JP2002029785A - 被覆光ファイバ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラスファイバ上に被覆層を設けた被覆光フ
ァイバにおける被覆層の光開始剤のブリードによるべた
つきを抑え、かつ被覆層の価格を低減させながら、伝送
損失の増加が起こらないようにする。 【解決手段】 ガラスファイバ１上に設けられた被覆層
の最内層２は光開始剤の入った紫外線硬化型樹脂で形成
し、最内層２以外の第２層３又は第３層４のうち少なく
とも１層は光開始剤の入っていない電子線硬化型樹脂で
形成して被覆光ファイバ５又は５’とする。また、電子
線硬化型樹脂に顔料などの無機フィラーを添加しておけ
ば、皮膜を電子線硬化させた後の内部歪みを抑制するこ
とができる。被覆光ファイバ５は、線引きしたガラスフ
ァイバ１上に２重ダイスを有する塗布装置を使って紫外
線硬化型樹脂と電子線硬化型樹脂とを連続塗布して、そ
れに紫外線及び電子線を照射して皮膜を硬化させて被覆
層とすることによって製造することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスファイバ上
に樹脂からなる被覆層を設けた被覆光ファイバ及びその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】石英ガラスを主成分とするガラスファイ
バ上に紫外線硬化型樹脂からなる被覆層を設けた被覆光
ファイバが、光伝送用として多量に用いられている。こ
の被覆光ファイバは、円柱状の光ファイバ用母材の一端
を加熱溶融させて線引きしガラスファイバとなし、その
ガラスファイバ上に紫外線硬化型樹脂を塗布してそれに
紫外線を照射して硬化させることによって製造してい
る。

【０００３】なお、ガラスファイバ上の被覆層は、比較
的柔らかい紫外線硬化型樹脂の層と、比較的硬い紫外線
硬化型樹脂の層と、着色した紫外線硬化型樹脂の層とか
らなる３層のものが多いが、着色層のない２層のものも
ある。また、これらの被覆光ファイバは、被覆層が紫外
線硬化型樹脂で形成されているため、紫外線照射によっ
て硬化が促進されるように通常樹脂中には光開始剤が添
加されている。

【０００４】また、特開平３−１５３５４８号公報に
は、ガラスファイバ上に光開始剤の入っていない電子線
硬化型樹脂を塗布して、それに電子線を照射して硬化さ
せて被覆光ファイバとする製造方法が記載されている。
この場合は、光ファイバ用母材の一端を加熱溶融させて
線引きしてガラスファイバとなし、そのガラスファイバ
上に光開始剤の入っていない電子線硬化型樹脂を塗布し
てそれに電子線を照射して硬化させることによって製造
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来技術による被覆光ファイバのうち、紫外線硬化型樹脂
からなる被覆層を有する被覆光ファイバの場合は、紫外
線による硬化を促進するため紫外線硬化型樹脂の中にＢ
ＡＳＦ社製ルシリンＴＰＯ、チバ・ガイギー社製イルガ
キュア９０７等の光開始剤を添加している。紫外線照射
によってそれらが全部反応に寄与してしまえば良いが、
反応に寄与しない余分の光開始剤が残っている場合は、
時間が経過するとそれが被覆層の表面にブリードして被
覆層の表面がべたついたり、被覆層表面に別の着色層を
設けた場合には、その着色層が剥がれ易くなったりする
ことがある。また、光開始剤は価格が高いので被覆光フ
ァイバの価格低減を阻む要因となっている。

【０００６】また、特開平３−１５３５４８号公報に記
載された電子線硬化型樹脂からなる被覆層を有する被覆
光ファイバの場合は、ガラスファイバ上に直接電子線硬
化型樹脂を塗布してそれに電子線を照射して硬化させる
ため、照射した電子線はガラスファイバ部分にもかなり
の大きな強度で到達する。そして、電子線がガラスファ
イバに大きな強度で照射されるとガラスファイバ中に格
子欠陥が生じて伝送損失が悪化するという問題が起こ
る。

【０００７】本発明は、上述した紫外線硬化型樹脂のみ
からなる被覆層又は電子線硬化型樹脂のみからなる被覆
層を有する被覆光ファイバの問題点を解消した被覆光フ
ァイバ及びその製造方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の被覆光ファイバ
は、ガラスファイバ上に複数層の被覆層を設けた被覆光
ファイバであって、被覆層の最内層は光開始剤の入った
紫外線硬化型樹脂からなり、最内層以外の層のうち少な
くとも１層は光開始剤の入っていない電子線硬化型樹脂
からなるものである。これによって、ガラスファイバと
接している最内層を硬化させるためには紫外線を使用す
るので、ガラスファイバに強い電子線が当たることを避
けることが出来、伝送損失の悪化を抑制することが出来
る。

【０００９】また本発明の被覆光ファイバは、最内層以
外の層のうち少なくとも１層が光開始剤が入っていない
電子線硬化型樹脂で形成されているので、その層を最外
層とした場合はその層から光開始剤が被覆層表面にブリ
ードすることはない。従って、被覆層の表面に粘着性が
生じて被覆光ファイバの表面同士がくっつく所謂タック
現象も起こらない。また、電子線硬化型樹脂の層を最外
層以外の層とした場合は、その層には光開始剤が入って
いないので、それがブリードすることによって層間の密
着性が悪くなるといった不具合を避けることが出来る。
また、被覆層全体としては、光開始剤の使用量を少なく
することが出来るので、紫外線硬化型樹脂のみを使用し
た被覆光ファイバに比較して価格を低減させることが出
来る。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ、本
発明にかかる被覆光ファイバの実施形態を示す横断面図
であって、図２は図１（Ａ）に示す被覆光ファイバの製
造装置の主要部を示す図である。図１、図２において、
１はガラスファイバ、２は最内層、３は第２層、４は第
３層、５、５’は被覆光ファイバ、１１は加熱炉、１２
はヒータ、１３は光ファイバ用母材、１４はガラスファ
イバ、１５は紫外線硬化型樹脂供給装置、１６は電子線
硬化型樹脂供給装置、１７は塗布装置、１８は連結筒、
１９は紫外線照射装置、２０は連結筒、２１は電子線照
射装置、２２は被覆光ファイバ、２３は引取り装置、２
４は巻取りリールである。

【００１１】図１（Ａ）に示す被覆光ファイバ５は、ガ
ラスファイバ１上に２層の被覆層を設けたものであっ
て、最内層２は光開始剤が入ったウレタンアクリレート
系樹脂等の紫外線硬化型樹脂からなる。光開始剤として
はＢＡＳＦ社製ルシリンＴＰＯ、チバ・ガイギー社製イ
ルガキュア９０７等を使用することが出来る。また、そ
の上に設ける第２層３は光開始剤の入っていない電子線
硬化型樹脂からなる。なお、電子線硬化型樹脂として
は、ＰＰＧ（ポリプロピレングリコール）、ＴＤＩ（ト
リレンジイソシアネート）、ＨＥＡ（ヒドロキシエチル
アクリレート）を共重合させたウレタンアクリレート系
オリゴノマーをベースオリゴノマーとし、希釈性モノマ
ーとしてテトラエチレングリコールジアクリレート、ト
リアヌルイソシアヌレートを添加したウレタンアクリレ
ート系樹脂を使用することが出来る。また、電子線硬化
型樹脂には、無機フィラーを添加しておくことができ
る。無機フィラーとしては、ゴム、プラスチック用とし
て市販されている無機顔料、充填剤などが使用できる。

【００１２】また、図１（Ｂ）に示す被覆光ファイバ
５’は図１（Ａ）に示す被覆光ファイバ５の第２層３の
上に更に着色した第３層４を設けたものであって、第３
層４は紫外線硬化型樹脂で形成してもよいし、電子線硬
化型樹脂で形成してもよい。ただし、第２層３と第３層
４との間、及び被覆層表面への光開始剤のブリードを避
けて、着色した第３層を第２層に強固に密着させ、かつ
被覆層表面のタック現象を抑制するには、第２層３及び
第３層４は共に電子線硬化型樹脂で形成することが望ま
しい。

【００１３】また、図１（Ａ）に示す被覆光ファイバの
製造方法の一例を、図２にて説明する。加熱炉１１の中
に光ファイバ用母材１３を配置して、その下端部をヒー
タ１２にて加熱し溶融させて、ガラスファイバ１４を線
引きして下方に引出す。塗布装置１７は２重ダイスを備
えた装置を使用し、紫外線硬化型樹脂供給装置１５及び
電子線硬化型樹脂供給装置１６からそれぞれ紫外線硬化
型樹脂及び電子線硬化型樹脂を供給して、ガラスファイ
バ１４上にそれらの樹脂を塗布する。なお、それらの樹
脂が２重ダイスの内側又は外側の流路を通るようにし
て、ガラスファイバ１４の直上には紫外線硬化型樹脂
が、その上には電子線硬化型樹脂が塗布されるようにす
る。

【００１４】２層に樹脂が塗布されたガラスファイバを
紫外線照射装置１９及び電子線照射装置２１に導いて、
塗布された紫外線硬化型樹脂及び電子線硬化型樹脂をそ
れぞれ硬化させて、被覆光ファイバ２２とする。紫外線
照射装置１９は、紫外線ランプと反射鏡を備えた装置を
用いて、ガラスファイバ上に塗布された樹脂の側表面全
周に紫外線を照射して最内層の紫外線硬化型樹脂を硬化
させる。

【００１５】また、電子線照射装置２１は、ガラスファ
イバ上に塗布された樹脂の側表面全周に電子線が照射さ
れるように、樹脂が塗布されたガラスファイバの通路の
周囲に複数の電子線放射口を備えた電子線照射装置を配
置するか、通路の周囲に複数台の電子線照射装置を配置
して電子線照射を行なう。なお、中心のガラスファイバ
の部分には強い電子線が到達しないように電子線の加速
電圧を１５０ｋＶ以下とすることが望ましい。また、電
子線で樹脂を効率良く硬化させるためには、加速電圧の
下限は１０ｋＶ以上とすることが望ましい。

【００１６】また、塗布装置１７と紫外線照射装置１９
との間、及び紫外線照射装置１９と電子線照射装置２１
との間を連結筒１８及び２０でもって連結してその中を
窒素ガス等の不活性ガスで満たして硬化前の樹脂が空気
に触れないようにすることによって、空気中の酸素によ
る樹脂の硬化阻害を抑制することが出来る。なお、電子
線照射装置２１を出て樹脂が硬化して被覆層が形成され
た被覆光ファイバ２２は、引取り装置２３を通って巻取
りリール２４に巻き取る。

【００１７】図１に示した製造装置では、先に紫外線照
射装置１９を配置し、その後に電子線照射装置２１を配
置しているが、その逆に配置することも可能である。ま
た、図１に示した塗布装置１７では２重ダイスを用い
て、紫外線硬化型樹脂及び電子線硬化型樹脂の塗布を１
台の塗布装置で行なっているが、１重ダイス有する塗布
装置を２台直列して使用することも可能である。また、
２台の塗布装置を用意し、まず最初の塗布装置にて紫外
線硬化型樹脂を塗布して、それをその後に配置した紫外
線照射装置で紫外線を照射して硬化させ、続いて２台目
の塗布装置で電子線硬化型樹脂を塗布して、それをその
後に配置した電子線照射装置で電子線を照射して硬化さ
せることにしても良い。

【００１８】また、図１（Ｂ）に示す被覆層が３層から
なる被覆光ファイバを製造する場合は、第２層までを図
２と同様の装置で形成して製造し、更に別の塗布装置及
び照射装置とを備えた工程で又はそれらの装置を図２の
電子線照射装置２１の後にタンデムに配置した製造装置
を使って、第２層の上に第３層となる樹脂の層を形成す
れば良い。

【００１９】

【実施例】図１（Ａ）に示す構造の被覆光ファイバを図
２の工程によって製造した。光ファイバ用母材を線引き
して、シングルモード型の外径１２５μｍのガラスファ
イバを得て、その上に光開始剤の入ったウレタンアクリ
レート系の紫外線硬化型樹脂からなる最内層と光開始剤
の入っていないウレタンアクリレート系の電子線硬化型
樹脂からなる第２層とで構成された被覆層を設けた。な
お、最内層の外径は２００μｍ、第２層の外径は２４５
μｍとした。また、２層の樹脂を塗布した後、紫外線照
射と電子線照射を行なったが、その時の紫外線ランプの
出力と電子線の加速電圧は表１の通りとした。また、製
造線速は５００ｍ／分とした。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１に示す通り、紫外線ランプの出力と電
子線の加速電圧を変えて３種類の被覆光ファイバを製造
し、それらの被覆光ファイバについて、ゲル分率と伝送
損失を測定した。ゲル分率は樹脂の硬化の程度を示す指
標であって、被覆光ファイバから最内層及び第２層を一
緒にして被覆層を剃刀で剥ぎ取り、それを６０℃のメチ
ルエチルケトン中に１６時間浸漬させて未硬化物質を抽
出し、前後の重量比を求めてゲル分率とする。そして、
ゲル分率が９０％以上なら硬化が進んでいると判断す
る。また、伝送損失はＯＴＤＲにて波長１．５５μｍに
おける値を求めた。なお、伝送損失は０．２２ｄＢ／ｋ
ｍ以下なら良好と判断することが出来る。

【００２２】表１の結果によれば、実施例１、２及び比
較例は共に、ゲル分率は９０％以上であり、樹脂の硬化
は良好と判断される。また、実施例１及び２の場合は伝
送損失の値は満足出来るものであるが、比較例の場合の
伝送損失は０．３０３ｄＢ／ｋｍと大きくなっている。
その理由は、比較例の場合は、加速電圧が２００ｋＶと
実施例１及び２の場合よりも高くなっているため、ガラ
スファイバが強い電子線の照射によって伝送損失が悪化
したものと考えられる。

【００２３】電子線硬化型樹脂に電子線を照射して硬化
させたときに、内部歪みが生じることがあり、ガラスフ
ァイバの被覆層の場合、それが、ガラスファイバの伝送
特性に悪影響を及ぼす場合がある。そのチェックのた
め、次の実験をした。電子線硬化型樹脂として、ウレタ
ンアクリレート系のもので、フィラーを添加していない
配合と、酸化チタンを１０％添加した配合を使用して、
それぞれ厚さ５０μｍの塗膜を形成させ、これに、加速
電圧１５０ｋＶで、吸収線量が３段階に変わるようにし
て、電子線を照射して硬化させた。こうして、電子線で
硬化させた塗膜の表面に発生するしわ状態を目視でチェ
ックし、しわが発生した部分が占める面積％をしわの発
生率％として評価した。その結果は表２に示した通り
で、フィラーなしの配合の場合は、吸収線量を１００ｋ
Gyとしても、しわの発生率が大きかったが、フィラー入
り配合の場合は、吸収線量３０ｋＧｙでも、しわの発生
率は少なく、１００ｋＧｙ照射したものは、しわが全く
認められなかった。

【００２４】

【表２】

【００２５】

【発明の効果】本発明の被覆光ファイバは、被覆層の最
内層を光開始剤の入った紫外線硬化型樹脂で形成し、最
内層以外の層のうち少なくとも１層は光開始剤の入って
いない電子線硬化型樹脂で形成するので、ガラスファイ
バに強い電子線が当たることを避けることが出来、伝送
損失の悪化を抑制することが出来る。最内層以外の層の
うち少なくとも１層が光開始剤は入っていない電子線硬
化型樹脂で形成されているので、その層から光開始剤が
被覆層表面にブリードすることはない。また、被覆層全
体を紫外線硬化型樹脂で形成したものに比較して光開始
剤の使用量を少なくなるので、被覆層を紫外線硬化型樹
脂のみで形成したものと比較して被覆光ファイバの価格
を低減させることが出来る。また、電子線硬化型樹脂に
無機フィラーを数パーセント程度添加しておけば、皮膜
を電子線硬化させた後の内部歪みを抑制することができ
て好ましい。

【００２６】また、電子線照射における加速電圧を１０
ｋＶ以上、１５０ｋＶ以下とすることによって、ガラス
ファイバに強い電子線が照射されるのを避けて、伝送損
失の良好な被覆光ファイバを得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ、本発明にかかる被覆
光ファイバの実施形態を示す横断面図である。

【図２】図１（Ａ）に示す被覆光ファイバの製造装置の
主要部を示す図である。

【符号の説明】

１：ガラスファイバ ２：最内層 ３：第２層 ４：第３層 ５、５’：被覆光ファイバ １１：加熱炉 １２：ヒータ １３：光ファイバ用母材 １４：ガラスファイバ １５：紫外線硬化型樹脂供給装置 １６：電子線硬化型樹脂供給装置 １７：塗布装置 １８：連結筒 １９：紫外線照射装置 ２０：連結筒 ２１：電子線照射装置 ２２：被覆光ファイバ ２３：引取り装置 ２４：巻取りリール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細谷 俊史 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2H050 BA03 BA17 BA18 BA32 BB02 BB33 BB34 BC04 BD04 4G060 AA01 AA03 AC15 AC16 AD22 AD43 AD44 CB09

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラスファイバ上に被覆層を設けた被覆
   光ファイバにおいて、該被覆層は複数層で構成され、該
   被覆層の最内層は光開始剤の入った紫外線硬化型樹脂か
   らなり、最内層以外の層のうち少なくとも１層は光開始
   剤の入っていない電子線硬化型樹脂からなることを特徴
   とする被覆光ファイバ。
2. 【請求項２】 前記被覆層の最内層以外の層は全て光開
   始剤の入っていない電子線硬化型樹脂からなることを特
   徴とする請求項１に記載の被覆光ファイバ。
3. 【請求項３】 前記電子線硬化型樹脂が、無機フィラー
   を含有していることを特徴とする請求項１または請求項
   ２に記載の被覆光ファイバ。
4. 【請求項４】 ガラスファイバ上に被覆層を設けた被覆
   光ファイバの製造方法において、前記ガラスファイバ上
   に光開始剤の入った紫外線硬化型樹脂を塗布しかつその
   外方に光開始剤の入っていない電子線硬化型樹脂を塗布
   して、それらに紫外線及び電子線を照射して前記樹脂を
   硬化させ被覆層とすることを特徴とする被覆光ファイバ
   の製造方法。
5. 【請求項５】 ガラスファイバ上に被覆層を設けた被覆
   光ファイバの製造方法において、前記ガラスファイバ上
   に光開始剤の入った紫外線硬化型樹脂を塗布して、それ
   に紫外線を照射して前記樹脂を硬化させ、続いてその上
   に光開始剤の入っていない電子線硬化型樹脂を塗布し
   て、それに電子線を照射して硬化させて、被覆層を形成
   することを特徴とする被覆光ファイバの製造方法。
6. 【請求項６】 前記電子線照射の加速電圧は、１０ｋＶ
   以上、１５０ｋＶ以下であることを特徴とする請求項３
   又は請求項４に記載の被覆光ファイバの製造方法。