(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央に光ファイバ素線を配置し、前記光ファイバ素線の外周囲に、溶融される低融点成分である鞘部と補強繊維となる高融点成分の芯部とを備えた複合繊維を複数本配置して、前記光ファイバ素線の外周に強化被覆層を形成する強化光ファイバコードの製造方法において、
前記強化被覆層の中心と前記光ファイバ素線の中心との間の偏心率を１２．５％以下にするために、
前記鞘部を熱可塑性樹脂とし、成形ノズルをカートリッジヒータが設けられた予備加熱ノズルと、熱風槽内に設けられる複数の加熱成形ノズルとで構成し、
前記複合繊維を前記成形ノズル入口部で、外方から前記光ファイバ素線の中心を指向するようにして、前記光ファイバ素線の外周に、放射状に収斂させて、複数本を縦添えした後の２秒以内に、前記鞘部のみを溶融する温度に設定した前記予備加熱ノズルで予備熱融着処理を施し、
その後に、外側から接触する成形金型からなる前記加熱成形ノズルで本加熱することを特徴とする強化光ファイバコードの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の強化光ファイバコードの製造方法において、
前記光ファイバ素線の外周への前記複合繊維の縦添えを多段で行い、その都度前記予備熱融着処理を多段で行うことを特徴とする強化光ファイバコードの製造方法。
【請求項３】
前記複合繊維の縦添え集合部までは、当該複合繊維および前記光ファイバ素線に熱を加えないことを特徴とする請求項１または２記載の強化光ファイバコードの製造方法。
【請求項４】
前記加熱成形ノズルでの複合繊維占有率が、６０％以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の強化光ファイバコードの製造方法。
【請求項５】
前記強化被覆層の補強繊維の占有率が、８０％以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の強化光ファイバコードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを、補強繊維と、この補強繊維を一体的に結着する熱可塑性マトリックス樹脂とからなる強化被覆層で保護強化した構造の光ファイバコードの製造方法に関し、特に、強化被覆層に対して、光ファイバの偏心が少なく、伝送損失が少なく、製造安定性に優れ、長尺製造が可能な強化光ファイバコードの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを、補強繊維と、この補強繊維を一体的に結着する熱可塑性マトリックス樹脂とからなる強化被覆層で保護強化した構造の強化光ファイバコードは、従来のルースタイプ構造のものに比べ光ファイバコード径を小さくでき、抗張力繊維の使用量の低減による低コスト性、更に接続用コネクタへ取付作業の利便性向上等が期待できる。
【０００３】
また、この種の強化光ファイバコードは、同じタイト型であるＦＲＰ被覆タイプと比べると、柔軟性が勝りマイクロベンドによる伝送損失の増加も少ないという優位性がある。
【０００４】
さらに、ＦＲＰ被覆タイプのように、熱硬化性樹脂の硬化速度に制限されることも無いので生産速度の向上が期待できる。
【０００５】
この様な構造の強化光ファイバコードの製造方法は、補強繊維に鞘部と芯部とを備えた鞘芯型複合繊維を用い、熱風槽内にこれを光ファイバと共に挿通し、熱風で加熱された加熱成形ノズル入口において、光ファイバ素線の外周に鞘芯型複合繊維を放射状に収斂させて、加熱成形ノズル内に導入して縦添えした後、連続的に引き取ることで、繊維強化熱可塑性合成樹脂(以下、ＦＲＴＰと略す)製の強化被覆層を設けた強化光ファイバコードを得ていた。
【０００６】
この場合、熱風槽内で鞘芯型複合繊維を縦添え集合するのは、複合繊維の鞘成分の加熱時間を稼ぐためである。
【０００７】
しかし、このような製造方法には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、上述した製造方法では、光ファイバ素線が、直接熱風に曝されるため、光ファイバ素線のバッファ層が、熱劣化し光ファイバの伝送性能の低下を招いていた。
また、高温下で鞘芯型複合繊維を光ファイバ素線に縦添え集合するため、鞘芯型複合繊維,光ファイバの双方が加熱成形ノズルで擦れ、複合繊維の鞘成分及び光ファイババッファ層のカスが溜まり、伝送性能の低下を招くばかりか連続した状態での安定製造が困難であった。
【０００９】
そこで、このような問題を解決するために、別の製造方法として、光ファイバ素線を補強繊維の縦添え直前まで冷却ジャッケットで冷却して強化光ファイバコードの製造を試みたが、十分な結果が得られなかった。
【００１０】
また、光ファイバへの鞘芯型複合繊維縦添え工程を、熱風槽入口手前に移して、製造を試みた。この製造方法では、加熱成形ノズルでの鞘芯型複合繊維鞘成分のカス発生は、無くなったかに思えたが、縦添え部と加熱成形ノズルとの間隔が長くなり、強化被覆層に対する光ファイバ素線の偏心が発生し、熱風槽内で光ファイバがはみ出す箇所も有り、加熱成形ノズルによって光ファイバパッファ層が削られ、結果的に伝送損失の低下、連続安定生産性の低下を招いた。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、強化被覆層に対して、光ファイバの偏心が少なく、伝送損失が少なく、製造安定性に優れ、長尺製造が可能な強化光ファイバコード及びその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、中央に光ファイバ素線を配置し、前記光ファイバ素線の外周囲に、溶融される低融点成分である鞘部と補強繊維となる高融点成分の芯部とを備えた複合繊維を複数本配置して、前記光ファイバ素線の外周に強化被覆層を形成する強化光ファイバコードの製造方法において、前記強化被覆層の中心と前記光ファイバ素線の中心との間の偏心率を１２．５％以下にするために、前記鞘部を熱可塑性樹脂とし、成形ノズルをカートリッジヒータが設けられた予備加熱ノズルと、熱風槽内に設けられる複数の加熱成形ノズルとで構成し、前記複合繊維を前記成形ノズル入口部で、外方から前記光ファイバ素線の中心を指向するようにして、前記光ファイバ素線の外周に、放射状に収斂させて、複数本を縦添えした後の２秒以内に、前記鞘部のみを溶融する温度に設定した前記予備加熱ノズルで予備熱融着処理を施し、その後に、外側から接触する成形金型からなる前記加熱成形ノズルで本加熱するようにした。
【００１７】
この場合の予備熱融着処理は、繊維縦添え後２秒以内に行い、より好ましくは、１秒以内が望ましく、このような短時間での成形を行うことで、鞘芯型複合繊維の収束性が、高まり偏心が抑制され、伝送性能の低下も減少した。
【００１８】
この場合、加熱成形ノズルの加熱手段は、熱風加熱でもよいし、カートリッジヒータによる加熱手段であってもよい。
【００１９】
本発明の強化光ファイバコードの製造方法において、前記光ファイバ素線の外周への前記複合繊維の縦添えを多段で行い、その都度前記予備熱融着処理を多段で行うことができる。
【００２０】
この構成によれば、繊維の縦添え工程を複数回に分け、その都度成形ノズルで予備融着を行うので、偏心をより低減することができる。
【００２１】
前記複合繊維の縦添え集合部までは、当該複合繊維および前記光ファイバの双方に熱を加えないことが望ましい。
【００２２】
この構成を採用すると、光ファイバパッファ層及び鞘芯型複合繊維鞘部のカス発生がなくなる。
【００２３】
前記加熱成形ノズルでの複合繊維占有率を、６０％以上にすることが望ましい。
【００２４】
前記強化被覆層の補強繊維の占有率を、８０％以下にすることが望ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を実施例に基づいて説明する。図１は、本発明にかかる強化光ファイバコードの基本的な構成を示した断面図である。同図に示した強化光ファイバコード１０は、光ファイバ素線１２と、ＦＲＴＰ製の強化被覆層１４とを備えている。
【００２６】
光ファイバ素線１２は、中央に配置された光ファイバ本体１２ａと、その外周に被覆形成されたバッファ層１２ｂとを備えている。光ファイバ素線１２の中心Ｏｆと、強化被覆層１４の中心Ｏｃとの間の偏心率δが、１２．５パーセント以下になっている。
【００２７】
この場合の偏心率δは、以下の式から求められる。
偏心率δ％＝（強化被覆層１４の中心Ｏｃからの光ファイバ素線１２の中心Ｏｆのズレ量）／（強化被覆層１４の外径の大きさＤ）×１００
このような構成の光ファイバコード１０を得る複数の製造方法について、比較例とともにその詳細を以下に説明する。
【００２８】
実施例１
分散ノズル１６、縦添え集合部１８、予備加熱ノズル２０および加熱成形ノズル２２を用い、図２に示すような製造工程で、以下のようにして光ファイバコード１０を得た。
【００２９】
φ１２５μｍの石英系光ファイバ本体１２ａの外周に、バッファ層１２ｂとして、ＵＶ樹脂被覆を施した外径０．２５ｍｍの光ファイバ素線１２を、ボビンクリールから供給し、それを中央に配し、その外周囲に、複数本の鞘心複合繊維２４を配置した。
【００３０】
鞘心複合繊維２４は、鞘部が融点約２７０℃のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、芯部が分解温度４００℃以上、ヤング率７８ＧＰａの液晶ポリマーであるポリアリレート（クラレ（株）製、商品名ベックリー）であって、鞘部と芯部の断面積比が３５．５／６４．５の鞘芯複合繊維２２０ｄＴＥＸのもの１９本を、光ファイバ素線１２の外周に配置した。
【００３１】
この場合、１９本の鞘心複合繊維２４を、内径が０．７６ｍｍの縦添え集合部１８の入口部において、分散ノズル１６を介して光ファイバ素線１２の外周に、外方から光ファイバ素線１２の中心を指向するようにして、放射状に収斂させて、縦添え集合部１８に導入した。
【００３２】
そして、この直後(本実施例の場合には、６５ｍｍ後ろで、５ｍ／ｍｉｎの速度で光ファイバ素線１２を走行ないしは引き取っているので、この直後時間は、約０．７８秒後になる)に、予備加熱ノズル２０内に導入して、予備融着処理を施した。
【００３３】
この場合の予備融着処理は、複合繊維２４の鞘部のみを溶融する温度である３６０℃に温度設定されたカートリッジヒータが設けられ、内径０．７４ｍｍの金属製の予備加熱ノズル２０を用いた。
【００３４】
その後、複数が段状に設置された加熱成形ノズル２２に導入した。この加熱成形ノズル２２は、外側から複合繊維２４に接触する成形金型方式のものであって、熱風槽２３内に設置されていて、３０５℃に温調設定された熱風により、その温度が同じ温度に維持されている。
【００３５】
複数の金属製加熱成形ノズル２２は、本実施例の場合には、５段になっていて、その内径は、０．８ｍｍ−０．７９ｍｍ−０．７７ｍｍ−０．７５ｍｍ−０．７３ｍｍに設定した。
【００３６】
このような加熱成形ノズル２２に、順次通し、５ｍ／ｍｉｎで連続的に引取り、ポリアリレート繊維を補強繊維とし、ＰＥＮをマトリックスとする外径０．７ｍｍの繊維強化熱可塑性プラスチック(ＦＲＴＰ)被覆の光ファイバコード１０を２０００ｍ得た。
【００３７】
なお、本実施例の場合、加熱成形ノズル２０，２２における繊維占有率は、予備融着ノズル２０で７８．４ｖｏｌ％、加熱成形ノズル２２の最終段で８０．８ｖｏｌ％であった。
【００３８】
得られた光ファイバコード１０は、偏心率δが最大で１１％、0.６５％伸張時強力が１０７Ｎ、最小曲げ直径が１６ｍｍ、光伝送損失が１．５５μｍの波長で０．２９ｄＢ／ｋｍと、光コードに適した性能を備えていた。
【００３９】
実施例２
実施例１の光ファイバコード１０に対して、その外周にポリアミド１２樹脂を押出被覆して、強化被覆層１４の外周に熱可塑性樹脂被覆部を設け、被覆厚みが０．１ｍｍで、外径が０．９ｍｍのポリアミドシース付繊維強化熱可塑性プラスチック(ＦＲＴＰ)被覆の強化光ファイバコードを１０００ｍ得た。
【００４０】
得られた強化光ファイバコードの光伝送性能は、１．５５μｍの波長で０．３０ｄＢ／ｋｍと光コードに適した性能を有したものであった。
【００４１】
実施例３
φ０．４ｍｍのシリコン樹脂被覆（バッファ層）の光ファイバ素線を用い、ＰＥＮ／ポリアリレート鞘芯複合繊維２２０ｄＴＥＸ×１６本を使用し、実施例１と同様にして、外径０．７ｍｍのＦＲＴＰ被覆の強化光ファイバコードを、２０００ｍを得た。
【００４２】
なお、本実施例の場合、加熱成形ノズル２０，２２における繊維占有率は、予備融着ノズル２０で８２．６ｖｏｌ％、加熱成形ノズル２２の最終段で８５．８ｖｏｌ％であった。
【００４３】
得られた光ファイバコードは、偏心率δが最大で１１％、0.６５％伸張時強力が８７．３Ｎ、最小曲げ直径が１３ｍｍ、光伝送損失が１．５５μｍの波長で０．３０ｄＢ／ｋｍと、光コードに適した性能を備えていた。
【００４６】
実施例５
光ファイバ素線への補強繊維の縦添え工程を２回に分けて行い、その都度予備加熱ノズルで予備融着したこと以外は、実施例１と同様にして外径０．７ｍｍのＦＲＴＰ被覆の強化光ファイバコードを２０００ｍ得た。
【００４７】
この場合、補強繊維であるＰＥＮ／ポリアリレート鞘芯複合繊維２２０ｄＴＥＸの縦添えは、１回目７本、２回目１２本にそれぞれ設定し、予備加熱ノズルは、１段目に内径０．５０ｍｍ,２段目に内径０．７４ｍｍを使用し、繊維占有率は、それぞれ７４．７ｖｏｌ％、７８．４ｖｏｌ％とした。
【００４８】
得られた光ファイバコードは、偏心率δが最大で５．５％、0.６５％伸張時強力が１０７Ｎ、最小曲げ直径が１６ｍｍ、光伝送損失が１．５５μｍの波長で０．３０ｄＢ／ｋｍと、偏心率δがより小さく、より一層光コードに適した性能を備えていた。
【００４９】
実施例６
実施例２で得られたポリアミドシース付繊維強化熱可塑性プラスチック(ＦＲＴＰ)被覆の強化光ファイバコードに、図４に示したコネクタ３０を接続した。コネクタ３０は、フェルール３２と、フード部３４と、第１および第２カシメ部３６，３８とを有している。
【００５０】
本実施例の強化光ファイバコード１０ａは、光ファイバ素線１２ａと、ＦＲＴＰ製の強化被覆層１４ａと、ポリアミド１２で形成された被覆部１５ａとを備えている。
【００５１】
このような構成の強化光ファイバコード１０ａは、強化被覆層１４ａと被覆部１５ａとが、所定長さ剥かれ、露出した光ファイバ素線１２ａの先端にフェルール３２が挿通固定される。
【００５２】
そして、剥かれた強化被覆層１４ａと被覆部１５ａとは、第１および第２カシメ部３６，３８とにそれぞれカシメ固定される。このとき、強化被覆層１４ａは、フレア状に広げられる。
【００５３】
また、強化光ファイバコード１０ａは、スペーサ３９を介して、フード部３４内に挿入固定される。
【００５４】
実施例７
実施例２で得られたポリアミドシース付繊維強化熱可塑性プラスチック(ＦＲＴＰ)被覆の強化光ファイバコードに、図５に示したコネクタ４０を接続した。コネクタ４０は、フェルール４２と、フード部４４と、カシメ部４６とを有している。
【００５５】
本実施例の強化光ファイバコード１０ａは、実施例６で示したものと実質的に同じものであって、光ファイバ素線１２ａと、ＦＲＴＰ製の強化被覆層１４ａと、ポリアミド１２で形成された被覆部１５ａとを備えている。
【００５６】
このような構成の強化光ファイバコード１０ａは、強化被覆層１４ａと被覆部１５ａとが、所定長さ剥かれ、露出した光ファイバ素線１２ａの先端にフェルール３２が挿通固定される。
【００５７】
そして、剥かれた強化被覆層１４ａは、カシメ部４６にカシメ固定され、被覆部１５ａは、切断される。このとき、強化被覆層１４ａは、フレア状に広げられる。また、強化光ファイバコード１０ａは、スペーサ３９を介して、フード部３４内に挿入固定される。
【００５８】
比較例１
φ１２５μｍの石英系光ファイバの外周に、バッファ層として、ＵＶ樹脂被覆を施した外径０．２５ｍｍの光ファイバ素線をボビンクリールから供給し、それを中央に配し、その外周囲に鞘部が融点約２７０℃のポリエチレンナフタレート(ＰＥＮ)、芯部が分解温度４００℃以上、ヤング率７８ＧＰａの液晶ポリマーであるポリアリレートであって、鞘部と芯部の断面積比が、３５．５／６４．５の鞘芯複合繊維２２０ｄＴＥＸのもの１９本を配し、これらの光ファイバ素線と複合繊維とを熱風槽に挿通した。
【００５９】
熱風槽は、鞘部のみ融解する温度である３０５℃に温度設定しており、熱風槽内に配置した内径０．８ｍｍの縦添え集合部において、複合繊維を光ファイバ素線の外周に放射状に収斂させて導入した後、さらに加熱成形ノズル（内径は、０．７９ｍｍ−０．７７ｍｍ−０．７５ｍｍ−０．７３に設定した。）内に順次通し、５ｍ／ｍｉｎで連続的に引き取り、ポリアリレート繊維を補強繊維とし、ＰＥＮをマトリックスとする外径０．７ｍｍの繊維強化熱可塑性プラスチック(ＦＲＴＰ)被覆の光ファイバコード１０を２００ｍ得た。
【００６０】
なお、本比較例の場合、加熱成形ノズルにおける繊維占有率は、加熱成形ノズルの最終段で８０．８ｖｏｌ％であった。また、光ファイバ素線は、補強繊維に縦添えされる直前まで冷却ジャケットで冷却していた。
【００６１】
この場合の製造後のノズルを観察したところ、補強繊維の縦添え集合部で、鞘成分および光ファイバ素線のバッファ層のカスが溜まっていて、長尺製造が困難な状態になっていた。
【００６２】
得られた光ファイバコードは、偏心率δが最大で１３．８％、光伝送損失が１．５５μｍの波長で１．７１ｄＢ／ｋｍと、非常に悪化していた。
【００６３】
比較例２
光ファイバ素線への補強繊維の縦添えを熱風槽の手前で行い、補強繊維の予備融着をしないこと以外は、実施例１と同じ製造条件で、外径０．７ｍｍのＦＲＴＰ被覆を設けた強化光ファイバコードを得た。
【００６４】
この時の製造後のノズルを観察したところ、熱風槽内の加熱成形ノズルに、鞘成分および光ファイバ素線のバッファ層のカスが溜まっていた。得られた光ファイバコードを観察すると、所々で光ファイバ素線がＦＲＴＰ被覆から飛び出すほどの偏心が認められ、これが加熱成形ノズルのカス付着につながったものと考えられる。
【００６５】
光伝送損失は、１．５５μｍの波長で３ｄＢ／ｋｍ以上と、非常に悪化していた。
【００６６】
【発明の効果】
以上、実施例で説明したように、本発明にかかる強化光ファイバコードの製造方法によれば、強化被覆層に対して、光ファイバの偏心が少なく、伝送損失が少なく、しかも、製造安定性に優れ、長尺ものの連続成形が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる強化光ファイバコードの断面図である。
【図２】本発明にかかる強化光ファイバコードの製造方法の第１実施例を示す製造工程の要部説明図である。
【図３】本発明にかかる強化光ファイバコードの製造方法の第２実施例を示す製造工程の要部説明図である。
【図４】本発明の強化光ファイバコードのコネクタを接続する場合の断面説明図である。
【図５】本発明の強化光ファイバコードに他の構造のコネクタを接続する場合の断面説明図である。
【符号の説明】
１０    強化光ファイバコード
１２    光ファイバ素線
１２ａ  光ファイバ本体
１２ｂ  バッファ層
１４    強化被覆層
【図１】
0004401031.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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