JP7652184B2 - 光ファイバリボン及び光ファイバケーブル - Google Patents
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Description
本出願は、2020年3月9日出願の日本出願第2020-039645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。
細径の光ファイバは、光ファイバリボンのボビンへの巻き取り時や光ケーブル化時に、外径が250μmの光ファイバに比べて曲げによる側圧を受け易いため、耐側圧性が弱く、伝送損失が増加し易い。また、細径の光ファイバを用いた光ファイバリボンの場合、光ファイバと、該光ファイバを被覆するリボン用樹脂とが接触する面積が小さくなるため、リボン用樹脂の光ファイバに対する密着性が低いとリボン用樹脂が剥がれ易くなる。一方、リボン用樹脂の光ファイバに対する密着性を高め過ぎると、光ファイバリボンの末端を固定する際に光ファイバを単心分離することが難しくなる。
本開示によれば、細径の光ファイバを用いた場合に、耐剥離性と単心分離性との両立が可能であり、光ケーブルの伝送損失の増加を抑制することができる光ファイバリボン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リボンは、並列に配置された複数の光ファイバと、複数の光ファイバを被覆して連結するリボン用樹脂を含む連結樹脂層と、を有する光ファイバリボンであって、複数の光ファイバ各々の外径が220μm以下であり、複数の光ファイバ各々は、コア及びクラッドを含むガラスファイバと、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、プライマリ樹脂層を被覆する着色セカンダリ樹脂層と、を備え、着色セカンダリ樹脂層が、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含有する樹脂組成物の硬化物を含み、着色セカンダリ樹脂層に含まれるリンの含有量が0.03質量%以上0.30質量%以下であり、着色セカンダリ樹脂層の表面におけるリン-スズ錯体の量が300ppm以上7000ppm以下である。
本開示の実施形態に係る光ファイバリボン及び光ファイバケーブルの具体例を、必要により図面を参照しつつ説明する。本開示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。本実施形態において、(メタ)アクリレートとは、アクリレート又はそれに対応するメタクリレートを意味し、(メタ)アクリロイル等の他の類似表現についても同様である。
本実施形態に係る光ファイバリボンは、並列に配置された複数の光ファイバが、リボン用樹脂により被覆されている。リボン用樹脂は、複数の光ファイバを連結して連結樹脂層を形成する。
本実施形態に係る光ファイバケーブルは、上記の光ファイバリボンがケーブル内に実装されている。光ファイバケーブルとしては、例えば、複数のスロット溝を有するスロット型の光ファイバケーブルが挙げられる。スロット溝内には、上記光ファイバリボンを、各スロット溝における実装密度が25%から65%程度となるように実装することができる。実装密度とは、スロット溝の断面積に対するスロット溝内に実装される光ファイバリボンの断面積の割合を意味する。
(光重合性化合物)
光重合性化合物として、分子量800のポリプロピレングリコール、イソホロ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アクリレートと、ビスフェノールA骨格を有するエポキシアクリレートと、イソボルニルアクリレートと、N-ビニルカプロラクタムと、トリプロピレングリコールジアクリレートとを準備した。
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(TPO)と、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(Omnirad 184)を準備した。
シリコーン系滑剤として、変性シリコーンオイル(ポリエーテル変性、平均分子量15000)を準備した。
顔料として、酸化チタン及び銅フタロシアニンを準備した。
ウレタンアクリレートを40質量部、エポキシアクリレートを25質量部、イソボルニルアクリレートを6.2質量部、N-ビニルカプロラクタムを5質量部、トリプロピレングリコールジアクリレートを15質量部、TPOを0.8質量部、Omnirad184を1.0質量部、シリコーンオイルを1.0質量部、酸化チタンを3.0質量部、及び銅フタロシアニンを3.0質量部混合して、着色セカンダリ樹脂層用の樹脂組成物S1を調製した。
イソボルニルアクリレートの量を5.5質量部に変更し、TPOの量を1.5質量部に変更した以外は調製例1と同様にして、樹脂組成物S2を調製した。
イソボルニルアクリレートの量を5.0質量部に変更し、TPOの量を2.0質量部に変更した以外は調製例1と同様にして、樹脂組成物S3を調製した。
ウレタンアクリレートの量を25質量部に変更し、エポキシアクリレートの量を40質量部に変更し、イソボルニルアクリレートの量を5.0質量部に変更し、TPOの量を2.0質量部に変更した以外は調製例1と同様にして、樹脂組成物S4を調製した。
ウレタンアクリレートの量を15質量部に変更し、エポキシアクリレートの量を50質量部に変更し、イソボルニルアクリレートの量を5.0質量部に変更し、TPOの量を2.0質量部に変更した以外は調製例1と同様にして、樹脂組成物S5を調製した。
ウレタンアクリレートの量を7.5質量部に変更し、エポキシアクリレートの量を60質量部に変更し、イソボルニルアクリレートの量を2.5質量部に変更し、TPOの量を2.0質量部に変更した以外は調製例1と同様にして、樹脂組成物S6を調製した。
ウレタンアクリレートの量を7.5質量部に変更し、エポキシアクリレートの量を60質量部に変更し、イソボルニルアクリレートの量を2.0質量部に変更し、TPOの量を2.5質量部に変更した以外は調製例1と同様にして、樹脂組成物S7を調製した。
ウレタンアクリレートの量を7.5質量部に変更し、エポキシアクリレートの量を60質量部に変更し、イソボルニルアクリレートの量を1.5質量部に変更し、TPOの量を3.0質量部に変更した以外は調製例1と同様にして、樹脂組成物S8を調製した。
イソボルニルアクリレートの量を6.8質量部に変更し、TPOの量を0.25質量部に変更した以外は調製例1と同様にして、樹脂組成物S9を調製した。
ウレタンアクリレートの量を7.0質量部に変更し、エポキシアクリレートの量を60質量部に変更し、イソボルニルアクリレートの量を1.0質量部に変更し、TPOの量を4.0質量部に変更した以外は調製例1と同様にして、樹脂組成物S10を調製した。
分子量2000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、2-ヒドロキシエチルアクリレート及びメタノールの反応物であるウレタンアクリレートを75質量部、ノニルフェノールEO変性アクリレートを12質量部、N-ビニルカプロラクタムを6質量部、1,6-ヘキサンジオールジアクリレートを2質量部、TPOを1質量部、及びγ-メルカプトプロピルトリメトキシシランを1質量部混合して、プライマリ樹脂層用の樹脂組成物を調製した。
分子量1000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アクリレートを70質量部、2-フェノキシエチルアクリレートを10質量部、トリプロピレングリコールジアクリレートを13質量部、N-ビニルカプロラクタムを5質量部、TPOを1質量部、及びOmnirad 184を1質量部混合して、リボン用の樹脂組成物を調製した。
コア及びクラッドから構成される直径125μmの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と、セカンダリ樹脂層用の樹脂組成物とを塗布し、その後、紫外線を照射させることで樹脂組成物を硬化させ、厚さ20μmのプライマリ樹脂層とその外周に17.5μmの着色セカンダリ樹脂層を形成して、外径200μmの光ファイバを作製した。線速は1500m/分とした。
12本の着色光ファイバの周囲に、リボン用の樹脂組成物を被覆した後、紫外線を照射して硬化して連結樹脂層を形成し、図5に示す光ファイバリボンを作製した。図5は、作製された光ファイバリボン100Cを示す模式断面図である。光ファイバ10は、リボン用樹脂により一定の間隔で連結されている。光ファイバ同士の連結部の厚さは180μmから220μm、隣り合う光ファイバの中心間距離は255μm、光ファイバリボンの厚さは230μm±15μm、光ファイバリボンの幅は3.05mm±0.05mmであった。
光ファイバ及び光ファイバリボンについて、以下の評価を行った。実施例で作製した光ファイバ及び光ファイバリボンの評価結果を表1に、比較例で作製した光ファイバ及び光ファイバリボンの評価結果を表2に示す。
プライマリ樹脂層のヤング率は、23℃でのPullout Modulus(POM)法により測定した。光ファイバの2箇所を2つのチャック装置で固定し、2つのチャック装置の間の被覆樹脂層(プライマリ樹脂層及びセカンダリ樹脂層)部分を除去し、次いで、一方のチャック装置を固定し、他方のチャック装置を固定したチャック装置の反対方向に緩やかに移動させた。光ファイバにおける移動させるチャック装置に挟まれている部分の長さをL、チャックの移動量をZ、プライマリ樹脂層の外径をDp、ガラスファイバの外径をDf、プライマリ樹脂層のポアソン比をn、チャック装置の移動時の荷重をWとした場合、下記式からプライマリ樹脂層のヤング率を求めた。プライマリ樹脂層のヤング率は、0.6MPaであった。
ヤング率(MPa)=((1+n)W/πLZ)×ln(Dp/Df)
着色セカンダリ樹脂層の表面を、TOF-SIMSで分析した。使用装置をTRIFT V nanoTOF、イオン種Au+、加速電圧30kVとした。光ファイバの側方からイオンビームを照射して測定した。+337(m/z)のピークの値(リン-スズ錯体の量を表す)と+59(m/z)のピークの値(炭化水素の量を表す)の比(+337のピークの値/+59のピークの値)をppmで表しP-Sn錯体の量とした。
1mの光ファイバリボンを85℃、85%の環境で60日間保管した。光ファイバリボンの末端数cmを単心に口出しし、光ファイバリボンの長手方向に分離した。光ファイバリボンの端心にリボン用樹脂が残り易いが、リボン用樹脂が切断することなく1mを剥がせた場合を「A」、リボン用樹脂の切断回数が5回以内で1mを剥がせた場合を「B」、リボン用樹脂の切断回数が6回以上の場合、リボン用樹脂が剥がせない場合又は剥がせたとしても着色層に剥がれが生じた場合を「C」と評価した。
光ファイバリボンを幅方向に10回圧縮した後、心こぼれしなかった場合を「OK」と、心こぼれした場合を「NG」と評価した。
光ファイバケーブルを23℃の環境下に静置し、信号光の波長が1.55μmの時の伝送損失の値を測定した。測定値を以下の基準に従い評価した。
A:伝送損失が0.25dB/km以下。
B:伝送損失が0.25dB/km超0.3dB/km以下。
C:伝送損失が0.3dB/km超。
11 コア
12 クラッド
13 ガラスファイバ
14 プライマリ樹脂層
15 着色セカンダリ樹脂層
16 被覆樹脂層
20 連結部
21 非連結部
40 連結樹脂層
100,100A,100B,100C 光ファイバリボン
Claims (8)
- 並列に配置された複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバを被覆して連結するリボン用樹脂を含む連結樹脂層と、を有する光ファイバリボンであって、
前記複数の光ファイバ各々の外径が220μm以下であり、
前記複数の光ファイバ各々は、コア及びクラッドを含むガラスファイバと、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を被覆する着色セカンダリ樹脂層と、を備え、
前記着色セカンダリ樹脂層が、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と、ビスフェノール骨格を有する多官能モノマーと、シリコーン系滑剤と、を含有する樹脂組成物の硬化物を含み、
前記着色セカンダリ樹脂層に含まれるリンの含有量が0.03質量%以上0.30質量%以下であり、前記着色セカンダリ樹脂層の表面におけるリン-スズ錯体の量が300ppm以上7000ppm以下であり、
前記リボン用樹脂が、ウレタン(メタ)アクリレートの硬化物を含む、光ファイバリボン。 - 前記リン-スズ錯体の量が、500ppm以上6000ppm以下である、請求項1に記載の光ファイバリボン。
- 前記複数の光ファイバのうち隣り合う光ファイバの中心間の平均距離が220μm以上280μm以下である、請求項1又は請求項2に記載の光ファイバリボン。
- 前記樹脂組成物が、光重合開始剤として1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンを更に含有する、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リボン。
- 前記着色セカンダリ樹脂層のヤング率が、23℃で1200MPa以上である、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光ファイバリボン。
- 前記光ファイバリボンが、長手方向及び幅方向に間欠的に連結部と非連結部とを有する、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光ファイバリボン。
- 前記連結樹脂層が、前記複数の光ファイバのうち隣り合う光ファイバを連結する部分に凹みを有する、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の光ファイバリボン。
- 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の光ファイバリボンが、ケーブル内に実装された、光ファイバケーブル。
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