JP4856180B2 - 機械的に剥ぎ取り可能なアップコーテッド光ファイバ - Google Patents

Description

本発明は、概略的には、堅牢なアップコーテッド光ファイバに関する。本発明は、詳細には、紫外線（ＵＶ）硬化性アップコーテッド層を更に備えた光ファイバであって、アップコートの機械的可剥性を助けるためにスリップ層が光ファイバとアップコーテッド層との間に設けられた光ファイバに関する。

種々の信号、例えば音声、映像、データ等を送るために光導波路、例えば光ファイバが用いられている。光導波路は、比較的脆く、引張り応力、曲げ応力又は捩り応力及び（又は）歪を受けると、光減衰度が比較的大幅に増大する場合がある。そのために、光導波路の周りには、光導波路を保護すると共にその光学性能を保つためのバッファ層が設けられる場合がある。さらに、バッファ層は、一般に、比較的小径の光導波路の取扱い性をこれらの直径を増大させることにより向上させ、それにより光導波路の把持及び操作が容易になる。

米国特許第６，２０８，７９０号明細書は、伝統的な熱可塑性タイトバッファ材料、例えばＰＶＣではなく、紫外線（ＵＶ）硬化性マトリックス性材料で作られたタイトバッファ材料を有する光ファイバを開示している。この米国特許の光ファイバは、コア、クラッド、一次被覆及び二次被覆を有している。しかる後、紫外線（ＵＶ）硬化性被覆を光ファイバの二次被覆の半径方向外方に被着させる。ＵＶ硬化性被覆材料は、好ましくは、バッファ層を任意の色の光ファイバの周りに形成するために単一のＵＶ材料を使用することができる実質的に透明なポリマーマトリックスである。このため、製造業者が多くの色の着いた熱可塑性タイトバッファ材料をストックしておく必要性が無くなる。変形例として、ＵＶ硬化性ポリマーマトリックスは、非着色ファイバに被着できる着色バッファ層を提供する少量の顔料を含んでも良い。換言すると、この米国特許明細書は、光ファイバが着色されるかＵＶ硬化性ポリマーマトリックスが着色されるかのいずれかであることを開示している。さらに、かかる米国特許明細書は、ＵＶ硬化性タイトバッファの剥ぎ取りを助けるために剥離層をＵＶ硬化性タイトバッファ材料と光ファイバとの間に設けるのが良いことを開示している。

しかしながら、光ファイバへの光結合を実施可能にする前に、バッファ層を光ファイバから剥ぎ取らなければならない。エンドユーザには、一般に、光結合を技能工により容易に実施することができるよう光ファイバからのバッファ層の可剥性に関する要件が課される。例えば、Telecordia GR-409規格は、所定長さ、例えば１５ミリメートルのバッファ層を光導波路から剥ぎ取るのに最小力と最大力を必要としている。

米国特許第６，２０８，７９０号明細書

これら要件を満たすため、バッファ付き光ケーブルの中には、タイトバッファ材料と光ケーブルとの間に設けられ、それにより可剥性を促進する剥離層を用いるものがある。しかしながら、バッファ層の比較的長い長さ分を光ファイバから剥ぎ取ると共に（或いは）バッファ層を比較的低温の環境内で剥ぎ取ることが必要な用途が存在する。例えば、バッファ層をクロージャ内に納められた光ファイバの部分（これは、長さが数十センチメートルである場合がある）から除去することが望ましい場合がある。光導波路の損傷を回避するために、バッファ層の長い長さ分を剥ぎ取ることは、典型的には、バッファ層のこれよりも短い幾つかの長さ分を剥ぎ取り、ついには、バッファ層の所望の長さ分が光導波路から剥ぎ取られるようにすることによって達成される。幾つかの短い長さ分を剥ぎ取ることは、労力がかかると共に時間がかかるプロセスであり、光ファイバの損傷の恐れを増大させる。同様に、バッファ層を低温環境内で剥ぎ取ることは、損傷を引き起こす場合がある。このため、光ファイバを損傷させないでバッファ層の比較的長い長さ分の機械的剥ぎ取りを可能にする製造が容易であり且つ低コストのバッファ付き光導波路が要望されている。

本発明の一特徴は、光ファイバ、スリップ層及び放射線硬化性材料で作られたアップコートを有するアップコーテッド光ファイバに関する。光ファイバは、コア、コアを包囲したクラッド、及びクラッドを包囲した少なくとも１つの被覆を有する。アップコートは、光ファイバを包囲していて、光ファイバから剥ぎ取り可能であり、アップコートは、所定のガラス転移温度を有する。スリップ層は、光ファイバとアップコートとの間に設けられており、スリップ層は、所定のガラス転移温度を有し、スリップ層の所定のガラス転移温度は、アップコートのガラス転移温度の約±１５℃の範囲内にある。

本発明の別の特徴は、光ファイバ、スリップ層及び放射線硬化性材料で作られたアップコートを有するアップコーテッド光ファイバに関する。光ファイバは、コア、コアを包囲したクラッド、及びクラッドを包囲した少なくとも１つの被覆を有する。アップコートは、全体として光ファイバを包囲し、アップコートは、難燃性材料及びシリコーンを含み、アップコートは、ASTM D638を用いて測定して約５００ＭＰａ以下の弾性率及び約２０ＭＰａ以下の引張り強さを有する。スリップ層は、光ファイバとアップコートとの間に設けられており、スリップ層は、表面張力を有し、スリップ層の表面張力は、アップコートの表面張力よりも小さく、それにより、アップコートとスリップ層との間に低付着性が生じている。

本発明の一特徴は、光ファイバ、スリップ層及び放射線硬化性材料で作られたアップコートを有するアップコーテッド光ファイバに関する。アップコートは、全体として光ファイバを包囲していて、光ファイバから剥ぎ取り可能である。スリップ層は、光ファイバとアップコートとの間に設けられており、スリップ層は、超微粉砕ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、シリコーン、及び分散剤を含み、スリップ層は、ASTM D638 を用いて測定して約５００センチポアズ以上の未硬化粘度、約５００ＭＰａ以上の弾性率、及び約２０ＭＰａ以上の引張り強さを有する。また、スリップ層の表面張力は、アップコートの表面張力よりも小さく、それにより、アップコートとスリップ層との間に低付着性が生じている。本発明のアップコーテッド光ファイバは、光ファイバケーブルの一部分として有用である。当然のことながら、本明細書の教示に従って、かかるアップコーテッド光ファイバの他の変形例が可能である。

上述の概略的な説明と以下の詳細な説明の両方は、本発明の実施形態を提供し、本発明がクレーム請求される本発明の性質及び特性を理解するための概観又は枠組を提供するようになっていることは理解されるべきである。添付の図面は、本発明の一層深い理解をもたらすために添付されており、かかる添付の図面は、本願の一部に組み込まれてその一部を構成する。図面は、本発明の種々の実施形態を示しており、詳細な説明と共に、本発明の原理及び作用を説明するのに役立つ。

ここで本発明の好ましい実施形態を詳細に参照するが、かかる実施形態の例が、添付の図面に示されている。可能な場合にはいつでも、同一の参照符号が、同一又は類似の部分を示すために図面全体を通じて用いられる。図１は、本発明の例示のアップコーテッド光ファイバ１０の断面図である。アップコーテッド光ファイバ１０は、光ファイバ１２、スリップ層１６及びＵＶ硬化性のアップコート（アップコート層という場合がある）１８を有している。本明細書で用いる「アップコーテッド光ファイバ」という用語は、従来型プラスチックバッファ層、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、例えばＦＲＰＥ又はポリプロピレン（ＰＰ）ではなく、架橋状態にあるＵＶ硬化性アップコートを有する光ファイバを意味している。図示のように、光ファイバ１２は、コア１３、クラッド１４及び少なくとも１つの被覆１５を有している。この場合、被覆１５は、一次被覆１５ａ及び二次被覆１５ｂを含み、これら被覆１５ａ，１５ｂは、光ファイバ１５の製造の際に被着される。スリップ層１６は、有利には、スリップ層へのアップコート１８の適度の付着を可能にしながら残滓を残さず又は光ファイバ１２を損傷させないで光ファイバ１２からのアップコート１８のきれいな機械的剥ぎ取りを可能にする。アップコート１８は、堅牢な構造をもたらし、このアップコートは、取り扱い中、光ファイバ１２を保護するが、例えば光ファイバ１２を成端処理する場合、アップコートの剥ぎ取りが必要である。本発明の好ましい実施形態では、スリップ層とアップコートの両方が着色され、アップコート１８を除去する前後において光ファイバ１２の識別が可能であるようになっているが、このようにしなければならないということはない。例えば、スリップ層の多数の色を用意しないで、透明な又は非着色スリップ層１６を用いることにより製造上の複雑さを軽減することが望ましい場合がある。同様に、透明な又は非着色アップコート１８を多くの色の付いたスリップ層に用いることができ、その結果、着色スリップ層が、光ファイバの識別のためにアップコートの下で目に見えるようになる。

一実施形態では、本発明のアップコーテッド光ファイバは、ガラス転移温度Ｔ_gがアップコート１８のガラス転移温度Ｔ_gの約±１５℃の範囲内にあり、好ましくは約±１０℃の範囲内にあり、最も好ましくは約±７℃の範囲内にあるスリップ層１６を用いている。これら所与の範囲内の同じようなガラス転移温度を有する材料を用いることにより、スリップ層とアップコートとの間の熱膨張性能は、ほぼ一致し、それによりスリップ層１６とアップコート１８との間の機械的特性が向上する。機械的特性の向上としては、低温でのピーク剥ぎ取り力の減少及び広い温度範囲でのスリップ層１６とアップコート１８との間の適当な付着性の実現が挙げられる。他の実施形態は、約４５℃以上のスリップ層１６とアップコート１８の両方のガラス転移温度を有する場合があり、又、ガラス転移温度Ｔ_gがほぼ同じ又は異なる場合がある。ガラス転移温度Ｔ_gが４５℃を超えるスリップ層及びアップコートが好ましいが、本発明のアップコーテッド光ファイバには必要ではない。一例を挙げると、スリップ層１６のガラス転移温度Ｔ_gは、約５８℃であり、アップコート層１８のガラス転移温度Ｔ_gは、約５２℃であり、それにより、これら層相互間の熱膨張性能がマッチすると共に機械的特性が向上する。別の実施形態では、ガラス転移温度Ｔ_gは、共に４５℃を超えるが、互いに異なっており、例えば、スリップ層１６のガラス転移温度Ｔ_gは、約７５℃であり、アップコート１８のガラス転移温度Ｔ_gは、約５５℃である。

動的機械式分析器（ＤＭＡ）、例えばマサチューセッツ州ウェルズレイ所在のパーキン・エルマー（Perkin Elmer）社から入手できるＤＭＡを用いて材料のガラス転移温度Ｔ_gを測定することができるが、ガラス転移温度Ｔ_gを測定する他の適当な機器が、他の製造業者、例えばデラウェア州ニューキャッスル所在のサーマル・アナリシス・（ＴＡ）インストラメンツ（Thermal Analysis(TA)Instruments）社から入手できる。ＤＭＡを用いてガラス転移温度Ｔ_gを求めるには、試験対象の材料の薄膜サンプルを調製する必要があり、そのためには、かかる材料をガラス基板上で硬化させ、きれいで真っ直ぐな縁を持つ所定サイズのサンプルを形成する。一例を挙げると、厚さは、約０．０２５ミリメートル〜約０．０７５ミリメートルであり、幅は、約１〜３ミリメートルであり、長さは、保持ジグに適した長さである。サンプルをこれが過度の歪を生じないようにＤＭＡ内に装入する。例えば、サンプルを好ましくは、頂部保持クランプがまず最初に締め付けられた状態で保持ジグクランプに垂直に挿入し、それにより過度の歪が生じないようにする。初期応力を加え、サンプルを試験中、好ましくは一定の振動数で振動させる。しかしながら、初期応力は、サンプルの断面積の関数であり、したがって、応力は、種々のサンプル間で一定のままのはずである。好ましくは、推奨される静的応力は、約２６０ｋＰａであり、動的応力は、約２６０ｋＰａである。他の初期応力値が可能であるが、静的応力／動的応力の比は、約１．３／１．０であるべきである。

約１ヘルツの一定振動数での熱的走査方法は、ガラス転移温度Ｔ_gを求めるためにＤＭＡで関連の動的機械的データを求める好ましい試験方法である。振動数を一定設定値（又は場合によっては幾つかの別々の設定値）に保持し、温度を毎分一定の速度、例えば５℃で低から高へ変化させる。この技術は、熱平衡状態を比較的迅速に達成する薄いサンプルに適している。厚いサンプルでは又は熱的走査に高精度が必要な場合、平衡状態を達成しようとするためには低い加熱速度が用いられる場合がある。ＤＭＡは、剪断弾性率だけでなく引張り弾性率を測定することができるが、ガラス転移温度Ｔ_gが所要の主な出力である場合、引張り試験が、最も役に立つ。というのは、これは、誤差が低いからである。ＤＭＡ試験で得られる基本的な引張り特性は、貯蔵弾性率Ｅ′、損失弾性率Ｅ″及びタンデルタ（損失係数）を含む。タンデルタは、エネルギーを消散させる材料の性能を表しており、Ｅ″／Ｅ′の比として定義される。しかる後、タンデルタをプロットし、ガラス転移温度Ｔ_gは、材料のガラス転移領域内におけるタンデルタ曲線の局所最大値での温度である。

さらに、本発明の光ファイバは、１つには本明細書において説明するスリップ層により、比較的長い長さで且つ（或いは）比較的寒い環境におけるアップコートの容易な機械的剥ぎ取りを可能にする。好ましくは、アップコート１８の剥ぎ取りは、アップコートを除去する適当な剥ぎ取りツールを用いて達成される。１つの例示の剥ぎ取りツールは、米国特許第４，２７１，７２９号明細書に開示されている。有利には、アップコート１８を光ファイバ１２から除去するには、比較的小さな平均ピーク剥ぎ取り力が必要であり、それにより、特に比較的低温における剥ぎ取り中、光ファイバ１２を損傷させる恐れが大幅に減少する。

例を挙げて説明すると、図２は、同一の剥ぎ取りツールを用いて毎分約５００ミリメートルの剥ぎ取り速度で長さが約５センチメートルのアップコート１８を２本の互いに異なるアップコーテッド光ファイバから剥ぎ取るのに必要な平均ピーク剥ぎ取り力と温度との関係を表す２本の曲線を示している。これら曲線は各々、アップコーテッド光ファイバの約２０個のサンプルについてピーク力の平均を誤差棒と一緒に示している。具体的に説明すると、これらアップコーテッド光ファイバの可剥性は、複数種類の潤滑剤及び分散剤を含むＵＶ硬化性調合物を有するスリップ層１６の影響を受ける。試験したサンプルは、２種類の潤滑剤、即ち、約４重量パーセントの反応性シリコーン及び約１重量パーセントのＰＴＦＥを用いたが、他の適当な割合が可能である。シリコーン及びＰＴＦＥを混合物中に均一に保って潤滑剤の局所堆積を阻止するために分散剤をスリップ層１６に添加した。

具体的に言えば、曲線２２は、第１の光ファイバについて所与の温度範囲における平均ピーク剥ぎ取り力を示しており、スリップ層１６のガラス転移温度Ｔ_gは、アップコート１８のガラス転移温度Ｔ_gとは著しく異なる。より具体的に言えば、曲線２２によって表されるアップコーテッド光ファイバは、ガラス転移温度Ｔ_gが約３５℃のスリップ層を有し、アップコートのガラス転移温度Ｔ_gは、約５８℃であった。曲線２２のアップコーテッド光ファイバのガラス転移温度Ｔ_gの差は、約２３℃であった。図示のように、曲線２２のピーク剥ぎ取り力は、−２０℃で約１１ニュートンであり、全体として、温度が２５℃まで増大するにつれて減少し、しかる後、比較的安定した状態になった。図示のように、誤差棒は、曲線２２の測定値について約２０パーセントの誤差範囲を示している。

他方、曲線２４は、スリップ層１６とアップコート１８のガラス転移温度がほぼ同じである第２の光ファイバについて所与の温度範囲における平均ピーク剥ぎ取り力を示している。より具体的に言えば、曲線２４によって表されるアップコーテッド光ファイバは、ガラス転移温度Ｔ_gが約５２℃のスリップ層を有し、アップコートのガラス転移温度Ｔ_gは、約５８℃であった。曲線２４のアップコーテッド光ファイバのガラス転移温度Ｔ_gの差は、約６℃であった。図示のように、曲線２４のピーク剥ぎ取り力は、−２０℃で、約２．５ニュートンであり、温度が２５℃まで増大するにつれて僅かに増大した。一般的に言えば、曲線２４の平均ピーク剥ぎ取り力は、温度範囲全体にわたり比較的安定していたので曲線２２よりも有利であった。図示のように、曲線２４の誤作棒（エラーバー）は、測定値について約３０パーセントの誤差範囲を示している。

図示のように、曲線２４によって表されるアップコーテッド光ファイバは、広い温度範囲にわたりほぼ同じ剥ぎ取り力で容易に剥ぎ取り可能であり、それにより、技能工には様々な条件下において反復可能な性能が与えられる。同様に、全体として反復可能な性能は、様々な剥ぎ取り速度を用いて達成される。曲線２２と曲線２４を比較して明らかになることとして、曲線２４のアップコーテッド光ファイバは、曲線２２と比較して剥ぎ取り中、ピーク剥ぎ取り力の約１／３を必要とする。簡単に言えば、低温剥ぎ取りの効果は、これらのアップコーテッド光ファイバがスリップ層１６とアップコート１８とで同様なガラス転移温度（約±１５℃の範囲内）を有する場合に技能工にとっては比較的明白である。当然のことながら、互いに異なるガラス転移温度を有する実施形態が有利な場合があるが、これらの平均ピーク剥ぎ取り力は、温度が減少するにつれて増大する場合がある。

スリップ層１６が設けられていることにより、比較的小さなピーク剥ぎ取り力で比較的長い剥ぎ取り長さが得られる。というのは、スリップ層は、アップコート１８の機械的除去中、潤滑剤としての役目を果たすからである。一実施形態では、スリップ層１６は、好ましくは、１種類又は２種類以上の潤滑剤、例えば超微粉砕されたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及び（又は）分散剤を備えたシリコーンを含むＵＶ硬化性調合剤から成る。スリップ層１６は、好ましくは、約１０重量パーセント以下の反応性シリコーンを有するが、不安定シリコーンを用いても良い。スリップ層１６がＰＴＦＥを含む場合、ＰＴＦＥの重量パーセントは、約１パーセントであるが、いずれの潤滑剤（シリコーン及び（又は）ＰＴＦＥ）についても他の適当な割合が可能である。スリップ層１６は、剥ぎ取り、処理及び（又は）製造を助ける他の好ましい材料特性を更に有する。本明細書において別段の指定がなければ、室温状態にある硬化材料について材料特性又は性質は所与である。

分散剤は、スリップ層１６の潤滑剤をスリップ層中でほぼ均一分散状態に保つと共に塊状化、即ち潤滑剤の局所堆積を阻止する。適当な分散剤の１つは、ビーワイケー・ケミ（BYK Chemie）から入手できるDisperbyk 110である。当然のことながら、任意他の適当な潤滑剤及び（又は）分散剤を本発明の技術的思想に用いることができる。一例を挙げると、スリップ層１６中に２種類又は３種類以上の互いに異なる潤滑剤を用いることにより、光ファイバからのアップコート１８の可剥性の正確な調整が可能になる場合がある。しかしながら、スリップ層１６の潤滑特性は、アップコート１８について比較的長い長さ分の機械的可剥性を維持した上でアップコート１８のシュリンクバック又はピストン動作を阻止するために比較的堅牢な付着性の要件に対してバランスが取られるべきである。換言すると、付着性は、シュリンクバック又はピストン動作が、比較的高温状態において又は典型的な力をかけている間、例えば曲げ中、阻止されるよう適当であるべきである。

具体的に言えば、超微粉砕ＰＴＦＥは、小さな軸受のように働くことによりアップコート１８の長い長さ分の動的剥ぎ取りを助ける。適当なＰＴＦＥの例としては、ニュージャージー州ニューアーク所在のシャムロック（Shamrock）社から市販されているUVGlide 701又はデラウェア州ウィルミントン所在のデュポン（DuPont）社から市販されているZonyl MP1100が挙げられる。しかしながら、超微粉砕ＰＴＦＥの量及び大きさは、アップコーテッド光ファイバ１０の光学性能にはそれほど影響を及ぼすべきではない。例えば、超微粉砕ＰＴＦＥは、スリップ層１６の約１重量パーセント〜約３０重量パーセントの状態で約１マイクロメートル以下の平均粒径を有するべきである。これに対し、シリコーンは、アップコート１８の剥ぎ取りに必要な初期剥ぎ取り力を減少させるのに役立つ。シリコーンは、好ましくは、約０．５重量パーセント〜約１０重量パーセント、より好ましくは約２重量パーセント〜約８重量パーセントを有するが、他の適当な割合が可能である。

スリップ層１６は、処理のための所定の未硬化粘度を有するべきであり、それにより、適当な被覆の覆いが助けられる。好ましい実施形態は、未硬化スリップ層１６について約５００センチポアズ以上の粘度を有する。スリップ層１６は又、所定の硬化弾性率及び引張り強さを有するべきである。一例を挙げると、スリップ層１６は、ASTM D638を用いて測定して好ましくは約５００ＭＰａ以上の弾性率及び約２０ＭＰａ以上の引張り強さを有する。同様に、スリップ層１６は、アップコートを剥ぎ取る際にスリップ層の引裂きが阻止されるよう所定の耐引裂き性を有するべきである。耐引裂き性は、ASTM D1004を用いて破断強さとして測定され、好ましくは、約０．３〜約２．０ポンド（１ポンドは、約０．４５３ｋｇである）の力である。さらに、スリップ層１６の表面張力は、好ましくは、アップコート１８の表面張力よりも小さく、それにより適当な機械的剥ぎ取りを可能にしながらアップコート１８とスリップ層１６との間の比較的制御された付着性が得られる。

アップコート１８は、スリップ層１６に被着されたＵＶ硬化性材料であり、それにより、アップコーテッド光ファイバ１０に関して所定の公称外径ＯＤが提供される。アップコート１８を用いて構造体の外径を増大させることにより、技能工は、光ファイバを取り扱いやすくなる。というのは、光ファイバが大径化され、しかもその結果堅牢な設計が得られるからである。一例を挙げると、市販の光ファイバ１２は、約２５０ミクロンの公称外径を有する場合がある。この場合、スリップ層１６を約２〜１０ミクロンの厚さで光ファイバ１２に被着させてこれを硬化させる。しかる後、アップコート１８を被着させてアップコーテッド光ファイバが約５００ミクロンの公称外径を有するようにし、次にこれを硬化させる。しかしながら、光ファイバをアップコーティングして他の適当な外径ＯＤ、例えば７００〜９００ミクロンの状態にすることができる。上述したように、一実施形態では、アップコート１８は、スリップ層１６のガラス転移温度の約±１５℃、より好ましくは約±１０℃の範囲内にある所定のガラス転移温度Ｔ_gを有する。例えば、アップコート１８のＴ_gが約６０℃の場合、スリップ層１６のＴ_gは、約４５℃〜７５℃、より好ましくは約５０℃〜７０℃であり、それにより、これらの層相互間にはほぼ同じ特性、例えば熱膨張率が維持される。

アップコート１８は、１つ又は２つ以上の目的で、例えば、アップコートを難燃性にする目的で且つ（或いは）潤滑の目的でその調合物中に添加剤を含むのが良い。例えば、アップコート１８は、燐化合物、アルミニウム三水和物及び（又は）水酸化マグネシウムから成る群から選択された難燃性材料を含むのが良い。しかしながら、任意他の適当な難燃性材料を用いることが可能である。アップコート１８は、アップコート１８の機械的剥ぎ取りを助けるためのシリコーン及び（又は）分散剤を更に含むのが良い。シリコーンがアップコート１８中に用いられる場合、このシリコーンは、好ましくは不安定シリコーンであるが、反応性シリコーンを用いることができる。さらに、アップコート１８は、材料費を減少させるために１種類又は２種類以上の充填材を含むのが良いが、かかる充填材は、望ましくないレベルの光減衰を生じさせてはならない。一例を挙げると、適当な充填材は、好ましくは約７〜８ミクロン以下という比較的小さな平均粒径を有する中空微小球であるが、他の適当な平均粒径を用いることができる。

好ましい実施形態では、アップコート１８は、性能を促進する所定の材料特性を有する。例えば、アップコート１８は、剥ぎ取り性能が得られるよう所定の弾性率及び引張り強さを有する。一例を挙げると、アップコート１８は、ASTM D638を用いて測定して好ましくは約５００ＭＰａ以下の弾性率及び約２０ＭＰａ以下の引張り強さを有する。同様に、アップコート１８は、アップコート１８の剥ぎ取り中、引裂きを阻止するために所定の耐引裂き性を有するべきである。適当な耐引裂き性は、ASTM D1004を用いて約０．３〜２．０ポンド（０．１３６〜０．９０７ｋｇ）力の破断強さ（引裂き強さと呼ばれる場合がある）を備えることによって実現される。実施形態は、好ましくは、光ファイバ１２の二次被覆及びスリップ層１６の弾性率、引張り強さ及び耐引裂き性にほぼ等しく又はこれよりも低い弾性率、引張り強さ及び耐引裂き性を備えたアップコート１８を有する。このため、アップコート１８は、除去の際に破断するが、光ファイバ１２の一次被覆がまず最初に破断することはない。

本発明のアップコーテッド光ファイバは、任意適当な光ファイバケーブルの一部分として有用である。本発明のアップコーテッド光ファイバをケーブル設計に利用することにより、他の光ファイバ構造体、例えばリボンを用いた光ファイバケーブルと比較して利点が得られる。例えば、リボンとは異なり、アップコーテッド光ファイバは、個々の光ファイバへの容易且つ迅速な接近を可能にする。換言すると、技能工は、個々の光ファイバについて作業を行うのにリボン構造体からの光ファイバの引き剥がし／切除を行う必要がなく、それにより技能工の作業時間が節約される。さらに、個々のアップコーテッド光ファイバ１０の識別が容易に達成され、しかも、アップコーテッド１８の機械的剥ぎ取りは、適当な剥ぎ取りツールの使用により容易である。

図３は、本発明の例示の光ファイバケーブル３０の断面図である。図示のように、光ファイバケーブル３０は、チューブレス構成のものであり、これは、複数本のバンドル（束）３２、テープ３６及びシースシステム３８を有している。各バンドル３２は、各々が少なくとも１本のバインダースレッド３２ａ（見えないが、円を描いた破線によって表されている）と一緒に保持された異なる識別色を備えた８本のアップコーテッド光ファイバ１０を含む。当然のことながら、他の実施形態は、各バンドル中にこれとは異なる本数のアップコーテッド光ファイバ１０を有しても良く又はケーブル中に異なる数のバンドル３２を有しても良い。好ましくは、個々のバンドル３２のバインダースレッド３２ａは、バンドル３２を互いに識別することができるよう色分け（カラーコード化）されている。例えば、第１のバンドルは、そのアップコーテッド光ファイバを固定するために２本の青色バインダースレッドを有し、第２のバンドルは、そのアップコーテッド光ファイバを固定するために２本の黄色のバインダースレッドを有している。同様に、外側バンドルは、それぞれ、緑色、赤色及び紫色のバインダースレッドを有している。バンドル３２を互いに撚り合わせるのが良く、例えば、Ｓ−Ｚ撚り構造又は螺旋構造のものであるのが良いが、他の適当な構造の使用が可能である。また、複数本のバンドル３２を１本又は２本以上のバンドルバインダースレッドを用いて互いに固定するのが良い。テープ３６は、バンドル３２を全体的に包囲しており、かかるテープは、任意適当な材料、例えばフォーム、ポリエステル等で作られるのが良く、それによりバンドルの衝撃緩和及び結合をもたらす一方で、ケーブルジャケットへの付着を阻止する。テープ３６がフォームテープである場合、これは、好ましくはポリウレタンフォームテープであるが、他の適当なフォームテープの使用が可能である。さらに、フォームテープ３６は、２００２年１２月１９日に出願された米国特許出願第１０／３２６，０２２号明細書、２００３年９月１２日に出願された同第１０／６６１，２０４号明細書、２００４年５月１８日に出願された同第１０／８４７，８０７号明細書及び２００４年６月７日に出願された同第１０／８６２，５４１号明細書に開示されているようにケーブルに沿う水走りを止める吸水膨張性層（見えない）を有するのが良い。

シースシステム３８は、ジャケット３８ａ、一対の抗張力体３８ｂ及び一対のリップコード３８ｃを有する。ジャケット３８ａは、任意適当なポリマー材料、例えば線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）で作られているが、他の材料の使用が可能である。ジャケット３８ａは又、リップコード３８ｃの近くに設けられていて、技能工にこれらの存在場所を指示する突起（参照符号は付けられていない）を有する。また、シースシステム３８は、約１８０°間隔で設けられた２本の抗張力体３８ｂを有する。この場合、抗張力体は、スチールワイヤであるが、任意適当な材料、例えばガラス繊維、アラミド又はガラス繊維強化プラスチック（glass-reinforced plastic：ｇｒｐ）で作られても良い。図４は、ケーブル３０に類似したケーブル４０の断面図であり、異なる点は、ケーブル４０が、メッセンジャ区分４２を更に有し、それによりケーブル４０が架空用途に適したものになっていることにある。メッセンジャ区分４２は、抗張力体４４を有し、ウェブ３８ｄによって連結されている。実施形態は、任意適当なウェブ、例えば連続ウェブ、間に窓が設けられた断続的ウェブ、又は優先的引裂き領域を作るために適した幾何学的形状のウェブを有するのが良い。

当然のことながら、本発明のアップコーテッド光ファイバを用いて他の適当なケーブル設計が可能である。かかるケーブル設計としては、例えば、ファイバ・ツー・ザ・サブスクライバ（fiber to the subscriber）（ＦＴＴｘ）用途、例えばファイバ・ツー・ザ・カーブ（fiber to the curb）、ファイバ・ツー・ザ・ホーム（fiber to the home ）、ファイバ・ツー・ザ・ビジネス（fiber to the business ）に適したケーブル設計が挙げられる。図５〜図８は、本発明のアップコーテッド光ファイバを用いた例示のケーブル実施形態を示している。図５は、チューブ５３及び少なくとも１本のアップコーテッド光ファイバ１０から成る光伝送コンポーネント５２、光伝送コンポーネント５２の互いに反対側に設けられた複数本の抗張力コンポーネント５４、複数本の抗張力体５６及び引き込みケーブル用途に適したケーブルジャケット５８を有するケーブル５０を示している。ケーブルジャケット５８は、全体として平らであり、弧状端面（参照符号は付けられていない）によって互いに連結された２つの主要な表面（参照符号は付けられていない）を有している。ケーブル５０は、好ましくは、約１０ミリメートル以下の幅及び約５ミリメートル以下の高さを有する。図５ａは、ケーブル５０と類似したケーブル５０′を示しており、異なる点は、ケーブル５０′が、ウェブ５８ａによりケーブル本体に連結されているケーブルジャケット５８の一部分内に納められた導電性ワイヤ５９ａを有するトーナブル（音で検知可能な）ローブ５９を更に有していることにある。図６は、納められているファイバ心線数に応じて配線系ケーブル又は引き込み系ケーブルとして適したケーブル６０を示している。ケーブル６０は、ケーブルジャケット６８により画定されるキャビティ６２の互いに反対側に設けられた２つの抗張力コンポーネント６４を有している。図示のように、複数本のアップコーテッド光ファイバ１０は、キャビティ６２内の複数個のモジュール６３内に納められているが、アップコーテッド光ファイバは、キャビティ６２内にルーズに納められても良く又は他の適当な構成を有しても良い。図７は、中心部材７１周りに撚られた複数本のチューブ７２を有するルーズチューブ型ケーブル７０を示している。各チューブ７２は、好ましくは、少なくとも１本のアップコーテッド光ファイバ１０を有している。好ましくは、チューブ７２を充填ロッド（参照符号は付けられていない）と一緒に撚り、吸水膨張性テープ７５をこの組立体に巻き付けてバインダー（見えない）によって固定する。しかる後、ジャケット７８をこの上に押し出す。図８は、複数本のアップコーテッド光ファイバ１０を用いた屋内用ケーブル８０を示しており、アップコーテッド光ファイバ１０は、これらアップコーテッド光ファイバ１０をケーブルジャケット８８から全体として分離する層を形成するアラミド又はガラス繊維によって全体が包囲されている。ケーブル設計例は、他の適当なケーブルコンポーネント、例えばゲル又はチキソトロープグリース、リップコード、外装材等を有するのが良い。

特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に属する本発明の多くの改造例及び他の実施形態は、当業者には明らかであろう。例えば、アップコーテッド光ファイバは、他の形態を有しても良く、例えば、単一層から形成された被覆を備える光ファイバであっても良い。さらに、アップコーテッド光ファイバは、光ファイバの識別のためにアップコートを剥ぎ取る際に除去される弾性率が比較的低い、例えば５０ＭＰａ以下の犠牲スリップ層及びこのスリップ層の下に設けられていて、光ファイバを識別するインキ層を有するのが良い。したがって、本発明は、開示した特定の実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で改造例及び他の実施形態を構成できることは理解されるべきである。本明細書において特定の用語を用いたが、これら用語は、包括的であり説明の目的でのみ用いられていて、本発明を限定する目的で用いられているわけではない。本発明を石英系光ファイバに関して説明したが、本発明の技術的思想は、他の適当な光導波路にも利用可能である。

本発明のアップコーテッド光ファイバの断面図である。 本発明の図１のアップコーテッド光ファイバの別々の実施形態に関する平均ピーク剥ぎ取り力と温度の関係を表すグラフ図である。 複数のバンドルの状態に配置された図１の複数本のアップコーテッド光ファイバを維持する本発明の例示の光ファイバケーブルの断面図である。 本発明の別の例示の光ファイバケーブルの断面図である。 本発明の他の例示の光ファイバケーブルの断面図である。 本発明の他の例示の光ファイバケーブルの断面図である。 本発明の他の例示の光ファイバケーブルの断面図である。 本発明の他の例示の光ファイバケーブルの断面図である。

Claims (9)

1. アップコーテッド光ファイバであって、
   コアと、該コアを包囲するクラッドと、該クラッドを包囲する少なくとも１つの被覆を備えた光ファイバと、
   前記光ファイバを包囲する放射線硬化性材料であり、前記光ファイバから剥ぎ取り可能であり、所定のガラス転移温度を有するアップコートと、
   前記光ファイバと前記アップコートとの間に設けられ、所定のガラス転移温度を有し、前記所定のガラス転移温度が前記アップコートの前記ガラス転移温度の約±１５℃の範囲内にあるスリップ層とを備えている、
   ことを特徴とするアップコーテッド光ファイバ。
2. 前記アップコートは、シリコーンを含み、
   前記アップコートは、ASTM D638を用いて測定して約５００ＭＰａ以下の弾性率及び約２０ＭＰａ以下の引張り強さを有する、
   請求項１に記載のアップコーテッド光ファイバ。
3. 前記スリップ層は、超微粉砕ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）と、シリコーン、及び分散剤を含み、
   前記スリップ層は、ASTM D638 を用いて測定して約５００センチポアズ以上の未硬化粘度、約５００ＭＰａ以上の弾性率、及び約２０ＭＰａ以上の引張り強さを有する、
   請求項１に記載のアップコーテッド光ファイバ。
4. 前記超微粉砕ポリテトラフルオロエチレンは、約１マイクロメートル以下の公称粒径を有すると共に前記スリップ層の約１重量パーセント〜約３０重量パーセントであり、
   前記シリコーンは、約２重量パーセント〜約８重量パーセントである、
   請求項１に記載のアップコーテッド光ファイバ。
5. 前記スリップ層の前記所定のガラス転移温度は、前記アップコートの前記ガラス転移温度の約±１０℃の範囲内にある、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載のアップコーテッド光ファイバ。
6. 前記アップコートは、約−２０℃の温度状態で長さ５センチメートルの前記アップコートを前記アップコーテッド光ファイバの端部から剥ぎ取る際の平均ピーク剥ぎ取り力が、約１０Ｎ以下である、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載のアップコーテッド光ファイバ。
7. 前記スリップ層の表面張力は、前記アップコートの表面張力よりも小さい、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載のアップコーテッド光ファイバ。
8. 前記スリップ層の前記所定のガラス転移温度と前記アップコートの前記所定のガラス転移温度の両方が、約４５℃以上である、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載のアップコーテッド光ファイバ。
9. 光ファイバケーブルの一部分である、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載のアップコーテッド光ファイバ。

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