(57)【要約】開示されている発明は光ファイバーのリールカバーの組成を含む。硬化した組成物はポリマーと光抑制剤を含む。本発明は本発明の組成物で光ファイバーのリールカバーを製造する方法も含む。本発明はさらにスプール上に巻かれた、コーティングされた光ファイバーの光黄変を防止する方法を含む。本発明のリールカバーは胴にファイバーが巻かれたスプールに取り付けられる。カバーはファイバーを隠す。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーと紫外線抑制剤を有してなる光ファイバーリールカバーであって、約４２０ｎｍより短い波長の光に対する透過率が約５０％未満であり、約４５０ｎｍから約７００ｎｍの範囲の波長の光に対する透過率が約５５％より大きいことを特徴とする光ファイバーリールカバー。
【請求項２】
約４２０ｎｍより短い波長の光に対する透過率が約３５％未満であることを特徴とする請求項１記載のカバー。
【請求項３】
前記抑制剤がトリアゾールからなることを特徴とする請求項１記載のカバー。
【請求項４】
前記トリアゾールがベンゾトリアゾールからなることを特徴とする請求項３の記載のカバー。
【請求項５】
前記ベンゾトリアゾールが２（２’−ヒドロキシ−３−５’−ジ−第３−アミルフェニル）ベンゾトリアゾールからなることを特徴とする請求項４記載のカバー。
【請求項６】
前記抑制剤を約１．０重量パーセント以下含むことを特徴とする請求項１記載のカバー。
【請求項７】
前記抑制剤が紫外線を吸収し紫外線を熱に転換する化合物からなることを特徴とする請求項１記載のカバー。
【請求項８】
前記抑制剤がベンゾフェノンからなることを特徴とする請求項１記載のカバー。
【請求項９】
前記ベンゾフェノンが２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノンからなることを特徴とする請求項８記載のカバー。
【請求項１０】
前記抑制剤がセバケートからなることを特徴とする請求項１記載のカバー
【請求項１１】
前記抑制剤がプロパンジオエートからなることを特徴とする請求項１記載のカバー。
【請求項１２】
１２０日より長く蛍光にさらした後の、カバーに覆われたコーティングされたファイバーの色の平均的な変化デルタＥ値が４未満であることを特徴とする請求項１記載のリールカバー。
【請求項１３】
前記デルタＥが２未満であることを特徴とする請求項１２記載のリールカバー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は光ファイバー（以下ファイバーと略す）、特に光ファイバーのリールカバーに関するものである。
【０００２】
２．技術的背景
ファイバーは遠隔通信の分野で、既存の銅線に代わって次第に重要性が高まってきた。この傾向はファイバーの使用が大幅に増加している遠隔通信の全ての分野で大きな衝撃を与えてきた。地域的なファイバーネットワークが確立されて一般のユーザーや商業的なユーザーにデータ信号、音声信号、映像信号の形の遥かに大きな情報が送られるようになれば、少なくとも局地的なループ電話サービスやケーブルテレビサービスおいて将来ファイバーがますます使われるようになると予測されている。さらに内部のデータ通信、音声通信、ビデオ通信のための家庭用や商業用のファイバーの使用はもう始まっているし、増加すると期待されている。
【０００３】
光ファイバーは一般にガラスのコアと少なくとも２つのコーティング、たとえば１次コーティング（内側コーティング）と２次コーティング（外側コーティング）からなっている。１次コーティングはグラスファイバーに直接施されて、硬化すると、グラスファイバーを包む、柔らかく弾力性がありどんな形状にも変化する材料を形成する。１次コーティングはファイバーを曲げたり配線したりスプールに巻いたりするときガラスのコアを緩衝して保護する緩衝材として機能する。２次コーティングは１次コーティングの上に施され、処理使用中のグラスファイバーへの損傷を防ぐための強靭な保護外側層として機能する。
【０００４】
ファイバーは光に当たると白色もしくは半透明から黄色に変化する。この現象はファイバーの光黄変（ｐｈｏｔｏ−ｙｅｌｌｏｗｉｎｇ）として知られている。光黄変は主に１次コーティングが光に当たると起こり、２次コーティングが光に当たることでも起こるが、その程度は比較的軽微である。
【０００５】
光黄変はマンホール内のように薄暗いところではファイバーの識別に関して問題を引き起こす。薄い青（アクアブルー）、黄色、緑色のような薄い色のインクで覆われたファイバーはファイバーが光黄変すると茶色く見える傾向がある。
【０００６】
ファイバーコーティングに紫外線抑制剤を加えてこの問題を解決しようとする試みが今までなされたが、ファイバーコーティングは一般に紫外線によって硬化するため紫外線抑制剤を加えるとコーティングの硬化を妨げるので、この試みはファイバーのコーティングを複雑にしただけだった。このように、ファイバーの光黄変を防止する方法が今でも必要である。
【０００７】
発明の概要
本発明は見方によれば、光ファイバーリールカバーの組成に関するものであると言うことができる。本発明のカバーの組成はポリマーと紫外線抑制剤を含んでいる。本発明のカバーは約４２０ｎｍより短い波長の光に対しては約５０％未満の透過率を示し、約４５０ｎｍから約７００ｎｍの範囲の波長の光に対しては約５５％より高い透過率を示す。
【０００８】
ファイバーが巻かれたスプールに、本発明のリールカバーを被せておけば、ファイバーの光黄変を防止することができる。本発明のリールカバーはまた耐衝撃性に優れている。本発明によって、ファイバーを保管しておけばファイバーの識別が容易になる。
【０００９】
本発明の他の特徴と利点は以下の詳細な説明において記載する。その一部は当事者にはその詳細な説明から容易に分かるか、あるいは添付の図面に加えてその詳細な説明、請求の範囲を含めてここに記されているように本発明を実施すれば理解できるであろう。
【００１０】
前述の総体的な説明と以下の詳細な説明は単に本発明の一例にすぎず、請求の範囲に記載されている本発明の本質や性質の理解を助けるための概要を提供しようとするものである。添付の図面は本発明の理解をさらに容易にするためのものであり、本明細書の一部を構成するものである。図面は本発明の様々な実施の形態を示し、また記述とともに本発明の原理や作用を説明するものである。
【００１１】
発明の詳細な説明
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。同じもしくは類似のパーツは可能な限り図面全体を通して同じ参照記号で示す。本発明の光ファイバーリールカバーの実施の形態の一例を図１に示し、全体を通して参照番号１０で示す。
【００１２】
本発明の一つの実施の形態のリールカバー１０は２つの半円形のカバー部１２（その一方のみを図１に示す）を備えている。各カバー部１２は一対のスプールガイド１４を備えている。そのスプールガイド１４はスプール２０のフランジ２２（図２）と合わさるようになっている。カバー部１２の厚みは約０．００１インチから約１インチ（約０．０２５ｍｍから約２５ｍｍ）の範囲にあるのが望ましく、約０．００５インチから約０．５インチ（約０．１２５ｍｍから約１２．５ｍｍ）の範囲にあるのがさらに望ましく、約０．０６インチから約０．１インチ（約１．５ｍｍから約２．５ｍｍ）の範囲にあるのが最も望ましい。カバー１０はカバー１０とスプール２０を組み立てたものを運ぶためのハンドル１６をさらに備えている。カバー１０はまたカバー部１２を結合するための少なくとも１つのヒンジを備えていてもよい。そのヒンジはカバー部１２と一体でもよいし、別体でもよい。カバー部１２のハンドル１６と反対側の端にヒンジを配置するのが一般的である。カバー１０にカバー部１２を互いに固定するロック機構を設けてもよい。
【００１３】
カバー１０の組成はポリマーと少なくとも１つの光抑制剤を含んでいる。ポリマーは透明なものであることが望ましい。カバー１０は透明なポリマーで構成され、約４５０から約７００ｎｍの波長の光に対する透過率は少なくとも約５５％である。カバー１０の厚さは約０．５インチ以下であるのが望ましい。前述の波長範囲の光に対するカバー１０の光透過率が少なくとも約７０％であるのがさらに望ましく、少なくとも約８０％であるのが最も望ましい。
【００１４】
光抑制剤は紫外線抑制剤であるのが望ましい。紫外線抑制剤とは約４２０ｎｍより短い波長、望ましくは約４２０ｎｍから少なくとも約３５０ｎｍの波長範囲、の光に対する透過率を低くする材料と、ここでは定義する。抑制剤をカバー１０の組成物中に入れたときに、約４２０ｎｍより短い波長範囲の光に対するカバー１０の透過率が約５０％未満になるのが望ましく、約３５％未満になるのがさらに望ましく、約１０％未満になるのが最も望ましい。
【００１５】
スプール２０（図２）に巻き付けられたファイバーの光黄変を防ぐのに十分な量の紫外線をカットできるものであればどんな化学物質でも抑制剤として使用することができる。コーティングされたファイバーを約４２０ｎｍより短い波長の光、特に４１１ｎｍ以下の波長の光にさらすことにより光黄変が引き起こされることが明らかになった。約４１１ｎｍから約４０２ｎｍの範囲の波長の光にさらすとファイバーが黄変することが実証された。抑制剤が、光黄変を引き起こすのに十分な量の紫外線がファイバーに到達しないように紫外線の透過を防ぐのが望ましい。抑制剤が、例えば、前述の波長の光を吸収することによって、ファイバーを光黄変させるのに十分な量の光がスプール２０上に保管されたファイバーに到達しないようにするのがさらに望ましい。抑制剤が紫外線を吸収して熱に変換する化合物であることが最も望ましい。
【００１６】
抑制剤はトリアゾール、ベンゾフェノン、プロパンジオエート、置換セバケート、置換ベンゾトリアゾールであるのが望ましい。抑制剤が、２−（２’−ヒドロキシ−５’メチルフェニル）−ベンゾトリアゾール（ニューヨーク州Ｔａｒｒｙｔｏｗｎのチバ社（Ｃｉｂａ）からＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）Ｐとして市販されている）、２−（３’−５’−ジ−第３−ブチル−２’−ヒドロキシフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール（ニューヨーク州Ｔａｒｒｙｔｏｗｎのチバ社からＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）３２７として市販されている）のようなベンゾトリアゾールもしくは３−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−５−（１，１−ジメチル）−４−ヒドロキシ−、Ｃ７−９が枝分れしたアルキルエステル（チバＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）３８４として市販されている）、２−（３’，５’−ビス（１−メチル−１−フェニルエチル）−２’−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール（チバ社からＴｉｎｕｖｉｎ （登録商標）９００として市販されている）、２−［２−ヒドロキシ−３−ジメチルベンジルフェニル−５−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）］−２Ｈ−ベンゾトリアゾール（チバ社からＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）９２８として市販されている）、ポリ（オキシ−１，２−エタンジイル）、α−［３−［３−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−５−（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシフェニル］−１−オキソプロピル］−ω−ヒドロキシ、（もしくはポリ（オキシ−１，２−エタンジイル）、α−［３−［３−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−５−（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシフェニル］−１−オキソプロピル］−ω−［３−［３−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−５−（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシフェニル］−１−オキソプロピル］）（チバ社からＴｉｎｕｖｉｎ （登録商標）１１３０として市販されている）、２−［４−［２−ヒドロキシ−３−トリデシル オキシプロピル］オキシ］−２−ヒドロキシフェニル）−４，６− ビス（２，４−ジメチルフェニル）−１，３，５−トリアジンそして２−［４−［２−ヒドロキシ−３−ドデシル オキシプロピル］オキシ］−２−ヒドロキシフェニル］−４，６−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−１，３，５−トリアジン（チバ社からＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）４００として市販されている）のようなベンゼンプロパノン酸であるのがさらに望ましい。ベンゾトリアゾールは２（２’−ヒドロキシ−３−５’−ジ−第３−アミルフェニル）ベンゾトリアゾール（チバ社からＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）３２８として市販されている）を含むのが最も望ましい。置換ベンゾトリアゾールの望ましい例はセバシン酸、つまりビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニル）エステル（チバ社からＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）１２３として市販されている）である。
【００１７】
望ましいベンゾフェノンの例としては２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン（インディアナ州 Ｗｅｓｔ ＬａｆａｙｅｔｔｅのＧｒｅａｔ Ｌａｋｅｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｒｐからＬｏｗｉｌｉｔｅ（登録商標）２２として市販されている）がある。望ましいプロパンジオエートの例としてはビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジニル）（３，５−ジ−第３−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ブチルプロパンジオエート（チバ社からＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）１４４として市販されている）がある。望ましい置換セバケートの例としてはビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート（チバＴｉｎｕｖｉｎ ７７０として市販されている）とビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジニル）セバケートとメチル１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ペペリジニルセバケート（チバ社からＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）２９２として市販されている）がある。
【００１８】
本発明の一つの実施の形態においては、カバー１０の組成物は約１５．０重量パーセントまでの抑制剤を含む。組成物が約１．０重量パーセントまでの抑制剤を含むのが望ましく、約０．５重量パーセントまでの抑制剤を含むのがさらに望ましく、約０．２５重量パーセントまでの抑制剤を含むのが最も望ましい。
【００１９】
カバー１０を製造するのに適当なポリマーの例としてはポリオレフィン、ポリビニル−クロライド、ポリカーボネート、ポリエチレン テレフタレートおよびブタジエン−スチレンがある。望ましいポリオレフィンとしてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンがある。ポリオレフィンはホモポリマーあるいはコポリマーであるのが望ましいが、ホモポリマーあるいはコポリマーに限定されるわけではない。ポリオレフィンがランダムなコポリマーであるのがさらに望ましい。ポリオレフィンが透明なランダムコポリマー、例えば透明なランダムコポリマーポリプロピレン（デラウェア州ＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎにあるＭｏｎｔｅｌｌ社から５４９ポリプロピレンとして市販されている）であるのが最も望ましい。
【００２０】
カバー１０が、スプールに巻かれたファイバーへの紫外線透過を防ぐのに優れていることが実証された。本発明のカバー１０で覆った、コーティングされたファイバーの色の平均変化（デルタ（△）Ｅ）は１２０日より長く蛍光にさらした後でも４未満であった。△Ｅは３未満が望ましい。△Ｅが２未満であればさらに望ましい。
【００２１】
カバー１０が半透明で、可視光がカバー１０を透過してもよい。、スプール２０上のファイバーが見えないと、カバー１０の外側からファイバーを区別することができない。当業者がカバー１０はつや消しになっていると言うこともある。カバー１０の外側からスプール２０上のファイバーが見分けられるようにカバー部１２に透明な窓を作ってもよい。
【００２２】
本発明のカバー１０は衝撃強さにも優れている。リールカバー１０は約１．０ｆｔ−１ｂ／ｉｎ（約５４ｍ−ｇ／ｃｍ）より大きな衝撃強さを持つのが望ましい。カバー１０は約２．０ｆｔ−１ｂ／ｉｎ（約１０８ｍ−ｇ／ｃｍ）より大きな衝撃強さを持つのがさらに望ましく、約３．０ｆｔ−１ｂ／ｉｎ（約１６２ｍ−ｇ／ｃｍ）より大きな衝撃強さを持つのが最も望ましい。カバー１０の衝撃強さはＡＳＴＭのＤ−２５６に従いＮｏｔｃｈｅｄ Ｉｚｏｄ Ｉｍｐａｃｔ Ｔｅｓｔを用いて測定した。
【００２３】
本発明はまた光ファイバーリールカバーの作成方法も含む。その方法は前述の組成物からカバー１０を成型することからなる。カバー１０を作る方法の１つは射出成形型である。８５重量パーセントのポリマーと１５重量パーセントの抑制剤を溶融混合してコンセントレートをつくる。そのコンセントレートをペレット化する。ペレット化したコンセントレートと、未処理のポリマー（抑制剤を含まないポリマー）をあらかじめ決められた希釈率で押出機に入れる。希釈率はコンセントレートペレットの未処理のポリマーに対する割合である。割合は質量、容量、重量などに基づいている。押出機の中に導入するコンセントレートの量を制御して、成形したカバー中の抑制剤の濃度を決定するのが普通である。
【００２４】
さらに本発明はスプール２０上に巻かれたコーティングされた光ファイバーの光黄変を防ぐための方法も含んでいる。カバー１０はスプール２０に取り付けられる。スプール２０は円筒形のバレル２４によって隔てられた相対向する２つのフランジ２２を備えている。スプール２０上に保管されるファイバーはバレル２４に巻かれる。カバー１０はファイバーを隠し、紫外線がファイバーの光黄変を引き起こすのを防ぐ。
【００２５】
実験例
本発明の一例である実験例により本発明をさらに詳細に説明する。
【００２６】
リールカバーに用いられた抑制剤はＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）３２８である。Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）３２８はトリアゾールとして知られている抑制剤の種類である。具体的にいうと化学名は２（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−第３−アミルフェニル）ベンゾトリアゾールである。それは分子中の原子の転位を促進する紫外線を吸収することにより作用する。転位した分子は熱を失いながら元の分子に戻ることができる。この物質を混ぜて８５％のポリプロピレンと１５％の抑制剤の含量でポリプロピレン（Ｍｏｎｔｅｌ Ｐｒｏ−Ｆａｘ ５４９Ｍ）を作った。標準ポリプロピレン（５４９Ｍ）と一緒にこの化合物を用いて０．２５％、０．５０％、１．００％の３段階の抑制剤の含量でカバーを成形した。
【００２７】
リールカバーで覆われたファイバーの光黄変
０．２５、０．５０、１．００重量パーセントの抑制剤を含むリールカバーと抑制剤を全く含まないコントロールリールカバーについて光黄変試験をおこなった。ニューヨーク州ＣｏｒｎｉｎｇのＣｏｒｎｉｎｇ社で入手できるＳＭＦ−２８のようなシングルモードの光ファイバーを巻いたリールをそれぞれのリールカバーの中に保管した。その光ファイバーはイリノイ州ＥｌｇｉｎのＤＳＭで入手できる、紫外線硬化型アクリレートの２重のコーティングが施されている。
【００２８】
リールカバーに覆われたファイバーを環境条件下で３２ワットの白色蛍光灯の光にさらした。光源はファイバーよりおおよそ１５フィート（約４．５ｍ）上にあった。Ｍｉｎｏｌｔａ ＣＲ−３００測定装置を用いて定期的に色の変化を調べるとき以外は、中断せずにファイバーを光にさらした。ＣＲ−３００は各測定の前に白いセラミックのプレートで校正した。ファイバーの同じ範囲で毎回測定できるようにリールカバーの“透明な”窓の下だけでファイバーの色の変化を測定した。色測定は色の変化を示すのに３つの値を使用するＬ＊ａ＊ｂ＊表色系を用いて行った。Ｌ＊は明るさから暗さ、逆に暗さから明るさへの変化をチェックするために用いられる明るさの変化を示すものである。ａ＊とｂ＊は色度座標である。ａ＊は赤から緑、逆に緑から赤への変化を示す。ｂ＊は黄から青、逆に青から黄への変化を示す。この表色系はＭｉｎｏｌｔａ ＣＲ−３００測定装置の操作マニュアルの中に詳しい説明があり、その操作マニュアル全体をここに引用したものとする。総体的な色の変化は式
ΔＥ＝√（△Ｌ＊２＋△ａ＊２＋△ｂ＊２）
を用いて初期（時間０）値から算出した。
【００２９】
従来の多くのファイバーのコーティングシステム同様、光にさらすことにおける変化の大部分は色の黄−青部分を示すｂ＊であり、これが黄変現象（ｙｅｌｌｏｗｉｎｇ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ）であることを示している。
【００３０】
本発明のリールカバーの光黄変を遅くらせる効果を評価するため、長さ４，１２５フィートのファイバーを下記のように切断し、上記各リールカバーで覆った。
【００３１】
【表１】
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すなわち、光ファイバーはリールカバーが変わっても一定とした。スプールにファイバーを巻き付ける前にスプールのバレルの周りに白い紙を巻いた。それぞれのスプールのバレルの周りに長さ３７５フィート（約１１２ｍ）のファイバーを巻いた。スプールのバレルの周りに巻かれたファイバーは幅およそ１インチ（約２．５ｃｍ）、厚さ約７層であった。
【００３２】
１５０日間光にさらした結果を図３に示す。図３では、明瞭のために、各抑制剤レベルの３つのサンプルの結果を平均して１本の線とした。図３では、△Ｅが大きいほど、ファイバーの黄色度が大きい。１５０日間光にさらした後の△Ｅは約８未満であるのが望ましく、約４未満であるのがさらに望ましく、約２未満であるのが最も望ましい。約１２０日から約１６０日までの間に光黄変がピークに達することが認められた。いったんピークに達すると、ファイバーをさらに光にさらしてもそれ以上の著しい光黄変は起こらない。
【００３３】
光黄変の試験の結果は、リールカバーに０．２５％という微量の抑制剤を加えることで少なくとも、抑制剤を含まないコントロールのリールカバーに覆われたファイバーが完全に黄色に変わってしまう１５０日までは光黄変が阻止できるということを示している。
【００３４】
本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明に様々な変更を加えることができるのは当事者には自明であろう。添付の請求項やそれと同等の範囲内にある様々な変更は本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は発明の光ファイバーのリールカバーの一部の斜視図
【図２】
図２は光ファイバースプールの斜視図
【図３】
図３は本発明のリールカバーの光黄変を示すグラフ
【図３】
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【国際公開パンフレット】
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2004502967.tif 000019
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004502967.tif 000020
【国際調査報告】
2004502967.tif 000021
2004502967.tif 000022
2004502967.tif 000023