JP4142002B2

JP4142002B2 - 光ファイバ心線

Info

Publication number: JP4142002B2
Application number: JP2004335934A
Authority: JP
Inventors: 篤哉高橋; 恒裕森
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone East Corp; SWCC Showa Cable Systems Co Ltd
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone East Corp; SWCC Corp
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2024-11-19
Also published as: JP2006145847A

Description

本発明は、光ファイバコードや光ドロップケーブルなどに用いられる光ファイバ心線に係り、さらに詳しくは、光ファイバ上に外径がほぼ２５０μｍの第１の被覆および外径がほぼ５００μｍの第２の被覆を順に設けた光ファイバ心線で、第２の被覆の選択的被覆除去性に優れた光ファイバ心線に関する。

従来より、光ファイバコードや光ドロップケーブルなどに用いる光ファイバ心線として、石英ガラスを主成分とする外径１２５μｍの光ファイバ上に、紫外線硬化型樹脂による被覆を施して外径を約２５０μｍとした光ファイバ心線が、光ファイバコードや光ドロップケーブルなどの用途に広く用いられている。この光ファイバ心線は、細径で、曲がりやすく、かつ、折れやすいため、現場における配線作業や接続作業の際に、その取扱いに細心の注意を払う必要がある。

そこで、作業時の取扱い性を改善するため、従来の外径約２５０μｍの光ファイバ心線上に、さらに、紫外線硬化型樹脂を外径が約５００μｍとなるようにオーバコートしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。大径化することによって、剛性を増大させ、その取扱い性を高めようとしたものである。

しかしながら、このような外径約５００μｍの光ファイバ心線は、大径化によって、作業時の取扱い性が改善された反面、次のような問題が生じてきている。

すなわち、近年、光ファイバ心線を接続するにあたって、光ファイバを突き合わせ、機械的に接続するだけの、いわゆるメカニカルスプライスと称する方法が、簡便かつ安価な接続方法として用いられるようになってきた。このような方法を上記のような外径約５００μｍの光ファイバ心線に適用しようとすると、使用する接続装置や工具などの制約もあって、外側のオーバコート層のみを選択的に除去する必要がある。つまり、接続は、光ファイバ上に外径約２５０μｍの被覆のみを残した状態で行われる。

しかしながら、これまで、外径約５００μｍの光ファイバ心線において、外側のオーバコート層のみの選択的除去性を考慮したものはなく、被覆を加熱して除去する加熱式被覆除去装置はもとより、マイクロストリッパと称する汎用の非加熱式被覆除去工具をもってしても、オーバコート層の選択除去は困難であった。

すなわち、加熱式被覆除去装置では、光ファイバまでの被覆がすべて除去されてしまう。一方、マイクロストリッパは、上下に２枚の刃を備えた汎用非加熱式被覆除去工具で、２枚の刃の刃先には半円状の凹みが設けられており、２枚の刃を光ファイバ心線の被覆に上下両方向より食い込ませ、この状態で、２枚の刃を光ファイバ心線の長さ方向に移動させることにより、被覆を切断し、除去するものであり、除去しようとする被覆径に応じて刃先の凹みの径を適宜変更することができるようになっている。しかしながら、上述した外径約５００μｍの光ファイバ心線においては、光ファイバ上の紫外線硬化型樹脂被覆とオーバコート層との密着性が強いため、刃先の凹みの径を変更してオーバコート層のみを選択的に除去しようとしても、内側の紫外線硬化型樹脂被覆がオーバコート層とともに除去されてしまう。
特開２００３−２４１０３３号公報

本発明はこのような従来技術の課題を解決するためになされたもので、光ファイバ上に紫外線硬化型樹脂からなる外径がほぼ２５０μｍの被覆を設け、その上に、さらにオーバコート層として紫外線硬化型樹脂からなる被覆を設けて外径約５００μｍとした光ファイバ心線において、オーバコート層として設けた紫外線硬化型樹脂からなる被覆のみを選択的に容易に除去することができる光ファイバ心線を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願の請求項１に記載の発明の光ファイバ心線は、光ファイバ外周に、紫外線硬化型樹脂からなる外径がほぼ２５０μｍの第１の被覆を設け、その上に、ステアリン酸ブチル、飽和脂肪酸エステルおよび芳香族アルコール脂肪酸エステルからなる脂肪酸系滑剤の群より選ばれる少なくとも１種を０．５重量％〜５重量％含有し、かつ、２３℃におけるヤング率が２００ＭＰａ〜３００ＭＰａの紫外線硬化型樹脂からなる外径がほぼ５００μｍの第２の被覆を設けたことを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明の光ファイバ心線は、光ファイバ外周に、紫外線硬化型樹脂からなる外径がほぼ２５０μｍの第１の被覆を設け、その上に、無極性および不揮発性で、かつ、２５℃における動粘度が１０ｃｍ ^２／ｓ以上のシリコーンオイルの塗布層を介して、２３℃におけるヤング率が２００ＭＰａ〜８００ＭＰａの紫外線硬化型樹脂からなる外径がほぼ５００μｍの第２の被覆を設けたことを特徴とするものである。

本発明の光ファイバ心線によれば、光ファイバ外周に、紫外線硬化型樹脂からなる外径がほぼ２５０μｍの第１の被覆を設け、その上に、紫外線硬化型樹脂からなる外径がほぼ５００μｍの第２の被覆を設けた光ファイバ心線において、第２の被覆のみをマイクロストリッパなどを用いて選択的に容易に除去することが可能となり、いわゆるメカニカルスプライスによる心線接続の適用が容易となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の光ファイバ心線の第１の実施形態を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態の光ファイバ心線１０は、石英ガラス系光ファイバなどの光ファイバ１１の外周に、第１の被覆１２および第２の被覆１３を順に設けた構造となっている。光ファイバ１１の外径は１２５μｍであり、第１の被覆１２および第２の被覆１３の外径は、それぞれ２５０μｍおよび５００μである。

第１の被覆１２は、主として、光ファイバ１１の保護および強化のためのもので、内側よりプライマリ層１２ａ、セカンダリ層１２ｂおよび着色層１２ｃを順に形成した３層構造を有している。これらの第１の被覆１２の各層を構成する紫外線硬化型樹脂としては、ウレタンアクリレート系樹脂やエポキシアクリレート系樹脂などが挙げられる。

このような第１の被覆１２に対し、第２の被覆１３は、主に取扱い性の向上および環境からの保護を目的としたものである。本発明においては、このような目的に加え、マイクロストリッパなどの被覆除去工具を用いて第２の被覆１３のみを選択的に除去することができるようにするために、第２の被覆１３を、脂肪酸系滑剤を０．５重量％〜５重量％含有する紫外線硬化型樹脂で構成している。紫外線硬化型樹脂の種類としては、ウレタンアクリレート系樹脂やエポキシアクリレート系樹脂などが挙げられる。また、脂肪酸系滑剤としては、例えば、ステアリン酸ブチル、飽和脂肪酸エステル、芳香族アルコール脂肪酸エステル、これらの混合系などの脂肪酸エステル系滑剤が挙げられる。これらの滑剤は１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。

本発明において、脂肪酸系滑剤の含有量が０．５重量％未満では、第１の被覆１２と第２の被覆１３との密着力が大きくなり、第２の被覆１３の選択的除去性の改善効果が小さくなる。逆に、含有量が５重量％を超えると、第１の被覆１２と第２の被覆１３との密着力が小さくなりすぎて、第１の被覆１２が被覆された光ファイバ１１の第２の被覆１３からの突き出しが発生するおそれがある。脂肪酸系滑剤の含有量の好ましい範囲は２重量％〜３重量％である。

本実施形態においては、第２の被覆１３を構成する紫外線硬化型樹脂は、２３℃におけるヤング率（ＪＩＳＫ７１１３）が３０ＭＰａ〜３００ＭＰａであることが好ましく、１００ＭＰａ〜３００ＭＰａであることがより好ましい。２００ＭＰａ〜３００ＭＰａであるとよりいっそう好ましい。第２の被覆１３を構成する紫外線硬化型樹脂の２３℃におけるヤング率（ＪＩＳＫ７１１３）が３０ＭＰａ未満では、被覆除去作業中に被覆が切れたり、被覆除去端面にバリが発生するおそれがある。また、表面のべとつきやわずかな外力で被覆が剥がれるといった問題が生じ、取扱い性が低下する。一方、ヤング率が３００ＭＰａを超えると、第２の被覆１３の被覆除去性が低下する。

この光ファイバ心線１０を製造するには、例えば、光ファイバ母材を溶融紡糸して得られる光ファイバ１１に、上述したようなプライマリ層１２ａ用、セカンダリ層１２ｂ用、着色層１２ｃ用および第２の被覆１３用の各紫外線硬化型樹脂を順に塗布し、紫外線を照射して硬化させるようにすればよい。

このように構成される光ファイバ心線１０においては、紫外線硬化型樹脂からなる外径２５０μｍの第１の被覆１２の上に、脂肪酸系滑剤を所定濃度で含有する紫外線硬化型樹脂からなる外径５００μｍの第２の被覆１３を設けたことにより、マイクロストリッパなどの被覆除去工具を用いて、第２の被覆１３のみを選択的にかつ容易に除去することが可能となり、いわゆるメカニカルスプライスによる光ファイバの接続が容易となる。なお、被覆除去径の異なる被覆除去工具を使用することにより、必要に応じて、第１の被覆１２を、単独で、あるいは第２の被覆１３とともに、除去することも可能である。

次に本発明の他の実施形態について説明する。

図２は、本発明の第２の実施形態に係る断面図であり、図１に共通する部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態に係る光ファイバ心線２０は、第１の被覆１２上に、液状潤滑剤の塗布層１４を介して、脂肪酸系滑剤未配合の紫外線硬化型樹脂からなる第２の被覆１３１が設けられている点を除いて、図１に示す第１の実施形態と同様に構成されている。

すなわち、石英ガラス系光ファイバなどからなる外径１２５μmの光ファイバ１１の外周に、内側よりプライマリ層１２ａ、セカンダリ層１２ｂおよび着色層１２ｃを順に形成した３層構造を有する外径２５０μｍの第１の被覆１２を設け、この上に、液状潤滑剤の塗布層１４を介して、脂肪酸系滑剤未配合で紫外線硬化型樹脂からなる外径５００μｍの第２の被覆１３１を設けた構造となっている。

このように構成される光ファイバ心線２０においても、紫外線硬化型樹脂からなる外径２５０μｍの第１の被覆１２と、紫外線硬化型樹脂からなる外径５００μｍの第２の被覆１３１との間に液状潤滑剤の塗布層１４を介在させたことにより、マイクロストリッパなどの被覆除去工具を用いて、第２の被覆１３１のみを選択的にかつ容易に除去することが可能となり、いわゆるメカニカルスプライスによる光ファイバの接続が容易となる。また、被覆除去径の異なる被覆除去工具を使用することにより、必要に応じて、第１の被覆１２を、単独で、あるいは第２の被覆１３１とともに、除去することも可能である。

この光ファイバ心線２０を製造するには、例えば、光ファイバ母材を溶融紡糸して得られる光ファイバ１１に、上述したようなプライマリ層１２ａ用、セカンダリ層１２ｂ用および着色層１２ｃ用の各紫外線硬化型樹脂を順に塗布し、紫外線を照射して硬化させて３層からなる第１の被覆１２を形成した後、その上に、液状潤滑剤を均一に、第１の被覆１２の全周方向に均一になるように塗布しながら、第２の被覆１３１用紫外線硬化型樹脂をさらに塗布し、紫外線を照射して硬化させるようにすればよい。

液状潤滑剤の塗布層１４の形成に用いる液状潤滑剤としては、シリコーンオイルが適しており、特に、長期信頼性の点から、無極性でかつ不揮発性のジメチルシリコーンなどのシリコーンオイルの使用が好ましい。また、その動粘度（２５℃）は１０ｃｍ^２／ｓ以上であることが好ましく、動粘度（２５℃）が１０ｃｍ^２／ｓ未満では、第２の被覆１３１を安定して被覆することが困難になる。

また、この実施形態においては、第２の被覆１３１を構成する紫外線硬化型樹脂は、２３℃におけるヤング率（ＪＩＳＫ７１１３）が３０ＭＰａ〜８００ＭＰａであることが好ましく、１００ＭＰａ〜８００ＭＰａであることがより好ましい。２００ＭＰａ〜８００ＭＰａであるとよりいっそう好ましい。第２の被覆１３１を構成する紫外線硬化型樹脂の２３℃におけるヤング率（ＪＩＳＫ７１１３）が３０ＭＰａ未満では、被覆除去作業中に被覆が切れたり、被覆除去端面にバリが発生するおそれがある。また、表面のべとつきやわずかな外力で被覆が剥がれるといった問題が生じ、取扱い性が低下する。一方、２３℃におけるヤング率が８００ＭＰａを超えると、第２の被覆１３１の被覆除去性が低下する。

なお、以上説明した各実施形態では、いずれも第１の被覆１２がプライマリ層１２ａ、セカンダリ層１２ｂ、着色層１２ｃの３層構造とされているが、本発明において、第１の被覆１２は単層構造であってもよく２層構造であってもよい。また、４層またはそれ以上であってもよい。

図３は、本発明の光ファイバ心線を用いた光ファイバコードの一例を示す断面図である。

図３において、この光ファイバコードは、１本もしくは複数本（図面の例では、２本）の光ファイバ心線３１と、この光ファイバ心線３１とともに集合されたアラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリエステル系繊維、ナイロン繊維などの抗張力繊維３２と、これらの外周にポリエチレンやポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂をパイプ状に押出すことにより形成された外被３３とから構成されている。そして、光ファイバ心線３１には、上述したような本発明の光ファイバ心線が使用されている。このような光ファイバコードは、光ファイバ心線３１の取扱い性に優れているのみならず、接続に際しては、マイクロストリッパなどの被覆除去工具を用いて、光ファイバ心線３１の第２の被覆のみを選択的にかつ容易に除去することができ、いわゆるメカニカルスプライスにより容易に光ファイバの接続を行うことができる。

図４は、本発明の光ファイバ心線を用いた光ファイバケーブルの一例を示す断面図である。

この光ファイバケーブルは、いわゆる架空光ドロップケーブルとしての使用に適した光ファイバケーブルであり、同図に示すように、支持線部４１とケーブル部４２とこれらを連結する連結部４３とから構成されている。支持線部４１は、鋼線などからなる支持線４４と、その外周に設けられた外被４５とから構成されている。また、ケーブル部４２は、１本乃至複数本（図面の例では、１本）の光ファイバ心線４６と、この光ファイバ心線４６の上下に間隔をおいて並行に配置された鋼線、Ｇ−ＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）、抗張力繊維（アラミド繊維、ポリエステル繊維など）強化プラスチックなどからなる抗張力体４７と、これらの外側に設けられた外被４８とから構成されている。

支持線部４１の外被４５、ケーブル部４２の外被４８および連結部４３は、ポリエチレンやポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂の一括押出により形成されており、また、ケーブル部４２の外被４８の両側部のほぼ中央、光ファイバ心線４６が位置する部分には、引き裂き用のノッチ４８ａが設けられている。ケーブル接続作業の際に、これらの引き裂き用ノッチ４８ａを起点に外被４８を引き裂くことにより、被覆された光ファイバ心線４６を容易に取り出すことができる。そして、光ファイバ心線４６に、前述したような本発明の光ファイバ心線が使用されている。

このような光ファイバケーブルは、光ファイバ心線４６の取扱い性に優れているのみならず、接続に際しては、マイクロストリッパなどの被覆除去工具を用いて、光ファイバ心線４６の第２の被覆のみを選択的にかつ容易に除去することができ、いわゆるメカニカルスプライスにより容易に光ファイバの接続を行うことができる。

次に、本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

実施例１〜３、参考例１〜３
図１に示す構造の光ファイバ心線を製造した。
すなわち、外径１２５μｍの石英ガラス系ＳＭ光ファイバ１１上に、ウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂を用いて、内側より順にプライマリ層１２ａ、セカンダリ層１２ｂ、および着色層１２ｃからなる３層構造の第１の被覆１２（外径２５０μｍ）を形成し、さらに、その上に、滑剤としてＬｏｘｉｏｌＧ７１（複合エステル系滑剤の商品名、Ｈｅｎｋｅｌ社製）を表１に示す割合で含有する、ヤング率（２３℃）が２５０ＭＰａのウレタンアクリル系紫外線硬化型樹脂（Ａ）またはヤング率（２３℃）が７００ＭＰａのウレタンアクリル系紫外線硬化型樹脂（Ｂ）を用いて、外径５００μｍの第２の被覆１３を形成した。

比較例１〜４
第２の被覆１３の形成材料を表１に示すように変えた以外は上記実施例と同様にして光ファイバ心線を製造した。

実施例４、５
図２に示す構造の光ファイバ心線を製造した。
すなわち、外径１２５μｍの石英ガラス系ＳＭ光ファイバ１１上に、ウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂を用いて、内側より順にプライマリ層１２ａ、セカンダリ層１２ｂ、および着色層１２ｃからなる３層構造の第１の被覆１２（外径２５０μｍ）を形成した後、その表面に、液状潤滑剤としてＫＦ−９６−２０ＣＳ（シリコーンオイルの商品名、信越化学工業社製；粘度２０ｃｍ^２／ｓ）を薄く塗布しながら、ヤング率（２３℃）が２５０ＭＰａのウレタンアクリル系紫外線硬化型樹脂（Ａ）またはヤング率（２３℃）が７００ＭＰａのウレタンアクリル系紫外線硬化型樹脂（Ｂ）を被覆し、紫外線照射により硬化させて、外径５００μｍの第２の被覆１３１を形成した。

上記各実施例、各参考例および各比較例で得られた光ファイバ心線に対し、ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ社製のＭＩＣＲＯ−ＳＴＲＩＰ（登録商標）を用い、除去長５０ｍｍ、引張速度５００ｍｍ／ｍｉｎの条件で第２の被覆１３、１３１の除去を試み、その除去性を評価した。また、長さ１ｍに切り出した光ファイバ心線を−３０℃〜＋７０℃の温度範囲にて３サイクル保持後、第２の被覆１３、１３１からの光ファイバ１１（第１の被覆１２を被覆した状態）の突出し量を測定した。これらの測定結果を第２の被覆１３、１３１を構成する材料のヤング率などとともに表１および表２に併せ示す。

上記の結果から明らかなように、特に、脂肪酸系滑剤を０.５重量％〜５重量％含有し、かつ、ヤング率（２３℃）が３００ＭＰａ以下の紫外線硬化型樹脂を用いて第２の被覆を形成した実施例１〜３、並びに、第１の被覆上にシリコーンオイルを塗布し、その上に第２の被覆を設けた実施例７、８の光ファイバ心線は、第２の被覆の選択的除去性に非常に優れるうえ、光ファイバの突出し量が１ｍｍ未満で、良好な特性を有していた。これに対し、脂肪酸系滑剤の含有量が過少である比較例２や、脂肪酸系滑剤の含有量が未配合でシリコーンオイルの塗布処理もなされていない比較例３、４では被覆除去性が不良で、また、脂肪酸系滑剤の含有量が過剰な比較例１では被覆除去性が良好なものの光ファイバの突出し量の増大が認められ、実用上問題がある。

本発明の光ファイバ心線の一実施形態を示す断面図。本発明の光ファイバ心線の他の実施形態を示す断面図。本発明の光ファイバ心線を用いた光ファイバコードの一例を示す断面図。本発明の光ファイバ心線を用いた光ファイバケーブルの一例を示す断面図。

符号の説明

１０，２０，３１，４６…光ファイバ心線、１１…光ファイバ、１２…第１の被覆、１２ａ…プライマリ層、１２ｂ…セカンダリ層、１２ｃ…着色層、１３、１３１…第２の被覆、１４…液状潤滑剤の塗布層

Claims

光ファイバ外周に、紫外線硬化型樹脂からなる外径がほぼ２５０μｍの第１の被覆を設け、その上に、ステアリン酸ブチル、飽和脂肪酸エステルおよび芳香族アルコール脂肪酸エステルからなる脂肪酸系滑剤の群より選ばれる少なくとも１種を０．５重量％〜５重量％含有し、かつ、２３℃におけるヤング率が２００ＭＰａ〜３００ＭＰａの紫外線硬化型樹脂からなる外径がほぼ５００μｍの第２の被覆を設けたことを特徴とする光ファイバ心線。
光ファイバ外周に、紫外線硬化型樹脂からなる外径がほぼ２５０μｍの第１の被覆を設け、その上に、無極性および不揮発性で、かつ、２５℃における動粘度が１０ｃｍ ^２／ｓ以上のシリコーンオイルの塗布層を介して、２３℃におけるヤング率が２００ＭＰａ〜８００ＭＰａの紫外線硬化型樹脂からなる外径がほぼ５００μｍの第２の被覆を設けたことを特徴とする光ファイバ心線。