JP7335903B2 - 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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本発明は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。さらに詳しくは、隣接する光ファイバ着色心線同士を、間欠連結部により長手方向及びテープ幅方向に対して間欠的に接着、連結してなる光ファイバテープ心線及びかかる光ファイバテープ心線を備えた光ファイバケーブルに関する。
近年、情報の多様化により通信量が大容量化している。そのため、各種のコンピュータやデータ通信等の装置を設置、運用することに特化した、いわゆるデータセンター等が各所に増設されている。それに伴って、光ファイバケーブルも細径化及び高密度化が求められている。
さらに、一括融着性や容易に分岐及び分離性を実現すべく、種々の光ファイバテープ心線(光ファイバ間欠テープ心線とも呼ばれる。)が提案されており、例えば、隣接する光ファイバ同士を長手方向に間欠的に連結し、テープ幅方向に隣接する連結部が重ならないように交互に配置している光ファイバテープ心線が提供されている(例えば、特許文献1を参照)。
光ファイバテープ心線(光ファイバ間欠テープ心線)とは、光ファイバに紫外線硬化樹脂等により保護被覆を施した光ファイバ心線(光ファイバ着色心線)を複数本平面状に配し、紫外線硬化樹脂等からなる連結部で連結一体化したものである。隣接する光ファイバ着色心線同士を長手方向に間欠的に連結して4心、8心、12心、16心、24心等のテープ心線とすることにより、複数本のテープ心線を束ねるときに形状変化しやすくなるので、光ファイバケーブルの細径化・高密度化を図ることができる。
従来、光ファイバテープ心線の製造工程における紫外線照射装置の紫外線光源は、高圧水銀ランプやメタルハライドランプが一般的であったが、かかる高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の波長帯域は、200~450nmであり波長帯域が広いというメリットがあるが、メンテナンスコストが高く、また、交換頻度が高く、消費電力も大きい等という問題があった。近年、かかる問題を解決すべく、紫外線照射装置の紫外線光源として、紫外線を発光する半導体紫外線発光素子を用いることが検討されている(例えば、特許文献2を参照)。
特許第5117519号公報 特許第6266172号公報
しかしながら、半導体紫外線発光素子から発光される紫外線は短波長ないし従来のランプより狭波長帯域(例えば、360nmより大きく410nm等。)であるため、使用する光開始剤の発光波長帯域によっては紫外線硬化樹脂の硬化が不十分となる場合があった。紫外線硬化樹脂の硬化が不十分であると、光ファイバ着色心線同士を長手方向に間欠的に連結する際の間欠連結部と光ファイバ着色心線の接着が不十分となり、連結不良が発生し形状を維持できなかったり、さらには、複数本の光ファイバテープ心線を束ねるときに、間欠連結部の強度不足が発生する場合があった。また、捻り等の応力が加わって形状変化した際に、光ファイバ着色心線から間欠連結部が分離してしまう問題が発生していた。
一方、間欠連結部と光ファイバ着色心線の接着強度が過剰に高く、強固に固定されても、光ファイバテープ心線から間欠連結部を分離し除去する際の分離性が悪くなり、光ファイバ着色心線を単心で取り出す等の作業を行う際に問題となっていた。そして、以上の問題は、寒冷地域では紫外線硬化樹脂が固くなってしまうため顕著に現れてしまい、間欠連結部と光ファイバ着色心線の密着性について、接着性と分離性の相反特性のバランスをとる必要があった。
本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであって、短波長ないし狭波長帯域の紫外線を発光する半導体紫外線発光素子を用いて硬化された場合であっても、間欠連結部が確実に硬化されるとともに、光ファイバ着色心線と間欠連結部との密着性を適度として、光ファイバ着色心線と間欠連結部の接着性と分離性のバランスが維持され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。
前記の課題を解決するために、本発明に係る光ファイバテープ心線は、
光ファイバの周囲に当該光ファイバを被覆する少なくとも2の被覆層が形成され、当該被覆層のうち最外層が着色されて構成される光ファイバ着色心線を並列に配置し、隣接する前記光ファイバ着色心線が、間欠連結部によって長さ方向に間欠的に連結されてなる光ファイバテープ心線であって、
前記間欠連結部を構成する材料が、重量平均分子量が3000~4000のポリプロピレングリコールを中間ブロックとしたオリゴマーを含有し、
吸光度が0.1以上となる発光波長帯域が360nmより大きく410nm以下である光開始剤を含有し、かつ、
前記間欠連結部を構成する材料の動的粘弾性による-10℃の弾性率が380~800MPaであることを特徴とする。
本発明に係る光ファイバテープ心線は、前記した本発明において、前記間欠連結部と前記光ファイバ着色心線との間の密着強度が0.05~0.3Nであることを特徴とする。
本発明に係る光ファイバテープ心線は、前記した本発明において、前記間欠連結部を構成する材料の常温の弾性率が60~110MPaであることを特徴とする。
本発明に係る光ファイバテープ心線は、前記した本発明において、前記間欠連部を構成する材料の破断伸び(サンプルを23℃×55%RH雰囲気でテンシロン万能引張試験機により、アルミ板部分をチャックし、標線間隔25mm、引張速度50mm/分で、破断した時の伸び(%)のこと。)が40~70%であることを特徴とする。
本発明に係る光ファイバテープ心線は、前記した本発明において、前記間欠連部を構成する材料の引き裂き強度が10~25kN/mであることを特徴とする。
本発明に係る光ファイバテープ心線は、前記した本発明において、前記光ファイバ着色心線における前記被覆層の最外層の周囲に、さらに、前記間欠連結部を構成する材料と同じ材料による層が形成されていることを特徴とする。
本発明に係る光ファイバテープ心線は、前記した本発明において、前記オリゴマーが、前記中間ブロックとなるポリプロピレングリコールの両末端の水酸基に、ジイソシアネートを介して、紫外線に対して反応性を有する不飽和二重結合を有するヒドロキシ化合物を結合させたオリゴマーからなることを特徴とする。
本発明に係る光ファイバケーブルは、前記した本発明に係る光ファイバテープ心線を備えたことを特徴とする。
本発明に係る光ファイバテープ心線は、間欠連結部を構成する材料として、重量平均分子量が2500~4000のポリプロピレングリコールを中間ブロックとしたオリゴマー(特定のオリゴマー)、及び吸光度が0.1以上となる発光波長帯域が360nmより大きく410nm以下である光開始剤を含有するので、間欠連結部が、半導体紫外線発光素子等から発光される紫外線照射によっても効率よく確実に硬化され、接着が十分になされ、接着が不十分な場合の種々の問題を解決することができる。また、特定のオリゴマーを含有した間欠連結部が確実に硬化されることにより、光ファイバ着色心線を連結する間欠連結部とかかる光ファイバ着色心線が適度な密着性を維持し、十分な接着性を維持しつつ、間欠連結部を光ファイバ着色心線から除去するための分離性も良好となり、光ファイバ着色心線を単心で取り出す等の作業を簡便に実施することができる等、間欠連結部と光ファイバ着色心線の接着性と分離性のバランスがとれた光ファイバテープ心線となる。
加えて、間欠連結部の弾性率を、低温時も含め適度な範囲(-10℃で380~810MPa)に維持することができるため、前記した接着性と分離性のバランスをとるのに役立つとともに、光ファイバテープ心線の形状変化にも対応でき、例えば、光ファイバケーブルとして繰り返しのしごきを受けた場合における間欠連結部の割れや、光ファイバ着色心線と間欠連結部との剥離の発生を防止し、高密度実装時のケーブル特性を損なうことがない光ファイバテープ心線となる。
本発明に係る光ファイバテープ心線を備えた光ファイバケーブルは、前記した光ファイバテープ心線が奏する効果を享受する。
光ファイバ着色心線の構造の一例を示した断面図である。 光ファイバ着色心線の構造の他の例を示した断面図である。 光ファイバテープ心線の一態様を示した正面図である。 光ファイバテープ心線の連結状態を示した図である。 光ファイバテープ心線の連結状態を示した図である。 光ファイバケーブルの構造の一例を示した図である。 光ファイバケーブルの構造の一例を示した図である。 図1に示した光ファイバ着色心線の周囲に、間欠連結部を構成する材料と同じ材料による層を形成した構造を示した断面図である。 図2に示した光ファイバ着色心線の周囲に、間欠連結部を構成する材料と同じ材料による層を形成した構造を示した断面図である。 図8の光ファイバ着色心線を用いた光ファイバテープ心線の連結状態を示した図である。
以下、本発明の一態様を説明する。本発明に係る光ファイバテープ心線2は、光ファイバ10の周囲に当該光ファイバ10を被覆する少なくとも2の被覆層が形成され、かかる被覆層のうち最外層が着色されて構成される光ファイバ着色心線1を並列に配置し、隣接する光ファイバ着色心線1が、間欠連結部3によって長さ方向に間欠的に連結されて構成されている。
(I)光ファイバ着色心線1の構造:
まず、光ファイバテープ心線2を構成する光ファイバ着色心線1の一態様を説明する。図1は、光ファイバ着色心線1の構造の一例を示した断面図である。また、図2は、光ファイバ着色心線1の構造の他の例を示した断面図である。図1及び図2中、1は光ファイバ着色心線、10は光ファイバ、11は一次被覆層、12は二次被覆層、12aは着色された二次被覆層(図2のみ)、13は着色層(図1のみ)、をそれぞれ示す。
図1の構成にあっては、ガラス光ファイバ等の光ファイバ10の周囲に一次被覆層11(プライマリ層)、一次被覆層11の周囲に二次被覆層12(セカンダリ層)、二次被覆層12の周囲に着色された着色層13がこの順で形成されており、光ファイバ着色心線1を構成する。また、着色層13が光ファイバ着色心線1の最外層となる。
一方、図2の構成にあっては、光ファイバ10の周囲に一次被覆層11、一次被覆層11の周囲に着色された二次被覆層12aがこの順で形成されており、光ファイバ着色心線1となる。また、着色された二次被覆層12aが光ファイバ着色心線1の最外層となる。なお、以下の説明において、光ファイバ着色心線1の最外層となる着色層13と着色された二次被覆層12aとを併せて、着色層13等とする場合がある。
(II)光ファイバテープ心線2の構造:
図3は、光ファイバテープ心線2の一態様を示した正面図である。図4及び図5は、光ファイバテープ心線2の連結状態を示した図(図4は間欠連結部31を含む図3のA-A断面図、図5は間欠連結部32を含む図3のB-B断面図である。)である。なお、図3ないし図5では、便宜的に、12心の光ファイバ着色心線1から構成される光ファイバテープ心線2を示している。
図3ないし図5に示すように、間欠連結型の光ファイバテープ心線2は、並列に配置された光ファイバ着色心線1について、隣接する光ファイバ着色心線1が、間欠連結部3(間欠型連結部とも呼ばれる。)によって長さ方向に間欠的に連結されてなるものである。並列に配置された光ファイバ着色心線1に間欠的に連結部(間欠連結部3)を設けることで、光ファイバ着色心線1を連結一体化することができる。
図3に示す12心の光ファイバテープ心線2において、光ファイバ着色心線1aと光ファイバ着色心線1bからなる1組の光ファイバ着色心線対t1は、間欠連結部31によって長さ方向(図3参照。)に間欠的に連結されている。光ファイバ着色心線対t1において、隣り合う間欠連結部31は等間隔に設けることができ、間欠連結部31の長さも等しくすることができる。以上については、光ファイバ着色心線1cと光ファイバ着色心線1dからなる光ファイバ着色心線対t3、光ファイバ着色心線1eと光ファイバ着色心線1fからなる光ファイバ着色心線対t5、光ファイバ着色心線1gと光ファイバ着色心線1hからなる光ファイバ着色心線対t7、光ファイバ着色心線1iと光ファイバ着色心線1jからなる光ファイバ着色心線対t9、光ファイバ着色心線1kと光ファイバ着色心線1lからなる光ファイバ着色心線対t11、についても共通する。
これらの6組の光ファイバ着色心線対t1,t3,t5,t7,t9,t11においては、テープ幅方向の配置が同じとなるように間欠連結部31が設けられている(図3参照。)。したがって、6組の光ファイバ着色心線対t1,t3,t5,t7,t9,t11の非連結部(間欠連結部3が形成されていない単心となる部分(単心部)で、図3の点線で囲まれる部分。)33も、テープ幅方向から見て共通する位置となる。
また、光ファイバ着色心線1bと光ファイバ着色心線1cからなる光ファイバ着色心線対t2も、間欠連結部32によって長さ方向に間欠的に連結されている。隣り合う間欠連結部32は等間隔に設けることができ、間欠連結部32の長さも等しくすることができる。以上については、光ファイバ着色心線1dと光ファイバ着色心線1eからなる光ファイバ着色心線対t4、光ファイバ着色心線1fと光ファイバ着色心線1gからなる光ファイバ着色心線対t6、光ファイバ着色心線1hと光ファイバ着色心線1iからなる光ファイバ着色心線対t8、光ファイバ着色心線1jと光ファイバ着色心線1kからなる光ファイバ着色心線対t10、について共通する。
これらの5組の光ファイバ着色心線対t2,t4,t6,t8,t10においては、テープ幅方向の配置が同じとなるように間欠連結部32が設けられている。したがって、5組の光ファイバ着色心線対t2,t4,t6,t8,t10の非連結部33も、テープ幅方向から見て共通する位置となる。
このように、間欠連結型の光ファイバテープ心線2は、隣接する2心(2本)の光ファイバ着色心線1について、長さ方向及びテープ幅方向に、間欠連結部31,32と非連結部33が、それぞれ所定の長さで交互に配置されるように形成され、隣接する光ファイバ着色心線1を、間欠連結部3によって長さ方向に間欠的に連結する(例えば、図3に示した光ファイバ着色心線1aと光ファイバ着色心線1bからなる光ファイバ着色心線対t1、光ファイバ着色心線1bと光ファイバ着色心線1cからなる光ファイバ着色心線対t2等を参照。)。
加えて、テープ幅方向では、図3ないし図5に示すように、間欠連結部31,32が形成された隣接する2心(2本)からなる光ファイバ着色心線対t1~t11の、間欠連結部3が形成されている部分のテープ幅方向の両側(外側)は、連結されていない構成とされる(例えば、図4に示した光ファイバ着色心線1cと光ファイバ着色心線1dからなる光ファイバ着色心線対t3には、2心の光ファイバ着色心線1c,1dを連結する間欠連結部31が形成される一方、間欠連結部3が形成されている部分のテープ幅方向の両側(外側)は、連結されていないことになる。)。
例えば、図3に示した12心のものであれば、光ファイバテープ心線2における間欠連結部31,32の長さL1は、概ね5~35mmとすることが好ましく、非連結部33の長さL2は、概ね5~15mmとすることが好ましい。また、光ファイバテープ心線2におけるピッチP(長さ方向に隣り合う間欠連結部31から間欠連結部31(あるいは間欠連結部32から間欠連結部32)の長さを指す。図3では間欠連結部31から間欠連結部31で示している。)は、100mm以下とすることが好ましく、概ね20~90mmとすることが好ましいが、特にこの範囲には制限されない。
なお、図3は、間欠連結部3がテープ幅方向から見て共通する位置に形成されている構成を示すため、非連結部33もテープ幅方向から見て共通する位置に形成されている。一方、非連結部は、間欠連結部3が形成されていない単心となる部分(単心部)を指し、例えば、図3に示すXも非連結部(長さがLXの非連結部X。)に該当する。ここで、1対の光ファイバ着色心線対(例えば、光ファイバ着色心線対t1。)における非連結部Xの長さ(2つの間欠連結部31の間の長手方向における長さ)LXは、概ね、15~55mmとすることが好ましいが、特にこの範囲には制限されない。
(III)間欠連結部3:
前記した図3等に示した間欠連結部3は、例えば、下記の成分を硬化させて形成することができる。本発明において、間欠連結部3を構成する材料としては、例えば、光ファイバ10を被覆する紫外線硬化樹脂及びその添加成分等として一般に使用される成分等を使用することができる。具体的には、オリゴマー、希釈モノマー、光開始剤、増感剤、着色が必要な場合の顔料、その他各種添加剤等を使用することができる(以下、添加成分を含めて、単に「紫外線硬化樹脂」と呼ぶ場合がある。)。
(オリゴマー、希釈ポリマー)
間欠連結部3を形成するためのオリゴマーとしては、例えば、ポリエーテル系ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、シリコーンアクリレート等を使用することができる。これらは1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用するようにしてもよい。オリゴマーの骨格構造と分子量、及び後記する希釈モノマーの種類と添加量によって、間欠連結部3全体のヤング率やガラス転移温度(Tg)を調整することができる。また、オリゴマーの分子量を小さくすることや、モノマーの官能基を増やすこと等により、ヤング率を調整することができる。
本発明にあっては、オリゴマーの1つとしてポリエーテル系ウレタンアクリレートを使用し、中間ブロックは、一般には、例えば、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリオールを使用することができるが、本発明にあっては、中間ブロックとして、分岐構造を有するポリプロピレングリコールを使用する。
本発明にあっては、このように、間欠連結部3を構成する材料としてポリプロピレングリコールを中間ブロックとしたオリゴマーを含有し、かかるポリプロピレングリコールの重量平均分子量(M)は、2500~4000とする。重量平均分子量が2500~4000のポリプロプロピレングリコールは、-60℃の低温でも結晶しないため、オリゴマーをかかる構成とすることにより、低温時の結晶化を効率よく防止することができ好ましい。ポリプロピレングリコールの重量平均分子量は、3000~3500のものを使用することが特に好ましい。
このように、間欠連結部3を構成する材料として重量平均分子量が2500~4000のポリプロプロピレングリコールを中間ブロックとしたオリゴマー(以下、「特定のオリゴマー」と呼ぶ場合がある。)を含有することにより、低温での結晶化を防止し、後記する光開始剤(光重合開始剤)の使用と相俟って、低温時の弾性率(例えば、動的粘弾性による-10℃の弾性率(貯蔵弾性率)等。)を適度な範囲とすることができ、動的粘弾性による-10℃の弾性率(他では、単に「-10℃の弾性率」等、動的粘弾性の記載を略しているところもある。)を、概ね380~810MPaの範囲内とすることができる。-10℃の弾性率(貯蔵弾性率)は、概ね400~800MPaの範囲内とすることが好ましい。
かかるオリゴマー等を含有することにより、間欠連結部3を構成する材料の常温(25℃)での弾性率も、60~110MPaの範囲内とすることができる。常温での弾性率は、60~100MPaであることが特に好ましい。
加えて、本発明にあっては、間欠連結部3を構成する材料に含有される特定のオリゴマーを前記の構成とすることにより、後記する光開始剤の使用と相俟って、特定のオリゴマーを含有した間欠連結部3が確実に硬化されることにより、光ファイバ着色心線1を連結する間欠連結部3とかかる光ファイバ着色心線1が、適度な密着性を維持することができる。
すなわち、間欠連結部3と光ファイバ着色心線1の密着性を適度に抑えることにより、間欠連結部3と光ファイバ着色心線1は、十分な接着性を維持した上で、間欠連結部3を光ファイバ着色心線1から除去するための分離性も良好となる。よって、光ファイバ着色心線1を単心で取り出す等の作業を簡便に実施することができる等、間欠連結部3と光ファイバ着色心線1の接着性と分離性のバランスがとれた光ファイバテープ心線2となる。
接着性と分離性のバランスをとるに際し、本発明にあっては、前記した特定のオリゴマーを用いることにより、後記する光開始剤の使用と相俟って、間欠連結部3と光ファイバ着色心線1との間の密着強度が0.05~0.3Nとすることが好ましい。間欠連結部3と光ファイバ着色心線1の密着強度がかかる範囲であれば、間欠連結部3と光ファイバ着色心線1の接着性と分離性のバランスを効率よくとることができる光ファイバテープ心線2となる。かかる密着強度は、0.1~0.2Nとすることが特に好ましい。
加えて、間欠連結部3の弾性率(貯蔵弾性率)を、低温時も含め適度な範囲(-10℃で380~810MPa)に維持することができるため、形状変化にも対応でき、例えば、光ファイバケーブル4として繰り返しのしごきを受けた場合における間欠連結部3の割れや、光ファイバ着色心線1と間欠連結部3との剥離の発生を防止し、高密度実装時のケーブル特性を損なうことがない光ファイバテープ心線2となる。
なお、かかる間欠連結部3を構成する材料の伸びは、40~70%であることが好ましく、40~60%であることが特に好ましい。同様に、かかる間欠連結部3を構成する材料の引き裂き強度は、10~25kN/mであることが好ましく、10~20kN/mとすることが特に好ましい。ここで、前記した密着強度、伸び及び引き裂き強度は、特に他の温度を記さない限り、常温(25℃)での値を指す。
また、かかる弾性率、伸び、密着強度、引き裂き強度等の測定は、例えば、後記する[実施例]に挙げた方法等を使用することができる。
オリゴマーの含有量は、間欠連結部3を構成する材料全体に対して40~70質量%とすることが好ましい。オリゴマーの含有量をかかる範囲とすることにより、前記の効果を効率よく確実に発揮することができる、オリゴマーの含有量は、間欠連結部3を構成する材料全体に対して50~60質量%とすることが特に好ましい。
使用されるオリゴマーは、前記したように、ポリプロピレングリコールを中間ブロックとするが、骨格成分として、その両末端の水酸基に、ジイソシアネートを介して、紫外線に対して反応性を有する不飽和二重結合を有するヒドロキシ化合物を結合させたオリゴマーを使用することが好ましい。
このうち、ジイソシアネートとしては、例えば、脂環族系のイソフォロンジイソシアネート(IPDI)や芳香族系のトリレンジイソシアネート(TDI)等を使用することができる。特に、イソフォロンジイソシアネート(IPDI)は黄変しにくく耐候性や耐熱性に優れるので好ましい。
また、ヒドロキシ系化合物としては、例えば、ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)等を使用することができる。
なお、紫外線硬化樹脂としてオリゴマーを単独で使用した場合は粘度が高すぎる場合があるため、前記したオリゴマーや、後記する光開始剤(光重合開始剤)の添加の目的及び効果を妨げない範囲で、粘度調整を主目的として希釈モノマーを配合することができる。かかる希釈モノマーとしては、例えば、単官能モノマーや、二官能モノマー、多官能モノマー等を用いることができる。
添加可能な希釈モノマーとして、単官能モノマーにおいては、例えば、PO変性ノニルフェノールアクリレート、イソボルニルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、イソノニルアクリレート、イソデシルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム、ラウリルアクリレート等が挙げられる。
また、二官能モノマー及び多官能モノマーとしては、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ビスフェノールAエポキシアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、トリシクロデカンジメチロールジアクリレート、EO変性ビスフェノールAジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート等が挙げられる。これらはその1種を単独で使用してもよく、その2種以上を組み合わせて使用することもできる。なお単官能モノマーは、二官能モノマー及び多官能モノマーと比較して、ヤング率を低くする効果が大きい。これは、単官能モノマーが二官能モノマー及び多官能モノマーよりも分子構造における架橋点を減らす作用が大きいためである。
(光開始剤(光重合剤))
間欠連結部3を構成する材料(紫外線硬化樹脂)には、紫外線照射により硬化させる必要があるため、光開始剤(光重合開始剤とも呼ばれる。)が添加される。前記したように、光ファイバテープ心線2の製造にあっては、硬化時に半導体紫外線発光素子光源より照射される発光波長帯域が360~410nmである場合があるため、本発明にあっては、この波長帯域に紫外線吸収を有し、紫外線硬化樹脂を好適に硬化させ得る光開始剤として以下のものを用いることができる。
本発明にあっては、吸光度が0.1以上となる発光波長帯域が360nmより大きく410nm以下(以下、「特定の発光波長帯域」とする場合もある。)(発光波長帯域が360nmより大きく410nm以下での吸光度が0.1以上となることと同意。)の光開始剤を使用する。光開始剤の発光波長帯域がかかる範囲であることにより、半導体紫外線発光素子光源より照射される紫外線の発光波長帯域と考えられる360nmより大きく410nm以下にも対応でき、間欠連結部3を構成する材料である紫外線硬化樹脂を効率よくかつ確実に硬化させることができる。
そして、本発明にあっては、間欠連結部3を構成する材料を確実に硬化させることにより、前記したオリゴマーを含有することによる効果を効率よく発揮させることができる。
なお、使用される光開始剤の吸光度が0.1以上となる発光波長帯域の範囲は、前記した360nmより大きく410nm以下の範囲に対して完全一致する必要はなく、発光波長帯域が一部重複(一部一致)するのであれば、光開始剤として使用することができる。例えば、光開始剤における、吸光度が0.1以上となる発光波長帯域が320~400nmである場合は、360nmより大きく410nm以下の範囲に対して360nmより大きく400nmまでの範囲が重複(一致)するので、本発明における発光波長帯域の範囲内であると解釈でき、本発明を構成する光開始剤として使用することができる。
本発明で使用される光開始剤としては、例えば、アシルフォスフィンオキサイド型、O-アシルオキシム型、α-アミノケトン型を有する、下記の化合物からなる光開始剤を使用することができる。
アシルフォスフィンオキサイド型としては、例えば、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルフォスフィンオキサイド(OmniradTPO)、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド(Omnirad819)、フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フォスフィンオキサイド (Omnirad2100)等が挙げられる。なお、各化合物名の語尾の( )書きは、IGM Resins B.V.社の商品名である。
O-アシルオキシム型としては、例えば、1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)-,2-(O-ベンゾイルオキシム)](IrgacureOXE01)、エタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(O-アセチルオキシム)(IrgacureOXE02)等が挙げられる。なお、各化合物名の語尾の( )書きは、BASFジャパン株式会社の商品名である。
α-アミノケトン型としては、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタン-1(Omnirad369)、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチル-ベンジル)-1-(4-モリフォリン-4-イル-フェニル]-ブタン-1-オン(Omnirad379EG)等が挙げられる。なお、各化合物名の語尾の( )書きは、IGM Resins B.V.社の商品名である。
以上に挙げた光開始剤は、その1種を単独で使用してもよく、または2種以上を組み合わせて使用することができる。
光開始剤の間欠連結部3(間欠連結部3を構成する材料)に対する含有量は、特に制限はないが、あまり添加しても効果が横ばいとなるだけであるから、間欠連結部3を構成する材料(紫外線硬化樹脂等)全体(以下、単に「間欠連結部3全体」とする場合もある。)に対して15質量%以下とすることが好ましい。光開始剤を添加することによる効果を確実に発揮させるべく、含有量は、間欠連結部3全体に対して1~8質量%とすることがさらに好ましく、3~4質量%とすることが特に好ましい。
以下、前記した光開始剤の発光波長帯域の一例を挙げる。
・2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルフォスフィンオキサイド
(吸光度が0.1以上となる発光波長帯域 330~410nm)(商品名 OmniradTPO)
・ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド
(吸光度となる0.1以上の発光波長帯域 260~410nm)(商品名 Omnirad819)
・フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フォスフィンオキサイド
(吸光度が0.1以上となる発光波長帯域 330~410nm)(商品名 Omnirad2100)
・1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)-,2-(O-ベンゾイルオキシム)](吸光度が0.1以上となる発光波長帯域 320~400nm)(商品名 IrgacureOXE01)
・エタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(O-アセチルオキシム)
(吸光度が0.1以上となる発光波長帯域 320~395nm)(商品名 IrgacureOXE02)
・2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタン-1
(吸光度が0.1以上となる発光波長帯域 250m~370nm)(商品名 Omnirad369)
・2-ジメチルアミノ-2-(4-メチル-ベンジル)-1-(4-モリフォリン-4-イル-フェニル]-ブタン-1-オン
(吸光度が0.1以上となる発光波長帯域 260~370nm)(Omnirad379EG)
(その他の成分)
間欠連結部を構成する材料(紫外線硬化樹脂)に添加されることができるその他の成分として、増感剤としては、例えば、チオキサントン類やベンゾフェノン類等の三重項増感剤が好ましい。この中で、特に、チオキサントン類は三重項状態の寿命が長いため効果が高く、組み合わせて使用することができる。
また、間欠連結部3は着色してもよい。間欠連結部3を着色する場合に添加される顔料としては、例えば、フタロシアニン、キナクリドン、ジオキサジン、ベンズイミダゾロンの有機顔料、カーボンブラック、酸化チタン等の無機顔料等が挙げられる。なお、着色成分として、顔料と、前記した材料に代表される紫外線硬化樹脂等を混合した着色材を用いるようにしてもよい。着色材の含有量は、間欠連結部3を構成する材料や、着色材に含まれる顔料の含有量や、紫外線硬化樹脂等他の成分の種類等により適宜決定すればよいが、間欠連結部3全体に対して0.5~3.0質量%とすることが好ましく、1.5~2.5質量%とすることが特に好ましい。
その他の添加可能な成分としては、例えば、ポリプロピレングリコール等を使用したポリオール、酸化防止剤、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン光安定剤等の光安定剤、熱重合禁止剤等の劣化防止剤、シランカップリング剤、レベリング剤、水素吸収剤、連鎖移動剤、シリコーン、滑剤等が挙げられる。
なお、間欠連結部3を着色することにより、光ファイバテープ心線2を製造する場合に、製造ライン中で連続的に間欠連結部3と光ファイバテープ心線2(光ファイバ着色心線1)の接着確認を行うことができる。
(IV)一次被覆層11、二次被覆層12、着色された二次被覆層12a及び着色層13:
本発明に係る光ファイバ着色心線1の一次被覆層11(プライマリ層)及び二次被覆層12(セカンダリ層)の構成材料となる樹脂材料や、光ファイバ着色心線1の着色層13の構成材料としては、前記した間欠連結部3を構成する成分として挙げた紫外線硬化樹脂及びその添加剤である、例えば、オリゴマー、希釈モノマー、光開始剤、シランカップリング剤、増感剤、顔料(及び顔料と紫外線硬化樹脂等を混合した着色材)、滑剤等、前記した各種の添加剤等の成分を好ましく使用することができる。
オリゴマーとしては、例えば、一次被覆層11や二次被覆層12としては、ポリプロピレングリコールを使用したポリオールに芳香族系イソシアネートとヒドロキシエチルアクリレートを付加したオリゴマーを使用することが好ましく、中間ブロックのポリオール(ポリプロピレングリコール)の分子量を変化させることでヤング率を調整することができる。使用するオリゴマーの重量平均分子量は、一次被覆層11として使用する場合は、1000~4000のものを使用することが好ましく、二次被覆層12として使用する場合には、500~2000のものを使用することが好ましく、着色層13として使用する場合は、500~2000のものを使用することが好ましく、着色された二次被覆層12aとして使用する場合には、500~2000のものを使用することが好ましい。
具体的には、一次被覆層11や二次被覆層12としては、ポリオールとしてポリプロピレングリコールを使用し、オリゴマーとしてポリプロピレングリコールを中間ブロックとしたオリゴマーを使用することにより、-60℃の低温でも結晶しないため、低温時の結晶化を効率よく防止することができる。芳香族系イソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、イソフォロンジイソシアネート(IPDI)等の芳香族系ジイソシアネート等を使用することができる。また、ヒドロキシ系化合物としては、例えば、ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)等を使用することができる。オリゴマー単独では粘度が高すぎる場合があるため、粘度調整を主目的として希釈モノマーを配合することができる。希釈モノマーとしては、例えば、単官能モノマーや、二官能モノマー、多官能モノマー等を用いることができる。添加可能な希釈モノマーとして、単官能モノマーにおいては、例えば、PO変性ノニルフェノールアクリレート、イソボルニルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、イソノニルアクリレート、イソデシルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム等が挙げられる。また、二官能モノマー及び多官能モノマーとしては、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ビスフェノールAエポキシアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、トリシクロデカンジメチロールジアクリレート等が挙げられる。これらはその1種を単独で使用してもよく、その2種以上を組み合わせて使用することもできる。
なお、単官能モノマーは、二官能モノマー及び多官能モノマーと比較して、ヤング率を低くする効果が大きい。これは、単官能モノマーが二官能モノマー及び多官能モノマーよりも分子構造における架橋点を減らす作用が大きいためである。光開始剤は、紫外線を吸収するとラジカル化し、反応性オリゴマー及び反応性モノマーの不飽和二重結合を連続的に重合させることができる。光開始剤としては、例えば、アルキルフェノン系光重合開始剤やアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤等を使用することができる。これらはその1種を単独で使用してもよく、または2種以上を組み合わせて使用することができる。
また、着色層13を構成するオリゴマーとしては、前記した一次被覆層11や二次被覆層12と同様に、ポリプロピレングリコールを使用したポリオールに芳香族系イソシアネートとヒドロキシエチルアクリレートを付加したオリゴマーを使用することが好ましく、中間ブロックのポリオール(ポリプロピレングリコール)の分子量を変化させることや、二官能モノマーや多官能モノマーを使用することでヤング率を調整することができる。また、着色層13を構成する樹脂には、例えば、ウレタンアクリレートやヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールアクリル酸付加物等を使用することができ、加えて、ビスフェノールAエポキシアクリレート等を添加することで、強靭性を上げることができる。なお、着色された二次被覆層12aが着色層13を兼ねる場合には、かかる着色された二次被覆層12aをこれらの成分とするようにしてもよい。
具体的には、オリゴマーとしては、ポリプロピレングリコールを使用したポリオールに芳香族系イソシアネートとヒドロキシエチルアクリレートを付加したオリゴマーを使用することが好ましく、中間ブロックのポリオール(ポリプロピレングリコール)の分子量を変化させることや、二官能モノマーや多官能モノマーを使用することでヤング率を調整することができる。また、例えば、オリゴマーとして、ビスフェノールAエポキシアクリレート等を添加することで、強靭性を上げることができ、さらに、ウレタンアクリレートやヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールアクリル酸付加物等も使用することができる。さらにまた、表面のすべり性を向上させるために、変性シリコーンを添加することが好ましく、例えば、両末端型アクリル変性シリコーン片末端型アクリル変性シリコーン、側鎖端アクリル変性シリコーン等を使用することができる。光開始剤としては、例えば、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキサイド、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン等を使用することができる。
光ファイバ着色心線1における各層の外径は、光ファイバ素線(後記参照)としての特性を維持するために、一般に、光ファイバ10の外径は80μm~125μm、一次被覆層11の外径は120μm~200μm、二次被覆層12の外径は160μm~245μm、着色層13の外径は173μm~255μmの範囲内とすることが好ましい。また、図2に示すように、二次被覆層12が着色層13を兼ねるような構成の場合、着色された二次被覆層12aは、外径を160μm~255μmの範囲内とすることが好ましい。
(V)光ファイバテープ心線2の製造方法:
本発明に係る光ファイバテープ心線2の製造方法の一例を説明する。なお、以下において、光ファイバ10としてガラス光ファイバ10を例に挙げて説明し、一次被覆層11と二次被覆層12とが被覆された石英ガラス製光ファイバ(ガラス光ファイバ10)を光ファイバ素線とよんでいる。
光ファイバ着色心線1を製造するには、例えば、まず、石英ガラスを主成分とするプリフォームを線引炉によって加熱溶融して、石英ガラス製光ファイバ(ガラス光ファイバ10)とする。次に、このガラス光ファイバ10にコーティングダイスを用いて液状の紫外線硬化樹脂を含む成分を塗布し、続いて、紫外線照射装置(UV照射装置)で塗布された紫外線硬化樹脂を含む成分に紫外線を照射してかかる成分を硬化させる。このようにして、ガラス光ファイバ10に一次被覆層11と二次被覆層12が被覆された光ファイバ素線が製造される。線引き後、ガラス光ファイバ10の外周に直ちに紫外線硬化樹脂を含む成分を被覆して一次被覆層11及び二次被覆層12を形成することにより、得られる光ファイバ素線の強度低下を防止することができる。
次工程において、得られた光ファイバ素線の外周に着色層13を被覆することにより、光ファイバ着色心線1が製造される。なお、前記したように、二次被覆層12に着色することで、最外層が着色された二次被覆層12aとした光ファイバ着色心線1とするようにしてもよい。
そして、得られた光ファイバ着色心線1を、所望の本数並べて、前記した間欠連結部3を構成する材料を所定のパターンで塗布し、所定の条件で硬化させることにより間欠連結部3を形成し、光ファイバテープ心線2を得ることができる。
光ファイバテープ心線2の製造は、例えば、複数本の光ファイバ着色心線1を集合させて並列する整列手段と、外周の一部に間欠連結部3の構成材料を間欠的に塗布可能な塗布ロールを備えた製造装置を用いて実施することができ、例えば、特許第6169060号公報等に示される製造装置及び製造方法を用いて実施することができる。
すなわち、複数本の光ファイバ着色心線1を、それぞれの塗布ロールに接触させて、光ファイバ着色心線1の側面に間欠連結部3の構成材料を間欠的に塗布する一方、整列手段で、側面に間欠連結部3を構成する材料が塗布された光ファイバ着色心線1の側面同士が接触するように整列し、前記した構成材料を、例えば、半導体紫外線発光素子等から発光される紫外線照射等で硬化させることにより、間欠連結部3で光ファイバ着色心線1同士を間欠的に連結して、光ファイバテープ心線2を得るようにすればよい。
(VI)本発明の効果:
以上説明した本発明に係る光ファイバテープ心線2は、間欠連結部3を構成する材料として、重量平均分子量が2500~4000のポリプロピレングリコールを中間ブロックとしたオリゴマー、及び発光波長帯域が360nmより大きく410nm以下の光開始剤を含有するので、間欠連結部3が、半導体紫外線発光素子等から発光される紫外線照射によっても効率よく確実に硬化され、接着が十分になされ、接着が不十分な場合の種々の問題(例えば、間欠連結部3と光ファイバ着色心線1の接着が不十分となることによる連結不良の発生、形状が維持できない等の問題、複数本の光ファイバテープ心線2を束ねる際等の間欠連結部3の強度不足の発生、捻り等の応力が加わって形状変化した際に、光ファイバ着色心線1から間欠連結部3が分離してしまう問題等。)を解決することができる。また、特定のオリゴマーを含有した間欠連結部3が確実に硬化されることにより、光ファイバ着色心線1を連結する間欠連結部3とかかる光ファイバ着色心線1が適度な密着性を維持し、十分な接着性を維持しつつ、間欠連結部3を光ファイバ着色心線1から除去するための分離性も良好となり、光ファイバ着色心線1を単心で取り出す等の作業を簡便に実施することができる等、間欠連結部3と光ファイバ着色心線1の接着性と分離性のバランスがとれた光ファイバテープ心線2となる。
加えて、間欠連結部3の弾性率を、低温時も含め弾性率を適度な範囲(-10℃で380~810MPa)に維持することができるため、前記した接着性と分離性のバランスをとるのに役立つとともに、光ファイバテープ心線2の形状変化にも対応でき、例えば、光ファイバケーブル4として繰り返しのしごきを受けた場合における間欠連結部3の割れや、光ファイバ着色心線1と間欠連結部3との剥離の発生を防止し、高密度実装時のケーブル特性を損なうことがない光ファイバテープ心線2となる。
(VII)光ファイバケーブル4;
そして、本発明に係る光ファイバテープ心線2を備えた光ファイバケーブル4は、前記した光ファイバテープ心線2が奏する効果を享受した光ファイバケーブル4を提供することができる。
光ファイバケーブル4の構成は、本発明に係る光ファイバテープ心線2を備えているものであれば特に限定はない。図6は、光ファイバケーブル4の一態様を示した図である。所定の心数の光ファイバテープ心線2を所定の本数(図6では8本。)撚り合わせまたは束ね合わせた光ファイバユニット21を、所定の本数(図6では25本。)撚り合わせ又は束ね合わせてケーブルコア41が構成されている。そして、かかるケーブルコア41の周囲には、例えば、不織布の押さえ巻テープ等からなる緩衝層42が形成され、さらにその周囲に、2本の鋼線(テンションメンバ)43及び2本の引き裂き紐44を内蔵した、熱可塑性樹脂等からなる被覆層(シース)46が形成されている。
図7は、光ファイバケーブル4の他の態様を示した図である。図7の光ファイバケーブル4は、所定の心数の光ファイバテープ心線2(図7では図示せず。)を所定の本数撚り合わせ又は束ね合わせて形成される光ファイバユニット21を所定の本数(図7では8本。)撚り合わせまたは束ね合わせた状態でルースチューブ5に内蔵し、かかる光ファイバユニット21及びそれを内蔵したルースチューブ5を鋼線(テンションメンバ)43の周囲に所定の本数(図7では8本。)撚り合わせる。
その周囲には、例えば、不織布の押さえ巻テープ等からなる緩衝層42が形成され、さらにその周囲に、光ファイバユニット21及びそれを内蔵したルースチューブ5を所定の本数(図7では15本。)撚り合わせて配置する。そして、その周囲に、例えば、不織布の押さえ巻テープ等からなる緩衝層42及び熱可塑性樹脂等からなる被覆層(シース)46が形成されている。
なお、便宜上、図6及び図7について、図6の光ファイバテープ心線2や図7の光ファイバユニット21のハッチングは省略している。また、図6の光ファイバテープ心線2及び光ファイバユニット21の符号、図7の光ファイバユニット21及びルースチューブ5の符号については、一部について載せている。
なお、本発明に係る光ファイバケーブル4としては、センターチューブ型、ルースチューブ型、スロット型などの光ファイバケーブルが考えられ、光ファイバテープ心線2を収容した光ファイバケーブルであれば特に制限されない。被覆層(シース)46は、例えば、2.0~3.0mmとすることができるが、特にこの範囲には限定されない。
(VIII)実施形態の変形:
なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成を備え、目的及び効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。本発明は前記した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良は、本発明に含まれるものである。
例えば、前記した実施形態では、光ファイバテープ心線2として、図3ないし図5に示した12心の構成を例に挙げて説明したが、光ファイバテープ心線2における心数(光ファイバ着色心線1の数)については、12心のほか、4心、8心、16心、24心等、任意に決定することができる。また、間欠連結部3の断面形状については、光ファイバ着色心線1と接する2辺が円弧状の略三角形状の態様を例に挙げたが、これには制限されず、隣接する光ファイバ着色心線1を長さ方向に間欠的に連結することができる任意の形状とすることができる。
また、前記した実施形態において、光ファイバ着色心線1の構造として、図1及び図2に示した構造を例に挙げて説明したが、かかる図1及び図2に対して、被覆層の最外層(着色層13、着色された二次被覆層12a)の周囲に、さらに、間欠連結部3を構成する材料と同じ材料により層(薄膜層14)を形成した構成も、本発明の光ファイバ着色心線1に含まれるものとする。
なお、以下の説明において、前記した実施形態と共通する部材及び構成等については、その説明等を簡略化あるいは省略することもある。
図8は、図1に示した光ファイバ着色心線1の周囲に、間欠連結部3を構成する材料と同じ材料による層を形成した構造を示した断面図、図9は、図2に示した光ファイバ着色心線1の周囲に、間欠連結部3を構成する材料と同じ材料による層を形成した構造を示した断面図、図10は、図8の光ファイバ着色心線1を用いた光ファイバテープ心線2の連結状態を示した図、をそれぞれ示す。図8及び図9に示した光ファイバ着色心線1は、被覆層の最外層となる着色層13や着色された二次被覆層12aの周囲に、間欠連結部3を構成する材料と同じ材料により被覆された層(薄膜層14)を形成しており、かかる薄膜層14の形成により、間欠連結部3により光ファイバ着色心線1を安定して把持することができる。薄膜層14の厚さは、特に制限はないが、前記した被覆層と比較すると厚くする必要はなく、例えば、厚さが5~10μmの薄膜とすることが好ましく、5~7μmの薄膜とすることが特に好ましい。
図10は、図8の光ファイバ着色心線1を用いた光ファイバテープ心線2の連結状態を示した図である。図10は2本の光ファイバ着色心線1の連結状態を2対並べて示している。なお、図8に示した光ファイバ着色心線1は、周囲に薄膜層14が形成されている以外は図1の光ファイバ着色心線1と共通するものであるから、図10に示した連結状態も、図4及び図5を例にして、(II)に載せた内容と共通であり、説明を省略する。
薄膜層14が形成された光ファイバ着色心線1は、前記した(V)に載せた方法で、着色層等を形成するのと同様にして得ることができる。また、薄膜層14が形成された光ファイバ着色心線1を用いた光ファイバテープ心線2も、前記した(V)に載せた方法により間欠連結部3を形成することにより得ることができる。なお、薄膜層14の形成と間欠連結部3の形成をタンデム方式で行うようにしてもよい。
なお、薄膜層14は、間欠連結部3を構成する材料により形成されており、薄膜層14が形成されていても、薄膜層14が形成されていない態様で挙げた密着強度等は、間欠連結部3と光ファイバ着色心線1との間の密着強度等として同視できるものである。
前記した実施形態では、光ファイバテープ心線2を備えた光ファイバケーブル4として、図6及び図7に示した構造を例に挙げて説明したが、光ファイバケーブル4の構造は前記の構成に限定されないことに加え、例えば、被覆層(シース)46の種類、厚さ等や、光ファイバ着色心線1や光ファイバテープ心線2の数やサイズ、光ファイバユニット21の数やサイズ、光ファイバユニット21における光ファイバテープ心線2の本数、鋼線(テンションメンバ)43の種類、数やサイズ等や、緩衝層42の種類や厚さ、層の数についても、自由に選定することができる。また、光ファイバケーブル4の外径や断面形状等も自由に選定することができる。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
以下、本発明を実施例、参考例及び比較例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[実施例1~実施例3、参考例4、比較例1~比較例5]
光ファイバテープ心線の製造:
表1に示した内容及び下記に示した成分を用いて、下記(1)、(2)に示した方法に
より、図1及び図2に示した光ファイバ着色心線を備えた、図3ないし図5に示した構成
の光ファイバテープ心線を製造した。なお、下記の内容において、分子量とは「重量平均
分子量」を指す。
また、一次被覆層、二次被覆層、着色層及び間欠連結部については、下記の成分を使用した。
(1)光ファイバ着色心線の製造(1)(実施例1、実施例3、比較例2及び比較例5):
光ファイバである、石英ガラスからなる外径が125μmのガラス光ファイバの周囲に、一次被覆層(プライマリ層)の外径を165μm(比較例2は185μm)、二次被覆層(セカンダリ層)の外径を190μm(比較例2は245μm)としてそれぞれの層を被覆して光ファイバ素線とした。得られた光ファイバ素線に対して、別工程にて二次被覆層の周囲に着色層(着色層となる成分は成分aとした。)を被覆して、図1に示した構成の外径200μm(比較例2は255μm)の光ファイバ着色心線を得た。
(2)光ファイバ着色心線の製造(2)(実施例2、参考例4、比較例1、比較例3及び
比較例4):
光ファイバである、石英ガラスからなる外径が125μmのガラス光ファイバの周囲に
、一次被覆層(プライマリ層)の外径を185μm(比較例3は165μm)、着色された二次被覆層(着色された二次被覆層となる成分は成分bとした。)の外径を255μm(比較例3は200μm)としてそれぞれの層を被覆して、図2に示した構成の外径255μm(比較例3は200μm)の光ファイバ着色心線を得た。
(一次被覆層及び二次被覆層の成分)
一次被覆層及び二次被覆層は、紫外線硬化樹脂としてポリプロピレングリコールを使用したオリゴマー(ポリプロピレングリコールを中間ブロックとし、骨格成分として、その両末端の水酸基に、トリレンジイソシアネートを介して、ヒドロキシエチルアクリレートを結合させたオリゴマーのこと。)、希釈性モノマー、光開始剤、添加剤を適当量混合して使用した。
(a)成分a(図1の構成となる光ファイバ着色心線):
着色層となる成分aを構成する紫外線硬化性樹脂は、オリゴマーとしてはウレタンアクリレートやビスフェノールAエポキシアクリレートを使用し、モノマーとして二官能モノマーや多官能モノマーを添加することでヤング率を調整した。また、両末端型アクリル変性シリコーンを着色層全体に対して3質量%含有させた。光開始剤は、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン(Irgacure907)、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキサイド(ルシリンTPO)、2,4-ジエチルチオキサントン(カヤキュアーDETX-S)を添加した。製造における酸素濃度は3~5%で調整し、紫外線照射量は60mJ/cm以下とした。
(b)成分b(図2の構成となる光ファイバ着色心線):
着色された二次被覆層(着色層)となる成分bを構成する紫外線硬化性樹脂は、オリゴマーとして、ポリプロピレングリコールを使用したポリオールに芳香族系イソシアネートとヒドロキシエチルアクリレートを付加したオリゴマーを使用し、中間ブロックのポリオール(ポリプロピレングリコール)の分子量を変化させることや、二官能モノマーや多官能モノマーを使用することでヤング率を調整した。また、強靱性の向上のため、ビスフェノールAエポキシアクリレートを添加し、また、側鎖端アクリル変性シリコーンを着色層全体に対して2質量%含有させた。光開始剤は、2-メチル-1-(4-メチルチオフェル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン(Irgacure907)、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルーフォスフィンオキサイド(ルシリンTPO)を添加した。製造における酸素濃度は0~22%で調整し、紫外線照射量は60mJ/cm以下とした。
(3)光ファイバテープ心線の製造:
前記のようにして得られた光ファイバ着色心線を12本並列に並べて、図3ないし図5に示すような構造となるように、間欠連結部(及び非連結部)を形成し、光ファイバテープ心線とした。なお、間欠連結部の形成は、半導体紫外線発光素子から発光される395nmの紫外線を照射することにより行った。
また、間欠連結部の構成材料及び形成に関し、オリゴマー(オリゴマー成分)、モノマー成分添加剤類(モノマー成分及び添加剤のことを示す。以下同じ。)については下記の成分を使用するようにした。また、オリゴマーの中間ブロックとなるポリプロピレングリコールの重量平均分子量、光開始剤の種類を表1に載せた。オリゴマーの含有量は、間欠連結部を構成する材料(紫外線硬化樹脂)に対して50質量%とした。
(間欠連結部のオリゴマー)
紫外線硬化樹脂のオリゴマーAとして、重量平均分子量が1500のポリプロピレングリコールを中間ブロックとし、骨格成分として、その両末端の水酸基に、イソフォロンジイソシアネートを介して、ヒドロキシエチルアクリレートを結合させたオリゴマーを使用した。
紫外線硬化樹脂のオリゴマーBとして、重量平均分子量が2000のポリプロピレングリコールを中間ブロックとし、骨格成分として、その両末端の水酸基に、イソフォロンジイソシアネートを介して、ヒドロキシエチルアクリレートを結合させたオリゴマーを使用した。
紫外線硬化樹脂のオリゴマーCとして、重量平均分子量が2500のポリプロピレングリコールを中間ブロックとし、骨格成分として、その両末端の水酸基に、イソフォロンジイソシアネートを介して、ヒドロキシエチルアクリレートを結合させたオリゴマーを使用した。
紫外線硬化樹脂のオリゴマーDとして、重量平均分子量が3000のポリプロピレングリコールを中間ブロックとし、骨格成分として、その両末端の水酸基に、イソフォロンジイソシアネートを介して、ヒドロキシエチルアクリレートを結合させたオリゴマーを使用した。
紫外線硬化樹脂のオリゴマーEとして、重量平均分子量が3500のポリプロピレングリコールを中間ブロックとし、骨格成分として、その両末端の水酸基に、イソフォロンジイソシアネートを介して、ヒドロキシエチルアクリレートを結合させたオリゴマーを使用した。
紫外線硬化樹脂のオリゴマーFとして、重量平均分子量が4000のポリプロピレングリコールを中間ブロックとし、骨格成分として、その両末端の水酸基に、イソフォロンジイソシアネートを介して、ヒドロキシエチルアクリレートを結合させたオリゴマーを使用した。
紫外線硬化樹脂のオリゴマーGとして、重量平均分子量が4500のポリプロピレングリコールを中間ブロックとし、骨格成分として、その両末端の水酸基に、イソフォロンジイソシアネートを介して、ヒドロキシエチルアクリレートを結合させたオリゴマーを使用した。
(モノマー成分添加剤類)
前記したオリゴマーに加えて、単官能モノマーとしてイソボルニルアクリレートや2-エチルヘキシルアクリレートやラウリルアクリレート、N-ビニルカプロラクタム、PO変性ノニルフェノールアクリレート、イソノニルアクリレート、イソデシルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、N-ビニルピロリドン、二官能モノマーとしてトリシクロデカンジメチロールジアクリレート、EO変性ビスフェノールAジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、多官能モノマーとしてトリシクロデカンジメチロールジアクリレートを使用した。また、光安定剤としてヒンダードアミン光安定剤、シリコーン(重量平均分子量:約10000)を添加剤として適当量混合した。
[実施例1]
オリゴマーはオリゴマーDを使用し、モノマー成分添加剤類は前記した材料を使用し、光開始剤は2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルフォスフィンオキサイド(吸光度が0.1以上となる発光波長帯域 330~410nm)(商品名 OmniradTPO:IGM Resins B.V.社製)(表1では「TPO」と表記。))を、間欠連結部を構成する材料(紫外線硬化樹脂)全体(以下、光開始剤の添加量(含有量)について同じ。)に対して4質量%添加した。
[実施例2]
オリゴマーはオリゴマーEを使用し、モノマー成分添加剤類は前記した材料を使用し、光開始剤は2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルフォスフィンオキサイド(吸光度が0.1以上となる発光波長帯域 330~410nm)(商品名 OmniradTPO IGM Resins B.V.社製)(表1では「TPO」と表記。)を3質量%添加した。
[実施例3]
オリゴマーはオリゴマーFを使用し、モノマー成分添加剤類は前記した材料を使用し、光開始剤はビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド(吸光度が0.1以上となる発光波長帯域 260~410nm)(商品名 Omnirad819:IGM Resins B.V.社製)(表1では「819」と表記。)を3質量%添加した。
参考例4]
オリゴマーはオリゴマーCを使用し、モノマー成分添加剤類は前記した材料を使用し、光開始剤はエタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(O-アセチルオキシム)(吸光度が0.1以上となる発光波長帯域 320~395nm)(商品名 IrgacureOXE02:BASFジャパン株式会社製)(表1では「OXE02」と表記。)を3質量%添加した。
[比較例1]
オリゴマーはオリゴマーGを使用し、モノマー成分添加剤類は前記した材料を使用し、光開始剤は1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(吸光度が0.1以上となる発光波長帯域 220~300nm)(商品名 Omnirad184:IGM Resins B.V.社製)(表1では「184」と表記。)を3質量%添加した。
[比較例2]
オリゴマーはオリゴマーAを使用し、モノマー成分添加剤類は前記した材料を使用し、光開始剤は2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(吸光度が0.1以上となる発光波長帯域 230~300nm)(商品名 Omnirad651:IGM Resins B.V.社製)(表1では「651」と表記。)を4質量%添加した。
[比較例3]
オリゴマーはオリゴマーBを使用し、モノマー成分添加剤類は前記した材料を使用し、光開始剤は2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(吸光度が0.1以上となる発光波長帯域 230~300nm)(商品名 Omnirad651:IGM Resins B.V.社製)(表1では「651」と表記。)を3質量%添加した。
[比較例4]
オリゴマーはオリゴマーCを使用し、モノマー成分添加剤類は前記した材料を使用し、光開始剤は、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(吸光度が0.1以上となる発光波長帯域 220~300nm)(商品名 Omnirad184:IGM Resins B.V.社製)(表1では「184」と表記。)を4質量%添加した。
[比較例5]
オリゴマーはオリゴマーBを使用し、モノマー成分添加剤類は前記した材料を使用し、光開始剤は1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(吸光度が0.1以上となる発光波長帯域 220~300nm)(商品名 Omnirad184:IGM Resins B.V.社製)(表1では「184」と表記。)を4質量%添加した。
[試験例1]
下記の試験方法を用いて、実施例、参考例及び比較例の間欠連結部を構成する材料、光ファイバテープ心線(光ファイバテープ心線を備えた光ファイバケーブルとしたものを含む。)を下記の内容で試験し、比較・評価した。間欠連結部を構成する材料(紫外線硬化樹脂)の組成等とあわせ評価結果を表1に示す。
下記(i)~(vi)の試験は、間欠連結部を構成する材料を用いて下記の方法で作製したフィルムに対して評価した。
(フィルムの作製方法)
間欠連結部を構成する材料(紫外線硬化樹脂)をガラス基板に塗布し、スピンコーターを使用して50μmの厚さに平滑にコートし、半導体紫外線発光素子から発光される395nmの紫外線を照射し硬化させてフィルムを作製した。
(i)弾性率:
紫外線照射により硬化させて作製した厚さが50μmのフィルム(以下、単に「作製したフィルム。」とする場合もある。)をガラス基板から剥がし、長さ70mm×幅6mmに打ち抜いてサンプルを作成した。作成したサンプルの端末部分をアルミ板にゲル状瞬間接着剤(商品名:アロンアルファ(登録商標)、東亞合成株式会社製)で接着して固定した。
そして、23℃×55%RH雰囲気でテンシロン万能引張試験機により、アルミ板部分をチャックし、標線間隔25mm、引張速度1mm/分で、2.5%伸張時における力を測定し、測定値から弾性率(MPa)を算出した。算出された値が60~110MPaの範囲内であれば「合格」。範囲外であれば「不合格」とした。
なお、本試験(i)及び後記する(ii)は、光ファイバテープ心線から間欠連結部を除去して、除去した間欠連結部について前記したフィルムから作成した形状と同形状のサンプルとすることも問題なく可能であるが、サンプル採取の簡便性等を考慮して、前記したフィルムよりサンプルを採取して評価した。
(ii)伸び:
(i)弾性率で作成したサンプルと同様のサンプルを作成し、23℃×55%RH雰囲気でテンシロン万能引張試験機により、アルミ板部分をチャックし、標線間隔25mm、引張速度50mm/分で、破断した時の伸び(%)を算出した。算出された値が40~70%の範囲内であれば「合格」、囲外であれば「不合格」とした。
(iii)動的粘弾性による-10℃の弾性率、(v)ガラス転移温度(Tg)、(vi)平衡弾性率:
作製したフィルムを長さ70mm×幅6mmに打ち抜いてサンプルを作成した。作成したサンプルに対して、TAインスツルメント社のRSA3を使用して動的粘弾性試験(DMA)を行い、-10℃の弾性率(貯蔵弾性率)(MPa)とガラス転移温度(Tg)(℃)及び平衡弾性率(MPa)の測定を行った。-10℃の弾性率について、測定値が380~810MPaの範囲内であれば「合格」。範囲外であれば「不合格」とした。
具体的には、標線間20mm、周波数1Hz、昇温速度5℃/分の条件で引張法にて測定を行い、-10℃の貯蔵弾性率(E’)とtanδの最大値が現れる温度をガラス転移温度(Tg)(℃)とし、さらに、貯蔵弾性率が平衡に達した弾性率を平衡弾性率(MPa)とした。
(iv)引き裂き強度:
作製したフィルムをガラス基板から剥がし、アングル型引き裂きダンベルを使用して打ち抜きサンプル(ダンベルサンプル)を作成した。かかるダンベルサンプルに対して、23℃×55%RH雰囲気でテンシロン万能引張試験機により、引張速度500mm/分で、引き裂いた時の最大力から強度(引き裂き強度)(kN/m)を算出した。算出された値が10~25kN/mの範囲内であれば「合格」、範囲外であれば「不合格」とした。
下記(vii)及び(viii)の評価は、(3)で製造した光ファイバテープ心線を用いて評価した。
(vii)密着性(密着強度測定):
光ファイバテープ心線の隣接する2心の心線間を接着連結している部分を切り出した。そして、切り出した部分について、23℃×55%RH雰囲気でテンシロン万能引張試験機により、引張速度100mm/分の速度で180°ピール試験を行い、測定値を算出して、間欠連結部と光ファイバ着色心線との密着性を確認した。算出された強度(密着強度)(N)が0.05~0.3Nの範囲内であった場合を合格(〇)とし、範囲外となったものを不合格(×)とした。
(viii)除去性:
光ファイバテープ心線を構成する光ファイバ着色心線の1心(単心)を取り出して単心分離した。単心分離した光ファイバ着色心線に対して、ポリッシングペーパー(スリーエムジャパン株式会社製)にエタノールを湿らせ、しごくように払拭して、光ファイバ着色心線から間欠連結部を除去するための回数を測定した。なお、温度条件は「常温」及び「-10℃」の2条件で行った。5回以内であれば「合格」、5回を超えた場合を「不合格」とした。なお、-10℃の測定について、比較例2~比較例5は、常温の測定が不合格であったため未実施であり、「-」として示している。
下記(ix)及び(x)の評価は、(3)で製造した光ファイバテープ心線を用いて、下記の(4)の製造方法で製造した光ファイバケーブルに対して評価した。
(4)光ファイバケーブルの製造:
12心の光ファイバテープ心線を8本撚り合わせた光ファイバユニットを36本撚り合わせてケーブルコアとし、その周囲に緩衝層として不織布押さえ巻テープを巻き付けた。さらに、緩衝層の外周に、φ4mmのFRP及び鋼線2本と、引き裂き紐2本とともに、被覆層を形成した。ケーブル化については、被覆層(シース)として熱可塑性樹脂を被覆し、図6の構造(光ファイバユニットの数は異なる。)のケーブルを製造した。
(ix)しごき試験(伝送損失の測定):
しごき試験後の伝送損失の測定を、JIS C6851準拠の条件で行った。伝送損失の測定は、しごき試験後の光ファイバケーブルについて、波長1.55μmの伝送ロスを長さ方向に測定することにより実施し、1550nmの波長で伝送損失(ロスレベル)が0.1dB以下であることを判定基準とした(0.1dB以下を「合格」、0.1dBを超えると「不合格」とした。)。
(x)しごき試験(間欠連結部の割れ、剥離の確認):
また、しごき試験後における光ファイバテープ心線の「間欠連結部の割れ」、「間欠連結部と光ファイバ着色心線との剥離の有無」を確認した。しごき試験後、間欠連結部の割れ及び間欠連結部と光ファイバ着色心線との剥離の発生がない場合を「合格(表1では(○))」とした。一方、間欠連結部の割れがあった場合を「割れ」、間欠連結部と光ファイバ着色心線との剥離があった場合を「剥離」として、それぞれ「不合格」とした。
評価結果を表1に示す。なお、前記の評価の総合評価として、全ての項目に合格した場合を「合格(表1では(〇))」、1つの項目でも不合格があった場合を「不合格(表1では(×))」として、あわせて載せた。
(評価結果)
Figure 0007335903000001
表1に示すように、実施例1~実施例3、参考例4はすべての項目を満たし、総合評価の結果も「合格(〇)」であった。一方、比較例1~比較例5は、すべての項目を具備するものはなく、総合評価も「不合格(×)」であった。
なお、光ファイバ着色心線として、光ファイバ着色心線の着色層(図2の構成については、着色された二次被覆層)上に、間欠連結部を構成する材料と同じ材料により厚さ5~7μmの薄膜(薄膜層)を下記の方法で形成した光ファイバ着色心線を用いた光ファイバテープ心線に対して、前記した(vii)~(x)の項目について評価した。その結果、かかる項目について、前記した結果(表1に載せた、薄膜を形成しないで評価した結果)と同様であった。
(薄膜及び光ファイバテープ心線の形成方法)
前記した(1)及び(2)で製造した光ファイバ着色心線の周囲に、間欠連結部を構成する材料と同じ材料により、着色層(あるいは着色された二次被覆層)を形成するのと同様にして、図8((1)で製造した光ファイバ着色心線)及び図9((2)で製造した光ファイバ着色心線)に示すように、厚さが5~7μmの薄膜層を形成した。また、薄膜層を形成した光ファイバ着色心線を12本平行に並べて配置し、2本の光ファイバ着色心線間の連結状態が図10のようになるように、前記した材料を用いて間欠連結部(及び連結されない部分となる図示しない非連結部)を形成し、光ファイバテープ心線とした。なお、間欠連結部の形成は、半導体紫外線発光素子から発光される395nmの紫外線を照射することにより行った。
本発明は、間欠連結部と光ファイバ着色心線の接着性と分離性のバランスがとれた光ファイバテープ心線及びかかる光ファイバテープ心線を備えた光ファイバケーブルを提供する手段として有効に利用することができ、産業上の利用可能性は高い。
1 …… 光ファイバ着色心線
1a~1l …… 光ファイバ着色心線
10 …… 光ファイバ(ガラス光ファイバ)
11 …… 一次被覆層(プライマリ層)
12 …… 二次被覆層(セカンダリ層)
12a …… 着色された二次被覆層
13 …… 着色層
14 …… 薄膜層
2 …… 光ファイバテープ心線
21 …… 光ファイバユニット
3 …… 間欠連結部
31,32 …… 間欠連結部
33,X …… 非連結部(単心部)
4 …… 光ファイバケーブル
41 …… ケーブルコア
42 …… 緩衝層
43 …… 鋼線(テンションメンバ)
44 …… 引き裂き紐
46 …… 被覆層(シース)
5 …… ルースチューブ
t1~t11 …… 光ファイバ着色心線対

Claims (8)

  1. 光ファイバの周囲に当該光ファイバを被覆する少なくとも2の被覆層が形成され、当該被覆層のうち最外層が着色されて構成される光ファイバ着色心線を並列に配置し、隣接する前記光ファイバ着色心線が、間欠連結部によって長さ方向に間欠的に連結されてなる光ファイバテープ心線であって、
    前記間欠連結部を構成する材料が、重量平均分子量が3000~4000のポリプロピレングリコールを中間ブロックとしたオリゴマーを含有し、
    吸光度が0.1以上となる発光波長帯域が360nmより大きく410nm以下である光開始剤を含有し、かつ、
    前記間欠連結部を構成する材料の動的粘弾性による-10℃の弾性率が380~800MPaであることを特徴とする光ファイバテープ心線。
  2. 前記間欠連結部と前記光ファイバ着色心線との間の密着強度が0.05~0.3Nであることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバテープ心線。
  3. 前記間欠連結部を構成する材料の常温の弾性率が60~110MPaであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光ファイバテープ心線。
  4. 前記間欠連部を構成する材料の破断伸び(サンプルを23℃×55%RH雰囲気でテンシロン万能引張試験機により、アルミ板部分をチャックし、標線間隔25mm、引張速度50mm/分で、破断した時の伸び(%)のこと。)が40~70%であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の光ファイバテープ心線。
  5. 前記間欠連部を構成する材料の引き裂き強度が10~25kN/mであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の光ファイバテープ心線。
  6. 前記光ファイバ着色心線における前記被覆層の最外層の周囲に、さらに、前記間欠連結部を構成する材料と同じ材料による層が形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の光ファイバテープ心線。
  7. 前記オリゴマーが、前記中間ブロックとなるポリプロピレングリコールの両末端の水酸基に、ジイソシアネートを介して、紫外線に対して反応性を有する不飽和二重結合を有するヒドロキシ化合物を結合させたオリゴマーからなることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の光ファイバテープ心線。
  8. 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の光ファイバテープ心線を備えたことを特徴とする光ファイバケーブル。
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