JP2014525052A - 光ファイバのためのｕｖ硬化アクリレート・バッファ被覆 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明のいくつかの実施形態は、光ファイバのためのＵＶ硬化アクリレート・バッファ被覆を含む光ファイバを提供する。
【解決手段】
本発明の例示の実施形態によれば、バッファ付き光ファイバが提供される。バッファ付き光ファイバは、コアと、コアを囲むクラッドと、クラッドを囲む一次層と、一次層を囲む二次層とを含む。透明または半透明バッファが光ファイバを囲み、バッファはポリエステル／ポリエーテル・ポリオール脂肪族ウレタン・アクリレートを含み、バッファは４００００ｐｓｉを超える弾性係数を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は一般に、光ファイバに関し、特に光ファイバのためのバッファ被覆に関する。

相互接続コードまたはある種の曲げ不感性引込みケーブルのための光ファイバは、多くの場合、タイト・バッファにより製作される。光ケーブル・タイト・バッファ用途で使用されている市販のＵＶ硬化製品の多くは、低い弾性率を有する傾向があり、ＰＶＣと同様の柔軟性および機械的性質に合わせて設計されている。ＤＳＭ、Ｈｅｘｉｏｎ、およびＨｅｒｋｕｌａを含む製造業者はそのような市販製品を提供している。ＰＶＣ化合物、ナイロン、ポリエステル熱可塑性エラストマー、および金属水和物充填ポリオレフィンを含む他の押出し加工熱可塑性バッファが使用されている。

基本タイト・バッファ構成の一例は、Ｃｈａｐｉｎ等の米国特許第５，６８４，９１０号に開示されており、エチレン−エチル・アクリレート共重合体（Ｅ−ＥＡ）の内側層と、ナイロン１２の外側層とを有する二重層を含む。ナイロン・バッファの高い剛性は、ジャンパおよびケーブルで使用するための機械的信頼性を増加させ、光コネクタ、とりわけ、ＳＴ ＩＩ＋またはＬＣコネクタなどの特に引っ張り防止タイプの繰り返し挿抜時の座屈に耐えるのに役立つ。剛性のバッファは、さらに、Ｋｏｎｓｔａｄｉｎｉｄｉｓ等の米国特許第７，８１７，８９２号に記載されているように超曲げ不感性引込みケーブルの低いマクロベンディング減衰をもたらす。

米国特許第５，６８４，９１０号 米国特許第７，８１７，８９２号

残念ながら、この二重層のタイト・バッファの現行の生産に関する課題および問題がある。第１に、このタイト・バッファの製作は２つの押出機を使用する資本集約的な複雑な共押出しプロセスを必要とする。第２に、ナイロンの性質のため、ライン速度が毎分約１４０メートルに制限され、それよりも速いライン速度では、一貫した寸法または一様な表面仕上げを達成することが困難になる。第３に、多数のバッファがケーブル内で必要とされる場合、多数のバッファはナイロン層に異なるカラー・コンセントレートを使用することによって識別されなければならない。バッファ層の着色プロセスは高価となることがあり、色間の変更は、新しい色を導入することができる前に、押出機から古い色を除去しなければならないので、時間を消費し、スクラップを生成する。

上述の課題および必要性の一部またはすべては本発明のいくつかの実施形態によって対処することができる。本発明のいくつかの実施形態は、ＵＶ硬化アクリレート・バッファ被覆を有する光ファイバを含むことができる。

本発明の例示の実施形態によれば、バッファ付き光ファイバが提供される。バッファ付き光ファイバは、コアと、コアを囲むクラッドと、クラッドを囲む一次層と、一次層を囲む二次層と、光ファイバを囲む透明または半透明バッファであり、ポリエステル／ポリエーテル・ポリオール脂肪族ウレタン・アクリレートを含み、４００００ｐｓｉを超える弾性係数を有する、バッファとを含むことができる。

別の例示の実施形態によれば、紫外線硬化液体被覆組成物が提供される。組成物は、紫外線光に敏感な光開始剤がある状態で紫外線光で硬化処理されると、４００００ｐｓｉを超える弾性係数を含む透明または半透明バッファ被覆を光ファイバに施すポリエステル／ポリエーテル・ポリオール脂肪族ウレタン・アクリレートを含む。

別の例示の実施形態によれば、光ファイバを被覆する方法が提供される。この方法は、光ファイバを透明または半透明バッファで被覆することを含み、バッファはポリエステル／ポリエーテル・ポリオール脂肪族ウレタン・アクリレートを含み、光ファイバは、コアと、コアを囲むクラッドと、クラッドを囲む一次層と、一次層を囲む二次層とを含む。

本発明の他の実施形態および態様が本明細書で詳細に説明され、特許請求する本発明の一部と見なされる。他の実施形態および態様は、以下の詳細な説明、添付図面、および特許請求の範囲を参照して理解することができる。

次に、添付の表および図面を参照するが、図面は必ずしも原寸に比例して描かれていない。

本発明の例示の実施形態による例示的なバッファ付き光ファイバの図である。 本発明の例示の実施形態による例示的な被覆ラインのブロック図である。 本発明の例示の実施形態による例示の方法の流れ図である。

本発明の実施形態を示す添付図面を参照して本発明の実施形態を以下でより完全に説明する。しかし、本発明は、多くの異なる形態で具現することができ、本明細書に記載されている実施形態に限定されるものと解釈されるべきでなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的で完全なものとなり、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるために提供される。同様の数字は、全体を通して同様の要素を指す。

本発明の例示の実施形態には、堅く透明であり、ＵＶ硬化アクリレートから製作することができる光ファイバ・バッファが含まれる。本発明の例示の実施形態によれば、タイト・バッファはより高い弾性率材料を含むことができ、より高い弾性率材料はジャンパ性能ならびにファイバ・ツー・ザ・ホーム（ＦＴＴＨ）ケーブルのマクロベンディング損失に利益をもたらすことができる。例えば、いくつかの実施形態では、バッファ材料の弾性係数は４０,０００ｐｓｉを超えることができる。本発明の他のいくつかの実施形態では、バッファ弾性係数は７０,０００ｐｓｉを超えることができる。本発明のいくつかの実施態様によれば、生産量を増加させ、スクラップを減少させ、資本を保存しながらコードとＦＴＴＨ引込みケーブルとの性能利点を保つことができる。

本発明の例示の実施形態によれば、バッファは、いかなる三次剥離層もない有色２５０ミクロン・ファイバに直接堆積させることができる。例示の実施形態では、剥離層を含むことができるが、必須ではない。本発明の例示の実施形態によれば、三次有色層を着色機械によって光ファイバの二次層に堆積させることができる。別の例示の実施形態では、二次層は着色剤を組み込むことができる。本発明の例示の実施形態では、バッファ層は、三次層または有色二次層に関連した色が透明なバッファを通して視覚的に識別することができるように透明とすることができる。

バッファ被覆が不透明である場合、ファイバ破損を視覚的に識別することが非常に困難であることがある。本発明のいくつかの例示の実施態様によれば、透明なバッファ被覆を使用するので、ファイバ破損を容易に識別することを可能にすることができる。例えば、可視レーザからの光（例えば、ヘリウム・ネオン・レーザからの赤い可視光）を光ファイバに結合することができ、破損でのファイバからの可視光散乱および／または漏れで破損を識別することができる。

本発明の例示の実施形態によれば、バッファ材料の弾性係数は７５,０００ｐｓｉとすることができる。本発明のいくつかの例示の実施形態では、バッファ材料の弾性係数は、約２１８,０００ｐｓｉの弾性係数を有することができるナイロン１２の弾性係数よりも高くすることができる。本発明の例示の実施形態によれば、高い弾性係数（または剛性）をもつアクリレート・バッファを有する光ファイバは、ジャンパおよびケーブルでの使用に機械的信頼性を与えることができ、光コネクタの挿抜の間の座屈に耐えるのに役立つことができる。本発明の例示の実施形態によれば、成端の間に、ファイバ端部の一部分が座屈することなくジャケットに滑り込むことができる。例示の実施形態によれば、バッファの剛性は、成端の間に生じることがある曲げ減衰またはさらにファイバ破損を減少させるのに役立つことができる。

本発明の例示の実施形態は、さらに、超曲げ不感性引込みケーブルで使用するために低いマクロベンディング減衰を実現することができる。以下の表１および２は、本発明の例示の実施形態によるバッファ被覆をもつ５０ミクロン・ファイバに対する温度の関数としての測定した減衰性能を、他のバッファ被覆と比較して示す。測定データによれば、本発明の例示の実施形態は、他の非ハロゲン・タイト・バッファ・システムと比較したとき優れた低温減衰性能を有するＵＶバッファ光ファイバを提供する。

例示の実施形態によれば、本発明を利用したファイバは、頑強なコネクタライゼーション（connectorization）をサポートするためにタイト・バッファ付きファイバを組み込む屋外−屋内ケーブルで利用することができる。そのようなケーブルはセル・タワー用途で設置することができ、光ケーブル布線は基地局からタワーのアンテナまで及ぶことができる。例示の実施形態では、その経路は長いことがあり、ケーブル経路のうちのいくつかは建物または他の何らかの構造物の内部にあることがあるので、難燃性ケーブルを使用することが望ましいことがある。１つの例示の用途では、−４０℃から７０℃までの温度範囲の全体を通して低い減衰をもつ５０ミクロン多モード光ファイバを利用することがある。北アメリカの関連業界規格は、ＩＣＥＡ−Ｓ−１０４−６９６規格の「Standard for Indoor-Outdoor Optical Fiber Cable」である。この規格の温度サイクリング要求条件は、多モード・ファイバケーブルが、光ケーブルの温度サイクリングのＴＩＡ／ＥＩＡ−４５５−３Ａ−０１試験手順に準拠して−４０℃と７０℃との間を２回サイクルする場合、０．６０ｄＢ／ｋｍ以下の減衰を有していなければならないことである。

図１は、本発明の例示の実施形態による例示のバッファ付き光ファイバ１００を示す。光ファイバ１００は、コア１０２と、コア１０２を囲むクラッド１０３と、クラッド１０３を囲む一次層１０４と、一次層１０４を囲む二次層１０６とを含むことができる。いくつかの例示の実施形態では、光ファイバ１００は、有色または無色とすることができるオプションの三次層１０８を含むことができる。他の例示の実施形態では、光ファイバ１００は剥離層または表面１１０を含むことができる。

本発明のいくつかの例示の実施形態によれば、透明または半透明バッファ１１２が光ファイバ１００を囲む。１つの実施形態では、バッファ１１２は、二次層１０６の外径に等しい内径１１４を有することができる。別の例示の実施形態では、バッファ１１２は、三次層１０８の外径に等しい内径１１４を有することができる。別の例示の実施形態では、バッファ１１２は、剥離層１１０の外径に等しい内径１１４を有することができる。例示の実施形態では、バッファ１１２は、約９００ミクロンとすることができる外径１１６を有することができる。他の例示の実施形態では、バッファ１１２は、約５００ミクロンから約１０００ミクロンの範囲とすることができる外径１１６を有することができる。例示の実施形態では、バッファは、ポリエステル／ポリエーテル・ポリオール脂肪族ウレタン・アクリレートを含む。

例示の実施形態によれば、バッファ付き光ファイバ１００は二次層１０６を囲む三次層１０８を含み、三次層１０８は識別のための色を含む。例示の実施形態では、三次層１０８に関連した色はバッファ１１２を通して目に見える。例示の実施形態によれば、バッファ１１２はビニル／アクリレート・モノマーを含む。例示の実施形態では、バッファ１１２は、硬化処理されると、１インチ剥取り長に対して約０．８ポンドから約１．８ポンドの範囲の剥取り力で光ファイバから剥がせる。例示の実施形態では、バッファ１１２は約７０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する。

図２は、光ファイバを被覆するための例示の処理ライン２００のブロック図を示す。例えば、裸光ファイバ（図１の１０２におけるようなコアと、図１におけるようなクラッド１０３とを含むことができる）は、一次ダイ２０２を通過する際に一次被覆２０４で被覆されうる。次に、一次被覆（図１の１０４におけるような）を有するファイバは、二次ダイ２０６を通過する際に二次被覆２０８で被覆されうる。例示の実施形態では、二次被覆は色を含むことができ、または無色とすることができる。例示の実施形態では、二次被覆は、後続の被覆の除去を援助するために剥離剤を含むことができる。１つの例では、一次被覆および二次被覆（図１の１０６におけるような）を有するファイバは、後の処理のために硬化処理してスプールに巻く２１０ことができ、または三次ダイ２１２に続くことができ、有色または無色三次層２１４は一次被覆および二次被覆を有するファイバを被覆することができる。例示の実施形態では、一次被覆、二次被覆、および三次被覆（図１の１０８におけるような）を有するファイバは、後の処理のために硬化処理してスプールに巻く２１８ことができ、またはバッファ・ダイ２２０に続くことができ、バッファ２２２を外側層に塗布することができる。他の例示の実施形態では、一次被覆および二次被覆（図１の１０６におけるような）を有するファイバは、三次ダイ２１２を迂回することができ、バッファ２２２を外側層に塗布されうる。例示の実施形態では、バッファが塗布されたファイバは、例えば、ＵＶ硬化炉を使用して硬化処理して、バッファ付き光ファイバ（図１の１１２におけるような）を生産することができる。

次に、光ファイバを被覆する例示の方法３００を、図３の流れ図を参照しながら説明する。方法３００はブロック３０２で開始し、光ファイバを透明または半透明バッファで被覆することを含み、バッファはポリエステル・ポリエーテル・ポリオール脂肪族ウレタン・アクリレートを含み、光ファイバは、コアと、コアを囲むクラッドと、クラッドを囲む一次層と、一次層を囲む二次層とを含む。方法３００はブロック３０２の後に終了する。

例示の実施形態によれば、光ファイバを被覆するためのバッファ１１２は、硬化処理されると、１インチ剥取り長に対して約０．８ポンドから約１．８ポンドの範囲の剥取り力で光ファイバから剥がされることができる。例示の実施形態では、光ファイバを被覆するためのバッファ１１２は約７０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する。例示の実施形態では、光ファイバを被覆するためのバッファ１１２は約９重量パーセントまでの剥離剤を含む。例示の実施形態では、剥離剤は非反応性とすることができる。例えば、剥離剤はシリコーンを含むことができる。別の例示の実施形態では、剥離剤は反応性とすることができる。例示の実施形態では、光ファイバを被覆するためのバッファ１１２は、硬化処理されると、４００００ｐｓｉを超える弾性係数を含む。例示の実施形態では、光ファイバを被覆するためのバッファ１１２は、硬化処理されると、７００００ｐｓｉを超える弾性係数を含む。

本発明のいくつかの例示の実施形態は紫外線硬化液体被覆組成物を含む。組成物はポリエステル／ポリエーテル・ポリオール脂肪族ウレタン・アクリレートを含み、ポリエステル／ポリエーテル・ポリオール脂肪族ウレタン・アクリレートは、紫外線光に敏感な光開始剤がある状態で紫外線光で硬化処理されると、４００００ｐｓｉを超える弾性係数を含む透明または半透明バッファ被覆を光ファイバに施すことができる。他の例示の実施形態では、透明または半透明バッファ被覆は、硬化処理されると、７００００ｐｓｉを超える弾性係数を有する。例示の実施形態では、被覆組成物はビニル／アクリレート・モノマーを含むことができる。例示の実施形態では、被覆組成物は、硬化処理されると、約０．８ポンドから約１．８ポンドの範囲の剥取り力で光ファイバから剥がされることができる。例示の実施形態では、被覆組成物は約７０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有することができる。例示の実施形態では、被覆組成物は約９重量パーセントまでの剥離剤を含むことができる。剥離剤は非反応性または反応性とすることができる。

以下の表１および表２に示すように、タイト・バッファは、室温で低い絶対減衰と、−４０℃から７０℃の温度範囲の全体を通して低い追加減衰を有することが添付ファイルで分かる。ナイロン１２／ポリオレフィン二重層バッファ（Ｃｈａｐｉｎ等の米国特許第５，６８４，９１０号に記載されているような）は、室温および７０℃で低い減衰を有するが、−４０℃で受け入れがたい減衰を有する。ナイロンは、堅く、４１℃のガラス転移温度をもち、ファイバは、ナイロンが室温より下で収縮するのでマイクロベンディングを受けることがあり、それが高い減衰をもたらすことがある。対照的に、ＬＳＺＨバッファは、製作されたままで２３℃において高い減衰を有する。追加減衰はサイクルされたとき低いが、すべての点で、絶対減衰は高い。これは、多分、この種のシステムでの本質的に高いマイクロベンディング損失に起因しており、それは、ＬＳＺＨバッファが難燃性（flame reluctancy）を達成するために約５０重量％金属水和物充填材を含むからである。

可塑化ＰＶＣバッファは、製作されたままで比較的低い減衰を示し、温度サイクリングの間適切な減衰を示す。しかし、ポリ塩化ビニルは真正の非ハロゲン・ケーブル布線のオプションではない。ますます、グローバル顧客は非ハロゲン解決策を必要としているかまたは強く求めている。

表１および表２のデータは、本発明の例示の実施形態によるＵＶ硬化処理アクリレート・タイト・バッファで製作された５０ミクロン・ファイバが、低い絶対減衰、温度サイクリング中の低い追加減衰、および非ハロゲン処方の独特で有利な組合せを提供することを示している。減衰についての１つのあり得る説明は、架橋結合分子構造によるタイト・バッファ被覆の極めて低い熱膨張および収縮である。

例示の実施形態によれば、毎分約３００メートル以上のライン速度でバッファ被覆を塗布することができるある種の光ファイバを生成することなどのいくつかの技術的効果を提供することができる。例示の実施形態によれば、転換した光ファイバ着色ラインを使用してバッファ被覆を塗布することができるある種の光ファイバを生成することなどのいくつかの技術的効果を提供することができる。本発明の例示の実施形態は、マルチファイバ・ケーブルを生成するさらなる技術的効果を提供することができ、ファイバは、有色ファイバの上に透明被覆を塗布することによって容易に識別することができる。本発明の例示の実施形態は、タイト・バッファへの業界規格要求事項に準拠する剥取り力を有するファイバを生成するさらなる技術的効果を提供することができる。

所望に応じて、本発明の実施形態は、程度の差はあるが図１に示した構成要素をもつバッファ光ファイバ１００を含むことができる。本発明のいくつかの実施形態が、最も実用的で多様な実施形態であると現在見なされるものに関連して説明されているが、本発明は開示した実施形態に限定されるのではなく、それどころか、添付の特許請求の範囲内に含まれる様々な変更および均等な構成を範囲に含むものであることが理解されるべきである。特別な用語が本明細書で使用されているが、それらは、一般的で記述的な意味で使用されており、限定のために使用されていない。

本明細書は、例を使用して、最良の形態を含む本発明のいくつかの実施形態を開示し、さらに、当業者が、任意のデバイスまたはシステムを製作および使用し、任意の組み込んだ方法を実行することを含めて本発明のいくつかの実施形態を実践することができるようにする。本発明のいくつかの実施形態の特許の範囲は特許請求の範囲によって定義され、当業者が思いつく他の例を含むことができる。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文字どおりの言語と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文字どおりの言語と実質的に差がない均等な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものである。

Claims (10)

1. コアと、前記コアを囲むクラッドと、前記クラッドを囲む一次層と、前記一次層を囲む二次層とを含む光ファイバと、
   前記光ファイバを囲む透明または半透明バッファであり、ポリエステル／ポリエーテル・ポリオール脂肪族ウレタン・アクリレートを含み、４０,０００ｐｓｉを超える弾性係数を含むバッファと
   を備えるバッファ付き光ファイバ。
2. 前記二次層を囲む三次層をさらに備え、
   前記三次層は識別のための色を含む、請求項１に記載のバッファ付き光ファイバ。
3. 前記三次層に関連した前記色は、前記バッファを通して可視的である、請求項２に記載のバッファ付き光ファイバ。
4. 前記バッファは、ビニル／アクリレート・モノマーをさらに含む、請求項１に記載のバッファ付き光ファイバ。
5. 前記バッファは、１インチの剥取り長に対して約０．８ポンドから約１．８ポンドの範囲の剥取り力で前記光ファイバから剥がされることができる、請求項１に記載のバッファ付き光ファイバ。
6. 前記バッファは、約７０００ｇ／ｍｏｌの分子量を含む、請求項１に記載のバッファ付き光ファイバ。
7. 前記バッファは、約９００ミクロンまでの外径を含む、請求項１に記載のバッファ付き光ファイバ。
8. 紫外線光に敏感な光開始剤がある状態で前記紫外線光で硬化処理されると、４０,０００ｐｓｉを超える弾性係数を含む透明または半透明バッファ被覆を光ファイバに施すポリエステル／ポリエーテル・ポリオール脂肪族ウレタン・アクリレート
   を含む紫外線硬化液体被覆組成物。
9. 硬化処理されると７０,０００ｐｓｉを超える弾性係数を含む請求項９に記載の被覆組成物。
10. 約９重量パーセントまでの剥離剤をさらに含む請求項９に記載の被覆組成物。