(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融押出機のクロスヘッドダイに高強力繊維強化プラスチックからなる抗張力体を供給し、
その外周に所定形状のダイから溶融した熱可塑性樹脂を押出し、
次いで、これを冷却固化して、中央に配置された抗張力体と、この抗張力体の外周に長手方向に沿って延びる光ファイバ収納溝を備えたスペーサ本体とを有する光ケーブル用スペーサを成形した後に、
得られたスペーサにテンションをかけつつ６０℃以上、融点以下の温度で熱処理を行うことを特徴とする光ケーブル用スペーサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ケーブル用スペーサの製造方法に関し、特に、この種のスペーサが光ケーブルに使用される際に、環境温度変化に対するスペーサの寸法変化が少なく、光ケーブルの伝送性能を安定させることができる光ケーブル用スペーサの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
中央に配置された抗張力体と、前記抗張力体の外周に熱可塑性樹脂の押出成形により形成され、長手方向に沿って延びる光ファイバ収納溝を備えたスペーサ本体とを有する光ケーブル用スペーサを用い、光ファイバ収納溝内に多数の光ファイバを担持させた光ケーブルが知られている。
【０００３】
このようなケーブルに用いるスペーサ本体は、主として結晶性の熱可塑性樹脂で構成され、中央に配置された抗張力体は、単鋼線，鋼撚線、ガラス繊維強化プラスチック（以下ＧＦＲＰという），アラミド繊維強化プラスチック（以下ＫＦＲＰという）およびそのそれらの撚線などが用いられている。
【０００４】
なおこの場合、スペーサ本体である熱可塑性樹脂と中央に配置された抗張力体は、スペーサ本体の長手方向収縮による光伝送性能の低下を防止するため、接着性樹脂等の接着層を介して、もしくはアンカー効果等により、相互に接合していることが肝要とされている。
【０００５】
しかしながら、このような構成の従来の光ケーブル用スペーサには、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、前述したＧＦＲＰ，ＫＦＲＰおよびそのＦＲＰ撚線などの高強力繊維強化プラスチックを用いた抗張力体は、引張方向に対する伸びを抑制する効果には優れるものの、長手方向の圧縮に対する弾性率は、引張方向に対するそれの数分の１以下となっているという問題があった。
【０００７】
また、最近、所内配線用光ケーブルなど引張性能よりも可撓性が重要視される光ケーブルでは、細径（φ２．５ｍｍ以下）の高強力有機繊維強化プラスチックを抗張力体に用いる場合が増えて来ている。
【０００８】
このような光ケーブルにおいても、−３０〜＋７０℃の温度範囲で光伝送性能に変化が生じないことが必要とされているが、抗張力体に細径の高強力繊維強化プラスチックを用いたスペーサを採用した光ケーブルをこのような環境下に敷設すると、光伝送性能が低下するという問題があった。
【０００９】
この原因としては、スペーサ本体を構成する結晶性熱可塑性樹脂において、温度変化により結晶化が進行し、抗張力体を含むスペーサ全体に長手方向の収縮が生じることが挙げられる。
【００１０】
つまり、結晶化の進行に伴って発生する熱可塑性樹脂の収縮に対して、本来、中央に配置された抗張力体により、この収縮が抑制されるはずであるが、抗張力体に高強力繊維強化プラスチックを用いた場合、長手方向の圧縮に対する抗止力が劣っているためこれが抑制されず、ＦＲＰごと収縮して、光ファイバに歪みが発生し、光伝送性能が低下するものと理解できる。
【００１１】
そこで、本発明では、このような問題点を解決するために鋭意検討し、光ケーブルとして使用する際に、長手方向の収縮が環境温度の変化に抗して生じることがない光ケーブル用スペーサの製造方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、溶融押出機のクロスヘッドダイに高強力繊維強化プラスチックからなる抗張力体を供給し、その外周に所定形状のダイから溶融した熱可塑性樹脂を押出し、次いで、これを冷却固化して、中央に配置された抗張力体と、この抗張力体の外周に長手方向に沿って延びる光ファイバ収納溝を備えたスペーサ本体とを有する光ケーブル用スペーサを成形した後に、得られたスペーサにテンションをかけつつ６０℃以上、融点以下の温度で熱処理を行うようにした。
以上のように構成した光ケーブル用スペーサの製造方法によれば、７０℃で１時間以上熱処理した際の長手方向熱収縮率が０．１％以下になるので、−３０〜＋７０℃の温度範囲で使用しても光伝送性能に変化が生じない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な実施の形態について添付図面を参照にして説明するが、これらは、本発明の範囲を限定するものではない。図１は、本発明にかかる製造方法で得られる光ケーブル用スペーサを示している。
同図に示した光ケーブル用スペーサ１０は、中央に配置された高強力繊維強化プラスチックからなる抗張力体１２と、抗張力体１２の外周に熱可塑性樹脂の押出成形により被覆形成されたスペーサ本体１４とを備えている。
【００１４】
スペーサ本体１４には、長手方向に沿って延びる光ファイバ収納溝１６が、周方向に所定の間隔を隔てて複数設けられている。
【００１５】
抗張力体１２は、高強度、高弾性率、低伸度で、スペーサ本体１４を構成する熱可塑性樹脂の溶融押出時の接触で熱収縮し難い有機繊維（例えば、芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、ポリアリレート繊維、ビニロン繊維など）や、無機繊維（ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維など）およびこれらを組合せた繊維にビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの硬化性樹脂を含浸して硬化させた細径のＦＲＰ線等から選択される。
【００１６】
スペーサ本体１４を形成する熱可塑性樹脂は、圧縮弾性率が５００ｋｇ／ｍｍ２以下のポリエチレンからなり、７０℃で１時間以上熱処理した際の、長手方向の熱収縮率が０．１％以下になっている。
７０℃で１時間経過後における熱収縮率を０．１％以下に抑えるための熱処理は、光ケーブル用スペーサ１０を製造したのち、連続してスペーサ本体１４を６０℃以上、融点以下の温度に設定された加熱槽中に挿通して、緊張下に所定時間滞在させて熱処理を施せば良い。
【００１７】
加熱手段は、熱風、遠赤外線ヒーター等の乾熱、あるいは熱湯、液状熱媒体を用いた湿熱、あるいは、接触式の加熱ローラー等であっても良いが、後で乾燥、熱媒体の除去処理等を要しない乾熱がより好ましい。
【００１８】
熱処理における光ケーブル用スペーサ１０に対する緊張力は、抗張力体１２が熱により収縮するのを抑止できる程度が好ましく、無緊張では、抗張力体１２自体が熱収縮して、光ケーブルとしての使用時に張力が負荷されても抗しきれない事象が生じる。
【００１９】
本発明の光ケーブル用スペーサ１０を用いた場合において、伝送損失の増加が抑制されるのは、概ね次の理由が推測される。
【００２０】
一般に、結晶性熱可塑性樹脂を溶融成形した場合、結晶化は完全に行われず、時間をかけて、もしくは熱処理等により進行する。ところが結晶化に際して熱可塑性樹脂の収縮現象が生じるため、特に細径（Φ２．５ｍｍ以下）のＦＲＰ（特に、芳香族ポリアミド繊維である東レデュポン製：商品名「ケブラー」を補強繊維とするＫＦＲＰ）に多量（Φ１０．０ｍｍ以上）の結晶性熱可塑性樹脂を押出被覆したスペーサを用いた光ファイバケーブルの場合、結晶性熱可塑性樹脂の長手方向の収縮に抗しきれず、ＦＲＰも収縮する現象が顕著に現れる。
【００２１】
つまり、光ファイバを収納した状態でスペーサ全体が収縮するために、光ファイバに歪みが生じ、伝送損失の増化が生じていた。
また、スペーサ本体樹脂の結晶化を促進するための熱処理を、テンションを負荷しないで行うと、先に述べたようにＦＲＰを含めたスペーサ全体の長手方向の収縮が生じるため、抗張力体の性能が生かせないという問題が生じる。
【００２２】
本発明によれば、スペーサにテンションをかけた状態で熱処理することにより、予め、スペーサ構成樹脂の結晶化を進行させているので、ケーブル化後の温度変化による収縮を抑制でき、スペーサ実装光ファイバの伝送損失の増加を防止できる。
【００２３】
［実施例］
以下、本発明を好適な実施例により詳細に説明するが、本発明の範囲は、以下の実施例に限定されるものでない。
【００２４】
実施例１
アラミド繊維（東レデュポン製  ケブラー２８４０デニール８本）を補強繊維とし、これにビニルエステル樹脂（三井化学製  Ｈ２０００）を含浸して外径２．０ｍｍに絞り成形し、これを溶融押出機のクロスヘッドに挿通し、Ｌ−ＬＤＰＥ（日本ユニカー製ＮＵＣＧ５３５０）を押出被覆し、表面の被覆樹脂を冷却した後、１４５℃の蒸気硬化槽中で内部のビニルエステル樹脂を硬化して外径Φ３．２ｍｍの丸棒状成形体を得た後、これを再度溶融押出機のクロスヘッドに挿通し、Ｌ−ＬＤＰＥ（日本ユニカー製  ＮＵＣＧ５３５０）を押出被覆して外径Φ６．０ｍｍの丸棒状成形体を得た。
【００２５】
この丸棒状成形体を回転ダイスに通して、リブが螺旋状になるようにＬ−ＬＤＰＥを、丸棒状成形体の外周に押出被覆することで、５個の溝を有し、外径Φ１３．５ｍｍ，溝外巾２．５ｍｍ，溝内巾２．５ｍｍ，溝深さ３．５ｍｍの光ケーブル用スペーサ１０を得た。
【００２６】
次に、図２に示すように、ドラム２０に巻き取ったスペーサ１０に、ダンサーローラ２１を介して、１Ｋｇのテンションをかけながら、５ｍ／ｍｉｎの速度で、長さが４ｍで、２５０℃の乾燥エアーが流れている温風加熱機２５に導入して熱処理を行い、冷却槽２６内に導入して冷却した後に巻取ドラム２７に巻き取った。
【００２７】
温風加熱機２５の加熱源２４は、乾燥エアーの温度設定が任意に行えるものであり、加熱機２５から出た直後のスペーサ１０の表面温度は、７０℃に達していたが、巻き取られたスペーサ１０には、外観・横断面形状に問題となる変化は認められなかった。
【００２８】
このスペーサ１０を、正確に１ｍ長に切断し、７０℃のギヤオーブンで１時間熱処理した後、３０分間室内放置することで冷却し、スペーサ１０の長さを測定したところ９９９．０ｍｍであり、熱処理による長手方向の収縮率は、
【数１】
0003554190.tif 000002
となっていた。
【００２９】
次に、このスペーサ１０の収納溝１６内にリボン状光ファイバを集合させ、外周を吸水テープで押さえ巻きを行った後、ポリエチレンシースを押出被覆して、外径Φ１８ｍｍの４００心光ファイバケーブルを得た。
【００３０】
この光ファイバケーブルについて、光ファイバの波長１．５５μｍでの伝送損失を、ドラム巻き状態で測定したところ、光ファイバの全てが、０．２１〜０．２７ｄＢ／ｋｍの範囲に納まっていた。
【００３１】
その後この光ファイバケーブルをドラム巻き状態でヒートサイクル試験室に入れ、
−３０℃から＋７０℃の温度範囲でヒートサイクルを５サイクル繰り返した後に伝送性能を再測定したところ、伝送損失値は、０．２４〜０．３２ｄＢ／ｋｍであり、問題となる大きな変化は認められなかった。
【００３２】
実施例２
スペーサ１０にテンションをかけた状態で行う温風加熱による熱処理において、乾燥エアー温度を３００℃としたこと以外は、実施例１と同様の条件で２００ｍ長さの光ファイバ用スペーサ１０を得た。
【００３３】
なお、その際、加熱機２５から出た直後のスペーサ１０の表面温度は、９０℃に達していたが、実施例１と同様、スペーサ１０の外観や横断面形状に問題となる変化は認められなかった。
【００３４】
また、１ｍ長さのスペーサ１０を７０℃のギヤオーブンで１時間熱処理した後の収縮率は、０．０５％であった。以下の表にヒートサイクル試験前後のスペーサ実装光ファイバの光伝送性能測定値をまとめて示している。
【００３５】
比較例１
スペーサにテンションをかけた状態で行う温風加熱による熱処理工程を除いた以外は、実施例１と同様の条件で２００ｍ長さの光ファイバケーブルを得た。このスペーサの１ｍサンプルにおける７０℃１時間熱処理後の収縮率は、０．５％であった。
【００３６】
以下の表にヒートサイクル試験前後のスペーサ実装光ファイバの光伝送性能測定値をまとめて示している。
【００３７】
比較例２
作製したスペーサをテンションが全くかからない状態で、温風加熱機により熱処理した以外は、実施例１と同様の条件で２００ｍ長さの光ファイバケーブルを得たが、光ファイバの波長１．５５μｍでの伝送損失をドラム巻き状態で測定したところ、断裂している光ファイバが確認された。
【００３８】
集合前のスペーサを調べてみたところ、熱処理により、抗張力体を含むスペーサ全体に長手方向の収縮が生じており、光ファイバ集合時に、抗張力体の伸び抑制効果が充分に発現しなかったため、光ファイバに設計値以上の引張応力がかかったためであると判明した。
【００３９】
比較例３
実施例１と同様の方法で作成したスペーサに、１ｋｇのテンションをかけながら３ｍ／ｍｉｎの速度で、３００℃乾燥エアーを流した長さ４ｍの温風加熱機に導入して熱処理を行い、冷却後巻き取った。
【００４０】
この時、加熱機直後のスペーサ表面温度は、１３５℃に達しており、巻き取られたスペーサの横断面形状は外径Φ１３．４ｍｍ，溝外巾２．７ｍｍ，溝内巾２．３ｍｍ，溝深さ３．３ｍｍと変化が認められた。
【００４１】
なお、このスペーサの７０℃１時間熱処理後の収縮率は、０．０１％であった。
このスペーサを実施例１と同様の条件で光ファイバケーブル化し、２００ｍ長さの光ファイバケーブルを得たが、光ファイバの波長１．５５μｍでの伝送損失をドラム巻き状態で測定したところ、伝送損失値は０．２５〜１．４２ｄＢ／ｋｍと複数の光ファイバに明確な伝送損失の増加が認められた。
【００４２】
【表１】
0003554190.tif 000003
なお、上記実施例では、スペーサ１０の熱処理工程をオフライン処理としているが、オンライン処理であってもよい。また、熱処理方法の加熱方式自体も、温風加熱以外、例えば、遠赤外線加熱，熱媒加熱方式等であってもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上、実施例で詳細に説明したように、本発明によれば、スペーサにテンションをかけた状態で熱処理することにより、予め、スペーサ構成樹脂の結晶化を進行させているので、ケーブル化後の温度変化による収縮を抑制でき、スペーサに実装した光ファイバの伝送損失の増加を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる製造方法で得られる光ケーブル用スペーサの一例を示す横断面図である。
【図２】本発明にかかる光ケーブル用スペーサの熱処理方法の一例の説明図である。
【図１】
0003554190.tif 000004
【図２】
0003554190.tif 000005