JP4353494B2 - プラグ付き光ファイバケーブル、光ファイバケーブル、及び光ファイバ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光信号伝送の配線、高速光通信のためのコンピュータ接続配線、交換機回りの配線、工場自動機械制御の配線、自動車などの移動体用データ伝送用配線、光センサー用配線などに用いるプラグ付き光ファイバケーブル、並びにこれに好適に用いられる光ファイバケーブル及び光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック光ファイバ（以下単に「光ファイバ」という）は近距離のデータ通信やセンサー用途ですでに実用化されている。その際、光ファイバのみで使用されることは少なく、その外周部を被覆材で保護して光ファイバケーブルとして用いられることが多い。この光ファイバケーブルは、信号源である光源や検知機が組み込まれたユニット、または別の光ファイバケーブルなどとの接合のために、光ファイバケーブルの端部において被覆材を剥離し光ファイバをむきだし、その端部にプラグ部品をとりつけたプラグ付き光ファイバケーブルの形で用いられることがほとんどである。
【０００３】
このようなプラグ付き光ファイバケーブルにおいては、光ファイバ、被覆材、及びプラグ部材の熱膨張率が異なり、また光ファイバは紡糸時の配向の緩和により収縮しやすくなっているため、各部の経時変化または熱履歴などにより、プラグ付き光ファイバケーブル端部における光ファイバ端面の突出又は引っ込み、即ちピストニング現象が発生することがある。ピストニング現象が発生すると、光ファイバの端面と光源や受光素子との距離が初期値と変化するので結合光量が変化して不都合をきたす場合がある。
【０００４】
そのため、従来、光ファイバと被覆層との剥離強度が強くなるように被覆層の樹脂を選択することで、このピストニング現象を避ける試みがなされている。例えば、特開平２−１０３５０９号公報では、マグネシウム化合物を含むポリエチレン系樹脂を、特開平４−１２７１０７号公報においてはエチレン−酢酸ビニル共重合体を、特開平５−３１３０５０号公報においてはポリウレタン樹脂またはその混合物を被覆材とする光ファイバケーブルがおのおの開示されている。しかし、これらの光ファイバケーブルにおいて、被覆材として使用される熱可塑性樹脂は高温高湿下における形態保持性が十分ではなく、８５℃以上、相対湿度９５％以上、数１００時間といった、厳しい環境ではファイバの保護性能が十分とは言えない。また、これらの被覆層はプラグ取り付け時に剥離する必要性があるのであまり剥離強度を強くすることができず、ピストニング現象を完全に抑止できるものではない。さらに、このような光ファイバケーブルに対して従来通り光ファイバ端部の被覆層を剥離しプラグ部を光ファイバに直接固定した場合、被覆層が剥離されている部分における光ファイバの収縮を抑えることは出来ない。
【０００５】
また、特開平４−１２７１０７号公報においては、ピストニング現象を抑えるため、一次被覆層にポリエチレンを主とする樹脂を用い、該一次被覆層に含まれるエチレン−酢酸ビニル共重合体のコモノマーとしての酢酸ビニル単量体単位の含有率を０．１〜１０重量％とすることにより光ファイバと一次被覆層の密着性を高めた光ファイバコードが開示されている。また、この公報においては、二層の被覆層を有する光ファイバコードの端部において二次被覆層が剥離されて露出された一次被覆層に、プラグ部がかしめにより固定されてなる光ファイバコードユニットが開示されている。
【０００６】
しかしながら、この光ファイバコードの一次被覆層を構成するエチレン−酢酸ビニル共重合体とポリエチレンのブレンドは７０℃程度の温度では熱変形も小さいが、８５℃以上、相対湿度９５％以上、数１００時間といった、厳しい環境ではファイバの保護性能が十分とは言えないものである。また、一次被覆層にプラグ部を固定して光ファイバコードユニットとする場合、一次被覆層がエチレン−酢酸ビニル共重合体とポリエチレンのブレンドで二次被覆層がポリ塩化ビニル樹脂であるので、一次被覆層と二次被覆層との剥離強度が強く二次被覆層のみを剥離することが困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記課題を解決することにあり、すなわち８５℃以上、相対湿度９５％以上で数１００時間以上といった厳しい環境においても、ピストニング現象が生じにくく、製造が容易なプラグ付き光ファイバケーブルを提供することにある。また、本発明の目的は、ケーブル化時の伝送損失の劣化が小さく、また、二次被覆の材料選定により難燃性や意匠性などの機能を付与することが可能な光ファイバケーブルを用いたプラグ付き光ファイバケーブルを提供することにある。さらに、本発明の目的は、このようなプラグ付き光ファイバケーブルに好適に用いられる光ファイバ及び光ファイバケーブルを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、光ファイバ外周部に一次被覆層及び二次被覆層が順次形成された構造を有する光ファイバケーブルの少なくとも一端にプラグ部が固定されてなるプラグ付き光ファイバケーブルであって、光ファイバケーブルは、一次被覆層と光ファイバとの剥離強度（Ｓｐ１）が３９．２Ｎ以上であり、一次被覆層と二次被覆層との剥離強度（Ｓｐ２）が２．９Ｎ〜５８．８Ｎであり、かつＳｐ１＞Ｓｐ２の関係を満たし、光ファイバケーブルの少なくとも一端においては一次被覆層が露出されており、該露出された一次被覆層にプラグ部が固定されていることを特徴とするプラグ付き光ファイバケーブルにある。
【０００９】
また、本発明の要旨は、ポリメチルメタクリレート系重合体と他の重合体との混合物から構成された保護層を有することを特徴とする光ファイバにある。
【００１０】
さらに、本発明の要旨は、前記光ファイバの外周部に被覆層が形成されてなる光ファイバケーブルにある。
【００１１】
本発明のプラグ付き光ファイバケーブルは、一次被覆層と光ファイバの剥離強度Ｓｐ１が大きく、一次被覆層と二次被覆層との剥離強度Ｓｐ２が小さいため、一次被覆層が光ファイバを固定することができ、ピストニング現象を効果的に抑制することが可能であると共に、二次被覆層を容易に剥離することが可能である。
【００１２】
また、本発明のプラグ付き光ファイバケーブルにおいては、光ファイバケーブルのプラグ部が固定される端部においても一次被覆層は剥離しない。そのため、一次被覆層が光ファイバの保護機能と固定機能を十分に発揮することができ、一次被覆層とプラグとを固定することで光ファイバ端面とプラグ部の光学基準面との位置関係を強固に固定することができるので、光ファイバ端面の光ファイバ長手方向の位置ずれを防ぐことができる。光ファイバ端面の位置ずれを防ぐためには、光ファイバケーブルにプラグをかしめにより固定することが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明のプラグ付き光ファイバケーブルは、光ファイバケーブルの一次被覆層が上記のような光ファイバの保護機能と固定機能を有しているため、二次被覆層は必ずしもこれらの機能を有している必要がなく、二次被覆層を構成する材料の選択肢を格段に広げることができる。そのため、二次被覆層として、難燃性、意匠性、低吸湿性など上記の保護機能や固定機能以外の機能を有する樹脂を使用することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の光ファイバは、保護層として密着性が高い材料を用いているため、その外周部に被覆層を設けて光ファイバケーブルとした場合に光ファイバと被覆層の剥離強度を高めることができるので、上記プラグ付き光ファイバケーブルに好適に使用可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明において、光ファイバとしては公知の構造を有するものが使用され、例えば、芯鞘構造を有するＳＩ型光ファイバ、中心から外周部に向かってなだらかに芯の屈折率が低下するＧＩ型光ファイバ、中心から外周部に向かって芯の屈折率が階段状に低下する多層光ファイバ、複数の島部が共通の海部により互いに隔てられた状態で一体化されてなるマルチコア光ファイバなどが挙げられる。光ファイバを広帯域化して高速の信号伝送を行うためには多層光ファイバを用いることが好ましい。ＧＩ型光ファイバまたは多層光ファイバの外周部に鞘を被覆することも可能である。これらの光ファイバの外周部に保護層を被覆した構造とすると光ファイバに取り込むことができる光を増やすことができるので好ましい。なお、本発明において、保護層とは、光透過性の層であって、光ファイバの最外周部に積層される層である。保護層は光ファイバが光を伝送する際に光の反射屈折に寄与することが可能な層とすることが好ましい。
【００１６】
芯材に用いられる材料としては、公知の光ファイバに使用される各種の透明性の高い重合体が使用され、好ましくはメチルメタクリレ−ト系の重合体が使用される。さらに好ましくは、メチルメタクリレ−ト単独重合体及びメチルメタクリレート単位を主成分とする共重合体、ベンジルメタクリレ−ト単位を主成分とする共重合体、またはフッ素化アルキルメタクリレ−ト系重合体であり、メチルメタクリレート単独重合体が特に好ましい。
【００１７】
鞘材としては公知の重合体が使用され、フッ素化アルキルメタクリレート単位とメチルメタクリレート単位との共重合体、フッ化ビニリデン系重合体、フッ化ビニリデン系重合体とポリメチルメタクリレート系重合体との混合物等を使用することが好ましい。
【００１８】
保護層の材料としては、公知の材料が使用され、例えば、通常の高開口角を有する光ファイバで用いられている短鎖フッ化アルキルメタクリレート単位と長鎖フッ化アルキルメタクリレート単位とメチルメタクリレート単位との共重合体、フッ化ビニリデン系重合体等が挙げられる。保護層の材料としてポリメチルメタクリレート系重合体と他の重合体との混合物を用いることが好ましい。このような保護層を用いた光ファイバは、外周部に被覆層を設けて光ファイバケーブルとした場合に、一次被覆層と光ファイバの剥離強度を容易に高めることができ、そのため本発明のプラグ付き光ファイバケーブルに好適に使用可能である。また、鞘材としてメチルメタクリレート単位を含有する重合体を用いた場合、鞘材と保護層材料の相溶性を向上させ、光ファイバの光伝送性能を向上させることもできる。一次被覆層と光ファイバの剥離強度の向上効果を十分に高めるためには、ポリメチルメタクリレート系重合体と他の重合体との混合物中に占めるメチルメタクリレート単位の含有量が１０重量％以上であることが好ましく、２０重量％以上であることがより好ましい。また、保護層の屈折率を低くするためには、メチルメタクリレート単位の含有量は７０重量％以下であることが好ましく、４０重量％以下であることがより好ましい。ポリメチルメタクリレート系重合体と他の重合体との混合物の他の重合体としては、ポリフッ化ビニリデン系重合体を用いることがさらに好ましい。このようなポリフッ化ビニリデン系重合体としては、フッ化ビニリデンの単独重合体やフッ化ビニリデン単位とテトラフルオロエチレン単位とからなる共重合体が好ましく用いられる。フッ化ビニリデン単位とテトラフルオロエチレン単位とからなる共重合体を用いる場合、テトラフルオロエチレン単位を１０〜３０モル％含むものが透明性が高いため好ましい。また、透明性が高い混合物を得るためには、ポリメチルメタクリレート系重合体としてはメチルメタクリレ−トの単独重合体やメチルメタクリレート単位を主成分とするメチルメタクリレート単位と他の単量体単位からなる共重合体を用いることが好ましく、メチルメタクリレート単独重合体を用いることがさらに好ましい。
【００１９】
本発明のプラグ付き光ファイバケーブルを７０〜８０℃などの高温環境や温度差の激しい環境で用いる場合には、ピストニングをさらに効果的に抑制するため、光ファイバとして、熱収縮率が小さいものを使用することが好ましく、９０℃乾熱下で５０時間の加熱した時の収縮率が０〜０．５％の光ファイバを使用することがさらに好ましい。このような熱収縮率が小さい光ファイバは、例えば光ファイバを熱処理することにより得ることができる。この熱処理は連続的に行うこともバッチ毎に行うことも可能であるが、光ファイバの芯材のＪＩＳ Ｋ ７１２１−１９８７に従って測定したガラス転移開始温度Ｔｇと、熱処理温度Ｔが、
Ｔｇ−３０≦Ｔ＜Ｔｇ
を満たすような温度で、１００時間以内、バッチ毎に熱処理することが好ましい。
【００２０】
本発明のプラグ付き光ファイバケーブルにおいて、一次被覆層と光ファイバの剥離強度Ｓｐ１と一次被覆層と二次被覆層の剥離強度Ｓｐ２は、Ｓｐ１＞Ｓｐ２の関係を満たしているため、二次被覆層のみを容易に剥離することが可能である。
【００２１】
一次被覆層と光ファイバとの剥離強度Ｓｐ１は、光ファイバを固定してピストニングを抑えるという観点から、３９．２Ｎ以上であり、好ましくは５８．８Ｎ以上である。この剥離強度Ｓｐ１は大きければ大きいほど好ましいが、光ファイバケーブルの引っ張り強度は通常高々１４７Ｎ程度であるため、これと同等の剥離強度即ち１４７Ｎがあれば十分である。一次被覆層と光ファイバとの剥離強度Ｓｐ１は、一次被覆層及び光ファイバの外周部を構成する材料などにより主に決定され、その他被覆温度、被覆後の光ファイバケーブルの冷却条件、ダイスやニップルの構造等を適宜調節することなどにより所望の値とすることが可能である。
【００２２】
一次被覆層と光ファイバとの剥離強度を大きくするためには、一次被覆材としてポリアミド系重合体又はポリエステル系エラストマーを用いることが好ましい。ポリアミド系重合体としては、ポリアミド１２、ポリアミド６６、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド６１２、ポリアミド６２１、ポリアミド共重合体、ポリアミド系エラストマー等が好ましく用いられる。特に被覆工程における成形性が良好であり光ファイバに熱的及び機械的なダメージを与えにくいため、ポリアミド１１またはポリアミド１２が好ましい。また、ポリエステル系エラストマーとしては、ハイトレル（商標名、東レ・デュポン社製）、ペルプレン（商標名、東洋紡社製）、ＬＵＭＯＤ（商標名、ゼネラルエレクトリック社製）等が挙げられる。また、外光や他の光ファイバからの光が光ファイバに入射することを防止するため、一次被覆層にカーボンブラックなどの黒色顔料を混合することが好ましい。
【００２３】
本発明においては、二次被覆層と一次被覆層の剥離強度Ｓｐ２は２．９Ｎ〜５８．８Ｎの範囲である。これは、この剥離強度Ｓｐ２が小さすぎると二次被覆層から一次被覆層付き光ファイバが簡単に抜けてしまい取り扱い性が悪くなる傾向があり、大きすぎるとストリッピング性が悪くなり取り扱いにくくなるおそれがあるためである。一次被覆層と二次被覆層の剥離強度Ｓｐ２は、５．９Ｎ以上、３９．２Ｎ以下であることが好ましい。この剥離強度Ｓｐ２は、一次被覆材と二次被覆材の組合せに主に依存し、この組合せの他、被覆温度、被覆後の光ファイバケーブルの冷却条件、ダイスやニップルの構造等を適宜調節することなどにより所望の値とすることが可能である。
【００２４】
二次被覆材としては、公知の樹脂が使用され、各種の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、形状記憶樹脂、金属微粉末等を含んだ樹脂等が使用可能である。熱可塑性樹脂で好ましい樹脂としてはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ＰＶＣとエチレン−酢酸ビニル共重合体の混合物、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。エチレン−酢酸ビニル共重合体、ＰＶＣとエチレン−酢酸ビニル共重合体の混合物等弾性率の小さい樹脂が好ましく用いられる。
【００２５】
難燃性を付与するためには、武田薬品バーディシェウレタン工業製エラストレン１１７５Ａ１０Ｗなどの難燃ポリウレタンエラストマや、ＰＶＣや塩化ビニル単位と他の単量体単位とからなる共重合体などの塩化ビニル系重合体を使用することが好ましい。また、塩素化ポリエチレンとポリエチレンの混合物を用いることも好ましい。この場合、混合物中に占める塩素原子の含有量は、難燃性を向上させるためには５重量％以上とすることが好ましく、賦形性を良好なものとするためには８０重量％以下とすることが好ましい。また、剥離強度をコントロールしたり、耐熱性を付与するためには、メチルメタクリレート単位及びエチレン単位からなる共重合体（アクリフト）とポリエチレン系重合体の混合物を用いることが好ましい。混合物中に占めるメチルメタクリレート単位の含有量は、剥離強度のコントロールのためには１重量％以上とすることが好ましく、耐熱性の向上のためには１０重量％以上とすることが好ましい。また、耐湿性を十分なものとするためには６０ｍｏｌ％以下とすることが好ましい。また、耐湿性を付与するためには、成形性が良く、透湿性が極めて低いクロロトリフロオロエチレン単独重合体やクロロトリフロオロエチレン単位とエチレン単位との共重合体が好ましい。また、耐薬品性を付与するためには、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンなどのフッ素化ポリオレフィン単位を有する重合体を用いることが好ましく、エチレン単位とテトラフルオロエチレン単位との共重合体（テトラフルオロエチレン単位の含有量１〜９９重量％）を用いることがより好ましい。また、ポリエチレンとエチレン単位及びビニルアルコール単位からなる共重合体との混合物も好ましく用いられる。エチレン単位及びビニルアルコール単位からなる共重合体としては、ビニルアルコール単位を５〜５０ｍｏｌ％含むものが好ましく用いられる。
【００２６】
また、熱硬化性樹脂としてはフェノ−ル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等が用いられ、光硬化性樹脂としては例えばＭＭＡに光重合開始剤を用いた物等、形状記憶樹脂としてはアクリル樹脂、トランスイソプレン、ポリウレタン樹脂、ポリノルボンネル、スチレン単位とブタジエン単位とからなる共重合体等が使用できる。
【００２７】
これらの樹脂に金属微粉や金属短繊維、金属長繊維等を含有させて用いることも可能である。難燃性を付与するためには、無機フィラーを含有する樹脂が好ましく用いられ、例えば塩化ビニル樹脂やポリエチレン系樹脂と無機フィラーの混合物などが好ましく使用される。ポリエチレン系樹脂と無機フィラーの混合物を用いる場合、ポリエチレン系樹脂として、ポリエチレンとエチレン単位及びエチルアクリレート単位からなる共重合体との混合物を用いることが好ましく、無機フィラーとして水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物及び赤リンを用いることが好ましい。ポリエチレンとエチレン単位及びエチルアクリレート単位からなる共重合体との混合物中に占めるエチレン単位及びエチルアクリレート単位からなる共重合体の含有量は２〜９０重量％とすることが好ましい。難燃性を十分に向上させるためには、ポリエチレン系樹脂１００重量部に対して金属水酸化物を２０重量部以上、赤リンを３重量部以上含有させることが好ましく、賦形性や表面の平滑性を向上させるためには金属水酸化物は１５０重量部以下、赤リンは３０重量部以下とすることが好ましい。また、ポリカーボネート、ガラス繊維及び赤リンからなる混合物も好ましく使用される。難燃性を十分高めるためには、ポリカーボネート１００重量部に対してガラス繊維は５重量部以上添加することが好ましく、赤リンは３重量部以上添加することが好ましい。より好ましくはガラス繊維を１５重量部以上添加する。また、賦形性や表面の平滑性を向上させるため、ガラス繊維は１００重量部以下とすることが好ましく、赤リンは３０重量部以下とすることが好ましい。より好ましくはガラス繊維は６０重量部以下、赤リンは１５重量部以下とする。
【００２８】
また、これらの樹脂に可塑剤を添加する事も可能であり、塩化ビニル系重合体の場合、例えばジオクチルフタレ−ト、トリオクチルトリメリテ−ト、トリクレジルフォスフェ−ト等が用いられる。但し、可塑剤は光ファイバへ移行して光ファイバの光学性能、機械特性に支障を来すおそれがあるので、可塑剤の含有量は使用する光ファイバやその用途などに応じて適宜設定される。
【００２９】
また、オーディオ用などで要求が多い意匠性の高い光ファイバケーブルとするには、二次被覆材として軟質塩化ビニル系重合体を用いて感触の良い光ファイバケーブルとすることが好ましい。
【００３０】
また、吸水を抑えるためには、透湿性の低い樹脂が使用され、例えば、ポリクロロトリフルオロエチレン単独重合体、好ましくはクロロトリフルオロエチレン単位とエチレン系単量体単位とからなる共重合体を用いることが出来る。エチレン系単量体単位としては公知のものが使用可能であるが、エチレンが好ましい。クロロトリフルオロエチレン単位とエチレン系単量体単位とからなる共重合体におけるクロロトリフルオロエチレン単位の含有量は、吸水を十分に抑えるためには３０モル％以上とすることが好ましく、賦形性や耐熱分解性が良好なものとするためには７０モル％以下とすることが好ましい。
【００３１】
また、耐溶剤性、耐熱変形性などを向上させるためには、二次被覆材としてポリアミド系重合体を用いることが好ましい。ポリアミドとしては、ポリアミド１２、ポリアミド６６、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド６１２、ポリアミド６２１等が好ましく用いられる。柔軟性を求められる場合には、ポリアミド共重合体、ポリアミド系エラストマーを用いることが好ましい。さらに、ポリアミド系重合体を二次被覆材として用いる場合、難燃性を付与するため、ポリアミド１００重量部に対してトリアジン系化合物を８〜６０重量部含有させることが好ましい。トリアジン系化合物としては、メラミン-シアヌル酸が特に好ましい。該ポリアミド系樹脂混合物中のトリアジン系化合物が８重量部未満であると、難燃性の向上効果が不十分となるおそれがあり。６０重量部を越えると被覆材の弾性率が上がりすぎ、取り扱いが困難となるおそれがある。
【００３２】
以上説明した二次被覆材のうち、一次被覆層としてポリアミド系重合体を用いた場合に二次被覆層と一次被覆層の剥離強度Ｓｐ２を好適な範囲に設定するために好ましい二次被覆材としては、ポリエチレン系樹脂と無機フィラーの混合物、特にポリエチレン系樹脂としてポリエチレンとエチレン単位及びエチルアクリレート単位からなる共重合体との混合物を用いたもの、ポリカーボネートと無機フィラーからなる混合物、特に無機フィラーとしてガラス繊維及び赤リンを用いたもの、エチレン単位とテトラフルオロエチレン単位との共重合体などが挙げられる。
【００３３】
以上、光ファイバケーブルの一次被覆層及び二次被覆層が単一層から構成されているものについて説明してきたが、一次被覆層及び二次被覆層はそれぞれ複数層から構成することも可能である。一次被覆層が複数層から構成される場合、それらの層間の剥離強度は３９．２Ｎ以上であり、好ましくは５８．８Ｎ以上である。二次被覆層が複数層から構成される場合、それらの層間の剥離強度は特に限定されない。
【００３４】
本発明において、プラグ部は、光ファイバケーブルの露出された一次被覆層に固定可能な構造を有しており、用途に応じて公知のものから選択して使用される。プラグ部を光ファイバケーブルに固定するための機構としては、例えばかしめ機構などが挙げられる。プラグ部としては機械的強度が強いものを用いることが好ましい。
【００３５】
プラグ部を光ファイバケーブルの一端に取り付けた本発明のプラグ付き光ファイバケーブルの一例を図１に示す。図１は本発明のプラグ付き光ファイバケーブルの一例の断面図である。光ファイバ１の外周部には一次被覆層２が配置され、さらにその外周部に二次被覆層３が配置されている。プラグ部４はかしめ部５において一次被覆層２に対してかしめられ一次被覆層２とプラグ部４が固定されている。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３７】
実施例における各種測定の方法を説明する。
【００３８】
剥離強度は、図２に示した態様で測定を実施した。まず、一端側の被覆層を剥離した光ファイバケーブルを用意し、光ファイバケーブルの被覆部分８の長さが１００ｍｍになるように切断する。なお、光ファイバと一次被覆層との剥離強度を測定する場合は一次被覆層及び二次被覆層を、一次被覆層と二次被覆層の剥離強度を測定する場合は二次被覆層のみを剥離する。光ファイバケーブルの被覆部分８を固定治具７に固定し、被覆層の剥離部分６を応力測定可能な機構を有する引き抜き装置に固定して光ファイバ中心軸方向（図中矢印方向）に向かって一定速度１００ｍｍ／ｍｉｎで光ファイバ又は一次被覆層付き光ファイバを引き抜き、引き抜き応力と光ファイバの引き抜き方向の被覆層のずれ量との関係を示す曲線から引き抜く際の応力のピーク値を読みとり測定値とする。
【００３９】
ピストニング試験は摂氏８５度、相対湿度９５％の雰囲気中に長さ１ｍのプラグ付き光ファイバケーブルを１０００時間放置し、その後生じた光ファイバケーブルの突出または引込みの長さを測定する。
【００４０】
結合損失の測定は以下の方法で測定した。中心波長６６０ｎｍの発光ダイオードを用いたプラグ取り付け機構をもつ光源と、５０ｃｍ長の光ファイバの端部にプラグ部を取り付けたプラグ付光ファイバケーブルのプラグ部とを結合し、このプラグ部と反対側の光ファイバ端面からの全出射光をパワーメータを用いて測定し、その値を光ファイバ結合光量値とする。一方、発光ダイオードからの出射光量値を積分球とパワーメータを用いて測定し、基準光量値とする。この基準光量値と光ファイバ結合光量との差を結合損失とする。
【００４１】
難燃性は、ＤＩＮ７２５５１−５に準拠した測定法により評価した。元来ＤＩＮ７２５５１−５は電線用の測定法であるため、これを光ファイバケーブルに適用するに際して、下記の変更を実施し、測定を行った。光ファイバケーブルを燃焼時、あるいは燃焼後に斜め４５度に保持するために、光ファイバケーブルの周辺に螺旋状に一対の銅線を、互いが交差するように巻き付けた状態にて燃焼試験を実施した。使用した銅線は直径０．７ｍｍのものを使用し、螺旋周期は光ファイバの長手方向について２０ｍｍの周期とした。また、難燃性試験の合否の判定基準は、２０本のサンプルに着火したのち、炎を試料から遠ざけ、３０秒以内に炎が消えたものの数が１６本以上であった場合に合格とし、それ以下の本数であった場合を不合格と判定した。
【００４２】
耐溶剤性は、光ファイバケーブル５ｍを２５℃のガソリンに１０００時間浸漬し、浸漬前後での伝送損失値（１５ｍ−５ｍカットバック法、測定波長６５０ｎｍ、励振ＮＡ＝０．１）を測定し、浸漬後の伝送損失の増加量を算出して評価した。
【００４３】
（実施例１）
光ファイバの芯材として屈折率１．４９０のメチルメタクリレート単独重合体、鞘材として屈折率１．４１７の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位４５ｗｔ％，1,1,2,2-テトラハイドロパーフルオロデシルメタクリレート単位３５ｗｔ％，メチルメタクリレート単位１９ｗｔ％，メタクリル酸単位１ｗｔ％からなる共重合体、保護層の材料として屈折率１．４０２のフッ化ビニリデン単位８０ｍｏｌ％とテトラフルオロエチレン単位２０ｍｏｌ％との共重合体を用い、芯の直径が９８０μｍ、鞘の厚みが１０μｍ、保護層の厚みが１０μｍである光ファイバを製造した。この光ファイバの外周部に、一次被覆層としてポリアミド１２を外径１．５ｍｍとなるように溶融押出機を用いて被覆し、さらに二次被覆層としてポリ塩化ビニル樹脂を外径２．２ｍｍとなるように溶融押出機を用いて被覆して光ファイバケーブルを得た。この光ファイバケーブルの被覆層の剥離強度を測定した。結果を表１に示す。
【００４４】
次いで、図１に示すように、プラグ部４に光ファイバケーブルを挿通した後、かしめ部５においてプラグ部４を完全に固定した。得られた光ファイバケーブルのピストニング試験の結果を表１に示す。
【００４５】
ピストニング試験における光ファイバケーブルの引っ込み量は０．０５ｍｍ以下とわずかであり、ピストニング試験前と試験後のプラグ付き光ファイバケーブルを用いて光ファイバ端面における結合損失を測定したところ、ピストニング試験後も結合損失の増加は見られなかった。
【００４６】
（実施例２）
一次被覆材として、ペルプレンを用いる以外は実施例１と同様にしてプラグ付き光ファイバケーブルを得た。剥離強度とピストニング試験の結果を表１に示す。また、ピストニング試験前後で結合損失の増加は見られなかった。
【００４７】
（実施例３）
二次被覆材として、ポリクロロトリフルオロエチレン共重合体（エチレン単位とクロロトリフルオロエチレン単位とからなる共重合体、モル組成比１：１）を用いる以外は実施例１と同様にしてプラグ付き光ファイバケーブルを得た。剥離強度とピストニング試験の結果を表１に示す。また、ピストニング試験前後で結合損失の増加は見られなかった。
【００４８】
（比較例１）
一次被覆材として、ポリエチレンを用いる以外は実施例１と同様にしてプラグ付き光ファイバケーブルを得た。剥離強度とピストニング試験の結果を表１に示す。また、ピストニング試験前後で結合損失が増加した。
【００４９】
（比較例２）
一次被覆材として、ポリウレタンを用いる以外は実施例１と同様にしてプラグ付き光ファイバケーブルを得た。剥離強度とピストニング試験の結果を表１に示す。また、ピストニング試験前後で結合損失が増加した。
【００５０】
（実施例４）
メチルメタクリレート単独重合体３０重量部と、フッ化ビニリデン単位８０ｍｏｌ％とテトラフルオロエチレン２０ｍｏｌ％とからなる共重合体７０重量部とを２軸押し出し機を用いて溶融混練したものを保護層として用いる点を除いて、実施例１と同様にしてプラグ付き光ファイバケーブルを得た。剥離強度とピストニング試験の結果を表１に示す。また、ピストニング試験前後で結合損失の増加は見られなかった。
【００５１】
（実施例５）
二次被覆材として、ポリアミド１２を７０重量部と、メラミンシアヌル酸を３０重量部の割合で混合した混合物を用いる点を除いて、実施例１と同様にしてプラグ付き光ファイバケーブルを得た。剥離強度とピストニング試験の結果を表１に示す。また、ピストニング試験前後で結合損失の増加は見られなかった。
【００５２】
（実施例６）
光ファイバを紡糸後、１４０℃の熱風加熱炉に導入し２倍に延伸した後、得られた光ファイバを熱風乾燥機で９０℃（＝Ｔｇ−１５℃）で６５時間バッチ熱処理を行った点を除いて実施例５と同様にしてプラグ付き光ファイバケーブルを得た。該プラスチック光ファイバのバッチ熱処理後の収縮率は０．１％であった。剥離強度とピストニング試験の結果を表１に示す。また、ピストニング試験前後で結合損失の増加は見られなかった。
【００５３】
【表１】
（実施例７〜１５）
一次被覆層及び二次被覆層として表２に示すものを用いた点を除いて、実施例６と同様にして光ファイバケーブルを得た。剥離強度とピストニング試験の結果を表１に示す。また、ピストニング試験前後で結合損失の増加は見られなかった。
【００５４】
【表２】
さらに、実施例６、８及び１４の光ファイバケーブルの難燃性を評価した。いずれの実施例の光ファイバケーブルも、全サンプルが合格であった。
【００５５】
また、実施例５、１０及び比較例１の光ファイバケーブルについて耐溶剤性を評価した。結果を表３に示す。実施例５、１０の光ファイバケーブルは優れた耐溶剤性を示したが、比較例１の光ファイバケーブルは伝送損失増加が大きく、耐溶剤性に劣っていた。また、実施例５、１０の光ファイバケーブルはガソリン浸漬前後で大きな外観の変化はなかったが、比較例１の光ファイバケーブルは、二次被覆層が硬化し、ケーブルの取り扱い性が低下した。
【００５６】
【表３】
【００５７】
【発明の効果】
本発明のプラグ付き光ファイバケーブルは、例えば８５℃以上、相対湿度９５％以上で数１００時間といった厳しい環境においても、ピストニング現象が小さく、かつ製造が容易である。また、本発明の光ファイバ及び光ファイバケーブルは、このようなプラグ付き光ファイバケーブルに好適に用いられる。さらに、本発明のプラグ付き光ファイバケーブルは、二次被覆の材料選定の際の選択肢が大きいため難燃性や意匠性などの機能を容易に付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラグ付き光ファイバケーブルの一例を示す断面図である。
【図２】実施例における剥離強度の測定態様を示す図である。
【符号の説明】
１ 光ファイバ
２ 一次被覆層
３ 二次被覆層
４ プラグ部
５ かしめ部
６ 剥離部分
７ 固定治具
８ 被覆部分
【発明の属する技術分野】
本発明は光信号伝送の配線、高速光通信のためのコンピュータ接続配線、交換機回りの配線、工場自動機械制御の配線、自動車などの移動体用データ伝送用配線、光センサー用配線などに用いるプラグ付き光ファイバケーブル、並びにこれに好適に用いられる光ファイバケーブル及び光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック光ファイバ（以下単に「光ファイバ」という）は近距離のデータ通信やセンサー用途ですでに実用化されている。その際、光ファイバのみで使用されることは少なく、その外周部を被覆材で保護して光ファイバケーブルとして用いられることが多い。この光ファイバケーブルは、信号源である光源や検知機が組み込まれたユニット、または別の光ファイバケーブルなどとの接合のために、光ファイバケーブルの端部において被覆材を剥離し光ファイバをむきだし、その端部にプラグ部品をとりつけたプラグ付き光ファイバケーブルの形で用いられることがほとんどである。
【０００３】
このようなプラグ付き光ファイバケーブルにおいては、光ファイバ、被覆材、及びプラグ部材の熱膨張率が異なり、また光ファイバは紡糸時の配向の緩和により収縮しやすくなっているため、各部の経時変化または熱履歴などにより、プラグ付き光ファイバケーブル端部における光ファイバ端面の突出又は引っ込み、即ちピストニング現象が発生することがある。ピストニング現象が発生すると、光ファイバの端面と光源や受光素子との距離が初期値と変化するので結合光量が変化して不都合をきたす場合がある。
【０００４】
そのため、従来、光ファイバと被覆層との剥離強度が強くなるように被覆層の樹脂を選択することで、このピストニング現象を避ける試みがなされている。例えば、特開平２−１０３５０９号公報では、マグネシウム化合物を含むポリエチレン系樹脂を、特開平４−１２７１０７号公報においてはエチレン−酢酸ビニル共重合体を、特開平５−３１３０５０号公報においてはポリウレタン樹脂またはその混合物を被覆材とする光ファイバケーブルがおのおの開示されている。しかし、これらの光ファイバケーブルにおいて、被覆材として使用される熱可塑性樹脂は高温高湿下における形態保持性が十分ではなく、８５℃以上、相対湿度９５％以上、数１００時間といった、厳しい環境ではファイバの保護性能が十分とは言えない。また、これらの被覆層はプラグ取り付け時に剥離する必要性があるのであまり剥離強度を強くすることができず、ピストニング現象を完全に抑止できるものではない。さらに、このような光ファイバケーブルに対して従来通り光ファイバ端部の被覆層を剥離しプラグ部を光ファイバに直接固定した場合、被覆層が剥離されている部分における光ファイバの収縮を抑えることは出来ない。
【０００５】
また、特開平４−１２７１０７号公報においては、ピストニング現象を抑えるため、一次被覆層にポリエチレンを主とする樹脂を用い、該一次被覆層に含まれるエチレン−酢酸ビニル共重合体のコモノマーとしての酢酸ビニル単量体単位の含有率を０．１〜１０重量％とすることにより光ファイバと一次被覆層の密着性を高めた光ファイバコードが開示されている。また、この公報においては、二層の被覆層を有する光ファイバコードの端部において二次被覆層が剥離されて露出された一次被覆層に、プラグ部がかしめにより固定されてなる光ファイバコードユニットが開示されている。
【０００６】
しかしながら、この光ファイバコードの一次被覆層を構成するエチレン−酢酸ビニル共重合体とポリエチレンのブレンドは７０℃程度の温度では熱変形も小さいが、８５℃以上、相対湿度９５％以上、数１００時間といった、厳しい環境ではファイバの保護性能が十分とは言えないものである。また、一次被覆層にプラグ部を固定して光ファイバコードユニットとする場合、一次被覆層がエチレン−酢酸ビニル共重合体とポリエチレンのブレンドで二次被覆層がポリ塩化ビニル樹脂であるので、一次被覆層と二次被覆層との剥離強度が強く二次被覆層のみを剥離することが困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記課題を解決することにあり、すなわち８５℃以上、相対湿度９５％以上で数１００時間以上といった厳しい環境においても、ピストニング現象が生じにくく、製造が容易なプラグ付き光ファイバケーブルを提供することにある。また、本発明の目的は、ケーブル化時の伝送損失の劣化が小さく、また、二次被覆の材料選定により難燃性や意匠性などの機能を付与することが可能な光ファイバケーブルを用いたプラグ付き光ファイバケーブルを提供することにある。さらに、本発明の目的は、このようなプラグ付き光ファイバケーブルに好適に用いられる光ファイバ及び光ファイバケーブルを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、光ファイバ外周部に一次被覆層及び二次被覆層が順次形成された構造を有する光ファイバケーブルの少なくとも一端にプラグ部が固定されてなるプラグ付き光ファイバケーブルであって、光ファイバケーブルは、一次被覆層と光ファイバとの剥離強度（Ｓｐ１）が３９．２Ｎ以上であり、一次被覆層と二次被覆層との剥離強度（Ｓｐ２）が２．９Ｎ〜５８．８Ｎであり、かつＳｐ１＞Ｓｐ２の関係を満たし、光ファイバケーブルの少なくとも一端においては一次被覆層が露出されており、該露出された一次被覆層にプラグ部が固定されていることを特徴とするプラグ付き光ファイバケーブルにある。
【０００９】
また、本発明の要旨は、ポリメチルメタクリレート系重合体と他の重合体との混合物から構成された保護層を有することを特徴とする光ファイバにある。
【００１０】
さらに、本発明の要旨は、前記光ファイバの外周部に被覆層が形成されてなる光ファイバケーブルにある。
【００１１】
本発明のプラグ付き光ファイバケーブルは、一次被覆層と光ファイバの剥離強度Ｓｐ１が大きく、一次被覆層と二次被覆層との剥離強度Ｓｐ２が小さいため、一次被覆層が光ファイバを固定することができ、ピストニング現象を効果的に抑制することが可能であると共に、二次被覆層を容易に剥離することが可能である。
【００１２】
また、本発明のプラグ付き光ファイバケーブルにおいては、光ファイバケーブルのプラグ部が固定される端部においても一次被覆層は剥離しない。そのため、一次被覆層が光ファイバの保護機能と固定機能を十分に発揮することができ、一次被覆層とプラグとを固定することで光ファイバ端面とプラグ部の光学基準面との位置関係を強固に固定することができるので、光ファイバ端面の光ファイバ長手方向の位置ずれを防ぐことができる。光ファイバ端面の位置ずれを防ぐためには、光ファイバケーブルにプラグをかしめにより固定することが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明のプラグ付き光ファイバケーブルは、光ファイバケーブルの一次被覆層が上記のような光ファイバの保護機能と固定機能を有しているため、二次被覆層は必ずしもこれらの機能を有している必要がなく、二次被覆層を構成する材料の選択肢を格段に広げることができる。そのため、二次被覆層として、難燃性、意匠性、低吸湿性など上記の保護機能や固定機能以外の機能を有する樹脂を使用することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の光ファイバは、保護層として密着性が高い材料を用いているため、その外周部に被覆層を設けて光ファイバケーブルとした場合に光ファイバと被覆層の剥離強度を高めることができるので、上記プラグ付き光ファイバケーブルに好適に使用可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明において、光ファイバとしては公知の構造を有するものが使用され、例えば、芯鞘構造を有するＳＩ型光ファイバ、中心から外周部に向かってなだらかに芯の屈折率が低下するＧＩ型光ファイバ、中心から外周部に向かって芯の屈折率が階段状に低下する多層光ファイバ、複数の島部が共通の海部により互いに隔てられた状態で一体化されてなるマルチコア光ファイバなどが挙げられる。光ファイバを広帯域化して高速の信号伝送を行うためには多層光ファイバを用いることが好ましい。ＧＩ型光ファイバまたは多層光ファイバの外周部に鞘を被覆することも可能である。これらの光ファイバの外周部に保護層を被覆した構造とすると光ファイバに取り込むことができる光を増やすことができるので好ましい。なお、本発明において、保護層とは、光透過性の層であって、光ファイバの最外周部に積層される層である。保護層は光ファイバが光を伝送する際に光の反射屈折に寄与することが可能な層とすることが好ましい。
【００１６】
芯材に用いられる材料としては、公知の光ファイバに使用される各種の透明性の高い重合体が使用され、好ましくはメチルメタクリレ−ト系の重合体が使用される。さらに好ましくは、メチルメタクリレ−ト単独重合体及びメチルメタクリレート単位を主成分とする共重合体、ベンジルメタクリレ−ト単位を主成分とする共重合体、またはフッ素化アルキルメタクリレ−ト系重合体であり、メチルメタクリレート単独重合体が特に好ましい。
【００１７】
鞘材としては公知の重合体が使用され、フッ素化アルキルメタクリレート単位とメチルメタクリレート単位との共重合体、フッ化ビニリデン系重合体、フッ化ビニリデン系重合体とポリメチルメタクリレート系重合体との混合物等を使用することが好ましい。
【００１８】
保護層の材料としては、公知の材料が使用され、例えば、通常の高開口角を有する光ファイバで用いられている短鎖フッ化アルキルメタクリレート単位と長鎖フッ化アルキルメタクリレート単位とメチルメタクリレート単位との共重合体、フッ化ビニリデン系重合体等が挙げられる。保護層の材料としてポリメチルメタクリレート系重合体と他の重合体との混合物を用いることが好ましい。このような保護層を用いた光ファイバは、外周部に被覆層を設けて光ファイバケーブルとした場合に、一次被覆層と光ファイバの剥離強度を容易に高めることができ、そのため本発明のプラグ付き光ファイバケーブルに好適に使用可能である。また、鞘材としてメチルメタクリレート単位を含有する重合体を用いた場合、鞘材と保護層材料の相溶性を向上させ、光ファイバの光伝送性能を向上させることもできる。一次被覆層と光ファイバの剥離強度の向上効果を十分に高めるためには、ポリメチルメタクリレート系重合体と他の重合体との混合物中に占めるメチルメタクリレート単位の含有量が１０重量％以上であることが好ましく、２０重量％以上であることがより好ましい。また、保護層の屈折率を低くするためには、メチルメタクリレート単位の含有量は７０重量％以下であることが好ましく、４０重量％以下であることがより好ましい。ポリメチルメタクリレート系重合体と他の重合体との混合物の他の重合体としては、ポリフッ化ビニリデン系重合体を用いることがさらに好ましい。このようなポリフッ化ビニリデン系重合体としては、フッ化ビニリデンの単独重合体やフッ化ビニリデン単位とテトラフルオロエチレン単位とからなる共重合体が好ましく用いられる。フッ化ビニリデン単位とテトラフルオロエチレン単位とからなる共重合体を用いる場合、テトラフルオロエチレン単位を１０〜３０モル％含むものが透明性が高いため好ましい。また、透明性が高い混合物を得るためには、ポリメチルメタクリレート系重合体としてはメチルメタクリレ−トの単独重合体やメチルメタクリレート単位を主成分とするメチルメタクリレート単位と他の単量体単位からなる共重合体を用いることが好ましく、メチルメタクリレート単独重合体を用いることがさらに好ましい。
【００１９】
本発明のプラグ付き光ファイバケーブルを７０〜８０℃などの高温環境や温度差の激しい環境で用いる場合には、ピストニングをさらに効果的に抑制するため、光ファイバとして、熱収縮率が小さいものを使用することが好ましく、９０℃乾熱下で５０時間の加熱した時の収縮率が０〜０．５％の光ファイバを使用することがさらに好ましい。このような熱収縮率が小さい光ファイバは、例えば光ファイバを熱処理することにより得ることができる。この熱処理は連続的に行うこともバッチ毎に行うことも可能であるが、光ファイバの芯材のＪＩＳ Ｋ ７１２１−１９８７に従って測定したガラス転移開始温度Ｔｇと、熱処理温度Ｔが、
Ｔｇ−３０≦Ｔ＜Ｔｇ
を満たすような温度で、１００時間以内、バッチ毎に熱処理することが好ましい。
【００２０】
本発明のプラグ付き光ファイバケーブルにおいて、一次被覆層と光ファイバの剥離強度Ｓｐ１と一次被覆層と二次被覆層の剥離強度Ｓｐ２は、Ｓｐ１＞Ｓｐ２の関係を満たしているため、二次被覆層のみを容易に剥離することが可能である。
【００２１】
一次被覆層と光ファイバとの剥離強度Ｓｐ１は、光ファイバを固定してピストニングを抑えるという観点から、３９．２Ｎ以上であり、好ましくは５８．８Ｎ以上である。この剥離強度Ｓｐ１は大きければ大きいほど好ましいが、光ファイバケーブルの引っ張り強度は通常高々１４７Ｎ程度であるため、これと同等の剥離強度即ち１４７Ｎがあれば十分である。一次被覆層と光ファイバとの剥離強度Ｓｐ１は、一次被覆層及び光ファイバの外周部を構成する材料などにより主に決定され、その他被覆温度、被覆後の光ファイバケーブルの冷却条件、ダイスやニップルの構造等を適宜調節することなどにより所望の値とすることが可能である。
【００２２】
一次被覆層と光ファイバとの剥離強度を大きくするためには、一次被覆材としてポリアミド系重合体又はポリエステル系エラストマーを用いることが好ましい。ポリアミド系重合体としては、ポリアミド１２、ポリアミド６６、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド６１２、ポリアミド６２１、ポリアミド共重合体、ポリアミド系エラストマー等が好ましく用いられる。特に被覆工程における成形性が良好であり光ファイバに熱的及び機械的なダメージを与えにくいため、ポリアミド１１またはポリアミド１２が好ましい。また、ポリエステル系エラストマーとしては、ハイトレル（商標名、東レ・デュポン社製）、ペルプレン（商標名、東洋紡社製）、ＬＵＭＯＤ（商標名、ゼネラルエレクトリック社製）等が挙げられる。また、外光や他の光ファイバからの光が光ファイバに入射することを防止するため、一次被覆層にカーボンブラックなどの黒色顔料を混合することが好ましい。
【００２３】
本発明においては、二次被覆層と一次被覆層の剥離強度Ｓｐ２は２．９Ｎ〜５８．８Ｎの範囲である。これは、この剥離強度Ｓｐ２が小さすぎると二次被覆層から一次被覆層付き光ファイバが簡単に抜けてしまい取り扱い性が悪くなる傾向があり、大きすぎるとストリッピング性が悪くなり取り扱いにくくなるおそれがあるためである。一次被覆層と二次被覆層の剥離強度Ｓｐ２は、５．９Ｎ以上、３９．２Ｎ以下であることが好ましい。この剥離強度Ｓｐ２は、一次被覆材と二次被覆材の組合せに主に依存し、この組合せの他、被覆温度、被覆後の光ファイバケーブルの冷却条件、ダイスやニップルの構造等を適宜調節することなどにより所望の値とすることが可能である。
【００２４】
二次被覆材としては、公知の樹脂が使用され、各種の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、形状記憶樹脂、金属微粉末等を含んだ樹脂等が使用可能である。熱可塑性樹脂で好ましい樹脂としてはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ＰＶＣとエチレン−酢酸ビニル共重合体の混合物、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。エチレン−酢酸ビニル共重合体、ＰＶＣとエチレン−酢酸ビニル共重合体の混合物等弾性率の小さい樹脂が好ましく用いられる。
【００２５】
難燃性を付与するためには、武田薬品バーディシェウレタン工業製エラストレン１１７５Ａ１０Ｗなどの難燃ポリウレタンエラストマや、ＰＶＣや塩化ビニル単位と他の単量体単位とからなる共重合体などの塩化ビニル系重合体を使用することが好ましい。また、塩素化ポリエチレンとポリエチレンの混合物を用いることも好ましい。この場合、混合物中に占める塩素原子の含有量は、難燃性を向上させるためには５重量％以上とすることが好ましく、賦形性を良好なものとするためには８０重量％以下とすることが好ましい。また、剥離強度をコントロールしたり、耐熱性を付与するためには、メチルメタクリレート単位及びエチレン単位からなる共重合体（アクリフト）とポリエチレン系重合体の混合物を用いることが好ましい。混合物中に占めるメチルメタクリレート単位の含有量は、剥離強度のコントロールのためには１重量％以上とすることが好ましく、耐熱性の向上のためには１０重量％以上とすることが好ましい。また、耐湿性を十分なものとするためには６０ｍｏｌ％以下とすることが好ましい。また、耐湿性を付与するためには、成形性が良く、透湿性が極めて低いクロロトリフロオロエチレン単独重合体やクロロトリフロオロエチレン単位とエチレン単位との共重合体が好ましい。また、耐薬品性を付与するためには、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンなどのフッ素化ポリオレフィン単位を有する重合体を用いることが好ましく、エチレン単位とテトラフルオロエチレン単位との共重合体（テトラフルオロエチレン単位の含有量１〜９９重量％）を用いることがより好ましい。また、ポリエチレンとエチレン単位及びビニルアルコール単位からなる共重合体との混合物も好ましく用いられる。エチレン単位及びビニルアルコール単位からなる共重合体としては、ビニルアルコール単位を５〜５０ｍｏｌ％含むものが好ましく用いられる。
【００２６】
また、熱硬化性樹脂としてはフェノ−ル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等が用いられ、光硬化性樹脂としては例えばＭＭＡに光重合開始剤を用いた物等、形状記憶樹脂としてはアクリル樹脂、トランスイソプレン、ポリウレタン樹脂、ポリノルボンネル、スチレン単位とブタジエン単位とからなる共重合体等が使用できる。
【００２７】
これらの樹脂に金属微粉や金属短繊維、金属長繊維等を含有させて用いることも可能である。難燃性を付与するためには、無機フィラーを含有する樹脂が好ましく用いられ、例えば塩化ビニル樹脂やポリエチレン系樹脂と無機フィラーの混合物などが好ましく使用される。ポリエチレン系樹脂と無機フィラーの混合物を用いる場合、ポリエチレン系樹脂として、ポリエチレンとエチレン単位及びエチルアクリレート単位からなる共重合体との混合物を用いることが好ましく、無機フィラーとして水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物及び赤リンを用いることが好ましい。ポリエチレンとエチレン単位及びエチルアクリレート単位からなる共重合体との混合物中に占めるエチレン単位及びエチルアクリレート単位からなる共重合体の含有量は２〜９０重量％とすることが好ましい。難燃性を十分に向上させるためには、ポリエチレン系樹脂１００重量部に対して金属水酸化物を２０重量部以上、赤リンを３重量部以上含有させることが好ましく、賦形性や表面の平滑性を向上させるためには金属水酸化物は１５０重量部以下、赤リンは３０重量部以下とすることが好ましい。また、ポリカーボネート、ガラス繊維及び赤リンからなる混合物も好ましく使用される。難燃性を十分高めるためには、ポリカーボネート１００重量部に対してガラス繊維は５重量部以上添加することが好ましく、赤リンは３重量部以上添加することが好ましい。より好ましくはガラス繊維を１５重量部以上添加する。また、賦形性や表面の平滑性を向上させるため、ガラス繊維は１００重量部以下とすることが好ましく、赤リンは３０重量部以下とすることが好ましい。より好ましくはガラス繊維は６０重量部以下、赤リンは１５重量部以下とする。
【００２８】
また、これらの樹脂に可塑剤を添加する事も可能であり、塩化ビニル系重合体の場合、例えばジオクチルフタレ−ト、トリオクチルトリメリテ−ト、トリクレジルフォスフェ−ト等が用いられる。但し、可塑剤は光ファイバへ移行して光ファイバの光学性能、機械特性に支障を来すおそれがあるので、可塑剤の含有量は使用する光ファイバやその用途などに応じて適宜設定される。
【００２９】
また、オーディオ用などで要求が多い意匠性の高い光ファイバケーブルとするには、二次被覆材として軟質塩化ビニル系重合体を用いて感触の良い光ファイバケーブルとすることが好ましい。
【００３０】
また、吸水を抑えるためには、透湿性の低い樹脂が使用され、例えば、ポリクロロトリフルオロエチレン単独重合体、好ましくはクロロトリフルオロエチレン単位とエチレン系単量体単位とからなる共重合体を用いることが出来る。エチレン系単量体単位としては公知のものが使用可能であるが、エチレンが好ましい。クロロトリフルオロエチレン単位とエチレン系単量体単位とからなる共重合体におけるクロロトリフルオロエチレン単位の含有量は、吸水を十分に抑えるためには３０モル％以上とすることが好ましく、賦形性や耐熱分解性が良好なものとするためには７０モル％以下とすることが好ましい。
【００３１】
また、耐溶剤性、耐熱変形性などを向上させるためには、二次被覆材としてポリアミド系重合体を用いることが好ましい。ポリアミドとしては、ポリアミド１２、ポリアミド６６、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド６１２、ポリアミド６２１等が好ましく用いられる。柔軟性を求められる場合には、ポリアミド共重合体、ポリアミド系エラストマーを用いることが好ましい。さらに、ポリアミド系重合体を二次被覆材として用いる場合、難燃性を付与するため、ポリアミド１００重量部に対してトリアジン系化合物を８〜６０重量部含有させることが好ましい。トリアジン系化合物としては、メラミン-シアヌル酸が特に好ましい。該ポリアミド系樹脂混合物中のトリアジン系化合物が８重量部未満であると、難燃性の向上効果が不十分となるおそれがあり。６０重量部を越えると被覆材の弾性率が上がりすぎ、取り扱いが困難となるおそれがある。
【００３２】
以上説明した二次被覆材のうち、一次被覆層としてポリアミド系重合体を用いた場合に二次被覆層と一次被覆層の剥離強度Ｓｐ２を好適な範囲に設定するために好ましい二次被覆材としては、ポリエチレン系樹脂と無機フィラーの混合物、特にポリエチレン系樹脂としてポリエチレンとエチレン単位及びエチルアクリレート単位からなる共重合体との混合物を用いたもの、ポリカーボネートと無機フィラーからなる混合物、特に無機フィラーとしてガラス繊維及び赤リンを用いたもの、エチレン単位とテトラフルオロエチレン単位との共重合体などが挙げられる。
【００３３】
以上、光ファイバケーブルの一次被覆層及び二次被覆層が単一層から構成されているものについて説明してきたが、一次被覆層及び二次被覆層はそれぞれ複数層から構成することも可能である。一次被覆層が複数層から構成される場合、それらの層間の剥離強度は３９．２Ｎ以上であり、好ましくは５８．８Ｎ以上である。二次被覆層が複数層から構成される場合、それらの層間の剥離強度は特に限定されない。
【００３４】
本発明において、プラグ部は、光ファイバケーブルの露出された一次被覆層に固定可能な構造を有しており、用途に応じて公知のものから選択して使用される。プラグ部を光ファイバケーブルに固定するための機構としては、例えばかしめ機構などが挙げられる。プラグ部としては機械的強度が強いものを用いることが好ましい。
【００３５】
プラグ部を光ファイバケーブルの一端に取り付けた本発明のプラグ付き光ファイバケーブルの一例を図１に示す。図１は本発明のプラグ付き光ファイバケーブルの一例の断面図である。光ファイバ１の外周部には一次被覆層２が配置され、さらにその外周部に二次被覆層３が配置されている。プラグ部４はかしめ部５において一次被覆層２に対してかしめられ一次被覆層２とプラグ部４が固定されている。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３７】
実施例における各種測定の方法を説明する。
【００３８】
剥離強度は、図２に示した態様で測定を実施した。まず、一端側の被覆層を剥離した光ファイバケーブルを用意し、光ファイバケーブルの被覆部分８の長さが１００ｍｍになるように切断する。なお、光ファイバと一次被覆層との剥離強度を測定する場合は一次被覆層及び二次被覆層を、一次被覆層と二次被覆層の剥離強度を測定する場合は二次被覆層のみを剥離する。光ファイバケーブルの被覆部分８を固定治具７に固定し、被覆層の剥離部分６を応力測定可能な機構を有する引き抜き装置に固定して光ファイバ中心軸方向（図中矢印方向）に向かって一定速度１００ｍｍ／ｍｉｎで光ファイバ又は一次被覆層付き光ファイバを引き抜き、引き抜き応力と光ファイバの引き抜き方向の被覆層のずれ量との関係を示す曲線から引き抜く際の応力のピーク値を読みとり測定値とする。
【００３９】
ピストニング試験は摂氏８５度、相対湿度９５％の雰囲気中に長さ１ｍのプラグ付き光ファイバケーブルを１０００時間放置し、その後生じた光ファイバケーブルの突出または引込みの長さを測定する。
【００４０】
結合損失の測定は以下の方法で測定した。中心波長６６０ｎｍの発光ダイオードを用いたプラグ取り付け機構をもつ光源と、５０ｃｍ長の光ファイバの端部にプラグ部を取り付けたプラグ付光ファイバケーブルのプラグ部とを結合し、このプラグ部と反対側の光ファイバ端面からの全出射光をパワーメータを用いて測定し、その値を光ファイバ結合光量値とする。一方、発光ダイオードからの出射光量値を積分球とパワーメータを用いて測定し、基準光量値とする。この基準光量値と光ファイバ結合光量との差を結合損失とする。
【００４１】
難燃性は、ＤＩＮ７２５５１−５に準拠した測定法により評価した。元来ＤＩＮ７２５５１−５は電線用の測定法であるため、これを光ファイバケーブルに適用するに際して、下記の変更を実施し、測定を行った。光ファイバケーブルを燃焼時、あるいは燃焼後に斜め４５度に保持するために、光ファイバケーブルの周辺に螺旋状に一対の銅線を、互いが交差するように巻き付けた状態にて燃焼試験を実施した。使用した銅線は直径０．７ｍｍのものを使用し、螺旋周期は光ファイバの長手方向について２０ｍｍの周期とした。また、難燃性試験の合否の判定基準は、２０本のサンプルに着火したのち、炎を試料から遠ざけ、３０秒以内に炎が消えたものの数が１６本以上であった場合に合格とし、それ以下の本数であった場合を不合格と判定した。
【００４２】
耐溶剤性は、光ファイバケーブル５ｍを２５℃のガソリンに１０００時間浸漬し、浸漬前後での伝送損失値（１５ｍ−５ｍカットバック法、測定波長６５０ｎｍ、励振ＮＡ＝０．１）を測定し、浸漬後の伝送損失の増加量を算出して評価した。
【００４３】
（実施例１）
光ファイバの芯材として屈折率１．４９０のメチルメタクリレート単独重合体、鞘材として屈折率１．４１７の2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート単位４５ｗｔ％，1,1,2,2-テトラハイドロパーフルオロデシルメタクリレート単位３５ｗｔ％，メチルメタクリレート単位１９ｗｔ％，メタクリル酸単位１ｗｔ％からなる共重合体、保護層の材料として屈折率１．４０２のフッ化ビニリデン単位８０ｍｏｌ％とテトラフルオロエチレン単位２０ｍｏｌ％との共重合体を用い、芯の直径が９８０μｍ、鞘の厚みが１０μｍ、保護層の厚みが１０μｍである光ファイバを製造した。この光ファイバの外周部に、一次被覆層としてポリアミド１２を外径１．５ｍｍとなるように溶融押出機を用いて被覆し、さらに二次被覆層としてポリ塩化ビニル樹脂を外径２．２ｍｍとなるように溶融押出機を用いて被覆して光ファイバケーブルを得た。この光ファイバケーブルの被覆層の剥離強度を測定した。結果を表１に示す。
【００４４】
次いで、図１に示すように、プラグ部４に光ファイバケーブルを挿通した後、かしめ部５においてプラグ部４を完全に固定した。得られた光ファイバケーブルのピストニング試験の結果を表１に示す。
【００４５】
ピストニング試験における光ファイバケーブルの引っ込み量は０．０５ｍｍ以下とわずかであり、ピストニング試験前と試験後のプラグ付き光ファイバケーブルを用いて光ファイバ端面における結合損失を測定したところ、ピストニング試験後も結合損失の増加は見られなかった。
【００４６】
（実施例２）
一次被覆材として、ペルプレンを用いる以外は実施例１と同様にしてプラグ付き光ファイバケーブルを得た。剥離強度とピストニング試験の結果を表１に示す。また、ピストニング試験前後で結合損失の増加は見られなかった。
【００４７】
（実施例３）
二次被覆材として、ポリクロロトリフルオロエチレン共重合体（エチレン単位とクロロトリフルオロエチレン単位とからなる共重合体、モル組成比１：１）を用いる以外は実施例１と同様にしてプラグ付き光ファイバケーブルを得た。剥離強度とピストニング試験の結果を表１に示す。また、ピストニング試験前後で結合損失の増加は見られなかった。
【００４８】
（比較例１）
一次被覆材として、ポリエチレンを用いる以外は実施例１と同様にしてプラグ付き光ファイバケーブルを得た。剥離強度とピストニング試験の結果を表１に示す。また、ピストニング試験前後で結合損失が増加した。
【００４９】
（比較例２）
一次被覆材として、ポリウレタンを用いる以外は実施例１と同様にしてプラグ付き光ファイバケーブルを得た。剥離強度とピストニング試験の結果を表１に示す。また、ピストニング試験前後で結合損失が増加した。
【００５０】
（実施例４）
メチルメタクリレート単独重合体３０重量部と、フッ化ビニリデン単位８０ｍｏｌ％とテトラフルオロエチレン２０ｍｏｌ％とからなる共重合体７０重量部とを２軸押し出し機を用いて溶融混練したものを保護層として用いる点を除いて、実施例１と同様にしてプラグ付き光ファイバケーブルを得た。剥離強度とピストニング試験の結果を表１に示す。また、ピストニング試験前後で結合損失の増加は見られなかった。
【００５１】
（実施例５）
二次被覆材として、ポリアミド１２を７０重量部と、メラミンシアヌル酸を３０重量部の割合で混合した混合物を用いる点を除いて、実施例１と同様にしてプラグ付き光ファイバケーブルを得た。剥離強度とピストニング試験の結果を表１に示す。また、ピストニング試験前後で結合損失の増加は見られなかった。
【００５２】
（実施例６）
光ファイバを紡糸後、１４０℃の熱風加熱炉に導入し２倍に延伸した後、得られた光ファイバを熱風乾燥機で９０℃（＝Ｔｇ−１５℃）で６５時間バッチ熱処理を行った点を除いて実施例５と同様にしてプラグ付き光ファイバケーブルを得た。該プラスチック光ファイバのバッチ熱処理後の収縮率は０．１％であった。剥離強度とピストニング試験の結果を表１に示す。また、ピストニング試験前後で結合損失の増加は見られなかった。
【００５３】
【表１】
一次被覆層及び二次被覆層として表２に示すものを用いた点を除いて、実施例６と同様にして光ファイバケーブルを得た。剥離強度とピストニング試験の結果を表１に示す。また、ピストニング試験前後で結合損失の増加は見られなかった。
【００５４】
【表２】
【００５５】
また、実施例５、１０及び比較例１の光ファイバケーブルについて耐溶剤性を評価した。結果を表３に示す。実施例５、１０の光ファイバケーブルは優れた耐溶剤性を示したが、比較例１の光ファイバケーブルは伝送損失増加が大きく、耐溶剤性に劣っていた。また、実施例５、１０の光ファイバケーブルはガソリン浸漬前後で大きな外観の変化はなかったが、比較例１の光ファイバケーブルは、二次被覆層が硬化し、ケーブルの取り扱い性が低下した。
【００５６】
【表３】
【発明の効果】
本発明のプラグ付き光ファイバケーブルは、例えば８５℃以上、相対湿度９５％以上で数１００時間といった厳しい環境においても、ピストニング現象が小さく、かつ製造が容易である。また、本発明の光ファイバ及び光ファイバケーブルは、このようなプラグ付き光ファイバケーブルに好適に用いられる。さらに、本発明のプラグ付き光ファイバケーブルは、二次被覆の材料選定の際の選択肢が大きいため難燃性や意匠性などの機能を容易に付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラグ付き光ファイバケーブルの一例を示す断面図である。
【図２】実施例における剥離強度の測定態様を示す図である。
【符号の説明】
１ 光ファイバ
２ 一次被覆層
３ 二次被覆層
４ プラグ部
５ かしめ部
６ 剥離部分
７ 固定治具
８ 被覆部分
Claims (2)
- 光ファイバ外周部に一次被覆層及び二次被覆層が順次形成された構造
を有する光ファイバケーブルの少なくとも一端にプラグ部が固定されてなるプラグ付き光ファイバケーブルであって、一次被覆層がポリアミド系重合体又はポリエステル系エラストマーから構成されており、光ファイバケーブルは、一次被覆層と光ファイバとの剥離強度（Ｓｐ１）が３９．２Ｎ以上であり、一次被覆層と二次被覆層との剥離強度（Ｓｐ２）が２．９Ｎ〜５８．８Ｎであり、かつＳｐ１＞Ｓｐ２の関係を満たし、光ファイバケーブルの少なくとも一端においては一次被覆層が露出されており、該露出された一次被覆層にプラグ部が固定されている、プラグ付き光ファイバケーブル。 - 二次被覆層が、次の（１）〜（４）のいずれかの被覆層である請求項１記載のプラグ付き光ファイバーケーブル。
（１）塩化ビニル単位を含む重合体を含有する被覆層
（２）クロロトリフルオロエチレン単位を含む重合体を含有する被覆層
（３）エチレン単位を含む重合体と無機フィラーの混合物で構成される被覆層
（４）ポリアミド系重合体とトリアジン系化合物との混合物から構成され、トリアジン系化合物の含有量が、ポリアミド系重合体１００重量部に対して８〜６０重量部である被覆層
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