JP2006235200A - 光ファイバ心線 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の外径０．２５ｍｍ光ファイバ素線よりハンドリング性に優れ、容易に０．２５ｍｍの単心線に被覆除去することが可能で、ＵＶオーバーコート被覆除去時に０．２５ｍｍ光ファイバ心線を傷つけることなく、さらに直接樹脂被覆されて形成される光ファイバケーブルに使用しても、一連の必要な特性を長期に安定して保つことができる光ファイバ心線を提供する。
【解決手段】ガラスファイバと、ガラスファイバの周りに形成され、外径が０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である第１の紫外線硬化型樹脂被覆と、第１の紫外線硬化型樹脂被覆の周りに形成されたフィラーが１０ｗｔ％〜３５ｗｔ％の範囲内で配合され、外径が０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である第２の紫外線硬化型樹脂被覆を備えた光ファイバ心線。
【選択図】図１

Description

本発明は、外径０．４ｍｍ以上の光ファイバ心線に関し、特に、外被の被覆除去性、配線作業などのハンドリングに優れ、かつ、浸水などの布設環境の影響に対しても対応が可能な信頼性に優れた光ファイバ心線に関する。

一般に、光ファイバ心線は、０．１２５ｍｍ径のガラスファイバの周りに紫外線硬化型樹脂（以下、ＵＶ樹脂と称す）を被覆して、外径０．２５ｍｍの光ファイバ素線として形成される。この０．２５ｍｍ光ファイバ素線は通常５μｍ程度のＵＶ着色層を有し、０．２５ｍｍ着色素線とも呼ばれている。従来、上述した０．２５ｍｍ着色素線を複数本並列に並べて、その周りにさらにＵＶ樹脂で一括被覆補強して形成された、光ファイバテープ心線が使用されている。

このように形成されたテープ心線の場合は、テープ心線から０．２５ｍｍの単心線を取り出す作業が困難なことや、取り出した単心線が細いためハンドリング性や識別性が良くないため、布設作業での時間がかかるという問題があった。布設作業性を向上させるために、外形０．２５ｍｍの光ファイバ素線の外周にさらにＵＶ樹脂を被覆した光ファイバ単心線が特許文献１に開示されている。

また、一次被覆の上に更に二次被覆を施した外径０．９ｍｍの光ファイバ心線が特許文献２に開示されている。即ち、開示されている光ファイバ心線は、一次被覆、二次被覆の同時除去性、二次被覆の難燃性を向上させるために、ポリオレフィンを主成分とする二次被覆に水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムを添加させた光ファイバ心線である。
特開平１０−１１５７３７ 特開２００１−０８３３８０

従来の０．２５ｍｍ素線の外周にさらにＵＶ樹脂を被覆した光ファイバ心線は、特許文献１に示すように、０．２５ｍｍ素線の外側に被覆されたＵＶ樹脂被覆（以下、ＵＶオーバーコート層と称す）を容易に除去することができるために、ＵＶ樹脂被覆にシリコーン化合物などを含有させているものが一般的であった。一方、近年ではＦＴＴＨ（Fiber to the home）の要求が高まり、光ファイバ素線をテンションメンバと共にポリエチレンなどの樹脂で一括被覆した光ドロップケーブルの需要が急増している。

上述した０．２５ｍｍ素線の外周に紫外線硬化型樹脂オーバーコート層を被覆した単心線を、光ドロップケーブルなどのように、直接、心線上に樹脂被覆がされるケーブルに適用する場合には、０．２５ｍｍ素線との剥離性を向上させるために含有させたシリコーン化合物が、ケーブル被覆樹脂へ移行して、０．２５ｍｍ素線とＵＶオーバーコート層の界面で減少する。その結果、０．２５ｍｍ素線とＵＶオーバーコート層の密着力が向上して、ＵＶオーバーコート層の除去が困難になるという問題があった。

また、特許文献２に開示された光ファイバ心線においては、上述したように、その目的効果は一次被覆、二次被覆の同時除去という点にあり、二次被覆であるＵＶオーバーコート層のみを効率的に除去するための構成については、何ら開示されておらず、従って、二次被覆であるＵＶオーバーコート層のみを効率的に除去できるか否か全く不明である。

従って、この発明の目的は、従来の外径０．２５ｍｍ光ファイバ素線よりハンドリング性に優れ、容易に０．２５ｍｍの単心線に被覆除去することが可能で、ＵＶオーバーコート被覆除去時に０．２５ｍｍ光ファイバ心線を傷つけることなく、さらに直接樹脂被覆されて形成される光ファイバケーブルに使用しても、一連の必要な特性を長期に安定して保つことができる光ファイバ心線を
提供することにある。

上述した従来の光ファイバ心線の問題を解決するため、鋭意研究を重ねた。その結果、ガラスファイバと、ガラスファイバの周りに形成され第１の紫外線硬化型樹脂被覆からなる光ファイバ素線の外径を０．２ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下とし、更にその周りに、フィラーが１０ｗｔ％〜３５ｗｔ％の範囲内で配合され、外径が０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ以下になるように第２の紫外線硬化型樹脂被覆を形成すると、従来の外径０．２５ｍｍ光ファイバ素線よりハンドリング性に優れ、容易に０．２５ｍｍの単心線に被覆除去することが可能で、ＵＶオーバーコート被覆除去時に０．２５ｍｍ光ファイバ心線も傷つけることなく、さらに直接樹脂被覆されて形成される光ファイバケーブルに使用しても、一連の必要な特性を長期に安定して保つことができることが判明した。

この発明は、上述した研究結果に基づいてなされたものであって、この発明の光ファイバ心線の第１の態様は、ガラスファイバと、前記ガラスファイバの周りに形成され、外径が０．２ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下である第１の紫外線硬化型樹脂被覆と、前記第１の紫外線硬化型樹脂被覆の周りに形成されたフィラーが１０ｗｔ％〜３５ｗｔ％の範囲内で配合され、外径が０．４ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下である第２の紫外線硬化型樹脂被覆を備えた光ファイバ心線である。

この発明の光ファイバ心線の第２の態様は、前記フィラーは水酸化マグネシウム及び／又は水酸化アルミニウムからなっていることを特徴とする、光ファイバ心線である。

この発明の光ファイバ心線の第３の態様は、前記フィラーの平均粒径は１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする、光ファイバ心線である。

この発明の光ファイバ心線の第４の態様は、前記第２の紫外線硬化型樹脂被覆は、引っ張り弾性率が１００ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下であることを特徴とする、光ファイバ心線である。

この発明の光ファイバ心線の第５の態様は、前記第２の紫外線硬化型樹脂被覆の被覆除去力が除去速度１０ｃｍ／ｍｉｎのとき４Ｎ／５ｃｍ〜８Ｎ／５ｃｍであることを特徴とする、光ファイバ心線である。

本発明の光ファイバ心線によると、従来の外径０．２５ｍｍ光ファイバ素線よりハンドリング性に優れた０．４ｍｍ以上のＵＶオーバーコート光ファイバ心線を得ることができる。このＵＶオーバーコート光ファイバ心線は、容易に外径０．２５ｍｍの単心線に被覆除去することが可能で、ＵＶオーバーコート被覆除去時に０．２５ｍｍ光ファイバ心線も傷つけることなく、さらに直接樹脂被覆されて形成される光ファイバケーブルに使用しても一連の必要な特性を長期に安定して保つことができる。

本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明し、更に、実施例、比較例を示して詳細に説明する。
本発明では、一般的な光ファイバ心線として、０．１２５ｍｍ径のガラスファイバに引っ張り弾性率０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａ程度の一次被覆層を３０μｍ程度被覆し、さらにその周囲に引っ張り弾性率４００ＭＰａ〜１０００ＭＰａ程度の紫外線硬化型樹脂を被覆（即ち、第１の紫外線硬化型樹脂被覆）して形成した外径０．２５ｍｍの光ファイバ素線上に、さらに紫外線硬化型樹脂を被覆（即ち、第２の紫外線硬化型樹脂被覆）して形成した外径０．４ｍｍ以上の光ファイバ心線であって、０．２５ｍｍ径の光ファイバ素線の外周に施される、紫外線硬化型樹脂被覆層（即ち、ＵＶオーバーコート層）に水酸化マグネシウムおよび／または水酸化アルミニウムが１０ｗｔ％〜３５ｗｔ％配合されている光ファイバ心線である。

水酸化マグネシウムおよび／または水酸化アルミニウムが１０ｗｔ％未満の場合には、０．２５ｍｍ光ファイバ素線の除去性が著しく悪くなり、好ましくない。一方、水酸化マグネシウムおよび／または水酸化アルミニウムが３５ｗｔ％を超えると、フィラー入り紫外線硬化型樹脂被覆を施す際の製造性が著しく劣り、好ましくない。

第２の紫外線硬化型樹脂被覆は厚さが０．０５〜０．２ｍｍ程度であるからフィラー径は１〜５μｍが好ましく、かかる粒径を実現するために、フィラーとしては水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムを使用するのが粒径の調整が容易で好適である。

このようなフィラーを含有した第２の紫外線硬化型樹脂被覆と第１の硬化型樹脂被覆との界面状態はシリコーン化合物が存在しなくても良好な剥離性を示す。したがって、かかる光ファイバ心線を、ポリエチレンを主成分としたシースで被覆した場合であっても、シリコーン化合物のポリエチレン層への移行による剥離性の悪化という問題が生じない。

また、上述した水酸化アルミニウムおよび／または水酸化マグネシウムの平均粒径は１〜５μｍであることが望ましい。水酸化アルミニウムおよび／または水酸化マグネシウムの平均粒径が１μｍ未満では、紫外線硬化型樹脂液中でフィラーの凝集が発生し、好ましくない。一方、水酸化アルミニウムおよび／または水酸化マグネシウムの平均粒径が５μｍを超えると、被覆製造時に光ファイバ心線の外径の変動が大きくなり、好ましくない。

また、外径０．２５ｍｍの光ファイバ素線上に被覆される紫外線硬化型樹脂の引っ張り弾性率は１００ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲であることが望ましい。紫外線硬化型樹脂の引っ張り弾性率は５０ＭＰａ未満では、光ファイバ心線の耐水特性が悪くなり、好ましくない。一方、紫外線硬化型樹脂の引っ張り弾性率が３００ＭＰａを超えると被覆除去時に内部０．２５ｍｍ素線に傷が発生し易くなり、好ましくない。

さらには、０．２５ｍｍの光ファイバ素線上にされる紫外線硬化型樹脂を筒状に除去する際の被覆除去力が４Ｎ／５ｃｍ〜８Ｎ／５ｃｍであることが必要である。被覆除去力が４Ｎ／５ｃｍ未満では、光ファイバ心線の耐水特性が悪く、好ましくない。一方、被覆除去力が８Ｎ／５ｃｍを超えると被覆除去時に内部０．２５ｍｍ素線に傷が発生し易くなり、好ましくない。

なお、０．２５ｍｍ素線はその外周に５μｍ程度以下の厚さのＵＶ着色層を施しているのが一般的であり、該ＵＶ着色層にシリコーン化合物系などの剥離剤を含有してもよい。また、ＵＶオーバーコート層自体も識別性を良好にするため着色することも可能であり、ＵＶオーバーコート層の外周にさらにＵＶ着色層を設けても良い。

本発明によるＵＶオーバーコートを施した単心光ファイバは、外径は、特に制限はないが、ハンドリング性を向上するためには０．４ｍｍ以上が好ましく、該心線を使用した光ケーブルサイズが必要以上に大きくならないようにするためには、外径は０．７ｍｍ以下が好ましい。

さらに、ＵＶオーバーコート樹脂の耐水性向上や粒子の分散性向上のために、水酸化アルミニウムおよび／または水酸化マグネシウムがビニルシランやステアリン酸でなどで適宜表面処理することも可能である。
また、ＵＶオーバーコート樹脂には従来のＵＶオーバーコート樹脂のようにシリコーン系化合物などの剥離剤等を含有しても良い。

図１は、本発明の光ファイバ心線の一実施形態を示す図である。図１に示すように、この発明の光ファイバ単心線１は、外径０．１２５ｍｍガラスファイバ２の周囲にＵＶ樹脂被覆した０．２５ｍｍ素線３であり、５μｍ程度のＵＶ樹脂着色被覆層４を施したもののさらに外周に、本発明の水酸化アルミニウムおよび／または水酸化マグネシウムを含有したＵＶオーバーコート層５を設けたものである。

種々のＵＶオーバーコート層を使用して、図１に示す構成の、ＵＶオーバーコート層の外径０．５ｍｍのＳＭ型光ファイバ心線を試作し、それらの性能の評価を行った。
評価・測定方法については以下の通り実施した。
引張弾性率は、試作したＵＶオーバーコート心線から、中心に位置する０．２５ｍｍ光ファイバ素線を取り除いて得られる筒状サンプルを使用し、速度１ｍｍ／ｍｉｎで、引張試験機により引っ張ったときの伸び-歪み曲線の傾きによって求めた。

ＵＶオーバーコート被覆除去力については、試作したＵＶオーバーコート心線の端末から５ｃｍの部分において、被覆除去具（Micro−Strip、Micro Electronics, Inc 製）を使用して、ＵＶオーバーコート被覆を除去する際の最大荷重を、引っ張り試験機にて、速度１００ｍｍ／ｍｉｎで測定した。

被覆除去性については、試作した光ファイバ心線を用いて、図２に示す光ファイバケーブルを試作し、この光ファイバケーブルを８５℃、８５％の環境で３０日間エージングを行った。その後、図２に示すケーブル内から光ファイバ心線を取り出し、オーバーコート被覆５ｃｍを前記被覆除去具で人手により常温および−２０℃の低温で２０回除去し、除去後の０．２５ｍｍ着色素線を観察し、ＵＶ着色層のキズがないものを合格（○）とし、キズのあるものを不合格（×）とした。

伝送特性は、光ファイバ心線製造後のボビン巻き状態で１５５０ｎｍの波長で測定し、伝送損失が０．３ｄＢ／ｋｍ以下のものを合格（○）とし、それより大きいものを不合格（×）とした。
温度特性は、試作光ファイバ心線５００ｍを、−３０〜７０℃の環境で、測定波長１５５０ｎｍの損失変動を測定し、損失変動が０．３ｄＢ／ｋｍ以下のものを合格（○）とし、それより大きいものを不合格（×）とした。

浸水特性については、試作光ファイバ心線５００ｍを６０℃温水中に１週間放置し、測定波長１５５０ｎｍの損失変動が０．３ｄＢ／ｋｍ以下のものを合格（○）とし、それより大きいものを不合格（×）とした。
外観については、手触り、目視にて観測し、光ファイバ心線の表面にコブ、ざらつきのないものを合格（○）、あるものを不合格（×）とした。

製造性については、光ファイバ心線コーティング装置を使用しＵＶ樹脂塗布およびＵＶ硬化を行い、外径変動が１０％以下のものを合格（○）とし、それより大きいものを不合格（×）とした。

以下、本発明による実施例を表１に、比較例を表２にそれぞれ示す。
実施例１から３においては、第２の紫外線硬化型樹脂被覆にフィラーとして水酸化アルミニウムを、この発明の範囲内である１０から３４ｗｔ％含有している。実施例４は、第２の紫外線硬化型樹脂被覆にフィラーとして水酸化マグネシウムを、この発明の範囲内である２０ｗｔ％含有している。実施例５においては、第２の紫外線硬化型樹脂被覆にフィラーとして水酸化アルミニウムを１０ｗｔ％含有し、そして、水酸化マグネシウムを５ｗｔ％含有、即ち、合計１５ｗｔ％含有している。フィラーの平均粒径は、実施例１から５において、この発明の範囲内である１μｍ、または、３μｍである。

本発明の構成によると、実施例１から５に示すように、ＵＶオーバーコート光ファイバ心線にポリエチレンなどの樹脂被覆がされたものでも、長期使用およびその後の低温状態などの露悪環境でも安定したＵＶオーバーコート被覆除去性を保ち、伝送特性にも優れ、ハンドリング性の良い光ファイバ心線を得ることができる。

これに対し、比較例１では、第２の紫外線硬化型樹脂被覆にフィラーとして水酸化アルミニウムおよび水酸化マグネシウムを含有していない。比較例１では、更に、ＵＶオーバーコートの引張弾性率がこの発明の範囲を超えて５００ＭＰａと大きく、被覆除去力もこの発明の範囲を超えて１０Ｎ／ｃｍより大きいため、被覆除去時に０．２５ｍｍ着色素線にキズが入ってしまった。比較例２では引張弾性率、被覆除去力は要件を満たしているが、第２の紫外線硬化型樹脂被覆にフィラーとして水酸化アルミニウムおよび水酸化マグネシウムを含有していない。更に、比較例２では、この光ファイバ心線を図２に示す光ケーブルに使用し、エージングを行った場合に、−２０℃での除去性が悪くなっている。

比較例３では、ＵＶオーバーコートに水酸化アルミニウムの含有率が本発明の範囲である１０ｗｔ％より少ないため、−２０℃除去性が悪くなっている。比較例４では、ＵＶオーバーコート樹脂の引っ張り弾性率が本発明の範囲の１００ＭＰａより小さいものであるため、耐水特性が悪いものとなってしまう。比較例５については、水酸化アルミニウム含有率、およびＵＶオーバーコート樹脂の引っ張り弾性率は要件を満たしているものの、被覆除去力が本発明の範囲の４より小さく３Ｎ／５ｃｍであるため、耐水特性が悪いものとなってしまうことが分かる。

比較例６については、水酸化アルミニウムの含有率が４２ｗｔ％と本発明の範囲を超えて多すぎるため、ＵＶオーバーコート光ファイバ心線製造において外径変動が大きく、安定した製造ができない。比較例７では、水酸化アルミニウムの平均粒径が本発明の範囲の１μｍより小さく、０．７μｍであるものを使用しているため、水酸化アルミニウム粒子の凝集によるコブが光ファイバ心線上に発生してしまい、この光ファイバ心線は伝送特性、温度特性が悪いものとなってしまう。比較例８では、水酸化アルミニウムの平均粒径がこの発明の範囲の上限である５μｍより大きく、７μｍのものを使用した場合であるが、この場合も光ファイバ心線製造時の外径変動が大きく、製造性が悪く、光ファイバ心線の温度特性も悪くなっている。

上述したところから明らかなように、この発明によると、従来の外径０．２５ｍｍ光ファイバ素線よりハンドリング性に優れ、容易に０．２５ｍｍの単心線に被覆除去することが可能で、ＵＶオーバーコート被覆除去時に０．２５ｍｍ光ファイバ心線を傷つけることなく、さらに直接樹脂被覆されて形成される光ファイバケーブルに使用しても、一連の必要な特性を長期に安定して保つことができる光ファイバ心線を提供することができる。

図１は、本発明によるＵＶオーバーコート光ファイバ心線の一実施形態を示す断面図である。 図２は、光ファイバ心線に直接樹脂被覆して形成されたこの発明の光ファイバケーブルの一実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１ φ０．５ｍｍ光ファイバ単心線
２ ０．１２５ｍｍガラスファイバ
３ φ０．２５ｍｍ光ファイバ素線
４ ＵＶ樹脂着色被覆層
５ ＵＶオーバーコート層
６ 光ファイバケーブル
７ ＵＶオーバーコート光ファイバ心線
８ 抗張力体
９ ポリエチレン被覆
１０ 光ファイバ心線取り出し用ノッチ

Claims (5)

1. ガラスファイバと、前記ガラスファイバの周りに形成され、外径が０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である第１の紫外線硬化型樹脂被覆と、前記第１の紫外線硬化型樹脂被覆の周りに形成されたフィラーが１０ｗｔ％〜３５ｗｔ％の範囲内で配合され、外径が０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である第２の紫外線硬化型樹脂被覆を備えた光ファイバ心線。
2. 前記フィラーは水酸化マグネシウム及び／又は水酸化アルミニウムからなっていることを特徴とする、請求項１に記載の光ファイバ心線。
3. 前記フィラーの平均粒径は１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の光ファイバ心線。
4. 前記第２の紫外線硬化型樹脂被覆は、引っ張り弾性率が１００ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下であることを特徴とする、請求項１から３の何れか１項に記載の光ファイバ心線。
5. 前記第２の紫外線硬化型樹脂被覆の被覆除去力が除去速度１０ｃｍ／ｍｉｎのとき４Ｎ／５ｃｍ〜８Ｎ／５ｃｍであることを特徴とする、請求項１から４の何れか１項に記載の光ファイバ心線。
   

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