JP7288429B2 - 光ファイバテープ心線及び光ファイバケーブル - Google Patents
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Description
まず、光ファイバテープ心線2を構成する光ファイバ着色心線1の一態様を説明する。図1は、光ファイバ着色心線1の構造の一例を示した断面図である。また、図2は、光ファイバ着色心線1の構造の他の例を示した断面図である。図1及び図2中、1は光ファイバ着色心線、10は光ファイバ、11は一次被覆層、12は二次被覆層、12aは着色された二次被覆層(図2のみ)、13は着色層(図1のみ)、をそれぞれ示す。
図3は、光ファイバテープ心線2の一態様を示した正面図である。図4及び図5は、光ファイバテープ心線2の連結状態を示した図(図4は間欠連結部31を含む図3のA-A断面図、図5は間欠連結部32を含む図3のB-B断面図である。)である。なお、図3ないし図5では、便宜的に、12心の光ファイバ着色心線1から構成される光ファイバテープ心線2を示している。
前記した図3等に示した間欠連結部3は、例えば、下記の成分を硬化させて形成することができる。本発明において、間欠連結部3を構成する成分としては、重量平均分子量(Mw)が2500~4000のポリオールを含有する。かかる重量平均分子量(以下、単に「分子量」とすることもある。)のポリオールは、間欠連結部3を構成する紫外線硬化樹脂の網目に反応しないで存在することができる。間欠連結部3は、紫外線硬化樹脂の稠密な網目構造にポリオールが膨潤していることになり、紫外線硬化樹脂に対して可塑剤的な役割を果たす。これにより、間欠連結部3のヤング率を適度にさせるとともに、低温条件下でも間欠連結部3にしなやかさ及び伸びを付与することができる。また、ポリオールは、間欠連結部3の表面にブリードして、光ファイバユニット21同士の摩擦を抑えることができる。
本発明に係る光ファイバ着色心線1の一次被覆層11(プライマリ層)及び二次被覆層12(セカンダリ層)の構成材料となる樹脂材料や、光ファイバ着色心線1の着色層13の構成材料としては、前記した間欠連結部3を構成する成分として挙げた紫外線硬化樹脂及びその添加剤である、例えば、オリゴマー、希釈モノマー、光開始剤、シランカップリング剤、増感剤、顔料(及び顔料と紫外線硬化樹脂等を混合した着色材)、滑剤等、前記した各種の添加剤等の成分を好ましく使用することができる。
本発明に係る光ファイバテープ心線2の製造方法の一例を説明する。なお、以下において、光ファイバ10としてガラス光ファイバ10を例に挙げて説明し、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。
以上説明した本発明に係る光ファイバテープ心線2は、間欠連結部3を構成する材料(紫外線硬化樹脂組成物)に対して、重量平均分子量が2500~4000のポリオールを含有することに加え、レオロジーコントロール剤を特定の範囲で含有している。かかる構成により、間欠連結部3を構成する材料が、当該材料に対して低せん断速度域では比較的高粘度となり、高せん断速度域では比較的低粘度となる一方、高せん断速度域である106 1/sより高いせん断速度域にシアシニングをシフトし、ニュートン域が長くなるような性質を備え、製造時に当該材料を塗布する塗布ロール6等の回転に伴い生ずる遠心力により材料の飛散を抑え、光ファイバ着色心線1への塗布量を安定させることができる。かつ、かかる飛散の抑制等を、線速を高速とした製造でも維持することができる光ファイバテープ心線2となる。
なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成を備え、目的及び効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。本発明は前記した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良は、本発明に含まれるものである。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
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に示した光ファイバ着色心線を備えた、図3ないし図5に示した構成の光ファイバテープ心線を製造した。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。なお、一次被覆層、二次被覆層、着色層及び間欠連結部については、下記の成分を使用した。
光ファイバである、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(着色層となる成分は成分aとした。)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。
光ファイバである、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185μm、着色された二次被覆層(着色された二次被覆層となる成分は成分bとした。)の外径を255μmとしてそれぞれの層を被覆して、図2に示した構成の外径255μmの光ファイバ着色心線を得た。
一次被覆層及び二次被覆層は、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た。
着色層となる成分a(着色材成分a)を構成する紫外線硬化樹脂は、オリゴマーとしてはウレタンアクリレートやビスフェノール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を添加することでヤング率を調整した。また、両末端型アクリル変性シリコーンを着色層全体に対して3質量%含有させた。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)、2,4,6-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(ルシリンTPO)、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。製造における酸素濃度は3~5%で調整し、紫外線照射量は80mJ/cm2以下とした。
着色された二次被覆層(着色層)となる成分b(着色材成分b)を構成する紫外線硬化樹脂は、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、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、側鎖端アクリル変性シリコーンを着色層全体に対して2質量%含有させた。光開始剤は、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(Irgacure184)、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルーフォスフィンオキサイド(ルシリンTPO)を添加した。製造における酸素濃度は0.01%~22%で調整し、紫外線照射量は80mJ/cm2以下とした。
前記のようにして得られた光ファイバ着色心線を12本並列に並べて、図3ないし図5に示すような構造となるように、特許第6169060号に示される製造装置及び製造方法により、塗布ロールとして図7及び図8、塗布ロール近傍の装置として図10に示したものを用い、間欠連結部を構成する材料(紫外線硬化樹脂組成物)を下記の材料として、下記のように200m/分、400m/分、600m/分の3種類の線速(光ファイバ着色心線を進行させる速度のこと。以下同じ。)を用いて、所定のパターン(間欠連結部の長さ:30mm、非連結部の長さ:10mm、ピッチの長さ:80mm)となるように樹脂圧(塗布圧)を調整しながら塗布し、硬化させることにより間欠連結部(及び非連結部)を形成し、光ファイバテープ心線とした。
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、PO変性ノニルフェノールアクリレート、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、1,6-ヘキサンジオ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、2,4,6-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た。これらの成分で構成される材料をベース材料とし、下記に示すポリオールやレオロジーコントロール剤をそれぞれ所定の含有量で添加するようにして間欠連結部を構成する材料(紫外線硬化樹脂組成物)とした(比較例1ではポリオール、比較例2ではレオロジーコントロール剤のみ添加。)。
前記ベース材料に、ポリオールとして重量平均分子量が3000のポリプロピレングリコール(PP3000:三洋化成工業(株)製)を、紫外線硬化樹脂組成物(間欠連結部を構成する材料であり、以下、単に「組成物」とする場合もある。)全体に対して23質量%添加した。また、レオロジーコントロール剤として疎水性ヒュームドシリカ(AEROSIL R974:日本アエロジル(株)製)を組成物全体に対して5質量%添加した。
前記ベース材料に、ポリオールとして重量平均分子量が3000のポリプロピレングリコール(PP3000:三洋化成工業(株)製)を、組成物全体に対して23質量%添加した。また、レオロジーコントロール剤として疎水性ヒュームドシリカ(AEROSIL R974:日本アエロジル(株)製)を組成物全体に対して4質量%添加した。
前記ベース材料に、ポリオールとして重量平均分子量が3000のポリプロピレングリコール(PP3000:三洋化成工業(株)製)を、組成物全体に対して25質量%添加した。また、レオロジーコントロール剤として疎水性ヒュームドシリカ(AEROSIL R974:日本アエロジル(株)を組成物全体に対して6質量%添加した。
前記ベース材料に、ポリオールとして重量平均分子量が3000のポリプロピレングリコール(PP3000:三洋化成工業(株)製)を、組成物全体に対して20質量%添加した。また、レオロジーコントロール剤として疎水性ヒュームドシリカ(AEROSIL R974:日本アエロジル(株)製)を組成物全体に対して5質量%添加した。
前記ベース材料に、ポリオールとして重量平均分子量が3000のポリプロピレングリコール(PP3000:三洋化成工業(株)製)を、組成物全体に対して4質量%添加した。また、レオロジーコントロール剤として、疎水性ヒュームドシリカ(AEROSIL R974:日本アエロジル(株)製)を組成物全体に対して1質量%添加した。
前記ベース材料に、ポリオールとして重量平均分子量が3000のポリプロピレングリコール(PP3000:三洋化成工業(株)製)を、組成物全体に対して30質量%添加した。また、レオロジーコントロール剤として疎水性ヒュームドシリカ(AEROSIL R974:日本アエロジル(株)製)を組成物全体に対して10質量%添加した。
前記ベース材料に、ポリオールとして重量平均分子量が3000のポリプロピレングリコール(PP3000:三洋化成工業(株)製)を、組成物全体に対して23質量%添加した。また、レオロジーコントロール剤として親水性ヒュームドシリカ(AEROSIL 200:日本アエロジル(株)製)を組成物全体に対して5質量%添加した。
前記ベース材料に、ポリオールとして重量平均分子量が3000のポリプロピレングリコール(PP3000:三洋化成工業(株)製)を、組成物全体に対して23質量%添加した。なお、レオロジーコントロール剤は添加しなかった。
前記ベース材料に、レオロジーコントロール剤として疎水性ヒュームドシリカ(AEROSIL R974:日本アエロジル(株)製)を組成物全体に対して5質量%添加した。なお、ポリオールは添加しなかった。
前記ベース材料に、ポリオールとして重量平均分子量が3000のポリプロピレングリコール(PP3000:三洋化成工業(株)製)を、組成物全体に対して17質量%添加した。また、レオロジーコントロール剤として疎水性ヒュームドシリカ(AEROSIL R974:日本アエロジル(株)製)を組成物全体に対して0.5質量%添加した。
レオメータ(MCR301: Anton Paar社)を使用して、低せん断速度域から高せん断速度領域の粘度を測定した。25φパラレルプレート、ギャップ 0.5mm、周波数 62.8~0.68rad/s(10~0.1Hz 対数4点/桁 全9点)、歪量 5%、温度 -50℃~50℃(10℃刻み。)の条件で、周波数分散(周波数と粘度の関係)を求めた。
前記した装置を使用して間欠連結部の形成の際に間欠連結部を構成する材料を2本の光ファイバ着色心線の間に塗布する際の材料のロールからの飛散の有無を、線速を200、400、600m/分の3種類として、長さ50kmの飛散をアクリルケースで覆い確認した。ロール部分及びその他パスラインを汚染しないで50km塗布でき、安定した塗布量であったと判断できる場合を「○」、飛散が多く確認され、光ファイバ着色心線に垂れる状態やロール部分及びその他パスラインを汚染し、50km塗布しきれなかった場合を「×」として判定した。3種類の線速の全てで「○」と判定された場合、総合も「○」とした。一方、3種類の線速の少なくとも1つで「×」と判定された場合、総合も「×」とした。
間欠連結部が形成された2本の光ファイバ着色心線を取り出し、かかる光ファイバ着色心線を引張試験機の上部に固定し、2本の光ファイバ着色心線の間にφ0.5mmの針金を通し、針金を下方向に100mm/分の速度で引っ張って間欠連結部から光ファイバ着色心線を剥離させるために必要な強度(N)を計測して、光ファイバ着色心線と間欠連結部との間の接着強度とした。なお、測定対象は、600m/分で製造した光ファイバテープ心線とした。
塗布ロールの接地側と裏面、及び断面状態については、デジタルマイクロスコープ VHX-5000((株)キーエンス製)を使用して観察した。材料(樹脂組成物)が隣り合う光ファイバ着色心線の表面と裏面に良好に塗布されている場合を「○」、実用上問題ないが一方の面への塗布が不足する場合を「△」、一方の面への塗布が過度に不足し、実用上問題があると判断された場合を「×」として判定した。
樹脂組成物の対するレオロジーコントロール剤の混合及び脱泡は、攪拌・脱泡装置(ARE310:(株)シンキー製)を用いて、回転数を2000rpmとして行った。その後、スピンコーター1H-DX-2(ミカサ(株)製)を使用してガラス基板に35μmになるように回転数を設定してスピンコートを行った。その際の混合の度合い及び塗布性について、樹脂組成物に対してレオロジーコントロール剤が良好に混合、分散されているかを目視で確認し、平滑に分散され良好であると判断された場合を「○」、実用上問題ないが、流れ等が表面に確認され分散がやや悪い状態と判断される場合を「△」、分散が悪い状態と判断される場合を「×」として判定した。
実施例1の光ファイバテープ心線を用いて、光ファイバケーブルを下記のようにして製造した。
12心の光ファイバテープ心線を8本撚り合わせた光ファイバユニットを18本(または36本)撚り合わせてケーブルコアとし、その周囲に緩衝層として不織布押さえ巻テープを巻き付けた。さらに、緩衝層の外周に、φ4mmのFRP及び鋼線2本と、引き裂き紐2本とともに、被覆層を形成した。ケーブル化については、被覆層(シース)として熱可塑性樹脂を被覆し、図11の構造(光ファイバユニットの数は異なる。)のケーブルとした。
1a~1l …… 光ファイバ着色心線
10 …… 光ファイバ(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 …… 光ファイバテープ心線
21 …… 光ファイバユニット
3 …… 間欠連結部
31,32 …… 間欠連結部
33,X …… 非連結部(単心部)
4 …… 光ファイバケーブル
41 …… ケーブルコア
42 …… 緩衝層
43 …… 鋼線(テンションメンバ)
44 …… 引き裂き紐
46 …… 被覆層(シース)
5 …… ルースチューブ
6 …… 塗布ロール
61 …… 塗布孔
62 …… 小孔
7 …… V溝ロール
71 …… V溝
8 …… エアシリンダ
9 …… ダイス
D …… 装置
R …… 間欠連結部を構成する材料
t1~t11 …… 光ファイバ着色心線対
Claims (4)
- 光ファイバの周囲に当該光ファイバを被覆する少なくとも2つ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を並列に配置し、隣接する前記光ファイバ着色心線が、間欠連結部によって長さ方向に連結されてなる光ファイバテープ心線であって、
前記間欠連結部が、重量平均分子量が2500~4000のポリオールを含有し、かつ、
低せん断速度域と高せん断速度域の間のニュートン域を高せん断領域側にシフトさせるレオロジーコントロール剤を前記間欠連結部全体に対して4~10質量%含有し、
前記レオロジーコントロール剤が疎水性のヒュームドシリカであることを特徴とする光ファイバテープ心線。 - 前記間欠連結部が、前記ポリオールを前記間欠連結部全体に対して4~30質量%含有することを特徴とする請求項1に記載の光ファイバテープ心線。
- 前記光ファイバ着色心線と前記間欠連結部との間の接着強度が0.07N以上であることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の光ファイバテープ心線。
- 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の光ファイバテープ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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