JP2017219691A

JP2017219691A - プラスチック光ファイバリボン

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Publication number: JP2017219691A
Application number: JP2016113749A
Authority: JP
Inventors: 木元　長和; Nagakazu Kimoto; 長和木元
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2016-06-07
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2017-12-14
Also published as: US9977179B2; KR20170138350A; US20170351021A1

Abstract

【課題】Ｖ溝への位置決め容易性に優れるプラスチック光ファイバリボンの提供。【解決手段】複数本のプラスチック光ファイバ心線１が、それぞれの中心軸が同一平面上で互いに平行となるように配され、一括被覆２により一体化されたプラスチック光ファイバリボン１０であって、プラスチック光ファイバリボン１０の厚さ方向の少なくとも一方の外面は、プラスチック光ファイバ心線１の外面に追従する山谷形状を有するとともに、山の頂部２ａから谷２ｂに向かう方向において一括被覆２の厚さが漸次増大する傾斜部が存在し、プラスチック光ファイバリボン１０の長さ方向に垂直な断面において、山の頂点Ｐから傾斜部の起点Ｑまでの弧とプラスチック光ファイバ心線１の中心とを結んで形成される扇形の中心角θが３０〜８０°であるプラスチック光ファイバリボン１０。【選択図】図１

Description

本発明はプラスチック光ファイバリボンに関する。

プラスチック光ファイバは柔軟で折れないため、ガラスファイバに比べて取扱い性に優れ、機器間配線や機器内配線に好適である。
プラスチック光ファイバの使用形態として、特許文献１には図３に示す構造の光ファイバリボンが開示されている。この光ファイバリボンは、プラスチック光ファイバ５１を補強層５２で被覆し、さらにカラーコート層などの樹脂層５３で被覆してプラスチック光ファイバ心線５４とし、これを４本平行に配置して一括被覆５５を施して光ファイバリボン５６としたものである。
また図４に示すような、一括被覆を薄く形成した光ファイバリボンも上市されている。図中符号６１はプラスチック光ファイバ、６２は補強層、６３はプラスチック光ファイバ心線、６４は一括被覆をそれぞれ示す。

特開２０１４−２０５７８０号公報

図４に示すような一括被覆を薄く形成した光ファイバリボンは、プラスチック光ファイバ心線を１本ずつに分離することなく、リボンの状態で光源や機器等と多芯一括接続する方法に好適である。
しかしながら本発明者等の知見によれば、複数のＶ溝を有する固定部材を用いて多芯一括接続する際、複数のＶ溝上に光ファイバリボンを置くときにＶ溝の中心軸と光ファイバ心線の中心軸とのずれが生じやすく、位置決めに時間がかかる場合がある。
本発明は、Ｖ溝への位置決め容易性に優れるプラスチック光ファイバリボンの提供を目的とする。

本発明は以下のプラスチック光ファイバリボンを提供する。
［１］複数本のプラスチック光ファイバ心線が、それぞれの中心軸が同一平面上で互いに平行となるように配され、一括被覆により一体化されたプラスチック光ファイバリボンであって、前記プラスチック光ファイバリボンの厚さ方向の少なくとも一方の外面は、前記プラスチック光ファイバ心線の外面に追従する山谷形状を有するとともに、山の頂部から谷に向かう方向において前記一括被覆の厚さが漸次増大する傾斜部が存在し、前記プラスチック光ファイバリボンの長さ方向に垂直な断面において、前記プラスチック光ファイバリボンの外面の前記山の頂点から前記傾斜部に至るまでの弧と、前記プラスチック光ファイバ心線の中心とを結んで形成される扇形の中心角θが３０〜８０°であることを特徴とするプラスチック光ファイバリボン。
［２］前記一括被覆のヤング率が４００ＭＰａ以上である、［１］のプラスチック光ファイバリボン。
［３］隣接するプラスチック光ファイバ心線の外面が互いに接している、［１］または［２］のプラスチック光ファイバリボン。

本発明のプラスチック光ファイバリボンは、Ｖ溝への位置決め容易性に優れる。

本発明のプラスチック光ファイバリボンの一実施形態を示す断面図である。本発明のプラスチック光ファイバリボンの他の実施形態を示す断面図である。従来のプラスチック光ファイバリボンの一例を示す断面図である。従来のプラスチック光ファイバリボンの他の例を示す断面図である。

本明細書において、一括被覆のヤング率は以下の方法で得られる値である。
ＪＩＳ−Ｋ７１６１に準じ、試験片はＪＩＳ−Ｋ７１２７タイプ５に準拠したものを使用してヤング率を測定する。試験片は、一括被覆を形成する材料を所定の形状に成形し、硬化させて作製する。硬化条件は０．３Ｊ／ｃｍ^２、空気中硬化で、膜厚は２５０μｍとする。
本明細書において、光ファイバ心線のヤング率は以下の方法で得られる値である。
ＪＩＳ−Ｃ６８３７に準じ、島津製作所製の引張試験機オートグラフＡＧ−ＩＳ（製品名）を用い、試料長１００ｍｍ、引張速度１００ｍｍ／ｍｉｎ、測定数ｎ＝５にて測定を実施し、応力−ひずみ曲線を得る。得られた応力−ひずみ曲線のひずみ量ε１＝０．１％及びε２＝１％の２点間に対応する応力−ひずみ曲線の傾きからヤング率を算出する。

図１は本発明のプラスチック光ファイバリボンの一実施形態を示したものである。符号１はプラスチック光ファイバ心線（以下、光ファイバ心線ともいう。）、符号２は一括被覆、符号１０はプラスチック光ファイバリボン（以下、光ファイバリボンともいう。）を示す。
本実施形態の光ファイバリボン１０は、４本の光ファイバ心線１を平行かつ一列に配し、これらの外周に一括被覆２を施して一体化したものである。４本の光ファイバ心線１の中心軸は同一平面上に存在し、互いに平行である。
図１において、光ファイバ心線１の長さ方向をＺ方向（図示せず）、Ｚ方向に垂直な断面において４本の光ファイバ心線１の中心を結ぶ直線方向をＸ方向、Ｚ方向およびＸ方向に垂直な方向をＹ方向とする。Ｘ方向は光ファイバリボン１０の幅方向、Ｙ方向は光ファイバリボン１０の厚さ方向である。４本の光ファイバ心線１の中心を結ぶ直線上であって、光ファイバリボンの幅方向（Ｘ方向）の両端から等距離にある点を通り、Ｚ方向に平行な軸を光ファイバリボン１０の中心軸Ｏとする。

本実施形態において４本の光ファイバ心線１は隣接して配置されており外面が互いに接している。
本発明において光ファイバ心線の外面が互いに接しているとは、製造誤差の許容範囲として、隣接する光ファイバ心線の外面間の最短距離が５μｍ以下であることを意味する。
光ファイバ心線の数は２本以上であればよい。上限は限定されないが、ケーブルの細径化の点からは８本以下が好ましく、４本以下がより好ましい。

本実施形態において、一括被覆２は光ファイバ心線１の外面に追従するように薄く形成されており、光ファイバリボン１０の厚さ方向（Ｙ方向）の両側の外面は、光ファイバ心線１の外面に追従する山谷形状を有する。図中符号２ａは山の頂部、２ｂは谷を示す。光ファイバリボン１０の外面は、山の頂部２ａから谷２ｂに向かう方向において一括被覆２の厚さが漸次増大する傾斜部が存在する。
Ｚ方向に垂直な断面において、光ファイバ心線１の中心を通りＸ方向に垂直な直線と、光ファイバリボン１０の外面とが交わる点を山の頂点Ｐとする。符号Ｑは一括被覆２の厚さが漸次増大し始める点、すなわち傾斜部の起点を示す。
Ｚ方向に垂直な断面において、光ファイバリボン１０の外面の山の頂点Ｐから傾斜部に至るまでの弧、すなわち山の頂点Ｐから傾斜部の起点Ｑまでの弧と、光ファイバ心線１の中心とを結んで形成される扇形の中心角θは３０〜８０°である。中心角θが３０°以上であると、光ファイバリボン１０を複数のＶ溝上に置くときの位置決め容易性に優れる。８０°以下であると光ファイバリボン１０のねじり耐性が優れる。中心角θは４０〜７０°がより好ましく、４５〜６５°がさらに好ましい。
各光ファイバ心線１の中心軸が存在する面から、光ファイバリボン１０の外面の谷２ｂまでの距離の最小値を、谷における一括被覆の厚さｄとする。該厚さｄは５μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましい。

本実施形態の光ファイバ心線１は、１本のプラスチック光ファイバ１ａと、その外周を被覆する補強層１ｂとからなる。必要に応じて、補強層１ｂの周囲にさらに他の被覆層を設けてもよい。
プラスチック光ファイバ１ａはコア−クラッドから構成されるもので、公知のものを使用できる。屈折率分布型（ＧＩ型）光ファイバ、段階屈折率型（ＳＩ型）光ファイバのいずれでもよい。シングルモード光ファイバ、マルチコア光ファイバのいずれでもよい。
プラスチック光ファイバ１ａの材料として、例えばフッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シクロオレフィン系樹脂等が挙げられる。

補強層１ｂの材料は公知のものを使用できる。例えばアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、フッ化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、紫外線硬化型ウレタンアクリレート系樹脂、シクロオレフィン系樹脂が挙げられる。
光ファイバ心線１が補強層１ｂの周囲に他の被覆層を有する場合、他の被覆層の材料は公知のものを使用できる。例えば紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂や電子線硬化型エポキシアクリレート樹脂が挙げられる。

光ファイバ心線１の外径は特に限定されない。例えば２００〜７５０μｍが好ましく、２５０〜４００μｍがより好ましい。
光ファイバ心線１のヤング率は、７５０〜２５００ＭＰａであることが好ましく、１０００〜２５００ＭＰａがより好ましく、１２００〜２５００ＭＰａがさらに好ましく、１４００〜２０００ＭＰａが特に好ましい。光ファイバ心線１のヤング率が上記範囲の下限値以上であるとリボン取扱い時に損失増加などの問題が発生し難く、上限値以下であると光ファイバ心線の伝送損失の増加を抑えられる。

一括被覆２の材料としては、例えばウレタンアクリレート等の紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂、エポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂が好ましい。
一括被覆２に透明性が要求される場合には、ウレタンアクリレート系の樹脂が好ましい。
一括被覆２のヤング率は４００〜１０００ＭＰａが好ましく、５００〜８００がより好ましい。一括被覆３のヤング率が上記範囲の下限値以上であるとねじり耐性に優れ、リボン取扱い時に分離などの問題が発生し難く、上限値以下であると光ファイバ心線のリボン化後の伝送損失の増加を抑えられる。
一括被覆２の厚みは、光ファイバ心線１の中心を通るＹ方向における一括被覆２の厚さをｙ１、光ファイバ心線１の中心を通るＸ方向における一括被覆２の厚さをｘ１とすると、ｙ１は３〜５０μｍが好ましく、５〜２０μｍがより好ましく、５〜１０μｍがさらに好ましい。ｘ１は３〜５０μｍが好ましく、５〜２０μｍがより好ましく、５〜１０μｍがさらに好ましい。

光ファイバリボン１０は、複数本の光ファイバ心線１を平行かつ一列に整列させた状態で、これらの外周に樹脂を塗布し硬化させて一括被覆２を形成することで製造できる。樹脂の塗布は、コーティングダイに複数本の光ファイバ心線１を整列させた状態で入線して走行させる方法で行うことができる。
一括被覆２を薄く形成することによって、光ファイバリボン１０の外面に、光ファイバ心線１の外面に追従する山谷形状を設けることができる。コーティングダイの出口の金型形状によって、光ファイバリボン１０の外面の形状を制御できる。コーティングダイで塗布する樹脂の粘度によっても、中心角θおよび谷における一括被覆の厚さｄを制御できる。

本実施形態の光ファイバリボンは、厚さ方向の外面が山谷形状を有し、前記中心角θが適度に大きくて十分な深さの凹溝が形成されているため、光ファイバリボンを複数のＶ溝上に置くときの位置決めが容易である。したがって複数のＶ溝を有する固定部材を用いて多芯一括接続する場合の作業効率が向上する。
また、厚さ方向の両側の外面が山谷形状に形成されているため、複数の光ファイバリボンを圧さ方向に積層させる場合に、位置ずれが生じにくく位置安定性に優れる。
また、山の頂部での一括被覆の厚さを薄く形成しても、山の頂部から谷にかけて一括被覆の厚さを漸次増大させて、谷での一括被覆の厚さを大きくすることによって優れたねじり耐性を実現できる。

なお、本実施形態の光ファイバリボンは、厚さ方向の両側の外面を山谷形状としたが、図２に示すように、一方の外面のみを山谷形状とし、他方の外面を平坦面２ｃとしてもよい。図２において図１と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の光ファイバリボン１１は、一括被覆１２を形成する際に、光ファイバリボン１１の厚さ方向の一方の外面が山谷形状、他方の外面が平坦面２ｃとなるように、コーティングダイの出口の金型形状を変更することにより製造できる。
このように光ファイバリボン１１の厚さ方向の一方の側と他方の側（表側と裏側）とで外面の形状が異なっていると、光ファイバリボン１１の表側と裏側を識別できる点で好ましい。

なお、隣接する光ファイバ心線の外面は互いに接していなくてもよく、所定の間隔で離間して配置されていてもよい。光ファイバ心線の外面が互いに接していると、多芯一括接続における軸合せが容易な点で好ましい。
光ファイバ心線が離間して配置されている場合、隣接する光ファイバ心線の外面間の最短距離は、光軸調整の点で５μｍ以下が好ましく、３μｍ以下がより好ましい。

以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
＜測定方法＞
［Ｖ溝への位置決め容易性］
水平面に、４条のＶ溝がピッチ２５０μｍで連続的に形成されており、Ｖ溝をなす２つの斜面の角度が９０°である４連Ｖ溝を用意した。４本の光ファイバ心線で構成される光ファイバリボンを長さ１ｍに切断したものを被測定サンプルとした。被測定サンプルの一方の端部を前記４連Ｖ溝に載せ、その上に２０ｇの重りを載せて固定した。被測定サンプルの他方の端部は受光器に接続した。光源として波長８５０ｎｍのＬＥＤを使用し、コア径５０μｍの導光用光ファイバを介して、４連Ｖ溝上の被測定サンプルを構成する複数の光ファイバ心線のうち、幅方向において最も外側に位置する第１の光ファイバ心線に導光した。第１の光ファイバ心線から出射される光パワーが最大となるように導光用の光ファイバの位置を調整し、第１の光ファイバ心線における光損失を測定した。次に導光用の光ファイバの位置を水平方向に２５０μｍずつ動かしながら、残りの３本の光ファイバ心線における光損失を順に測定した。
４連Ｖ溝に載せた光ファイバリボンの幅方向が水平方向と一致している状態が最も精度良く位置決めされた状態であり、この場合は４本の光ファイバ心線における光損失がいずれも小さくなる。
４本の光ファイバ心線の光損失のうちの最大値（以下、最大の損失値という）に基づいて、下記の基準でＶ溝への位置決め容易性を評価した。最大の損失値が小さいほどＶ溝への位置決め容易性に優れる。
〇：最大の損失値が０．５ｄＢ以下。
△：最大の損失値が０．５ｄＢより大きく、１．０ｄＢ以下。
×：最大の損失値が１．０ｄＢより大きい。

［ねじり耐性］
間隔が１０ｍｍである一対の把持具で、光ファイバリボンを緩みの無い状態に把持し、一方の把持具を、光ファイバリボンの中心軸Ｏを回転軸として９０°回転させることによって光ファイバリボンにねじり応力を加えた。前記一方の把持具を９０°回転させた状態を５秒間保持して元に戻し、光ファイバリボンの外観を観察して、異常（分離または剥離）の有無を確認した。
分離とは、光ファイバリボンを構成している光ファイバ心線の少なくとも１本が単心に分離した状態を意味し、剥離とは光ファイバリボン形体は維持しており使用可能であるが、一括被覆と光ファイバ心線との間で剥離が生じた状態を意味する。

以下の例１〜６は実施例、例７は比較例である。
（例１）
４本の光ファイバ心線を用いて、図１に示す構造の光ファイバリボンを製造した。
光ファイバ心線は、コア径６０μｍのＧＩ型プラスチック光ファイバの周囲に、ポリカーボネート系樹脂の補強層を設けたもので、光ファイバ心線の外径は２５０μｍ、光ファイバ心線のヤング率は１５００ＭＰａである。
一括被覆の材質は紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂で、ヤング率は５６３ＭＰａである。一括被覆の厚さは谷付近の傾斜部以外はほぼ均一であり、ｘ１、ｙ１のいずれも５μｍとした。谷における一括被覆層の厚さｄは、いずれの谷も５〜６μｍの範囲内であった。
得られた光ファイバリボンについて、上記の方法でＶ溝への位置決め容易性およびねじり耐性を評価した。その結果を表１に示す（以下、同様。表中の「‐」は未測定であることを意味する。）。

（例２〜４）
例１において、一括被覆の材質を、ヤング率の異なる紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂に変更した。各例における一括被覆のヤング率は表１に示す通りである。それ以外は例１と同様にして光ファイバリボンを製造した。

（例５〜７）
例１において、一括被覆を形成するためのコーティングダイ出口の金型形状を変更した以外は実施例１と同様にして、中心角θが異なる光ファイバリボンを製造した。各例における中心角θは表１に示す通りである。

表１の結果に示されるように、中心角θが３０〜８０°である例１〜６の光ファイバリボンは、Ｖ溝への位置決め容易性に優れる。特に一括被覆のヤング率が４００ＭＰａ以上である例１、３、４〜６はねじり耐性にも優れる。

１プラスチック光ファイバ心線
１ａプラスチック光ファイバ
１ｂ補強層
２、１２一括被覆
２ａ山の頂部
２ｂ谷
２ｃ平坦面
１０、１１プラスチック光ファイバリボン
Ｐ山の頂点
Ｑ傾斜部の起点
θ 中心角

Claims

複数本のプラスチック光ファイバ心線が、それぞれの中心軸が同一平面上で互いに平行となるように配され、一括被覆により一体化されたプラスチック光ファイバリボンであって、
前記プラスチック光ファイバリボンの厚さ方向の少なくとも一方の外面は、前記プラスチック光ファイバ心線の外面に追従する山谷形状を有するとともに、山の頂部から谷に向かう方向において前記一括被覆の厚さが漸次増大する傾斜部が存在し、
前記プラスチック光ファイバリボンの長さ方向に垂直な断面において、前記プラスチック光ファイバリボンの外面の前記山の頂点から前記傾斜部に至るまでの弧と、前記プラスチック光ファイバ心線の中心とを結んで形成される扇形の中心角θが３０〜８０°であることを特徴とするプラスチック光ファイバリボン。
前記一括被覆のヤング率が４００ＭＰａ以上である、請求項１に記載のプラスチック光ファイバリボン。
隣接するプラスチック光ファイバ心線の外面が互いに接している、請求項１または２に記載のプラスチック光ファイバリボン。