TW201219873A - Plastic optical fiber unit and plastic optical fiber cable using same - Google Patents

Description

201219873 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於由複數根塑膠光纖構成之塑膠光纖光單 元、及使用其之塑膠光纜。 【先前技術】 用作大容量之通訊媒體之光纖大致分為石英玻璃光纖 (Silica Glass Optical Fiber)與塑膠光纖（Plastic Optical

Fiber)(以下，根據情形簡稱為「p〇F」）。其中，塑膠光纖 與石英玻璃光纖相比，較柔軟且不會斷裂，又，芯直徑較 大，因此，由於終端處理等之作業優異而各種用途擴大。 尤其’剖面方向中之折射率具有分佈之梯度折射率 (Graded Index)型（折射率分佈型）塑膠光纖（以下，根據情 形簡稱為GI-POF」），具備高速大容量之傳輸能力，故 而期待作為下一代通訊中之光纖。 光纖保持著赤裸之狀態並不實用，自光纖之保護、多怒 化附▼連接益等之必要性考慮，對光纖實施被覆，或與 芳香族聚醯胺纖維等之纖维抗張力體或鋼料複合化、電 纜化而使用。 作為具有塑膠光纖與纖維抗張力體之通訊用之塑膠光 或電線之_ ’可列舉專利文獻1所記載者。此處，記 有：於樹脂製之管上於軸方向形成狹縫而使之開裂，自 開裂部分插人塑膠光纖’於如此而得之光纖人口之開裂 =置’·戴維抗張力體，以覆蓋該等之外周之方式擠 s被覆而成之塑膠光纖電線，作為抗張力體，使用 158742.doc 201219873 香族聚醯胺纖維β 又，例如，於專利文獻2中記載有：以將複數根塑膠光 纖及抗張力冑於剖面方向相互於2處以上接觸之方式而集 束將膠帶狀物或線狀物纏繞而一體化之使用集合體之電 纜。 j如於專利文獻3中§己載有將複數根塑膠光纖集 束為束狀，利用紫外線硬化性樹脂被覆。 然而，於將如專利文獻丨所記載之p〇F插入至開裂管等 而成者之外周配置纖維抗張力體，以覆蓋該等之外周之方 式擠出套管之情形時，存在開裂管之製造步驟增加、及藉 由使用開裂管而電纜外徑變粗之問題。 又，光纖中，若芯直徑變大纖維直徑變小，則因微小彎 曲所致之損失急遽增加之情形眾所周知（參照非專利文獻 1)。 由於POF為塑膠，故而可容易地變更芯直徑/包層直徑、 纖維外徑，且可容易地製造較石英玻璃光纖大之芯直徑之 纖維，但是若芯直徑/包層直徑與纖維外徑之平衡破壞， 則需要抑制耐側壓特性之提高及微曲產生之對策。因此， 若將經細徑化之GI-POF如專利文獻2所記載般，藉由將複 數根纖維以膠帶等集束，則存在由於纏繞膠帶時之側壓及 微曲，而傳輸損失增加之課題。 又，如專利文獻3所記載般，若僅單純地將紫外線硬化 性樹脂被覆，則於塑膠光纖中，只要不使纖維補強層之厚 壁與被覆厚之關係合適化’則存在塑膠光纖單元製造時塑 158742.doc 201219873 膠光纖之傳輸損失增加之課題及使用塑膠光纖單元而電纜 化過程中之傳輸損失增加之課題。 近年來，自操作性及設計性之觀點考慮，光纜之細徑化 進展，與先前相比高密度安裝之POF單元之需求趨於擴 ' 大。為了實現電纜之細徑化及POF之高密度安裝，需要使 、 POF之外徑變細。於維持POF之優點即大芯直徑之狀態下 僅使POF外徑細徑化之情形時，先前構造中存在POF之耐 側壓及耐微曲特性降低，使用有POF之電纜之光損失不穩 定之課題。 先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1:國際公開2004/107004號 專利文獻2:國際公開2004/102244號 專利文獻3:日本專利特開2009-98342號公報 非專利文獻 非專利文獻 1 : R. Olshansky，APPLIED OPTICS Vol. 14, 1975, pp20-21. 【發明内容】 發明所欲解決之問題 本發明係為了解決上述先前技術中之課題，其目的在於 提供一種保護纖維不受經高密度安裝之POF單元中之電纜 化所致之側壓影響，抑制因與電纜構成構件之接觸等而產 生之微曲之產生的塑膠光纖單元及使用其之塑膠光纜。 解決問題之技術手段

S 158742.doc 201219873 為達成上述目的，本發明提供一種塑膠光纖單元，其係 將由光纖本體與被覆該光纖本體之外周之補強層所分別形 成之複數根塑膠光纖於長度方向捆紮而一體化，且以覆蓋 該塑膠光纖之束整體之方式實施被覆樹脂而成者，於將上 述塑膠光纖之補強層之厚度設為D，將自上述塑膠光纖至 上述塑夥光纖單元外周之最短距離設為τ時，滿足 0.15ST/DS0.50之關係。 較佳為，於本發明之塑膠光纖單元中，上述被覆樹脂為 紫外線硬化樹脂或電子線硬化樹脂，且，硬化後之常溫 (23 C)之揚氏模數為9〇〜1〇〇〇 MPa。 較佳為，本發明之塑膠光纖單元係剖面形狀為大致圓形 或大致楕圓形。 較佳為，於本發明之塑膠光纖單元中，上述光纖本體為 折射率分佈型之塑膠光纖。 較佳為，於本發明之塑膠光纖單元中，上述光纖本體為 折射率分佈型之塑膠光纖，該塑膠光纖具有至少2層以上 之包層，且外周之包層之折射率較内側之包層之折射率 低。 又，本發明提供一種使用本發明之塑膠光纖單元之塑膠 光雙。 發明之效果 根據本發明，可提供側壓特性及微曲特性提高、且具有 穩疋的傳輸損失並高密度地安裝塑膠光纖之塑膠光纜。 【貫施方式】 158742.doc 201219873 以下’對本發明之塑膠光纜適當使用圖式進行詳細說 明。 圖1係表示本發明之塑膠光纖單元之一實施形態之剖面 圖。 圖1所不之塑膠光纖單元1〇中，4根POF4以其剖面形狀 ' 呈正方形狀之方式於長度方向捆紮而一體化。POF4由包 含芯la及包層lb之光纖本體丨及被覆該光纖本體丨之外周之 補強層3而構成。 以覆蓋於長度方向捆紮而一體化之4根p〇F4之束整體之 方式實施被覆樹脂6,塑膠光纖單元1〇之剖面形狀呈大致 圓形狀。 本發明之塑膠光纖單元丨〇中，於將p〇F4之補強層3之被 覆厚度設為D，將自P0F4至塑膠光纖單元1〇外周之最短距 離設為T時，具有〇.15$τ/ε^〇·5〇2關係。 使T/D為上述之關係係根據以下之理由。 若T/D低於〇, 1 5，則被覆樹脂6之厚壁變得過薄，於對塑 膠光纖單元10自外側施加側壓及微曲時，構成光纖本體ι 之芯la及包層lb會變形，故而導致ρ〇ρ4之傳輸損失增加。 • 再者，〇.2$ T/DS 0.45更佳。 . 作為以覆蓋複數根P〇F4之束整體之方式實施被覆樹脂6 之方法，例如，有如下方法：一面將於長度方向捆紮而一 體化之POF4之束自抽出機抽出，一面自樹脂擠出機供給 被覆樹脂(例如，下述之熱塑性樹脂)，賦形為電纜形狀(更 八體而5，剖面形狀為大致圓形狀之電纜形狀），藉此將 158742.doc 201219873 POF4之束以被覆樹脂6進行一次被覆。 又，例如，有如下方法：以覆蓋於長度方向捆紮而一體 化之POF4之束整體之方式，塗佈紫外線硬化性樹脂或電 子線硬化性樹脂，其後’藉由紫外線照射或電子線照射而 使樹脂硬化，藉此以覆蓋p〇F4之束整體之方式而實施被 覆樹脂6。此處’代替塗佈紫外線硬化性樹脂或電子線硬 化性樹脂’亦可將P〇F4之束浸潰於包含紫外線硬化性樹 脂或電子線硬化性樹脂之溶液中。 此處，若T/D超過〇.5〇，則有因上述之一次被覆加工時 之被覆樹脂6之加工收縮而使p〇F4變形、使p〇F4i傳輸損 虞又’有因被覆樹脂6之擠出加工時之熱而使 POF4變形、使P〇F4之傳輸損失增加之虞。 、 ；使用备'外線硬化性樹脂或電子線硬化性樹脂作為 被，树月日6之^驅物之情形時，有因該等硬化性樹脂之交 聯:合熱而使P〇F4變形、使卿4之傳輸損失增加之虞。 、下對本發明之塑膠光纖單元10之各個構成進行說 光纖本體丨為階變折射率（SI，step index)型 佈（GI)型之& 土 ±人 ^ 77 ^之任一者均可，Glp〇F由於具備高速大容量之傳 pZ +可期待作為下—代通訊中之光纖故而較佳。Μ. ，光纖本體之包層亦包含至少2層以上，外周 折射率比内側之包層之折射率更低之構造，即1 側而包層之折射率變低之構造特佳。 作為構成塑膠光纖單元1〇之顧之材質無特別限定， 158742.doc 201219873 例如，可列舉光纖本體1包含氟樹脂、補強層3包含丙烯酸 系樹脂之GI-POF(以下稱為氟樹脂系p〇F)，或於光纖本體j 中’怎ia以聚曱基丙烯酸甲酯（pMMA ， polymethylmethacrylate)為構成材料、包層lb以氟系樹脂 為構成材料、補強層3包含熱塑性樹脂（氯乙烯或聚乙烯）之 GI-POF。其中，使用上述之氟樹脂系p〇F由於傳輸損失較 低、可使用之光之波長區域較廣而較佳。 自使電纜細徑化之觀點考慮，作為p〇F4之外徑較佳為 200〜350 μιη。 另一方面’作為塑膠光纖單元1〇之外徑，較佳為〇.5〜1〇 mm ’更佳為0.55〜〇 9 mm ° 構成塑膝光纖單元10之POF4之根數無特別限定，較佳 為3〜7根’更佳為4根。 被覆樹脂6之材質無特別限定，例如，可使用紫外線硬 化樹脂或電子線硬化樹脂、或者低密度聚乙烯或軟質氯乙 烯等熱塑性樹脂之硬化物。該等之中，紫外線硬化樹脂及 電子線硬化樹脂由於被覆厚度之高精度之控制比較容易等 之理由而較佳。然而，於使用紫外線硬化樹脂或電子線硬 化樹脂作為被覆樹脂6之情形時，硬化後之常溫（23。(〕）之楊 氏模數為90〜1〇〇〇 MPa由於使塑膠光纖單元1〇較小地彎曲 時之被覆樹脂之剝離或破損抑制等之理由而較佳，為 200~900]\1?&更佳，為 600〜900 ^1?&最佳。 圖1所示之塑膠光纖單元10之剖面形狀呈大致圓形狀， 但是本發明之塑膠光纖單元之剖面形狀並不限定於此。例 158742.doc -9- 5 201219873 如，根據捆紮之POF之根數，塑膠光纖單元1〇之剖面形狀 亦可為大致楕圓形狀。例如，於捆紮之POF為2根之情形 時，塑膠光纖單元10之刮面形狀成為大致楕圓形狀。 ，其-人，對本發明之塑膠光纖單元之另一實施形態及塑膠 光纖單元之對塑膠光纜之適用進行說明。 圖2係表示本發明之塑膠光纖單元之另一實施形態之剖 面圖。圖2所示之塑膠光纖單元2〇中，為了可識別芯線， 藉由利用調配有顏料之樹脂被覆而對p 〇 F 4之外周進行著 色（形成著色層5)。再者，圖2所示之本發明之塑膠光纖單 元20為下述實施例中製造者。 圖3係表示使用有本發明之塑膠光纖單元之塑膠光纜之 一實施形態的剖面圖。圖3所示之塑膠光纜15使用圖丨所示 之塑膠光纖單元10。 於塑膠光纖單元10之周圍配置纖維抗張力體7，於纖維 抗張力體7之外周實施管狀之被覆部8，構成4芯電纜之塑 膠光纜1 5。 作為配置於塑膠光纖單元10之周圍之纖維抗張力體7, 可使用芳香族聚醯胺纖維、聚對笨二曱酸乙二酯， polyethylene terephthalate)纖維、碳纖維玻璃纖維等。 又，作為於纖維抗張力體7之外周被覆之被覆部8,例如， 可使用聚氯乙烯或難燃性聚乙烯等，無特別限定。 圖4係表示使用有本發明之塑膠光纖單元之塑膠光纜之 另-實施形態的剖面圖。圖4所示之塑膠光纔25中使用圖2 所示之塑膠光纖單元20。再者，圖4所示之本發明之塑膠 158742.doc -10- 201219873 光纜25為下述實施例中製造者。 圖5係表示使用有本發明之塑膠光纖單元之塑膠光纜之 又一實施形態的剖面圖。 圖5所示之塑膠光纜35中，使用如下塑膠光纖單元3〇: 將7根POF4於長度方向捆紮而一體化之p〇F4之束整體，更 具體而言，以將1根POF4由其餘6根POF4包圍之方式，以 覆蓋將7根POF4梱紮而一體化之P〇F4之束整體之方式實施 被覆樹脂6。 實施例 以下，具體地說明本發明之實施例及比較例。 實施例1 由以下之構成材料，製造如圖4所示之構成之4芯之塑膠 光纜25。圖4所示之塑膠光纜25使用圖2所示之塑膠光纖單 元20。 作為POF4，使用折射率分佈型之氟樹脂系p〇F(旭硝子 股份有限公司：商品名「FONTEX」此處，光纖本體1 係芯la之直徑為80 μιη，包層lb之直徑為9〇 μιη。藉由以 POF4之外徑成為285 μιη之方式利用聚碳酸酯系樹脂被覆 包層lb之外周而形成補強層3。光纖本體丨之數值孔徑 (NA，numerical aperture)為 0.245。 為了可識別芯線，而於氟樹脂系P0F4i外周以外徑成 為300 μΐη之方式，利用調配有顏料之紫外線硬化樹脂被 覆，進行著色（形成著色層5)。所使用之顏色為藍、黃、 綠·、白。 158742.doc 3 201219873 將形成有著色層5之氟樹脂系P0F4如圖2般集朿4根，使 用紫外線硬化性樹脂，以外徑成為〇 77 mm之方式—次被 覆，藉此對POF4之束整體實施被覆樹脂6，獲得塑膠光 單元20。 此時，補強層3之厚度D與自P0F4之外周至塑膠光纖單 7〇20之外周之最短距離τ之關係為t/D=0.420。又，所使用 之紫外線硬化性樹脂之硬化後之常溫（23它）之揚氏模數為 890 MPa ° 其次，於塑膠光纖單元20之周圍配置芳香族聚醯胺纖維 (1270 dtex，使用2根）作為纖維抗張力體7，利用軟質氯乙 烯樹脂以内徑成為丨·〇 mm、外徑成為丨5 mm之方式被覆纖 維抗張力體7之外周，形成管狀之被覆部8，製作出4芯電 纜之塑膠光纜25。 實施例2 於圖4之構成中，將氟樹脂系POF4如圖2般集束4根，使 用與實施例1相同之紫外線硬化性樹脂，以外徑成為Ο.?] mm之方式實施一次被覆，除此以外與實施例1同樣地製造 塑膠光纖單元20’製造出塑膠光纜25。 此時，補強層3之厚度D與自POF4外周至塑膠光纖單元 20之外周之最短距離T之關係為T/D=0.215。 實施例3 於圖4之構成中，—次被覆地使用硬化後之常溫（23。〇 之楊氏模數為90 MPa之紫外線硬化性樹脂，除此以外與實 施例1同樣製造塑膠光纖單元2〇，製造出塑膠光纜25。 158742.doc -12- 201219873 實施例4 於圖4之構成中，一次被覆地使用硬化後之常溫（23°C ) 之楊氏模數為90 MPa之紫外線硬化性樹脂，除此以外與實 施例2同樣地製造塑膠光纖單元2〇，製造出塑膠光纜25。 比較例1 將形成有與實施例1同樣之著色層5之氟樹脂系POF4如 圖6般集束4根，纏繞PET膠帶9(寬度5 mm)而使之集束，獲 得塑膠光纖單元40。於PET膠帶9之外周配置抗張力纖維體 7，以軟質氣乙烯形成管狀之被覆8製造出塑膠光纜45。 比較例2 於圖4之構成中，使用外徑為235 μιη之氟樹脂系p〇F4(芯 la直徑為80 μιη，包層lb直徑為90 μιη)，以外徑成為0.65 mm之方式實施一次被覆，除此以外與實施例1同樣地製造 出塑膠光纜25。 此時，補強層3之厚度D與自POF4外周至塑膠光纖單元 10之外周之最短距離T之關係為T/D=0.565。 試驗例 對於實施例1〜4之塑膠光纖單元、比較例i〜2之塑膠光纖 單元’按照以下之順序評估側壓特性與微曲特性。 又，對於實施例1〜4之塑膠光纜、比較例1〜2之塑膠光 鏡’利用JIS C-6823-2010中規定之回裁法來測定自纖維素 線至電纜製造後之損失變化量。 側壓特性係於100 mm之金屬平板間設置塑膠光纖單 元’測定施加5 0 N/10 0 mm之荷重時之損失變化量。 158742.doc 5 201219873 微曲特性係於上述侧壓測定中，於與平板之塑膠光纖單 元接觸之側黏貼# 320之砂紙，測定施加5〇 N/1〇〇 mm之荷 重時之損失變化量。 將該等結果示於表1中。 [表1] 塑膠光纖單元之側 壓特性(dB) 塑膠光纖單元之 微曲特性(dB) 製造電纜時之損失 增加量(dB/km) 實施例1 0 0.02 10 實施例2 0.02 0.16 6 貫施例3 0.01 0.04 5 實施例4 0.02 0.20 7 _比較例1 0.13 0.87 100 < 丨比較例2 0.09 0.31 65 根據表1之結果可知，滿足0.15ST/DS0.50之實施例1〜4 之塑膠光纖單元，與不滿足〇.l5gT/DS〇 5〇之比較例^ 之塑膠光纖單元相比，側壓測定及微曲特性提高。因此， 實施例1〜4中，與比較例1〜2相比較製造電纜後之損失增加 量亦可抑制得較低。 參照特定之實施態樣詳細地說明了本發明，但業者明瞭 於不脫離本發明之精神與範圍’可增加各種修正或變更。 本申請案係基於2010年9月13日申請之日本專利申請案 2010-204243者，其内容於此作為參照併入本文中。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明之塑膠光纖單元之一實施形態之剖面 圖。 圖2係表示本發明之塑膠光纖單元之另一實施形態之剖 面圖。 158742.doc • 14- 201219873 圖3係表示使用有本發明之塑膠光纖單元之塑膠光纜之 一實施形態之剖面圖。 圖4係表示使用有本發明之塑膠光纖單元之塑膠光纜之 另一實施形態之剖面圖。 1 圖5係表示使用有本發明之塑膠光纖單元之塑膠光纜之 • 又一實施形態之剖面圖。 圖6係表示先前之塑膠光纜之一態樣之剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 光纖本體 la 芯 lb 包層 3 補強層 4 POF 5 著色層 6 被覆樹脂 7 纖維抗張力體 8 被覆部 9 PET膠帶 10 塑膠光纖單元 15 塑膠光纜 20 塑膠光纖單元 25 塑膠光纜 30 塑膠光纖單元 35 塑膠光纜 £· 158742.doc -15- 201219873 40 塑膠光纖單元 45 塑膠光纜 T 塑膠光纖至塑膠光纖單元外周之最短距離 D 塑膠光纖之補強層之厚度 158742.doc -16·

Claims (1)

1. 201219873 七、申請專利範圍： 1. 一種塑膠光纖單元，其係將由光纖本體與被覆該光纖本 體之外周之補強層所分別形成之複數根塑膠光纖於長度 方向捆紮而一體化，且以覆蓋該塑膠光纖之束整體之方 式實施被覆樹脂而成者， 於將上述塑膠光纖之補強層之厚度設為D，將自上述 塑膠光纖至上述塑膠光纖單元外周之最短距離設為丁 時，滿足0.15$17〇$0.50之關係。 2. 如請求項1之塑膠光纖單元’其中上述被覆樹脂為紫外 線硬化樹脂或電子線硬化樹脂，且，硬化後之常溫 (23 °C)之揚氏模數為90〜1〇〇〇 MPa。 3·如請求項1或2之塑膠光纖單元，其中上述塑膠光纖單元 之剖面形狀為大致圓形或大致楕圓形。 4. 如請求項1至3中任一項之塑膠光纖單元，其中上述光纖 本體為折射率分佈型之塑膠光纖。 5. 如請求項1至3中任一項之塑膠光纖單元，其中上述光纖 本體為折射率分佈型之塑膠光纖，該塑膠光纖具有至少 層以上之包層，且外周之包層之折射率較内侧之包層 之折射率更低。 6· -種塑膠光欖，其使用如請求項⑴中任一項之塑膠光 纖單元。 158742.doc 言