JP2013167762A - 光ファイバ着色心線、光ファイバテープ心線及び光ファイバケーブル - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、優れた耐マイクロベンド特性と耐温水性を有する光ファイバ着色心線及びそれを用いた光ファイバテープ心線及び光ファイバケーブルを提供する。
【解決手段】1次被覆層31と2次被覆層32の2層の被覆層を有する光ファイバ着色心線1であって、1次被覆層31と2次被覆層32のいずれかが着色されており、いずれの層も平衡弾性率が60MPa以下であり、2次被覆層32の緩和弾性率410MPa以上である光ファイバ着色心線1およびそれを用いた光ファイバテープ心線4及び光ファイバケーブル8である。
【選択図】図1
【解決手段】1次被覆層31と2次被覆層32の2層の被覆層を有する光ファイバ着色心線1であって、1次被覆層31と2次被覆層32のいずれかが着色されており、いずれの層も平衡弾性率が60MPa以下であり、2次被覆層32の緩和弾性率410MPa以上である光ファイバ着色心線1およびそれを用いた光ファイバテープ心線4及び光ファイバケーブル8である。
【選択図】図1
Description
本発明は、光ファイバケーブル内に収納される光ファイバ着色心線に関するものである。特に、光ファイバの1層目もしくは2層目を着色することで着色層を省いた2層構造の光ファイバ着色心線及びそれを用いた光ファイバテープ心線及び光ファイバケーブルに関するものである。
一般に、光ファイバ着色心線は、バッファ機能を持つ1次被覆層、保護層として働く2次被覆層の外周に、更に識別用として2〜10μm程度の薄肉の着色層を設けた3層構造を有する。光ファイバ着色心線は、例えば、着色層の外周にテープ層を施して光ファイバテープ心線としテープスロット型ケーブルに実装して使用される。光ファイバテープ心線は、光ファイバ着色心線同志の接続性を考慮して単心分離性が要求される。つまり、一度テープ層を施した後でも、光ファイバ着色心線の状態まで容易に解体可能であることが要求される。このため、着色層は他の2層の被覆層とは大きく物性が異なる。まず、外層との密着性が低く、剥離性が高い。また、顔料により紫外線(UV)が透過しにくくなるのを抑制するため、厚さは2〜10μm程度と薄い。また、単心分離作業の際に外力が加わるため、外力により薄い着色層が破壊されないように架橋密度や平衡弾性率が高く、剛直な被覆材が用いられる。着色層には一般的にはヤング率が500〜3000MPa、平衡弾性率が70MPa以上のものが用いられる。
このような光ファイバ着色心線を水に浸漬した場合、ガラス光ファイバと1次被覆層との界面で剥離が生じる場合がある。
このような剥離が生じた場合、これが原因でガラス光ファイバに不均一な力が作用して、伝送損失を増加させることがある。そこで剥離を生じさせないために、各被覆層の材質を変化させたり、ガラス光ファイバと1次被覆層との層間に十分な接着性を確保するなど、様々な方法が検討されている。
たとえば、特許文献1には2次被覆層の緩和弾性率を400MPa以下にすることで、温水に浸漬した場合においてもガラス光ファイバと1次被覆層との層間に剥離が生じにくくした、耐温水性に優れた光ファイバが開示されている。
このような剥離が生じた場合、これが原因でガラス光ファイバに不均一な力が作用して、伝送損失を増加させることがある。そこで剥離を生じさせないために、各被覆層の材質を変化させたり、ガラス光ファイバと1次被覆層との層間に十分な接着性を確保するなど、様々な方法が検討されている。
たとえば、特許文献1には2次被覆層の緩和弾性率を400MPa以下にすることで、温水に浸漬した場合においてもガラス光ファイバと1次被覆層との層間に剥離が生じにくくした、耐温水性に優れた光ファイバが開示されている。
一方、近年、コストダウンの目的で、この着色層を省いた構造の光ファイバ着色心線が製品化されている。つまり、光ファイバ着色心線の1次被覆層もしくは2次被覆層を着色したもので、別途着色層を施す必要がないため、大幅なコストダウンを達成できる。例えば、特許文献2には、光ファイバに1次被覆、2次被覆を施した光ファイバ心線において、1次被覆が着色されている光ファイバ心線が開示されている。
近年、FTTH(Fiber To The Home)の進展により光ファイバの伝送損失を低減させるべく光ファイバの耐マイクロベンド特性の向上が求められている。光ファイバは、様々な外的応力やそれによって発生するマイクロベンドによって伝送損失が増加する。特許文献1に開示されている光ファイバのように緩和弾性率を低くした場合、耐温水性は優れているものの、2次被覆層が柔軟となり、耐マイクロベンド特性が劣化する傾向がある。
したがって、耐マイクロベンド特性と耐温水性を両立することが困難であった。
したがって、耐マイクロベンド特性と耐温水性を両立することが困難であった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、耐マイクロベンド特性が良好であり、また、温水に浸漬しても伝送損失が増加しにくい光ファイバ着色心線、及びそれを用いた光ファイバテープ心線及び光ファイバケーブルを提供することにある。
上述した目的を達成するために、本発明に係る光ファイバ着色心線は、1次被覆層と2次被覆層の2層の被覆層を有する光ファイバ着色心線であって、前記1次被覆層と前記2次被覆層のいずれかが着色されており、前記被覆層は、いずれの層も平衡弾性率が60MPa以下であり、前記2次被覆層の緩和弾性率410MPa以上であり、前記緩和弾性率は、前記2次被覆層を応力の無い状態で前記2次被覆層のガラス転移温度以上まで昇温後に、1℃/分で徐冷しながら前記2次被覆層に0.02%/分の引張歪速度を与え続け、室温まで冷却したときに2%の引張歪がかかるようにし、前記引張歪を2%に固定したまま、300分放置後の前記2次被覆層にかかる引張応力から算出される弾性率であることを特徴とする。
また、本発明に係る光ファイバテープ心線は、上記の発明の光ファイバ着色心線を複数本並行に配置し、外周に一括被覆層を施したことを特徴とする。
また、本発明に係る光ファイバケーブルは、上記の発明の光ファイバテープ心線を用いたことを特徴とする。
本発明の光ファイバ着色心線によれば、温水に浸漬しても伝送損失が増加しにくく、また、耐マイクロベンド特性が良好な光ファイバ着色心線及びそれを用いた光ファイバテープ心線及び光ファイバケーブルを実現できるという効果を奏する。
本発明の光ファイバ着色心線について、好ましい一実施形態を図1によって説明する。
図1に示すように、光ファイバ着色心線1は、石英ガラスからなるガラス光ファイバ2に少なくとも2層の被覆層3を被覆したものである。ガラス光ファイバ2の外径は、通常100〜150μmである。
2層の被覆層3は、1次被覆層31と2次被覆層32とからなり、特に限定されないが、主に紫外線硬化型樹脂が用いられ、硬化速度の観点からウレタン−アクリレート系やエポキシ−アクリレート系のオリゴマーを主成分としたものが最適である。1次被覆層31の厚さは、通常10〜50μmであり、2次被覆層32の厚さは、通常10〜50μmである。
紫外線硬化型樹脂は、オリゴマー、希釈モノマー、添加剤等からなる。添加剤としては、光開始剤、酸化防止剤、連鎖移動剤、光安定剤、可塑剤、着色顔料、重合禁止剤、増感剤、滑剤などが挙げられる。
図1に示すように、光ファイバ着色心線1は、石英ガラスからなるガラス光ファイバ2に少なくとも2層の被覆層3を被覆したものである。ガラス光ファイバ2の外径は、通常100〜150μmである。
2層の被覆層3は、1次被覆層31と2次被覆層32とからなり、特に限定されないが、主に紫外線硬化型樹脂が用いられ、硬化速度の観点からウレタン−アクリレート系やエポキシ−アクリレート系のオリゴマーを主成分としたものが最適である。1次被覆層31の厚さは、通常10〜50μmであり、2次被覆層32の厚さは、通常10〜50μmである。
紫外線硬化型樹脂は、オリゴマー、希釈モノマー、添加剤等からなる。添加剤としては、光開始剤、酸化防止剤、連鎖移動剤、光安定剤、可塑剤、着色顔料、重合禁止剤、増感剤、滑剤などが挙げられる。
また、紫外線硬化型樹脂は、主にラジカル重合性オリゴマーの種類、構造、分子量、及び反応性モノマー、重合開始剤の種類を選定すること、及びラジカル重合性オリゴマー、反応性モノマー、重合開始剤の配合比を調整することによって、光ファイバの1次被覆層用途、2次被覆層用途として求められる各々の特性、例えば、透過度、硬化後のヤング率、硬化速度、吸水率等が適正値となるものが得られる。
また、1次被覆層のヤング率は常温(23℃)において0.1〜1.5MPaが好ましく、より好ましくは0.2〜1.0MPaである。また、2次被覆層のヤング率は常温(23℃)において500〜2000MPaが好ましく、より好ましくは600〜1500MPaである。1次被覆層のヤング率が1.5MPaを超えると側圧特性が悪化し、2次被覆層のヤング率が2000MPaを超えると伸び特性が悪化する。また2次被覆層のヤング率が500MPa未満では剛性が不十分となる。
また、2層の被覆層3は、いずれの層も平衡弾性率が60MPa以下である。
また、1次被覆層のヤング率は常温(23℃)において0.1〜1.5MPaが好ましく、より好ましくは0.2〜1.0MPaである。また、2次被覆層のヤング率は常温(23℃)において500〜2000MPaが好ましく、より好ましくは600〜1500MPaである。1次被覆層のヤング率が1.5MPaを超えると側圧特性が悪化し、2次被覆層のヤング率が2000MPaを超えると伸び特性が悪化する。また2次被覆層のヤング率が500MPa未満では剛性が不十分となる。
また、2層の被覆層3は、いずれの層も平衡弾性率が60MPa以下である。
また、2次被覆層32は、緩和弾性率が410MPa以上であり、1次被覆層31と2次被覆層32のいずれかは着色されている。着色は、例えば赤色、青色、黄色等のいずれかの色で、被覆層全体もしくは一部が着色されている。
このように2層構造を採用しつつ2次被覆層32の緩和弾性率を410MPa以上とすることで、耐マイクロベンド特性と耐温水性を両立することができる。
このように2層構造を採用しつつ2次被覆層32の緩和弾性率を410MPa以上とすることで、耐マイクロベンド特性と耐温水性を両立することができる。
なお、緩和弾性率とは、2次被覆層を応力のない状態でガラス転移温度(Tg)以上まで昇温した後、室温まで冷却しながら一定引張歪速度を与え続けていき、室温に達した後は、温度を保持したまま、2次被覆層にかかる応力が緩和するまで一定引張歪みを与え続け、この緩和時の応力から算出する弾性率である。
2次被覆層の緩和弾性率は2次被覆層用樹脂のラジカル重合性オリゴマーの分子量を変えたり、またはラジカル重合性オリゴマーの両末端にある不飽和基を封止する割合を変えることによって容易に調整でき、2次被覆層用樹脂のラジカル重合性オリゴマーの分子量を大きくしたり、ラジカル重合性オリゴマーの両末端にある不飽和基を封止する割合を多くすると、2次被覆層の緩和弾性率を低くすることができる。
また、本発明の光ファイバ着色心線のマイクロベンド損失は0.1dB/km以下である。たとえば2次被覆層を剛直にするほど、すなわち2次被覆層緩和弾性率が高いほど保護効果が大きくなり、耐マイクロベンド特性が良好となる。
また、2層構造の光ファイバ着色心線は、最外層に着色層を有する3層構造の光ファイバ着色心線と比較して耐温水性が良好である。
光ファイバ着色心線を60℃の温水に浸漬した場合、ガラス界面と1次被覆層間の残留応力が高くなり、ガラス界面と1次被覆層間に層間剥離(デラミネーション)が発生する場合がある。光ファイバ着色心線が2層構造の場合、層間剥離の発生数および大きさは比較的小さいレベルに留まり、伝送損失の増加も比較的小さいレベルに留まる。しかし3層構造の場合、層間剥離の数や大きさが著しく増大することがある。また、それに伴い伝送損失も著しく増大することがある。
光ファイバ着色心線を60℃の温水に浸漬した場合、ガラス界面と1次被覆層間の残留応力が高くなり、ガラス界面と1次被覆層間に層間剥離(デラミネーション)が発生する場合がある。光ファイバ着色心線が2層構造の場合、層間剥離の発生数および大きさは比較的小さいレベルに留まり、伝送損失の増加も比較的小さいレベルに留まる。しかし3層構造の場合、層間剥離の数や大きさが著しく増大することがある。また、それに伴い伝送損失も著しく増大することがある。
3層構造の光ファイバ着色心線で層間剥離が著しく増大する理由は、平衡弾性率が大きい3層目の着色層が半透膜として作用することにより浸透圧が発生するためであると考えられる。すなわち、層間剥離部分に水が溜まった場合、この水に被覆層中の可溶成分が溶け出し水溶液となる。この層間剥離部分の水溶液と着色層外部の水の濃度差により浸透圧が発生し、更に水が移動してくることで層間剥離が成長すると考えられる。
一方、2層構造の光ファイバ着色心線の場合は、半透膜として作用する着色層がないため、水が更に層間剥離部分に移動してくることがなく、層間剥離が大きく成長することがないと考えられる。
一方、2層構造の光ファイバ着色心線の場合は、半透膜として作用する着色層がないため、水が更に層間剥離部分に移動してくることがなく、層間剥離が大きく成長することがないと考えられる。
次に、本発明の光ファイバテープ心線の好ましい一実施形態を図2によって説明する。
図2に示すように、光ファイバテープ心線4は、上述の光ファイバ着色心線1を4本平面状に並行に並べ、紫外線硬化型樹脂からなるテープ樹脂5で一括被覆した構成である。なお、光ファイバ着色心線1の本数は4本に限らず、2本、8本、12本など、さまざまな本数のものに適用できる。
図2に示すように、光ファイバテープ心線4は、上述の光ファイバ着色心線1を4本平面状に並行に並べ、紫外線硬化型樹脂からなるテープ樹脂5で一括被覆した構成である。なお、光ファイバ着色心線1の本数は4本に限らず、2本、8本、12本など、さまざまな本数のものに適用できる。
次に、本発明の光ファイバケーブル8の好ましい一実施形態を、図3を参照して説明する。
図3に示すように、光ファイバケーブル8は、一例として、40心SZケーブルであり、5溝のスペーサ81のSZスロット82内に上述の光ファイバテープ心線4を2本ずつそれぞれ落としこみ、押え巻きテープ83を巻き、シース84により被覆した構成である。また、スペーサ81の断面中央には、テンションメンバ85が設けられている。スペーサ81の外周にはトレーサマーク86が設けられ、押え巻きテープ83の外周の一部に引裂紐87が設けられている。
上記SZスロット82は、5溝のタイプに限定されることはなく、適宜溝数は選択できる。さらにSZスロット82内の光ファイバテープ心線4の本数も、2本に限定されず、適宜選択することができる。また、SZスロットに替えてSスロットを用いてもよい。
図3に示すように、光ファイバケーブル8は、一例として、40心SZケーブルであり、5溝のスペーサ81のSZスロット82内に上述の光ファイバテープ心線4を2本ずつそれぞれ落としこみ、押え巻きテープ83を巻き、シース84により被覆した構成である。また、スペーサ81の断面中央には、テンションメンバ85が設けられている。スペーサ81の外周にはトレーサマーク86が設けられ、押え巻きテープ83の外周の一部に引裂紐87が設けられている。
上記SZスロット82は、5溝のタイプに限定されることはなく、適宜溝数は選択できる。さらにSZスロット82内の光ファイバテープ心線4の本数も、2本に限定されず、適宜選択することができる。また、SZスロットに替えてSスロットを用いてもよい。
以下に、本発明を、前述の実施形態で説明した光ファイバ着色心線1の実施例について説明するが、本発明は下記例に限定されるものではない。
サンプルの光ファイバ着色心線の製造にあたって、ガラス光ファイバ2として、外径(直径)約φ125μmの石英ガラス光ファイバを用い、その外周に1次被覆層31を形成し、さらにその外周に着色された2次被覆層32を形成して、図1に示す2層構造の光ファイバ着色心線1を作製した(実施例1〜4、比較例1)。1次被覆層31の外径は185μmとし、2次被覆層32の外径は245μmとした。
また、2次被覆として無色のものを用いた以外は同様にして光ファイバ素線を作成し、その外周に着色層9を設け、外径255μmの図4に示す3層構造の光ファイバ着色心線10を作製した(比較例2〜5)。
また、2次被覆として無色のものを用いた以外は同様にして光ファイバ素線を作成し、その外周に着色層9を設け、外径255μmの図4に示す3層構造の光ファイバ着色心線10を作製した(比較例2〜5)。
上述のような光ファイバ着色心線1および光ファイバ着色心線10の構成において2次被覆層32の材料組成を変えることで緩和弾性率の異なるものを作製し、ヤング率、耐マイクロベンド特性、60℃30日の温水試験を行い伝送損失の増加量を調べた。
結果を表1に示す。
結果を表1に示す。
次に、表1におけるヤング率、緩和弾性率、耐マイクロベンド特性、60℃30日の温水試験方法、および合否判断基準のそれぞれについて説明する。
[ヤング率の測定方法]
光ファイバの1次被覆層のヤング率は特開2007−333795号に記載された方法を用い算出した。また光ファイバの2次被覆層のヤング率は以下のようにして測定した。
光ファイバを液体窒素に浸漬した後、ガラス光ファイバを引き抜くことで、長さ50mmのチューブ状の1次被覆層/2次被覆層(実施例1〜4、比較例1)、1次被覆層/2次被覆層/着色層(比較例2〜5)の一体化物である測定用サンプルを得た。このチューブ状サンプルを23℃
、引張り速度1mm/分、標線間距離25mmの条件で引張り試験を行い、2.5% 歪時の引張り強さとサンプル断面積からヤング率を算出した。
光ファイバの1次被覆層のヤング率は特開2007−333795号に記載された方法を用い算出した。また光ファイバの2次被覆層のヤング率は以下のようにして測定した。
光ファイバを液体窒素に浸漬した後、ガラス光ファイバを引き抜くことで、長さ50mmのチューブ状の1次被覆層/2次被覆層(実施例1〜4、比較例1)、1次被覆層/2次被覆層/着色層(比較例2〜5)の一体化物である測定用サンプルを得た。このチューブ状サンプルを23℃
、引張り速度1mm/分、標線間距離25mmの条件で引張り試験を行い、2.5% 歪時の引張り強さとサンプル断面積からヤング率を算出した。
[2次被覆層の緩和弾性率の測定方法]
光ファイバを液体窒素に浸漬した後、ガラス光ファイバを引き抜くことで、長さ30mmのチューブ状の1次被覆層/2次被覆層(実施例1〜4、比較例1)、1次被覆層/2次被覆層/着色層(比較例2〜5)の一体化物である測定用サンプルを得た。そのサンプルを、応力のない状態で140℃まで昇温した後、室温まで1℃/分で徐冷しながら、一定引張歪速度0.02%/分を与え続けていき(サンプル標線間距離20mm)、室温まで冷却した時に2%の引張歪みがかかるようにした。その後、温度は室温に、引張歪は2%に固定したまま、300分放置後、そのときにサンプルにかかっている引張荷重と2次被覆層断面積(実施例1〜4、比較例1)、あるいは2次被覆層と着色層断面積の合計(比較例2〜5)から引張応力を算出した。なお、測定中のサンプルの温度及び歪のプロファイルを図5に、また、そのとき測定された引張応力プロファイルと歪量より弾性率を算出した典型的な例を図6に示す。図5および図6において、太線はそれぞれ歪、弾性率を示し、細線は温度を示す。
なお、測定には、粘弾性測定装置(Dynamic mechanical
analyzer)SEIKO Instruments DMS6100を用いた。
光ファイバを液体窒素に浸漬した後、ガラス光ファイバを引き抜くことで、長さ30mmのチューブ状の1次被覆層/2次被覆層(実施例1〜4、比較例1)、1次被覆層/2次被覆層/着色層(比較例2〜5)の一体化物である測定用サンプルを得た。そのサンプルを、応力のない状態で140℃まで昇温した後、室温まで1℃/分で徐冷しながら、一定引張歪速度0.02%/分を与え続けていき(サンプル標線間距離20mm)、室温まで冷却した時に2%の引張歪みがかかるようにした。その後、温度は室温に、引張歪は2%に固定したまま、300分放置後、そのときにサンプルにかかっている引張荷重と2次被覆層断面積(実施例1〜4、比較例1)、あるいは2次被覆層と着色層断面積の合計(比較例2〜5)から引張応力を算出した。なお、測定中のサンプルの温度及び歪のプロファイルを図5に、また、そのとき測定された引張応力プロファイルと歪量より弾性率を算出した典型的な例を図6に示す。図5および図6において、太線はそれぞれ歪、弾性率を示し、細線は温度を示す。
なお、測定には、粘弾性測定装置(Dynamic mechanical
analyzer)SEIKO Instruments DMS6100を用いた。
ここで、測定サンプルは、1次被覆層/2次被覆層または1次被覆層/2次被覆層/着色層からなるサンプルであるが、1次被覆層の弾性率は、2次被覆層や着色層の弾性率よりも小さく無視できるため緩和弾性率を算出する際には2次被覆層の断面積あるいは2次被覆層と着色層の断面積の合計を用いた。
[2次被覆層の平衡弾性率の測定方法]
光ファイバを液体窒素に浸漬した後、ガラス光ファイバを引き抜くことで、長さ30mmの緩和弾性率の測定サンプルと同様のチューブ状の測定用サンプルを得た。動的粘弾性測定器(ティー・エイ・インスツルメント社製のRSA3)を用い、周波数1Hzで温度分散を−100〜200℃の温度範囲で測定し、150℃での弾性率を平衡弾性率とした。
1次被覆層の弾性率は2次被覆層弾性率よりも小さく無視できるため平衡弾性率を算出する際には2次被覆層の断面積を用いた。
また、比較例2〜5の3層構造の光ファイバ着色心線における着色層の平衡弾性率は、以下のように算出した。まず、予め着色層を被覆する前に1次被覆層/2次被覆層の一体化物である測定用サンプルから2次被覆層の平衡弾性率を求める。次に、着色層を被覆した後に1次被覆層/2次被覆層/着色層の一体化物である測定用サンプルから平衡弾性率を求める。具体的には、1次被覆層/2次被覆層/着色層の一体化物である測定用サンプルの150℃における引張荷重から2次被覆層の寄与分(150℃における2次被覆層の平衡弾性率×2次被覆層断面積)を差し引いた値を「着色層による引張荷重」とする。次にこの「着色層による引張荷重」と着色層断面積から着色層の平衡弾性率を算出する。
光ファイバを液体窒素に浸漬した後、ガラス光ファイバを引き抜くことで、長さ30mmの緩和弾性率の測定サンプルと同様のチューブ状の測定用サンプルを得た。動的粘弾性測定器(ティー・エイ・インスツルメント社製のRSA3)を用い、周波数1Hzで温度分散を−100〜200℃の温度範囲で測定し、150℃での弾性率を平衡弾性率とした。
1次被覆層の弾性率は2次被覆層弾性率よりも小さく無視できるため平衡弾性率を算出する際には2次被覆層の断面積を用いた。
また、比較例2〜5の3層構造の光ファイバ着色心線における着色層の平衡弾性率は、以下のように算出した。まず、予め着色層を被覆する前に1次被覆層/2次被覆層の一体化物である測定用サンプルから2次被覆層の平衡弾性率を求める。次に、着色層を被覆した後に1次被覆層/2次被覆層/着色層の一体化物である測定用サンプルから平衡弾性率を求める。具体的には、1次被覆層/2次被覆層/着色層の一体化物である測定用サンプルの150℃における引張荷重から2次被覆層の寄与分(150℃における2次被覆層の平衡弾性率×2次被覆層断面積)を差し引いた値を「着色層による引張荷重」とする。次にこの「着色層による引張荷重」と着色層断面積から着色層の平衡弾性率を算出する。
[耐マイクロベンド特性の評価方法]
耐マイクロベンド特性の評価方法として、IEC
TR62221(固定ドラム法)を採用した。具体的には、まず、φ400mmのドラムに♯150のメッシュを巻き、その上に850mの光ファイバ着色心線を1Nの張力で単層巻きし、24時間放置後の伝送損失を測定する。得られた伝送損失から束状態(ドラムに巻いていない状態)での伝送損失を差し引いた値をマイクロベンド損失とする。
なお、表1においてマイクロベンド損失が0.1dB/km以下であれば、ケーブル化後に外力や温度変化などが加わっても伝送損失が増加しにくく良好なケーブル特性が得られることからマイクロベンド損失が0.1dB/km以下のものを合格と判定して表1に○で示し、0.1dB/km以下を超えた場合は不合格と判定し、表1中に×印で示した。
耐マイクロベンド特性の評価方法として、IEC
TR62221(固定ドラム法)を採用した。具体的には、まず、φ400mmのドラムに♯150のメッシュを巻き、その上に850mの光ファイバ着色心線を1Nの張力で単層巻きし、24時間放置後の伝送損失を測定する。得られた伝送損失から束状態(ドラムに巻いていない状態)での伝送損失を差し引いた値をマイクロベンド損失とする。
なお、表1においてマイクロベンド損失が0.1dB/km以下であれば、ケーブル化後に外力や温度変化などが加わっても伝送損失が増加しにくく良好なケーブル特性が得られることからマイクロベンド損失が0.1dB/km以下のものを合格と判定して表1に○で示し、0.1dB/km以下を超えた場合は不合格と判定し、表1中に×印で示した。
[耐温水性の評価方法]
長さ約2kmの光ファイバ着色心線を60℃に加熱した水に30日間浸漬し波長1.55μmにおける伝送損失の増加量をOTDRを用いて測定した。伝送損失の増加量が0.05dB/km以下のものを合格と判定して表1に○で示し、0.05dB/kmを超えた場合は不合格と判定し、表1中に×印で示した。
長さ約2kmの光ファイバ着色心線を60℃に加熱した水に30日間浸漬し波長1.55μmにおける伝送損失の増加量をOTDRを用いて測定した。伝送損失の増加量が0.05dB/km以下のものを合格と判定して表1に○で示し、0.05dB/kmを超えた場合は不合格と判定し、表1中に×印で示した。
なお、ここで耐温水性を判断する指標として温水の温度を60℃とした理由は、水に浸漬時の層間剥離やそれに伴う伝送損失の増加は水温が高いほど促進される傾向があり、より高温にするほど厳しい条件となる。但し2層目被覆層のガラス転移温度は一般的に70〜100℃程度となっており、この温度を境として2層目被覆層の物性が大きく変わる。そこで2層目被覆層の物性が変わらず、且つより厳しい条件として60℃を選択したためである。
表1に示すように、2層構造の光ファイバ着色心線、3層構造の光ファイバ着色心線のいずれの場合も緩和弾性率が410MPa以上の場合、マイクロベンド損失が小さく良好であった。
また、2層構造の光ファイバ着色心線はいずれも60℃に加熱した水に30日間浸漬した場合の伝送損失の増加量が0.05dB/km以下であり、耐温水性が良好であった。また3層構造の光ファイバ着色心線でも緩和弾性率が260MPaと低い比較例2では耐温水性が良好であった。
また、2層構造の光ファイバ着色心線はいずれも60℃に加熱した水に30日間浸漬した場合の伝送損失の増加量が0.05dB/km以下であり、耐温水性が良好であった。また3層構造の光ファイバ着色心線でも緩和弾性率が260MPaと低い比較例2では耐温水性が良好であった。
以上のように、緩和弾性率が410MPa以上である実施例1〜4の光ファイバ着色心線は、いずれもマイクロベンド損失が0.1dB/km以下と小さく、耐マイクロベンド特性が優れていることが判明した。また、60℃30日の温水試験の結果、いずれも30日間の伝送損失の増加量の最大値が0.05dB/km以下であり、耐温水性に優れていることが判明した。
一方、比較例1は、緩和弾性率が410MPaより小さく、マイクロベンド損失が大きかった。また、3層構造の光ファイバ着色心線である比較例2は比較例1と同様に緩和弾性率が410MPaより小さく、マイクロベンド損失が大きかった。さらに、比較例3〜5は緩和弾性率が410MPa以上であり、耐マイクロベンド特性は良好であったが、60℃30日の温水試験において、伝送損失の増加量の最大値が0.05dB/kmより大きかった。
すなわち、平衡弾性率が60MPaより大きい層を有する3層構造の光ファイバ着色心線においては、耐マイクロベンド特性と耐温水性の両立が困難であったが、全ての層の平衡弾性率が60MPa以下である2層構造の光ファイバ着色心線であればこれらを両立することができた。
一方、比較例1は、緩和弾性率が410MPaより小さく、マイクロベンド損失が大きかった。また、3層構造の光ファイバ着色心線である比較例2は比較例1と同様に緩和弾性率が410MPaより小さく、マイクロベンド損失が大きかった。さらに、比較例3〜5は緩和弾性率が410MPa以上であり、耐マイクロベンド特性は良好であったが、60℃30日の温水試験において、伝送損失の増加量の最大値が0.05dB/kmより大きかった。
すなわち、平衡弾性率が60MPaより大きい層を有する3層構造の光ファイバ着色心線においては、耐マイクロベンド特性と耐温水性の両立が困難であったが、全ての層の平衡弾性率が60MPa以下である2層構造の光ファイバ着色心線であればこれらを両立することができた。
3層構造の光ファイバ着色心線では着色層の平衡弾性率が60MPaより高い80MPaであり、架橋構造が緻密なために浸透圧が発生し層間剥離が著しく増大してロス増が大きくなったと考えられる。一方2層構造の光ファイバ心線の2次被覆層の平衡弾性率は60MPa以下の54MPa以下であり、架橋構造が粗大なため浸透圧が発生せず水が層間剥離部分に移動してくることがなく、伝送損失の増加量が小さくなったと考えられる。
以上のように2層構造の光ファイバ着色心線において2次被覆層の緩和弾性率を410MPa以上とすることにより耐マイクロベンド特性と耐温水性の両方が良好な光ファイバ着色心線を得ることができる。
なお、緩和弾性率は伸びの観点から700MPa以下とすることが好ましい。すなわち2次被覆層が過度に剛直になると光ファイバに曲げ歪が加わった際にクラックが発生するなど、可とう性が悪化する。
なお、緩和弾性率は伸びの観点から700MPa以下とすることが好ましい。すなわち2次被覆層が過度に剛直になると光ファイバに曲げ歪が加わった際にクラックが発生するなど、可とう性が悪化する。
1 光ファイバ着色心線
2 ガラス光ファイバ
3 2層の被覆層
4 光ファイバテープ心線
5 テープ樹脂
8 光ファイバケーブル
9 着色層
10 3層構造の光ファイバ着色心線
31 1次被覆層
32 2次被覆層
2 ガラス光ファイバ
3 2層の被覆層
4 光ファイバテープ心線
5 テープ樹脂
8 光ファイバケーブル
9 着色層
10 3層構造の光ファイバ着色心線
31 1次被覆層
32 2次被覆層
上述した目的を達成するために、本発明に係る光ファイバ着色心線は、1次被覆層と2次被覆層の2層の被覆層を有する光ファイバ着色心線であって、前記1次被覆層と前記2次被覆層のいずれかが着色されており、前記被覆層は、いずれの層も平衡弾性率が60MPa以下であり、前記2次被覆層の緩和弾性率が410MPa以上であり、前記緩和弾性率は、前記2次被覆層を応力の無い状態で前記2次被覆層のガラス転移温度以上まで昇温後に、1℃/分で徐冷しながら前記2次被覆層に0.02%/分の引張歪速度を与え続け、室温まで冷却したときに2%の引張歪がかかるようにし、前記引張歪を2%に固定したまま、300分放置後の前記2次被覆層にかかる引張応力から算出される弾性率であることを特徴とする。
上述した目的を達成するために、本発明に係る光ファイバ着色心線は、一次被覆層と2次被覆層の2層の被覆層を有する光ファイバ着色心線であって、前記1次被覆層と前記2次被覆層のいずれかが着色されており、前記被覆層は、いずれの層も平衡弾性率が60MPa以下であり、前記1次被覆層のヤング率が0.1〜1.5MPaであり、前記2次被覆層のヤング率が500〜2000MPaであり、前記2次被覆層の緩和弾性率が410MPa以上570MPa以下であり、前記緩和弾性率は、前記2次被覆層を応力の無い状態で前記2次被覆層のガラス転移温度以上まで昇温後に、1℃/分で徐冷しながら前記2次被覆層に0.02%/分の引張歪速度を与え続け、室温まで冷却したときに2%の引張歪がかかるようにし、前記引張歪を2%に固定したまま、300分放置後の前記2次被覆層にかかる引張応力から算出される弾性率であることを特徴とする。
Claims (3)
- 1次被覆層と2次被覆層の2層の被覆層を有する光ファイバ着色心線であって、
前記1次被覆層と前記2次被覆層のいずれかが着色されており、
前記被覆層は、いずれの層も平衡弾性率が60MPa以下であり、
前記2次被覆層の緩和弾性率410MPa以上であり、
前記緩和弾性率は、前記2次被覆層を応力の無い状態で前記2次被覆層のガラス転移温度以上まで昇温後に、1℃/分で徐冷しながら前記2次被覆層に0.02%/分の引張歪速度を与え続け、室温まで冷却したときに2%の引張歪がかかるようにし、前記引張歪を2%に固定したまま、300分放置後の前記2次被覆層にかかる引張応力から算出される弾性率であることを特徴とする光ファイバ着色心線。 - 請求項1記載の光ファイバ着色心線を複数本並行に配置し、外周に一括被覆層を施したことを特徴とする光ファイバテープ心線。
- 請求項2記載の光ファイバテープ心線を用いたことを特徴とする光ファイバケーブル。
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