JPS6076708A - 光フアイバ及びそれを囲む弾力性材料組成を含むケ−ブル - Google Patents

光フアイバ及びそれを囲む弾力性材料組成を含むケ−ブル

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JPS6076708A
JPS6076708A JP59180872A JP18087284A JPS6076708A JP S6076708 A JPS6076708 A JP S6076708A JP 59180872 A JP59180872 A JP 59180872A JP 18087284 A JP18087284 A JP 18087284A JP S6076708 A JPS6076708 A JP S6076708A
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fiber
optical fiber
cable
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    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401Optical cables
    • G02B6/4402Optical cables with one single optical waveguide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00663Production of light guides
    • GPHYSICS
    • 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
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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】 発明の背景 1、発明の分野 本発明は少くとも一つの光ファイバを含むケーブルに係
る。
2、技術背景 光ファイバは光通信システムで用いらオするように1通
常マルチファイバ・ケーブルに一体化さ11.る。多く
のマルチファイバ・ケーブル構成力開発さね、それぞ几
が具体的な用途により課さiする条件を満すように、特
別に設計さJする。
最近の条件により、ファイバはケーブル内に封じらスす
るようになった。すなわち、ファイバは弾力性のある拐
料により囲ま、Iする。ファイバを封じることは、ケー
ブルが水のような液体に接触する用途において、特に有
用である。たとえば、自己支持部を含む海底ケーブル、
たとえはスチールワイヤケージのような負荷イ」ワイヤ
ケージ、弾力性物質及び外部シース、たとえば。
ナイロンシース中に封じられた周囲被覆ファイバは、こ
の封入設計を用いている。(1979年5月22日に承
認された米国特許第4.156.104号を参照のこと
)もし封入せず、ケーブルがたとえばトロール船や修理
作業中に破損すると、被櫟さノtたファイバに沿って、
ケーブル中に水が入り、伝送線に沿って周期的に置かi
tたたとえば、リピータのような電子装置まで、こ几ら
のファイバ中を伝わる。水の入った電子装置は重大な損
傷を生じ、高価な修理や置さかえを必要とすることにな
る。加えて、ケーブル中に水が入ると、過度の伝送損失
が生じる可能性が増す。
従って、水の侵入を防止するための封入は、確かに望ま
しい。
水の存在を除きたいという願望はまた。地上用に対して
も強い。たとえば、はとんどの環境において、地中ケー
ブルは本質的に水と接することになる。ファイバに到達
した水は、凍結及び融解した時、著しい曲げ応力を発生
させ、そオtによ1」ファイバ損失又は許容できない伝
送損失の原因となる。
封入ケーブル又は充てんケーブル用に、非常に多くの種
類の封入剤が考えらJtてきた。油を塗布したスチレン
/エチレン−ブテン/スチレン・ブロック共重合体のよ
うな液体又はゲ“ル状封入剤の使用が提案さオtてさた
。(たとえば。
ザ・プロシーディング・オブ・す・サーチイーファース
ト・ワイヤ・アンド・ケーブル・シンポジウム(The
 Proceedings of jhe Th1rt
y −First Wire and Cable S
ymposium ) 米軍通信−電子指令部(CEC
OM)、フォルト・モンマス(For t Monmo
u th )、 = ’:L −ジャーシイ(NewJ
ersey ) 、 1982. 396−100 頁
を参照のこと)七九に対して、マイクロベンディング損
を制限することもっけ加えるために1本質的に弾力性の
材料を用いることが、1979年5月22日に承認さ1
tた米国特許卵、156.104号に提案さJtている
。この場合ヒトレル(IIYTH,EL )・ポリエス
テル弾力性材料が使用でさるこ七が示さ、ftている。
(いくつかのヒトレルポリマは。
イー噂アイ・デュポンド壷ヌモア・アンドカンパニー(
E、 1. dupont de Nemour、5 
andCo+叩any )から市販さfしている。)現
在のケーブルは有用な特性を示すが、こ第1らの構造を
改良することによl】得らオする伝送損失の改善が確か
(二望ましい。
発明の要約 こ11.まで見出さ几ていなかった二つの効果は。
封入ケーブルのファイバ特性に、著しい影響をもつこと
がわかった、第1の効果は、封入材の弾力性に関連する
。特に2.068J27pa(5DOpsi)以下の弾
性モジュラスを有する封入剤を用いるならば、ケーブル
を曲げている間、封入されたファイバの著しいキンクが
生じる。第2に、ファイバ特(ニファイバ被覆部に本質
的に影響な均えることなく、ファイバから。
急速に弾力性材料を除けるようにすることは。
非常に重要である。たとえば、溶媒を用いるか。
溶融させることにより、封入剤を除去することは、ケー
ブルの接合部において、ファイバを接着するか他の伝送
接続するために必要である。
もし、封入剤が容易に除去されないならば、ファイバ特
性の本質的な劣化が生じる。
実施例の説明 本発明のケーブルはすべて封入型ファイバである。すな
わち、ケーブルは単−又は複数のファイバを含む。少く
ともその一つは 1 ) 5A4,737.85DI)a(50,0[1
01)si )以下のモジュラスを有し、(エフ・ダウ
リュ・ビルメイヤ・ジュニア、テキストフック、オフ・
ポリマ・サンエンス(F、 W、 B目1meyer 
Jr。
Textbook or Polymer 5cien
ce ) 、2版、ウィリーインターサイエンス(Wi
 l Iey−■11tcrscincc:ニューヨー
ク(NewYork )、1971.191頁に述べら
オtているように)応力を加えそ!tを除去した時1発
生した変形が本質的に十分回復でさるように1本質的に
弾力性を示す林料が接するか、そオtに囲まオする。2
)その全長を通して。
10メートル以上の距離に渡り、ケーブルの中性軸に沿
っては延びない、(中性軸すなわち。
ケーブルを曲げた時、圧縮及び引張り応力がゼロに等し
くなる軸の定義については、ニス・チモシエンコ(S、
 Timoshenko )及びジー・エイチ・マツク
ロー(G、 H,MacCu−11ough ) 、 
エレメント・オフ・ストレングス−オフ・マテリアルズ
(Elements of Strength of 
Materials )。
ディー・ウアンノストランド社(D、VanNostr
andCO)、プリンスト:/ (Pr1nceton
 ) 、 二l−シャーシー(NewJersey )
、19 a 9を参照のこと)こ2’Lらのケーブルは
各種の方法で構成さJする。たとえば9強度部すなわち
、スチールワイヤは2弾力性材料の層により9通常の技
術を用いて囲まれる、(構成部は望ましいか厳密でなく
てよい。しかし、こオtらの部分はファイバがメルト押
出し、又はダイコーティングにより。
連続的に封入さオする用途に用いると有利である。)フ
ァイバはこatらの部分の周囲に置かオt、メルト押出
しのような通常の技術により封入される。
次に、メルト押出しのような周知の方法(二より。
重要なことは2本出願人は弾力性材料は伝送システ・ム
に組込まれるケーブルの場合、最善の伝送及び機械的特
性を実現Tるための一定の特性をもつべきことを認識し
たことである。特に。
弾力性材料は(ニス・チテシエンコ (S、 Timoshenko ) 及びジー・エイチ
・マカロ〜・エレメント・オフ・ストレングス・オフ・
マテリアルズ(G、l−1,MacCullough 
[:1gmenlsof Strength of M
aterials )、ディQファンノスランド社(D
、 VanNostrand )、プリンストン(i%
i□1ceton ) 、 二l−ジャーシイ(New
Jersey ) 、19119で定義されているよう
(二、)少くとも2.068127pa(100psi
)。
好ましくは少くとも5j117679+)a(500p
si)の弾性モジュラスをもつべきである。低モジュラ
スを有する弾力性材料を用いると、ケーブル本体の曲け
C二より生じる圧縮応力が加わった時。
ファイバのよじ2”Lが生じる。この最小モジュラスの
条件を満了各種の化合物か入手でさる、たLjl、−F
kLl、Il−/IJV’l”TJ’L’、I)AI”
lC:Aノア;うトン(KIもA’l”ON ) D5
2 [] d、クラトンG772[+。
及びニスタン(ESTANE )58881であり、そ
Jtらはポリ(ブチレン・テレフタレート)−コーポリ
(テトラメチルネオキシ・テレフタレートコポリマ、ス
チレン/ブタジェン/スチレン・フロック・コポリマ、
スチレン/エチレン−ブタン/スチレン・ブロック・コ
ポリマ及び分割さオtたポリウレタン・ポリマから成り
、そJtぞ1151.550.678. i 6.!M
7.d17.6JO5,281゜及び20.194.7
95pa(7500,2400,900及び2900p
si ) の弾性モジュラスを有し。
適当なものである。封入剤弾力性材料は、単一の弾力性
材料のみを含む必要はない・弾力性材料を混ぜて、ケー
ブルの異なる部分で異なる弾力性材料を用いても十分で
ある。混ぜ合せた場合、混合材は2.o68.J27p
a(30opsi )以上のモジュラスをもっぺさであ
る。異なる領域が異なる弾力性材料を有する場合、すな
わち9合成弾力性相料構造を用いる場合、10メートル
以上の長さに渡ってファイバに接し、支持スる弾力性材
料はすべて、最小モジュラスとして少くとも2.068
J27pa(500psi)を有するべさである。
弾力性材料は(もし存在するならば、ファイバ被膜を含
み)ファイバから容易に除去しうる特性をもつべきであ
る。先に述べたように、ケーブルの接合又はファイバ伝
送路を完了させるため終端する部分において1弾力性材
料は被覆ファイバから基本的に除去さオする。、(本発
明の説明において、ファイバ被膜は製造時に、ファイバ
C二個々に形成さオtた材料の一層又は複数の層で、フ
ァイバを摩耗、有害な雰囲気又は応力が加わった時の過
度の伝送損失から保穫する。)所望のように弾力性材料
を除去するために、二つの迅速な技術が一般に適用でさ
る。第1の技術においては1弾力性材料を溶解する溶媒
が用いらオする。弾力性材料除去の第2の方法は、溶融
による。(熱硬化性の弾力性材料の場合2機械的にはぎ
とるような機械的な除去も可能である。)こJtらの技
術の一つにより9弾力性ロ料を除去する時、被膜への損
傷から生じるファイバ特性の劣化を癖けるため1弾力性
材料は非反応性溶媒すなわち、十分弱い反応物質中で溶
融し、酸化又はエステル変換を通して、被膜が過度に鎖
の切断を起さないようにするか、又は比較的低温、すな
わち190°C以下の温度において溶融す5、べさであ
る。たとえばポリエステル弾力性材料のような典型的な
結晶性弾力性材料組成の場合、結晶性か犬さけitば犬
さいほど。
融点は高くな1+、非反応性溶媒中での溶解度は低くな
る。そのような材料の結晶性の尺度の一つは9弾性モジ
ュラスである。68.9’17.57Dpa(1000
0psi)以下のモジュラスを有するヒ1〜レルのよう
な結晶性弾力性材料は、ファイバ被膜に悪影響を与えず
、伺随した有害な効果を与えることなく弾力性材料を除
去でさる結晶性の程度に対応する、結晶相よりガラス的
である熱硬化性弾力性材料において1弾性モジュラスは
軟化温度又は溶媒効果とは相関がない。しかし9弾力性
材料が比較的低温で溶融するか1強くない反応剤中で溶
融すべさであるという条件は、なお支配的な要因である
。(たとえば、シリコーンのような熱硬化性材料を除去
する一実施例において、用いられる弾力性材料は、ファ
イバ又はその被膜が損傷を受ける値より十分低いレベル
の応力で破損下なわち裂けるか破裂すべきである。、) UV焼きなまレエポキシーアクリレート又はUV焼きす
まレポリ(ウレタン・アクリレート)をファイバ被膜と
して用い、ヒトレルA056を弾力性材料として用いる
典型的な例において。
弾力性材料はメチレンクロライド溶媒を用いるか1弾力
性材料を175°Cに加熱することにより除去さオする
。ポリマ融点は、微分走査熱量測定により、容易に決め
らiする。もしファイバが被覆さ2tているならば2弾
力性材料除去プロセスと等価な時間でファイバのポリマ
被覆の著しい劣化が生じる温度より、少くとも20°C
低い軟化温度を有する弾力性相料を用いるべきである。
適当な弾力性材料の例は、ヒトレル71+056.クラ
トンD520A、 クラトンG7720及びニスタン5
881である。
以下の例は本発明の実施例である。
第1例 封入ケーブル中に存在するよし11の現象を示す例とし
て、ファイバ、弾力性材料、高モジユラス基板を含む試
料が製作さオt、ケーブル中で経験する条件を模擬する
ために応力を加えた。
これらの試料は加熱されたプラテン圧搾中でモールドさ
れた。約0.0+!!ICInの厚さと約15.2 X
 7.6cmの開口を有する画像モールドを用いた。第
1表に示さ1tた各弾力性材料に対する試料を用意した
・選択さ几た弾力性材料の小球が画像フレームモールド
中に置かオt、そ几はモールド機械のプラテン上に置か
れた。モールディングは画像フレームの寸法を有する弾
力性材料板を形成するために、約/180.855pa
(70psi)の圧力を用いて行った。このようにして
、各弾力性材料のいくつかの板を製作した。
厚30.082crnで、先に述べた工程で用いたのと
同じ開口寸法な有する画像フレームモールドを用い、フ
ァイバ周囲に弾力性材料をモールドした。画像フレーム
モールドはプラテン上に置か几、プラテンは開口中に置
かオt、直径260μmと測定された被覆ファイバがプ
ラテン上に置かオt、同じ寸法の第2の弾力性板が、フ
ァイバ上に置か2tた。(ファイバは厚さ68μmのU
V焼きなましエポキシ・アクリレート被膜を有し。
その後の試験中観測を容易にするため、赤色色素を含ん
だ。)パッケージ全体を、封入ファイバを形成するため
、約A80.855pa(7Dpsi )の圧力を加え
、モールドした。(このモールドプロセス中、ファイバ
端は溝を通してモールドフレームから導き出さ几、封入
さ、Ltたパッケージから延はさオtた。) 画像フレームモールド中になおある封入パッケージは、
0.0254cm(I Oミル)の厚さのマイラポリ(
エチレン−テレフタレート)薄膜上(=置か几、そ几は
プラテン上に置か11.た。モールドプロセスは480
.855pa(70psi)σ)圧力でくり返さ1t、
マイラ(25)を有する図面に示さ、itた層構造が生
じ、ファイバ(20)及び弾力性材料(10)を含む封
入ファイバ・パッケージにモールドされた。
約1[1crnのステップでZ5crnから70crn
の範囲の異なる曲率半径を有する一連のステンレススチ
ール型を用いた。各試料は型の上に置か几。
力を加えることにより、ファイバ上で圧力を生じる形状
に、形を一致させた。次に、ファイバは視察’g、It
、ファイバの形状、すなわち曲線状態又は曲りを観測し
た。このようにして発生させた応力は、ニス書チモシエ
ンml (S 、 Timoshenko )及びジ・
エイチー 7 カロー(G、H,MacCulloug
h)。
エレメント・オフ・ストレングス・オフ・マテリアルズ
(Elements of Strength of 
Materials)ディー・ファンノスランド社(D
、VanNostrandCo)プリンストン(Pr1
nceton ) 、ニュージャーシイ(NewJer
sey )、1949 120頁に見出さ1する式を用
いて9曲率半径から計算した。
を通しては生じない。なぜならば、サンドイッチは非対
称、すなわち一方の側にのみポリ(エチレン−テレフタ
レート)基板を有するからである。しかし、中性面(5
)は基板の厚さのほぼ中央点付近に保たJする。なぜな
らば、そのモジュラスは弾力性材料のそ几より、10倍
以上大さいからである。)試験は各ステンレススチール
型上の各試料について行った。各弾力性材料のモジュラ
スと曲りが観測さ1する点を示すグラフが第2図と第1
表に示されている。
第 2 例 1979年5月22日に承認さオtた米国特許第4.1
56.10a号に記述されているケーブルのコアが1本
発明の記述ζ二従い製作さ、ltた。コアは鉄製中心部
1弾力性材料及び第2図に示さスするように、その特許
に従って構成さ2tた複数のファイバから成り、ファイ
バはコアを通して。
らせん状の縦方向路に従う。このコアは次に。
約183 cm (6フイート)の直径を有するり一(
6628°A、 (1)波長)からの光が、コアのマル
チモード・ファイバ中に人、ltられた。注入された光
の一部は、ファイバから散乱され、コアノ全長を通して
、ファイバを見えるものにした。
二つの異なる弾力性材料が、このプロセスを通して観測
さ7Itた。すなわち、51−530.678pa(7
500ps i )のモジュラスを有するヒトレルA0
56及び836.318pa(150psi)を有する
クラトンG2706である。前者はそのらせん路からの
歪を示さなかったが、後者の弾力性材料を用いると、コ
アの圧縮を受ける側のその路から、歪んだファイバを生
じた。
第6例 第2例で述べた三つのコアを製作した。各コアは第11
表にまとめら′l!tた一弾力性相料を用いた。このコ
アは次に、第11表中にまとめらitた対応する溶媒中
に浸した。コアは弾力性材料が溶解するまで、溶媒中に
保た几た。コアの残った部分は、溶媒から引き出した。
メチレンクロライドの場合、ファイバ被膜は最初膨張し
たが。
溶媒が蒸発した時、その最初の状態に戻った。
ヒトレル、1056 (5155[1,67Bll(7
500psi)のモジュラス〕の場合、除去すべき弾力
性材料の部分上に、約170°Cの温度で高温空気の流
れを向けるこきによ+41弾力性被膜も除去した。約1
0秒後、(被膜を含む)ファイバの直径に等しい窓を有
する鋳型を、各ファイバに清ってすべらせ、融解した弾
力性材料を除去した。得られる分離さスtたファイバは
このプロセスでは本質的な影響を受けない被膜を有する
ヒトレル5556.6546及び72A6〔そオtぞオ
tモジュラスは206.8A2.71D、3i、737
.850及び515106.775pa(30,000
,50,000及び75.DODqsi)) のような
材料は、第1表にまとめらatだような溶媒中に浸した
時、溶解さオtないことに注意すべきである。そのよう
な弾力性材料を溶解させるためには、トリフロロ酢酸及
びパーフロロイソプロパツールのような溶媒が必要であ
る。こ7’Lらの溶媒又は等価な溶解能力を有する溶媒
もまた。エポキシ・アクリレート及びウレタン・アクリ
レートのような材料で被覆さnたファイバの特性を劣化
させる。
第■表 ケーブルコア製作に用いら几る弾力性材料弾力性材料 
溶 媒 りラトン 1) 5204 シクロヘキサンヒトレルA
D’56/クラ1〜ンD 3204 シクロヘキサン合
 成
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を説明するのに適した試料の例を示す図
。 第2図は本発明に関連した特性の例を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 10 ・・・・・・・・・弾力性材料 20・・・・・・・・・・・・光ファイバ出 願 人 
: アメリカン テレフォン アンドテレグラフ カム
パニー

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ケーブル中に曲げを導入した時、圧縮応力を受け
    る少くとも一つの被覆さatた光ファイバ及び該ファイ
    バに接しそ几を囲む弾力性材料組成を含むケーブルにお
    いて。 該弾力性材料組成は、2.068J27pa (たとえ
    ば500psi )以上の平均弾性モジュラスを有し、
    該弾力性材料は該ファイバの該被膜に本質的に影響を与
    えることなく、除去でさることを特徴とする光ファイバ
    及びそれを囲む弾力性材料組成を含むケーブル。 2、特許請求の範囲第1項記載のケーブルにおいて。 該弾力性材料は少くとも一つの除去条件を満し、該除去
    条件は該弾力性材料か非反応性溶媒中で溶解し、該弾力
    性材料は190℃以下の温度で溶融することであること
    を特徴とする光ファイバ及びそれを囲む弾力性材料組成
    を含むケーブル。 6、特許請求の範囲第1項記載のケーブルにおいて。 該弾力性材料のモジュラスは、ろa A 7.379 
    pa(たとえば500psi)又はそオ”L以上である
    こと¥特徴とする光ファイバ及びそれを囲む弾力性材料
    組成を含むケーブル。 4、特許請求の範囲第1項記載のケーブルにおいて。 該被膜はUV焼なましエポキシアクリレート又はウレタ
    ンアクリレートから成ることを特徴とする光ファイバ及
    びそれを囲む弾力性材料組成を含むケーブル。 5、 特許請求の範囲第1項記載のケーブルにおいて。 該弾力性材料を囲む外装を含むことを特徴とする光ファ
    イバ及びそ几を囲む弾力性材料組成を含むケーブル。 6 特許請求の範囲第5項記載のケーブルにおいて。 該外装はナイロンから成ることを特徴とする光ファイバ
    及びそ1tを囲む弾力性材料組成を含むケーブル。 7 特許請求の範囲第1項に記載のケーブルにおいて。 複数の光ファイバが含ま几ることを特徴とする光ファイ
    バ及びそれを囲む弾力性材料組成を含むケーブル。 8 特許請求の範囲第1項記載のケーブルにおいも 該弾力性材料は溶媒で除去しうることを特徴とする光フ
    ァイバ及びそ几を囲む弾力性材料組成を含むケーブル。 9 特許請求の範囲第1項記載のケーブルにおいて。 該弾力性材料は溶融により除去しうることを特徴とする
    光ファイバ及びそ几を囲む弾力性材料組成を含むケーブ
    ル。
JP59180872A 1983-09-01 1984-08-31 光フアイバ及びそれを囲む弾力性材料組成を含むケ−ブル Granted JPS6076708A (ja)

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