JP5326159B2

JP5326159B2 - 光ファイバコード

Info

Publication number: JP5326159B2
Application number: JP2009276176A
Authority: JP
Inventors: 良明寺沢; 圭寿岡部; 洋人東條
Original assignee: SEI Optifrontier Co Ltd
Current assignee: SEI Optifrontier Co Ltd
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-12-04
Also published as: JP2011118197A

Description

本発明は、光通信分野で使用される光ファイバコードに関する。

光ファイバコードとしては、光ファイバ心線の外周部を抗張力繊維束（繊維状の抗張力体）で覆い、さらにその外側を外被（シース）によって被覆したものが一般的である。これにより、敷設時等に加わる外力から光ファイバ心線が保護されるようになっている

例えば、特許文献１には、光ファイバ心線と２層構造の外被との間に０.０５ｍｍ未満のクリアランスを設けた構成が開示されている。このような構成により、光ファイバコードが曲げられたときに光ファイバ心線が外被内部で曲げ歪みを緩和する方向に動くことができるため、光ファイバへの外傷を軽減させ、信頼性を高めることができるとされている。

特開２００８−１２９３３５号公報

上述のように、従来の光ファイバコードは、光ファイバ心線の周囲に抗張力繊維を配し、その外側に樹脂製の外被を設けた構成のものが一般的である。このような構成の光ファイバコードは、裸の光ファイバ心線よりは丈夫であるが、直角曲げや折返しを受けることにより光ファイバ心線のガラスファイバの破断により断線してしまう、という弱点があった。
また、光ファイバコードに曲げ応力を加えたときに外被にキンクが生じ、曲げ応力が解除された後にもキンクによる変形が維持され、信頼性を損なう要因となっていた。
このように従来の光ファイバコードでは、曲げや折返しによってガラスファイバが破断したり、外被にキンクが生じて信頼性を低下させる、等の問題があった。

ここで例えば上記特許文献１に記載のように、光ファイバ心線と外被との間にクリアランスを設けることで、光ファイバコードが曲げられたときにガラスファイバの曲げ径をより大きくさせるようにする手法もある。しかしながら、このような構成では、光ファイバコードが折り返されるとクリアランスが潰れてガラスファイバの曲げ径が小さくなってしまい、破断やキンクの要因となる。また、光ファイバ心線と外被との間のクリアランスを確保するために堅固な層が必要となる。このための製造プロセスが煩雑である、という問題が生じる。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、折り曲げても断線やキンクを生じることなく、高い信頼性が得られる光ファイバコードを提供することを目的とする

本発明による光ファイバコードは、ガラスファイバ上に紫外線硬化型樹脂からなる被覆層が施された光ファイバ心線と、光ファイバ心線の周囲に設けられた抗張力繊維と、抗張力繊維の周囲に設けられた外被とを備えた光ファイバコードである。そして、光ファイバコードは、外被の弾性限界点の伸びが２５０％以上であり、外被の厚さをＴ、前記被覆層の被覆厚をｔ、前記ガラスファイバの外径をｇとするとき（Ｔ＋ｔ）／ｇ≧５.７を満たし、外径を３ｍｍ以下としたものである。また、光ファイバコードの外被の厚さを０.３２５ｍｍ以上とする。さらに、光ファイバコードは、光ファイバ心線が複数本並列されて被覆層により一括被覆してテープ心線となされ、抗張力繊維は、テープ心線の周囲に設けられ、外被の断面が略長方形であり、上記の外径は、テープ心線の短径方向の径であって、外被の厚さＴが、テープ心線の短径方向の被覆層の厚さである。

本発明によれば、折り曲げても断線やキンクを生じることなく、高い信頼性が得られる光ファイバコードが提供される。

本発明の実施形態である光ファイバコードの一例を示す図である。本発明の実施形態である光ファイバコードの他の例を示す図である。光ファイバコードの層厚比を変更させて破断試験を行ったときの評価結果を示す図である。光ファイバコードの外被の伸び特性を変更させてキンク試験を行ったときの評価結果を示す図である。

図１は、本発明の実施形態である光ファイバコードの一例を示す図である。図中、１は光ファイバコードで、この光ファイバコード１は、光ファイバ心線２、光ファイバ心線２の周囲に設けられた抗張力繊維３、及び抗張力繊維３の周囲に被覆成形された外被４、から構成されている。

光ファイバ心線２は、ガラスファイバの外周に紫外線硬化型樹脂を被覆し、さらにその外周に熱可塑性樹脂をオーバーコートしたタイトバッファ心線が用いられる。また、ガラスファイバの外周に紫外線硬化型樹脂を被覆した一般的な光ファイバ心線を適用したものであってもよい。ここで仮に光ファイバコード１が曲げられたときに、ガラスファイバが破断するより前に光ファイバ心線２の被覆層にキンクが生じる場合には、被覆層の材料としてガラスが破断するまでの曲げに耐える樹脂を使用する必要がある。

光ファイバコードの光ファイバ心線は、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union - Telecommunication standardization sector：国際電気通信連合・電気通信標準化部門）により定められたＧ６５２に準拠するものであることが望ましく、ここで規定されている一般的な光ファイバ心線のガラス部分の径は、０.１２５ｍｍである。また、光ファイバコードに使用される光ファイバ心線の径は、一般に０.９ｍｍである。

抗張力繊維３には、アラミド繊維などの高い弾性を有する抗張力体が使用される。抗張力繊維３により、光ファイバコード１の耐張力性が向上し、敷設時及び敷設後等に光ファイバコード１に加わる外力から光ファイバ心線２が保護されるようになっている。また、抗張力繊維の剛性により光ファイバコード１の曲げ半径が確保され、過度に小さい曲げ半径によるガラスファイバの破断等を防ぐようにしている。
外被（シース）４は、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル，ポリエチレン，ＥＶＡ，ナイロン，ハイトレル（登録商標））などの熱可塑性樹脂による被覆層であり、抗張力繊維３上に同心円状に被覆成形されたものである。

図２は、本発明の実施形態である光ファイバコードの他の例を示す図で、テープ型光ファイバコードの構成を示すものである。図中、１は光ファイバコードで、この光ファイバコード１は、複数（ここでは４心）の光ファイバ心線２を紫外線硬化樹脂により一括被覆してなるテープ心線５、テープ心線５の周囲に設けられた抗張力繊維３、及び抗張力繊維３の周囲に被覆成形された外被４、から構成されている。

テープ心線５には、ガラスファイバの外周に紫外線硬化型樹脂を被覆した光ファイバ心線２が用いられる。抗張繊維３及び外被４は、図１の抗張力繊維３、外被４と同様の素材により構成される。

上記の図１及び図２に示した各構成の光ファイバコード１において、外被４は、光ファイバコード１を折り返したときにキンクしない伸び特性を有し、かつ、かつ光ファイバ心線２内のガラスファイバを破断させないような厚さとする。また、光ファイバコード１のキンクは、その光ファイバコード１の径に依存し、径が大きいほどキンクが発生しやすくなるため、光ファイバコード１の外径を一定以下とする。

具体的には、外被４として、弾性限界点の伸びが２５０％以上の材料を使用する。また、外被４の厚さをＴ、光ファイバ心線の被覆層の被覆厚をｔ、ガラスファイバの外径をｇとするとき、以下の式（１）を満足する寸法とする。
（Ｔ＋ｔ）／ｇ≧５.７・・・（１）
また、光ファイバコードの外径は、キンクを生じさせないように３ｍｍ以下とする。

ここで図２のテープ型光ファイバコードの場合には、上記の外被の厚さＴは、テープ心線の１５の短径方向（図２の方向Ｓ）の厚さとする。この場合、被覆厚ｔは、テープ材の厚さも含む。また、光ファイバコード１の外径ｇも同様に短径方向Ｓの外径とする。

上記のように、外被４の弾性限界点の伸びを２５０％以上とし、かつ、上記式（１）を満足させ、光ファイバコード１の外径を３ｍｍ以下とすることにより、ガラスファイバの破断と光ファイバコード１の樹脂層のキンクとを抑えることができ、折り曲げても断線しない極めて信頼性の高い光ファイバコード１を得ることができる。

また、上記のようにＩＴＵ−ＴＧ６５２で規定されている一般的な光ファイバ心線のガラスファイバの径は０.１２５ｍｍであり、光ファイバコード１に使用される光ファイバ心線２の径は０.９ｍｍである。上記式（１）において、ｔ＝（０.９−０.１２５）／２＝０.３８７５、ｇ＝０.１２５とおくと、Ｔ≧０.３２５が得られる。つまり、光ファイバコード１の外被４の厚さＴは、０.３２５ｍｍ以上とすることが効果的である。

図１に示す構成の光ファイバコードを作成し、破断及びキンク試験により評価を行った。ここではまず、０.１２５ｍｍ径のガラスファイバに紫外線硬化型樹脂を被覆して、０.２５ｍｍ径とした。そして紫外線項型樹脂の外側に熱可塑性樹脂（ポリエチレン）を被覆して０.９ｍｍ径とし、ＩＴＵ−ＴＧ６５２に準拠する光ファイバ心線２を得た。従って２層構成の被覆層の被覆厚は０.３８７５ｍｍになる。この光ファイバ心線２の周囲に抗張力繊維３を配し、さらにその外周に熱可塑性樹脂を押出被覆して外被４を成形し、２.０ｍｍ径の光ファイバコード１を作成した。

図３は、光ファイバコードの層厚比を変更させて破断試験を行ったときの評価結果を示す図である。ここでは、光ファイバ心線２のガラスファイバの外径（つまりクラッド径）（ｇ）が０.１２５ｍｍ、光ファイバ心線２の被覆厚（ｔ）が０.３８７５ｍｍで、径が０.９ｍｍの光ファイバ心線２を用い、２.０ｍｍ径の光ファイバコードについて外被４の径（Ｔ）と抗張力繊維３の厚さとを変化させて、破断試験評価を行った。

破断試験では、光ファイバコード１を１８０°折り曲げてガラスファイバの判断が生じたか否かを評価した。折り曲げ回数は１回とする。また、このときのガラスファイバの曲げ半径は、光ファイバコード１が完全に折り返されるため、クラッド半径（ｇ／２）＋光ファイバ心線の被覆厚（ｔ）＋抗張力繊維厚＋コード被膜厚（Ｔ）となる。

破断評価の結果、図３に示す実施例１，２，３の層厚比ではガラスファイバの破断がなく、比較例１の層厚比では破断が生じた。この結果、（Ｔ＋ｔ）／ｇの値が５.７以上において破断が生じないことがわかる。

（Ｔ＋ｔ）／ｇの値を５.７以上とすることにより、光ファイバ心線２のガラスファイバが一定以下の曲げ径とならないようにすることができる。そしてこれにより、光ファイバコード１を折返し曲げてもガラスファイバの破断を防ぐことができる。このため、例えば、実使用において、誤って光ファイバコードをなんらかの物で挟んでしまったり、利用者が光ファイバコードを引っ掛けてしまったとき等の断線事故を大幅に減らすことができる。また、テープ心線を使用した光ファイバコード１では、曲げ方向に制約があるため、曲げ方向となる短径方向の被覆厚を規定する。

図４は、光ファイバコードの外被の伸び特性を変更させてキンク試験を行ったときの評価結果を示す図である。キンクは、光ファイバコード１に曲げを加えたときに、光ファイバコード１の樹脂が塑性変形を生じて元に戻らなくなる状態になるもので、樹脂にその弾性限界を超える伸びが生じた状態と同義である。キンクが生じることで、光ファイバコードに与えられた曲げ応力が解除された後にも樹脂が変形したままとなり、伝送損失などの信頼性を損なう要因となる。

ここでは、上記図３の破断試験の結果から、（Ｔ＋ｔ）／ｇの値を５.７以上が必要であるものと判断されたため、これを満足するために各層の層厚比は図２の実施例１と同様とした。ここでは、外被Ｔの厚さは０.３２５ｍｍで一定となる。そしてこの層厚比で、外被４の樹脂材料の伸び特性を変化させてキンクの評価を行った。

外被４の伸び特性は、外被４に使用する樹脂材料に配合する水酸化マグネシウムの量によって調整した。一般に光ファイバコード１には難燃性が要求される。このため、外被４の樹脂材料に難燃剤として例えば水酸化マグネシウムを配合する。配合した水酸化マグネシウムは、樹脂材料に結合することなく粒子状の形態で分散する。この分散した粒子は、樹脂材料が変形応力を受けたときに樹脂とともに伸びることはないため、破断の起点となりやすい。ここで樹脂材料に対する水酸化マグネシウムの配合比率を増加させれば、樹脂材料の伸びが低下する。このようにして、外被４の樹脂材料の伸び特性を調整した。

キンク評価の結果、図４に示す実施例４，５ではキンクの発生がなく、比較例２，３ではキンクの発生があった。つまり、外被４の伸びが２５０％以上のときに、キンクが発生しなかった。ここで伸びが２５０％とは、外被４の弾性限界点の伸びが２５０％であることを示している。弾性限界点を超えると、上記のように樹脂材料の塑性変形が生じてキンクが発生する。
外被４の弾性限界点の伸びを２５０％以上とすることで、折返し曲げを受けても光ファイバコード１がキンクすることなく曲げ癖がつくことがない。このため、曲げを与える応力から光ファイバコード１が開放されれば、光ファイバ心線２に対して恒久的な曲げを与えることがなくなる。

また、キンクは、光ファイバコード１を曲げたときに、まず曲げた部分の外側で曲率の大きい部分の材料が十分に伸びず、弾性限界を超えることにより発生する。従って、光ファイバコード１の外径が大きいほど、曲げた部分の外側の伸び率が大きくなり、キンクが発生しやすくなる。つまりキンクの発生は、光ファイバコード１の外径に依存することになる。本実施形態の構成によれば、光ファイバコード１の外径が３ｍｍより大きくなるとキンク試験においてキンクが発生しやすくなるため、光ファイバコード１の外径を３ｍｍ以下とすることが望ましい。

上記の結果から、外被４の弾性限界点の伸びが２５０％以上であって、（Ｔ＋ｔ）／ｇ≧５.７の式を満たし、かつ外径を３ｍｍ以下にすることにより、光ファイバコードにおけるキンクの発生と、ガラスファイバの破断とを防ぐことができるようになり、折り曲げても断線しない信頼性の高い光ファイバコードを得ることができる。

１…光ファイバコード、２…光ファイバ心線、３…抗張力繊維、４…外被、５…テープ心線。

Claims

ガラスファイバ上に紫外線硬化型樹脂からなる被覆層が施された光ファイバ心線と、前記光ファイバ心線の周囲に設けられた抗張力繊維と、前記抗張力繊維の周囲に設けられた外被と、を備えた光ファイバコードであって、
前記外被は、弾性限界点の伸びが２５０％以上であり、
前記外被の厚さをＴ、前記被覆層の被覆厚をｔ、前記ガラスファイバの外径をｇとするとき、
（Ｔ＋ｔ）／ｇ≧５.７
を満たし、かつ、外径が３ｍｍ以下であることを特徴とする光ファイバコード。
前記外被の厚さが０.３２５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバコード。
前記光ファイバ心線が複数本並列されて被覆層により一括被覆してテープ心線となされ、前記抗張力繊維は、前記テープ心線の周囲に設けられ、前記外被の断面が略長方形であり、前記外径は、前記テープ心線の短径方向の径であって、
前記外被の厚さＴが、前記テープ心線の短径方向の厚さであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバコード。