JP5309189B2 - 光ファイバテープ心線の製造方法及びその製造方法で製造した光ファイバテープ心線 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂で被覆した複数本の光ファイバを並列配置してこれら各光ファイバ相互をその長さ方向に沿って間欠的に固定した光ファイバテープ心線の製造方法に関する。

光ファイバケーブルに用いる光ファイバテープ心線は、光ファイバ裸線（ガラスファイバ）の外周を樹脂により被覆して光ファイバ素線や光ファイバ心線を形成し、この光ファイバ素線などを複数本並列配置してこれらを一括被覆層で被覆してテープ状にしたものである。これにより、複数本の光ファイバ（光ファイバ素線など）同士を一括で融着やコネクタにより接続する作業の効率化を図ることができる。

このような一括被覆して形成した光ファイバテープ心線は、テープ状の一括被覆樹脂の分だけ実装密度が下がるとともに、光ファイバケーブルの設計上において曲がり方向が規制される。このため、特に、高密度細径化の要望が高くなってきている比較的少心系（数十心、百心程度）の光ファイバケーブルにおいては、光ファイバテープ心線は、単心線を単に集合したような高密度細径化に対して究極的な実装形態に比較して不利になる。

このため、例えば下記特許文献１に記載されている光ファイバテープ心線は、複数本並列配置した光ファイバ相互を、その長さ方向に沿って間欠的（部分的）に固定することで、実装密度の低下及び曲がり方向が規制されることを抑制している。

間欠的に固定する光ファイバテープ心線の製造は、樹脂被覆層を備える複数本の並列配置した光ファイバを、コーティングダイスの出口面に開口した光ファイバ挿通穴より送り出すことにより行っている。この際、隣り合う光ファイバ挿通穴相互間でシャッタや円盤などの堰き止め部材を移動させることにより、間欠固定に使用する樹脂の吐出と堰き止めとを交互に行うようにしている。

特開２０１０−３３０１０号公報

ところが、この場合、光ファイバが光ファイバ挿通穴から送り出される際に、コーティングダイスの出口部分で擦られて、光ファイバ裸線に被覆している樹脂が削られてしまう恐れがある。

そこで、本発明は、光ファイバがコーティングダイスから送り出される際に被覆樹脂が削られるのを抑えることを目的としている。

本発明の一態様は、最外層のヤング率が３００ＭＰａ以上である樹脂で被覆した複数本の光ファイバを準備し、光ファイバのそれぞれをコーティングダイスの出口面に整列して送り出し、出口面において互いに隣接する光ファイバの間に配置された円盤状の堰き止め部材の切欠部から、光ファイバの長さ方向に沿って間欠的に紫外線硬化性樹脂を塗布し、紫外線硬化性樹脂を硬化させて隣接する光ファイバ相互を間欠的に固定する接着部を形成することを含む光ファイバテープ心線の製造方法であることを特徴とする。

本発明の他の態様は、本発明の一態様による光ファイバテープ心線の製造方法で製造した光ファイバテープ心線であることを特徴とする。

本発明によれば、光ファイバにおける被覆する樹脂の滑り性を、樹脂のヤング率を考慮して高めたので、光ファイバがコーティングダイスから送り出される際に被覆樹脂が削られるのを抑えることができる。

本発明の一実施形態を示す光ファイバテープ心線の平面的な斜視図である。 図１の拡大したＡ−Ａ断面図である。 光ファイバの摩擦力の測定方法を（ａ）から（ｄ）まで順を追って示した説明図である。 図１の光ファイバテープ心線の製造装置を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係わる光ファイバケーブルの光ファイバテープ心線（以下、テープ心線とする）１は、複数本の光ファイバ３を並列配置して構成してあり、ここでは合計Ｎ本の光ファイバ３から構成している。これらＮ本の光ファイバ３のうち、互いに隣接する２本の光ファイバ３を、複数箇所の固定部となる接着部５により光ファイバ３の長手方向に沿って間欠的に固定している。この長手方向に沿って複数設けてある接着部５相互間は、光ファイバ３同士が接着されていない分離部７となっている。

その際、光ファイバ３のNo.１とNo.２との接着部５_１〜２と、光ファイバ３のNo.２とNo.３との接着部５_２〜３とは、光ファイバ３の長手方向に沿って互い違いとなるようずれた位置としている。同様にして、光ファイバ３のNo.Ｎ−２とNo.Ｎ−１との接着部５_{（Ｎ-２）〜（Ｎ-１）}と、光ファイバ３のNo.Ｎ−１とNo.Ｎとの接着部５_{（Ｎ-１）〜Ｎ}とは、光ファイバ３の長手方向に沿って互い違いとなるようずれた位置としている。このように、２本の光ファイバ３相互の接着部５は、光ファイバ３の並列配置方向に互いに隣接するもの同士が、光ファイバ３の長手方向に沿って互い違いとなるようずれた位置としている。

図２は、図１のＡ−Ａ断面図で、光ファイバ３は、石英のガラスファイバ９と、ガラスファイバ９の外周を被覆した軟質樹脂１１と、軟質樹脂１１のさらに外周を被覆した紫外線硬化樹脂１３とから構成した光ファイバ素線としている。そして、２本の光ファイバ３同士を、表裏両側に形成している前記した接着部５によって接続固定している。ここで、上記した紫外線硬化樹脂１３は、互いに隣接する光ファイバ３同士を接着部５により間欠的に固定する前の状態での最外層の樹脂である。なお、光ファイバ３は、上記した光ファイバ素線に代えて、光ファイバ素線の外周に着色インクなどの樹脂を被覆した光ファイバ心線でもよい。この場合、着色インクなどの樹脂が、光ファイバ３同士を接着部５により間欠的に固定する前の状態での光ファイバ心線の最外層の樹脂となる。

このような間欠固定のテープ心線１の製造は、後述するコーティングダイス１７（図４）を備えたテープ心線製造装置を使用する。

ここで、本実施形態では、上記したテープ心線製造装置でテープ心線１を製造するにあたり、光ファイバ３がコーティングダイス１７から送り出される際に、紫外線硬化樹脂１３が出口部分で擦られて削られてしまうことを抑えるために、紫外線硬化樹脂１３の滑り性を高めている。

すなわち、ここでの光ファイバ３の紫外線硬化樹脂１３は、ヤング率が３００ＭＰａ以上であることが必須要件であり、その上で、ヤング率が３００ＭＰａ以上、６００ＭＰａ未満のときには以下の測定方法により測定した摩擦力を０．３Ｎ以下とする。

以下に、摩擦力の測定方法を説明する。まず、図３（ａ）に示すように、光ファイバ３に使用する評価用の所定長の光ファイバ試片３０で直径７ｃｍの一重のリング３０ａを形成し、この光ファイバ試片３０の一方側の端部３０ｂを、結び目を作るようにしてリング３０ａの中に挿入する。この挿入作業を図３（ｃ）のように再度行って２回繰り返し、図３（ｄ）に示すような紫外線硬化樹脂１３同士が接触する接触部３０ｄを形成する。

そして、上記図３（ｄ）の状態で、光ファイバ試片３０のリング３０ａに対して一方側の端部３０ｂと他方側の端部３０ｃとを図示しない引張試験機によりそれぞれ把持し、リング３０ａの直径が小さくなるように互いに離反する方向（図３（ｄ）中で上下方向）に引っ張る。そのときの引っ張る速度は５ｍｍ／ｍｉｎで、引っ張る時間は２分間とし、この引っ張ったときの力の平均荷重値（表面摩擦力）を、紫外線硬化樹脂１３の摩擦力とする。

表１は、紫外線硬化樹脂１３の摩擦力（Ｎ）とヤング率（ＭＰａ）との関係で、テープ心線１を後述するテープ心線製造装置で５ｋｍ製造し、そのコーティングダイス１７の出口部分で最外層の紫外線硬化樹脂１３の削れカスが発生した場合を「×」、削れカスが発生しない場合を「〇」としている。

なお、このときのテープ心線製造装置での光ファイバ３の送り速度は１２０ｍ／ｍｉｎ、堰き止め部材である円盤２７の回転数は４００ｒｐｍ、図１の接着部５の長さＬを１００ｍｍ、分離部７の長さＭを２００ｍｍとして接着部５の１ピッチの長さを３００ｍｍとしている。

表１によれば、紫外線硬化樹脂１３のヤング率でみると、３００ＭＰａ以上で「〇」があって３００ＭＰａ未満では「○」がなく、よって少なくとも３００ＭＰａ以上であることが必須である。一方、摩擦力でみると、ヤング率が３００ＭＰａ以上の条件で０．３Ｎを超えた場合には、ヤング率が６００ＭＰａを下回るときに「×」があって０．３Ｎ以下では「×」がない。このため摩擦力は、ヤング率が３００ＭＰａ以上、６００ＭＰａ未満の場合には、０．３Ｎ以下である必要がある。

以上より、コーティングダイス１７の出口部分に最外層の紫外線硬化樹脂１３の削れカスが発生しない場合、すなわち、光ファイバ３がコーティングダイス１７から送り出される際にその出口部分で被覆樹脂が削られるのを抑えることができるのは、以下の条件が必要となる。

紫外線硬化樹脂１３は、ヤング率が少なくとも３００ＭＰａ以上であることが必須であり、その上でヤング率が３００ＭＰａ以上、６００ＭＰａ未満のときには前記した測定方法により測定した摩擦力が０．３Ｎ以下である。

紫外線硬化樹脂１３に使用する紫外線硬化性樹脂は、一般的に、不飽和基（例えばアクリロイル基）を含有するラジカル重合性オリゴマー、反応性希釈剤としての反応性モノマー、重合開始剤を基本的構成成分として含有しており、更に各種添加剤（顔料、紫外線吸収剤、光安定剤、重合禁止剤、シランカップリング剤、レベリング剤、滑剤、酸化安定剤、老化防止剤、保存安定剤等）等が必要量配合されたものである。

また、紫外線硬化性樹脂は、主にラジカル重合性オリゴマーの種類、構造、分子量、及び反応性モノマー、重合開始剤、各種添加剤の種類を選定することにより、及びラジカル重合性オリゴマー、反応性モノマー、重合開始剤、各種添加剤の配合比を調整することにより各種特性を調整することが可能である。

以上のような紫外線硬化性樹脂を紫外線硬化樹脂１３に使用することで、光ファイバ３の最外層樹脂の硬化後のヤング率と表面の摩擦力についても、本実施形態に適合した所望の特性のものを得ることができる。

次に、上記したテープ心線１を製造するテープ心線製造装置について説明する。このテープ心線製造装置は、図４に示すように複数の光ファイバ３を整列させ、かつ、未硬化の前記した紫外線硬化性樹脂を供給するファイバ整列・樹脂供給工程を行う前記したコーティングダイス１７を備えている。

さらに、コーティングダイス１７の光ファイバ３の送り方向前方には、未硬化の紫外線硬化樹脂をエネルギ照射によって硬化させる樹脂硬化工程を行う樹脂硬化エネルギ照射装置である例えば２つのスポット紫外線ランプ１９と、コーティングダイス１７より送出される複数の光ファイバ３を集線させる集線用ロール２１と、を備えている。また、コーティングダイス１７の下方には、樹脂除去手段２３及びブラシ清掃手段２５を設置している。

コーティングダイス１７は、その内部に未硬化の紫外線硬化性樹脂を溜めた樹脂貯留室（図示せず）を有する。コーティングダイス１７の出口面１７ａには、樹脂貯留室に連通する複数の光ファイバ挿通穴１７ｂを開口させている。この複数の光ファイバ挿通穴１７ｂより、樹脂貯留室を通ってきた複数本の光ファイバ３が整列されて送り出される。また、隣り合う光ファイバ挿通穴１７ｂ相互間は幅狭の図示しない連通穴によって互いに連通している。

このような構成によって、複数本の光ファイバ３は各光ファイバ挿通穴１７ｂより送り出されるときに、各光ファイバ３の最外層の樹脂である紫外線硬化樹脂１３の外周表面に未硬化の紫外線硬化性樹脂が塗布された後硬化されて、接着部５が形成されテープ心線１となる。すなわち、テープ心線１においては、紫外線硬化樹脂１３のさらに外周に位置する接着部５が、最外層の樹脂となる。

コーティングダイス１７の出口面１７ａには、隣り合う各光ファイバ挿通穴１７ｂ相互間で、かつ、図４中のＸ方向（複数の光ファイバ３の並列配置方向）に対して直交するＺ方向（図４において上下方向）に貫通する円盤用溝部１７ｃをそれぞれ設けている。各円盤用溝部１７ｃは、隣り合う光ファイバ挿通穴１７ｂ相互間の前記した図示しない連通穴と交差し、光ファイバ挿通穴１７ｂより連通穴を通して紫外線硬化性樹脂が吐出可能になっている。

堰き止め部材である複数の円盤２７は、各円盤用溝部１７ｃに一部（光ファイバ３の送り方向後方側かつ上部）が入り込んだ状態で配置している。複数の円盤２７の中心部は、同一の回転軸２９に共に固定してあり、この回転軸２９は第１駆動源３１によって回転駆動される。第１駆動源３１の動力によって回転軸２９が回転すると、複数の円盤２７は矢印Ｂ方向に一体となって回転する。

各円盤２７の外周部には切欠部２７ａを設けている。この切欠部２７ａの回転軌跡は、隣り合う光ファイバ挿通穴１７ｂ相互間の前記した図示しない連通穴に対応する位置を通るように設定している。

したがって、円盤２７の切欠部２７ａ以外の箇所が、隣り合う光ファイバ挿通穴１７ｂ相互間の円盤用溝部１７ｃに介在する位置では、両隣りの光ファイバ挿通穴１７ｂからの連通穴を通しての紫外線硬化性樹脂の吐出を堰き止める。一方、円盤２７の切欠部２７ａが、隣り合う光ファイバ挿通穴１７ｂ相互間の円盤用溝部１７ｃに位置するときには、両隣りの光ファイバ挿通穴１７ｂから連通穴を通して紫外線硬化性樹脂が吐出される。

よって、切欠部２７ａの回転位相が異なる複数の円盤２７を取り付け、この複数の円盤２７を回転させることにより、前記した図１に示すように、互いに隣接する光ファイバ３相互間に、紫外線硬化性樹脂による接着部５と分離部７とを形成することができる。その結果、隣り合う光ファイバ３相互を長さ方向に間欠的に固定したテープ心線１を製造することが可能となる。

樹脂除去手段２３は、回転中心より放射状に延びた掻き取り部材であるブラシ３３と、ブラシ３３の中心箇所（基端部）が固定された回転軸３５と、回転軸３５を回転駆動させる第２駆動源３７とを備えている。回転するブラシ３３は、各円盤２７の外周縁部に接触し、各円盤２７に付着した紫外線硬化性樹脂を掻き取る。

ブラシ清掃手段２５は、この実施の形態では、アルコール等の洗剤を収容した溶液槽であり、この溶液槽（ブラシ清掃手段）２５は、ブラシ３３の回転軌跡上に設置している。回転するブラシ３３が円盤２７に接触すると、円盤２７の表面に付着した紫外線硬化性樹脂をブラシ３３によって掻き取り、ブラシ３３に付着した紫外線硬化性樹脂を溶液槽２５の洗剤で除去する。

スポット紫外線ランプ１９は、コーティングダイス１７の出口面１７ａから光ファイバ３同士が並列するように集線されて接触する箇所までの間にあって、光ファイバ３の長さ方向に対応するＹ方向（光ファイバ３の送り方向）において２箇所に配置している。この２箇所のスポット紫外線ランプ１９によって、未硬化の紫外線硬化性樹脂が硬化するに必要な樹脂硬化エネルギを照射する。

なお、スポット紫外線ランプ１９の設置位置や数は、図４に示したものに限ることはなく、例えばコーティングダイス１７と集線用ロール２１との間の適宜位置に３箇所以上配置してもよく、また紫外線の照射方向も、図４中でＺ方向に限らずＸ方向など別な方向でもよい。その際、紫外線の照射方向は異なる方向を組み合わせてもよい。また、紫外線ランプとしては、スポットタイプに限らず、蛍光管のような比較的長い形状のものを用いてもよい。そして、これら紫外線ランプの設置位置や数や種類を適宜変更するとともに、紫外線照射量も適宜調整することで、未硬化の紫外線硬化性樹脂の硬化を充分なものとする。

このような構成のテープ心線製造装置によりテープ心線１を製造するにあたり、光ファイバ３が、光ファイバ挿通穴１７ｂから送り出される際に、コーティングダイス１７の出口部分である光ファイバ挿通穴１７ｂの開口部周縁に外周面が擦られる。擦られる要因としては、円盤２７の回転による振動、円盤２７の切欠部２７ａがファイバ挿通穴１７ｂの連結穴を通過するときの振動や、紫外線硬化性樹脂の塗布量の微小な変化による脈動（振動）により、光ファイバ３が振れ、必然的に発生するものと考えられる。

その際、本実施形態では、光ファイバ３の紫外線硬化樹脂１３が、前述したように、ヤング率が少なくとも３００ＭＰａ以上であることが必須であり、その上でヤング率が３００ＭＰａ以上、６００ＭＰａ未満のときには前記した測定方法により測定した摩擦力が０．３Ｎ以下として、紫外線硬化樹脂１３の滑り性を高めている。

このため、光ファイバ３がコーティングダイス１７の出口部分に擦られたとしても、滑り性を高くして滑りやすくした紫外線硬化樹脂１３は、前述の表１に示したように、削れカスの発生を抑えることができ、紫外線硬化樹脂１３が削られることを抑えることができる。

なお、図４に示したテープ心線製造装置では、堰き止め部材として円盤２７を使用しているが、前記した特許文献１に記載されているものと同様に、上下動するシャッタなど円盤２７以外のものも使用できる。

また、本実施形態では、摩擦力の測定方法において、図３で説明したように、リング３０ａの直径を７ｃｍとしているが、７ｃｍに限ることはなく、それより多少小さくても大きくても構わない。但し、リング３０ａの直径が小さすぎると、光ファイバ試片３０の破断を招き好ましくなく、逆にリング３０ａの直径が大きすぎると、試験装置へのセット作業が困難となり、作業性が悪化して好ましくない。７ｃｍとすることで、光ファイバ試片３０の破断を抑制するとともに試験装置へのセット作業も容易とした上で、より高精度な測定が可能となる。

また、本実施形態では、摩擦力の測定方法において、図３で説明したように、光ファイバ試片３０の一方側の端部３０ｂをリング３０ａの中に挿入する作業を２回繰り返して接触部３０ｄを形成しているが、２回に限ることはない。但し、回数が多すぎると作業性の悪化を招くとともに高精度な測定が困難となるので好ましくなく、１回だけでは高精度な測定が困難となるので好ましくない。

さらに、本実施形態では、摩擦力の測定方法において、図３で説明したように、光ファイバ試片３０の一方側の端部３０ｂと他方側の端部３０ｃとを５ｍｍ／ｍｉｎの速度で２分間引っ張るようにしているが、これら引っ張る速度と時間は多少のずれがあっても構わない。５ｍｍ／ｍｉｎの速度で２分間引っ張ることで、より高精度な測定が可能となる。

１ 光ファイバテープ心線
３ 光ファイバ
１３ 光ファイバ素線の紫外線硬化樹脂（光ファイバの被覆する最外層の樹脂）
３０ａ 光ファイバ試片のリング
３０ｂ 光ファイバ試片の一方側の端部（光ファイバの一方側の端部）
３０ｃ 光ファイバ試片の他方側の端部（光ファイバの他方側の端部）
３０ｄ 光ファイバ試片の樹脂同士が接触する接触部

Claims (3)

1. 最外層のヤング率が３００ＭＰａ以上である樹脂で被覆した複数本の光ファイバを準備し、
   前記光ファイバのそれぞれをコーティングダイスの出口面に整列して送り出し、
   前記出口面において互いに隣接する光ファイバの間に配置された円盤状の堰き止め部材の切欠部から、前記光ファイバの長さ方向に沿って間欠的に紫外線硬化性樹脂を塗布し、
   前記紫外線硬化性樹脂を硬化させて前記隣接する光ファイバ相互を間欠的に固定する接着部を形成する
   ことを含むことを特徴とする光ファイバテープ心線の製造方法。
2. 準備する前記複数本の光ファイバのそれぞれは、前記最外層の樹脂のヤング率が３００ＭＰａ以上、６００ＭＰａ未満であり、且つ、前記光ファイバの試片でリングを形成し、前記試片の一方側の端部を、結び目を作るようにして前記リングの中に挿入し、前記最外層の樹脂同士が接触する接触部を形成した状態で、前記リングの両側の各端部を把持して互いに離反する方向に引っ張って測定した前記接触部における前記最外層の樹脂の摩擦力が０．３Ｎ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバテープ心線の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の光ファイバテープ心線の製造方法で製造したことを特徴とする光ファイバテープ心線。

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