CN103380095A - 光纤芯线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光纤芯线，在将光纤芯线浸水并干燥后传送损失也不易增加，且具有耐溶剂性和耐微弯特性。本发明的一个实施方式涉及的光纤芯线（1）是在玻璃光纤（2）的外周至少被覆了双层被覆树脂（3）的光纤芯线（1）。设被覆树脂（3）的第1层被覆层（31）的杨氏模量是PY（MPa）、设光纤芯线（1）在60℃的温水中浸泡168小时时的被覆树脂（3）的溶出率是E（质量%）时，满足下式：PY≤0.55MPa，且1.8≤E≤8.61×PY+1.40。

Description

光纤芯线

技术领域

本发明涉及一种光纤芯线，尤其涉及一种容纳于光纤电缆内的光纤芯线。

背景技术

近年来，随着FTTH（Fiber To The Home/光纤到户）的进步，为减少光纤的传送损失，要求提高光纤的耐微弯特性。

光纤因各种外在应力、及由其产生的微弯会增加传送损失。为了保护光纤免于该外来应力的破坏，一般情况下光纤对玻璃光纤实施由双层构造构成的树脂被覆。并且，将对玻璃光纤实施了某种被覆的光纤称为光纤芯线。

作为具有双层构造的被覆层的光纤芯线，公开了下述光纤芯线：在将光纤芯线在60℃的温水中浸泡168小时时，被覆光纤的被覆树脂的溶出率为1.5质量%以下（参照专利文献1）。

并且公开了具有下述覆膜的光纤：被覆光纤的覆膜的饱和带电压是0.2kV至0.7kV，且60℃的温水浸泡试验中的重量变化比率相对浸泡前的重量小于3重量%（参照专利文献2）。进一步，公开了以下内容：在具有着色层的着色光纤中，该着色层由在60℃的温水中浸泡30天的溶出率是3%以下的树脂形成，并且该着色光纤的第一次被覆层的杨氏模量是0.5MPa以上10MPa以下（参照专利文献3）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本再公表2008-029488号公报

专利文献2：日本特开2003-96336号公报

专利文献3：日本特开2006-113103号公报

专利文献4：日本特开2007-333795号公报

发明内容

为提高耐微弯特性，降低第1层被覆层的杨氏模量较为有效，但第1层被覆层的杨氏模量低的光纤芯线浸泡到水中并干燥后，如图6所示，在第1层被覆层31中部分产生空隙51，光纤芯线1的传送损失会增加。并且，在第1层被覆层31的外侧被覆第2层被覆层32，光纤芯线1具有玻璃光纤2、第1层被覆层31、第2层被覆层32。

并且，在连接光纤之间的作业、或附加连接器的作业中，一般进行用溶剂清洗光纤表面、端面的作业。尤其是，在填充了用于防水的胶等构造的电缆中去除光纤表面的胶时，光纤长时间与溶剂接触（主要是乙醇）。因此，要求光纤芯线具有耐溶剂性。

本发明鉴于以上情况，提供一种光纤芯线，其在将光纤芯线浸水并干燥后传送损失也不易增加，且具有耐溶剂性和耐微弯特性。

本发明的一个方式是一种光纤芯线，设置在玻璃光纤的外周，具有至少层叠了双层被覆层的被覆树脂，其特征在于，将上述至少双层被覆层的、设置在最靠近上述玻璃光纤一侧的第1层上述被覆层的杨氏模量设为PY（MPa），将上述光纤芯线在60℃的温水中浸泡168小时时的上述被覆树脂的溶出率设为E（质量%）时，满足下式：PY≤0.55MPa，且1.8≤E≤8.61×PY+1.40。

根据本发明，可提供一种在将光纤芯线浸水并干燥后传送损失也不易增加，且具有耐溶剂性和耐微弯特性的光纤芯线。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式涉及的光纤芯线的剖视图。

图2是表示本发明的一个实施方式涉及的光纤芯线的剖视图。

图3是表示本发明的一个实施方式涉及的光纤带芯线的剖视图。

图4是说明本发明的一个实施方式涉及的、用于第1层被覆层的杨氏模量测定的ISM试验法的光纤芯线的剖视图。

图5是表示本发明的一个实施方式涉及的、根据被覆树脂的溶出率E和第1层被覆层的杨氏模量PY的关系求出的有无产生空隙的试验结果的图。

图6是用于说明现有的光纤芯线中的第1层被覆层中产生的空隙的剖视图。

具体实施方式

根据图1说明本发明的光纤芯线的一个优选实施方式。

如图1所示，光纤芯线1在由石英玻璃构成的玻璃光纤2上至少被覆了双层被覆树脂3。被覆树脂3的第1层被覆层31在其杨氏模量PY为0.55MPa以下且将光纤芯线1在60℃的温水中浸泡168小时时的被覆树脂3的溶出率设为E（质量%）时，上述被覆树脂的溶出率E满足下式（1）。并且，上述杨氏模量PY的下限从第1层被覆层相对于操作时施加的侧压、拉拔等外力的耐久性的观点出发，优选是0.1MPa以上，进一步优选0.14MPa以上。

（数学式1）

1.8≤E≤8.61×PY+1.40  （1）

上述式（1）的E≤8.61×PY+1.40的关系通过调查光纤芯线1浸水后干燥时的第1层被覆层31的有无产生空隙和第1层被覆层31的杨氏模量PY、溶出率E的关系而导出。当溶出率E满足上述E≤8.61×PY+1.40的关系时，可抑制空隙的产生，这一点稍后详述。并且，当满足上式（1）的1.8≤E的关系时，可获得良好的耐溶剂（耐乙醇）性。进一步，当满足PY≤0.55MPa的关系时，对第1层被覆层31赋予充分的弹性，即使外力施加到光纤芯线1，也可抑制微弯的产生，可获得良好的耐微弯特性。

并且，被覆树脂3的第2层被覆层32使用具有500MPa至1500MPa的杨氏模量的材料。因此，通过将第2层被覆层32的杨氏模量设定得较高，对光纤芯线1赋予了所需的充分的机械强度。

上述被覆树脂3主要使用紫外线固化型树脂。紫外线固化型树脂包括低聚物、稀释单体及添加剂。作为添加剂例如是：光引发剂、防氧化剂、链转移剂、光稳定剂、可塑剂、着色颜料、阻聚剂、增敏剂、润滑剂等。作为低聚物主要使用：聚氨酯丙烯酸酯类树脂、环氧丙烯酸酯类树脂、聚酯丙烯酸酯类树脂。作为稀释单体使用：单官能丙烯酸酯、多官能丙烯酸酯或N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺等乙烯单体。

被覆树脂3的杨氏模量可通过低聚物的分子量、稀释单体的种类来调整。即，低聚物的分子量越大，并且作为稀释单体使单官能的单体比多官能的单体多，从而可获得交联密度低、低杨氏模量的被覆树脂。因此，在第1层被覆层31中，通过使用数均分子量500至10000的低聚物，并且作为稀释单体使单官能单体的配比大于多官能单体，从而降低交联密度，优选获得0.55MPa以下、进一步优选获得0.50MPa以下的低杨氏模量。另一方面，第2层被覆层32通过作为稀释单体使多官能单体的配比大于单官能单体，从而提高交联密度，获得500MPa以上、1500MPa以下的高杨氏模量。在本说明书中，将一个分子中具有一个作为反应基团的双键（>C=C<）的单体称为单官能单体，将具有两个以上的单体称为多官能单体。

并且，防氧化剂、链转移剂等非反应性添加剂会变为溶出成分，因此可通过它们的配比来调整树脂的溶出量。即，非反应性添加剂的配比越多，树脂的溶出量可越多。并且，这些非反应性添加剂和交联的部分的分子构造的亲和性等也对浸水时的溶出难易度产生影响。即，羟基、酯这种极性高的官能基团之间产生较强的静电引力，因此非反应性添加剂是极性高的构造，将交联部分的极性低的构造的被覆层浸水时，非反应性添加剂和水分子之间的静电引力变弱，溶出量变多。相反，当交联部分的极性较高时，溶出量变少。

当使用链转移剂这样的交联反应抑制剂时，可降低交联密度，因此可使第1层被覆层31低杨氏模量化，但另一方面，也容易生成作为副产品的低分子量成分，溶出成分增加。因此，考虑到这一点，通过低聚物分子量、稀释单体的种类、链转移剂的配比等，可适当调整第1层被覆层31及第2层被覆层32各自的杨氏模量和溶出成分的量、种类。

根据本实施方式的光纤芯线1，因使用第1层被覆层31的杨氏模量PY优选0.55MPa以下、进一步优选0.50MPa以下的低杨氏模量的树脂，所以可抑制微弯的产生，获得良好的耐微弯特性。

并且，因满足式E≤8.61×PY+1.40，所以将光纤芯线1浸水并干燥时，第1层被覆层31上不易产生空隙。

来自光纤芯线1的被覆树脂3的溶出成分从交联密度低的第1层被覆层31出现。因此，溶出率E越高，第1层被覆层31的体积减少量越大。在浸水过程中，第1层被覆层31吸收水，从而基本不产生对该体积变化的影响，但干燥后，因该溶出成分而产生的上述体积减少，使第1层被覆层31中产生拉伸应力。因此，溶出率E越高，干燥时产生的拉伸应力越大，易产生空隙。并且，第1层被覆层31的交联密度越低、即杨氏模量越低，拉伸强度越弱，因此易于产生空隙。

进一步，因1.8≤E，所以耐溶剂性（耐乙醇性）良好。

作为光纤芯线1的耐溶剂性试验，将光纤芯线1在乙醇中浸泡1小时并观察外观变化时可知，在60℃的温水中浸泡168小时后的溶出率E如果是1.8质量%以上，则被覆树脂3中不产生破裂、裂纹等被覆异常。其原因如下。当浸泡于乙醇时，乙醇渗入到光纤芯线1的被覆树脂3中，被覆树脂3溶胀。当溶胀变得明显时，被覆树脂3被破坏，产生破裂、裂纹。但是，溶出率E高的光纤芯线1在被覆树脂3中含有较多低分子量的未交联成分，乙醇浸泡时，这些低分子量成分转移到被覆层外部。从而可抑制被覆树脂3的溶胀。

并且，当第1层被覆层31的杨氏模量PY恒定时，浸水时的被覆树脂3的溶出率E越高，越容易产生空隙。

因此，设第1层被覆层31的杨氏模量为PY，如果被覆树脂3的溶出率E（质量%）在满足上述式（1）E≤8.61×PY+1.40的范围，则可抑制浸水并干燥后的空隙（void）的产生。因此，传送损失不易增加，且如果在满足上述式（1）的1.8≤E的范围，则可获得耐溶剂性良好的光纤芯线1。

接着根据图2说明本发明的光纤芯线的其他优选实施方式。

如图2所示，光纤芯线1B是在玻璃光纤2上被覆具有第1层被覆层31、第2层被覆层32、着色层33这三层的被覆树脂3的光纤芯线。各树脂使用紫外线固化型树脂。紫外线固化型树脂包括低聚物、稀释单体、光引发剂、链转移剂、添加剂等，通过改变其构成材料，可形成具有所需的杨氏模量PY及溶出率E的被覆层。此时的溶出率E设为包括着色层33在内的被覆层整体的溶出率。并且，玻璃光纤2的外径为125μm，第1层被覆层31的外径为195μm，第2层被覆层32的外径为245μm，着色层33的外径为255μm。这些值是示例，可适当变更。因此，光纤芯线1B除了着色层33以外，构成和上述第1实施方式的光纤芯线1相同。这种构成的光纤芯线1B也称为着色光纤。

接着根据图3说明本发明的光纤带芯线的优选实施方式。

如图3所示，本发明的一个实施方式涉及的光纤带芯线的构成也可以是，将4根上述光纤芯线1B平面状并排，以紫外线固化型树脂构成的被覆层5统一被覆，形成光纤带芯线1C。此时，通过从光纤带芯线1C单芯分离，可测定光纤芯线的着色树脂及被覆树脂两者的溶出率。

在上述光纤芯线1B、光纤带芯线1C中，光纤芯线1B和上述光纤芯线1一样，被覆树脂3的第1层被覆层31设杨氏模量PY为0.55MP以下、且设光纤芯线1在60℃的温水中浸泡168小时时的被覆树脂3的溶出率为E（质量%）时，满足上述式（1）。

因此，光纤芯线1B、1C和光纤芯线1一样，当溶出率E满足上式（1）的E≤8.61×PY+1.40的关系时，可抑制空隙的产生。并且，当满足上式（1）的1.8≤E的关系时，具有良好的耐溶剂（耐乙醇）性。进一步，当满足PY≤0.55的关系时，具有良好的耐微弯特性。

（实施例）

以下说明在上述各实施方式中说明的光纤芯线的实施例。

在上述光纤芯线1的构成中，制造第1层被覆层31的杨氏模量和被覆树脂3的溶出率不同的光纤芯线1，调查有无空隙产生、耐溶剂性、及耐微弯特性。

在样本的光纤芯线的制造中，作为玻璃光纤2，使用外径（直径）约

125μm的玻璃光纤，在其外周形成第1层被覆层31，进一步在其外周形成第2层被覆层32，制造出光纤芯线1。第1层被覆层31的外径为195μm，第2层被覆层32的外径为245μm。这些值是示例，可适当变更。

作为第1层被覆层31、第2层被覆层32的树脂材料，均使用聚氨酯丙烯酸酯类紫外线固化型树脂，对于第1层被覆层31、第2层被覆层32各自的杨氏模量、被覆树脂3的溶出率，通过低聚物分子量、稀释单体的种类、链转移剂的配比等适当调整。

接着说明空隙有无产生、耐溶剂性、及耐微弯特性的各试验方法。

1.空隙试验

将第1层被覆层31的杨氏模量PY和被覆树脂3的溶出率E不同的光纤芯线1在60℃的温水中浸水预定时间后取出，干燥1天（24小时）后，用显微镜进行观察。在显微镜观察中，第1层被覆层31中发现空隙时标记为×，未发现空隙等异常时标记为○。此外，在该试验中，对同一光纤芯线也通过使浸水时间有若干变化而改变溶出率。

上述第1层被覆层31的杨氏模量PY通过专利文献4等所述的ISM（In Situ Modulus/原位模量）试验法测定。

具体而言，如图4所示，准备以下样本：一端仅剩余10mm的被覆，这以外的部分去除被覆，使玻璃光纤2露出，用粘合剂等固定被覆的部分的被覆树脂3。在23℃的温度下，逐渐施加力，以使玻璃光纤2向未固定的端方向拔出，测定玻璃光纤2的位移。设施加到玻璃光纤2的未固定的端的力为F、玻璃光纤2的位移为u、玻璃光纤2的半径为Rf、第1层被覆层31的半径为Rp、被覆剩余的部分的长度（在此是10mm）为Lemb时，第1层被覆层31的剪断弹性模量Gp使用下式（2）计算。

（数学式2）

$\mathrm{Gp}=\frac{F\&CenterDot;\mathrm{In}(\mathrm{Rp}/\mathrm{Rf})}{2\mathrm{\&pi;Lemb}\&CenterDot;u}---\left(2\right)$

如泊松比为ν、杨氏模量为PY，则存在PY=2（1+ν）×Gp的关系。其中，假设第1层被覆层31不产生延伸而导致的体积变化，设泊松比ν为0.5。因此，第1层被覆层31的杨氏模量PY变为3Gp。

通过以下方法测定上述溶出率E。

将长度5m的光纤芯线1在23℃、50%RH（RH是相对湿度，是用某一气温下大气中含有的水蒸气的量除以该温度的饱和水蒸气量的值（单位%））的恒温室中放置24小时后，由光纤芯线1的质量减去玻璃光纤2的质量，从而测定被覆树脂3部分的质量（w1）。接着，将该光纤芯线1在加热到60℃的温水中浸泡168小时后从温水取出，在60℃下干燥24小时。之后，测定被覆树脂3部分的质量（w2）。根据测定的w1和w2，通过下式（3）求出溶出率E（质量%）。

（数学式3）

E=（w1-w2）/w1×100  （3）

2.光纤的耐溶剂性试验

光纤的耐溶剂性试验是，将10cm长的光纤芯线1在乙醇中浸泡1小时后用显微镜观察外观的变化，被覆树脂3如无变化则判断为○，如产生破裂、裂纹等被覆异常则判断为×。

3.光纤的耐微弯特性试验

作为光纤芯线1的耐微弯特性，在塑料线筒（外径：28cm）的主体部分粘贴JIS规定的#1000的砂纸，在其上以100g的缠绕张力缠绕一层（约500m）光纤芯线1。并且，缠绕后在30分钟以内通过回切（cutback）法以测定波长1550nm测定传送损失（L1）。另一方面，对相同光纤芯线1的线束状态（未缠绕到线筒的状态下约1000m），同样通过回切法以测定波长1550nm测定传送损失（L2）。

回切法是指，根据来自试验用的光纤芯线1的输出、和将试验用的光纤芯线1切断成回切长度（例如2m）后的输出差，求出损失。因此，试验用的光纤芯线1和试验装置的连接点的损失被去除，可正确测定试验用的光纤芯线1的玻璃光纤2的损失。

并且，计算L1-L2，将该值作为损失增加成分。该值为0.5dB/km以下时为○，大于该值时为×。此外，上述损失增加成分如果是0.5dB/km以下，则可将使用了该光纤芯线的光纤电缆适用于通信用电缆等。

（实施例1至6）

实施例1（样本No.2）是，第1层被覆层31、第2层被覆层32使用聚氨酯丙烯酸酯类紫外线固化型树脂，对于第1层被覆层31、第2层被覆层32各自的杨氏模量、被覆树脂3的溶出率，调整低聚物分子量、稀释单体的种类、链转移剂的配比等，从而将第1层被覆层31的杨氏模量PY调整为0.14MPa，将被覆树脂3的60℃温水168小时浸泡时的溶出率E调整为2.4质量%。此外，采用168小时是因为，通过经过168小时，从被覆树脂的溶出基本饱和。

实施例2（样本No.3）除了调整低聚物分子量、稀释单体的种类、链转移剂的配比等而将第1层被覆层31的杨氏模量PY调整为0.20MPa、将被覆树脂3的60℃温水168小时浸泡时的溶出率E调整为1.8质量%以外，和上述实施例1相同。

实施例3（样本No.6）除了调整低聚物分子量、稀释单体的种类、链转移剂的配比等而将第1层被覆层31的杨氏模量PY调整为0.22MPa、将被覆树脂3的60℃温水168小时浸泡时的溶出率E调整为2.9质量%以外，和上述实施例1相同。

实施例4（样本No.12）除了调整低聚物分子量、稀释单体的种类、链转移剂的配比等而将第1层被覆层31的杨氏模量PY调整为0.33MPa、将被覆树脂3的60℃温水168小时浸泡时的溶出率E调整为3.8质量%以外，和上述实施例1相同。

实施例5（样本No.15）除了调整低聚物分子量、稀释单体的种类、链转移剂的配比等而将第1层被覆层31的杨氏模量PY调整为0.49MPa、将被覆树脂3的60℃温水168小时浸泡时的溶出率E调整为4.4质量%以外，和上述实施例1相同。

实施例6（样本No.16）除了调整低聚物分子量、稀释单体的种类、链转移剂的配比等而将第1层被覆层31的杨氏模量PY调整为0.50MPa、将被覆树脂3的60℃温水168小时浸泡时的溶出率E调整为3.8质量%以外，和上述实施例1相同。

（比较例1至3）

比较例1（样本No.18）除了调整低聚物分子量、稀释单体的种类、链转移剂的配比等而将第1层被覆层31的杨氏模量PY调整为0.60MPa、将被覆树脂3的60℃温水168小时浸泡时的溶出率E调整为1.5质量%以外，和上述实施例1相同。

比较例2（样本No.19）除了调整低聚物分子量、稀释单体的种类、链转移剂的配比等而将第1层被覆层31的杨氏模量PY调整为0.81MPa、将被覆树脂3的60℃温水168小时浸泡时的溶出率E调整为1.8质量%以外，和上述实施例1相同。

比较例3（样本No.20）除了调整低聚物分子量、稀释单体的种类、链转移剂的配比等而将第1层被覆层31的杨氏模量PY调整为0.95MPa、将被覆树脂3的60℃温水168小时浸泡时的溶出率E调整为1.4质量%以外，和上述实施例1相同。

有无空隙产生的试验结果如图5及下表1所示。表1表示图5中的测定点的测定值。在试验项目的“有无空隙产生”中，无空隙产生时用○表示，产生空隙时用×表示。并且在图5中，涂黑的菱形表示的测定点是未产生空隙的情况（试验结果○），涂黑的四边形表示的测定点是确认产生空隙的情况（试验结果×）。

从图5可知，被覆树脂3的溶出率E越高，并且第1层被覆层31的杨氏模量PY越低，越容易产生空隙。并且可知，被覆树脂3的溶出率E在第1层被覆层31的杨氏模量为PY、在上述式（1）的E≤8.61×PY+1.40的范围时，不产生空隙。

上述式（1）的右边如下求出。

求出连接未产生空隙的上限值的溶出率2.4质量%、杨氏模量0.14MPa的点、和溶出率5.5质量%、杨氏模量0.5MPa的点的线的斜率和常数项。该斜率的值是8.61，常数项的值是1.20。并且，求出连接产生空隙的下限值的溶出率2.8质量%、杨氏模量0.14MPa的点、和溶出率5.9质量%、杨氏模量0.5MPa的点的线的斜率和常数项。该斜率的值是8.61，常数项的值是1.59。取这些值的中间值，斜率值为8.61、常数项的值为1.40，导出上述E≤8.61×PY+1.40的式。

（表1）

并且，下述表2表示上述实施例1至6及上述比较例1至3的试验条件和结果。

进一步，下述表2表示耐溶剂性试验的结果。

从表2可知，60℃的温水中浸泡168小时后，干燥24小时并求出的溶出率E，如实施例1至6及比较例2所示，如果是1.8质量%以上，则可获得良好的耐溶剂性（试验结果○）。

进一步，下述表2表示耐微弯特性试验的结果。

从表2可知，如实施例1至6所示，如第1层被覆层31的杨氏模量PY为0.55MPa以下、优选0.5MPa以下，则可获得耐微弯特性（试验结果○）。

（表2）

因此，如果第1层被覆层31的杨氏模量PY≤0.55MPa，且被覆树脂3的溶出率E满足上式（1），则可获得空隙产生少、耐微弯特性、耐溶剂性良好的综合评价（评估结果○）。

Claims (3)

1.一种光纤芯线，设置在玻璃光纤的外周，具有至少层叠了双层被覆层的被覆树脂，其特征在于，

将上述至少双层被覆层的、设置在最靠近上述玻璃光纤一侧的第1层上述被覆层的杨氏模量设为PY（MPa），将上述光纤芯线在60℃的温水中浸泡168小时时的上述被覆树脂的溶出率设为E（质量%）时，

满足下式：PY≤0.55MPa，且1.8≤E≤8.61×PY+1.40。

2.根据权利要求1所述的光纤芯线，其特征在于，

上述被覆树脂的最外侧的上述被覆层是由着色树脂构成的着色层。

3.一种光纤带芯线，将权利要求2所述的光纤芯线多根并列配置，进一步具有将这些光纤芯线统一被覆的被覆层。

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