JPWO2017094560A1 - 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
Description
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、8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。
前記した、図3等に載せた間欠連結部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が、本発明において、間欠連結部3を構成する成分としては、重量平均分子量(Mw)が3000〜4000のポリオールを含有する。かかる重量平均分子量(以下、単に「分子量」とすることもある。)のポリオールは、間欠連結部3を構成する紫外線硬化樹脂の網目に反応しないで存在することができる。間欠連結部3は、紫外線硬化樹脂の稠密な網目構造にポリオールが膨潤していることになり、紫外線硬化樹脂に対して可塑剤的な役割を果たす。このように、間欠連結部3にポリオールを存在させることにより、間欠連結部3のヤング率を適度にさせるとともに、低温条件下でも間欠連結部3にしなやかさ及び伸びを付与することができる。また、表面に存在するポリオールにより、光ファイバユニット21同士の摩擦を抑えること、及び光ファイバケーブル4(図7参照。)でのしごき試験や温度特性でのロス増を抑えることができる。
光ファイバ10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ロスが増加するため、そのような外的応力から光ファイバ10を保護する必要があり、一般的には、保護層として、一次被覆層11と二次被覆層12との二層構造からなる被覆が施されている。一次被覆層11は、例えば、光ファイバ10がガラス光ファイバの場合は、ガラス光ファイバを構成する石英ガラスと接触する内層となり、比較的ヤング率の低い軟質の樹脂が用いられ、その外層には、比較的ヤング率の高い硬質の樹脂を用いた二次被覆層12が被覆される。
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。
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2における間欠連結部3について、重量平均分子量が3000〜4000のポリオールを間欠連結部3全体に対して特定の範囲で含有させ、また、間欠連結部3の23℃でのヤング率を特定の範囲としているので、光ファイバ着色心線1の4心、8心、12心及び24心等をまとめた光ファイバテープ心線2をユニット化、光ファイバケーブル4とした場合に、中間分岐を確実に実行できるとともに一括接続時の作業性を確保できるという光ファイバテープ心線2のメリットを維持しつつ、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、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。
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。
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。なお、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。
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195μm、二次被覆層(セカンダリ層)の外径を242μm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を被覆して、図1に示した構成の外径255μmの光ファイバ着色心線を得た。
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158μm、二次被覆層(セカンダリ層)の外径を190μm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を被覆して、図1に示した構成の外径200μmの光ファイバ着色心線を得た。
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、着色された二次被覆層の外径を255μm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(実施例2、実施例4、実施例5、比較例3については、着色された二次被覆層として下記成分bを使用した。)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。
また、着色層(及び着色された二次被覆層)については、下記の成分a、成分b、成分c、成分dを使用し、ヒステリシス値が表1にある値となるように、分子量、含有量、希釈性モノマーにおける官能基の種類や数、含有量、光開始剤の種類、照射量等の紫外線硬化の条件等をそれぞれ変えて使用した。特に、動的接触角(前進接触角α、後退接触角β、及びヒステリシス値(α−β))の制御については、酸素濃度と紫外線照射量を調整した。なお、着色層(及び着色された二次被覆層)には、適当量の顔料を含む着色材を添加した。
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80mJ/cm2以下とした。
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、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(Irgacure184)、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0.01%〜22%で調整し、紫外線照射量は80mJ/cm2以下とした。
着色層となる成分cを構成する紫外線硬化性樹脂は、オリゴマーとしては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、片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2〜4%で調整し、紫外線照射量は90mJ/cm2以下とした。
着色層となる成分dを構成する紫外線硬化性樹脂は、オリゴマーとしては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、片末端アクリル変性シリコーンを着色層全体に対して4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−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(Irgacure369)、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0.1〜2%で調整し、紫外線照射量は90mJ/cm2以下とした。
前記のようにして得られた光ファイバ着色心線を8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、下記の構成材料を、所定のパターン(図3における間欠連結部31,32の長さ:30mm、非連結部33の長さ:10mm、ピッチPの長さ:80mm)となるように塗布し、硬化させることにより間欠連結部(及び非連結部)を形成し、光ファイバテープ心線とした。
間欠連結部の材料として、紫外線硬化樹脂としてのオリゴマー(重量平均分子量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、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。)、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。光開始剤として、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、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、ヤング率が、別途添加される、表1に記載した重量平均分子量及び含有量のポリオール(ポリプロピレングリコール)と混合した場合に、表1にある値となるように、オリゴマーの分子量、含有量、希釈性モノマーにおける官能基の種類や数、含有量、照射量等の紫外線硬化の条件等をそれぞれ変えて使用し、間欠連結部の構成材料とした。
得られた実施例1ないし実施例10、比較例1ないし比較例6の光ファイバテープ心線について、下記に示した測定方法及び試験方法を用いて、「(1)間欠連結部のヤング率」、「(2)光ファイバ着色心線のヒステリシス値(動的接触角の差)」、「(3)ヒートサイクル後の伝送損失」、「(4)しごき試験」を行い、比較・評価した。結果を表1に示す。なお、(2)については、光ファイバ着色心線に対して、(3)及び(4)については、光ファイバテープ心線を下記の製造方法によりケーブル化して評価を実施した。
光ファイバテープ心線から間欠連結部を除去することでサンプルを得た。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)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10mm、引張速度1mm/分で、2.5%伸張時における力を測定し、測定値からヤング率(引張ヤング率)を算出した。
光ファイバ着色心線の表面状態を、ウィルヘルミ法による動的接触角を用いて評価した。動的接触角は自動表面張力計(K100, KURUSS社製)を用いて測定した。測定環境は温度23℃、湿度55%である。光ファイバ着色心線は両面テープを用いて自動表面張力計のプローブ部に固定し、この光ファイバ着色心線を表面張力が既知の純水に一定速度で浸漬していくときの接触角を前進接触角αと呼び、逆に純水から一定速度で引き上げるときの接触角を後退接触角βと呼ぶ。前進接触角α及び後退接触角βを測定し、前進接触角αから後退接触角βを引いた値をヒステリシス値(α−β)と呼ぶ。純水の表面張力を72.8として、ウィルヘルミ法により算出した。
8心の光ファイバテープ心線を5本撚り合わせた光ファイバユニットを5本撚り合わせてケーブルコアとし、その周囲に不織布押さえ巻テープを巻き付けた(4心の光ファイバテープ心線の場合、5本撚り合わせた光ファイバユニットを10本撚り合わせた。)。さらに、緩衝層の外周に、φ0.7mmの鋼線2本と、引き裂き紐2本とともに、被覆層を形成した(図7と略同様の構成とした。)。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、ケーブル化した。なお、熱可塑性樹脂として、難燃ポリオレフィンを用い、熱可塑性樹脂の温度は200〜240℃、押し出し圧力は20〜35MPaとして、ケーブルコア周囲の被覆層が2.4〜2.7mmとなるように被覆した。
光ファイバテープ心線をケーブル化した光ファイバケーブルを、−30℃〜+70℃のヒートサイクルを3サイクル(1サイクル:6時間)実施した時の伝送損失を測定した。なお、伝送損失の測定は、波長1.55μmの伝送ロスを測定することにより行い、1550nmの波長で伝送損失(ロスレベル)が0.1dB/km以下であることを判定基準とした(0.1dB/km以下を合格、0.1dB/kmを超えると不合格。)。
しごき試験は、JIS C6851準拠の条件で行った。
しごき試験後の伝送損失の測定を行った。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。)。
また、しごき試験後の、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「○」、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」とした。
1a〜1h,1i〜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
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
3a〜3k …… 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
42,42a …… 緩衝層
43 …… 鋼線(テンションメンバ)
44 …… 引き裂き紐
45 …… 支持線
46 …… 被覆層(シース)
5 …… ルースチューブ
t1〜t8,t9,t10 …… 光ファイバ着色心線対
Claims (4)
- 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、
前記間欠連結部が、重量平均分子量が3000〜4000のポリオールを前記間欠連結部全体に対して20〜30質量%含有し、
前記間欠連結部の23℃でのヤング率が、40MPaを超えて170MPa未満であることを特徴とする光ファイバテープ心線。 - 前記光ファイバ着色心線のウィルヘルミ法にて算出した、純水に対する前進接触角αと後退接触角βとの差であるヒステリシス値(α−β)が24°を超え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。
- 前記間欠連結部が含有する前記ポリオールがポリプロピレングリコール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。
- 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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