JP6672584B2 - 光ファイバ心線 - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂被覆層を増やすことなく、製造コストを抑えながら、引張り強度の高い光ファイバ心線を提供することを目的とする。
前記樹脂被覆層1gにおいて、エタノールの含有量が10mg以下またはメタノールの含有量が2mg以下である光ファイバ心線である。
本発明の一態様に係る光ファイバ心線は、(1)ガラスファイバと、前記ガラスファイバの外周を被覆する樹脂被覆層とを有する光ファイバ心線であって、
前記樹脂被覆層1gにおいて、エタノールの含有量が10mg以下またはメタノールの含有量が2mg以下である。
前記樹脂組成物中に含まれるシランカップリング剤が、ガラスファイバ表面のシラノール基とゾルゲル反応することにより、ガラスファイバと樹脂被覆層との間に強固な結合が形成される。
一方、シランカップリング剤が、ガラスファイバ表面のシラノール基とゾルゲル反応する際に、シランカップリング剤が有するアルコキシ基に応じてアルコールが発生する。例えば、使用するシランカップリング剤が、メトキシ基を有する場合にはメタノールが発生し、エトキシ基を有する場合にはエタノールが発生する。
発生したアルコールは、シランカップリング剤とガラスファイバ表面との結合鎖を切断するものと推測される。そして、この切断により、光ファイバ心線の引張強度が低下するものと推測される。また、上述の発生するアルコールにおいて、メタノールの方が、エタノールよりも、上述の結合鎖の切断能が高いと推定される。
そこで、本実施形態では、光ファイバ心線の樹脂被覆層1gにおいて、エタノールの含有量を10mg以下に、または、メタノールの含有量を2mg以下に抑えることにより、シランカップリング剤とガラスファイバ表面との結合鎖の切断が抑制され、引張強度が、低下することなく、高く維持できたものと推測される。
(3)前記光ファイバ心線は、前記樹脂被覆層が、前記ガラスファイバの外周を被覆する一次樹脂被覆層と、前記一次樹脂被覆層の外周を被覆する二次樹脂被覆層とを含むことが好ましい。
(4)前記光ファイバ心線は、着色層を含むものであってもよい。
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(一次樹脂被覆層)14と外層(二次樹脂被覆層)15を含む樹脂被覆層16を有する。なおガラスファイバ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。
前述のとおり、エタノールまたはメタノール(以下、単に「アルコール」とも称する)の発生源はシランカップリング剤である。シランカップリング剤は、樹脂被覆層16とガラスファイバ13との密着性を適切にするためのものであり、内層形成用樹脂組成物に含まれるものである。このとから、シランカップリング剤から発生するアルコールは、ほとんどが内層14に含まれるものであるが、一部は、外層15に移動する場合もあり得る。よって本発明では、外層15も含めた樹脂被覆層16中に含まれるアルコールの含有量を規定したものである。
なお、前記樹脂被覆層16のアルコール含有量は、ガスクロマトグラフ質量分析計(Gas Chromatograph Mass Spectrometer;GCMS)で測定することができる。
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。さらに、酸化防止剤、増感剤などが添加されてもよい。
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、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などが挙げられる。
一般式(1)及び(2)のR2〜R8としては、それぞれ同一でも異なっていてもよく、炭素数1以上のアルキル基であれば、特に限定されないが、炭素数が4以下である事が好ましい。R2〜R8は、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。
一般式(2)で表されるシランカップリング剤の具体例としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン等が挙げられる。
より詳細には、内層14形成用の樹脂組成物に含まれるシランカップリング剤の使用量(濃度)を必要以上に多くせず、また、シランカップリング反応時の温度、湿度を必要以上に高くしないことである。
[光ファイバ心線10の作製]
ガラスファイバ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、ガラスファイバ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35μm、外層15の厚さを25μmとした。
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 12 質量部
アクリル酸イソボルニル 14 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
下記表1に示すシランカップリング剤
内層用樹脂組成物に対し下記表1に示す質量%となる量
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
1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(光開始剤)
2 質量部
樹脂被覆層16中のアルコール含有量はGCMSによって測定した。具体的には、25mgの光ファイバ心線(うち被覆樹脂は15mg)をバイアルに入れ、100℃で20分加熱し、次いで、バイアル内の全気体をGCMSによって測定した。あらかじめ作成した検量線から定量し、樹脂被覆1gにおける含有量を算出した。
引張試験機を用いて、Teccordia GR−20−COREの規定にそって光ファイバ心線10の引張強度を測定した。
なお、光ファイバ心線10を引張強度測定の12時間前から、23℃、RH50%の雰囲気下に置いた後、同雰囲気下で引張強度を測定した。5.7kg以上をA、5.5kg以上5.7kg未満をB、5.5kg未満をCとした。
(温水損失増加)
光ファイバ心線10を用いて作製したテープ心線を60 ℃の温水に30日間浸漬し、OTDR法により浸漬前と30日浸漬後の1.55μm波長における伝送損失を測定した。測定した損失レベルを用いて、下記式より温水による損失増加( Δα ) を算出した。表1中、Δαが0 .03 dB/km以下の場合をA、0.03dB/km超、0.05dB/km以下をB、0.05 dB/km超をCとした。
式: Δα (dB/km)=損失(60℃ 温水30日後)− 損失(浸漬前)
光ファイバ心線10をアセトン抽出(50℃で12時間)することにより未硬化成分を回収した。回収した未硬化成分に硫酸を15ml加え350℃に加温し、炭化させた後に硝酸を4ml加えた。溶液が透明になった後にビーカーに移し入れ液分を蒸発させた。蒸発残さに水、塩酸、硝酸を各5ml加え200℃で加温溶解した。溶解後、水50mlに定容しICPにてSi量を測定した。このSiの量は光ファイバ心線の樹脂被覆中の未硬化成分に含まれるシランカップリング剤の量を反映する。
例2は、内層用樹脂組成物中のシランカップリング剤として、メチル基を有するものを用いたことにより、メタノールが発生したが、エタノールの発生はなかった。
例1、例2はいずれも被覆中のアルコールの量が少ないので引張強度が十分大きかった。そして、被覆中の未硬化成分に含まれるシランカップリング剤が少ないので60℃の温水に30日間浸漬しても伝送損失増加が小さかった。
例3、4は、例2と異なる保管環境(温度や湿度が異なる)に置いた光ファイバ心線について調べた結果である。例3は、引張強度、温水による増加損失が許容範囲であった。例4は、引張強度は許容範囲であったが、温水による損失増加が大きかった。樹脂被覆中の未硬化成分に含まれるSi量が多く、シランカップリング剤が十分反応していないと考えられる。これが、引張強度が許容範囲ではあるがそれほど大きくなく、かつ温水による損失増加が大きいことの原因であると考えられる。
例5は、例1と比較してエタノールが多く検出された。エタノール量が多く、引張強度が不十分であった。
例6は、例2と比べて、メタノール量が多く、引張強度が不十分であった。
11 コア部
12 クラッド部
13 ガラスファイバ
14 内層
15 外層
16 樹脂被覆層
Claims (4)
- ガラスファイバと、前記ガラスファイバの外周を被覆する樹脂被覆層とを有する光ファイバ心線であって、
前記樹脂被覆層1gにおいて、エタノールの含有量が10mg以下であり、かつ、メタノールの含有量が2mg以下であり、
前記樹脂被覆層がエタノール及びメタノール以外のアルコールを含有せず、
前記樹脂被覆層1g中の未硬化成分に含まれるケイ素の含有量が0.1mg未満であり、
前記樹脂被覆層がシランカップリング剤を含む、光ファイバ心線。 - 前記樹脂被覆層1gにおいて、
(i)前記樹脂被覆層のエタノールの含有量が10mg以下であり、前記樹脂被覆層がエタノール以外のアルコールを含有しない、又は、
(ii)前記樹脂被覆層のメタノールの含有量が2mg以下であり、前記樹脂被覆層がメタノール以外のアルコールを含有しない、
請求項1に記載の光ファイバ心線。 - 前記樹脂被覆層が、前記ガラスファイバの外周を被覆する一次樹脂被覆層と、前記一次樹脂被覆層の外周を被覆する二次樹脂被覆層とを含む、請求項1又は請求項2に記載の光ファイバ心線。
- 着色層を含む請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の光ファイバ心線。
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