トップ :: H 電気 :: H01 基本的電気素子




【発明の名称】 水分侵入を軽減した乾式遮断外装ケーブル
【発明者】 【氏名】ケネス アラン ホーウィッツ
【要約】 【課題】水分の浸入を軽減した乾式遮断外装ケーブルを提供する。【解決手段】 ケーブルの長手軸に沿って延び、光ファイバ（２５）の複数群を含むコア（５５）を含み、水分侵入が軽減された乾式遮断外装ケーブル（４０）。コアは、コアに巻き付けられる前に硬化（ポリマー化）される流動性ポリマー材料（３１５）の層で被覆される内側表面を有する外装テープ（３００）で囲まれている。ポリマー材料は、水分との接触により膨張可能であり、水分がコアに入るのを遮断する。外装テープは、ケーブルの長さに沿って延び、内側表面の一部がテープの外側表面に重なり合うところの継ぎ目（３０１）を含む。プラスチック外装（４１）が、外装テープの外側表面を取り囲み、取扱中および環境への露出中ケーブルを保護する。

【解決手段】ケーブルの長手軸に沿って延び、光ファイバ（２５）の複数群を含むコア（５５）を含み、水分侵入が軽減された乾式遮断外装ケーブル（４０）。コアは、コアに巻き付けられる前に硬化（ポリマー化）される流動性ポリマー材料（３１５）の層で被覆される内側表面を有する外装テープ（３００）で囲まれている。ポリマー材料は、水分との接触により膨張可能であり、水分がコアに入るのを遮断する。外装テープは、ケーブルの長さに沿って延び、内側表面の一部がテープの外側表面に重なり合うところの継ぎ目（３０１）を含む。プラスチック外装（４１）が、外装テープの外側表面を取り囲み、取扱中および環境への露出中ケーブルを保護する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ケーブルの長手軸に沿って延び、少なくとも１つの伝送媒体（２５）を含むコア（５５，７５）と、内側表面と外側表面を有する外装テープ（３００）と、外装テープの外側表面上に押し出されたプラスチック材料を含む外被（４１）とを含む通信ケーブル（４０，６０）であって、外装テープの内側表面は、その上に配置され、コアに巻き付けられる前に少なくとも部分的に硬化される流動性ポリマー材料の層（３１５）を含み、巻き付けられた外装テープは、その内側表面の一部がその外側表面に重なり合う継ぎ目（３０１）を有し、該硬化されたポリマー材料は、水分との接触により膨張して水分がコア中に入るのを遮断することを特徴とする通信ケーブル。
【請求項２】 請求項１記載の通信ケーブル（４０，６０）において、コア（５５，７５）が乾燥している通信ケーブル。
【請求項３】 請求項１記載の通信ケーブル（４０，６０）において、伝送媒体（２５）は光ファイバを含む通信ケーブル。
【請求項４】 請求項１記載の通信ケーブル（４０，６０）において、コア（５５，７５）は、色分けされた光ファイバ（２５）の複数束を含み、各束は、光ファイバをユニットにまとめる構造で囲まれている通信ケーブル。
【請求項５】 請求項４記載のケーブル（４０，６０）において、構造は、色分けされたプラスチック鎧装を含む通信ケーブル。
【請求項６】 請求項４記載のケーブル（４０）において、構造は、だいたい円筒状のプラスチックチューブ（２１０）を含む通信ケーブル。
【請求項７】 請求項４記載の通信ケーブル（６０）において、構造は、光ファイバ（２５）を平行な同平面のアレイ（２２０）にまとめる接合材料を含む通信ケーブル。
【請求項８】 請求項１記載の通信ケーブル（４０，６０）において、継ぎ目（３０１）は、ケーブルの長手軸に対して実質的に平行になっている通信ケーブル。
【請求項９】 請求項１記載の通信ケーブル（４０）において、コア（５５）は、さらに、ケーブルの長手軸に沿って配置された強化部材（４５）を含む通信ケーブル。
【請求項１０】 請求項１記載の通信ケーブル（６０）において、さらに、コア（７５）の外側に配置され、外側プラスチック外被（６１）に埋め込まれた一対の対向する強化部材（７０）を含む通信ケーブル。
【請求項１１】 通信ケーブル（４０）を製造する方法であって、その流動状態にあるポリマー材料（３１５）の被覆を金属テープ（３００）に施すステップと、被覆された金属テープを、ポリマー材料を交差結合状態にせしめる進路に沿って移動させるステップとを含み、該交差結合されたポリマーは、水分を吸収できる圧力下で流動体を維持しながら大量の水分または水溶液を吸収できる方法。
【請求項１２】 請求項１１記載の方法において、交差結合は、被覆された金属テープ（３００）を加熱源にさらす硬化ステーション（３４０）において促進される方法。
【請求項１３】 請求項１１記載の方法において、交差結合は、被覆された金属テープ（３００）を紫外光源にさらす硬化ステーション（３４０）において促進される方法。
【請求項１４】 請求項１１記載の方法において、金属テープ（３００）は波形鋼を含む方法。
【請求項１５】 請求項１１記載の方法において、さらに、外装テープを形成するように、複数の伝送媒体（２５）のまわりに金属テープ（３００）を整列させるステップと、外装テープ上にプラスチック材料を押し出して、ケーブル（４０）を形成するステップとを含み、該外装テープは、重なり合う継ぎ目（３０１）で形成され、伝送媒体は、外装テープのプリマー被覆された側に隣接している方法。
【請求項１６】 請求項１５記載の方法において、継ぎ目（３０１）は、ケーブル（４０）の長手軸に平行になっている方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水分遮断設備を有する外装通信ケーブルに関し、特に、このようなケーブル内への水分吸収ポリマーの使用に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ケーブル産業では、周囲状況の変化により、プラスチックケーブル外被の内側と外側の間の蒸気圧に差が生じることが周知になっている。これは、一般に、ケーブルの外側から内側へ一方向に水分を侵入させるように作用する。ついには、これは、特にプラスチック外被が水分の侵入に対する唯一の防壁である場合、ケーブルの内側が好ましくない高い水分レベルに至る。ケーブル鎧装システムの内側の高レベルの凝縮水分は、金属導体の伝送特性に有害な影響を与えることがある。最近、光ファイバケーブルは、通信ケーブル市場に大きな食い込みを果たした。また、光ファイバケーブル内の水分自体の存在は、その性能に必ずしも有害ではないが、ケーブル内側に沿って接続点へ水分が伝わると、たとえば、特に凍結する環境では問題が起こることがあるので、防止されるべきである。
【０００３】通信信号を伝送するケーブルは、水分遮断設備に関する工業規格を満足しなければならない。たとえば、工業規格の１つは、長さ１メートルのケーブルを通って１時間に１メートルの圧力ヘッドの下で水分の伝達がないことを要求している。
【０００４】また、水分は、無傷なケーブルを傷つける損傷のためにケーブルに入ることがある。たとえば、かじり攻撃や機械的な衝撃が、ケーブルの鎧装システムに穴を開けて、水分の侵入を許し、そして制御されない場合は、水分がケーブルに沿ってスプライスクロージャの中に移動することがある。直接露出されたケーブルをかじり攻撃から保護するのに有効な方法は、金属シールド（すなわち、外装）でケーブルコアを囲むことであることが見出された。それにもかかわらず、外装だけでは、ケーブルを水分侵入から保護するのに不十分である。なぜなら、継ぎ目が不完全に形成されていることがあり、電撃攻撃が外装に穴を開けることがあるからである。
【０００５】本質的に、外装されたケーブル構造において水分侵入破損を避けるための３つの既知の技術がある。
【０００６】第１の技術は、ケーブルコアと外装間に水分遮断材料を使用することである。このような技術は、たとえば、米国特許第４，９０９，５９２号に開示されており、ここでは、水分遮断テープおよび／または水分遮断糸が取り付けられる。しかしながら、このテープは比較的高価であり、作製中に必要とされる材料の在庫に追加される。同様に、英国特許出願ＧＢ２ １６４ １９８Ａにはグリース充填式ケーブルが開示されており、ここでは、水分遮断パウダーが、撚り線および／またはらせん状に供給された金属帯を含むケーブルの種々の内部構成要素上に振りかけられる。以下に説明されるように、ケーブル中のグリースの存在は、顧客と製造業者の両方にとって好ましくない。また、多くの顧客は、ばらばらの水分遮断パウダーは健康に害があると考えている。
【０００７】他の技術は、波形外装テープの使用であり、ここでは、波形の重ね合わせは、山と谷が密着するように注意深く整列されている。また、この技術は有効だが、達成するのが困難かつ高価である。実際上、波形テープの重ね合わせを整列させるために、高価なロール形成機器が一般に使用される。
【０００８】水分侵入を防ぐ第３の技術は、外装テープの重なり（継ぎ目）領域に“ホットメルト”等の材料を塗ることである。これは、テープ形成処理の直前か処理中のどちらかにおいてこの材料を塗ることを要する。継ぎ目に塗る材料が不十分な場合は、ケーブルは、水分侵入検査に合格しないだろう。また、余分な材料が塗られた場合は、塗られた材料が、塗布器から下流の成形金型にたまり、外被欠陥を引き起こす。実際上、外被欠陥の主な原因は、このような余分な材料の存在に関連している。さらに、塗布器の位置も重要である。塗布器出力が十分であるが、テープの上張りにあまり深く配置されると、重なりのギャップが材料で完全に充填されなくなり、ケーブルは、水分侵入検査に不合格になるだろう。また、塗布器が上張りにあまり浅く配置されても、ケーブルは、水分侵入検査に合格しないだろう。また、この状態は、余分な材料が成形金型にたまるので、外被欠陥を引き起こすことがある。
【０００９】上述の配置は、優秀な水分遮断能力を提供するが、一般に、コアを満たす、米国特許第４，７０１，０１６号に開示されているようなグリース状充填材料を補うために使用されている。これらの材料は、塗るには多少やっかいであり、充填成形材料を除去して重ね継ぎを容易にするために溶剤等の洗浄薬品を必要とする。また、これらの薬品がファイバの着色料または被覆材に悪影響を与えないように、配慮しなければならない。そこで、要求されているのは、コアが、グリース状材料で充填されておらず、コアに沿った水分の流れを遮断する他の設備を含む、ケーブルである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】従来技術の上述の問題は、多くの伝送媒体を有するケーブルの長手軸に沿って延びるコアを含む、本発明の乾式ケーブルで克服される。コアは、コアに巻かれる前に硬化（ポリマー化）される流動性ポリマー材料からなる層で内側表面が被覆された外装テープで囲まれている。ポリマー材料は、水分に接すると膨張する性質を有し、コア中への水分の侵入を遮断するように作用する。外装テープは、ケーブル長に沿って延びており、内側表面の一部がテープの外側表面に重なり合う継ぎ目を含む。プラスチック外被が外装テープの外側表面を取り囲み、取り扱い中および環境への露出中のケーブルを保護する。
【００１１】本発明の実施例において、伝送媒体は、一団に束ねられると共に１つ以上のコアチューブに入れられた光ファイバからなる。また、本発明の実施例において、外装テープは、波形鋼から作られており、ケーブルは、その長さに沿って延びて引張り強度を提供する１つ以上の強化部材を含む。
【００１２】一実施例において、流動性超吸収性ポリマー（ＳＡＰ）からなる層が外装テープに塗布され、ケーブルの作成中に硬化される。本発明およびその動作モードは、添付図面と共に読まれる場合に以下の詳細な説明からより明確に理解される。
【００１３】
【用語】以下の定義は、技術上の一般的な用い方に合っている。
乾式ケーブル−そのコア内にグリース状充填材料の使用を避けた通信ケーブル。
コア−鎧装システムで囲まれた光ファイバおよび／または銅線等の伝送媒体を含む通信ケーブルの一部。
【００１４】鎧装システム−コアを囲み、取扱中および環境状態から伝送媒体を保護するのに使用される通信ケーブルの一部。
【００１５】超吸収性ポリマー（ＳＡＰ）−圧力下で流動性を維持しながら大量の水分または水溶液を吸収できる交差結合されたポリマー。これらの材料は、水溶液に溶解せず、典型的には有機溶剤である。
【００１６】
【発明の実施の形態】少なくとも１つの工業規格は、長さ１メートルのケーブルを通って１時間に１メートルの圧力ヘッドの下で水分の伝達がないことを要求している。このような規格にしたがう検査は、一般に図１に示され、その高さがケーブル１００より上に１メートルある水柱１２０が、ケーブル１００の一方の端部に結合される。規格を満足するためには、１時間以内にケーブル１００の他方の端部から出て来る水がなければ良い。それにもかかわらず、出て来る水を受けるしずく受け皿１１０が配置されている。屋外ケーブルは、一般に、その長さに沿った水の流れを防ぐ水分遮断材料を含む。この材料の例は、ケーブルの裂け目に充填して水の流れを遮断するように努力する疎水性ゲル状（グリース）充填材を含む。また、グリース充填材は、もくろんだ目的には有効であるが、このようなケーブルを重ね継ぎする時にグリースを扱わなければならない職人に非常に嫌われている。水分遮断材料の他の例は、ケーブルに取り付けた場合に、水分を吸収して膨張し、ケーブルの長さに沿う水の長手方向の流れを遮断する親水性ポリマーである。このようなケーブルは図２に示される。
【００１７】図２は、光ファイバ２５の１つ以上のユニット２４からなるコア２６を含む既知の通信ケーブル２０を開示している。各ユニット２４−２４には、色分けされた結束糸２７が巻き付けられている。これらのユニットは、ケーブルの中心軸に沿って配置されたプラスチックコアチューブ２８内に入れられている。コアは、さらに、コアチューブ２８内に第１の水分遮断テープ３０も含む。水分遮断テープ３０は、容易に水分を吸収するのでこのように呼ばれる親水性材料で処理された、ランダムに配置されたファイバのウェブ構造を含むつむぎ接合された不織ポリエステル材料である。第２の水分遮断テープ３９は、コアチューブ２８の外側表面に巻き付けられ、テープ３０と同じ概略構造を有している。コアチューブ２８は、さらに、金属シールド３４と外側プラスチック外被３８で囲まれている。一対の全く反対に対向した強化棒３６−３６は、ケーブルに引張り強さと圧縮剛性を加えることによって光ファイバ２５を保護している。この特殊なケーブル２０は、グリース状充填材料の使用を避けているので、乾式ケーブルとして知られている。
【００１８】親水性材料は、吸収される液体中の熔解なしに圧力下で大量の水分または水溶液を吸収して保持できる超吸収性ポリマーを含む。合成ポリマーは、市場の大部分を構成し、合成成分で表わされる。例は、交差結合されたポリアクリレート、ポリアクリルアミド、種々の共重合体および３重合体を含む。ポリアクリレートベースの材料は、材料のうちただ１つ最も大きな部類のものに相当する。ポリマーが溶媒化されるにつれて、連鎖が広がり、イオン反発力が、その分子を膨張させる−この種のポリマーの大きな吸収能力を作る−。典型的な能力は、重さ対重さを基本として２００倍から１０００倍の範囲にわたる。この能力は、イオンの溶解強度が増加するにつれて減少する。たとえば、１％塩水溶液の能力は、蒸留水の約１０％である。吸収速度は、表面積と、交差結合の程度およびタイプの関数である。吸収速度は、数秒から数時間の範囲にわたる。交差結合密度は、吸収ばかりでなく、吸収するのに必要な時間と、形成されるゲルの強度に影響を与える。一般に、交差結合密度が高くなればなるほど、形成されるゲルが強くなる。交差結合密度と同様に減少した吸収能力に達する時間が増加し、吸収能力が減少する。
【００１９】吸収された液体は、現在の湿度に依存して比較的乾いた状態に達するまで、膨張したポリマーからゆっくり蒸発する。この乾いた材料は、再び水分を下のレベルまで吸収する。この循環現象は、ポリマーの寿命にわたって続く。
【００２０】本発明によれば、図３は、一般に、グリース状充填材を避けるばかりでなく、水分遮断テープやばらばらなパウダーの費用も避ける乾式遮断外装ケーブルの構造を示す。発明者は、その流動状態にある超吸収性ポリマー（ＳＡＰ）を外装テープ３００の片側に塗って、テープ３００が複数の伝送媒体２００のまわりに形成される前に硬化させることができると判断した。本発明の好適な実施例では、テープ３００は、流動性ＳＡＰが被覆されてケーブルの製造中に硬化される波形鋼からなる。流動性ＳＡＰ３１５は、容器３１０に貯蔵されており、容器３１０は、流動体３１５を加熱し、チューブ３１１およびノズル３１２を通して、移動している外装テープ３００上に供給する。本発明の他の実施例では、テープは、流動性ＳＡＰが被覆され、製造ライン上に載せられる前に硬化される。どちらの場合にも、硬化（重合化）は、室温で空気中において起こるか、または重合化を早める加熱器もしくは紫外線ランプを含む硬化ステーション３２０で起こる。本発明で使用するのに適する流動性ＳＡＰ材料は、イマージング テクノロジーズ（Ｅｍｅｒｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）社から市販されているＭｅｌｔｓｏｒｂＴＭ１０４ホットメルト超吸収材であり、１５０℃と１９０℃間の温度でスプレーされる。本発明で使用するのに適する他の流動性ＳＡＰ材料は、ヘンケル アドヒーシブズ（Ｈｅｎｋｅｌ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ）から市販されているＭＡＣＲＯＭＥＬＴ Ｑ４４１１−２２ホットメルト密封材であり、１２０℃と１６０℃間の温度でスプレーされる。これらの流動性ＳＡＰ材料は両方とも、硬化ステーション３２０を使用せずに室温で空気中において硬化される。
【００２１】また、図３には、光ファイバまたは銅線からなる複数の伝送媒体２００のまわりにテープ３００を形成する成形金型３３０も示されている。金型３３０と外装テープ３００は、わずかな量の重なりを提供する寸法にされており、それにより、好適にケーブルの長手軸に平行な継ぎ目３０１を提供する。かけがえとして、外装テープは、継ぎ目がケーブルの長さに沿ってらせん状に進むように、伝送媒体に巻き付けることができる。
【００２２】外装テープ３００は、伝送媒体２００のまわりに形成されると、押出しヘッド３４０を通過する。押出しヘッド３４０は、チューブ３４５から高温高圧でプラスチック材料も受け入れ、このプラスチック材料を外装テープの外側表面上に押し出す。好適には、プラスチック材料は、ポリエチレンからなり、完成したケーブルを取り扱いの際や不利な環境条件から保護する外被４１を形成する。
【００２３】本発明の一実施例は、図４および図５に示され、コア５５内に１つ以上の強化部材を有する乾式遮断外装ケーブル４０が示されている。詳細には、コア５５は、円筒状プラスチックチューブ４２を含み、チューブ４２には、一束の色分けされた光ファイバ２５を個々に含む数個のより小さなチューブ２１０が入っている。より小さなプラスチックチューブ２１０は、それ自体、容易に識別できるように色分けされている。複数束の光ファイバは、米国特許第４，９０９，５９２号に開示されているような結束糸、または米国特許第４，９０９，５９３号に開示されているような小さなプラスチックチューブ、または米国特許第５，１５５，７８９号に開示されているような薄い鎧装を含む多くの異なる構造によってユニットとしてまとめられている。中心の強化部材４５は、たとえばエポキシ樹脂に埋め込まれたアラミドおよび／またはガラスファイバから作られ、ケーブル４０に引張り強度と圧縮剛性を提供する。チューブ２１０と強化部材４５間の領域は、乾いている、言い換えればグリース状充填部材が入っていない。波形鋼外装３００は、コアチューブ４２を囲んでいる。本発明によれば、外装３００の内側表面は、硬化された流動性ＳＡＰで被覆され、硬化されたＳＡＰの被覆は、コアチューブ４２と接触する。重要なのは、継ぎ目３０１は、幅が少なくとも２ミリメートルで、たとえ波形が正確にそろわずにわずかな隙間を形成せしめても、隙間から入る水分が全てＳＡＰで吸収されるように、その重なり領域にＳＡＰ材料を含むので、ＳＡＰ材料が膨張して隙間をふさいでしまうことである。引き裂きなわ４４は、たとえばアラミドファイバから作られており、外装テープ３００の真下に配置されて、重ね継ぎのためにケーブル４０に入れるのを容易にする。
【００２４】以前は、ホットメルト材料は、水分侵入を遮断するためにケーブル構築の間継ぎ目３０１に塗られていた。しかし、上述したように、このようなホットメルト材料は、下流の金型成形器中への過度の材料の構築を引き起こしたばかりでなく、ホットメルト材料の厚さが大きすぎる場所で外被４１を弱くしていた。また、ホットメルト材料なしに水分侵入を遮断するのに、波形の完全な整列を当てにしていた状況では、完全な整列を保証するために、高価なロール形成機が必要であった。
【００２５】本発明の他の実施例は、図６および図７に示され、コア７５の外側に配置されると共に外側のプラスチック外被６１に埋め込まれた、一対の正反対に対向した強化部材７０−７０を有する乾式遮断外装ケーブル６０が示されている。詳細には、ケーブルコア７５は、複数のファイバリボン２２０が入っている中心コアチューブ６２を含む。ファイバリボン２２０は各々、色分けされた光ファイバ２５の平行な同平面のアレイを含んでいる。本発明で使用するのに適するファイバリボンは、米国特許第４，９００，１２６号に開示されている。リボン２２０を取り囲む領域６６は、乾いており、すなわち、グリース状充填材量が入っていない。波形鋼外装３００は、中心コアチューブ６２を囲んでいる。本発明によれば、外装３００の内側表面は、製造中に少なくとも部分的に硬化する流動性ＳＡＰで被覆されており、ＳＡＰ被覆は、コアチューブ６２と接触している。継ぎ目３０１は、幅が少なくとも２ミリメートルで、たとえ波形が正確にそろわずにわずかな隙間を形成せしめても、隙間から入る水分が全てＳＡＰで吸収されるように、その重なり領域にＳＡＰ材料を含むので、ＳＡＰ材料が膨張して隙間をふさいでしまう。
【００２６】本発明の種々の特定の実施例が示され、説明されたが、修正が可能である。これらの修正は、波形よりむしろ平らな外装テープの使用や、本発明による外装テープに加えてＳＡＰ材料を含む誘電体テープの使用や、伝送媒体としての光ファイバよりむしろ銅線の使用を含むが、これらに限らない。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、水分侵入を軽減した乾式遮断外装ケーブルが提供される。
【出願人】 【識別番号】５９６０９２６９８
【氏名又は名称】ルーセント テクノロジーズ インコーポレーテッド
【出願日】 平成１３年６月７日（２００１．６．７）
【代理人】 【識別番号】１０００６４４４７
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 正夫 （外１１名）
【公開番号】 特開２００２−５６７２４（Ｐ２００２−５６７２４Ａ）
【公開日】 平成１４年２月２２日（２００２．２．２２）
【出願番号】 特願２００１−１７２１２９（Ｐ２００１−１７２１２９）