JPH0559056B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、新規な構造の強化光フアイバ単心コ
ード及びその製造方法に関する。

（発明の目的） 光フアイバ単心コードは、基本的には、石英ガ
ラス等からなるコア及びクラツドの外周にバツフ
ア層を一次被覆した光フアイバ素線の上に補強用
の二次被覆を施こした構造である。

上記バツフア層にはシリコーンゴムが多用さ
れ、二次被覆にはナイロンなどのほか近時繊維強
化熱硬化樹脂すなわちFRPが用いられるように
なつている。このFRPの樹脂材料としては、処
理の容易性及び経済性の見地から汎用のスチレン
系重合性単量体を含有する不飽和ポリエステル樹
脂材料が用いられている。

ところが、この光フアイバは、性能が不安定で
伝送損失の大きい欠陥品を生ずることがある。

その原因を究明すべく行つた本願発明者らの実
験結果によると、欠陥品の発生は、上記熱硬化樹
脂材料中に含まれているスチレン系単量体が製造
工程中及びその後にシリコーンゴムのバツフア層
中に移行し、上記バツフア層中で重合して微小の
ポリスチレン粒子となり、シリコーンゴムのバツ
フア層を白濁させるとともに、上記シリコーンゴ
ム層の硬度を不均一に増大させて、シリコーンゴ
ム本来のバツフア機能を減殺し、外圧によつて光
フアイバに不均一な圧迫を与え、マイクロベンデ
イングを生じさせることによるものであるといえ
る。

本発明の目的は、上記の問題を解決する手段の
一つとして、新たな構造の強化光フアイバ単心コ
ード及びその製造方法を提供するにある。

（発明の構成） 前述の目的を達成する本発明にかかる光フアイ
バ単心コードの構成は特許請求の範囲第１項に記
載のとおりであるが、これを要するに、シリコー
ンゴムのバツフア層とスチレン系単量体含有不飽
和ポリエステル樹脂材料及び繊維からなるFRP
層との間に、後述の方法により形成したアリル系
及び／又はメタクリル酸系単量体含有不飽和ポリ
エステル樹脂材料を硬化して繊維を結着した内殻
層を介在させた構造としたところに特徴がある。
上記光フアイバ素線に上記内殻層を介在させたこ
とは、光フアイバ素線の耐圧壊効果の向上と伝送
損失の増加を減少させる効果を奏する。

この強化光フアイバ単心コードを製造する方法
発明の構成は、特許請求の範囲第２項に記載のと
おりであるが、とくに、光フアイバ素線を前記内
殻層で被覆する際に、まず上記不飽和ポリエステ
ル樹脂材料を含浸していない繊維を光フアイバに
縦添えして収斂し、その後に上記樹脂材料を含浸
させる工程順序をとるところに特徴がある。

補足すると、ベンゼン核をもつスチレン系の単
量体によるシリコーンゴムバツフア層の白濁化に
ともなうバツフア機能の低下を防ぐだけならば、
上記バツフア層中にスチレン系単量体が移行しな
いよう、非スチレン系単量体含有硬化樹脂材料か
らなる一層を設け、その上に熱可塑性樹脂の被覆
を施せば足りる。しかし、それでは、樹脂が硬化
の際に収縮してバツフア層への側圧を増し、光フ
アイバの伝送損失増が大となるので、これをでき
るだけ小さくするため、まず、繊維を縦添えし
て、繊維層の外周から非スチレン系単量体含有不
飽和ポリエステル樹脂材料を含浸させるのであ
る。

また、シリコーンゴムのバツフア層と前記スチ
レン系単量体含有不飽和ポリエステル樹脂材料の
硬化によつて繊維を結着したFRP層との間に、
非スチレン系単量体含有不飽和ポリエステル樹脂
材料を硬化させた樹脂層を介在させただけでは、
ロービングした繊維材料を縦添えしてなるFRP
層が単層なので、光フアイバ素線の円周方向にお
ける繊維の分布が不均一となり、耐圧壊強度が十
分でない。これを防ぐには、本発明のとおり
FRP層を二層に形成しなければならない。

製造方法についていうと、従来法では、100μm
単位の薄い被覆層の形成に当つて、繊維材料に予
め非スチレン系樹脂材料を含浸させておき、この
繊維を被覆工程において光フアイバ素線に縦添え
して細径の絞りノズルを通しているが、細番手の
ガラス繊維に製造時のテンシヨンの不均一に起因
する単繊維の長短むらが存すると、長い繊維が一
時停滞して断続的にノズルを通るなどの現象が生
じ、長手方向に沿う長短繊維の分布の不均一、ケ
バ、長繊維のタルミの発生及び切断などの問題が
生ずる。また、樹脂材料を予め含浸させたFRP
材料で被覆して絞りノズルを通すと、絞り出され
た樹脂材料が内側すなわちシリコーンゴムの表面
に移行し、その部分の樹脂密度が高くなり、その
硬化収縮によつて光フアイバ素線に対する不均一
な側圧を増大させて光フアイバの伝送損失を大き
くする傾向がある。ところが、樹脂材料を含浸し
ていない繊維を光フアイバ素線に縦添えし、短時
間内に樹脂材料槽を通して樹脂材料を含浸させ、
その直後に絞りノズルを通すと、前述の傾向を防
ぐことができる。

（実施例等） 以下本発明の好適な実施例について、添付第１
図及び第２図を引用して説明する。

第２図左端中央のボビンから、コア径50μm、
クラツド径125μmの石英ガラスからなる光フアイ
バの外周をシリコーンゴムで400μmの外径に被覆
してバツフア層を形成した光フアイバ素線３を供
給し、その外周に補強繊維束１１として単糸径約
10μmで80テクスのガラス繊維ロービング４本を
案内ガイド１２を通して収斂して縦添えし、樹脂
槽入口ガイド１３によつて0.70mmの外径とし、直
ちに非スチレン系単量体であるメタクリル酸系単
量体含有不飽和ポリエステル樹脂材料（三井東圧
化学製：XE）がパイプ１４から滴下供給されて
いる樹脂槽１６に挿通して、繊維層の外周から８
ポイズの粘度の樹脂材料を含浸させ、これを出口
ガイド１７によつて0.9mmの外径に絞り、さらに
適宜の数及び内径の絞りガイド１８並びに案内ガ
イド２３の中央部のノズルによつて、外径0.7mm
の内殻層となるべき未硬化状物２０で被覆された
ものを得る。この未硬化状物２０の外周に単糸径
約10μmで160テクスのガラス繊維ロービング４本
にスチレン系単量体含有不飽和ポリエステル樹脂
材料（三井東圧化学製：エスター）を予め槽２２
中で含浸させた材料を縦添えし、絞りガイド１９
及び案内ガイド２３の外周部の透孔によつて絞り
成形して収斂し、絞りノズル２５によつて賦形し
て外径約１mmの補強用外殻層を形成すべき未硬化
物で被覆してなる棒状物２６を得る。次いで、こ
れをクロスヘツドダイ２７に挿通して、溶融状の
直鎖状低密度ポリエチレン（日本ユニカー製：
GRSN−7047）を環状に押出して被覆し、冷却
槽２９に導いて表面の熱可塑性樹脂を固化し、内
部の内殻層及び外殻層が未硬化の棒状物３０とす
る。引続いて、これを蒸気圧3.7Kg／cm²で140℃に
加熱された硬化槽３１に導いて、表面層を形成す
る熱可塑性樹脂とその内部の外殻層となる前記硬
化性樹脂材料とを圧力下に流動接触させつつ、内
殻層及び外殻層の硬化性樹脂材料を硬化させ、熱
可塑性樹脂表面層と硬化した外殻層との界面がア
ンカー接着構造をとるようにし、続いて引取装置
３２により引取つて強化光フアイバ３３を得、こ
れを図示していない製品用のドラムに巻取る。

このようにして得た強化光フアイバは、添付第
１図に示すとおり、光フアイバ１を包む径約
400μmのシリコーンゴムからなるバツフア層２の
外周に、環状に、径約0.7mmの補強用内殻層６、
径約1.0mmの同外殻層９、径約1.8mmの表面層１０
の三層が二次被覆された光フアイバ単心コードで
ある。二次被覆のうち、内殻層はバツフア層に縦
添えされたガラス長繊維を非スチレン系であるメ
タクリル酸系単量体成分を含む不飽和ポリエステ
ル樹脂材料を硬化させて結着した層であり、外殻
層はガラス長繊維をスチレン系単量体含有不飽和
ポリエステル樹脂材料を硬化させて結着した層で
あり、この外殻層と低密度ポリエチレンの表面層
との界面は、引張剪断接着強度が50Kg／cm²のアン
カー接着構造である。

本実施例の強化光フアイバ単心コードの伝送損
失増加の程度は、0.85μm波長での経時的測定に
おいて0.1dB／Kmにみたず、80mmの試料を50mmの
長さについて圧縮速度１mm／分で測定した圧壊強
度は150〜160Kgであつた。

なお、上記実施例の製造工程においては、ガラ
ス繊維のケバ、タルミ及び切断などのトラブルが
なく安定して2000m条長のものが製造できた。

上記実施例と比較するため、実施例と同一の光
フアイバ素線を使用し、その外周に繊維添加の内
殻層に代えて上記実施例と同一の非スチレン系成
分を含む樹脂材料のみを約25μmの厚みに塗布し
て介在層とし、次いで160テクスのガラス繊維ロ
ービング６本に実施例の外殻層形成用樹脂材料と
同一材料を含浸したものを縦添えして絞り成形
し、以下実施例と同様にして、約58体積％のガラ
ス繊維を含有する補強層と1.8mm外径の直鎖状低
密度ポリエチレン被覆とを有する強化光フアイバ
を得た。

この比較例の強化光フアイバの前記測定方法に
よる伝送損失増は0.3dB／Kmであるが、圧壊強度
は130Kgであつた。

以上好適な例について述べたが、本発明は前記
実施例に限られるものではない。内殻層と外殻層
に用いる繊維は、ガラス、セラミツク、カーボ
ン、芳香族ポリアミド、ポリエステル、ビニロン
など各種の材料からなるものであつてよい。上記
内殻層と外殻層の二層に用いる繊維は互いに同一
でなくてよい。内殻層形成用繊維束材料として
は、構成フイラメント数の少ない細番手のものを
用いた方が均一な縦添えをするのに有利であり、
マイクロベンデイングによる伝送損失増加も少な
い。内殻層の繊維を結着している樹脂は、前述の
とおり、非スチレン系のベンゼン核を有しない単
量体であるジアリルフタレート、トリアリルフタ
レートなどのアリル系単量体及び／又はメタクリ
ル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチ
ル、メタクリル酸ヘキシル、ジメタクリル酸エチ
レン、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタ
クリル酸グリシジルなどのメタクリル酸系の高沸
点重合性単量体と不飽和アルキドを架橋硬化させ
たものである。その余の非スチレン系単量体を含
有する樹脂材料を用いても同効と推測されるが、
実験確認を経ていないので、本発明の範囲外とす
る。

補強外殻層用の樹脂は、スチレン系単量体含有
不飽和ポリエステル樹脂材料を硬化させた樹脂で
あり、表面層用の熱可塑性樹脂は、高密度又は低
密度の各種ポリエチレン若しくはその共重合体、
ポリプロピレンのホモポリマ又は共重合体、各種
ナイロン、各種ABS樹脂などが挙げられるが、
これらに限定されるものではなく、溶融押出し被
覆が可能な各種樹脂中から物性を勘案して選択さ
れる。

本発明にかかる強化光フアイバの製造工程につ
いていうと、光フアイバ素線の外周に収斂して縦
添えする内層用の繊維束の本数は、硬化後に形成
される内殻層の繊維含有率及び使用する繊維の番
手によつて決定されるが、できるだけ均一に環状
に縦添えするには、前述のとおり細番手のものを
少くとも４本以上用いるのが望ましい。また、未
含浸状態の繊維が切断したり、ケバが発生するト
ラブルを抑止するため、ガイド類は少ない方が良
い。

光フアイバ素線の外周に内殻層形成用の繊維を
縦添えするに当つては、未含浸状態の繊維層の中
央に光フアイバ素線が配置され、以後は両者が相
互に移動しにくいように、例えば樹脂含浸後の最
終絞り径と同一径で縦添えするなどの方法をと
る。縦添えした繊維に外周から未硬化の硬化性樹
脂材料を含浸させるに当つては、上記樹脂材料が
繊維層に十分含浸するよう樹脂粘度の低いもの、
例えば25℃での測定において20ポイズ以下のもの
を樹脂槽に滴下供給して、この槽中で保持された
樹脂が絞りガイドによつて絞られ繊維層の内側に
逐次含浸していくようにする。表面層の熱可塑性
樹脂を融点付近の温度とすることによつて、補強
外殻層用の未硬化樹脂材料と表面層の熱可塑性樹
脂材料とを流動状態で接触させるが、熱硬化性樹
脂の硬化発熱によつて、両層はさらに高温下にお
いて加圧による径方向の圧力が作用しつつ接触す
るため、アンカー接着構造が具現される。

なお、製品をドラムに巻いて引取る前に、所定
形状の整形ダイスに挿通して整形すれば、熱可塑
性樹脂被覆層の外径精度の向上した製品が得られ
る。

（作用効果） 本発明の光フアイバ単心コードは、シリコーン
ゴムのバツフア層を有する光フアイバ素線の外周
に縦添えした繊維をバツフア層に対する有害な作
用のないアリル系及び／又はメタクリル酸系重合
性単量体成分を含む不飽和ポリエステル樹脂材料
で結着して内層を形成しているので、シリコーン
からなるバツフア層中へのスチレンの移行による
白濁に伴つて生ずるバツフア層の機械的特性の劣
化による緩衝機能の減殺が生ぜず、伝送損失の経
時的増加も小さいものが恒常的に安定して得られ
る。また、本発明の光フアイバ単心コードは、内
殻層と外殻層が界面において接着し一体化した強
化層となつており、かつ、これら各層内の各繊維
束単位の隣り合つた境界に生成しがちな繊維密度
が低く樹脂密度の高い部分が生じたとしても、各
層ごとに独立に形成され、径方向に重なり合わず
不連続となつているので、圧壊強度の向上をもた
らし、さらに外殻層と表面層の界面がアンカー接
着構造であるから、両層は外部応力に対して協働
して光フアイバを保護できる。

また、本発明の方法によれば、硬化樹脂層の収
縮に起因するシリコーンゴムバツフア層に対する
側圧が軽微となり、その結果として伝送損失の増
加が抑制される。これは、光フアイバ素線の外周
に繊維を縦添えした後、その外周から前記非スチ
レン系の重合性単量体を含む硬化性樹脂材料を含
浸するので、硬化後の内殻層のうちシリコーンゴ
ムからなるバツフア層の表面至近の部分は比較的
樹脂分が少なく繊維が集中し、樹脂の硬化収縮が
繊維によつて抑制される状態となることによると
考えられる。

さらに、上述した本発明の方法によれば、細番
手のガラス繊維に未硬化状樹脂を含浸して縦添え
する従来法における諸問題、すなわち含浸後の補
強繊維のケバ、タルミの増加、あるいは切断など
の操業上の問題が解決され、細番手の繊維束を多
数本放射状に収斂して、より均一な繊維分布をも
つ強化層を実現することが可能となる。

なお、本発明によれば、内殻層にのみ前述した
非スチレン系成分を含む不飽和ポリエステル樹脂
を使用し、外殻層には汎用のスチレン系成分を含
む熱硬化性樹脂を使用するので、高価な非スチレ
ン系単量体含有樹脂材料の使用が節約され、樹脂
コストの低減化が図れる。

以上詳細に説明したとおり、本発明による強化
光フアイバは、シリコーンのバツフア層に悪影響
を及ぼすことなく耐側圧性を向上し、伝送損失の
増加を極少に抑えて、不良品の発生を殆んど皆無
にすることができる。また、本発明による強化フ
アイバの製造方法は、上述の構成からなる有用な
強化光フアイバを得るに当つて、従来法における
上記操業上のトラブル等を解消できる有用な方法
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる強化光フアイバの構成
の一例を示す概略図、第２図は本発明による強化
光フアイバ製造方法を実施する一実施態様を示す
概略図。 １……光フアイバ、２……バツフア層、３……
光フアイバ素線、４……縦添え繊維を結着したア
リル系及び／又はメタクリル酸系単量体含有不飽
和ポリエステル樹脂材料を硬化した層、５……繊
維、６……内殻層、７……スチレン系単量体含有
不飽和ポリエステル樹脂材料を硬化した層、８…
…繊維、９……外殻層、１０……表面層、１１，
２１……繊維束（ロービング）、１２，２３……
案内ガイド、１６，２２……樹脂槽、１８，１９
……絞りガイド、２５……絞りノズル、２７……
クロスヘツドダイ、２９……冷却槽、３１……硬
化槽、３２……引取機、３３……強化光フアイ
バ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリコーンゴムのバツフア層で一次被覆した
   光フアイバ素線の外周に、縦添えした繊維をア
   リル系及び／又はメタクリル酸系単量体含有不飽
   和ポリエステル樹脂材料の硬化により結着した内
   殻層、スチレン系単量体含有不飽和ポリエステ
   ル樹脂材料を繊維に含浸させた繊維強化硬化性樹
   脂材料を硬化してなる外殻層及び熱可塑性樹脂
   からなる表面層を順次積層してなる二次被覆を有
   し、外殻層と表面層とがアンカー接着されている
   ことを特徴とする強化光フアイバ単心コード。 ２ シリコーンゴムのバツフア層で一次被覆した
   光フアイバ素線の外周に繊維を縦添えした後、こ
   れにアリル系及び／又はメタクリル酸系単量体含
   有不飽和ポリエステル樹脂材料を滴下し含浸させ
   て細径の絞りノズルを通し、次に補強用繊維及び
   スチレン系単量体含有不飽和ポリエステル樹脂材
   料からなる繊維強化樹脂材料で被覆して所定径の
   絞りノズルを通し、さらに、溶融した熱可塑性樹
   脂で被覆して所定径に調整し冷却した後、これを
   炉内で加熱して上記不飽和ポリエステル樹脂材料
   を硬化させ、三層からなる積層構造の二次被覆を
   施こすことを特徴とする強化光フアイバ単心コー
   ドの製造方法。