JP2011085844A

JP2011085844A - 光ファイバテープ心線の製造方法および光ファイバテープ心線

Info

Publication number: JP2011085844A
Application number: JP2009240322A
Authority: JP
Inventors: Toshihisa Sato; 登志久佐藤
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2011-04-28

Abstract

【課題】外側被覆層除去時における単心化が防止された新規な光ファイバテープ心線とその製造方法を提供すること。
【解決手段】複数本の光ファイバ心線を並列させて一括被覆樹脂で被覆してサブユニットを形成し、前記サブユニットを複数個並列させて連結被覆樹脂で被覆して光ファイバテープ心線を製造する方法において、前記連結被覆樹脂を含有する組成物を塗布する工程の前に、反応性物質を前記サブユニットの外部から接触させて、前記一括被覆樹脂からなる層の表面に含まれている二重結合を有した炭素原子と前記反応性物質とを結合させる工程を含む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２

Description

本発明は、分割型の光ファイバテープ心線に関するものである。

従来から、敷設または配線時に先端部を長手方向に容易に分割してサブユニット毎、あるいは単心毎に分離可能な分割型の光ファイバテープ心線が知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１の分割型の光ファイバテープ心線は、「複数本の光ファイバを並列して被覆層で一括被覆したサブユニットであるテープ心線を水平に並べて被覆層で一括被覆してなる光ファイバテープ心線、または、前記光ファイバテープ心線をサブユニットとして複数本水平に並べて被覆層で一括被覆して順次形成される光ファイバテープ心線であって、前記被覆層はＪＩＳＫ７１１３による引張強度σが、０．５ｋｇｆ／ｍｍ^２≦σ≦８．０ｋｇｆ／ｍｍ^２であり、かつ前記引張強度σが内層側から外層側に向かって徐々に小さくなるように設定されていること（請求項１）」、更に、「内層側から外層側に向かって隣接する前記被覆層間の引張強度の差が０．２ｋｇｆ／ｍｍ^２以上に設定されていること（請求項２）」を特徴とするものである。特許文献１では、かかる構成によって、被覆層を外側から順に段階的に剥がすことができるとしている。

特開２００７−１４８２７０号公報

本発明の目的は、外側被覆層除去時における単心化が防止された新規な光ファイバテープ心線とその製造方法を提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、光ファイバテープ心線における外側被覆層（サブユニットを被覆する連結被覆樹脂）と内側被覆層（サブユニットを形成する一括被覆樹脂）との層間密着性が強固である程、外側被覆層除去時における単心化が生じ易いことを知見した。

本発明者は、上記知見に基づき鋭意検討した結果、光ファイバテープ心線の製造工程において、外側被覆樹脂の塗布工程の前に、内側被覆層に含まれる樹脂成分の未反応の二重結合を不活化する処理工程を行なうことで、得られる光ファイバテープ心線における外側被覆層と内側被覆層との層間密着性を低下させ、上記特許文献１の分割型光ファイバテープ心線と同等の優れた単心化防止効果が得られることを見出すに至った。
即ち、本発明は下記の通りである。

（１）複数本の光ファイバ心線を並列させて一括被覆樹脂で被覆してサブユニットを形成し、前記サブユニットを複数個並列させて連結被覆樹脂で被覆して光ファイバテープ心線を製造する方法において、前記連結被覆樹脂を含有する組成物を塗布する工程の前に、反応性物質を前記サブユニットの外部から接触させて、前記一括被覆樹脂からなる層の表面に含まれている二重結合を有した炭素原子と前記反応性物質とを結合させる工程を含むことを特徴とする光ファイバテープ心線の製造方法。
（２）上記（１）の製造方法により製造された光ファイバテープ心線であって、前記一括被覆樹脂よりも前記連結被覆樹脂の破断強度が大きいことを特徴とする光ファイバテープ心線。

本発明によれば、光ファイバテープ心線の製造工程において、外側被覆層をなす連結被覆樹脂の塗布工程の前に、内側被覆層である一括被覆樹脂からなる層の表面に含まれる未反応の二重結合を反応性物質と結合させて不活化する処理工程を行なうため、外側被覆層と内側被覆層との層間密着性が小さく、外側被覆層除去時における単心化が防止された光ファイバテープ心線を形成することが可能となる。また、本発明においては、外側被覆層をなす連結被覆樹脂の破断強度を、内側被覆層をなす一括被覆樹脂の引張強度よりも大きくすることで、より高い単心化防止効果が得られる。

本発明の実施形態にかかる分割型の光ファイバテープ心線の概略断面図である。不活性化処理工程の第一形態について説明する概略図である。不活性化処理工程の第二形態について説明する概略図である。分岐工具によるサブユニットへの分離方法について説明する概略図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態にかかる分割型の光ファイバテープ心線の概略断面図である。
図１に示す光ファイバテープ心線２０は、並列に配置した２個のサブユニット１０を連結被覆樹脂層２０ａによって被覆してなる。このサブユニット１０は、並列に配置した２心の光ファイバ心線１を一括被覆樹脂層１０ａで被覆することにより構成されている。光ファイバ心線１は、例えば、外径１２５μｍの石英ガラスの外周面を紫外線硬化型樹脂等で外径２５０μｍに被覆形成してなる構成である。

光ファイバテープ心線２０における連結被覆樹脂層２０ａおよび一括被覆樹脂層１０ａは、紫外線硬化型樹脂組成物を硬化することで形成される。この紫外線硬化型樹脂組成物は、反応性の二重結合を有する樹脂成分と光重合開始剤とを、少なくとも含有してなる。
未硬化の紫外線硬化型樹脂組成物に紫外線が照射されると、前記紫外線硬化型樹脂組成物に含まれる光重合開始剤が紫外線のエネルギーを受けて遊離基（ラジカル）を生成し、この遊離基が樹脂成分に含まれる二重結合に作用して、それらの二重結合が開裂して遊離基を生成する。そして、この二重結合部分であった遊離基が他の樹脂成分の二重結合に作用してラジカル重合が起こることで樹脂成分が硬化し、被覆樹脂層が形成される。

しかしながら、紫外線硬化型樹脂組成物を完全に硬化する（即ち、樹脂成分が有する二重結合を全て反応させる）ことは困難であり、上記により形成された被覆樹脂層には未反応の二重結合が含まれる。本発明者は、一括被覆樹脂層１０ａに密着して形成される連結被覆樹脂層２０ａを構成する紫外線硬化型樹脂組成物の硬化工程の際に、一括被覆樹脂層１０ａの前記二重結合残基と連結被覆樹脂層２０ａの紫外線照射で遊離基を生成する反応性基とが結合し、層間密着性を強固にしてしまうことを知見した。

そこで、本発明では、連結被覆樹脂層２０ａをなす紫外線硬化型樹脂組成物を塗布する前に、反応性物質を一括被覆樹脂層１０ａの表面に含まれる二重結合残基の炭素原子に結合させ、該二重結合残基を不活性化する工程（以下、不活性化処理工程ともいう）を行なう。これにより、一括被覆樹脂層１０ａに含まれる二重結合残基の量を減らし、連結被覆樹脂層２０ａを構成する紫外線硬化型樹脂組成物に含まれる反応基との結合を減少させることができる。この結果、一括被覆樹脂層１０ａと連結被覆樹脂層２０ａとの層間密着性が低下するため、連結被覆樹脂層２０ａの被覆除去時において一括被覆樹脂層１０ａが破壊除去されず、光ファイバ心線１への単心化を防止することが可能となる。

一括被覆樹脂層１０ａの二重結合残基を不活性化する方法は、次に述べる第一形態と第二形態とが挙げられる。

第一形態は、二重結合残基を開裂する作用を有する反応性物質を一括被覆樹脂層１０ａの外部から接触させることによって、一括被覆樹脂層１０ａの二重結合残基を開裂させ、且つ、前記開裂して生成された二重結合の遊離基（炭素ラジカル）と、前記反応性物質とを結合させる形態である。

第二形態は、一括被覆樹脂層１０ａに紫外線等のエネルギーを与えて二重結合残基の遊離基を生成させ、そこに該一括被覆樹脂層１０ａの外部から反応性物質を接触させることにより、前記遊離基と前記反応性物質とを結合させる形態である。

第一形態では、二重結合残基を開裂する作用を有する反応性物質の例に遊離基を挙げることができる。遊離基が一括被覆樹脂層１０ａの二重結合残基に作用してラジカル反応を起こし、二重結合を有していた炭素原子と結合する。
遊離基を生成させる方法には、ハロゲン化合物や水素などの気体を出発物質とし、前記出発物質にエネルギーを与える方法が挙げられる。ハロゲン化合物には、クロロホルム、フッ化水素ガス、塩素ガス、臭素ガスが例示できる。前記出発物質にエネルギーを与える手段には、光や電子線などの放射線を照射すること、２００℃以下の気体プラズマ中に前記第一物質を晒すこと、前記出発物質を加熱すること、前記出発物質をグロー放電などの放電下に晒すことが例示できる。

以下、図２を参照して不活性化処理工程の第一形態についてその一例を説明する。
図２は、クロロホルムに紫外線を照射することにより発生する塩素の遊離基及びジクロロメチルの遊離基を反応性物質とし、該反応性物質と一括被覆樹脂層１０ａの表面に残存する二重結合残基とを結合させる工程を示す概略図である。

まず、並列配置された複数の供給ボビン２から各光ファイバ心線１が並列状態を保持したまま繰り出され、ガイドローラ３ａ、３ｂを経由して一括被覆樹脂層１０ａを形成するための塗布硬化装置５に供給される。塗布硬化装置５は、紫外線硬化型樹脂組成物供給タンク６に接続された塗布手段７（ダイスコーター等）と、紫外線照射手段８とで構成されている。並列状態を保持して繰り出された各光ファイバ心線１は塗布手段７によりその外周面に紫外線硬化型樹脂組成物が塗布され、次いで該組成物が紫外線照射手段８により硬化される。これによりサブユニット１０が形成される。

得られたサブユニット１０は反応室２２に供給される。反応室２２にはガス供給口２３およびガス排出口２４が設けられる。ガス供給口２３は配管２５によりクロロホルム供給源２６に連結されている。反応室２２にはクロロホルム供給源２６からクロロホルムガスが供給される。反応室２２内のクロロホルムガスはガス排出口２４から排出される。つまり反応室内２２にはガス供給口２３からガス排出口２４に向かうクロロホルムガスの流れができる。

クロロホルム供給源２６にはクロロホルム液体２７が貯留されており、キャリアガスを供給する配管２８が該クロロホルム貯留液にその端部が浸漬するように設置されている。配管２８は不図示のキャリアガス源に接続されており、キャリアガスをクロロホルム液体２７に吹き込む。キャリアガスによってクロロホルム液体２７は気化されてクロロホルムガスになる。すなわち、バブリング方式によりクロロホルム液体２７が気化され、配管２５を通ってガス供給口２３から反応室２２に供給される。クロロホルム供給源２６にはヒーター２９を取り付け、温度をクロロホルムの沸点（例えば約６０℃）に保ち、クロロホルムを安定して気化させるのが好ましい。
配管２５や反応室２２にはテープヒータ（不図示）を巻くなどして６０℃程度に加熱してクロロホルムが液化しないようにするのが好ましい。

反応室２２の外には紫外線ランプ３０が配置される。紫外線ランプ３０から照射された紫外線が反応室２２に入り、反応室２２内のクロロホルムガスにエネルギーを与えて、塩素の遊離基（Ｃｌ・）とジクロロメチル（ＣＨＣｌ_２・）の遊離基を生成する。この反応を効率よく進めるには紫外線の波長を２５０ｎｍ以下にするのがよい。このような波長の紫外線を照射可能な紫外線ランプには、例えばフュージョンのＨバルブがある。

反応室２２は紫外線を透過する材質からなる。例えば石英からなることが好ましい。紫外線ランプ３０の周りには反射鏡（不図示）が配置されるのが好ましい。反射鏡によって、紫外線ランプ３０から照射された紫外線は効率良く反応室２２内に取り込まれる。
また、反応室２２および反射鏡を覆うように、紫外線を遮断する筺体３１を配置するのが好ましい。これにより紫外線が筺体３１の外部に漏れて周囲の機器等を劣化させるのを防ぐことができる。

反応室２２内で生成した塩素の遊離基（Ｃｌ・）やジクロロメチルの遊離基（ＣＨＣｌ_２・）は下記式１乃至式３の反応によって一括被覆樹脂層１０ａに含まれる二重結合残基を開裂し、当該二重結合を有していた炭素原子に結合する。こうして一括被覆樹脂層１０ａ表面に存在する未反応の二重結合が減少する。

反応室２２を通過したサブユニット１０は、ガイドローラ３ｃ、３ｄによりパスラインの向きを変えられて、引取装置３２により引き取られた後、張力調整手段３３により張力調整されながら、ガイドローラ３ｅを経由して巻取装置２１に巻取られる。

上記の方法により表面を不活性化処理されたサブユニット１０は、複数本が並列配置された状態で連結被覆樹脂層２０ａによって被覆されることとなる。即ち、複数本のサブユニット１０を並列状態に保持したまま、その外周面に連結被覆樹脂層２０ａを成す紫外線硬化型樹脂組成物を塗布した後、該組成物を紫外線硬化手段により硬化することで光ファイバテープ心線２０が形成される。本製造方法によれば、一括被覆樹脂層１０ａの表面に残存する未反応の二重結合を反応性物質と結合させることによって不活性化処理しているため、続いて塗布硬化される連結被覆樹脂層２０ａとの結合が抑制され、過度な密着が防止されている。従って、ブラシ等により連結被覆樹脂層２０ａを除去する際、一括被覆樹脂層１０ａの破壊除去が抑制され、単心化が防止される。

第二形態では、一括被覆樹脂層１０ａの表面の二重結合残基にエネルギーを与え、下記式４に示すように該二重結合残基を開裂させて、炭素の遊離基を生成させる。

生成した炭素の遊離基が反応性物質に作用してラジカル反応を起こし、前記反応性物質またはその一部分と共有結合を生じる。例えば、反応性物質が四フッ化二炭素（Ｃ_２Ｆ_４）であると下記式５に示す反応が起こり、一括被覆樹脂層１０ａの表面にあった未反応の二重結合を有していた炭素は四フッ化二炭素由来の炭素と共有結合により結合する。

第二形態において、一括被覆樹脂層１０ａにエネルギーを与える手段には、光や電子線などの放射線を照射すること、２００℃以下の気体プラズマ中に晒すこと、加熱すること、グロー放電などの放電下に晒すこと等が例示できる。

以下、図３を参照して不活性化処理工程の第二形態について、その一例を説明する。
図３は、一括被覆樹脂層１０ａを高温の気体プラズマに晒してその表面の二重結合残基を開裂させることにより炭素の遊離基を生成させ、これに反応性物質である四フッ化二炭素ガスを結合させる工程を示す概略図である。

前記第一形態と同様の方法によって塗布硬化装置５で一括被覆樹脂層１０ａを被覆されたサブユニット１０は、活性化室４１に供給される。
活性化室４１には供給口４２および排出口４３が設けられる。供給口４２は配管４４により気体プラズマ供給源４５に連結されている。活性化室４１には気体プラズマ供給源４５から窒素、アルゴンまたは酸素等の２００℃以下の気体プラズマが供給される。活性化室４１内の気体プラズマは排出口４３から排出される。つまり、活性化室４１内には供給口４２から排出口４３に向かう気体プラズマの流れができる。反応性プラズマを２００℃以下とすることにより、一括被覆樹脂層１０ａに損傷を与えることがない。

活性化室４１内では、気体プラズマのエネルギーが一括被覆樹脂層１０ａ表面の未反応の二重結合を有する炭素原子に与えられ、前記式４に示した反応によって該二重結合が開裂することにより、炭素の遊離基が生成される。

活性化室４１の下流には反応室４６が配される。
反応室４６には供給口４７および排出口４８が設けられる。供給口４７は配管４９により反応性物質供給源５０に連結されている。反応室４６には反応性物質供給源５０から反応性物質である四フッ化二炭素（Ｃ_２Ｆ_４）ガスが供給される。反応室４６内の四フッ化二炭素ガスは排出口４８から排出される。つまり、反応室４６内には供給口４７から排出口４８に向かう四フッ化二炭素ガスの流れができる。

活性化室４１を通過したサブユニット１０は反応室４６に入るが、その表面には活性化室４１内で生成された炭素の遊離基が存在する。この炭素の遊離基が反応室４６内で前記式５に示したように四フッ化二炭素ガスと反応する。こうして一括被覆樹脂層１０ａ表面に存在する未反応の二重結合が減少する。

第一形態、第二形態のいずれにおいても二重結合を有していた炭素と結合する反応性物質は、前記二重結合と反応した後に、一括被覆樹脂層１０ａの表面自由エネルギーを低下させる物質であることが望ましい。一括被覆樹脂層１０ａの表面自由エネルギーは、一括被覆樹脂層１０ａと水との接触角を測定することにより評価することができる。接触角が大きいほど表面自由エネルギーが少ない。かかる構成とすることで、連結被覆樹脂層２０ａと一括被覆樹脂層１０ａとの密着性をより低下させることが可能となる。

以下に本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、勿論本発明の範囲は、これらによって限定されるものではない。

〔光ファイバテープ心線の作製〕
（実施例１、２の光ファイバテープ心線の作製）
上述した製造方法（図２、図３参照）に基づき、図１に示す光ファイバテープ心線を作製する（実施例１、２）。光ファイバテープ心線は、４心光ファイバテープ心線（幅２．１ｍｍ×厚さ０．４ｍｍ）であり、構成単位であるサブユニットは２心テープ心線（幅０．６ｍｍ×厚さ０．３ｍｍ）で、各光ファイバ心線の外径は０.２５ｍｍである。
一括被覆樹脂層（内側被覆樹脂層）には、ヤング率が８００ＭＰａ程度、破断強度が１０、２０ＭＰａの樹脂を使用する。また、連結被覆樹脂層（外側被覆樹脂層）には、ヤング率が２００ＭＰａ、破断強度が２５ＭＰａの樹脂を使用する。但し、上記破断強度はＪＩＳＫ７１１３の引張破断強度試験により測定される値である。
尚、本実施例では一括被覆樹脂層および連結被覆樹脂層のいずれにおいてもウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂を使用し、モノマーであるＮ−ビニルピロリドンあるいは多官能モノマーを含有させることで破断強度を調整している。
二重結合残基を開裂する作用を有する反応性物質を一括被覆樹脂層の外部から接触させ、前記一括被覆樹脂層の表面に含まれる二重結合残基の炭素原子に結合させ、前記二重結合残基を不活性化する。

（比較例１、２の光ファイバテープ心線の作製）
一括被覆樹脂層の不活性化処理工程を行なわない以外は実施例１、２と同様の組成および製造方法により、比較例１、２の光ファイバテープ心線をそれぞれ作製する。

〔サブユニットへの分離性評価〕
次いで、実施例１、２、比較例１、２の光ファイバテープ心線のサブユニットへの分離性を評価した。ここで、分離方法について説明する。

まず、図４(Ａ)および(Ｂ)に示すように、光ファイバテープ心線２０を、分岐工具６０の上ベース６１および下ベース６２で挟み、これらの上下ベース６１、６２に立設させた可撓性線材６３（例えば、ポリエチレン、ナイロン、ポリプロピレン等のプラスチック線材）を光ファイバテープ心線の連結被覆樹脂層２０ａに近づける。さらに、分岐工具６０を光ファイバテープ心線２０に押し付けると、図４(Ｃ)に示すように、可撓性線材６３は撓み、この撓んだ可撓性線材６３の先端の角が光ファイバテープ心線２０の連結被覆樹脂層２０ａと強く接触する。そして、分岐工具６０を押し付けた状態で、分岐工具６０を光ファイバテープ心線２０の長手方向（図４(Ｃ)において左右方向）へ相対的に移動させて、可撓性線材６３の先端部で連結被覆樹脂層２０ａを擦る。これにより、連結被覆樹脂層２０ａを破壊除去することで、サブユニット１０に分離される。

サブユニットへの分離性は下記に示す基準により評価した。
○：一部一括被覆樹脂が破壊されることはあるが、単心にまで分離されることはない。
×：一括被覆樹脂が破壊され単心にまでばらける。

表１に、実施例１、２、比較例１、２の光ファイバテープ心線の構成とサブユニットへの分離性評価結果をそれぞれ示す。

実施例１、２の結果から、前記一括被覆樹脂からなる層の表面に含まれている二重結合を有した炭素原子と前記反応性物質とを結合させる不活性処理をすることにより、連結樹脂層を除去するときに単心にまで分離されることがなく、サブユニットへの分離性がよい。内側被覆樹脂層を構成する一括被覆樹脂の破断強度が外側被覆樹脂層を構成する連結被覆樹脂の破断強度よりも小さい場合であっても分離性が良い。
一方、製造時に一括被覆樹脂層の不活性化処理工程を行なわない比較例１、２においては、連結被覆樹脂除去中に一括被覆樹脂が一挙に破壊され、単心への分離が生じる。
これらの結果から、実施例のように製造時に一括被覆樹脂層を不活性化処理することで、良好な分離性を確保することが可能であることが判る。

１．光ファイバ心線、５．一括被覆樹脂層塗布形成装置、１０．サブユニット、１０ａ．一括被覆樹脂層、２０．光ファイバテープ心線、２０ａ．連結被覆樹脂層、２２、４６．反応室、２６．クロロホルム供給源、３０．紫外線ランプ、４１．活性室、４５．気体プラズマ供給源、５０．四フッ化二炭素供給源。

Claims

複数本の光ファイバ心線を並列させて一括被覆樹脂で被覆してサブユニットを形成し、前記サブユニットを複数個並列させて連結被覆樹脂で被覆して光ファイバテープ心線を製造する方法において、前記連結被覆樹脂を含有する組成物を塗布する工程の前に、反応性物質を前記サブユニットの外部から接触させて、前記一括被覆樹脂からなる層の表面に含まれている二重結合を有した炭素原子と前記反応性物質とを結合させる工程を含むことを特徴とする光ファイバテープ心線の製造方法。
請求項１の製造方法により製造された光ファイバテープ心線であって、前記一括被覆樹脂よりも前記連結被覆樹脂の破断強度が大きいことを特徴とする光ファイバテープ心線。