(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス光ファイバの外周に一次被覆層を設けてなる光ファイバ素線と、
前記光ファイバ素線の外周に２層以上の二次被覆層を設けてなる光ファイバ心線と、
前記光ファイバ心線の外周に設けられた外皮と、
を備え、
前記一次被覆層と前記二次被覆層との間の引き抜き力が２Ｎ／２０ｍｍ以上かつ１５Ｎ／２０ｍｍ以下であり、
前記２層以上の二次被覆層の層間のうち、少なくとも１つの層間における引き抜き力が２Ｎ／２０ｍｍ以上かつ１５Ｎ／２０ｍｍ以下であり、
前記光ファイバ心線と前記外皮との間の引き抜き力が１Ｎ／１０ｍｍ以上かつ２０Ｎ／１０ｍｍ以下である
ことを特徴とする光ファイバケーブル。
【請求項２】
前記光ファイバ心線の片側または両側に前記光ファイバ心線と並行に配置されたテンションメンバと、前記光ファイバ心線と前記テンションメンバとを一体的に被覆する外皮と、を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバケーブル。
【請求項３】
前記二次被覆層は、前記光ファイバ素線の外周に設けられた内層二次被覆層と、前記プライマリ層の外周に設けられた外層二次被覆層とを有し、
前記内層二次被覆層と前記外層二次被覆層との間の引き抜き力が１５Ｎ／２０ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ心線および光ファイバケーブルに関するものであり、特に湿熱環境に曝されても伝送ロスの増加が生じにくい光ファイバケーブル及びそれに用いられる光ファイバ心線に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの製造に際しては、光ファイバの強度低下を防ぐため、線引工程において、石英ガラスの外周に直ちに被覆樹脂が被覆される。光ファイバ用の被覆樹脂としては、主に紫外線硬化型樹脂が用いられている。紫外線硬化型樹脂としては、ウレタンアクリレート系もしくはエポキシアクリレート系が用いられている。
【０００３】
光ファイバは、様々な外的応力やそれによって発生するマイクロベンドによって伝送ロスが増加する。そのため、そのような外的応力から光ファイバを保護するため、一般的には軟質層と硬質層の２層構造からなる被覆が施されている。石英ガラスと接触する内層には比較的ヤング率の低い軟質の樹脂を用いることでバッファ層とし（以下、プライマリ層と呼ぶ）、外層には比較的ヤング率の高い硬質の樹脂を用いることで保護層としている（以下、セカンダリ層と呼ぶ）。一般的には、プライマリ層はヤング率３ＭＰａ以下、セカンダリ層はヤング率５００ＭＰａ以上の樹脂が用いられている。また、必要に応じてこれに識別用の極めて薄い着色層を施す場合もある。
以降、本明細書においては、この石英ガラスの外周にプライマリ層、セカンダリ層を施した光ファイバを光ファイバ素線と呼び、このプライマリ層とセカンダリ層を併せて一次被覆層と呼ぶ。
【０００４】
光ファイバ素線はそのまま使用すると強度的に弱いので、用途によっては、さらに光ファイバ素線の外周に、熱可塑性樹脂、紫外線硬化樹脂などの二次被覆層を施し、光ファイバ心線として用いられる。（特許文献１参照）さらにその外周に外皮を施し、光ファイバケーブルと使用してすることもある。
【０００５】
このような光ファイバケーブルが湿熱環境に長時間曝されると伝送ロスが増大するケースがある。このように湿熱環境で長期間使用しても光ファイバの伝送ロスの増大を防いだ信頼性の高い光ファイバとするために、光ファイバ心線の周囲に金属フィルムや防水混和物を使用するなど、種々な提案がなされてきている。（特許文献２参照）
【特許文献１】特許第３９５５８２９号
【特許文献２】特開２００４−８５７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の光ファイバの著しい普及によって、光ファイバケーブルはその適用範囲が大きく拡大してきている。これは光ファイバケーブルが使用される環境が多様化してきていること、さらには、新規なケーブル構造が開発さてれてきていることを意味している。そのため、光ファイバケーブルに求められる長期信頼性はさらに厳しいものとなってきている。
このような状況も手伝い、湿熱環境に曝されても伝送ロスの増加が生じにくい光ファイバケーブルの検討がなされてきている。
しかしながら、現状提案されている多くのものは、ケーブル構造を変えることで光ファイバ心線に水分が到達するのを避けたり、水分の到達量を減少させる構成とするものであり、このような場合、他の弊害が生じたり、製造性が悪化したりする問題が生じる。たとえば前述した特許文献２のように光ファイバ心線の周囲に金属フィルムや防水混和物を使用した場合は、光ファイバ心線を光ファイバケーブルから取り出すときに前述の金属フィルムや防水混和物が取り出し作業の邪魔になる問題や光ファイバケーブルの製造性が悪くなる問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、例えば、光ファイバケーブルが、使用環境や経年劣化、特に、湿熱環境下に曝された時に伝送ロスが増加しにくく、さらに製造性のよい光ファイバ心線を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバ心線は、ガラス光ファイバの外周に一次被覆層を設けてなる光ファイバ素線の外周に２層以上の二次被覆層を設けてなる光ファイバ心線であって、前記一次被覆層と二次被覆層の層間または前記２層以上の二次被覆層の層間のうち、少なくとも１つの層間における引き抜き力が１５Ｎ／２０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る光ファイバケーブルは、前記光ファイバ心線の外周に、さらに外皮を有し、前記光ファイバ心線と前記外皮間の引き抜き力が２０Ｎ／１０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る光ファイバケーブルは、上記の発明において、前記光ファイバ心線の片側または両側に前記光ファイバ心線と並行に配置されたテンションメンバと、前記光ファイバ心線と前記テンションメンバとを一体的に被覆する外皮と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、湿熱環境下に曝された際の伝送ロス増を抑制した製造性のよい光ファイバケーブルを提供することができる。
また、上述の光ファイバケーブルに用いられる光ファイバ心線を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に図を用いて本発明の光ファイバ心線および光ファイバケーブルを詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る光ファイバ心線１０の横断面を示したものである。本発明の一実施形態に係る光ファイバ心線１０は、図１に示すようにガラス光ファイバ１１の外周に一次被覆層１２を設けてなる光ファイバ素線１４の外周に二次被覆層１３を設けてなる。
【００１３】
一般的な光ファイバ心線と同様に、この光ファイバ心線１０において、一次被覆層１２は紫外線硬化型樹脂などを用い、線引きされたガラス光ファイバ１１の外周に塗布して形成される。また、一次被覆層１２は、特に図示しないが前述したプライマリ層、セカンダリ層を有する。一次被覆層１２に紫外線硬化型樹脂を用いる場合、特にウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂の使用が望ましい。その理由は、当該樹脂は、柔軟性に富み、裸のガラス面に対して良好な緩衝機能が期待できるからである。
【００１４】
一方、本発明の光ファイバ心線１０において二次被覆層１３は２層以上からなり、図１においては二次被覆層１３が、内層二次被覆層１３ａ、外層二次被覆層１３ｂの２層からなる例を示している。二次被覆層１３は、熱可塑性樹脂、紫外線硬貨樹脂等を用いて形成される。この二次被覆層１３に用いる被覆樹脂は、特に限定されないが、例えば、心線取り扱い性の観点からヤング率が５０〜１５００ＭＰａのものを使用するとよい。特に内層二次被覆層１３ａは心線一括被覆除去力の観点から、ヤング率が２００ＭＰａ以下のものを使用すると良い。
【００１５】
また、光ファイバとしての光学特性を満足させるためには、ガラス光ファイバ１１の外径は８０〜１２５μｍが好ましく、一次被覆層１２の外径は１２５〜５００μｍが好ましく、二次被覆層１３の外径は３００〜１０００μｍが好ましい。
このとき、一次被覆層１２の厚さは２０〜１９０μｍが好ましく、二次被覆層１３の厚さは１２５〜４００μｍが好ましい。また、製造性の観点から二次被覆層１３の各層の厚さは５０μｍ以上が好ましい。
【００１６】
本発明の光ファイバケーブルの構造は、特に限定されないが、たとえば、図２に示すドロップ光ファイバケーブルなどとすることができる。
図２は、本発明の一実施形態に係る光ファイバケーブル２０の横断面を示したものである。図２に示すように、本発明の一実施形態に係る光ファイバケーブル２０は、その中心部に本発明の一実施形態に係る光ファイバ心線１０を１本有している。
光ファイバ心線１０の両側には、おおよそ光ファイバ心線１０の中心とその中心が同一平面上に位置するように一対のテンションメンバ２１、２１が配置されている。このテンションメンバ２１の材質は、例えば、アラミド繊維束、あるいは強化繊維としてアラミド繊維を用いた繊維強化プラスチック（以下単にＦＲＰという）、単鋼線等からなっている。
【００１７】
この光ファイバ心線１０と一対のテンションメンバ２１、２１を覆うように外皮２２が施され、この外皮２２は、たとえばＥＶＡ（エチレン酢酸ビニルコポリマー）やＥＥＡ（エチレン・アクリル酸エチル共重合体）等の樹脂からなり、樹脂にさらに難燃剤を添加してもよい。
この光ファイバケーブルは断面が略矩形であり、短辺側の外表面には光ファイバ心線１０を取り出す際、この外皮２２を容易に裂くことができるように、光ファイバ心線１０にその先端が向くように切欠２３が形成されている。この切欠２３はケーブル長手方向に沿って連続して形成されている。
なお、図２では光ファイバ心線１０が１本のみの例を示したが、光ファイバ心線を複数有する構成としてもよい。また、テンションメンバ２１は片側を省略し１本としてもよく、切欠２３を省略することもできる。
さらに、図２では光ファイバ心線１０が２層の二次被覆層１３を有する例を示したが、二次被覆層１３の層数は２層以上であればよく、たとえば３層でもよい。
【００１８】
また、本発明の光ファイバ心線１０は、一次被覆層１２と二次被覆層１３の層間または２層以上の二次被覆層、ここでは内層二次被覆層１３ａ、外層二次被覆層１３ｂの層間のうち、少なくとも１つの層間における引き抜き力が１５Ｎ／２０ｍｍ以下である。
さらに本発明の光ファイバケーブルは、光ファイバ心線と外皮間の引き抜き力が２０Ｎ／１０ｍｍである。
このようにすることで、湿熱環境下に曝された際の伝送ロス増を抑制できる。
さらに、また、心線突き出し特性や温度特性の観点からは一次被覆層１２と二次被覆層１３の層間、および二次被覆層同士の層間における引き抜き力は２Ｎ／２０ｍｍ以上であることが好ましい。
また、ケーブル端末からの心線突き出し特性やケーブル温度特性を良好に保つために、光ファイバ心線と外皮間の引き抜き力は１Ｎ／１０ｍｍ以上が好ましい。
【００１９】
このとき引き抜き力は、例えば、二次被覆層１３や外皮を構成する材料にシリコン系の滑材やフィラーを添加したり、各層間に滑材が添加された薄い（例えば５μｍの）コーティング層を設けることで小さくすることができる。
また、光ファイバ心線と外皮間の引き抜き力は、たとえば、光ファイバケーブルを製造するときに溶融した外皮材料が心線に対して低圧力で被覆する様に、外皮を押し出すときの口金を調整する、いわゆるパイプ押出方式を用いることでも小さくすることができる。
【００２０】
以下、本発明の光ファイバ心線および光ファイバケーブルを実施例１〜８、比較例１〜５を用いて具体的に説明する。
［実施例１〜８、比較例１〜５］
上述のような構成において、各層間の引き抜き力が異なる実施例１〜８、比較例１〜５の光ファイバケーブル２０を作製し、ヤング率、一括被覆除去力、湿熱環境下での伝送損失増加を調べた。なお、各層間の引き抜き力は各層の滑材の量を調整することにより行った。得られた結果を表１に示す。
【００２１】
サンプルの光ファイバ心線の製造にあたって、まず、外径（直径）１２５μｍのガラス光ファイバの外周に一次被覆層を形成し、ＩＴＵ−Ｔ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｓｅｃｔｏｒ）Ｇ．６５２準拠のシングルモード光ファイバ素線を製造した。一次被覆層の外径は約２５０μｍとした。
なお、一次被覆層の樹脂材料としては、ウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂を用いた。
【００２２】
さらに得られた光ファイバ素線の外周に１層または２層からなる二次被覆層を形成し、光ファイバ心線とした。なお、比較例４，５は二次被覆層が１層からなる構成とし、それ以外は二次被覆層が２層からなる構成としている。二次被覆層を２層としたものは、まず内層二次被覆層を施して外径を０．５ｍｍとし、別工程で外層二次被覆層をオーバーコートすることにより外径を０．９ｍｍとした。二次被覆層の樹脂材料としては、ウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂、または熱可塑性エラストマーを用いた。
【００２３】
さらに得られた光ファイバ心線の両側に、おおよそ光ファイバ心線１０の中心とその中心が同一平面上に位置するように一対のテンションメンバ２１、２１を配置し、外皮２２で一体的に被覆することで光ファイバケーブル２０とした。テンションメンバ２１には、単鋼線を用いた。
この光ファイバケーブル２０は断面が略矩形であり、短辺側の外表面には切欠２３がケーブル長手方向に沿って連続して形成されている。
この光ファイバケーブルの外径は、長辺×短辺が約４．５ｍｍ×約２．５ｍｍである。
【００２４】
【表１】
0005479687.tif 000002
【００２５】
ここで、各特性の測定は、以下のように行った。
（ヤング率）
０．２ｍｍ厚シートを作成し、幅６ｍｍの短冊片を作製し、チャック間距離２５ｍｍのテンシロン型引っ張り試験で測定した。試験温度は２３℃、引っ張り速度は１ｍｍ／分の条件で引張り試験を行い、チャートの開始点は接線を引いて補正し、２．５％伸びの実測値を読み取って算出した。
なお、紫外線硬化樹脂の場合は、紫外線照度２００ｍＷ／ｃｍ２、ＵＶ照射量１０００ｍＪ／ｃｍ２の条件で硬化させて０．２ｍｍ厚シートを作成し、熱可塑性樹脂の場合は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１１３に規定した２ｍｍ厚の２号形試験片を作成して試験サンプルとした。
【００２６】
（一次被覆と二次被覆、および二次被覆の層間の引き抜き力）
一次被覆と二次被覆、および二次被覆の層間の引き抜き力は、光ファイバ心線の状態で図３に示す引抜き力の測定方法を用いて求めた。サンプルの光ファイバ心線３１の先端に、サンドペーパー３２を接着し、これが上になるように引抜き力の測定装置３３の吊りフレーム３４の下方水平ベース部３５に設けた穴３６に上側から通す。サンドペーパー３２の底面側の光ファイバ心線３１の外周に、測定する層間まで切り込み３１ａを入れ、サンドペーパー３２を下方水平ベース部３５にひっかかるようにして、下方へ５．０ｍｍ／分の引っ張り速度で引っ張る。そして、任意の長さだけ引き抜き、そのときの最大応力を、吊りフレーム３４の上方水平ベース部３７に設けたセンサ（ロードセル）３８により測定した。
【００２７】
（心線と外皮間の引き抜き力）
光ファイバ心線と外皮間の引き抜き力は、光ファイバケーブケーブルの状態で図４に示す引抜き力の測定方法により求めた。サンプルの光ファイバケーブル４１の先端部分において、光ファイバ心線３１のみが残る様に外皮、テンションメンバを取り除き、これを引抜き力の測定装置３３の吊りフレーム３４の下方水平ベース部３５に設けた穴３６に下側から通す。すなわち下方水平ベース部３５の上部には光ファイバ心線３１のみの部分、下方水平ベース部３５の下部には外皮を有する光ファイバケーブル４１がくるように配置する。次に、外皮、テンションメンバを取り除いた光ファイバ心線３１の上部をエアチャック４２で把持し、この状態で、下方へ１０．０ｍｍ／分の引っ張り速度で外皮を引っ張る。そして、任意の長さだけ引き抜き、そのときの最大応力を、吊りフレーム３４の上方水平ベース部３７に設けたセンサ（ロードセル）３８により測定した。
【００２８】
（一括被覆除去力）
被覆除去具（Micro-Strip、Micro Electronics,Inc製）を用いて、光ファイバ心線の端末２０ｍｍ部分の被覆を除去する際の最大荷重を引張試験機にて測定した。引張速度は１００ｍｍ／分とした。
なお、コネクタ付け作業の際には光ファイバ心線の被覆を除去し、ガラス光ファイバを露出させる必要があるが、一括被覆除去力が２０Ｎ／２０ｍｍ以下であれば汎用の被覆除去工具を用いて容易に被覆除去が可能であり、また、一括被覆除去力が５Ｎ／２０ｍｍ未満の場合は心線突き出し量、ケーブル温度特性に影響が出てしまうことがある。
したがって、一括被覆除去力は５Ｎ／２０ｍｍ以上、２０Ｎ／２０ｍｍ以下が好ましい。
【００２９】
（湿熱試験）
得られた光ファイバケーブルにＪＩＳ  Ｃ  ６００６８に規定される温湿度サイクルを施した。なお、ＪＩＳ  Ｃ  ６００６８に規定される温湿度サイクルは、図５に示す温度サイクルであり、２０℃を下回る温度では湿度設定をしていないが、それ以外では常に湿度を９３％に設定した。この温湿度サイクルは水分の呼吸作用による影響を評価する試験であり、通常行われる試験よりも露悪条件での試験を行うことにより、湿度に対する光ファイバケーブルの耐性を評価することを目的とした。この温湿度サイクルを１０サイクル施し、試験中の波長１５５０ｎｍにおける伝送損失の変動を横河電機（株）製  ＬＥＤ光源と光パワーメータを用いて測定した。
なお、伝送損失の変動が０．２ｄＢ／ｋｍより大きい場合は、情報の伝送エラーを発生させるおそれがあることから、表１において試験中の伝送損失の変動が０．２ｄＢ／ｋｍ以下を○とした。
【００３０】
表１において、二次被覆材料が「ＵＶ」と記載されているものは、二次被覆層の樹脂材料として、ウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂を用いたことを意味し、「熱可塑」と記載されているものは、二次被覆層の樹脂材料として、熱可塑性（エラストマーを用いたことを意味する。
【００３１】
表１の結果より、一次被覆層と二次被覆層の層間または２層以上の二次被覆層の層間のうち、少なくとも１つの層間における引き抜き力を１５Ｎ／２０ｍｍ以下とし、さらに光ファイバ心線と外皮間の引き抜き力を２０Ｎ／１０ｍｍ以下とすることで、湿熱試験における伝送損失の変動を０．２ｄＢ／ｋｍ以下に抑えることができることがわかる。
【００３２】
なお、一括被覆除去力を好適な範囲とするためには、実施例１〜５および比較例３に示すように、二次被覆層が２層からなる構成とし、一次被覆層と二次被覆層の層間または二次被覆層の層間のうち、いずれかの層間における引き抜き力を１５Ｎ／２０ｍｍ以下とするか、比較例４に示すように二次被覆層が１層からなる構成とし、一次被覆層と二次被覆層の層間における引き抜き力を１５Ｎ／２０ｍｍ以下とすればよいことがわかる。
【００３３】
しかしながら、一括被覆除去力と光ファイバケーブルとしたときの湿熱試験の両方を満足させるためには実施例１〜５のように二次被覆層が２層以上からなる構成とする必要があり、比較例４のように二次被覆層が１層からなる構成では光ファイバケーブルとしたときの湿熱試験で良好な結果を得ることができない。
【００３４】
なお、上記のような結果が得られた理由は、以下のように推定される。
光ファイバ心線の一次被覆層と二次被覆層の層間または二次被覆層の層間のうち、いずれかの層間における引き抜き力、及び光ファイバ心線と外皮間の引き抜き力を低く保つことで、光ファイバケーブルが厳しい湿度環境下に曝され、ケーブル内部に湿度が侵入してきた場合に、水分を意図的にこの被覆層間、及び光ファイバ心線と外皮間に溜めることができる。水分が溜まった場合にも、各層間の密着力が低いことにより不均一応力自体も低く抑えられるため、光ファイバのマイクロベンドによる損失増加を抑制することができる。
本発明の光ファイバケーブルは特殊なフィルムなどを用いないため、製造性もよく、光ファイバ心線取り出し性も良好である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る光ファイバ心線の一実施形態の横断面図である。
【図２】本発明に係る光ファイバケーブルの一実施形態の横断面図である。
【図３】光ファイバ心線の各層の引抜き力の測定方法を説明した概略説明図である。
【図４】光ファイバケーブルの外皮と光ファイバ心線間の引抜き力の測定方法を説明した概略説明図である。
【図５】湿熱試験における温湿度サイクルを示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０、３１  光ファイバ心線
１１  ガラス光ファイバ
１２  一次被覆層
１３  二次被覆層
１３ａ  内層二次被覆層
１３ｂ  外層二次被覆層
１４  光ファイバ素線
２０、４１  光ファイバケーブル
２１  テンションメンバ
２２  外皮
２３  切欠
３３  引抜き力の測定装置
【図１】
0005479687.tif 000003
【図２】
0005479687.tif 000004
【図３】
0005479687.tif 000005
【図４】
0005479687.tif 000006
【図５】
0005479687.tif 000007