JP6569429B2 - 光ファイバテープ心線 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバテープ心線に関するものである。

特許文献１〜５には、単心又は二心以上の光導波路（典型的には石英ガラス製のコア及びクラッドから成る）を含む光ファイバ心線が複数本連結されてなる光ファイバテープ心線において、隣合う光ファイバ心線同士を連結（接着）するための連結部を、光ファイバ心線の長手方向に沿って間欠的に配置する技術が開示されている。このうち特許文献３には、連結部の引き裂き強度が１．５〜２１．０ｇｆ（０．０１５〜０．２１Ｎ）であること、及び連結部の最大厚さが５０〜３２０μｍであることが記載されている。

特開２０１４−１６５３０号公報 特開２０１４−１５７３８２号公報 特開２０１３−１８２１５７号公報 特開２００７−２７９２２６号公報 特開２０１３−２０５５０１号公報

特許文献１〜５に開示されているように、隣合う光ファイバ心線同士の連結部を光ファイバ心線の長手方向に沿って間欠的に配置すると、隣り合う光ファイバ心線間の接合強度に問題が生じる。すなわち、光ファイバ心線間に占める連結部の割合を小さくするほど、テープ心線の柔軟性が向上して取り扱いが容易になる一方、隣り合う光ファイバ心線間の接合強度が低下して破断し易くなる。逆に、光ファイバ心線間の隙間に占める連結部の割合を大きくすれば光ファイバ心線間の接合強度が高まるが、テープ心線の柔軟性が低下してしまう。従って、テープ心線の柔軟性と光ファイバ心線間の接合強度とを両立させることが望まれる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、取り扱い性と光ファイバ心線間の接合強度とを両立させることが可能なテープ心線を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の一実施形態に係るテープ心線は、長手方向と交差する方向に並んで配置された複数本の光ファイバ心線と、隣り合う光ファイバ心線同士を間欠的に接着することにより複数本の光ファイバ心線を連結する樹脂製の連結部とを備える。連結部を構成する樹脂材料の破断伸びは、２００％以上５００％以下である。

本発明によるテープ心線によれば、取り扱い性と光ファイバ心線間の接合強度とを両立させることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るテープ心線の外観を示す平面図である。 図２は、図１に示されるII−II線に沿った断面図である。 図３は、第１変形例に係るテープ心線を部分的に拡大した断面図である。 図４は、第２変形例に係るテープ心線を部分的に拡大した断面図である。 図５は、第３変形例に係るテープ心線を部分的に拡大した断面図である。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。（１）本発明の一実施形態に係るテープ心線は、長手方向と交差する方向に並んで配置された複数本の光ファイバ心線と、隣り合う前記光ファイバ心線同士を間欠的に接着することにより前記複数本の光ファイバ心線を連結する樹脂製の連結部とを備え、前記連結部を構成する樹脂材料の破断伸びが２００％以上５００％以下である。

このように、連結部を構成する樹脂材料の破断伸びが２００％以上であることにより、外力による変形に連結部を好適に追従させ、且つ連結部の破断や剥離を生じにくくすることができる。すなわち、上記のテープ心線によれば、テープ心線の取り扱い性と光ファイバ心線間の接合強度とを高いレベルで両立させることができる。また、樹脂材料の破断伸びが５００％以下であれば、個々の光ファイバ心線を手作業でもって容易に分離できるとともに、連結部を取り除く際に光ファイバ心線表面に連結部の一部分が残存することを防止できる。

（２）また、上記のテープ心線において、連結部の引裂強度は０．２５Ｎ以上であってもよい。これにより、例えば複数本のテープ心線が単一のケーブル内に収容された場合であっても、ケーブルの曲げ等によるテープ心線の破壊（すなわち光ファイバ心線の分離）を効果的に低減できる。

（３）また、上記のテープ心線において、連結部を構成する樹脂材料のヤング率は５０ＭＰａ以下であってもよい。これにより、連結部を構成する樹脂材料の引裂強度を抑え、中間後分岐時の損失変動を効果的に抑制できる。

（４）また、上記のテープ心線において、複数本の光ファイバ心線それぞれが単心の光導波路および樹脂被覆層を有し、樹脂被覆層が、光導波路の外周面に接するプライマリ樹脂層と、プライマリ樹脂層の外周面に接し、プライマリ樹脂層よりもヤング率が高く、着色されたセカンダリ樹脂層とを含み、連結部はセカンダリ樹脂層に接してもよい。このように、各光ファイバ心線が、セカンダリ樹脂層上の着色層に代えて、着色されたセカンダリ樹脂層を有することにより、各光ファイバ心線を製造する際の着色工程（着色層形成工程）を省略することが可能となり、製造工程を削減できる。また、セカンダリ樹脂層と連結部とが着色層を介さず直に接することにより、これらの密着力が向上し、光ファイバ心線間の接合強度をより高めることができる。

（５）また、上記のテープ心線において、複数本の光ファイバ心線それぞれが、光導波路と、光導波路の外周面に接するプライマリ樹脂層と、プライマリ樹脂層の外周面に接し、プライマリ樹脂層よりもヤング率が高く、着色されたセカンダリ樹脂層と、セカンダリ樹脂層の外周面に接し、二心以上の光導波路を一括して覆う一括被覆層とを有し、連結部は一括被覆層と接してもよい。このように、各光ファイバ心線が、セカンダリ樹脂層上の着色層に代えて、着色されたセカンダリ樹脂層を有することにより、各光ファイバ心線を製造する際の着色工程（着色層形成工程）を省略することが可能となり、製造工程を削減できる。また、セカンダリ樹脂層と一括被覆層とが着色層を介さず直に接することによりこれらの密着力が向上するので、結果的にセカンダリ樹脂層と連結部との密着力が向上し、光ファイバ心線間の接合強度をより高めることができる。

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るテープ心線の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係るテープ心線の外観を示す平面図である。また、図２は、図１に示されるII−II線に沿った断面図であって、テープ心線の一部を中心軸線に垂直な面で切断した様子を示す。

図１に示されるように、本実施形態のテープ心線１Ａは、複数本の光ファイバ心線１０Ａと、複数の連結部２０とを備える。複数本の光ファイバ心線１０Ａは、これらの長手方向と交差する方向に並んで配置されている。一例として、図１には６本の光ファイバ心線１０Ａが示されている。図２に示されるように、各光ファイバ心線１０Ａは、二本の光導波路３１と、これらの光導波路３１を被覆する樹脂被覆層４１とを有する。光導波路３１は、光を導波するコアと、コアよりも屈折率が低くコアを覆うクラッドとによって構成されている。コア及びクラッドは、例えば石英ガラス製である。光導波路３１の外径（すなわちクラッドの外径）は、例えば１２５μｍである。

樹脂被覆層４１は、プライマリ樹脂層３２、セカンダリ樹脂層３３、着色層３４、及び一括被覆層１１を含む。プライマリ樹脂層３２は、光導波路３１の外周面（すなわちクラッドの外周面）に接する。プライマリ樹脂層３２は、例えばウレタンアクリレート、エポキシアクリレートといった樹脂材料からなり、ヤング率は例えば０．１ＭＰａ〜５ＭＰａの範囲内の値である。プライマリ樹脂層３２の厚さは、例えば３０μｍである。セカンダリ樹脂層３３は、例えばウレタンアクリレート、エポキシアクリレートといった樹脂材料からなり、プライマリ樹脂層３２の外周面に接する。セカンダリ樹脂層３３のヤング率は、プライマリ樹脂層３２よりも高く、例えば３００ＭＰａ〜１２００ＭＰａの範囲内の値である。セカンダリ樹脂層３３の厚さは、例えば３０μｍである。着色層３４は、顔料を含んで着色された、例えばウレタンアクリレート、エポキシアクリレートといった樹脂材料からなり、セカンダリ樹脂層３３の外周面に接する。着色層３４の厚さは、例えば５μｍである。一括被覆層１１は、例えばポリウレタンアクリレートといった樹脂材料からなり、セカンダリ樹脂層３３の外周面に接する。一括被覆層１１は、二心の光導波路３１を一括して覆い、光ファイバ心線１０Ａの最外層を構成する。

連結部２０は、樹脂製の部分であって、光ファイバ心線１０Ａの長手方向に間欠的に配置されている。一例では、光ファイバ心線１０Ａの長手方向に接続部分（例えば長さ３０ｍｍ）と非接続部分（例えば長さ１２０ｍｍ）とが交互に並んでおり、そのうち接続部分において点状の連結部２０が断続的に設けられている。点状の連結部２０の径は例えば０．２〜０．３ｍｍである。

連結部２０は、隣り合う光ファイバ心線１０Ａ同士を間欠的に接着することにより、複数本の光ファイバ心線１０Ａを相互に連結する。本実施形態の連結部２０は、一括被覆層１１の表面と接している。連結部２０は、例えばアクリル系紫外線硬化型樹脂、またはエポキシ系紫外線硬化型樹脂といった樹脂材料によって構成され、該樹脂材料のヤング率は例えば１ＭＰａ〜５０ＭＰａの範囲内の値である。また、この樹脂材料の破断伸びは２００％以上５００％以下の範囲内の値であり、引裂強度は０．２５Ｎ以上１．００Ｎ以下の範囲内の値である。

図２に示されるように、連結部２０は、各光導波路３１の中心を含む平面Ｈに対し、片側にのみ配置されている。また、平面Ｈを基準とする連結部２０の表面２０ａの高さは、最外層（すなわち一括被覆層１１）の表面の平面Ｈを基準とする高さよりも低い。言い換えれば、連結部２０は、一括被覆層１１の表面を結ぶ直線Ａ１から外側に突出していない。

以上の構成を備える本実施形態のテープ心線１Ａによって得られる効果について説明する。本発明者らは、テープ心線１Ａの取り扱い性を保ちつつ光ファイバ心線１０Ａ間の接合強度を向上させるために、連結部２０の特性に着目した。接合強度を高めるために連結部２０を固くすると、テープ心線１Ａの柔軟性を損なってしまう。そこで、本発明者らは、連結部２０の樹脂材料を比較的柔らかいものとし、且つ変形時の伸びを大きくすることにより、テープ心線１Ａの柔軟性と光ファイバ心線１０Ａ間の接合強度とを両立させることを試みた。その結果、後述する実施例に示されるように、連結部２０を構成する樹脂材料の破断伸びが２００％以上であれば、外力による変形に連結部２０が好適に追従し、且つ連結部２０の破断や剥離が生じにくいという所望の特性が得られることを突き止めた。すなわち、本実施形態のテープ心線１Ａによれば、テープ心線１Ａの取り扱い性と光ファイバ心線１０Ａ間の接合強度とを高いレベルで両立させることができる。なお、作業性の観点からは個々の光ファイバ心線１０Ａの分離し易さも求められるが、連結部２０の樹脂材料の破断伸びが５００％以下であれば、個々の光ファイバ心線１０Ａを手作業でもって容易に分離できるとともに、連結部２０を取り除く際に光ファイバ心線１０Ａ表面に連結部２０の一部分が残存することを防止できる。

また、本実施形態のテープ心線１Ａにおいて、連結部２０を構成する樹脂材料の引裂強度は０．２５Ｎ以上であってもよい。これにより、例えば複数本のテープ心線１Ａが単一のケーブル内に収容された場合であっても、ケーブルの曲げ等によるテープ心線１Ａの破壊（すなわち光ファイバ心線１０Ａの分離）を効果的に低減できる。

また、本実施形態のテープ心線１Ａにおいて、連結部２０を構成する樹脂材料のヤング率は５０ＭＰａ以下であってもよい。これにより、連結部２０を構成する樹脂材料の引裂強度を抑え、中間後分岐時の損失変動を効果的に抑制できる。

また、本実施形態のように、各光導波路３１の中心を含む平面Ｈを基準とする連結部２０の表面２０ａの高さが、平面Ｈを基準とする最外層の表面高さよりも低くてもよい。これにより、例えばテープ心線１Ａが複数枚積層されるような場合であっても、各テープ心線１Ａの連結部２０同士が擦れて傷つくことを回避して、接合強度の低下を抑制できる。また、本実施形態のテープ心線１Ａによれば、連結部２０がこのように薄く形成される場合であっても、テープ心線１Ａの柔軟性と光ファイバ心線１０Ａ間の接合強度とを好適に両立させることができる。

（第１変形例）
ここで、上記実施形態の第１変形例について説明する。図３は、本変形例に係るテープ心線１Ｂを部分的に拡大した断面図であって、テープ心線１Ｂの長手方向に垂直な断面を示している。このテープ心線１Ｂにおいて上記実施形態のテープ心線１Ａと相違する点は、光ファイバ心線１０Ｂの構成である。すなわち、本実施形態の光ファイバ心線１０Ｂは、単心（一本）の光導波路３１と、光導波路３１を被覆する樹脂被覆層４２とを有する。

樹脂被覆層４２は、プライマリ樹脂層３２、セカンダリ樹脂層３３、及び着色層３４を含むが、光導波路３１が単心であるため、上記実施形態の一括被覆層１１を含んでいない。従って、光ファイバ心線１０Ｂの最外層は着色層３４となり、連結部２０は着色層３４に接している。

連結部２０の構成は、上記実施形態と同様である。但し、図３に示されるように、各光導波路３１の中心を含む平面Ｈを基準とする連結部２０の表面２０ａの高さは、平面Ｈを基準とする最外層（すなわち着色層３４）の表面の高さよりも低い。言い換えれば、連結部２０は、着色層３４の表面を結ぶ直線Ａ２から外側に突出していない。

本変形例においても、連結部２０が上記実施形態と同様の特性を有することによって、テープ心線１Ｂの柔軟性と光ファイバ心線１０Ｂ間の接合強度とを高いレベルで両立させることができる。同時に、個々の光ファイバ心線１０Ｂを手作業でもって容易に分離できるとともに、連結部２０を取り除く際に光ファイバ心線１０Ｂ表面に連結部２０の一部分が残存することを防止できる。

（第２変形例）
図４は、第２変形例に係るテープ心線１Ｃを部分的に拡大した断面図であって、テープ心線１Ｃの長手方向に垂直な断面を示している。このテープ心線１Ｃが備える複数本の光ファイバ心線１０Ｃそれぞれが、上記実施形態と異なり、樹脂被覆層４３が着色層を有していない。その代わりに、セカンダリ樹脂層３３が顔料を含み、着色されている。そして、一括被覆層１１はセカンダリ樹脂層３３に接している。

本変形例のような構成であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。更に、各光ファイバ心線１０Ｃが、セカンダリ樹脂層３３上の着色層に代えて、着色されたセカンダリ樹脂層３３を有することにより、各光ファイバ心線１０Ｃを製造する際の着色工程（着色層形成工程）を省略することが可能となり、製造工程を削減できる。また、セカンダリ樹脂層３３と一括被覆層１１とが着色層を介さず直に接することによりこれらの密着力が向上する。

（第３変形例）
図５は、第３変形例に係るテープ心線１Ｄを部分的に拡大した断面図であって、テープ心線１Ｄの長手方向に垂直な断面を示している。このテープ心線１Ｄが備える複数本の光ファイバ心線１０Ｄそれぞれは、単心の光導波路３１と、光導波路３１を被覆する樹脂被覆層４４とを有する。樹脂被覆層４４は、プライマリ樹脂層３２及びセカンダリ樹脂層３３を含むが、着色層３４を含まない。また、光導波路３１が単心であるため、樹脂被覆層４４は一括被覆層１１を含まない。従って、光ファイバ心線１０Ｄの最外層はセカンダリ樹脂層３３となり、連結部２０はセカンダリ樹脂層３３に接している。

また、連結部２０の構成は、上記実施形態と同様である。但し、図５に示されるように、各光導波路３１の中心を含む平面を基準とする連結部２０の表面２０ａの高さは、同平面を基準とする最外層（すなわちセカンダリ樹脂層３３）の表面の高さよりも低い。言い換えれば、連結部２０は、セカンダリ樹脂層３３の表面を結ぶ直線Ａ３から外側に突出していない。

本変形例のような構成であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。更に、各光ファイバ心線１０Ｄが、セカンダリ樹脂層３３上の着色層に代えて、着色されたセカンダリ樹脂層３３を有することにより、各光ファイバ心線１０Ｄを製造する際の着色工程（着色層形成工程）を省略することが可能となり、製造工程を削減できる。また、セカンダリ樹脂層３３と連結部２０とが着色層を介さず直に接することにより、これらの密着力が向上し、光ファイバ心線１０Ｄ間の接合強度をより高めることができる。

（実施例）
上記実施形態のテープ心線１Ａを作製し、その特性について調べた結果について説明する。本実施例では、まず、外径１２５μｍの光導波路３１を、厚さ３０μｍのプライマリ樹脂層３２、厚さ２７．５μｍのセカンダリ樹脂層３３、及び厚さ５μｍの着色層３４によって覆った。そして、着色層３４の外側から２本の光導波路３１を一括被覆層１１で覆うことにより、光ファイバ心線１０Ａを作製した。この光ファイバ心線１０Ａを２つ並列に並べ、連結部２０となる樹脂材料をディスペンサーを用いて間欠的に配置することにより、テープ心線１Ａを作製した。

このとき、連結部２０の樹脂材料としては、引張破断伸びがそれぞれ異なる５種類（５０％，２００％，２５０％，５００％，８００％）のアクリル系紫外線硬化型樹脂を用いた。なお、破断伸びを調整を、モノマーの官能基数を変更することにより行った（破断伸びは、架橋点の密度の寄与が小さいと大きくなる。単官能モノマーを増量することにより破断伸びを増大でき、多官能モノマーを増量するか、または官能基数を増加させることにより破断伸びを低減できる）。

そして、連結部２０の破断伸びがそれぞれ異なる５種類のテープ心線１Ａについて、ＩＥＣ６０７９４−１−２に規定された捻回試験と、分離試験（テープ心線から手作業により各光ファイバ心線を分離し、連結部を取り除く試験）とを行った。表１は、その結果を示す。なお、捻回試験では、１８０°の捻回を４回以内でばらける場合を不合格（×）、８回以内でばらける場合を合格（○）とした。また、分離試験では、連結部２０の破断伸びが等しい５つのテープ心線１Ａのうち全てで連結部２０を完全に取り除けた場合を合格（○）、１つのテープ心線１Ａで連結部２０の一部が残った場合を不合格（×）とした。破断伸びは、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に従って２号型試験片を使って測定した。試験片厚は１００μｍとし、標線間距離を２５ｍｍとし、試験速度は５０ｍｍ／分とした。Ｎ＝５の平均値を求めた。

表１の試験結果に示されるように、連結部２０の破断伸びが２００％以上である場合に、捻回試験の結果が良好となった。すなわち、連結部２０を構成する樹脂材料の破断伸びが２００％以上であれば、外力による変形に連結部２０が好適に追従し、且つ連結部２０の破断や剥離が生じにくいことがわかった。また、連結部２０の破断伸びが５００％以下である場合に、分離試験の結果が良好となった。すなわち、連結部２０の樹脂材料の破断伸びが５００％以下であれば、テープ心線１Ａを個々の光ファイバ心線１０Ａに手作業で容易に分離できるとともに、連結部２０を取り除く際に光ファイバ心線１０Ａ表面に連結部２０の一部分が残存することを防止できることがわかった。

次に、光ファイバ心線１０Ａの最外層に対する連結部２０の密着力がそれぞれ異なる４種類のテープ心線１Ａを作製した。なお、連結部２０の密着力の調整を、カップリング剤の添加や分子量分布等を変化させることにより粘弾性特性を変化させて行った。そして、これらのテープ心線１Ａについて、ＩＥＣ６０７９４−１−２−３４に規定された引裂き試験を行った。その際、１０カ所の連結部２０を引裂いたときの引裂強度の平均値を測定値とした。これらの連結部の破断伸びは２００％〜５００％とした。

また、上記４種類のテープ心線１Ａについて、ケーブル内に収容したときの破壊し易さについて調べた。具体的には、テープ心線１Ａを５０枚纏め、一対の抗張力体を含むポリエチレン製のシースでこれを被覆することにより、１本のケーブルとした。そして、このケーブルに対して、張力１３０ｋｇ、マンドレル径２５０ｍｍ、曲げ角度９０度にて、ＩＥＣ６０７９４−１−２に規定されたしごき試験を行った。試験後、ケーブルを解体して光ファイバ心線１０Ａ同士の分離（すなわち連結部２０の破壊）の有無を確認した。一箇所でも連結部がなくなっていたら不合格（×）とした。

表２は、４種類のテープ心線１Ａの引裂強度としごき試験の結果とを示す。

表２の試験結果に示されるように、連結部２０の引裂強度が０．２５Ｎ以上である場合に、ケーブル内での連結部２０の破壊が効果的に抑えられることがわかった。

本発明による光ファイバテープ心線は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態及び各変形例を、必要な目的及び効果に応じて互いに組み合わせてもよい。また、上記実施形態及び各変形例では、光ファイバ心線が二心の光導波路を有する場合（実施形態及び第２変形例）と、光ファイバ心線が単心の光導波路を有する場合（第１変形例及び第３変形例）とを例示したが、本発明において、光ファイバ心線は３心以上の光導波路を有してもよい。

１Ａ〜１Ｄ…光ファイバテープ心線、１０Ａ〜１０Ｄ…光ファイバ心線、１１…一括被覆層、２０…連結部、３１…光導波路、３２…プライマリ樹脂層、３３…セカンダリ樹脂層、３４…着色層、４１〜４４…樹脂被覆層、Ａ１…直線、Ａ２…直線、Ａ３…直線、Ｈ…平面。

Claims (5)

1. 長手方向と交差する方向に並んで配置された複数本の光ファイバ心線と、
   隣り合う前記光ファイバ心線同士を間欠的に接着することにより前記複数本の光ファイバ心線を連結する樹脂製の連結部と、を備え、
   前記連結部を構成する樹脂材料の破断伸びが２５０％より大きく５００％以下である、光ファイバテープ心線。
2. 前記連結部の引裂強度が０．２５Ｎ以上である、請求項１に記載の光ファイバテープ心線。
3. 前記連結部を構成する樹脂材料のヤング率が５０ＭＰａ以下である、請求項１または２に記載の光ファイバテープ心線。
4. 前記複数本の光ファイバ心線それぞれが単心の光導波路および樹脂被覆層を有し、
   前記樹脂被覆層が、
   前記光導波路の外周面に接するプライマリ樹脂層と、
   前記プライマリ樹脂層の外周面に接し、前記プライマリ樹脂層よりもヤング率が高く、着色されたセカンダリ樹脂層と、を含み、
   前記連結部は前記セカンダリ樹脂層に接する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ファイバテープ心線。
5. 前記複数本の光ファイバ心線それぞれが、光導波路と、前記光導波路の外周面に接するプライマリ樹脂層と、前記プライマリ樹脂層の外周面に接し、前記プライマリ樹脂層よりもヤング率が高く、着色されたセカンダリ樹脂層と、前記セカンダリ樹脂層の外周面に接し、二心以上の前記光導波路を一括して覆う一括被覆層と、を有し、
   前記連結部は前記一括被覆層と接する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ファイバテープ心線。

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