WO2018123871A1 - 間欠固定テープ心線の製造方法 - Google Patents

Abstract

複数の光ファイバ同士の間に、未硬化の被覆材が進入するように塗布して硬化させることで、前記複数の光ファイバを、前記被覆材で一括被覆する工程と、一括被覆された前記複数の光ファイバを長手方向に速度Ｖ１で送り出しながら、長手方向に直交する幅方向に並べて配置された複数の回転刃を用いて、前記複数の光ファイバ同士の間に位置する前記被覆材を、長手方向に所定の間隔を空けて切断する工程と、を有し、前記速度Ｖ１が、前記回転刃の周速Ｖ２よりも大きい、間欠固定テープ心線の製造方法。

Description

間欠固定テープ心線の製造方法

　本発明は、間欠固定テープ心線の製造方法に関する。
　本願は、２０１６年１２月２８日に、日本に出願された特願２０１６－２５４７６３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　近年、隣り合う光ファイバ同士を連結する連結部を、光ファイバの長手方向に間欠的に配置した間欠固定型光ファイバテープ心線（以下、単に間欠固定テープ心線という）が提案されている。この間欠固定テープ心線は、光ファイバケーブル内に光ファイバを高密度に実装することが可能であり、接続作業時にはこれらの光ファイバを容易に一括融着接続することができるという利点を有する。この種の間欠固定テープ心線の製造方法は、例えば下記特許文献１に開示されている。
　特許文献１の製造方法では、複数本の光ファイバを送り出す際に、これらの光ファイバに、連結部となる未硬化のＵＶ硬化型樹脂を長手方向に間欠的に塗布する。そして、これらの光ファイバ同士が並列するように集線されるまでの間に、ＵＶ硬化型樹脂が硬化するのに必要な量のＵＶ光を照射することで、連結部を形成している。

日本国特開２０１０－３３０１０号公報

　ところで、上記特許文献１の製造方法では、連結部となる未硬化のＵＶ硬化型樹脂を間欠的に塗布し、これを硬化させている。この場合、未硬化のＵＶ硬化型樹脂が所定の範囲を超えて光ファイバに付着し、その後硬化することで、連結部同士の間の間隔が不意に小さくなる可能性がある。さらに、連結部が所定の範囲を超えて形成されることで、例えばケーブル内に収容された光ファイバ同士の相対移動がしにくくなり、この光ファイバにマイクロベンドが生じたり側圧が作用したりすることで、光の伝送損失が増大する可能性もある。
　また、上記したような連結部の形成範囲が不安定となる現象は、特に、間欠固定テープ心線を製造する際の光ファイバの送り出し速度を大きくした際に顕著になるため、製造効率を向上させる上での課題となっていた。

　本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、間欠固定テープ心線の連結部が形成される範囲を安定させるとともに、製造効率を向上させ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の態様に係る間欠固定テープ心線の製造方法は、複数の光ファイバ同士の間に、未硬化の被覆材が進入するように塗布して硬化させることで、前記複数の光ファイバを、前記被覆材で一括被覆する工程と、一括被覆された前記複数の光ファイバを長手方向に速度Ｖ１で送り出しながら、長手方向に直交する幅方向に並べて配置された複数の回転刃を用いて、前記複数の光ファイバ同士の間に位置する前記被覆材を、長手方向に所定の間隔を空けて切断する工程と、を有し、前記速度Ｖ１が、前記回転刃の周速Ｖ２よりも大きい。

　本発明の上記態様によれば、間欠固定テープ心線の連結部が形成される範囲を安定させるとともに、製造効率を向上させることができる。

間欠固定テープ心線の説明図である。 図１の間欠固定テープ心線の製造方法を説明する図である。 図２の回転刃の説明図である。 間欠固定テープ心線を用いた光ファイバケーブルの説明図である。

　以下、本実施形態に係る間欠固定テープ心線およびその製造方法を、図１から図４を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため縮尺を適宜変更している。また、図示の簡略化のため、光ファイバの数などが変更されている場合がある。
　図１に示すように、間欠固定テープ心線１０は、複数の光ファイバ素線若しくは光ファイバ心線（以下、単に光ファイバ１という）が被覆材２で一括被覆されている。

（方向定義）
　ここで、本実施形態ではＸＹＺ直交座標系を設定して各構成の位置関係を説明する。長手方向Ｘは光ファイバ１が延びる方向である。幅方向Ｙは、複数の光ファイバ１が並んでいる方向であり、長手方向Ｘに直交する。上下方向Ｚは、長手方向Ｘおよび幅方向Ｙに直交する方向である。

　被覆材２は、例えばＵＶ硬化型樹脂または熱硬化型樹脂などにより形成される。被覆材２は、隣り合う光ファイバ１同士の間に進入している。また、被覆材２のうち、隣り合う光ファイバ１同士の間に位置する部分は、光ファイバ１が延びる長手方向Ｘに沿って間欠的に切断されている。これにより、隣り合う光ファイバ１同士を連結する連結部２ａと、長手方向Ｘで隣り合う連結部２ａ同士の間に位置する分離部２ｂと、が形成されている。なお、分離部２ｂでは、隣り合う光ファイバ１同士が連結されていない。

　隣り合う光ファイバ１同士を連結する連結部２ａの位置に対して、当該隣り合う光ファイバ１の一方とそれに隣り合う他の光ファイバ１とを連結する他の連結部２ａは、長手方向Ｘにずれた位置に配置されている。このように、連結部２ａは、長手方向Ｘ及び幅方向Ｙの双方向に対して、千鳥状（ジグザグ状）に配置されている。

　次に、本実施形態における間欠固定テープ心線１０の製造方法について説明する。

　図２に示すように、間欠固定テープ心線１０の製造装置２０は、幅方向Ｙに並べて配置された複数の回転刃２１と、回転軸２２と、送り出し装置２３と、を備えている。複数の回転刃２１は回転軸２２に取り付けられており、回転軸２２の中心軸線Ｏを中心として、回転軸２２とともに一体として回転する。回転刃２１には、後述する切欠部２１ｂが設けられている。また、隣り合う回転刃２１が、回転軸２２に対して取り付けられる位相（angle）は、互いに異なっている。このため、先述したように、間欠固定テープ心線１０の連結部２ａは、長手方向Ｘおよび幅方向Ｙに対して千鳥状（ジグザグ状）に配置される。送り出し装置２３は、一括被覆された複数の光ファイバ１を、送り出し速度Ｖ１で回転刃２１に向けて送り出す。

　回転刃２１は、図３に示すように、中心軸線Ｏを中心とした円板状に形成されている。回転刃２１は、外周縁（radially outer edge）２１ａから径方向内側に向けて窪む切欠部２１ｂを有している。回転刃２１のうち、外周縁２１ａおよびその径方向内側の部分が、被覆材２を切断して分離部２ｂを形成する刃体部２１ｃである。回転刃２１のうち、切欠部２１ｂが、連結部２ａを形成する部分である。

　図示の例では、切欠部２１ｂが、中心軸線Ｏを径方向で挟んで一対形成されている。これにより、回転刃２１には刃体部２１ｃが２つ設けられている。２つの刃体部２１ｃそれぞれの外周縁２１ａの弧長は、ｂ１およびｂ２となっている。従って、この回転刃２１の外周縁２１ａの弧長の合計値（以下、切断部長さＢという）は、Ｂ＝ｂ１＋ｂ２により算出される。
　また、２つの切欠部２１ｂにおける、外周縁２１ａの仮想の弧長はｎ１およびｎ２となっている。従って、この回転刃２１の切欠部２１ｂにおける外周縁２１ａの仮想の弧長の合計値（以下、接続部長さＮという）は、Ｎ＝ｎ１＋ｎ２により算出される。
　図示の例では、回転刃２１が中心軸線Ｏを中心とした点対称な形状であるため、ｂ１とｂ２とが同等であり、ｎ１とｎ２とが同等である。従って、ｂ１とｎ１との比率、ｂ２とｎ２との比率、およびＢとＮとの比率が、いずれも同等である。

　なお、回転刃２１に設けられる切欠部２１ｂの数、大きさなどは適宜変更することができる。例えば、回転刃２１に、１つまたは３つ以上の切欠部２１ｂが設けられていてもよい。あるいは、各寸法ｎ１、ｎ２、ｂ１、ｂ２を適宜変更してもよい。

　間欠固定テープ心線１０を製造する際は、先ず、不図示の被覆装置によって、複数の光ファイバ１を幅方向Ｙに並べた状態で、光ファイバ１同士の間に未硬化の被覆材２が進入するように塗布し、この被覆材２を硬化させる。これにより、複数の光ファイバ１を、被覆材２で一括被覆する。
　次に、一括被覆された複数の光ファイバ１を、送り出し装置２３によって、送り出し速度Ｖ１で回転刃２１に向けて送り出す。このとき、回転刃２１は、中心軸線Ｏを中心として、外周縁２１ａにおける周速がＶ２となるように回転している。なお、回転刃２１と被覆材２とが接触する部分において、刃体部２１ｃの移動方向と送り出し装置２３による送り出し方向とが一致する方向に、回転刃２１は回転している。すなわち、被覆材２が切断される際の、被覆材２および複数の光ファイバ１に対する回転刃２１の外周縁２１ａの相対速度は、周速Ｖ２と送り出し速度Ｖ１との差分となる。

　一括被覆された複数の光ファイバ１が複数の回転刃２１に接触すると、各回転刃２１の刃体部２１ｃによって、光ファイバ１同士の間に位置する被覆材２が切断される。このとき、切欠部２１ｂでは被覆材２が切断されないため、被覆材２は長手方向Ｘに間隔を空けて間欠的に切断される。これにより、被覆材２の連結部２ａおよび分離部２ｂが形成される。
　以上のように、本実施形態における間欠固定テープ心線１０の製造方法は、複数の光ファイバ１同士の間に、未硬化の被覆材２が進入するように塗布して硬化させることで、前記複数の光ファイバ１を、前記被覆材２で一括被覆する工程と、一括被覆された前記複数の光ファイバ１を長手方向Ｘに速度Ｖ１で送り出しながら、長手方向Ｘに直交する幅方向Ｙに並べて配置された複数の回転刃２１を用いて、前記複数の光ファイバ１同士の間に位置する前記被覆材２を、長手方向Ｘに所定の間隔を空けて間欠的に切断する工程と、を有する。

　次に、上記製造方法の具体的な実施例について説明する。

（実施例１）
　本実施例では、上記製造方法の優位性を確認する検討を行った。
　具体的には、上記したように光ファイバ１を一括被覆してから、これを回転刃２１に送り出す際の送り出し速度Ｖ１を変化させた。周速Ｖ２は一定とした。そして、被覆材２を回転刃２１によって部分的に切断することで連結部２ａを形成したものを、実施例１の間欠固定テープ心線１０として作成した。
　なお、実施例１では、光ファイバ１として、φ２５０μｍの着色光ファイバ心線を用いた。また、間欠固定テープ心線１０に含まれる光ファイバ１の本数は１２本とした。一括被覆された光ファイバ１の送り出し速度Ｖ１は、２００～１２００（ｍ／ｍｉｎ）の範囲で変化させた。
　さらに、この実施例１と比較するため、従来のように、連結部２ａとなる未硬化の樹脂を間欠的に複数の光ファイバ１に塗布し、この樹脂を硬化させたものを比較例１の間欠固定テープ心線１０として作成した。

　実施例１および比較例１について、送り出し速度Ｖ１を変えて複数の間欠固定テープ心線１０を作成し、連結部２ａの状態を確認した結果を下記表１に示す。なお、表１では、ＯＫ（良好）を合格あるいは良判定、ＮＧ（不良）を不合格あるいは不良判定として表示している。具体的には、連結部２ａが所期した範囲を超えて形成されている場合をＮＧ（不良）とし、所期した範囲内で形成されている場合をＯＫ（良好）としている。

　表１に示すように、送り出し速度Ｖ１が１０００（ｍ／ｍｉｎ）以上になると、比較例１では連結部２ａが所期した範囲を超えて形成された。これに対して、実施例１の製造方法では、送り出し速度Ｖ１が１０００（ｍ／ｍｉｎ）以上であっても、連結部２ａが所期した範囲内で形成された。
　このように、実施例１の製造方法によれば、複数の光ファイバ１に対して未硬化の樹脂を長手方向Ｘに間欠的に塗布し、この樹脂を硬化させる場合と比較して、未硬化の樹脂が所定の範囲を超えて付着することで連結部２ａの形成範囲が不安定になることを防止できる。また、送り出し速度Ｖ１を大きくしても連結部２ａの形成範囲を安定させることができるため、間欠固定テープ心線１０の製造効率を向上できることが確認された。

（実施例２）
　本実施例では、送り出し速度Ｖ１と回転刃２１の周速Ｖ２との比率に関する検討を行った。
　具体的には、光ファイバ１としてφ２５０μｍの着色光ファイバ心線を用い、これを１２本一括被覆した後、被覆材２を回転刃２１によって部分的に切断して連結部２ａを形成した。このとき、送り出し速度Ｖ１と周速Ｖ２との比率を変化させた。なお、この比率を変化させた場合、同一の回転刃２１を用いると、連結部２ａおよび分離部２ｂの長手方向Ｘにおける長さが変化してしまう。このため、本実施例では、送り出し速度Ｖ１と周速Ｖ２との比率を変更するのに伴い、回転刃２１に設ける切欠部２１ｂの数を変更することで、連結部２ａおよび分離部２ｂの長さが一定になるように調整した。例えば、Ｖ１：Ｖ２＝４：１のときに、切欠部２１ｂが８つの回転刃２１を用いた。これを基準として、例えばＶ１：Ｖ２＝２：１の時には、Ｖ１のＶ２に対する比率が大きくなるのに合わせて、切欠部２１ｂが４つの回転刃２１を用いた。なお、いずれの回転刃２１についても、中心軸線Ｏを中心とした点対称な形状とした。

　本実施例では、Ｖ１：Ｖ２を１：２～１０：１の間で変化させて間欠固定テープ心線１０（以下、実施例２という）を作成した。また、この間欠固定テープ心線１０と比較するために、分離部２ｂのないフラットの１２心テープ心線（以下、比較例２という）を作成した。そして、実施例２および比較例２のテープ心線を、胴径３１０ｍｍのボビンに巻き張力３００ｇｆで１０ｋｍ巻き付け、波長１．５５μｍでの光の伝送損失を、ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）によって測定した。そして、実施例２の光の最大伝送損失と比較例２の光の最大伝送損失との差分（以下、単に差分Δαという）を算出した。
　以下に示す表２では、Δα≦０．０５（ｄＢ／ｋｍ）の場合に評価結果が良好であるとしてＯＫ（良好）とし、Δα＞０．０５（ｄＢ／ｋｍ）の場合に評価結果が不充分であるとしてＮＧ（不良）とした。

　表２から、回転刃２１の周速Ｖ２が比較的大きい場合には、間欠固定テープ心線１０の光の伝送損失が増大する傾向があることが判る。具体的には、Ｖ１：Ｖ２が１：２～３：２の範囲では、評価結果がＮＧ（不良）となっている。これは、回転刃２１の周速Ｖ２が比較的大きい場合、被覆材２に対して回転刃２１が主として上下方向Ｚから圧接するようにして被覆材２が切断されるため、上下方向Ｚに突出するバリが発生しやすいためであると考えられる。このようなバリが発生すると、間欠固定テープ心線１０をボビンに巻き付けた際に、このバリが光ファイバ１に押し付けられて、光ファイバ１に局所的な側圧が作用することで、光の伝送損失が増大すると考えられる。

　これに対して、Ｖ１：Ｖ２が２：１～１０：１の範囲では、評価結果がＯＫ（良好）となっている。回転刃２１の周速Ｖ２が比較的小さい場合、被覆材２に対して回転刃２１が主として長手方向Ｘから圧接するようにして被覆材２が切断される。このため、上下方向Ｚに突出するバリが発生しにくい。このようなバリが発生しにくい場合、バリが光ファイバ１に押し付けられたことによる局所的な側圧が光ファイバ１に作用しにくいため、比較例２である分離部２ｂのないフラットのテープ心線と同等の光の伝送損失に抑えることができると考えられる。

　以上のことから、送り出し速度Ｖ１を回転刃２１の周速Ｖ２の２倍以上とすることで、被覆材２を切断する際にバリが生じるのを抑えることができる。さらに、間欠固定テープ心線１０がボビンに巻かれた際に、このバリによって光ファイバ１に側圧が作用し光の伝送損失が増大するのを抑制することができる。また、このような作用効果は、例えば光ファイバケーブル内で間欠固定テープ心線１０が高密度に束ねられた場合にも得られると考えられる。

（実施例３）
　本実施例では、回転刃２１の好ましい形状について検討した。
　具体的には、図３に示すｂ１およびｎ１の比率を変更した複数の種類の回転刃２１を用意し、これらの回転刃２１を用いて間欠固定テープ心線１０を作成した。これらの回転刃２１における切欠部２１ｂの位置および数は、図３に示すものと同様である。すなわち、中心軸線Ｏを挟んで径方向に対向する位置に、一対の切欠部２１ｂが設けられた回転刃２１を用いた。いずれの回転刃２１についても、中心軸線Ｏと点対称な形状とした。このため、ｎ１＝ｎ２であり、ｂ１＝ｂ２である。また、ｎ１：ｂ１＝ｎ２：ｂ２＝Ｎ：Ｂである。ｎ１とｂ１との比率（すなわち、接続部長さＮと切断部長さＢとの比率）は、３：１～１：２５の範囲で変化させた。
　なお、本実施例では光ファイバ１としてφ２５０μｍの着色光ファイバ心線を用い、これを１２本一括被覆した後、上記した複数の種類の回転刃２１によって被覆材２を切断して連結部２ａを形成した。

　さらに、上記実施例３の間欠固定テープ心線１０および単心光ファイバ着色素線（比較例３）を用いて、図４に示すような１４４心の光ファイバケーブル１００を作成した。この光ファイバケーブル１００は、ポリエチレン製のシース５５と、シース５５に埋設された一対の抗張力体５６と、シース５５内に収容された１２枚の間欠固定テープ心線１０（実施例３）若しくは１４４本の単心光ファイバ着色素線（比較例３）と、を備えている。

　そして、実施例３の間欠固定テープ心線１０を用いた光ファイバケーブル１００と、比較例３の単心光ファイバ着色素線を用いた光ファイバケーブル１００とで、ＯＴＤＲを用いて光の伝送損失を測定し、光の最大伝送損失の差分Δαを算出した。
　以下に示す表３では、Δα≦０．０５（ｄＢ／ｋｍ）の場合に評価結果が良好であるとしてＯＫ（良好）とし、Δα＞０．０５（ｄＢ／ｋｍ）の場合に評価結果が不充分であるとしてＮＧ（不良）としている。

　表３に示すように、接続部長さＮが切断部長さＢの２倍以上である場合には、光の最大伝送損失の評価結果がＮＧ（不良）となっている。これは、接続部長さＮが比較的大きい場合には、連結部２ａが長手方向Ｘに長くなり、間欠固定テープ心線１０における光ファイバ１同士が相対移動しにくくなったためであると考えられる。すなわち、光ファイバ１同士が相対移動しにくい状態で光ファイバケーブル１００内に高密度に実装された結果、光ファイバ１にマイクロベンドが生じたり局所的な側圧が作用したりすることで、光の伝送損失が増大したと考えられる。

　一方、表３に示すように、切断部長さＢが接続部長さＮと同等以上、すなわちＢ≧Ｎである場合には、光の最大伝送損失の評価結果がＯＫ（良好）となっている。これは、回転刃２１のうち、被覆材２を切断する刃体部２１ｃが占める割合が切欠部２１ｂよりも大きくなることで、形成される連結部２ａが長手方向Ｘにおいて短くなったためであると考えられる。すなわち、連結部２ａが短いため、光ファイバ１同士が相対移動しやすくなり、光ファイバケーブル１００内に高密度に実装されても、シース５５内の空いているスペースに光ファイバ１が入り込みやすくなる。これにより、光ファイバ１にマイクロベンドが生じたり局所的な側圧が作用したりするのが抑えられた結果、光の伝送損失の増大を抑制することができたと考えられる。

　また実施例３では、上記の検討に加えて、間欠固定テープ心線１０を融着接続する際の作業性（以下、融着接続性という）についても確認した。表３に示すように、Ｎ：Ｂが１：２５の場合には、融着接続性の評価結果がＮＧ（不良）となっている。これは、切断部長さＢが過剰に大きいため、連結部２ａが長手方向Ｘにおいて短くなりすぎて、光ファイバ１のまとまりが悪くなったためである。
　これに対して、Ｂ≦２０Ｎの場合には、連結部２ａの長手方向Ｘの長さが確保された結果、融着接続性が低下するのを抑制することができた。
　以上のことから、Ｎ≦Ｂ≦２０Ｎとすることで、連結部２ａの長手方向Ｘにおける長さが好ましい範囲内となり、光の伝送損失が増大するのを抑制しながら、融着接続性を確保することができる。

　なお、実施例３における上記検討は、回転刃２１における切欠部２１ｂの数を変更しても、同様の結果が得られた。具体的には、切欠部２１ｂを１つ、４つ、５つ、および８つ設けた回転刃２１を用いても、上記と同様の結果が得られた。

　なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、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、図示した回転刃２１の形状は一例であり、適宜変更してもよい。
　また、間欠固定テープ心線１０に含まれる光ファイバ１の数は図示の例に限られず、適宜変更してもよい。また、間欠固定テープ心線１０に含まれる光ファイバ１の変更に伴い、幅方向Ｙに並べる回転刃２１の数を適宜変更してもよい。
　また、図１・図２では、隣り合う光ファイバ１同士の間すべてに回転刃２１を配置しているため、回転刃２１の数（例えば３つ）は、光ファイバ１の数（例えば４つ）より１つ少ない。しかしながら、本発明はこれに限られず、一部の光ファイバ１同士の間に回転刃２１を配置しなくてもよい。例えば、幅方向Ｙに並べられた複数の光ファイバ１を光ファイバ組とし、光ファイバ組同士の間に回転刃２１を配置してもよい。この場合、回転刃２１の数は、光ファイバ組の数よりも１つ少なくてもよい。また、１つの光ファイバ組には、２つの光ファイバ１が含まれていてもよい。

　その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の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　２…被覆材　２ａ…連結部　１０…間欠固定テープ心線　２１…回転刃　２１ａ…外周縁　２１ｂ…切欠部　Ｂ…切断部長さ　Ｎ…接続部長さ　Ｖ１…速度　Ｖ２…周速

Claims (4)

1. 　複数の光ファイバ同士の間に、未硬化の被覆材が進入するように塗布して硬化させることで、前記複数の光ファイバを、前記被覆材で一括被覆する工程と、
   　一括被覆された前記複数の光ファイバを長手方向に速度Ｖ１で送り出しながら、長手方向に直交する幅方向に並べて配置された複数の回転刃を用いて、前記複数の光ファイバ同士の間に位置する前記被覆材を、長手方向に所定の間隔を空けて切断する工程と、を有し、
   　前記速度Ｖ１が、前記回転刃の周速Ｖ２よりも大きい、間欠固定テープ心線の製造方法。
2. 　前記速度Ｖ１が、前記周速Ｖ２の２倍以上である、請求項１に記載の間欠固定テープ心線の製造方法。
3. 　前記回転刃は円板状に形成されるとともに、外周縁から径方向内側に向けて窪む切欠部を有し、
   　前記外周縁の弧長の合計をＢとし、前記切欠部における前記外周縁の仮想の弧長の合計をＮとするとき、Ｂ≧Ｎを満足する、請求項１または２に記載の間欠固定テープ心線の製造方法。
4. 　Ｂ≦２０Ｎを満足する、請求項３に記載の間欠固定テープ心線の製造方法。

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