JP4575634B2

JP4575634B2 - 光ファイバケーブル及びプラグ付き光ファイバケーブル

Info

Publication number: JP4575634B2
Application number: JP2001552136A
Authority: JP
Inventors: 一己中村; 武史北山; 宝山本; 洋恵窪; 芳美上村; 淳奥村
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2020-12-25
Also published as: US7031582B2; WO2001051977A2; EP1333302A4; EP1333302A1; US20030044136A1; WO2001051977A9

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光信号伝送の配線、高速光通信のためのコンピュータ接続配線、交換機回りの配線、工場自動機械制御の配線、自動車などの移動体用データ伝送用配線、光センサー用配線などに用いられる光ファイバケーブル及びプラグ付き光ファイバケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック光ファイバ（以下単に「光ファイバ」という。）は近距離のデータ通信やセンサー用途ですでに実用化されている。その際、光ファイバのみで使用されることは少なく、その外周を被覆層で保護して光ファイバケーブルとして用いられることが多い。
このような光ファイバケーブルの耐熱性や化学薬品に対する耐久性を高めるため、被覆層としてポリアミド系重合体を使用する技術が、特開平１０−３１９２８１号公報、特開平１１−２４２１４２号公報、特開平１０−３３２９９５号公報、特開平１０−３０７２１８号公報などで提案されている。
【０００３】
一方、自動車内、工場内などの屋内で使用する光ファイバケーブルについては、難燃性が要求される。そして、特に燃焼時に発生する有毒ガスを低減するため、ハロゲンを含まず、かつ、難燃性に優れた光ファイバケーブルが要求されている。そこで、ポリアミド系重合体を難燃化する技術として、ポリアミド樹脂ハンドブック（日刊工業新聞社刊、福本修著）などにおいて、トリアジン系化合物、特にメラミン、メラミンシアヌレートをポリアミド系重合体に混合する技術が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ポリアミド系重合体を被覆層に用いた光ファイバケーブルは、曲げ弾性率が高く、ボビン等に巻き付けた状態で保存すると巻き癖が残り、ワイヤーハーネスなどの光ファイバケーブル複合材やプラグ付き光ファイバケーブルなどに加工する際の取扱性が悪いという欠点があった。さらに、難燃性を高めるためポリアミド系重合体中にトリアジン化合物を導入した場合には、曲げ弾性率がより高くなり、特に取扱性が悪かった。
【０００５】
本発明の目的は、難燃性に優れ、かつ取扱性が良好な光ファイバケーブル及びこの光ファイバケーブルを用いたプラグ付き光ファイバケーブルを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明の光ファイバーケーブルは、光ファイバ外周に二層以上の被覆層を有し、該被覆層のうち少なくとも二層がポリアミド系重合体を含有する樹脂成分を含む材料からなり、これら少なくとも二層の被覆層のなかで、最も曲げ弾性率の高い被覆層と最も曲げ弾性率の低い被覆層の曲げ弾性率の差が５００ＭＰａ以下であり、さらにこれら少なくとも二層の被覆層のうちの少なくとも一層を形成している材料には、難燃剤が含まれていることを特徴とする。
第２の発明の光ファイバケーブルは、光ファイバ外周に少なくとも一層の被覆層を有し、該被覆層のうち少なくとも一層がポリアミド系重合体を含有する樹脂成分を含む材料からなり、１ｍｍ変位時の曲げ弾性率Ｅが２〜１５（Ｎ / ｍｍ）の範囲で、かつ、ＤＩＮ７２５５１−５に準拠する難燃性試験に合格することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の好適な実施形態例の光ファイバケーブルは、光ファイバ外周に少なくとも二層の被覆層を有し、この被覆層のうち少なくとも二層が、ポリアミド系重合体を有する樹脂成分を含む材料からなる。図１および図２は、それぞれ本発明の光ファイバケーブル１０の一実施形態を示す断面図であって、図１は芯１１Ａ及び鞘１１Ｂから構成される光ファイバ１２の外周に一次被覆層１３と二次被覆層１４が順次形成されたもので、図２はさらに三次被覆層１５が形成されたものである。
【０００８】
ここで使用される光ファイバ１２としては、公知の構造を有するものが使用され、例えば、図１のような芯鞘構造を有するＳＩ型光ファイバ、中心から外周に向かってなだらかに芯の屈折率が低下するＧＩ型光ファイバ、中心から外周に向かって芯１１Ａの屈折率が階段状に低下する多層光ファイバ、１本の光ファイバ１２に複数の芯１１Ａを有するマルチコア光ファイバなどが挙げられる。光ファイバ１２を広帯域化して高速の信号伝送を行うためには多層光ファイバを用いることが好ましい。なお、ＧＩ型光ファイバまたは多層光ファイバの外周にさらに鞘１１Ｂを被覆したものを使用してもよい。
【０００９】
芯材には、公知の光ファイバ１２に使用される各種の透明性の高い重合体が使用され、好ましくはメチルメタクリレ−ト系の重合体が使用される。さらに好ましくは、メチルメタクリレ−ト単独重合体及びメチルメタクリレート単位を主成分とする共重合体、ベンジルメタクリレ−ト単位を主成分とする共重合体、またはフッ素化アルキルメタクリレ−ト系重合体であり、これらのなかではメチルメタクリレート単独重合体が特に好ましい。
【００１０】
鞘材としては芯材よりも屈折率が低い公知の材料が使用され、フッ素化アルキル（メタ）アクリレート単位とメチルメタクリレート単位との共重合体、α−フルオロアクリル酸エステルからなる重合体、フッ化ビニリデン単位を含む重合体、及び上記各種重合体からなるブレンド物等が好適である。フッ化ビニリデン単位を有する重合体としては、フッ化ビニリデンの単独重合体やフッ化ビニリデン単位と、テトラフルオロエチレン、６−フッ化プロピレン、６フッ化アセトン、エチレン、もしくはプロピレンの各単量体単位とからなる共重合体が好ましく用いられる。さらに、これらの光ファイバ１２の外周に保護層を有するものを使用すると、光ファイバ１２に取り込める光を増やせるため好ましい。
【００１１】
ここで保護層とは、光透過性の層であって、光ファイバ１２が光を伝送する際に光の反射屈折に寄与することが可能な光ファイバ１２の最外層に積層される層である。保護層は、その内層の芯１１Ａもしくは鞘１１ｂと光ファイバ１２の製造時に融着され、実質的に一体化されて、層間が均一に密着していることが好ましい。
保護層の材料としては、鞘材と同様に公知の材料が使用され、例えば、通常の高開口角を有する光ファイバ１２で用いられている短鎖フッ素化アルキル基を有する（メタ）アクリレートと長鎖フッ素化アルキル基を有する（メタ）アクリレートとメチルメタクリレートの各単量体単位かなる共重合体、フッ化ビニリデン系重合体等が挙げられる。これらのなかでは、柔軟性や耐溶剤性の観点からはフッ化ビニリデン系重合体を使用することが好ましい。
【００１２】
フッ化ビニリデン系重合体としては、フッ化ビニリデンの単独重合体やフッ化ビニリデン単位と、テトラフルオロエチレン、６−フッ化プロピレン、６フッ化アセトン、エチレン、もしくはプロピレンの各単量体単位とからなる共重合体が好ましく用いられる。フッ化ビニリデン単位とテトラフルオロエチレン単位とからなる共重合体を用いる場合、フッ化ビニリデン単位を７０〜９０モル％含むものが透明性が高いため好ましい。また、光ファイバ１２曲げ損失を低減するためには、保護層の材料として鞘材を形成している材料よりも屈折率の小さい光透過性のものを使用することが好ましい。このような保護層を光ファイバ１２の最外周に用いることにより、一次被覆層１３と光ファイバ１２の剥離強度を高めることができる。
【００１３】
このような光ファイバ１２は、溶融紡糸法などの公知の方法で製造できる。
また、本発明の光ファイバケーブル１０を７０〜８０℃などの高温環境や温度差の激しい環境で用いる場合には、ピストニングを抑制するため、光ファイバ１２として、熱収縮率が小さいものを使用することが好ましく、９０℃乾熱下で５０時間加熱した時の収縮率が０〜０．５％の光ファイバ１２を使用することがさらに好ましい。このような熱収縮率が小さい光ファイバ１２は、例えば光ファイバ１２を熱処理することにより得ることができる。この熱処理は連続的に行うこともバッチ毎に行うこともできるが、光ファイバ１２の芯材のＪＩＳＫ７１２１−１９８７に従って測定したガラス転移開始温度Ｔｇと、熱処理温度Ｔが、Ｔｇ−３０≦Ｔ＜Ｔｇ
を満たすような温度で、１００時間以内、バッチ毎に熱処理することが好ましい。
【００１４】
また、光ファイバ１２の外径は、光ファイバ１２を光源と結合する際の位置あわせを容易にするためには６００μｍ以上であることが好ましく、９００μｍ以上であることがより好ましい。また、柔軟性をさらに高め、取扱性をより向上させるためには１３００μｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
この例の光ファイバケーブル１０においては、光ファイバ１２の外周に設けられた二層以上の被覆層のうちの少なくとも二層が、ポリアミド系重合体を有する樹脂成分を含む材料からなる。
ポリアミド系重合体としては、ポリアミドエラストマー、複数種類のポリアミド単位から構成されるポリアミド系共重合体や、これらの混合物が好ましく用いられる。
ポリアミドエラストマーとしては、ソフトセグメントとしてポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリプロピレングリコール、または脂肪族ポリエステルジオールなどを構成する単量体単位を用い、ハードセグメントとしてポリアミド１２またはポリアミド６を構成する単量体単位を用いたものが挙げられる。これらのなかでは、汎用性が高く低コストなポリテトラメチレンエーテルグリコールとポリアミド１２の単量体単位からなる共重合体が好ましく用いられる。
【００１６】
複数種類のポリアミド単位から構成されるポリアミド系共重合体としては、ポリアミド１０、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド６、ポリアミド６６、の中から選択される単量体単位から構成される２元〜４元共重合体が用いられる。中でもポリアミド１２とポリアミド６の単量体単位から構成される共重合体は、融点が例えば１８０℃以下と低いものが多いので、光ファイバ１２に被覆層を設ける際に、光ファイバ１２に熱損傷を与えにくく好ましい。
これらは混合して使用することもでき、例えば、ポリアミド１１またはポリアミド１２とポリアミドエラストマー、ポリアミド１１またはポリアミド１２とポリアミド系共重合体などの組み合わせが例示できる。
【００１７】
ポリアミド系重合体を有する樹脂成分としては、ポリアミド系重合体とその他の樹脂の混合物も使用できる。このような混合物としては、ポリアミド１１またはポリアミド１２とポリオレフィンの混合物などが挙げられる。ここで使用されるポリオレフィンとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン／プロピレンゴムなどが用いられる。ポリオレフィンとして、ポリオレフィンに有機酸または有機酸無水物がグラフト重合されたものを使用すると、ポリアミド系重合体とポリオレフィンとの混合分散性が向上し、耐衝撃性が優れるため好ましい。ポリアミド１１またはポリアミド１２とポリオレフィンとの混合物を使用する場合には、混合物中、ポリアミド１１またはポリアミド１２の重量割合が５０〜９５重量％で、ポリオレフィンの重量割合が５〜５０重量％であると、ポリアミドの高い耐熱性を大きくそこなわずに耐衝撃性の向上が可能となるため好ましい。
【００１８】
なお、特にポリアミド１１は、被覆層に使用する材料として一般的であるポリアミド１２に比べ、低温衝撃性、耐屈曲疲労性、引っ張り破断伸び、曲げ弾性が低い等の力学的特性、耐摩耗性、線膨張係数、ガス透過性が低いという優れた特徴を有する。そのため、ポリアミド系重合体としてポリアミド１１を使用すると、ポリアミド１２を使用した場合に比べ、より柔軟で耐疲労性に優れ、高温環境下でのピストンニング、伝送特性の劣化が少ない光ファイバケーブル１０を得ることができる。また、ポリアミド１２を含む樹脂成分を被覆層に使用する場合には、被覆層の形成後にポリアミドの結晶化が進行し、ケーブルが徐々に硬くなるおそれがあるが、ポリアミド１２よりも融点が約１０℃高いポリアミド１１を使用する場合には、ＰＭＭＡを芯材に使用した光ファイバ１２の通常の使用上限である８０℃程度の温度において、光ファイバケーブル１０が全く硬化しないため好ましい。
【００１９】
光ファイバケーブル１０の曲げ弾性率を低くして、光ファイバケーブル１０を巻き癖がつきにくいものとし、かつ、変形した際の回復力や形態安定性を光ファイバケーブル１０に付与し、光ファイバケーブル１０の取扱性を容易にするためには、被覆層の少なくとも一層に用いられる樹脂成分のＡＳＴＭ・Ｄ７９０により測定される曲げ弾性率が、４０〜１２００ＭＰａであることが好ましく、より好ましくは、８０〜１０００ＭＰａである。樹脂成分の曲げ弾性率が４０ＭＰａ未満では、形態の安定性や、変形した場合の形態回復力が不十分となる場合があり、一方、１２００ＭＰａを超えると、柔軟性が低下し、取扱性が低下する場合がある。
【００２０】
本実施形態例の光ファイバケーブル１０においては、光ファイバケーブルの１ｍｍ変位時の曲げ弾性率Ｅが、２〜１５Ｎ／ｍｍの範囲で、かつ、ＤＩＮ７２２５１−５に準拠する難燃性試験に合格することが好ましい。曲げ弾性率Ｅは、５Ｎ／ｍｍ以上であることが好ましく、また、１３Ｎ／ｍｍ以下であることが好ましい。
曲げ弾性率が２Ｎ／ｍｍ未満の光ファイバケーブル１０は、変形した場合の回復力が遅く、形態安定性が悪いため取扱いにくく、１５Ｎ／ｍｍを超えた光ファイバケーブル１０では、柔軟性が低下し、巻き癖などがつきやすくなり、取扱性が悪くなる。２〜１５Ｎ／ｍｍであると、変形した場合の回復力が適度に高く、適度に形態が安定していて、また、柔軟性に富み、巻き癖などがつきにくいため取扱性に優れる。
【００２１】
また、本発明におけるＤＩＮ７２５５１−５に準拠して測定される難燃性試験とは、電線用の難燃性測定法であるＤＩＮ７２５５１−５を、光ファイバケーブルの難燃性を測定するために、次のように若干変更したものである。この測定法においては、燃焼時または燃焼後の電線を斜め４５°に維持することが必要である。しかし、光ファイバケーブル１０は電線とは異なり、光ファイバ１２が燃焼した場合に光ファイバケーブル１０をこのような斜め４５°に維持することが困難である。よって、光ファイバケーブル１０を燃焼時または燃焼後に斜め４５°に維持するために、光ファイバケーブル１０の周上に螺旋状に一対の銅線を、互いが交差するように巻き付けた状態で難燃性を測定する。銅線としては直径０．７ｍｍφのものを用い、螺旋周期は光ファイバケーブル１０の長手方向に２０ｍｍ周期とする。また、難燃性試験の合否の判定基準は、光ファイバ１２に着火した後、炎を試料から遠ざけ、３０秒以内に炎が消えたものを合格とし、消えなかったものを不合格とする。
【００２２】
光ファイバケーブル１０にこのような難燃性を付与するためには、被覆層を形成する材料に、ポリアミド系重合体を有する樹脂成分だけでなく、さらに難燃剤を含有させることが好ましい。
難燃剤としては、各種金属水酸化物、燐化合物、トリアジン系化合物などが挙げられるが、ポリアミド系重合体の難燃性の向上効果が大きいためトリアジン系化合物を用いることが好ましく、このなかではシアヌル酸メラミンがより好ましい。また、樹脂成分１００重量部に対してトリアジン系化合物を８〜６０重量部含有させることが好ましく、１０〜６０重量部含有させることがより好ましく、さらには１１〜２５重量部含有させることが好ましい。トリアジン系化合物の含有量が８重量部未満であると、難燃性の向上効果が不十分となるおそれがあり、６０重量部を超えると被覆層を構成する材料の曲げ弾性率が上がりすぎ、光ファイバケーブル１０の取り扱いが困難となるおそれがある。
【００２３】
この例の光ファイバケーブル１０においては、光ファイバ１２の外周に被覆される被覆層は２層以上であり、各被覆層に異なる機能を付与することで、一層の被覆層では達成できない複数の機能を容易に付与でき、例えば難燃性と柔軟性を兼ね備えた光ファイバケーブル１０を容易に得ることができる。
難燃性を光ファイバケーブル１０に付与する場合には、上述のように、被覆層を形成する材料に難燃剤を含有させることが有効であるが、一般に、樹脂成分に難燃剤が混合されものでは、難燃剤が混合されていない樹脂成分にくらべて硬く、曲げ弾性率が大きくなる。よって、光ファイバ１２に複数の被覆層を設ける場合、使用する樹脂成分の曲げ弾性率を考慮して難燃剤を配合することが必要となる。
【００２４】
例えば、難燃剤を含む被覆層と難燃剤を含まない被覆層を有する光ファイバケーブル１０において、難燃剤を含む被覆層と難燃剤を含まない被覆層との曲げ弾性率との差が大きすぎると、各被覆層の力学挙動が異なり、この光ファイバケーブル１０に高い張力がかかったり、力学的疲労試験を施した場合に、各被覆層間での密着性が低下したり、光ファイバケーブル１０の癖づきが大きくなる恐れがある。したがって、各被覆層の弾性率はあまり大きく隔たらないようにすることが好ましく、最も曲げ弾性率の高い被覆層と最も曲げ弾性率の低い被覆層の差は好ましくは５００ＭＰａ以下であり、さらには３５０ＭＰａ以下とすることがより好ましい。
【００２５】
また、さらに、曲げ弾性率の低い樹脂成分を使用した被覆層には難燃剤を多く、曲げ弾性率の高い樹脂成分を使用した被覆層には難燃剤を少なくなるように難燃剤を傾斜配合して、各被覆層間の曲げ弾性率の差を少なくするとともに光ファイバケーブル１０全体の曲げ弾性率をも小さくし、取扱性を向上させることが好ましい。
そのため、ポリアミド系重合体を有する樹脂成分を含む材料からなる被覆層を複数有する光ファイバーケーブル１０において、これらの材料に難燃剤を混合する場合、最も曲げ弾性率が高い樹脂成分を含有する材料における難燃剤の含有率が、その他の樹脂成分を含有する材料における難燃剤の含有率と比較して最も低く、かつ、最も曲げ弾性率が低い樹脂成分を含有する材料における難燃剤の含有率が、その他の樹脂成分を含有する材料における難燃剤の含有率と比較して最も高いことが好ましい。このようにすると、各被覆層間の曲げ弾性率の差を少なくでき、また、光ファイバケーブル１０全体の曲げ弾性率をも小さくできる。
さらに、光ファイバケーブル１０の難燃性の向上効果をより大きくするためには、光ファイバケーブル１０の最外層に設けられる被覆層には難燃剤を混合することが好ましく、さらに好ましくは、難燃剤の含有率の最も高い被覆層が最外層に設けられていることが好ましい。
【００２６】
また、適度な剛性と柔軟性を有し、組み込み作業時などの取扱性をさらに向上させる為には、被覆層の曲げ弾性率だけでなく、被覆層の厚みも考慮することが好ましい。
すなわち、ポリアミド系重合体を有する樹脂成分を含む材料からなる被覆層をｎ層（ｎ≧２）有し、これらの被覆層のうち内側からｋ層目に最も曲げ弾性率の高い被覆層が設けられ、この被覆層の曲げ弾性率をＥ_ｋ（ＭＰａ）、厚さをｄ_ｋ（μｍ）とし、これらの被覆層のうち内側からｍ層目（ｋ＜ｍ≦ｎ）に設けられた任意の被覆層の曲げ弾性率をＥ_ｍ（ＭＰａ）、厚さをｄ_ｍ（μｍ）としたとき、下記式（１）に示されるように、最も曲げ弾性率が高い被覆層（ｋ層目の層）よりも外側に、最も曲げ弾性率が高い被覆層よりも曲げ弾性率の小さな被覆層（ｍ層目の層）を設け、かつ最も曲げ弾性率の高い被覆層の曲げ弾性率と被覆層の厚みの積が、より外側に設けられた被覆層における曲げ弾性率と被覆層の厚みの積より小さいことがより好ましい。
ｄ_ｋ×Ｅ_ｋ≦ｄ_ｍ×Ｅ_ｍ…（１）
（ただし、Ｅ_ｍ≦Ｅ_ｋ）
【００２７】
さらに、最も曲げ弾性率の高い被覆層よりも外側に配置された被覆層（ｍ層目の層）を、最も曲げ弾性率の高い被覆層（ｋ層目の層）よりも厚くする（ｄ_ｋ≦ｄ_ｍ）とともに、下記式（２）に示されるように、曲げ弾性率を１２００ＭＰａ以下とすることがさらに好ましい。
Ｅ_ｍ ≦ １２００…（２）
【００２８】
また、各被覆層間での密着性を向上させ、光ファイバケーブル１０の癖づきを防止するためには、前記樹脂成分、すなわちポリアミド系重合体を有する樹脂成分を含む材料からなるｎ層（ｎ≧２）の被覆層の曲げ弾性率を内側から順にそれぞれＥ_１，…,Ｅ_ｎとし、厚さを内側から順にそれぞれｄ_１，…,ｄ_ｎとしたとき、最も曲げ弾性率の高い被覆層とそれよりも外側に配置された、内側からｘ層目（ｋ＜ｘ≦ｎ）に設けられた任意の被覆層の曲げ弾性率Ｅ_ｘおよび厚さｄ_ｘが、下記式（３）および（４）を満たすこと、すなわち、外側へ向って徐々に被覆層の弾性率が小さくなるとともに、各被覆層の曲げ弾性率と被覆層の厚みとの積が内側に向かって徐々に小さくなるように設計することが好ましい。
Ｅ_ｘ≦Ｅ_ｘ−１…（３）
ｄ_ｘ−１×Ｅ_ｘ−１≦ｄ_ｘ×Ｅ_ｘ…（４）
また、隣り合う被覆層間の曲げ弾性率の差は、下記式（５）に示すように３５０ＭＰａ以下であることがさらに好ましい。
Ｅ_ｘ−１≦Ｅ_ｘ+３５０…（５）
【００２９】
また、光ファイバケーブル１０に柔軟性と、適度な形態安定性をともに付与するためには、被覆層を３層以上設けて、最外被覆層と最内被覆層の間に最も曲げ弾性率が高い被覆層を配置することが好ましい。そして、この場合、各被覆層どうしの密着性や、最も内側の被覆層と光ファイバ１２との密着性を向上させ、光ファイバケーブル１０の癖づきを防止するためには、最も曲げ弾性率の高い被覆層からその内側の被覆層に向かって、下記式（６）のように、徐々に曲げ弾性率が小さくなるように配置されることが好ましい。
Ｅ_ｙ _- _１≦Ｅ_ｙ…（６）
（ただし、１≦ｙ≦ｋ）
また、隣り合う被覆層間の曲げ弾性率の差は３５０ＭＰａ以下、すなわち、式（７）とすることがより好ましい。。
Ｅ_ｙ≦Ｅ_ｙ _- _１＋３５０…（７）
【００３０】
さらに、本発明の光ファイバケーブル１０の好ましい形態としては、図２に示したように、光ファイバ１２の外周に一次被覆層１３、二次被覆層１４、三次被覆層１５の３層の被覆層を有し、これら３層の被覆層がいずれもポリアミド系重合体を有する樹脂成分を含む材料からなるものである。そして、さらにこれら被覆層の曲げ弾性率を内側から順にそれぞれＥ_１，Ｅ_２,Ｅ_３とし、厚さを内側から順にそれぞれｄ_１，ｄ_２,ｄ_３としたとき、これらが下記式（８）および（９）を満たす光ファイバケーブルが最も好ましい。
ｄ_１×Ｅ_１＋ｄ_２×Ｅ_２≦ｄ_３×Ｅ_３…（８）
ｄ_１＋ｄ_２≦ｄ_３…（９）
すなわち、三次被覆層１５の厚みは、一次被覆層１３と二次被覆層１４の合計の厚みより厚いことが好ましい。三次被覆層１５の厚みが、一次被覆層１３と二次被覆層１４の合計の厚み未満では、光ファイバケーブル１０全体の曲げ弾性率が高くなり、柔軟性が損なわれる恐れがあるし、識別のために三次被覆層１５を形成する材料に着色剤を配合する場合、その発色が低下する場合がある。
【００３１】
また、一次被覆層１３の曲げ弾性率と被覆層の厚みの積と、二次被覆層１４の曲げ弾性率と被覆層の厚みの積との合計が、三次被覆層１５の曲げ弾性率と被覆層の厚みの積の積よりも小さいことがより好ましい。このようにすると、従来の多層ポリアミド被覆ケーブルに比較し、曲げ癖がつきにくく、かつ適度な剛性と柔軟性を併せ持ち、取扱性に極めて優れる光ファイバケーブル１０を得ることができる。
【００３２】
さらに、特に一次被覆層１３は２００μｍ以下とすることが好ましい。一次被覆層１３の厚さが２００μｍを超えると、光ファイバ１２よりも剛性の高い被覆層が、光ファイバ１２の変形に追従できなくなり、屈曲疲労により光ファイバ１２の損傷が大きくなったり、光学特定が低下する恐れが生じる。
また、この場合、最も内側の一次被覆層１３は、外力の影響から光ファイバ１２を物理的に保護すると同時に、材料として耐環境性に優れたポリアミド系重合体を使用することにより、光ファイバ１２への有害物質の移行を抑制するものであることが好ましい。その為、通常、光ファイバケーブル１０を識別するための染料、顔料、難燃剤などは極力配合せず、光ファイバ１２への外光防止用助材を含有させるにとどめることがより好ましい。また、一次被覆層１３に使用するポリアミド系重合体としては、光ファイバ１２との密着性に優れると同時に、光ファイバ１２の変形に追従可能であり、耐疲労性に優れた比較的柔軟な、ポリアミド１１などのポリアミド系重合体が好ましい。
【００３３】
二次被覆層１４は、光ファイバケーブル１０全体に適度な形態安定性をもたせ、光ファイバケーブル１０の引き回し性を向上させる機能を有するので、比較的曲げ弾性率の大きなポリアミド系重合体を使用して、一次被覆層１３や最外層である三次被覆層１５よりも、曲げ弾性率を大きくすることが好ましい。また、必要に応じて難燃剤を混合して難燃性を強化してもよい。
三次被覆層１５は、本発明の意図する難燃効果と光ファイバケーブル１０の柔軟性とを両立させる上で、非常に重要な被覆層である。上述したように、光ファイバケーブル１０に識別性を付与したり、難燃性を付与する為には、付与効果が最も高い最外層に、染料、顔料などの着色剤、難燃剤を配することが一般に多い。しかしながら、これらの添加剤を添加した樹脂成分では、これらを含まない単独のポリアミド系重合体よりも剛性が高くなり、その結果、光ファイバケーブル１０自体の柔軟性が損なわれてしまう。そのため、主成分には柔軟なポリアミド系重合体を選択し、着色剤、難燃剤を配合した後の最終的な被覆層の曲げ弾性率を１２００ＭＰａ以下とすることが好ましく、さらに好ましくは１０００ＭＰａ以下、最も好ましくは８００ＭＰａ以下とする。
【００３４】
このような、３層の被覆層に適用する好ましいポリアミド系重合体の具体例としては、一次被覆層１３にはポリアミド１１を使用し、二次被覆層１４にはポリアミド１２を使用する。そして、三次被覆層１５または最外層にはポリアミドエラストマーまたはポリアミド６１２などのポリアミド共重合体を使用するとともに難燃剤を使用する形態である。
【００３５】
このような光ファイバケーブル１０においては、すべての被覆層中に占める難燃剤の合計重量割合が５〜８０重量％であることが好ましい。全被覆層重量に対して５重量％未満では、十分な難燃性が発現しない場合があり、８０重量％を超えても、配合量増加に対する難燃効果の増加が少なくなってきたり、光ファイバケーブル１０の重量が増加し、取扱性が低下するおそれがある。また、このような難燃剤の配合範囲であれば、最外層を構成している材料のみに難燃剤を配合し、ポリアミド系重合体としては曲げ弾性率の低いものを使用することで、少ない難燃剤の配合量で効果的に難燃性を付与し、光ファイバケーブル１０全体の曲げ弾性率を低く維持することができる。例えば、各被覆層に使用するポリアミド系重合体としてポリアミド１１、ポリアミド１２を主成分とするものを使用し、最外層にのみ難燃剤を添加し、光ファイバケーブルにＤＩＮ７２５５１-５に合格する難燃性を付与することもできる。
【００３６】
以上説明した本実施形態例によれば、１ｍｍ変位時の曲げ弾性率Ｅが、２〜１５Ｎ／ｍｍの範囲で取扱性に優れ、かつ、ＤＩＮ７２２５１−５に準拠する難燃性試験に合格する難燃性を備えた光ファイバケーブルを提供可能であるが、本発明の光ファイバケーブルにおいては、上述しような形態に限定されず、光ファイバ外周に少なくとも一層の被覆層を有し、該被覆層のうち少なくとも一層がポリアミド系重合体を含有する樹脂成分を含む材料からなる光ファイバケーブルであって、１ｍｍ変位時の曲げ弾性率Ｅが２〜１５（Ｎ / ｍｍ）の範囲で、かつ、ＤＩＮ７２５５１−５に準拠する難燃性試験に合格するものであればよい。
【００３７】
本発明の光ファイバケーブル１０は、公知の方法で製造でき、例えばクロスヘッド型被覆装置を用いて、樹脂成分を含む材料を光ファイバ１２に被覆することにより製造できる。被覆層を複数形成する場合は、一層ずつ順に被覆層を形成してもよいし、同時に複数の被覆層を形成してもよい。なお、被覆層の層数が多すぎると、製造が困難となる傾向があるので、被覆層の層数は、３層以下とすることが好ましい。
また、外観から光ファイバケーブル１０を識別するため、最外層に着色樹脂を使用する場合は、その内側に黒色樹脂を用いた被覆層を設けることにより、光ファイバ１２への外光の入射を防止することができる。着色剤としては公知のものが用いられるが、染料系の着色剤は高温下などで光ファイバ１２に移行し伝送損失を増加させるおそれがあるため、無機顔料を用いることが好ましい。
【００３８】
本発明のプラグ付き光ファイバケーブルは、上記の光ファイバケーブル１０の少なくとも一端にプラグが接続されたものである。プラグは、用途に応じて公知のものから選択して使用できる。プラグを光ファイバケーブル１０に固定するための機構としては、例えば、かしめ機構などが挙げられる。プラグ部としては機械的強度が強いものを用いることが好ましい。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例における各種測定の方法を説明する。
また、本実施例で使用したポリアミド系重合体を有する樹脂成分の曲げ弾性率を表１に示す。
（難燃性）
ＤＩＮ７２５５１−５に準拠する前述した測定法に基づいて行った。
（光ファイバケーブルの曲げ弾性率）
光ファイバケーブル１０を２つの固定点で固定し、ケーブル曲げ具を用いて光ファイバ１２を中心軸に対して垂直に押圧した。固定点の間隔は１５ｍｍとした。押圧時、光ファイバケーブル１０は、曲率半径５ｍｍの円弧形状となった。ケーブル曲げ具が押圧開始から１ｍｍ変位したときのケーブル曲げ具にかかる応力（Ｎ）を測定し、曲げ弾性率（Ｎ／ｍｍ）とした。
（被覆層及び樹脂成分の曲げ弾性率）
ＡＳＴＭ・Ｄ７９０に従って測定した。
【００４０】
（実施例１）
光ファイバ１２の芯材として屈折率１．４９０のメチルメタクリレート単独重合体、鞘材として屈折率１．４１７の２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート単位４５重量％，１，１，２，２−テトラハイドロパーフルオロデシルメタクリレート単位３５重量％，メチルメタクリレート単位１９重量％，メタクリル酸単位１重量％からなる共重合体、保護層の材料として屈折率１．４０２のフッ化ビニリデン単位８０ｍｏｌ％とテトラフルオロエチレン単位２０ｍｏｌ％との共重合体を用い、芯１１Ａの直径が９８０μｍ、鞘１１Ｂの厚みが１０μｍ、保護層の厚みが１０μｍである光ファイバ１２を製造した。
２台のスクリュー式押出機と２層複合型のクロスヘッドダイと口金を用いて、この光ファイバ１２の外周に一次被覆層１３及び二次被覆層１４を一括に被覆して外径２．３ｍｍの光ファイバケーブル１０を得た。なお、使用した被覆装置の要部は、図３のように、ダイス２１とニップル２２を組み込んだものであり、ダイス２１の先端面とニップル２２の先端は同一平面上に位置している。符号２３はニップル２２の中心を通過する光ファイバ１２の軸線である。また、被覆温度は２００℃とした。
この光ファイバケーブル１０の一次被覆層１３の厚みは２５５μm、二次被覆層１４の厚みは３９５μmであった。一次被覆層１３としては、カーボンブラックを０．５重量％、無水マレイン酸を１．０重量％含有したポリアミド１２（ダイセルヒュルス社製、ダイアミド−Ｌ１６４０、以下これを単に「ＰＡ１２」という）を用い、二次被覆層１４としては、ＡＳＴＭ・Ｄ７９０で測定された曲げ弾性率が３４０ＭＰａのポリアミド１２単位とポリエーテル単位からなるポリアミドエラストマー（ダイセルヒュルス社製、ダイアミドＰＡＥ−Ｅ６２）１００重量部に対してシアヌル酸メラミンを１５重量部混合したものを用いた。
ＡＳＴＭ・Ｄ７９０で測定された曲げ弾性率は、一次被覆層１３が１３００ＭＰａ、二次被覆層１４が６２０ＭＰａであった。得られた光ファイバケーブル１０の曲げ弾性率及び難燃性を測定した。
光ファイバケーブル１０における各層の曲げ弾性率、厚み、これらの積と、曲げ弾性率及び難燃試験の結果を表２〜表３に示す。
【００４１】
（実施例２〜１０、比較例１）
一次被覆層１３、二次被覆層１４を表２のように変更し、一次被覆層１３にカーボンブラックを０．５重量％添加し、無水マレイン酸を添加しなかった以外は比較例１と同様にして光ファイバケーブル１０を得た。これらの光ファイバケーブル１０における各層の曲げ弾性率、厚み、これらの積と、曲げ弾性率及び難燃試験の結果を表２〜表３に示す。
【００４２】
（実施例１１）
実施例１と同様にして得られた光ファイバ１２を被覆前に熱風乾燥機に入れ、９０℃で６５時間バッチ熱処理を行った。光ファイバ１２の９０℃乾熱下５０時間での熱収縮率は、０．１％であった。この光ファイバ１２に、一次被覆層１３、二次被覆層１４、及び三次被覆層１５として、それぞれカーボンブラックを０．５重％を混合したポリアミド１２、カーボンブラックを０．５重量％を混合したポリアミド１１、実施例２の二次被覆層１４に用いた材料を用い、スクリュー式押出機と単層型のクロスヘッドダイと口金を用いて各被覆層を順次被覆した点を除いて比較例１と同様に光ファイバケーブル１０を得た。一次被覆層１３の厚さは１００μｍであった。
そして、得られた光ファイバケーブル１０について光ファイバ１２と一次被覆層１３の間の剥離強度を測定した。
なお、剥離強度は、図４のようにして測定した。まず、一方の端部側の一次被覆層１３、二次被覆層１４、三次被覆層１５が剥離され、他方側が剥離されていない、被覆部分の長さＬが３０ｍｍである光ファイバケーブル１０を用意した。
光ファイバケーブル１０の被覆部分を固定治具２４で固定し、被覆層の剥離部分、すなわち光ファイバ１２が露出している部分を、図示略の応力測定可能な機構を有する引き抜き装置に固定して、光ファイバ１２をその中心軸に沿う方向（図中矢印方向）に向かって一定速度１００ｍｍ／ｍｉｎで引き抜いた。この際の引き抜き応力と光ファイバ１２の引き抜き方向の被覆層のずれ量とをプロットした曲線から、引き抜く際の応力のピーク値を読みとり、これを測定値とした。なお、光ファイバ１２と一次被覆層１３の剥離強度は、光ファイバケーブル１０の二次被覆層１４と三次被覆層１５を剥がしたものを用いて測定した。
また、得られた光ファイバケーブル１０の両端面を剃刀にて切断し、−４０℃で３０分保持し、続いて１０分間で８５℃に昇温した後その温度で３０分保持し、続いて１０分間で２０℃に降温した後その温度で３０分保持し、続いて１０分間で−４０℃に降温した後その温度で３０分保持するというサイクルを１０回繰り返し、切断端面における光ファイバ１２の形状を観察した。しかし、形状には全く変化がなかった。
表４〜表６に、光ファイバケーブル１０の構成、各種測定結果などをまとめる。
【００４３】
（実施例１２〜１４）
被覆材料を表４に示すように変更した以外は実施例１１と同様に光ファイバケーブル１０を作成した。なお、一次被覆層１３及び二次被覆層１４には実施例１０と同様にカーボンブラック０．５重量％が含有されている。その他、光ファイバケーブル１０の構成、各種測定結果などを表４〜表６に示す。
また、これらのケーブルについても実施例１１と同様に、温度サイクル後の光ファイバ１２の端面形状を観察したが、実施例１１と同様に全く変化は見られなかった。
【００４４】
（実施例１５）
実施例１１で得られた光ファイバケーブル１０について、下記に示す評価を実施し、光学特性及び、耐環境特性を評価した。光ファイバケーブル１０の構成と評価結果を表７に示す。
その結果、いずれの特性も良好であり、この光ファイバケーブル１０は、高温、高湿度環境下においても信頼性に優れたものであることが明らかとなった。
また、この光ファイバケーブル１０は適度な弾性と柔軟性を併せ持ち、曲げ癖もつきにくく、ハーネスへの組む込みに際して非常に取扱性に優れたものであった。さらに最外層に黄色、オレンジ、緑、青等の着色を施したところ、発色もよく、識別性に優れていた。
【００４５】
（伝送損失）
２５ｍ-５ｍのカットバック法により、測定波長６５０ｎｍ、励振ＮＡ＝０．１での伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）を測定した。
（ケーブル収縮率評価）
両端面の被覆層と光ファイバをそろえて研磨処理した試長５０ｃｍのケーブルを、９０℃の乾燥機内にて２４時間加熱処理した、加熱処理後の光ファイバケーブル１０の長さＬ（ｃｍ）を測定し、以下の式に基づいてケーブル収縮率（％）を算出した。
ケーブル収縮率（％）＝（５０−Ｌ）÷５０ｘ１００
（湿熱評価）
８５℃、９５％の湿熱環境で１０００時間処理した前後の伝送損失の差（ｄＢ／ｋｍ）を測定した。
（繰り返し屈曲回数）
図５に示すように、一方の端部にＬＥＤ（発光波長６６０ｎｍ）３１が接続され、他方の端部に光パワーメ−ター３２が接続された４ｍの長さの光ファイバケーブル１０のパワーメーター３２側の端部に５００ｇの錘３３を接続して荷重をかけ、光ファイバケーブル１０の中央を直径１５ｍｍの２本の円柱状支持棒３４にて挟持した。ついで、光ファイバケーブル１０のＬＥＤ側を、図中矢印で示すように１８０°繰り返し移動させた。この際、各指示棒に光ファイバケーブル１０が接触角９０°で接触するようにした。
このようにして光ファイバケーブル１０を繰り返し屈曲させた際における、光パワーメータで測定された光ファイバケーブル１０からの出射光量が試験開始前と比較し１ｄＢ減少した時の屈曲回数を測定した。
【００４６】
（実施例１６〜１８）
光ファイバの鞘材、保護材、被覆材料を表７のように変更した以外は、実施例１１と同様にして光ファイバケーブル１０を作成した。表７には、ケーブル特性試験結果も併せて示す。いずれの光ファイバケーブル１０も良好な耐環境性を示し、取扱性も高かった。特に、被覆層の曲げ弾性率の差が小さい実施例１６の光ファイバケーブルでは、屈曲特性もさらに向上し、屈曲試験後の光ファイバケーブル１０の二次被覆層１４と、三次被覆層１５との間の隙間もまったく見られず、良好な形態を保持していた。
【００４７】
以下に表中等で使用する略号について示す。
ＰＡ１１：ポリアミド１１（アトフィナジャパン社製、リルサンＢＭＮＯ）ＰＡ１２：ポリアミド１２（ダイセルヒュルス社製、ダイアミド−Ｌ１６４０）
ＰＡＥ▲１▼：ポリアミドエラストマー（ダイセルヒュルス社製、ダイアミドＰＡＥ−Ｅ６２）
ＰＡＥ▲２▼：ポリアミドエラストマー（ダイセルヒュルス社製、ダイアミドＰＡＥ−Ｅ４７）
ＰＡ６１２：ポリアミド６１２（ダイセルヒュルス社製、ダイアミドＮ−１９０１）
ＰＡ６６６１２：ポリアミド６６６１２（ダイセルヒュルス社製、ベスタメルト１７１）
ＭＥＰＲ：メラミン酸グラフトエチレンプロピレンゴム
ＶｄＦ：フッ化ビニリデン
ＴＦＥ：テトラフルオロエチレン
ＨＦＰ：ヘキサフルオロプロピレン
【００４８】
【表１】

【００４９】
なお、以下の表中、難燃剤はいずれもシアヌル酸メラミンであり、数値は、樹脂成分１００重量部に対する配合重量部数である。
【表２】

【００５０】
【表３】

【００５１】
【表４】

【００５２】
【表５】

【００５３】
【表６】

【００５４】
【表７】

（Ａ）：αフルオロアクリル酸メチル／αフルオロアクリル酸２，２，２−トリフルオロエチル共重合体（１０／９０（ｍｏｌ％））
（Ｂ）：ＶｄＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体（７０／２０／１０（ｍｏｌ％））
（Ｃ）：ＶｄＦ／ＴＦＥ共重合体（８０／２０（ｍｏｌ％））
【００５５】
このように、本実施例の光ファイバケーブルによれば、難燃性が高く、そのうえ取扱性にも優れていた。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバケーブルは、難燃性に優れるとともに、取扱性が良好である。よって、光信号伝送の配線、高速光通信のためのコンピュータ接続配線、交換機回りの配線、工場自動機械制御の配線、自動車などの移動体用データ伝送用配線、光センサー用配線などに好適に用いられる。
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、前述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、すべて本発明の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバケーブルの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の光ファイバケーブルの他の一例を示す断面図である。
【図３】実施例で使用した被覆装置の要部の縦断面図である。
【図４】実施例における剥離強度の測定方法を示す側面図である。
【図５】実施例における屈曲試験の試験方法を示す側面図である。

Claims

光ファイバ外周に二層以上の被覆層を有し、該被覆層のうち少なくとも二層がポリアミド系重合体を含有する樹脂成分を含む材料からなり、これら少なくとも二層の被覆層のなかで、最も曲げ弾性率の高い被覆層と最も曲げ弾性率の低い被覆層の曲げ弾性率の差が５００ＭＰａ以下であり、
さらにこれら少なくとも二層の被覆層のうちの少なくとも一層を形成している材料には、トリアジン系化合物を含有する難燃剤が含まれ、前記トリアジン系化合物の含有量が、前記樹脂成分１００重量部に対して８〜６０重量部であることを特徴とする光ファイバケーブル。
前記少なくとも二層の被覆層のうち、難燃剤の含有率が最も高い材料からなる被覆層が、最外層に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバケーブル。
請求項１または２に記載の光ファイバケーブルの少なくとも一端にプラグが接続されていることを特徴とするプラグ付き光ファイバケーブル。