特許第４，９４６，２３７を参照のこと。コア
チューブ内の縦方向に伸びる防水部材は、いくつかの形
態をとる。例えば、二つのテープ間にはさまれる粉末か
らなる積層物を含む。または、材料を含浸させた基板テ
ープを含む。水にさらされると、含浸材料は反応し、膨
張し、テープが外装システムを通るコアへの水の通過、
およびケーブルの縦軸に沿う水の移動を防ぐ。

【０００８】一実施例において、含浸材料は、水膨張ま
たはいわゆる超吸収材料のフィルムを含む。もう一つの
実施例において、テープは超吸収材料から成る被覆材料
で処理される。さらに、コア内の防水手段は、超吸収材
料を含浸させた、または超吸収ファイバからなる一本以
上の糸から成る。また、コア内の防水手段は防水テープ
を含み、これはコアチューブの内面および防水糸と関連
している。

【０００９】光ファイバケーブルは、通信ケーブル市場
に大きく参入してきている。理由はやや異なるが、望ま
しくない水分は光ファイバの性能に不利な影響を及ぼ
す。例えば、光ファイバ周囲の氷の形成および保留は、
望ましくない減衰を増加させると知られているマイクロ
ベンディングクラッシング（microbending crushing ）
効果をもたらす。

【００１０】しかし、たとえ水の浸入を防ぐ努力が行わ
れても、外装の損傷によってケーブル内への水の通路が
設けられ、凍結に関しては、減衰の問題がなお生じる。
さらに、光ファイバコアへの超吸収テープの使用は、活
性化された超吸収ゲルの凍結のために、ファイバ内のマ
イクロベンディング損の増加に帰結することがわかって
いる。

【００１１】もう一つの問題は、オフィス間と都市間ト
ランクを接続する立ち上がりケーブルの使用に関する。
一般に、室内の光ファイバケーブルは全空芯であるのに
対し、室外のケーブルは水の浸透を防ぐためにコア内に
充填材料を含む。外部のマンホールから建物内部まで一
本のケーブルを使用することは、さらに接続点を設ける
必要がないため、実質的に経費の節約になる。

【００１２】ある長さのケーブルを、建物外部のマンホ
ール内の接続点から建物内さらに分岐点まで使用するた
めには、ケーブルは建物外での要求を満たす適切な防水
および凍結防止手段を含み、かつ建物内での使用に必要
な難燃性を有する必要がある。

【００１３】Ｃ．Ｊ．アロヨ（Arroyo）、Ｊ．Ｒ．ペテ
ィス（Petisce）、Ｊ．Ｊ．シュー（Sheu）による１９
９２年６月２９日付けのコペンディング・アプリケーシ
ョン第０７／９０６１５７巻に、別個の成分、すなわち
凍結防止材料と超吸収材料とをいかにして２本の異なる
テープにそれぞれ設置するかが記述されている。この従
来技術によると、それぞれ別々に凍結防止および超吸収
材料の両方で処理された２本のテープは、凍結防止およ
び超吸収材料の個々の層がテープの間になるように、互
いに隣接して縦に設置される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ケーブルに沿う水流
と、凍結環境から光ファイバを保護する二つの性能を提
供可能な単一成分粉末混入を含む、光ファイバケーブル
が必要とされている。同様に、立ち上がりケーブルのよ
うに建物内での使用が可能なように、十分な耐火性を有
するケーブルが望ましい。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバケー
ブルは、光ファイバ伝送媒体を含むコア２２と、内部に
前記コアが設置される管状部材２８と、前記管状部材３
２の外周に設置される外装システム（３２）を含み、前
記ケーブル内に設置され、水の縦軸方向の流れを防止
し、ケーブル内の水の凍結を防止する手段を含み、前記
手段が、超吸収成分と凍結防止成分の組成配合物を含む
ことを特徴とする。

【００１６】

【実施例】図１及び図２に、本発明の特徴を組み込んだ
通信ケーブル２０が示され、縦軸２１を有する。ケーブ
ルは、光ファイバ２５ー２５の一つ以上のユニット２４
ー２４から成るコア２２を含み、各光ファイバは、例え
ばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）の外部層によって、緩衝さ
れる。各ユニット２４ー２４は、バインダーリボン２７
によって包まれる。

【００１７】コア２２は、外装システム３２の管状部材
２８内に配置されるキャリヤ部材２６を含む。管状部材
２８は外装システム３２のコアチューブと称される。管
状部材２８は、金属シールド３４と外側のプラスチック
ジャケット３８によって囲まれる。外装システム３２は
また、直径について反対側に位置する二つの補強部材３
６ー３６を含む。

【００１８】一つのケーブル構造において、キャリヤ部
材２６は結合材を使用しないポリエステル不織布テープ
であり、また、主としてフィラメント交錯によって結合
されるランダムに配列された繊維からなるウェブ構造を
含む。本発明において必要ではないが、ウェブ構造の繊
維の連続性は、ウェブ構造の引っ張り強さを増加する。

【００１９】繊維は、プラスチック樹脂、または、コア
チューブ２８の押し出しの際に適用される温度において
形状の維持が可能な適切な材料から形成される。ウェブ
構造の繊維は、エアセルまたはポケットが形成される
ように配列される。

【００２０】上述したようにウェブ構造に形成されたポ
リエチレンテレフタレート繊維製品は、デラウェア州ウ
ィルミントンのＥ．Ｉ．デュポン・ド・ネモアズ・アン
ド・カンパニー（E.I.du Pont de Nemours and Compan
y）による登録商標”リーメイ（Reemay）”と同一であ
る。現在、リーメイウェブ構造は、テネシー州オールド
ヒッコリーのリーメイ社から、種々の厚さや密度におい
て市販されている。

【００２１】リーメイテープの特性は、デラウェア州ウ
ィルミントンのＥ．Ｉ．デュポン・ド・ネモアズ・アン
ド・カンパニー（E.I.du Pont de Nemours and Compan
y）による”リーメイポリエステル不織布の特性と処
理”と題する、１９８６年３月のブレティン（Bulleti
n）Ｒ−１に記述されている。

【００２２】本実施例のケーブル構造においてはポリエ
ステル不織布が使用されるが、他の材料もまた使用可能
である。例えば含浸されるテープは、ナイロン不織布、
ガラス不織布、ポリプロピレン溶融不織布、ポリウレタ
ン不織布またはＴＣＦセルロース布などでもよい。

【００２３】本発明のキャリヤテープ２６は、コアチュ
ーブ２８の押し出し時と同様、ジャケット３８の押し出
し時にも熱障壁として機能する。ジャケット３８がシー
ルド３４の上部に押し出されると、熱が光ファイバコア
内に伝達される。ケーブル２０のキャリヤテープ２６は
コアチューブとジャケットの押し出しによって生じる熱
を遮る機能を有する。

【００２４】基板テープのもう一つの重要な特性は、テ
ープを構成する材料本体の剛性である。限界範囲内で基
板テープの材料の合成が増加されると、ユニット２４ー
２４の周囲に縦にしわが寄らないようにテープを形成す
ることは比較的容易である。しかし、材料がコアチュー
ブ２８の内面に噛み合うようにやや外側に反る様に十分
な記憶を有することが重要である。

【００２５】望ましい結果として、すべての必要な要求
を満たす、ケーブルのための全直径の最小値が達成され
る。基板テープ用の材料の剛性は、単位体積あたりの繊
維の数、繊維の大きさ、および材料に使用される結合剤
の型等の要因の組み合わせによって調節される。材料の
厚さを増加させると、被覆されたケーブルの単位表面積
あたりの材料の経費が明らかに増加する。

【００２６】単位体積あたりの繊維数の増加、または結
合剤の量の増加は、材料の、熱伝達を遅らせる能力を増
加させる。少なくとも三つの要因、１）キャリヤテープ
２６の形成能力、２）テープの経費、３）テープの断熱
能力が、特定のケーブルにおいて使用するための適切な
材料の供給において、考察され、平衡を保たれる。

【００２７】ポリエステル不織布テープは、ポリエステ
ル繊維の熱、化学、および機械的特性を合わせ持ち、通
信ケーブルにおける使用に適切なテープを提供するため
の不織布構造を有する。これらの特性は、比較的高い引
っ張り強さと引っ張り伸び、非常に強い引裂強さ、およ
びビル火災を想定した約２０００℃の高温まで達する耐
熱性を含む。

【００２８】本発明のケーブルは、防水及び凍結防止材
料、例えばポリ塩化ビニルのような断熱および被覆材料
を含むことが望ましく、結果として立ち上がりケーブル
のためのアンダーライターズ・ラボラトリーズ（Underw
riters Laboratories ）試験ＵＬ１６６６に合格するこ
とが望ましい。試験された各サンプルにおいて、火炎の
高さは、１分間に許容される３３６ｃｍより実質的に低
い。

【００２９】従来技術の項で記述したように、コペンデ
ィング・アプリケーション第０７／９０６，１５７巻
に、各キャリヤテープが液体凍結防止剤によって被覆さ
れ、つぎにこれらの２本のテープ間に超吸収材料粉末の
層が形成される構成方法が記載されている。代わりの、
より効果的な構成方法として、凍結防止および防水特性
をケーブルに与えるテープへの応用に先立って配合され
る組成配合物が本発明によって供給される。

【００３０】特に、本発明によると、単一組成配合物は
凍結防止剤と超吸収粉末との混合物として開発される。
本発明の配合物はテープ基板にスプレーまたは他の周知
の方法によって塗布される。さらに配合物の組成は、伝
送媒体、すなわち外装システムまたはコアチューブ上
に、直接電子工学的堆積法（eletronically deposite
d）によって付着される。

【００３１】この応用の組成配合物は、ケーブル内の水
分の流れの防止とケーブル内に設置される種々の構成成
分の凍結防止の両方が可能な単一の物質を提供する。一
つの材料が要求される二つの機能を達成するため、各テ
ープを凍結防止材料によって処理した後、別途に超吸収
材料で処理する必要が無くなり、それによって処理時間
が実質的に短縮される。

【００３２】本実施例において、ケーブル内の水分の凍
結を防止するための水溶性材料または水溶性材料混合物
は、ポリエチレングリコールを含む。凍結防止成分とし
て適切な他の材料として、ポリプロピレングリコール、
ジメチルスルフォキシド、および塩化ナトリウムまたは
塩化カリウムが含まれる。後者の材料は、現在、路上の
氷結防止剤として粉末状で使用されている。

【００３３】超吸収材料は、吸収される液体中に溶解さ
れずに水を吸収および保持することが可能な親水性材料
である。１９８３年１１月１６ー１７日、テキサス州サ
ンアントニオにおける吸収材料製品（Absorbent Produc
ts）会議での、Ｊ．Ｃ．ジョック（J.C.Djock）および
Ｒ．Ｅ．クライン（R.E.Klein）による”合成およびス
ターチーグラフト共重合体超吸収材料についての概論
（Review of Synthetic and Starch-Graft Copolymer S
uperabsorbents）”を参照のこと。

【００３４】酵素安定性、生分解性、吸収容量、および
吸収速度のような特性が、超吸収体の特徴づけに用いら
れる。初期の超吸収体の一つは、けん化されたスターチ
ーグラフトポリアクリロニトリル共重合体である。米国
特許第３，４２５，９７１号を参照のこと。上記の特許
には、スターチーグラフトポリアクリロニトリル共重合
体と水性塩基とのけん化が記載されている。

【００３５】今日市販されている二つの主な超吸収材料
は、セルロースまたはスターチーグラフト共重合体と合
成超吸収体である。合成超吸収体には主に二つの広義の
分類がある。これらは、高分子電解質と非電解質であ
る。高分子電解質はもっとも重要であり、さらにいくつ
かに分類される。これらの中で、ポリアクリル酸に基づ
く超吸収体がもっとも一般的である。セルロースーグラ
フト共重合体超吸収材料におけるように、合成超吸収材
料の吸収能力は、塩分の増加とともに減少する。

【００３６】超吸収材料のポリアクリル酸分類項は、ホ
モポリマー、およびアクリル酸とアクリル酸塩との共重
合体の両方を含む。モノマー単位は通常、重合して水溶
性ポリマーを生成し、次にこれがイオン性または共有性
の架橋結合によって不溶性となる。ポリマーの架橋は、
多価陽イオン、放射線、または架橋試薬によって達成さ
れる。生成物の吸収度は、イオン化可能な官能基、通常
はカルボキシル基の数と、架橋の密度によって決定され
る。

【００３７】凍結防止成分と超吸収材料の両方を含むテ
ープが、要求される最低膨潤高さ、６０秒で０．５ｃｍ
に適合するか否かの試験が行われる。図３において、そ
れぞれ超吸収材料と凍結防止成分を含む複数の組成配合
の試料について、膨潤度試験の結果が示される。特に図
３は、ポリアクリル酸ナトリウムと称される特定の超吸
収材料を含み、ポリエチレングリコールと称される凍結
防止剤の量が変化する場合の組成配合物の膨潤度を示
す。

【００３８】図３に示されるように、超吸収材料粉末の
みを含み、凍結防止材料を含まないキャリヤテープによ
って達成される最高膨潤高さは、二つの基板テープの間
に位置する。この例は、ポリアクリル酸ナトリウムを蒸
留水に溶解して使用し、図３の曲線５０で示される。曲
線５２はポリアクリル酸ナトリウムと５％のポリエチレ
ングリコールの組成配合、曲線５４はアクリル酸ナトリ
ウムと８０％のポリエチレングリコールの組成配合の場
合の試験結果を示す。

【００３９】超吸収材料と凍結防止材料を含む各テープ
の全膨潤高さは、超吸収材料のみを含む場合より小さい
が、それらはより速い立ち上がり速度を示し、最低膨潤
高さの要求値、６０秒で０．５ｃｍに適合する。本発明
のケーブルが使用されると想定される環境において、ケ
ーブルコアへの水の浸入を防ぐ実際の効果を評価する上
では、与えられた配合物の立ち上がり速度は、最終的な
全膨潤高さより重要なパラメータである。

【００４０】わずかに異なる超吸収材料または凍結防止
材料を含む場合についても、試験を実施できる。しか
し、前記の結果のために使用された成分の配合比が広範
囲であるため、本発明の範囲を離れない、同様の有利な
結果が得られると予想される。

【００４１】凍結防止手段の導入がケーブルに許容範囲
を越える損失を追加しないこともまた重要である。間に
超吸収ポリマーを挟んで、エチレングリコールまたはプ
ロピレングリコールで処理されたテープについて、追加
される損失は許容範囲内であることが示されている。

【００４２】各テープには微生物生育に対する耐性も提
供される。セルロースを使用しないテープが使用され、
超吸収材料は微生物抵抗性を有する。米国特許第５，０
２０，８７５号を参照のこと。

【００４３】ここまでテープはポリエステル不織布を使
用したが、二つのテープの間に木材パルプの誘導体を利
用することも可能である。これらは、カビの発生が観察
された以外は、上述した他の材料と同等に機能する。カ
ビの発生に対処するために、これらのテープを抗微生物
抵抗性材料で処理する。この材料は、たとえば、インタ
ーフェース・リサーチ・コーポレーション（Interface
Research Corporation）から市販されているインターセ
プト（Intersept）抗微生物抵抗性材料、またはカルゴ
ン・コーポレーション（Calgon Corporation ）から市
販されているＴＫ１００材料である。

【００４４】従来技術において述べたように、ケーブル
をマンホールから建物内へ、および立ち上がりシャフト
へ延長することが要求されてきている。このようなケー
ブルは、建物外での使用のために防水および凍結防止手
段を含むことが必要であるのみならず、十分な難燃性を
持ち、煙を生成する性質が低いことが要求される。

【００４５】凍結防止および防水能力を有するケーブル
２０は、結果として、ケーブルに使用されるスペクトル
幅を広くする。図４に示すように、ケーブル２０は外部
マンホール７０から建物７２内へ、そして立ち上がりシ
ャフトへ伸びている。

【００４６】図５のもう一つの実施例において、マンホ
ールと建物内の分岐点の間への取付に適切なケーブル８
０は、リボンの形状の（図示せず）複数の光ファイバ８
３ー８３と積層物８５から成るコア８２を含む。積層物
８５は、本発明の組成配合物によって処理された２本の
テープを含む。これらを管状部材８７が包む。

【００４７】管状部材８７の周囲に、比較的フレキシブ
ルなロービングから成る内層９０と少なくともいくつか
のロッド状の補強部材から成る外層９２を含む、補強部
材システムが設置される。難燃性プラスチック材料から
作られるジャケット９４が補強部材システムの外周に設
置される。防水機能のみを含むように処理または積層さ
れたテープ９６が、管状部材８７と補強部材システムの
間に挿入される。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
単一の材料の使用によって防水および凍結防止の機能を
通信ケーブルに提供可能である。このためケーブル製造
時の処理数が減少し、処理時間が節約される。また建物
内での使用が可能な十分な耐火性も有する。従って建物
外と建物内の間でケーブル接続点を設置する必要がなく
なり、経費の節約になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による、防水および凍結防止手段を含む
コアを有する光ファイバケーブルの斜視図である。

【図２】図１のケーブルの断面図である。

【図３】本発明による種々の組成配合物の、膨潤度試験
の結果を示すグラフである。

【図４】マンホールから建物内に伸びるケーブルを示す
概略図である。

【図５】本発明によるもう一つのケーブル実施例を示す
斜視図である。

【符号の説明】

２０通信ケーブル２１縦軸２２コア２４ユニット２５光ファイバ２６キャリヤ部材２７バインダーリボン２８管状部材３０３２外装システム３４金属シールド３６補強部材３８プラスチックジャケット３９４０５０ポリアクリル酸ナトリウムのみの組成における曲
線５２ポリアクリル酸ナトリウムと５％のポリエチレン
グリコールの組成における曲線５４ポリアクリル酸ナトリウムと８０％のポリエチレ
ングリコールの組成における曲線７０マンホールト７２建物８０通信ケーブル８２コア８３光ファイバ８５積層物８７管状部材９０内層９２外層９４ジャケット９６テープ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバ伝送媒体を含むコア（２２）
と、内部に前記コアが設置される管状部材（２８）と、
前記管状部材（３２）の外周に設置される外装システム
（３２）を含む光ファイバケーブルにおいて、前記ケーブル内に設置され、水の縦軸方向の流れを防止
し、ケーブル内の水の凍結を防止する手段を含み、前記手段が、超吸収成分と凍結防止成分の組成配合物を
含むことを特徴とする光ファイバケーブル。
【請求項２】前記手段が、間に組成配合物を有する２
本の基板テープから成り、縦軸方向に伸びる積層物を含
むことを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブ
ル。
【請求項３】前記手段が、凍結防止成分と超吸収成分
の混合物によって含浸された、縦軸方向に伸びるテープ
を含むことを特徴とする請求項１記載の光ファイバケー
ブル。
【請求項４】前記凍結防止成分が、水溶性材料および
水溶性材料の混合物から成るグループから選択されるこ
とを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブル。
【請求項５】前記凍結防止成分が、ポリプロピレング
リコールとポリエチレングリコールから成るグループか
ら選択されることを特徴とする請求項４記載の光ファイ
バケーブル。
【請求項６】前記凍結防止成分が、ジメチルスルフォ
キシドを含むことを特徴とする請求項４記載の光ファイ
バケーブル。
【請求項７】前記凍結防止成分が、水溶性のナトリウ
ム塩及びカリウム塩から成るグループから選択されるこ
とを特徴とする請求項２記載の光ファイバケーブル。
【請求項８】前記手段が、光ファイバ伝送媒体上に電
着（electronicallydeposited）されることを特徴とす
る請求項１記載の光ファイバケーブル。
【請求項９】前記手段が、管状部材上に電着されるこ
とを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブル。
【請求項１０】前記手段が、外装システム上に電着さ
れることを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブ
ル。