JP2007140116A - プラスチック光ファイバテープ心線 - Google Patents

Abstract

【課題】高温下に長時間暴露されても形状の変形を生じ難いテープ心線の提供。
【解決手段】プラスチック光ファイバと抗張力体とを平行に並べ、これらを一括被覆層で一括に被覆してなるプラスチック光ファイバテープ心線において、抗張力体として石英系光ファイバ素線が用いられ、該石英系光ファイバ素線の最外被覆層と一括被覆層との間の密着力が５ｇ／ｃｍ以上であり、且つ石英系光ファイバ素線の最外被覆層のヤング率が１５０ＭＰａ以上であることを特徴とするプラスチック光ファイバテープ心線。
【選択図】図３

Description

本発明は、プラスチック光ファイバと抗張力体とを平行に並べ、これらを一括に被覆してなるプラスチック光ファイバテープ心線に関し、特に高温下に長時間暴露されても形状の変形を生じ難いプラスチック光ファイバテープ心線に関する。

プラスチック光ファイバ（以下、ＰＯＦと記す。）は、石英系の光ファイバに比べて伝送損失が大きい反面、曲げや振動に強いという特徴があり、その特徴により屋内や車内のネットワーク配線などに使用されている。最近では、ネットワークの高機能化に伴い、複数本のＰＯＦを実装するようになってきている。

複数本のファイバを平行に並べて実装するには、石英系の光ファイバ（ケーブル）に用いられているテープ心線形状にするのが望ましい。しかし、ＰＯＦはガラス転移温度が１００℃程度と低いため、石英系のテープ心線で通常用いられているコーティング材を用いると、テープ化する際にＰＯＦが溶融してファイバの特性が悪化したり、溶融切断してテープ化自体ができない等の問題がある。

従来、ＰＯＦのテープ心線化に関しては、例えば特許文献１に記載された技術が提案されている。特許文献１には、２本のＰＯＦを整列し、この２本のＰＯＦの中間部に、ヤング率６０００〜９０００ｋｇ／ｍｍ^２の抗張力体（石英系光ファイバ素線）を配設し、これらの外周を紫外線硬化樹脂にてテープ状に被覆し一体化させて高強度ＰＯＦテープを製造する技術が開示されている。この特許文献１では、抗張力体としての石英系光ファイバ素線を２本のＰＯＦ間に設けたことにより、テープ化加工時の加熱によるＰＯＦの溶融時に、ＰＯＦに加わる張力を抗張力体へ分散させることにより、ＰＯＦの溶融・溶断を防ぎ、ＰＯＦのテープ心線化を可能としている。
特開２００４−３１７５６５号公報

特許文献１に開示された従来技術を用いることで、従来では不可能であったＰＯＦのテープ心線化は可能である。
しかし、この種の従来技術を用いて作製されたプラスチック光ファイバテープ心線（以下、テープ心線と略記する。）は、長時間高温（例えば、６０℃で１２時間以上、８５℃で６時間以上）に暴露されると、図１に示すように、テープ心線１が真直ぐな状態から曲がりくねった状態へと変化してしまう。これは、ＰＯＦが熱収縮することにより、ＰＯＦ収縮時にテープ心線１の一括被覆層がＰＯＦとともに収縮するが、ＰＯＦと一括被覆層との収縮率が違うことから、テープ心線１の形状が大きく変化してしまうために起こる現象である。

この状態が更に進行すると、最終的には、図２に示すように、収縮したＰＯＦ２が一括被覆層を突き破って飛び出してくる現象が見られる。このような状態になると、伝送損失の増加や断線など通信に大きな障害が生じてしまう。

本発明は、前記事情に鑑みてなされ、高温下に長時間暴露されても形状の変形を生じ難いテープ心線の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、ＰＯＦと抗張力体とを平行に並べ、これらを一括被覆層で一括に被覆してなるテープ心線において、抗張力体として石英系光ファイバ素線が用いられ、該石英系光ファイバ素線の最外被覆層と一括被覆層との間の密着力が５ｇ／ｃｍ以上であり、且つ石英系光ファイバ素線の最外被覆層のヤング率が１５０ＭＰａ以上であることを特徴とするテープ心線を提供する。

また本発明は、ＰＯＦと抗張力体とを平行に並べ、これらを一括被覆層で一括に被覆してなるテープ心線において、ファイバ状の抗張力体本体の外周に最外被覆層が設けられた抗張力体が用いられ、該抗張力体の最外被覆層と一括被覆層との間の密着力が５ｇ／ｃｍ以上であり、且つ抗張力体の最外被覆層のヤング率が１５０ＭＰａ以上であることを特徴とするテープ心線を提供する。

また本発明は、ＰＯＦと抗張力体とを平行に並べ、これらを一括被覆層で一括に被覆してなるテープ心線において、被覆層を持たないファイバ状の抗張力体が用いられ、該抗張力体と一括被覆層との間の引抜き力が４０ｇ／ｍｍ以上であることを特徴とするテープ心線を提供する。

本発明のテープ心線は、テープ心線内に同梱する抗張力体の最外被覆層とテープ心線の一括被覆層との密着力を大きくしたことにより、あるいは、抗張力体そのものと一括被覆層との密着力を大きくしたことにより、高温下に長時間暴露した時にＰＯＦの収縮が起きても、形状の変化を防ぐことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図３は、本発明のテープ心線の一実施形態を示す図である。本実施形態のテープ心線１０は、複数本のＰＯＦ１４と抗張力体としての石英系光ファイバ素線１１とを平行に並べ、これらを紫外線硬化型樹脂などの材料からなる一括被覆層１５によってテープ形状に一括被覆して構成されている。このテープ心線１０において、石英系光ファイバ素線１１の最外被覆層１３と一括被覆層１５との間の密着力は、５ｇ／ｃｍ以上であり、且つ最外被覆層１３はヤング率が１５０ＭＰａ以上の樹脂で形成されている。

本発明において用いられるＰＯＦ１４としては、光通信分野等において公知の各種ＰＯＦを用いることができ、その材質や外径は特に限定されない。例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなるコアと、該コアを囲むフッ素系樹脂からなるクラッドとからなる汎用のＰＯＦなどを用いることが望ましい。

本実施形態において、抗張力体として用いている石英系光ファイバ素線１１は、ガラスからなる光ファイバ裸線１２の外周に、合成樹脂からなる１層以上の被覆層を設けたものである。その被覆の最外被覆層１３は、ヤング率が１５０ＭＰａ以上、好ましくは２７０ＭＰａ以上、より好ましく３５０ＭＰａ以上の樹脂であり、かつ最外被覆層１３と一括被覆層１５との間の密着力が５ｇ／ｃｍ以上となる材料を選択して使用している。

本発明において用いられる一括被覆層１５としては、石英系光ファイバテープ心線の製造等において用いられる被覆材、例えば紫外線硬化型樹脂などを用いることができ、また石英系光ファイバテープ心線の製造における一括被覆層の形成と同様の装置、方法を用いて形成することができる。

本実施形態において、石英系光ファイバ素線１１の最外被覆層１３はヤング率が１５０ＭＰａ以上の樹脂とされ、また最外被覆層１３と一括被覆層１５との間の密着力は５ｇ／ｃｍ以上とされている。このような最外被覆層１３を用いることによって、ＰＯＦ１４の熱収縮時に一括被覆層１５が一緒に収縮することを防ぎ、それによりテープ心線１０全体の形状を保つことができ、高温下に長時間暴露した時にＰＯＦ１４の収縮が起きても、形状の変化を防ぐことができる。最外被覆層１３のヤング率が１５０ＭＰａ未満であるか、又は最外被覆層１３と一括被覆層１５との間の密着力が５ｇ／ｃｍ未満であるかのいずれか一方又は両方であると、ＰＯＦ１４の熱収縮時に一括被覆層１５が一緒に収縮してしまい、高温下に長時間暴露した時、図１に示すようにテープ心線が変形したり、図２に示すようにＰＯＦが飛び出すことによって、ＰＯＦ１４の損失が増加したり、破断してしまう可能性がある。

本発明のテープ心線の別な実施形態は、ファイバ状の抗張力体本体の外周に最外被覆層が設けられた図示していない抗張力体を用いていることを特徴としている。抗張力体として石英系光ファイバ素線を使用しないが、その石英ガラス部分を他の線膨張係数の低い物質（ＦＲＰなどの樹脂硬化線に、金属、セラミックなど）に置き換えた構造のものを使用する場合においても、抗張力体を覆っている最外被覆層と一括被覆層との密着力を５．０ｇ／ｃｍ以上とすることで、ＰＯＦの熱収縮時に一括被覆層が一緒に収縮することを防ぎ、それによりテープ心線全体の形状を保つことが可能となる。

本発明のテープ心線のさらに別な実施形態は、抗張力体に被覆を被せたものを使用せず、抗張力体そのものを同梱して一括被覆層を被せた構造とすることを特徴としている。このような構造の場合、テープ心線から抗張力体を引抜く時の引抜き力が４０ｇ／ｍｍ以上にすることで、ＰＯＦが収縮してもテープ層が収縮することがないために、テープの形状を保つことが可能となる。
以下、実施例により本発明の効果を実証する。

［実施例１］
光通信用などとして通常使用されている光ファイバ裸線外径が１２５μｍ、一次被覆径２５０μｍの外側に紫外線硬化型樹脂によって更に被覆（セカンダリ層）を施し、直径５００μｍにした石英系光ファイバ素線と直径５００μｍのＰＯＦとを図３に示すように配置し、一括被覆層で被覆して、図３に示すテープ心線を作製した。この際、一括被覆層の材質を変えて、一括被覆層と石英ファイバの被覆層との密着力を変えたものを作製した。
次に、これらのテープ心線を１ｍの長さに切り、それぞれのテープ心線を１０本ずつ作製し、それらを８５℃で２４時間、恒温槽で暴露した後に取り出して、図１に示すような形状の変化したテープの本数（図２に示すようにＰＯＦが飛び出したテープ心線も含む）を調べた。結果を表１に示す。

表１に示すように、石英系光ファイバ素線の最外被覆層と一括被覆層との密着力が５ｇ／ｃｍ以上のテープ心線は、８５℃で２４時間の高温暴露後でも形状の変化は見られなかった。また、高温暴露後に形状の変化の見られなかったテープ心線を８５℃の高温下で３ヶ月放置しても、形状の変化は見られなかった。

なお、石英系光ファイバ素線の最外被覆層と一括被覆層との密着力は、図４に示すように測定した。
まず、図４（ａ）に示すように、石英ガラス２０上に最外被覆層に用いている紫外線硬化樹脂を最外被覆層と同じ厚さ（通常の石英系光ファイバ素線のセカンダリ層の厚さは０．２０ｍｍ）、同じ硬化条件（照度１００ｍＪ／ｃｍ^２、Ｎ_２雰囲気）で硬化させて素線最外被覆層材料層２１を形成する。次に、該素線最外被覆層材料層２１の上に、試験に用いる一括被覆層の材料を実際の製造と同じ厚さと硬化条件（厚さ０．１０ｍｍ、照度１００ｍＪ／ｃｍ^２、Ｎ_２雰囲気）で硬化させて一括被覆層材料層２２を形成する。次に、図４（ｂ）に示すように、その２層のシートを幅ｗ＝１ｃｍの短冊状に切断し、その試験シート２３について、図４（ｃ）に示すように、素線最外被覆層材料層２１と一括被覆層材料層２２とを、一方の層を１８０度の方向に剥がし、５ｃｍの長さを１００ｍｍ／分の速度で引き剥がす際に要する平均の力（引き剥がし始め５ｍｍ〜４５ｍｍの間の平均の力）を測定した（単位：ｇ／ｃｍ）。

［実施例２］
直径２００μｍのＦＲＰ丸線に実施例１で用いたセカンダリ層を被覆して、直径５００μｍの抗張力体とし、これを実施例１の石英系光ファイバ素線に代えて用いてテープ心線を作製した。実施例１と同しく、各種の材質の一括被覆層を用いてテープ心線を作製し、これらについて実施例１と同様に高温暴露試験を行った。その結果、実施例１と同様の結果が得られた。

［実施例３］
図３に示すテープ心線において、石英系光ファイバ素線を直径４００μｍのＦＲＰ丸線に置き換えて、該ＦＲＰの一括被覆層との引抜き力が異なる５種類の樹脂材料を用いて一括被覆層を形成し、テープ心線を作製した。次に、これらのテープ心線を１ｍの長さに切り、それぞれのテープ心線を１０本ずつ作製し、それらを８５℃で２４時間、恒温槽で暴露した後に取り出して、図１に示すような形状の変化したテープの本数（図２に示すようにＰＯＦが飛び出したテープ心線も含む）を調べた。結果を表２に示す。

表２に示すように、ＦＲＰの一括被覆層との引抜き力が４０ｇ／ｍｍ以上のテープ心線は、８５℃で２４時間の高温暴露後でも形状の変化は見られなかった。また、高温暴露後に形状の変化の見られなかったテープ心線を８５℃の高温下で３ヶ月放置しても、形状の変化は見られなかった。

なお、ＦＲＰの一括被覆層との引抜き力は、図５に示すように測定した。
まず、図５（ａ）に示すように、直径４００μｍのＦＲＰ丸棒３０を用意し、これを長さ６ｃｍ程度に切断する。次に、図５（ｂ）に示すように、ＦＲＰ丸棒３０の片端１０ｍｍ程度をカップ３１に入れた一括被覆層形成用の樹脂液に浸す。その後、この樹脂を照度３００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線ランプにて硬化させる（図５（ｃ））。次にこの樹脂硬化部分３２を図５（ｄ）に示すように、幅５ｍｍのプラスチック製のコマ３３に、樹脂硬化部分３２がコマ３３の両側にはみ出るように接着する。接着剤が十分硬化した後、図５（ｅ）に示すように、はみ出した一方を切断し、さらにコマ３３の際の硬化樹脂に切り込み３４を入れる。このようにしてサンプルを作製した後、図５（ｆ）に示すように、コマ３３を固定し、ＦＲＰ丸棒３０を３ｍｍ／分の速度で引き抜く時の最大の力を測定する。得られた値を引抜く部分の長さ（５ｍｍ）で割ったものを引抜き力（単位：ｇ／ｍｍ）とする。

［実施例４］
最外被覆層が表３に示すヤング率をもった各種の石英系光ファイバ素線を用い、一括被覆層は全て同じ材質のものを用い、それ以外は実施例１と同様にしてテープ心線を作製し、それらを８５℃で２４時間、恒温槽で暴露した後に取り出して、図１に示すような形状の変化したテープの本数（図２に示すようにＰＯＦが飛び出したテープ心線も含む）を調べた。結果を表３に示す。

表３に示すように、最外被覆層のヤング率が１５０ＭＰａ以上、好ましくは２７０ＭＰａ以上であれば、８５℃で２４時間の高温暴露後でもテープ心線に形状の変化は見られなかった。また、高温暴露後に形状の変化の見られなかったテープ心線を８５℃の高温下で３ヶ月放置しても、形状の変化は見られなかった。

高温・長時間暴露によってテープ心線の形状が変化した状態を示す斜視図である。 高温・長時間暴露によってテープ心線の形状が変化し、さらに一括被覆層内のＰＯＦが飛び出した状態を示す斜視図である。 本発明のテープ心線の一実施形態を示す断面図である。 本発明の実施例において行った最外被覆層と一括被覆層との密着力の測定を説明する概略図である。 本発明の実施例において行った抗張力体の一括被覆層からの引抜き力の測定を説明する概略図である。

符号の説明

１０…テープ心線（プラスチック光ファイバテープ心線）、１１…石英系光ファイバ心線（抗張力体）、１２…最外被覆層、１３…光ファイバ裸線、１４…ＰＯＦ（プラスチック光ファイバ）、１５…一括被覆層。

Claims (3)

1. プラスチック光ファイバと抗張力体とを平行に並べ、これらを一括被覆層で一括に被覆してなるプラスチック光ファイバテープ心線において、
   抗張力体として石英系光ファイバ素線が用いられ、該石英系光ファイバ素線の最外被覆層と一括被覆層との間の密着力が５ｇ／ｃｍ以上であり、且つ石英系光ファイバ素線の最外被覆層のヤング率が１５０ＭＰａ以上であることを特徴とするプラスチック光ファイバテープ心線。
2. プラスチック光ファイバと抗張力体とを平行に並べ、これらを一括被覆層で一括に被覆してなるプラスチック光ファイバテープ心線において、
   ファイバ状の抗張力体本体の外周に最外被覆層が設けられた抗張力体が用いられ、該抗張力体の最外被覆層と一括被覆層との間の密着力が５ｇ／ｃｍ以上であり、且つ抗張力体の最外被覆層のヤング率が１５０ＭＰａ以上であることを特徴とするプラスチック光ファイバテープ心線。
3. プラスチック光ファイバと抗張力体とを平行に並べ、これらを一括被覆層で一括に被覆してなるプラスチック光ファイバテープ心線において、
   被覆層を持たないファイバ状の抗張力体が用いられ、該抗張力体と一括被覆層との間の引抜き力が４０ｇ／ｍｍ以上であることを特徴とするプラスチック光ファイバテープ心線。
   
   

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