JP2006215445A - 光ファイバ素線、並びに、これを用いた光ファイバテープ心線および光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】 接続作業時における強度の低下を抑制する光ファイバ素線、並びに、これを用いた光ファイバテープ心線および光ファイバケーブルを提供する。
【解決手段】 光ファイバ裸線１０の外周に紫外線硬化型樹脂からなる一次被覆層１１および二次被覆層１２が設けられてなる光ファイバ素線２０において、一次被覆層１１をなす紫外線硬化型樹脂が、この紫外線硬化型樹脂の骨格に組み込まれない低分子量のシランカップリング剤を０．１質量部以上、３．０質量部以下含むものとする。低分子量のシランカップリング剤の分子量を１００以上、６００以下とする。一次被覆層１１をなす紫外線硬化型樹脂がアミン系物質を０．００１質量部以上含むものとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ファイバ素線、並びに、これを用いた光ファイバテープ心線および光ファイバケーブルに関する。

光ファイバケーブルを敷設する際、長距離伝送や、伝送路を分岐するために接続作業が必要となる。日本国内では、光ファイバケーブルとして、一般的に光ファイバテープ心線が用いられており、異なる光ファイバケーブルを互いに接続する際には、異なる光ファイバテープ心線の接続作業が行われる。

光ファイバテープ心線の接続作業では、被覆除去冶具によりテープ化材、素線被覆材の被覆を剥がして光ファイバ裸線を露出させた後、被覆の残りかすを取り除くために、光ファイバ裸線の表面をクリーニングして、光ファイバ切断冶具により光ファイバ裸線の端面を揃えた後、融着接続機により光ファイバ裸線を互いに融着接続して、作業は完了する。この接続作業時に、露出した光ファイバ裸線に傷が付くと、光ファイバ裸線の強度が低下する。

そこで、従来、被覆除去後の光ファイバ裸線の強度低下を防止するために、被覆除去用の工具や、被覆除去の方法について提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

しかしながら、これらの方法では、適切な工具や方法を用いても、光ファイバケーブルの接続作業に際して、光ファイバ素線の被覆を除去し、露出した光ファイバ裸線の表面をクリーニングする過程において、光ファイバ裸線の強度を低下させてしまうことがあった。
特開平５−１８１０２１号公報 特開平６−１８６４３４号公報

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、接続作業時における強度の低下を抑制する光ファイバ素線、並びに、これを用いた光ファイバテープ心線および光ファイバケーブルを提供することを目的とする。

本発明は、光ファイバ裸線の外周に紫外線硬化型樹脂からなる一次被覆層および二次被覆層が設けられてなる光ファイバ素線であって、前記一次被覆層をなす紫外線硬化型樹脂が、該紫外線硬化型樹脂の骨格に組み込まれない低分子量のシランカップリング剤を０．１質量部以上、３．０質量部以下含む光ファイバ素線を提供する。

上記構成の光ファイバ素線において、前記低分子量のシランカップリング剤の分子量は１００以上、６００以下であることが好ましい。

上記構成の光ファイバ素線において、前記一次被覆層をなす紫外線硬化型樹脂がアミン系物質を０．００１質量部以上含むことが好ましい。

本発明は、上記の光ファイバ素線を備えた着色素線を提供する。
本発明は、上記の光ファイバ素線を備えた光ファイバテープ心線を提供する。
本発明は、上記の光ファイバ素線を備えた光ファイバケーブルを提供する。

本発明の光ファイバ素線によれば、光ファイバ素線の被覆層を除去し、露出した光ファイバ裸線の表面をクリーニングする過程において、光ファイバ裸線の強度が低下するのを防止することができる。また、製造してから時間が経過した光ファイバ素線は、製造直後の光ファイバ素線と比較すると、被覆層の除去作業における光ファイバ裸線の強度の低下が小さい。さらに、一次被覆層をなす紫外線硬化型樹脂にアミン系物質を添加すれば、被覆層を除去した後の光ファイバ裸線において、シランカップリング剤と光ファイバ裸線をなす石英ガラスとの反応する時間を短縮することができる。
このように、光ファイバ素線の被覆層を除去して露出した光ファイバ裸線の強度の低下を小さくすることにより、光ファイバ素線の接続作業時の作業性向上、光ファイバ素線の再接続作業増加による欠尺の防止、接続部の破断の危険性の低下などを実現することができる。

以下、本発明を実施した光ファイバ素線、並びに、これを用いた光ファイバテープ心線および光ファイバケーブルについて詳細に説明する。

図１は、本発明の光ファイバ素線の一実施形態を示す概略断面図である。
この実施形態の光ファイバ素線２０は、石英ガラスを主成分とするコアおよびクラッドからなる光ファイバ裸線１０と、この光ファイバ裸線１０の外周に順に設けられた一次被覆層１１および二次被覆層１２とから概略構成されている。

一次被覆層１１および二次被覆層１２をなす材料としては、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、ブタジエンアクリレート系などの紫外線硬化型樹脂が挙げられる。

一次被覆層１１をなす紫外線硬化型樹脂は、紫外線硬化型樹脂の骨格に組み込まれない低分子量のシランカップリング剤を０．１質量部以上、３．０質量部以下含んでおり、実用的には低分子量のシランカップリング剤を０．１質量部以上、２．０質量部以下含むことが好ましく、０．２５質量部以上、１．５質量部以下含むことがより好ましい。

一次被覆層１１をなす紫外線硬化型樹脂に含まれる低分子量のシランカップリング剤が０．１質量部以上、３．０質量部以下であれば、一次被覆層１１および二次被覆層１２（以下、これらをまとめて「被覆層」ということもある。）を除去し、露出した光ファイバ裸線１０の表面をクリーニングする過程において、光ファイバ裸線１０の強度が低下するのを防止することができる。また、製造してから時間が経過した光ファイバ素線２０は、製造直後の光ファイバ素線２０と比較すると、被覆層の除去作業における光ファイバ裸線１０の強度の低下が小さい。

さらに、一次被覆層１１をなす紫外線硬化型樹脂に含まれる低分子量のシランカップリング剤の分子量は１００以上、６００以下であることが好ましく、１００以上、５００以下であることがより好ましい。

一次被覆層１１をなす紫外線硬化型樹脂に含まれる低分子量のシランカップリング剤の分子量が上記範囲内であれば、露出した光ファイバ裸線１０の表面をクリーニングする過程において、光ファイバ裸線１０の強度が低下するのを防止することができる。また、製造してから時間が経過した光ファイバ素線２０は、製造直後の光ファイバ素線２０と比較すると、被覆層の除去作業における光ファイバ裸線１０の強度の低下が小さい。

このような一次被覆層１１をなす紫外線硬化型樹脂に含まれる低分子量のシランカップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、ジエトキシジメチルシラン、ジメトキシジメチリシラン、ジメトキシジフェニルシラン、ジメトキシメチルフェニルシラン、ｎ−ドデシルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、トリメトキシメチルシラン、トリメトキシ−ｎ−プロピルシランなどが挙げられる。

また、一次被覆層１１をなす紫外線硬化型樹は、アミン系物質を０．００１質量部以上含むことが好ましく、実用的にはアミン系物質を０．０１質量部以上、０．２質量部以下含むことがより好ましい。

一次被覆層１１をなす紫外線硬化型樹脂に含まれるアミン系物質が０．００１質量部以上であれば、被覆層を除去した後の光ファイバ裸線１０において、シランカップリング剤と光ファイバ裸線１０をなす石英ガラスとの反応（シランカップリング剤と石英ガラスと結合）する時間を短縮することができる。具体的には、被覆を除去した後、アミン系物質が含まれない場合には３ヶ月以上であった光ファイバ裸線１０の強度の低下を小さくするのに要する時間を、アミン系物資が含まれる場合には１週間程度に短縮することができる。

アミン系物質としては、特に限定されないが、例えば、Ｒ_１−ＮＨ_２で示される１級モノアミン、ＮＨ_２−Ｒ_２−ＮＨ_２で示される１級ジアミン、およびＲ_３Ｒ_４−ＮＨで示される２級アミン、Ｒ_５Ｒ_６Ｒ_７−Ｎで示される３級アミン、ヒンダードアミン系光安定化剤（ＨＡＬＳ）などが挙げられる。１級モノアミンは、Ｒ_１がエチル基やプロピル基などのアルキル基である脂肪族アルキルアミンで、例えばエチルアミン、プロピルアミンであり、Ｒ_１がベンゼン環などの芳香族アミンではアニリン、アミノベンゾフェノンなどである。１級ジアミンでは、Ｒ_２がアルキル基である脂肪族アミン、例えばエチレンジアミン、１，２−ジアミノプロパン、１，４−ジアミノブタン、１，６−ヘキサメチレンジアミンなどであり、Ｒ_２がベンゼン環などよりなる芳香族アミンでは、トルエンジアミン、キシレンジアミン、メタフェニレンジアミンなどである。２級アミンでは、例えばジブチルアミン、ジプロピルアミン、２−エチルヘキシルアミン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ−メチルベンジルアミンなどである。３級アミンとしては、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリンなどである。

この実施形態の光ファイバ素線２０は、被覆層を除去し、露出した光ファイバ裸線１０の表面をクリーニングする過程において、光ファイバ裸線１０の強度が低下するのを防止することができる。また、被覆層を除去した後も時間の経過にともなって、シランカップリング剤と光ファイバ裸線をなす石英ガラスとの反応が進行して、光ファイバ裸線１０の強度の低下が小さくなる。さらに、一次被覆層１１をなす紫外線硬化型樹脂にアミン系物質を添加すれば、被覆層を除去した後の光ファイバ裸線１０において、シランカップリング剤と光ファイバ裸線１０をなす石英ガラスとの反応する時間を短縮することができる。
このように、光ファイバ素線２０の被覆層を除去して露出した光ファイバ裸線１０の強度の低下を小さくすることにより、光ファイバ素線２０の接続作業時の作業性向上、光ファイバ素線２０の再接続作業増加による欠尺の防止、接続部の破断の危険性の低下などを実現することができる。

また、光ファイバ素線２０の外周に、着色層を設けて、着色素線としてもよい。
このような着色素線は、これを構成する光ファイバ素線２０を他の光ファイバ素線と接続する際に、光ファイバ裸線の強度が低下することを防止できる。

また、複数の光ファイバ素線２０を、等しいピッチにて一列に配列し、これらを被覆材によって一括に被覆してテープ状とした光ファイバテープ心線としてもよい。
このような光ファイバテープ心線は、これを構成する光ファイバ素線２０を他の光ファイバ素線と接続する際に、光ファイバ裸線の強度が低下することを防止できる。

さらに、光ファイバ素線２０の外周を、ジェリー、ヤーンなどの緩衝材で包囲し、この緩衝材とともに光ファイバ素線２０を被覆層で一括に被覆して、光ファイバケーブルとしてもよい。
このような光ファイバケーブルは、これを構成する光ファイバ素線２０を他の光ファイバ素線と接続する際に、光ファイバ裸線の強度が低下することを防止できる。

次に、この実施形態の光ファイバ素線２０の製造方法を説明する。
この実施形態の光ファイバ素線２０の製造方法においては、まず、石英系ガラスを主成分とする光ファイバ母材を、紡糸炉内に軸方向に移動可能に取り付けて、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などの不活性ガス雰囲気中で、その下端部分を約２０００℃に高温加熱し、溶融紡糸して、光ファイバ裸線１０とする。

続いて、光ファイバ裸線１０を冷却筒内に送り込むか、または、自然冷却により、光ファイバ裸線１０を次工程の一次被覆層１１の形成に好適な温度まで急冷する。

続いて、冷却された光ファイバ裸線１０は、一次被覆層形成用の第一の被覆層塗布装置において、その外周を覆うように紫外線硬化型樹脂が塗布され、引き続き、この紫外線硬化型樹脂が第一の架橋筒に設けられたＵＶランプなどからなる架橋灯から照射される紫外線などの光により硬化されて、一次被覆層１１が形成される。

さらに、二次被覆層形成用の第二の被覆層塗布装置において、一次被覆層１１の外周を覆うように紫外線硬化型樹脂が塗布され、引き続き、この紫外線硬化型樹脂が第二の架橋筒に設けられたＵＶランプなどからなる架橋灯から照射される紫外線などの光により硬化されて、二次被覆層１２が形成され、光ファイバ素線２０となる。

さらに、この光ファイバ素線２０は、ターンプーリによって別方向に向きを変えられ、引取機、ダンサーロールを経て、巻取ドラムに巻き取られる。

以下、実験例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。

（実験例１）
光ファイバ素線の一次被覆層形成用の紫外線硬化型樹脂に対する低分子量のシランカップリング剤の添加量を変えて、所定の製造方法により、低分子量のシランカップリング剤の添加量が異なる一次被覆層を有する光ファイバ素線を八種類試作した。
低分子量のシランカップリング剤としては、分子量が２０８のテトラエトキシシランを用いた。
これらの光ファイバ素線について、ホットジャケットストリッパにより被覆層を除去した後、エタノールを浸したキムワイプにて光ファイバ裸線の表面を拭ったものをサンプルとして、被覆層を除去した後の光ファイバ裸線の強度特性を評価した。
被覆層を除去した後の光ファイバ裸線の強度の測定は、光ファイバ裸線の二点曲げ強度の測定により行った。この二点曲げ強度の測定における試験速度を１００μｍ／ｓとした。なお、強度の測定を光ファイバ素線の製造から１週間後と３ヶ月後に行った。
結果を表１に示す。

表１の結果から、製造から１週間後では、いずれの光ファイバ素線も被覆層除去後の光ファイバ裸線の強度は低い。しかしながら、製造から３ヵ月後には、低分子量のシランカップリング剤が０．１質量部以上、３．０質量部以下添加された一次被覆層を有する光ファイバ素線の被覆層を除去して露出した光ファイバ裸線の強度は高くなることが確認された。また、低分子量のシランカップリング剤の添加量が０．１質量部以上、３．０質量部以下の間では、添加量の増加に伴って、強度の低下が小さくなることが確認された。

（実験例２）
光ファイバ素線の一次被覆層形成用の紫外線硬化型樹脂に対する低分子量のシランカップリング剤の分子量を変えて、所定の製造方法により、分子量の異なる低分子量のシランカップリング剤が添加された一次被覆層を有する光ファイバ素線を六種類試作した。
低分子量のシランカップリング剤の添加量を０．５質量部とした。
これらの光ファイバ素線について、ホットジャケットストリッパにより被覆層を除去した後、エタノールを浸したキムワイプにて光ファイバ裸線の表面を拭ったものをサンプルとして、被覆層を除去した後の光ファイバ裸線の強度特性を評価した。
被覆層を除去した後の光ファイバ裸線の強度の測定は、光ファイバ裸線の二点曲げ強度の測定により行った。この二点曲げ強度の測定における試験速度を１００μｍ／ｓとした。なお、強度の測定を光ファイバ素線の製造から３ヶ月後に行った。
結果を表２に示す。

表２の結果から、低分子量のシランカップリング剤の分子量が１００以上、６００以下であれば、製造から３ヶ月後の光ファイバ素線の被覆層を除去して露出した光ファイバ裸線の強度が高いことが確認された。

（実験例３）
光ファイバ素線の一次被覆層形成用の紫外線硬化型樹脂に対する低分子量のシランカップリング剤の添加量、および、アミン系物質の添加量を変えて、所定の製造方法により、低分子量のシランカップリング剤の添加量およびアミン系物質の添加量が異なる一次被覆層を有する光ファイバ素線を七種類試作した。
低分子量のシランカップリング剤としては、分子量が２０８のテトラエトキシシランを用いた。
アミン系物質としては、ジエチルアミンを用いた
これらの光ファイバ素線について、ホットジャケットストリッパにより被覆層を除去した後、エタノールを浸したキムワイプにて光ファイバ裸線の表面を拭ったものをサンプルとして、被覆層を除去した後の光ファイバ裸線の強度特性を評価した。
被覆層を除去した後の光ファイバ裸線の強度の測定は、光ファイバ裸線の二点曲げ強度の測定により行った。この二点曲げ強度の測定における試験速度を１００μｍ／ｓとした。なお、強度の測定を光ファイバ素線の製造から１週間後に行った。
結果を表３に示す。

表３の結果から、アミン系物質の添加量が０．００１質量部以上であれば、製造から１週間後の光ファイバ素線の被覆層を除去して露出した光ファイバ裸線の強度の低下が小さいことが確認された。また、アミン系物質の添加量が０．０１質量部以上であれば、低分子量のシランカップリング剤の添加量が０．１質量部未満であっても、製造から１週間後の光ファイバ素線の被覆層を除去して露出した光ファイバ裸線の強度が高いことが確認された。

本発明の光ファイバ素線、並びに、これを用いた光ファイバテープ心線および光ファイバケーブルは、情報通信に用いられ、シングルモードファイバ、分散シフトファイバなど、あらゆる種類の光ファイバにも適用できる。また、本発明の光ファイバ素線、並びに、これを用いた光ファイバ着色心線、光ファイバテープ心線は、光部品としても適用できる。

本発明の光ファイバ素線の一実施形態を示す概略断面図である。

符号の説明

１０・・・光ファイバ裸線、１１・・・一次被覆層、１２・・・二次被覆層、２０・・・光ファイバ素線。

Claims (6)

1. 光ファイバ裸線の外周に紫外線硬化型樹脂からなる一次被覆層および二次被覆層が設けられてなる光ファイバ素線であって、
   前記一次被覆層をなす紫外線硬化型樹脂が、該紫外線硬化型樹脂の骨格に組み込まれない低分子量のシランカップリング剤を０．１質量部以上、３．０質量部以下含むことを特徴とする光ファイバ素線。
2. 前記低分子量のシランカップリング剤の分子量は１００以上、６００以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ素線。
3. 前記一次被覆層をなす紫外線硬化型樹脂がアミン系物質を０．００１質量部以上含むことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ素線。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバ素線を備えたことを特徴とする着色素線。
5. 請求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバ素線を備えたことを特徴とする光ファイバテープ心線。
6. 請求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバ素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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