JP4964909B2 - 光ドロップケーブルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、配線系ケーブルからビルや一般住宅などの加入者宅内へ引き込み配線するために使用される光ドロップケーブルの製造方法に関する。

インターネットなどの通信サービスの普及に伴い、通信事業者から加入者宅までの全区間を光ファイバで結ぶＦＴＴＨ（Fiber To The Home）が急速に拡大してきている。このようなＦＴＴＨにおいて、加入者宅近傍の光配線網は、電柱を用いた架空配線が一般的であり、電柱に架渉した配線ケーブルから光ドロップケーブルを用いて加入者宅に引き落とす方式が主に採用されている。

この光ドロップケーブルは、一般に、光ファイバ心線を挟んでその上下に抗張力体を配置し、さらにその上に支持線を配置し、これらの外周にポリエチレンなどの熱可塑性樹脂を一括押出被覆して外被を設けた構造を有する。このケーブルの支持線と抗張力体の間には、ケーブル部の支持線部からの分離を容易にするため、連結部（首部）が設けられ、また、ケーブル部の外被の両側面には、光ファイバ心線の取出しを容易にするため、断面Ｖ字状の引き裂き用ノッチが設けられている。

ところで、近時、クマゼミなどの害虫が光ドロップケーブルに産卵管を突き刺し光ファイバを損傷させて、情報伝達に支障が生じる問題が発生している。そして、この損傷は、特に引き裂き用ノッチ部分に挿入された産卵管によるものであることが確認されており、引き裂き用ノッチが断面Ｖ字状という産卵管が挿入しやすい形状であることや、引き裂き用ノッチ形成部分の外被の厚さが薄くなっていることなどが、その理由であると考えられている。

そこで、クマゼミなどの産卵管による光ファイバの被害を防止するため、例えば、（１）外被内に光ファイバ心線を保護する保護部材を設ける（例えば、特許文献１参照。）、（２）引き裂き用ノッチの先端を光ファイバ心線の位置からずらし、万一、ノッチにクマゼミなどの産卵管が突き刺さっても光ファイバ心線を損傷させないようにする（例えば、特許文献２参照。）、（３）ノッチ開口部を剥離可能な材料で塞ぐ（例えば、特許文献３参照。）、（４）外被に、切断後に切断面同士を接着させた切り込み部を設ける（例えば、特許文献４参照。）など、ケーブル構造自体に様々な対策を施したものが提案されている。

しかしながら、（１）のケーブルでは、光ファイバ心線の取り出し性が大きく低下するうえ、部材数が多くなるためにコスト高となるなどの問題もある。（２）のケーブルでは、クマゼミなどの産卵管による被害を防止する効果が必ずしも十分ではない。（３）のケーブルでは、製造が困難であるうえ、（１）と同様、部材数の増加によってコスト高となる。さらに（４）のケーブルでは、材料によっては十分な光ファイバ心線に対する保護効果が得られなかったり、心線の取り出し性が低下するという問題がある。

特開２００７−７２３８０号公報 特開２００２−３２８２７６号公報 特開２００２−９０５９６号公報 特開２００６−１５４６３９号公報

本発明は上記従来技術の課題に対処してなされたもので、クマゼミなどによる光ファイバの損傷を確実に防止することができ、かつ、光ファイバ心線の取り出し性にも著しく優れる光ドロップケーブルを製造することができる方法を提供することを目的とする。

本願の請求項１に記載の発明の光ドロップケーブルの製造方法は、光ファイバ心線と、この光ファイバ心線の両側に間隔をおいて並行配置された抗張力体と、これらを一括被覆する、５５以上６３以下のショアＤ硬度（ＪＩＳ Ｋ ７２１５）を有するポリオレフィン樹脂からなる外被とを備え、前記外被の表面に先端が光ファイバ心線を挟んで対向する１対の半融着状態のスリット状引き裂き用ノッチが設けられている光ドロップケーブルの製造方法であって、前記光ファイバ心線および前記抗張力体を並列させつつ押出機に導入し、その外周に加熱溶融した前記ポリオレフィン樹脂を押出被覆した後、該被覆の表面温度が前記ポリオレフィン樹脂の融点近傍になったときに、その表面に切り込みを入れ、そのまま冷却硬化させて前記引き裂き用ノッチを形成することを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光ドロップケーブルの製造方法において、前記ポリオレフィン樹脂を押出被覆した後、直ちにその被覆表面を強制冷却して前記切り込みを入れることを特徴とするものである。

本発明によれば、クマゼミなどによる光ファイバの断線を略確実に防止することができるとともに、光ファイバ心線の取り出し性にも著しく優れる光ドロップケーブルを得ることができる。

本発明の一実施形態に係る光ドロップケーブルを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る光ドロップケーブルの製造に使用される製造装置の一例を示す模式図である。 スリット状ノッチの反発力の測定方法を説明する図である。 本発明の光ドロップケーブルの一変形例を示す断面図である。 本発明の光ドロップケーブルの他の変形例を示す断面図である。 本発明の光ドロップケーブルの他の変形例を示す断面図である。 本発明の光ドロップケーブルの他の変形例を示す断面図である。 本発明の光ドロップケーブルの他の変形例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、説明は図面に基づいて行うが、それらの図面は単に図解のために提供されるものであって、本発明はそれらの図面により何ら限定されるものではない。また、以下の説明において、同一もしくは略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の光ドロップケーブルの一実施形態を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態の光ドロップケーブル１０１は、電柱間に架設した配線ケーブルからビルや一般住宅などの加入者宅内へ引き込み配線するために使用されるケーブルである。この光ドロップケーブル１０１は、ケーブル部１０と支持線部２０とこれらを連結する連結部３０とから構成されている。

ケーブル部１０は、１本の単心光ファイバ心線１１と、この単心光ファイバ心線１１の上方および下方にこれらの各中心がほぼ同一平面上に位置するように間隔をおいて並行に配置された鋼線、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）などからなる抗張力体１２、１２と、これらの外側に一括して押出被覆された外被１３とを備えている。

外被１３は断面が略矩形状に形成され、その両側面、光ファイバ心線が位置する部分には、ケーブル幅方向に延びる１対の半融着状態のスリット状ノッチ１４、１４が、それぞれの先端が光ファイバ心線１１を挟んで対向するように設けられている。スリット状ノッチ１４、１４の各先端は、光ファイバ心線１１の近傍に達している。この半融着状態のスリット状ノッチ１４、１４は、外被１３を形成する際、外被１３が半溶融状態にあるときに表面に切り込み（スリット）を入れ、そのまま冷却硬化させたものである。このようなスリット状ノッチ１４、１４は、見かけ上はスリットは観察されず、外被１３の表面はノッチが形成されていない外被の表面と略同じ外観を呈している。

一方、支持線部２０は、鋼線などからなる支持線２１と、その外周にケーブル部１０の外被１３および連結部３０と一体に押出被覆された被覆２２とから構成されている。被覆２２は断面が円形状に形成されている。

ケーブル部１０の外被１３、支持線部２０の被覆２２および連結部３０は、ＪＩＳ Ｋ ７２１５に基づいて測定されるショアＤ硬度（以下、単にショアＤ硬度という）が５５以上６３以下のポリオレフィン樹脂の一括押出により形成されている。ショアＤ硬度が前記範囲のものであれば、ポリオレフィン樹脂の種類は特に限定されるものではない。具体的には、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）などのポリエチレン、エチレンにプロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、４−メチル−１−ペンテンなどのα−オレフィンを共重合させたエチレン・α−オレフィン共重合体、エチレン・アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、エチレン・アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）、エチレン・メタクリル酸エチル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリイソブチレンなどが使用される。これらは単独または混合して使用される。これらの樹脂には、難燃剤や着色剤などが配合されていてもよい。ポリオレフィン樹脂のショアＤ硬度が５５未満であると、クマゼミなどの産卵管による被害を防止する効果が低下し、また、ショアＤ硬度が６３を超えると、光ファイバ心線の取り出し性が低下する。ポリオレフィン樹脂のショアＤ硬度は、５５以上６１以下であることがより好ましい。

また、上記単心光ファイバ心線１１は、特に限定されるものではなく、光ファイバの外周にシリコーン樹脂や紫外線硬化型樹脂などを被覆したもの、その外周にさらにナイロン樹脂や着色剤配合の熱可塑性エラストマ、例えばポリブチレンナフタレート系熱可塑性エラストマやポリブチレンテレフタレート系熱可塑性エラストマなどを被覆したものなどが使用される。

さらに、抗張力体１２を構成する材料としては、鋼線やＦＲＰの他、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド繊維などのアラミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維などのポリエステル系繊維、ナイロン繊維、これらの繊維をポリエステル−アクリレート樹脂などで収束し結着させた複合材などが挙げられる。

次に、上記光ドロップケーブル１０１の製造方法について記載する。
図２は、上記光ドロップケーブル１０１の製造に使用される装置の模式図である。図２に示すように、この製造装置は、単心光ファイバ心線１１を送り出す光ファイバ心線送出装置４１と、抗張力体１２、１２を送り出す抗張力体送出装置４２、４２と、支持線２１を送り出す支持線送出装置４３と、送り出された単心光ファイバ心線１１を予備加熱する予備加熱装置４４と、予備加熱された単心光ファイバ心線１１、抗張力体１２、１２および支持線２１をそれぞれ所定の位置に集合させつつ、その外周に外被１３用の樹脂を被覆する押出機４５と、樹脂を半溶融状態まで冷却する補助冷却水槽４６と、半溶融状態とされた樹脂の所定の位置に切り込みを入れるスリット加工装置４７と、樹脂をさらに冷却して硬化させる主冷却水槽４８と、光ドロップケーブル１０１を巻き取る巻取装置４９とを備えている。

光ファイバ心線送出装置４１から送り出され、予備加熱装置４４で予備加熱された光ファイバ心線１１、抗張力体送出装置４２および支持線送出装置４３からそれぞれ送り出された抗張力体１２、１２および支持線２１は、押出機４５に導入され、所定の位置に集合されつつその周囲に加熱溶融された樹脂が押し出される。光ファイバ心線１１に予備加熱を施しておくことによって、樹脂被覆時に光ファイバ心線１１と樹脂との界面に気泡が生ずるのを防止することができる。なお、気泡は光ファイバ心線１１表面の揮発成分に起因するもので、気泡が生ずることによって冷却後の光ファイバ心線１１と樹脂との界面に空隙が生ずる。予備加熱を行うことによって、かかる空隙の発生を防止することができる。

このように樹脂が被覆された各線材（光ファイバ心線１１、抗張力体１２および支持線２１）は補助冷却水槽４６で、樹脂が半溶融状態になるまで、具体的には、樹脂の表面温度が樹脂の融点近傍（上記ポリオレフィン樹脂の場合には、通常１００〜１５０℃、好ましくは１００〜１３０℃）になるまで冷却された後、スリット加工装置４７に送られ、半溶融状態にある樹脂にスリット状ノッチ１４となる切り込みが入れられる。スリット状ノッチ１４となる切り込みを入れる際の温度が、樹脂の融点より低過ぎても高過ぎても半融着状態のスリット状ノッチ１４を形成することができない。すなわち、切り込みを入れる際の温度が、樹脂の融点より低過ぎると、切り込みの切断面が全く融着しないかもしくは不十分になり、クマゼミなどの産卵管が挿入されやすくなる。その結果、クマゼミなどの産卵管に対する防護効果が低下する。逆に、切り込みを入れる際の温度が、樹脂の融点より高過ぎると、切り込みの切断面が融着してしまい、スリット状ノッチ１４がノッチとして機能しなくなる。つまり、スリット状ノッチ１４を起点に引き裂くことができなくなる。その結果、心線の取出し性が不良となる。

このようにして樹脂表面にスリット状ノッチ１４が形成された後、主冷却水槽４８で樹脂がさらに冷却され硬化されて光ドロップケーブル１０１が得られる。得られた光ドロップケーブル１０１は巻取装置４９に巻き取られる。

本実施形態の光ドロップケーブル１０１においては、見かけ上、引き裂き用ノッチが形成されていないため、従来のようにクマゼミなどの産卵管が光ファイバ心線１１に誘導されることはない。しかも、万一、クマゼミなどの産卵管が外被１３に突き刺されることがあっても、外被１３は、ショアＤ硬度（ＪＩＳ Ｋ ７２１５）５５以上６３以下という、従来の外被材料より硬い材料で形成されているので、その先端が外被１３内部に深く突き刺さることはない。したがって、クマゼミなどの産卵管による光ファイバの断線を略確実に防止することができる。

一方、単心光ファイバ心線１１を取り出す際には、スリット状ノッチ１４はその切断面が完全に融着しておらず半融着状態であるため、手で容易に分離することができ、この分離したスリット状ノッチ１４を起点にケーブル部１０を幅方向に引き裂くようにすれば、単心光ファイバ心線１１を容易に取り出すことができる。

なお、このようなクマゼミなどから光ファイバ心線１１を保護し、かつ、光ファイバ心線１１の取り出し性を向上させる観点からは、スリット状ノッチ１４を起点とした引き裂き強度が１５Ｎ以下で、かつ、図３に示すように、スリット状ノッチ１４表面を直径１．０ｍｍの針５１で０．５ｍｍ押圧した際の反発力（ロードセル５２により測定される）が３Ｎ以上であることが好ましい。引き裂き強度が１０Ｎ以下で、かつ、上記反発力が３．５Ｎ以上であることがより好ましい。

本実施形態の光ドロップケーブル１０１においては、さらに、光ファイバ心線を保護する保護部材などの新たな部材を必要とすることもないため、製品価格の上昇を招くこともない。

ここで、本発明の効果を調べるため行った実験およびその結果について記載する。

図２に示す製造装置により、図１に示す構造の光ドロップケーブルを製造した。
すなわち、単心光ファイバ心線１１と２本の抗張力体１２と支持線２１とを図１に示すように平行に並べた状態で押出機４５に導入し、その外周に、下記に示すショアＤ硬度が５５以上６３以下の範囲にあるポリオレフィン樹脂を一括押出被覆した後、補助冷却水槽４６、スリット加工装置４７、主冷却水槽４８を順に通過させて、全体の幅が約２．０ｍｍ、同高さが約５．３ｍｍであって、深さ（全長）約０．５ｍｍのスリット状ノッチ１４を有する図１に示す光ドロップケーブルを製造した。単心光ファイバ心線１１には、外径２５０μｍの単心光ファイバ心線を用い、ケーブル部１０の抗張力体１２には、外径０．５ｍｍのアラミドＦＲＰを用い、支持線２１には、外径１．２ｍｍの亜鉛めっき鋼線を用いた。また、単心光ファイバ心線１１の予備加熱温度は、２００℃とし、さらに、スリット加工装置４７を通過させる際の樹脂の表面温度（スリット加工温度）は、１２０℃とした。

また、比較のために、ショアＤ硬度が５５以上６３以下の範囲にあるポリオレフィン樹脂に代えて、下記に示すショアＤ硬度が５５未満または６３を超えるポリオレフィン樹脂を用いた以外は、上記光ドロップケーブルと同様にして光ドロップケーブルを製造した。

さらに、スリット加工装置４７を通過させる際の樹脂の表面温度（スリット加工温度）を、９０℃または２００℃とした以外は上記各光ドロップケーブルと同様にして光ドロップケーブルを製造した。

ポリオレフィン樹脂Ａ：ショアＤ硬度４３
ポリオレフィン樹脂Ｂ：ショアＤ硬度５０
ポリオレフィン樹脂Ｃ：ショアＤ硬度５６
ポリオレフィン樹脂Ｄ：ショアＤ硬度６０
ポリオレフィン樹脂Ｅ：ショアＤ硬度６１
ポリオレフィン樹脂Ｆ：ショアＤ硬度６２
ポリオレフィン樹脂Ｇ：ショアＤ硬度６７

上記各光ドロップケーブルについて、スリット状ノッチを起点とした引き裂き強度、およびスリット状ノッチ表面を直径１．０ｍｍの針で０．５ｍｍ押圧した際の反発力を測定するとともに、下記に示す方法で、クマゼミの産卵管の侵入に対する防止効果（クマゼミ防護性）を評価した。評価結果を、外被材料の種類、その物性などとともに、表１に示す。

［クマゼミ防護性］
クマゼミが出現する期間に光ドロップケーブルを屋外に３０日間に亘って布設し、クマゼミの産卵管の侵入により生じた光ファイバの断線箇所の数を調べた。

表１に示すように、外被材料として５５以上６３以下のショアＤ硬度を有するポリオレフィン樹脂を用いるとともに、半融着状態のスリット状ノッチを設けた光ドロップケーブル（Ｎｏ．３−２、４−２、５−２、６−２）では、クマゼミ防護性および心線取り出し性がいずれも良好であった。これに対し、外被材料のショアＤ硬度が５５以上６３以下の範囲外であるか、あるいは、スリット加工温度が低過ぎるか高過ぎるために半融着状態のスリット状ノッチが形成されなかった光ドロップケーブルでは、クマゼミ防護性および心線取り出し性の少なくとも一方が不良であった。これらの結果から、クマゼミ防護性および心線取り出し性を両立させるためには、外被材料として５５以上６３以下のショアＤ硬度を有するポリオレフィン樹脂を用い、かつ、半融着状態の引き裂き用ノッチを設けることが必要であることが確認された。

なお、本発明は以上説明した実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、図４に示すように、上記実施形態において、ケーブル部１０内に収容する単心光ファイバ心線１１の数を２本またはそれ以上としてもよい。図４に示す光ドロップケーブル１０２は、図１に示す実施形態において、単心光ファイバ心線１１を２本配置したものである。

また、図５、図６に例示するように、単心光ファイバ心線１１に代えて、１枚乃至複数枚の光ファイバテープ心線１１１を使用してもよい。図５に示す光ドロップケーブル１０３は、図１に示す実施形態において、１本の単心光ファイバ心線１１に代えて、４本の光ファイバ素線を並列させ、その外周に一括被覆を施した光ファイバテープ心線１１１を１枚配置したものである。また、図６に示す光ドロップケーブル１０４は、図１に示す実施形態において、同様の光ファイバテープ心線１１１を２枚配置したものである。

さらに、図７に例示するように、支持線部２０を持たない構造とすることも可能である。図７に示す光ドロップケーブル１０５は、図１に示す実施形態におけるケーブル部１０のみで構成されたものである。

また、図示は省略したが、ケーブル部１０を複数状、図１に示す光ドロップケーブル１０１のそれより大径の支持線部２０の周囲に、支持線部と一体化することなく撚り合わせた構造としてもよい。このような光ドロップケーブルは、図１に示したような光ドロップケーブルを用いて光ファイバを加入者宅内に引き込む直前の電柱間に架設するいわゆる架空集合光ドロップケーブルとして使用されるものである。

さらに、以上説明した例では、いずれもスリット状ノッチ１４、１４が、その先端をケーブル幅方向に延長した直線が光ファイバ心線１１のほぼ中心を通るように設けられているが、例えば、図８に例示する光ドロップケーブル１０６は、図１に示す実施形態において、スリット状ノッチ１４の一方が、光ファイバ心線１１の位置より上方に、他方が、光ファイバ心線１１の位置より下方に位置するように設けるようにしてもよい。この場合も、両スリット状ノッチ１４の先端はいずれも光ファイバ心線１１近傍に達し、かつ、光ファイバ心線１１を挟んで対向した構成となっている。

１０…ケーブル部、１１…単心光ファイバ心線、１２…抗張力体、１３…外被、１４…半融着状態のスリット状ノッチ、２０…支持線部、２１…支持線、２２…被覆、４５…押出機、４６…補助冷却水槽、４７…スリット加工装置、４８…主冷却水槽、１０１〜１０６…光ドロップケーブル、１１１…光ファイバテープ心線。

Claims (2)

1. 光ファイバ心線と、この光ファイバ心線の両側に間隔をおいて並行配置された抗張力体と、これらを一括被覆する、５５以上６３以下のショアＤ硬度（ＪＩＳ Ｋ ７２１５）を有するポリオレフィン樹脂からなる外被とを備え、前記外被の表面に先端が光ファイバ心線を挟んで対向する１対の半融着状態のスリット状引き裂き用ノッチが設けられている光ドロップケーブルの製造方法であって、
   前記光ファイバ心線および前記抗張力体を並列させつつ押出機に導入し、その外周に加熱溶融した前記ポリオレフィン樹脂を押出被覆した後、該被覆の表面温度が前記ポリオレフィン樹脂の融点近傍になったときに、その表面に切り込みを入れ、そのまま冷却硬化させて前記引き裂き用ノッチを形成することを特徴とする光ドロップケーブルの製造方法。
2. 前記ポリオレフィン樹脂を押出被覆した後、直ちにその被覆表面を強制冷却して前記切り込みを入れることを特徴とする請求項１記載の光ドロップケーブルの製造方法。

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