JP2000193855A - 光ファイバ着色心線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 紫外線硬化型インクにより着色層を
設けた光ファイバ着色心線において、光ファイバ着色心
線間の摩擦係数が０．１〜０．２５で、着色層の表面粗
さ（Ｒａ）が０．３μｍ以下である光ファイバ着色心
線。 着色層を構成する紫外線硬化型インクとして末
端にアクリロイル基を有するオリゴマーを主成分とし、
該オリゴマーと相溶性の良い変性シリコ−ン油０．１〜
５重量％を添加すること。 【効果】 従来の光ファイバ着色心線で問題となってい
た製造時または使用時に着色心線同士又はボビン等の巻
き枠との間の摩擦が極めて低くてボビン巻き時の局部的
なロス増や下口部のロス増がなく、しかも巻き乱れが防
止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバに一次
被覆層、二次被覆層を施した光ファイバ素線上に、更に
紫外線硬化型インク層を施した光ファイバ着色心線の改
良に関する。より詳細には、本発明の光ファイバ着色心
線は、従来の光ファイバ着色心線で問題となっていた製
造時または使用時に着色心線同士又はボビン等の巻き枠
との間の摩擦が極めて低くてボビン巻き時の局部的なロ
ス増や下口部のロス増がなく、しかも巻き乱れが防止で
きる特徴を有する。

【０００２】

【従来の技術及び課題】従来、光ファイバ着色心線の製
造時または使用時にボビン巻きをした時に、ＯＴＤＲ伝
送特性を測定すると、段差により局部的なロス増や下口
部のロス増等の異常が発生する場合がある。ロス増光フ
ァイバの局部的なロス増の原因としては、ボビン等に重
ね巻きする際に光ファイバ着色心線同士の或いはボビン
との間の摩擦が関係している。即ち、摩擦が高いとボビ
ン付近でターンする際に光ファイバのたるみが元に戻り
難くなり、その上に光ファイバを重ね巻きされると段差
となる。即ち、図３− (イ)に示されるように、下ロ部の
方が側圧が大なのでロス増となり、図３− (ロ)に示され
るように、段差に局部的なロス増が生じることになる。
図３は、従来の光ファイバ着色心線において、伝送時の
ロス増が生じる箇所を示すグラフである。

【０００３】そのために、このような摩擦を低くする技
術が求められている。例えば、特開平８−２９７２３２
号公報には、被覆層にテフロンワックス、ポリエチレン
ワクッス等の安定添加物やシリコン油、弗素化油等の不
安定添加物を添加したコーティング材を用いて、光ファ
イバテープ心線同士の摩擦係数を０．７以下にする技術
が、特開平８−２１７４９５号公報には、被覆層に変性
シリコーン油を添加することにより、光ファイバテープ
心線同士の摩擦係数を０．４５〜０．５５にする技術が
知られている。

【０００４】上述のように、光ファイバテープ心線同士
の摩擦係数を低下させる技術は知られているが、光ファ
イバ着色心線間の摩擦係数の低下を意図した特許はこれ
までに知られていない。なお、従来、光ファイバ着色心
線を構成する着色インク層としては、以下の処方のもの
が知られている。即ち、着色インク層は、通常、ベース
樹脂 (イ)として、Ｎ−ビニルピロリドン、ヘキサンジオ
ール、ジアクリレート等のモノマーやポリオール、ポリ
エーテル、ポリウレタン等の主鎖にアクリロイル基末端
を有するオリゴマー（反応性希釈剤）や更にアミノアセ
トフェノン、ベンゾインエーテル、アミノホスフィンオ
キサイド等の増感剤等を含む開始剤が含まれる。顔料
(ロ)としては、フタロシアニン、縮合ポリアゾ染顔料、
酸化チラン、カーボンブラックなどが含まれる。更にシ
リコーン油、弗素油等の剥離剤 (ハ)から構成される。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者はこれらの課題
を種々検討した結果、光ファイバ着色心線において、光
ファイバ着色心線間の摩擦係数を０．１以上０．２５以
下、且つ着色層の表面粗さ（Ｒａ）を０．３μｍ以下と
することにより、従来の光ファイバ着色心線で問題とな
っていたボビン巻き時の局部的なロス増及び下口部のロ
ス増、巻き乱れを有効に防止できることを見出し、本発
明を完成するに至った。即ち、本発明は： 紫外線硬化型インクにより着色層を設けた光ファイ
バ着色心線において、光ファイバ着色心線間の摩擦係数
が０．１以上０．２５以下であって、且つ着色層の表面
粗さ（Ｒａ）が０．３μｍ以下である光ファイバ着色心
線を提供する。また、 着色層を構成する紫外線硬化型インクとして末端に
アクリロイル基を有するオリゴマーを主成分とし、且つ
該オリゴマーと相溶性の良い変性シリコ−ン油０．１〜
５重量％を添加する点にも特徴を有する。

【０００６】以下、本発明を図面に基いて詳細に説明す
る。 (A) 本発明の特徴 本発明は、基本的に、紫外線硬化型インクにより着色層
を設けた光ファイバ着色心線において、光ファイバ着色
心線間の摩擦係数が０．１以上０．２５以下であって、
且つ着色層の表面粗さ（Ｒａ）が０．３μｍ以下である
点に特徴を有する。 更に、着色層を構成する紫外線硬
化型インクとして末端にアクリロイル基を有するオリゴ
マーを主成分とし、且つ該オリゴマーと相溶性の良い変
性シリコ−ン油０．１〜５重量％を添加することが望ま
しい。

【０００７】その理由は以下の通りである。 本発明の光ファイバ着色心線において、光ファイバ
着色心線間の摩擦係数が０．１未満では、巻き乱れが発
生するようになる。即ち、光ファイバの巻き張力は５０
ｇ／ｆ以下と小さく、押さえ付ける力が小さい上に、空
気中を高速で移動するため絶縁層である着色インク層が
静電気を帯て相互に反発する。これに加えて、光ファイ
バ着色心線同士が良く滑るのでボビン上で巻かれた心線
が動いたり、ずれたりして巻き乱れが起きるからであ
る。

【０００８】 逆に、光ファイバ着色心線間の摩擦係
数が０．２５を越えて大きくなると、光ファイバ着色心
線の中間部の局部的なロス損失の増加が発生してしま
う。即ち、ボビンの鍔付近でターン（巻き列の進行方向
の反転）する際に、ボビンの鍔の近傍で進行する光ファ
イバは、鍔との接触により光ファイバの巻き径より大き
な径を描くように外側に引張られたり、或いは鍔の静電
気により進路が蛇行したりするために巻き状態に弛みを
生じる等して、この弛んだ光ファイバが別の光ファイバ
に挟み込まれて局所的な損失増加を生じる。この際に、
光ファイバの摩擦係数が小さい場合には、ドラムの鍔と
との接触摩擦が小さいことに加え、一瞬生じた弛みは光
ファイバ同士の滑りが良いので巻取り張力により瞬時に
解消されるが、この摩擦係数が大き過ぎると滑らずに残
ってしまうからである。

【０００９】 また、着色層の表面粗さ（Ｒａ）が
０．３μｍを越えて粗いと、マイクロベンドによる下口
部の損失増加が発生するようになる。下口部は、最も大
きな側圧が働く場所であるため、表面が粗い状態では損
失増加が生じるからである。 着色層に添加するシリコーン油の種類とその添加量
によって、表面粗さ（Ｒａ）を本発明で意図する範囲に
大きく調整できる。通常、着色層を構成するベース樹脂
とシリコーン油とは相溶性が悪く、その添加量が多いと
インクの塗布時に又は塗布後硬化するまでにシリコーン
油とベース樹脂との分離が生じ、ダイス中の樹脂の流れ
の不均一化や塗布後のインクの流れにより表面の荒れが
生じる。このために、本発明においては、シリコーン油
を同量添加するのであれば、表面粗さ（Ｒａ）を低減す
るために、ベース樹脂と相溶性の良いシリコーン油、即
ち変性シリコ−ン油を用いるのが良い。

【００１０】 即ち、表面摩擦を下げるには、エポキ
シ系のオリゴマーの使用が特に効果的である。エポキシ
系（メタ）クリレートオリゴマーの配合比を増加させる
ことにより、摩擦係数の低減効果を果たすのが良い。こ
れは、エポキシ系（メタ）クリレート等のシリコーンオ
イルと相溶性の良い成分が架橋すると、インク層中のシ
リコーン油との相溶性の低い領域の割合が高くなり、シ
リコーン油が硬化されたインクから浸出し易くなり、少
量のシリコーン油でも有効に働くのである。

【００１１】(B) 本発明の光ファイバ着色心線の構成 (i) 図１は、本発明の光ファイバ着色心線の層構成の横
断面を示す模式図である。即ち、本発明の光ファイバ着
色心線は、基本的に、ガラス（光ファイバ）１、ガラス
を取り囲む一次被覆層２、該一次被覆層上の二次被覆層
３、最外層を構成する着色層４から構成されている。

【００１２】(ii)着色層 本発明の光ファイバ着色心線を構成する着色層として
は、以下の成分から構成される必要がある。即ち、 (イ)
ベース樹脂には：モノマーとして、Ｎ−ビニルピロリド
ン、ジアクリレート等の不飽和ビニル化合物やヘキサン
ジオール等のような任意のモノマーが使用できる。オリ
ゴマーとして、末端にアクリロイル基を有するビスフェ
ノールＡ又はフェノールノボラックとエピクロロヒドリ
ンとの共重合体等のエポキシオリゴマーの使用がシリコ
ーン油との相溶性の観点から好ましく、特にシクロヘキ
サン環を介して末端にアクリロイル基を有する脂環族エ
ポキシ樹脂等が好適に使用できるが、他の公知のオリゴ
マーをも併用できる。

【００１３】更に、アミノアセトフェノン、ベンゾイン
エーテル、アミノホスフィンオキサイド等の任意の増感
剤等を含む開始剤を使用する。 (ロ)顔料として、フタロシアニン、縮合ポリアゾ染顔
料、酸化チラン、カーボンブラックなど任意の顔料が使
用できる。 (ハ)シリコーン油として、特定の変性シリコーン油、例
えばポリエーテル／アルキルエーテル変性シリコーン
油、弗素変性シリコーン油等を０．１〜５重量％、好ま
しくは０．５〜４重量％の添加量で使用することが、摩
擦係数を低減させる観点から望ましい。もちろん、該特
定のシリコーン油の一部を公知の剥離用シリコーン油で
代替えしても良い。該変性シリコーン油の添加量が０．
１重量％未満では表面摩擦を低くする効果が殆ど見られ
なくなるし、５重量％を越えると表面粗さが粗くなり、
ロス増が発生する。

【００１４】(iii) 各被覆層 一次被覆用、二次被覆用樹脂としては、熱硬化性樹脂、
紫外線硬化型樹脂、放射線硬化型樹脂等をその用途に応
じて広く使用できるが、紫外線硬化型樹脂の使用が望ま
しい。該紫外線硬化型樹脂としては、着色層のベース樹
脂と同じものを使用しても良く、通常ウレタン（メタ）
クリレート、エステル（メタ）クリレート、エポキシ
（メタ）クリレート等を使用できる。

【００１５】

【実施例】以下、実施例によって本発明を説明するが、
これらの実施例は本発明を限定するものではない。 ＜評価方法＞ (i) 伝送損失 安藤（株）製後方散乱損失測定装置ＡＱ−７１１０Ｃを
用い、光後方散乱損失測定法（ＤＴＤＲ）により１．５
５μｍの損失を長手方向に測定する。ボビンの胴と接触
するいわゆる下口側端の２００ｍの区間の光ファイバ着
色心線の伝送損失を同一の光ファイバ着色心線を束状態
で測定した時の伝送損失（標準値０．１９ｄＢ／ｋｍ）
に対し０．０５ｄＢ／ｋｍ以上大きい場合、下口損失増
加があるものと判断した。 一方、光ファイバ着色心線の中間点において同じく束状
態と比較して伝送損失が０．０５ｄＢ／ｋｍ以上大きい
箇所が存在した場合には局部的な損失増加があると判断
した。

【００１６】即ち、光ファイバ着色心線を各１００ｋｍ
づつＡＢＳ樹脂製ボビン（胴径１５ｃｍφ、胴幅３５ｃ
ｍ）に巻取り、巻取張力５０ｇｆ、巻ピッチ０．８ｍｍ
で行う。該ボビン巻きの光ファイバ着色心線をＯＴＤＲ
（波長１．５５μｍの光を用い光後方散乱損失測定法）
にて測定する。波形上の段差（局部的ロス増）及び下口
部０〜２００ｍのロス増の有無を評価した。なお、ロス
増については、光ファイバ着色心線の束状態と比較して
伝送損失が０．０５ｄＢ／ｋｍ以上増加しているものを
「ロス増あり」とする。

【００１７】(ii)表面粗さ（Ｒａ） ３次元走査電子顕微鏡（エリオニクスＥＲＡ−８０００
ＦＥ）で測定する。 (iii) 光ファイバ着色心線の表面摩擦 光ファイバ着色心線を図２に示すように市販のスライド
グラス上に３０本設置し、その下の光ファイバ着色心線
３０本の上を滑らせる。その際に、荷重５４．８ｇｆ
（重り＋スライドグラス＋光ファイバ）、引張速度６ｃ
ｍ／分の条件で行う。（動）摩擦係数μは、測定値／荷
重（５４．８ｇｆ）で表す。図２は、光ファイバ着色心
線の表面摩擦係数の測定法を説明する概略図である。 （iv) 表面凹凸測定 各光ファイバ着色心線のインク表面をＳＥＭで測定す
る。これはＲａの評価の１つである。

【００１８】（v)巻き乱れ １００ｋｍの巻き替え中にボビンに巻かれている光ファ
イバ着色心線が滑り上層の光ファイバ着色心線の下に入
り込んだする現象を言う。この巻き乱れ現象が起きる
と、次工程で光ファイバ着色心線を繰り出す際に上に乗
った光ファイバ着色心線に押さえられて繰り出しが出来
なくなったり、光ファイバが破断したり、或いは光ファ
イバ着色心線が局部的に側面からの力を受けて変形し表
面に押型がついて伝送特性が悪化したりする。これを確
認するためには、光ファイバ着色心線を巻取ったボビン
の表面を巻取り中、又は巻取後に見て、上層の光ファイ
バ着色心線が下層の間に落ち込んで見えるもの、隣り合
って巻かれる光ファイバ着色心線の間隔が変動している
もの、不要な箇所で交差したり巻いた光ファイバ着色心
線列の一部に割れ目のように隙間が開く現象が生じたも
のは「巻き乱れ」が生じていると判断した。 (vi)変性シリコーン油の選定 添加剤及び顔料を省いたインクのベース樹脂液を、１０
０ｍｌ容のビーカーに１０ｇ秤量し、２５℃で変性シリ
コーン油を添加し、どの添加量で白濁するかを目視で評
価した。

【００１９】＜評価サンプルの作製＞ １）常法に従って製造されたウレタンアクリレートから
なる紫外線硬化型樹脂の一次被覆層、二次被覆層（該層
の厚みは夫々３５μｍ、２３μｍ）を有する外径２４０
μｍの光ファイバ素線を用い、該素線上に下記組成から
なる紫外線硬化型のインクを厚み８μｍで塗布し、紫外
線照射量１００ｍＪ／ｃｍ² で窒素雰囲気下で硬化させ
て光ファイバ着色心線とした。また、上記素線は全て同
一で、インク組成のみを変更して評価を実施した。 ２）インク組成：モノマー（東亜合成化学工業（株）製
Ｍ−１０１^*1) ）、オリゴマー（エポキシアクリレー
ト；昭和高分子（株）製 ＳＰ−１５０９^*2) ）、開始
剤（チバガイギー社製 イルガキユア ９０７）、顔料
（大日本精化（株）製 フタロシアニンブルーＺＣＡ１
０４）、シリコーン油Ａ（ポリエーテル／アルキルエー
テル変性シリコーン油）シリコーン油Ｂ（弗素変性シリ
コーン油）を用い、オリゴマーの添加量、シリコーン油
の種類、添加量を変更して各サンプルを作製した。その
結果、シリコーン油Ａ、シリコーン油Ｂの臨界量は夫々
０．０５ｇ、０．０１ｇであった。

【００２０】

【化１】

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】＜評価結果＞上記表１〜２により、摩擦係
数が０．２５を越えると局部的なロス増が発生する（比
較例１〜６参照）。一方、摩擦係数が０．１未満である
とボビン巻き付け時に巻き乱れが発生する（比較例１３
〜１８参照）。Ｒａが０．３を越えると、下口部のロス
増が発生する（比較例３、５〜６、７〜１２、１５、１
７、１８参照）。従って、光ファイバ着色心線におい
て、摩擦係数を０．１〜０．２５に、Ｒａを０．３以下
にする必要があることが分かる。

【００２４】

【発明の効果】以上の通り、本発明の光ファイバ着色心
線は、従来の光ファイバ着色心線で問題となっていた製
造時または使用時に着色心線同士又はボビン等の巻き枠
との間の摩擦が極めて低くてボビン巻き時の局部的なロ
ス増や下口部のロス増がなく、しかも巻き乱れが防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバ着色心線の層構成の横断面
を示す模式図である。

【図２】光ファイバ着色心線の表面摩擦係数の測定法を
説明する概略図である。

【図３】従来の光ファイバ着色心線において、伝送時の
ロス増が生じる箇所を示すグラフであり、図３− (イ)
は、下ロ部の方が側圧が大なのでロス増となることを示
し、図３− (ロ)は、段差に局部的なロス増が生じること
を示している。

【符号の説明】

１ ガラス（光ファイバ） ２ ガラスを取り囲む一次被覆層 ３ 一次被覆層上の二次被覆層 ４ 最外層を構成する着色層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑原 一也 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2H050 BA02 BA14 BA18 BA32 BB02S BB33S BC01 BD02 BD07

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紫外線硬化型インクにより着色層を設け
   た光ファイバ着色心線において、光ファイバ着色心線間
   の摩擦係数が０．１以上０．２５以下であって、且つ着
   色層の表面粗さ（Ｒａ）が０．３μｍ以下であることを
   特徴とする光ファイバ着色心線。
2. 【請求項２】 着色層を構成する紫外線硬化型インクと
   して末端にアクリロイル基を有するオリゴマーを主成分
   とし、且つ該オリゴマーと相溶性の良い変性シリコ−ン
   油０．１〜５重量％を添加することを特徴とする、請求
   項１記載の光ファイバ着色心線。