JP6046021B2 - オーバーコート心線及び当該オーバーコート心線を備えた光ファイバケーブル - Google Patents
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Description
造からなる被覆が施されており、その周囲に着色層を設けることや、二次被覆層を着色層
とすることで、最外層が着色された光ファイバ着色心線とされる。また、例えば、外径2
50μmの光ファイバ着色心線にオーバーコート層を設けるようにして外径が500μm
になるように補強されたオーバーコート心線は、暗所での心線の視認性、識別性、取扱性
等を向上させ、敷設作業の簡略化や敷設時間の短縮化に貢献している。
を除去するための被覆除去力が良好であることに加え、エージング後の低温条件下での被覆除去性に優れるオーバーコート心線及び当該オーバーコート心線を備えた光ファイバケーブルを提供することにある。
本発明に係るオーバーコート心線は、前記した本発明において、前記オーバーコート層が含有する前記ポリオールがポリプロピレングリコールであることを特徴とする。
成される光ファイバ着色心線2の周囲に、オーバーコート層3が形成されている。
本発明に係るオーバーコート心線1におけるオーバーコート層3は、光ファイバ着色心線2の周囲に形成される層である。オーバーコート心線1は、光ファイバ着色心線2の周囲にオーバーコート層3を設けることで光ファイバ着色心線2を補強し、暗所での心線の視認性、識別性、取扱性を向上させ、敷設作業の簡略化や時間短縮化を図るものである。
前記したように、光ファイバ(ガラス光ファイバ10)は、様々な外的応力やそれによって発生するマイクロベンドによって伝送ロスが増加するため、そのような外的応力から光ファイバを保護する必要があり、一般的には、一次被覆層11と二次被覆層12との二層構造からなる被覆が施されている。一次被覆層11は、ガラス光ファイバ10を構成する石英ガラスと接触する内層となり、比較的ヤング率の低い軟質の樹脂が用いられ、その外層には、比較的ヤング率の高い硬質の樹脂を用いた二次被覆層12が被覆される。
本発明に係るオーバーコート心線1の製造方法の一例を説明する。なお、以下において、一次被覆層11と二次被覆層12とが被覆された石英ガラス製光ファイバ(ガラス光ファイバ10)を光ファイバ素線とよんでいる。
に限定されるものではない。
オーバーコート心線の製造:
表1に示した内容及び下記に示した成分を用いて、下記(1)、(2)に示した方法により、図1及び図2に示したオーバーコート心線を製造した。なお、下記の内容において、分子量とは「重量平均分子量」を指す。
石英ガラスからなる外径が125μmのガラス光ファイバの周囲に、一次被覆層(プライマリ層)の外径を195μm、二次被覆層(セカンダリ層)の外径を242μmとしてそれぞれの層を表1に示した組成で被覆して光ファイバ素線とした。得られた光ファイバ素線に対して、別工程にて二次被覆層の周囲に着色層を被覆して、図1に示した構成の外径255μmの光ファイバ着色心線を得た。
一次被覆層、二次被覆層については、紫外線硬化樹脂としてポリプロピレングリコールを使用したオリゴマー(ポリプロピレングリコールを中間ブロックとし、骨格成分として、その両末端の水酸基に、トリレンジイソシアネートを介して、ヒドロキシエチルアクリレートを結合させたオリゴマーのこと。)、希釈性モノマー、光開始剤、添加剤を適当量混合して使用し、特に二次被覆層については、ヤング率が表1にある値のように種々となるように、分子量、含有量、希釈性モノマーにおける官能基の種類や数、含有量、照射量等の紫外線硬化の条件等をそれぞれ変えて使用し、実施例及び比較例とした。
着色層となる成分Aを構成する紫外線硬化性樹脂は、オリゴマーとして、ポリプロピレングリコールを使用したポリオールに芳香族系イソシアネートとヒドロキシエチルアクリレートを付加したオリゴマーを使用し、中間ブロックのポリオール(ポリプロピレングリコール)の分子量を変化させることや、二官能モノマーや多官能モノマーを使用することでヤング率を調整した。また、着色層を構成する樹脂には、強靱性の向上のため、ビスフェノールAエポキシアクリレートを添加し、また、片末端アクリル変性シリコーンを着色層全体に対して12質量%含有させ、表面のすべり性を向上させ、表面動摩擦力を調整した。光開始剤は、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン(Irgacure907)、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1(Irgacure369)、2,4ジエチルチオキサントン(カヤキュアーDETX−S)を添加した。
着色層となる成分Bを構成する紫外線硬化性樹脂は、オリゴマーとして、ポリプロピレングリコールを使用したポリオールに芳香族系イソシアネートとヒドロキシエチルアクリレートを付加したオリゴマーを使用し、中間ブロックのポリオール(ポリプロピレングリコール)の分子量を変化させることや、二官能モノマーや多官能モノマーを使用することでヤング率を調整した。また、片末端アクリル変性シリコーンを着色層全体に対して7質量%含有させ、表面のすべり性を向上させ、表面動摩擦力を調整した。光開始剤は、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン(Irgacure907)、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1(Irgacure369)を添加した。
着色層となる成分Cを構成する紫外線硬化性樹脂は、オリゴマーとしてはヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールやビスフェノールAエポキシアクリレートを使用し、モノマーとして二官能モノマーや多官能モノマーで添加することでヤング率を調整した。また、片末端アクリル変性シリコーンを着色層全体に対して10質量%含有させ、表面のすべり性を向上させ、表面動摩擦力を調整した。光開始剤は、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン(Irgacure907)、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)-ブタノン−1(Irgacure369)、2,4ジエチルチオキサントン(カヤキュアーDETX−S)を添加した。
(1)により得られた光ファイバ着色心線を巻いたボビンから光ファイバ着色心線を繰り出し、上部ガイドロールで垂直方向に方向を変え、オーバーコート層の材料として、あらかじめ保温した、表1に示した重量平均分子量及び含有量のポリオールを含有する紫外線硬化樹脂を含む下記の成分に圧力をかけ、ホースを通してダイスに送り、光ファイバ着色心線をこの中に通過させることで、光ファイバ着色心線の周囲にポリオールを含有する紫外線硬化樹脂を含む成分を塗布した。また、かかる成分を塗布した後、紫外線照射装置(UV照射装置)内を通過する際に紫外線を照射し、塗布されたポリオールを含有する紫外線硬化樹脂を含む成分を硬化させて、オーバーコート層を形成した。なお、線速に応じて必要によりUV照射装置の灯数を増加させるようにした。そして、下部ガイドロールで方向を変えパスラインで5回方向を変えて、引き取り装置でボビンに巻き取りを行って、図1に示した構成のオーバーコート心線を得た。
オーバーコート層の材料として、紫外線硬化樹脂としてのオリゴマー(重量平均分子量2000のポリプロピレングリコールを中間ブロックとし、骨格成分として、その両末端の水酸基に、トリレンジイソシアネートを介して、ヒドロキシエチルアクリレートを結合させたオリゴマーのこと。)、単官能モノマーとしてイソボルニルアクリレートや2−エチルヘキシルアクリレートやラウリルアクリレート、N−ビニルカプロラクタム、PO変性ノニルフェノールアクリレート、イソノニルアクリレート、イソデシルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、二官能モノマーとしてトリシクロデカンジメチロールジアクリレート、EO変性ビスフェノールAジアクリレート、1−6ヘキサンジオールジアクリレート、多官能としてトリシクロデカンジメチロールジアクリレートを使用した。光開始剤として、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイドを使用した。また、光安定剤としてヒンダードアミン光安定剤、シリコーン(重量平均分子量:約10000)を添加剤として適当量混合し、ヤング率やガラス転移温度(Tg)が、別途添加される、表1に記載した重量平均分子量及び含有量のポリオールと混合した場合に、表1にある値となるように、オリゴマーの分子量、含有量、希釈性モノマーにおける官能基の種類や数、含有量、照射量等の紫外線硬化の条件等をそれぞれ変えて使用し、オーバーコート層の構成材料とした。
得られた実施例1ないし実施例7、比較例1ないし比較例5のオーバーコート心線について、下記に示した測定方法及び試験方法を用いて、「(1)ヤング率」、「(2)ガラス転移温度(Tg)」、「(3)光ファイバ着色心線の表面動摩擦力(Knot Test)」、「(4)被覆除去力」、「(5)エージング後低温条件下での被覆除去ストレス」、「(6)エージング後低温条件下での被覆除去試験」、「(7)ヒートサイクル後及びエージング後での伝送損失」、及び「(8)ヒートサイクル+エージング後の心線移動の有無」の各試験を実施して、比較・評価した。結果を表1に示す。なお、(3)については、光ファイバ着色心線に対して評価した。
オーバーコート心線から除去工具(商品名:マイクロストリップ、マイクロエレクトロニクス社製)により0.016インチの穴径の刃を用いてオーバーコート層の被覆を除去することでサンプルを得た。サンプルの端末部分をアルミ板にゲル状瞬間接着剤(商品名:アロンアルファ(登録商標)、東亞合成(株)製)で接着して固定した。そして、23℃×55%RH雰囲気でテンシロン万能引張試験機により、アルミ板部分をチャックし、標線間隔25mm、引張速度1mm/分で、2.5%伸張時における力を測定し、測定値からヤング率(引張ヤング率)を算出した。23℃で40MPa以上140MPa未満の範囲内であれば合格、範囲を外れた場合を不合格とした。
光ファイバ着色心線を約7cmファイバストリッパ−(商品名:MILLER FO−103−S Fiber Optic Stripper、Ripley Company社製)で挟んだ状態で液体窒素に浸漬しながら、ゆっくりとファイバストリッパ−でガラスを引き抜くことにより着色層+二次被覆層+一次被覆層、あるいは着色した二次被覆層+一次被覆層のチューブ状サンプルを作製した。そして、(1−1)と同様な条件で、テンシロン万能引張試験機を用いて引張速度1mm/分で2.5%伸張時の力を測定し、測定値からヤング率を算出した。
前記(1−1)ヤング率の測定と同様に、除去工具を用いてオーバーコート心線のオーバーコート層の被覆を除去することでサンプルを得た。そのチューブ状サンプルを、DMA動的粘弾性試験(商品名:RSA3、TA社製)を用いて、周波数1Hz、標線間20mm、昇温速度3℃/分の条件で引っ張り法測定を行った場合における、tanδの低温側と高温側に現れるピーク値をガラス転移温度(Tg)として測定した。
作製した光ファイバ着色心線を、前記した図3に従い光ファイバ着色心線同士が交わる箇所を5箇所にして、直径約7cmの円を作った。その円の両端を市販の引張試験機で5mm/分の速度で引っ張ることで光ファイバ着色心線の表面動摩擦力を測定した。0.03N以下の場合を合格とし、0.03Nを超えた場合を不合格とした。
除去工具(商品名:マイクロストリップ、マイクロエレクトロニクス社製)0.016インチの穴径の刃を用いてオーバーコート心線を除去工具で挟んだ状態でテンシロン万能引張試験機のチャックに固定し、心線のもう片側をチャックに固定した。そして、50mm長を測定し、23℃×55%RHの条件下、引張速度100mm/分で、50mmのオーバーコート層を除去する場合における必要な力の最大値を被覆除去力として測定した。被覆除去力の最大値が1.4〜3.5Nの場合を合格とし、範囲を外れた場合を不合格と
した。
オーバーコート心線をケーブル化し、得られたケーブルを85℃×85%RHで30日エージングした後、オーバーコート心線をケーブルから取り出し、前記(4)の操作を、−20℃の条件下で実施して、図4に示すような除去長と被覆除去力との関係(測定カーブ)を確認し、除去工具の刃が入ってからオーバーコート材と着色心線界面が滑り出すまでの距離と応力を積分したもの(図4参照)を被覆除去ストレスとした。そして、図4の斜線部分の除去ストレスが105N・mm未満であれば合格、105N・mm以上であれば不合格とした。
オーバーコート心線をケーブル化し、得られたケーブルを85℃×85%RHで30日エージングした後、オーバーコート心線をケーブルから取り出し、−20℃の条件下で除去工具(商品名:マイクロストリップ、マイクロエレクトロニクス社製)で0.016インチの穴径の刃を用いて、被覆除去試験を各100本行った。100本全部被覆除去できた場合を「○」とし、100本中1本でも被覆除去ができなかった場合を「×」として判定した。なお、50mm除去ができなかった場合、あるいは着色層とオーバーコート層が密着して、着色層がめくれてしまった場合や着色層表面にクラックが入った場合を「×」とした。
オーバーコート心線をケーブル化した後、得られたケーブルを−30℃〜+70℃のヒートサイクルを10サイクル(1サイクル:6時間)実施した後の伝送損失、及びオーバーコート心線をケーブル化した後、得られたケーブルを85℃×85%RHで30日エージングした後の伝送損失をそれぞれ測定した。なお、伝送損失の測定は、光パルス試験器(商品名:MW9076B、アンリツ(株)製)を用い、光後方散乱損失係数(OTDR)により、波長1.55μmの伝送ロスを長手方向に測定することにより行った。ともに、1550nmの波長で伝送損失(ロスレベル)が0.05dB/km以下であることを判定基準とし、0.05dB/km以下の場合を合格、0.05dB/kmを超えた場合を不合格とした。
ヒートサイクル+エージング条件として、オーバーコート心線150m(束内径30cm以上)を、+85℃×14日→+60℃×95%RH×14日→−40℃〜+75℃のヒートサイクルを42サイクル(1サイクル:8時間)の条件下においた後、オーバーコート心線の端末から光ファイバ着色心線の移動の有無を確認した。片端につき光ファイバ着色心線の移動が3mm以下の場合「○」とし、移動が3mmを超える場合を「×」と判定した。
10 …… ガラス光ファイバ
11 …… 一次被覆層(プライマリ層)
12 …… 二次被覆層(セカンダリ層)
12a…… 着色された二次被覆層
13 …… 着色層
2 …… 光ファイバ着色心線
3 …… オーバーコート層
Claims (4)
- ガラス光ファイバの周囲に当該ガラス光ファイバを被覆する少なくとも2の被覆層が形成され、当該被覆層のうち最外層が着色されて構成される光ファイバ着色心線の周囲にオーバーコート層が形成されたオーバーコート心線であって、
前記光ファイバ着色心線の表面動摩擦力が0.03N以下であり、
前記オーバーコート層が、重量平均分子量が3000〜4000のポリオールを、前記オーバーコート層全体に対して17〜33質量%含有し、
前記オーバーコート層の23℃でのヤング率が、40MPa以上140MPa未満であることを特徴とするオーバーコート心線。 - 前記オーバーコート層の被覆除去力が1.4〜3.5Nであることを特徴とする請求項1に記載のオーバーコート心線。
- 前記オーバーコート層が含有する前記ポリオールがポリプロピレングリコールであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のオーバーコート心線。
- 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のオーバーコート心線を備えたことを特徴とする光ファイバケーブル。
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