JP2007079603A - Method of manufacturing glass optical fiber strand for fiber grating - Google Patents

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伸尚 石井
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稔 斉藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a highly reliable glass optical fiber strand for a fiber grating having excellent adhesiveness of a coating and favorable removing property of the coating. <P>SOLUTION: The optical fiber strand (1) has a primary coating layer (3) and a secondary coating layer (4) applied on a glass optical fiber bare wire (2). The glass optical fiber bare wire is coated with the primary coating layer (3) made of a resin composition containing a silane coupling agent of 0.05 to 5 mass% and having adhesion strength with glass of 5 to 20 N/m and tensile strength ≥0.5 MPa at an elongation percentage of 50% so that a coating of an intermediate part of the optical fiber strand is removed during writing of the grating. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、被覆中間部を除去してグレーティングを書き込むことに供されるファイバグレーティング用光ファイバ素線の製造方法に関し、さらに詳しくは、高い信頼性を有しかつその被覆除去性を改善させたファイバグレーティング用ガラス光ファイバ素線の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an optical fiber for a fiber grating, which is used for writing a grating by removing an intermediate coating portion. More specifically, the present invention has high reliability and improved coating removal performance. The present invention relates to a method of manufacturing a glass optical fiber for a fiber grating.

光ファイバグレーティングは、光ファイバのガラス部分の所定領域に側方から所定波長の光を照射してコア、あるいはコアとクラッドの所定領域の屈折率を変化させたものであり、光ファイバ内を進行する光のうち特定波長の光部分を反射するものである。近年の光ファイバ通信技術の進展に伴い、ネットワークの複雑化や信号波長の多重化などが進行し、システム構成は高度化しつつあるなかで、光回路素子の重要性が増大している。光回路素子における一般的構成の一つとしてのファイバ型素子は、小型で挿入損失が小さいことや、光ファイバとの接続が容易であること等の利点を有しており、光ファイバグレーティングは大変重要でありかつ有効なファイバ型素子として需要が伸びている。グレーティング書き込みに使用される所定波長は、240〜270μmの紫外線領域の波長が一般的であり、アルゴンレーザや炭酸ガスレーザの照射により書き込みがなされている。   An optical fiber grating is one in which a predetermined region of the glass part of an optical fiber is irradiated with light of a predetermined wavelength from the side to change the refractive index of the core or a predetermined region of the core and the cladding, and travels in the optical fiber. It reflects the light portion of a specific wavelength in the light to be transmitted. With the progress of optical fiber communication technology in recent years, the complexity of networks and the multiplexing of signal wavelengths have progressed, and the importance of optical circuit elements has increased as the system configuration has become more sophisticated. A fiber-type element as one of the general configurations of optical circuit elements has advantages such as small size and low insertion loss, and easy connection with optical fibers. Demand is growing as an important and effective fiber type element. The predetermined wavelength used for grating writing is generally in the ultraviolet region of 240 to 270 μm, and writing is performed by irradiation with an argon laser or a carbon dioxide gas laser.

一般にガラス光ファイバは、製造時、光ファイバの強度劣化を防ぐために紡糸後すぐに被覆を施される。一般的には、シリコン/ナイロンで被覆した0.9mm径の素線と、紫外線硬化型のウレタンアクリレート樹脂で被覆された0.25mm径の素線があり、最近では製造性や高密度化しやすい事から紫外線硬化型樹脂で被覆した0.25mm径素線が主流となっている。紫外線硬化型樹脂で被覆された0.25mm径素線の被覆層は一般に図1に示すような、一次被覆層3、二次被覆層4の2層からなり、一次被覆層は外力の影響がガラス部分に伝わらないようにするためヤング率1〜10MPaのソフト樹脂が使用され、二次被覆層は保護のためにヤング率100〜1000MPaのハード樹脂が用いられている。
また、紫外線硬化型樹脂で被覆された0.25mm径素線の被覆層は、更にその識別を容易にするために、二次被覆層4の外周に厚さ約5μm程度の同じくウレタンアクリレート樹脂からなる着色層を有することが多い。着色層は薄肉であるがファイバ素線の保護の意味も含めて、通常ヤング率1000MPa以上のハード樹脂が用いられている。
In general, a glass optical fiber is coated immediately after spinning in order to prevent deterioration of the strength of the optical fiber during manufacture. In general, there are 0.9 mm diameter strands coated with silicon / nylon and 0.25 mm diameter strands coated with UV curable urethane acrylate resin. For this reason, 0.25 mm diameter strands coated with an ultraviolet curable resin are the mainstream. A coating layer of 0.25 mm diameter wire coated with an ultraviolet curable resin generally comprises two layers, a primary coating layer 3 and a secondary coating layer 4 as shown in FIG. 1, and the primary coating layer is influenced by external force. A soft resin having a Young's modulus of 1 to 10 MPa is used so as not to be transmitted to the glass portion, and a hard resin having a Young's modulus of 100 to 1000 MPa is used for the secondary coating layer for protection.
In addition, the coating layer of the 0.25 mm diameter wire covered with the ultraviolet curable resin is further made from the same urethane acrylate resin having a thickness of about 5 μm on the outer periphery of the secondary coating layer 4 in order to make the identification easier. It often has a colored layer. Although the colored layer is thin, a hard resin having a Young's modulus of 1000 MPa or more is usually used, including the meaning of protecting the fiber strand.

ガラス光ファイバが最も多く使用される用途は光ファイバケーブルである。ケーブル用途では、様々な環境に布設されることから、被覆樹脂、特に一次被覆層のガラスに対する密着力が大きいことが必須となっている。これは、ガラスファイバと一次被覆層の界面で剥離が発生すると伝送ロスが発生するという問題や、例えばケーブル外皮が破損して水が浸入した場合、ガラスファイバと一次被覆層との界面の密着力が小さいと界面に水が浸入し、やはり剥離を起こして伝送ロスが増大する等の問題を防止するためである。
このような事情から、光ファイバの一次被覆層とガラスファイバの界面密着力は大きく、通常はシート評価のレベルで言えば、ガラスとの界面密着力が30N/m以上の材料が一般的に用いられている。
The application in which glass optical fiber is most frequently used is an optical fiber cable. In the cable application, since it is laid in various environments, it is essential that the adhesion of the coating resin, particularly the primary coating layer, to the glass is large. This is because a transmission loss occurs when peeling occurs at the interface between the glass fiber and the primary coating layer, or when the cable sheath is damaged and water enters, the adhesion between the glass fiber and the primary coating layer is reduced. This is to prevent problems such as water entering the interface and causing separation to increase transmission loss.
Under such circumstances, the interface adhesion between the optical fiber primary coating layer and the glass fiber is large, and generally speaking, at the sheet evaluation level, a material having an interface adhesion with the glass of 30 N / m or more is generally used. It has been.

光ファイバグレーティングの作成時には、図2に示すように、光ファイバ素線の被覆層(一次被覆層3及び二次被覆層4、着色素線の場合はさらに着色層)の中間部を除去しガラス部分2を露出させる必要がある。これは被覆した状態でレーザを照射し、書き込みを行おうとした場合、樹脂の所定波長領域における透過率が非常に低いため書き込みができないことがあり、加えて樹脂が焼けて劣化してしまう問題を抱えているためである。近年、被覆上から照射して書き込み可能な樹脂の開発がなされているが、その場合レーザ自体の出力レベルを低くして、その分長い時間照射するような条件しか取ることができない。また、シリコーン等の比較的透過率の高い樹脂では、UV硬化型樹脂被覆材のように、高線速でのガラス紡糸時と同時に被覆するような優れた生産性を維持することができない等の問題があり、結局、一度コーティングされたUV硬化型樹脂被覆材を除去して、グレーティングを書き込む方法が最も効率的である。   When producing the optical fiber grating, as shown in FIG. 2, the intermediate portion of the coating layer of the optical fiber (primary coating layer 3 and secondary coating layer 4 and, in the case of a dyed wire, a colored layer) is removed to remove glass. Part 2 needs to be exposed. This is because when writing is performed by irradiating a laser in a coated state, writing may not be possible because the transmittance of the resin in a predetermined wavelength region is very low, and in addition, the resin may burn and deteriorate. It is because it has. In recent years, a resin that can be written by irradiation from the top of the coating has been developed. However, in this case, only the condition that the output level of the laser itself is lowered and the irradiation is performed for a longer time can be taken. In addition, with a resin having a relatively high transmittance such as silicone, it is not possible to maintain excellent productivity such as coating at the time of glass spinning at a high linear velocity, as in the case of a UV curable resin coating material. There is a problem. After all, the method of writing the grating after removing the UV curable resin coating material once coated is the most efficient.

しかし、このような方法においては、被覆除去時に光ファイバの表面を傷つけて機械的強度の低下を招き、信頼性を低下させる問題を抱えていた。前述のように、被覆層の樹脂は紫外線硬化型の架橋樹脂などが用いられており、簡単には除去できないからである。そのため、中間部を被覆除去する方法としては、被覆の一部をカミソリ刃等により、ガラス部分に直接当てないようにして除去し、続けて有機溶剤を浸漬して膨潤・剥離させて除去する方法が行われている。この方法においては、一次被覆材のガラスとの密着力が大きく影響する。すなわち、一次被覆材のガラスとの密着力が大きいと、被覆材料が膨潤してもガラス部分から剥離することはなく被覆材を除去することができない、ピンセット等で強制的に剥ぎ取ろうとすると、ガラス部分の表面を傷つけてファイバの破断強度を低下させることになる。従って被覆材除去の面からは、ガラスとの密着力が小さいことが重要である。   However, such a method has a problem that the surface of the optical fiber is damaged when the coating is removed, resulting in a decrease in mechanical strength and a decrease in reliability. As described above, the resin of the coating layer is made of an ultraviolet curable crosslinked resin and cannot be easily removed. Therefore, as a method for removing the coating on the intermediate part, a part of the coating is removed with a razor blade or the like so that it is not directly applied to the glass part, and then the organic solvent is immersed and swollen and peeled off. Has been done. In this method, the adhesion of the primary coating material to the glass is greatly affected. In other words, if the adhesion of the primary coating material to the glass is large, the coating material will not peel off even if the coating material swells, and the coating material cannot be removed. This damages the surface of the glass portion and reduces the breaking strength of the fiber. Therefore, from the viewpoint of removing the covering material, it is important that the adhesion with the glass is small.

さらに、ファイバーグレーティングなどの光部品に用いられる光ファイバ素線では、近年高い信頼性が要求されるようになってきた。すなわちスクリーニング特性の高いファイバが要求されるようになってきた。光ファイバケーブル等に使用される光ファイバ素線のスクリーニングレベルは0.5〜1%であり、そのレベルでも長期間の布設環境に十分耐えられるレベルである。光部品用のファイバに関しても、同等のスクリーニングレベルのものが用いられている。しかし近年、スクリーニングレベル2%以上のより高い信頼性が求められるようになってきた。
スクリーニングは、ファイバの信頼性を保持するため、ファイバの所定伸びに相当する張力をかけて巻き返しを行い、ファイバの破断強度の弱い部分を予め切断させる作業である。この所定伸びをスクリーニングレベルと呼ぶ。従ってその値が高いほど、大きい張力をかけていることになり、信頼性も高くなる。
スクリーニング時におけるファイバの破断は、主にガラス部分に起因して発生するが、それ以外にも以下の影響を受ける。
Furthermore, in recent years, high reliability has been required for optical fiber strands used in optical components such as fiber gratings. That is, a fiber having high screening characteristics has been demanded. The screening level of the optical fiber used for the optical fiber cable or the like is 0.5 to 1%, and even this level is a level that can sufficiently withstand the long-term installation environment. The same screening level fiber is used for optical components. However, in recent years, higher reliability with a screening level of 2% or higher has been demanded.
In order to maintain the reliability of the fiber, the screening is an operation in which a portion corresponding to a predetermined elongation of the fiber is rewound and a portion having a low breaking strength of the fiber is cut in advance. This predetermined elongation is called a screening level. Therefore, the higher the value, the greater the tension, and the higher the reliability.
The fiber breakage during screening occurs mainly due to the glass part, but it is also affected by the following.

一般に、ガラス部分と一次被覆層の密着力が小さい場合、スクリーニングレベルが高くなるほど、ガラス部分/一次被覆界面での剥離が生じやすくなり、ガラス部分が傷つき、破断強度が低下する。すなわち、スクリーニング特性の低下、及びスクリーニングをパスしても破断強度が低下する等の問題が生じる。逆にガラス部分/一次被覆層界面の密着力が大きいとスクリーニング特性は良好であるが、皮むき特性が悪くなり、ファイバグレーティングなどの光部品用として適さないものとなる。   In general, when the adhesion between the glass portion and the primary coating layer is small, the higher the screening level, the easier the peeling at the glass portion / primary coating interface occurs, the glass portion is damaged, and the breaking strength decreases. That is, problems such as a reduction in screening characteristics and a decrease in breaking strength even after passing screening occur. On the other hand, if the adhesion between the glass portion and the primary coating layer is high, the screening characteristics are good, but the peeling characteristics are poor, making it unsuitable for optical parts such as fiber gratings.

本発明は、上記事情に鑑み、被覆層の良好な皮むき特性を確保し、さらに、スクリーニングレベルの高い、信頼性に優れたファイバグレーティング用光ファイバ素線の製造方法を提供することを目的とするものである。   In view of the above circumstances, the present invention has an object to provide a method for manufacturing an optical fiber for a fiber grating that ensures a good peeling property of a coating layer, and further has a high screening level and excellent reliability. To do.

光ファイバの中間被覆除去において、被覆材除去のしやすさや、除去後の光ファイバ破断強度は、光ファイバガラス部分と一次被覆との密着力に左右され、密着力が小さい方が被覆を除去しやすく、また破断強度が低下する割合が小さいことが本発明者らの検討の結果判明した。ところがガラスと一次被覆材との密着力が小さいと、スクリーニングレベルが高いほどガラス部分/一次被覆層の界面で剥離が生じやすくなり、スクリーニング時にガラス部分を傷つけ、機械特性を低下させてしまう問題が生じる。
鋭意検討の結果、本発明者らは、シランカップリング剤を特定量含有し、かつ、ガラスとの密着力が特定の範囲である樹脂組成物からなる一次被覆層を用いた光ファイバ素線が、良好なスクリーニングレベルを確保できることを見出した。
さらに、一次被覆層がある一定伸び率での引っ張り強度が特定のレベル以上であることで、良好な被覆除去性を確保できることが鋭意検討の結果明らかとなった。
また、二次被覆材のガラス転移温度が特定の温度未満であること、さらに、外周の着色被覆材のガラス転移温度が特定の温度以下であることにより高いスクリーニングレベルを確保できることが本発明者らの鋭意検討の結果明らかとなった。
In removing the optical fiber intermediate coating, the ease of removal of the coating material and the optical fiber breaking strength after removal depend on the adhesion between the optical fiber glass part and the primary coating, and the smaller the adhesion, the more the coating is removed. As a result of the study by the present inventors, it was found that the ratio at which the breaking strength is easy to decrease is small. However, if the adhesion between the glass and the primary coating material is small, the higher the screening level, the easier the separation occurs at the glass part / primary coating layer interface, which damages the glass part during screening and degrades mechanical properties. Arise.
As a result of intensive studies, the present inventors have developed an optical fiber using a primary coating layer comprising a resin composition containing a specific amount of a silane coupling agent and having a specific range of adhesion to glass. And found that a good screening level can be secured.
Furthermore, as a result of intensive studies, it has been clarified that a good coating removability can be secured when the tensile strength at a certain elongation rate of the primary coating layer is a specific level or more.
In addition, the present inventors can ensure a high screening level when the glass transition temperature of the secondary coating material is lower than a specific temperature, and further, when the glass transition temperature of the outer colored coating material is a specific temperature or lower. It became clear as a result of earnest examination.

本発明者らはこれらの知見に基づき本発明をなすにいたった。
すなわち本発明は、
(1)ガラス光ファイバ裸線上に一次被覆層及び二次被覆層が設けられてなる光ファイバ素線の製造方法であって、グレーティングの書き込みの際に前記光ファイバ素線の中間部の被覆が除去されるように、該一次被覆層として、シランカップリング剤を0.05〜5質量%含有し、ガラスとの密着力が5〜20N/mであり、伸び率50%時の引っ張り強度が0.5MPa以上である樹脂組成物をガラス光ファイバ裸線上に被覆することを特徴とするファイバグレーティング用光ファイバ素線の製造方法、
(2)該二次被覆層として、ガラス転移温度が110℃未満の樹脂組成物を該一次被覆層上に被覆することを特徴とする(1)項記載のファイバグレーティング用光ファイバ素線の製造方法、
(3)光ファイバ素線は、二次被覆層の外周にさらに着色層が設けられてなる着色光ファイバ素線であって、該着色層として、ガラス転移温度が100℃以下の樹脂組成物を該二次被覆層の外周に被覆することを特徴とする(1)または(2)項記載のファイバグレーティング用光ファイバ素線の製造方法、及び、
(4)該二次被覆層として、末端に二重結合を有するポリエーテル系ウレタン(メタ)アクリレートを主成分とする紫外線硬化型樹脂を含有する樹脂組成物を該一次被覆層上に被覆することを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載のファイバグレーティング用光ファイバ素線の製造方法、
を提供するものである。
Based on these findings, the inventors have made the present invention.
That is, the present invention
(1) A method of manufacturing an optical fiber in which a primary coating layer and a secondary coating layer are provided on a glass optical fiber bare wire, wherein the coating of an intermediate portion of the optical fiber strand is performed when writing a grating. As the primary coating layer, the primary coating layer contains 0.05 to 5% by mass of a silane coupling agent, the adhesion with glass is 5 to 20 N / m, and the tensile strength at an elongation of 50% is A method of manufacturing an optical fiber for a fiber grating, comprising coating a bare glass optical fiber with a resin composition of 0.5 MPa or more,
(2) Production of an optical fiber for a fiber grating according to (1), wherein a resin composition having a glass transition temperature of less than 110 ° C. is coated on the primary coating layer as the secondary coating layer. Method,
(3) The optical fiber is a colored optical fiber in which a colored layer is further provided on the outer periphery of the secondary coating layer, and a resin composition having a glass transition temperature of 100 ° C. or lower is used as the colored layer. The method for producing an optical fiber for a fiber grating according to (1) or (2), wherein the outer periphery of the secondary coating layer is coated, and
(4) As the secondary coating layer, coating the primary coating layer with a resin composition containing an ultraviolet curable resin mainly composed of a polyether-based urethane (meth) acrylate having a double bond at the terminal. The manufacturing method of the optical fiber for fiber grating according to any one of (1) to (3),
Is to provide.

本発明の方法により製造されたガラス光ファイバ素線は、スクリーニングレベルが高いため信頼性に優れ、かつ、光ファイバにグレーティングを書き込むために行う中間部被覆除去において破断強度の低下がほとんどなく被覆除去性にも優れる。特に、特定のガラス転移温度の樹脂組成物からなる二次被覆層や着色層を有するファイバ素線では、スクリーニング特性に優れプルアウト力をさらに大きくすることができる。
したがって、本発明の方法により製造された光ファイバ素線によれば、信頼性が高い優れたグレーティング形成光ファイバを得ることができる。
The glass optical fiber manufactured by the method of the present invention is excellent in reliability because of its high screening level, and there is almost no reduction in the breaking strength in the intermediate coating removal for writing the grating on the optical fiber. Excellent in properties. In particular, a fiber strand having a secondary coating layer or a colored layer made of a resin composition having a specific glass transition temperature is excellent in screening characteristics and can further increase the pull-out force.
Therefore, according to the optical fiber manufactured by the method of the present invention, an excellent grating-formed optical fiber with high reliability can be obtained.

本発明の好ましい一実施態様を図面を参照して説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
図1は、本発明の方法により製造された光ファイバ素線の構成の一例を示す断面図である。図中、光ファイバ素線1は、光ファイバ裸線2と、光ファイバ裸線2の外周に被覆された一次被覆層3と、この上にさらに被覆された二次被覆層4とから構成されている。また、図示しないが、着色光ファイバ素線の場合は、さらに二次被覆層の外周の着色層とから構成されている。これらについて以下に詳述する。
A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of an optical fiber manufactured by the method of the present invention. In the figure, an optical fiber 1 includes an optical fiber bare wire 2, a primary coating layer 3 coated on the outer periphery of the optical fiber bare wire 2, and a secondary coating layer 4 further coated thereon. ing. In addition, although not shown, in the case of a colored optical fiber, it is further composed of a colored layer on the outer periphery of the secondary coating layer. These are described in detail below.

(光ファイバ裸線)
本発明における光ファイバ裸線とはコアとクラッドからなるガラスファイバをいい、例えば石英系のガラスファイバが挙げられる。本発明においては、通常のSM(シングルモード)ファイバが使用可能であり、特にガラスファイバに水素を溶解させた光ファイバ裸線は、グレーティングの書き込みに有利であるため好ましく用いられる。用いられる光ファイバ裸線は、その外径が90〜150μmのものが好ましく、通常の125μmのものがさらに好ましい。光ファイバ裸線は、例えば Tech.Dig.Fiber Communication 1994 Tul 1 P.J.Lemaire et.al等に記載の方法に準じて製造することができる。
なお、本明細書中、光ファイバ裸線を、ガラスファイバ、光ファイバガラス部分、又は単に、ガラス部分ともいう。
(Bare optical fiber)
The bare optical fiber in the present invention refers to a glass fiber composed of a core and a clad, and examples thereof include a silica-based glass fiber. In the present invention, an ordinary SM (single mode) fiber can be used. In particular, a bare optical fiber in which hydrogen is dissolved in a glass fiber is advantageous because it is advantageous for writing a grating. The bare optical fiber used preferably has an outer diameter of 90 to 150 μm, and more preferably a normal 125 μm. For example, Tech. Dig. Fiber Communication 1994 Tul 1 p. J. Lemaire et. It can be produced according to the method described in al et al.
In this specification, the bare optical fiber is also referred to as a glass fiber, an optical fiber glass part, or simply a glass part.

(一次被覆層)
一次被覆層を形成する一次被覆材は、末端に二重結合を有するポリエーテル系ウレタン(メタ)アクリレートを主成分とする紫外線硬化型樹脂からなるが、特にこれに限定されるものではない。またその他には希釈剤として、同じく末端に二重結合を有する反応性モノマー(以下、反応性希釈モノマーということがある。)、光重合開始剤が使用されてもよい。必要に応じて老化防止剤、連鎖移動剤、光安定剤、シランカップリング剤、重合禁止剤、増感剤等の添加剤が加えられる。例えば、特許第1535199号、特許第2018841号、特許第2784339号、特許第2893135号等に記載の樹脂組成物が挙げられる。これらは一次被覆材に40質量%以上99.95質量%未満含有されることが好ましい。
(Primary coating layer)
The primary coating material for forming the primary coating layer is composed of an ultraviolet curable resin mainly composed of a polyether-based urethane (meth) acrylate having a double bond at the terminal, but is not particularly limited thereto. In addition, a reactive monomer having a double bond at the terminal (hereinafter sometimes referred to as a reactive diluent monomer) and a photopolymerization initiator may also be used as a diluent. Additives such as anti-aging agents, chain transfer agents, light stabilizers, silane coupling agents, polymerization inhibitors and sensitizers are added as necessary. Examples thereof include resin compositions described in Japanese Patent No. 1535199, Japanese Patent No. 2018841, Japanese Patent No. 2784339, Japanese Patent No. 2893135, and the like. These are preferably contained in the primary coating material in an amount of 40% by mass or more and less than 99.95% by mass.

本発明に用いる一次被覆層のヤング率は、樹脂組成物におけるポリエーテル部分の分子量を変化させたり、樹脂組成物中の反応性希釈モノマーの種類を選定することにより調整できる。例えばヤング率を小さくするには、ポリエーテル部分の分子量を大きくすること、直鎖状の分子量の大きな単官能反応性希釈モノマーを用いることで可能である。
一次被覆材は、光ファイバ裸線に塗布され、紫外線照射などにより硬化されて、好ましくは外径180μm〜200μmになるように被覆され一次被覆層を形成する。本発明において一次被覆層は多層からなっていてもよい。硬化時のヤング率は0.8MPa〜10MPaが好ましく、特に1MPa〜3MPaが好ましい。ヤング率が小さすぎると、側圧等により被覆層が変形しやすく、大きすぎると、側圧によるロス増が発生しやすくなる。
The Young's modulus of the primary coating layer used in the present invention can be adjusted by changing the molecular weight of the polyether moiety in the resin composition or by selecting the type of reactive dilution monomer in the resin composition. For example, the Young's modulus can be reduced by increasing the molecular weight of the polyether moiety or by using a linear monofunctional reactive diluent monomer having a large linear molecular weight.
The primary coating material is applied to the bare optical fiber and cured by ultraviolet irradiation or the like, and is preferably coated to have an outer diameter of 180 μm to 200 μm to form a primary coating layer. In the present invention, the primary coating layer may be composed of multiple layers. The Young's modulus during curing is preferably 0.8 MPa to 10 MPa, and particularly preferably 1 MPa to 3 MPa. If the Young's modulus is too small, the coating layer is likely to be deformed by side pressure or the like, and if it is too large, loss increases due to the side pressure.

本発明に用いられる一次被覆材は、シランカップリング剤を0.05〜5質量%含有するが、好ましくは0.1〜3質量%、より好ましくは0.2〜1質量%含有する。0.05質量%未満ではスクリーニング試験において、ガラス/一次被覆層界面で剥離が生じやすくなり、5質量%より多いと硬化性が悪くなる。シランカップリング剤としては、特に制限するものではないが、例えば、γ―メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の有機官能基とアルコキシ基の両方を有するタイプのシランカップリング剤を用いることができ、好ましくはγ―メルカプトプロピルトリメトキシシランが用いられる。
なお、シランカップリング剤は、ガラスとの密着性を強化する効果を有するが、ガラスとの密着力はそれだけでなく、反応性モノマーの種類によって制御することが可能である。ホモポリマーを形成した際のTgが高い反応性モノマーを配合していくと、樹脂の粘弾性が変化し、ガラス密着力が増加する。このような、ホモポリマーのTgが高い反応性モノマー(以下密着性モノマーと呼ぶ)を選択し、その配合量を変えることにより、ガラス密着力を制御することが可能である。
Although the primary coating material used for this invention contains 0.05-5 mass% of silane coupling agents, Preferably it is 0.1-3 mass%, More preferably, it contains 0.2-1 mass%. If it is less than 0.05% by mass, peeling tends to occur at the glass / primary coating layer interface in the screening test, and if it exceeds 5% by mass, the curability becomes poor. The silane coupling agent is not particularly limited. For example, an organic functional group such as γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, A type of silane coupling agent having both groups can be used, preferably γ-mercaptopropyltrimethoxysilane.
The silane coupling agent has an effect of enhancing the adhesion to glass, but the adhesion to glass can be controlled by the type of the reactive monomer as well as that. When a reactive monomer having a high Tg when a homopolymer is formed is blended, the viscoelasticity of the resin changes and the glass adhesion increases. By selecting such a reactive monomer having a high Tg of homopolymer (hereinafter referred to as an adhesive monomer) and changing its blending amount, it is possible to control the glass adhesive force.

密着性モノマーとしては、シクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンテニロキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、N―ビニルピロリドン等が挙げられる。なお、反応性モノマーはガラス密着力の他に、樹脂粘度を調整するために加えることもでき、上記に挙げたような密着性モノマー以外にも、ホモポリマーのTgが低い反応性モノマーも含めて、複数種配合することはいっこうに差し支えない。ホモポリマーのTgが低い反応性モノマーとしては2−エチルヘキシルアクリレート、イソデシルアクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、トリデシルメタクリレート等が挙げられる。
このように、密着性モノマーの添加量を調整することにより、例えば後記の表1に示すようなガラス密着力を有する一次被覆層を設けることができる。
Examples of the adhesion monomer include cyclohexyl methacrylate, dicyclopentenyloxyethyl acrylate, isobornyl acrylate, isobornyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, N-vinylpyrrolidone and the like. In addition to the glass adhesion, the reactive monomer can be added to adjust the resin viscosity. In addition to the adhesion monomer as mentioned above, a reactive monomer having a low homopolymer Tg is also included. In addition, there is no problem in blending a plurality of types. Examples of the reactive monomer having a low Tg of homopolymer include 2-ethylhexyl acrylate, isodecyl acrylate, 2-phenoxyethyl acrylate, tridecyl methacrylate and the like.
Thus, by adjusting the addition amount of the adhesive monomer, for example, a primary coating layer having a glass adhesive force as shown in Table 1 described later can be provided.

中間部の皮むき方法は、以下のように実行される。
光ファイバ素線の被覆除去区間の両端に、市販のファイバストリッパ(Micro−Strip、KLEN TOOLS,inc.:刃の内径は152μm)を用いてファイバ円周方向に切断面を入れる。続けて光ファイバ長手方向に対して50度の傾きをつけ、さらに155μmの間隔をおいて上下に設置した二つの刃の間を走らせることによって、被覆除去区間において長手方向に被覆を上下に除去しガラス部分を露出させる。その後被覆除去区間を、超音波をかけたアセトン中に浸す。最後に除去端で切れていない被覆樹脂をピンセットで引き取り完了する。155μmの間隔を保つのは、刃を直接ガラスに当てないようにするためである。
ファイバ中間部被覆層に対して上下の刃の傾きを50度とすることにより、刃の先端の当たる部分では、ただ単に樹脂を切断するのではなく、刃で樹脂を引っかけ引っ張る作用が発生し、同時に樹脂が切断される。この際、ガラス/一次被覆層界面の密着力が小さいと、樹脂を引っ張る作用が働くことにより、被覆層が界面から引きはがされ、ガラスが露出した状態となって樹脂が切断され除去される。ガラスが露出すると、アセトンがガラス/一次被覆層界面に浸透しやすくなり、簡単に完全に中間部の被覆層を除去できるようになる。
The intermediate peeling method is performed as follows.
Cut surfaces are inserted in the circumferential direction of the fiber using commercially available fiber strippers (Micro-Strip, KLEN TOOLS, Inc .: the inner diameter of the blade is 152 μm) at both ends of the coating removal section of the optical fiber. Next, the coating is inclined up and down in the longitudinal direction in the coating removal section by making an inclination of 50 degrees with respect to the longitudinal direction of the optical fiber and running between the two blades installed up and down at a distance of 155 μm. The glass part is exposed. Thereafter, the coating removal section is immersed in acetone subjected to ultrasonic waves. Finally, the covering resin not cut at the removal end is completely taken out with tweezers. The reason why the interval of 155 μm is maintained is to prevent the blade from directly contacting the glass.
By setting the inclination of the upper and lower blades to 50 degrees with respect to the fiber intermediate coating layer, the portion where the tip of the blade hits does not simply cut the resin, but the action of hooking and pulling the resin with the blade occurs. At the same time, the resin is cut. At this time, if the adhesion force at the glass / primary coating layer interface is small, the action of pulling the resin works, so that the coating layer is peeled off from the interface and the glass is exposed and the resin is cut and removed. . When the glass is exposed, acetone easily penetrates into the glass / primary coating layer interface, and the intermediate coating layer can be easily and completely removed.

本発明において、一次被覆材のガラスとの密着力は5〜20N/mであり、5〜18N/mが好ましく、8〜15N/mがより好ましい。一次被覆材のガラスとの密着力が5N/m未満であるとガラス部分と一次被覆層の界面で剥離が発生しやすくなり、信頼性を確保しにくくなる。20N/mより大きいと樹脂がガラスから引きはがされずに切断されガラスが露出しない、露出しようとする場合、刃の間隔を狭める必要があるのでガラスを傷つけやすくし、破断強度の低下につながる。
なお、ガラス密着力の測定方法は、以下の通りである。
アルコール等できれいに表面をふき取った未使用のソーダガラス板((有)鈴木光学製:主成分SiO、CaO、NaO)上に一次被覆材を塗布し、窒素雰囲気下で100mJ/cmの紫外線を照射し、厚さ200μmのシートを作成する。その状態で、幅10mmの切れ目を入れ、端部をガラスから剥離して、90°ピール試験により測定されるピール力(N/m)をガラス密着力とした。
In the present invention, the adhesion of the primary covering material to the glass is 5 to 20 N / m, preferably 5 to 18 N / m, and more preferably 8 to 15 N / m. If the adhesion of the primary coating material to the glass is less than 5 N / m, peeling tends to occur at the interface between the glass portion and the primary coating layer, making it difficult to ensure reliability. If it is higher than 20 N / m, the resin is cut without being peeled off from the glass and the glass is not exposed. If it is going to be exposed, it is necessary to narrow the gap between the blades, so that the glass is easily damaged and the breaking strength is reduced. .
In addition, the measuring method of glass adhesive force is as follows.
A primary coating material is applied onto an unused soda glass plate (manufactured by Suzuki Optical Co., Ltd .: main components SiO 2 , CaO, Na 2 O) whose surface has been wiped clean with alcohol or the like, and 100 mJ / cm 2 in a nitrogen atmosphere. A sheet having a thickness of 200 μm is prepared. In that state, a 10 mm wide cut was made, the end was peeled from the glass, and the peel force (N / m) measured by a 90 ° peel test was taken as the glass adhesion force.

さらに、刃で樹脂を引っ張る作用は、一次被覆層の弾性特性にも大きく影響される。引っ張る作用が働いた時に一次被覆層の弾性特性が小さいと、すなわち、伸び率50%時の引っ張り強度が0.5MPa以下であると、一次被覆層は、ガラスから剥離するより先に切断され、結果的に被覆層の一部がガラス表面に残り、ガラスが露出しない状態になってしまう。
一次被覆層の弾性率は大きければ大きいほど有効である。ただし、50%伸び時に引っ張り強度が1MPaを越える材料は、ヤング率も大きくなってしまい、結果として側圧特性を低下させてしまう。その点から好ましくは、50%伸び時の引っ張り強度は、1MPa以下であることが好ましい。
Furthermore, the action of pulling the resin with the blade is greatly affected by the elastic properties of the primary coating layer. When the elastic properties of the primary coating layer are small when the pulling action works, that is, when the tensile strength at an elongation rate of 50% is 0.5 MPa or less, the primary coating layer is cut before peeling from the glass, As a result, a part of the coating layer remains on the glass surface and the glass is not exposed.
The larger the elastic modulus of the primary coating layer, the more effective. However, a material having a tensile strength exceeding 1 MPa when stretched by 50% has a large Young's modulus, and as a result, the lateral pressure characteristics are lowered. From this point, it is preferable that the tensile strength at 50% elongation is 1 MPa or less.

(二次被覆層)
二次被覆層を形成する二次被覆材は、末端に二重結合を有するポリエーテル系ウレタン(メタ)アクリレートを主成分とする紫外線硬化型樹脂からなるが、特にこれに限定されるものではない。また、その他には、同じく末端に二重結合を有する反応性希釈モノマー、光重合開始剤が使用されてもよい。必要に応じて、各種の添加剤、例えば連鎖移動剤、酸化防止剤、光安定剤、可塑剤、重合禁止剤、増感剤、滑剤等が添加される。例えば、特許第2021130号、特許第2135130号、特許第2525177号、特許第2601699号等に記載の樹脂組成物が挙げられる。これらは二次被覆材に35〜100質量%含有されることが好ましい。
二次被覆材として、好ましくはガラス転移温度が110℃未満である樹脂組成物が用いられ、より好ましくは100℃以下のものが用いられる。ただし、ガラス転移温度は、低すぎると環境温度、特に高温側の影響を受けやすくなるため、60℃以上が好ましい。本発明において、ガラス転移温度は、さらに好ましくは70〜105℃、特に好ましくは80〜100℃である。
(Secondary coating layer)
The secondary coating material forming the secondary coating layer is composed of an ultraviolet curable resin mainly composed of a polyether-based urethane (meth) acrylate having a double bond at the terminal, but is not particularly limited thereto. . In addition, a reactive dilution monomer having a double bond at the terminal and a photopolymerization initiator may also be used. Various additives such as a chain transfer agent, an antioxidant, a light stabilizer, a plasticizer, a polymerization inhibitor, a sensitizer, and a lubricant are added as necessary. Examples thereof include resin compositions described in Japanese Patent No. 2021130, Japanese Patent No. 2135130, Japanese Patent No. 2525177, Japanese Patent No. 2601699, and the like. These are preferably contained in the secondary coating material in an amount of 35 to 100% by mass.
As the secondary coating material, a resin composition having a glass transition temperature of less than 110 ° C. is preferably used, and a resin composition having a temperature of 100 ° C. or less is more preferably used. However, if the glass transition temperature is too low, the glass transition temperature is likely to be influenced by the environmental temperature, particularly the high temperature side. In the present invention, the glass transition temperature is more preferably 70 to 105 ° C, particularly preferably 80 to 100 ° C.

本発明において、二次被覆材のガラス転移温度が上記範囲であるとき、より高いスクリーニングレベルを確保できるのは、以下の理由によるものと考えられる。
光ファイバ被覆材は、一般的には不飽和二重結合を有するウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂が用いられており、紫外線照射により不飽和二重結合部分が重合し架橋する。重合反応は発熱反応であり樹脂の線熱膨張係数の関係から膨張しながら硬化する。発熱反応によりファイバ温度は通常100℃以上に上昇すると言われている。重合反応による硬化が終了すると、逆に線熱膨張係数の関係から、室温までの冷却によって収縮する。
通常、一次被覆材としては、ヤング率が1〜10MPaで、ガラス転移温度がおおよそ0℃近辺のものが一般的に用いられている。一方、二次被覆材としては、ヤング率が100〜1000MPa程度で、ガラス転移温度が110℃以上のものが一般的に用いられている。
また、着色被覆材としては、ヤング率は通常1000MPa以上であり、ガラス転移温度は100℃を越えるものが一般的に用いられている。
樹脂の状態はガラス転移温度を境にして変わるため、線熱膨張係数も変わってくる。すなわちガラス転移温度よりも低ければ線熱膨張係数は小さくなり、ガラス転移温度よりも高ければ線熱膨張係数は大きくなる。
In the present invention, when the glass transition temperature of the secondary coating material is in the above range, the higher screening level can be secured for the following reason.
As the optical fiber coating material, a urethane acrylate ultraviolet curable resin having an unsaturated double bond is generally used, and the unsaturated double bond portion is polymerized and cross-linked by ultraviolet irradiation. The polymerization reaction is an exothermic reaction and cures while expanding due to the relationship of the linear thermal expansion coefficient of the resin. It is said that the fiber temperature usually rises above 100 ° C. due to the exothermic reaction. When the curing by the polymerization reaction is completed, conversely, due to the relationship of the coefficient of linear thermal expansion, it shrinks by cooling to room temperature.
Usually, as the primary coating material, one having a Young's modulus of 1 to 10 MPa and a glass transition temperature of about 0 ° C. is generally used. On the other hand, as the secondary covering material, one having a Young's modulus of about 100 to 1000 MPa and a glass transition temperature of 110 ° C. or higher is generally used.
In addition, as the colored covering material, one having a Young's modulus of usually 1000 MPa or more and a glass transition temperature exceeding 100 ° C. is generally used.
Since the resin state changes with the glass transition temperature as a boundary, the linear thermal expansion coefficient also changes. That is, if it is lower than the glass transition temperature, the linear thermal expansion coefficient becomes smaller, and if it is higher than the glass transition temperature, the linear thermal expansion coefficient becomes larger.

このため、重合発熱反応によって、一次被覆材も二次被覆材も線膨張しながら硬化するが、その後の室温までの冷却においては、一次被覆層はガラス転移温度が0℃前後であるため一律に収縮するが、二次被覆材はガラス転移温度が高いため、ガラス転移温度よりも高い温度では一次被覆材の収縮に追随するが、ガラス転移温度よりも低い温度では、一次被覆材の収縮に追随せず、室温まで冷却した時点では一次被覆材よりも膨張した状態で固定されることになる。すなわち一次被覆材は、二次被覆材によって、外側に引っ張られるような応力を受けることになると考えられる。
しかしガラス転移温度の低い二次被覆材を用いると、すなわちガラス転移温度が110℃未満だと、二次被覆材の収縮が大きくなり、二次被覆材が一次被覆材を外側に引っ張るような応力が小さくなり、それに伴い、ガラス部分/一次被覆層界面の密着力に相当する締め付け力が大きくなり、よりスクリーニング特性に優れるようになると考えられる。
For this reason, the primary coating material and the secondary coating material are cured while linearly expanding due to the polymerization exothermic reaction, but in the subsequent cooling to room temperature, the primary coating layer has a uniform glass transition temperature of about 0 ° C. Although the secondary coating material has a high glass transition temperature, it follows the shrinkage of the primary coating material at a temperature higher than the glass transition temperature, but follows the shrinkage of the primary coating material at a temperature lower than the glass transition temperature. However, when it cools to room temperature, it will be fixed in the state expanded more than the primary coating | covering material. That is, it is considered that the primary coating material is subjected to stress that is pulled outward by the secondary coating material.
However, if a secondary coating material having a low glass transition temperature is used, that is, if the glass transition temperature is less than 110 ° C., the shrinkage of the secondary coating material increases, and the stress that causes the secondary coating material to pull the primary coating material outward. Accordingly, the tightening force corresponding to the adhesion of the glass part / primary coating layer interface is increased, and it is considered that the screening characteristics are further improved.

二次被覆材のガラス転移温度、及びヤング率は該組成物中のオリゴマー、反応性希釈モノマーの種類及び配合量を変化させることにより種々の値となるように調整できる。すなわち、オリゴマーについてはその分子量を小さくする、またはウレタン部分の剛性を上げることによりガラス転移温度、ヤング率を大きくできる。また、二次被覆材の場合、反応性希釈モノマーには多官能性モノマーを配合しその量を調整する、あるいはそのホモポリマーのTgの高いモノマーを選択することによりガラス転移温度、ヤング率を調整することができる。
二次被覆材は、前記一次被覆層の上から塗布され、紫外線照射などにより硬化されて、好ましくは外径240〜250μmになるように被覆され二次被覆層を形成する。本発明において二次被覆層は多層からなっていてもよい。硬化時のヤング率は100〜1000MPaが好ましく、特に500〜800MPaが好ましい。ヤング率が小さすぎると側圧特性を確保できず、大きすぎると剛性が高すぎて曲げロスが発生する、作業性が悪い等の問題が発生する。
The glass transition temperature and Young's modulus of the secondary coating material can be adjusted to various values by changing the type and blending amount of the oligomer and reactive dilution monomer in the composition. That is, for the oligomer, the glass transition temperature and Young's modulus can be increased by reducing the molecular weight or increasing the rigidity of the urethane portion. In the case of secondary coating materials, the glass transition temperature and Young's modulus are adjusted by adding a multifunctional monomer to the reactive diluent monomer and adjusting the amount, or by selecting a monomer having a high Tg of the homopolymer. can do.
The secondary coating material is applied from above the primary coating layer and cured by ultraviolet irradiation or the like, and is preferably coated to have an outer diameter of 240 to 250 μm to form a secondary coating layer. In the present invention, the secondary coating layer may be composed of multiple layers. The Young's modulus during curing is preferably 100 to 1000 MPa, and particularly preferably 500 to 800 MPa. If the Young's modulus is too small, the lateral pressure characteristics cannot be secured, and if it is too large, the rigidity is too high and bending loss occurs, and workability is poor.

(着色層)
ところで、二次被覆層の外周にさらに着色層を被覆した着色光ファイバ素線においては、着色被覆材としてガラス転移温度が100℃以下の樹脂組成物を用いると、着色層を設けていない素線に比較してさらに密着力に基づくスクリーニング特性が向上することが検討の結果明らかとなった。
着色層を形成する着色被覆材は、ウレタンアクリレート樹脂系やエポキシアクリレート樹脂系等の紫外線硬化型樹脂からなるが、これに限定されるものではない。その他には、一次被覆材、二次被覆材等と同様に末端に二重結合を有する反応性希釈モノマー、光重合開始剤が使用されてもよい。必要に応じて、各種の添加剤、例えば連鎖移動剤、酸化防止剤等が添加される。着色層は、二次被覆層の外周に厚さ3〜10μm程度で被覆されるのが好ましい。
着色被覆材として、硬化時のヤング率が1000〜1500MPaが好ましく、ガラス転移温度は、100℃以下が好ましい。ただし、ガラス転移温度が低すぎると、先にも記載したように環境温度、特に高温側の影響を受けやすくなるため、80℃以上が好ましい。本発明において、着色被覆材のガラス転移温度は、さらに好ましくは85〜95℃である。ガラス転移温度の低い着色被覆材を用いると、すなわちガラス転移温度が100℃以下であると、着色層の収縮が大きくなり、二次被覆材が一次被覆材を外側に引っ張るような応力が小さくなり、それに伴い、ガラス/一次被覆層界面の密着力に相当する締め付け力が大きくなると考えられる。
(Colored layer)
By the way, in the colored optical fiber strand in which the outer periphery of the secondary coating layer is further coated with a colored layer, when a resin composition having a glass transition temperature of 100 ° C. or lower is used as the colored coating material, the strand not provided with the colored layer As a result of examination, it became clear that the screening characteristics based on the adhesion strength were further improved.
The colored coating material forming the colored layer is made of an ultraviolet curable resin such as urethane acrylate resin or epoxy acrylate resin, but is not limited thereto. In addition, the reactive dilution monomer and photoinitiator which have a double bond at the terminal may be used similarly to the primary coating material, the secondary coating material, and the like. As necessary, various additives such as a chain transfer agent and an antioxidant are added. The colored layer is preferably coated on the outer periphery of the secondary coating layer with a thickness of about 3 to 10 μm.
As the colored coating material, the Young's modulus at the time of curing is preferably 1000 to 1500 MPa, and the glass transition temperature is preferably 100 ° C. or less. However, if the glass transition temperature is too low, it is likely to be affected by the environmental temperature, particularly the high temperature side, as described above. In the present invention, the glass transition temperature of the colored coating material is more preferably 85 to 95 ° C. When a colored coating material having a low glass transition temperature is used, that is, when the glass transition temperature is 100 ° C. or lower, the colored layer shrinks greatly, and the stress that the secondary coating material pulls the primary coating material outward is reduced. Accordingly, it is considered that the tightening force corresponding to the adhesion force at the glass / primary coating layer interface increases.

着色被覆材のガラス転移温度が光ファイバ素線としての被覆層の密着特性に及ぼす効果は、光ファイバ素線のプルアウト力で確認することができる。すなわち、着色被覆材のガラス転移温度が100℃以下のときにプルアウト力が大きくなり光ファイバ素線のスクリーニング時の被覆層剥離を抑制することができる。
なお本発明においては、着色層の効果として挙げているが、着色がなくても二次被覆層の外周に着色層と同様に被覆できるものであれば、特に着色層に限定されるものではない。
The effect of the glass transition temperature of the colored coating material on the adhesion characteristics of the coating layer as the optical fiber can be confirmed by the pull-out force of the optical fiber. That is, the pull-out force increases when the glass transition temperature of the colored coating material is 100 ° C. or lower, and the coating layer peeling during screening of the optical fiber can be suppressed.
In addition, in this invention, although mentioned as an effect of a colored layer, as long as it can coat | cover the outer periphery of a secondary coating layer similarly to a colored layer even if there is no coloring, it will not specifically limit to a colored layer. .

本発明の方法で製造された光ファイバ素線は、プルアウト力が6N以上であることが好ましく、より好ましくは6〜15Nであり、特に好ましくは7〜12Nである。プルアウト力が大きすぎると皮むきがきれいにできず、樹脂がガラス上に残るようになり、小さすぎるとスクリーニング試験でガラス/一次被覆層界面で剥離が生じる。
プルアウト力の測定方法は以下の通りである。
光ファイバ素線の端部より被覆長1cmを残して被覆部分を除去し、ガラス部分をむき出しにする。次いで、被覆材の外周を接着剤等で補助治具に固定し、ガラス部分を一定の速度で引っ張り、その時の張力を測定する。
なお、プルアウト力の調整は、好ましくは一次被覆層(プライマリ層)のガラス密着力及び二次被覆層(セカンダリ層)のガラス転移温度を調整することにより行うことができる。プルアウト力の増加は光ファイバ素線の被覆密着特性をさらに向上させる点で有効である。図3に示すように、プルアウト力の大きい実施例1〜5及び比較例1は、光ファイバ素線のスクリーニング時の被覆層剥離が抑制され、密着性が向上していることがわかる。
The optical fiber produced by the method of the present invention preferably has a pull-out force of 6N or more, more preferably 6 to 15N, and particularly preferably 7 to 12N. If the pull-out force is too large, the peel cannot be made clean, and the resin remains on the glass. If the pull-out force is too small, peeling occurs at the glass / primary coating layer interface in the screening test.
The method for measuring the pull-out force is as follows.
The coating portion is removed leaving the coating length of 1 cm from the end of the optical fiber, and the glass portion is exposed. Next, the outer periphery of the covering material is fixed to an auxiliary jig with an adhesive or the like, the glass portion is pulled at a constant speed, and the tension at that time is measured.
The pull-out force can be adjusted preferably by adjusting the glass adhesion force of the primary coating layer (primary layer) and the glass transition temperature of the secondary coating layer (secondary layer). Increasing the pull-out force is effective in further improving the coating adhesion characteristics of the optical fiber. As shown in FIG. 3, in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 having a large pull-out force, it is understood that peeling of the coating layer during screening of the optical fiber is suppressed, and the adhesion is improved.

以上より、本発明の方法で製造された光ファイバ素線は、優れた被覆密着性(耐剥離性)と被覆除去性能(皮むき性)とを備えるため、ファイバ型素子、特に、光ファイバグレーティング用として好適である。
光ファイバグレーティングは、本発明の方法で製造された光ファイバ素線から一次及び二次被覆層又はさらに着色層を除去し露出させた光ファイバ裸線に、例えば240〜270μmの紫外線領域の波長を有するアルゴンレーザーや炭酸ガスレーザーを照射してグレーティングを形成し、必要により、その後、二次被覆材もしくは、二次被覆材と同程度のヤング率の紫外線硬化型樹脂を用いて再び被覆することにより製造することができる。
As described above, since the optical fiber manufactured by the method of the present invention has excellent coating adhesion (peeling resistance) and coating removal performance (peeling property), it is a fiber-type element, particularly an optical fiber grating. Suitable for use.
The optical fiber grating has a wavelength in the ultraviolet region of 240 to 270 μm, for example, on the bare optical fiber exposed by removing the primary and secondary coating layers or further colored layers from the optical fiber produced by the method of the present invention. A grating is formed by irradiating with an argon laser or a carbon dioxide gas laser, and if necessary, it is then coated again with a secondary coating material or a UV curable resin having a Young's modulus similar to that of the secondary coating material. Can be manufactured.

以下に、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
実施例1〜5
外径125μmのシングルモード光ファイバ裸線を溶融紡糸後、表1に示すような硬化後の特性を有する各実施例、比較例のウレタンアクリレート型紫外線硬化樹脂からなる一次被覆層を設けた。これに引き続いて、ウレタンアクリレート型紫外線硬化型樹脂からなる二次被覆層を設けて外径250μmの光ファイバ素線を製造した。各実施例1〜5、比較例1〜2の被覆層の構成、及び特性は表1に示す通りである。
なお、各実施例及び比較例に用いた一次被覆層用樹脂は、その成分構成及びシランカップリング剤量をそれぞれ表1に示すガラス密着力になるように変更して材料を選定したものである。
また、二次被覆層に用いた二次被覆層用樹脂は、ウレタンアクリレート系からなる紫外線硬化型樹脂であって、ガラス転移温度の異なる樹脂を選定したものである。なお、一次被覆層及び二次被覆層の両方のヤング率については、約200μm厚、空気下1.0J/cmの照射量(メタルハライドランプ使用)で硬化させ、作成したシートから、幅6mmに切り出してサンプルとして、引っ張り試験機にて速度1mm/minで引っ張り、2.5%伸び時の引張強度から弾性率を計算しヤング率とした。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited thereto.
Examples 1-5
After melt spinning a single-mode optical fiber bare wire having an outer diameter of 125 μm, a primary coating layer made of urethane acrylate type ultraviolet curable resin of each example and comparative example having the characteristics after curing as shown in Table 1 was provided. Subsequently, a secondary coating layer made of a urethane acrylate type UV curable resin was provided to manufacture an optical fiber having an outer diameter of 250 μm. Table 1 shows the structures and characteristics of the coating layers of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2.
In addition, the resin for primary coating layers used for each Example and the comparative example changed the component structure and the amount of silane coupling agents so that it might become the glass adhesive force shown in Table 1, respectively, and selected material. .
The secondary coating layer resin used for the secondary coating layer is an ultraviolet curable resin made of urethane acrylate, and is selected from resins having different glass transition temperatures. The Young's modulus of both the primary coating layer and the secondary coating layer is about 200 μm thick, cured with an irradiation amount of 1.0 J / cm 2 under air (using a metal halide lamp), and from the prepared sheet to a width of 6 mm. The sample was cut out and pulled at a speed of 1 mm / min with a tensile tester, and the elastic modulus was calculated from the tensile strength at 2.5% elongation to obtain the Young's modulus.

試作したファイバサンプルの試験方法は以下の通りである。
(1)プルアウト力
前述の方法でプルアウト力を測定した。
(2)スクリーニング特性評価
1%又は2%スクリーニングを5回まで繰り返し、スクリーニング後の外観を観察した。繰り返しスクリーニング後の外観判定基準は、スクリーニング前後で変化なしを〇、スクリーニング中に断線、もしくはスクリーニング後に被覆材の剥離、傷等変化ありを×とした。
(3)中間部皮むき後の破断強度
中間部の皮むきは以下のように行った。
先に記載したように市販のファイバストリッパ(Micro‐Strip、KLENTOOLS,inc.:刃の内径は152μm)を用いて、光ファイバ素線の被覆除去区間の両端に、ファイバ円周方向に切り込みを入れる。続けて光ファイバ素線をファイバ長手方向に対して50度の傾きをつけ、さらに上下に155μmの間隔をおいて設置した二つの刃の間を走らせる。この際ファイバが、2つの刃の間隔の中心にくるようにして、ガラス部分に直接刃を当てないように、被覆除去区間において長手方向に被覆を除去し光ファイバ裸線(ガラス部分)を露出させる。その後、被覆除去区間を、超音波をかけたアセトン中に浸す。最後に除去端で切れていない被覆樹脂をピンセットで引き取る。
このようにして得られた被覆除去区間の光ファイバ裸線(図2中の中間部被覆除去部5)について破断強度を測定し、中間部皮むき後のファイバ破断強度とした。
The test method of the prototype fiber sample is as follows.
(1) Pull-out force The pull-out force was measured by the method described above.
(2) Screening characteristics evaluation 1% or 2% screening was repeated up to 5 times, and the appearance after screening was observed. As for the appearance criteria after repeated screening, no change was observed before and after screening, ○ was broken during screening, or there were changes such as peeling of the covering material, scratches, etc. after screening.
(3) Breaking strength after peeling of the intermediate portion The peeling of the intermediate portion was performed as follows.
As described above, using a commercially available fiber stripper (Micro-Strip, KLENTOOLS, inc .: blade inner diameter is 152 μm), incision is made in the fiber circumferential direction at both ends of the coating removal section of the optical fiber. . Subsequently, the optical fiber is inclined by 50 degrees with respect to the longitudinal direction of the fiber, and is further run between two blades installed at intervals of 155 μm above and below. At this time, the optical fiber bare wire (glass part) is exposed by removing the coating in the longitudinal direction in the coating removal section so that the fiber is at the center of the distance between the two blades and the blade is not directly applied to the glass part. Let Thereafter, the coating removal zone is immersed in ultrasonically applied acetone. Finally, the covering resin that is not cut at the removal end is taken off with tweezers.
The breaking strength of the bare optical fiber (intermediate coating removal portion 5 in FIG. 2) in the coating removal section thus obtained was measured, and the fiber breaking strength after peeling the intermediate portion was determined.

試験結果を表1、図3及び図4に示す。   The test results are shown in Table 1, FIG. 3 and FIG.

Figure 2007079603
Figure 2007079603

比較例1の光ファイバ素線サンプルは、ガラス密着力が高すぎるために、中間皮むき後の破断強度測定において図4に示すように強度劣化が認められた。また比較例2の光ファイバ素線サンプルにおいてはシランカップリング剤を含有しておらず、またガラス密着力も低いため、表1及び図3に示す1%歪みの繰り返しスクリーニング後に、ガラス/プライマリ層界面において剥離が発生した。
これに対し、本発明の方法で製造された光ファイバ素線サンプル(実施例1〜2)においては、1%繰り返しスクリーニング試験、及び皮むき性能のいずれの特性も良好な結果が得られた。
さらに実施例3〜5では、表1、図3、図4に示すように二次被覆層のTgを110℃未満とすることで、2%歪みの繰り返しスクリーニング試験、及び皮むき性能のいずれの特性も良好な結果が得られた。
以上説明したように、本発明の方法で製造された光ファイバ素線にあっては、一次被覆材のガラス密着力を本発明規定の範囲にすることで、良好な特性が得られることが示された。
なお、図3に示すように、プルアウト力の試験結果と繰り返しスクリーニング後の外観の結果をあわせてみると、プルアウト力の値が大きいと、スクリーニング特性については良好となることが認められた。
Since the optical fiber strand sample of Comparative Example 1 had too high glass adhesion, strength degradation was observed in the breaking strength measurement after intermediate peeling as shown in FIG. Further, since the optical fiber strand sample of Comparative Example 2 does not contain a silane coupling agent and has low glass adhesion, the glass / primary layer interface after repeated screening of 1% strain shown in Table 1 and FIG. Peeling occurred.
On the other hand, in the optical fiber strand samples (Examples 1 and 2) manufactured by the method of the present invention, good results were obtained for both the 1% repeated screening test and the peeling performance.
Furthermore, in Examples 3 to 5, as shown in Table 1, FIG. 3, and FIG. 4, by setting the Tg of the secondary coating layer to less than 110 ° C., any of the 2% strain repeated screening test and the peeling performance Good results were also obtained.
As described above, in the optical fiber manufactured by the method of the present invention, it is shown that good characteristics can be obtained by setting the glass adhesion force of the primary coating material within the range specified by the present invention. It was done.
In addition, as shown in FIG. 3, when the test result of the pullout force and the result of the appearance after repeated screening were combined, it was recognized that the screening characteristics were good when the value of the pullout force was large.

実施例6〜7
次に、請求項3に係る発明に関して、着色層の有無とそれに用いる着色被覆用樹脂のガラス転移温度によるプルアウト力について検討した。上記実施例1〜5と同様、外径125μmのシングルモード光ファイバ裸線に、表2に示すような硬化後の特性を有するウレタンアクリレート型紫外線硬化型樹脂からなる一次被覆層と、ウレタンアクリレート型紫外線硬化型樹脂からなる二次被覆層を設けて外径250μmの光ファイバ素線を製造した。各実施例6〜7、比較例3〜4の被覆層の構成、及び特性は表2に示す通りである。
なお、各実施例及び比較例とも用いた一次被覆層用樹脂及び二次被覆層用樹脂は、それぞれその成分構成及びシランカップリング剤量を変えずに、表2に示すようにすべて同一とした。
さらに外周の着色層については、各実施例及び比較例において、ウレタンアクリレート型紫外線硬化型樹脂でガラス転移温度の異なる樹脂を選定し、5μm厚としたものである。
なお、ヤング率については、上記実施例に記載したと同様に算出した。また、各実施例及び比較例の着色光ファイバ素線のプルアウト力の測定は、前述した通りである。
Examples 6-7
Next, regarding the invention according to claim 3, the presence or absence of a colored layer and the pull-out force depending on the glass transition temperature of the colored coating resin used therefor were examined. Similar to Examples 1-5 above, a single-mode optical fiber bare wire having an outer diameter of 125 μm, a primary coating layer made of a urethane acrylate type UV curable resin having characteristics after curing as shown in Table 2, and a urethane acrylate type An optical fiber having an outer diameter of 250 μm was manufactured by providing a secondary coating layer made of an ultraviolet curable resin. The structures and characteristics of the coating layers of Examples 6 to 7 and Comparative Examples 3 to 4 are as shown in Table 2.
The resin for the primary coating layer and the resin for the secondary coating layer used in each example and comparative example were all the same as shown in Table 2 without changing the component configuration and the amount of the silane coupling agent. .
Further, for the outer colored layer, a resin having a different glass transition temperature is selected as a urethane acrylate type ultraviolet curable resin in each of the examples and comparative examples, and the thickness is 5 μm.
The Young's modulus was calculated in the same manner as described in the above example. Moreover, the measurement of the pull-out force of the colored optical fiber wire of each Example and Comparative Example is as described above.

試験結果を表2に示す。なお表中、判定基準は着色層を設けたことによるプルアウト力の増加率が15%以上のものを〇、15%未満を×とした。   The test results are shown in Table 2. In the table, the criterion is ○ when the increase rate of the pull-out force due to the provision of the colored layer is 15% or more, and x when it is less than 15%.

Figure 2007079603
Figure 2007079603

表2に示すように、実施例6、7では一次被覆層のガラス密着力が同じであってもプルアウト力が大きく増加した。すなわち、ガラスと被覆層との密着性が大きく向上したことが認められた。一方、請求項5に係る発明の比較例3、4ではプルアウト力の増加は小さく、着色層がガラス転移温度100℃以下の樹脂組成物で、明らかに優位差があることが認められた。   As shown in Table 2, in Examples 6 and 7, the pull-out force increased greatly even when the glass adhesion of the primary coating layer was the same. That is, it was recognized that the adhesion between the glass and the coating layer was greatly improved. On the other hand, in Comparative Examples 3 and 4 of the invention according to claim 5, the increase in pull-out force was small, and it was recognized that the colored layer was a resin composition having a glass transition temperature of 100 ° C. or less, and that there was clearly a significant difference.

光ファイバ素線の構成の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a structure of an optical fiber strand. 光ファイバグレーティング用光ファイバ素線の被覆層中間部の皮むき状態の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the peeling state of the coating layer intermediate part of the optical fiber strand for optical fiber gratings. 実施例で作製した光ファイバ素線サンプルのプルアウト力の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the pullout force of the optical fiber strand sample produced in the Example. 実施例で作製した光ファイバ素線サンプルの中間皮むき後の破断強度の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the breaking strength after intermediate | middle peeling of the optical fiber strand sample produced in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 光ファイバ素線
2 光ファイバ裸線
3 一次被覆層
4 二次被覆層
5 中間部被覆除去部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber strand 2 Optical fiber bare wire 3 Primary coating layer 4 Secondary coating layer 5 Middle part coating removal part

Claims (4)

ガラス光ファイバ裸線上に一次被覆層及び二次被覆層が設けられてなる光ファイバ素線の製造方法であって、グレーティングの書き込みの際に前記光ファイバ素線の中間部の被覆が除去されるように、該一次被覆層として、シランカップリング剤を0.05〜5質量%含有し、ガラスとの密着力が5〜20N/mであり、伸び率50%時の引っ張り強度が0.5MPa以上である樹脂組成物をガラス光ファイバ裸線上に被覆することを特徴とするファイバグレーティング用光ファイバ素線の製造方法。   A method of manufacturing an optical fiber in which a primary coating layer and a secondary coating layer are provided on a bare glass optical fiber, wherein an intermediate coating of the optical fiber is removed when writing a grating Thus, as the primary coating layer, the silane coupling agent is contained in an amount of 0.05 to 5% by mass, the adhesion with the glass is 5 to 20 N / m, and the tensile strength at an elongation of 50% is 0.5 MPa. A method for producing an optical fiber for a fiber grating, comprising coating a bare glass optical fiber with the resin composition as described above. 該二次被覆層として、ガラス転移温度が110℃未満の樹脂組成物を該一次被覆層上に被覆することを特徴とする請求項1記載のファイバグレーティング用光ファイバ素線の製造方法。   The method for producing an optical fiber for a fiber grating according to claim 1, wherein a resin composition having a glass transition temperature of less than 110 ° C is coated on the primary coating layer as the secondary coating layer. 光ファイバ素線は、二次被覆層の外周にさらに着色層が設けられてなる着色光ファイバ素線であって、該着色層として、ガラス転移温度が100℃以下の樹脂組成物を該二次被覆層の外周に被覆することを特徴とする請求項1または2項記載のファイバグレーティング用光ファイバ素線の製造方法。   An optical fiber is a colored optical fiber in which a colored layer is further provided on the outer periphery of a secondary coating layer, and a resin composition having a glass transition temperature of 100 ° C. or lower is used as the colored layer. 3. The method of manufacturing an optical fiber for a fiber grating according to claim 1, wherein the outer periphery of the coating layer is coated. 該二次被覆層として、末端に二重結合を有するポリエーテル系ウレタン(メタ)アクリレートを主成分とする紫外線硬化型樹脂を含有する樹脂組成物を該一次被覆層上に被覆することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のファイバグレーティング用光ファイバ素線の製造方法。   The secondary coating layer is characterized in that a resin composition containing an ultraviolet curable resin mainly composed of a polyether urethane (meth) acrylate having a double bond at the terminal is coated on the primary coating layer. The manufacturing method of the optical fiber for fiber gratings of any one of Claims 1-3 to do.
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