JP7208719B2 - 光ファイバケーブル用線状体、繊維強化光ファイバケーブル及び光ファイバセンサ - Google Patents
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Description
本発明の光ファイバケーブル用線状体における前記熱硬化性樹脂は、収縮抑制成分として不飽和ポリエステル樹脂を5~25質量%含有していてもよい。
また、本発明に係る光ファイバセンサは、前述した繊維強化光ファイバケーブルを用いたものである。
先ず、本発明の第1の実施形態に係る線状体について説明する。図1は本実施形態の線状体の構造を示す横断面図である。本実施形態の線状体10は、繊維強化光ファイバケーブルの製造に用いられるものであり、図1に示すように、光ファイバ素線1の周囲に繊維強化樹脂層2と、熱可塑性樹脂層3がこの順に設けられている。
光ファイバ素線1は、石英ガラスなどの光透過率が高い材料からなる光ファイバを、1又は2層の樹脂保護層で被覆した構成となっている。保護層を形成する樹脂としては、一般に、紫外線硬化型ウレタンアクリレートなどの紫外線硬化型樹脂が用いられる。光ファイバ素線1の太さは特に限定されるものではないが、光ファイバの外径が0.125mmの場合、光ファイバ素線1の外径は例えば0.25mmである。
繊維強化樹脂層2は、熱硬化性樹脂2bを含浸させた長繊維束2aで形成されている。長繊維束2を構成する繊維としては、ポリオレフィンやポリエステルなどからなる合成繊維(有機繊維)、又は、炭素繊維、ガラス繊維及び金属繊維などの無機繊維を用いることができるが、光ファイバ素線保護の観点から強度や弾性率などを考慮すると、無機繊維が好ましい。
熱可塑性樹脂層3は、柔軟性を有する熱可塑性樹脂で形成されていればよく、樹脂の種類は特に限定されるものではないが、例えばポリオレフィン系樹脂を用いることができる。また、熱可塑性樹脂層3を形成する樹脂には、耐候性、耐薬品性及び難燃性などの性能が付与されたものを用いることもできる。
線状体10の曲げ弾性率が15GPaを超えると、曲げにくくなるため、成形性(賦形性)が低下する。よって、本実施形態の線状体10は、曲げ弾性率を15GPa以下とする。なお、線状体10の曲げ弾性率は、繊維強化樹脂層2を構成する熱硬化性樹脂2bの硬化度、長繊維束2aの繊維径、或いは熱硬化性樹脂2bと長繊維束2aの比率などによって調整することができる。
次に、本実施形態の線状体10の製造方法について説明する。図2は本実施形態の線状体10の製造方法を示すフローチャートである。図2に示すように、本実施形態の線状体10を製造する際は、先ず、1又は2以上の長繊維束2aに未硬化状態の熱硬化性樹脂2bを含浸させる(ステップS1)。長繊維束2aに未硬化状態の熱硬化性樹脂を含浸させる際は、気泡が含まれないようにすることが好ましい。線状体10の繊維強化樹脂層2に気泡が存在し、含浸が十分でない箇所が存在すると、製造される光ファイバケーブルに曲げ応力がかかったとき、折れなどの不具合が発生する虞がある。
次に、本発明の第2の実施形態に係る繊維強化光ファイバケーブルについて説明する。本実施形態の繊維強化光ファイバケーブルは、前述した第1の実施形態の線状体10を用いて製造されたものであり、線状体10を任意形状に変形して成形した後、加熱して熱硬化性樹脂を硬化させることにより得られ、例えば光ファイバセンサに用いられる。なお、本実施形態の繊維強化光ファイバケーブルを製造する際の成形や加熱の方法及び条件は、特に限定されるものではなく、成形は目的とする形状にできる方法及び条件であればよく、加熱も熱硬化性樹脂が十分に硬化する温度まで加熱できる方法及び条件であればよい。
収縮抑制成分量が樹脂全質量あたり5質量%となるようにジャパンコンポジット株式会社製 ポリホープ9966(収縮抑制成分含有率35質量%)を添加した熱硬化性ビニルエステル樹脂(昭和電工株式会社製 RF-313)に、更に希釈剤と硬化剤を配合したものに、ガラス繊維ロービング(日東紡績株式会社製 RS28)から引き出した繊度280texのストランド3本を含浸した。そして、この熱硬化性樹脂が含浸された長繊維束の中心に直径が250μmの光ファイバ素線を配置し、その後、絞りノズルを通過させることにより余剰な熱硬化性樹脂を除去して、直径0.9mmの線状体を得た。
熱硬化性樹脂に添加する収縮抑制成分の添加量を16質量%に変更した以外は、前述した実施例1と同様の方法及び条件で、外径が1.3mmである実施例2の線状体を作製した。
熱硬化性樹脂に収縮抑制成分が含まれていない以外は、前述した実施例1と同様の方法及び条件で、外径が1.3mmである実施例3の線状体を作製した。
熱硬化性樹脂に添加する収縮抑制成分の添加量を30質量%に変更した以外は、前述した実施例1と同様の方法及び条件で、外径が1.3mmである実施例4の線状体を作製した。
収縮抑制成分量が樹脂全質量あたり5質量%となるようにジャパンコンポジット株式会社製 ポリホープ9966(収縮抑制成分含有率35質量%)を添加した熱硬化性ビニルエステル樹脂(昭和電工株式会社製 RF-313)に、更に希釈剤と硬化剤を配合したものに、ガラス繊維ロービング(日東紡績株式会社製 RS28)から引き出した繊度280texのストランド3本を含浸した。そして、この熱硬化性樹脂が含浸された長繊維束の中心に直径が250μmの光ファイバ素線を配置し、その後、絞りノズルを通過させることにより余剰な熱硬化性樹脂を除去して、直径0.9mmの線状体を得た。
実施例及び比較例の各線状体について、最外層の熱可塑性樹脂層を除去して繊維強化樹脂層部分を取り出し、フーリエ変換赤外分光光度計を用いて反射法による測定を行った。そして、ビニル基に由来するピークの強度から、繊維強化樹脂層を構成する熱硬化性樹脂の硬化度を求めた。
実施例及び比較例の各線状体の曲げ弾性率は、線状体の径dに対して、支点間距離を20dとし、その中心を加圧冶具で押す三点曲げ試験機を用いて、押し込み速度を5mm/分として測定した。
実施例及び比較例の各線状体を、外径26mmの円柱状マンドレルに20mmピッチで螺旋状に1000mm巻き付け、その状態を固定し、100℃のオーブンで72時間硬化させた。その後、マンドレルを外して、ばね状の光ファイバケーブルを製造した。そして、この方法で問題なく成形できかつ硬化後にその形状を保持できたものを○(良)、成形はできたが硬化後に成形した形状を保持できなかったもの又は線状体の反発によりマンドレルの大きさに成形できなかったものを×(不良)とした。
2 繊維強化樹脂層
2a 長繊維束
2b 熱硬化性樹脂(未硬化又は半硬化)
3 熱可塑性樹脂層
10 線状体
Claims (4)
- 繊維強化光ファイバケーブルの製造に用いられる線状体であって、
光ファイバ素線と、
前記光ファイバ素線の周囲に設けられ、熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維束からなる繊維強化樹脂層と、
前記繊維強化樹脂層を被覆する熱可塑性樹脂層と
を有し、
曲げ弾性率が15GPa以下であり、
前記繊維強化樹脂層を構成する熱硬化性樹脂の硬化度が70%以下である
光ファイバケーブル用線状体。 - 前記熱硬化性樹脂は、収縮抑制成分として不飽和ポリエステル樹脂を5~25質量%含有する請求項1に記載の光ファイバケーブル用線状体。
- 請求項1又は2に記載の線状体を任意形状に成形し、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させた繊維強化光ファイバケーブルであって、
曲げ弾性率が20GPa以上である繊維強化光ファイバケーブル。 - 請求項3に記載の繊維強化光ファイバケーブルを用いた光ファイバセンサ。
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