CN102540367A - 树脂被覆光纤 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种树脂被覆光纤。该树脂被覆光纤抑制了由外部应力而导致的微弯损耗等传送损失的增加，同时，抑制玻璃光纤的破裂，提高了长期可靠性。本发明的树脂被覆光纤至少具有玻璃光纤、与所述玻璃光纤接触的紫外线固化树脂的基本层和配置在所述基本层外周的紫外线固化树脂的第二层，其中，所述玻璃光纤至少由芯和被覆所述芯的包层形成，所述基本层为与所述包层表面接触的内层和被覆所述内层的外层的2层结构，所述内层的紫外线固化树脂在JIS标准K 7113的膜状下的常温杨氏模量为0.9MPa以上3.0MPa以下，所述外层的紫外线固化树脂的所述常温杨氏模量为0.1MPa以上0.7MPa以下。
Description
技术领域
本发明涉及用紫外线固化树脂被覆玻璃光纤的树脂被覆光纤。
背景技术
以往，已知有如图10(a)所示的2层树脂结构的树脂被覆光纤200：在由芯211和包层212形成的玻璃光纤201的外周，顺次被覆形成由紫外线固化树脂(以下，称为UV树脂)形成的低杨氏模量的基本层(一次被覆层)202、和高杨氏模量的第二层(二次被覆层)203(例如，参照专利文献1)。与玻璃光纤201接触的基本层202是杨氏模量为0.1MPa～1.5MPa左右的柔软的UV树脂层，第二层203是杨氏模量为600MPa～2000MPa左右的硬的壳结构的UV树脂层。通过该基本层202和第二层203的杨氏模量为不同的2层树脂结构，使树脂被覆光纤200在承受弯曲等时使对玻璃光纤201的侧压等外部应力得到缓和、缓冲，抑制了光纤的微弯损耗等传送损失的增加。
另外，为了抑制玻璃光纤201表面的由OH基所导致的玻璃腐蚀的进行速度，提案有在与玻璃光纤201接触的基本层202中添加硅烷偶联剂的方法(例如，参照专利文献2)。由于与玻璃光纤201表面的OH基形成金属氧烷(metaloxane)键或硅烷醇键而发生脱水缩合，硅烷偶联剂降低了OH基团，抑制玻璃腐蚀的进行。
专利文献1：日本特开2001-83381号公报
专利文献2：日本特开2003-95706号公报
发明内容
但是，对于上述的2层树脂结构的树脂被覆光纤，即使分别改变基本层202和第二层203的紫外线固化树脂的杨氏模量，要想在通过缓和、缓冲外部应力来抑制玻璃光纤的微弯损耗等传送损失的增加的同时，长时期地维持玻璃光纤的破裂强度来实现长期可靠性，是困难的。
本发明的目的在于提供一种能抑制由外部应力而导致的微弯损耗等传送损失的增加，同时，抑制玻璃光纤的破裂，在长期可靠性上优异的树脂被覆光纤。
本发明的第一方式为树脂被覆光纤，至少具有玻璃光纤、与所述玻璃光纤接触的紫外线固化树脂的基本层和配置在所述基本层外周的紫外线固化树脂的第二层，其中，所述玻璃光纤由芯和被覆所述芯的包层形成，所述基本层为与所述包层表面接触的内层和被覆所述内层的外层的2层结构，所述内层的紫外线固化树脂在JIS标准K 7113的膜状下的常温杨氏模量为0.9MPa以上3.0MPa以下，所述外层的紫外线固化树脂的所述常温杨氏模量为0.1MPa以上0.7MPa以下。
在上述树脂被覆光纤中，优选所述内层的膜厚比在将所述玻璃光纤进行拉丝时在所述包层表面形成的凹部的深度大。
在上述树脂被覆光纤中，优选所述第二层的紫外线固化树脂在JIS标准K7113的膜状下的常温杨氏模量为600MPa以上。
在上述树脂被覆光纤中，优选在由温度85℃、相对湿度85％、30天进行的加速恶化试验后的所述树脂被覆光纤中所述包层的表面平均粗糙度为0.6nm以下。
根据本发明可以得到能抑制由外部应力而导致的微弯损耗等传送损失的增加，同时，抑制玻璃光纤的破裂，在长期可靠性上优异的树脂被覆光纤。
附图说明
图1(a)是本发明的一个实施方式所涉及的树脂被覆光纤的横截面图，(b)是显示本发明的一个实施方式所涉及的树脂被覆光纤一部分的纵截面图。
图2是显示制造本发明的一个实施方式所涉及的树脂被覆光纤的制造装置一例的示意结构图。
图3是显示微弯损耗和电缆化增加损失之间关系的图。
图4是显示外层杨氏模量和微弯损耗关系的图。
图5是显示由树脂被覆光纤传送的光的波长与微弯损耗和电缆化增加损失之间关系的图。
图6(a)是显示实施例1中破裂强度与威布尔破裂概率之间关系的图，(b)是显示比较例1中破裂强度与威布尔破裂概率之间关系的图。
图7是显示Med值与加速恶化试验后的平均粗糙度之间关系的图。
图8是与玻璃光纤接触的UV树脂的杨氏模量和加速恶化试验后的平均粗糙度之间关系的图。
图9(a)是显示实施例1中破裂拉伸速度与破裂强度之间关系的图，(b)显示比较例1中破裂拉伸速度与破裂强度之间关系的图。
图10(a)是以往的树脂被覆光纤的横截面图，(b)是显示以往的树脂被覆光纤一部分的纵截面图。
符号说明
1 玻璃光纤
2 基本层
3 第二层
4 内层
5 外层
6 凹部
6a 底部
7 底部所产生的应力
11 芯
12 包层
100 树脂被覆光纤
具体实施方式
树脂被覆光纤是在将玻璃光纤母体(预型体)进行加热拉丝而形成的玻璃光纤上，被覆紫外线固化树脂(UV树脂)来制造。在该制造过程中，玻璃光纤由于从高温冷却到常温，在玻璃光纤的包层表面产生微小的凹凸。通过原子力显微镜(atomic force microscope)观察该凹凸时，拉丝后的凹凸的平均粗糙度通常为0.5nm以下。
在图10(b)中显示了，在以往的由低杨氏模量的基本层202和高杨氏模量的第二层203形成的2层树脂结构的树脂被覆光纤200中，在包层212表面生成的凹凸中的一个凹部206。根据图10(a)、图10(b)，与玻璃光纤201表面的包层212接触的第二层202通过吸附在包括凹部206的包层212表面，从而抑制玻璃光纤201的破裂强度的下降。
在这里，为了缓和对玻璃光纤201的侧压等外部应力，向减小的方向抑制微弯损耗等，证明了将基本层202的杨氏模量设定为0.1MPa～0.8MPa这样小的程度是有效的。
但是，将基本层202的杨氏模量设定为0.1MPa～0.8MPa这样小的程度，由于基本层202的杨氏模量过小，不能缓和由外部应力所导致的在凹部206的底部206a上产生的应力集中，判明出在凹部206的底部206a上产生的大的应力(应力集中)207。由该大的应力207，促进玻璃光纤201的破裂，扩大凹部206。而且，也使由伴随着在凹部206的底部206a上产生的应力207的增加的玻璃光纤201表面的OH基所导致的腐蚀速度加快，进一步扩大凹部206。因此，在以往的2层树脂结构的树脂被覆光纤200中，由于凹部206随着时间的经过而一起扩大，降低玻璃光纤201的破裂强度，降低了长期可靠性。
本发明着眼于在上述玻璃光纤表面的凹部所产生的应力集中，缓和、降低了该应力集中。
以下，使用附图来说明本发明一实施方式所涉及的树脂被覆光纤。图1(a)是本发明的一个实施方式所涉及的树脂被覆光纤的横截面图，图1(b)是显示本发明的一个实施方式所涉及的树脂被覆光纤一部分的纵截面图。
树脂被覆光纤
本实施方式所涉及的树脂被覆光纤100如图1(a)所示，在由芯11和被覆芯11的包层12形成的玻璃光纤1的表面，顺次被覆UV树脂的基本层2和第二层3。基本层2是低杨氏模量的柔软的UV树脂层，第二层3是高杨氏模量的硬的壳结构的UV树脂层。本实施方式的基本层2为与所述玻璃光纤1表面的包层12接触的内层4和被覆内层4的外层5的2层结构。即，本实施方式的玻璃光纤1外周的UV树脂层为基本层2的内层4、基本层2的外层5和第二层3的3层结构。而且，内层4的UV树脂的杨氏模量比外层5的UV树脂的杨氏模量高。
玻璃光纤1例如以合成硅玻璃为主成分，形成添加了Ge(锗)或F(氟)等的高折射率区域的芯11、和硅玻璃单体或添加了F(氟)等的低折射率区域的包层12。在本发明中，对玻璃光纤1的结构没有特别的限定，玻璃光纤可以是单模光纤或多模光纤中的任意一种。
如上述所述，由于将预型体进行加热拉丝而形成的玻璃光纤1从高温冷却到常温，在玻璃光纤1的包层12的表面存在微小的凹凸。在图1(b)中显示了，在本实施方式的3层树脂被覆结构的树脂被覆光纤100中的包层12的表面产生的凹凸中的一个凹部6。玻璃光纤1的与包层12接触的第二层2的内层4通过吸附在具有凹凸的包层12表面，从而抑制了玻璃光纤1的破裂强度的降低。另外，在内层4的UV树脂中添加了硅烷偶联剂。为了与包层12表面的OH基形成金属氧烷键或硅烷醇键，进行脱水缩合，在内层4中添加的硅烷偶联剂降低OH基团，抑制玻璃腐蚀的进行。另外，硅烷偶联剂种类没有特别地限定。
本实施方式的树脂被覆光纤100的UV树脂被覆为3层树脂结构，其中由柔软的UV树脂形成的基本层是由外层5和在其内侧与玻璃光纤1接触而设置的内层4的2层结构，在基本层2的外周被覆有由比基本层2更硬的UV树脂形成的壳结构的第二层3。而且，与玻璃光纤1表面接触的内层4的UV树脂在JIS标准K 7113的膜状下的常温杨氏模量(以下，简单称为常温杨氏模量)为0.9MPa以上3.0MPa以下，所述基本层2的外层5的UV树脂的常温杨氏模量为0.1MPa以上0.7MPa以下。即，与玻璃光纤1表面接触的内层4为比外层5的杨氏模量高的UV树脂层。
在该结构中，施加到树脂被覆光纤100的来自外部的力首先在壳结构的第二层3受到阻止而得到缓冲、缓和，进一步从第二层3传送到玻璃光纤1的外部应力被柔软的基本层2缓冲、缓和，从而降低了施加到玻璃光纤1的外部应力。因此，可以将由树脂被覆光纤100的弯曲等导致的微弯损耗或将树脂被覆光纤100应用到电缆时的电缆化增加损失等的传送损失向减小的方向抑制。
进一步，将基本层2的内层4设定为比外层5的杨氏模量高，用提高了杨氏模量的内层4覆盖玻璃光纤1表面，从而能分散甚至缓和在玻璃光纤1表面、特别是凹部6的底部6a上产生的应力集中，与如图10(b)所示的以往的2层树脂被覆结构的树脂被覆光纤相比，可以降低凹部6的底部6a的应力(集中应力)7。因此，可以抑制由应力7所导致玻璃光纤1的破裂，也抑制由与应力7的大小对应的玻璃光纤1表面的OH基所导致的腐蚀速度，可以长期地维持玻璃光纤1的破裂强度，提高树脂被覆光纤100的长期可靠性。
即，在本实施方式的树脂被覆光纤100中，通过采用具有内层4和外层5的2层结构的基本层2，从而能够同时解决起因于基本层2的UV树脂层的杨氏模量低的长期可靠性的降低，和起因于基本层2的UV树脂层的杨氏模量高的微弯损耗等传送损失增加的、相反的技术课题。
将与玻璃光纤1表面接触的内层4的UV树脂的常温杨氏模量设定为上述范围内的理由是：常温杨氏模量如果比0.9MPa小，不能充分地降低上述的凹部6的应力7的集中，变得难以抑制玻璃光纤1的破裂或腐蚀，变得不能实现玻璃光纤1的长期可靠性(参照后述的实施例的图7、图8)。另一方面，内层4的UV树脂的常温杨氏模量如果比3.0MPa大，虽然能降低向凹部6的外部应力的集中，但不能充分地缓和向玻璃光纤1传输的外部应力，变得不能将电缆化增加损失、微弯损耗向减小的方向抑制。在JIS标准K 7113的膜状下的常温杨氏模量是用拉伸试验机拉伸UV树脂膜，由此时的拉伸和应力的变化率来测定。
另外，将与基本层2的外层5的UV树脂的常温杨氏模量设定为上述范围内的理由是，常温杨氏模量如果比0.7MPa大，不能充分地缓和向玻璃光纤1传输的外部应力，变得不能将微弯损耗或电缆化增加损失向减小的方向抑制(参照实施例的图3、图4)。而另一方面，外层5的UV树脂的常温杨氏模量如果比0.1MPa小，则变得不能充分得到在光纤制造或实际使用中的必要的机械强度。
在本实施方式中，优选第二层3的UV树脂的常温杨氏模量为600MPa以上2000MPa以下。第二层3的常温杨氏模量如果小于600MPa，则不能充分地形成第二层3的壳结构，不能充分地发挥由第二层3所导致的缓冲、缓和。另外，第二层3的常温杨氏模量如果大于2000MPa，则刚性过高，缺乏作为光纤的柔软度。
对由内层4和外层5构成的基本层2和第二层3中使用的UV树脂的种类没有特别的限定，但是从光固化性和操作性方面出发，优选聚氨酯丙烯酸系紫外线固化树脂。另外，UV树脂的杨氏模量(常温杨氏模量)可通过改变UV树脂中的低聚物成分的分子量或单体成分的混合量等来适宜调整。
如果将本实施方式的树脂被覆光纤100的各部分尺寸作为一个例子进行记载，那么玻璃光纤1的外径为125μm，基本层2(内层4和外层5)的外径为180μm以上210μm以下，第二层3的外径为250μm。优选基本层2的内层4的厚度比凹部6的深度大，使得在凹部6内填充UV树脂，覆盖上述包层12表面的凹凸，能够缓和上述应力集中。另外，内层4的厚度只要比凹部6的深度大，就可以尽量地薄，优选为10μm以下。
另外，在上述实施方式中，虽然说明了有关2层结构的基本层和第二层的3层结构的树脂被覆光纤，但是本发明并不限定在上述实施方式中。例如，可以为如下的4层以上的结构：将与第二层的杨氏模量不同的树脂层配置在基本层和第二层之间，或者配置在第二层的外周且被覆。
然后，说明使用图2所示的拉丝装置制造上述实施方式所涉及的树脂被覆光纤100的制造方法。本实施方式涉及的树脂被覆光纤100的制造方法包括：拉丝玻璃光纤1的工序、在玻璃光纤1表面形成由内层4和外层5构成的基本层2的工序和在外层5表面形成第二层3的工序。
首先，如图2所示，用拉丝炉21加热熔融由芯和包层形成的预型体20，通过以一定的速度进行拉丝，形成外径为125μm的玻璃光纤1。然后，使形成的玻璃光纤1通过冷却筒22而冷却至常温。在该冷却时，在玻璃光纤1表面的包层形成微小的凹凸(粗糙度)。
接下来，在冷却的玻璃光纤1上，通过Wet-On-Wet法(最初，在玻璃光纤1上涂布的UV树脂液体在湿的状态下，重叠接下来的UV树脂液体，从而进行涂布的方法)涂布内层用UV树脂液体和外层用UV树脂液体后，对两树脂液体照射紫外线，使其一起进行光固化，形成内层4和外层5。Wet-On-Wet模具23是UV树脂涂布杯一块装备成上下2段的模具，向上段的UV树脂涂布杯供应添加了硅烷偶联剂的规定杨氏模量的内层用UV树脂液体，向下段的UV树脂涂布杯供应规定杨氏模量的外层用UV树脂液体。通过使玻璃光纤1通过Wet-On-Wet模具23，在玻璃光纤1表面以各自规定厚度重叠涂内层用UV树脂液体和外层用UV树脂液体。然后，通过具有UV灯25的UV照射装置24，将内层用UV树脂液体和外层用UV树脂液体一起进行光固化，同时形成基本层2的内层4和外层5。由Wet-On-Wet法，可以一起形成内层4和外层5，能减少工序数，另外，内层4的涂布装置(由模具和UV照射装置构成)的长度缩小，对以往的拉丝装置进行微细地变更就可以适用。进一步，与对每一层进行涂布和光固化而分别形成内层4和外层5的情况相比，可以较薄地涂布内层用UV树脂液体，形成薄的内层4。
接下来，将形成了基本层2的内层4和外层5的玻璃光纤1导入模具26中，涂布第二层用UV树脂液体。然后，通过具备设置成上下两段的UV灯28的UV照射装置27和具备UV灯30的UV照射装置29，对所涂布的第二层用UV树脂液体进行光固化，在基本层2上形成第二层3，得到本发明所涉及的树脂被覆光纤100。其后，将形成的树脂被覆光纤100用转向轮31、32、33转换成各自的方向后，卷曲在梭34上。
另外，在上述的实施方式中，通过Wet-On-Wet法，将内层4和外层5一起形成，但也可以内层4和外层5分别形成。另外，也可以通过Wet-On-Wet法，将内层4、外层5和第二层3的3层一起形成。
实施例
接下来，具体地说明本发明的实施例。实施例的树脂被覆光纤具有与图1(a)所示的上述实施方式的树脂被覆光纤100同样的结构。
实施例1
在实施例1中，使用图2所示的拉丝装置，首先，将作为具有芯部和包层部的玻璃光纤母体的预型体进行加热拉丝，形成外径为125μm的玻璃光纤。此时，玻璃光纤由于从高温冷却到常温，因此在玻璃光纤的表面形成凹凸。然后，在得到的玻璃光纤表面形成厚度为10μm的内层(常温杨氏模量：1.2MPa)和外层(常温杨氏模量：0.5MPa)，从而形成由内层和外层构成的基本层的外径为187.5μm。然后，在基本层的外层表面形成第二层(常温杨氏模量：600MPa)，得到外径为250μm的实施例1所涉及的树脂被覆光纤。在内层、外层和第二层中，使用紫外线交联型聚氨酯丙烯酸树脂。另外，在实施例中将上述常温杨氏模量简单记为杨氏模量。
比较例1
比较例1的树脂被覆光纤为，不具有实施例1中基本层的内层的、图10(a)所示的2层树脂被覆结构的树脂被覆光纤。比较例1的树脂被覆光纤在外径为125μm的玻璃光纤表面形成1层的基本层(常温杨氏模量：0.5MPa)使外径约为187.5mm，进一步，在基本层的表面形成第二层(常温杨氏模量：600MPa)使外径为250μm。
对于上述得到的树脂被覆光纤，评价了传送损失、长期可靠性以及UV密合性。测定微弯损耗和电缆化增加损失作为传送损失。作为长期可靠性，以由破裂试验而导致的破裂强度和玻璃光纤表面的平均粗糙度，对加速恶化试验后的树脂被覆光纤进行了评价。以下，分别对它们进行说明。
电缆化增加损失和微弯损耗的评价
在本说明书中，用张力150g，将长400m的树脂被覆光纤卷绕在表面铺有JIS#150砂纸的筒径为300mm的梭上时的损失增加量作为微弯损耗。另外，通过在树脂被覆光纤表面顺次被覆卷压带(押え巻き)、护套、金属编织层(ア一マ)和防腐层而进行电缆化，将电缆化前后的传送损失的增加量作为电缆化增加损失。
在图5中显示了，对实施例1和比较例1的树脂被覆光纤，测定在树脂被覆光纤中传送的光的各波长的微弯损耗和电缆化增加损失的测定结果。比较例1的2层被覆结构的树脂被覆光纤是实施有耐微弯损耗对策的树脂被覆光纤，但实施例1的3层被覆结构的树脂被覆光纤的微弯损耗并不逊于比较例1的微弯损耗，确认出向充分减小的方向抑制。另外，对于电缆化增加损失，实施例1和比较例1也是同等的，确认出实施例1的树脂被覆光纤的电缆化增加损失也能充分的小。另外，一般要求长距离通信用光纤中的电缆化增加损失为0.08dB/km(波长1550nm时)以下。
然后，对于传送损失(微弯损耗、电缆化增加损失)和外层杨氏模量的关系，使用显示有微弯损耗和电缆化增加损失之间关系的图3和显示有外层杨氏模量和微弯损耗之间关系的图4来说明。另外，图3、图4中菱形符号为，将实施例1的树脂被覆光纤中的外层杨氏模量进行种种改变(在0.4～1.0MPa的范围下改变杨氏模量)的树脂被覆光纤的微弯损耗和电缆化增加损失的数据。
如图3所示，电缆化增加损失随微弯损耗的下降而下降。电缆化增加损失要求为如上述的0.08dB/km以下，为了满足该要求，从图3的曲线可知，可以使微弯损耗的增加为0.3dB/km以下。另外，如图4所示，外层杨氏模量越低，越能缓冲、缓和外部应力，从而可以抑制微弯损耗的增加。从图4的曲线可知，为了使微弯损耗为0.3dB/km以下，可以将外层杨氏模量为0.7MPa以下。因此，可知通过使外层杨氏模量为0.7MPa以下，当微弯损耗为0.3dB/km以下时，可以将电缆化增加损失抑制到0.08dB/km以下。
长期可靠性的评价
作为保证在硅烷偶联剂保持有效的长期寿命期间25年之间的玻璃腐蚀在规定的允许范围的试验，进行了在温度85℃、相对湿度85％、30天的加速试验(以下，称为加速恶化试验)。进行加速恶化试验的玻璃光纤的玻璃腐蚀程度或破裂强度的状况以破裂试验(试验方法以标准IEC60793-1-31或TLA/EIA-455-28为基准)进行判断。对上述加速恶化试验后的树脂玻璃光纤进行上述破裂试验，评价破裂强度。在破裂试验下的破裂状况以威布尔概率分布的破裂强度中间值(Median值、以下称为Med值)、md值(低强度分布的破裂概率和破裂强度的倾斜)进行判定。Med值为破裂强度的威布尔概率分布中的破裂强度中间值，为玻璃光纤1被破裂的破裂强度指标。md值为威布尔参数，显示破裂强度的威布尔概率分布。
对加速恶化试验后的实施例1的树脂被覆光纤进行了破裂试验(拉伸速度V)。从该破裂试验得到了如图6(a)所示的、实施例1的树脂被覆光纤的破裂强度与威布尔破裂概率的关系。在图6(a)中，如果比较初期状态的数据(菱形符号)和加速恶化试验后的数据(四方形符号)，对于实施例1的树脂被覆光纤没有确认出由加速恶化试验所引起的恶化。另外，从威布尔概率分布求出的Med值，初期状态为5.7GPa，加速恶化试验后为6.0GPa，没有确认出恶化。而且，作为玻璃光纤的破裂强度，Med如果为5.5GPa以上，就可以说具有充分的破裂强度。另外，在实施例1中，md值从75(初期)到80(加速恶化试验后)几乎不变，对破裂强度的威布尔概率分布状态几乎无变化，没有确认出由恶化所引起的破裂强度的下降。
而另一方面，由显示比较例1的树脂被覆光纤的破裂强度与威布尔破裂概率之间关系的图6(b)可知，在比较例1中，促进了恶化，威布尔破裂概率发生大的变化，Med值从5.9GPa(初期)减少到3.9GPa(加速恶化试验后)。另外，在比较例1中可知，md值从120(初期)明显地减少到7.4(加速恶化试验后)，由恶化而导致破裂强度大地减少。另外，由于树脂被覆光纤的10mm径弯曲的25年寿命允许铺设程度为1m以上，因此md值优选为18以上。
然后，测定了加速恶化试验后的玻璃光纤表面的平均粗糙度。具体的为，剥下加速恶化试验后的树脂被覆光纤的UV树脂层，使玻璃光纤露出，用原子力显微镜(AFM)的非接触模式对露出的玻璃光纤的表面测定了表面的凹凸。从得到的扫描数据算出算术平均粗度作为平均粗糙度。在实施例1中，加速恶化试验后的平均粗糙度为0.2nm，没有确认出与初期状态的变化。而另一方面，在比较例1中，平均粗糙度增加到1.4nm。
在这里，对于平均粗糙度和与玻璃光纤接触的UV树脂的杨氏模量的关系，使用显示Med值和加速恶化试验后的平均粗糙度之间关系的图7、显示与玻璃光纤接触的UV树脂的杨氏模量和平均粗糙度之间关系的图8进行说明。由图7显示了，伴随着平均粗糙度的增加而Med值减少，破裂强度降低。另外，由图8显示了伴随着与玻璃光纤接触的UV树脂的杨氏模量的增加而加速恶化试验后的平均粗糙度降低。在与玻璃光纤接触的UV树脂的杨氏模量为1.2MPa的实施例1和为0.5MPa的比较例1中，由于向粗糙度的凹部底部集中的应力的大小不同，在由恶化而导致的平均粗糙度的增加上产生不同。从图7、图8和后述的实施例3的结果可知，与玻璃光纤接触的UV树脂的杨氏模量如果为0.9MPa以上，则可将加速恶化试验后的平均粗糙度抑制到0.6nm以下，且得到5.5GPa以上的Med值。即，树脂被覆光纤中的玻璃光纤即使随时间的经过而恶化，但只要平均粗糙度为0.6nm以下，就能具有充分的破裂强度。另外，在图7、图8中，三角形的符号显示实施例1、比较例1的数据，菱形符号显示将比较例1中的与玻璃光纤接触的UV树脂的杨氏模量进行各种变化而得到的数据。
UV树脂的密合性
通过显示玻璃腐蚀速度的作为动态疲劳常数的nd值来判断玻璃光纤和与其接触的UV树脂的结合状态(密合性)。nd值不是用来显示由于在玻璃光纤表面凹部底部施加应力而促进粗糙度增加，但根据nd值可以判断玻璃腐蚀的促进速度。由显示破裂拉伸速度和破裂强度之间关系的图9，从例如4点破裂拉伸强度和由此时的破裂强度所得到的对数表示曲线的倾斜算出nd值。在图9(a)显示的实施例1中，通过加速恶化试验nd值从22.8变化到24.7，在图9(b)显示的比较例1中，通过加速恶化试验nd值从24.5变化到24，确认出实施例1和比较例1的nd值变化小，UV树脂的密合性没有降低。
总结以上的结果，如下述表1所示、在实施例1中，波长1550nm时的微弯损耗为0.24dB/km，电缆化增加损失为0.04dB/km，加速恶化试验后的Med值为6.0GPa，md值为80，平均粗糙度为0.2nm。即，可知，实施例1的树脂被覆光纤在抑制微弯损耗和电缆化增加损失的增加的同时，破裂强度等的恶化小，在长期可靠性上优异。
而相对于此，在比较例1中，微弯损耗为0.24dB/km，电缆化增加损失为0.03dB/km，Med值为3.9，md值为7.4，平均粗糙度为1.4nm。比较例1的树脂被覆光纤虽然能抑制传送损失的增加，但不能充分地抑制玻璃光纤的破裂或玻璃腐蚀，降低长期可靠性。其理由是因为，在低杨氏模量的一层的基本层中，不能抑制向玻璃光纤凹部底部的外部应力的集中，促进玻璃光纤的破裂或腐蚀。
实施例2～实施例4、比较例2、比较例3
与上述实施例1和比较例1几乎同样地形成实施例2～4、比较例2、比较例3的树脂被覆光纤(以下，仅陈述与实施例1和比较例1的不同点)，进行与上述同样的评价。将评价结果与实施例1和比较例1一起汇总显示在表1中。以下，对于各自进行说明。
实施例2
实施例2除了将第二层的杨氏模量变更为1200MPa的点与实施例1不同以外，对于其他的构成与实施例1同样地形成。如表1所示、实施例2在加速恶化试验后与实施例1同样的在长期可靠性上优异，且将微弯损耗和电缆化增加损失抑制到充分小。
实施例3
实施例3是将实施例1中的内层杨氏模量变更为0.9MPa、外层杨氏模量变更为0.7MPa。由表1可知，没有确认出Med值的加速恶化试验后的减少，加速恶化试验后的平均粗糙度抑制到0.6nm，具有充分的破裂强度。另外，在实施例3中，由加速恶化试验，md值由100降低到25，由于为18以上，因而没有问题。另外，微弯损耗和电缆化增加充分小。
实施例4
实施例4是将实施例1中的内层杨氏模量变更为3.0MPa、外层杨氏模量变更为0.7MPa。由表1可知，微弯损耗为0.30dB/km，电缆化增加损失为0.08dB/km，为合格基准，另外，Med值和md值在加速恶化试验后也没有减少，加速恶化试验后的平均粗糙度为0.15nm，长期可靠性上优异。
比较例2
比较例2只是将第二层的杨氏模量变更为1200MPa的点与比较例1不同。对于评价结果，虽然与比较例1同样地能抑制微弯损耗和电缆化增加损失，但由加速恶化试验后的Med值从5.9变为3.9，md值从120变为7.4，分别显著地减少，加速恶化试验后的平均粗糙度增加到1.4nm。比较例2与比较例1同样地不能抑制玻璃光纤的破裂或玻璃腐蚀，确认出长期可靠性低。
比较例3
比较例3是将比较例1中的基本层的杨氏模量变更为1.0MPa、第二层的杨氏模量变更为1200MPa。如表1所示，在比较例3中，由于加速恶化试验后的平均粗糙度为0.5nm，加速恶化试验后的Med值和md值也没有降低，确认出玻璃光纤的破裂或腐蚀受到抑制。但是关于传送损失，微弯损耗为0.4dB/km，电缆化增加损失为0.28dB/km，确认出不适用于长距离通讯传送。这是因为，与玻璃光纤接触的UV树脂层(基本层)的杨氏模量为比较大，能抑制玻璃光纤表面向凹部的外部应力的集中和玻璃腐蚀，而由于基本层的杨氏模量高，不能完全缓和外部应力自身，不能抑制微弯损耗等传送损失。
表1
是否合格的评定基准：(1)Med值：5.5GPa以上，(2)md值：18以上，(3)平均粗糙度：0.6nm以下，(4)电缆化增加损失：0.08dB/km以下
Claims (4)
1.一种树脂被覆光纤，至少具有玻璃光纤、与所述玻璃光纤接触的紫外线固化树脂的基本层和配置在所述基本层外周的紫外线固化树脂的第二层，其中，所述玻璃光纤由芯和被覆所述芯的包层形成，其特征在于，
所述基本层为与所述包层表面接触的内层和被覆所述内层的外层的2层结构，
所述内层的紫外线固化树脂在JIS标准K 7113的膜状下的常温杨氏模量为0.9MPa以上3.0MPa以下，所述外层的紫外线固化树脂的所述常温杨氏模量为0.1MPa以上0.7MPa以下。
2.根据权利要求1所述的树脂被覆光纤，其中，所述内层的膜厚比在将所述玻璃光纤进行拉丝时在所述包层表面形成的凹部的深度大。
3.根据权利要求1或2所述的树脂被覆光纤，其中，所述第二层的紫外线固化树脂在JIS标准K 7113的膜状下的常温杨氏模量为600MPa以上。
4.根据权利要求1～3任一项所述的树脂被覆光纤，其中，在温度85℃、相对湿度85％、30天的加速恶化试验后的所述树脂被覆光纤中所述包层的表面平均粗糙度为0.6nm以下。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: HITACHI METALS, LTD. Free format text: FORMER OWNER: HITACHI CABLE CO., LTD. Effective date: 20140320 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20140320 Address after: Tokyo, Japan, Japan Applicant after: Hitachi Metals Co., Ltd. Address before: Tokyo, Japan, Japan Applicant before: Hitachi Cable Co., Ltd. |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150930 Termination date: 20160524 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |