JPS5844405A - 光伝達用ケ−ブル - 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】 本発明はガラス又はシリカの心と屈折率の小さいさやと
を有する少くとも１本の光学的フィラメント材料を含む
光学繊維ケーブルに関する。

光学的フィラメント材料が、フイラメンＦの長さに沿っ
て、何回も光を内部反射させることによって光を伝達す
るのは、当業界では周知である。フィラメントの長さに
沿う光の損失を最小にするのに大きな注意が払われてい
る。換言すれば、光学的フィラメント材料の一端に当て
られた光が反対側の端へと効率的に伝達されるように、
できるだけ全反射を起すように内部反、射が行なわれな
ければならない、光学的フィラメント材料の光伝達部分
、即ち心を屈折率の低いさやで取巻き、このさやが、フ
ィラメントの長さに沿う光の逃散又は吸収を最小にする
。このさやは、不透明なさやが光を吸収し易いところか
ら、通常透明である。この番やはガラ°スか重合体材料
でつくられるが、靭性な増加するので、従、米、重合体
でつくられている。

−光学的フィラメント材料は光学的に透明な心材料の種
類に依り２種に大別される。第１の種類の心材料は性質
が熱可塑性のものであり、第二の種第１の種類は一般に
靭性及び接続し易さに優れ、第２の種類のものは光の伝
達に優れている。

ガラス又はシリカの心を有する光学的フィラメンＦ材料
の場合の一つの欠点は脆さが原因で心が壊れ易いことで
ある。補強材料及゛び保護層を含有　　　′するケーブ
ル内部にフィラメント包み込むμ法は、部分的にしか、
心の脆さを克服するのに成功していない。脆い心材料の
破断に対し、強化した耐性を提供する光学的繊維ケーブ
ルが求められる所以である。

本発明は、　　　　　　　　　゛ （Ａ）　　光学的に透明粉ガラス又はシリカから成る実
質的に円柱形の心、 （Ｂ）　　屈折率が（Ａ＞の屈折率よりも少（とも０゜
１％小さい、（Ａ）に対する透明なさや、（Ｃ）（Ｂ）
の上に被覆されて（する保護層、（Ｄ）’（ｅ）の上に
配置されているケーブル用補強材、及び （Ｅ）　　上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ＞の外
側のジャケットから成り、（Ｄ）の補強材は複数の重合
一体繊維から成り、該重合体繊維は （ｉ）　　弾性モジュラスが少くとも１０，０００゜０
Ｏ−Ｏｐｓｉ（７’、０３Ｘ１０’Ｋｇ／ｃｍ２）であ
り、（ｉｉ）　　張力がかけられ、 （ｉｉｉ）　　長手軸に沿って実質的に平行で、かつ実
質的に撚り０の条件で配置されていることを特徴とする
光伝達用ケーブルに関する。

上記の補強材は、実質的に加熱されていない複数の重合
体繊維から成ることが好ましい。

本発明で云う円柱形の心とは、円柱コア及び円筒コアの
両者を包含するものである。

光を伝達するための光学的に透明な円柱形の心は光学的
に透明なガラス又はシリカでつくられる。

シリカの心は純粋なシリカ（ドニピングしないもの）で
も、適当な成分、例えば、ゲルマニウム又はＱｌｊ素で
ドーピングしたものでもよい。本明細書で用いられる「
光学的に透明な」という言葉は５５０〜１ｌ１００ｎの
光スペクトル領域において３０ｃｍ当り少（とも５０％
の大透過性を意味す、る。この透過度は全スペクトルに
及ぶ必要はない。心材料の適切な記載の例は、米国特許
第３，４８０，４５８号及び第３，５０８，５８９号に
見られるが、例えば後者の特許はバリウム、フリンＦ及
び棉ケイ酸ガラスでつくられた適当な心材料を挙げ、ガ
ラスは密度が高ければ高い程よいとされている。

好適な心材料はドーピングしてもしな（でもよいシリカ
でつくられる。シリカを高温で延伸して心材料にする。

少く、とも２０００ηの延伸温度を用いることができる
が、２０４０°〜２１２０℃の温度範囲が好適である。

延伸温度が低下するにつれて、延伸シリカ心材料の脆さ
が増加するのが分った。温度の上限を限定する因子はカ
リバーのコンドロールの困難さである。延伸温度が最高
になるとカリバーをフンＦロールする能力が限界点に達
する。

円柱形の光学的に透明な心の直径は比較的肉薄のものか
ら比較的肉厚の心構造まで色々ある。適、当な直径範囲
は１０〜４００μ論で′ある。肉厚の心は光源が大きい
場合、例えば、ＬＥＤ（光放射ダイオード）からのよう
な場合、入射光の大部分を捕捉できる点で有利であるが
、曲げ半径が大きいことが不利である。光源が小さい場
合には、例えば、レーザーのような場合ｐは、比較的肉
薄の心が入射光を捕捉するめに適している。

光学的に透明な心に当そるさやは透明であり、屈折率は
少くとも０．１％小さく、ガラス、゛シリカ又は実質的
に無定形の光学的に透明な熱可塑性重合体材料であって
よい。純粋なシリカは大部分の公知ガラスよりも低い屈
折率を有し、シリカを心とさやの゛両方に用いる時には
、シリカの心をドーピングして屈折率をさやよりも少く
とも０．１％上の求められた水準に引上げる。

さやの構成材料として好適なものは実質的に無定形の透
明な熱可塑性重合体である。といらのは、このような重
合体はガラス又はシリカに特有の脆さをもたないからで
ある。

適当なさや材料の例には英国特許第ｉ、ｏ３７゜４９８
号明細書記載のもの、例えば、弗化ビニル、弗化ビニリ
デン、テＦラブルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピ
レン、）＋７フルオロメチルトリフルオロビニルエーテ
ル、パーフルオロプロビルトリフルオロビニルエーテル
及び式 ％式％ 但し式中ＸはＦ、’Ｈ，又はＣ１から成る群から選ばれ
、ｎは２゛〜１０の整数、論は１〜６め整数、ＹはＣＨ
コ又はＨである、 の構造をもつアクリル酸又はメタクリル酸の弗素化エス
テルの重合体及び共重合体が含まれる。

さや材料は心を通る光を反射するから、さやの厚みは一
般的には重要ではない。このさや材の適当な肉厚範囲は
２〜５００μである。過度のさや材の肉厚′は最終ケー
ブルの可極性を減少させるが、これは望ましくない。

さや材料の適用には周知の技術が適する。ガラス又はシ
リカは二重ルツボ延伸法で被覆するか、一方、重合体は
心の上に押出し被覆する。

本発明においては、光学的フイラメンＦ材料と保護ジャ
ケットの間に補強材を挿入することが必要である。この
補強材は弾性モジュラスが少くとも１０，０００，００
０囲ｉの重合体繊維から成っている。この基準に合致す
る繊維に用いるのに適する重合体はボ１バｐ−フェニレ
ンテレ７タルアミド）であり、米国特許第３，８６９，
４３０号に開示されている。此の特許の開示は本発明書
に参照として加えられている。

一少くとも２本の繊維を用い、ジャケラ）材料により張
力下にケーブル中に保持する。繊維は間隔を置いて配置
された少くとも・２本の重合体繊維から成る。個々の繊
維よりは、むしろ繊維の束、即ち糸（ヤーン）を用いる
方が好ましい。２本の繊維又は糸（ヤーン）が適当では
ある−が、−更に好ましくは、少くとも４本の繊維又は
糸、最も好ましくは、６本以上の繊維又は糸を用いる。

これらの繊維は技手軸に沿って心に対し実質的に平行に
なるよ）に配置される。心の長手軸に関し繊維は撚りが
実質的に０である。「撚９０」という言葉は繊維がその
ような材料の長さとは無関係に心材料を取巻かないこと
を意味する。

心の長手軸に実質的に平行に且つ実質的に撚りを０にし
て繊維を配置する目的は°、補強材用の繊維が光学繊維
ケーブル中で張力下に保持されるのを確実にするためで
ある。補強材用の繊維が心材料を取囲むと、この補強材
の弛緩が容易に起るであろ３．１１１強材用繊維の張力
の程度は重要ではないが、それにも拘らず繊維をケーブ
ル中で張力下に保持することは欠かせないことである。

この張力は最終ケーブル中において容易に示すことがで
きる。ケーブルを断面方向で切ると、ガラス又はシリカ
の心とそのさやからなる光学的フィラメント材料はケー
ブルの切断端から僅かに突出しているのが物理的に感知
される。

ガラス又はシリカの心と低屈折率のさやとから成る光学
的フィラメント材料は保護ジャケットの中に置かれる。

ジャケットは補強材を張力下に保つ役目をし、此の役目
を果しさえすれば、ジャケット材料は重要ではない。ジ
ャケットは従来通りの押出しにより被覆された熱可塑性
重合体である。

適当な構造材料はポリアミド、ポリエーテルエステル共
重合体、ポリウレタン、ポリオレフィン（単独重合体及
びイオノマーを含む共重合体）、例えば、ポリエチレン
及びポリプロピレン、及び溶融押出可能な弗化炭素、例
えば、テシラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体、及び溶融押出可能な含塩素重合体、例え
ば、ポリ塩化ビニルである。

ジャケット用材料の選択を左右する要因は強度、伸び、
燃焼速度及び剥離し易さである。例えば、１本のケーブ
ルを他のケーブルに連結したり、ケーブルを光源又は検
出器へ連結するのには良好な剥離性が必要である。

本発明の光学的繊維ケーブルは光伝達部分の破断に高度
な耐性を示すガラス又はシリカの心を有するケーブルを
提供する。ガラス又はシリカの心と低屈折率のさやから
なる光学的フイラメンＦ材料を含むケ・−プルは従来法
において公知である。

本発明のケーブルにおいては、そのガラス又はシリカの
心を保護する補強の様式により、従来の同じ心とさやの
材料からなる光伝達用ケーブルに比べ、心材料の耐破断
能力が優れたものになる。

本発明のケーブルは高曲げ強度、高引張強さ、及び高衝
撃強さを兼備している。この諸性質の兼備は張力下に保
持された補強繊維をもたない脆い心を有するケーブルに
よっては達成で塾なかったものである。

本発明の光学的繊維のケーブルの構造の場合には傷つけ
ないでケーブルを鋭く曲げられる構造物を得ることがで
きる。少くとも約６−載好ましくは少くとも約４−一の
最低曲げ直径を得ることができる。実施例２に示すよう
に、本発明のケーブルは例えば、ケーブルを普通の様式
での光伝達能力を失）ことなく曲１デ得る最小曲げ直径
少くとも約４鰭を有する固い一つ結びに結ぶことができ
る。

本明細書の開示は光学的フィラメント材料のさやとジャ
ケットとの簡に張力下に保持された補強材を介在させる
ことに向けられているが、補強材はさやに接触する必要
はないものとする。保護層によって補強材からさやを離
すことがでトる。このような場合でも、補強用の繊維を
張力下に保つことが重要である。

光学的フイラメンＦ材料が、本明細書記載の様式で、２
本以上補強繊維の分離した補強材を有する限り、ケーブ
ル中に１本より多くの光学的フィラメント材料を用いる
ことも赤本発明の範囲内である。

下記参考例及び実施例により本発明をさら１こ例示する
。

参考例 第一部　窒素で保護されたタングステンの加熱要素を有
する炉を用い、９−輸の棒から２０５０°Ｃにおいてド
ーピングして−１なし１シリカ繊維を紡糸する。炉に対
する棒の供結速度と炉からの繊維の取出速度は毎分約１
０論で２００μ論の繊ａカイ得られるように設定す、る
、紡糸中糸の切断は１０００論当Ｑ１回より少なかった
。メチルメタクリレージとメタクリル酸の弗素化工ろテ
ルカ・ら成る低屈折率の実質的に無定形の透明な重合体
（二次転移点５０℃、屈折率は心よりも６％低低電１の
さやを、ジフルオロテトラクロロエタンの溶媒−二溶解
した溶液を用いて、繊維に溶液被覆し、外径本勺６００
μ−の光学的繊維をつくった。

この光学繊維は６５５．３止においてＩＫ−当り３８ｄ
ｂの減衰を示した。

薯二部　第一部の光学的繊維を４２テツクス（３８０７
’エール）のポリ（ｐ−フェニレンテレ７タル７ミド）
の６本のストランドで補強し、ポリエーテルエステル共
重合体（米国特許第３，６５１゜０１４号実施例１に開
示）で被覆した。

ポリ（ｐ−７二二レンテレ７タル７ミド）の６本のスト
ランド、すなわち６つの実質的に加熱されていない重合
体フイラメン）の束、を最初張力付加用保持器、内径１
５５０μ霞、外径２０５０μ−の注射針である繊維案内
及び１８７５μ論の孔をもつクロスヘッド・ダイスに通
す。糸の張力を１゜１６Ｘ１０”二ニー）ン／テックス
（０，０１３゜／デニール）に設定し、２０５℃に加熱
したポリエーテルエステル共重合体をダイスの孔から押
出した。押出速度と糸の速度を、１７５μ論の外径をも
つ押出物を生じるように調節した。ブランク用の外径５
５０μ輸のナイロン・フィラメントを６本のストランド
からなる糸束の中に供給し、直径１８７５μ−の押出物
を生じるように速度を再調節した。ナイロン・フィラメ
ントと糸束が中心に位置するようにダイスを調・節した
。ナイロン・フィラメントを取除き、第一部の被覆した
光学的繊維で置換え、ポリエーテルエステル共重合体で
被覆して光学繊維ケーブルをつくった。

この光学的繊維ケーブルは（第一部の光学繊維のＩＫ＋
ｅ当り３８ｄｂに比し）６５５．３ｎｍにおいてＩＫ論
当り４０ｄｂの減衰を示した。荷重をかけてケーブルを
試験し、３０Ｋｇで破断した。このケーブルは叩いても
光を伝達する能力を失なわなかった。゛このケーブルを
直径６論輸のマンドレルに巻付けても心が破壊されたり
光を伝達する能力を失ったりすることはなかったが、心
を破壊することなくかたい結び目をつくることはで鯵な
かった。

実施例 参考例の第一部及び第二部の方法を繰返したが、参考例
の第一部の光学的繊維を管クロスヘッド・ダイスにより
ポリエーテルエステル共重合体（米国特許第３，６５１
，０１４号実施例１記載）で直接被覆し、しかる後参考
例−第二部の方法により補強材及びジャケット用のポリ
エーテルエステル共重合体を取付けた。この光学的繊維
の外径は１２２５μ論であった。補強を行なう参考例−
第二部の方法においては、ポリ（ｐ−フェニレンテレ７
タル７ミド）繊維を用い、４２テツクス（３８０デニー
ル）の３本の糸と１６８テツクス（１４２０デニール）
の３本の糸を使用した。繊維の張力は１．８×１０″″
３ニユートン／テツクス（０，０２ｇ／デニール）であ
った。

最終的な光学繊維ケーブルは外径が２３７５μ鋤、６５
５．３輪−におけるＩＫ−の減衰は４０ｄｂであり、破
断強度は８５Ｋｇであった。このケーブルは直径４論論
のマンドレルに捲くことがでｂｌまた破壊又は光伝達の
喪失を起すことなく、かたいかがり結びに結ぶことがで
軽る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　　（Ａ）　　光学的に透明なガラス又はシリカか
   ら成る実質的に円柱形の心 （Ｂ）　　屈折率が（Ａ）の屈折率よりも少くとも０．
   １％小さい、（Ａ）に対する透明なさや、（Ｃ）（Ｂ）
   の上に被覆されている保護層、（Ｄ）（Ｃ）の上に配置
   されているケーブル用補強材、及Ｖ （Ｅ）　　上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及ｖ（Ｄ）の外
   側のジャケット から成り、（Ｄ）の補強材は複数の重合体繊維から成り
   、該重合体繊維は　　′ （ｉ）　　弾性モジュラスが少くともｉ、ｏ、ｏｏｏ。 ０００ｐｓｉ（７，０３Ｘ１０’Ｋｇ／ｃ＋ａ２）であ
   り、（ｉｉ）　　ｇＬ力がかけられ、 （ｉｉｉ）　　長手軸に沿って実質的に平行で、かっ実
   質的に撚り０の条件で配置されていることを特徴とする
   光伝達用ケーブル。 ２、該（Ｄ）の補強材は実質的に加熱）れていない複数
   め重合体繊維から成る特許請求の範囲第１項記載のケー
   ブル。 ３、該重合体繊維はポリ（ｐ−７二二レンテレ７タルア
   ミー）である特許請求の範囲第１項記載のケーブル。 ４、該重合体繊維が、少なくとも２つの実質的に加熱さ
   れていない重合体フィラメントの束として存在する特許
   請求の範囲第１項記載のケーブル。 ５、該重合体繊維が、少なくとも４つの実質的に加熱さ
   れていない重合体フイラメン）の束として存在する特許
   請求の範囲第３項記載のケーブル。 ６、該重合体繊維が、少なくとも６つの実質的に加熱さ
   れていない重合体フィラメントの束として存在する特許
   請求の範囲第４項記載のケープ７、最小曲げ直径が少く
   とも約６ｍｍである特許請求の範囲第１項記載のケーブ
   ル。 ８、最小曲げ直径が少くとも約４＋＋ｎ＠である特許請
   求の範囲第６項記載のケーブル。