(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抗張力線を供給し、その外周に所定形状のダイから熱可塑性樹脂を押出し、次いでこれを冷却固化して、１ないし２溝を有するユニット型光ファイバスペーサを成形した後、該スペーサに６０℃以上前記熱可塑性樹脂の融点以下の温度で熱処理を行うユニット型光ケーブル用スペーサの製造方法であって、
前記熱処理時のライン張力を１００ｇ以下とし、かつ、前記スペーサが、前記熱処理を行う加熱槽を出て、冷却槽を経た後、引取機で引き取られる前に、テンション測定機を設置し、このテンション測定機により前記光ファィバスペーサの前記熱処理時の前記ライン張力を常時測定することを特徴とするユニット型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、ユニット型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技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
抗張力体の外周もしくは複数の螺旋状溝を有するスペーサに光ファイバを収納し、その外周を押さえ巻したスペーサの外周に、１もしくは２個の光ファイバ収納溝を有するユニット型光ケーブル用スペーサ（以下、ユニット型スペーサということがある。）を複数本撚り合わせた構造の光ケーブルが知られている。
【０００３】
特に、ユニット型スペーサの撚り方向を交互に反転させながら撚り合わせた光ケーブルは、光ファイバの中間分岐性に優れており、今後の需要拡大が期待されている。
【０００４】
このユニット型スペーサは主に結晶性熱可塑性樹脂で構成されており、ケーブル化に際しての光ファイバの収納、もしくはユニット型スペーサの撚り合わせ時に印加されるテンションで伸びが生じることを防ぐため、抗張力体を備えていることが多い。
【０００５】
抗張力体は、ユニット型スペーサ自体が側壁１．０ｍｍ底部０．８ｍｍ程度の薄肉構造となっていること、撚り合わせの際に抗張力体の剛性が強すぎることによるユニット型スペーサの変形を避けるために、高強力繊維自体もしくは補強繊維を長手方向に引き揃えた極細のＦＲＰが使用されることが多い。
【０００６】
しかしながら、このような構造の従来のユニット型スペーサには、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、前述した抗張力体は、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、高強力繊維の場合、長手方向の圧縮に対する抑制力は、殆ど無く、また、前記ＦＲＰの場合でも、一般に圧縮方向に対する弾性率は、引張方向に対するそれの数分の一以下と小さくなっており、極細であることと相まって、その効果は殆ど期待できない。
【０００８】
一方、光ファイバケーブルは、温度変化の生じる場所に敷設されることが多く、特に屋外に敷設される場合、−３０〜＋７０℃の温度範囲で光伝送状態に変化が生じないことが必要とされている。
【０００９】
ところが、ユニット型スペーサを用いた前記光ファイバケーブルを、これらの環境下においた場合、光伝送性能が低下してしまう場合があった。この原因としては、結晶性熱可塑性樹脂で構成されたユニット型スペーサにおいて、温度変化により、結晶化が進行して、ユニット型スペーサに長手方向の収縮が生じることが考えられる。
【００１０】
つまり、一方向に撚り合わされた場合には、抑制されたはずの長手方向収縮が、交互反転しながら撚り合わせされているため、反転部の撚りが緩む形での長手方向収縮が可能となり、当初設定されていたユニット型スペーサの撚りピッチ、反転角にずれが生じたため、伝送損失が増加したものと考えられる。
【００１１】
そこで、本発明では、光ケーブルとして、使用する際に、ユニット型スペーサを交互反転しながら撚り合わせた場合であっても、反転部の撚りが緩む形での長手方向収縮が環境温度の変化に抗して、長手方向の収縮が生じないユニット型光ケーブル用スペーサ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抗張力線を供給し、その外周に所定形状のダイから熱可塑性樹脂を押出し、次いでこれを冷却固化して、１ないし２溝を有するユニット型光ケーブル用スペーサを成形した後、該スペーサに６０℃以上前記熱可塑性樹脂の融点以下の温度で熱処理を行うユニット型光ケーブル用スペーサの製造方法であって、前記熱処理時のライン張力を１００ｇ以下とし、かつ、前記スペーサが、前記熱処理を行う加熱槽を出て、冷却槽を経た後、引取機で引き取られる前に、テンション測定機を設置し、このテンション測定機により前記光ファィバスペーサの前記熱処理時の前記ライン張力を常時測定するようにした。
【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。
【００１４】
図１は、本発明にかかるユニット型光ケーブル用スペーサの一実施例を示している。
【００１５】
同図に示したユニット型光ケーブル用スペーサ１０は、抗張力体１２と、抗張力体１２の外周に熱可塑性樹脂１３の押出成形により被覆形成された側壁１３ａと底部１３ｂとで断面略凹状に形成されている。
【００１６】
抗張力体１２は、高強度、高弾性率、低伸度で、本体を構成する熱可塑性樹脂１３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、ポリアリレート繊維、ポリベンツオキサザール（ＰＢＯ）繊維、ポリアミド、ポリエステル、ビニロンなど）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もの、及び、これらの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線等を側壁１３ａあるいは底部１３ｂに埋入状に配置される。
【００１７】
側壁１３ａおよび底部１３ｂを構成する熱可塑性樹脂１３は、ポリエチレンからなり、７０℃で１時間経過後の、スペーサの長手方向に対する熱収縮率が０．４％以下になっている。
【００１８】
７０℃で１時間経過後における熱収縮率を０．４％以下に抑えるための熱処理は、ユニット型光ケーブル用スペーサ１０を製造したのち、６０℃以上でスペーサ本体を形成する熱可塑性樹脂１３の融点以下の温度に設定された加熱槽中に、好ましくはライン張力１００ｇ以下で連続的に挿通して、所定時間滞在させて熱処理を施せば良い。
【００１９】
ライン張力とは、図２に示す熱処理工程におけるユニット型光ケーブル用スペーサ１０を加熱槽２２で熱処理した後、加熱槽２２を出て、冷却槽２３を経た後、引取機２７で引取られる前に測定、検出される張力をいう。
【００２０】
ライン張力を１００ｇとするためには、熱処理槽２２中でのユニット型光ケーブル用スペーサ１０の熱収縮力をも考慮する必要があるため、熱処理槽２２の前では、ユニット型光ケーブル用スペーサ１０が弛んだ状態即ち、オーバーフィード気味で供給することとなる。
【００２１】
このため、熱処理槽２２の前には、各装置の心（走行中心）と略水平なガイド、例えばコロコンベヤーの様なローラーガイドや、ベルトコンベヤー、摩擦係数の低い滑板等を配置することによって、走行中心からユニット型光ケーブル用スペーサ１０が自重で垂下して、ラインテンションが増加するのを防ぐ必要がある。
【００２２】
熱処理槽２２内の加熱手段は、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が挙げられるが、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。
【００２３】
本発明のユニット型スペーサ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。
【００２４】
一般に、結晶性熱可塑性樹脂を溶融成形した場合、その冷却過程で結晶化は完全に行われず、経時的にあるいは、熱処理などにより結晶化が進行する。
ところが、結晶化に際して体積収縮に伴う、長手方向の収縮も生じるため、圧縮方向に抑制力を有しないユニット型スペーサを使用し、これをＳＺ状に撚り合わせた構造の光ファイバケーブルでは、ユニット型スペーサの収縮により、撚り戻りが生じて、伝送損失の増加が生じていた。
【００２５】
本発明では、ユニット型スペーサを熱処理することにより、予めユニット型スペーサ本体の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結晶化を抑制でき、長手方向の収縮等が抑制されるので、ユニット型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。
【００２６】
［実施例］
以下、本発明について、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。
【００２７】
実施例１
抗張力体１２として使用する芳香族ポリアミド繊維（デュポン製  ケブラー）１１４０dを２本、溶融押出機のクロスヘッドダイに導入し、１５m／分の速度で引取りながら、その外周にメルトインデックス（ＭＩ）が０．１ｇ／１０分で融点が１３１℃の高密度ポリエチレン樹脂（三井石油化学製；ハイゼックス６３００Ｍ）を１７０℃で押出被覆し、図１に示す横断面形状のユニット型スペーサ１０を連続的に製造してドラムに巻取った。
【００２８】
得られたユニット型スペーサ１０は、底部１３ｂの両端から上方に向けて、一対の側壁部１３ａが立設され、開口側が開いた略Ｕ字形断面であって、外幅６．９ｍｍ、底幅５．２ｍｍ、高さ５．４ｍｍ、溝外幅４．８ｍｍ、溝内幅３．９ｍｍ、溝深さ４．６ｍｍであった。
【００２９】
次いで、このユニット型スペーサ１０を、図２に示す如く、ドラム２０から供給側引取機２６で繰り出し、ローラーを水平に並べたガイドローラ２５上で余長ができるように引取機２６の速度調整を行いながら加熱ユニット２１から２５０℃の乾燥エアーを流している長さ４ｍの熱風加熱槽２２に導いて、巻取側引取機２７を１０ｍ／分の一定速度として熱処理を行い、引続いて冷却槽２３で冷却して、巻取機２４でドラムに巻取った。
【００３０】
この熱処理において、熱風加熱槽２２の出口のユニット型スペーサの表面温度を測定したところ、７０℃でテンション測定機２８での測定によるライン張力は２０ｇであった。
【００３１】
図３にこのライン張力の測定に用いたテンション測定機２８の詳細を示しており、テンション測定機２８は、冷却槽２３と巻取側引取機２７との間にあって、製造工程中に設置され、ユニット型スペーサ１０のライン張力を常時測定する。
【００３２】
同図に示したテンション測定機２８は、支持台２８ａ上に、所定の間隔を隔てて同一軸線上に回転自在に支持された一対のガイドローラ２８ｂ,２８ｃと、このガイドローラ２８ｂ,２８ｃの中間に設けられた張力検出ローラー２８ｄとを備えている。
張力検出ローラー２８ｄは、ロッド２８ｅにより回転自在に支持されていて、ロッド２８ｅは、スプリング２８ｆを介在させて、支持台２８ａに上下移動自在に設置されている。
【００３３】
ロッド２８ｅの位置側面には、アーム２８ｇが一体に突設されていて、このアーム２８ｇと支持台２８ａとの間にロードセル２８ｈが挟持されている。ロードセル２８ｈには、アンプ２８ｉとメータ２８ｊとが電気的に接続されている。
【００３４】
ライン張力が測定されるユニット型スペーサ１０は、一対のガイドローラ２８ｂ,２８ｃの上面側間に渡設され、その上部側からスペーサ１０を挟むようにして、張力検出ローラー２８ｄが載せられ、この張力検出ローラー２８ｄの荷重がスペーサ１０に加えられている。
【００３５】
なお、このようにスペーサ１０を設置するために、各ガイドローラ２８ｂ,２８ｃおよび張力検出ローラー２８ｄには、スペーサ１０の嵌合が可能な凹状溝が設けられている。
【００３６】
ユニット型スペーサ１０のライン張力が変動すると、これに伴って、張力検出ローラ２８ｄが上下移動し、この上下移動によりロートゼセル２８ｈに加えられる荷重が異なってくるので、この荷重変動をロードセル２８ｈにより検出することで、スペーサ１０のライン張力が測定される。
【００３７】
この場合、荷重とライン張力との関係は、事前に検量線を作成しておけば、簡単に求めることができる。このようにしてテンション測定機２８を製造ライン中に設けておくと、製造するユニット型スペーサ１０の全長に亘るライン張力を確認することができる。
【００３８】
巻取られたユニット型スペーサ１０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。
【００３９】
このユニット型スペーサ１０を、１０００ｍｍ丁度の長さに切断してサンプルとし、これを７０℃のギヤオーブンに１時間フリーな状態で静置した後、３０分間室内に放置して冷却し、このユニット型スペーサのサンプルの長さを測定したところ、９９７．１ｍｍで、長手方向の熱収縮率は０．３４％であった。
【００４０】
一方、外形２ｍｍの鋼線を７本撚り合わせたテンションメンバー３０を中心に配置し、溝幅４．６ｍｍ、溝深さ４．６ｍｍの螺旋溝３１を１０個備えた外径が２４．３ｍｍで、溝の撚り方向が交互に反転し、反転角度が２８０度、反転ピッチが３８０ｍｍのＳＺタイプの螺旋スペーサ３２を用い、各溝に８心の光ファイバーテープ３３を１０枚づつ積層し、合計８００心の光ファイバーを収納した状態で、その外周に押さえ巻テープ３４を隙間なく巻付けて、図３に示す断面形状のコアケーブル３５を製造した。
【００４１】
次いで、先に得られた、熱処理済みのユニット型スペーサ１０の底部１３ｂを中心側に向けた状態で、周方向に隣接配置し、８心の光ファイバテープ３３を１０枚ずつ実装しながら、上記のコアケーブル３５の外周に、反転角度２８０度、反転ピッチ３８０ｍｍでＳＺ状に撚り合わせた後、その外周に押さえ巻テープ３６を隙間なく巻き付け、さらにその外周にポリエチレンシース３７を施して、図３に示す略断面形状の外径４５ｍｍ、長さ２００ｍの２０００心光ファイバケーブル３８を得た。
【００４２】
この光ファイバケーブル３８について特にユニット型スペーサ１０部における光ファイバの、波長１．５５μｍでの伝送損失を、ドラム巻状態で測定したところ、１５本のユニット型スペーサに実装された光ファイバの全てが、０．２１〜０．２７ｄＢ／ｋｍの範囲に納まっていた。
【００４３】
その後、この光ファイバケーブル３８をドラム巻の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回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の範囲で問題となるような大きな変化は認められなかった。
【００４４】
実施例２
実施例１に対して、図４に示すように、抗張力体１２'に芳香族ポリアミド繊維（ケブラー１１４０ｄ）を１本のみユニット型スペーサ１０'の底部１３ｂ'の中央に配置し、熱処理における熱風加熱槽の設定温度を３００℃とした以外は、実施例１と同様の条件で、熱処理したユニット型スペーサ１０’を得た。このユニット型スペーサ１０’の熱風加熱槽出口での表面温度は９０℃であり、ユニット型スペーサ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。また、このユニット型スペーサ１０'の、実施例１と同様の方法によるギヤオーブン中での７０℃１時間経過後の熱収縮率は０．１８％であった。
【００４５】
表に実施例１と同一条件でのヒートサイクル試験前後の光ケーブルにおけるユニット本体に実装した光ファイバの光伝送性能測定値をまとめて示す。
【００４６】
実施例３
実施例１に対して、図２のガイドローラ２５で余長をより多く作り、オーバーフィード状態で熱風加熱槽２２にユニット型スペーサ１０を導いた以外は実施例１と同条件でユニット型スペーサ１０を得た。
【００４７】
このスペーサ１０の熱風加熱槽出口でのライン張力は１０ｇであり、該スペーサ１０の外観や横断面形状に問題となる変化、およびドラム巻取り時に蛇行等は認められなかった。
【００４８】
また、本実施例３のスペーサ１０について、実施例１と同様の方法によりギヤオーブン中での７０℃１時間経過後の熱収縮率は０．２０％であった。
【００４９】
表に実施例１と同一条件でのヒートサイクル試験前後の光ケーブルにおけるユニット本体に実装した光ファイバの光伝送測定値をまとめて示す。
【００５０】
比較例１
実施例１に対して、ユニット型スペーサの熱処理を行わないこと以外は、同様にして、ユニット型スペーサを得た。
【００５１】
このユニット型スペーサの、前述した測定方法での熱収縮率は０．７７％であった。
【００５２】
このユニット型スペーサを使用して実施例１と同様に製造した光ファイバケーブルの、ユニット型スペーサ収納部の光ファイバの光伝送性能を測定した結果、収納直後は０．２１〜０．２５ｄＢ／ｋｍ  であったが、−３０℃〜＋７０℃で５回ヒートサイクル後は０．４８〜１．２５ｄＢ／ｋｍに増加していた。
【００５３】
比較例２
実施例１と同一の口金を用いたユニット型スペーサについて、熱処理の条件を、ユニット型スペーサの処理速度を５ｍ／分と半分に落とし、熱風加熱槽の設定温度を２５０℃として熱処理後、冷却して巻き取った。熱風加熱槽出口でのユニット型スペーサ本体の表面温度は１３５℃に達しており、巻取り後のユニット型スペーサの横断面形状は、外幅５．２ｍｍ、底幅４．５ｍｍ、高さ４．６ｍｍ、溝外幅２．８ｍｍ、溝内幅３．２ｍｍ、溝深さ３．６ｍｍと変化が認められた。
【００５４】
比較例３
実施例１に対して、図２のガイドローラ２５を設置せずに、引取機２６、熱風加熱槽２２の走行心より下に宙ぶらりんになるように垂らしながら熱風加熱槽に導き熱処理を行った以外は実施例１と同条件でユニット型スペーサ１０を得た。このユニット型スペーサ１０の熱風槽出口でのライン張力は４００ｇであり、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。
【００５５】
しかし、本比較例３のユニット型スペーサ１０の、前述同様の測定による熱収縮率は０．５４％であった。
【００５６】
また、表に示すように、光ケーブルに光ファイバを実装、ヒートサイクルした場合、伝送損失が実施例と比較して上昇した結果となった。
【００５７】
なお、実施例１，２，３では、撚り合わせのコアにスペーサを用いているが、単なるロッド状の抗張力体としての線状物の外周にユニット型スペーサを撚り合わせた場合であってもその効果に変りはない。
【００５８】
また、ユニット型スペーサの熱処理についても、実施例では、一旦ユニット型スペーサをドラムに巻取り、その後、このドラムからユニット型スペーサを繰り出して、熱風加熱槽に供給する、いわゆるオフライン方式を例示しているが、抗張力体にポリエチレン樹脂を押出被覆した後そのまま加熱槽に導き熱処理する、オンライン方式ももちろん採用できる。
【００５９】
さらに、本発明の製造方法は、図１に示した、光ファイバの収納溝が１個のＵ字形断面だけでなく、例えば、光ファイバの収納溝が２個のＨ字形断面にものにも適用することができる。
【００６０】
【表１】
0004014327.tif 000002
【００６１】
【発明の効果】
以上実施例で詳細に説明したように、本発明にかかる製造方法で得られるユニット型光ケーブル用スペーサは、実用温度範囲での熱収縮による影響を排除するため、所定条件下で熱処理し、所定測定条件での熱収縮率を一定の範囲としているので、このユニット型スペーサに光ファイバを実装して光ケーブルとし、実用環境温度を想定したヒートサイクルを経ても、伝送損失の増加のない、極めて実用性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるユニット型光ケーブル用スペーサの一実施例を示す横断面図である。
【図２】（Ａ）本発明にかかるユニット型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。（Ｂ）熱風加熱槽前のユニット型光ケーブル用スペーサの状態を説明するための平面図である。
【図３】図２に示したテンション測定機の詳細図である。
【図４】本発明のユニット型光ケーブル用スペーサを用いた光ケーブルの一実施例を示す横断面図である。
【図５】本発明にかかるユニット型光ケーブル用スペーサの他の実施例を示す横断面図である。
【符号の説明】
１０              ユニット型光ケーブル用スペーサ
１２、１２'        抗張力体
１３、１３'        ユニット型スペーサ本体
１３ａ、１３ａ'    側壁部
１３ｂ、１３ｂ'    底部
２０              巻ドラム
２１              加熱源
２２              熱風加熱槽
２３              冷却槽
２４              巻取ドラム
２５              ガイドローラー
２６、２７        引取機
２８              テンション測定機
３０              テンションメンバー
３１              螺旋溝
３２              螺旋スペーサ
３３              テープ心線
３４              押さえ巻テープ
３５              コアケーブル
３６              押さえ巻テープ
３７              シース
３８              ２０００心光ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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