(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラスを主材とした光ファイバの直上にヤング率が２００ＭＰａ以上の紫外線硬化型樹脂を被覆し、その直上に破断伸びが２％以上の紫外線硬化型樹脂からなる着色層を被覆した光ファイバ心線の上に、ＵＬ規格でＶ２以上の難燃性を有し、ヤング率が２００ＭＰａ以上の熱可塑性樹脂を被覆して外被としたことを特徴とする光ケーブル。
【請求項２】
前記外被はハロゲンを含まず、断面外形が矩形または楕円状であることを特徴とする請求項１に記載の光ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報機器間の光接続（例えば、ＬＡＮ配線や機器配線など）に用いるような光ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の光通信技術の進歩により、光通信を用いたＬＡＮ（Local Area Network）配線や機器間配線などが採用されるようになってきた。屋内や車両内の光ＬＡＮ配線、および、機器間配線などで使用される光ケーブルとしては、込み入った部分や凹凸のあるような部分での配線もあることから、可撓性がよく、細径であることが望まれる。この光ケーブルは、通常のケーブルと比較して、比較的短尺（１ｍ〜２０ｍ）で用いられる。したがって、伝送損失は、通常ケーブルほどの低損失を要求されない。
【０００３】
光ケーブルの外形寸法が小さいと、単位体積当たりの表面積が大きくなり空気に触れやすく、また、環境上の問題から難燃性の低いハロゲンフリーの難燃剤を使用する必要があることから、ケーブル外被には重量％比で３割以上の難燃剤を入れる場合が多い。
【０００４】
また、この光ＬＡＮ配線や機器間配線などは、長距離間の光通信と異なり、例えば、屋内や車両内に設置された機器間の短距離での光通信となるため、シングルモード光ファイバと比べて光接続性が優位なコア径の大きいマルチモード光ファイバが用いられることが多い。しかし、マルチモード光ファイバは、汎用的なシングルモード光ファイバと比べると温度伸縮などの外乱要因を受け伝送損失が増加しやすい。そのため、光ファイバ心線のガラス直上の被覆層には、外乱要因を緩和できるようにヤング率が１ＭＰａ程度の軟質な紫外線硬化型アクリレート樹脂が使用されている。
【０００５】
一方、比較的に少心数でケーブル外形寸法が小さい光ケーブルとして、ドロップケーブルやインドアケーブルとして知られる形状のものがある（例えば、特許文献１参照）。この種の光ケーブルは、通常、１〜数本の光ファイバ心線の両側にテンションメンバを配し、全体を熱可塑性樹脂からなるケーブル外被で一体化している。また、前記特許文献１では、光ファイバ心線の周囲に繊維状の介在体を配して、耐衝撃特性や耐側圧特性を持たせるようにもしている。
【特許文献１】特開２００４−１４４８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＬＡＮや機器間配線などの光ケーブルとしては、ケーブルの下に凸部のあるような個所で、例えば、ニッパーなどの小型の作業工具を落としてしまうようなことも想定されることから、このような衝撃に耐える必要がある。しかしながら、光ケーブルの外形寸法が小さいと、ケーブルを保護するケーブル外被の厚さも薄くなるため、衝撃性に弱くなる。また、難燃性を高めるために添加されるノンハロゲン系の難燃剤は、添加量が増えるほどに弾性が低くなり、衝撃が加わった後は粘土のようにケーブル外被の潰れ痕が残り、光ファイバ心線にも損傷を生じやすい。
【０００７】
また、光ファイバ心線の被覆層に低ヤング率の樹脂を使用すると、光ファイバの伝送特性は良好になる反面、外部から衝撃を受けるとヤング率の低いアクリレート樹脂層が潰れやすい。これに伴って、光ファイバ心線の被覆層の最外層にある着色層も大きな歪が生じる。着色層は、着色剤の添加によって紫外線が透過しにくいため、硬化促進用に破断伸びが低い架橋成分を多く添加する。この結果、破断伸びは２％程度と非常に低くなることから破断伸びの限界を超えて損傷が生じる。
【０００８】
このため、上述した少心数で寸法の小さな光ケーブルでは、衝撃が加えられるとケーブル外被に潰れが生じやすく、光ファイバ心線の被覆にも損傷を生じやすい。ケーブル外被に潰れが生じると、その個所が曲げの起点となりやすく、許容曲げ径以下で曲げられる恐れがある。また、光ファイバ心線の損傷に関しては、温度変化や振動などが長期間加わる環境下で、ファイバガラスの破断が生じる恐れがあり、長期信頼性の観点での不安がある。
【０００９】
一方、特許文献１に開示したように、光ファイバの周囲を繊維状の介在体で覆うことによって耐衝撃性を向上させることは可能である。しかし、ＬＡＮや機器間配線などの光ケーブルは、通常、光コネクタを取付けて使用することが多く、繊維状の介在体があると、現場作業となるコネクタ取付性を低下させる等の問題がある。また、ケーブル外被の厚みを増加させることによっても、耐衝撃性を改善することは可能であるが、光ケーブルの外形寸法を大きくすることになり、配線スペースを増加させ、ケーブル曲げ剛性が大きくなり取扱い性が悪くなるという問題がある。
【００１０】
本発明は上述した実情に鑑みてなされたもので、ケーブル外被に適正な材料を選択し、また、光ファイバ心線の被覆層に適正な材料を選択し組合わせることにより、衝撃特性の改善された光ケーブルの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による光ケーブルは、石英ガラスを主材とした光ファイバの直上にヤング率が２００ＭＰａ以上の紫外線硬化型樹脂を被覆し、その直上に破断伸びが２％以上の紫外線硬化型樹脂からなる着色層を被覆した光ファイバ心線の上に、ＵＬ規格でＶ２以上の難燃性を有し、ヤング率が２００ＭＰａ以上の熱可塑性樹脂を被覆して外被とする。
なお、上記の外被はハロゲンを含まず、外被の断面外形が矩形または楕円状であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ケーブル外被の弾性を確保することにより、ケーブル外被の潰れを所定値以下に押えることができ、衝撃を受けた部分が曲げやすくなるのを軽減することができる。また、光ファイバ心線の被覆層の樹脂材料を上記のように選択することで、破断伸びの小さい着色層の損傷を軽減し、ガラスファイバが破断に至るのを抑制し、長期信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図により本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明による光ケーブルの概略を説明する図で、図１（Ａ）は断面矩形状の光ケーブルの一例を示し、図１（Ｂ）は光ケーブルのケーブル外被を特定する試験方法を示す図である。図中、１０は光ケーブル、１１は光ファイバ心線、１２はガラスファイバ、１３ａ，１３ｂは心線被覆層、１４は着色層、１６はケーブル外被、１７はテンションメンバ、１８は金属片、１９は錘を示す。
【００１５】
本発明による光ケーブル１０は、屋内や車両内に設置された複数の情報機器間を光学的に接続する光ケーブルで、比較的に短距離（例えば、１ｍ〜２０ｍ程度）の光配線でＬＡＮ構築等に用いるのに適した光ケーブル（ＬＡＮ用光ケーブル）を主な対象とする。この種の光ケーブル１０は、例えば、図１（Ａ）に示すように、２心以上の光ファイバ心線１１を列状に並べ、その両側にテンションメンバ１７を配するか又は配することなくケーブル外被１６で一体化して形成される。
【００１６】
光ファイバ心線１１には、石英ガラスからなり、コア径が５０μｍでクラッド径が１２５μｍのマルチモードのガラスファイバ１２を用いることができる。なお、石英ガラスを主材とした光ファイバは、コアとクラッドの両方が石英ガラスを主材としたものであってもよいし、コアのみ石英ガラスを主材としクラッドは硬質プラスチックからなるものであってもよい。
【００１７】
光ファイバ心線１１は、ガラスファイバ１２上を紫外線硬化型のアクリレート樹脂からなる外径２４５μｍ程度の被覆層１３ａ，１３ｂで被覆し、その被覆表面に着色層１４を施して形成される。なお、被覆層は、１次被覆層１３ａと２次被覆層１３ｂの２層で形成するようにしてもよい。この場合、内側の１次被覆１３ａのヤング率を外側の２次被覆１３ｂのヤング率より小さくして、側圧に対する緩衝作用をもたせ、マイクロベンドの発生を抑制し良好な光伝送特性を保つようにすることができる。
【００１８】
光ファイバ心線１１は、２本以上の複数本を列状に横並びで配し、その両端側にテンションメンバ１７を配設又は配設しない状態でケーブル外被１６で一体化される。なお、テンションメンバ１７は、光ケーブル全体としての引張り張力が所定値以上に確保できていれば、ＬＡＮ配線のように常時大きな張力がかからない使用形態では、特に必要としない場合もある。しかし、テンションメンバ１７を配することにより、敷設作業等で光ファイバ心線１１にかかる張力を軽減するようにしてもよい。なお、このテンションメンバ１７には、金属線材又はアラミド繊維等の高強度ポリマー繊維束を用いることができる。また、高強度ポリマー繊維束は、マトリックス樹脂で固めたロッド状線材の形態で用いるようにしてもよい。
【００１９】
ケーブル外被１６は、ナイロン樹脂、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂により、光ファイバ心線が横並びの方向を長寸側とした断面が矩形又は楕円形となるように形成され、短寸側（光ファイバ心線の横並びと直角方向）の被覆厚さが０.７ｍｍ以上で形成される。なお、ケーブル外被１６の断面で長寸側の最大寸法は４ｍｍ以下であるのが望ましい。また、熱可塑性樹脂の種類としては、ＵＬ規格でＶ２の難燃性を有するハロゲンを含まないものを用いる。この他、ケーブル外被１６には、スチレン系、オレフィン系、ポリエステル系、ウレタン系などの種々の樹脂を用いることもできる。このケーブル外被１６は、充実押出しによって形成される。
【００２０】
充実押出しとは、樹脂押出し機のダイス内側で押出し樹脂を圧縮するように、光ファイバ心線等に対して加圧しつつ押出しを行う方法である。押出し樹脂は、ダイス内では圧縮された状態にあり、光ファイバ心線１１の外周に押出された熱可塑性樹脂はケーブル外被１６として光ファイバ心線１１に対して高い密着性を持たせることができる。ケーブル外被１６が光ファイバ心線１１に対して密着していることで、ケーブル外被１６が収縮を起こしたときに光ファイバ心線１１がケーブル内で蛇行するのを防止することができる。
【００２１】
本発明では、光ファイバに耐衝撃性を持たせるために、上記ケーブル外被１６がヤング率２００ＭＰａ以上で弾性を有する熱可塑性樹脂を用いている。さらに、このケーブル外被１６は、所定の試験方法による潰れ率が２５％以下となるような樹脂材料で形成されていることが望ましい。
【００２２】
図１（Ｂ）は、上記の試験方法を示す図で、図１（Ａ）で説明したコア部とクラッド部からなるマルチモードのガラスファイバ１２を被覆層１３ａ，１３ｂ及び着色層１４で被覆した光ファイバ心線１１を覆うように、長手方向に沿って２ｍｍ×３ｍｍの矩形状断面で熱可塑性樹脂のケーブル外被１６を成形して光ケーブル１０とする。この光ケーブル１０の長寸側（幅３ｍｍの面）を水平に置いて、その下面に２ｍｍ角の金属棒２０を置く。光ケーブル１０の上方５０ｍｍの高さ位置から、直径３０ｍｍで質量１ｋｇの錘２１を落下させ、この落下によって生じるケーブル外被１６の潰れ率が２５％以下となるような熱可塑性樹脂で、本発明におけるケーブル外被１６が形成される。
【００２３】
上述した構成により、敷設された光ケーブルに、外力による衝撃が加えられたような場合に、ケーブル外被の潰れによる変形を最小限に抑え、衝撃を受けた部分が曲げやすくなるのを軽減することができる。また、光ファイバ心線の被覆層や着色層の損傷も軽減することができる。
【００２４】
（実施例）
図２は、本発明の図１に示した光ケーブルに用いる光ファイバ心線の断面を示している。この実施例は、図２に示す光ファイバ心線１１ａを、図１に示すように２本を列状に並べ、両側にテンションメンバ１７を配して、２ｍｍ×３ｍｍの断面矩形状のケーブル外被１６で一体化させた形状の光ケーブルとした。ケーブル外被１６は光ファイバ心線１１の横並びと直角方向の被覆厚さが０.９ｍｍで、ヤング率が１２００ＭＰａ、破断伸び１００％のＵＬ規格でＶ２の難燃性を有するハロゲンを含まないポリアミド系のナイロン樹脂を用い、テンションメンバ１７には、高強度ポリマー繊維をポリエステル樹脂で一体化させたものを用いた。
【００２５】
光ファイバ心線１１ａのガラスファイバ１２には、コア径５０μｍでクラッド径が１２５μｍのマルチモードファイバを用いた。本例は、被覆層１３（図１の２次被覆１３ｂを無しとた例）のヤング率を適正化するという観点から、このガラスファイバ１２上には、外径１７０μｍまでヤング率８００ＭＰａで破断伸び５６％の紫外線硬化型のアクリレート樹脂で、被覆層１３を形成した。被覆層１３の上には、着色層１４として外径１８０μｍまでヤング率１２００ＭＰａで破断伸び２％の紫外線硬化型のアクリレート樹脂を付与した。なお、着色層１４の破断伸びを大きくするという観点から、破断伸び１０％以上となるように着色剤を添加するようにしてもよい。また、破断伸びを上げるために着色剤の密度が低減する場合は、その厚さを厚くすることにより補うことができる。
【００２６】
上記の如く形成した光ケーブルを、図１（Ｂ）に示す方法で試験した結果、ケーブル外被の潰れ率は１５％であった。また、光ファイバ心線の被覆層１３及び着色層１４に損傷はなく、（−４０℃〜１２５℃）×３サイクルの温度試験を行った結果、伝送損失の増加量Δαは、０.３０ｄＢ／２０ｍであった。
なお、本例では、ケーブル外被にヤング率１２００ＭＰａの熱可塑性樹脂を用いたが、ヤング率２００ＭＰａ以上の樹脂とすることにより、図１（Ｂ）で示した試験方法で潰れ率を２５％以下とすることができた。また、ケーブルとしての難燃試験（ＩＳＯ６７２２の４５°傾斜試験）において、７０秒以下で消火することという規格に対し３０秒で消火した。
【００２７】
また、光ファイバ心線１１ａの被覆損傷に関しては、ガラスファイバ上の紫外線硬化樹脂の被覆層のヤング率が、２００ＭＰａ以上であれば、有意な損傷を防ぐことができる。しかしながら、外被のヤング率が高すぎると曲げ剛性が大きくなり、ケーブルの可撓性が悪くなる。また、ヤング率が高くなると破断伸びが低くなり割れやすくなるのを防ぐ観点からもヤング率は１５００ＭＰａ以下とするのが好ましい。さらに、外被のヤング率が高いと破断伸びも低くなるため、長期信頼性の観点ではヤング率は１２００ＭＰａ以下が望ましい。
【００３８】
（比較例１）
光ケーブルの構造は図１に示した実施例と同様であるが、ケーブル外被１６の熱可塑性樹脂に、ヤング率１００ＭＰａで破断伸び２００％のＵＬ規格でＶ２よりも難燃性の高いＶ０の難燃性を有するハロゲンを含まないポリオレフィン樹脂を用いた。また、光ファイバ心線１１は、その被覆層を図１（Ａ）の２層被覆とし、外径２００μｍまでヤング率１ＭＰａで破断伸び１００％の紫外線硬化型のアクリレート樹脂で、１次被覆層１３ａを形成し、その上に外径２４５μｍまでヤング率８００ＭＰａで破断伸び５６％の紫外線硬化型のアクリレート樹脂で、２次被覆層１３ｂを形成した。そして、この２次被覆層１３ｂの上に、着色層１４として、外径２５５μｍまでヤング率１２００ＭＰａで破断伸び２％の紫外線硬化型アクリレート樹脂で被覆した。
【００３９】
上記の如く形成した光ケーブルを、図１（Ｂ）に示す方法で試験した結果、ケーブル外被の潰れ率は５０％であった。また、光ファイバ心線のガラスとの界面に紫外線硬化樹脂被覆の剥離がみられ、着色層１４にも損傷が見られた。なお、（−４０℃〜１２５℃）×３サイクルの温度試験を行った結果、伝送損失の増加量Δαは、０.０２ｄＢ／２０ｍであった。また、ケーブルとしての難燃試験（ＩＳＯ６７２２の４５°傾斜試験）において、７０秒以下で消火することという規格に対し２５秒で消火した。
【００４０】
（比較例２）
光ケーブルの構造は図１に示した実施例と同様であり、ケーブル外被１６の熱可塑性樹脂も、同じヤング率１２００ＭＰａで破断伸び１００％のＵＬ規格でＶ２の難燃性を有するハロゲンを含まないポリアミド系のナイロン樹脂を用いた（比較例１と異なる）。光ファイバ心線１１は、その被覆層を図１（Ａ）の２層被覆とし、外径２００μｍまでヤング率１ＭＰａで破断伸び１００％の紫外線硬化型のアクリレート樹脂で１次被覆層１３ａを形成し、その上に外径２４５μｍまでヤング率８００ＭＰａで破断伸び５６％の紫外線硬化型のアクリレート樹脂で、２次被覆層１３ｂを形成した。そして、この２次被覆層１３ｂの上に、着色層１４として、外径２５５μｍまでヤング率１２００ＭＰａで破断伸び２％の紫外線硬化型アクリレート樹脂で被覆した（比較例１と同じ）。
【００４１】
上記の如く形成した光ケーブルを、図１（Ｂ）に示す方法で試験した結果、ケーブル外被の潰れ率は１５％であった。しかし、光ファイバ心線のガラスとの界面に紫外線硬化樹脂被覆の剥離がみられ、着色層１４にも損傷が見られた。なお、（−４０℃〜１２５℃）×３サイクルの温度試験を行った結果、伝送損失の増加量Δαは、０.０２ｄＢ／２０ｍであった。また、ケーブルとしての難燃試験（ＩＳＯ６７２２の４５°傾斜試験）において、７０秒以下で消火することという規格に対し３５秒で消火した。
【００４２】
次に示す表１は、上述した実施例及び比較例１，２の光ケーブルを、ケーブル外被の潰れ率、光ファイアバ心線の損傷の有無（触手又は目視で確認）、熱サイクル試験による伝送損失の増加量について、総合的に良否を判断した結果を示すものである。なお、実施例は、ケーブル外被にヤング率１２００ＭＰａで破断伸び１００％のナイロン樹脂を用い、光ファイバ心線の被覆層の形状と材質を比較例と異ならせている。また、比較例１と２は、光ファイバ心線を同じとし、ケーブル外被を異ならせている。
【００４３】
【表１】
0005407111.tif 000002
【００４４】
この表１の結果から、何れの場合も、（−４０℃〜１２５℃）×３サイクルの温度試験は、実用上問題ない結果が得られた。なお、実施例では、比較例と比べて伝送損失が０.３ｄＢ／２０ｍと増大しているが、２０ｍ程度の範囲内で使用される光ＬＡＮ通信や機器間配線などにおいては許容できる範囲である。衝撃試験については、実施例では、外被の潰れ率２５％以下をクリアし、光ファイバ心線の被覆層及び着色層の何れにも心損傷が見られず、温度特性と合わせても総合判定としては（良）であった。なお、比較例２は、外被の潰れ率２５％以下をクリアしたが、光ファイバ心線の着色層に損傷が見られ、総合判定としては（不良）であった。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による光ケーブルの一例を説明する図である。
【図２】本発明による光ケーブルの実施例を説明する図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…光ケーブル、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…光ファイバ心線、１２…ガラスファイバ、１３，１３ａ，１３ｂ…被覆層、１４…着色層、１５…保護層、１６…ケーブル外被、１７…テンションメンバ、１８…金属棒、１９…錘。
【図１】
0005407111.tif 000003
【図２】
0005407111.tif 000004