JPS61196212A - 光学繊維通信ケーブルの製造方法およびその製造装置 - 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、光学繊維通信ケーブルの製造に関する。

気密性は、光学繊維ケーブルの性能の主要な特徴である
。水は光学繊維の物理的並びに光学的性能に不利な影響
を与えることは当業界において実証されている。例えば
、雰囲気からの水蒸気は、光学繊維の表面上に存在する
小さい微小亀裂を大きい亀裂へ拡大することによって応
力下の光学繊維の強度を減少させつる。そのため光学繊
維の最終用途が、海底の適用または地下の適用のいずれ
であっても、ケーブルは一般に周囲環境からの水および
（または）湿分の進入を防止するための何等かの機構を
有するように設計されている。

光学繊維の設計者は、水の進入および繊維の崩壊の危険
を防止するために幾つかの異なる装置を使用する。これ
らの装置には、光学繊維をグリース様の水遮断層で取り
囲み、および（または）繊維を１種またはそれ以上の密
閉されたチューブ状部材中への封入が含まれる。後者の
方法では、チューブ状部材は金属部材または非金属部材
もしくは両者であってもよい。ディーラ（Ｄｅａｎ）等
に発行された米国特許第４，１９５．９０６号、ジャク
ソン（ＪａＣｋＳＯｎ　）に発行された米国特許第４，
２７８．８３５号およびディ（ＤｅＶ）等に発行された
米国特許第４，３７２．７９２号には、繊維の周囲に水
の不透過性媒質を有する光学繊維ケーブル構造が説明さ
れている。スローター（５ｌａｕａｈｔｅｒ　）等に発
行された米国特許第４，０８９，５８５号、モンデｏ　
（Ｈｏｎｄｅｌｌｏ）に発行された米国特許第４，１５
６．１０４号、アマノ（ＡｌｌａｎＯ）等に発行された
米国特許第４．３４９．２４３号およびウィンター（Ｗ
ｉｎｔｅｒ）等に発行された米国特許第４．４７７．１
４７号には、気密性を付与するために１種またはそれ以
上の密閉チューブを有する光学繊維ケーブル構造が説明
されている。

これらのケーブル構造は、水または湿分の進入の防止に
重点を置いているが、これらを形成するための技術では
、多数の光学ＩＩＭを取り囲む緩衝物質内に吸収されお
よび吸着されている水の問題が無視されている。多数の
緩衝物質は吸湿性の傾向がある。その結果として、封入
の前の繊維の貯蔵および輸送の間周囲環境から水が吸収
および吸着される。最近の研究では、緩衝物質はその環
境と平衡状態における水の含有が予想できることが示さ
れている。環境によって、含水量は３重量％を超えうる
。この相当多い水の存在は、ケーブル使用の開繊維崩壊
の相当な潜在力となる。

周囲環境からのこの水の吸収および吸着を防止するため
に、若干の光学繊維は該繊維の製造の間保護金属層によ
って被覆された。繊維製造方法の一部として繊維のコー
ティングによって保護されない繊維が周囲環境に露出さ
れている時間は相当短縮される。ゲイリング（Ｇｅｙｌ
ｉｎＱ　）等に発行された米国特許第４，３９０，５８
９号、ワッブル（Ｗａｄｄｅｌ　ｌ　）に発行された英
国特許第１．５８５，８９９号およびアール、コンブナ
−（Ｒ１にｏｍｐｒｎｅｒ　）等の論文「光学繊ＩＩノ
金Ｊｍ：１−ティングＪ　　（Ｔｈｅ　Ｈｅｔａｌ　Ｃ
ｏａｔｉｎｇ　ｏｆ　０ｐｔｉｃａｌＦｉｂｒｅＳ　）
　、オックスフォード（０ｘｆｏｒｄ　）大学、工学部
科学レポート１９７５年５４〜７８頁、「量子エレクト
ロニクスの応用Ｊ　　（Ａｆｌｌｌｌ　１ｃａｔｉｏｎ
ｓｏｆ　ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　）
　、デー、ニー、ビナウ（Ｐｉｎｎｏｗ）等による「気
密性外被によるシリカ繊維の静的波れの減少Ｊ　　（Ｒ
ｅｃｌｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ　　ＳｔａｔｉｃＦａｔｉｇ
ｕｅ　　ｏｆ　　　５ｉｌｉｃａ　　Ｆｉｂｅｒｓ　　
ｂｙ　　ＨｅｒｍｅｔｉｃＪａｃｋｅｔｉｎｇ　）アプ
ライド　フィジックス　フィルタース（ＡＤｐｌｉｅｄ
　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ＦｉｌｔｅｒＳ）　、３４巻、第
１号、１９７９年１月１７〜１９頁、およびジ工−、ビ
ー、アルメイダ（Ｊ、　Ｂ、　Ａｌｍｅｉｄａ　）等に
よる「光学ｍｓのオン−ライン金属コーティング」（Ｏ
ｎ　Ｌｉｎｅ　−Ｍｅｔａｌ　Ｃｏａｔｉｎｇ　ｏｆ　
０ｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｒｅｓ　）オブテイク（Ｏｐｔ
ｉｋ　）第５３巻、第３号、１９７９年２３１〜２３３
頁には当業界で公知の若干の光学繊維コーティング技術
が説明されている。この解決法の問題の一つは、繊維に
比較的うすい金属層しか適用できないことである。金属
コーティングが強度層並びに気密層としての作用をしな
ければならない気密性光学繊維ケーブルを製造する場合
には、金属コーティングの厚さを増強するために付加的
の加工を必要とするであろう。

その結果、気密性光学繊維ケーブルの製造の間この問題
を処理するための比較的簡単な別の方法がある程度必要
である。

従って、本発明の目的は、改善された気密性を有する光
学繊維ケーブル構造を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、上記の光学繊維ケーブル構
造を製造するための方法並びに装置を提供することであ
る。

本発明のさらに別の目的は、繊維を封入する前に光学繊
維の含水量を減少させるための方法を含む上記の製造方
法並びに装置を提供することである。

本発明の上記および別の目的は、次の説明並びに要素を
数字で示しである図面を参照することによってさらに明
瞭になるであろう。

本発明によって、本質的に乾燥条件下で光学繊維を封入
する方法が提供される。この方法には、光学ｉ１Ｍを封
入する前に該繊維を取り巻く緩衝物質中の含水量を減少
させる方法も含まれる。繊維封入前に、該緩衝物質から
水を除去することによって、繊維の周囲に良好な環境が
保たれる。これに加えて、水の影響による繊維の崩壊の
危険が有意に減少する。

本発明の光学繊維ケーブル製造方法は、封入すべき光学
ｉａａを封入の前に、炉のような好適な乾燥装置内で乾
燥させる。この乾燥工程は、乾燥装置中の乾燥雰囲気ま
たは減圧のいずれかで行なうことができる。乾燥後、繊
維を強度および（または）導電率の所望の組合せを有す
る材料から形成された金属または金属合金チューブ中に
封入する。

その後に、前記のチューブを適切な密封用物質を塗被し
て、密封された環境を生成し、周囲環境からの水および
（または）湿分の進入に対して保護する。所望ならば、
１層またはそれ以上の非金属層を前記のチューブの周囲
に加工して追加の保護および（または）強度を付与する
こともできる。

本発明によって、少なくとも１本の封入され、緩衝され
た光学繊維を含有し、そして改善された気密性を有する
光学繊維ケーブル集成体の製造方法並びにその装置が提
供される。緩衝された光学繊維は、一般に、０．００５
”の概略直径を有する光学等級のガラスおよびナイロン
、ポリビニルホルマール、フルオロエチレンプロピレン
コポリマー、ポリエチレン、他のアクリル系物質および
デュポン社によってハイトレル（ＨＹＴＲＥＬ）の商標
名で販売されているコーティング用固体のような緩衝物
質の１層またはそれ以上の層から成る。前記したように
、これらの緩衝物質の若干のものは吸湿性であり、周囲
環境から水を吸収する。本発明の方法並びに装置では、
光学繊維を取り囲む緩衝物質の含水量を最初に減少させ
、次いで、本質的に乾燥した繊維をろう付は密封した金
属または金属合金チューブ中に封入することによって、
改善された気密性が付与される。緩衝物質の含水量を減
少させ、本質的に乾燥状態で繊維を封入することによっ
て、ケーブル使用の間の繊維崩壊の危険を著しく減少さ
せる。

第１図および第２図を参照すると、光学繊維ケーブル集
成体１１を製造するための設備１０が例示されている。

この光学ＩＮ製造設備１０は、光学繊維１４を取り囲む
緩衝物質１２の含水量を減少させる装置１６が付加され
ていることが異なっている。含水量減少装置！１６は、
当業界で公知の任意の好適のオン−ラインまたはオフ−
ライン乾燥装置から成るものでよい。この装置は、光学
繊維がスプールまたはリールに巻取られる間、該繊維を
乾燥させることができる装置から成ることが好ましい。

例えば、乾燥装置１６として当業界で公知の任意の好適
な炉が使用できる。

緩衝物質の吸湿性に関する最近の実験的研究では、乾燥
装置１６中における緩衝物質および繊維の乾燥は、乾燥
雰囲気または減圧のいずれにおいても行うことが可能な
ことが証明されている。本明細書で使用される「乾燥雰
囲気」の語は、０下未満の露点を有する雰囲気と定義す
ることができる。本明細書で使用される「減圧Ｊ　　（
Ｖａｃｕｕｍ）の語は、約２９インチＨＱより高い圧力
を有する雰囲気と定義することができる。乾燥装置１６
中の乾燥雰囲気を使用するときは、繊維を約３０℃〜約
１００℃の範囲内の温度で約３〜約６０時間の範囲内の
時間乾燥させることによって良結果が得られる。乾燥を
、約−５０″Ｆ未満の露点を有する雰囲気中約３０℃〜
約６０℃の温度で約５〜約５０時間行うのが好ましい。

Ｓ雑を減圧中で乾燥させるときには、約３０℃〜約１０
０℃の範囲内の温度で乾燥を行うことができる。これら
の温度では、好適な乾燥時間は、約３〜約１ｏｏＷｐｆ
ｒａ＋の範囲内である。減圧乾燥は、約３０℃〜約６０
℃の範囲内の温度で約５〜約５０時間の範囲内の時間行
うのが好ましい。約２０℃付近で減圧乾燥を使用すると
きは、凍結を避けるための保護を行うべきである。凍結
が生じた場合には乾燥に不当な長時間を要するであろう
。

前記の乾燥パラメーターは、スプールの堅さ、スプール
の構造、乾燥されている光学繊維の長さのような因子に
よって影響され、これらに応じて調整されるべきである
。繊維を静的状態より熱空気循環炉のような動的方式で
乾燥させることも望ましい。

乾燥後、繊維１４は緩衝物質１２の再湿を防止するため
に、できる限り迅速に金属または金属合金チューブ１８
内に封入すべきである。再湿は湿度および温度の函数で
あり、そして、高湿度および低温度の極端な条件下では
全く急速に起こる。

長期運転の間の再湿を防止するためには、繊維を乾燥装
置１１６からゆるめて繰り出しケーブル集成体装置に入
れるのが好ましい。

本発明の設備におシ）では、金属または金属合金の封入
用チューブ１８、リール２２から一定の長さの金属また
は金属合金テープ２ｏを送り出し、このテープをアキュ
ムレーターまたはダンサ−２４に巻くことによって形成
される。アキュムレーター２４は、すべての下流の装置
への実質的に一定のテープの送出速度を確保するのに十
分な長さのテープ２０を蓄積することができる。アキュ
ムレーター２４は、当業界で公知の任意の慣用の７キユ
ムレーターから成ることができる。

テープ２０は、任意の好適の鉄または非鉄金属合金から
形成できる。強度および（または）Ｉ！電電率重要であ
る場合には、合金０１５５００．０１９４００、Ｃ１９
５００，Ｃ６３８００およびＣ６８８００のような銅合
金およびオーリン（Ｏｌｉｎ）社によって生産されてお
り、合金１５１と呼ばれているジルコニウム含有高銅合
金が使用できる。テープ２０は任意の所望の横断面形状
および硬度のものでよい。例えば、テープ２０は、矩形
または台形横断面形状を有していてもよい。

以後詳細に説明する理由のために、テープ２０は、チュ
ーブ１８の横断面々積より約５〜約４０％、好ましくは
８〜約３７％多い横断面々積を有することも望ましい。

アキュームレーター２４を出た後、テープ２゜はフラツ
キシング（ｆｌｕｘｉｎｇ　）ステーション３４を通り
、そして、チューブ形成およびケーブル集成ステーショ
ン２８に入る。フラツキシングステーション３４は、チ
ューブ形成用装置に接触し、チューブ１８の外周を形成
するテープ２ｏの表面に少量の溶融ｍ？ｌｌ剤を適用す
るための当業者で公知の任意の好適な装置から成ること
ができる。溶融潤滑剤は、主としてチューブ形成作業の
間に発生するＩ＊擦を最小にし、そのはんだ付は適性が
失なわれないようにチューブ１８の外周を形成する表面
を保護する。当業界で公知の任意の好適な溶融潤滑剤が
使用できるが、水溶性の潤滑剤の使用が好ましい。水溶
性潤滑剤は、加工の最終工程の間容易に除去できるため
好ましい。

テープ２ｏと共に、封入されるべき１本またはそれ以上
の光学繊維１４がチューブ形成およびケーブル集成ステ
ーション２８に供給される。封入されるべき各光学繊維
１４は、リール３６から繰り出されアキュムレーターま
たはダンサ−２６の周囲に巻かれる。所望ならば、リー
ル３６は繊維１４が乾燥されるリールと同じであり、乾
燥装置１６の内部に位置していてもよい。繊維アキュム
レーター２６は、幾つかの重要な機能を果す。第一にア
キュムレーターは、光学繊維を甚だしく損傷させるねん
転（に１ｎｋ）またはかぎ裂き（Ｓｎａｇ　）の形成を
防止するため光学繊維１４中に十分なゆるみができるよ
うにする。第二に、テープ２０およびチューブ１８と伴
って移動する光学繊維１４を十分に供給できるようにす
る。必要ならば、アキュムレーター２６は、繊維１４に
逆張力を適用することができる。

チューブ形成およびケーブル集成ステーション２８は、
繊維１４の周囲にチューブ１８を形成するための当業界
で公知の任意の好適な装置から成ることができる。これ
は１個またはそれ以上のチューブ形成用ダイ３８から成
るのが好ましい。

ステーション２８の中をテープ２ｏおよび繊維１４を引
張るための力は、テープ２０およびチューブの移動方向
に対して横の軸の周囲に回転するように配置されている
テンション装置３０によって供給されるのが好ましい。

テンション装置３０は、当業界で公知の任意の慣用の大
滑車またはキャプスタンから成っていてもよい。テンシ
ョン装置３０は、モーター４２および駆動袋＠４４のよ
うな好適な駆動機構３２によって駆動することができる
。駆動装置４４は、ベルト、歯車などから成る。所望な
らば駆動機構３２は省略してもよい。

テンション装＠３０は、チューブ１８とそれ自体との間
の機械的カップリングとして摩擦を利用する。チューブ
に与えられる引張りの錯はテンション装置３０の周囲に
巻かれているチューブの巻付数および巻取り−ル４０に
よってテンション装置３０を出るチューブ１８に加えら
れる送出張力によって決められる。テンション装置１３
０の周囲に巻かれるチューブの数は、チューブ１８とテ
ンション装置３０との間に十分な接触が得られ、しかも
テンションがある程度の横方向の運動ができるように釣
合を取るべきである。

前記のチューブ形成およびケーブル集成ステーションに
は１個またはそれ以上のチューブ形成用ダイ３８が含ま
れるのが好ましい。この型のチューブ形成用アプローチ
を使用すると、一般に縦方向に伸びる継目５４が形成さ
れる。気密性の観点からは、一対の実質的に非−線状、
かみ合った端５６および５８が継目５４を形成している
ことが極めて望ましいことである。この非線状かみ合っ
た端は、密封用物質が接着することができる表面積を増
加させることによって気密性および密封強度を向上させ
る。所望のチューブの横断面々積より大きい横断面々積
を有するテープを使用することによってこのことが達成
できる。

実質的に非線状、かみ合った端５６および５８を形成す
るのに加えて、テープ２ｏ中の余分の容積の金属は、外
周に穴または切目の不存在を特徴とするチューブ継目を
形成するのに役立つ。チューブ１８に現われる金属の余
分の容積は、チューブの壁厚に有意の変化を与えず主と
して縦に伸びていることも見出されている。この結果、
チューブ１８の全長はテープ２０の全長より長くなる。

チューブ１８の伸長の量は、一般に前記したようなチュ
ーブの横断面々積に対するテープの横断面面積の比率の
差に比例する。

テンション装置３０を出た後、チューブ１８は密封ステ
ーション４６に入る。密封ステーション４６は、チュー
ブを密封および（または）チューブの周囲にコーティン
グを形成するための任意の好適な装置から成ることがで
きる。例えば、これは溶融はんだまたは溶融ろう付物質
のような溶融密封用物質の浴であり、その中をチューブ
集成体が引張られるものでよい。密封ステーションは、
また、米国特許第４．５５５．０５４号に示されている
ような流動はんだ付は装置Ｉ（ｗａｖｅｓｏｌｄｅｒｉ
ｎｇ　ａｐｐａｒａｔｕｓ）でもよい。これらの任意の
密封装置を使用する場合、チューブおよび繊維を密封用
物質に曝す時間を制限することが望ましい。チューブお
よび繊維を比較的短時間前記の密封用物質に曝し、それ
によって封入された繊維１４を損傷させる危険を最小に
することが好ましい。曝す時間は比較的速いライン速度
を使用することによって制御できる。

密封されたら直ちにチューブおよび繊維集成体をワイピ
ング（ｗｉｐｉｎａ）装置４８へ通し、過剰の密封用物
質を除去し、そして、次いで急冷装置５ｏへ通し、密封
用物質を急速に固化させる。

ワイピング装置４８は、当業界で公知の任意の好適の自
動または手動ワイピング装置から成ることができる。急
冷装置５０も、当業界で公知の任意の公知の急冷方式か
ら成ることができる。例えば、急冷装置５０は、水急冷
装置から成りその中でチューブおよび繊維集成体が水の
壁を通過する。あるいはまた、急冷装置は密封チューブ
に冷空気を吹付ける空気急冷装置でもよい。

所望ならば、ケーブル集成体１１には密封チューブ１８
の周囲に加工した一層またはそれ以上の外層６０を含む
ことができる。加工できる層の種類には、熱硬化性エポ
キシマトリックス中のブラースチックフィラメントの逆
螺旋（ｃｏｎｔｒａｈｅｌ　ｉｘ　）から形成されてい
るような強度層およびポリエチレンのような好適なプラ
スチック物質から形成される誘電性および保護層が含ま
れる。１層またはそれ以上のこれらの層は、周囲環境か
らの水および（または）湿分の進入の防止に役立つ。外
層すなわち層６０の加工には、当業界で公知の任意の好
適な装置５２が使用できる。

第１図および第２図の装置では単一の光学繊維の封入を
説明したが、１本より多い光学繊維もチューブ１８中に
封入できる。所望ならば、繊維を繊維のローブのような
予め形成した複合体の形態にすることができる。複数の
単一繊維をチューブ１８中に挿入するときは、各繊維を
それ自体のアキュムレーター配列の周囲に巻けばよい。

設備１０にはテンション装置３０が示されているが、該
装置３０は省略することができる。省略した場合には、
ステーション２８を通してテープ２０および繊維１４を
引張る力は巻取リール４０によって供給することができ
る。

チューブ１８を密封および（または）被覆するために当
業界で公知の任意の好適なはんだまたはろう付は物質が
使用できるが、錫含有密封物質の使用が好ましい。

外層の加工はオン−ラインで行なうように説明したが、
所望ならばオフ−ラインで行うこともできる。

本発明によって製造された光学繊維ケーブルは、地下、
地上、海底通信用途に使用できる。例えば、光学繊維ケ
ーブルは深海のセンサーにデータ支援（ｄａｔａ　５ｕ
ｐｐｏｒｔ）および電力の供給に使用することができる
。これはまた地下、地上および海底電話用途に使用でき
る。

テープ２０は、平らな、連続テープから成るのが好まし
いが、例えば予備形成されたＵ−形状構造を有する予備
形成テープとしても使用できる。

本発明によって、本明細書において前記した目的を完全
に満足させる改善された気密性、装置および利点を有す
る光学！維が提供されることは明らかである。本発明を
特定の態様との組合せで説明したが、前記の説明を読め
ば当業者には多数の別法、改良法並びに変法も明らかに
なるであろう。

従って、すべてのかような別法、改良法並びに変法は、
添付の特許請求の範囲の精神および広い範囲内に包含す
る積りである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光学４１Ｍ製造設備の略図説明であ
る。 第２図は、第１図中の装置で使用されるチューブ形成用
装置の横断面図である。 第３図は、本発明によって形成された光学繊維ケーブル
集成体の横断面図である。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）緩衝物質（１２）を有する少なくとも１本の光学
   繊維を供給し； 前記の各光学繊維を取り巻く前記の緩衝物質の含水量を
   減少させ；そして、 前記の少なくとも１本の光学繊維を、金属または金属合
   金チューブ（１８）中に封入することを特徴とする光学
   繊維通信ケーブル（１１）の製造方法。
2. （２）前記の封入工程が、連続長の金属または金属合金
   ストリップ（２０）および少なくとも１個のチューブ成
   形用ダイ（３８）を備え； 前記のストリップを前記の少なくとも１個のダイを通し
   て引張り、前記のチューブを形成し；そして、 前記の少なくとも１本の繊維を前記の成形チューブ中に
   挿入することから成ることをさらに特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）前記のチューブを密閉して気密集成体を生成させ
   ることをさらに特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
   の方法。
4. （４）前記の含水量を減少させる工程が、前記の各光学
   繊維を、約０°Ｆ未満の露点を有する雰囲気中、約２０
   ℃〜約１００℃の範囲内の温度で約３〜約６０時間の範
   囲内の時間で乾燥させることから成ることをさらに特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
5. （５）前記の含水量を減少させる工程が、前記の各光学
   繊維を、減圧下、約２０℃〜約１００℃の範囲内の温度
   で約３〜約１００時間の範囲内の時間で乾燥させること
   から成ることをさらに特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。
6. （６）前記の含水量を減少させる工程が、前記の各光学
   繊維を、減圧の炉（１６）中約２０℃〜１００℃の範囲
   内の温度で約５〜約５０時間の間乾燥させることから成
   ることをさらに特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。
7. （７）前記の含水量を減少させる工程が、前記の各光学
   繊維を、約−５０°Ｆ未満の露点の雰囲気を有する炉（
   １６）中、約３０℃〜約６０℃の範囲内の温度で約５〜
   約５０時間乾燥させることから成ることをさらに特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の方法。
8. （８）緩衝物質（１２）を有する少なくとも１本の光学
   繊維（１４）を該緩衝物質の含水量を減少させるため乾
   燥処理に処する装置（１６）；および、 前記の処理後に、前記の少なくとも１本の光学繊維を、
   金属または金属合金チューブ（１８）中に封入するため
   の装置（２８）を特徴とする光学繊維通信ケーブル（１
   １）の製造装置（１０）。
9. （９）前記の封入用装置に、連続長の金属または金属合
   金ストリップ（２０）を前記のチューブに成形するため
   の少なくとも１個のダイ（３８）；および、 前記の少なくとも１本の乾燥光学繊維を、前記の成形チ
   ューブ中に挿入するための装置（２８）が含まれること
   をさらに特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の装置
   。
10. （１０）前記のチューブを密閉して気密集成体を生成さ
    せる装置（４６）をさらに特徴とする特許請求の範囲第
    ９項に記載の装置。
11. （１１）前記の含水量を減少させるための装置が、炉（
    １６）から成ることをさらに特徴とする特許請求の範囲
    第８項に記載の装置。