JP2015199626A - Optical fiber wire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバ素線に関し、さらに詳しくは、光ファイバの外周に樹脂材料よりなる被覆層が設けられた光ファイバ素線に関するものである。 The present invention relates to an optical fiber, and more particularly to an optical fiber in which a coating layer made of a resin material is provided on the outer periphery of an optical fiber.
光ファイバは、多量の情報の高速通信が可能であることから、自動車における情報通信等、種々の用途に用いられている。光ファイバは、外周に紫外線硬化性樹脂等の樹脂材料よりなる被覆層が形成された、光ファイバ素線の形で用いられることが一般的である。 Optical fibers are used for various purposes such as information communication in automobiles because they can perform high-speed communication of a large amount of information. In general, the optical fiber is used in the form of an optical fiber in which a coating layer made of a resin material such as an ultraviolet curable resin is formed on the outer periphery.
図4に、従来一般の光ファイバ素線90の断面構造を示す。通常、光ファイバ91の外周に形成された被覆層92は、内側に配置されたプライマリ層92aと、外側に配置されたセカンダリ層92bの2層構造よりなる。プライマリ層92aは、比較的ヤング率の低い軟質の材料よりなり、セカンダリ層92bは、比較的ヤング率の高い硬質の材料よりなる。このように、ヤング率の異なる2種の層で光ファイバの外周を被覆することにより、側圧によるマイクロベンド損失、および曲げ等によるマクロベンド損失の両方を効果的に低減することができる。プライマリ層92aは、特にマイクロベンド損失の低減に寄与する。この種のプライマリ層92aとセカンダリ層92bを有する光ファイバ素線90は、例えば下記特許文献1に開示されている。
FIG. 4 shows a cross-sectional structure of a conventional general
上記のような光ファイバ素線90が、車両において短距離通信に使用される場合、ポリ塩化ビニル(PVC)よりなる保護層を光ファイバ素線90の外周に密着させて形成した、いわゆるタイトコート構造を有する光ファイバ心線の形態や、PVCチューブの中に光ファイバ素線90をケブラー繊維などの抗張力体とともに収容した、いわゆるルースチューブ構造を有する光ファイバコードの形態で用いられることが多い。一般に、これらの用途に用いられるPVCには、柔軟性の確保等を目的として、可塑剤が添加されている。可塑剤を含むPVCが、被覆層92に接触して、あるいは被覆層92の近傍に配置された状態で、車載環境で長時間の加熱を受けると、可塑剤が被覆層92に移行する可能性がある。特に、軟質材よりなるプライマリ層92aは、可塑剤を吸収することで膨潤しやすい。このプライマリ層92aの膨潤と熱老化によって、プライマリ層92aと光ファイバ91の間の界面の接着力が極端に低下して、界面に空隙を生じる場合がある。膨潤が大きい場合には、応力集中によってプライマリ層92aに亀裂が発生することもある。また可塑剤の移行によってプライマリ層92aの弾性が低下(弾性率が上昇)することで、マイクロベンド損失が大きくなり、光ファイバ素線90の側圧伝送特性が低下する可能性がある。
When the
本発明の目的は、近傍に配置された可塑剤を含む樹脂材料から、光ファイバの外周に形成された被覆層へと可塑剤が移行するのを抑制し、高温に晒されても、光ファイバと被覆層の間の剥離が抑制されるとともに、良好な側圧伝送特性が維持される光ファイバ素線を提供することにある。 An object of the present invention is to suppress the migration of a plasticizer from a resin material containing a plasticizer disposed in the vicinity to a coating layer formed on the outer periphery of the optical fiber, and even if exposed to a high temperature, the optical fiber It is an object of the present invention to provide an optical fiber in which peeling between the coating layer and the coating layer is suppressed and good lateral pressure transmission characteristics are maintained.
上記課題を解決するため本発明に係る光ファイバ素線は、光ファイバの外周に接触して、150℃において10MPa以上の平衡弾性率を有する架橋樹脂からなる被覆層が設けられていることを要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the optical fiber according to the present invention is provided with a coating layer made of a crosslinked resin having an equilibrium elastic modulus of 10 MPa or more at 150 ° C. in contact with the outer periphery of the optical fiber. And
ここで、前記被覆層を構成する架橋樹脂は、150℃において50MPa以下の平衡弾性率を有することが好ましい。 Here, the crosslinked resin constituting the coating layer preferably has an equilibrium elastic modulus of 50 MPa or less at 150 ° C.
また、前記光ファイバの外周を被覆する架橋樹脂よりなる層は、前記被覆層1層のみよりなることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the layer which consists of crosslinked resin which coat | covers the outer periphery of the said optical fiber consists only of the said coating layer.
上記発明に係る光ファイバ素線においては、光ファイバの外周を被覆する被覆層が150℃において、10MPa以上の平衡弾性率を有する架橋樹脂よりなっている。架橋樹脂の平衡弾性率が大きくなるほど、架橋点間距離が小さくなるので、架橋構造の中を可塑剤分子が通過しにくくなり、架橋樹脂が150℃において10MPa以上の平衡弾性率を有することで、近傍に可塑剤を含む樹脂材料が配置された状態で加熱を受けた際にも、被覆層へと可塑剤が移行することを効果的に抑制することができる。その結果、光ファイバからの被覆層の剥離を抑制するとともに、高い側圧伝送特性を維持することができる。 In the optical fiber according to the present invention, the coating layer covering the outer periphery of the optical fiber is made of a crosslinked resin having an equilibrium elastic modulus of 10 MPa or more at 150 ° C. As the equilibrium elastic modulus of the cross-linked resin increases, the distance between cross-linking points decreases, so that it becomes difficult for plasticizer molecules to pass through the cross-linked structure, and the cross-linked resin has an equilibrium elastic modulus of 10 MPa or more at 150 ° C. Even when heated in a state in which a resin material containing a plasticizer is disposed in the vicinity, it is possible to effectively suppress the migration of the plasticizer to the coating layer. As a result, peeling of the coating layer from the optical fiber can be suppressed and high lateral pressure transmission characteristics can be maintained.
ここで、被覆層を構成する架橋樹脂が、150℃において50MPa以下の平衡弾性率を有する場合には、被覆層が適度な柔軟性を有して、緩衝効果を発揮するので、高い側圧伝送特性が一層獲得されやすい。 Here, when the cross-linked resin constituting the coating layer has an equilibrium elastic modulus of 50 MPa or less at 150 ° C., the coating layer has an appropriate flexibility and exhibits a buffering effect. Is more likely to be acquired.
また、光ファイバの外周を被覆する架橋樹脂よりなる層が、上記のような被覆層1層のみよりなる場合には、被覆層が、プライマリ層とセカンダリ層のような2層構造を有さないことになる。しかし、1層のみの被覆層が、150℃において10MPa以上の平衡弾性率を有する材料よりなることで、プライマリ層とセカンダリ層の役割を兼ねることができ、1層のみの被覆層で高い側圧伝送特性を与える光ファイバ素線となる。 Further, when the layer made of the crosslinked resin covering the outer periphery of the optical fiber is composed of only one coating layer as described above, the coating layer does not have a two-layer structure such as a primary layer and a secondary layer. It will be. However, since only one coating layer is made of a material having an equilibrium elastic modulus of 10 MPa or more at 150 ° C., it can also serve as a primary layer and a secondary layer, and high lateral pressure transmission can be achieved with only one coating layer. It becomes an optical fiber that gives characteristics.
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。図1(a)は、本発明の一実施形態にかかる光ファイバ素線10の断面を示している。光ファイバ素線10は、光ファイバ11の外周に接触して、被覆層12が設けられた構造を有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Fig.1 (a) has shown the cross section of the
光ファイバ(ガラスファイバ)11は、コアと、コアよりも低い屈折率を有しコアの外周を覆うクラッドによって構成されている。光ファイバ11のコアやクラッドには、石英ガラスやプラスチックなどが用いられる。本光ファイバ素線10を構成する光ファイバ11は、いかなる種類のものであってもよいが、車載用には、マルチモード型のものが多用される。
The optical fiber (glass fiber) 11 includes a core and a clad that has a lower refractive index than the core and covers the outer periphery of the core. Quartz glass, plastic, or the like is used for the core or clad of the
被覆層12は、架橋樹脂、つまり架橋構造を有する樹脂の組成物より構成される。特に、光ファイバ11の外周に密着して被覆した構造を形成しやすいという観点から、被覆層12は、硬化性樹脂、なかでも光硬化性(特に紫外線硬化性)を有する樹脂の組成物よりなることが好ましい。架橋樹脂の具体的な樹脂種は、以下に規定するような平衡弾性率を与えるものであれば、特に限定されないが、紫外線硬化性樹脂の場合、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、シリコーンアクリレート等、アクリレート系の紫外線硬化性樹脂を例示することができる。また、架橋樹脂は、適宜添加剤を含んでいてもよい。
The
被覆層12を構成する架橋樹脂は、150℃において、10MPa以上の平衡弾性率を有する。好ましくは、この平衡弾性率は、35MPa以上であるとよい。一方、この平衡弾性率は、50MPa以下であるとよい。
The crosslinked resin constituting the
光ファイバ素線10は、車両等に搭載して使用されるに際し、外側がポリ塩化ビニル(PVC)よりなる保護層やチューブに被覆された形態とされることが多い。例えば、光ファイバ素線10は、図1(b)に示す光ファイバ心線20として用いられる。ここでは、PVCよりなる保護層21が、光ファイバ素線10の外周に密着して形成された、いわゆるタイトコート構造が形成されている。あるいは、光ファイバ素線10は、図1(c)に示す光ファイバコード30として用いられる。ここでは、PVCよりなる保護チューブ31の中に、光ファイバ素線10が、抗張力体32とともに収容された、いわゆるルースチューブ構造が形成されている。抗張力体32は、ケブラー繊維等の樹脂繊維よりなることが一般的である。保護チューブ31の中に収容される光ファイバ素線10は、複数本であってもよい。
When the
光ファイバ心線20の保護層21や、光ファイバコード30の保護チューブ31を構成するPVCは、通常、可塑剤が配合され、軟質PVCとされている。可塑剤としては、例えば、フタル酸ジオクチル(DOP)、フタル酸ジブチルフタル酸ジイソノニル(DINP)、フタル酸ジイソデシル(DIDP)等のフタル酸エステル系可塑剤、アジピン酸ジイソデシル(DIDA)、トリメリット酸トリオクチル(TOTM)等の非フタル酸系可塑剤等が挙げられる。中でもDINPおよびTOTMは、光ファイバ素線を被覆する保護層や保護チューブを構成するPVCに、一般的に添加されている可塑剤である。
The PVC constituting the
被覆層12を構成する架橋樹脂が、150℃において、10MPa以上の平衡弾性率を有することにより、保護層21や保護チューブ31が外側に形成された状態の光ファイバ素線10が車両に搭載され、車両の運転に伴う周辺部材の発熱等によって光ファイバ素線10が加熱を受けても、保護層21や保護チューブ31から被覆層12へ、可塑剤が移行しにくくなっている。
Since the cross-linked resin constituting the covering
もし、被覆層12を構成する架橋樹脂が、150℃において、10MPa未満の平衡弾性率を示すものであれば、加熱時に、保護層21や保護チューブ31から被覆層12への可塑剤の移行が容易に起こってしまう。すると、被覆層12を構成する架橋樹脂が、可塑剤を吸収して膨潤し、この膨潤と熱老化によって、被覆層12の光ファイバ11への接着性が低下してしまい、被覆層12と光ファイバ11の間に空隙を生じる可能性がある。特に膨潤が大きい場合には、応力集中によって、被覆層12に亀裂が発生してしまうこともある。加えて、可塑剤の移行によって、被覆層12の弾性が低下することや、軸線方向に沿って不均一に膨潤が起こることによって、光ファイバ素線10のマイクロベンド損失が大きくなり、側圧伝送特性(側圧を受けた状態での信号の伝送特性)が低下してしまう可能性がある。特に、従来一般の光ファイバ素線90におけるプライマリ層92aは、低い平衡弾性率を有し、このような可塑剤の移行による剥離や側圧伝送特性の低下が起こりやすい。プライマリ層92aの外周がセカンダリ層92bに被覆されていても、プライマリ層92aへの可塑剤の移行は、セカンダリ層92bを介して長い時間を経て進行する。なお、可塑剤を含むPVCは、車載用の電線の絶縁被覆としても多用されており、光ファイバ心線20や光ファイバコード30を電線と並走させて配策する場合には、電線に用いられているPVCからも光ファイバ素線10の被覆層12への可塑剤の移行が起こる可能性がある。このように、光ファイバ11に接触する被覆層12が低い平衡弾性率を有していれば、近傍に配置された可塑剤を含む樹脂材料から、被覆層12へと可塑剤が移行する可能性がある。
If the crosslinked resin constituting the
これに対し、本実施形態にかかる光ファイバ素線10においては、被覆層12が150℃において10MPa以上の平衡弾性率を有し、近傍に配置された可塑剤を含有する樹脂材料から被覆層12への可塑剤の移行が抑制されることで、加熱環境等での光ファイバ心線20や光ファイバコード30の使用を経ても、被覆層12が初期の特性を保ちやすい。これにより、加熱を経ても、被覆層12と光ファイバ11との界面での剥離が抑制されるとともに、高い側圧伝送特性が維持される。このような効果は、150℃における被覆層12の平衡弾性率が35MPa以上である場合に、一層高くなる。
On the other hand, in the
このように、被覆層12を構成する架橋樹脂が、高い平衡弾性率を有することで、可塑剤の移行に由来する側圧伝送特定の低下を回避することができるが、平衡弾性率が高すぎても、被覆層12の緩衝性が低下することで、側圧伝送特性が低下する可能性がある。被覆層12を構成する架橋樹脂の150℃における平衡弾性率が50MPa以下である場合には、被覆層12が比較的軟質な状態となり、高い緩衝性を有するので、高い側圧伝送特性が一層達成されやすい。
Thus, since the cross-linked resin constituting the
架橋樹脂の平衡弾性率は、公知の方法によって測定すればよい。例えば、動的粘弾性測定による貯蔵弾性率の測定を、温度を変化させながら行う。そして、貯蔵弾性率が温度の上昇に対して急激に低下するガラス転移温度よりも高温の領域に存在する、貯蔵弾性率の対数値が緩やかにしか変化しない平坦領域における貯蔵弾性率の値を、平衡弾性率とすることができる。 The equilibrium elastic modulus of the crosslinked resin may be measured by a known method. For example, the storage elastic modulus is measured by dynamic viscoelasticity measurement while changing the temperature. And the value of the storage elastic modulus in the flat region where the logarithmic value of the storage elastic modulus exists only in the region higher than the glass transition temperature where the storage elastic modulus decreases rapidly with respect to the temperature rise, It can be an equilibrium elastic modulus.
被覆層12は、150℃において10MPa以上の平衡弾性率を有することに対応し、従来一般の2層構造を有する光ファイバ素線90におけるプライマリ層92aとセカンダリ層92bの中間に相当する硬さを有する場合が多く、1層のみで、プライマリ層92aとセカンダリ層92bの両方の役割を兼ねる、いわばセミハード層として機能することができる。これにより、被覆層12の外周に接触して別の架橋性樹脂よりなる層を設けることなく、単一の被覆層12のみで、マイクロベンド損失およびマクロベンド損失の両方を効果的に抑制することができる。この観点から、被覆層12は、常温にて200〜600MPaの範囲のヤング率を有することが好ましい。
The
あるいは、上記のような被覆層12の外周に接触して、さらにセカンダリ層92bに対応する、被覆層12よりも硬質の架橋樹脂よりなる層を設けてもよい。この場合には、マクロベンド損失を一層効果的に抑制するとともに、光ファイバ素線10に強力な物理的保護を与えることができる。
Or you may provide the layer which contacts the outer periphery of the above coating layers 12, and consists of bridge | crosslinking resin harder than the
側圧伝送特性を維持する効果を高める観点から、被覆層12が形成された光ファイバ素線10の外径は、光ファイバ11の外径が125μmである場合に、おおむね245〜255μmであることが好ましい。
From the viewpoint of enhancing the effect of maintaining the lateral pressure transmission characteristics, the outer diameter of the
以上のような被覆層12を有する光ファイバ素線10は、例えば、光ファイバ11を線引きによって形成しながら、被覆層12を、線引きされた光ファイバ11の外周に配置することで製造することができる。被覆層12を構成する架橋樹脂が紫外線硬化性を有する場合には、線引きされた直後の光ファイバ11の外周に、未硬化の状態の紫外線硬化性樹脂をコートし、直後に紫外線を照射して硬化させることで、長尺状の光ファイバ素線10を連続的に製造することができる。
The
[被覆層の平衡弾性率と可塑剤移行の関係]
被覆層12を構成する架橋樹脂が150℃において10MPa以上の平衡弾性率を有することで、近傍に配置された可塑剤を含有する樹脂材料から被覆層12への可塑剤の移行が抑制され、その結果として、加熱を受けても被覆層12の剥離が起こりにくく、高い側圧伝送特性が維持されるということは、後に実施例において示すように、実験的に実証されるが、以下のように、モデルを用いた計算によっても、導くことができる。
[Relationship between equilibrium elastic modulus of coating layer and plasticizer migration]
Since the crosslinked resin constituting the
架橋樹脂の平衡弾性率は、架橋点密度との間に強い相関を有し、平衡弾性率が大きくなるほど、架橋点密度が高くなる。平衡弾性率E’(MPa)と架橋点密度n(mol/m3)の間には、次の式(1)の関係が成り立つことが知られている。
n=E’/(3RT) (1)
ここで、Rは気体定数8.31(J/(K・mol))である。また、Tは平衡弾性率測定時の温度(K)であり、150℃(=423K)とすればよい。
The equilibrium elastic modulus of the cross-linked resin has a strong correlation with the cross-linking point density, and the cross-linking point density increases as the equilibrium elastic modulus increases. It is known that the relationship of the following formula (1) is established between the equilibrium elastic modulus E ′ (MPa) and the crosslinking point density n (mol / m 3 ).
n = E ′ / (3RT) (1)
Here, R is a gas constant of 8.31 (J / (K · mol)). T is the temperature (K) at the time of measuring the equilibrium elastic modulus, and may be 150 ° C. (= 423 K).
そして、架橋樹脂の架橋構造を立方格子状の網目の集合体と近似すると、平均の架橋点間距離d(nm)は、架橋点密度n(mol/m3)と以下のような関係を有する。
n=(d・109)3・NA (2)
NAはアボガドロ数である。
When the cross-linked structure of the cross-linked resin is approximated to an aggregate of cubic lattice networks, the average distance d (nm) between cross-linking points has the following relationship with the cross-linking point density n (mol / m 3 ). .
n = (d · 10 9 ) 3 · N A (2)
N A is Avogadro's number.
従って、式(1)および式(2)を用いることにより、(平均)架橋点間距離dと平衡弾性率E’との関係を見積もることができる。図2に、T=150℃として見積もった、架橋点間距離dと平衡弾性率E’の関係を示す。これを見ると、架橋点間距離は、平衡弾性率E’に対して単調減少の挙動を示していることが確認される。 Therefore, the relationship between the (average) inter-crosslinking point distance d and the equilibrium elastic modulus E ′ can be estimated by using the equations (1) and (2). FIG. 2 shows the relationship between the distance d between cross-linking points and the equilibrium elastic modulus E ′, which was estimated as T = 150 ° C. From this, it is confirmed that the distance between the cross-linking points exhibits a monotonically decreasing behavior with respect to the equilibrium elastic modulus E ′.
被覆層12に可塑剤が移行しないようにするためには、上記で見積もられる架橋点間距離が、可塑剤のサイズよりも小さくなるようにすればよい。すると、可塑剤の分子が、架橋樹脂の網目状の架橋構造を通過することができず、被覆層12の表面から内部へと拡散できないことになる。
In order to prevent the plasticizer from being transferred to the
図3に、上記で列挙したPVCに添加しうる可塑剤の代表として、(a)DINPおよび(b)TOTMについて、サイズの見積もりを示す。ここで、図示した各部位の長さは、結合1か所あたりの長さを、ベンゼン環におけるC−C結合長である0.139nmに近似して、幾何的な計算を行うことで見積もった。 FIG. 3 shows size estimates for (a) DINP and (b) TOTM as representative plasticizers that can be added to the PVC listed above. Here, the length of each site shown in the figure was estimated by performing geometric calculation by approximating the length per bond to 0.139 nm which is the CC bond length in the benzene ring. .
図3によれば、どちらの可塑剤においても、表示した各部の長さが約1〜2nmとなっている。被覆層12を構成する架橋樹脂の架橋点間距離が、この長さよりも短ければ、可塑剤は、被覆層12の架橋構造を通過することができないとみなすことができる。図2によると、おおむね、平衡弾性率が10MPaの時に架橋点間距離が1nm程度となっており、見積もられた可塑剤のサイズと対応している。つまり、被覆層12を構成する架橋樹脂の平衡弾性率が10MPa以上であれば、上記のようなサイズを有する可塑剤が架橋構造を通過することができず、被覆層12の内部に移行するのが抑えられることになる。
According to FIG. 3, the length of each displayed part is about 1-2 nm in any plasticizer. If the distance between the crosslinking points of the crosslinked resin constituting the
これは、後に実施例において示されるように、架橋樹脂の平衡弾性率が10MPa以上であれば、可塑剤の移行による被覆層12の剥離と側圧伝送特性の低下が効果的に抑制されるという実験結果と、よく一致している。つまり、上記モデルにおいては、架橋樹脂の架橋構造および可塑剤の分子サイズの見積もりを、単純化した近似モデルを用いて行っており、また架橋樹脂と可塑剤の間の化学的相互作用を考慮していないにもかかわらず、可塑剤の移行の抑制に必要な平衡弾性率を見積もることができている。
This is an experiment in which, as will be shown later in Examples, if the equilibrium elastic modulus of the crosslinked resin is 10 MPa or more, peeling of the
以下に本発明の実施例および比較例を示す。なお、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。 Examples of the present invention and comparative examples are shown below. In addition, this invention is not limited by these Examples.
[試験試料の作製]
(実施例1〜5、比較例1〜3)
コアの外径が50μm、クラッドの外径が125μmのグレーテッドインデックス(GI)ファイバを光ファイバとして用い、その外周に、下記表1に示す各種平衡弾性率を150℃にて有するウレタンアクリレートからなる紫外線硬化性樹脂組成物をコートし、紫外線照射によって硬化させることで、1層よりなる被覆層を有する光ファイバ素線を作製した。光ファイバ素線の径は、190μmとした。そして、得られた光ファイバ素線の外周に、PVC押し出し機によって、PVCをタイトコートして保護層を形成し、外径0.9mmの光ファイバ心線とした。用いたPVCは、可塑剤としてDINPを30質量%含有するものである。以上のようにして、実施例1〜5および比較例1〜3にかかる光ファイバ心線を得た。
[Preparation of test sample]
(Examples 1-5, Comparative Examples 1-3)
A graded index (GI) fiber having an outer diameter of the core of 50 μm and an outer diameter of the cladding of 125 μm is used as an optical fiber, and the outer periphery is made of urethane acrylate having various equilibrium elastic moduli shown in Table 1 below at 150 ° C. An optical fiber having a coating layer composed of one layer was produced by coating the ultraviolet curable resin composition and curing the composition by ultraviolet irradiation. The diameter of the optical fiber was 190 μm. And the outer periphery of the obtained optical fiber strand was tightly coated with PVC by a PVC extruder to form a protective layer, thereby obtaining an optical fiber core having an outer diameter of 0.9 mm. The PVC used contains 30% by mass of DINP as a plasticizer. As described above, optical fiber cores according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 were obtained.
(比較例4)
従来一般のプライマリ層とセカンダリ層を有する2層コートの光ファイバ素線(外径250μm)の外周に、上記と同様にPVCよりなる保護層を形成し、比較例4にかかる光ファイバ心線とした。
(Comparative Example 4)
A protective layer made of PVC is formed on the outer periphery of a conventional two-layer coated optical fiber (outer diameter 250 μm) having a conventional primary layer and secondary layer, and an optical fiber core according to Comparative Example 4 is formed. did.
[評価方法]
(平衡弾性率の測定)
各紫外線硬化性樹脂組成物を紫外線照射によって硬化させ、厚さ200μm、幅3mmのシートを形成して、動的粘弾性測定を行った。測定に際し、チャック間距離を30mm、歪みを±10μm、振動数を1Hz、昇温速度を2℃/min.とした。得られた貯蔵弾性率の対数値の温度依存性のグラフにおいて、150℃が平坦領域にあることを確認したうえで、150℃における貯蔵弾性率の値を、平衡弾性率とした。
[Evaluation method]
(Measurement of equilibrium elastic modulus)
Each ultraviolet curable resin composition was cured by ultraviolet irradiation to form a sheet having a thickness of 200 μm and a width of 3 mm, and dynamic viscoelasticity measurement was performed. In the measurement, the distance between chucks was 30 mm, the strain was ± 10 μm, the frequency was 1 Hz, and the heating rate was 2 ° C./min. It was. In the graph of the temperature dependence of the logarithmic value of the obtained storage elastic modulus, after confirming that 150 ° C. is in a flat region, the value of the storage elastic modulus at 150 ° C. was defined as the equilibrium elastic modulus.
(被覆状態の評価)
各実施例および比較例にかかる光ファイバ心線を、ステンレス製のφ20mmの外径を有するマンドレルに、張力10gで50ターンにわたって巻き付けた。その状態で、120℃の恒温槽内に300時間放置して、老化させた。その後、PVC保護層を除去して、光ファイバ素線における被覆層の被覆状態を目視にて観察した。光ファイバの軸線方向に沿ってほぼ全域にわたって、光ファイバからの被覆層の剥離が観察されたものを、被覆状態が悪い「×」とした。軸線方向に沿って一部の領域において光ファイバからの被覆層の剥離が見られたが、大部分の領域においては被覆層に剥離や亀裂が観察されなかったものを、被覆状態が良い「○」とした。そして、軸線方向全域にわたって、被覆層に剥離も亀裂も観察されなかったものを、被覆状態が優れている「◎」とした。
(Evaluation of covering condition)
The optical fiber core wires according to each of the examples and the comparative examples were wound around a mandrel made of stainless steel having an outer diameter of φ20 mm for 50 turns with a tension of 10 g. In this state, it was aged by leaving it in a constant temperature bath at 120 ° C. for 300 hours. Thereafter, the PVC protective layer was removed, and the coating state of the coating layer on the optical fiber was visually observed. The case where peeling of the coating layer from the optical fiber was observed over almost the entire area along the axial direction of the optical fiber was defined as “x” in which the coating state was poor. Although peeling of the coating layer from the optical fiber was observed in some areas along the axial direction, in most areas no peeling or cracking was observed in the coating layer, the covering state was good. " Then, over the entire axial direction, the case where neither peeling nor cracking was observed in the coating layer was defined as “◎” indicating that the coating state was excellent.
(側圧伝送特性の評価)
各実施例および比較例にかかる全長10mの光ファイバ心線を、φ300mmの束状態とし、120℃の恒温槽内に300時間放置して、老化させた。その後、側圧伝送特性を評価した。つまり、軸線方向に沿って長さ100mmの1対の金属平板で、光ファイバ心線の中途部位を挟み込み、一方の金属平板から光ファイバ心線に50kgの荷重を印加することで、側圧を与えた。側圧の印加による伝送損失の増加量として、側圧伝送特性を評価した。測定は、波長0.85μmにおいて行った。伝送損失の増加量が、0.5dB/100mm以上の場合は側圧伝送特性が悪い「×」とし、0.1dB/100mm以上〜0.5dB/100mm未満の場合は側圧伝送特性が良い「○」とし、0.1dB/100mm未満の場合は側圧伝送特性が優れている「◎」とした。
(Evaluation of side pressure transmission characteristics)
The optical fiber core wire having a total length of 10 m according to each of the examples and comparative examples was bundled in a diameter of 300 mm and left in a constant temperature bath at 120 ° C. for 300 hours for aging. Thereafter, the lateral pressure transmission characteristics were evaluated. That is, a pair of
<結果および考察>
表1に、各実施例および比較例にかかる試料について、150℃における平衡弾性率と評価結果をまとめて示す。
<Results and discussion>
Table 1 summarizes the equilibrium elastic modulus at 150 ° C. and the evaluation results for the samples according to each example and comparative example.
表1によると、150℃における被覆層の平衡弾性率が10MPa未満である比較例1〜3においては、加熱後に被覆層と光ファイバの間の界面に剥離が発生している。プライマリ層の平衡弾性率が0.2MPaと特に低い比較例4にかかる2層コートの光ファイバ素線においては、被覆層と光ファイバの間の界面の剥離に加え、被覆層の亀裂が発生している。これらに対し、150℃における被覆層の平衡弾性率が10MPa以上である実施例1〜5においては、被覆層と光ファイバの間の界面で剥離が起こるのが抑制されている。特に、平衡弾性率が35MPa以上である実施例2〜5においては、軸線方向全域にわたり、剥離が観察されていない。この結果は、被覆層の150℃における平衡弾性率が10MPa以上であることにより、被覆層の外側に配置されたPVC保護層から被覆層への可塑剤の移行が抑制され、その結果、加熱を受けても、被覆層の光ファイバへの密着性が高く維持され、また被覆層の膨潤が抑えられるものと解釈される。 According to Table 1, in Comparative Examples 1 to 3 in which the equilibrium elastic modulus of the coating layer at 150 ° C. is less than 10 MPa, peeling occurs at the interface between the coating layer and the optical fiber after heating. In the two-layer coated optical fiber according to Comparative Example 4 in which the equilibrium elastic modulus of the primary layer is particularly low at 0.2 MPa, cracking of the coating layer occurs in addition to peeling of the interface between the coating layer and the optical fiber. ing. On the other hand, in Examples 1 to 5 in which the equilibrium elastic modulus of the coating layer at 150 ° C. is 10 MPa or more, the occurrence of peeling at the interface between the coating layer and the optical fiber is suppressed. In particular, in Examples 2 to 5 in which the equilibrium elastic modulus is 35 MPa or more, no peeling is observed over the entire axial direction. As a result, the equilibrium elastic modulus at 150 ° C. of the coating layer is 10 MPa or more, so that the migration of the plasticizer from the PVC protective layer arranged outside the coating layer to the coating layer is suppressed, and as a result, heating is reduced. Even if it receives, it is interpreted that the adhesiveness of the coating layer to the optical fiber is kept high, and the swelling of the coating layer is suppressed.
そして、側圧伝送特性に着目すると、150℃における被覆層の平衡弾性率が35MPa以下の領域では、おおむね、平衡弾性率が大きくなるほど、側圧による伝送損失の低下が小さくなっている。この結果は、平衡弾性率が大きくなるほど、PVC保護層から被覆層への可塑剤の移行が抑制され、膨潤や弾性の低下による側圧特性の悪化が抑制されることを示しており、図2に結果を示したモデルに基づく予測にも合致するものである。 Focusing on the lateral pressure transmission characteristics, in the region where the equilibrium elastic modulus of the coating layer at 150 ° C. is 35 MPa or less, the decrease in transmission loss due to the lateral pressure is generally smaller as the equilibrium elastic modulus is larger. This result shows that as the equilibrium elastic modulus increases, the migration of the plasticizer from the PVC protective layer to the coating layer is suppressed, and deterioration of the lateral pressure characteristics due to swelling and a decrease in elasticity is suppressed. It also matches the prediction based on the model that showed the results.
一方、150℃における被覆層の平衡弾性率が35MPaを超えている領域では、側圧による伝送損失が再び増加に転じている。これは、被覆層の柔軟性が低下することで、印加された側圧に対する緩衝性が低下するためであると解釈される。被覆層が150℃において10MPa以上50MPa以下の平衡弾性率を有する領域で、側圧による伝送損失の増加量が0.1dB/100mm以下に抑えられており、特に優れた側圧伝送特性が得られている。 On the other hand, in the region where the equilibrium elastic modulus of the coating layer at 150 ° C. exceeds 35 MPa, the transmission loss due to the side pressure starts to increase again. This is interpreted as a decrease in the flexibility of the coating layer and a decrease in the buffering property against the applied lateral pressure. In the region where the coating layer has an equilibrium elastic modulus of 10 MPa to 50 MPa at 150 ° C., the increase in transmission loss due to side pressure is suppressed to 0.1 dB / 100 mm or less, and particularly excellent side pressure transmission characteristics are obtained. .
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。また、上記においては、可塑剤の分子サイズの見積もりを、PVCへの添加に用いられる代表的な可塑剤であるDINPおよびTOTMを用いて行ったが、これらよりも著しく分子サイズの大きい、または小さい可塑剤を用いる場合には、適宜可塑剤のサイズを見積もったうえで、図2に示した平衡弾性率と架橋点間距離の関係に基づき、その可塑剤のサイズに対応する架橋点間距離を与える平衡弾性率の値以上となるように、架橋樹脂の平衡弾性率を選択すればよい。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. In the above, the molecular size of the plasticizer was estimated using DINP and TOTM, which are typical plasticizers used for addition to PVC, but the molecular size is significantly larger or smaller than these. In the case of using a plasticizer, after appropriately estimating the size of the plasticizer, based on the relationship between the equilibrium elastic modulus and the distance between the crosslinking points shown in FIG. 2, the distance between the crosslinking points corresponding to the size of the plasticizer is calculated. What is necessary is just to select the equilibrium elastic modulus of crosslinked resin so that it may become more than the value of the equilibrium elastic modulus to give.
10 光ファイバ素線
11 光ファイバ
12 被覆層
20 光ファイバ心線
21 (PVC)保護層
30 光ファイバコード
31 (PVC)保護チューブ
32 抗張力体
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