CN102992610A - 制造光纤的方法以及光纤 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种制造光纤的方法以及光纤，该方法包括：第一步，将光纤预制件拉伸成玻璃纤维，并且在玻璃纤维的外周上设置光纤涂层，以形成母光纤；第二步，将母光纤切割成多根单独光纤；第三步，确定母光纤的至少一个位置处的断裂强度F1和断裂时间T；第四步，确定多根单独光纤各自的断裂强度F2；以及第五步，从由断裂强度F1和断裂时间T满足不等式T＞2.6×10^-11×exp(4.736×F1)的母光纤切出的单独光纤中选择断裂强度F2为5.5kgf以上的光纤。

Description

制造光纤的方法以及光纤

技术领域

本发明涉及制造光纤的方法以及光纤。

背景技术

在光传输系统通常所采用的光纤中，需要在使用环境下保证例如20年的长期的机械可靠性。因此，基于测量到的光纤的疲劳系数和屏蔽强度以及在使用环境下要施加到光纤上的应变，计算光纤的机械可靠性（使用寿命和断裂概率）。为了评估机械可靠性，主要使用静疲劳系数或动疲劳系数的值、屏蔽强度和断裂频率，而不使用断裂时间和断裂强度。

近年来，由于开发出了光纤到户（FTTH）网络，因此用于接入系统（access system）的光纤传输线路的铺设增加。在接入系统中，通信运营商难以对铺设进行控制。此外，用户在其房屋等中接触光纤的机会增加。在这种接入系统或房屋中，存在如下担心：光纤可能在安装和处置期间发生纽结或被踩踏，因而可能将过大的应变暂时施加至光纤。

如W.Griffioen等人的“Reliability of Bend Insensitive Fibers（不易弯曲光纤的可靠性）”,Proceedings of the 58th IWCS/IICIT,pp.251-257(2009)中描述的，已知在光纤以小的半径弯曲（例如，弯曲半径为2.4mm以下）的情况下，光纤的玻璃的固有强度会影响断裂概率。然而，没有报道过当光纤以小的半径弯曲时可以保证断裂时间的光纤及制造这种光纤的方法。

日本未审查的专利申请公开No.6-250053和No.2005-55779均描述了如下内容：通过控制光纤涂层的pH值，可以改善光纤的疲劳系数。然而，通过仅仅控制pH值不是总能改善疲劳系数。此外，在这些文献中，没有对光纤以小的半径弯曲时的断裂强度和断裂时间进行验证。

日本未审查的专利申请公开No.2006-215445描述了如下内容：通过在一次涂层中将四乙氧基硅烷的含量设为0.1质量份至3.0质量份并且将二乙胺的含量设为0.001质量份至0.2质量份，可以在移除光纤涂层之后对玻璃纤维的表面进行清洁的处理中，防止玻璃纤维的强度降低，其中一次涂层是光纤涂层的一部分并与玻璃纤维的外周接触。然而，通过向一次涂层中添加二乙胺等胺基添加剂，使光硬化后的一次涂层的碱度增加，结果光纤的长期可靠性显著降低。此外，在该文献中，没有对光纤以小的半径弯曲时的断裂强度和断裂时间进行验证。

如上所述，对于光纤以非常小的半径弯曲时的断裂时间，还没有充分的知识积累。还不知道如下光纤及其制造方法：当以小的半径弯曲时可以保证断裂时间的光纤。此外，还没有对光纤以小的半径弯曲时的断裂强度和断裂时间进行验证。

发明内容

本发明旨在提供如下光纤及其制造方法：即使当该光纤暂时地以小的半径弯曲时，光纤也不会发生断裂。

根据本发明的制造光纤的方法，所述方法是制造在玻璃纤维的外周上具有光纤涂层的光纤的方法，所述方法包括：（1）第一步，将光纤预制件拉伸成玻璃纤维，并且在所述玻璃纤维的外周上设置光纤涂层，以形成母光纤；（2）第二步，将所述母光纤切割成多根单独光纤；（3）第三步，确定所述母光纤的至少一个位置处的断裂强度F1以及断裂时间T，所述断裂强度F1是在所述母光纤的张力以1%/min的张力试验速度增大的情况下所述母光纤断裂时的拉力，所述断裂时间T是缠绕在半径为1.3mm的芯轴上的所述母光纤发生断裂为止的时长；（4）第四步，确定所述多根单独光纤各自的断裂强度F2；以及（5）第五步，从由断裂强度F1[kgf]和断裂时间T[min]满足不等式T＞2.6×10^-11×exp(4.736×F1)的所述母光纤切出的单独光纤中选择断裂强度F2为5.5kgf以上的光纤。

在根据本发明的制造光纤的所述方法中，优选地，在所述光纤预制件的从外周面起向内延伸到等于0.98D 1的内径的区域中，所述光纤预制件的OH浓度为10重量ppm至10000重量ppm，D1是所述光纤预制件的外径；并且用于形成一次涂层的树脂在被光硬化之前具有50重量ppm至20000重量ppm的含水量以及7以下的pH值，所述一次涂层是所述光纤涂层的一部分并与所述玻璃纤维的外周接触。在所述第三步中，优选地，一次涂层中所含有的未反应的硅烷偶联剂的量的减少率小于0.1/7天。

在根据本发明的制造光纤的所述方法中，优选地，用于形成一次涂层的树脂在被光硬化之前含有：0.1重量%至10重量%的未添加低聚物的惰性四乙氧基硅烷、以及0.001重量%以下的胺基添加剂。更优选地，用于形成一次涂层的树脂在被光硬化之前含有0.3重量%至2重量%的未添加低聚物的惰性四乙氧基硅烷。

在根据本发明的制造光纤的所述方法中，优选地，一次涂层在被光硬化之后具有1.5MPa以上的断裂拉伸应力。优选地，用于形成一次涂层的树脂在被光硬化之前含有5重量%至15重量%的N-乙烯基单体；在被光硬化之后，所述一次涂层具有0.2MPa至1MPa的杨氏模量，并且围绕所述一次涂层的二次涂层具有800MPa以上的杨氏模量。

根据本发明的光纤包括设置在玻璃纤维的外周上的光纤涂层，在所述玻璃纤维的从外周面起向内延伸到等于0.95d1的内径的区域中，所述玻璃纤维的OH浓度为10重量ppm至1000重量ppm，d1是所述玻璃纤维的外径；并且断裂强度F[kgf]和断裂时间T[min]满足不等式T＞2.6×10^-11×exp(4.736×F)和F＞5.5，所述断裂强度F是在张力以1%/min的张力试验速度增大的情况下所述光纤断裂时的张力，所述断裂时间T是缠绕在半径为1.3mm的芯轴上的所述光纤发生断裂为止的时长。

在根据本发明的所述光纤中，优选地，用于形成一次涂层的树脂在被光硬化之前具有50重量ppm至20000重量ppm的含水量，在被光硬化之后具有5以下的pH值。优选地，所述一次涂层中所包含的未反应的硅烷偶联剂的量的减少率小于0.1/7天。

在根据本发明的所述光纤中，优选地，所述一次涂层在被光硬化之后具有1.5MPa以上的断裂拉伸应力。优选地，所述一次涂层在被光硬化之后具有处于80%至95%的范围内的凝胶百分率。优选地，所述光纤涂层的外径为210μm以下，二次涂层的厚度为10μm以上。优选地，动疲劳系数为20以上。此外，压缩应力施加到所述外周上。

根据本发明，即使当光纤暂时地以小的半径弯曲时，仍然可以防止光纤断裂。

附图说明

图1是示出跳线及用于室内配线的软线的载荷与弯曲半径之间的关系的曲线图，跳线及用于室内配线的软线各自具有3mm的外径；

图2是示出光纤的弯曲半径与断裂概率之间的关系的曲线图；

图3是示出光纤的平均断裂强度与平均断裂时间之间的关系的曲线图；以及

图4是根据本发明的实施例的光纤的截面图。

具体实施方式

下面，将参考附图描述本发明的实施例。附图仅是出于示例的目的，并且本发明不限于附图中的情况。在附图中，相同的附图标记表示相同的部件，并省略重复的描述。在附图中，尺寸未必是精确的。

作为用于室内配线的通用软线（cord），适于采用具有4.8mm或3.0mm的外径的光学软线。图1是示出载荷与弯曲半径之间的关系的曲线图，该曲线图是通过分别对均具有3mm的外径并易于以小的半径弯曲的常用跳线（jumper cord）和用于室内配线的软线执行压裂试验（包括U形弯曲）获得的。用于室内配线的软线的刚性比跳线的刚性高。然而，在跳线和用于室内配线的软线这二者中，弯曲位置（U形端部）处的内半径都随着载荷的增大而减小；当上方的软线与下方的软线彼此接触时，光学软线内部的光纤的最小半径R为1.3mm。从该曲线图中可以明显地看出，存在如下的担心：在安装和处置期间可能将曲率半径达到1.3mm的暂时弯曲应变施加至光纤。

图2是示出光纤的弯曲半径与断裂概率之间的关系的曲线图。如图2所示，在光纤以小的半径，例如以2.4mm以下的弯曲半径弯曲的情况下，以取决于玻璃固有强度的断裂为主，而不是以由疲劳系数限定的表面缺陷（surface flaw）的扩大而导致的断裂为主。

根据经验已知的是，当光纤以小的半径弯曲时，光纤立即发生或在几分钟之内发生断裂。由于不知道确定断裂时间的方法，所以需要如下的方法：稳定地提供可以承受暂时的过大应变的光纤。根据本发明的光纤及其制造方法可以满足这种需要，并且即使在向光纤施加过大的弯曲应变的情况下，光纤仍然不断裂并可以承受应变至应变消除为止。

本发明的发明人发现，在光纤的光纤涂层具有相同的树脂成分的情况下，光纤的被施加了大应变且曲率半径为2.4mm以下的区域的断裂时间与光纤的张力断裂强度相关联。图3是示出光纤的平均断裂强度与平均断裂时间之间的关系的曲线图。在这种情况下，拉伸28个光纤预制件以形成光纤。测量光纤的断裂强度（即，在光纤的张力以1%/min的张力试验速度增大的情况下光纤断裂时的张力）和断裂时间（即，至缠绕在半径为1.3mm的芯轴上的光纤发生断裂为止的时长），并且为每个光纤预制件计算15个测量值的平均断裂强度和平均断裂时间。

如图3所示，平均断裂强度与平均断裂时间明确地相互关联。平均断裂强度与平均断裂时间之间的关系可以一般地表述为不等式（1）：

T＞A×exp(B×F1)    （1）

其中，F1是平均断裂强度[kgf]，T是平均断裂时间[min]，A和B是系数。

当可以获得以小的半径弯曲时断裂时间为5分钟以上的光纤时，可以认为：即使当光纤例如因为在安装和处置期间发生纽结或被踩踏而以小的半径暂时地弯曲时，也可以避免光纤在此期间断裂。此外，从图3中可以清楚地看出，为了获得在弯曲半径为1.3mm时断裂时间为5分钟以上的光纤，需要断裂强度为5.5kgf以上。如上所述，可以通过确定一个或多个光纤预制件的平均断裂强度和平均断裂时间，确认结果数值满足上述关系（不等式（1）），并且控制单独光纤的断裂强度，来保证预定的断裂时间。

具体地说，通过使用满足不等式（2）：

T＞2.6×10^-11×exp(4.736×F1)    （2）

并具有5.5kgf以上的断裂强度的光纤（在图3中以实线表示），使得即使在弯曲半径为1.3mm时也可以获得5分钟以上的断裂时间。因此，可以选择并使用如下光纤：直到暂时的过大弯曲应变消除，该光纤都不断裂。

根据本发明的制造光纤的方法是制造在玻璃纤维的外周上具有光纤涂层的光纤的方法，该方法包括：（1）第一步，将光纤预制件拉伸成玻璃纤维，并且在玻璃纤维的外周上设置光纤涂层，以形成母光纤；（2）第二步，将母光纤切割成多根单独光纤；（3）第三步，确定母光纤的至少一个位置处的断裂强度F1以及断裂时间T；（4）第四步，确定多根单独光纤各自的断裂强度F2；以及（5）第五步，从由断裂强度F1[kgf]和断裂时间T[min]满足不等式（2）的母光纤切出的单独光纤中选择断裂强度F2为5.5kgf以上的光纤。

图4是根据本发明的实施例的光纤1的截面图。光纤1包括光纤涂层20，光纤涂层20设置在玻璃纤维10的外周上。玻璃纤维10包括芯层11和包层12。光纤涂层20包括：一次涂层21，其与玻璃纤维10的外周接触；以及二次涂层22，其围绕一次涂层21。

当光纤在1%/min的张力试验速度下的断裂强度F2为5.9kgf以上时，即使弯曲半径为1.3mm，仍然可以获得5分钟以上的断裂时间。当光纤在1%/min的张力试验速度下的断裂强度F2为6.0kgf以上时，即使弯曲半径为1.3mm，仍然可以获得60分钟以上的断裂时间。此外，通过使用满足不等式（3）：

T＞4.6×10^-11×exp(4.736×F1)    （3）

并具有5.5kgf以上的断裂强度的光纤（在图3中以虚线表示），使得即使在弯曲半径为1.3mm时也可以获得10分钟以上的断裂时间。在这些情况下，可以在光纤断裂之前消除暂时的过大弯曲应变。

不等式（1）显示了平均断裂强度与平均断裂时间之间的相关性，不等式（1）中的系数A和B根据拉伸条件、涂布树脂的状况、树脂成分以及从拉伸开始的流逝时间而改变。然而，本发明的发明人已确定的是，当光纤预制件的外周面附近的区域中的OH浓度为10重量ppm至10000重量ppm时，一次涂层21在被光硬化之前具有50重量ppm至20000重量ppm的含水量，并且树脂具有7以下的pH值，可以基本满足不等式（2）且成品率为75%以上。

在光纤1中，外周面附近的玻璃纤维10的OH浓度优选的是10重量ppm至1000重量ppm。在不含有碱金属的有机玻璃中，尽管很少量的OH不直接影响玻璃断裂，但其可以促进玻璃的表面层与硅烷偶联剂之间的脱水缩合反应，因此从增大玻璃强度的观点来看，这正是所希望的。然而，当OH浓度过高时，微裂纹的应力强度因子增大，导致断裂强度和疲劳系数减小。因此，外周面附近的玻璃纤维10的OH浓度优选的是1000重量ppm以下。具体地说，在玻璃纤维的从外周面起向内延伸到等于0.95d1的内径的区域中，玻璃纤维的OH浓度优选为10重量ppm至1000重量ppm。

可能存在如下情况：因为采用红外线吸收的通用方法时的空间分辨率较低，所以难以检测玻璃纤维10的外周面附近的OH浓度。因此，可以可选地执行如下操作：测量被拉伸之前的光纤预制件的外周面附近（例如，光纤预制件的从外周面起向内延伸到等于0.98D1的内径的区域，其中，D1是光纤预制件的外径）的OH浓度。在这种情况下，由于OH在形成光纤的处理中扩散，所以光纤预制件的外周面中的OH浓度优选的是在10重量ppm至10000重量ppm的范围内。更优选地，该OH浓度在10重量ppm至1500重量ppm的范围内。

作为光纤1，可以适当地采用具有阶梯型、W型或沟槽型（trenchtype）折射率分布的弯曲损耗低的光纤。此外，也可以适当地采用利用空气孔或微孔群来控制折射率的光纤。在沟槽型光纤中，可以在保持模场直径与遵循G.652的常用单模光纤的模场直径相同的同时降低弯曲损耗，其中模场直径限定接续损耗。此外，通过适当地调节折射率分布，也可以获得弯曲损耗低的光纤，例如，即使弯曲半径为10mm或5mm，在波长为1550nm的情况下的传输损耗也为0.15dB/圈以下。

通过如下所述的方法制造光纤1。首先，通过例如VAD、OVD、MCVD或PCVD等气相玻璃合成处理生产用于引导光的芯层，并且通过VAD、OVDE、APVD、棒塌缩处理（rod-in-collapse process）等在芯层的外周上形成护套层。由此生产出光纤预制件。可以通过VAD、OVD、MCVD、棒塌缩处理等在芯层与套层之间进一步设置中间光学包层。将这样生产的光纤预制件放置在拉丝机中，并且将光纤预制件的下端加热至作业点以上的温度。适当地拉伸所得到的熔融玻璃（玻璃液滴），从而纺出光纤。外径受控制的纺出的光纤经过用于以树脂涂布光纤的模具、用于使树脂硬化的UV炉等，来形成涂层光纤，并且将涂层光纤缠绕在卷绕筒管上。

一般地，在光纤1中，光纤涂层20设置在玻璃纤维10的外周上。光纤涂层20具有双层结构，该双层结构包括：一次涂层21，其防止外力直接影响玻璃纤维10；以及二次涂层22，其防止外部缺陷。可以串联地设置用于一次涂层和二次涂层的模具。可选地，可以使用同时供应两个层的一组模具进行涂布。在这种情况下，由于可以降低拉丝机的高度，所以可以降低拉丝建筑的建造成本。

此外，通过在拉丝炉与模具之间设置控制纺出的玻璃纤维10的冷却速度的装置，可以将玻璃纤维10进入模具时的玻璃纤维10的表面温度控制在适当的温度。希望流入控制冷却速度的装置中的气体的雷诺数尽可能低，因为这样可以使由于要施加到纺出的光纤上的湍流导致的摆动减少。此外，通过控制玻璃纤维的冷却速度，可以降低瑞利散射，还可以获得传输损耗低的光纤。

在用于使树脂硬化的UV炉中，除了反馈控制UV光的强度之外，还可以通过反馈控制炉内温度，来控制树脂的硬化速度。作为UV炉，适于采用磁控管或UV LED。在采用UV LED的情况下，由于光源本身不产生热量，所以要独立地设置如下的机构：向炉中输送热空气以使炉内温度变得充分高。此外，自树脂分离出的成分附着在UV炉的炉膛管的内表面上，从而使拉伸期间到达涂层的UV光能发生改变。因此，可以预先监视UV光能在拉伸期间的减少程度，并且可以根据拉伸时间来调节UV光能，从而可以使施加到涂层上的UV光能恒定。此外，可以监视从炉膛管泄漏的UV光，并且可以进行控制，从而可以使施加到涂层上的UV光能恒定。由此可以使得断裂强度在光纤的整个长度上均一。

为了确保外部缺陷抗耐性，优选地，将两个涂层中的二次涂层22设置成具有适当的厚度。一般地，二次涂层22的厚度优选的是10μm以上，更优选的是20μm以上。

在这样生产并缠绕在卷绕筒管上的光纤1中，在必要时涂层是着色的。将光纤1用作最终产品，例如光缆或光学软线。

在断裂强度试验中，使用着色前或着色后的光纤，在温度为25℃、湿度为50%的环境下沿轴向对光纤施加拉伸应变，并且监视光纤的断裂拉伸应力。在对光纤施加拉伸应变时沿轴向发生滑动的情况下，希望适当地校正断裂强度。尽管可以根据装置而改变断裂强度试验要使用的光纤的长度，但为了便于试验，希望长度在5m至30m的范围内。优选地以25m或5m的长度进行测量。

张力试验速度是每分钟光纤的拉伸比。在长度为25m的样品中每分钟的拉伸量为25mm的情况下，张力试验速度为1%/min。平均断裂强度的定义如下：当对样品（N=15以上）进行断裂强度试验时，50%的光纤断裂时的拉伸应力。尽管这里描述的实施例中描述了张力试验速度为1%/min的情况，但本发明也适用于张力试验速度为1%/min以上的情况。然而，当张力试验速度高时，存在如下可能性：数据再现性可能降低。

在断裂时间测量中，使用着色前或着色后的光纤，将光纤缠绕在具有预定直径的芯轴上并保持在温度为25℃、湿度为50%的环境下，并且监视光纤从完成缠绕至发生断裂为止的时长。平均断裂时间的定义如下：在对样品（N=15以上）测量断裂时间时，直至50%的光纤发生断裂为止的时长。尽管这里描述的实施例中描述了缠绕有光纤的芯轴的半径是1.3mm的情况，但在芯轴的半径大于或小于1.3mm的情况下也可以使用相同的布置。然而，通过将曲率半径设为1.3mm（最严格的实际弯曲半径之一），可以容易地保证断裂时间。

下面，将描述根据本发明的光纤或制造光纤的方法的优选实施例。已知的是，当存在水时，在存在应力的情况下玻璃的断裂增加。然而，在常用的有机玻璃中，玻璃的外周中的很少量的OH会促进玻璃的表面层与硅烷偶联剂之间的脱水缩合反应，并且可以使玻璃强度显著增大。另一方面，当OH浓度过高时，微裂纹的应力强度因子增大，导致断裂强度和疲劳系数减小。因此，OH浓度优选的是1000重量ppm以下。

此外，当一次涂层21的树脂在被光硬化之前具有50重量ppm至20000重量ppm的含水量以及7以下的pH值时，可以促进硅烷偶联剂的反应，可以增大玻璃的强度，并且可以延长光纤以小的半径弯曲时的断裂时间。更优选地，一次涂层21在被光硬化之后的pH值为5以下。为了调节玻璃的外周中的OH浓度，可以使用如下方法：使用氢氧燃烧器对被拉伸之前的光纤预制件进行火焰抛光。在这种情况下，通过调节氧气流量、氢气流量、流量比率以及光纤预制件的表面温度，可以获得所希望的OH浓度。随着用于一次涂层21的树脂液中的含水量增大，可以进一步促进硅烷偶联剂的反应。然而，当含水量过大且为20000重量ppm以上时，树脂液发生硬化，而这是不希望的。这样，可以以高的成品率获得满足不等式（2）的光纤，从而提高了经济效益。

优选地，一次涂层21中所含有的未反应的硅烷偶联剂的量的减少率小于0.1/7天。可以通过气相色谱法检测一次涂层21的被光硬化之前的树脂中的四乙氧基硅烷。也可以通过气相色谱法检测被光硬化之后的一次涂层21中的未反应的四乙氧基硅烷。通过在萃取之后利用气相色谱法进行检测，可以获得更准确的数值。

当被光硬化之后的一次涂层21中的未反应的硅烷偶联剂的量的变化大时，硅烷偶联反应可能进行得不充分，断裂强度可能较低，而且当光纤以小的半径弯曲时的断裂时间有时候可能较短。此外，由于断裂强度与断裂时间之间的关系可能变化，所以可能变得难以执行准确控制。因此，通过选择并使用一次涂层21中所含有的未反应的硅烷偶联剂的量的减少率小于0.1/7天的光纤，可以只使用已充分进行硅烷偶联反应的光纤，并且可以以高的成品率获得满足不等式（2）的光纤，从而提高了经济效益。更优选地，减少率小于0.05/7天。

优选地，用于形成一次涂层21的树脂在被光硬化之前含有：0.1重量%至10重量%的未添加低聚物的惰性四乙氧基硅烷、以及0.001重量%以下的胺基添加剂。惰性四乙氧基硅烷不结合到树脂骨架中，而是起到与玻璃的表面起反应的硅烷偶联剂的作用。此外，由于惰性四乙氧基硅烷是未添加低聚物的低分子物质，所以可以保持树脂的高流动性（mobility），可以提高偶联反应速度，并且可以消除拉伸之后进行老化等的必要性。惰性四乙氧基硅烷的量更优选的是0.3重量%至2重量%。当惰性四乙氧基硅烷的量为10重量%以上时，存在额外的担心：可拉丝性会降低。此外，通过充分地排除胺基添加剂，一次涂层21中的碱性成分的量不增加，因此玻璃的固有强度不降低。

优选地，一次涂层21具有1.5MPa以上的断裂拉伸应力。通过将一次涂层21的断裂拉伸应力保持为1.5MPa以上，使得当光纤以小的半径弯曲时，例如以1.3mm的弯曲半径弯曲时，树脂层不断裂，并且在安装之后的实际使用中可以保持光纤的机械可靠性。一次涂层的断裂拉伸应力更优选的是2MPa以上，更优选的是3MPa以上。

优选地，用于形成一次涂层21的树脂在被光硬化之前含有5重量%至15重量%的N-乙烯基单体；在被光硬化之后，一次涂层21具有0.2MPa至1MPa的杨氏模量，并且二次涂层22具有800MPa以上的杨氏模量。此外，优选地，一次涂层21在被光硬化之后具有处于80%至95%的范围内的凝胶百分率。通过将N-乙烯基单体的含量设为5重量%至15重量%，可以将一次涂层21的断裂拉伸应力保持在1.5MPa以上。更优选地，当N-乙烯基单体的含量为7重量%至12重量%时，一次涂层21的断裂拉伸应力为3.0MPa以上。

另一方面，当添加大量的N-乙烯基单体时，可能存在同时出现杨氏模量增大的情况。过高的杨氏模量可能导致缘于微弯曲的传输损耗，而这是不希望的。通过将一次涂层21中的N-乙烯基单体的含量设为15重量%以下，将一次涂层21的杨氏模量设为0.2MPa至1MPa并且二次涂层22的杨氏模量设为800MPa以上，可以同时防止由微弯曲导致的传输损耗增大。可以通过调节拉伸速度和UV光灯中的温度来调节杨氏模量。在这种情况下，通过将一次涂层21的凝胶百分率设在80%至95%的范围内，可以稳定地获得如下光纤：该光纤在以小的半径弯曲时的断裂时间长。

优选地，光纤涂层的外径为210μm以下，二次涂层22的厚度为10μm以上。常用涂层光纤的外径为240μm至250μm。通过将涂层光纤的外径设为210μm以下并满足不等式（2）的范围，可以在有限的空间内执行配线。在这种情况下，当将二次涂层22的厚度w2设为10μm以上时，可以防止外部缺陷，这是优选的情况。更优选地，二次涂层22的厚度w2为15μm以上。

优选地，动疲劳系数为20以上。通过将动疲劳系数设为20以上，不仅可以防止光纤在以小的半径弯曲时断裂，而且可以确保长期的机械可靠性。更优选地，动疲劳系数为25以上。此外，优选地，压缩应力施加到外周上。通过向光纤的外周施加压缩应力，可以消除施加到光纤上的弯曲应变，并且可以显著地增大断裂强度。

表I和表II总结了光纤样品A至N的数据。在这些表中，S1表示自拉伸起3天后测量到的一次涂层21中的未反应的硅烷偶联剂的量。S7表示在S1测量日期之后7天测量到的一次涂层21中未反应的硅烷偶联剂的量。

表I

表II

关于光纤样品A至N，首先，确认硅烷偶联剂的量的减少率（1-S7/S1）小于0.1/7天。然后，对由一个光纤预制件拉伸成的光纤线（母光纤）的平均断裂强度F1[kgf]和平均断裂时间T[min]进行一次测量，对断裂强度F1[kgf]和断裂时间T[min]是否满足T＞2.6×10^-11×exp(4.736×F1)进行判定。关于被判定为满足上式的母光纤（表中标记为“满足”），再次评估由母光纤切出的单独光纤的断裂强度。关于F≥5.5kgf的光纤，确定的是断裂时间足以承受10分钟以上的暂时的急剧弯曲（例如，以R1.3mm进行弯曲）且成品率在99%以上。关于F＜5.5kgf的光纤，确定的是在T为10分钟以上时的成品率是低的，为16%。

Claims (15)

1.一种制造光纤的方法，所述方法是制造在玻璃纤维的外周上具有光纤涂层的光纤的方法，所述方法包括：

第一步，将光纤预制件拉伸成玻璃纤维，并且在所述玻璃纤维的外周上设置光纤涂层，以形成母光纤；

第二步，将所述母光纤切割成多根单独光纤；

第三步，确定所述母光纤的至少一个位置处的断裂强度F1以及断裂时间T，所述断裂强度F1是在所述母光纤的张力以1%/min的张力试验速度增大的情况下所述母光纤断裂时的拉力，所述断裂时间T是缠绕在半径为1.3mm的芯轴上的所述母光纤发生断裂为止的时长；

第四步，确定所述多根单独光纤各自的断裂强度F2；以及

第五步，从由断裂强度F1[kgf]和断裂时间T[min]满足不等式T＞2.6×10^-11×exp(4.736×F1)的所述母光纤切出的单独光纤中选择断裂强度F2为5.5kgf以上的光纤。

2.根据权利要求1所述的制造光纤的方法，其中，

在所述光纤预制件的从外周面起向内延伸到等于0.98D1的内径的区域中，所述光纤预制件的OH浓度为10重量ppm至10000重量ppm，D1是所述光纤预制件的外径；并且

用于形成一次涂层的树脂在被光硬化之前具有50重量ppm至20000重量ppm的含水量以及7以下的pH值，所述一次涂层是所述光纤涂层的一部分并与所述玻璃纤维的外周接触。

3.根据权利要求1所述的制造光纤的方法，其中，

在所述第三步中，一次涂层中所含有的未反应的硅烷偶联剂的量的减少率小于0.1/7天，所述一次涂层是所述光纤涂层的一部分并与所述玻璃纤维的外周接触。

4.根据权利要求1所述的制造光纤的方法，其中，

用于形成一次涂层的树脂在被光硬化之前含有：0.1重量%至10重量%的未添加低聚物的惰性四乙氧基硅烷、以及0.001重量%以下的胺基添加剂，所述一次涂层是所述光纤涂层的一部分并与所述玻璃纤维的外周接触。

5.根据权利要求4所述的制造光纤的方法，其中，

用于形成一次涂层的树脂在被光硬化之前含有0.3重量%至2重量%的未添加低聚物的惰性四乙氧基硅烷，所述一次涂层是所述光纤涂层的一部分并与所述玻璃纤维的外周接触。

6.根据权利要求1所述的制造光纤的方法，其中，

一次涂层在被光硬化之后具有1.5MPa以上的断裂拉伸应力，所述一次涂层是所述光纤涂层的一部分并与所述玻璃纤维的外周接触。

7.根据权利要求1所述的制造光纤的方法，其中，

用于形成一次涂层的树脂在被光硬化之前含有5重量%至15重量%的N-乙烯基单体，所述一次涂层是所述光纤涂层的一部分并与所述玻璃纤维的外周接触；在被光硬化之后，所述一次涂层具有0.2MPa至1MPa的杨氏模量，并且围绕所述一次涂层的二次涂层具有800MPa以上的杨氏模量。

8.一种包括设置在玻璃纤维的外周上的光纤涂层的光纤，其中，

在所述玻璃纤维的从外周面起向内延伸到等于0.95d1的内径的区域中，所述玻璃纤维的OH浓度为10重量ppm至1000重量ppm，d1是所述玻璃纤维的外径；并且

断裂强度F[kgf]和断裂时间T[min]满足不等式T＞2.6×10^-11×exp(4.736×F)和F＞5.5，所述断裂强度F是在张力以1%/min的张力试验速度增大的情况下所述光纤断裂时的张力，所述断裂时间T是缠绕在半径为1.3mm的芯轴上的所述光纤发生断裂为止的时长。

9.根据权利要求8所述的光纤，其中，

用于形成一次涂层的树脂在被光硬化之前具有50重量ppm至20000重量ppm的含水量，在被光硬化之后具有5以下的pH值，所述一次涂层是所述光纤涂层的一部分并与所述玻璃纤维的外周接触。

10.根据权利要求8所述的光纤，其中，

一次涂层中所包含的未反应的硅烷偶联剂的量的减少率小于0.1/7天，所述一次涂层是所述光纤涂层的一部分并与所述玻璃纤维的外周接触。

11.根据权利要求8所述的光纤，其中，

一次涂层在被光硬化之后具有1.5MPa以上的断裂拉伸应力，所述一次涂层是所述光纤涂层的一部分并与所述玻璃纤维的外周接触。

12.根据权利要求8所述的光纤，其中，

一次涂层在被光硬化之后具有处于80%至95%的范围内的凝胶百分率，所述一次涂层是所述光纤涂层的一部分并与所述玻璃纤维的外周接触。

13.根据权利要求8所述的光纤，其中，

所述光纤涂层的外径为210μm以下，二次涂层的厚度为10μm以上。

14.根据权利要求8所述的光纤，其中，

动疲劳系数为20以上。

15.根据权利要求8所述的光纤，其中，

压缩应力施加到所述外周上。

Images