JPH0989735A - 光ファイバの１次被覆層の弾性率の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバの１次被覆層の弾性率の測定にお
いて、試験片の作成が容易である測定方法を提供し、１
次被覆層の弾性率の測定による光ファイバの品質管理
を、迅速かつ容易に、製造ライン上で行えるようにす
る。 【解決手段】 光ファイバ素線の片端を口出しして被覆
部２４と裸線部２８からなる試験片２２とし、この試験
片２２の被覆部２４を、引張り試験機の固定側治具２６
に１〜１０ｇの力をかけて固定して、引張り試験を行
い、光ファイバの１次被覆層の弾性率を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ素線に
おける光ファイバの被覆層の硬化状態を知る指針となる
光ファイバの１次被覆層の弾性率の測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバの製造にあっては、光ファイ
バの保護を目的として、光ファイバ裸線上に低弾性率の
樹脂よりなる１次被覆層を形成し、この上に高弾性率の
樹脂よりなる２次被覆層を形成し、光ファイバ素線とす
ることが行われている。ところで、これらの被覆層の光
ファイバ裸線に対する保護能力は、樹脂の硬化状態に依
存する。したがって、光ファイバの長期信頼性を得るた
めには、これらの被覆層を形成する樹脂を十分に硬化さ
せる必要がある。特に、上述の１次被覆層の硬化状態
は、光ファイバの長期信頼性に対する影響が大きいの
で、１次被覆層の硬化状態を把握することは、光ファイ
バの品質管理において、非常に重要である。そして、こ
の１次被覆層の硬化状態は、その弾性率を測定すること
によって把握することができる。

【０００３】上述の１次被覆層の弾性率の測定方法とし
て、以下のような押し込み試験による方法が提案されて
いる（１９９４年電子情報通信学会秋季大会予稿集Ｂ−
８１６）。図４は、この測定方法に用いられる試験片を
側面からみた断面図である。光ファイバ素線２はアクリ
ルパイプ４の中央に設置され、光ファイバ素線２とアク
リルパイプ４の間に充填され、硬化された、エポキシ樹
脂６により固定されている。上述の試験片は、以下のよ
うにして作成する。すなわち、光ファイバ素線２をアク
リルパイプ４のパイプ内の中央に置き、この光ファイバ
素線２の周囲に未硬化のエポキシ樹脂を充填して硬化さ
せる。この両端を切断し、両端面が平行になるように研
磨して、試験片とする。

【０００４】図５および図６は、上述の測定方法の一例
を示す概略図である。図中符号８は、上述の試験片であ
り、この試験片８を、微小硬度計の治具１０に固定す
る。この試験片８の端面の中央を、圧子１２にて、一定
の負荷速度で上方より垂直に荷重をかける。図６は、こ
のときの試験片８の状態の一例を、側面からみた断面図
である。圧子１４によって荷重をかけることにより、光
ファイバ裸線１６は変位Ｚを生じる。この変位Ｚは、低
弾性率の１次被覆層１８の弾性率に依存し、高弾性率の
２次被覆層２０の影響は無視することができる。このと
きの荷重量と、変位量Ｚを測定する。図中Ｌは試験片の
長さを示すものであり、ＤｐおよびＤｆは、それぞれ、
１次被覆層の外径および光ファイバ裸線の外径を示すも
のである。

【０００５】これらの測定値を以下の式に代入すること
により、１次被覆層の弾性率を求めることができる。 Ｇ＝（１＋ν）Ｗ／πＬＺ・ｌｎ（Ｄ_p／Ｄ_f） （ただし、Ｇ：光ファイバ１次被覆層の引張り弾性率、
ν：ポアッソン比、Ｗ：荷重量、Ｌ：試験片の長さ、
Ｚ：光ファイバ裸線の変位量、Ｄ_p：光ファイバ素線の
１次被覆層の外径、Ｄ_f：光ファイバ裸線の外径であ
る。）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
光ファイバの１次被覆層の弾性率の測定方法において
は、その試験片の作成の際、エポキシ樹脂をアクリルパ
イプに充填して硬化させる必要があり、また、この試験
片の両端面が平行になるように研磨する必要があるた
め、試験片の作成に時間がかかり、熟練が必要であっ
た。また、多量のエポキシ樹脂を使用する必要があり、
さらに、このエポキシ樹脂が硬化する際には、発熱や硬
化収縮が起こるため、光ファイバ素線に対する熱の履歴
や、圧縮の影響が懸念された。

【０００７】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、光ファイバの１次被覆層の硬化状態を知る指針とな
る１次被覆層の弾性率の測定において、試験片の作成が
容易である測定方法を提供し、１次被覆層の弾性率の測
定による光ファイバの品質管理を、迅速かつ容易に、製
造ライン上で行えるようにするものである。また、光フ
ァイバの１次被覆層の弾性率および粘性項を測定するこ
とにより、新規開発品等の品質評価を簡単に行えるよう
にするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
光ファイバの１次被覆層の弾性率の測定方法において
は、光ファイバ素線の片端を口出しして被覆部と裸線部
からなる試験片とし、この試験片の被覆部を、引張り試
験機の一方の治具に１〜１０ｇの力をかけて固定し、裸
線部を他方の治具に固定して、引張り試験を行い、光フ
ァイバの１次被覆層の弾性率を測定することを前記課題
の解決手段とした。また、請求項２記載の光ファイバの
１次被覆層の弾性率の測定方法においては、光ファイバ
素線の片端を口出しして被覆部と裸線部からなる試験片
とし、この試験片の被覆部を、ゴム状弾性体よりなる緩
衝体を介して、引張り試験機の一方の治具に固定し、裸
線部を他方の治具に固定して、引張り試験を行い、光フ
ァイバの１次被覆層の弾性率を測定することを前記課題
の解決手段とした。

【０００９】

【発明の実施の形態】まず、請求項１記載の光ファイバ
の１次被覆層の弾性率の測定方法の一例について、説明
する。最初に、光ファイバ素線を２０〜６０mm程度の長
さに切断し、この光ファイバ素線の片端を、被覆層の一
部を残して口出しし、試験片とする。このとき、試験片
の被覆部および試験片の裸線部の長さは、それぞれ、３
〜１０mmおよび３〜１５mmになるように、適宜に調節す
る。この試験片について、引張り試験機を用いてその１
次被覆層の弾性率を測定する。

【００１０】図１は引張り試験機とその測定方法を示す
概略図の一例である。まず、上述の試験片２２の被覆部
２４を固定側治具２６に固定する。つぎに、この試験片
２２の口出しされた裸線部２８の端を、上記固定側治具
２６の外部上方に設けられた可動側治具３０に固定す
る。この状態で、上記固定側治具２６は不動のまま、可
動側治具３０を一定速度で上昇させる。

【００１１】図２は、このときの試験片の状態を側面か
らみた断面図の一例を示したものである。裸線部３２を
引き上げることにより、裸線部３２は、変位δを生じ
る。この変位δは、低弾性率の１次被覆層３４の弾性率
に依存し、高弾性率の２次被覆層３６の影響は無視する
ことができる。このときの荷重量と、変位量δを測定す
る。図中ｌは、試験片の被覆部の長さを示すものであ
る。また、ｒ_pおよびｒ_fは、それぞれ、１次被覆層の外
径の半径および光ファイバ裸線の外径の半径を示すもの
である。

【００１２】光ファイバ裸線の変位量は１次被覆層の弾
性率に依存するので、つぎの式より、光ファイバ素線の
１次被覆層の弾性率を求めることができる。 Ｇ＝Ｆ／（２πｌδ）・ｌｎ（ｒ_p／ｒ_f）・・・式 （ただし、Ｇ：光ファイバ１次被覆層の弾性率、Ｆ：荷
重量、δ：変位量、ｌ：試験片の被覆部の長さ、ｒ_f：
光ファイバ裸線の外径の半径、ｒ_p：１次被覆層の外径
の半径である。）

【００１３】ただし、図１に示すように、被覆部２４を
固定するために、固定側治具２６にかける力は、１〜１
０gとする。１g未満であれば、試験片２２の被覆部２４
を十分に安定して固定することができず、１０gを越え
ると側面からの力が測定値に影響し、正確な測定値が得
られない。

【００１４】１次被覆層の粘性項を測定する場合は、試
験片２２に対し、任意の正負荷重を任意の周波数（ｓｉ
ｎ波）で繰り返し加える。その際に観測される変位と、
加えた荷重の間に生じる時間差（位相差）により、１次
被覆層の粘性項を求める。

【００１５】このように、請求項１記載の光ファイバの
１次被覆層の弾性率の測定方法においては、光ファイバ
素線の片端を口出しして被覆部と裸線部からなる試験片
とし、これを引張り試験に供する方法により、光ファイ
バの１次被覆層の弾性率の測定ができるため、試験片の
作成が容易であり、測定操作を迅速かつ容易に行うこと
ができる。

【００１６】次に、請求項２記載の光ファイバの１次被
覆層の弾性率の測定方法の一例について、説明する。請
求項２記載の光ファイバの１次被覆層の弾性率の測定方
法の例において、上述の請求項１記載の光ファイバの１
次被覆層の弾性率の測定方法の例と異なるところは、光
ファイバ素線の片端を口出しして被覆部と裸線部からな
る試験片とし、引張り試験に供する際、この試験片の被
覆部を、ゴム状弾性体よりなる緩衝体を介して、引張り
試験機の固定側治具に固定する点である。

【００１７】図３は、引張り試験機に備え付けられた固
定側治具４２に、緩衝体４０を介して固定した、試験片
の被覆部３８の一例を示す平面図である。すなわち、緩
衝体４０に設けられた溝に、試験片の被覆部３８を接着
し、固定して、この緩衝体４０を固定側治具４２に固定
する。以下、上述の請求項１記載び光ファイバの１次被
覆層の弾性率の測定の例と同様にして、弾性率および粘
性項を測定する。

【００１８】上述の緩衝体４０を固定するために固定側
治具４２にかける力は、１〜５０gであればよい。この
範囲内であれば緩衝体４０および被覆部３８は、十分安
定して固定することができ、かつ、正確な測定値を得る
ことができる。この試験片の被覆部３８に対する側面か
らの力の影響は、緩衝体４０によって吸収されるので、
固定時に微調製を行う必要がなく、測定操作が簡単であ
る。

【００１９】緩衝体４０に設けられた溝の深さＡは、試
験片の被覆部３８の直径より若干深くする必要があり、
通常２６０〜４５０μmm程度とされる。緩衝体４０の厚
さＢは０．５〜２mmとされる。(l)未満であると緩衝効
果が十分でないため、正確な測定値が得られず、(m)を
越えると十分に被覆部３８を固定することができない。

【００２０】緩衝体４０に用いられるゴム状弾性体とし
ては、弾性率が１０〜２００kg/mm²であるアクリルエラ
ストマー、ゴム等を用いることができる。試験片の被覆
部３８を緩衝体４０に固定し、固定側治具４２に固定す
る方法は、特に限定することはない。例えば、緩衝体４
０に設けられた溝にこの被覆部３８を当てがい、この緩
衝体４０と被覆部３８とを、固定側治具４２に挟み込む
だけでもよいが、特に、ごく少量の瞬間接着剤を被覆部
３８の側面に塗布し、緩衝体４０に接着することによっ
て、迅速に、かつ、十分に接着できる。

【００２１】このように、請求項２記載の光ファイバの
１次被覆層の弾性率の測定方法は、請求項１記載の光フ
ァイバの１次被覆層の弾性率の測定方法と同様、光ファ
イバ素線の片端を口出しして被覆部と裸線部からなる試
験片とする方法であるので、試験片の作成が容易であ
る。また、この試験片を引張り試験に供する際、この試
験片の被覆部を、ゴム状弾性体よりなる緩衝体を介し
て、引張り試験機の固定側治具に固定する方法によっ0
て、光ファイバの１次被覆層の弾性率を測定できるの
で、試験片を固定側治具に固定する際に、この固定側治
具にかける力の微調製を行う必要がなく、測定操作が簡
単である。

【００２２】また、請求項１および請求項２記載の測定
方法においては、通常の引張り試験機を用いることがで
きるが、これにかわって熱機械分析装置を用いれば、種
々の温度条件下での１次被覆層の弾性率および粘性項を
測定することができるので、これらの温度特性を測定す
ることも可能である。したがって、上述の測定方法にお
いては、新規開発商品等の品質評価を簡単に行うことに
も適している。

【００２３】

【実施例】以下、実施例を示して本発明を詳しく説明す
る。 （実施例１〜５）シート状態での引張り試験により求め
た弾性率の異なる５種類のウレタンアクリレート系紫外
線硬化性樹脂を１次被覆層用樹脂として、光ファイバ素
線をそれぞれ作成した。これらの光ファイバ素線の１次
被覆層の弾性率を、請求項１および請求項２記載の光フ
ァイバ被覆の弾性率の測定方法にしたがって、それぞれ
測定した。

【００２４】まず、以下のようにして、上述の光ファイ
バ素線の試験片を作成した。外径１２５μmの光ファイ
バ裸線に、上述の５種類の１次被覆層用樹脂をそれぞれ
塗布し、紫外線を照射して十分に硬化させ、１次被覆層
を形成した。これらの１次被覆層上に、第２次被覆層用
樹脂として、未硬化のウレタンアクリレート系紫外線硬
化性樹脂を塗布し、紫外線を照射して十分に硬化させ
て、外径２５０μmの光ファイバ素線を作成した。これ
らの光ファイバ素線の片端を口出しし、試験片とした。
このとき、これらの試験片の被覆部および裸線部の長さ
は、それぞれ、約５mmおよび約１０mmであった。

【００２５】これらの試験片を用いて、請求項１記載の
測定方法にしたがって、それぞれ引張り試験を行った。
すなわち、２５℃に設定した熱機械分析装置（機種名：
ＴＭＡ／ＳＳ１２０Ｃセイコー電子工業（株）製）にお
いて、図１に示すように、上述の試験片２２の被覆部２
４を、固定側治具２６に２gの力をかけて固定した。こ
の試験片の裸線部２８の端を、上記固定側治具２６の外
部上方に設けられた可動側治具３０に固定した。この状
態で３分間保持したのち、上記固定側治具２６は不動の
まま、可動側治具３０を０．１μm/secで上昇させて、
このときの荷重量と、光ファイバ裸線の変位量を測定し
た。これらの値を上述の式に代入して、１次被覆層の
弾性率を求めた。

【００２６】また、同様にして作成した試験片を用い
て、請求項２記載の測定方法に従って、それらの１次被
覆層の弾性率の測定を行った。すなわち、図３に示すよ
うに、上述の試験片の被覆部３８の側面に、瞬間接着剤
をごく少量塗布して、緩衝体４０に設けられた溝にこの
被覆部３８を接着した。この緩衝体４０を固定側治具４
２に、１０gの力をかけて固定した。以下、上述の方法
と同様にして、それぞれの試験片の１次被覆層の弾性率
を測定した。上述の緩衝体４０はゴムシートを用いて作
成した。この緩衝体４０に設けられた溝の深さＡは、３
５０μmmであり、緩衝体４０の厚さＢは１mmであった。
請求項１および請求項２記載の測定方法にしたがって測
定したこれらの弾性率の測定結果は、それぞれほぼ同じ
値が得られた。

【００２７】（比較例１〜５）上述の実施例１〜５の１
次被覆層用樹脂を用いて、それぞれシート状の試験片を
作成した。これらのシート状試験片について、熱機械分
析装置を用いて、通常の引張り試験により、２５℃にお
ける、それらの弾性率の測定を行った。比較例１〜５は
実施例１〜５にそれぞれ対応する。

【００２８】図７は、実施例１〜５の測定結果の相対値
と、比較例１〜５の測定結果の相対値との関係を示すグ
ラフである。このグラフの横軸は、比較例１〜５の弾性
率の測定結果の相対値を示すものであり、縦軸は、実施
例１〜５の弾性率の測定結果の相対値を示すものであ
る。図中点ａは実施例１と比較例１に対応するものであ
る。以下、同様にして、点ｂ〜ｅは、実施例２〜５およ
び比較例２〜５にそれぞれ対応するものである。実施例
１〜５の測定結果に関しては、請求項１記載の測定方法
による測定結果と請求項２記載の測定方法による測定結
果は、ほぼ同じ値が得られたので、図７においては、請
求項１記載の測定方法による測定結果の相対値を示し
た。図７のグラフより、それぞれの値は、よい相関性が
得られていることがわかる。

【００２９】（実施例６〜７）実施例１〜５と同様にし
て作成した試験片について、それらの１次被覆層の弾性
率の測定を、温度条件をかえて行った。すなわち、１次
被覆層用樹脂として、モノマー種の異なる２種類のウレ
タンアクリレート系紫外線硬化性樹脂を用いて試験片を
それぞれ作成した。これらの試験片について、−４０〜
４０℃の温度条件下で、上述の請求項１記載の測定方法
に従って、それらの１次被覆層の弾性率の測定を行っ
た。

【００３０】図８は、各温度条件下における実施例６お
よび実施例７の試験片の弾性率の測定結果の相対値を示
すものである。図中曲線ｆおよび曲線ｇは、それぞれ、
実施例６および実施例７に対応し、それぞれの各温度条
件下における測定結果の相対値を示すものである。図８
のグラフより、常温において、１次被覆層の弾性率とし
て、ほぼ同様の値をもつ光ファイバ素線であっても、温
度条件をかえると、それらの弾性率は大きく異なること
がわかる。したがって、光ファイバの製品の評価を行う
場合には、種々の温度条件下において、その光ファイバ
の１次被覆層の弾性率および粘性項を測定する必要があ
ることがわかる。

【００３１】このように請求項１および請求項２記載の
光ファイバの１次被覆層の弾性率の測定方法において
は、どちらの方法を用いてもほぼ同等の測定結果が得ら
れた。また、これらの測定結果の相対値は、通常のシー
ト状試験片の引張り試験による測定結果の相対値と、良
い相関性を示した。したがって、請求項１および請求項
２記載の光ファイバの１次被覆層の弾性率の測定方法に
より得られた測定結果から、光ファイバの１次被覆層の
硬化状態を知ることができることが明かである。また、
常温においては、１次被覆層の弾性率として、ほぼ同様
の値をもつ光ファイバ素線について、温度条件をかえて
比較すると、それらの弾性率は大きく異なる場合がある
ことがわかった。したがって、光ファイバの製品の評価
を行う場合には、種々の温度条件下において、その１次
被覆層の弾性率および粘性項を測定し、検討する必要が
あることがわかる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
および請求項２記載の光ファイバの１次被覆層の弾性率
の測定方法においては、光ファイバ素線の片端を口出し
し、被覆部と裸線部からなる試験片とする方法により、
光ファイバの１次被覆層の弾性率を測定することができ
る。したがって、試験片の作成が容易であり、測定操作
を迅速かつ容易に行うことができるので、光ファイバの
１次被覆層の弾性率の測定による品質管理を、製造ライ
ン上で行うことができる。また、試験片の形状が、引張
り試験と圧縮試験の両方に供するのに適している方法で
あるので、弾性率のみならず粘性項を測定することもで
きる。さらに、通常の引張り試験機にかわって、熱機械
分析装置を用いれば、種々の温度条件下におけるこれら
の物性値を得ることが可能であるので、簡単な操作で多
くの物性情報を得ることができる。このため、新規開発
品等の品質評価を迅速かつ容易に行うこともできる。

【００３３】また、請求項２記載の光ファイバの１次被
覆層の弾性率の測定方法においては、試験片の被覆部
を、ゴム状弾性体よりなる緩衝体を介して、引張り試験
機の一方の治具に固定する方法であるので、試験片の固
定時に、この治具にかける力の微調整が不要であり、簡
単な操作で測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 請求項１記載の光ファイバの１次被覆層の弾
性率の測定方法における、引張り試験機とその測定方法
の一例を示す概略図である。

【図２】 請求項１記載の光ファイバの１次被覆層の弾
性率の測定方法における、試験片の裸線部を引張り上げ
た際の試験片の状態の一例を側面からみた断面図であ
る。

【図３】 請求項２記載の光ファイバの１次被覆層の弾
性率の測定方法における、引張り試験機に備え付けられ
た固定側治具に、緩衝体を介して固定した、試験片の被
覆部の一例を示す平面図である。

【図４】 従来技術における測定方法に用いられる試験
片の一例を側面からみた断面図である。

【図５】 従来技術における測定方法の一例を示す概略
図である。

【図６】 従来技術における測定方法において、試験片
の端面の中央から、圧子にて垂直に荷重をかけたときの
試験片の状態の一例を側面からみた断面図である。

【図７】 実施例１〜５および比較例１〜５の弾性率の
測定結果の相対値を示すグラフである。

【図８】 実施例６〜７の弾性率の測定結果の相対値を
示すグラフである。

【符号の説明】

２２・・・試験片、２４・・・被覆部、２６・・・固定
側治具、２８・・・裸線部、３０・・・可動側治具、３
２・・・裸線部、３４・・・１次被覆層、３６・・・２
次被覆層、３８・・・被覆部、４０・・・緩衝体、４２
・・・固定側治具、ｌ・・・試験片の被覆部の長さ、ｒ
_p・・・一次被覆層の外径の半径、ｒ_f・・・光ファイバ
裸線の外径の半径、Ａ・・・溝の深さ、Ｂ・・・緩衝体
の厚さ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバ素線の片端を口出しして被覆
   部と裸線部からなる試験片とし、この試験片の被覆部
   を、引張り試験機の一方の治具に１〜１０ｇの力をかけ
   て固定し、裸線部を他方の治具に固定して、引張り試験
   を行うことを特徴とする光ファイバの１次被覆層の弾性
   率の測定方法。
2. 【請求項２】 光ファイバ素線の片端を口出しして被覆
   部と裸線部からなる試験片とし、この試験片の被覆部
   を、ゴム状弾性体よりなる緩衝体を介して、引張り試験
   機の一方の治具に固定し、裸線部を他方の治具に固定し
   て、引張り試験を行うことを特徴とする光ファイバの１
   次被覆層の弾性率の測定方法。