JP5983584B2 - 光ファイバ心線 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス光ファイバの外周に一次被覆層と二次被覆層を設けた光ファイバ心線に関する。

特許文献１には、光ファイバをジェリーと共にチューブ内に収容したルースチューブを複数配置し、それらのルースチューブをシースで被覆したルースチューブ型光ファイバケーブルが記載されている。また、特許文献２には、２層以上の放射線硬化性被覆を用いて被覆された光ファイバにおいて、一次被覆が、二次被覆よりも軟らかいことによりマイクロベンドに対する抵抗性が向上することが記載されている。

特開２０１３−５４２１９号公報 特表２０１０−５０９１７３号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載の技術では耐マイクロベンド特性とジェリー等のオイルに対する耐油性を両立することが困難であった。
本発明は、耐マイクロベンド特性と耐油性の両立ができた光ファイバ心線を提供することを目的とする。

本願１の発明にかかる光ファイバ心線は、
（１）ガラス光ファイバと、前記ガラス光ファイバの外周を被覆する一次被覆層と、前記一次被覆層の外周を被覆する二次被覆層を有する光ファイバ心線であって、
前記一次被覆層のヤング率が０．１〜１．０ＭＰａで、前記二次被覆層のヤング率が８００〜１１００ＭＰａであり、
ジェリー浸漬後の前記一次被覆層中のオイルの凝集点の大きさが１０μｍ以下である光ファイバ心線である。

本発明によれば、耐マイクロベンド特性と耐油性の両立ができた光ファイバ心線を提供することが可能となる。

本発明の光ファイバ心線の一例を示す概略断面図である。

［本願発明の実施形態の説明］
本願発明の一実施形態は、（１）ガラス光ファイバと、前記ガラス光ファイバの外周を被覆する一次被覆層と、前記一次被覆層の外周を被覆する二次被覆層を有する光ファイバ心線であって、
前記一次被覆層のヤング率が０．１〜１．０ＭＰａで、前記二次被覆層のヤング率が８００〜１１００ＭＰａであり、
ジェリー浸漬後の前記一次被覆層中のオイルの凝集点の大きさが１０μｍ以下である光ファイバ心線である。
本実施形態により、耐マイクロベンド特性と耐油性が両立できる。
（２）前記光ファイバ心線は、波長が１５５０ｎｍでのマイクロベンドロスが０．３ｄＢ／ｋｍ以下であることが好ましい。
（３）前記光ファイバ心線は、前記一次被覆層のガラス転移点が−６０℃以上−４０℃以下であることが好ましい。

［本願発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態について、図１を参照して詳細に説明する。
（光ファイバ心線の概要）
図１は、本発明の一形態である光ファイバ心線の一例を示す概略断面図である。
光ファイバ心線１０は、ガラス光ファイバ１３の外周に、紫外線硬化型樹脂組成物（以下、単に「樹脂組成物」とも称する）により形成された内層１４と外層１５を含む樹脂被覆層１６を有する。なおガラス光ファイバ１３は、コア部１１とクラッド部１２とからなり、例えば、コア部１１にはゲルマニウムを添加した石英を用いることができ、クラッド部１２には純石英、或いはフッ素が添加された石英を用いることができる。

図１において、例えば、ガラス光ファイバ１３の径（Ｄ２）は１２５μｍ程度である。またコア部１１の径（Ｄ１）は７〜１５μｍ程度であることが好ましい。樹脂被覆層１６は、内層１４と外層１５の二層からなる。樹脂被覆層１６の総厚は、通常、６２．５μｍで、内層１４及び外層１５の各層の厚さはほぼ同じで、それぞれ、２０〜４０μｍであり、具体的には内層１４が３２．２５μｍで、外層１５が３０μｍである。

内層１４のヤング率は０．１〜１．０ＭＰａであり、外層１５のヤング率は８００〜１１００ＭＰａである。
内層１４のヤング率が０．１ＭＰａ未満であると所望の耐油性が得られないことがある。また、内層１４のヤング率が１．０ＭＰａを超えると所望の耐マイクロベンド特性が得られないことがある。外層１５のヤング率が８００ＭＰａ未満であると所望の耐マイクロベンド特性が得られないことがある。また外層１５のヤング率が１１００ＭＰａを超えると所望の耐油性が得られないことがある。

内層１４のヤング率は０．１〜１．０ＭＰａであれば、特に限定されないが、０．１〜０．６ＭＰａであることが好ましい。内層１４のガラス転移点（Ｔｇ）が−６０℃以上−４０℃以下であることが好ましい。ガラス転移点の測定方法は次の通りである。動的粘弾性測定により算出する。チャック間隔１．５ｃｍ、周波数１１ＨＺ、昇温速度３℃／ｍｉｎとし、パイプ抜きした被覆層試料の損失弾性率／貯蔵弾性率の最大値より算出する。
また、外層１５のヤング率は８００〜１１００ＭＰａであれば、特に限定されない。

なお、上記樹脂被覆層１６のヤング率は、以下の方法によって測定するものである。
内層１４（一次被覆層）のヤング率:２３℃でのPullout Modulus試験によって測定する。具体的には、光ファイバ心線１０の樹脂被覆層１６にカミソリ等で切れ目を入れて樹脂被覆層１６を切り、樹脂被覆層１６（内層１４及び外層１５）を固定してガラス光ファイバ１３を引き抜く。ガラス光ファイバ１３が引き抜かれる前に内層１４が弾性変形する量とガラス光ファイバ１３を引っ張った力から内層１４の応力を求める。
外層１５（二次被覆層）のヤング率:溶剤（エタノール：アセトン＝３：７）に浸して内層１４と外層１５を合わせてガラス光ファイバ１３からパイプ抜きしたサンプル（５０ｍｍ以上）を、引張試験（標線２５ｍｍ）し、２．５％割線値から求める。

本実施形態の光ファイバ心線１０は、ジェリー浸漬後の内層１４中のオイルの凝集点の大きさが１０μｍ以下である。
ジェリー浸漬後の内層１４中のオイルの凝集点の大きさとは、光ファイバ心線１０を、数平均の分子量が３００〜６００程度の鉱油に増粘剤を添加したジェリーに、８５℃で６０日間浸漬したものを観察し、長さ方向１ｍ以上の範囲に観察されるオイル凝集物のうち最大のものの球相当直径を意味するものである。

（ベース樹脂）
本実施形態において、前記の樹脂被覆層を形成する樹脂組成物は、以下のベース樹脂を含有する。
ベース樹脂としては、紫外線硬化性を有するものであれば特に制限はされないが、例えば、オリゴマー、モノマー、光開始剤、シランカップリング剤を含有するものが好ましい。

前記オリゴマーとしては、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、或いはそれらの混合系が挙げられる。

前記ウレタンアクリレートとしては、ポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物、水酸基含有アクリレート化合物を反応させて得られるものが挙げられる。
ポリオール化合物としては、ポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ビスフェノールＡ・エチレンオキサイド付加ジオールなどが挙げられる。ポリイソシアネート化合物としては、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどが挙げられる。水酸基含有アクリレート化合物としては、２−ヒドロキシアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシブチルアクリレート、１，６−ヘキサンジオールモノアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレートなどが挙げられる。

前記モノマーとしては、環状構造を有するＮ−ビニルモノマー、例えばＮ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、アクリロイルモルフォリンが挙げられる。これらのモノマーを含むと硬化速度が向上するので好ましい。この他、イソボルニルアクリレート、トリシクロデカニルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジシクロペンタニルアクレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、ノニルフェニルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレートなどの単官能モノマーや、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリシクロデカンジイルジメチレンジアクリレートまたはビスフェノールＡ・エチレンオキサイド付加ジオールジアクリレートなどの多官能モノマーが用いられる。

前記光開始剤としては、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２，４，４−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、２，４，４−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィノキサイド、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノ−プロパン−１−オン（イルガキュア９０７、チバスペシアリティケミカルズ社製）、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド（ルシリンＴＰＯ、ＢＡＳＦ社製）等が挙げられる。

前記シランカップリング剤としては、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
また、酸化防止剤、光増感剤などが添加されていても良い。

本実施形態の光ファイバ心線１０は、上記の構成を採ることにより、波長が１５５０ｎｍでのマイクロベンドロスが０．３ｄＢ／ｋｍ以下とすることができる。

なお、本実施形態において、内層１４のヤング率を０．１〜１．０ＭＰａ、外層１５のヤング率を８００〜１１００ＭＰａとするためには、例えば、使用するオリゴマー及びモノマー等の種類、使用量（濃度）等を適宜選択すること等が行われる。

ところで、光ファイバ心線は、例えば特許文献１に記載のように、ルースチューブなどの使用形態を考慮すると、オイル浸漬後もその特性を維持することが望ましい。そして、さまざまな環境（特に気温）で使用されることを考慮する必要もある。
同時に光ファイバ心線の耐マイクロベンド特性に優れたものとするためには、一次被覆層を低ヤング率、二次被覆層を高ヤング率化することで有効とされている。しかしながら、一次被覆層の低ヤング率化は一般的に架橋性（架橋密度）の低下を伴う。

また、光ファイバ心線をジェリーに浸漬すると、樹脂被覆層はジェリー中のオイルを吸収する。耐マイクロベンド特性向上のため低ヤング率化した一次被覆層は、架橋密度が低下しているため、吸収したオイルが一次被覆層中（の樹脂の網目の中）で凝集しやすくなる。凝集したオイルは低温になるほど「硬く」なる（弾性率が上昇する）ため、光ファイバにマイクロベンドを与え、伝送特性が悪化することがあった。

本実施形態では、耐マイクロベンド特性と耐油性をバランス良く兼ね備える光ファイバ心線とするために、内層１４のヤング率を０．１〜１．２ＭＰａとし、外層１５のヤング率を８００〜１１００ＭＰａとした。これにより、耐マイクロベンド特性が良好になり、またジェリー浸漬後の内層１４中のオイルの凝集点の大きさが１０μｍ以下となり、耐油性も良好になった。

以下、本発明に係る実施例及び比較例を用いた評価試験の結果を示し、本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［光ファイバ心線１０の作製］
ガラス光ファイバ１３は、石英を主成分とするコア径（Ｄ１）が８μｍ、クラッド径（Ｄ２）が１２５μｍのもの（比屈折率差Δｎは１．０％）を使用した。そして、該ガラス光ファイバ１３の外周面に、下記に示す組成の内層用樹脂組成物と外層用樹脂組成物とをそれぞれ硬化させて二層（内層１４と外層１５）被覆して、樹脂被覆層１６を形成し、光ファイバ心線１０を作製した。内層１４の厚さを３２．２５μｍ、外層１５の厚さを３０μｍとした。
プライマリーのガラス転移点（Tg）が−４０〜−６０℃になるように調整した。

（内層用樹脂組成物）
ポリプロピレングリコールジオールに、ジイソシアネート、ヒドロキシアクリレートを反応させることにより得られるウレタンアクリレート
６５ 質量部
ノニルフェニルアクリレート ２６ 質量部
Ｎ−ビニルカプロラクタム ７．５質量部
２，４，４−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィノキサイド（光開始剤）
２．５質量部
３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン １．５質量部

（外層用樹脂組成物）
ポリプロピレングリコールジオールに、ジイソシアネート、ヒドロキシアクリレートを反応させることにより得られるウレタンアクリレート
５０ 質量部
エポキシアクリレート ２０ 質量部
アクリル酸イソボルニル １０ 質量部
Ｎ−ビニルピロリドン ５ 質量部
エトキシ化ノニルフェニルアクリレート １５ 質量部
２，４，４−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィノキサイド（光開始剤）
２ 質量部

［光ファイバ心線１０の評価］
作製した光ファイバ心線について、以下の評価試験（内層及び外層の各層のヤング率、耐油性、オイルの凝集点の大きさ、耐マイクロベンド特性）を行った。結果を下記表１に示す。

（内層及び外層の各層のヤング率）
内層１４のヤング率は２３℃でのPullout Modulus試験によって測定した。具体的には、光ファイバ心線１０の樹脂被覆層１６にカミソリ等で切れ目を入れて樹脂被覆層１６を切り、樹脂被覆層１６（内層１４及び外層１５）を固定してガラス光ファイバ１３を引き抜く。ガラス光ファイバ１３が引き抜かれる前に内層１４が弾性変形する量とガラス光ファイバ１３を引っ張った力から内層１４の応力を求めた。
外層１５のヤング率は、溶剤（エタノール：アセトン＝３：７）に浸して内層１４と外層１５を合わせてガラス光ファイバ１３からパイプ抜きしたサンプル（５０ｍｍ以上）を、引張試験（標線２５ｍｍ）し、２．５％割線値から求めた。

（耐油性）
光ファイバ心線１０を、樹脂被覆層１６全体が完全に浸るように85℃に加熱したジェリーに60日間浸漬した。ジェリー浸漬後の光ファイバ心線を25℃/-40℃でそれぞれ波長が１５５０ｎｍでの伝送特性を測定し（＊それぞれ各温度での光ファイバ心線保持時間は4時間以上）、25℃での伝送損失と-40℃での伝送損失の差が≦0.05dB/kmである場合をＡ、0.05dB/kmを超える場合をＢとした。

（内層のオイルの凝集点の大きさ）
前記耐油性の評価条件でジェリーに浸漬した光ファイバ心線を取出し、長さ１ｍ以上の光ファイバ心線を顕微鏡にて観察した際に見られる最大の凝集点の大きさを観測した。なお、当該凝集物がオイルであることは被覆中から凝集物を取り出して確認する。

（耐マイクロベンド特性）
サンドペーパーを巻いた２８０ｍｍ径のボビンに光ファイバ心線を巻きつけた時の１５５０ｎｍ波長における伝送損失の値から、サンドペーパーのない２８０ｍｍ径のボビンに巻きつけた時の１５５０ｎｍ波長における伝送損失の値を引いた差が≦0.3dB/kmである場合をＡ、0.3dB/kmを超える場合をＢとした。

なお、下記表１中、Ｎｏ．１〜２が実施例で、Ｎｏ．３〜５が比較例である。

上記表１のＮｏ．１〜２の光ファイバ心線は、いずれも、内層のヤング率が０．１〜１．０ＭＰａで、外層のヤング率が８００〜１１００ＭＰａであり、ジェリー浸漬後の内層中のオイルの凝集点の大きさが１０μｍ以下であった。
Ｎｏ．３の光ファイバ心線は、外層のヤング率が低かった。この為、側圧が、内層やガラス光ファイバ等の光ファイバ心線内部に伝わり、マイクロベンドロスが増加したものと推測される。また、外層のヤング率が低くかったことにより、外層の架橋密度が低く、ジェリー中のオイルが沁み込み易くなり、オイル凝集点が大きくなり、耐油性も悪くなったものと推測される。
Ｎｏ．４の光ファイバ心線は、内層のヤング率が低かった。この為、外層の架橋密度が低く、ジェリー中のオイルが沁み込み易くなり、オイル凝集点が大きくなり、耐油性が悪くなったものと推測される。
Ｎｏ．５の光ファイバ心線は、外層のヤング率が高かった。ジェリー浸漬時に高温下にあった樹脂被覆層は、冷えると収縮する。外層のヤング率が大きいと該収縮時に内層に掛かる力が大きくなる。このため、内層中のオイルの凝集点が大きくなり、耐油性が悪くなったものと推測される。

１０ 光ファイバ心線
１１ コア部
１２ クラッド部
１３ ガラス光ファイバ
１４ 内層
１５ 外層
１６ 樹脂被覆層

Claims (3)

1. ガラス光ファイバと、前記ガラス光ファイバの外周を被覆する一次被覆層と、前記一次被覆層の外周を被覆する二次被覆層を有する光ファイバ心線であって、
   前記一次被覆層のヤング率が０．１〜１．０ＭＰａであり、前記二次被覆層のヤング率が８００〜１１００ＭＰａであり、
   ８５℃のジェリーに６０日浸漬した後の前記一次被覆層中のオイルの凝集点の大きさが１０μｍ以下である光ファイバ心線。
2. 波長が１５５０ｎｍでのマイクロベンドロスが０．３ｄＢ／ｋｍ以下である請求項１に記載の光ファイバ心線。
3. 前記一次被覆層のガラス転移点が−６０℃以上−４０℃以下である請求項１または２に記載の光ファイバ心線。
   
   

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