JP3871603B2 - 光ファイバケーブル、及びプラグ付き光ファイバケーブル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバケーブル、及びプラグ付き光ファイバケーブルに係り、特に、自動車内通信分野に用いて好適な光ファイバケーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック光ファイバ（以下、単に「光ファイバ」と称す。）は、端面加工や取り扱いが容易であり、安価で軽量、大口径が得られる等の利点を有し、ＦＡ、ＯＡ、ＬＡＮ等の短・中距離通信用等に利用されている。
また、近年、短・中距離通信用途の中でも、特に自動車内通信分野では、カーナビゲーションシステムの普及、ＩＴＣ／ＥＴＣシステム導入等の構想を背景とした通信情報量の増加への対応、ハーネスケーブルの軽量化、安価な通信システムの構築等に対する要求が高まってきており、光ファイバの自動車内通信分野への展開が行われつつある。
【０００３】
光ファイバは一般に、その外周が被覆層により被覆された光ファイバケーブルの形態で用いられるが、自動車内通信用として用いる場合には、その使用環境から、以下の３つの性能が要求される。なお、本明細書では、光ファイバケーブルを構成する光ファイバのことを「光ファイバ素線」と称す。
１）低曲げ損失性
自動車内通信用として用いる場合、光ファイバケーブルはワイヤーハーネス類と共に束ねられ、高温多湿の狭い空間内に屈曲した状態で敷設される。そのため、光ファイバケーブルには、屈曲されても光量ロスの少ない低曲げ損失性が要求される。
【０００４】
２）耐熱性、難燃性等の化学的安定性
自動車内通信用として用いる場合、光ファイバケーブルは、エンジン等の高温体の近傍や夏季の高温化した車内など、高温雰囲気下で使用されることが多い。また、自動車内には、オイル、電解液、ガソリン等の引火性物質も存在する。そのため、被覆層には、耐熱性、耐熱寸法安定性、耐薬品性、難燃性等の化学的安定性が要求される。
【０００５】
３）光ファイバ素線と被覆層との密着性、低ピストニング性
光ファイバケーブルでは、光ファイバ素線と被覆層との密着性が高いことが重要である。
すなわち、光ファイバ素線と被覆層との密着性が高ければ、光ファイバ素線を振動などから保護することができる。また、光ファイバケーブルの末端にプラグ等を固定する場合、光ファイバ素線と被覆層との密着性が高ければ、被覆層上からプラグ等を締め付けて固定すれば良いので、端末処理を簡略化できる。また、被覆層上からプラグ等を固定できることは、光ファイバ素線保護の観点からも好ましい。なお、密着性の指標としては引き抜き強度が挙げられる。
また、光ファイバケーブルが、高温多湿の厳しい環境で使用される場合、光ファイバ素線の熱膨張・収縮等に起因して、光ファイバ素線と被覆層とにずれが生じ、光ファイバ素線の突き出しや引っ込み（いわゆる「ピストニング」）が生じる場合がある。ピストニングが生じると、光源又は受光素子と光ファイバケーブル端面との距離が変化して光損失が大きくなり、光ファイバケーブルから出射される光量が変動してシステムに障害が生じる恐れがある。そのため、光ファイバケーブルには、低ピストニング性が要求される。
【０００６】
ところで、開口数（ＮＡ）が高く高温環境でも安定な光ファイバケーブルとして、例えば特開２０００−２６６９７０号公報には、芯材がポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）系樹脂からなり、鞘材がフッ化ビニリデン単位４０〜６２モル％とテトラフルオロエチレン単位２８〜４０モル％とヘキサフルオロプロピレン単位８〜２２モル％との３元共重合体からなり、鞘材のＡＳＴＭ Ｄ２２４０に基づくショアＤ硬度が３８〜４５である光ファイバ素線の外周に、ナイロン１２からなる被覆層を備えた光ファイバケーブルが開示されている。
【０００７】
また、被覆層にポリアミド系樹脂を用いることにより、光ファイバケーブルに耐熱性、耐薬品性、耐熱寸法安定性等を付与する技術は、上記の他、特開平７−７７６４２号公報、特開平１０−３１９２８１号公報、特開平１１−２４２１４２号公報等にも提案されている。また、現在市販されている自動車用光ファイバケーブルにおいても、被覆層としてナイロン１１やナイロン１２等のポリアミド系樹脂が使用されている。
【０００８】
また、光ファイバ素線と被覆層との密着性を高めピストニングを抑えることが可能な光ファイバケーブルとして、国際公開ＷＯ０１／４０８４１には、光ファイバ素線の外周に、マレイン酸無水物、フタル酸無水物、グルタル酸無水物等の有機酸無水物を含有するポリアミド系樹脂からなる一次被覆層を備え、さらにその外周に二次被覆層を備えた光ファイバケーブルが開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−２６６９７０号公報、特開平７−７７６４２号公報等に開示されているように、被覆層をポリアミド系樹脂により構成した場合、耐熱性、耐薬品性、耐熱寸法安定性等を付与することはできるが、光ファイバ素線と被覆層との密着性を向上させることは困難であった。なお、特開２０００−２６６９７０号公報には、引き抜き強度が７ｋｇ以上の光ファイバケーブルが開示されているが、実際には、市販されている一般のポリアミド系樹脂からなる被覆層を単に設けただけでは、このような引き抜き強度の高い光ファイバケーブルを実現することは極めて難しい。
【００１０】
また、国際公開ＷＯ０１／４０８４１に開示されているように、被覆層を有機酸無水物を含有するポリアミド系樹脂により構成した場合、光ファイバ素線と被覆層との密着性をある程度向上させることができるものの、有機酸無水物は人体に対して刺激性を有するため、取り扱い性が低下するという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、曲げ損失が小さいと共に、光ファイバ素線と被覆層との密着性や取り扱い性に優れ、自動車内用等として好適に用いられる光ファイバケーブル、及び該光ファイバケーブルを用いたプラグ付光ファイバケーブルを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバケーブルは、芯材及びその外周に形成された単層又は複層構造の鞘材からなる光ファイバ素線が、少なくとも１層の被覆層からなる被覆材により被覆された光ファイバケーブルにおいて、
前記鞘材と前記被覆材との間には、これらの密着性を向上させるための密着層が設けられていると共に、
前記鞘材の最外層が、フッ化ビニリデン単位を有する共重合体を主成分とし、前記密着層が、ポリアミド系樹脂２０〜７０質量％と、フッ化ビニリデン単位を有する共重合体３０〜８０質量％とを含有する樹脂組成物からなり、
前記被覆材の一次被覆層が、ポリアミド系樹脂を主成分とすることを特徴とする。
なお、本明細書において、「主成分」は、含有率が６０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上の成分であると定義する。また、被覆材を構成する被覆層のうち、最内層からｎ番目の層を「ｎ次被覆層」と定義する。
【００１３】
本発明の光ファイバケーブルにおいて、前記芯材が、メタクリル酸メチルの単独重合体、又はメタクリル酸メチルと少なくとも１種のビニル系単量体との共重合体を主成分とすることが好ましい。
また、前記鞘材の最外層を構成するフッ化ビニリデン単位を有する共重合体が、フッ化ビニリデン単位２０〜５０質量％とテトラフルオロエチレン単位２５〜６０質量％とヘキサフルオロプロピレン単位５〜３５質量％との三元共重合体であると共に、アッべ屈折率計を用いて２３℃で測定した屈折率が１．３５０〜１．３８５であり、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に基づく２３℃におけるショアＤ硬度が５９以下であることが好ましい。
【００１４】
また、前記密着層を構成する樹脂組成物のフッ素原子の含有率が５９質量％以下であると共に、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８に基づき、荷重を５ｋｇとして測定した２３０℃におけるメルトフローインデックスが５０〜２００であることが好ましい。
また、前記密着層を構成するフッ化ビニリデン単位を有する共重合体が、フッ化ビニリデン単位２０〜５０質量％とテトラフルオロエチレン単位２５〜６０質量％とヘキサフルオロプロピレン単位５〜３５質量％との三元共重合体、若しくは、フッ化ビニリデン単位６０〜８５質量％とテトラフルオロエチレン単位１５〜４０質量％との二元共重合体であることが好ましい。また、前記密着層を構成するポリアミド系樹脂が、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６６、ナイロン６-１２のうち、少なくとも１種を主成分とすることが好ましい。
【００１５】
また、前記一次被覆層が、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６６、ナイロン６-１２のうち、少なくとも１種を主成分とすることが好ましい。また、前記被覆材が、ポリアミド系樹脂を主成分とする二次被覆層を有することが好ましい。さらに、前記一次被覆層と前記二次被覆層との間の引き抜き強度が１０〜３０Ｎであることが好ましい。
【００１６】
以上の本発明の光ファイバケーブルによれば、前記光ファイバ素線と前記密着層との間、及び前記密着層と前記一次被覆層との間の初期の引き抜き強度を２５Ｎ以上とすることができると共に、温度８５℃、相対湿度８５％の条件で５００時間放置した後の引き抜き強度の低下を５Ｎ未満とすることができる。
なお、本明細書における「引き抜き強度」の測定方法は、「実施例」の項において詳述する。
【００１７】
また、本発明のプラグ付き光ファイバケーブルは、以上の本発明の光ファイバケーブルの少なくとも一端に、プラグが固定されたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
［光ファイバケーブル］
本発明の光ファイバケーブルは、光ファイバ素線と、光ファイバ素線を被覆する少なくとも１層の被覆層からなる被覆材とを備えると共に、これら光ファイバ素線と被覆材との間に密着層が形成されたものである。
【００１９】
（光ファイバ素線）
本発明の光ファイバケーブルを構成する光ファイバ素線は、芯材とその外周に形成された鞘材とからなる。
芯材としては、公知の材料が使用可能であるが、メタクリル酸メチルの単独重合体（ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ））、又はメタクリル酸メチルと少なくとも１種のビニル系単量体との共重合体を主成分として構成することが好ましい。中でも、透光性・耐久性に優れると共に安価なことから、ＰＭＭＡを主成分として構成することがより好ましい。
【００２０】
鞘材は、単層構造であっても複層構造であっても良いが、少なくとも密着層と接する最外層については、フッ化ビニリデン単位を有する共重合体を主成分として構成する。
また、フッ化ビニリデン単位を有する共重合体の中でも、フッ化ビニリデン単位とテトラフルオロエチレン単位とヘキサフルオロプロピレン単位との三元共重合体が特に好適である。かかる３元共重合体は、透明性、耐熱性、耐薬品性に優れるため、鞘材として適していると共に、これを最外層に使用することにより、取り込み可能な光量を増加させることができる。また、耐屈曲性に優れるため、曲げ損失の少ない光ファイバ素線を提供できる。
【００２１】
また、この３元共重合体は、フッ化ビニリデン単位２０〜５０質量％とテトラフルオロエチレン単位２５〜６０質量％とヘキサフルオロプロピレン単位５〜３５質量％からなることが好ましく、フッ化ビニリデン単位３０〜５０質量％とテトラフルオロエチレン単位４５〜６０質量％とヘキサフルオロプロピレン単位７〜２３質量％からなることが、より好ましい。
この組成範囲にある３元共重合体は結晶性が低く、しかも屈折率が充分低いために、光ファイバケーブルの耐熱性を損なうことなく、光ファイバケーブルの曲げ損失光量を小さく抑えることができる。
【００２２】
また、３元共重合体のＡＳＴＭ Ｄ２２４０に基づく２３℃におけるショアＤ硬度が５９以下であることが好ましく、５０以下であることがより好ましい。
かかるショアＤ硬度を有し、柔軟性を有する３元共重合体により鞘材の最外層を構成し、鞘材と一次被覆層との間に、詳細については後述するフッ化ビニリデン単位を有する共重合体とポリアミド系樹脂とを含有する密着層を形成すると、鞘材の最外層と一次被覆層との間に強い密着性が発現し、光ファイバケーブルのピストニングを著しく抑制することができる。
すなわち、３元共重合体が上述のようなショアＤ硬度を有し適度な柔軟性を備えていると、一次被覆層から光ファイバ素線を引き抜こうとする力が光ファイバ素線の軸方向に加わった際に、光ファイバ素線と密着層との界面に応力が生じるが、鞘材の最外層を構成するフッ化ビニリデン系樹脂と密着層を構成するフッ化ビニリデン系樹脂との親和性と相まって、光ファイバ素線と一次被覆層との間の引き抜き強度を高めることができる。
また、ショアＤ硬度が３０未満の３元共重合体は、熱変形温度が低下する傾向にある。そのため、自動車内などの高温条件下で使用される光ファイバケーブルでは、ショアＤ硬度が３０以上の３元共重合体を用いることがより好ましい。
【００２３】
また、鞘材の最外層を構成する３元共重合体としては、アッベ屈折率計を用いて２３℃で測定した屈折率が、１．３５０〜１．３８５のものを用いることが好ましい。かかる屈折率の３元共重合体を鞘材の最外層に用いると、光ファイバ素線の曲げ損失をより一層低減することができる。
【００２４】
なお、鞘材が複層構造からなる場合、最外層以外の層については特に限定されるものではなく、適宜設計することが可能である。具体的には、最外層と同一材料により構成しても良いし、公知のフルオロアルキルメタクリレート系樹脂、フッ化ビニリデン系樹脂、フッ化ビニリデン系樹脂とメタクリレート系樹脂の混合物等により構成しても良い。但し、第１層（鞘材を複層構造とする場合の鞘材の最内層）としては、比較的透明性に優れると共に、芯材や鞘材の第２層（第１層に隣接する層）に対する密着性に優れたものを用いることが好ましい。
【００２５】
（密着層）
光ファイバ素線と被覆材との間に形成する密着層は、ポリアミド系樹脂２０〜７０質量％と、フッ化ビニリデン単位を有する共重合体３０〜８０質量％とを含有する樹脂組成物、好ましくは、ポリアミド系樹脂４５〜６５質量％と、フッ化ビニリデン単位を有する共重合体３５〜５５質量％とを含有する樹脂組成物により構成する。
かかる樹脂組成物は、鞘材の最外層を構成するフッ化ビニリデン単位を有する共重合体と、詳細については後述する一次被覆層を構成するポリアミド系樹脂の双方に対して、相溶性又は親和性を有するため、鞘材と被覆材との間に上述の密着層を形成することにより、鞘材の最外層と一次被覆層との密着性を著しく向上させることができ、ピストニングを著しく抑制することができる。
【００２６】
密着層を構成するフッ化ビニリデン単位を有する共重合体は、鞘材の最外層を構成する上記のフッ化ビニリデン系共重合体と相溶性又は親和性を有することが必要である。かかるフッ化ビニリデン単位を有する共重合体としては、フッ化ビニリデン単位２０〜５０質量％とテトラフルオロエチレン単位２５〜６０質量％とヘキサフルオロプロピレン単位５〜３５質量％との三元共重合体、若しくは、フッ化ビニリデン単位６０〜８５質量％とテトラフルオロエチレン単位１５〜４０質量％とからなる二元共重合体が好適である。
【００２７】
密着層を構成するポリアミド系樹脂としては、ナイロン１０、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６-１２等の単独重合体や、これらの組合せからなるナイロン共重合体、柔軟なセグメントを導入したナイロン系エラストマーを主成分とするものが好適である。
これらの中でも、ナイロン１１及びナイロン１２は、低温衝撃性、耐屈曲性、耐摩耗性に優れ、引っ張り破断伸び、曲げ弾性が低く、線膨張係数、ガス透過性が小さいという優れた特性を有し、柔軟で耐疲労性に優れるため、高温環境下でのピストニングを抑制することができ、特に好適である。
【００２８】
なお、密着層を構成するフッ化ビニリデン単位を有する共重合体とポリアミド系樹脂とは相溶性が低いため、両者をニ軸押出機で溶融混錬する際や、両者を混合して得られる樹脂組成物を、光ファイバ素線に押出被覆する際には、流動性や押出の際の吐出安定性が低下する傾向がある。そこで、流動性や成形性を改善するために、低分子量又は高流動性のフッ化ビニリデン系樹脂又はフッ化ビニリデン系エラストマーを適宜配合することが好ましい。具体的には、デュポン・ダウ・エラストマー・ジャパン社製「Ｆｒｅｅ Ｆｌｏｗ １０（商標）」、Ｓｏｌｖｅｙ社製「ＳＯＬＥＦ−１００６（商標）」、アトフィナ・ジャパン社製「ＫＹＮＡＲ−９３００（商標）」、旭硝子社製「セフラルソフト Ｇ１５０（商標）」等を適宜配合することが好ましい。ここで、高流動性とは、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８に基づき、荷重を５ｋｇとして測定した２３０℃におけるメルトフローインデックスが５０以上、より好ましくは１００以上であることを意味する。また、密着層を構成する樹脂組成物において、低分子量のフッ化ビニリデン系樹脂の添加量は２〜３０質量％とすることが好ましく、５〜２０質量％とすることがより好ましい。この範囲で低分子量のフッ化ビニリデン系樹脂を添加することにより、流動性や成形性が良好なフッ化ビニリデン単位を有する共重合体とポリアミド系樹脂との混合物が得られる。添加量が２質量％未満では、流動性や成形性の改善効果が不十分となるおそれがあり、添加量が３０質量％超では、密着層を構成する樹脂組成物の溶融粘度が低くなりすぎて、密着層の厚み斑が生じる恐れがある。
【００２９】
また、密着層を構成する樹脂組成物の、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８に基づき、荷重を５ｋｇとして測定した２３０℃におけるメルトフローインデックスが５０〜２００であることが好ましい。メルトフローインデックスが５０未満では、密着層を均一な厚みで形成できない恐れがある。また、メルトフローインデックスが２００超では、密着層を構成する樹脂組成物の溶融粘度が、一次被覆層の樹脂より低くなりすぎ、密着層の厚みに斑が生じる恐れがあるため好ましくない。
また、密着層を構成する樹脂組成物のフッ素原子の含有率が５９質量％以下であることが好ましく、５０質量％以下であることがより好ましい。フッ素原子の含有率が５９質量％超では、一次被覆層との密着性が不十分になる恐れがあるため好ましくない。
【００３０】
また、密着層の厚みは５〜３００μｍであることが好ましく、５０〜２００μｍであることがより好ましい。密着層の厚みが５μｍ未満では、光ファイバ素線と一次被覆層の間の引き抜き強度を十分に維持できない恐れがある。また、密着層の厚みが３００μｍ超では、それ以上の引き抜き強度向上の効果が得られないばかりか、プラグの引き抜き強度が低下する傾向があるため好ましくない。
【００３１】
（被覆材）
光ファイバ素線の外周には、少なくとも１層の被覆層からなる被覆材が形成され、これによって、光ファイバ素線は保護される。なお、各被覆層は単層構造であっても複層構造であっても良い。
本発明において、被覆材の最内層である一次被覆層は、ポリアミド系樹脂を主成分として構成する。ポリアミド系樹脂は、融点が比較的低いため、光ファイバ素線の伝送性能を熱劣化させない低い温度で一次被覆層を形成でき加工性に優れていることに加えて、耐熱性、耐薬品性等にも優れているため、被覆層材料として好ましい。また、被覆層材料としてポリアミド系樹脂を用いると、得られる光ファイバケーブルは耐屈曲性に優れたものとなると共に、寸法安定性（熱収縮性）に優れた被覆層を形成できるため、ピストニングを抑制することができる。
【００３２】
ポリアミド系樹脂としては、例えば、ナイロン１０、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６-１２などの単独重合体や、これらの組合せからなる共重合体、柔軟なセグメントを導入したナイロン系エラストマーなどが挙げられる。これらは１種を単独で、又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。また、必要に応じて、他の重合体や化合物を含有するものであっても良い。
【００３３】
中でも特に、ナイロン１１及びナイロン１２は、成形性が良好で、光ファイバ素線に熱的・機械的ダメージを与えにくいだけではなく、上述した３元共重合体を主成分とする鞘材の最外層との密着性が非常に優れるため、好適である。また、ナイロン１１及びナイロン１２は、寸法安定性にも優れるため、鞘材との密着性と寸法安定性との相乗効果により、ピストニングを効果的に抑制することができる。さらに、ナイロン１１及びナイロン１２は、低温衝撃性、耐屈曲性、耐摩耗性に優れ、引っ張り破断伸び、曲げ弾性が低く、線膨張係数、ガス透過性が小さいという優れた特性を有するため、柔軟で耐疲労性に優れると共に、高温環境下でのピストニングを抑制でき、伝送特性の劣化が少ない光ファイバケーブルを提供できる。
【００３４】
なお、ナイロン１１は、ナイロン１２に比較して弾性率が高いため、光ファイバケーブルに適度な弾性力が要求される場合にはナイロン１１を用いることが好ましく、適度な柔らかさが要求される場合はナイロン１２を用いることが好ましい。
また、ナイロン１１は、ナイロン１２に比較して耐屈曲性や耐摩耗性に優れるため、ナイロン１１を用いることにより、光ファイバケーブルが変形した場合でも、光ファイバ素線に加わる応力などの力学的緩衝作用をより抑制することができると共に、高温環境下での光ファイバ素線の収縮をより抑制することができる。また、ナイロン１１はナイロン１２に比較して単位質量あたりのアミド結合数の量が多いため、このアミド結合と鞘材の最外層の極性基との間により強い相互作用を生じさせることが可能となり、光ファイバ素線と一次被覆層との密着性をより向上させ、ピストニングをより一層抑制することが可能となる。
【００３５】
なお、被覆材には、ポリアミド系樹脂の他、必要に応じて、他の重合体や、難燃剤、着色剤、光ファイバ素線への外光の入射を防止するためのカーボンブラック等の黒色無機成分等の添加剤や化合物を添加しても良い。
例えば、難燃性を付与するために、公知の各種金属水酸化物、燐化合物、トリアジン系化合物等の難燃剤を添加しても良い。これらの中でも、ポリアミド系樹脂の難燃性向上効果が大きいトリアジン系化合物が好ましく、特にシアヌル酸メラミンが好ましい。
【００３６】
また、一次被覆層の厚みは２０〜１０００μｍであることが好ましく、５０〜６００μｍであることがより好ましい。一次被覆層の厚みが２０μｍ未満では、光ファイバ素線の保護機能が低下し、光ファイバ素線が高温下で機械的作用を受けた場合に鞘材が変形して光学特性が劣化する恐れがあると共に、耐熱性、耐薬品性等が不十分となる恐れもある。また、一次被覆層の厚みが１０００μｍ超では、一次被覆層の材料コストが高くなると共に、光ファイバケーブルの曲げ弾性率が高くなり取り扱い性が低下する恐れがある。
【００３７】
本発明の光ファイバケーブルによれば、光ファイバ素線と密着層との間、及び密着層と一次被覆層との間の初期の引き抜き強度（光ファイバ素線と一次被覆層との間の初期の引き抜き強度）を２５Ｎ以上とすることができ、３５Ｎ以上とすることも可能である。
このように、光ファイバ素線と一次被覆層との間の初期の引き抜き強度が２５Ｎ以上であれば、光ファイバ素線と一次被覆層との密着性が十分強く、ピストニングを抑制できる。また、光ファイバケーブルの一端にプラグを固定し、プラグを介して他の機器等と接続した後振動などの機械的作用を受けた場合、光ファイバ素線と一次被覆層との密着性が不十分であれば、光ファイバ素線に過剰な力が作用して、光ファイバ素線が破断する場合もあるが、密着性が優れていれば、かかる恐れもない。
【００３８】
また、温度８５℃、相対湿度８５％の条件で５００時間放置した後の、光ファイバ素線と密着層との間、及び密着層と一次被覆層との間の引き抜き強度（光ファイバ素線と一次被覆層との間の引き抜き強度）の低下も５Ｎ未満に抑えることができる。
光ファイバ素線と一次被覆層との間の引き抜き強度の低下が５Ｎ未満であると、高温環境下における光ファイバケーブルのピストニングに起因する特性劣化がほとんどなく、高い信頼性が得られる。
【００３９】
なお、一次被覆層が複層構造からなる場合、一次被覆層の各層間の引き抜き強度はいずれも５０Ｎ以上であることが好ましく、６０Ｎ以上であることがより好ましい。一次被覆層の各層間の引き抜き強度が５０Ｎ未満では、一次被覆層の層間の密着性が不十分なことに起因して、ピストニングが発生する場合がある。
【００４０】
また、耐久性、耐環境特性などをさらに向上させるために、被覆材において、一次被覆層の外周に熱可塑性樹脂からなる二次被覆層を形成する構成としても良い。
二次被覆層の材料としては、光ファイバケーブルの使用環境に応じて適宜選択することができるが、特に自動車内配線用などでは、二次被覆層として、耐油性、耐熱性等に優れた材料を用いることが好ましい。具体的には、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６-１２等の単独重合体や、これらの組合せからなるナイロン共重合体、柔軟なセグメントを導入したナイロン系エラストマーを主成分とするポリアミド系樹脂が好ましい。また、これらの中でも、成形性が良好で、光ファイバケーブルに熱的及び機械的ダメージを与えにくいことから、ナイロン系エラストマー、又はナイロン系エラストマーと他のポリアミド系樹脂との混合物が好ましい。
【００４１】
また、二次被覆層は、光ファイバケーブルの接続作業時などに必要に応じて剥離可能に構成することが好ましい。具体的には、一次被覆層と二次被覆層との間の引き抜き強度は１０〜３０Ｎであることが好ましく、１５〜２５Ｎであることがより好ましい。一次被覆層と二次被覆層との間の引き抜き強度が１０Ｎ未満では、二次被覆層から一次被覆層と共に光ファイバ素線が簡単に抜けてしまうなど、取り扱い性が低下する恐れがある。また、一次被覆層と二次被覆層との間の引き抜き強度が３０Ｎ超ではストリッピング性が悪くなり、光ファイバケーブルの接続作業時などにおいて二次被覆層を剥離する際に、一次被覆層が伸びてしまい、取り扱い性が低下する恐れがある。
なお、一次被覆層と二次被覆層との間の引き抜き強度は、一次被覆層の最外層と二次被覆層の最内層に用いる材料の組合せや、被覆方法等により調整可能である。また、二次被覆層が複層構造である場合、各層間の引き抜き強度は適宜設定できる。
【００４２】
また、被覆材の最外層には着色剤等を添加しても良く、かかる構成とすることにより、光ファイバケーブルの識別性、意匠性を容易に高めることができる。着色剤としては公知のものを使用できるが、染料系の着色剤は高温下などで光ファイバ素線に移行して伝送損失を増大させる恐れがあるため、無機顔料を用いることが好ましい。
【００４３】
本発明の光ファイバケーブルは、公知の方法により製造できる。例えば、クロスヘッド型被覆装置を用いた押出被覆により、光ファイバ素線の外周に、密着層、被覆材の各層を順次積層する方法や、光ファイバ素線の材料に、密着層、被覆材の各層の材料を積層して、複合紡糸する方法などが挙げられる。
これらの中でも、光ファイバ素線と一次被覆層との間や、一次被覆層と二次被覆層との間の引き抜き強度を、所望の値に簡易に制御することができることから、クロスヘッド型被覆装置を用いて、光ファイバ素線の外周に、密着層、被覆材の各層を順次積層する方法が好ましい。
【００４４】
本発明の光ファイバケーブルは、鞘材の少なくとも最外層を、フッ化ビニリデン単位を有する共重合体を主成分して構成し、一次被覆層をポリアミド系樹脂により構成したものであるので、耐屈曲性に優れ、曲げ損失の少ないものとなる。また、本発明の光ファイバケーブルは、鞘材の最外層を、フッ化ビニリデン単位を有する共重合体を主成分として構成し、被覆材の一次被覆層を、ポリアミド系樹脂を主成分として構成すると共に、鞘材と被覆材との間に、ポリアミド系樹脂２０〜７０質量％と、フッ化ビニリデン単位を有する共重合体３０〜８０質量％とを含有する樹脂組成物からなる密着層を形成する構成としたので、光ファイバ素線と被覆層との密着性に著しく優れ、ピストニングを著しく抑制できるものとなる。
また、酸無水物を含有するポリアミド系樹脂などの特殊な被覆層を形成することがなく、光ファイバ素線と被覆層との間の高い密着性を実現できるので、人体に刺激を与える恐れもなく、取り扱い性にも優れたものとなる。
さらに、被覆材の最外層をポリアミド系樹脂等により構成すれば、耐熱性、難燃性、耐薬品性等の化学的安定性に優れた光ファイバケーブルを提供することができる。
したがって、本発明によれば、曲げ損失が小さいと共に、光ファイバ素線と被覆層との密着性や取り扱い性に優れ、耐熱性、難燃性、耐薬品性等の化学的安定性に優れ、自動車内など、狭く、高温多湿の厳しい環境下で使用した場合であっても優れた特性を示すと共に、狭い空間への敷設も容易な光ファイバケーブルを提供することができる。
【００４５】
（プラグ付き光ファイバケーブル）
以上の本発明の光ファイバケーブルの少なくとも一端に、プラグを接続、固定することにより、本発明のプラグ付き光ファイバケーブルを提供することができる。光ファイバケーブルにプラグを接続、固定し、プラグ付き光ファイバケーブルとすることにより、信号源である光源や検知器に組み込まれたユニットのハウジング、他の光ファイバケーブル等と容易に接続することができる。
【００４６】
プラグの形態については特に限定されるものではなく、光ファイバケーブルを挿入する挿入孔が形成されたプラグ本体と、光ファイバケーブルをこのプラグ本体に固定するためのストッパを備えたものなどが使用できる。また、光ファイバケーブルにプラグを固定する箇所についても限定されるものではないが、例えば、光ファイバケーブルのプラグを接続する側の端部の一次被覆層上が好適である。なお、二次被覆層を備えた光ファイバケーブルで、一次被覆層にプラグを固定する場合には、端部の二次被覆層を剥離して一次被覆層を露出させ、この露出した部分の一次被覆層にプラグを取り付ければ良い。
【００４７】
本発明のプラグ付き光ファイバケーブルによれば、本発明の光ファイバケーブルと同等の効果が得られる。特に、本発明の光ファイバケーブルはピストニング性を著しく抑制できるものであるので、本発明のプラグ付き光ファイバケーブルは、高温環境下で他の機器などと接続して使用した場合にも、高い性能を安定に維持できるものとなる。
【００４８】
【実施例】
次に、本発明に係る実施例及び比較例について説明する。なお、各実施例、比較例において、ショアＤ硬度は、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠し、高分子計器（株）ＡＳＫＥＲ ＣＬ−１５０を用いて２３℃で測定した。
【００４９】
(実施例１)
以下のようにして芯材が単層構造、鞘材が２層構造の光ファイバ素線を得た。すなわち、芯材としてＰＭＭＡ、鞘材の第１層（最内層）材料として、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート（３ＦＭ）／２−（パーフルオロオクチル）エチルメタクリレート（１７ＦＭ）／メタクリル酸メチル／メタクリル酸共重合体（各成分の質量比５１／３１／１７／１）、鞘材の第２層材料として、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（各成分の質量比４８．０／４２．７／９．３、ショアＤ硬度４２、屈折率１．３７４）を用い、これらを溶融して、２２５℃の紡糸ヘッドに供給し、同心円状複合ノズルを用いて複合紡糸した後、１５０℃の熱風加熱炉中で繊維軸方向に２倍に延伸し、鞘材の第１層の厚み１０μｍ、鞘材の第２層の厚み１０μｍの外径１ｍｍの光ファイバ素線を得た。
次いで、得られた光ファイバ素線を６０℃で４８時間熱処理した。
次に、２２０℃に設定したクロスヘッドダイにて、密着層材料として、ナイロン１１（アトフィナ社製「Ｒｉｌｓａｎ ＢＭＦ−０」）５５質量％とフッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体（各成分の質量比７２．０／２８．０、ダイキン工業製「ＶＰ−１００」）４５質量％との混合物、一次被覆層材料として、ナイロン１１（アトフィナ社製「Ｒｉｌｓａｎ ＢＭＦ−０」）を用い、これらをクロスヘッドケーブル被覆装置にて、上記光ファイバ素線に一括被覆して、１００μｍの厚みの密着層と１５０μｍの厚みの単層構造の一次被覆層を形成し、外径１．５ｍｍの光ファイバケーブルを得た。
さらに、この光ファイバケーブルの外周に、メラミンシアヌレートを含有するナイロン６-１２（ダイセル・デグサ社製「ダイアミド Ｎ１９０１」）を、クロスヘッドケーブル被覆装置を用いて被覆し、３５０μｍの厚みの単層構造の二次被覆層を形成した。以上のようにして、２層構造の被覆材を有する外径２．２ｍｍの光ファイバケーブルを得た。
また、得られた光ファイバケーブル端部の二次被覆層を剥離して、一次被覆層上からプラグをカシメ固定して、プラグ付き光ファイバケーブルを得た。
【００５０】
（実施例２）
鞘材の第２層材料を、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体（各成分の質量比７２．０／２８．０）に変更した以外は、実施例１と同様にして、２層構造の被覆材を有する外径２．２ｍｍの光ファイバケーブル、及びプラグ付き光ファイバケーブルを得た。
【００５１】
（比較例１）
密着層材料を、ナイロン１１（アトフィナ社製「Ｒｉｌｓａｎ ＢＭＦ−０」）１００質量部に無水マレイン酸１質量部を配合した樹脂組成物に変更した以外は、実施例１と同様にして、２層構造の被覆材を有する外径２．２ｍｍの光ファイバケーブル、及びプラグ付き光ファイバケーブルを得た。
【００５２】
（実施例３〜８、比較例２、３）
光ファイバケーブルの光ファイバ素線、密着層、被覆材の各層の材料を変更したした以外は実施例１と同様にして、光ファイバケーブル、及びプラグ付き光ファイバケーブルを得た。
【００５３】
各実施例、比較例において作製した光ファイバケーブルの光ファイバ素線、密着層、被覆材の各層の組成を表１に示す。また、鞘材の第２層材料（鞘材の最外層材料）についてはショアＤ硬度についても合わせて示す。
なお、表１における各略号は以下の化合物を示す。
ＶｄＦ：フッ化ビニリデン
ＴＦＥ：テトラフルオロエチレン
ＨＦＰ：ヘキサフルオロプロピレン
ＰＡ１１：ナイロン１１（アトフィナ社製「Ｒｉｌｓａｎ ＢＭＦ０」）
ＰＡ６１２：ナイロン６-１２（ダイセル・デグサ社製「ダイアミド-Ｎ１９０１」）
ＰＭＭＡ：ポリメタクリル酸メチル（三菱レイヨン社製）
ＶｄＦ-ＴＦＥ：フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体（各成分の質量比７２／２８、ダイキン工業製「ＶＰ−１００」）
ＶｄＦ-ＴＦＥ−ＨＦＰ（ＴＨＶ２２０Ｇ）：フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（各成分の重量比２０／６０／２０／、ダイニオン社製「ＴＨＶ２２０Ｇ（商標）」）
ＶｄＦ-ＴＦＥ−ＨＦＰ（ＫＹＮＡＲ９３０１）：フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（アトフィナ社製「ＫＹＮＡＲ９３０１（商標）」）
ＦｒｅｅＦｌｏｗ１０：デュポン・ダウ・エラストマージャパン社製「ＦｒｅｅＦｌｏｗ１０（商標）」）
フッ素化メタクリレート共重合体：２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート／２−（パーフルオロオクチル）エチルメタクリレート／メタクリル酸メチル／メタクリル酸共重合体（各成分の質量比５１／３１／１７／１）
セフラルソフト：旭硝子社製「セフラルソフト Ｇ１５０Ｆ１００（商標）」
【００５４】
（評価項目及び評価方法）
各実施例、比較例において得られた光ファイバケーブル及びプラグ付き光ファイバケーブルについて以下の評価を行った。
＜伝送損失＞
光ファイバケーブルの伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）を２５ｍ−５ｍカットバック法により測定した。なお、６５０ｎｍの波長の光を用い、入射光のＮＡ（開口数）を０．１とした。また、初期の伝送損失の他、光ファイバケーブルを温度８５℃、相対湿度（ＲＨ）９５％のオーブンに１０００時間放置した後の伝送損失についても測定した。
【００５５】
＜曲げ損失＞
光ファイバケーブルの長さを１１ｍとし、その一端から光を入射させた状態で、１ｍおきに計１０箇所、曲げ半径１０ｍｍで９０度づつ屈曲させ、他端から出射される光量を測定した。同様に、直線状に配置した場合の出射光量についても測定し、その差を曲げ損失として求めた。
【００５６】
＜引き抜き強度＞
光ファイバケーブルの引き抜き強度を、図１に示す、光ファイバケーブル１０を保持する治具１２と、治具１２の一端部に形成された突起１４を把持するチャック８と、光ファイバケーブル１０の剥離部分５を把持するチャック７とを備えた測定装置２０を用いて測定した。治具１２には、光ファイバケーブル１０の被覆部分４が収容される保持室１３と、光ファイバケーブル１０の剥離部分５よりも大きく被覆部分４よりも狭い貫通孔１５が形成されている。
測定にあたっては、一端側の被覆層を剥離した長さ１００ｃｍの光ファイバケーブル１０を用意し、光ファイバケーブル１０の被覆部分４の長さが３０ｍｍになるように切断した。なお、光ファイバ素線と一次被覆層との間の引き抜き強度を測定する場合は一次被覆層及び二次被覆層を剥離し、一次被覆層と二次被覆層との間の引き抜き強度を測定する場合は、二次被覆層のみを剥離した。
次に、治具１２に形成されている保持室１３内に光ファイバケーブル１０の被覆部分４を収容し、光ファイバケーブル１０の剥離部分５を貫通孔１５から抜き出した。次に、治具１２の一端部に形成されている突起１４をチャック８で把持し、光ファイバケーブル１０の剥離部分５をチャック７で把持した。
次に、光ファイバケーブル１０の中心軸方向（図中矢印方向）に沿って、一定速度５０ｍｍ／ｍｉｎでチャック８を移動させて治具１２を引っ張り、光ファイバケーブル１０の被覆部分４において剥離部分５よりも厚い部分を引き抜いた。このときの引き抜き応力と、光ファイバケーブル１０の被覆部分４において剥離部分５よりも厚い部分の引き抜き方向へのずれ量との関係を示す曲線から、引き抜く際の応力のピーク値を読みとり測定値とした。
また、引き抜き強度の耐熱安定性を見るため、光ファイバ素線と一次被覆層との間の引き抜き強度については、８５℃、相対湿度８５％のオーブンに５００時間放置した後についても、同様に測定した。
また、プラグ付き光ファイバケーブルのプラグの引き抜き強度を同様に測定した。
【００５７】
（結果）
各実施例、比較例において得られた結果を表２に示す。なお、表２において、「一次引き抜き強度」、「二次引き抜き強度」は、各々、光ファイバ素線と一次被覆層との間の引き抜き強度、一次被覆層と二次被覆層との間の引き抜き強度を示す。
【００５８】
鞘材の最外層（鞘材の第２層）をフッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体により構成し、一次被覆層をナイロン１１により構成し、密着層をナイロン１１ ３０〜６５質量％とフッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体、またはフッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体３５〜７０質量％とを含有する樹脂組成物により構成した実施例１〜８において得られた光ファイバケーブルの初期の伝送損失は１３３〜１３７ｄＢ／ｋｍと良好であり、温度８５℃、相対湿度９５％で１０００時間放置した後の伝送損失も１５４〜１５８ｄＢ／ｋｍと良好であった。また、曲げ損失も小さく良好であった。また、光ファイバ素線と一次被覆層との間の初期の引き抜き強度は３０〜４３Ｎと良好であり、一次被覆層と二次被覆層との間の初期の引き抜き強度も２０〜２２Ｎと良好であった。また、温度８５℃、相対湿度８５％で５００時間放置しても、引き抜き強度はほとんど変化しなかった。また、プラグ付き光ファイバケーブルのプラグの初期の引き抜き強度も４７〜５３Ｎと良好であった。
このように、実施例１〜８では、伝送損失や曲げ損失が小さいと共に、光ファイバ素線と被覆層との密着性に優れ、自動車内用等として好適な光ファイバケーブルが得られた。
【００５９】
これに対して、密着層を、ナイロン１１に無水マレイン酸を添加した樹脂組成物により構成した比較例１では、温度８５℃、相対湿度８５％で５００時間放置した後に、光ファイバ素線と一次被覆層との間の引き抜き強度が著しく低下した。
また、密着層を、ナイロン１１とフッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体とを含有する樹脂組成物により構成しても、その配合比を質量比で２０〜７０：３０〜８０の範囲外とした比較例２、３では、光ファイバ素線と一次被覆層との間の初期の引き抜き強度が２３〜２４Ｎと不十分であった。
【００６０】
【表１】

【００６１】
【表２】

【００６２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、曲げ損失が小さいと共に、光ファイバ素線と被覆層との密着性や取り扱い性に優れ、自動車内用等として好適に用いられる光ファイバケーブル、及び光ファイバケーブルを用いたプラグ付光ファイバケーブルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明に係る実施例及び比較例における引き抜き強度の測定方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
１０ 光ファイバケーブル
２０ 測定装置

Claims (5)

1. 芯材及びその外周に形成された単層又は複層構造の鞘材からなる光ファイバ素線が、少なくとも１層の被覆層からなる被覆材により被覆された光ファイバケーブルにおいて、
   前記鞘材と前記被覆材との間には、これらの密着性を向上させるための密着層が設けられていると共に、
   前記鞘材の最外層が、フッ化ビニリデン単位を有する共重合体を主成分とし、 前記密着層が、ポリアミド系樹脂２０〜７０質量％と、フッ化ビニリデン単位を有する共重合体３０〜８０質量％とを含有する樹脂組成物からなり、
   前記被覆材の一次被覆層が、ポリアミド系樹脂を主成分とすることを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 前記鞘材の最外層を構成するフッ化ビニリデン単位を有する共重合体が、フッ化ビニリデン単位２０〜５０質量％とテトラフルオロエチレン単位２５〜６０質量％とヘキサフルオロプロピレン単位５〜３５質量％との三元共重合体であると共に、アッべ屈折率計を用いて２３℃で測定した屈折率が１．３５０〜１．３８５であり、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に基づく２３℃におけるショアＤ硬度が５９以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバケーブル。
3. 前記光ファイバ素線と前記密着層との間、及び前記密着層と前記一次被覆層との間の初期の引き抜き強度が２５Ｎ以上であると共に、温度８５℃、相対湿度８５％の条件で５００時間放置した後の引き抜き強度の低下が５Ｎ未満であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光ファイバケーブル。
4. 前記被覆材が、ポリアミド系樹脂を主成分とする二次被覆層を有することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光ファイバケーブル。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光ファイバケーブルの少なくとも一端に、プラグが固定されたことを特徴とするプラグ付き光ファイバケーブル。

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