JP6586870B2

JP6586870B2 - 光ファイバ心線

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Publication number: JP6586870B2
Application number: JP2015241084A
Authority: JP
Inventors: 久美子橘; 藤井　隆志; 隆志藤井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2019-10-09
Anticipated expiration: 2035-12-10
Also published as: JP2017107079A

Description

本発明は、光ファイバ心線に関するものである。

特許文献１には、カラーマークを備える光ファイバが開示されている。この文献に記載された光ファイバは、クラッドを覆う合成樹脂層からなる被覆物と、合成樹脂層上または合成樹脂層内に設けられたリング状のカラーマークとを備える。更に、この文献には、カラーマーク層の厚さが０．５〜５μｍ、より好適には１〜３μｍであることが記載されている。

特許文献２には、光ファイバケーブルまたは光ファイバ心線のカラーマーキング着色方法が開示されている。この文献に記載された方法では、光ファイバ心線の被覆層の表面に染料系インクからなるカラーマーキングを塗布し、所定時間加熱することにより、染料系インクを被覆層の内部へ浸透させ、被覆層の表面に定着させる。

特許文献３には、リングマークを備える識別性に優れた光ファイバ心線が開示されている。この文献に記載された光ファイバ心線は、ガラスファイバと、ガラスファイバの外周に設けられた被覆層と、被覆層の表面に設けられた着色樹脂からなる着色層と、着色層の表面にリングマークインクを塗布することにより設けられたリングマークからなる識別部とを備える。この文献には、着色層の表面に対するリングマークインクの接触角が３０°未満であることが記載されている。

特許文献４には、リングマークを備える識別性に優れた光ファイバ心線が開示されている。この文献に記載された光ファイバ心線は、ガラスファイバと、ガラスファイバの外周に設けられた被覆層と、被覆層の表面に設けられた着色層と、被覆層と着色層との間に設けられたリングマークインクからなるリングマークとを備える。この文献には、着色層を除去した後のリングマークに対する水の接触角が３５°以上５２°以下であることが記載されている。

特許文献５には、識別用のマーキングを備える光ファイバ心線が開示されている。この文献に記載された光ファイバ心線は、光ファイバ素線の被覆層上に設けられた識別用のマーキングと、更にその外側に設けられた着色層とを備える。この文献には、マーキングを含む着色層の被覆層に対する密着力が４０ｇ／ｍｍ以上であることが記載されている。

特許文献６には、識別マーク付き光ファイバの製造方法が開示されている。この文献に記載された方法では、光ファイバのセカンダリ樹脂層の表面に光ファイバ識別用の識別マークを形成し、識別マークの上から紫外線硬化型インクを塗布し、その紫外線硬化型インクを紫外線照射装置で硬化させて識別マーク付光ファイバを作製する。この文献には、紫外線硬化型インクを硬化させる際に照射する紫外線のドーズ量を、０．１Ｊ／ｍ²以上、０．３Ｊ／ｍ²以下とすることが記載されている。

特表平１１−５１３１３０号公報特開２００６−２２７２８５号公報特開２０１１−１９１６８９号公報特開２０１２−０２７３１７号公報特開２００４−１５７１９３号公報特開２０１２−２４７４６４号公報

光ケーブルに内蔵された複数本の光ファイバ心線は、通常、樹脂被覆層の色や識別マーク（リングマーク）により識別される。識別マークは、光ファイバ心線の長手方向に断続的に配置され、様々な色に着色されて外部から視認可能となっている。

しかしながら、浸水環境等に光ファイバ心線が放置された場合、識別マークをなす層が吸水してしまい、樹脂被覆層内にブリスター（水膨れ）が生じることがある。ブリスターが過度に成長すると、ガラスファイバに微小な曲げ歪みが生じ、当該光ファイバ心線の伝送損失が増大するおそれがある。

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、識別マークに起因するブリスターによる伝送損失の増大を抑えることができる光ファイバ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光ファイバ心線は、コア及びクラッドを含むガラスファイバと、ガラスファイバを被覆する複数の樹脂層と、を備える。複数の樹脂層のうち一層は識別マーク層である。６０℃の温水への７日間の浸漬の後における、識別マーク層を含む複数の樹脂層の断面の最長径が、浸漬の前における該断面の最長径の１１０％以下である。

本発明の光ファイバ心線によれば、識別マークに起因するブリスターによる伝送損失の増大を抑えることができる。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る光ファイバ心線の外観を示す。図１（ｂ）は、図１（ａ）の部分拡大図である。図２は、光ファイバ心線の光軸方向に垂直な断面を示す。図３は、識別マークに起因するブリスターを含む光ファイバ心線の光軸方向に垂直な断面を示す。

［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光ファイバ心線は、コア及びクラッドを含むガラスファイバと、ガラスファイバを被覆する複数の樹脂層と、を備える。複数の樹脂層のうち一層は識別マーク層である。６０℃の温水への７日間の浸漬の後における、識別マーク層を含む複数の樹脂層の断面の最長径が、浸漬の前における該断面の最長径の１１０％以下である。

（２）上記の光ファイバ心線において、浸漬の前の２３℃での伝送損失に対する、浸漬の後の２３℃での伝送損失の増加量が０．０５ｄＢ／ｋｍ以下であってもよい。

（３）上記の光ファイバ心線において、識別マークが１種類以上のアクリル基含有成分を含み、少なくとも１種類のアクリル基含有成分は、識別マーク層に隣接する層に含まれるアクリル基含有成分と同一であってもよい。

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る光ファイバ心線の具体例を、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（ａ）は、本発明の一実施形態に係る光ファイバ心線の外観を示す。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）の部分拡大図である。図１（ａ）に示されるように、本実施形態の光ファイバ心線１Ａは、その長手方向に所定の間隔をあけて設けられた複数の識別部１２を備える。各識別部１２は、図１（ｂ）に示されるように、等間隔に設けられた複数の識別マーク（リングマーク）１３を含んでいる。

図２は、光ファイバ心線１Ａの光軸方向に垂直な断面を示す。図２に示されるように、光ファイバ心線１Ａは、光伝送体であるガラスファイバ２１と、ガラスファイバ２１を被覆する樹脂層２２とを備えている。

ガラスファイバ２１は、コア２１ａ及びクラッド２１ｂを含んでおり、ガラス製の部材、例えばＳｉＯ₂ガラスからなる。ガラスファイバ２１は、光ファイバ心線１Ａに導入された光を伝送する。コア２１ａは、例えばガラスファイバ２１の中心軸線を含む領域に設けられている。コア２１ａは、純ＳｉＯ₂ガラスか、それにＧｅＯ₂、フッ素元素等を含んでいてもよい。クラッド２１ｂは、コア２１ａを囲む領域に設けられている。クラッド２１ｂは、コア２１ａの屈折率より低い屈折率を有する。クラッド２１ｂは、純ＳｉＯ₂ガラスからなってもよいし、フッ素元素が添加されたＳｉＯ₂ガラスからなってもよい。

樹脂層２２は、図１に示された識別マーク１３のための識別マーク層２２ｄと、その他の層とを含む。その他の層は、１層のみから構成されてもよく、複数の層から構成されてもよい。識別マーク層２２ｄは、識別マーク層２２ｄの外側に位置する他の層を介して、外部から視認可能なように設けられる。

一例では、樹脂層２２は、プライマリ樹脂層２２ａ、セカンダリ樹脂層２２ｂ、及び着色層２２ｃを含む。プライマリ樹脂層２２ａは、ガラスファイバ２１の外周面に密着してガラスファイバ２１の周囲を覆う。ガラスファイバ２１の曲げ損失を低減するため、プライマリ樹脂層２２ａのヤング率は比較的低く設定される。プライマリ樹脂層２２ａのヤング率は例えば１ＭＰａ以下であり、０．５ＭＰａ以下であることがより好ましい。プライマリ樹脂層２２ａの厚さは、例えば２０〜５０μｍである。

セカンダリ樹脂層２２ｂは、プライマリ樹脂層２２ａの外周面に密着してプライマリ樹脂層２２ａの周囲を覆う。ガラスファイバ２１を十分に保護する為に、セカンダリ樹脂層２２ｂのヤング率は、プライマリ樹脂層２２ａのヤング率よりも大きい。セカンダリ樹脂層２２ｂのヤング率は例えば６００〜１０００ＭＰａである。セカンダリ樹脂層２２ｂの厚さは、例えば２０〜４０μｍである。

着色層２２ｃは、セカンダリ樹脂層２２ｂの周囲を覆う。着色層２２ｃは、様々な色に着色される。着色層２２ｃの厚さは、例えば５〜１０μｍである。

識別マーク層２２ｄは、セカンダリ樹脂層２２ｂと着色層２２ｃとの間に設けられてもよく、或いは他の位置（例えばプライマリ樹脂層２２ａとセカンダリ樹脂層２２ｂとの間など）に設けられてもよい。識別マーク層２２ｄは、例えば、所定の線速で送り出されるガラスファイバ２１上に形成されたセカンダリ樹脂層２２ｂの表面に対し、インクジェットプリンタ装置によって識別用インクを噴射して塗布することにより形成される。

ここで、樹脂層２２に含まれる各層を構成する材料について詳細に説明する。プライマリ樹脂層２２ａ及びセカンダリ樹脂層２２ｂは、例えば紫外線硬化性樹脂組成物が硬化することにより好適に形成される。紫外線硬化性樹脂組成物としては、オリゴマー、アクリル基含有成分としてのアクリルモノマー、及び光重合開始剤を含むものが好適である。

オリゴマーとしては、例えば、ウレタン（メタ）アクリレート及びエポキシ（メタ）アクリレートが挙げられる。オリゴマーは、２種以上を混合して用いてもよい。ウレタン（メタ）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及び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、例えば、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等が挙げられる。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等が挙げられる。水酸基含有アクリレート化合物としては、例えば、２−ヒドロキシ（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールモノ（メタ）アクリレート、ベンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブロピル（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。エポキシ（メタ）アクリレートとしては、例えば、エポキシ化合物と（メタ）アクリル酸とを反応させて得られたものを用いることができる。

なお、（メタ）アクリレートとは、アクリレート又はそれに対応するメタクリレートを意味する。（メタ）アクリル酸についても同様である。また、オリゴマーの含有量は、紫外線硬化性樹脂組成物の全量を基準として、５０〜９０質量％であることが好ましく、３５〜８５質量％であることがより好ましい。

また、アクリルモノマーとしては、重合性基を１つ有する単官能モノマー、重合性基を２以上有する多官能モノマーを用いることができる。単官能モノマーとしては、イソボルニル（メタ）アクリレート、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ノニルフェニル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート化合物が挙げられる。多官能モノマーとしては、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジイルジメチレンジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ・エチレンオキサイド付加ジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート等が挙げられる。

アクリルモノマーは、２種以上を混合して用いてもよい。アクリルモノマーの含有量は、紫外線硬化性樹脂組成物の全量を基準として、５〜４５質量％であることが好ましく、１０〜３０質量％であることがより好ましい。

光重合開始剤としては、公知のラジカル光重合開始剤の中から適宜選択して使用することができ、例えば、アシルフォスフィンオキサイド系開始剤及びアセトフェノン系開始剤が挙げられる。

アシルフォスフィンオキサイド系開始剤としては、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（ＢＡＳＦ社製、商品名「ルシリンＴＰＯ」）、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等が挙げられる。

アセトフェノン系開始剤としては、１−ヒドロキシシクロヘキサン−１−イルフェニルケトン（ＢＡＳＦ社製、商品名「イルガキュア１８４」）、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン（ＢＡＳＦ社製、商品名「ダロキュア１１７３」）、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン（ＢＡＳＦ社製、商品名「イルガキュア６５１」）、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（ＢＡＳＦ社製、商品名「イルガキュア９０７」）、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（ＢＡＳＦ社製、商品名「イルガキュア３６９」）、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−オン等が挙げられる。

光重合開始剤は、２種以上を混合して用いてもよい。光重合開始剤の含有量は、紫外線硬化性樹脂組成物の全量を基準として、０．１〜１０質量％であることが好ましく、０．３〜７質量％であることがより好ましい。

着色層２２ｃは、例えば紫外線硬化性樹脂組成物が硬化することにより好適に形成される。紫外線硬化性樹脂組成物としては、オリゴマー、アクリル基含有成分としてのアクリルモノマー、顔料、及び光重合開始剤を含むものが好適である。これらのうち、オリゴマー、アクリルモノマー、及び光重合開始剤については、前述したプライマリ樹脂層２２ａ及びセカンダリ樹脂層２２ｂと同様のものを用いることができる。

顔料としては、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛等の着色顔料、γ−Ｆｅ₂Ｏ₃、γ−Ｆｅ₂Ｏ₃とγ−Ｆｅ₃Ｏ₄の混晶、ＣｒＯ₂、コバルトフェライト、コバルト被着酸化鉄、バリウムフェライト、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ等の磁性粉、ＭＩＯ、ジンククロメート、ストロンチウムクロメート、トリポリリン酸アルミニウム、亜鉛、アルミナ、ガラス、マイカ等の無機顔料が挙げられる。また、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、染付レーキ顔料等の有機顔料を用いることもできる。顔料には、各種表面改質や複合顔料化等の処理が施されていてもよい。顔料は、着色層２２ｃの総量に対して０．１〜５質量％含まれるように添加するとよく、０．１２〜３．２質量％含まれるように添加するとなおよい。

識別マーク層２２ｄの形成に用いられる識別用インクとしては、溶剤型顔料インクが好適に用いられる。この溶剤型顔料インクは、例えば、着色層２２ｃの材料からオリゴマー及びシリコーン成分を除き、且つ顔料の濃度を高めたものである。すなわち、識別マーク層２２ｄは、アクリル基含有成分としてのアクリルモノマー、及び着色層２２ｃよりも高濃度の顔料を含んで構成される。なお、溶剤型顔料インクの溶剤成分としては、例えば、１３〜９０％以下のメチルエチルケトン（ＭＥＫ）、１０〜３５％以下のメタノールあるいは３〜７％以下のアセトン等を含むものが好ましい。顔料成分には、前述した着色層２２ｃと同様のものを用いることができる。識別用インクの色素としては、顔料系ではなく染料系を用いることもできる。

識別マーク層２２ｄは、１種類以上のアクリルモノマーを含んで構成される。アクリルモノマーの種類は、前述したアクリルモノマーの中から任意に選択されるが、そのうち少なくとも１種類は、識別マーク層２２ｄに隣接する層（本実施形態では、セカンダリ樹脂層２２ｂ及び着色層２２ｃ）に含まれるアクリルモノマーと同一である。

以上の構成を備える本実施形態の光ファイバ心線１Ａによって得られる作用効果について説明する。識別マークを備える従来の光ファイバ心線では、浸水環境（若しくはオイルや溶剤等への浸漬環境）等に放置された場合、識別マークのための層が吸液してしまい、樹脂被覆層内にブリスターが生じることがある。図３は、そのようなブリスターが生じた光ファイバ心線の断面図であって、セカンダリ樹脂層２２ｂと識別マーク層２２ｄとの間にブリスター３１が生じている。それにより、識別マーク層２２ｄを含む樹脂層２２の断面の最長径Ｄ１が、浸水前と比較して大きくなってしまう。ブリスター３１が過度に成長すると、ガラスファイバ２１に対して長さ方向および周方向に不均一な側圧がかかり、当該光ファイバ心線１Ａの伝送損失が増大するおそれがある。

これに対し、本実施形態では、識別マーク層２２ｄが、１種類以上のアクリル基含有成分を含んでおり、且つ、少なくとも１種類のアクリル基含有成分が、識別マーク層２２ｄに隣接する層（２２ｂおよび２２ｃ）に含まれるアクリル基含有成分と同一である。これにより、識別マーク層２２ｄと隣接層との馴染みが良くなり、或いは識別マーク層２２ｄと隣接層とが互いに化学的に結合するので、識別マーク層２２ｄと隣接層との密着性が増し、ブリスター３１が成長しにくくなる。従って、本実施形態によれば、識別マークに起因するブリスター３１による光ファイバ心線１Ａの伝送損失の増大を抑えることができる。本発明者の実験によれば、光ファイバ心線１Ａが上記の構成を備えることにより、６０℃の温水への７日間の浸漬の後における、識別マーク層２２ｄを含む樹脂層２２の断面の最長径Ｄ１を、浸漬の前における該断面の最長径Ｄ１の１１０％以下に抑えることができる。また、浸漬の前の２３℃での伝送損失に対する、浸漬の後の２３℃での伝送損失の増加量を０．０５ｄＢ／ｋｍ以下に抑えることができる。

（実施例）
ここで、下の表１は、識別マーク層２２ｄが隣接層と同一のアクリル基含有成分を含有しているか否かと、６０℃の温水への７日間の浸漬の後における最長径Ｄ１の変化率、及び浸漬の後の２３℃での伝送損失の増加量との関係を示す。

実施例１〜３は、識別マーク層２２ｄが隣接層と同一のアクリル基含有成分を含有している場合であり、比較例１は含有していない場合である。なお、表１において、隣接層と同一のアクリル基含有成分量（％）は、（識別マーク層２２ｄの当該アクリル基含有成分の成分量（質量％））／（隣接層の当該アクリル基含有成分の成分量（質量％））×１００として算出される値である。表１を参照すると、識別マーク層２２ｄが隣接層と全く同じ成分からなる実施例１では最長径Ｄ１の変化率が１００％（つまり変化なし）であり、伝送損失の増加量が僅か０．０１ｄＢ／ｋｍとなっている。また、識別マーク層２２ｄが隣接層と同一のアクリル基含有成分を６０％含有する実施例２では最長径Ｄ１の変化率が１０４％であり、伝送損失の増加量が０．０２ｄＢ／ｋｍと極めて小さくなっている。また、識別マーク層２２ｄが隣接層と同一のアクリル基含有成分を３０％含有する実施例３では最長径Ｄ１の変化率が１１０％であり、伝送損失の増加量が０．０５ｄＢ／ｋｍと小さくなっている。これらに対し、比較例１では最長径Ｄ１の変化率が１１５％であり、伝送損失の増加量が０．１ｄＢ／ｋｍと大きくなっている。このように、上記の実施形態によれば、浸漬後における最長径Ｄ１を浸漬前の１１０％以下に抑え、また、伝送損失の増加量を０．０５ｄＢ／ｋｍ以下に抑え得ることがわかる。

本発明による光ファイバ心線は、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、上記実施形態では樹脂層がプライマリ樹脂層、セカンダリ樹脂層、識別マーク層、及び着色層からなる場合を例示したが、樹脂層はこれら以外の層を更に有してもよく、一部の層が省略されてもよい。

１Ａ…光ファイバ心線、１２…識別部、１３…識別マーク、２１…ガラスファイバ、２１ａ…コア、２１ｂ…クラッド、２２…樹脂層、２２ａ…プライマリ樹脂層、２２ｂ…セカンダリ樹脂層、２２ｃ…着色層、２２ｄ…識別マーク層、３１…ブリスター。

Claims

コア及びクラッドを含むガラスファイバと、
前記ガラスファイバを被覆する複数の樹脂層と、を備え、
前記複数の樹脂層のうち一層が識別マーク層であり、
６０℃の温水への７日間の浸漬の後における、前記識別マーク層を含む前記複数の樹脂層の断面の最長径が、前記浸漬の前における該断面の最長径の１１０％以下であり、
前記識別マーク層が１種類以上のアクリルモノマーを含み、少なくとも１種類の前記アクリルモノマーは、前記識別マーク層に隣接する層に含まれるアクリルモノマーと同一である、光ファイバ心線。
前記浸漬の前の２３℃での伝送損失に対する、前記浸漬の後の２３℃での伝送損失の増加量が０．０５ｄＢ／ｋｍ以下である、請求項１に記載の光ファイバ心線。