JP4055277B2

JP4055277B2 - 光ファイバ着色心線

Info

Publication number: JP4055277B2
Application number: JP37194398A
Authority: JP
Inventors: 大輔斉藤; 知之服部; 一也桑原
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2018-12-28
Also published as: JP2000193855A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバに一次被覆層、二次被覆層を施した光ファイバ素線上に、更に紫外線硬化型インク層を施した光ファイバ着色心線の改良に関する。
より詳細には、本発明の光ファイバ着色心線は、従来の光ファイバ着色心線で問題となっていた製造時または使用時に着色心線同士又はボビン等の巻き枠との間の摩擦が極めて低くてボビン巻き時の局部的なロス増や下口部のロス増がなく、しかも巻き乱れが防止できる特徴を有する。
【０００２】
【従来の技術及び課題】
従来、光ファイバ着色心線の製造時または使用時にボビン巻きをした時に、ＯＴＤＲ伝送特性を測定すると、段差により局部的なロス増や下口部のロス増等の異常が発生する場合がある。ロス増光ファイバの局部的なロス増の原因としては、ボビン等に重ね巻きする際に光ファイバ着色心線同士の或いはボビンとの間の摩擦が関係している。
即ち、摩擦が高いとボビン付近でターンする際に光ファイバのたるみが元に戻り難くなり、その上に光ファイバを重ね巻きされると段差となる。
図３は従来の光ファイバ着色心線において、伝送時のロス増が生じる箇所を示すグラフである。図３−（イ）に示されるように、下ロ部の方が側圧が大なのでロス増となり、図３−（ロ）に示されるように、段差に局部的なロス増が生じることになる。
【０００３】
そのために、このような摩擦を低くする技術が求められている。例えば、特開平８−２９７２３２号公報には、被覆層にテフロンワックス、ポリエチレンワクッス等の安定添加物やシリコン油、弗素化油等の不安定添加物を添加したコーティング材を用いて、光ファイバテープ心線同士の摩擦係数を０．７以下にする技術が、特開平８−２１７４９５号公報には、被覆層に変性シリコーン油を添加することにより、光ファイバテープ心線同士の摩擦係数を０．４５〜０．５５にする技術が知られている。
【０００４】
上述のように、光ファイバテープ心線同士の摩擦係数を低下させる技術は知られているが、光ファイバ着色心線間の摩擦係数の低下を意図した特許はこれまでに知られていない。
なお、従来、光ファイバ着色心線を構成する着色インク層としては、以下の処方のものが知られている。
即ち、着色インク層は、通常、ベース樹脂（イ）として、Ｎ−ビニルピロリドン、ヘキサンジオール、ジアクリレート等のモノマーやポリオール、ポリエーテル、ポリウレタン等の主鎖にアクリロイル基末端を有するオリゴマー（反応性希釈剤）や更にアミノアセトフェノン、ベンゾインエーテル、アミノホスフィンオキサイド等の増感剤等を含む開始剤が含まれる。
顔料（ロ）としては、フタロシアニン、縮合ポリアゾ染顔料、酸化チラン、カーボンブラックなどが含まれる。
更に、シリコーン油、弗素油等の剥離剤（ハ）から構成される。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者はこれらの課題を種々検討した結果、光ファイバ着色心線において、光ファイバ着色心線間の摩擦係数を０．１以上０．２５以下、且つ着色層の表面粗さ（Ｒａ）を０．３μｍ以下とすることにより、従来の光ファイバ着色心線で問題となっていたボビン巻き時の局部的なロス増及び下口部のロス増、巻き乱れを有効に防止できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は：紫外線硬化型インクにより着色層を設けた光ファイバ着色心線において、着色層を構成する紫外線硬化型インクとして末端にアクリロイル基を有するオリゴマー１０重量％以上３０重量％以下、該オリゴマーと相溶性の良い変性シリコ−ン油０．１〜４重量％を含み、且つ光ファイバ着色心線間の摩擦係数が０．１以上０．２５以下であって、且つ着色層の表面粗さ（Ｒａ）が０．３μｍ以下である光ファイバ着色心線に特徴を有する。
【０００６】
以下、本発明を図面に基いて詳細に説明する。
（Ａ）本発明の特徴は、基本的に、紫外線硬化型インクにより着色層を設けた光ファイバ着色心線において、着色層を構成する紫外線硬化型インクとして末端にアクリロイル基を有するオリゴマー１０重量％以上３０重量％以下、該オリゴマーと相溶性の良い変性シリコ−ン油０．１〜４重量％を含み、且つ光ファイバ着色心線間の摩擦係数が０．１以上０．２５以下であって、且つ着色層の表面粗さ（Ｒａ）が０．３μｍ以下である光ファイバ着色心線である。
【０００７】
その理由は以下の通りである。
本発明の光ファイバ着色心線において、光ファイバ着色心線間の摩擦係数が０．１未満では、巻き乱れが発生するようになる。即ち、光ファイバの巻き張力は５０ｇ／ｆ以下と小さく、押さえ付ける力が小さい上に、空気中を高速で移動するため絶縁層である着色インク層が静電気を帯て相互に反発する。これに加えて、光ファイバ着色心線同士が良く滑るのでボビン上で巻かれた心線が動いたり、ずれたりして巻き乱れが起きるからである。
【０００８】
逆に、光ファイバ着色心線間の摩擦係数が０．２５を越えて大きくなると、光ファイバ着色心線の中間部の局部的なロス損失の増加が発生してしまう。即ち、ボビンの鍔付近でターン（巻き列の進行方向の反転）する際に、ボビンの鍔の近傍で進行する光ファイバは、鍔との接触により光ファイバの巻き径より大きな径を描くように外側に引張られたり、
或いは鍔の静電気により進路が蛇行したりするために巻き状態に弛みを生じる等して、この弛んだ光ファイバが別の光ファイバに挟み込まれて局所的な損失増加を生じる。
この際に、光ファイバの摩擦係数が小さい場合には、ドラムの鍔ととの接触摩擦が小さいことに加え、一瞬生じた弛みは光ファイバ同士の滑りが良いので巻取り張力により瞬時に解消されるが、この摩擦係数が大き過ぎると滑らずに残ってしまうからである。
【０００９】
また、着色層の表面粗さ（Ｒａ）が０．３μｍを越えて粗いと、マイクロベンドによる下口部の損失増加が発生するようになる。下口部は、最も大きな側圧が働く場所であるため、表面が粗い状態では損失増加が生じるからである。
着色層に添加するシリコーン油の種類とその添加量によって、表面粗さ（Ｒａ）を本発明で意図する範囲に大きく調整できる。通常、着色層を構成するベース樹脂とシリコーン油とは相溶性が悪く、その添加量が多いとインクの塗布時に又は塗布後硬化するまでにシリコーン油とベース樹脂との分離が生じ、ダイス中の樹脂の流れの不均一化や塗布後のインクの流れにより表面の荒れが生じる。このために、本発明においては、シリコーン油を同量添加するのであれば、表面粗さ（Ｒａ）を低減するために、ベース樹脂と相溶性の良いシリコーン油、即ち変性シリコ−ン油を用いるのが良い。
【００１０】
即ち、表面摩擦を下げるには、エポキシ系のオリゴマーの使用が特に効果的である。
エポキシ系（メタ）クリレートオリゴマーの配合比を増加させることにより、摩擦係数の低減効果を果たすのが良い。これは、エポキシ系（メタ）クリレート等のシリコーンオイルと相溶性の良い成分が架橋すると、インク層中のシリコーン油との相溶性の低い領域の割合が高くなり、シリコーン油が硬化されたインクから浸出し易くなり、少量のシリコーン油でも有効に働くのである。
【００１１】
（Ｂ）本発明の光ファイバ着色心線の構成
（ｉ）図１は、本発明の光ファイバ着色心線の層構成の横断面を示す模式図である。
即ち、本発明の光ファイバ着色心線は、基本的に、ガラス（光ファイバ）１、ガラスを取り囲む一次被覆層２、該一次被覆層上の二次被覆層３、最外層を構成する着色層４から構成されている。
【００１２】
（ｉｉ）着色層本発明の光ファイバ着色心線を構成する着色層としては、以下の成分から構成される必要がある。
即ち、（イ）ベース樹脂には：モノマーとして、Ｎ−ビニルピロリドン、ジアクリレート等の不飽和ビニル化合物やヘキサンジオール等のような任意のモノマーが使用できる。
オリゴマーとして、末端にアクリロイル基を有するビスフェノールＡ又はフェノールノボラックとエピクロロヒドリンとの共重合体等のエポキシオリゴマーの使用がシリコーン油との相溶性の観点から好ましく、特にシクロヘキサン環を介して末端にアクリロイル基を有する脂環族エポキシ樹脂等が好適に使用できるが、他の公知のオリゴマーをも併用できる。
【００１３】
更に、アミノアセトフェノン、ベンゾインエーテル、アミノホスフィンオキサイド等の任意の増感剤等を含む開始剤を使用する。
（ロ）顔料として、フタロシアニン、縮合ポリアゾ染顔料、酸化チラン、カーボンブラックなど任意の顔料が使用できる。
（ハ）シリコーン油として、特定の変性シリコーン油、例えばポリエーテル／アルキルエーテル変性シリコーン油、弗素変性シリコーン油等を０．１〜４重量％、好ましくは０．５〜４重量％の添加量で使用することが、摩擦係数を低減させる観点から望ましい。もちろん、該特定のシリコーン油の一部を公知の剥離用シリコーン油で代替えしても良い。
該変性シリコーン油の添加量が０．１未満では表面摩擦を低くする効果が殆ど見られなくなるし、４重量％を越えると表面粗さが粗くなり、ロス増が発生する。
【００１４】
（ｉｉｉ）各被覆層一次被覆用、二次被覆用樹脂としては、熱硬化性樹脂、紫外線硬化型樹脂、放射線硬化型樹脂等をその用途に応じて広く使用できるが、紫外線硬化型樹脂の使用が望ましい。
該紫外線硬化型樹脂としては、着色層のベース樹脂と同じものを使用しても良く、通常ウレタン（メタ）クリレート、エステル（メタ）クリレート、エポキシ（メタ）クリレート等を使用できる。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を説明するが、これらの実施例は本発明を限定するものではない。
＜評価方法＞
（ｉ）伝送損失
安藤（株）製後方散乱損失測定装置ＡＱ−７１１０Ｃを用い、光後方散乱損失測定法（ＤＴＤＲ）により１．５５μｍの損失を長手方向に測定する。ボビンの胴と接触するいわゆる下口側端の２００ｍの区間の光ファイバ着色心線の伝送損失を同一の光ファイバ着色心線を束状態で測定した時の伝送損失（標準値０．１９ｄＢ／ｋｍ）に対し０．０５ｄＢ／ｋｍ以上大きい場合、下口損失増加があるものと判断した。
一方、光ファイバ着色心線の中間点において同じく束状態と比較して伝送損失が０．０５ｄＢ／ｋｍ以上大きい箇所が存在した場合には局部的な損失増加があると判断した。
【００１６】
即ち、光ファイバ着色心線を各１００ｋｍづつＡＢＳ樹脂製ボビン（胴径１５ｃｍφ、胴幅３５ｃｍ）に巻取り、巻取張力５０ｇｆ、巻ピッチ０．８ｍｍで行う。該ボビン巻きの光ファイバ着色心線をＯＴＤＲ（波長１．５５μｍの光を用い光後方散乱損失測定法）にて測定する。波形上の段差（局部的ロス増）及び下口部０〜２００ｍのロス増の有無を評価した。
なお、ロス増については、光ファイバ着色心線の束状態と比較して伝送損失が０．０５ｄＢ／ｋｍ以上増加しているものを「ロス増あり」とする。
【００１７】
（ｉｉ）表面粗さ（Ｒａ）
３次元走査電子顕微鏡（エリオニクスＥＲＡ−８０００ＦＥ）で測定する。
（ｉｉｉ）光ファイバ着色心線の表面摩擦光ファイバ着色心線を図２に示すように市販のスライドグラス上に３０本設置し、その下の光ファイバ着色心線３０本の上を滑らせる。その際に、荷重５４．８ｇｆ（重り＋スライドグラス＋光ファイバ）、引張速度６ｃｍ／分の条件で行う。（動）摩擦係数μは、測定値／荷重（５４．８ｇｆ）で表す。
図２は、光ファイバ着色心線の表面摩擦係数の測定法を説明する概略図である。
（ｉｖ）表面凹凸測定
各光ファイバ着色心線のインク表面をＳＥＭで測定する。これはＲａの評価の１つである。
【００１８】
（ｖ）巻き乱れ
１００ｋｍの巻き替え中にボビンに巻かれている光ファイバ着色心線が滑り上層の光ファイバ着色心線の下に入り込んだする現象を言う。
この巻き乱れ現象が起きると、次工程で光ファイバ着色心線を繰り出す際に上に乗った光ファイバ着色心線に押さえられて繰り出しが出来なくなったり、光ファイバが破断したり、或いは光ファイバ着色心線が局部的に側面からの力を受けて変形し表面に押型がついて伝送特性が悪化したりする。
これを確認するためには、光ファイバ着色心線を巻取ったボビンの表面を巻取り中、又は巻取後に見て、上層の光ファイバ着色心線が下層の間に落ち込んで見えるもの、隣り合って巻かれる光ファイバ着色心線の間隔が変動しているもの、不要な箇所で交差したり巻いた光ファイバ着色心線列の一部に割れ目のように隙間が開く現象が生じたものは「巻き乱れ」が生じていると判断した。
（ｖｉ）変性シリコーン油の選定
添加剤及び顔料を省いたインクのベース樹脂液を、１００ｍｌ容のビーカーに１０ｇ秤量し、２５℃で変性シリコーン油を添加し、どの添加量で白濁するかを目視で評価した。
【００１９】
＜評価サンプルの作製＞
１）常法に従って製造されたウレタンアクリレートからなる紫外線硬化型樹脂の一次被覆層、二次被覆層（該層の厚みは夫々３５μｍ、２３μｍ）を有する外径２４０μｍの光ファイバ素線を用い、該素線上に下記組成からなる紫外線硬化型のインクを厚み８μｍで塗布し、紫外線照射量１００ｍＪ／ｃｍ²で窒素雰囲気下で硬化させて光ファイバ着色心線とした。また、上記素線は全て同一で、インク組成のみを変更して評価を実施した。
２）インク組成：
モノマー（東亜合成化学工業（株）製Ｍ−１０１^*1)）、オリゴマー（エポキシアクリレート；昭和高分子（株）製ＳＰ−１５０９^*2)）、開始剤（チバガイギー社製イルガキユア９０７）、顔料（大日本精化（株）製フタロシアニンブルーＺＣＡ１０４）、シリコーン油Ａ（ポリエーテル／アルキルエーテル変性シリコーン油）シリコーン油Ｂ（弗素変性シリコーン油）を用い、オリゴマーの添加量、シリコーン油の種類、添加量を変更して各サンプルを作製した。その結果、シリコーン油Ａ、シリコーン油Ｂの臨界量は夫々０．０５ｇ、０．０１ｇであった。
【００２０】
【化１】

【００２１】
【表１】

【００２２】
【表２】

【００２３】
＜評価結果＞
上記表１〜２により、摩擦係数が０．２５を越えると局部的なロス増が発生する（比較例１〜６参照）。一方、摩擦係数が０．１未満であるとボビン巻き付け時に巻き乱れが発生する（比較例１３〜１８参照）。Ｒａが０．３を越えると、下口部のロス増が発生する（比較例３、５〜６、７〜１２、１５、１７、１８参照）。従って、光ファイバ着色心線において、摩擦係数を０．１〜０．２５に、Ｒａを０．３以下にする必要があることが分かる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の光ファイバ着色心線は、従来の光ファイバ着色心線で問題となっていた製造時または使用時に着色心線同士又はボビン等の巻き枠との間の摩擦が極めて低くてボビン巻き時の局部的なロス増や下口部のロス増がなく、しかも巻き乱れが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ着色心線の層構成の横断面を示す模式図である。
【図２】光ファイバ着色心線の表面摩擦係数の測定法を説明する概略図である。
【図３】従来の光ファイバ着色心線において、伝送時のロス増が生じる箇所を示すグラフであり、図３−（イ）は、下ロ部の方が側圧が大なのでロス増となることを示し、図３（ロ）は、段差に局部的なロス増が生じることを示している。
【符号の説明】
１ガラス（光ファイバ）
２ガラスを取り囲む一次被覆層
３一次被覆層上の二次被覆層
４最外層を構成する着色層

Claims

紫外線硬化型インクにより着色層を設けた光ファイバ着色心線において、着色層を構成する紫外線硬化型インクとして末端にアクリロイル基を有するオリゴマー１０重量％以上３０重量％以下、該オリゴマーと相溶性の良い変性シリコ−ン油０．１〜４重量％を含み、且つ光ファイバ着色心線間の摩擦係数が０．１以上０．２５以下であって、且つ着色層の表面粗さ（Ｒａ）が０．３μｍ以下であることを特徴とする光ファイバ着色心線。