特許 6750463 光ファイバ心線

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6750463

(24)【登録日】2020年8月17日

(45)【発行日】2020年9月2日

(54)【発明の名称】光ファイバ心線

(51)【国際特許分類】

   C03C 25/24 20180101AFI20200824BHJP

   G02B 6/44 20060101ALI20200824BHJP

【ＦＩ】

   C03C25/24

   G02B6/44 301A

   G02B6/44 331

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-217190(P2016-217190)

(22)【出願日】2016年11月7日

(65)【公開番号】特開2018-76191(P2018-76191A)

(43)【公開日】2018年5月17日

【審査請求日】2019年8月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100174399

【弁理士】

【氏名又は名称】寺澤 正太郎

(72)【発明者】

【氏名】岩口 矩章

(72)【発明者】

【氏名】飯田 益大

(72)【発明者】

【氏名】岡本 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】藤井 隆志

【審査官】 有田 恭子

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４１３４７２４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開昭６２−２０５３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０４０２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０１１９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２４４６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１１３６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１３８３２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｃ ２５／００−２５／７０

Ｇ０２Ｂ ６／４４

(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を覆う被覆樹脂層と、を備える光ファイバ心線であって、
前記被覆樹脂層が、プライマリ樹脂層とセカンダリ樹脂層とを有し、
前記プライマリ樹脂層が、オリゴマー、モノマー及び光重合開始剤を含有する樹脂組成物の硬化物を含み、
前記オリゴマーが、ポリオール化合物と、ポリイソシアネート化合物と、水酸基含有（メタ）アクリレート化合物との反応生成物であり、前記ポリオール化合物が有する水酸基のうち１級水酸基の割合が３．５％以下であり、
前記セカンダリ樹脂層の−４０℃でのヤング率が１７８０ＭＰａ以上である、光ファイバ心線。

【請求項2】

前記１級水酸基の割合が２．５％以下であり、前記ヤング率が１９７０ＭＰａ以上である、請求項１に記載の光ファイバ心線。

【請求項3】

外径が２１０μｍ以下である、請求項１又は２に記載の光ファイバ心線。

【請求項4】

前記ポリオール化合物が、分子量５０００以下の脂肪族ポリエーテルポリオールである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ファイバ心線。

【請求項5】

前記セカンダリ樹脂層が、顔料又は染料を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ファイバ心線。

【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。

【背景技術】

【0002】

一般に、光ファイバ心線は、ガラスファイバを保護するための被覆樹脂層を有している。例えば、特許文献１には、一次被覆層と二次被覆層を有する被覆光ファイバが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１４／１６８２０１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

光ファイバケーブルの細径多芯化が進むにつれ、光ファイバ心線には、低温で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の増加を小さくすること、すなわち、光ファイバ心線の低温特性を向上することが求められている。

【0005】

そこで、本発明は、低温特性に優れる光ファイバ心線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】

【0006】

上記課題を解決するために、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、ガラスファイバを覆う被覆樹脂層とを備え、被覆樹脂層が、プライマリ樹脂層とセカンダリ樹脂層とを有し、プライマリ樹脂層が、オリゴマー、モノマー及び光重合開始剤を含有する樹脂組成物の硬化物を含み、オリゴマーが、ポリオール化合物と、ポリイソシアネート化合物と、水酸基含有（メタ）アクリレート化合物との反応生成物であり、ポリオール化合物が有する水酸基のうち１級水酸基の割合が３．５％以下であり、セカンダリ樹脂層の−４０℃でのヤング率が１７８０ＭＰａ以上である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、低温特性に優れる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】

【0008】

【図1】本実施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。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の一態様に係る光ファイバ心線は、光ファイバ心線は、ガラスファイバと、ガラスファイバを覆う被覆樹脂層とを備え、被覆樹脂層が、プライマリ樹脂層とセカンダリ樹脂層とを有し、プライマリ樹脂層が、オリゴマー、モノマー及び光重合開始剤を含有する樹脂組成物の硬化物を含み、オリゴマーが、ポリオール化合物と、ポリイソシアネート化合物と、水酸基含有（メタ）アクリレート化合物との反応生成物であり、ポリオール化合物が有する水酸基のうち１級水酸基の割合が３．５％以下であり、セカンダリ樹脂層の−４０℃でのヤング率が１７８０ＭＰａ以上である。

【0010】

ここで、ポリオール化合物は、２以上の水酸基を有する化合物であり、当該水酸基には、１級水酸基と２級水酸基がある。本発明者らは、プライマリ樹脂層を形成するために用いられるオリゴマーを構成するポリオール化合物として、１級水酸基の割合が低いポリオール化合物を用い、かつ、セカンダリ樹脂層の低温におけるヤング率を大きくすることで、低温での伝送損失の増加を小さくでき、低温特性に優れることを見出して本発明に至っている。

【0011】

上記ポリオール化合物が有する末端水酸基のうち１級水酸基の割合は、２．５％以下であってもよく、上記セカンダリ樹脂層の−４０℃でのヤング率は、１９７０ＭＰａ以上であってもよい。これにより、低温での伝送損失の増加がより小さくなり、低温特性を更に向上することができる。

【0012】

光ケーブルの多芯化の観点から、光ファイバ心線の外径は、２１０μｍ以下であってもよい。光ファイバ心線の外径は、約２５０μｍが一般的であり、光ファイバ心線が細くなるほど、伝送損失が悪くなり易い。これに対して、上記実施形態に係るセカンダリ樹脂層を備えることで、細い（被覆樹脂層が薄い）光ファイバ心線の低温での伝送損失の増加を低減することができる。

【0013】

ヤング率の観点から、ポリオール化合物は、平均分子量５０００以下の脂肪族ポリエーテルポリオールであってもよい。

【0014】

セカンダリ樹脂層は、顔料又は染料を含んでもよい。この場合、セカンダリ樹脂層が着色層となり、光ファイバ心線の識別が容易となる。

【0015】

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る光ファイバ心線の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0016】

（光ファイバ心線）
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１は、光伝送体であるガラスファイバ１０及び被覆樹脂層２０を備えている。

【0017】

ガラスファイバ１０は、コア１２及びクラッド１４を有しており、ガラス製の部材、例えばＳｉＯ_２ガラスからなる。ガラスファイバ１０は、光ファイバ心線１に導入された光を伝送する。コア１２は、例えばガラスファイバ１０の中心軸線を含む領域に設けられている。コア１２は、純ＳｉＯ_２ガラス、又は、それにＧｅＯ_２、フッ素元素等を含んでいてもよい。クラッド１４は、コア１２を囲む領域に設けられている。クラッド１４は、コア１２の屈折率より低い屈折率を有する。クラッド１４は、純ＳｉＯ_２ガラスからなってもよいし、フッ素元素が添加されたＳｉＯ_２ガラスからなってもよい。

【0018】

ガラスファイバ１０の外径は、通常、１２５μｍ程度である。光ファイバ心線１の外径は、２６０μｍ以下であることが好ましく、２１０μｍ以下であってもよい。また、光ファイバ心線１の外径の下限値は、１９０μｍ程度である。

【0019】

被覆樹脂層２０は、ガラスファイバと接する第１の層であるプライマリ樹脂層２２と、該第１の層と接する第２の層であるセカンダリ樹脂層２４とを有している。被覆樹脂層２０の総厚は、３２．５〜６７．５μｍであることが好ましく、３２．５〜４２．５μｍであってもよい。

【0020】

光ファイバ心線の低温特性は、−４０℃でプライマリ樹脂層は柔らかく、セカンダリ樹脂層は硬い程に優れる傾向にある。ここで、被覆樹脂層は、一般にウレタンオリゴマーを含む樹脂組成物から形成され、ウレタンオリゴマーはポリオール化合物とポリイソシアネート化合物の反応生成物であることが知られている。ポリオール化合物は、水酸基を有している。１級水酸基は２級水酸基に比べ立体障害が小さいため、水酸基中の２級水酸基の割合が多いと、ウレタンオリゴマーは嵩高くなり低温で凝集し難くなるため、低温での被覆樹脂層のヤング率が下がることが予想される。また、プライマリ樹脂層形成用の樹脂組成物は、セカンダリ樹脂層形成用の樹脂組成物に比べオリゴマーの含有量が多いため、セカンダリ樹脂層よりプライマリ樹脂層の方が、２級水酸基に由来する立体障害の影響を受け易くなる。

【0021】

プライマリ樹脂層２２のヤング率は、−４０℃で１〜４０ＭＰａであることが好ましく、１〜２０ＭＰａ以下であることがより好ましい。

【0022】

セカンダリ樹脂層２４のヤング率は、プライマリ樹脂層２２のヤング率よりも大きい。低温特性を向上する観点から、セカンダリ樹脂層２４のヤング率は、−４０℃で１７８０ＭＰａ以上であり、１９００ＭＰａ以上であることが好ましく、１９７０ＭＰａ以上であることがより好ましい。セカンダリ樹脂層２４の−４０℃でのヤング率の上限値は、特に限定されないが、２５００ＭＰａ以下である。

【0023】

プライマリ樹脂層２２は、特定のオリゴマー、モノマー及び光重合開始剤を含有する紫外線硬化性の樹脂組成物を硬化させて形成することができる。

【0024】

上記オリゴマーは、ポリオール化合物と、ポリイソシアネート化合物と、水酸基含有（メタ）アクリレート化合物とを反応させて得られる（メタ）アクリロイル基含有ウレタンオリゴマーである。オリゴマーは、２種以上を混合して用いてもよい。オリゴマーは、プライマリ樹脂層形成用の樹脂組成物中に、４０〜８０質量％含有されることが好ましい。

【0025】

低温特性を向上する観点から、ポリオール化合物が有する水酸基のうち１級水酸基の割合は３．５％以下であり、３．０％以下であることが好ましく、２．５％以下であることがより好ましい。ポリオール化合物が有する１級水酸基の割合の下限値は、特に限定されないが、１．５％以上である。ポリオール化合物が有する１級水酸基の割合は、オリゴマーのＮＭＲ測定により算出することができる。

【0026】

ポリオール化合物としては、例えば、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール等の脂肪族ポリエーテルポリオールが挙げられる。ヤング率の観点から、ポリオール化合物としては、平均分子量が５０００以下の脂肪族ポリエーテルポリオールが好ましく、平均分子量が１０００〜４５００のポリプロピレングリコールがより好ましい。ポリオール化合物の分子量は、例えば、質量分析により測定することができる。

【0027】

ポリイソシアネート化合物としては、例えば、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、ジシクロヘキシルメタン４，４’−ジイソシアナート等が挙げられる。

【0028】

水酸基含有（メタ）アクリレート化合物としては、例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールモノ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。

【0029】

ここで、（メタ）アクリレートとは、アクリレート又はそれに対応するメタクリレートを意味する。（メタ）アクリル酸についても同様である。

【0030】

モノマーは、オリゴマーの分子鎖に取り込まれ、反応性希釈剤として機能する。モノマーとしては、重合性基を１つ有する単官能モノマー、重合性基を２つ以上有する多官能モノマーを用いることができる。モノマーは、２種以上を混合して用いてもよい。

【0031】

単官能モノマーとしては、例えば、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、（メタ）アクリロイルモルホリン等の環状構造を有するＮ−ビニルモノマー；イソボルニル（メタ）アクリレート、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシ化ノニルフェニル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート化合物が挙げられる。中でも、環状構造を有するＮ−ビニルモノマーが、硬化速度を向上する点で好ましい。

【0032】

多官能モノマーとしては、例えば、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジイルジメチレンジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ビスフェノール化合物のエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド付加体ジオールのジ（メタ）アクリレート、ビスフェノール化合物のグリシジルエーテルにジ（メタ）アクリレートを付加させたエポキシ（メタ）アクリレート等が挙げられる。

【0033】

光ファイバ心線の使用温度が低温となった場合に被覆樹脂層の物性（伸び等）が急に変化しないようにすることから、プライマリ樹脂層のガラス転移温度（Ｔｇ）は、使用温度の下限よりも低くすることが好ましい。−４０℃での伝送損失が増加し難くなることから、モノマーとしては、当該モノマーの単独重合により形成されるホモポリマーのＴｇが５℃以下であるモノマーが好ましく、０℃以下であるモノマーがより好ましい。上述したモノマーの中でも、例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシ化ノニルフェニル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、ラウリルアクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート及びイソデシル（メタ）アクリレートが好ましい。

【0034】

光重合開始剤としては、公知のラジカル光重合開始剤の中から適宜選択して使用することができ、例えば、アシルホスフィンオキサイド系開始剤及びアセトフェノン系開始剤が挙げられる。光重合開始剤は、２種以上を混合して用いてもよい。光重合開始剤は、樹脂層形成用の樹脂組成物中に、０．１〜５質量％含有されることが好ましい。

【0035】

アシルホスフィンオキサイド系開始剤としては、例えば、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サイド（ＢＡＳＦ社製、商品名「ルシリンＴＰＯ」）、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ホスフィノキサイド等が挙げられる。

【0036】

アセトフェノン系開始剤としては、例えば、１−ヒドロキシシクロヘキサン−１−イルフェニルケトン（ＢＡＳＦ社製、商品名「イルガキュア１８４」）、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン（ＢＡＳＦ社製、商品名「ダロキュア１１７３」）、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン（ＢＡＳＦ社製、商品名「イルガキュア６５１」）、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（ＢＡＳＦ社製、商品名「イルガキュア９０７」）、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタノン−１（ＢＡＳＦ社製、商品名「イルガキュア３６９」）、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−オン等が挙げられる。

【0037】

プライマリ樹脂層の硬化性を向上する観点から、光開始剤として、リンを含むアシルホスフィンオキサイド系開始剤を用いることが好ましい。

【0038】

セカンダリ樹脂層２４は、例えば、オリゴマー、モノマー及び光重合開始剤を含有する紫外線硬化性の樹脂組成物（ただし、プライマリ樹脂層２２を形成する樹脂組成物とは異なる。）を硬化させて形成することができる。セカンダリ樹脂層２４に添加される光重合開始剤としては、上述したプライマリ樹脂層２２において例示されたものの中から、適宜、選択して用いることができる。オリゴマーは、セカンダリ樹脂層形成用の樹脂組成物中に、２０〜６０質量％含有されることが好ましい。

【0039】

なお、被覆樹脂層２０を構成するセカンダリ樹脂層２４の外周面には、光ファイバ心線を識別するためにインク層となる着色層を形成してもよい。また、セカンダリ樹脂層２４を着色層としてもよい。

【0040】

着色層は、光ファイバ心線の識別性を向上する観点から、顔料又は染料を含有することが好ましい。顔料としては、例えば、カーボンブラック、酸化チタン、亜鉛華等の着色顔料、γ−Ｆｅ_２Ｏ_３、γ−Ｆｅ_２Ｏ_３とγ−Ｆｅ_３Ｏ_４の混晶、ＣｒＯ_２、コバルトフェライト、コバルト被着酸化鉄、バリウムフェライト、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ等の磁性粉、ＭＩＯ、ジンククロメート、ストロンチウムクロメート、トリポリリン酸アルミニウム、亜鉛、アルミナ、ガラス、マイカ等の無機顔料が挙げられる。また、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、染付レーキ顔料等の有機顔料を用いることもできる。顔料には、各種表面改質、複合顔料化等の処理が施されていてもよい。

【実施例】

【0041】

次に実施例を挙げて、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

【0042】

［プライマリ樹脂層形成用の樹脂組成物の調製］
ポリプロピレングリコールに、ジイソシアネート及び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と、エトキシ化ノニルフェニルアクリレートと、Ｎ−ビニルカプロラクタムと、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サイド（ＢＡＳＦ社製、商品名「ルシリンＴＰＯ」）とを、プライマリ樹脂層のヤング率が−４０℃で１２ＭＰａとなるように混合して、プライマリ樹脂層形成用の樹脂組成物を調製した。また、ポリプロピレングリコールとして、表１又は表２に示す１級水酸基の割合となるポリプロピレングリコールをそれぞれ用いた。

【0043】

［セカンダリ樹脂層形成用の樹脂組成物の調製］
ポリプロピレングリコールに、ジイソシアネート及び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と、ビスフェノール系エポキシアクリレートと、１，６−ヘキサンジオールジアクリレートと、ルシリンＴＰＯ、イルガキュア１８４とを、表１又は２に示すセカンダリ樹脂層のヤング率となるように混合して、セカンダリ樹脂層形成用の樹脂組成物をそれぞれ調製した。

【0044】

［光ファイバ心線の作製］
実施例１〜５、７及び９、並びに、比較例１〜５では、コア及びクラッドから構成される外径１２５μｍのガラスファイバの外周に、厚さ３５μｍのプライマリ樹脂層を形成し、更にその外周に厚さ２５μｍのセカンダリ樹脂層を形成して、外径２４５μｍの光ファイバ心線を作製した。

【0045】

実施例６、８及び１０では、コア及びクラッドから構成される外径１２５μｍのガラスファイバの外周に、厚さ１７．５μｍのプライマリ樹脂層を形成し、更にその外周に厚さ２０μｍのセカンダリ樹脂層を形成して、外径２００μｍの光ファイバ心線を作製した。

【0046】

実施例１１では、コア及びクラッドから構成される外径１２５μｍのガラスファイバの外周に、厚さ１７．５μｍのプライマリ樹脂層を形成し、更にその外周に厚さ２０μｍの着色セカンダリ樹脂層を形成して、外径２００μｍの光ファイバ心線を作製した。なお、実施例１１では、セカンダリ樹脂層形成用の樹脂組成物に、有機顔料を５質量部混合したものを使用した。

【0047】

［光ファイバ心線の評価］
作製した光ファイバ心線について、低温特性の評価試験を行った。結果を表１及び表２に示す。

【0048】

（セカンダリ樹脂層のヤング率）
セカンダリ樹脂層のヤング率は、光ファイバ心線を溶剤（エタノール：アセトン＝３：７）に浸漬して被覆樹脂層をガラスファイバからパイプ抜きしたサンプル（５０ｍｍ以上）を用いて、−４０℃で引張試験（標線２５ｍｍ）を行い、２．５％割線値から求めた。

【0049】

（低温特性）
ガラスボビンに張力５０ｇで一層巻に光ファイバ心線を巻き付け、２３℃及び−４０℃のそれぞれの温度条件下で、波長１５５０ｎｍの信号光の伝送特性を測定し、２３℃と−４０℃とでの伝送損失を求めた。−４０℃での伝送損失から２３℃での伝送損失を引いた伝送損失差が０ｄＢ未満をＡ、０ｄＢ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、Ｂ以上を許容値とした。

【0050】

【表1】

【0051】

【表2】

【0052】

実施例で作製した光ファイバ心線は、低温での伝送損失の増加が小さく、低温特性に優れることが確認できた。

【符号の説明】

【0053】

１…光ファイバ心線、１０…ガラスファイバ、１２…コア、１４…クラッド、２０…被覆樹脂層、２２…プライマリ樹脂層、２４…セカンダリ樹脂層。

【図1】