(57)【要約】【課題】肉厚の薄いスリーブにフェルールを挿入した状態で耐湿性試験を行うと、スリーブが破壊する現象が発生するため、その破壊現象を評価するための試験方法が要求されていた。【解決手段】光通信用のスリーブ１にフェルール２を挿入した状態で、水蒸気あるいは水分を含む所定の試験条件下に曝した後、スリーブの破壊強度を測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光通信用のスリーブにフェルールを挿入した状態で、水蒸気あるいは水分を含む所定の試験条件下に曝した後、スリーブの破壊強度を測定することを特徴とするスリーブの耐湿試験方法。
【請求項２】
上記スリーブはジルコニアセラミックスからなることを特徴とする請求項１に記載のスリーブの耐湿試験方法。
【請求項３】
上記スリーブの厚みが０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のスリーブの耐湿試験方法。
【請求項４】
上記フェルールはスリーブの一方の開口から全長にわたって挿入したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のスリーブの耐湿試験方法。
【請求項５】
上記試験条件として、温度８５℃、湿度８５％の水蒸気中に１０００時間以上曝すことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のスリーブの耐湿試験方法。
【請求項６】
上記試験条件として、温度１２０℃、気圧２６６Ｐａの水蒸気中に３５時間以上曝すことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のスリーブの耐湿試験方法。
【請求項７】
上記スリーブの破壊強度を測定する方法として、スリーブからフェルールを抜出した後、スリーブの軸方向に対し垂直な方向から圧力を加えることによって破壊強度を測定することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のスリーブの耐湿試験方法。
【請求項８】
上記スリーブの破壊強度を測定する方法として、先端から後端に向けて徐々に径が大きくなる測定用治具にスリーブを挿入していき、スリーブが破壊した時点のスリーブの挿入量を測定することによって強度評価を行うことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のスリーブの耐湿試験方法。
【請求項９】
上記スリーブの破壊強度を測定する方法として、スリーブからフェルールを抜出した後、該フェルールの外径より大きな外径を有する測定用フェルールを挿入し、スリーブの破壊の有無を確認することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のスリーブの耐湿試験方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光通信の配線に用いられる光ファイバの接続に利用するスリーブの環境試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信分野においては、その配線には光ファイバが応用されている。その接続点には、図４に示すように、スリーブ１に光ファイバを保持したフェルール７を両開口より挿入して光ファイバを接続した光コネクタ５により接続損失の少ない接続方法が実現している。
【０００３】
このような機能を有する光コネクタ５は、過酷な環境におかれることがあり、例えば、接続点が米国のアリゾナ砂漠に敷設されれば、温度は５０℃以上になり、また、亜熱帯地方に敷設されれば雨季には温度４０℃、湿度９５％以上の環境に曝されることになる。
【０００４】
このスリーブ１やフェルール７は、通常ジルコニアセラミックスで形成されているが、このジルコニアは、その焼結条件により単斜晶系、正方晶系、立方晶系の結晶構造を有し、正方晶系となるような焼結条件により焼結を行っているが、焼結条件により水蒸気と圧力により正方晶系から単斜晶系に相転移を起こし、機械的強度が劣化する物理的性質を有していることが知られている。
【０００５】
この現象を観察する方法として、水含有量が０．０８ｇ／リットル以上の水または水蒸気雰囲気中で５０−１２５０℃の温度範囲の加熱下で所定時間曝す耐湿試験が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
この現象が、上記スリーブ１やフェルール７の性能に大きくかかわることになる。フェルール７においては、上記現象を評価する方法として、図４に示すように光コネクタ５を作製し、この光コネクタ５同士をバネ圧によりフェルール７が互いに突合せされ、スリーブ１が取り付けられたアダプタ６に組み込み、互いに接続する構造で温度８５℃の水中に１４日間浸漬し、フェルール７の端面の凹み量を評価する耐湿試験方法がテルコデアＧＲ−３２６−ＣＯＲＥとして規格化されている。
【０００７】
これは、上記試験を行うと光コネクタ５に有するバネの力によりフェルール７の端面に圧力が印加され、この圧力と水中のＯＨ基の相乗効果により凹みが発生し、この凹みにより接続損失が大きくなる恐れがあることから規格化されたものである。
【０００８】
一方、スリーブ１について考えた場合、上述のように光コネクタ５同士を接続するアダプタ６に該スリーブ１が使われているが、このアダプタ６の評価として光コネクタ５を挿入した状態で評価するという規格は存在していなかった。これは、スリーブ１の内径がφ２．５ｍｍの場合、肉厚が０．３５ｍｍ程度と厚いことから、上記現象がスリーブ１の機能に影響を与えるとは信じられていなかったため、湿度環境においてスリーブ１が破壊する等の現象が発生するとは考えても見なかったからである。
【０００９】
【特許文献１】
特公平３−２２９３７
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記、従来技術に示すように、スリーブ１においては、肉厚が０．３５ｍｍ以上とかなり厚いため、ジルコニアセラミックスからなる場合、ジルコニアの相転移現象がスリーブ１の性能に影響を与えるとは考えられなかったため、フェルール７における耐湿試験のような規格はスリーブ１には存在していなかった。
【００１１】
ところが、最近、ＬＣコネクタやＭＵコネクタなど、外径がφ１．２５ｍｍのフェルール７が普及し始め、これにともなってこれらフェルール７の接続に使われるスリーブ１が普及した。このスリーブ１の抜去力は上記光コネクタ５のバネ圧から１００〜３００ｇに規定されているため、これを満足させるスリーブ１として厚みが０．３ｍｍ以下のスリーブ１が用いられるようになり、フェルール７を挿入した状態でスリーブ１の長期耐湿性試験を行っているとスリーブ１が破壊するという異常な現象を発見した。
【００１２】
すなわち、フェルール７の試験として８５℃の高温で長時間曝す試験を行っていたところ、フェルール７の接続に用いているスリーブ１が試験中にぼろぼろに砕け、破壊してしまったことが見出された。
【００１３】
この実験は、水中に１５００時間曝した時点で見出されている。したがって、それより短い試験時間、１０００時間との間にこの現象が進行したことになる。この現象は、厚みが０．３５ｍｍのスリーブでは見出されていないため、スリーブ１の肉厚が薄くなった結果、水蒸気あるいは水中のＯＨ基と、フェルールから加えられた圧力により、スリーブ１の内外表面から内部へ相転移が進行し、その結果、機械強度の劣化が進行し、スリーブ１が破壊する現象が発生したと考えられる。
【００１４】
しかし、上記現象を確認する方法として、フェルール７の耐湿試験と同様にアダプタ６を用いて試験を行うには不備な点が発生する。上記現象は、スリーブ１におけるマイクロクラックあるいは破壊が問題となるため、その確認方法として、アダプタ６に取り付けたのではアダプタ６をその都度、破壊してスリーブ１の外観を観測しなければならないということである。
【００１５】
即ち、上記現象から２つの課題が生じ、１つはこの現象の解決方法であり、これについてはスリーブ１を形成する材料、製造条件を変えることにより対応できることがこれまでの技術開発の経験からわかっている。もう１つは本発明で問題としている課題であり、この現象が発生しないことを確認するための試験方法である。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のスリーブの試験方法は、光通信用のスリーブにフェルールを挿入し、スリーブにストレスが加わった状態で、水蒸気あるいは水分を含む所定の試験条件の環境下に曝した後、スリーブの破壊強度を測定することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のスリーブの試験方法は、上記スリーブはジルコニアセラミックスからなることを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明のスリーブの試験方法は、上記スリーブの厚みが０．３ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
またさらに、本発明のスリーブの試験方法は、上記フェルールはスリーブの一方の開口から全長にわたって挿入したことを特徴とする。
【００２０】
さらにまた、本発明のスリーブの試験方法は、上記試験条件として、温度８５℃、湿度８５％の水蒸気中に１０００時間以上曝すことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明のスリーブの試験方法は、上記試験条件として、温度１２０℃、２６６Ｐａの水蒸気中に３５時間以上曝すことを特徴とする。
【００２２】
さらに、上記スリーブの破壊強度を測定する方法として、スリーブからフェルールを抜出した後、スリーブの軸方向に対し垂直な方向から圧力を加え、破壊強度を測定することを特徴とする。
【００２３】
またさらに、本発明のスリーブの試験方法は、上記スリーブの破壊強度を測定する方法として、先端から後端に向けて徐々に径が大きくなる測定用治具にスリーブを挿入していき、スリーブが破壊した時点のスリーブの挿入量を測定することにより、試験評価を行うことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明のスリーブの試験方法は、所定の試験条件に曝した後、上記スリーブの破壊強度を測定する方法として、スリーブからフェルールを抜出した後、該フェルールの外径より大きな外径を有する測定用フェルールを挿入し、スリーブの破壊の有無を確認することを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図によって説明する。
【００２６】
図１は、本発明のスリーブの耐湿試験方法を示す斜視図であり、スリーブ１に試験用のフェルール２を挿入し、スリーブ１にストレスが加わった状態で、水蒸気あるいは水分を含む所定の試験条件の環境下に曝した後、スリーブの破壊強度を測定するものである。
【００２７】
この方法によって、スリーブ１が高温、高湿の環境に曝されていること、且つスリーブ１にフェルール７が挿入されていることによってスリーブ１を開く方向の圧力が加えられ、この圧力と温度、湿度によりスリーブ１が破壊に至る要因を含み、容易にスリーブ１の破壊現象が確認できる。
【００２８】
特に、上記スリーブ１がジルコニアセラミックスからなり、厚みｔが０．３ｍｍ以下の場合に有効に用いることができる。
【００２９】
ジルコニアにおける相転移は、水蒸気によるＯＨ基がジルコニア中のイットリアと反応し、正方晶結晶に応力を与え、さらにフェルール２からの圧力がスリーブ１に与えられることにより、相転移を起こし、この相転移が厚みｔが０．３ｍｍ以下と薄いスリーブ１の内周面、外周面の表面から内部に進行し、その結果、破壊現象が発生すると考えられる。そのため、ジルコニアセラミックスからなり、厚みｔが０．３ｍｍ以下のスリーブ１では高温、高湿度において破壊が生じやすく上記試験を行うことによって破壊強度を容易に、正確に確認することができる。
【００３０】
さらに、上記フェルール２はスリーブ１の一方の開口から全長にわたって挿入することが好ましい。
【００３１】
これは、スリーブ１に加わるストレスが全体に均一に及ぶため、特に相転移が促進されやすい端部にも十分ストレスが加わり、結果として上記現象が促進されることになり、試験の効率が向上する。そのため、フェルール２はスリーブ１の長さより長いものを用い、その外径は通常のフェルール２と同一で１．２５ｍｍのものを用いることで、スリーブ１には規定のストレスが加わることになる。
【００３２】
また、この試験条件としては種々の温度、湿度、気圧等に設定すればよいが、現在、通常行われているフェルールの環境試験の試験条件が妥当と考えられる。
【００３３】
この試験条件として、温度８５℃、湿度８５％の水蒸気中に１０００時間以上曝すこと、また、他の試験条件として、温度１２０℃、気圧２６６Ｐａの水蒸気中に３５時間以上曝すことが好ましい。
【００３４】
フェルールの耐湿試験方法であるテルコデア  ＧＲ−３２６  ＣＯＲＥに規定されている８５℃の水中エージングは１４日間の浸漬を規定しているが、フェルールの場合、その端面同士を突合せ、水中エージングとバネ圧によるストレスにより端面が変形し、これがフェルールの光学特性を劣化させる点に着目した規定である。そのため、効果を短時間で評価することが可能であったが、本発明のスリーブ１での試験方法は、水蒸気と圧力によるストレスによりジルコニアの単斜晶系化が進行し、その結果、破壊強度が低下したことによる現象であるため、上述したようにより過酷な試験条件とすることが必要となる。
【００３５】
特に、上記試験条件として、温度８５℃、湿度８５％の環境では、１０００時間以上、また温度１２０℃、気圧２６６Ｐａの場合、３５時間以上を用いることで上記フェルールの試験と等価な試験条件に相当させることができる。
【００３６】
ジルコニアセラミックスからなるスリーブ１においては、温度条件として１８０℃を採用することで、ジルコニアの相転移現象が乾燥状態では２００℃付近で発生する現象に対応しているため、温度は４０℃から２００℃まで任意の温度について条件設定することができる。また、水蒸気中に曝す際には、プレッシャークッカーを用いて、例えば温度１２０℃で気圧２６６Ｐａ、１０５℃で１５８Ｐａ、８６℃で湿度８５％、６５℃で湿度９５％、４０℃で湿度９５％とする試験条件が、また水中に曝す試験として温度８５℃の条件等を用いることができる。
【００３７】
なお、試験条件としては、スリーブ１を曝す温度、湿度、気圧の各条件を種々に設定すればよいが、加速試験として、スリーブ１を曝す温度、湿度条件を加速する方法、また、ストレスを加速する方法として、フェルールの径を１．２５ｍｍから例えば１．２５２ｍｍと大きくすることで強度を上げることもできる。
【００３８】
次いで、スリーブ１を所定の試験条件の環境下に曝した後、スリーブ１の破壊強度を測定する方法について図２、図３を用いて説明する。
【００３９】
この試験は、水蒸気と圧力により相転移を引き起こし、この結果、機械強度の劣化を促すものであるため、その評価は、強度劣化をパラメータとするのが妥当である。したがって、劣化が明確に確認できる初期値の５０％低下した時点を故障として判断するのは妥当と考えられる。
【００４０】
図２に示す方法は、スリーブ１からフェルール７を抜出した後、スリーブ１の軸方向に対し、矢印のように垂直な方向から圧力ゲージ３により圧力を加え、破壊したときの圧力を測定することで破壊強度を測定するものであり、種々の試験条件に曝されたスリーブ１は相転移が進行していると強度が低下するため、正常品に比べはるかに小さな圧力で破壊されることになる。
【００４１】
また、図３（ａ）は、先端から後端に向けて徐々に径が大きくなる円錐台状等の測定用治具４にスリーブ１を挿入していき、図３（ｂ）に示すようにスリーブ１が破壊した時点のスリーブ１の挿入量Ｓを測定することにより評価を行うものである。このように破壊する時の測定用治具４のスリーブ１への挿入位置を測定することで、スリーブ１が破壊するときに加えた圧力、即ち破壊強度を測定できる。上記測定用治具４は外径が先端から後端に向けて連続して大きくなるものであればよく、先端の外径Ｄ１は上記フェルール２の外径である１．２５ｍｍと等しく、後端部の外径は先端より２０μｍ大きいものとすることが好ましく、高精度な強度測定を行うことができる。
【００４２】
また、その他の破壊強度測定方法として、スリーブ１からフェルール２を抜出した後、該フェルール２の外径より大きな外径を有する測定用フェルールを挿入し、スリーブ１の破壊の有無を確認することによって評価することができる。
【００４３】
フェルール２の外径より２０μｍ以下で大きな外径を有する測定用フェルールを用いて、これを挿入して破壊した時間、あるいは発生確率をもって評価することも可能である。この測定用フェルールの外径はフェルール２の外径より５〜７μｍ大きなものが好ましく、ジルコニアの破壊強度として妥当である。フェルール２より外径の大きな強度測定用フェルールを挿入すると、正常な状態では破戒が起こらないが、耐湿試験条件下に曝されたスリーブ１には劣化が起こり、破壊されることになる。したがって、この方法を採用すると劣化が起こる瞬間までは非破壊検査となるため、測定数量を低減することができる。
【００４４】
なお、本発明のスリーブの耐湿試験方法は、上述の実施形態に限定されるものではなく、請求項を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【００４５】
【実施例】
次いで、本発明の実施例を示す。
【００４６】
本試験は、現在、市販されているＳ社のスリーブならびにＫ社のフェルールを用いて実験を行った。したがって、下記結果がすべてのスリーブで発生するというものではない。
【００４７】
先ず、ジルコニアセラミックスからなり、表１に示す如く内径、厚みのスリーブ１に１．２５±０．５μｍのフェルール２を挿入して、試験条件として温度８５℃、の水中エージング試験を行った。評価時間は、２００時間〜１５００時間とし、各１０本ずつ試験を行った。
【００４８】
また、試験条件として温度１２０℃、気圧２６６Ｐａのプレッシャークッカーを用いて水蒸気中に曝す試験を行った。評価時間は、３０時間〜４０時間とし、各１０本ずつ試験を行った。
【００４９】
さらに、比較例として、同じ試験条件でフェルール２を挿入せずにスリーブ１のみで試験を行った。
【００５０】
そして、破壊の有無を確認するとともに、各スリーブ１の破壊強度を図２に示す方法によって測定した。
【００５１】
その結果を表１に示す。
【００５２】
なお、破壊強度は各試料１０本の平均値を示す。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
表１から明らかなように、温度８５℃の水中エージングの試験条件を用いた試料（Ｎｏ．１〜４）では、１０００時間まで破壊は進行していないが強度の劣化の変化が観察された。さらに、１５００時間ではスリーブ１はぼろぼろに破壊されてしまった。この結果は、製品により、本発明で規定した試験条件、判定基準、判定時間を満足しないものが存在することを示している。
【００５５】
また、比較例であるフェルールを挿入しない場合（Ｎｏ．５、６）は、同じ条件での試験でも全く、不良は発生していない。この理由は、フェルール２を挿入していないためスリーブ１にはストレスが加わらず、その結果、相転移が進行しないためであることを示している。
【００５６】
また、試験条件として温度１２０℃、気圧２６６Ｐａの水蒸気中に曝した試料（Ｎｏ．７〜９）の場合、破壊は発生していないものの、４０時間で強度劣化が観察されている。一方、フェルールを挿入していない場合（Ｎｏ．１１〜１２）は、同じ条件で、全く不良は発生しておらず、この結果からもフェルール２を挿入していないためスリーブ１にはストレスが加わらず実際の使用状態の強度とスリーブのみの強度は大きく異なることがわかる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明のスリーブの試験方法は、光通信用のスリーブにフェルールを挿入し、スリーブにストレスが加わった状態で、水蒸気あるいは水分を含む所定の試験条件の環境下に曝した後、スリーブの破壊強度を測定することから、スリーブが高湿の環境に曝されていること、且つスリーブにフェルールが挿入されていることによってスリーブを開く方向の圧力が加えられ、この圧力と試験条件によりスリーブが破壊に至る要因を含み、容易にスリーブの破壊現象を確認することができる。
【００５８】
また、本発明のスリーブの試験方法は、上記スリーブがジルコニアセラミックスからなり、厚みが０．３ｍｍ以下であることから、特に高湿度において破壊が生じやすいためこの試験を行うことによって破壊強度を容易に、正確に確認することができる。
【００５９】
さらに、本発明のスリーブの試験方法は、上記フェルールはスリーブの一方の開口から全長にわたって挿入したことから、スリーブに加わるストレスが全体に均一に及ぶため、特に相転移が促進されやすい端部にも十分ストレスが加わり、試験の効率が向上する。
【００６０】
さらにまた、本発明のスリーブの試験方法は、上記試験条件として、温度８５℃、湿度８５％の水蒸気中に１０００時間以上曝すこと、また別の試験条件として、温度１２０℃、２６６Ｐａの水蒸気中に３５時間以上曝すことから、フェルールの試験の規格と等価な試験条件に相当させることができる。
【００６１】
また、上記スリーブの破壊強度を測定する方法として、スリーブからフェルールを抜出した後、スリーブの軸方向に対し垂直な方向から圧力を加え、破壊強度を測定すること、また別の方法として先端から後端に向けて徐々に径が大きくなる測定用治具にスリーブを挿入していき、スリーブが破壊した時点のスリーブの挿入量を測定する、さらに閥の方法としてスリーブからフェルールを抜出した後、該フェルールの外径より大きな外径を有する測定用フェルールを挿入し、スリーブの破壊の有無を確認することことから、試験後のスリーブの強度を正確に確認することができる。
【００６２】
このように、スリーブの使用環境に即した耐湿性に対する加速試験を与えることがで、スリーブの信頼性の向上が約束され、光通信の発展に寄与するものと考えられる。外径φ１．２５ｍｍのフェルールが実用化されたことに伴い、該フェルールの環境耐力を評価する試験方法としてかかる試験方法が必要不可欠であり、フェルールと同様にスリーブの試験方法を規定することで、スリーブにおける材料の選定、焼結条件の選定を試験に基いて行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスリーブの耐湿試験において所定の試験条件の環境下に曝す様子を示す斜視図である。
【図２】本発明のスリーブの耐湿試験方法におけるスリーブの破壊強度測定を示す説明図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明のスリーブの耐湿試験方法におけるスリーブの破壊強度測定を示す説明図である。
【図４】従来のフェルールの耐湿試験方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
１：スリーブ
２：フェルール
３：圧力ゲージ
４：測定用冶具
５：光コネクタ
６：アダプタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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