WO2021157334A1

WO2021157334A1 - 光ファイバケーブルおよび光ファイバケーブルの製造方法

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Publication number: WO2021157334A1
Application number: PCT/JP2021/001627
Authority: WO
Inventors: 興泉向井; 正敏大野; 大里　健
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2020-02-07
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2021-08-12
Anticipated expiration: 2022-08-07
Also published as: EP4102275A1; TWI770784B; US20220390701A1; JPWO2021157334A1; AU2021217841A1; EP4102275A4; JP7387770B2; CA3161708A1; TW202132845A; CN114641717A

Abstract

光ファイバケーブル（１）は、複数の光ファイバを有するコア（１０）と、繊維がコア（１０）の周囲にＳＺ状に巻き付けられることで形成された介在層（２０）と、介在層（２０）を覆う金属製の補強層（３１）と、補強層（３１）を覆う外被（４０）と、を備える。

Description

光ファイバケーブルおよび光ファイバケーブルの製造方法

　本発明は、光ファイバケーブルおよび光ファイバケーブルの製造方法に関する。
　本願は、２０２０年２月７日に日本に出願された特願２０２０－０１９６０４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　光ファイバケーブルは、一般的に、複数の光ファイバを有するコアと、コアを収容する外被と、を有している。光ファイバケーブルの設置環境によっては、外被がネズミやリスなどに噛まれて内部の光ファイバが損傷する。そこで、光ファイバを保護するために、コアと外被との間に金属製の補強層を設ける場合がある。
　例えば特許文献１には、光ファイバと、介在層（充填材）と、金属製の補強層（波形管構造）と、アラミドなどからなる補強層と、外被と、を備えた光ファイバケーブルが開示されている。特許文献１では、湿気の進入から光ファイバを保護するために介在層を設けているが、この介在層がどのような態様で配置されているかについて、具体的な開示はない。

日本国特許第４１０５７９２号公報

　金属製の補強層を備えた光ファイバケーブルにおいては、製造の容易性に加えて、内部の光ファイバを取り出す際の作業の容易性を高めることが求められている。

　本発明はこのような事情を考慮してなされ、製造の容易性および光ファイバを取り出す際の作業の容易性を向上させた光ファイバケーブルを提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る光ファイバケーブルは、複数の光ファイバを有するコアと、繊維が前記コアの周囲にＳＺ状に巻き付けられることで形成された介在層と、前記介在層を覆う金属製の補強層と、前記補強層を覆う外被と、を備える。

　また、本発明の第２の態様に係る光ファイバケーブルの製造方法は、複数の光ファイバを有するコアを用意する工程と、樹脂によって固められた繊維を加熱しながら、前記コアの周囲で前記繊維をＳＺ撚りすることで、介在層を形成する工程と、前記介在層を金属製の補強層で覆う工程と、前記補強層を外被で覆う工程と、を有する。

　本発明の上記態様によれば、製造の容易性および光ファイバを取り出す際の作業の容易性を向上させた光ファイバケーブルを提供することができる。

本実施形態に係る光ファイバケーブルの横断面図である。本実施形態に係る光ファイバケーブルの製造装置の構成例を示す図である。

　以下、本実施形態の光ファイバケーブルおよびその製造方法について図面に基づいて説明する。
　図１に示すように、光ファイバケーブル１は、コア１０と、介在層２０と、補強ユニット３０と、外被４０と、２本の抗張力体５０と、２本のリップコード６０と、を備える。

（方向定義）
　本実施形態では、コア１０の中心軸線を中心軸線Ｏという。また、光ファイバケーブル１の長手方向（コア１０の長手方向）を単に長手方向という。長手方向に直交する断面を横断面という。横断面視（図１）において、中心軸線Ｏに交差する方向を径方向といい、中心軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向という。

　コア１０は、複数の光ファイバユニット１１と、これらの光ファイバユニット１１を包む押さえ巻き１２と、を有している。光ファイバユニット１１はそれぞれ、複数の光ファイバ１１ａと、これらの光ファイバ１１ａを束ねる結束材１１ｂと、を有している。押さえ巻き１２は、吸水性を有していてもよい。

　本実施形態の光ファイバユニット１１は、いわゆる間欠接着型テープ心線であり、複数の光ファイバ１１ａを長手方向に直交する方向に引っ張ると、網目状（蜘蛛の巣状）に広がるように互いに接着されている。詳しくは、ある一つの光ファイバ１１ａが、その両隣の光ファイバ１１ａに対して長手方向で異なる位置においてそれぞれ接着されており、かつ、隣接する光ファイバ１１ａ同士は、長手方向で一定の間隔をあけて互いに接着されている。なお、光ファイバユニット１１の態様は間欠接着型テープ心線に限られず、適宜変更してもよい。例えば、光ファイバユニット１１は、複数の光ファイバ１１ａを単に結束材１１ｂで束ねたものであってもよいし、複数の光ファイバテープ心線を束ねたものであってもよい。

　介在層２０は、コア１０の周囲に配置され、コア１０（押さえ巻き１２）に接している。介在層２０は、繊維を含む複数のヤーンが、ＳＺ状にコア１０に巻き付けられることで形成されている。各ヤーンは、例えば繊維同士が撚り合わされたり織られたりすることで、１本の紐状あるいは１枚のシート状となっている。介在層２０は、複数の紐状のヤーンあるいは複数のシート状のヤーンを、コア１０を囲う筒状に配置することで形成されていてもよい。
　介在層２０を構成する繊維としては、低温化で収縮しにくいガラス繊維が好適である。ただし、介在層２０を構成する繊維の具体的材質は適宜変更してもよい。
　また、繊維（ヤーン）はマトリックスによって固められていてもよい。マトリックスとしては、熱硬化樹脂、光硬化樹脂、熱可塑性樹脂、ゴム、エラストマなどを採用できる。繊維をマトリックスで固めることで、介在層２０の強度を向上させたり、繊維が移動して偏ることを抑制したり、ＳＺの状態を崩れにくくしたりすることができる。
　また、例えばヤーンをコア１０にＳＺ状に巻き付けた後、加熱などによりマトリックスを軟化させてから再び硬化させることで、ヤーン同士の間に隙間が生じることを抑制することも可能である。なお、繊維がマトリックスで固められていても、繊維が配向された方向に沿って介在層２０を引き裂くことができるため、コア１０を取り出しやすくすることができる。介在層２０を形成するヤーンは、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）であってもよい。

　補強ユニット３０は、長手方向に延びており、介在層２０を囲う筒状に形成されている。補強ユニット３０は、介在層２０を全周にわたって囲うとともに、周方向の一部で重ねられている。本明細書では、補強ユニット３０のうち重ねられた部分を重なり部３０ａという。重なり部３０ａは、周方向において、リップコード６０および抗張力体５０とは異なる位置に配置されている。また、補強ユニット３０はコルゲート形状を有している。すなわち、補強ユニット３０は、径方向外側に凸となる複数の山部と、径方向内側に凸となる複数の谷部と、を有しており、山部および谷部は長手方向に沿って交互に形成されている。

　補強ユニット３０は、金属製の補強層３１と、第１接着フィルム３２と、第２接着フィルム３３と、を有している。補強層３１の材質としては、鉄、ステンレス鋼、銅、銅合金などの金属を用いることができる。なお、補強層３１の材質は適宜変更可能である。補強層３１は、例えばシート状とされ、長さ方向をコア１０の長手方向に合わせて設けられることが望ましい。

　第１接着フィルム３２は、補強層３１における外被４０を向く面に貼り付けられている。第２接着フィルム３３は、補強層３１における介在層２０を向く面に貼り付けられている。第１接着フィルム３２および第２接着フィルム３３に用いられる接着剤としては、例えば熱硬化型やホットメルト型の接着剤を用いることができる。難燃特性や低発煙特性が求められる場合、接着剤に、難燃材や低発煙性の材料を添加物として添加してもよい。なお、接着剤の材質は適宜変更してもよい。

　第１接着フィルム３２は、外被４０を補強層３１に固定する役割を有している。第２接着フィルム３３は、リップコード６０および介在層２０を補強層３１に固定する役割を有している。第１接着フィルム３２および第２接着フィルム３３のうち、重なり部３０ａにおいて補強層３１同士の間に位置している部分は、重なり部３０ａで補強層３１同士を固定する役割を有している。

　２本の抗張力体５０は、径方向においてコア１０を間に挟むように、外被４０に埋設されている。なお、抗張力体５０の数は適宜変更可能であり、１本または３本以上であってもよい。抗張力体５０の材質としては、例えば金属線（鋼線など）、抗張力繊維（アラミド繊維など）、およびＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）などを用いることができる。

　２本のリップコード６０は、径方向において、補強層３１（補強ユニット３０）の内側かつコア１０の外側に位置している。２本のリップコード６０は、径方向においてコア１０を間に挟むように配置されている。なお、リップコード６０の数は適宜変更可能であり、１本または３本以上であってもよい。また、リップコード６０は無くてもよい。リップコード６０の材質としては、ポリエステル、アラミドなどの合成繊維からなる紐の他、ＰＰやナイロン製の円柱状ロッドなどを用いることができる。

　本実施形態では、リップコード６０は介在層２０に対して径方向外側から埋没し、補強ユニット３０の内面（第２接着フィルム３３）に接している。リップコード６０が第２接着フィルム３３に接することで、リップコード６０が補強ユニット３０および外被４０に対して固定され、リップコード６０の位置を安定させることができる。

　外被４０は、長手方向に延びる筒状に形成され、補強ユニット３０を囲っている。外被４０の材質としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の樹脂が使用可能である。外被４０には、２つの印部４１が形成されている。印部４１は、外被４０の外周面から径方向外側に突出した突起である。印部４１の周方向における位置は、リップコード６０と一致しており、印部４１はリップコード６０の位置を示している。なお、印部４１は突起でなくてもよく、例えば着色部や凹部などであってもよい。また、印部４１はなくてもよい。印部４１の数は、リップコード６０の数に合わせて、適宜変更可能である。

　次に、以上のように構成された光ファイバケーブル１の製造方法の一例について、図２を用いて説明する。なお、図２において、Ｘ軸方向は製造ラインの流れる方向であり、＋Ｘ側が下流側、－Ｘ側が上流側である。Ｘ軸方向は光ファイバケーブル１の長手方向と一致している。

　製造装置１００は、介在層形成部１０１と、補強層形成部１０２と、外被形成部１０３と、冷却部１０４と、を備えている。介在層形成部１０１、補強層形成部１０２、外被形成部１０３、および冷却部１０４は、上流側から下流側に向けてこの順に配置されている。

　介在層形成部１０１には、コア１０と、介在層２０となる複数のヤーンＹと、が供給される。コア１０は、介在層形成部１０１の上流側にて、予め複数の光ファイバユニット１１が押さえ巻き１２で巻かれることで形成される。ヤーンＹは、介在層２０となる繊維が撚られて形成された紐である。介在層形成部１０１では、コア１０の周囲に、複数のヤーンＹをＳＺ状に巻き付けることで、介在層２０が形成される。ヤーンＹは、予め樹脂によって固められていてもよい。ヤーンＹが樹脂によって固められている場合、介在層形成部１０１においてヤーンＹを加熱し、当該樹脂を軟化あるいは溶融させてもよい。樹脂を加熱することで、ヤーンＹの剛性が低下してＳＺ状に撚りやすくしたり、ヤーンＹ同士の間に隙間が生じることを抑制したりすることができる。

　補強層形成部１０２には、介在層２０によって包まれたコア１０と、補強層３１となる金属シート（不図示）と、が供給される。金属シートには、予め第１接着フィルム３２および第２接着フィルム３３が貼り付けられていてもよい。補強層形成部１０２は、金属シートをコルゲート加工するとともに円筒状に変形させ、介在層２０の周囲に巻き付け、重なり部３０ａを加熱する。加熱により、重なり部３０ａにおいて第１接着フィルム３２および第２接着フィルム３３が金属シート（補強層３１）の端部同士を接着固定する。なお、重なり部３０ａにおいて補強層３１の端部同士を固定することは必須ではないため、補強層形成部１０２における加熱は省略してもよい。

　なお、光ファイバケーブル１がリップコード６０を備える場合、介在層形成部１０１と補強層形成部１０２との間において、リップコード６０が介在層２０に縦添えされる。したがってこの場合は、補強層形成部１０２に、介在層２０によって包まれ、かつリップコード６０が介在層２０の外側に縦添えされた状態のコア１０が供給される。

　外被形成部１０３は、補強ユニット３０（補強層３１）の周囲に外被４０を押し出し成形する。その際、印部４１も外被４０の外周面に形成され、抗張力体５０（不図示）が外被４０に埋設される。
　冷却部１０４において、外被４０を冷却して硬化させることで、光ファイバケーブル１が製造される。

　光ファイバケーブル１から光ファイバ１１ａを取り出す際には、印部４１に刃などの工具を当て、外被４０および補強ユニット３０を部分的に切開することで、リップコード６０の一部を外被４０の外側に引き出す。そして、リップコード６０を長手方向に沿って径方向外側に引っ張ることで、補強ユニット３０および外被４０を引き裂く。これにより、介在層２０を露出させることができる。

　介在層２０を構成する繊維（ヤーンＹ）は、コア１０にＳＺ状に巻き付けられているため、例えば手指でＳＺ形状の反転部を摘まむことで、コア１０から当該繊維を剥がすことができる。このように、本実施形態では、介在層２０を工具によって切開したり、介在層２０を引き裂くためのリップコードを介在層２０の内側に配置したりする必要がない。
　繊維（介在層２０）をコア１０から剥がした後は、押さえ巻き１２を破ることなどにより、容易に光ファイバユニット１１を露出させることができる。
　また、仮にヤーンＹがＳＺ状に巻き付けられておらず、直線状に延びている場合には、光ファイバケーブル１を曲げたときに、曲げの内側に位置するヤーンＹと外側に位置するヤーンＹとで線長差が生じる。このような線長差が生じると、ヤーンＹが偏ってしまい、コア１０が露出する場合がある。さらに加えて、ヤーンＹが偏る際に、コア１０にヤーンＹが押しつけられることにより光ファイバの光学特性を悪化させてしまう可能性がある。これに対して、ヤーンＹがＳＺ状に巻き付けられていることで、光ファイバケーブル１が曲げられてもヤーンＹ同士の線長差が生じにくく、コア１０の露出を抑制するとともに光学特性を良好に保つことができる。

　以上説明したように、本実施形態の光ファイバケーブル１は、複数の光ファイバ１１ａを有するコア１０と、繊維がコア１０の周囲にＳＺ状に巻き付けられることで形成された介在層２０と、介在層２０を覆う金属製の補強層３１と、補強層３１を覆う外被４０と、を備えている。この構成によれば、外被４０がネズミなどに噛まれて破られたとしても、金属製の補強層３１によって光ファイバ１１ａを保護することができる。また、金属製の補強層３１のバリ等が光ファイバ１１ａに触れて、光ファイバ１１ａが損傷することを、介在層２０によって抑制できる。

　また、介在層２０となる繊維（ヤーンＹ）が、仮にコア１０の周囲に螺旋状に巻かれている場合は、介在層形成部１０１に繊維を供給する供給部を、コア１０に対して中心軸線Ｏ回りに回転させる必要が生じる。このように供給部を回転させると、製造装置１００の構造が複雑になる。これに対して本実施形態では、介在層２０は、繊維がコア１０の周囲にＳＺ状に巻き付けられることで形成されている。このため、介在層形成部１０１に繊維を供給する供給部を、コア１０に対して回転させる必要がなくなり、製造装置１００の構造を簡素化することができる。したがって、光ファイバケーブル１の製造の容易性を高めることができる。

　また、仮に繊維がコア１０に対して螺旋状に巻かれている場合は、光ファイバケーブル１から光ファイバ１１ａを取り出す際に、繊維を部分的に切除する必要が生じ、その際にファイバが誤って切断される可能性もある。これに対して本実施形態では、コア１０に繊維がＳＺ状に巻き付けられているため、長手方向で繊維がＳＺ状に撚られているピッチ（ＳＺ撚りの周期）よりも長い区間において外被４０や補強ユニット３０を除去することで、繊維を容易にほどくことができ、コア１０を露出させることができる。また、コア１０の周りにＳＺ状に巻き付けられた繊維をほどくと、コア１０に対してヤーンＹにたるみをつけた状態に容易にできるため、繊維を切断する際にファイバが誤って切断される危険性も少なくなる。したがって、光ファイバ１１ａを取り出す際の作業性も良好にすることができる。

　また、介在層２０を構成する繊維が、樹脂で固められている場合には、介在層２０の強度をより高めることができる。従って、より確実に光ファイバ１１ａを保護することができる。
　また、介在層２０を構成する繊維がガラス繊維である場合は、介在層２０の低温環境化での収縮を小さくすることができる。したがって、介在層２０が収縮することによって光ファイバ１１ａに生じる応力を低減することができる。

　また、光ファイバケーブルの製造方法として、複数の光ファイバ１１ａを有するコア１０を用意する工程と、樹脂によって固められた繊維（ヤーンＹ）を加熱しながら、コア１０の周囲で繊維をＳＺ撚りすることで、介在層２０を形成する工程と、介在層２０を金属製の補強層３１で覆う工程と、補強層３１を外被で覆う工程と、を採用できる。このように、介在層２０を形成する際に、樹脂によって固められた繊維を加熱することで、ヤーンＹの剛性が低下してＳＺ状に撚りやすくなったり、ヤーンＹ同士の間に隙間が生じることを抑制したりする効果が得られる。

　なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

　例えば、前記実施形態では、いわゆるＷＴＣ（Wrapping Tube Cable）（登録商標）構造の光ファイバケーブル１について説明したが、光ファイバケーブル１の種類は適宜変更可能である。具体的には、光ファイバケーブル１はスロットケーブルやルースチューブケーブルであってもよい。

　また、前記実施形態では補強ユニット３０が重なり部３０ａを有していたが、重なり部３０ａは無くてもよい。例えば、補強ユニット３０の周方向における端部同士を突き当てて、突き当て面を溶接や接着などにより固定することで、重なり部３０ａが無くても補強ユニット３０を筒状にすることができる。
　また、前記実施形態では光ファイバケーブル１が補強ユニット３０を有していたが、補強ユニット３０は配置されていなくてもよい。この場合においても、介在層２０がＳＺに撚られていることによって得られる、コア１０の保護、良好な光学特性、コア取り出し作業性、製造容易性、などの前記効果は得られる。

　その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。

　１…光ファイバケーブル　１０…コア　１１ａ…光ファイバ　２０…介在層　３１…補強層　４０…外被

Claims

　複数の光ファイバを有するコアと、
　繊維が前記コアの周囲にＳＺ状に巻き付けられることで形成された介在層と、
　前記介在層を覆う金属製の補強層と、
　前記補強層を覆う外被と、を備える、光ファイバケーブル。
　前記繊維が樹脂で固められている、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
　前記繊維はガラス繊維である、請求項１または２に記載の光ファイバケーブル。
　複数の光ファイバを有するコアを用意する工程と、
　樹脂によって固められた繊維を加熱しながら、前記コアの周囲で前記繊維をＳＺ撚りすることで、介在層を形成する工程と、
　前記介在層を金属製の補強層で覆う工程と、
　前記補強層を外被で覆う工程と、を有する、光ファイバケーブルの製造方法。