KR102541964B1 - 가요성 광섬유 리본의 제조 방법 및 상기 리본 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유 리본의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, * 길이방향 광섬유 조립체를 제공하도록 복수의 광섬유를 공급하는 단계로서; 상기 복수의 광섬유는 서로 평행하고 인접해 있으며; 복수의 광섬유 각각은, 중심으로부터 그 주변까지, 유리 코어, 유리 클래딩, 1차 코팅, 2차 코팅 및 부분적으로 경화된 제1 경화 가능 수지로 형성된 외부층을 포함하는 것인, 단계; * 디스펜서로부터 상기 조립체의 표면에 제2 경화 가능 수지를 도포하는 단계로서, 제2 경화 가능 수지는 복수의 광섬유의 2개의 인접한 광섬유 사이에 접합부를 형성하도록 구성된 복수의 연속적인 세장형 직선 비드를 형성하는 것인, 단계; 및 * 접합부를 형성하기 위해 제2 경화 가능 수지를 경화시키기 위한 그리고 상기 부분적으로 경화된 제1 경화 가능 수지, 외부층, 각각의 광섬유의 경화를 완료하기 위한 경화 스테이션에 제2 경화 가능 수지의 비드가 상부에 도포된 상기 조립체를 통과시키는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 획득된 리본에 관한 것이다.

Description

가요성 광섬유 리본의 제조 방법 및 상기 리본

본 발명은 광섬유 리본의 제조 방법 및 상기 광섬유 리본에 관한 것이다.

광섬유 케이블을 통해 전송되는 데이터의 양은 지속적으로 증가하고 있다. 이러한 증가는 특히 모든 데이터가 제한된 공간에서 전송되어야 하는 전세계의 데이터 센터에서 - 예를 들어 클라우드 컴퓨팅의 확장으로 인해 - 두드러진다. 이로 인해, 높은 섬유 총수 및 높은 섬유 밀도의 광케이블에 대한 수요가 증가하고 있다. 더욱이, 액세스 케이블 네트워크의 건설 비용을 감소시키는 경향이 항상 존재하여, 광케이블의 직경 및 중량을 감소시키는 것이 중요해지고 있다. 광케이블의 직경 및 중량을 감소시킴으로써, 지하 덕트와 같은 기존 설비를 사용할 수 있어, 설치 비용이 감소하게 된다. 추가 요구 사항은 케이블 연결의 작업 시간을 단축하기 위해 광섬유를 대량 융착 접속(mass fusion splice)해야 한다는 것이다.

이는 한편으로는 광케이블 직경을 감소시키고 다른 한편으로는 광섬유 밀도를 증가시키는 여러 - 상충될 가능성이 있는 - 요구가 있음을 의미한다. 이는 광케이블 제조업자에게는 심각한 도전 과제이다.

용이한 실행 가능성을 얻기 위해, 개선된 가요성으로 다수의 광섬유 연결을 한번에 만들기 위해 대량 융착 접속될 수 있는 광섬유 리본이 사용되어 왔다.

그러나, 표준 광섬유 리본은, 광섬유를 평행한 평면에 유지하기 위해 광섬유 조립체 둘레에 수지층이 도포되기 때문에 강성의 단점이 있다. 이러한 강성은 광섬유 케이블에서 섬유 밀도를 증가시킬 가능성을 제한한다.

JP 2011221199호는 매트릭스 접합 재료의 사인 형상의 라인을 인접한 광섬유의 병렬 조립체의 한 면에 도포함으로써 보다 유연한 광섬유 리본을 제공하는 옵션을 제안하였다.

본 발명의 목적은 개선된 가요성을 가지며 우수한 리본 강도를 가지면서 광섬유를 리본 폭 방향으로 롤링하거나 절첩할 수 있는 광학 리본 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 다중 광섬유 연결을 만들기 위해 대량 융착 접속될 수 있는 광학 리본을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 매트릭스 재료로 캡슐화된 최대 3개의 광섬유를 포함하는 개별 광섬유가 인접한 광섬유를 손상시키지 않고 분리될 수 있는 광섬유 리본을 제공하는 것이다.

이들 목적 중 하나 이상은 광섬유 리본을 제조하는 방법에 의해 제1 양태에서 달성되며, 상기 방법은,

* 길이방향 광섬유 조립체를 제공하도록 복수의 광섬유를 공급하는 단계로서; 상기 복수의 광섬유는 서로 평행하고 인접해 있으며; 복수의 광섬유 각각은, 중심으로부터 그 주변까지, 유리 코어, 유리 클래딩, 1차 코팅, 2차 코팅 및 부분적으로 경화된 제1 경화 가능 수지로 형성된 외부층을 포함하는 것인 단계;

* 디스펜서로부터 상기 조립체의 표면에 제2 경화 가능 수지를 도포하는 단계로서, 제2 경화 가능 수지는 복수의 광섬유의 2개의 인접한 광섬유 사이에 접합부를 형성하도록 구성된 복수의 연속적인 세장형 직선 비드를 형성하는 것인 단계; 및

* 제2 경화 가능 수지를 경화시키고 상기 부분적으로 경화된 제1 경화 가능 수지, 외부층, 각각의 광섬유의 경화를 완료하여 접합부를 형성하기 위해 제2 경화 가능 수지의 비드가 상부에 도포된 상기 조립체를 경화 스테이션을 통해 통과시키는 단계를 포함한다. 비드는 광섬유의 외부층을 서로 접합시킨다.

이들 목적 중 하나 이상은 제2 양태에서 광섬유 리본에 의해 달성되며, 상기 리본은,

* 길이방향으로 연장되고 평행하게 배열되어 광섬유 조립체를 형성하는 복수의 인접한 광섬유;

* 상기 조립체의 길이를 따라 배열된 제2 경화 수지의 복수의 연속적인 세장형 직선 비드를 포함하고;

- 상기 복수의 비드 각각은 복수의 광섬유의 2개의 인접한 광섬유 사이에 세장형 접합부를 형성하도록 구성되며;

복수의 광섬유 각각은, 중심으로부터 그 주변까지, 유리 코어, 유리 클래딩, 1차 코팅, 2차 코팅 및 제2 경화 수지로 형성된 외부층을 포함하고;

각각의 세장형 접합부의 제2 경화 수지는 2개의 인접한 광섬유의 각각의 제2 경화 수지에 화학적으로 결합된다.

하기 개시된 리본의 대응하는 실시예는 본 발명에 따른 방법에 적용 가능하며, 그 역도 마찬가지이다.

따라서, 본 발명에 따른 광섬유 리본은, 평행하게 배열되고 경화 수지 비드에 의해 다른 광섬유와 연결된 다수의 광섬유를 갖는다. 각각의 광섬유의 외부층의 부분적으로 경화된 제1 경화 수지 상에 비드의 경화 가능 수지를 경화시킴으로써 연결이 생성되고; 이는 비드와 외부층 사이의 결합 또는 연결을 생성하여 비드와 외부층 사이의 접합 강도를 증가시킨다.

광섬유가 리본으로부터 제거/박리될 때, 파손/파열 지점은 비드 자체에, 또는 외부층에, 또는 외부층과 2차 코팅 사이에 있는 것이 바람직하다. 광섬유의 무결성을 유지하기 위해, 박리 동안의 파열/파손 지점이 2차 코팅에 또는 1차 코팅과의 계면에 있어서 광섬유를 손상시키면 바람직하지 않다. 본 발명 - 외부층을 비드에 대해 경화시키는 것 - 은 파손 지점을 광섬유 내부로부터 멀리 외부층과 2차 코팅 사이의 계면으로 또는 외부층 내부로 유도하는 효과를 갖는다. 이 외부층은 이형층으로서 작용하는 효과가 있다. 본 발명자는 외부층을 갖는 특징과 외부층을 비드에 결합시킨 특징의 조합이 광섬유를 손상시키지 않거나 광섬유의 무결성에 영향을 미치지 않는 파손 지점을 제공한다는 것을 관찰하였다. 외부층이 광섬유의 일부임에도 불구하고, 외부층은 유리 코어, 유리 클래딩, 1차 코팅 및 2차 코팅인 광섬유의 구조 부분을 손상시키지 않고 (부분적으로) 제거될 수 있다.

정의 목록

아래의 정의는 언급된 주제를 한정하기 위해 본 설명 및 청구범위에서 사용된다. 아래에 언급되지 않은 다른 용어는 해당 분야에서 일반적으로 허용되는 의미를 갖도록 의도된다.

본 설명에 사용된 바와 같은 광섬유 조립체는, 임의의 섬유들 사이의 임의의 접합 없이 복수의 평행한 인접한 광섬유의 느슨한 배열을 의미하고; 상기 조립체는 폭(W)을 가지며 인접한 광섬유들 사이에 틈새 또는 홈을 갖는다.

본 설명에 사용된 바와 같은 조립체 폭(W) 또는 폭(W)은, 상기 조립체가 직경(D) 및 길이(L)를 각각 갖는 다수(N)의 광섬유로 형성되고; 상기 조립체는 폭(W; W = D x N)을 갖는다.

본 설명에 사용된 바와 같은 접합부는, 접합 길이(l)에 걸쳐 2개의 인접한 광섬유를 접합시키는 제2 경화 수지의 비드를 의미한다. 동일한 2개의 인접한 광섬유를 연결하는 동일한 홈 내에서 2개(또는 그 이상)의 후속 비드가 다른 비드 이후에 적용되면, 이들 2개(또는 그 이상)의 비드는 그러한 후속 비드의 길이의 합과 동일한 접합 길이(l)와 함께 접합부를 형성하는 것으로 고려된다는 점에 유의해야 한다.

본 설명에 사용된 바와 같은 접합 재료는 접합부가 있는 재료가 형성됨을 의미한다. 이는 제2 경화 수지이거나 - 아직 경화되지 않은 경우 - 제2 경화 가능 수지이다.

본 설명에 사용된 바와 같은 외부층 재료는 외부층이 형성되는 재료를 의미하며, 프로세스의 단계에 따라 경화 가능한, 부분적으로 경화된 또는 경화된 제1 수지이다.

본 설명에 사용된 바와 같은 화학적으로 결합된다는 것은, 제2 경화 가능 수지와 부분적으로 경화된 제1 경화 가능 수지를 동시에 경화시킴으로써 형성되는 화학적 공유 결합의 존재를 의미한다. 이들 수지는 경화 동안 가교 결합(화학적 결합)을 형성하는 복수의 화학적 활성기를 각각 포함하고; 비드와 외부층의 계면에서의 동시 경화로 인해, 접합부/비드의 제2 경화 가능 수지에 존재하는 화학적 활성기와 외부층의 부분적으로 경화된 제1 경화 가능 수지 사이에 화학적 공유 결합이 존재할 것이다.

본 설명에 사용된 바와 같은 계단식 패턴은 복수의 광섬유 위에 일련의 비드에 의해 구성된 패턴을 의미하고 상기 일련의 비드 중의 비드는 매번 하나의 광섬유의 거리를 두고 폭 방향으로 이격되어 있다. 즉, 계단식 패턴의 계단은 하나의 광섬유이다. 따라서, 조립체가 다수(N)의 광섬유에 의해 형성되는 경우, 개별적인 계단식 패턴은 일련의 (N-1)개 비드에 의해 구성되고;

본 설명에 사용된 바와 같은 지그재그형 배열은 삼각파의 흔적을 따르는 배열을 의미한다. 본 출원에서 지그재그형 배열은 후속하는 계단식 패턴의 후속 비드의 중간 지점을 통해 라인을 맞추는 것에 의해 달성되고;

본 설명에 사용된 바와 같은 톱니형 배열은 톱니파의 흔적을 따르는 배열을 의미한다. 본 출원에서 톱니형 배열은 후속하는 계단식 패턴의 후속 비드의 중간 지점을 통해 라인을 맞추는 것에 의해 달성되고;

본 설명에서 사용된 바와 같은 피치(P)는 동일한 폭 방향으로의 계단식 패턴의 재발생과 동일한 길이를 갖는 것으로 정의된다.

이하, 본 발명의 실시예가 도시되고 유사한 참조 번호가 동일하거나 유사한 요소를 나타내는 첨부된 개략도를 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1은 3차원 도면으로 광섬유 조립체(본 발명의 일부가 아님)를 도시한다.
도 2a는 간헐적/불연속 지그재그형 배열을 갖는 본 발명의 광섬유 리본의 실시예를 3차원 도면으로 도시한다. 도 2b는 도 2a의 실시예와 상이한 접합 길이를 갖는 간헐적/불연속 지그재그형 배열을 갖는 본 발명의 광섬유 리본의 실시예를 도시한다.
도 3은 연속적인 지그재그형 배열을 갖는 본 발명의 광섬유 리본의 실시예를 3차원 도면으로 도시한다.
도 4a는 간헐적/불연속 톱니형 배열을 갖는 본 발명의 광섬유 리본의 실시예를 3차원 도면으로 도시한다. 도 4b는 적합한 톱니 라인 및 피치를 갖는 도 4a의 실시예를 도시한다.
도 5는 부분적으로 연속적인 톱니형 배열을 갖는 본 발명의 광섬유 리본의 실시예를 3차원 도면으로 도시한다.
도 6은 연속적인 톱니형 배열을 갖는 본 발명의 광섬유 리본의 실시예를 3차원 도면으로 도시한다.
도 7은 6개의 광섬유를 갖는 광섬유 리본을 제조하기 위한 가능한 프로세스 라인의 개략도를 도시한다.
도 8은 지그재그형 배열을 갖는 광섬유 리본의 개략도를 사시도로 도시한다.
도 9는 톱니형 배열을 갖는 광섬유 리본의 개략도를 사시도로 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 리본 사진을 평면도로 도시한다.
도 11은 각각 12개의 광섬유를 갖는 24개의 광섬유 리본을 사용하여 제조된 광케이블 유닛의 사진을 단면도로 도시한다.

전술한 바와 같이, 제1 양태에서, 본 발명은 광섬유 리본(100-600)을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법의 여러 실시예가 아래에서 설명된다.

제1 단계에서, 복수의 섬유(2)는 길이방향 광섬유 조립체(3)를 제공하도록 - 바람직하게는 다이(12) 내로 - 공급되고 복수의 광섬유는 서로 평행하고 인접해 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 광섬유는 평면에 있다. 이는 도 7에서 볼 수 있으며(우측에서 좌측으로 진행) 조립체(3)가 도 1에 표시되어 있다. 복수의 광섬유의 외부층은 부분적으로 경화된 제1 경화 가능 수지로 이루어진다는 것을 유념해야 한다. 각각의 광섬유는 실질적으로 원형 단면을 갖는다.

본 방법의 제2 단계에서, 제2 경화 가능 수지는 디스펜서(또는 분배 디바이스)(14)로부터 상기 조립체의 상부 표면과 같은 표면에 도포된다. 상기 제2 경화 가능 수지의 도포는 상기 조립체(3)의 상부 표면을 따라 복수의 간헐적으로 배열된 비드(4)의 - 바람직하게는 계단식 - 패턴을 상기 제2 수지가 형성하게 한다.

본 방법의 제3 단계에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 비드가 상부에 도포된 상기 조립체는 상기 비드의 제2 수지 뿐만 아니라 광섬유의 각각의 외부층의 부분적으로 경화된 제1 수지를 모두 경화시키기 위해 경화 스테이션(16)을 통과하고 이에 의해 이들 사이에 접합부를 형성한다.

이 방법에서, 상기 비드 각각은 접합 길이(l)에 걸쳐 2개의 인접한 광섬유 사이에 접합부를 형성하도록 배열된다. 바람직하게는, 접합부는 2개의 인접한 광섬유를 연결하고 연속적인 접합부는 2개의 인접한 광섬유를 연결하는데, 이들 중 적어도 하나는 선행 접합부에 의해 접합된 광섬유와 상이하다. 바람직하게는, 상기 접합부들 각각은 연속적인 접합부로부터 접합 거리(d)만큼 길이방향으로 이격되어 있다. 실시예에서, 접합 길이는 접합 거리보다 크다(l > d).

도 8은 6개의 광섬유 및 제2 수지의 지그재그 계단식 배열을 갖는 광섬유 리본의 개략도를 도시한다. 도 9는 6개의 광섬유 및 제2 수지의 톱니형 계단식 배열을 갖는 광섬유 리본의 개략도를 도시한다.

실시예에서, 길이방향 광섬유 조립체를 제공하기 위해 복수의 광섬유를 공급하기 전에, 상기 복수의 광섬유 각각의 외부층의 제2 경화 가능 수지는 85% 내지 95%, 예를 들어 88% 내지 92%, 예를 들어 90%의 경화 정도로 부분적으로 경화되어 부분적으로 경화된 제2 경화 가능 수지의 외부층을 갖는 광섬유를 제공한다. 실시예에서, 85 내지 95%의 경화 정도라 함은 표면 경화의 정도를 의미하며, 이는 외부층의 최외부층(표면)의 경화량을 의미한다.

실시예에서, 상기 광섬유는 중심으로부터 주변까지 유리 코어, 유리 클래딩, 1차 코팅, 및 2차 코팅으로 구성되는 광섬유를 제공하고 제1 경화 가능 수지를 도포하여 외부층을 형성함으로써 형성되며, 이 경화 가능한 제1 수지는 이어서 부분 경화되어 부분적으로 경화된 외부층을 갖는 광섬유를 형성한다.

표면 경화의 백분율 또는 정도는 수지의 화학적 활성기 피크, 예를 들어 UV 경화성 아크릴레이트 수지의 경우에 아크릴레이트기의 1410 cm^-1에서의 피크의 FTIR를 사용하여 피크 면적을 측정함으로써 결정될 수 있다. 이어서, 이 피크 면적은 완전히 경화된 샘플의 기준 피크(예를 들어, 1410 cm^-1와 같은 화학적 활성기의 피크가 없음) 및 완전히 경화되지 않은 샘플의 기준 피크와 비교된다. 상대 피크의 비는 표면 경화 정도의 양을 제공한다.

실시예에서, 상기 복수의 광섬유 각각의 제2 경화 가능 수지의 외부층은 산소를 포함하는 환경에서 부분적으로 경화된다. 경화 동안 산소가 존재하면, 외부층의 외부 표면이 완전히 경화되지 않는다. 바람직하게는, 경화 동안 외부층을 둘러싸는 산소의 양은 500 내지 3500 ppm, 바람직하게는 1000 내지 2000 ppm이다.

실시예에서, 제2 경화 가능 수지 - 비드를 형성하는 - 는 100 내지 1000 cPS, 바람직하게는 100 내지 400 cPs의 점도로 도포된다. 이는 2개의 인접한 광섬유 사이의 홈을 채우기에 충분한 점성 덩어리를 허용하고, 경화 후에 플러시 리본 비드(flush ribbon bead)를 갖는 광섬유 리본을 제공함으로써 롤링되거나 절첩될 때 리본의 가능한 응력을 감소시킨다. 점도가 너무 낮으면, 재료가 너무 얇고 흐르는 경향이 있어 접착제가 섬유들 사이에서 과도하게 흘러 구성 접합부를 형성하지 않는다. 점도는 10rpm에서 RV1 스핀들이 있는 브룩필드(Brookfield) 디지털 회전 점도계 모델 DV-II를 사용하여 측정된다. 점도는 23℃ 및/또는 30℃ 및/또는 40℃ 및/또는 50℃ 및/또는 60℃와 같은 여러 상이한 온도에서 측정되어 특정 제2 수지 재료에 대해 상기 제2 수지 재료의 도포를 위한 최적 온도를 결정할 수 있다.

실시예에서, 제2 경화 가능 수지는 60℃의 온도로 가열되고 도포된다. 광학 리본을 제조하는 동안 더 높은 온도가 사용되는 경우, 이는 광섬유에서 열 응력을 초래하여, 예를 들어 1310 nm, 1550 nm 및/또는 1625 nm 파장에서의 감쇠로 이어질 수 있다.

실시예에서, 디스펜서(분배 디바이스)는 광섬유 조립체의 길이방향을 가로지르는 방향으로 진동한다(oscillating). 상기 진동 디바이스는 광섬유 조립체의 일 측면에 계단식 패턴을 생성하고; 상기 디스펜서의 팁은 횡방향으로 100 내지 200 Hz의 정도와 같은 고주파수로 진동할(흔들릴) 수 있다. 실시예에서, 디스펜서는 광섬유 조립체의 길이방향(즉, 폭방향)을 가로지르는 방향으로 진동한다. 광섬유 조립체는 길이방향으로, 바람직하게는 릴에 의해 이동된다.

실시예에서, 디스펜서는 미세한 액적의 액체 수지를 이동하는 광섬유 조립체로 전달할 수 있다. 액체 수지의 표면 장력으로 인해, 액체 수지는 함께 유동하여 세장형 비드를 형성한다.

실시예에서, 경화 스테이션은 제2 경화 가능 수지의 상기 비드를 경화시키고 광섬유의 외부층에 대한 부분적으로 경화된 제2 경화 가능 수지의 경화를 완료하기 위해 UV 복사선을 방출한다.

실시예에서, 방법 중에 사용되는 제1 경화 수지 및/또는 제2 경화 수지는 경화 가능한 자외선(Ultra Violet)(UV) 수지이다. 실시예에서, 사용된 수지는 비드 및 외부층에 대해 동일하다. 실시예에서, 제1 경화 가능 수지는 착색을 위한 안료 또는 염료를 포함하는 UV 경화 가능한 잉크이다. 실시예에서, 제1 수지와 제2 수지의 차이는, 제1 수지에는 > 0.5 중량%의 이형제 또는 슬립제가 존재하고 제2 수지에는 이형제 또는 슬립제가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는다(< 0.5 중량%)는 것이다.

본 발명의 제2 양태의 여러 실시예에서, 리본이 아래에 개시된다.

도 1은 직경(D)을 갖고 평행하게 배열되어 길이방향 광섬유 조립체(3)를 형성하는 복수의 인접한 광섬유(2)를 개시하며, 상기 조립체(3)는 폭(W) 및 길이(L)를 갖는다. 이 조립체는 본 발명에 따른 광섬유 리본의 기초를 형성한다.

실시예에서, 접합부는 접합 길이(l)를 가지며 접합부들은 거리(d)만큼 길이방향으로 이격되어 있다. 이 실시예에서, 접합 길이는 거리보다 크다(l > d). 그 효과는 견고성 측면에서 기계적 특성이 증가되고; 섬유들 사이에 더 큰 기계적 접합부가 달성된다는 것이다.

실시예에서, 접합 길이는 거리의 2 내지 20 배이다(2d ≤ l ≤ 20d 또는 l/d = 2 내지 20). 2와 20의 값이 포함된다. 실시예에서, 접합 길이는 거리의 4 내지 15 배(4d ≤ l ≤ 15d 또는 l/d = 4 내지 15)이다. 4와 15의 값이 포함된다. 도포된 비드는 세장형 형태를 갖는다. 비드는 2개의 인접한 광섬유 사이의 홈으로 유동한다. 접합부를 형성하는 세장형 비드는 75 내지 350 마이크로미터, 예를 들어 200 내지 275 마이크로미터의(즉, 광섬유와 유사한 치수의) 평면도에서 본 폭을 가질 수 있다.

실시예에서, 비드의 접합 길이(l)는 1.5 내지 20 mm이다. 비드의 접합 길이는 접합 거리의 접합 길이의 비(l/d) 및 광섬유 조립체의 폭에 대한 계단식 패턴의 피치의 비(P/W)에 의해 효과적으로 정의된다.

실시예에서, 복수의 광섬유 각각은 실질적으로 동일한 직경을 갖는다. 실시예에서, 광섬유는 240 내지 260 마이크로미터, 보다 바람직하게는 250 마이크로미터의 직경을 갖는다. 대안적으로, 광섬유는 180 내지 230 마이크로미터와 같은 감소된 직경을 가질 수 있다. 실시예에서, 광섬유 조립체는 6 내지 36개의 광섬유(6 및 36 포함), 예를 들어 12 내지 24개의 광섬유(12 및 24 포함), 예를 들어 12개의 광섬유를 포함한다.

실시예에서, 리본으로부터 광섬유를 제거할 때의 파손 지점은 비드에 있다. 실시예에서, 리본으로부터 광섬유를 제거할 때의 파손 지점은 비드와 외부층 사이의 계면에 있다. 실시예에서, 리본으로부터 광섬유를 제거할 때의 파손 지점은 외부층에 있다. 실시예에서, 리본으로부터 광섬유를 제거할 때의 파손 지점은 외부층과 2차 코팅층 또는 잉크층(어느 쪽이든 외부층에 의해 접촉되어 둘러싸인 층) 사이이다.

실시예에서, 광섬유는 - 제1 코팅 및 제2 코팅에 추가하여 - 잉크층 및 외부층을 포함하는 광섬유이다. 다른 실시예에서, 외부층은 잉크층일 수 있다. 그러한 실시예에서, 파손 지점은 비드에 있거나 또는 비드와 외부층의 계면에 있는 것이 바람직하다. 본 기술 분야의 숙련자는 상이한 유형의 1차 코팅, 2차 코팅 및 잉크층과 그 구조 및 두께를 알고 있다.

실시예에서, 비드는 상기 조립체의 일 측면에만 배열되어 있다. 예를 들어, 비드는 상기 조립체의 상부 표면에만 배열되어 있다(조립체의 광섬유가 롤업 방식이 아닌 리본형 방식으로 배열될 때 평면도에서 보임). 조립체는 2개의 측면 에지, 즉 상부 표면 및 하부 표면을 획정하는 리본형 조립체로서 확인될 수 있다. 상기 상부 및 하부 표면은 광섬유의 평행한 배열로 형성되기 때문에 완전히 평탄하지 않다. 상부 및 하부 표면은 인접한 광섬유들 사이의 평행한 길이방향 홈을 포함한다. 비드는 광섬유들 사이에 형성된 홈 내에 놓이도록 배열된다.

실시예에서, 상기 복수의 비드의 2개의 연속 비드는 상기 제2 경화 수지의 천이 부분에 의해 연결되어 있다. 실시예에서, 평면도에서 상기 천이 부분은 S 형상이다. 실시예에서, 상기 복수의 비드의 각각의 2개의 연속 비드는 상기 제2 경화 수지의 천이 부분에 의해 연결되어 있다.

실시예에서, 일련의 교호적인 비드 및 천이 부분은 스레드를 형성하고, 광섬유 조립체의 각각의 길이방향 위치에는 최대 하나의 스레드가 존재한다. 실시예에서, 스레드는 60 내지 120 dtex, 바람직하게는 75 내지 110 dtex의 10000 미터당 질량(그램)을 갖는다.

실시예에서, 상기 복수의 비드의 각각의 2개의 연속 비드는 상기 2개의 비드를 연결하는 제2 경화 수지가 존재하지 않는다는 점에서 서로가 자유롭다. 다시 말해서, 수지의 스레드는 없고 단지 개별 비드가 있다.

실시예에서, 다수의 연속 비드는 복수의 광섬유에 걸쳐 계단식 패턴을 형성하며, 계단은 매번 하나의 광섬유이다.

실시예에서, 제1 경화 수지 및/또는 제2 경화 수지는 경화 자외선(UV) 경화 가능 수지이다. 실시예에서, 제1 및/또는 상기 제2 경화 수지는 아크릴레이트 수지이다. 제1 및 제2 경화 수지는 상이하거나 동일할 수 있다. 실시예에서, 제1 경화 가능 수지는 착색을 위한 안료 또는 염료를 포함하는 UV 경화 가능한 잉크이다. 실시예에서, 제1 수지와 제2 수지의 차이는, 제1 수지에는 > 0.5 중량%의 이형제 또는 슬립제가 존재하고 제2 수지에는 이형제 또는 슬립제가 존재하지 않거나 실질적으로 존재하지 않는다(< 0.5 중량%)는 것이다.

실시예에서, 제2 경화 수지는 파단 신장률이 적어도 150%, 바람직하게는 200% 내지 300%, 예를 들어 200 내지 250%이다. 실시예에서, 제2 경화 수지는 탄성 계수(modulus)(또는 영률)가 1 내지 50 MPa, 예를 들어 10 내지 20 MPa이다. 본 발명에서, 파단 신장률 및 탄성 계수는 하기 방법을 사용하여 측정되었다: ASTM D638-14 "플라스틱의 인장 특성을 위한 표준 시험 방법". 외부층(제1 경화 가능 수지)은 리본으로부터 광섬유의 방출을 용이하게 하기 위한 이형제를 포함할 수 있다. 광섬유 조립체를 완전히 둘러싸고 캡슐화하는 데에 사용되는 종래의 리본 매트릭스 재료는 개별 섬유의 이탈 또는 섬유 리본의 분리를 용이하게 하기 위한 특정량의 이형제를 포함한다. 본 발명의 경우, 이형제의 양을 감소시키는 것이 바람직하다. 놀랍게도, 이형제의 양을 감소시킴으로써, 광섬유를 제거할 때의 파손 지점(파괴 지점)이 비드와 외부층 사이의 계면으로 또는 광섬유에 대한 손상 가능성이 적기 때문에 바람직한 외부층 자체로 이동한다는 것이 밝혀졌다.

실시예에서, 제1 경화 수지의 외부층의 두께는 2 내지 10 마이크로미터, 예를 들어 3 내지 5 마이크로미터이다.

리본 견고성은 인장 시험기(예로서, Instron 5567)와 같은 기계적 시험기를 사용하여 시험될 수 있다. T-박리 시험에서, 단일 섬유 또는 리본의 단부로부터의 섬유 그룹은 인장 시험기의 그립에 클램핑되고, 리본의 동일한 단부로부터의 나머지 섬유는 인장 시험기의 반대쪽 그립에 클램핑되며 양쪽을 분리하는 힘이 측정된다. 그러한 T-박리 시험에서, 단일 접합부를 파괴하는 힘이 측정된다. 실시예에서, T-박리 시험에서 광학 리본을 분리하기 위해 요구되는 힘은 0.01 N 내지 0.1 N, 바람직하게는 0.01 N 내지 0.05 N이다.

실시예에서, 제1 접합부를 형성하는 제1 비드는 제1 쌍의 인접한 광섬유를 연결하고, 연속 비드에 의해 형성된 연속적인 접합부는 다른 쌍의 인접한 광섬유를 연결하며, 추가 쌍의 적어도 하나의 광섬유는 제1 쌍의 광섬유와 상이하다. 실시예에서, 광섬유 조립체의 각각의 길이방향 위치에는 최대 하나의 접합부가 존재한다.

이 실시예의 제1 예에서, 비드는 계단식 패턴을 가질 것이다. 실시예에서, 상기 비드의 계단식 패턴의 단부에서, 상기 패턴의 마지막 비드 다음에 오는 비드는 동일한 폭 방향으로 후속하는 계단식 패턴을 시작하며, 바람직하게는 연속적인 계단식 패턴은 상기 2개의 계단식 패턴을 연결하는 제2 경화 수지가 존재하지 않는다는 점에서 서로 자유롭다. 이러한 일련의 계단식 패턴은 바람직하게는 섬유의 길이에 걸쳐 반복됨으로써, 평면도에서 볼 때 복수의 섬유 위에 톱니형 배열을 형성할 수 있다. 이 톱니형 배열의 실시예에서, 피치(P)는 동일한 폭 방향에서 계단식 패턴의 재발생과 동일한 길이를 갖는 것으로 정의되고 피치(P)는 10 배 W 내지 100 배 W, 바람직하게는 15 배 W 내지 80 배 W인 길이를 갖는다.

도 4a 및 도 4b는 톱니형 배열을 갖는 광섬유 리본(400)의 실시예를 개시한다. 도 4의 이러한 배열에서, 어떤 비드(4)도 연결되지 않으며 복수의 비드는 불연속 라인으로서 배열된다. 톱니형 배열은 피치(P)를 갖는 톱니파의 흔적을 따르는 일정한 반복을 갖는다(도 4b 참조).

도 5는 톱니형 배열을 갖는 광섬유 리본(500)의 실시예를 개시한다. 복수의 비드는 상기 제2 경화 수지의 부분 연속 라인으로서 배열된다. 연속 라인은 가장 먼 에지로부터 확인되는 제1 및 제2 광섬유(2) 사이에 도포되는 제1 비드(4)로 시작한다. 이 연속 라인은, 상기 제2 광섬유의 상단 위에서 천이 부분(9)에 의해 제2 및 제3 광섬유 사이의 홈으로 이어지고, 또한 상기 제3 광섬유의 상단 위에서 천이 부분(9)에 의해 제3 및 제4 광섬유 사이의 홈으로 이어진다. 연속 라인은 제5 및 제6(마지막) 광섬유 사이의 홈에서 종결된다. 새로운 연속 라인은 제1 연속 라인으로부터 피치(도 4에 도시됨)의 거리(P)에서 제1 광섬유와 제2 광섬유 사이의 홈에서 다시 시작된다.

도 6은 톱니형 배열을 갖는 광섬유 리본(600)의 실시예를 개시한다. 복수의 비드는 상기 제2 경화 수지의 연속 라인으로서 배열된다. 도 5에 도시된 실시예와의 차이점은 제1 톱니형 배열의 제5 및 제6 광섬유(2) 사이의 비드(4)와 제2 톱니형 배열의 제1 및 제2 광섬유(2) 사이의 비드(4) 사이에 수지 라인(9')이 있다는 것이다.

계단식 패턴을 갖는 실시예의 다른 예에서, 제1 계단식 패턴은 제1 폭 방향으로 형성되고 상기 계단식 패턴의 단부에서 반대 방향으로 추가적인 계단식 패턴이 형성된다. 이러한 일련의 계단식 패턴은 바람직하게는 섬유의 길이에 걸쳐 반복됨으로써, 평면도에서 볼 때 복수의 섬유 위에 지그재그형 배열을 형성할 수 있다. 복수의 비드는 섬유 조립체가 절첩된 상태로 될 때 섬유 조립체의 복수의 인접한 광섬유가 동일한 가상 평면에서 연장되는 방식으로 제공되었다. 이 지그재그형 배열의 실시예에서, 피치(P)는 동일한 폭 방향에서 계단식 패턴의 재발생과 동일한 길이를 갖는 것으로 정의되고 피치(P)는 14 배 W 내지 140 배 W, 바람직하게는 18 배 W 내지 100 배 W인 길이를 갖는다.

도 2a는 지그재그형 배열을 갖는 광섬유 리본(100)의 제1 실시예를 개시한다. 이 배열에서, 어떤 비드(4)도 연결되지 않으며 복수의 비드는 불연속 라인으로서 배열된다. 도 2b는 지그재그형 배열을 갖는 광섬유 리본(200)의 제2 실시예를 개시한다(이 배열은 비드의 중간 지점을 연결하는 흑색 줄무늬 라인으로 도시됨). 도 2a와의 차이는 접합 길이(l)가 더 짧다는 것이다. 이 배열에서, 어떤 비드(4)도 연결되지 않으며 복수의 비드는 불연속 라인으로서 배열된다.

도 3은 지그재그형 배열을 갖는 광섬유 리본(300)의 제3 실시예를 개시한다. 복수의 비드(4)는, 도 6의 경우와 동일한 방식으로, 상기 제2 경화 수지의 연속 라인으로서 배열되어 천이 부분(9, 9')을 갖는다. 도 2a, 도 2b 및 도 3에 따른 실시예의 지그재그형 배열은 도 2b에 도시된 바와 같이 피치(P)를 갖는 삼각파의 흔적을 따르는 일정한 반복 배열을 갖는다.

실시예에서, W는 2 내지 10 mm, 바람직하게는 2 내지 4 mm이다. 폭(W)은 W = D x N이 되도록 직경(D)을 각각 갖는 광섬유의 개수(N)에 의해 효과적으로 형성된다.

실시예에서, 광섬유 조립체의 폭(W)에 걸친 특정 길이방향 위치에 하나의 접합부가 존재한다. 실시예에서, 광섬유 조립체의 폭(W)에 걸친 각각의 길이방향 위치에 하나의 접합부가 존재한다. 다시 말해서, 하나의 특정 길이방향 위치에서, 2개의 광섬유 사이의 접합부만이 존재하고, 2개의 인접한 광섬유의 다른 세트 사이에는 접합부가 존재하지 않는다. 이 구조는 필요한 접합부의 양을 최소화하고 최대한의 가요성을 허용한다.

도 10은 경화 수지의 연속 라인을 갖는 지그재그형 배열을 갖는 본 발명에 따른 리본의 사진을 도시한다.

본 발명의 광섬유 리본은 광섬유 케이블 유닛 및 광섬유 케이블을 형성하는 데에 사용될 수 있다. 그러한 광섬유 케이블 유닛의 예가 도 11에 도시되어 있으며, 이 유닛은 12개의 광섬유의 24개의 리본을 갖는다. 이 케이블 유닛은 288개의 광섬유를 매우 높은 섬유 밀도로 패킹한다.

일 양태에서, 본 발명은 폴리머 외피에 의해 둘러싸인 본 발명에 따른 하나 이상의 광섬유 리본을 포함하는 광섬유 케이블 유닛에 관한 것이다. 다른 양태에서, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 광섬유 리본 또는 광섬유 케이블 유닛 중 하나 이상을 포함하는 광섬유 케이블에 관한 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 대량 융착 접속을 가능하게 하고 상기 리본으로부터 상기 섬유를 손상시키는 일 없이 광섬유가 제거/박리되게 하는 가요성 광섬유 리본을 제조하는 것을 목표로 한다. 전술한 바와 같은 실시예에 따르면, 이는 광섬유의 외부층에 대한 비드의 화학적 결합에 의해 수행되어 광섬유로부터의 섬유 박리 동안 파손 지점을 지시한다. 본 발명의 일부인 유사한 결과를 제공할 수 있는 다른 해결책이 존재한다. 제1 해결책은 비드의 도포 전에 외부층이 완전히 경화된 경우에도 외부층에 존재하는 이형제의 양을 감소시키는 것이다. 본 발명자는 이것이 또한 파손 지점을 비드와 외부층 사이로, 외부층 자체로 또는 외부층과 제2 코팅층(또는 잉크층) 사이의 계면으로 이동시킨다는 것을 관찰하였다. 다른 해결책은 비드 재료의 계수를 증가시켜 비드(경화 후)를 보다 취성화시킴으로써 파손 지점을 비드 자체로 이동시키는 것이다. 광섬유의 무결성을 유지하면서 비드가 파괴된다.

개시된 실시예에 대한 다른 변형은 도면, 본 개시 및 첨부된 청구범위의 연구로부터 청구된 발명을 실시함에 있어 본 기술 분야의 숙련자에 의해 이해되고 영향을 받을 수 있다. 청구범위에서, "포함하는"이라는 단어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 단수 형태는 복수를 배제하지 않는다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 본 발명의 하나 이상의 목적은 첨부된 청구범위에 의해 달성된다.

Claims (18)

1. 광섬유 리본의 제조 방법이며, 상기 방법은
   길이방향 광섬유 조립체를 제공하도록 복수의 광섬유를 공급하는 단계로서; 상기 복수의 광섬유는 서로 평행하고 인접해 있고; 복수의 광섬유 각각은, 중심으로부터 그 주변까지, 유리 코어, 유리 클래딩, 1차 코팅, 2차 코팅 및 부분적으로 경화된 제1 경화 가능 수지로 형성된 외부층을 포함하는 것인, 단계;
   디스펜서로부터 상기 조립체의 표면에 제2 경화 가능 수지를 도포하는 단계로서, 제2 경화 가능 수지는 복수의 광섬유의 2개의 인접한 광섬유 사이에 접합부를 형성하도록 구성된 복수의 연속적인 세장형 직선 비드를 형성하는 것인, 단계; 및
   제2 경화 가능 수지를 경화시키고 상기 부분적으로 경화된 제1 경화 가능 수지, 외부층, 각각의 광섬유의 경화를 완료하여 접합부를 형성하기 위해 제2 경화 가능 수지의 비드가 상부에 도포된 상기 조립체를 경화 스테이션을 통해 통과시키는 단계
   를 포함하고,
   상기 복수의 연속적인 세장형 직선 비드 중 연속되는 2개의 비드는 상기 제2 경화 가능 수지의 천이 부분에 의해 연결되고, 평면도에서 볼 때 상기 천이 부분은 지그재그형 배열 또는 톱니형 배열을 갖는, 광섬유 리본의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 길이방향 광섬유 조립체를 제공하도록 복수의 광섬유를 공급하기 전에, 상기 복수의 광섬유 각각의 외부층의 제1 경화 가능 수지는 부분적으로 경화된 제1 경화 가능 수지의 외부층을 갖는 광섬유를 제공하기 위해 85% 내지 95%의 경화 정도로 부분적으로 경화되는, 광섬유 리본의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 광섬유 각각의 제1 경화 가능 수지의 외부층은 산소를 포함하는 환경에서 부분적으로 경화되는, 광섬유 리본의 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 환경은 500 ppm 내지 3500 ppm의 산소를 포함하는, 광섬유 리본의 제조 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 경화 가능 수지는 100 내지 1000 cPS의 점도로 도포되는, 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 제2 경화 가능 수지는 100 내지 400 cPs의 점도로 도포되는, 광섬유 리본의 제조 방법.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 경화 가능 수지는 최대 60℃의 온도로 가열되고 도포되는, 광섬유 리본의 제조 방법.
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디스펜서는 상기 광섬유 조립체의 길이방향을 가로지르는 방향으로 진동하는, 광섬유 리본의 제조 방법.
9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화 스테이션은 제2 경화 가능 수지의 상기 비드를 경화시키고 광섬유의 외부층을 위한 부분적으로 경화된 제1 경화 가능 수지의 경화를 완료하기 위해 자외선(UV) 복사선을 방출하는, 광섬유 리본의 제조 방법.
10. 광섬유 리본이며,
    길이방향으로 연장되고 평행하게 배열되어 광섬유 조립체를 형성하는 복수의 인접한 광섬유;
    상기 조립체의 길이를 따라 배열된 제2 경화 수지의 복수의 연속적인 세장형 직선 비드를 포함하고;
    - 상기 복수의 비드 각각은 상기 복수의 광섬유의 2개의 인접한 광섬유 사이에 세장형 접합부를 형성하도록 구성되며;
    상기 복수의 광섬유 각각은, 중심으로부터 그 주변까지, 유리 코어, 유리 클래딩, 1차 코팅, 2차 코팅 및 제1 경화 수지로 형성된 외부층을 포함하고;
    각각의 세장형 접합부의 제2 경화 수지는 2개의 인접한 광섬유의 각각의 제1 경화 수지에 화학적으로 결합되고,
    상기 복수의 비드 중 연속되는 2개의 비드는 상기 제2 경화 수지의 천이 부분에 의해 연결되고, 평면도에서 볼 때 상기 천이 부분은 지그재그형 배열 또는 톱니형 배열을 갖는, 광섬유 리본.
11. 제10항에 있어서, 제1 경화 수지 또는 제2 경화 수지 또는 제1 및 제2 경화 수지는 경화 자외선(UV) 경화 가능 수지인, 광섬유 리본.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 제1 접합부를 형성하는 제1 비드는 제1 쌍의 인접한 광섬유를 연결하고, 연속 비드에 의해 형성된 연속적인 접합부는 다른 쌍의 인접한 광섬유를 연결하며, 추가 쌍의 적어도 하나의 광섬유는 제1 쌍의 광섬유와 상이한, 광섬유 리본.
13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 광섬유 조립체의 각각의 길이방향 위치에는 최대 하나의 접합부가 존재하는, 광섬유 리본.
14. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 접합부의 재료는 파단 신장률이 적어도 150%인, 광섬유 리본.
15. 제14항에 있어서, 상기 접합부의 재료는 파단 신장률이 200 내지 300%인, 광섬유 리본.
16. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 접합부의 재료는 탄성 계수가 1 내지 50 MPa인, 광섬유 리본.
17. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 비드는 상기 조립체의 일 측면에만 배열되는, 광섬유 리본.
18. 삭제

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