(57)【要約】【課題】従来のものと比較してより優れた突き出し特性を有する光ファイバ心線及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の光ファイバ心線は、ガラス光ファイバの外周に一次被覆層及び二次被覆層を設けてなる光ファイバ素線の外周に、さらに熱可塑性ポリエステルエラストマーを主成分とする三次被覆層を設けてなり、一次被覆層の外径が１８０〜２００μｍ、二次被覆層の外径が３５０〜４５０μｍであり、光ファイバ素線の二次被覆層の厚さと光ファイバ素線からのガラス光ファイバの引き抜き力との積が７２０Ｎ／ｍｍ・μｍ以上であることを特徴とする。【選択図】図１
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【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及び二次被覆層を設けてなる光ファイバ素線の外周に、さらに熱可塑性ポリエステルエラストマーを主成分とする三次被覆層を設けてなる光ファイバ心線であって、
前記一次被覆層の外径が１８０〜２００μｍ、前記二次被覆層の外径が３５０〜４５０μｍであり、前記光ファイバ素線の二次被覆層の厚さと前記光ファイバ素線からの前記ガラス光ファイバの引き抜き力との積が７２０Ｎ／ｍｍ・μｍ以上であることを特徴とする光ファイバ心線。
【請求項２】
前記二次被覆層の厚さが、８５μｍ以上であることを特徴とする請求項１の光ファイバ心線。
【請求項３】
ガラス光ファイバの外周に一次被覆層及び二次被覆層を設けてなる光ファイバ素線の外周に、さらに熱可塑性ポリエステルエラストマーを主成分とする三次被覆層を設けてなる光ファイバ心線の製造方法であって、
前記一次被覆層の外径が１８０〜２００μｍ、前記二次被覆層の外径が３５０〜４５０μｍであり、前記二次被覆層の厚さと前記光ファイバ素線からの前記ガラス光ファイバの引き抜き力との積が７２０Ｎ／ｍｍ・μｍ以上となるように前記二次被覆層の厚さを決定することを特徴とする光ファイバ心線の製造方法。
【請求項４】
前記二次被覆層の厚さが、８５μｍ以上であることを特徴とする請求項３の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、光ファイバ心線に関するものであり、特に突き出し特性が向上した光ファイバ心線及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバ心線の製造にあたっては、直径が約１２５μｍのガラス光ファイバの外周に少なくとも２層のシリコーン系熱硬化型樹脂又は紫外線硬化型樹脂からなる被覆層を施して、光ファイバ素線を作製し、さらに、この外周にポリ塩化ビニル樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステルエラストマー樹脂などを被覆して光ファイバ心線としている。光ファイバ素線の外径は、使用用途によっても異なるが、約２５０μｍのものと約４００μｍのものが最も多く用いられている。
【０００３】
光ファイバ心線において重要な特性のひとつに、突き出し特性がある。突き出しとは、光ファイバ心線内部のガラス光ファイバが被覆端面から突出する現象を意味し、突き出し特性が悪い、すなわち、ガラス光ファイバが被覆端面から突出する量が多い場合は、コネクタ内でガラス光ファイバの折れが発生するなど、接続において問題が生じる。特にレーザーモジュール等に使用される光ファイバ心線には、ガラス突出し量が極めて少ないことが要求される。
【０００４】
突き出し特性を改善した光ファイバ心線としては、二次被覆のヤング率が２５０ＭＰａ以下であり、光ファイバ素線の一次被覆除去力が１００ｇ／１０ｍｍ〜７００ｇ／１０ｍｍであることを特徴とするもの（特許文献１参照）や、一次被覆層が低ヤング率の緩衝層と高ヤング率の保護層の２層構造からなり、一次被覆層の緩衝層のヤング率が０．８ＭＰａ以下、破断強度が３．０ＭＰａ以上、ガラス引抜き力が０．４〜１．５Ｎ／ｍｍであることを特徴とするもの（特許文献２参照）などが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２５２３８８号公報
【特許文献２】特開２００５−１８９３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に開示される技術を用いた場合には、樹脂の組成を改良することなしにガラスファイバの突き出し特性を充分に抑制すること（例えば、突き出し量を０．５ｍｍ以下に抑えること）は困難であり、製造に要する費用及び時間の面で問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来のものと比較してより優れた突き出し特性を有する光ファイバ心線を提供することにある。また、本発明の目的は、突き出し特性が優れた光ファイバ心線を容易に得ることができる光ファイバ心線の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光ファイバ心線は、ガラス光ファイバの外周に一次被覆層及び二次被覆層を設けてなる光ファイバ素線の外周に、さらに熱可塑性ポリエステルエラストマーを主成分とする三次被覆層を設けてなり、一次被覆層の外径が１８０〜２００μｍ、二次被覆層の外径が３５０〜４５０μｍであり、光ファイバ素線の二次被覆層の厚さと光ファイバ素線からのガラス光ファイバの引き抜き力との積が７２０Ｎ／ｍｍ・μｍ以上であることを特徴とする。さらに、二次被覆層の厚さを８５μｍ以上となるように構成してもよい。
【０００８】
また、本発明の光ファイバ心線の製造方法は、ガラス光ファイバの外周に一次被覆層及び二次被覆層を設けてなる光ファイバ素線の外周に、さらに熱可塑性ポリエステルエラストマーを主成分とする三次被覆層を設けるものであり、一次被覆層の外径が１８０〜２００μｍ、二次被覆層の外径が３５０〜４５０μｍであり、二次被覆層の厚さと光ファイバ素線からのガラス光ファイバの引き抜き力との積が７２０Ｎ／ｍｍ・μｍ以上となるように二次被覆層の厚さを決定することを特徴とする。さらに、二次被覆層の厚さが８５μｍ以上となるようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、樹脂の特性に応じて二次被覆層厚を設計することにより、良好な突き出し特性を有する光ファイバ心線が容易に得られる。したがって、突き出し特性を改善するために樹脂の組成を改良することによって製造されていた従来の光ファイバ心線と比較して、製造に要する費用及び時間の面で有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る光ファイバ心線１０の断面を示したものである。図１中、１１はガラス光ファイバ、１２はその外周に施された一次被覆層、１３は一次被覆層１２の外周に施された二次被覆層である。ここで、ガラス光ファイバ１１に一次被覆層１２及び二次被覆層１３を施したものを、光ファイバ素線という。また、光ファイバ素線の外周には、熱可塑性ポリエステルエラストマーを主成分とする３次被覆層１４を設けており、３次被覆層を施したものを光ファイバ心線という。
【００１１】
この光ファイバ心線１０においては、一次被覆層１２および二次被覆層１３は、いずれも紫外線硬化型樹脂などを用い、実際には、線引きされたガラス光ファイバ１１の外周に順次塗布して形成される。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。
【００１２】
しかし、柔軟性に富むことは、強度的に弱いことを意味するため、本発明では、ガラス面と直接接する一次被覆層１２を柔らかい低ヤング率とする一方、この外側の二次被覆層１３を硬めの高ヤング率としてある。これにより、光ファイバ素線の機械的強度を確保している。この両層の各ヤング率の調整は、添加剤や充填剤などの混合・添加により行われる。
【００１３】
一方、三次被覆層１４は、一般的には、その直径が約０．９ｍｍとなるように熱可塑性樹脂を用いて形成される。この熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、引張り弾性率が３００〜７００ＭＰａの熱可塑性ポリエステルエラストマーを使用するとよい。この大きな引張り弾性率により、光ファイバ心線に必要とされる十分な機械的強度が得られる。
【００１４】
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、一次被覆層の外径は、１８０μｍ以上が好ましく、二次被覆層の厚さは８５μｍ以上が好ましい。
【実施例】
【００１５】
（実施例１）
上述のような構成において、良好な突き出し特性を実現する上でより好ましい要件を求めるべく、パラメータの異なる光ファイバ心線を作製し、ヤング率、ガラス光ファイバの引き抜き力、突き出し特性を調べた。
【００１６】
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）約φ１２５μｍのガラス光ファイバの外周に一次被覆層を形成し、さらにその外周に二次被覆層を形成して、光ファイバ素線を製造した。一次被覆層の外径は１９０〜２００μｍ、二次被覆層の外径は３５０〜４５０μｍとした。
【００１７】
一次被覆層、二次被覆層の樹脂材料としては、ともにウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂を用い、一次被覆層、二次被覆層の各々のヤング率、ガラス光ファイバを引き抜くガラス引抜き力については、モノマー、オリゴマー、シランカップリング剤などの添加剤や充填剤の配合により調整した。
【００１８】
さらに得られた光ファイバ素線の外周に三次被覆層を形成し、光ファイバ心線とした。三次被覆層の樹脂材料としては、引張り弾性率が３００ＭＰａの熱可塑性ポリエステルエラストマーを用い、外径（直径）を０．９ｍｍとした。
得られた結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
ここで、各特性の測定は、以下のように行った。
（ヤング率）  
一次被覆層のヤング率はＩＳＭ（In Situ Modulus）試験法により求めた。具体的には、図２に示すように、片端１０ｍｍのみ被覆を残し、それ以外の部分は被覆を除去してガラス光ファイバを露出させたサンプルを用意し、サンプルの被覆を有する部分を接着剤等で固定する。２３℃の温度下で、ガラス光ファイバを固定されていない端方向に引き抜くように徐々に力をかけ、ガラス光ファイバの変位を測定する。ガラス光ファイバの固定されていない端に加えられる力をＦ、ガラス光ファイバの変位をｕ、ガラス光ファイバの外径（半径）をＲｆ、一次被覆層の外径（半径）をＲｐ、被覆が残された部分の長さ（この場合は１０ｍｍ）をＬｅｍｂすると、一次被覆層の剪断弾性率Ｇｐは以下の式（１）を用いて計算される。
【数１】
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ポアソン比をν、ヤング率をＥとすれば、Ｅ＝２（１＋ν）×Ｇｐの関係にある。ここで、一次被覆層は延ばされたことによる体積変化は生じないと仮定し、ポアソン比を０．５とした。従って、一次被覆層のヤング率は３Ｇｐとなる。
【００２１】
二次被覆層のヤング率は、以下のようにして求めた。図３に示すように光ファイバ素線２１からスライス線２２(光ファイバ裸線２３と一次被覆層２４との界面に沿った線)に沿って、被覆層部分を図３（ｂ）に示すスライス片２６として得た。２５は二次被覆層である。このスライス片２６を温度２３℃、引張り速度１ｍｍ/ｍｉｎ、標線間距離２５ｍｍの条件で引張り試験を行い、標線間距離が２．５％歪んだ時の引張り強さからヤング率を算出した。尚、スライス片２６の断面積としてはマイクロスコープを用いた実測値を用いた。
【００２２】
（ガラス光ファイバの引き抜き力）
ガラス光ファイバの引き抜き力は、光ファイバ素線の状態で図４の方法により求めた。サンプルの光ファイバ素線３１の先端に、サンドペーパー３２を接着し、これをストッパとして、ガラス引抜き力器具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部分に上側から通す。サンドペーパー３２の底面側の光ファイバ素線３１の外周に切り込み３１ａを入れ、この状態で、下方から５．０ｍｍ／ｍｉｎ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。
【００２３】
（突き出し特性）
突き出し特性は、光ファイバ心線を熱衝撃環境下に暴露し、内部のガラス光ファイバの突出量により求めた。具体的には、１．０ｍのサンプルの光ファイバ心線を、−４０℃で３０分保持した後に、８５℃で３０分保持する、を１サイクルとし、５００サイクル後の突出量を測定した。
【００２４】
一般に、接続の問題や、光ファイバと発光部の距離の問題等から許容できる突き出し量は０．５ｍｍ以内とされていることから、表１より、二次被覆層厚×ガラス光ファイバの引き抜き力を７２０Ｎ／ｍｍ・μｍ以上とすることで、良好な突き出し特性が得られることがわかる。
【００２５】
（実施例２）
光ファイバ心線を以下のように作製し、突き出し特性を調べた。
実施例２の光ファイバ心線の製造にあたっては、まず、外径（直径）約φ１２５μｍのガラス光ファイバの外周に一次被覆層を形成し、さらにその外周に二次被覆層を形成した後、さらにその外周に二次被覆層と同様の樹脂材料をオーバーコートし、光ファイバ素線を製造した。一次被覆層の外径は１９０〜２００μｍ、二次被覆層の外径は約２５０μｍ、オーバーコート後の外径は３５０〜４５０μｍとした。
【００２６】
一次被覆層、二次被覆層、オーバーコートの樹脂材料はともにウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂を用い、一次被覆層、二次被覆層のヤング率、ガラス光ファイバを引き抜くガラス引抜き力については、モノマー、オリゴマー、シランカップリング剤などの添加剤や充填剤の配合により調整した。
【００２７】
さらに、得られた光ファイバ素線の外周に三次被覆層を形成し、光ファイバ心線とした。三次被覆層の樹脂材料としては、引張り弾性率が３００ＭＰａの熱可塑性ポリエステルエラストマーを用い、外径（直径）を０．９ｍｍとした。
【００２８】
実施例１と同様に、ヤング率、ガラス光ファイバの引き抜き力、突き出し特性を測定した。結果を表２に示す。尚、ガラス光ファイバの引き抜き力は、オーバーコート後の光ファイバ素線にて測定した。また、表２において、二次被覆層厚はオーバーコートを含めた厚さである。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
許容できる突き出し量は一般に０．５ｍｍ以内とされていることから、表１及び表２の結果より、二次被覆層厚×ガラス光ファイバの引き抜き力を７２０Ｎ／ｍｍ・μｍ以上とすることで、良好な突き出し特性が得られることがわかる。
【００３１】
図５は実施例１および実施例２で得られた、二次被覆層厚×ガラス光ファイバの引き抜き力と突き出し量の関係をグラフにしたものである。●は実施例１のデータ、×は実施例２のデータである。
【００３２】
図５の結果より、二次被覆層の外周にオーバーコートを施した実施例２の光ファイバ心線においても、突き出し量に関して、オーバーコートのない実施例１の光ファイバ心線と同様の特性を有することがわかる。また、両者にはＹ＝１１．０８７ｅ−０．００４３Ｘ  （ただし、Ｘは二次被覆層厚×ガラス光ファイバの引き抜き力、Ｙは突き出し量）の関係があることがわかる。
【００３３】
従来の光ファイバ心線においては、突き出しを改善するために樹脂の組成を改良しており、費用と時間を要していたが、本発明を用いて、樹脂の特性に応じて二次被覆層厚を変化させることにより、良好な突き出し特性を有する光ファイバ心線の製造が容易に可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【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】一次被覆層のヤング率測定のためのＩＳＭ試験法を示す図である。
【図３】二次被覆層のヤング率測定のための引張り試験に用いる光ファイバ素線のスライス片を得る過程を示す図である。
【図４】ガラス引抜き力の測定方法を説明した概略説明図である。
【図５】二次被覆層厚×引き抜き力と突き出し量との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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