JP2010128069A - 光ファイバテープ心線の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数本の細径光ファイバ素線間に所定の隙間を空けて一括被覆し、素線間隔が精度良くコントロールされた光ファイバテープ心線を製造可能な方法の提供。
【解決手段】光ファイバ裸線外径が１２５μｍ未満であり、かつ素線被覆層外径が２５０μｍ未満である細径光ファイバ素線を複数本、所定の間隔を空けた状態で並べて一括被覆層で被覆してなる光ファイバテープ心線の製造方法であって、光ファイバ素線に、一括被覆層を構成する樹脂と同じ樹脂からなり、その樹脂の硬化度が同樹脂の最大硬化度の８０％以上であり、かつ肉厚ｄがテープ心線における素線の間隔ｐに対してｄ＝ｐ／２であるリコート層を形成する工程と、次いで、リコート層を形成した細径光ファイバ素線を複数本隙間なく並べて一括被覆層で被覆して光ファイバテープ心線を得る工程とを有することを特徴とする光ファイバテープ心線の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、光バックプレーンに適用可能な光インターコネクションモジュール用などに使用される光ファイバテープ心線に関し、特に細径光ファイバ素線をテープ心線化するために好適な光ファイバテープ心線の製造方法に関する。

従来より石英ガラス系の光ファイバ素線としては、光ファイバ裸線外径１２５μｍ、被覆外径２５０μｍのものが汎用されている。最近になって、機械的な屈曲特性を向上させるために、光ファイバ裸線外径を１００μｍ、又は８０μｍなどと従来品よりも細くした光ファイバ（細径光ファイバ素線）が使用されている（特許文献１参照）。
この細径光ファイバ素線を通常の太さの光ファイバと接続する場合には、従来の光ファイバ裸線外径が１２５μｍの光ファイバ素線で使用されていた孔径１２５μｍのフェルールを用いたコネクタが使用されている（非特許文献１参照）。

また、この細径光ファイバ素線を複数本並べてテープ状に被覆してなる光ファイバテープ心線についても、従来の通常の太さの光ファイバテープ心線で使用している接続用のコネクタを用いる必要があり、またそれらのテープ心線同士を融着接続する可能性もある。このように、細径光ファイバ素線を用いたテープ心線を作製する場合、従来の通常の太さのテープ心線との接続互換性を保つためには、それぞれの細径光ファイバ素線の間に間隔を空けて並べた状態でテープ心線化する必要がある。しかし、従来の通常の太さのテープ心線の製造工程においては、複数本の光ファイバ素線を隙間無く並べてから樹脂をコーティングして一括被覆層（テープ化層）を形成し、この樹脂を硬化させる、という方法が一般的であり、素線間隔を精度良く空けることは困難であった。

特許文献２には、光ファイバテープ心線において、光ファイバ素線の間隔が広げられた構造のテープ心線を製造する場合、その間隔を精度良く製造することができる装置が開示されている。それによると、一次被覆の際、くびれた形状に被覆し、樹脂硬化用のＵＶ光をそのくびれ部分に集中して照射して硬化反応を促進させ、その後全体にＵＶ光を照射して被覆樹脂を硬化させることにより、被覆の収縮量をコントロールすることで、素線間隔も精度良くコントロールすることが可能である、としている。
特開２００５−１７３５９４号公報 ２００５年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会 Ｃ−３−１２３ 特許第３９５２１６９号公報

テープ心線の製造工程においては、通常は複数本の光ファイバ素線を隙間無く並べてから一括被覆層（テープ化層）の樹脂をコーティングし、樹脂を硬化させるという方法が一般的である。この場合、素線間隔の空いたテープ心線を作製するには、素線の間隔を精度良く空けたままの状態で樹脂をコーティングし、樹脂を硬化させる必要がある。テープ心線は、少なくとも２本以上の光ファイバ素線を使用してテープ心線を作製することになるが、光ファイバ素線を２本以上並べる場合、それぞれの光ファイバ素線の被覆表面と未硬化樹脂液との間で表面張力が作用するため、樹脂液をコーティングしてからそれを硬化させるまでに、精度良く間隔を保つことが困難である。また、被覆の硬化時に伴う収縮のため、樹脂硬化直前と硬化後の間隔が変化することも併せると、間隔を空けたテープ心線の作製が困難であることが分かる。

特許文献２に開示された従来技術では、この樹脂硬化に伴う収縮量をコントロールするため、テープ心線の素線間をくびれた形状にすることを提案している。テープ心線の製造において、素線間をくびれた形状にするためには、その形状のダイスが必要となるが、くびれ部分の樹脂の収縮などを考慮してダイスを設計する場合、樹脂の性質や隙間ごとにダイスを作製しなければならないため、多大な工数を必要とする。また、一般的な光ファイバテープ心線の製造に用いている紫外線硬化樹脂は、流動性のある液体であり、その粘度は０．１Ｐａ・ｓ〜１０Ｐａ・ｓと液体としては高粘度であるものの、一般的な熱可塑性樹脂に比べると粘度は非常に低いため、くびれた形状のまま精度良く成形するのは非常に難しい。

本発明は、前記事情に鑑みてなされ、細径光ファイバ素線を複数本並べ、それら素線間に所定の隙間を空けて一括被覆層で被覆してなり、素線間隔が精度良くコントロールされた光ファイバテープ心線を製造可能な方法の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、光ファイバ裸線外径が１２５μｍ未満であり、かつ素線被覆層外径が２５０μｍ未満である細径光ファイバ素線を複数本、所定の間隔を空けた状態で並べて一括被覆層で被覆してなる光ファイバテープ心線の製造方法であって、細径光ファイバ素線に、一括被覆層を構成する樹脂と同じ樹脂からなり、その樹脂の硬化度が同樹脂の最大硬化度の８０％以上であり、かつ肉厚ｄがテープ心線における素線の間隔ｐに対してｄ＝ｐ／２であるリコート層を形成する工程と、次いで、リコート層を形成した細径光ファイバ素線を複数本隙間なく並べて一括被覆層で被覆して光ファイバテープ心線を得る工程とを有することを特徴とする光ファイバテープ心線の製造方法を提供する。

本発明の製造方法において、一括被覆層及びリコート層の樹脂は、硬化時のヤング率が８０ＭＰａ以上の紫外線硬化樹脂であることが好ましい。

本発明の製造方法において、リコート層の表面硬化度が同樹脂の最大硬化度の９５％以下であることが好ましい。

本発明の製造方法は、細径光ファイバ素線に、一括被覆層を構成する樹脂と同じ樹脂からなり、その樹脂の硬化度が同樹脂の最大硬化度の８０％以上であり、かつ肉厚ｄがテープ心線における素線の間隔ｐに対してｄ＝ｐ／２であるリコート層を形成し、次いで、リコート層を形成した細径光ファイバ素線を複数本隙間なく並べて一括被覆層で被覆して光ファイバテープ心線を製造することにより、素線間隔を精度良くコントロールすることができ、二層被覆を施しても層間が密着しているテープ心線を製造することができる。

以下、図面を参照して本発明の製造方法の実施形態を説明する。
図１は、本発明の製造方法の概要を示す概略構成図であり、この図中、符号１は細径光ファイバ素線、２はリコート層、３はリコート光ファイバ素線、４は一括被覆層、５は光ファイバテープ心線（以下、テープ心線と記す）である。

図１（ａ）に示す細径光ファイバ素線１は、光ファイバ裸線外径が１２５μｍ未満であり、かつ素線被覆層外径ａが２５０μｍ未満である。光ファイバ裸線外径及び素線被覆層外径ａは、前記条件を満たせば良く、特に限定されない。また、光ファイバ裸線の材質やコア径、コア／クラッド間の比屈折率差、屈折率プロファイル、素線被覆層を構成する樹脂の種類等についても、特に限定されない。

本発明の製造方法では、図１（ｂ）に示すように、細径光ファイバ素線１にリコートを施し、細径光ファイバ素線１外面に所定の肉厚ｄのリコート層２が形成されたリコート光ファイバ素線３を作製する。このリコート層２は、テープ心線５の一括被覆層４を構成する樹脂と同じ樹脂からなり、その樹脂の硬化度が同樹脂の最大硬化度の８０％以上であり、かつ肉厚ｄがテープ心線における素線の間隔ｐに対してｄ＝ｐ／２となるように設けられる。

このリコート層２の樹脂を、一括被覆層４を構成する樹脂と同じ樹脂とすることで、リコート層２と一括被覆層４との密着性が良好になり、リコート層２と一括被覆層４間の層間剥離が生じ難くなる。さらに、細径光ファイバ素線１の素線被覆層、リコート層２及び一括被覆層４を全て同じ樹脂で構成することで、それぞれの樹脂の層間剥離が生じ難くなり、耐屈曲性に優れたテープ心線５を構成することができる。

このリコート層２を形成する際に、その樹脂の硬化度が同樹脂の最大硬化度の８０％以上とすることによって、次のテープ化工程において、リコート光ファイバ素線３の硬化後の収縮が無視できる程度に小さくなる。そのため、テープ化時に素線間隔に変化がなく、素線間隔が精度よくコントロールされたテープ心線５を得ることが可能である。

また、このリコート層２の肉厚ｄを、テープ心線における素線の間隔ｐに対してｄ＝ｐ／２となるように設定することで、次のテープ化工程において、複数本のリコート光ファイバ素線３を隙間無く並べることで、所望の素線の間隔ｐを精度良く得ることができる。

次に、複数本のリコート光ファイバ素線３を隙間無く並べ、樹脂液をコーティングし、ＵＶ光を照射して樹脂を硬化させ、一括被覆層４を形成するテープ化工程を行う。これによって、図１（ｃ）に示すように、複数本の細径光ファイバ素線１が間隔を空けて並べられ、一括被覆層４によりテープ状に被覆されたテープ心線が製造される。

前述したテープ心線の製造方法において、一括被覆層４及びリコート層２の樹脂は、硬化時のヤング率が８０ＭＰａ以上の紫外線硬化樹脂であることが好ましい。該樹脂のヤング率が８０ＭＰａ未満であると、該樹脂の硬化時の収縮が無視できなくなり、リコート後にテープ化したとしても、素線間隔を精度よくコントロールしたテープ心線が得られなくなるおそれがある

本発明の製造方法において、テープ化工程前のリコート光ファイバ素線２におけるリコート層２の表面硬化度が同樹脂の最大硬化度の９５％以下であることが好ましい。これにより、テープ化工程後、一括被覆層４とリコート層２の間が剥離することがなく、双方が一体化する。

以下、実施例によって本発明の効果を実証する。
なお、以下の実施例は本発明の単なる例示にすぎず、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではなく、種々の変更や修正が可能であることは言うまでもない。

［実施例１］
図２（ａ）〜（ｄ）に図示した通り、細径光ファイバ素線１１を用いてテープ心線１７を製造した。
なお、図２（ｅ）、（ｆ）は、比較のために、従来より汎用されている外径ｅが１２５μｍである光ファイバ裸線２２、外径ｆが２５０μｍである素線被覆層２３からなる通常の太さの光ファイバ素線２１を用い、複数本の光ファイバ素線２１を隙間無く並べ、一括被覆層２４を形成してテープ心線２５を製造する従来技術を例示している。この場合、素線間隔Ｑは２５０μｍである。

本実施例では、図２（ａ）に示すように、外径ｂが１００μｍの光ファイバ裸線１２に外径ｃが１２５μｍとなるように素線被覆層１３が形成された細径光ファイバ素線１１を用いた。

次に、図２（ｂ）に示すように、この細径光ファイバ素線１１にリコート層１４を形成してリコート光ファイバ素線１５を作製した。本実施例において、このリコート層２は、ウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂Ａ（硬化時のヤング率６００ＭＰａ）を用いた。リコート層１４の肉厚ｄは６２．５μｍとし、これによってリコート光ファイバ素線１５の外径を２５０μｍに設定した。

次に、図２（ｃ）に示すように、複数本（図２（ｃ）では４本）のリコート光ファイバ素線１５を隙間無く並べ、ダイスを通して樹脂液をコーティングし、ＵＶ光を照射して樹脂を硬化させるテープ化工程を行う。一括被覆層１６の形成に用いた樹脂は、リコート層１４の場合と同じウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂Ａ（硬化時のヤング率６００ＭＰａ）を用いた。一括被覆層１６をＵＶ光照射によって完全に硬化させ、図２（ｄ）に示すテープ心線１７を製造した。

得られたテープ心線１７は、テープ状の一括被覆層１６内に複数本の細径光ファイバ素線１１が、間隔を空けて並べられた構造になっており、それぞれの細径光ファイバ素線１１同士の間隔は精度よくコントロールされていた。この場合、素線間隔Ｑは、図２（ｆ）に示すテープ心線２５と同じ２５０μｍである。

本実施例において、細径光ファイバ素線１１として、光ファイバ裸線外径が８０μｍの場合でも、前述した図２（ａ）〜（ｄ）の場合と同様に製造することができ、それぞれの細径光ファイバ素線同士の間隔が精度よくコントロールされたテープ心線が得られた。
また、前記ウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂Ａ（硬化時のヤング率６００ＭＰａ）に代えて、ウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂Ｂ（硬化時のヤング率２００ＭＰａ）、又はウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂Ｃ（硬化時のヤング率１００ＭＰａ）を用いた場合にも、同様の結果が得られた。

［実施例２］
ヤング率・飽和ゲル分率の違う４種類のウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂（Ａ：ヤング率６００ＭＰａ、Ｂ：ヤング率２００ＭＰａ、Ｃ：ヤング率１００ＭＰａ、Ｄ：ヤング率５０ＭＰａ）を用いて、実施例１の場合と同様に、光ファイバ裸線外径１００μｍ、素線被覆層外径１２５μｍの細径光ファイバ素線１１にリコート層１４を形成し、リコート層外径２５０μｍのリコート光ファイバ素線１５を作製した。このとき、被覆の硬化に使用するＵＶ光の照度を変えることでリコート層１４の硬化度を変えた。
これらの素線をテープ化した後、素線間隔Ｑを断面計測により求め、ヤング率・硬化度と素線間隔の精度を調べた。
なお、ここでのヤング率は、樹脂が硬化に対して飽和に達した場合の２３℃におけるヤング率である。
また、硬化度はゲル分率であり、２−ブタノンを用いてソクスレー法により求めた値である。
以上の結果を表１にまとめて記す。

表１の結果から、リコート層１４のゲル分率が８０％以上の場合には、素線間隔Ｑは２５０μｍ±１０μｍ以内に収まっており、精度よくコントロールされていた。
一方、リコート層１４のゲル分率が８０％未満である場合には、素線間隔Ｑは２５０μｍ±１０μｍから外れている部分があり、素線間隔が十分に制御できていないことが分かる。また、ヤング率が５０ＭＰａの樹脂Ｄに関しては、リコート時の硬化度に関わらず、素線間隔Ｑが２５０μｍ±１０μｍから外れている部分があり、使用樹脂のヤング率が低い場合には硬化収縮量が大きいため、テープ化後に一様に硬化収縮することができず、素線間隔Ｑがばらついてしまうものと考えられる。

［実施例３］
実施例２で使用したヤング率の違う３種類（樹脂Ｄは適応できないので除く）のウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂Ａ〜Ｃを用いて、光ファイバ裸線外径１００μｍ、素線被覆層外径１２５μｍの細径光ファイバ素線１１にリコート層１４を形成し、リコート層外径２５０μｍのリコート光ファイバ素線１５を作製した。このとき、被覆の硬化に使用するＵＶ光の照度を、リコート層１４のゲル分率（硬化度）が８０％以上になるように調整した。またリコート層１４の表面の硬化度は、硬化時の窒素パージ量（酸素濃度）を変えることにより調整した。
リコート層１４の表面の硬化度は、ＡＴＲ法によるＦＴ−ＩＲ（バイオラッド社製、型番：ＦＴＳ６０００）にて測定した。ＡＴＲプリズムとしてＧｅプリズムを使用した。
一般に硬化度は、硬化前後の分子中に含まれる２重結合の数を測定することにより求められることが知られている。そこで本実施例では、リコート層表面の二重結合数をＡ、十分にＵＶ光を照射した後の２重結合数をＢとし、表面の硬化度（％）＝Ａ÷Ｂ×１００として算出した。

得られたテープ心線について、図３（ａ）〜（ｃ）に示す手順で屈曲を加えて層間剥離の試験を行った。試験手順は次の通り。
１）テープ心線１７をマンドレル３０，３１で挟持し、Ｒ５ｍｍで９０度屈曲させる（両面交互に行う）。マンドレル３０，３１に接する面は、テープ心線の幅の広い面である。
２）屈曲は１秒間に１回（両面）とする。
３）最大試験回数は１００回とする。
４）屈曲を終えたテープ心線１７について顕微鏡で観察し、層間剥離が起こっていないか確認する。
５）試験をｎ＝１０で行い、層間剥離が１回でも起こったものは不合格とする。

以上の試験によって、リコート層１４の表面の硬化度を変えて作製した各テープ心線について層間剥離の評価を行った。結果を表２に記す。

表２の結果より、リコート層１４の表面の硬化度が９５％を超える場合には、屈曲試験で不合格となるものが現れた。
一方、リコート層１４の表面の硬化度が９５％以下の場合には、屈曲試験で不合格となるものは見られなかった。これは、リコート層１４の表面の硬化度が高すぎると、テープ化工程時にリコート層１４と一括被覆層１６とが密着できなくなるため、テープ心線を屈曲させた場合に層間剥離が生じ易くなるものと考えられる。

本発明の製造方法の概略を工程順に示す構成図である。 実施例１において行ったテープ心線の製造を工程順に示す構成図である。 実施例３で行ったテープ心線に対する屈曲試験の概要を説明する構成図である。

符号の説明

１…細径光ファイバ素線、２…リコート層、３…リコート光ファイバ素線、４…一括被覆層、５…テープ心線、１１…細径光ファイバ素線、１２…光ファイバ裸線、１３…素線被覆層、１４…リコート層、１５…リコート光ファイバ素線、１６…一括被覆層、１７…テープ心線、３０，３１…マンドレル。

Claims (3)

1. 光ファイバ裸線外径が１２５μｍ未満であり、かつ素線被覆層外径が２５０μｍ未満である細径光ファイバ素線を複数本、所定の間隔を空けた状態で並べて一括被覆層で被覆してなる光ファイバテープ心線の製造方法であって、
   細径光ファイバ素線に、一括被覆層を構成する樹脂と同じ樹脂からなり、その樹脂の硬化度が同樹脂の最大硬化度の８０％以上であり、かつ肉厚ｄがテープ心線における素線の間隔ｐに対してｄ＝ｐ／２であるリコート層を形成する工程と、
   次いで、リコート層を形成した細径光ファイバ素線を複数本隙間なく並べて一括被覆層で被覆して光ファイバテープ心線を得る工程とを有することを特徴とする光ファイバテープ心線の製造方法。
2. 一括被覆層及びリコート層の樹脂は、硬化時のヤング率が８０ＭＰａ以上の紫外線硬化樹脂であ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の製造方法。
3. リコート層の表面硬化度が同樹脂の最大硬化度の９５％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバテープ心線の製造方法。

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