JP4144613B2 - 光ファイバ心線、それを用いた光ファイバテープユニットおよび光ファイバケーブル - Google Patents

Description

本発明は、地下管路や地上の電柱間に架設し、また、電柱からビルやマンション、宅内などに引き込む配線用光ファイバに用いる光ファイバ心線、それを用いた光ファイバテープユニットおよび光ファイバケーブルに関するものである。

近年、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）すなわち各家庭やオフィスなどに超高速、大容量の通信ができる光ファイバケーブルが導入されている。

この種の光ファイバケーブルとしては、例えば、特許文献１に示されるような光ファイバケーブルが提案されている。

本ケーブルは、図５に示すように、外径が約０．２５ｍｍの光ファイバ着色素線を光ファイバ着色素線外径のピッチで４本並列に配置し紫外線硬化型樹脂で一括被覆してテープ型光ファイバ心線９とし、本テープ型光ファイバ心線９を複数枚集合（テープ積層）して、これを一方向に一定のピッチで撚り合せ集合し集合体をプラスチックテープ１４で包み、その上にシース１２を施してケーブル部１０を構成している。なおシース１２内には上下に鋼線からなる２本の抗張力体１５が縦添えされている。

他方、支持線部１１は１本の鋼線２４の廻りに６本の鋼線２４を撚り合わせた抗張力体の外周にシース１７を施したものである。

そして支持線部１１に対するケーブル部１０の弛み率が０．２％以上になるように、ケーブル部１０と支持線部１１との間に、一定間隔でスリットを有する首部１６を形成している。

なお通常はケーブル部１０のシース１２、支持線部１１のシース１７及び首部１６は一括して例えば熱可塑性樹脂である低密度ポリエチレンシースを押し出し被覆することにより同時に形成している。

特開２００１−３４３５７１号公報

ところで、図５に示した従来型の光ファイバケーブルを布設し、後に、中間部からシース１２を剥取り、任意の光ファイバ着色素線を取出す場合（中間後分岐処理）、光ファイバ着色素線は約０．２５ｍｍと大変細いため、テープ型光ファイバ心線９から光ファイバ着色素線への分離作業性が悪く、作業中に光ファイバ損失増加が発生することがあった。また、最悪の場合断線してしまうこともあった。また、光ファイバ着色素線へ分離後においても、光ファイバ着色素線が大変細いため、ファイバ取扱い時に、光ファイバの識別がしにくいだけでなく、誤って光ファイバを切断してしまう問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、テープ型光ファイバ心線から１心ずつ単心への分離作業が容易であり、単心分離後においても、光ファイバの識別がし易く、切断事故を極力防げ、接続時の端末作業がしやすく取扱い性の良い光ファイバ心線、それを用いた光ファイバテープユニットおよび光ファイバケーブルを提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、着色紫外線硬化型樹脂からなる着色層を最外層に備える外径０．２４〜０．２６ｍｍの光ファイバ着色素線上に、紫外線硬化型樹脂を外径が０．４ｍｍ以上になるようオーバーコート材を被覆した光ファイバ心線において、前記着色層のヤング率Ｙｃが９００ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下であり、前記オーバーコート層のヤング率Ｙｏが１００ＭＰａ以上であり、前記着色層と前記オーバーコート層の密着力が０．００５Ｎ／ｍｍ以上０．１Ｎ／ｍｍ以下であり、
前記着色層のヤング率Ｙｃと、オーバーコート層のヤング率Ｙｏの関係が、
５＜Ｙｃ／Ｙｏ＜１２
であり、かつ、オーバーコート層のオーバーコート材が、非架橋成分を１０〜１５ｗｔ％含み、さらにその内少なくとも１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下の非反応性シリコーン系化合物を含むようにした光ファイバ心線である。

請求項２の発明は、請求項１記載の光ファイバ心線を複数本並べ、これを連結部材で連結した光ファイバテープユニットである。

請求項３の発明は、請求項２記載の光ファイバテープユニットをケーブル部シースに複数枚集合して収容した光ファイバケーブルである。

本発明によれば、光ファイバを１心ずつ分離作業後の端末作業で、オーバーコート層を着色層から容易に除去でき取り扱い性のよい光ファイバ心線及びこれを用いた光ファイバケーブルを得ることができる。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

先ず、本発明の光ファイバ心線の基本構造を図１により説明する。

図１において、光ファイバ心線６は、コアとクラッドからなる光ファイバガラス部１に、紫外線硬化型樹脂にて１次被覆層２と２次被覆層３を施し、その２次被覆層３の外周に着色紫外線硬化型樹脂にて着色層４を形成し、着色層４の上にオーバーコート層５を形成して構成される。

図２は、図１の光ファイバ心線６を４心並べ、連結部材７ａ〜７ｄにて連結して光ファイバテープユニット８を構成した例を示し、図２（ａ）は、光ファイバ心線６を長円状に形成した連結部材７ａで連結した光ファイバテープユニット８の例を示し、図２（ｂ）は、隣接する光ファイバ心線６、６間の上下の溝を埋めるように連結部材７ｂを形成して光ファイバテープユニット８を構成した例を示し、図２（ｃ）は、４心の光ファイバ心線６の外周に一様に連結部材７ｃを被覆して連結した光ファイバテープユニット８の例を示し、図２（ｄ）は、隣接する光ファイバ心線６、６間の上部の溝を埋めるように連結部材７ｄを形成して光ファイバテープユニット８を構成した例を示したものである。

いずれの光ファイバテープユニット８においても、光ファイバ心線６を１心毎に容易に分離できる。

図３は、図２に示した光ファイバテープユニット８を使用して光ファイバケーブルとした例を示し、図において、光ファイバテープユニット８は、複数枚（１０枚）集合されて介在１８を介してケーブル部シース１２内に収容される。ケーブル部シース１２には、上下に抗張力体１５が設けられ、また左右に引裂き紐１３が設けられ、その外周に位置してシース突起部１９が形成されてケーブル部１０が構成される。

支持線部１１は、１本の鋼線２４の廻りに６本の鋼線２４を撚り合わせた抗張力体の外周に支持線部シース１７を施したものである。

そして支持線部１１に対するケーブル部１０の弛み率が０．２％以上になるように、ケーブル部１０と支持線部１１との間に、一定間隔でスリットを有する首部１６を形成して光ファイバケーブルを構成している。

この光ファイバケーブルにおいて、光ファイバテープユニット８を取り出す際には、引裂き紐１３を露出させて、その引裂き紐１３にて、ケーブル部シース１２を所望の長さ引き裂けば、光ファイバテープユニット８を容易に取り出すことができる。

さて、本発明においては、光ファイバケーブルや光ファイバテープユニット８から任意の光ファイバ心線６を分離し接続作業を行い易くするために、光ファイバ心線６の着色層４からオーバーコート層５を除去する際に、着色層４に傷や亀裂を発生させることなく分離できるようにしたものである。

この課題を解決するため、種々検討した結果、着色紫外線硬化型樹脂からなる着色層４を最外層に備える外径０．２４〜０．２６ｍｍの光ファイバ着色素線上に、紫外線硬化型樹脂を外径が０．４ｍｍ以上になるよう円筒状にオーバーコート材を被覆した光ファイバ心線６について、着色層４のヤング率Ｙｃと、オーバーコート層５のヤング率Ｙｏの関係が、５＜Ｙｃ／Ｙｏ＜１２であり、かつ、オーバーコート層５のオーバーコート材が、非架橋成分を１０〜１５ｗｔ％含み、さらにその内少なくとも１ｗｔ％以上の非反応性シリコーン系化合物を含む光ファイバ心線６、それを用いた光ファイバテープユニット８および光ファイバケーブルとすること、さらに、前記着色層４とオーバーコート層５の密着力が０．１Ｎ／ｍｍ以下とすることにより、光ファイバテープユニット８から１心ずつ単心への分離作業後の端末作業でオーバーコート層５の任意の長さの除去を容易とした取扱い性の良い光ファイバ心線６、それを用いた光ファイバテープユニット８および光ファイバケーブルを得ることができる。

着色紫外線硬化型樹脂とは、紫外線硬化型樹脂に着色顔料や染料を添加してなるものであり、所定のヤング率や密着力などが得られるものであればよい。

紫外線硬化型樹脂とは、紫外線により重合反応し硬化するものであり、ウレタン（メタ）アクリレート系、エポキシ（メタ）アクリレート系、ポリエステル（メタ）アクリレート系、ポリカーボネート（メタ）アクリレート系などがあげられる。

着色層４を被覆した素線上に、紫外線硬化型樹脂を外径が０．４ｍｍ以上になるよう円筒状にオーバーコート層５を被覆するというのは、外径が０．４ｍｍより小さいと、オーバーコート層５を設けることによる取扱い性や識別性の効果が得にくくなることのほか、オーバーコート層５が薄くなるため、オーバーコート層５をストリップしにくくなるためである。

着色層４のヤング率Ｙｃと、オーバーコート層５のヤング率Ｙｏの関係が、５＜Ｙｃ／Ｙｏ＜１２とするのは、着色層４のヤング率Ｙｃに対し、オーバーコート層５のヤング率Ｙｏが低く、差が大きい方が、オーバーコート層５をストリップする際に、オーバーコート層５の方が塑性変形しやすいため、着色層４にダメージを与えずにストリップできる。

ヤング率の差が小さく、オーバーコート層５のヤング率Ｙｏの方が高いと、ストリップの際に着色層４の方の塑性変形が生じやすく、着色層４の剥れやオーバーコート層５がストリップできない問題が生じやすい。

着色層４のヤング率Ｙｃとしては、９００ＭＰａ以上、好ましくは１０００ＭＰａ以上、２０００ＭＰａ以下、好ましくは１６００ＭＰａ以下がよい。着色層４のヤング率Ｙｃが９００ＭＰａより低くなると、塑性変形差効果が得にくくなることやオーバーコート層５のヤング率Ｙｏを小さくする必要があり、オーバーコート層５のヤング率Ｙｏを１００ＭＰａより小さくすると、変形やツブレ、ストリップしにくい問題が生じるためである。また着色層４のヤング率Ｙｃが２０００ＭＰａより大きくなると、着色層４の剥れや割れなどの問題が生じやすくなるためである。好ましくは８＜Ｙｃ／Ｙｏ＜１０がよい。

オーバーコート層５のオーバーコート材に非架橋成分を１０〜１５ｗｔ％含ませるというのは、着色層４とオーバーコート層５との界面間の化学的反応を抑制し、安定した低密着力を得るためである。

また、非架橋成分を添加することにより、これが可塑剤的役割を果たし、オーバーコート層５のスムーズなストリップ性を得ることができる。非架橋成分の添加量は、１０ｗｔ％より少ないと、効果が得にくくなり、１５ｗｔ％より多くなると、粘着やブリードなどの問題が生じやすくなる。

非架橋成分内の少なくとも１ｗｔ％以上の非反応性シリコーン系化合物を含むというのは、非反応性シリコーン系化合物と組合せ、着色層４とオーバーコート層５間の滑性を増すことで、さらに長手方向のストリップ性を高めることができるためである。好ましくは３ｗｔ％以下にすることが好ましい。３ｗｔ％より多くなると、分離などの問題が生じやすくなるためである。

ここで非反応性シリコーン系化合物とは、紫外線硬化反応に寄与しないものをさす。たとえば、一例として化１〜化４などの構造があげられる。

化１〜４において、Ｘは有機基を示し、紫外線硬化反応に寄与しない基であればよい。なお、必要に応じて反応性シリコーン系化合物を用いてよい。また、必要に応じてオーバーコート材に顔料や染料などを添加し着色してもよい。

着色層４とオーバーコート層５の密着力が０．１Ｎ／ｍｍ以下とするは、０．１Ｎ／ｍｍより大きいと、著しくオーバーコート層５のストリップ性が低下すること、ストリップの際に着色層４を傷つけやすくなるためである。好ましくは０．０５Ｎ／ｍｍ以下、さらに好ましくは０．００５〜０．０２５Ｎ／ｍｍがよい。０．００５Ｎ／ｍｍより低いと、オーバーコート層５の剥離が生じやすく、着色層４との隙間ができるため、識別がしにくくなる問題がある。ここで密着力というのは、着色層４用材料とオーバーコート層５用材料の積層シートを作製し、幅１０ｍｍの短冊状の試料を用い１８０°ピール試験により求めたものを言う。

積層シートの作製条件は、着色層４用材料を空気雰囲気下で、紫外線照射量５００ｍＪ／ｃｍ² で、厚さ約５０μｍに形成した後、その上にオーバーコート層５用材料を窒素雰囲気下で、紫外線照射量５００ｍＪ／ｃｍ² で、厚さ約１５０μｍに形成させて得たものである。

次に実施例を説明する。

まず、図１で説明した光ファイバ心線６について、さらに詳しく説明する。

外径約０．１２５ｍｍの光ファイバガラス部１に外径が約０．２４５ｍｍになるように紫外線硬化型樹脂にて円筒形に１次及び２次被覆層２，３を施した。そして、約０．２４５ｍｍの光ファイバ素線の最外層には識別用として所定のヤング率を有する着色紫外線硬化型樹脂にて着色層４を形成し、外径約０．２５５ｍｍとした。

さらに着色層４の上にオーバーコート層５として外径が約０．５０ｍｍになるように、所定のヤング率を有する紫外線硬化型樹脂にて円筒形に被覆した。

表１に実施例、比較例として試作した光ファイバ心線６の着色材及びオーバーコート材のヤング率とオーバーコート材の非架橋成分量と非反応性シリコーン系化合物量を示す。

また、実施例Ｉ〜Ｖ、比較例Ｉ〜ＶＩの光ファイバ心線についてオーバーコート材と着色材との密着力、オーバーコート層５の耐剥離性、オーバーコート層５のストリップ性、ストリップ時の着色層４の耐剥離性、耐外傷性について試験した結果についても示した。

表１中の試験方法の詳細について以下に示す。

＜オーバーコート材と着色材の密着力＞
密着力というのは、着色層４用の材料とオーバーコート層５用の材料の積層シートを作製し、幅１０ｍｍの短冊状の試料を用い１８０°ピール試験により求めた。

積層シートの作製条件は、着色層４用の材料を空気雰囲気下で、紫外線照射量５００ｍＪ／ｃｍ² で、厚さ約５０μｍに形成した後、その上にオーバーコート層５用の材料を窒素雰囲気下で、紫外線照射量５００ｍＪ／ｃｍ² で、厚さ約１５０μｍに形成させて得た。

＜オーバーコート層の耐剥離性＞
直径２０ｍｍのマンドレルに、試作した光ファイバ心線６を５ターン巻付けて元に戻し、オーバーコート層５の剥離の有無を調べた。剥離なしを○、剥離有りを×とした。

＜オーバーコート層のストリップ性＞
ストリップ性は図４に示すように、試作した光ファイバ心線６を光ファイバ心線端末部から５０，７５，１００ｍｍのところに、被覆除去用の刃２１を、光ファイバ着色素線２０に傷をつけないようにオーバーコート層５の円周方向に切り込み、さらに、光ファイバ心線６と水平になる方向に移動させオーバーコート層５を除去し、それぞれの長さにおいてオーバーコート層５が円筒状に抜ける場合を○、抜けない場合及び破壊が生じた場合を×とした。

＜着色層の耐剥離性＞
光ファイバ心線６端末部から１００ｍｍのところから、オーバーコート層５を除去した際に、光ファイバ着色素線２０の着色層４の剥離の有無を観察し、剥離が無ければ○、剥離があれば×とした。

＜着色層の耐外傷性＞
光ファイバ心線６端末部から１００ｍｍのところから、オーバーコート層５を除去した際に、光ファイバ着色素線２０の着色層４の表面を光学顕微鏡を用いて観察し、着色層４に傷や亀裂の発生を観察した。傷や亀裂が無ければ○、あれば×とした。

表１から明かなように、実施例Ｉ、III 、ＩＶ、Ｖと比較例Ｉ、Ｖ、ＶＩから着色層のヤング率Ｙｃとオーバーコート層のヤング率Ｙｏの比が５＜Ｙｃ／Ｙｏ ＜１２からはずれるとストリップ性が著しく低下する。

すなわち、実施例Ｉ、III 、ＩＶ、Ｖと比較例Ｉ、Ｖ、ＶＩは、オーバーコート材の非架橋成分、非反応性シリコーンは、共に１２ｗｔ％と１ｗｔ％と同じであり、Ｙｃ／Ｙｏの比が相違し、実施例ＩがＹｃ／Ｙｏ＝５．６、実施例III がＹｃ／Ｙｏ＝７．０、実施例ＩＶがＹｃ／Ｙｏ＝８．０、実施例ＶがＹｃ／Ｙｏ＝１０．６であり、５０，７５，１００ｍｍのストリップ性はいずれも良好であるのに対して、比較例Ｉは、Ｙｃ／Ｙｏ＝３．６で、７５ｍｍ、１００ｍｍのストリップ性が悪い、また比較例Ｖは、Ｙｃ／Ｙｏ＝１．７５とさらに低いため、５０〜１００ｍｍの全てにおいてストリップ性が低下し、さらに比較例ＶＩは、オーバーコード材のヤング率が低く、Ｙｃ／Ｙｏ＝１６と上記範囲をはずれるため７５ｍｍ、１００ｍｍのストリップ性が悪い。

これにより、着色層のヤング率Ｙｃとオーバーコート層のヤング率Ｙｏの比は、５＜Ｙｃ／Ｙｏ＜１２の範囲がよいことが判る。

また実施例II、III と比較例II、III 、ＩＶは、共に着色層のヤング率Ｙｃとオーバーコート層のヤング率Ｙｏの比が、５＜Ｙｃ／Ｙｏ＜１２と範囲内であるが、比較例IIは、非架橋成分は１０ｗｔ％と実施例IIと同様であるが、非反応性シリコーンの量が５ｗｔ％と多いため、オーバーコート層の耐剥離性が悪くなる。また比較例III は、非架橋成分が８ｗｔ％、非反応性シリコーンの量が０ｗｔ％と低いため、オーバーコート層の耐剥離性が悪く、比較例ＩＶは、非反応性シリコーンの量が１ｗｔ％と実施例III と同じであるが、非架橋成分が５ｗｔ％と低いため、オーバーコート層の耐剥離性が悪い。

このように非反応性シリコーン系化合物が少なくても多くても剥離の問題があること、また非架橋成分量が少なくても多くてもストリップ性が低下する問題がある。

従って、オーバーコート材に含ませる非架橋成分は、１０〜１５ｗｔ％がよく、また非反応性シリコーン系化合物は、１ｗｔ％以上で３ｗｔ％以下が好ましい。

以上、本発明の実施例によれば、オーバーコート層５の耐剥離性に優れ、かつオーバーコート層５の除去が容易であり、オーバーコート層５の除去の際に、着色層４の剥離や傷が発生しないものが得られる。

本発明によれば、着色紫外線硬化型樹脂からなる着色層４を最外層に備える外径０．２４〜０．２６ｍｍの光ファイバ着色素線上に、紫外線硬化型樹脂を外径が０．４ｍｍ以上になるよう円筒状に被覆（オーバーコート）した光ファイバ心線について、着色層４のヤング率Ｙｃと、オーバーコート層５のヤング率Ｙｏの関係が、５＜Ｙｃ／Ｙｏ＜１２であり、かつ、オーバーコート材が、非架橋成分を１０〜１５ｗｔ％含み、さらにその内少なくとも１ｗｔ％以上の非反応性シリコーン系化合物を含む光ファイバ心線６、およびこれを１本以上集合した光ファイバテープユニットや光ファイバケーブルとすること、さらに．前記着色層４とオーバーコート層５の密着力が０．１Ｎ／ｍｍ以下とすることにより、光ファイバテープユニット８から１心ずつ単心への分離作業後の端末作業でオーバーコート層５の任意の長さの除去を容易とした取扱い性の良い光ファイバ心線６、これを用いた光ファイバテープユニット８および光ファイバケーブルを得ることができる。

本発明の一実施の形態を示す光ファイバ心線の断面図である。 本発明の一実施の形態を示す光ファイバテープユニットの断面図である。 本発明の一実施の形態を示す光ファイバテープユニットを使用した光ファイバケーブルの断面図である。 本発明において、光ファイバ心線の被覆除去試験方法を示す概略図である。 従来タイプの一実施の形態を示す光ファイバケーブルの断面図である。

符号の説明

１ 光ファイバガラス部
２ １次被覆層
３ ２次被覆層
４ 着色層
５ オーバーコート層
６ 光ファイバ心線
７ 連結部材
８ 光ファイバテープユニット
１０ ケーブル部
１１ 支持線部
１２ ケーブル部シース
１３ 引裂き紐
１５ 抗張力体
１６ 首部
１７ 支持線部シース
１８ 介在
１９ シース突起部

Claims (3)

1. 着色紫外線硬化型樹脂からなる着色層を最外層に備える外径０．２４〜０．２６ｍｍの光ファイバ着色素線上に、紫外線硬化型樹脂を外径が０．４ｍｍ以上になるようオーバーコート材を被覆した光ファイバ心線において、
   前記着色層のヤング率Ｙｃが９００ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下であり、前記オーバーコート層のヤング率Ｙｏが１００ＭＰａ以上であり、前記着色層と前記オーバーコート層の密着力が０．００５Ｎ／ｍｍ以上０．１Ｎ／ｍｍ以下であり、
   前記着色層のヤング率Ｙｃと、オーバーコート層のヤング率Ｙｏの関係が、
   ５＜Ｙｃ／Ｙｏ＜１２
   であり、かつ、オーバーコート層のオーバーコート材が、非架橋成分を１０〜１５ｗｔ％含み、さらにその内少なくとも１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下の非反応性シリコーン系化合物を含むことを特徴とする光ファイバ心線。
2. 請求項１記載の光ファイバ心線を複数本並べ、これを連結部材で連結したことを特徴とする光ファイバテープユニット。
3. 請求項２記載の光ファイバテープユニットをケーブル部シースに複数枚集合して収容したことを特徴とする光ファイバケーブル。

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