JP7331862B2 - 光ファイバ - Google Patents
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Description
本出願は、2018年11月9日出願の日本出願第2018-211163号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
光ファイバの側圧特性を向上する観点から、プライマリ樹脂層のヤング率を低減することが望ましいが、プライマリ樹脂層のヤング率が低くなるに伴い、光ファイバの製造時にプライマリ樹脂層が変形してしまい、光ファイバの均一性が低下する。このような場合、被覆樹脂層の外周に光ファイバを識別するための着色層を形成した際に、色ムラが生じて外観不良となり、光ファイバの生産性が低下することとなる。また、プライマリ樹脂層のヤング率が低くなるに伴い、スクリーニング試験時に被覆の変形に伴う剥離が発生することがあり、その場合、プライマリ樹脂層が収縮し易い低温下において、光ファイバの伝送損失が増加する。
本開示によれば、側圧特性に優れる低ヤング率を有しながらも、低温環境下における伝送損失の増加がなく、均一性に優れる光ファイバを提供することができる。
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。本開示の一態様に係る光ファイバは、コア及びクラッドを含むガラスファイバと、該ガラスファイバを被覆する被覆樹脂層とを備え、被覆樹脂層が、ガラスファイバに接して該ガラスファイバを被覆するプライマリ樹脂層と、プライマリ樹脂層の外周を被覆するセカンダリ樹脂層とを有する。プライマリ樹脂層の23℃におけるヤング率は、0.4MPa以下であり、プライマリ樹脂層の外径は、185μm以上202μm以下である。セカンダリ樹脂層のガラス転移温度は、60℃以上95℃以下であり、被覆樹脂層における60℃から140℃の範囲の平均線膨張係数と、-60℃から0℃の範囲の平均線膨張係数との差は、0.7×10-4/℃以下である。
本開示の実施形態に係る光ファイバの具体例を、必要により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ず、請求の範囲によって示され、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、本実施形態に係る光ファイバの一例を示す概略断面図である。光ファイバ10は、コア11及びクラッド12を含むガラスファイバ13と、ガラスファイバ13の外周に設けられたプライマリ樹脂層14及びセカンダリ樹脂層15を含む被覆樹脂層16とを備えている。
(A):H-PI-(PO-PI)n-R
(B):H-PI-(PO-PI)n-H
(C):R-PI-(PO-PI)n-R
ここで、Hは水酸基含有(メタ)アクリレートの残基を表し、PIはポリイソシアネートの残基を表し、POはポリオールの残基を表し、Rは1価のアルコールの残基を表す。Rの一部は、不純物として含まれる水の残基であってもよい。nは1以上の整数を表す。
(合成例1)
ポリオールとしてMn2000のポリプロピレングリコール、ポリイソシアネートとしてイソホロンジイソシアネート、水酸基含有(メタ)アクリレート化合物として2-ヒドロキシエチルアクリレート、1価のアルコールとしてメタノール、重合禁止剤としてメトキノン、触媒としてジブチルスズジラウレートを用いて、反応を行い、ウレタンオリゴマーを合成した。ウレタンオリゴマーのMnは4500であり、ウレタンオリゴマー中の片末端非反応性オリゴマーの含有量は、100質量%であった。
2-ヒドロキシエチルアクリレート及びメタノールの配合量を変更した以外は、合成例1と同様にして、片末端非反応性オリゴマーの含有量が60質量%、両末端反応性オリゴマーの含有量が40質量%のウレタンオリゴマーを合成した。
2-ヒドロキシエチルアクリレート及びメタノールの配合量を変更した以外は、合成例1と同様にして、片末端非反応性オリゴマーの含有量が30質量%、両末端反応性オリゴマーの含有量が70質量%のウレタンオリゴマーを合成した。
(樹脂組成物P1)
オリゴマーとして、合成例1のウレタンオリゴマーを65質量部、モノマーとしてノニルフェノールEO変性アクリレートを5.5質量部、イソボルニルアクリレートを20.5質量部及びN-ビニルカプロラクタムを7.0質量部、光重合開始剤として2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドを1.2質量部、酸化防止剤としてイルガノックス 1035(BASFジャパン株式会社製)を0.8質量部、光安定剤として2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノンを0.15質量部混合して、樹脂組成物P1を得た。
オリゴマーを合成例2のウレタンオリゴマーに変更した以外は樹脂組成物P1の調製と同様にして、樹脂組成物P2を得た。
オリゴマーを合成例3のウレタンオリゴマーに変更した以外は樹脂組成物P1の調製と同様にして、樹脂組成物P3を得た。
オリゴマーとしてMn1000のポリプロピレングリコール、トルエンジイソシアネート及び2-ヒドロキシエチルアクリレートの反応物であるウレタンオリゴマー、エポキシアクリレート、モノマーとしてイソボルニルアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、EO変性ビスフェノールAジアクリレート(ビスコート#700)、及び、光重合開始剤として2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンを所定の割合で混合して、実施例及び比較例で用いる樹脂組成物をそれぞれ作製した。
オリゴマーとしてMn1000のポリプロピレングリコール、2,4-トリレンジイソシアネート及び2-ヒドロキシエチルアクリレートの反応物であるウレタンオリゴマーを75質量部、モノマーとしてビスフェノールA・エチレンオキサイド付加ジオールジアクリレートを10質量部、光重合開始剤として1-ヒドロキシシクロヘキサン-1-イルフェニルケトンを3質量部、顔料として銅フタロシアニンを樹脂組成物の総量に対して0.2質量%及び酸化チタンを樹脂組成物の総量に対して3質量%になるように混合して、樹脂組成物Cを作製した。
コア及びクラッドから構成され、外径(D2)が125μmで、実効コア断面積が150μm2又は165μm2であるガラスファイバを使用した。該ガラスファイバの外周に、プライマリ樹脂層用の樹脂組成物を用いてプライマリ樹脂層を形成し、更にその外周にセカンダリ樹脂層用の樹脂組成物を用いてセカンダリ樹脂層を形成して、実施例及び比較例の光ファイバを作製した。セカンダリ樹脂層の外径は、245μmとなるようにした。作製した光ファイバについて、以下の評価を行った。結果を表1及び表2に示す。
プライマリ樹脂層のヤング率は、23℃でのPullout Modulus試験により測定した。具体的には、光ファイバの樹脂被覆層にカミソリ等で切れ目を入れて樹脂被覆層を切り、被覆樹脂層(プライマリ樹脂層及びセカンダリ樹脂層)を固定してガラスファイバを引き抜いた。ガラスファイバが引き抜かれる前にプライマリ樹脂層が弾性変形する量と、ガラスファイバを引っ張った力とから、プライマリ樹脂層のヤング率を求めた。
光ファイバを50℃前後に加熱したアセトンとエタノールの混合液に浸漬して超音波をかけ、ガラスファイバを抜いてパイプ状の被覆樹脂層を取り出した。パイプ状の被覆樹脂層を60℃で30分間真空乾燥した後、室温で3日間放置した被覆樹脂層をTg測定用の試料とした。TAインスツルメント社の「RSA G2 Solids Analyzer」を用いて、周波数:11Hz、歪み:0.1%、昇温速度:5℃/分、温度範囲:室温から150℃の条件で、被覆樹脂層の動的粘弾性を測定した。測定されたtanδのピークトップ温度をセカンダリ樹脂層のTgとした。
上記Tgの測定と同様に操作して取り出した被覆樹脂層を、線膨張係数測定用の試料とした。熱機械分析装置(ブルカー AXS社製の「TMA4000S」)を用いて、被覆樹脂層の線膨張係数を下記条件で測定した。温度TのデータはTからT+10℃まで1℃刻みで測定して平均化し、10℃の間隔でデータとして算出し、下記温度範囲で3サイクル測定を行い、3サイクル分の温度範囲の平均値から線膨張係数差を算出した。60℃から140℃の範囲の平均線膨張係数は、9温度×3サイクル=27個のデータの平均値であり、-60℃から0℃の範囲の平均線膨張係数は、7温度×3サイクル=21個のデータの平均値である。
温度範囲 :-100℃~150℃
昇温速度 :5℃/分
雰囲気 :空気
測定長さ :約15mm
測定モード:引張法
張力 :0.015N
キャプスタン装置とローラーを用いて光ファイバに2.2kgの張力を付与した。この張力を付与した光ファイバについて、23℃及び-40℃のそれぞれの温度条件下で、波長1550nmの信号の伝送特性を測定した。-40℃での伝送損失と23℃での伝送損失との差(伝送損失差)を算出した。伝送損失差が、0dB/km未満の場合を「A」、0dB/km以上0.010dB/km未満の場合を「B」、0.010dB/km以上の場合を「C」と評価した。
光ファイバを外径50μm、ピッチ150μmの平巻の金属メッシュが巻かれたボビンに巻き付けた時の伝送損失から、その光ファイバをボビンに巻き付けず緩く束状に丸めた時の伝送損失を引いた伝送損失差を算出した。伝送損失差が0.3dB/km未満の場合を「A」、0.3dB/km以上0.6dB/km未満の場合を「B」、0.6dB/km以上の場合を「C」と評価した。
光ファイバを一旦巻き取った後に、着色機で光ファイバを改めて繰り出しながらセカンダリ樹脂層の外周に樹脂組成物Cにより、厚さ5μmの着色層を形成することで、着色層を有する光ファイバを作製した。光ファイバの周囲からレーザ光を当て、その反射光をモニタすることに、光ファイバの均一性を検査した。色ムラが発生している場合、異常が検知され、異常検知の頻度が多いと歩留まり低下する。異常検知数が0~5回/1000kmの場合を「A」、6~10回/1000kmの場合を「B」、11回/1000km以上の場合を「C」と評価した。
Claims (4)
- コア及びクラッドを含むガラスファイバと、該ガラスファイバを被覆する被覆樹脂層とを備える光ファイバであって、
前記被覆樹脂層が、前記ガラスファイバに接して該ガラスファイバを被覆するプライマリ樹脂層と、前記プライマリ樹脂層の外周を被覆するセカンダリ樹脂層とを有し、
前記プライマリ樹脂層が、ウレタンオリゴマー、モノマー及び光重合開始剤を含有する樹脂組成物の硬化物を含み、前記樹脂組成物が、片末端非反応性オリゴマーを前記ウレタンオリゴマーの総量を基準として60質量%以上含有し、
前記プライマリ樹脂層の23℃におけるヤング率が0.4MPa以下であり、前記プライマリ樹脂層の外径が185μm以上202μm以下であり、
前記セカンダリ樹脂層のガラス転移温度が60℃以上95℃以下であり、
前記被覆樹脂層における60℃から140℃の範囲の平均線膨張係数と、-60℃から0℃の範囲の平均線膨張係数との差が、0.7×10-4/℃以下である、光ファイバ。 - 前記ガラスファイバの実効コア断面積が、110μm2以上170μm2以下である、請求項1に記載の光ファイバ。
- 前記プライマリ樹脂層の23℃におけるヤング率が0.3MPa以下であり、前記ガラスファイバの実効コア断面積が140μm2以上170μm2以下である、請求項2に記載の光ファイバ。
- 前記セカンダリ樹脂層の外周を被覆する着色層を更に備える、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。
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