JPH11194071A - 光ファイバ心線及びその摩擦係数の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバ心線の摩擦係数を容易に精度良
く測定できる測定方法を提案する。 【解決手段】 光ファイバ心線１０ａを接着、固定した
側の固定基板２０ａの平面に、同じく光ファイバ心線１
０ｂを接着、固定した側の移動基板２０ｂの平面を対向
させて、光ファイバ心線１０ａ、１０ｂ同士が直交する
方向に載置する。更に移動基板２０ｂの上に調整荷重３
０を載値して、移動基板２０ｂをロードセルにより、図
１のＡに示す方向に一定速度で引張り、これに要する引
張応力、即ち摩擦力を測定することを特徴とする光ファ
イバ心線の摩擦係数の測定方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ心線の摩擦
係数を容易かつ精度良く測定する測定方法及びボビンへ
の巻取り特性に優れた光ファイバ心線に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ心線の樹脂被覆層の摩擦係数
は、光ケーブルの生産性や品質に影響を及ぼす重要な因
子である。即ち光ファイバ心線の樹脂被覆層の摩擦係数
が高いと、例えば光ファイバ心線間、光ファイバ心線と
ボビンとの間、光ファイバ心線とケーブル構成材料など
との間に生ずる摩擦力により、例えば側圧の発生による
光損失の増加や、ボビンへの巻取り及び繰出し性が悪く
なり、極端な場合には光ファイバ心線の樹脂被覆に損傷
を生ずるなど、生産性の低下や不良品の発生原因とな
る。

【０００３】しかし、光ファイバ心線の摩擦係数は表面
の凹凸、表面の硬度、粘着性など多くの因子により影響
する複雑な現象でありその正確な把握が容易でないため
に、摩擦力を下げる個々の技術は数多く提案されている
（特開平５−２０３８４７号公報、特開平１−１７７５
０６号公報、特開平８−１７９１７２号公報、特開昭６
１−２５２５１３号公報）ものの、光ファイバ樹脂被覆
の損傷、光ファイバ心線の集合状態でのマイクロベンデ
イングによる光損失の増加、ボビンへの巻取り、繰り出
し時のトラブルなど多くの問題が未解決の状態にある。

【０００４】特に光ファイバ着色心線の場合は、被覆樹
脂の粘着性に加えて着色剤粒子の大きさが１μｍ程度も
あることから摩擦係数が一般に大きくなり、その影響が
大きい。

【０００５】ところで、摩擦係数とは、摩擦面の接線方
向に生ずる抵抗力である摩擦力を、摩擦面を圧縮する方
向に作用している力である接触力で除した値をいい、次
式であらわされる。 摩擦係数＝摩擦力／接触力 この摩擦係数には、対向する摩擦面が静止している状態
の摩擦力を対象とする静摩擦係数と、動いている状態の
摩擦力を対象とする動摩擦係数があり、得られる摩擦係
数の値は大きく異なる。

【０００６】一般的な摩擦係数の測定法に関しては、Ｊ
ＩＳ規格 Ｋ７１２５による、測定しようとする材料と
同じ材質で形成したシートを用いて測定する方法があ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、光ファイバ心
線の被覆層の樹脂材料について前記ＪＩＳ規格の方法で
測定する場合は、測定結果のばらつきが極めて大きく、
特に光ファイバ着色心線の場合は試験片のシートの粘着
力により信頼できる摩擦係数を得ることが困難である。

【０００８】本発明は光ファイバ心線の摩擦係数を容易
に精度良く測定できる測定方法を提案することを主な目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を克服するため
に本発明は、固定基板と可動基板の平面に光ファイバ心
線を接着、固定し、前記固定基板の上に前記可動基板を
載置して、前記光ファイバ心線を相互に接触させ、前記
可動基板を移動させたときに生ずる摩擦力を測定するこ
とを特徴とする光ファイバ心線の摩擦係数の測定方法で
ある。

【００１０】具体的には、例えば、前記固定基板と可動
基板の平面に固定した光ファイバ心線の数がそれぞれ２
本でかつ平行であり、前記光ファイバ心線同士の接触が
相互に直交する方向であって、かつ前記摩擦力を前記光
ファイバ心線に負荷された荷重で除した値を摩擦係数と
することを特徴とする光ファイバ心線の摩擦係数の測定
方法である。

【００１１】また本発明は、本発明の摩擦係数の測定方
法により測定した摩擦係数が０．１０乃至０．１５であ
って、ボビンに巻いた状態でマイクロベンデイングによ
る光損失の増加を生ずることがなく、かつ巻崩れをも生
じないことを特徴とする光ファイバ心線である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の光ファイバ心線の摩擦係
数の測定方法を図１に例示する。図１（Ａ）は平面図で
あり、図１（Ｂ）は側面図である。また、光ファイバ心
線の横断面図を図２に示す。以下、図１、図２に基づい
て本発明の実施の形態を説明する。なお、同じ部位には
同じ番号を付して重複する説明を省略する。

【００１３】まず、測定しようとする光ファイバ心線に
ついて同一の試験片を４本用意する。固定基板２０ａの
平面にその２本の光ファイバ心線１０ａを直線状に引き
伸ばした状態で平行に、接着、固定する。また移動基板
２０ｂの平面にも残りの２本の光ファイバ心線１０ｂを
直線状の状態で平行に接着、固定する。光ファイバ心線
１０ａ、１０ｂは単数、複数を問わない。

【００１４】光ファイバ心線１０ａを接着、固定した側
の固定基板２０ａの平面に、同じく光ファイバ心線１０
ｂを接着、固定した側の移動基板２０ｂの平面を対向さ
せて、光ファイバ心線１０ａ、１０ｂ同士が直交する方
向に載置する。更に移動基板２０ｂの上に調整荷重３０
を載値して全体の荷重が所定の値となるように調整した
後、移動基板２０ｂをロードセルにより、図１のＡに示
す方向、即ち光ファイバ心線１０ａの方向、換言すれば
光ファイバ心線１０ｂに直交する方向に一定速度で引張
り、これに要する引張応力、即ち摩擦力を測定する。

【００１５】調整荷重３０の重量は、調整荷重３０と移
動台２０bの総重量を、接着、固定した光ファイバ心線
１０ａ、１０ｂの総本数で除した値が１ｇ／本乃至５０
ｇ／本の範囲、特に４g／本乃至１５g／本の範囲が好適
であるので、移動台２０bの重さを考慮して、この範囲
になるように選択する。ロードセルの引張り速度は、１
０ｍｍ／秒以上になると得られる摩擦係数の値ばらつく
ので、これ以下の範囲が好ましい。

【００１６】得られた摩擦力を、調整荷重３０と移動基
板２０ｂの総重量、即ち接触力で除した値を摩擦係数と
する。本測定法によれば、測定対象である光ファイバ心
線１０ａ、１０ｂが円柱状の形状を有するので、点に近
い状態で相互に接触することになり、光ファイバ心線の
樹脂被覆層の粘着力に起因する測定の困難さを排除で
き、極めて摩擦係数のばらつきが小さく、かつ同条件下
で再現性の高い結果が得られる。従って、本発明の摩擦
係数の測定法は、前記光ファイバ心線の摩擦係数に起因
する諸問題の解明のための有力な手段となりうる。

【００１７】尚本発明の摩擦係数の測定法は、動的摩擦
係数及び静的摩擦係数のいづれの測定も可能である。静
的摩擦係数を測定する場合は、移動基台２０ｂを移動開
始する際に得られる最大摩擦力を静摩擦力として採用
し、動摩擦係数を測定する場合は移動開始後に最大摩擦
力を過ぎて最小の摩擦力が得られた後の摩擦力を、動摩
擦力として採用し、それぞれ全荷重である接着力を除し
て得られる。本願では特に言及しない限り、摩擦係数と
いうときは動摩擦係数をあらわす。

【００１８】尚、固定基板２０ａと移動基板２０ｂにそ
れぞれ接着、固定する光ファイバ心線が１本のときは、
光ファイバ心線同士でのみ接触し、固定基板２０ａと移
動基板２０ｂの各平面の部分が接触しないようにしなけ
ればならないので、移動基板２０ｂを適当に支持する機
構が必要である。

【００１９】固定基板２０ａと移動基板２０ｂに接着、
固定する光ファイバ心線の数がそれぞれ２本以上のとき
は、これら複数の光ファイバ心線の平均的な摩擦係数が
得られる。従ってこの場合の光ファイバ心線の数は、得
られる摩擦係数の使用目的に応じて適当に選ぶ必要があ
る。なお、本実施の形態では、固定基板２０ａと移動基
板２０ｂに接着、固定する光ファイバ心線はそれぞれ同
じ試験片を用いたがこれに限定するものでなく、得られ
る摩擦係数の用途に応じて、固定基板２０ａと移動基板
２０ｂに異なる試験片を接着、固定して摩擦係数を測定
することもできる。

【００２０】

【実施例】本実施例の光ファイバ心線の摩擦係数の測定
方法を図１に示す。また、測定の対象は、摩擦係数が一
般に大きい光ファイバ着色心線とし、この断面構造を図
２に示す。摩擦係数の異なる各種の光ファイバ着色心線
を得る為に、その最外層である着色層４の表面状態を種
々異なるものとする目的で採用した、着色層４の被覆樹
脂の組成、及びその紫外線硬化時の酸素濃度を表１に示
す。これら各種光ファイバ着色心線の摩擦係数の測定値
と測定精度、同じ材質のシート状の試験片についてＪＩ
Ｓ規格による測定法で測定した場合の測定精度及びこれ
ら光ファイバ着色心線をボビンに巻いた状態でのマイク
ロベンデイングの発生頻度、巻き崩れの有無の試験結果
を表２に示す。

【００２１】（目的）以下、図１、図２、表１、表２に
基づき、本発明の光ファイバ心線の摩擦係数の測定方法
を説明する。また本発明の摩擦係数の測定方法を前記ボ
ビンに巻いた光ファイバ心線に生ずる問題に適用して、
その有効性を明らかにする。またこの問題に関し適した
光ファイバ心線の摩擦係数の範囲を明らかにする。

【００２２】（光ファイバ着色心線の樹脂被覆層の構
造）測定対象とする光ファイバ着色心線１０ａ、１０ｂ
は、シングルモード光ファイバであって、図２に示すよ
うな断面構造を有する。まず外径１２５μｍの光ファイ
バ裸線１上に、ヤング率１ＭＰａの紫外線硬化型ウレタ
ンアクリレート樹脂を被覆して外径約１９５μｍの一次
被覆層２を形成する。更にその上に、ヤング率０．８Ｇ
Ｐａの紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂を被覆し
て外径約２４０μｍの二次被覆層３を形成し、光ファイ
バ素線を得る。これらの各被覆層の厚さ、硬さは、光フ
ァイバ心線相互間の接触時の接触面積に影響することに
より摩擦係数の値に変化を与えると考えられる。

【００２３】この光ファイバ素線上に、一定量の１μｍ
の粒径の着色剤を含む紫外線硬化型インクを被覆し着色
層４を形成して、光ファイバ着色心線を製造する。

【００２４】この着色層４の樹脂組成としては、表１に
示すように、１０重量％の１μｍの粒径の着色剤を含む
ウレタンアクリレート系の紫外線硬化樹脂インクに対
し、比較的分子量が高く表面張力が高いシリコン樹脂か
らなる平滑剤、インクのベース樹脂とは相溶性の小さい
シリコン樹脂からなる減摩材、潤滑性を付与するための
約１μｍの粒径のテフロン微粉末の各添加量を調整する
ことにより、また紫外線硬化時の酸素濃度を調整するこ
とにより着色層４の硬化度を調整して、各種摩擦係数の
異なる７種類の光ファイバ着色心線を製造した。

【００２５】この場合、平滑剤は、シリコン樹脂からな
る表面張力が低いシリコンオイルが最外層４の表面の凹
部に染み出して液面を形成することにより、表面を平滑
にして摩擦係数を低下させる機能を有する。減摩剤は、
シリコン樹脂からなる潤滑性に優れかつ表面張力が比較
的小さいシリコンオイルが、最外層４の表面に染み出し
て膜面を形成することにより、摩擦係数を低下させる機
能を有する。また、テフロン微粒子は、テフロン自体の
摩擦係数が低いので、その一部が最外層４の表面から突
出して表面の一部を構成することによって、摩擦係数を
低下させる機能を有する。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１に示す摩擦係数の調整条件で着色層４
を形成した７種類の光ファイバ着色心線を、それぞれ１
００ｋｍ乃至３００ｋｍ製造し、ボビン１個当たり２５
ｋｍの長さ分を巻取り可能な、胴径２８ｃｍの複数のボ
ビンに、設定張力８０ｇｆで巻き取った。

【００２８】（測定方法）まず、測定対象とする前記７
種類の各光ファイバ着色心線について同じ測定を１０回
繰り返すこととし１回の測定当たり同一の４本の試験片
を使用する。測定は、まず１回の測定について、同一の
光ファイバ着色心線からなる４本の試験片のうち固定基
板２０ａの平面に２本を平行に接着、固定する。また移
動基板２０ｂの平面にも残りの試験片２本を平行に接
着、固定する。

【００２９】光ファイバ着色心線１０ａを接着、固定し
た側の固定基板２０ａの表面に、同じく光ファイバ着色
心線１０ｂを接着、固定した側の移動基板２０ｂの表面
を対向させて、光ファイバ着色心線１０ａ、１０ｂ同士
が直交する方向に載置する。更に移動基板２０ｂの上に
調整荷重３０を載値して全体の総重量を４ｇｆとし、移
動基板２０ｂを図１のＡに示す方向にロードセルにより
５ｍｍ／秒の速度で引張り、その応力が、静摩擦力に対
応する最初の最大となる位置を過ぎ、最低を示した位置
から摩擦距離７０ｍｍ間の平均の引張応力、即ち摩擦力
を測定する。

【００３０】得られた摩擦力を、調整荷重３０と移動基
板２０ｂの総重量、即ち接触力４ｇｆで除した値を摩擦
係数とする。

【００３１】これら各光ファイバ着色心線について摩擦
係数の測定結果は、表２に示すように０．０５から０．
２２の範囲にあった。また、測定の信頼性を表わすばら
つきを明らかにするために、１０回の同じ試験を繰り返
して得た１０個の測定値について、平均値に対する標準
偏差の比率を求めた。また比較のため、前記光ファイバ
着色心線のケースについて、着色層４と同じ樹脂被覆材
料からなるシート状の試験片を作成して、前記ＪＩＳ規
格による摩擦係数の測定をも行い、各１０個の測定値に
ついて同様に平均値に対する標準偏差の比率を求めた。

【００３２】表２から分かるように、本実施例による平
均値に対する標準偏差の百分率の値は１桁以下であり、
ＪＩＳ規格による測定により得た値と比較して、本発
明の測定方法は光ファイバの摩擦係数の測定に極めて適
しているといえる。尚、以上の結果は移動基板２０ｂと
調整荷重３０の全荷重、即ち接触力が４ｇｆの場合につ
いての結果であるが、１５ｇｆについても同様な結果が
得られた。

【００３３】

【表２】

【００３４】（ボビンに巻いた光ファイバ着色心線に生
ずる問題への適用） （適用対象）光ケーブルの製造工程中において製造又は
加工した光ファイバの光学特性は、光ファイバの取扱い
の便宜上ボビンに巻いた状態で測定される。したがっ
て、ボビンに巻いた状態で測定した光ファイバの光学特
性と光ケーブルを布設した状態の光ファイバの光学特性
とは一致しなければならない。もし一致しなければ光フ
ァイバの光学特性を測定する都度ボビンから光ファイバ
を巻き解き、極端な場合には布設した状態と同じく何十
キロメートルも直線状に伸ばした状態叉はそれに近い状
態で測定しなければならなくなり、光学特性の測定が極
めて煩雑かつ非効率な作業となるからである。

【００３５】しかし、光ファイバ着色心線に関しては、
被覆層の粘着力に加えて、最外層を構成する着色層中に
粒径が１μm程度の着色剤を含むので一般に摩擦係数が
大きくなる。この摩擦係数が大きな光ファイバ着色心線
は、ボビンに巻きとる際ガイドローラの振動などで生ず
る微少な張力変動による伸縮が生ずるが、摩擦係数が大
きいと光ファイバ着色心線間に滑りが生じないのでこの
伸縮に起因する張力変動が解消されず、保存された状態
でボビンに積層される。

【００３６】このため弱い張力で巻き取られた部分の上
に強い張力で巻き取られた部分が重なる部分が生ずる。
このような光ファイバ着色心線同士が交差する位置では
弱い張力で巻き取られた光ファイバ着色心線の方が心線
径程度の小さい曲がり、いわゆるマイクロベンデイング
が生じ、光損失の増加の原因となる。この場合ボビンに
巻いた状態に固有の光損失の増加が生じ、布設状態で測
定した光損失と一致しなくなる。従って、ボビンに巻い
た状態でのマイクロベンデイングの発生は排除しなけれ
ばならない。

【００３７】（光ファイバ着色心線の摩擦係数と巻取り
により生ずるマイクロベンデイングとの関係）前記７種
類の摩擦係数の異なる各光ファイバ着色心線について、
ボビンに巻き取った状態で、摩擦によるマイクロベンデ
イングに起因する光損失の増加個所の、１００ｋｍ当た
りの発生頻度を測定した。この結果を表２のマイクロベ
ンデイングによる光損失の増加の発生頻度の欄に示す。

【００３８】表２より、本発明の測定法により得た摩擦
係数の値とマイクロベンデイングに起因する光損失の増
加の発生頻度とは極めて良く対応しており、本発明の測
定法により得た摩擦係数が、０．１５以下の場合は光損
失の増加個所の発生頻度が１個所／１００ｋｍ以下であ
り、摩擦係数がこれを超えると発生頻度の増加個所の数
が急に増加することが分かる。

【００３９】（ボビンに巻いた光ファイバ心線の巻き崩
れ）一方、摩擦係数が小さ過ぎると、ボビンに巻いた状
態でマイクロベンデイングは生じなくなるが、光ファイ
バ着色心線同士が滑りやすくなり、輸送中のハンドリン
グ等で、ボビンに巻き取った光ファイバ心線に横方向の
振動が加わると巻き崩れが生ずる。

【００４０】前記７種類の各光ファイバ着色心線につい
て、輸送工程で加えられる振動をシミュレートして、前
記ボビンに巻いた状態で横方向に振動を加える振動試験
を行なった。結果は、表２の、巻き崩れの有無の欄に例
示すように光ファイバ着色心線の摩擦係数が０．０５以
下で巻き崩れが顕著になることが判明した。

【００４１】以上の事実は、本発明の摩擦係数の測定法
により得られた摩擦係数が、ボビンの状態で測定した光
ファイバ心線の光学特性の測定値の信頼性や、光ファイ
バ心線の巻取り及び繰り出し特性を判断する有力な手段
となることを示す。

【００４２】なお、光ファイバ着色心線をボビンに巻い
た状態で生ずるマイクロベンデイングによる光損失の増
加個所の発生頻度の測定は、いわゆるＯＴＤＲ法（後方
散乱損失測定法）によった。即ち、ボビンに巻いた状態
の光ファイバの端末から光パルスを入射し、光ファイバ
の長手方向の各点より反射される後方散乱光を図３に示
すように時間軸上で観測し、その減衰曲線よりマイクロ
ベンデイングが生じている個所を検出する方法である。

【００４３】即ち、光ファイバの長手方向に光学的な異
常個所が存在するときは、光ファイバ中のこれらの場所
に、レイリー散乱に加えてこれら異常に基づく種々の原
因による光損失の増加が生ずることから、図３の減衰曲
線において位置Ａのような損失が階段状に大きくなる個
所、いわゆるＯＴＤＲ段差を生ずる。本実施例ではこれ
ら各種原因によるＯＴＤＲ段差のうち前後１００ｍの区
間の損失平均値の差が０．０２ｄＢ以上となるものをマ
イクロベンデイングに起因するものと判断した。

【００４４】

【発明の効果】本発明の光ファイバ心線の摩擦係数の測
定法を利用することにより、光ファイバ心線の摩擦係数
を精度良く、容易に測定することが可能となる。

【００４５】本発明の光ファイバ心線の摩擦係数の測定
法により得られる摩擦係数は、ボビンの状態で測定した
光ファイバ心線の光学特性の測定値の信頼性や、光ファ
イバ心線のボビンへの巻取り及び繰り出し特性を判断す
る有力な手段となる。また本発明の摩擦係数の測定法を
利用することで、光ファイバ心線の摩擦係数に起因する
生産工程上の諸問題の解決が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は本発明の光ファイバ着色心線の摩
擦係数の測定方法を示す平面図であり、図１（Ｂ）は側
面図である。

【図２】光ファイバ着色心線の構造を示す横断面図であ
る。

【図３】ＯＴＤＲ法による減衰曲線上のＯＴＤＲ段差を
示す図である。

【符号の説明】

１０ａ、１０ｂ：光ファイバ心線 ２０ａ：移動基板 ２０ｂ：固定基板 ３０：調整荷重

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定基板と可動基板の各平面上に直線状
   に光ファイバ心線を固定し、前記固定基板の上に前記可
   動基板を載置して、前記光ファイバ心線を相互に接触さ
   せた状態で、前記可動基板を移動させたときに生ずる摩
   擦力を測定することを特徴とする光ファイバ心線の摩擦
   係数の測定方法。
2. 【請求項２】 前記固定基板と可動基板の平面に固定し
   た光ファイバ心線の数がそれぞれ２本でかつ平行であっ
   て、前記光ファイバ心線同士の接触が相互に直交する方
   向であり、かつ前記摩擦力を前記光ファイバ心線に負荷
   した荷重で除した値を摩擦係数とすることを特徴とする
   請求項１に記載の光ファイバ心線の摩擦係数の測定方
   法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の摩擦係数の測定方法に
   より測定した摩擦係数が０．１０乃至０．１５であるこ
   とを特徴とする光ファイバ心線。