(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスファイバと、前記ガラスファイバの外周を被覆する一次樹脂被覆層と、前記一次樹脂被覆層の外周を被覆する二次樹脂被覆層とを有する光ファイバ心線であって、
前記一次樹脂被覆層が、オリゴマー、モノマー及び反応開始剤を含有する硬化性樹脂組成物を硬化させて形成されたものであり、前記硬化性樹脂組成物が片末端非反応性オリゴマーを全オリゴマー量に対して３０質量％以上含有し、前記一次樹脂被覆層のヤング率が０．３ＭＰａ以下である、光ファイバ心線。 
【請求項２】
コアとクラッドとを有するガラスファイバと、前記ガラスファイバの外周を被覆する一次樹脂被覆層と、前記一次樹脂被覆層の外周を被覆する二次樹脂被覆層とを有する光ファイバ心線であって、
前記一次樹脂被覆層が、オリゴマー、モノマー及び反応開始剤を含有する硬化性樹脂組成物を硬化させて形成されたものであり、前記硬化性樹脂組成物が片末端非反応性オリゴマーを全オリゴマー量に対して６０質量％以上含有する、光ファイバ心線。 
【請求項３】
前記硬化性樹脂組成物が前記片末端非反応性オリゴマーを全オリゴマー量に対して８０質量％以上含有する、請求項１又は請求項２に記載の光ファイバ心線。
【請求項４】
前記片末端非反応性オリゴマーの反応性末端がヒドロキシエチルアクリレート残基である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光ファイバ心線。
【請求項５】
前記硬化性樹脂組成物が含有するオリゴマーが、ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーである請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光ファイバ心線。
【請求項６】
前記ガラスファイバの実効コア断面積が１１５μｍ2以上である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光ファイバ心線。
【請求項７】
コアとクラッドとを有するガラスファイバと、前記ガラスファイバの外周を被覆する一次樹脂被覆層と、前記一次樹脂被覆層の外周を被覆する二次樹脂被覆層とを有する光ファイバ心線の製造方法であって、
前記一次樹脂被覆層を、オリゴマー、モノマー及び反応開始剤を含有する硬化性樹脂組成物を硬化させて形成し、
前記硬化性樹脂組成物が、片末端非反応性オリゴマーを全オリゴマー量に対して３０質量％以上含有し、前記一次樹脂被覆層のヤング率が０．３ＭＰａ以下である、光ファイバ心線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ心線及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光ファイバの内部一次被覆用液状放射線硬化性樹脂組成物として、両末端に反応性基を有するオリゴマーを含有するものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４３４１８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光ファイバ心線には耐側圧特性が求められている。耐側圧特性とは、光ファイバ心線に側圧が付与された際に発生する微小な曲げにより誘起される伝送損失である。光ファイバ心線が耐側圧特性を持つには、内層被覆のヤング率を低下させる必要がある。特許文献１に記載の技術では、オリゴマー分子量を大きくすることで光ファイバの一次被覆を低ヤング率化することを行う必要があるが、その場合は強靭性が低下して引張により不可逆的な樹脂中の高分子鎖の破断が発生し、それが蓄積することでボイドが発生するという問題が生じる。そしてボイドがあると低温での伝送損失が悪化する。
本発明は、一次被覆の低ヤング率化がなされてもボイドの発生が抑えられ、それにより低温での伝送損失の悪化がない光ファイバ心線及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係る光ファイバ心線は、ガラスファイバと、前記ガラスファイバの外周を被覆する一次樹脂被覆層と、前記一次樹脂被覆層の外周を被覆する二次樹脂被覆層とを有する光ファイバ心線であって、
前記一次樹脂被覆層が、オリゴマー、モノマー及び反応開始剤を含有する硬化性樹脂組成物を硬化させて形成されたものであり、前記硬化性樹脂組成物が片末端非反応性オリゴマーを全オリゴマー量に対して３０質量％以上含有する、光ファイバ心線である。
本発明の別の一態様に係る光ファイバ心線の製造方法は、コアとクラッドとを有するガラスファイバと、前記ガラスファイバの外周を被覆する一次樹脂被覆層と、前記一次樹脂被覆層の外周を被覆する二次樹脂被覆層とを有する光ファイバ心線の製造方法であって、
前記一次樹脂被覆層を、オリゴマー、モノマー及び反応開始剤を含有する硬化性樹脂組成物を硬化させて形成し、
前記硬化性樹脂組成物が、片末端非反応性オリゴマーを全オリゴマー量に対して３０質量％以上含有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、一次被覆の低ヤング率化がなされてもボイドの発生が抑えられ、それにより耐側圧特性に優れ、なおかつ低温での伝送損失の悪化がない光ファイバ心線を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の光ファイバ心線の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の光ファイバ心線の一次樹脂被覆層における、片末端非反応性オリゴマーに由来するオリゴマー鎖の絡合の状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［本願発明の実施形態の説明］
本発明の一態様に係る光ファイバ心線は、（１）ガラスファイバと、前記ガラスファイバの外周を被覆する一次樹脂被覆層と、前記一次樹脂被覆層の外周を被覆する二次樹脂被覆層とを有する光ファイバ心線であって、
前記一次樹脂被覆層が、オリゴマー、モノマー及び反応開始剤を含有する硬化性樹脂組成物を硬化させて形成されたものであり、前記硬化性樹脂組成物が片末端非反応性オリゴマーを全オリゴマー量に対して３０質量％以上含有する。
【０００９】
前記一次樹脂被覆層を形成するための前記硬化性樹脂組成物が片末端非反応性オリゴマーを全オリゴマー量に対して３０質量％以上含有することにより以下の作用効果を奏するものと推測される。
前記一次樹脂被覆層内で、オリゴマーの架橋点密度が低下して前記一次樹脂被覆層を低ヤング率化できる。さらに、図２の（Ａ）に示すように、前記片末端非反応性オリゴマーに由来するオリゴマー鎖（実線部分）の非反応性末端側と他のオリゴマーに由来するオリゴマー鎖とが絡み合う、またはオリゴマー同士が電気的結合を行う。この「絡合」もしくは「電気的結合」が擬似架橋となる。この擬似架橋は、図２の（Ｂ）に示すような両末端反応性オリゴマー（オリゴマー鎖は破線部分）反応性基同士が結合した真性の架橋とは異なり、張力を加えた場合でも破断せずに伸び、張力を解いた場合には元に戻る。これにより前記一次樹脂被覆層でのボイドの発生が抑えられ、低温での伝送損失の悪化もなくなる。
【００１０】
（２）前記光ファイバ心線は、コアとクラッドとを有するガラスファイバと、前記ガラスファイバの外周を被覆する一次樹脂被覆層と、前記一次樹脂被覆層の外周を被覆する二次樹脂被覆層とを有する光ファイバ心線であって、前記一次樹脂被覆層が、オリゴマー、モノマー及び反応開始剤を含有する硬化性樹脂組成物を硬化させて形成されたものであり、前記硬化性樹脂組成物が片末端非反応性オリゴマーを全オリゴマー量に対して６０質量％以上含有する、光ファイバ心線であることが、好ましい。上記の作用効果がより顕著になるからである。
（３）前記硬化性樹脂組成物が前記片末端非反応性オリゴマーを全オリゴマー量に対して８０質量％以上含有することがより好ましい。上記の作用効果がさらに顕著になるからである。
（４）前記片末端非反応性オリゴマーの反応性末端はヒドロキシエチルアクリレート残基であることが好ましい。高い光反応性を付与することが可能だからである。
（５）前記硬化性樹脂組成物が含有するオリゴマーはウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーであることが好ましい。高強度で伸びが大きい硬化物を得るのに適するものだからである。
（６）また、前記ガラスファイバの実効コア断面積が１１５μｍ2以上であり、前記一次樹脂被覆層のヤング率が０．５ＭＰａ以下であることが好ましい。光ファイバの高い耐側圧性を確保できると共に、低温での伝送損失の悪化の改善が顕著であるからである。
（７）前記ヤング率が０．３ＭＰａ以下であることが好ましい。光ファイバの高い耐側圧性を確保できると共に、低温での伝送損失の悪化の改善が特に顕著であるからである。
【００１１】
本発明の別の一態様に係る光ファイバ心線の製造方法は、（８）コアとクラッドとを有するガラスファイバと、前記ガラスファイバの外周を被覆する一次樹脂被覆層と、前記一次樹脂被覆層の外周を被覆する二次樹脂被覆層とを有する光ファイバ心線の製造方法であって、
前記一次樹脂被覆層を、オリゴマー、モノマー及び反応開始剤を含有する硬化性樹脂組成物を硬化させて形成し、
前記硬化性樹脂組成物が、片末端非反応性オリゴマーを全オリゴマー量に対して３０質量％以上含有する。
【００１２】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態について、図１を参照して詳細に説明する。
（光ファイバ心線の概要）
図１は、本発明の一形態に係る光ファイバ心線の一例を示す概略断面図である。
光ファイバ心線１０は、ガラスファイバ１３の外周に、紫外線硬化型樹脂組成物（以下、単に「樹脂組成物」とも称する）により形成された内層１４と外層１５を含む樹脂被覆層１６を有する。なおガラスファイバ１３は、コア部１１とクラッド部１２とからなり、例えば、コア部１１にはゲルマニウムを添加した石英を用いることができ、クラッド部１２には純石英、或いはフッ素が添加された石英を用いることができる。
【００１３】
図１において、例えば、ガラスファイバ１３の径（Ｄ２）は１２５μｍ程度である。樹脂被覆層１６は、内層１４と外層１５の二層からなる。樹脂被覆層１６の総厚は、通常、６２．５μｍで、内層１４及び外層１５の各層の厚さはほぼ同じで、それぞれ、２０〜４０μｍであり、具体的には内層１４が３５μｍで、外層１５が２５μｍである。
【００１４】
（樹脂組成物）
本実施形態において、前記の樹脂被覆層を形成する樹脂組成物は、オリゴマー、モノマー及び反応開始剤を含有する。
【００１５】
（オリゴマー）
前記オリゴマーとしては、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート或いはそれらの混合系が挙げられ、ウレタンアクリレートであることが好ましい。
前記ウレタンアクリレートとしては、ポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物、水酸基含有アクリレート化合物を反応させて得られるものが挙げられる。
ポリオール化合物としては、ポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ビスフェノールＡ・エチレンオキサイド付加ジオールなどが挙げられる。ポリイソシアネート化合物としては、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどが挙げられる。水酸基含有アクリレート化合物としては、２−ヒドロキシアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシブチルアクリレート、１，６−ヘキサンジオールモノアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレートなどが挙げられる。
【００１６】
そして、内層１４を形成するための樹脂組成物においては、片末端非反応性オリゴマーを全オリゴマー量に対して３０質量％以上含有する。この片末端非反応性オリゴマーの含有量は、好ましくは４０質量％以上であり、より好ましくは８０質量％以上である。
また、この片末端非反応性オリゴマーの反応性末端はヒドロキシエチルアクリレート残基であることが好ましい。
他端は炭素数５以下の低級アルコールまたはシランカップリング剤が結合されている。シランカップリング剤は反応性官能基がアミノ基、エポキシ基、メタクリル基、ビニル基、メルカプト基である種々のシランカップリング剤が使用できる。
【００１７】
（モノマー）
前記モノマーとしては、環状構造を有するＮ−ビニルモノマー、例えばＮ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、アクリロイルモルフォリンが挙げられる。これらのモノマーを含むと硬化速度が向上するので好ましい。この他、イソボルニルアクリレート、トリシクロデカニルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジシクロペンタニルアクレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、ノニルフェニルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレートなどの単官能モノマーや、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリシクロデカンジイルジメチレンジアクリレートまたはビスフェノールＡ・エチレンオキサイド付加ジオールジアクリレートなどの多官能モノマーが用いられる。
【００１８】
（反応開始剤）
前記反応開始剤としては、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２，４，４−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、２，４，４−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィノキサイド、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノ−プロパン−１−オン（イルガキュア９０７、チバスペシアリティケミカルズ社製）、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（ルシリンＴＰＯ、ＢＡＳＦ社製）等が挙げられる。
【００１９】
（その他の成分）
また、前記樹脂組成物にはシランカップリング剤、酸化防止剤、光増感剤などが含まれていても良い。
【００２０】
（その他の特性）
本実施形態において、ガラスファイバ１３の実効コア断面積が１１５μｍ2以上であり、内層１４のヤング率が０．５ＭＰａ以下であるが、前記実効コア断面積が１３０μｍ2以上であり、前記ヤング率が０．３ＭＰａ以下であることが好ましい。
なお、内層１４（一次被覆層）のヤング率は、以下の方法によって測定するものである。
内層１４:２３℃でのPullout Modulus試験によって測定する。具体的には、光ファイバ心線１０の樹脂被覆層１６にカミソリ等で切れ目を入れて樹脂被覆層１６を切り、樹脂被覆層１６（内層１４及び外層１５）を固定してガラス光ファイバ１３を引き抜く。ガラス光ファイバ１３が引き抜かれる前に内層１４が弾性変形する量とガラス光ファイバ１３を引っ張った力から内層１４の応力を求める。
【００２１】
ところで、光ファイバ心線において、多変調技術を含むデジタルコヒーレント通信技術によりガラスファイバのコアあたりの通信容量を拡大するには、より高い光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）が要求される。ＯＳＮＲを改善する一つの方法として低非線形化が挙げられる。
低非線形化のためにはガラスファイバの実効コア断面積を可能な限り大きくすると共に低伝送損失である必要がある。しかし、前者の実効コア断面積を大きくすることは光ファイバ心線が側圧に弱くなることを意味し、一次樹脂被覆層が０．２０ＭＰａ以下の低ヤング率であることが必要となる。
一次樹脂被覆層の低ヤング率化を行う場合、従来は、一次樹脂被覆層形成用の樹脂組成物に含有させるオリゴマーの分子量を大きくして高分子ネットワークを疎に（架橋点密度を低下）していた。しかし、そうすると伸びは向上するものの、強度が低下し、引張により不可逆的な樹脂中の高分子鎖の破断が発生、それが蓄積することで、取扱い中に樹脂被覆層内にボイドが発生する問題があった。
ボイドがない場合は、−４０℃での伝送損失は２３℃での伝送損失よりも小さいが、ボイドがある場合は、−４０℃での伝送損失は２３℃での伝送損失よりも大きくなり、低温での伝送損失が悪くなる。
【００２２】
本実施形態では、一次樹脂被覆層の低ヤング率化がなされてもボイドの発生が抑えられ、それにより低温での伝送損失の悪化がない光ファイバ心線とするために、内層１４を形成するための樹脂組成物として、片末端非反応性オリゴマーを全オリゴマー量に対して３０質量％以上含有するものを用いた。これにより、内層１４を低ヤング率化でき、張力を加えた場合でも破断せずに伸び、張力を解いた場合には元に戻るため、低温での伝送損失の悪化がない光ファイバ心線とすることができた。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明に係る実施例及び比較例を用いた評価試験の結果を示し、本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２４】
［光ファイバ心線１０の作製］
ガラスファイバ１３は、コアとクラッドからなり外径（Ｄ２）が１２５μｍで、実効コア断面積が下記表１に示すものを使用した。そして、該ガラスファイバ１３の外周面に、下記に示す組成の内層用樹脂組成物と外層用樹脂組成物とをそれぞれ硬化させて二層（内層１４と外層１５）被覆して、樹脂被覆層１６を形成し、光ファイバ心線１０を作製した。内層１４の厚さを３５μｍ、外層１５の厚さを２５μｍとした。
【００２５】
（内層用樹脂組成物）
下記表１に示す組成のウレタンアクリレートオリゴマー            ６５    質量部
エトキシノニルフェノールアクリレート                            ５．５  質量部
イソボルニルアクリレート                                        ２０．５質量部
Ｎ−ビニルカプロラクタム                                          ７．０質量部
２，４，４−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィノキサイド（反応開始剤）
１．２質量部
（添加剤）
酸化防止剤  イルガノックス  １０３５                              ０．８質量部
光安定化剤  ２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン          ０．１５質量部
【００２６】
（外層用樹脂組成物）
ポリプロピレングリコールジオールに、ジイソシアネート、ヒドロキシアクリレートを反応させることにより得られるウレタンアクリレートオリゴマー
５０    質量部
エポキシアクリレート                                            ２０    質量部
アクリル酸イソボルニル                                          １０    質量部
Ｎ−ビニルピロリドン                                              ５    質量部
エトキシ化ノニルフェニルアクリレート                            １５    質量部
２，４，４−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィノキサイド（反応開始剤）
２    質量部
【００２７】
［光ファイバ心線１０の評価］
作製した光ファイバ心線について、以下の評価試験（内層のヤング率、低温下での伝送損失）を行った。結果を下記表１に示す。
【００２８】
（内層のヤング率）
内層１４のヤング率は２３℃でのPullout Modulus試験によって測定した。具体的には、光ファイバ心線１０の樹脂被覆層１６にカミソリ等で切れ目を入れて樹脂被覆層１６を切り、樹脂被覆層１６（内層１４及び外層１５）を固定してガラス光ファイバ１３を引き抜いた。ガラス光ファイバ１３が引き抜かれる前に内層１４が弾性変形する量とガラス光ファイバ１３を引っ張った力から内層１４の応力を求めた。結果を下記表１に示す。
【００２９】
（耐側圧特性）
光ファイバ心線を外径５０μｍ、ピッチ１５０μｍの平巻の金属メッシュがまかれたボビンに巻き付けた時の伝送損失から、その光ファイバ心線をボビンに巻き付けず緩く束状態に丸めたときの伝送損失を引いた伝送損失差が０．６ｄＢ／ｋｍ未満である時にＡ、０．６以上１．０未満をＢ、１．０以上をＣとし、Ｂ以上を合格とした。
【００３０】
（低温下での伝送損失）
キャプスタン装置とローラを用いて光ファイバ心線１０に２．２ｋｇの張力を付与した。
上記の張力を付与した光ファイバ心線１０について、２３℃と−４０℃のそれぞれの温度条件下で、波長１５５０ｎｍの信号の伝送特性を測定し、２３℃と−４０℃とでの伝送損失の評価を行った。−４０℃での伝送損失と２３℃での伝送損失の差（伝送損失差）が０ｄＢ／ｋｍ未満のものをＡ、０ｄＢ／ｋｍ以上０．０１ｄＢ／ｋｍ未満のものをＢ、０．０１ｄＢ／ｋｍ以上のものをＣと評価した。そして、評価Ｂ以上を許容値とした。結果を下記表１に示す。
【００３１】
なお、下記表１中、Ｎｏ．１〜１８が実施例で、Ｎｏ．１９〜３０が比較例である。
【００３２】
【表１】
0006369215.tif 000002
【００３３】
＊１  ウレタンアクリレートオリゴマー組成（％は全て質量％を表す）
Ａ：片末端非反応性オリゴマー    １００％
両末端反応性オリゴマー          ０％
平均分子量                    ４５００
Ｂ：片末端非反応性オリゴマー      ８０％
両末端反応性オリゴマー        ２０％
平均分子量                    ４５００
Ｃ：片末端非反応性オリゴマー      ６０％
両末端反応性オリゴマー        ４０％
平均分子量                    ４５００
Ｄ：片末端非反応性オリゴマーＨ    ３０％
両末端反応性オリゴマー        ７０％
平均分子量                    ４５００
Ｅ：片末端非反応性オリゴマー      ２０％
両末端反応性オリゴマー        ８０％
平均分子量                    ４５００
Ｆ：片末端非反応性オリゴマー        ０％
両末端反応性オリゴマー      １００％
平均分子量                    ４５００
Ｇ：片末端非反応性オリゴマー        ０％
両末端反応性オリゴマー      １００％
平均分子量                    ６５００
【００３４】
上記片末端非反応性オリゴマー及び両末端反応性オリゴマーの構造は以下のとおりである。
片末端非反応性オリゴマー：
Ｈ−（Ｉ−ポリプロピレングリコール）2−Ｉ−ＭｅＯＨ
両末端反応性オリゴマー：
Ｈ−（Ｉ−ポリプロピレングリコール）2−Ｉ−Ｈ
【００３５】
上記オリゴマーの表記において、Ｈはヒドロキシエチルアクリレートの残基を、Ｉはイソホロンジイソシアネートの残基を、ＭｅＯＨはメタノールの残基を、ポリプロピレングリコールはポリプロピレングリコールの残基を示す。
【００３６】
上記表１のＮｏ．１〜１３の光ファイバ心線は、いずれも、内層形成用樹脂組成物が片末端非反応性オリゴマーを全オリゴマー量に対して６０質量％以上含有することにより、低温下での伝送損失を許容値以上に小さくすることができ、かつ耐側圧特性も許容値よりも小さくすることができた。Ｎｏ．１０〜１３とＮｏ．２７〜３０とを比較すると同じヤング率でも本発明の構成では低温下での伝送損失を小さくすることができることが分かる。
Ｎｏ．１４〜１８の光ファイバ心線は、片末端非反応性オリゴマーを全オリゴマー量に対して３０質量％以上含有することにより、低温下での伝送損失を許容値以上に小さくすることができ、かつ耐側圧特性も小さくすることができた。
上記表１のＮｏ．１〜９の光ファイバ心線は、内層形成用樹脂組成物が片末端非反応性オリゴマーを全オリゴマー量に対して８０質量％以上含有することにより、ガラスファイバの実効コア断面積によらず、低温下での伝送損失および耐側圧特性の測定値を特に小さくすることができた（評価Ａ）。
【符号の説明】
【００３７】
１０  光ファイバ心線
１１  コア部
１２  クラッド部
１３  ガラス光ファイバ
１４  内層
１５  外層
１６  樹脂被覆層
【図１】
0006369215.tif 000003
【図２】
0006369215.tif 000004