JP4715981B2

JP4715981B2 - 難燃性光ファイバテープ心線

Info

Publication number: JP4715981B2
Application number: JP2001013049A
Authority: JP
Inventors: 至坂部; 伸宏赤坂
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2021-01-22
Also published as: JP2002214492A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信などに使用される光ファイバテープ心線に関し、特に難燃性を有する光ファイバテープ心線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の光ファイバ通信の発展と需要拡大に伴い、局内、構内、その他の各種情報装置で光ファイバが多用され、配線スペースの省力化、配線の容易化から多心光ファイバの使用が増加している。また、省スペース化の点から光ファイバの細径化とともに、火災防止の点から難燃化する要求されるようになってきている。
【０００３】
多心光ファイバとしては、一般的には、光ファイバテープ心線または抗張力体を縦添えした光ファイバテープコードが使用されている。光ファイバテープ心線は、ガラス光ファイバの線引直後に一次被覆またはニ次被覆により被覆された複数本の光ファイバ素線を、一列に並べて一括被覆によりテープ化されている。また、光ファイバテープコードは、光ファイバテープ心線にアラミド繊維等の抗張力体を縦添えして外部被覆で一体化して形成されている。
【０００４】
光ファイバ素線の被覆は、紫外線硬化型のウレタンアクリレート等の樹脂が用いられ、一括被覆も同じく紫外線硬化型のウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系樹脂が用いられている。これらの、紫外線硬化型のアクリレート系樹脂は、燃えやすい性質を有している。したがって、火災発生の場合は火災延焼を拡大する一因ともなっている。
【０００５】
従来、難燃性の光ファイバとして、光ファイバテープ心線に抗張力体を縦添えした光ファイバテープコードが知られている（特開平１１−７２６６９号公報参照）。この従来技術では、光ファイバテープ心線の外側を覆う外部被覆を難燃性の樹脂で形成するというものである。しかし、情報機器や光ファイバケーブルで使用される光ファイバは、細径化のため光ファイバテープ心線の形で用いられることが多い。光ファイバテープ心線に光ファイバテープコードのように難燃化した外部被覆を設けると、心線断面積が大幅に増加するので、このため、光ファイバテープ心線自体での難燃化が望まれている。
【０００６】
また、電線等の分野では、その絶縁被覆に難燃剤を添加した絶縁樹脂を用いて難燃絶縁電線とすることが知られている。しかし、光ファイバの分野では、被覆樹脂の密着性や物理特性により伝送損失が大きく影響するため、単に被覆樹脂に難燃剤を添加すると光伝送特性等を損なうことがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、光ファイバ素線として、ガラス光ファイバを用いた光ファイバテープ心線の外形寸法を増加させることなく、また、伝送特性等を損なうことなく、光ファイバテープ心線の難燃化を図ることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の難燃性光ファイバテープ心線は、ガラス光ファイバを用いた複数本の光ファイバ素線を平行に配列して、一括被覆によりテープ化される光ファイバテープ心線であって、
前記一括被覆が２層の被覆で形成され、１層目被覆が紫外線硬化型の樹脂で形成され、２層目被覆が酸素指数２５以上の難燃性の熱可塑性樹脂で形成されており、かつ、前記１層目被覆が、前記複数本の光ファイバ素線間の間隙のみを埋めるようにテープ化される厚み面ですり切り状態で形成されており、光ファイバテープ心線のガラス光ファイバの弾性率をＥ₁（ただし、弾性率Ｅ ₁は２３℃における値である。）、ガラス光ファイバの総断面積をＳ₁、前記難燃性の熱可塑性樹脂被覆の弾性率をＥ₂（ただし、弾性率Ｅ ₂は、その難燃性の熱可塑性樹脂被覆の２３℃におけるＳ−Ｓ曲線（Ｓｔｒｅｓｓ−Ｓｔｒａｉｎ）による伸びが０．１％での値とする。）、難燃性の熱可塑性樹脂被覆の総断面積をＳ₂、難燃性の熱可塑性樹脂被覆の内部残留歪ε₂、としたとき、
［Ｅ₂Ｓ₂／（Ｅ₁Ｓ₁＋Ｅ₂Ｓ₂）］×ε₂＜０．３
の条件を満たすことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図により説明する。図１は本発明の第１の参考例を示し、図中、１０は光ファイバテープ心線、１１は光ファイバ素線、１２は一括被覆を示す。光ファイバ素線１１は、公称外径１２５μｍのガラス光ファイバ１１ａを紫外線硬化型樹脂による一次被覆層１１ｂと、着色剤を添加した紫外線硬化型樹脂による二次被覆層１１ｃで被覆し、被覆外径ｄが０．２５ｍｍ程度になるように形成されたものである。
【００１１】
光ファイバテープ心線１０は、光ファイバ素線１１を複数本密着状態で平行に一列に並べ、一括被覆１２により被覆してテープ化したもので、心線厚みｔを例えば、０．３１ｍｍ程度、４心の光ファイバで心線幅ｗを例えば、１．１ｍｍ程度になるように形成したものである。一括被覆１２は、従来は紫外線硬化型の樹脂で形成しているが、本発明では難燃性の熱可塑性樹脂または難燃剤を添加した熱可塑性樹脂で形成する。
【００１２】
図２は第２の参考例を示し、図１の一括被覆１２を２層で形成したものである。この実施の形態では、光ファイバ素線１１は、図１と同様のものが用いられる。この一括被覆の１層目被覆１２ａは、２層目被覆１２ｂの形成に際して、偏肉の発生抑制と成型を容易にすることを可能とするものである。１層目被覆１２ａは、従来と同様に非難燃性の紫外線硬化型樹脂で形成し、２層目被覆１２ｂを難燃性の熱可塑性樹脂または難燃剤を添加した熱可塑性樹脂で形成する。この図２では、図１の実施の形態と比べて、多少厚みは増加するが、紫外線硬化型樹脂による１層目被膜１２ａを薄く形成し、心線厚みｔおよび心線幅ｗを、図１と同程度になるように形成することも可能である。
【００１３】
図３は本発明の実施の形態を示し、図２の一括被覆１２の１層目被覆１２ａを隣接する光ファイバ素線間の間隙のみを埋める程度に、テープ化される厚み面ですり切り状態で形成したものである。１層目被覆１２ａをすり切り形状とすることで、心線厚みを従来と同程度とすることができ、または、２層目被覆１２ｂは、１層目被覆の厚み分だけ厚くした難燃性樹脂で形成することができ、難燃性をより高めることができる。
【００１４】
一括被覆１２は、ベース樹脂自体が既に難燃性を備えているもの、または難燃剤の添加により難燃性とするもの、あるいは難燃性のベース樹脂にさらに難燃剤を添加して難燃性を高めた樹脂が用いられる。具体的には、ベース樹脂として、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、塩化ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー樹脂を用いることができる。これに添加される難燃剤としては、ハロゲン系難燃剤、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムの水和系難燃剤、リン系難燃剤、シリコーン系難燃剤、窒素含有化合物難燃剤、その他無機系難燃剤がある。
【００１５】
これらの熱可塑性のベース樹脂に難燃剤を添加して、図１〜図３に示すような一括被覆１２を形成すると、製造後に被覆の収縮と、被覆成形時の偏肉によりガラス光ファイバに蛇行が生じる場合がある。これを防止するには、難燃性一括被覆の弾性率が以下の条件を満たす必要がある。
【００１６】
ε＝［Ｅ₂Ｓ₂／（Ｅ₁Ｓ₁＋Ｅ₂Ｓ₂）］×ε₂＜０．３
但し、
Ｅ₁：ガラス光ファイバの弾性率
Ｅ₂：難燃性一括被覆の弾性率
Ｓ₁：ガラス光ファイバの総断面積
Ｓ₂：難燃性一括被覆の総断面積
ε₂：難燃性一括被覆の内部残留歪
ε：ガラス光ファイバに加わる歪
なお、図２，図３に示すような一括被覆の場合は、１層目被覆の紫外線硬化型の樹脂の内部残留歪は２層目被覆の難燃性の熱可塑性樹脂に比べて内部残留歪が十分に小さく、また、１層目被覆の総断面積はガラス光ファイバの総断面積および難燃性一括被覆の総断面積に比べて小さいので、１層目被覆の弾性率及び総断面積は上記条件式においては無視した。
【００１７】
ここで、弾性率Ｅ₁およびＥ₂は、常温（２３℃）における弾性率とする。また、難燃性一括被覆は厳密には弾性体でないため正確ではないが、弾性率Ｅ₂は、図４に示す難燃性一括被覆のＳ−Ｓ曲線（Ｓｔｒｅｓｓ−Ｓｔｒａｉｎ）による伸び０．１％での値とする。
【００１８】
次に、本発明による難燃性光ファイバテープ心線の製造方法を図５により説明する。図５（Ａ）は、図１の光ファイバテープ心線の製造方法の例を示し、図５（Ｂ）は、図２および図３の光ファイバテープ心線の製造方法の例を示す。図中、１０は光ファイバテープ心線、１１は光ファイバ素線、２１は光ファイバ素線供給リール、２２は集線装置、２３はタルク塗布装置、２４はヒータ、２５は難燃性樹脂被覆用クロスヘッド、２６はキャプスタン、２７は巻取りリール、２８は紫外線硬化型樹脂被覆用クロスヘッド、２９は紫外線照射装置を示す。
【００１９】
図５（Ａ）は、複数本の光ファイバ素線１１を難燃性樹脂で直接一括被覆する製造方法の例である。先ず、複数本の光ファイバ素線１１がそれぞれ供給リール２１から繰出され、集線装置２２で一列に密着するようにして整列される。次いで必要に応じて難燃性樹脂との適度な密着を得るためにタルク塗布装置２３でタルクを塗布する。この後、ヒータ２４で光ファイバ素線１１を予熱して被覆表面を滑らかにしておく。これにより、一括被覆樹脂との密着性がよくなり、製造後の伝送損失増を抑制することができる。
【００２０】
続いて、難燃性樹脂が供給されるクロスヘッド２５でにより、一括被覆を所定の形状と寸法で成形し、光ファイバテープ心線１０とする。一括被覆は、冷却（図示せず）されて硬化された後、キャプスタン２６を経て巻取りリール２７により巻取り収納される。なお、光ファイバ素線１１には、難燃性樹脂の硬化後の収縮を考慮して、＋０．３％程度の引張り歪を与えておくことにより、製造後の圧縮歪の発生を小さく抑えることができる。
【００２１】
図５（Ｂ）は、複数本の光ファイバ素線を予め紫外線硬化型樹脂による薄い１層目の一括被覆で、光ファイバ素線１１を整列一体化した後に、難燃性樹脂で１層目より厚く一括被覆する製造方法の一例である。光ファイバ素線１１を予め整列一体化しておくことにより、２層目の一括被覆成型が容易となる。先ず、光ファイバ素線１１を集線装置２２で一列に密着するようにして整列させることは、図５（Ａ）と同じである。この後、紫外線硬化型樹脂が供給されるクロスヘッド２８で１層目の一括被覆を成形し、紫外線照射装置２９によりある程度硬化させてテープ化する。
【００２２】
この後、引続いて難燃性樹脂が供給されるクロスヘッド２５により、２層目の一括被覆を図５（Ａ）の場合と同様に所定の形状と寸法で成形して、光ファイバテープ心線１０とする。一括被覆は、冷却（図示せず）されて硬化された後、キャプスタン２６を経て巻取りリール２７により巻取り収納される。なお、２層目の一括被覆の成形は、１層目の一括被覆の表面温度が高い状態で行なわれるので、この場合、図５（Ａ）で行なったタルク塗布やヒータによる加熱は不要となる。また、光ファイバ素線１１に、引張り歪を与えておくことは、同様である。
【００２３】
図６は、本発明で使用する被覆整形用のクロスヘッドの例を示す。クロスヘッドでの被覆形態にはルース構造とタイト構造があるが、１層目および２層目ともタイト構造で被覆成形するのが望ましい。このため、図５のクロスヘッド２５および２８には、図６ようにニップル３１の先端がダイ３０の端部より内側に位置した形状のものを用いる。また、図３の１層目の被覆は、ダイ３０の開口部を高精度で形成したものを用いる。なお、図２および図３の２層目は、ルース構造で形成してもよいが、難燃性樹脂の成型歪みを低減するには、タイト構造の方が望ましい。
【００２４】
次に、具体例について説明する。光ファイバテープ心線の一括被覆は、図１の形態で形成した。光ファイバ素線１１には、紫外線硬化型のウレタンアクリレート樹脂の被覆表面を着色樹脂で被覆し、被覆外径ｄがほぼ０．２５ｍｍのものを用いた。一括被覆には、ポリエチレン樹脂をベース樹脂として、これに難燃剤として水酸化マグネシウムを添加した難燃性樹脂を使用した。一括被覆成型後の光ファイバテープ心線厚さｔを０．３１ｍｍ、テープ幅ｗを１．１ｍｍとした。
【００２５】
上述の具体例における難燃性樹脂として、残留伸び率が１２０％で、酸素指数（ＯＩ）値が２０〜３０（ベース樹脂と難燃剤の混合比率により調整）のものを用意し、この難燃性樹脂で一括被覆した光ファイバテープ心線の難燃性を評価した。なお、酸素指数とは、材料が自然燃焼するときの酸素濃度で、例えば、ＯＩ３０とは酸素濃度３０％（残り約７０％が窒素）をいう。評価は、ＪＩＳ３００５の水平試験による自己消火性で行ない、この結果を、次の表１示す。
【００２６】
【表１】

この結果から、十分な難燃性を得るには、酸素指数値が２５以上であるといえる。
【００２７】
また、上述の具体例における難燃性樹脂として、酸素指数が３０で、残留伸び率が６０〜１２０％のものを用意し、この難燃性樹脂で一括被覆した光ファイバテープ心線の機械的強度を評価した。評価は、振動試験後の一括被覆の割れ発生の有無で行ない、この結果を、次の表２に示す。なお、振動試験は、振動数２０Ｈｚ、振幅±５ｍｍ、固定間隔１ｍ、振動回数１００万回とした。
【００２８】
【表２】

この結果から、十分な機械的強度を確保するには、残留伸び率が１００％以上必要であるといえる。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、断面の形状、寸法の増加を抑制し細径化して光ファイバテープ心線自体の難燃化を図ることができ、また、一括被覆に難燃性樹脂を用いても、機械的強度を損なわず、歪みの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の参考例を示す光ファイバテープ心線の断面図である。
【図２】本発明の第２の参考例を示す光ファイバテープ心線の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態を示す光ファイバテープ心線の断面図である。
【図４】難燃性樹脂のＳ−Ｓ曲線から弾性率を求めることを示す図である。
【図５】本発明の光ファイバテープ心線の製造方法を説明する図である。
【図６】本発明の製造方法で使用するクロスヘッドの概略を示す図である。
【符号の説明】
１０…光ファイバテープ心線、１１…光ファイバ素線、１１ａ…ガラス光ファイバ、１１ｂ…一次被覆層、１１ｃ…二次被覆層、１２…一括被覆、１２ａ…１層目被覆、１２ｂ…２層目被覆、２１…光ファイバ素線供給リール、２２…集線装置、２３…タルク塗布装置、２４…ヒータ、２５…難燃性樹脂被覆用クロスヘッド、２６…キャプスタン、２７…巻取りリール、２８…紫外線硬化型樹脂被覆用クロスヘッド、２９…紫外線照射装置。

Claims

ガラス光ファイバを用いた複数本の光ファイバ素線を平行に配列して、一括被覆によりテープ化される光ファイバテープ心線であって、
前記一括被覆が２層の被覆で形成され、１層目被覆が紫外線硬化型の樹脂で形成され、２層目被覆が酸素指数２５以上の難燃性の熱可塑性樹脂で形成されており、
かつ、前記１層目被覆が、前記複数本の光ファイバ素線間の間隙のみを埋めるようにテープ化される厚み面ですり切り状態で形成されており、
光ファイバテープ心線のガラス光ファイバの弾性率をＥ₁（ただし、弾性率Ｅ ₁は２３℃における値である。）、ガラス光ファイバの総断面積をＳ₁、前記難燃性の熱可塑性樹脂被覆の弾性率をＥ₂（ただし、弾性率Ｅ ₂は、その難燃性の熱可塑性樹脂被覆の２３℃におけるＳ−Ｓ曲線（Ｓｔｒｅｓｓ−Ｓｔｒａｉｎ）による伸びが０．１％での値とする。）、難燃性の熱可塑性樹脂被覆の総断面積をＳ₂、難燃性の熱可塑性樹脂被覆の内部残留歪ε₂、としたとき、
［Ｅ₂Ｓ₂／（Ｅ₁Ｓ₁＋Ｅ₂Ｓ₂）］×ε₂＜０．３
の条件を満たすことを特徴とする難燃性光ファイバテープ心線。
前記難燃性の熱可塑性樹脂のベース樹脂は、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、塩化ビニル樹脂のいずれかから選択され、前記ベース樹脂に添加される難燃剤は、ハロゲン系難燃剤、水和系難燃剤、リン系難燃剤、シリコーン系難燃剤、窒素含有化合物難燃剤、無機系難燃剤のいずれかから選択されていることを特徴とする請求項１に記載の難燃性光ファイバテープ心線。