JPH0213906A - ポリマクラッド石英光ファイバコード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、有機高分子をクラッドとするポリマクラッド
石英光ファイバのコードに関する。更に詳しくは、低温
においても透光性能に優れたポリマクラッド石英光ファ
イバコードに関する。

〈従来の技術〉 ポリマクラッド石英光ファイバは、コアを石英としてい
るため、光ファイバの第１機能である光透過能に優れて
いる。更にクラッド部を有機高分子体より構成している
ため、可とう性に代表されるように取り扱い性に優れて
おり、大口径にできるため、工場内通信などの環境条件
の厳しい短中距離通信に適している。

このポリマクラッド石英光ファイバの構成としては、コ
アが石英ガラスよりなり、クラッドがシリコーン樹脂よ
りなるファイバが知られている。

しかしながら、実際の使用にあたっては、該ポリマクラ
ッド石英光ファイバを外的刺激から保冷するために、ポ
リマクラッド石英光ファイバの外周に被覆層を配したコ
ード構造とする必要がある。

このようなコードの構成としては該ポリマクラッド石英
光ファイバをナイロン樹脂などの熱可塑性樹脂により被
覆したコードが知られている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、従来のポリマクラッド石英光ファイバコードに
は、次のような問題がおる。つまりコアが石英ガラスよ
りなり、かつクラッドおよび保護層又は被覆層が有機高
分子で形成されている。この場合、両者の熱膨張係数が
著しく異なるため、低温領域において有機高分子が収縮
し、その収縮応力が石英にひずみを与え、光ファイバの
透光性能を劣化させるという欠点があった。

この欠点は、特に経済性や被覆厚みの点から熱可塑性樹
脂が採用されるコードにおいて顕著であった。つまり、
外的刺激から保護するためにコード構造とした場合、コ
アとクラッドよりなるポリマクラッド石英光ファイバの
低温での透光損失よりも更に損失が増大し、温度環境の
厳しい条件下で使用できないという問題があった。

本発明の目的は、かかる従来の欠点であるポリマクラッ
ド石英光ファイバコードの低温下での透光損失の増大を
抑制し、なおかつ配線工事時のひきまわしなどに対して
充分な抗力を持った取り扱い性及び工事性に優れたポリ
マクラッド石英光ファイバコードの提供にある。

く課題を解決するための手段〉 本発明は次の構成を有する （１）石英ガラスよりなるコア（１）と、その外周に有
機高分子よりなるクラッド（２）、保護層（３）、被覆
層（４）が同心円状に配置され、該保護層（３）と該被
覆層（４）との間に、有機高分子繊維よりなる抗張力体
繊維（５）を介在したポリマクラッド石英光ファイバコ
ードであって、該コードの断面構造が下記（ＩＩＩ）式
の関係を満足することを特徴とするポリマクラッド石英
光ファイバコード。

４≦α≦４０　　　　　・・・・・・・・・（１）ここ
で、Ｄ３は保１　層（３＞の外径（ｍｍＩ＋＞、Ｄ４は
被覆層（４）の内径（ｍ）、ｄは抗張力体繊維（５）の
デニール数であり、１０００から５０００までの整数を
それぞれあらわす （２）保護層（３）の外径と石英ガラスよりなるコア（
１）の外径との比βが次の（ＩＩ）式を満足する請求項
１に記載のポリマクラッド石英光ファイバコード。

１．４＜β＜２．５　・・・・・・・・・（ＩＩ）但し
Ｉ！３＝Ｄ３／ＤＩ （ＩＩ＞式において、Ｄ３は保護層（３）の外径（ｍ）
、Ｄｌはコア（１〉の外径（Ｓ）をそれぞれ必られす。

（３）被覆層（４）の内径と外径との比γが次の（ＩＩ
Ｉ）式を満足する請求項１または２に記載のボリマクラ
ッド石英光ファイバコード。

１．５＜γ＜１，８　………（ＩＩＩ）但しγ−Ｄ５／
Ｄ４ （Ｉｌｌ）式において、Ｄｓは被覆層（４）の外径（ｍ
）を、Ｄ４は被Ｎ　＠（４）の内径（Ｓ＋＋）をそれぞ
れあらわす （４）クラッド（２）が石英ガラスのコア（１）より屈
折率が少なくとも０．３％以上小さいフッ素含有高分子
であり、保護層（３）が少なくとも５００Ｋｇ／ｍｍ以
上の引張弾性率を有する有機高分子からなり、抗張力体
繊維〈５）が少なくとも５０００ＫＦＩ／ｍｒＬ以上の
引張弾性率を有する有機高分子繊維であり、被覆層（４
）がポリウレタン、ポリエステルエラストマー、ポリ塩
化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンから選ばれた
少なくとも１種である請求項１〜３に記載のポリマクラ
ッド石英光ファイバコード。

以下本発明を図面を用いて更に詳細に説明する。

第１図は本発明のポリマクラッド石英光ファイバコード
の断面図である。

石英ガラスよりなるコア１の外周に同心円状にクラッド
２か配置され、光ファイバを構成している。このクラッ
ド２はコア１の石英よりも屈折率が０．３％以上小さい
透明有機高分子で構成される。具体的には紫外線硬化性
のフッ素含有アクリレートポリマなどのフッ素含有高分
子を例示することができるが、特にこれに厳定されるこ
とはない。

該クラッド２の外周に該クラッド２対して同心円状に保
護層３が配置されている。この保護層３は、光透過能を
有するコア１及びクラッド２を外的な力学的刺激及び汚
染から保護する１９割をなすものであるため、機械的特
性に優れたものが好ましい。

保護＠３としては、引張弾性率で５００Ｋｇ／ｍ１Ｔｆ
以上を有するものが良い。具体的にはナイロンの他テｌ
〜ラフルオロエチレン共重合体などを例示することがで
きる。又、その保護層３の外径は、コア外径に対して１
．４倍以上、２．５倍以下が好ましい。何故ならば１．
４倍未満では厚みか小さいため、保護層の役割をはたざ
ず、ポリマクラッド石英光ファイバを外的刺激から充分
に保護することができないからである。又、２．５倍を
越えると厚みが大きすぎて、可とう性に乏しくなると共
に、この保護層の低温下での収縮応力が強大となり、ポ
リマクラッド石英光ファイバの透光損失を増大させるか
らである。よって次式（■）に示す関係を満足させるこ
とが好ましい。

１．４＜β＜２．５　・・・・・・・・・（Ｉ［）但し
β−Ｄ３／Ｄ１ Ｄｓは、保護層３の外径（ｓ）、Ｄｌはコア１の外径（
ｍｍ）をそれぞれあらわす 更に保’ＩＪｍ３の外周には該保護１りと同心円状に被
覆層４が配置される。又、該保護層３の外周と該被覆層
４の内周との間には有機高分子繊維よりなる抗張力体繊
維（５）が介在されている。この際各層の寸法は次の（
１）式を満足する必要がある。

又（ＩＩＩ）式を満足することが好ましい。

４≦α≦４０　　　　　………（ＩＩＩ）１．５＜７＜
１．８　　・・・・・・・・・（１）但しγ＝Ｄ５／Ｄ
４ ここで、Ｄｓは保護層（３）の外径（ｍｍ）、Ｄ４は被
覆層（４）の内径（ｓ）、Ｄｓは被覆層（４）の外径（
ｍｍ）ををそれぞれあられし、ｄは抗張力体繊維（５）
のデニール数であり、１０００から５０００までの整数
を表わす。

つまり、（１）式において、αが４より小さいと保護層
３と被覆層４の間との空隙が小さすぎて被覆層４の低温
下における収縮応ノＪが保護層３に伝搬してコアにひず
みを与え、ポリマクラッド石英光ファイバの透光損失を
増大させる。又、αが４０より大きい場合には、被覆層
４内にて保護層３が自由に動くため被覆層４によるポリ
マクラッド石英光ファイバの保護効果が全く保たれなく
なる。更に、（１）式における関係が保たれないと、抗
張力体繊維５の配置効果がなく、工事時のひきまわし等
に対して破断が生じる。

なお、（ＩＩＩ）式において、γが１．５より小さい場
合には、被覆層による保護効果が十分に発揮されなくな
り、又、γが１．８より大きい場合には、ポリマクラッ
ド石英光ファイバコードの重量が大となり、低温下にお
ける収縮応力が保護層３に伝播してコアにひずみを与え
、ポリマクラッド石英光ファイバの透光損失を増大させ
るとともに、不経済となる。このため、γは（ＩＩＩ）
式を渦足することが好ましい。

ここで被覆層４としては、ポリウレタン、ポリエステル
エラストマー、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプ
ロピレンの少なくとも１種を選ぶことができ、抗張力体
繊維としては、少なくとも５０００　Ｋｇｌ、ｎ”以上
の引張り弾性率を有する有は高分子繊維が好ましく、具
体的にはポリアラミド、ポリアミド、ポリイミド、ポリ
エステル、高強力ポリエチレン、炭素繊維、高強力ポリ
アクリロニトリル、高強力ポリビニルアルコールなどを
例示することができる。

以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明する。

（実施例） 実施例１ 抗張力体繊維として引張弾性率１３０００Ｋｇ／のアラ
ミド繊維を用い、ポリ塩化ビニルを被覆層としたポリマ
クラッド石英光ファイバコードを製作した。用いたポリ
マクラッド石英光ファイバは、２００μｍ径の純粋石英
をコア部とし、コア外周にクラッド厚み１５μでクラツ
ド径２３０μ雇のフッ素ポリマからなるクラッドを配し
、更にこれに引張弾性率１０００　Ｋｇ　／ｍＸのテト
ラフルオロエチレン−エチレン共重合体を外径０．５ｍ
となるように設け、保護層とした。このポリマクラッド
石英光ファイバの外周に３８０デニールのアラミド繊維
からなる抗張力体繊維束を５本、ポリマクラッド石英光
ファイバを中心に囲むように配置させた。更にその外周
を被覆層としてポリ塩化ビニルを用いて外径２．２ｍ、
内径１．３４ｍの構成となるよう被覆した。上述の構成
により、コードの断面構造を表す（ＩＩＩ）式にあられ
すαは、５．４であった。

ざらに（Ｉ［）式におけるβおよび（ＩＩＩ）式におけ
るγは、夫々２．５と１．６であった。

ポリマクラッド石英光ファイバは、］−ド同心円に配置
された中心に位置し、被覆層とは直接接触しておらずポ
リ塩化ビニル被覆の表面は円滑な表面であった。又２５
°Ｃにおける、透光損失は４ｄ１３／ＫＪｎとコード化
される以前のポリマクラッド石英光ファイバの透光損失
と同様であった。このコード１ＫＩｎを恒温槽に入れ、
ＬＥＤ光源と光パワーメータを用いて、２５°Ｃで８時
間処理後の伝送光量と一４０℃で８時間処理後の伝送光
量とを測定したところ、２５°Ｃと一４０’Ｃとの間の
伝送光量変化は２５°Ｃ対比でわずか１．０ｄＢ／Ｋｍ
の損失増大でおり、すぐれた低温性能を有する光通信用
コードである事がわかった。

比較例１ 実施例１と同様のポリマクラッド石英光ファイバを用い
該光ファイバの外周にアラミド繊維を配置し更にその外
周をポリ塩化ビニルで被覆し外径２．２Ｍ、内径１．０
＃の構成を有する光通信用コードを作製した。コード断
面構成を表すαは２゜２となり、さらに（ＩＩ）式にお
けるβおよび（ＩＩＩ）式におけるＴは夫々２．５と２
．２であった。

実施例１と同様な温度試験を行ったところ、光量変化は
２５°Ｃ対比で７．０ｄＢ／障と大きく通信用コードと
しては適していない事がわかった。

〈発明の効果〉 本発明は以下の効果を有する。

■低温下にあける透光性能に優れている。

■抗張力体繊維を配しているため、張引りに強く工事時
のひきまわしに対して損傷しにくい。

■弾性率の大きな保護層を設けているため、保護層自身
の厚みを薄くでき経済的である。

■弾性率の大きな保護層を設けているため、光ファイバ
の保護効果が高まり、被覆層設計の自由度が大きくなる
。

■被覆層の厚みを小さくできるため、軽量で経済的であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のポリマクラッド石英光ファイバコード
の断面図でおる。 １：］ア ２：クラット ３：保護層 ４：被覆層 ５：抗張力体繊維

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）石英ガラスよりなるコア（１）と、その外周に有
   機高分子よりなるクラッド（２）、保護層（３）、被覆
   層（４）が同心円状に配置され、該保護層（３）と該被
   覆層（４）との間に、有機高分子繊維よりなる抗張力体
   繊維（５）を介在したポリマクラッド石英光ファイバコ
   ードであって、該コードの断面構造が下記（ I ）式の
   関係を満足することを特徴とするポリマクラッド石英光
   ファイバコード。 ４≦α≦４０………（ I ） 但しα＝（Ｄ＿４／Ｄ＿３）＾２−（０．０１／Ｄ＿３
   ）＾２×ｄ−１ここで、Ｄ＿３は保護層（３）の外径（
   ｍｍ）、Ｄ＿４は被覆層（４）の内径（ｍｍ）、ｄは抗
   張力体繊維（５）のデニール数であり、１０００から５
   ０００までの整数をそれぞれあらわす。 （２）保護層（３）の外径と石英ガラスよりなるコア（
   １）の外径との比βが次の（II）式を満足する請求項１
   に記載のポリマクラッド石英光ファイバコード。 １．４＜β＜２．５………（II） 但しβ＝Ｄ＿３／Ｄ＿１ （II）式において、Ｄ＿３は保護層（３）の外径（ｍｍ
   ）、Ｄ＿１はコア（１）の外径（ｍｍ）をそれぞれあら
   わす。 （３）被覆層（４）の内径と外径との比γが次の（III
   ）式を満足する請求項１または２に記載のポリマクラッ
   ド石英光ファイバコード。 １．５＜γ＜１．８………（III） 但しγ＝Ｄ＿５／Ｄ＿４ （III）式において、Ｄ＿５は被覆層（４）の外径（ｍ
   ｍ）を、Ｄ＿４は被覆層（４）の内径（ｍｍ）をそれぞ
   れあらわす。 （４）クラッド（２）が石英ガラスのコア（１）より屈
   折率が少なくとも０．３％以上小さいフッ素含有高分子
   であり、保護層（３）が少なくとも５００Ｋｇ／ｍｍ＾
   ２以上の引張弾性率を有する有機高分子からなり、抗張
   力体繊維（５）が少なくとも５０００Ｋｇ／ｍｍ＾２以
   上の引張弾性率を有する有機高分子繊維であり、被覆層
   （４）がポリウレタン、ポリエステルエラストマー、ポ
   リ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンから選ば
   れた少なくとも１種である請求項１〜３に記載のポリマ
   クラッド石英光ファイバコード。