JP4058626B2 - 光ファイバ融着接続部の再被覆方法および光ファイバ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバ融着接続部の再被覆方法および光ファイバに係り、特に光ファイバを融着接続して露出した部分の再被覆に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クロージャーや端子箱などの設置が不可能な長距離光伝送路、例えば海底ケーブルにおいては、場合によっては数十ｋｍの光ファイバケーブルを形成する必要がある。このように長い光ファイバケーブルを製造する場合、ケーブル長に満たない光ファイバについては低損失かつ高強度の接続を行い、この接続部の形状および外径を光ファイバ被覆部と同程度に形成する必要がある。
【０００３】
従来、被覆を除去した光ファイバを端面で融着接続した後、露出した光ファイバを再被覆するには、再被覆部分を紫外線硬化型樹脂で被覆し、紫外線を照射して再被覆部分を硬化させ、モールド被覆（再被覆）を形成するという方法がとられてきた。
【０００４】
しかしながら、このような光ファイバ融着接続部の再被覆方法においては、光ファイバの被覆の外径とほぼ等しい径となるようにモールド被覆を行うためには、被覆と樹脂との重なり（オーバーラップ）部分で、モールドされる樹脂厚が薄くなる。このため、注入された樹脂が硬化する際の収縮によって、モールド被覆と光ファイバの被覆との界面であるモールド／被覆界面にクラックが生じる場合がある。
【０００５】
そこで、例えば特許文献１に示されているような再被覆方法が提案されている。この再被覆方法では、図６(ａ)および（ｂ）に示すように、接続される光ファイバ１００ａ、１００ｂの先端の被覆１０１ａを一部除去して被覆１０１の外径を細径化し、細径部１０２を形成している。そしてこの細径部１０２の先端の被覆１０１を除去して光ファイバ１００ａ、１００ｂを融着接続し、この後、融着接続部１０３およびその近傍１０４を光ファイバ１００ａ、１００ｂの被覆１０１とほぼ等しい径となるようにモールド樹脂１０５によりモールドしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２６４８４８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図６(ａ)および（ｂ）に示す再被覆方法によると、モールド樹脂１０５部分の外径を光ファイバ１００ａ、１００ｂの被覆１０１の外径と合わせることができるものの、以下のような問題が残る。
【０００８】
まず、第１に、モールド樹脂１０５と光ファイバ１００ａ、１００ｂの被覆１０１との重なり部分すなわちオーバーラップ部分１０６ではモールドされる樹脂の厚さが依然として薄いという構造上の問題がある。
【０００９】
これに加えて、モールド被覆に使用するモールド樹脂１０５の硬化収縮率が大きいこと、およびモールド樹脂１０５そのものの引張破断強度が低く且つ引張破断伸びが小さいため、注入されたモールド樹脂１０５が硬化する際の収縮によって生じるモールド樹脂１０５と被覆１０１との界面１０７におけるクラックを十分に防止することができない。特に、スクリーニング（張力付加）巻き替えを行った際にクラックが生じやすいという問題が残る。
【００１０】
また、オーバーラップ部分１０６では、モールド樹脂１０５の厚さが薄いという問題に加えて、モールド樹脂１０５と光ファイバ１００ａ、１００ｂの最外層を構成する被覆１０１との密着力が低いため、モールド樹脂１０５を硬化させた後にバリ等の余分な樹脂を除去するために、エタノールなどを用いた拭き取り処理（エタノール拭き）を行う際、オーバーラップ部分１０６が剥がれてしまうおそれがある。
【００１１】
さらに、接続される光ファイバ１００ａ、１００ｂの先端の被覆１０１ａを細径化する際にサンドペーパーを用いているが、被覆１０１の厚さはわずかに６０μｍ程度であるため、細径化には極めて高度のスキルと時間を要し作業効率が悪い。また、時にはガラスにダメージを与えて、ファイバ強度を低下させてしまうおそれもある。
【００１２】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、モールド／被覆界面におけるクラックの発生およびオーバーラップ部分の剥がれを発生させることなく光ファイバの被覆外径に近い外径で再被覆を行うことのできる光ファイバ融着接続部の再被覆方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、光ファイバ融着接続部の近傍も光ファイバの被覆外径に近く、モールド／被覆界面におけるクラックの発生およびオーバーラップ部分の剥がれがなく信頼性の高い再被覆部を備えた光ファイバを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る光ファイバ融着接続部の再被覆方法は、光ファイバ融着接続部の裸ファイバ部上に、硬化収縮率が６．０％未満であって、引張破断伸びが７０％以上であって、引張破断強度が２０ＭＰａ以上であって、光ファイバの最外層被覆を構成する樹脂との密着力が２００Ｎ／ｍ以上となる特性を有する樹脂組成物を用いてモールド被覆を形成する被覆工程を含むことを特徴とする。ここで裸ファイバはガラスファイバ又はカーボンコートされたガラスファイバを含む。
【００１５】
かかる構成によれば、モールド樹脂自体の硬化収縮率が低いので、モールド樹脂が硬化する際の収縮が少なく、モールド／被覆界面に発生するクラックおよびオーバーラップ部分の剥がれを防止することができる。これにより、従来のように光ファイバ先端の被覆を細径化する必要がなくなるため、強度低下を招くことなく、作業効率の向上を図ることができる。
【００１７】
かかる構成によれば、モールド樹脂の引張破断伸びが大きく、且つ引張破断強度も高いため、モールド樹脂が硬化する際の収縮力に抵抗することができ、モールド／被覆界面にクラックが発生するのを防止することができる。これにより、従来のように光ファイバ先端の被覆を細径化する必要がなくなるため、強度低下を招くことなく、作業効率の向上を図ることができる。
【００１８】
なお、モールド／被覆界面にクラックが発生するのを防止するためには、この樹脂組成物は、引張破断伸びが８２％以上、且つ引張破断強度が２３ＭＰａ以上であることがより好ましい。
【００２０】
かかる構成によれば、モールド樹脂と光ファイバの最外層被覆との密着力が強いため、モールド樹脂が硬化する際の収縮に抵抗してオーバーラップ部分の剥がれを防止することができる。これにより、従来のように光ファイバ先端部の被覆を細径化する必要がなくなるため、強度低下を招くことなく、作業効率の向上を図ることができる。
【００２１】
一方、密着力が２００Ｎ／ｍに満たない場合、オーバラップ部分が剥がれてしまい強度低下を生じてしまうという問題がある。
【００２２】
なお、オーバーラップ部分の剥がれを防止するためには、密着力が４００Ｎ／ｍ以上であることがより好ましい。また４５０Ｎ／ｍ以上であるとさらに望ましい。
【００２３】
なお、モールド／被覆界面に発生するクラックおよびオーバーラップ部分の剥がれを防止するためには、モールド樹脂の硬化収縮率が５．５％以下であることがより好ましい。
【００２４】
ここで、モールド被覆は裸ファイバ部を完全に覆うように形成すればよいが、望ましくは、裸ファイバ部上から各光ファイバ先端の被覆上に重なるように形成する。モールド樹脂自体が、硬化する際の収縮力に抵抗することができ、オーバラップ部分の剥がれを防止することができるため、光ファイバ先端部の被覆にダメージを与えることもなく、しかも一部で光ファイバの被覆とモールド樹脂とのオーバラップ部分を形成することにより、確実な保護が可能となる。
【００２５】
また、裸ファイバ部のみを覆い光ファイバの被覆とは光ファイバの光軸に対して垂直な面でのみ接するように形成しても、モールド樹脂の引張破断伸びが大きく、且つ引張破断強度も高く、モールド樹脂が硬化する際の収縮力も小さいため、クラックの発生も剥がれもない、確実な再被覆を実現することができる。
【００２６】
また、光ファイバの融着接続部に上述した再被覆すなわちモールド樹脂を形成した光ファイバは、モールド／被覆界面のクラックの発生もなく、オーバーラップ部分の剥がれもない。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２８】
本発明では、図１に示すように、光ファイバ１０ａ、１０ｂの融着接続部１１における裸ファイバ部１２ａ、１２ｂ上に、硬化した状態での引張破断伸びが７０％以上、かつ引張破断強度が２０ＭＰａ以上となる特性を有する樹脂組成物を用いてモールド被覆１３を形成するようにしたことを特徴としている。
【００２９】
例えば、図２乃至図４にこの再被覆工程を示すように、光ファイバ融着接続部１１の裸ファイバ部１２ａ、１２ｂにモールド金型１（EP１１９７３１１A1公報参照）を装着する。このモールド金型は上下１対のモールド金型１４Ａ、１４Ｂで構成されている。そして、ここでは、この上下モールド金型１４Ａ、１４Ｂの樹脂注入ゲート１５からキャビティ領域１６に前述した特性を有する樹脂組成物としてウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂（モールド樹脂１７）を供給した後、キャビティ領域１６に硬化エネルギーである紫外線１８を照射してモールド樹脂１７を硬化させる。その後、上下モールド金型１４Ａ、１４Ｂをはずしてばり１９がある場合にはこのばり１９をアルコール（例えばエタノール）で拭き取るという方法がとられる。
【００３０】
すなわち、まず、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、例えば紫外線１８を透過する石英ガラスからなる上モールド金型１４Ａと下モールド金型１４Ｂとの間に形成されるキャビティ領域１６の中心に融着接合のなされた裸ファイバ部１２がくるように配置し、ウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂であるモールド樹脂１７を円柱状のキャビティ領域１６内に充填する。
【００３１】
この状態でキャビティ領域１６に紫外線１８を照射してモールド樹脂１７を硬化させる。このとき上モールド金型１４Ａと下モールド金型１４Ｂとの間にはばり１９が形成されていることが多い。
【００３２】
そして、図３に径方向断面図を示すように、上モールド金型１４Ａおよび下モールド金型１４Ｂをはずして、アルコールを染み込ませた不織布を用いてばり１９を拭き取る。
【００３３】
このようにして、図４に径方向断面図を示すように、ばりのない再被覆を得る。この再被覆長さLは例えば有着接続前に被覆除去するための被覆除去工具により異なるが、８から３８ｍｍ程度であった（図１参照）
【００３４】
次に、種々の特性を有するモールド樹脂を用意しこれらのモールド樹脂１７を用いて再被覆を行い、モールド被覆１３の強度や収縮率等を測定した。
【００３５】
まず、光ファイバ１０ａ、１０ｂとして、外径１２５μｍのシングルモードの光ファイバ１０の裸ファイバ部１２に、ウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂による２層の被覆２０を施した外径２４５μｍの光ファイバ１０ａ、１０ｂを用いる。
【００３６】
この光ファイバ１０ａ、１０ｂの端部の被覆２０をリムーバーあるいは熱硫酸等により除去し、裸ファイバ部１２端面をファイバカッターでカットして、アセトンによりガラス表面の超音波洗浄を行う。なお、ここでは、アセトンに代えて、Ｈ2ＳＯ4を用いてもよい。
このような光ファイバ１０ａ、１０ｂを２組準備し、端面同士をつき合わせて融着接続を行った。
【００３７】
この融着接続部１１を含む光ファイバ１０ａ、１０ｂを、前述した上下モールド金型１４Ａ、１４Ｂにセットして、ウレタンアクリレート系オリゴマーをベースとし、希釈モノマー、光開始剤を添加した紫外線硬化型樹脂からなる６種類のモールド樹脂１７をキャビティ領域１６に注入し、紫外線１８を照射してモールド樹脂１７を硬化させた。
【００３８】
そして、モールド金型１４Ａ、１４Ｂから光ファイバ１０ａ、１０ｂを取り出して、ばり１９等の不要部分（未硬化部分を含む）をエタノールにより拭き取り、顕微鏡下にてモールド被覆１３の観察を行うと共に、モールド被覆１３と光ファイバ１０の被覆２０との界面２１におけるクラックの発生状況、および被覆２０とモールド被覆１３のオーバーラップ部分１３ａの剥離発生状況を調べた。
【００３９】
さらに、一定張力付加によるスクリーニング巻き替えを施し、再度顕微鏡下においてモールド被覆１３の観察を行った。
【００４０】
以上の観察の結果は、表１に示すとおりであった。なお、モールド樹脂１７として、オリゴマーのウレタン基濃度、分子量および配合量、ならびにモノマーの種類および配合量を調整することにより特性を変化させたＡ〜Ｆの６種類の樹脂を採用した。
【００４１】
【表１】
【００４２】
なお、引張破断伸び、引張破断強度の測定は、各モールド樹脂１７と同じ組成を有する試験片について、ＪＩＳＫ７１２７に準拠して引張破断伸びと引張破断強度を測定した。このときの標線間距離は２５ｍｍ、温度２３℃、湿度５０％RHの環境下で、引張速度５０ｍｍ／分で測定した。
【００４３】
このときの試験片は、以下のようにして得られたものである。まず、各モールド樹脂１７と同じ組成を有する液状組成物を、アプリケータを用いてガラス上に塗布する。そして、メタルハライドランプを用いて空気雰囲気下で１．０J／ｃｍ2の紫外線を照射して、厚さ約２００μｍの硬化膜を作製する。このようにして形成された硬化膜から２号試験片を採取して得られたものである。
【００４４】
また、光ファイバ最外層の被覆２０との密着力（貼り付き力）の測定は、以下のようにして行った。
図５に示すように、まず、光ファイバ最外層被覆樹脂の液状組成物をアプリケータを用いてガラス板２２上に塗布し、メタルハライドランプを用いて窒素雰囲気下で０．５J／ｃｍ2の紫外線を照射して、厚さ約１３０μｍの硬化膜２３Ａを作製する。
【００４５】
また、モールド樹脂１７用の液状組成物をアプリケータを用いて前述の硬化膜２３Ａ上に塗布し、メタルハライドランプを用いて空気雰囲気下で０．１J／ｃｍ2の紫外線を照射して、厚さ約１３０μｍの硬化膜２３Ｂを作製する。
【００４６】
この硬化膜２３Ｂに幅１ｃｍで一定長さの短冊状の切れ目２４を入れた後、これの一端を剥がして一定長さを９０度に折り曲げて折曲げ部２５を作製する。そして、この折曲げ部２５の先端を引っ張って全体を剥離させ、剥離時の引張り力Ｆを幅で割って密着力とした。測定は、温度２３℃、湿度５０％RHの環境下において行われた。
【００４７】
また、硬化収縮率は、硬化前の液状樹脂の比重をｄｉ、硬化後の樹脂の比重をdｓとすると、硬化収縮率＝｛（ｄｓ−ｄｉ）／ｄｓ｝×１００（％）で得られる。
【００４８】
ここで、エタノールで拭いた後のモールド／被覆界面２１のクラック発生率あるいはオーバーラップ部分１３ａの剥がれの発生率を、１５のサンプルに対して算出した。さらに、スクリーニング巻き替え後のモールド／被覆界面２１のクラック発生率あるいはオーバーラップ部分１３ａの剥がれの発生率は、エタノールで拭いた後にモールド／被覆界面２１のクラック発生もオーバーラップ部分１３ａの剥がれの発生もなかったサンプルに対して算出した。
【００４９】
表１に示したように、モールド樹脂Ａ、Ｂを用いた場合には、硬化収縮率の低減によりモールド樹脂硬化後モールド／被覆界面のクラックは発生しなくなり、且つ引張破断強度と引張破断伸びが高いため、スクリーニング巻き替え後にクラックが発生することもなくなった。また、最外層被覆２０に対する密着力が高いためオーバーラップ部分１３ａの剥がれもなくなり、適正な再被覆が行われたことがわかる。
【００５０】
次に、モールド樹脂Ｃを用いたところ、硬化収縮率は、５．７％、引張破断強度は、８２％、引張破断伸びは２４Ｍｐａ、最外層被覆２０に対する密着力は２８０Ｎ／ｍであった。このとき、モールド樹脂硬化後、エタノール拭きを行ったところ、モールド／被覆界面２１にクラックが発生し、発生率は３／１５であった。さらに、スクリーニング巻き替え後にもモールド／被覆界面２１にクラックが発生し、発生率は２／１０であった。さらにまた、このときエタノール拭き後のオーバラップ部分１３ａの剥がれが生じ、エタノール拭き後の剥がれ発生率は２／１５、スクリーニング巻き替え後の剥がれ発生率は２／１０であった。
【００５１】
次に、モールド樹脂Ｄを用いたところ、硬化収縮率は、５．６％、引張破断強度は、９４％、引張破断伸びは１９Ｍｐａ、最外層被覆２０に対する密着力は２８０Ｎ／ｍであった。このときエタノール拭き後のモールド樹脂硬化後モールド／被覆界面２１にクラックが発生した。発生率は３／１５であった。さらに引張破断強度が低いため、スクリーニング巻き替え後に全サンプルに対し、モールド／被覆界面２１にクラックが発生し、不適正な再被覆ということができる。さらにこのときエタノール拭き後のオーバラップ部分１３ａに剥がれが生じ、その発生率は２／１５であった。
【００５２】
次に、モールド樹脂Ｅを用いたところ、硬化収縮率は、５．２％、引張破断強度は、２３Ｍｐａ、引張破断伸びは６７％、最外層被覆２０に対する密着力は２５０Ｎ／ｍであった。硬化収縮率の低減によりモールド樹脂硬化後モールド／被覆界面２１のクラックは発生しなくなったが、引張破断伸びが小さいためスクリーニング巻き替え後に全サンプルに対しモールド／被覆界面２１にクラックが発生し、不適正な再被覆であるということができる。さらに、このときエタノール拭き後にオーバラップ部分１３ａの剥がれが生じ、エタノール拭き後の剥がれ発生率は３／１５、スクリーニング巻き替え後の剥がれ発生率は３／１２であった。
【００５３】
次に、モールド樹脂Ｆを用いたところ、硬化収縮率が６．１％と大きいため、全サンプルに対しモールド樹脂硬化後（エタノール拭き後）モールド／被覆界面２１のクラックが発生し、且つ最外層被覆２０に対する密着力が１５０Ｎ／ｍと低いため全サンプルに対し、オーバーラップ部分１３ａの剥がれが発生した。これは、不適正な再被覆であるということができる。
【００５４】
上述したように、モールド樹脂Ｄ〜Ｆを使用した場合のように、モールド／被覆界面２１におけるクラックの発生あるいはオーバーラップ部分１３ａの剥がれが発生したものは、該当部分を削り取り、再度モールド樹脂１７を塗って硬化させる修正作業が必要となり、作業効率は大幅に低下するため、不適正な再被覆であるということができる。
【００５５】
以上の測定結果から、硬化収縮率が６．１％では全件でエタノールで吹いた後に界面でクラックが発生した。硬化収縮率が６．１％では、大きすぎて不適であることがわかる。硬化収縮率が５．７％以下では、エタノールで拭いた後に界面でのクラック発生率が顕著に少なくなる。引張破断伸びは６７%では小さすぎ、引張破断強度は１９ＭＰａでは低すぎることがわかる。また、密着力は１５０Ｎ／ｍでは低すぎることがわかる。
【００５６】
これらの結果から、引張破断伸びが７０%以上、引張破断強度が２０ＭＰａ以上、密着力は２００Ｎ／ｍ以上の特性を有するモールド樹脂１７であれば、適正な再被覆を行うことができることがわかる。
また、実施例３、４および５の検査結果によれば、引張破断伸びが８２％および引張強度が２３ＭＰａ以上であったものはスクリーニング通過の界面のクラック発生率やオーバーラップ部分の剥がれ発生率が顕著に少ない。
【００５７】
以上説明したように、モールド被覆１７が引張破断伸び９０％以上引張強度２５Ｍｐａ、密着力は４００Ｎ／ｍ以上の特性を有するモールド樹脂１７であれば、極めて適正な再被覆を行うことができることがわかる。
【００５８】
本発明に係る光ファイバ融着接続部の再被覆方法では、モールド／被覆界面２１におけるクラックの発生およびオーバーラップ部分１３ａの剥がれを発生することなく光ファイバ１０の被覆２０外径に近い外径で再被覆を行うことができる。
【００５９】
なお、本発明に係る光ファイバ融着接続部の再被覆方法は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
【００６０】
すなわち、前述した実施形態では、紫外線硬化型樹脂としてウレタンアクリレート樹脂を用いたが他の紫外線硬化樹脂を用いてもよいことはいうまでもない。
【００６１】
また、紫外線硬化型樹脂に限定されることなく、熱エネルギーで硬化する熱硬化性樹脂などにも適用可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光ファイバ融着接続部の再被覆方法によれば、モールド／被覆界面におけるクラックの発生およびオーバーラップ部分の剥がれを発生することなく光ファイバの被覆外径に近い外径で再被覆を行うことができる。
【００６３】
また、本発明の光ファイバによれば、再被覆部においてもモールド／被覆界面におけるクラックの発生およびオーバーラップ部分の剥がれを発生もなく、信頼性の高い長距離用光ファイバを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバ融着接続部の再被覆方法により行った再被覆部分の断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、この発明にかかる光ファイバ融着接続部の再被覆方法の一工程を示す断面図である。
【図３】ばりを取る前の再被覆部分の断面図である。
【図４】ばりを取った後の再被覆部分の断面図である。
【図５】密着力測定方法を示す斜視図である。
【図６】 (ａ)、（ｂ）は、従来の光ファイバ融着接続部の再被覆方法による再被覆部分の断面図である。
【符号の説明】
１０ 光ファイバ
１１ 融着接続部
１２ 裸ファイバ部
１３ モールド被覆
１４Ａ、１４Ｂ モールド金型
１６ キャビティ領域
１７ モールド樹脂（樹脂組成物）
１８ 紫外線（硬化エネルギー）
２０ 被覆
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバ融着接続部の再被覆方法および光ファイバに係り、特に光ファイバを融着接続して露出した部分の再被覆に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クロージャーや端子箱などの設置が不可能な長距離光伝送路、例えば海底ケーブルにおいては、場合によっては数十ｋｍの光ファイバケーブルを形成する必要がある。このように長い光ファイバケーブルを製造する場合、ケーブル長に満たない光ファイバについては低損失かつ高強度の接続を行い、この接続部の形状および外径を光ファイバ被覆部と同程度に形成する必要がある。
【０００３】
従来、被覆を除去した光ファイバを端面で融着接続した後、露出した光ファイバを再被覆するには、再被覆部分を紫外線硬化型樹脂で被覆し、紫外線を照射して再被覆部分を硬化させ、モールド被覆（再被覆）を形成するという方法がとられてきた。
【０００４】
しかしながら、このような光ファイバ融着接続部の再被覆方法においては、光ファイバの被覆の外径とほぼ等しい径となるようにモールド被覆を行うためには、被覆と樹脂との重なり（オーバーラップ）部分で、モールドされる樹脂厚が薄くなる。このため、注入された樹脂が硬化する際の収縮によって、モールド被覆と光ファイバの被覆との界面であるモールド／被覆界面にクラックが生じる場合がある。
【０００５】
そこで、例えば特許文献１に示されているような再被覆方法が提案されている。この再被覆方法では、図６(ａ)および（ｂ）に示すように、接続される光ファイバ１００ａ、１００ｂの先端の被覆１０１ａを一部除去して被覆１０１の外径を細径化し、細径部１０２を形成している。そしてこの細径部１０２の先端の被覆１０１を除去して光ファイバ１００ａ、１００ｂを融着接続し、この後、融着接続部１０３およびその近傍１０４を光ファイバ１００ａ、１００ｂの被覆１０１とほぼ等しい径となるようにモールド樹脂１０５によりモールドしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２６４８４８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図６(ａ)および（ｂ）に示す再被覆方法によると、モールド樹脂１０５部分の外径を光ファイバ１００ａ、１００ｂの被覆１０１の外径と合わせることができるものの、以下のような問題が残る。
【０００８】
まず、第１に、モールド樹脂１０５と光ファイバ１００ａ、１００ｂの被覆１０１との重なり部分すなわちオーバーラップ部分１０６ではモールドされる樹脂の厚さが依然として薄いという構造上の問題がある。
【０００９】
これに加えて、モールド被覆に使用するモールド樹脂１０５の硬化収縮率が大きいこと、およびモールド樹脂１０５そのものの引張破断強度が低く且つ引張破断伸びが小さいため、注入されたモールド樹脂１０５が硬化する際の収縮によって生じるモールド樹脂１０５と被覆１０１との界面１０７におけるクラックを十分に防止することができない。特に、スクリーニング（張力付加）巻き替えを行った際にクラックが生じやすいという問題が残る。
【００１０】
また、オーバーラップ部分１０６では、モールド樹脂１０５の厚さが薄いという問題に加えて、モールド樹脂１０５と光ファイバ１００ａ、１００ｂの最外層を構成する被覆１０１との密着力が低いため、モールド樹脂１０５を硬化させた後にバリ等の余分な樹脂を除去するために、エタノールなどを用いた拭き取り処理（エタノール拭き）を行う際、オーバーラップ部分１０６が剥がれてしまうおそれがある。
【００１１】
さらに、接続される光ファイバ１００ａ、１００ｂの先端の被覆１０１ａを細径化する際にサンドペーパーを用いているが、被覆１０１の厚さはわずかに６０μｍ程度であるため、細径化には極めて高度のスキルと時間を要し作業効率が悪い。また、時にはガラスにダメージを与えて、ファイバ強度を低下させてしまうおそれもある。
【００１２】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、モールド／被覆界面におけるクラックの発生およびオーバーラップ部分の剥がれを発生させることなく光ファイバの被覆外径に近い外径で再被覆を行うことのできる光ファイバ融着接続部の再被覆方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、光ファイバ融着接続部の近傍も光ファイバの被覆外径に近く、モールド／被覆界面におけるクラックの発生およびオーバーラップ部分の剥がれがなく信頼性の高い再被覆部を備えた光ファイバを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る光ファイバ融着接続部の再被覆方法は、光ファイバ融着接続部の裸ファイバ部上に、硬化収縮率が６．０％未満であって、引張破断伸びが７０％以上であって、引張破断強度が２０ＭＰａ以上であって、光ファイバの最外層被覆を構成する樹脂との密着力が２００Ｎ／ｍ以上となる特性を有する樹脂組成物を用いてモールド被覆を形成する被覆工程を含むことを特徴とする。ここで裸ファイバはガラスファイバ又はカーボンコートされたガラスファイバを含む。
【００１５】
かかる構成によれば、モールド樹脂自体の硬化収縮率が低いので、モールド樹脂が硬化する際の収縮が少なく、モールド／被覆界面に発生するクラックおよびオーバーラップ部分の剥がれを防止することができる。これにより、従来のように光ファイバ先端の被覆を細径化する必要がなくなるため、強度低下を招くことなく、作業効率の向上を図ることができる。
【００１７】
かかる構成によれば、モールド樹脂の引張破断伸びが大きく、且つ引張破断強度も高いため、モールド樹脂が硬化する際の収縮力に抵抗することができ、モールド／被覆界面にクラックが発生するのを防止することができる。これにより、従来のように光ファイバ先端の被覆を細径化する必要がなくなるため、強度低下を招くことなく、作業効率の向上を図ることができる。
【００１８】
なお、モールド／被覆界面にクラックが発生するのを防止するためには、この樹脂組成物は、引張破断伸びが８２％以上、且つ引張破断強度が２３ＭＰａ以上であることがより好ましい。
【００２０】
かかる構成によれば、モールド樹脂と光ファイバの最外層被覆との密着力が強いため、モールド樹脂が硬化する際の収縮に抵抗してオーバーラップ部分の剥がれを防止することができる。これにより、従来のように光ファイバ先端部の被覆を細径化する必要がなくなるため、強度低下を招くことなく、作業効率の向上を図ることができる。
【００２１】
一方、密着力が２００Ｎ／ｍに満たない場合、オーバラップ部分が剥がれてしまい強度低下を生じてしまうという問題がある。
【００２２】
なお、オーバーラップ部分の剥がれを防止するためには、密着力が４００Ｎ／ｍ以上であることがより好ましい。また４５０Ｎ／ｍ以上であるとさらに望ましい。
【００２３】
なお、モールド／被覆界面に発生するクラックおよびオーバーラップ部分の剥がれを防止するためには、モールド樹脂の硬化収縮率が５．５％以下であることがより好ましい。
【００２４】
ここで、モールド被覆は裸ファイバ部を完全に覆うように形成すればよいが、望ましくは、裸ファイバ部上から各光ファイバ先端の被覆上に重なるように形成する。モールド樹脂自体が、硬化する際の収縮力に抵抗することができ、オーバラップ部分の剥がれを防止することができるため、光ファイバ先端部の被覆にダメージを与えることもなく、しかも一部で光ファイバの被覆とモールド樹脂とのオーバラップ部分を形成することにより、確実な保護が可能となる。
【００２５】
また、裸ファイバ部のみを覆い光ファイバの被覆とは光ファイバの光軸に対して垂直な面でのみ接するように形成しても、モールド樹脂の引張破断伸びが大きく、且つ引張破断強度も高く、モールド樹脂が硬化する際の収縮力も小さいため、クラックの発生も剥がれもない、確実な再被覆を実現することができる。
【００２６】
また、光ファイバの融着接続部に上述した再被覆すなわちモールド樹脂を形成した光ファイバは、モールド／被覆界面のクラックの発生もなく、オーバーラップ部分の剥がれもない。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２８】
本発明では、図１に示すように、光ファイバ１０ａ、１０ｂの融着接続部１１における裸ファイバ部１２ａ、１２ｂ上に、硬化した状態での引張破断伸びが７０％以上、かつ引張破断強度が２０ＭＰａ以上となる特性を有する樹脂組成物を用いてモールド被覆１３を形成するようにしたことを特徴としている。
【００２９】
例えば、図２乃至図４にこの再被覆工程を示すように、光ファイバ融着接続部１１の裸ファイバ部１２ａ、１２ｂにモールド金型１（EP１１９７３１１A1公報参照）を装着する。このモールド金型は上下１対のモールド金型１４Ａ、１４Ｂで構成されている。そして、ここでは、この上下モールド金型１４Ａ、１４Ｂの樹脂注入ゲート１５からキャビティ領域１６に前述した特性を有する樹脂組成物としてウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂（モールド樹脂１７）を供給した後、キャビティ領域１６に硬化エネルギーである紫外線１８を照射してモールド樹脂１７を硬化させる。その後、上下モールド金型１４Ａ、１４Ｂをはずしてばり１９がある場合にはこのばり１９をアルコール（例えばエタノール）で拭き取るという方法がとられる。
【００３０】
すなわち、まず、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、例えば紫外線１８を透過する石英ガラスからなる上モールド金型１４Ａと下モールド金型１４Ｂとの間に形成されるキャビティ領域１６の中心に融着接合のなされた裸ファイバ部１２がくるように配置し、ウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂であるモールド樹脂１７を円柱状のキャビティ領域１６内に充填する。
【００３１】
この状態でキャビティ領域１６に紫外線１８を照射してモールド樹脂１７を硬化させる。このとき上モールド金型１４Ａと下モールド金型１４Ｂとの間にはばり１９が形成されていることが多い。
【００３２】
そして、図３に径方向断面図を示すように、上モールド金型１４Ａおよび下モールド金型１４Ｂをはずして、アルコールを染み込ませた不織布を用いてばり１９を拭き取る。
【００３３】
このようにして、図４に径方向断面図を示すように、ばりのない再被覆を得る。この再被覆長さLは例えば有着接続前に被覆除去するための被覆除去工具により異なるが、８から３８ｍｍ程度であった（図１参照）
【００３４】
次に、種々の特性を有するモールド樹脂を用意しこれらのモールド樹脂１７を用いて再被覆を行い、モールド被覆１３の強度や収縮率等を測定した。
【００３５】
まず、光ファイバ１０ａ、１０ｂとして、外径１２５μｍのシングルモードの光ファイバ１０の裸ファイバ部１２に、ウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂による２層の被覆２０を施した外径２４５μｍの光ファイバ１０ａ、１０ｂを用いる。
【００３６】
この光ファイバ１０ａ、１０ｂの端部の被覆２０をリムーバーあるいは熱硫酸等により除去し、裸ファイバ部１２端面をファイバカッターでカットして、アセトンによりガラス表面の超音波洗浄を行う。なお、ここでは、アセトンに代えて、Ｈ2ＳＯ4を用いてもよい。
このような光ファイバ１０ａ、１０ｂを２組準備し、端面同士をつき合わせて融着接続を行った。
【００３７】
この融着接続部１１を含む光ファイバ１０ａ、１０ｂを、前述した上下モールド金型１４Ａ、１４Ｂにセットして、ウレタンアクリレート系オリゴマーをベースとし、希釈モノマー、光開始剤を添加した紫外線硬化型樹脂からなる６種類のモールド樹脂１７をキャビティ領域１６に注入し、紫外線１８を照射してモールド樹脂１７を硬化させた。
【００３８】
そして、モールド金型１４Ａ、１４Ｂから光ファイバ１０ａ、１０ｂを取り出して、ばり１９等の不要部分（未硬化部分を含む）をエタノールにより拭き取り、顕微鏡下にてモールド被覆１３の観察を行うと共に、モールド被覆１３と光ファイバ１０の被覆２０との界面２１におけるクラックの発生状況、および被覆２０とモールド被覆１３のオーバーラップ部分１３ａの剥離発生状況を調べた。
【００３９】
さらに、一定張力付加によるスクリーニング巻き替えを施し、再度顕微鏡下においてモールド被覆１３の観察を行った。
【００４０】
以上の観察の結果は、表１に示すとおりであった。なお、モールド樹脂１７として、オリゴマーのウレタン基濃度、分子量および配合量、ならびにモノマーの種類および配合量を調整することにより特性を変化させたＡ〜Ｆの６種類の樹脂を採用した。
【００４１】
【表１】
なお、引張破断伸び、引張破断強度の測定は、各モールド樹脂１７と同じ組成を有する試験片について、ＪＩＳＫ７１２７に準拠して引張破断伸びと引張破断強度を測定した。このときの標線間距離は２５ｍｍ、温度２３℃、湿度５０％RHの環境下で、引張速度５０ｍｍ／分で測定した。
【００４３】
このときの試験片は、以下のようにして得られたものである。まず、各モールド樹脂１７と同じ組成を有する液状組成物を、アプリケータを用いてガラス上に塗布する。そして、メタルハライドランプを用いて空気雰囲気下で１．０J／ｃｍ2の紫外線を照射して、厚さ約２００μｍの硬化膜を作製する。このようにして形成された硬化膜から２号試験片を採取して得られたものである。
【００４４】
また、光ファイバ最外層の被覆２０との密着力（貼り付き力）の測定は、以下のようにして行った。
図５に示すように、まず、光ファイバ最外層被覆樹脂の液状組成物をアプリケータを用いてガラス板２２上に塗布し、メタルハライドランプを用いて窒素雰囲気下で０．５J／ｃｍ2の紫外線を照射して、厚さ約１３０μｍの硬化膜２３Ａを作製する。
【００４５】
また、モールド樹脂１７用の液状組成物をアプリケータを用いて前述の硬化膜２３Ａ上に塗布し、メタルハライドランプを用いて空気雰囲気下で０．１J／ｃｍ2の紫外線を照射して、厚さ約１３０μｍの硬化膜２３Ｂを作製する。
【００４６】
この硬化膜２３Ｂに幅１ｃｍで一定長さの短冊状の切れ目２４を入れた後、これの一端を剥がして一定長さを９０度に折り曲げて折曲げ部２５を作製する。そして、この折曲げ部２５の先端を引っ張って全体を剥離させ、剥離時の引張り力Ｆを幅で割って密着力とした。測定は、温度２３℃、湿度５０％RHの環境下において行われた。
【００４７】
また、硬化収縮率は、硬化前の液状樹脂の比重をｄｉ、硬化後の樹脂の比重をdｓとすると、硬化収縮率＝｛（ｄｓ−ｄｉ）／ｄｓ｝×１００（％）で得られる。
【００４８】
ここで、エタノールで拭いた後のモールド／被覆界面２１のクラック発生率あるいはオーバーラップ部分１３ａの剥がれの発生率を、１５のサンプルに対して算出した。さらに、スクリーニング巻き替え後のモールド／被覆界面２１のクラック発生率あるいはオーバーラップ部分１３ａの剥がれの発生率は、エタノールで拭いた後にモールド／被覆界面２１のクラック発生もオーバーラップ部分１３ａの剥がれの発生もなかったサンプルに対して算出した。
【００４９】
表１に示したように、モールド樹脂Ａ、Ｂを用いた場合には、硬化収縮率の低減によりモールド樹脂硬化後モールド／被覆界面のクラックは発生しなくなり、且つ引張破断強度と引張破断伸びが高いため、スクリーニング巻き替え後にクラックが発生することもなくなった。また、最外層被覆２０に対する密着力が高いためオーバーラップ部分１３ａの剥がれもなくなり、適正な再被覆が行われたことがわかる。
【００５０】
次に、モールド樹脂Ｃを用いたところ、硬化収縮率は、５．７％、引張破断強度は、８２％、引張破断伸びは２４Ｍｐａ、最外層被覆２０に対する密着力は２８０Ｎ／ｍであった。このとき、モールド樹脂硬化後、エタノール拭きを行ったところ、モールド／被覆界面２１にクラックが発生し、発生率は３／１５であった。さらに、スクリーニング巻き替え後にもモールド／被覆界面２１にクラックが発生し、発生率は２／１０であった。さらにまた、このときエタノール拭き後のオーバラップ部分１３ａの剥がれが生じ、エタノール拭き後の剥がれ発生率は２／１５、スクリーニング巻き替え後の剥がれ発生率は２／１０であった。
【００５１】
次に、モールド樹脂Ｄを用いたところ、硬化収縮率は、５．６％、引張破断強度は、９４％、引張破断伸びは１９Ｍｐａ、最外層被覆２０に対する密着力は２８０Ｎ／ｍであった。このときエタノール拭き後のモールド樹脂硬化後モールド／被覆界面２１にクラックが発生した。発生率は３／１５であった。さらに引張破断強度が低いため、スクリーニング巻き替え後に全サンプルに対し、モールド／被覆界面２１にクラックが発生し、不適正な再被覆ということができる。さらにこのときエタノール拭き後のオーバラップ部分１３ａに剥がれが生じ、その発生率は２／１５であった。
【００５２】
次に、モールド樹脂Ｅを用いたところ、硬化収縮率は、５．２％、引張破断強度は、２３Ｍｐａ、引張破断伸びは６７％、最外層被覆２０に対する密着力は２５０Ｎ／ｍであった。硬化収縮率の低減によりモールド樹脂硬化後モールド／被覆界面２１のクラックは発生しなくなったが、引張破断伸びが小さいためスクリーニング巻き替え後に全サンプルに対しモールド／被覆界面２１にクラックが発生し、不適正な再被覆であるということができる。さらに、このときエタノール拭き後にオーバラップ部分１３ａの剥がれが生じ、エタノール拭き後の剥がれ発生率は３／１５、スクリーニング巻き替え後の剥がれ発生率は３／１２であった。
【００５３】
次に、モールド樹脂Ｆを用いたところ、硬化収縮率が６．１％と大きいため、全サンプルに対しモールド樹脂硬化後（エタノール拭き後）モールド／被覆界面２１のクラックが発生し、且つ最外層被覆２０に対する密着力が１５０Ｎ／ｍと低いため全サンプルに対し、オーバーラップ部分１３ａの剥がれが発生した。これは、不適正な再被覆であるということができる。
【００５４】
上述したように、モールド樹脂Ｄ〜Ｆを使用した場合のように、モールド／被覆界面２１におけるクラックの発生あるいはオーバーラップ部分１３ａの剥がれが発生したものは、該当部分を削り取り、再度モールド樹脂１７を塗って硬化させる修正作業が必要となり、作業効率は大幅に低下するため、不適正な再被覆であるということができる。
【００５５】
以上の測定結果から、硬化収縮率が６．１％では全件でエタノールで吹いた後に界面でクラックが発生した。硬化収縮率が６．１％では、大きすぎて不適であることがわかる。硬化収縮率が５．７％以下では、エタノールで拭いた後に界面でのクラック発生率が顕著に少なくなる。引張破断伸びは６７%では小さすぎ、引張破断強度は１９ＭＰａでは低すぎることがわかる。また、密着力は１５０Ｎ／ｍでは低すぎることがわかる。
【００５６】
これらの結果から、引張破断伸びが７０%以上、引張破断強度が２０ＭＰａ以上、密着力は２００Ｎ／ｍ以上の特性を有するモールド樹脂１７であれば、適正な再被覆を行うことができることがわかる。
また、実施例３、４および５の検査結果によれば、引張破断伸びが８２％および引張強度が２３ＭＰａ以上であったものはスクリーニング通過の界面のクラック発生率やオーバーラップ部分の剥がれ発生率が顕著に少ない。
【００５７】
以上説明したように、モールド被覆１７が引張破断伸び９０％以上引張強度２５Ｍｐａ、密着力は４００Ｎ／ｍ以上の特性を有するモールド樹脂１７であれば、極めて適正な再被覆を行うことができることがわかる。
【００５８】
本発明に係る光ファイバ融着接続部の再被覆方法では、モールド／被覆界面２１におけるクラックの発生およびオーバーラップ部分１３ａの剥がれを発生することなく光ファイバ１０の被覆２０外径に近い外径で再被覆を行うことができる。
【００５９】
なお、本発明に係る光ファイバ融着接続部の再被覆方法は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
【００６０】
すなわち、前述した実施形態では、紫外線硬化型樹脂としてウレタンアクリレート樹脂を用いたが他の紫外線硬化樹脂を用いてもよいことはいうまでもない。
【００６１】
また、紫外線硬化型樹脂に限定されることなく、熱エネルギーで硬化する熱硬化性樹脂などにも適用可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光ファイバ融着接続部の再被覆方法によれば、モールド／被覆界面におけるクラックの発生およびオーバーラップ部分の剥がれを発生することなく光ファイバの被覆外径に近い外径で再被覆を行うことができる。
【００６３】
また、本発明の光ファイバによれば、再被覆部においてもモールド／被覆界面におけるクラックの発生およびオーバーラップ部分の剥がれを発生もなく、信頼性の高い長距離用光ファイバを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバ融着接続部の再被覆方法により行った再被覆部分の断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、この発明にかかる光ファイバ融着接続部の再被覆方法の一工程を示す断面図である。
【図３】ばりを取る前の再被覆部分の断面図である。
【図４】ばりを取った後の再被覆部分の断面図である。
【図５】密着力測定方法を示す斜視図である。
【図６】 (ａ)、（ｂ）は、従来の光ファイバ融着接続部の再被覆方法による再被覆部分の断面図である。
【符号の説明】
１０ 光ファイバ
１１ 融着接続部
１２ 裸ファイバ部
１３ モールド被覆
１４Ａ、１４Ｂ モールド金型
１６ キャビティ領域
１７ モールド樹脂（樹脂組成物）
１８ 紫外線（硬化エネルギー）
２０ 被覆
Claims (5)
- 光ファイバ融着接続部の裸ファイバ部上に、硬化収縮率が６．０％未満であって、引張破断伸びが７０％以上であって、引張破断強度が２０ＭＰａ以上であって、光ファイバの最外層被覆を構成する樹脂との密着力が２００Ｎ／ｍ以上となる特性を有する樹脂組成物を用いてモールド被覆を形成する被覆工程を含むことを特徴とする光ファイバ融着接続部の再被覆方法。
- 前記樹脂組成物は、硬化収縮率が５．７％未満となる特性を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ融着接続部の再被覆方法。
- 前記樹脂組成物は、引張破断伸びが８２％以上、且つ引張破断強度が２３ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ融着接続部の再被覆方法。
- 前記樹脂組成物は、光ファイバの最外層被覆を構成する樹脂との密着力が４００Ｎ／ｍ以上となる特性を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光ファイバ融着接続部の再被覆方法。
- 光ファイバ融着接続部を有する光ファイバと、前記光ファイバ融着接続部の裸ファイバ部上に配設され、硬化収縮率が６．０％未満であって、引張破断伸びが７０％以上であって、引張破断強度が２０ＭＰａ以上であって、前記光ファイバの最外層被覆を構成する樹脂との密着力が２００Ｎ／ｍ以上となる特性を有する樹脂組成物からなるモールド被覆とを具備したことを特徴とする光ファイバ。
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