JP2625444B2 - Optical fiber unit - Google Patents
Optical fiber unitInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は低損失光ファイバを伝送媒体とする光ファイ
バユニットに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical fiber unit using a low-loss optical fiber as a transmission medium.
[従来の技術] 光ファイバ通信は、光ファイバを伝送路として用いて
光信号を伝達するものである。かかる光ファイバ通信に
用いられる低損失光ファイバは、細い石英ガラスをナイ
ロン等で被覆したものであり、その機械的強度は小さ
い。特に、深海底に布設される海底ケーブルにあっては
数百気圧以上の圧力が加わり、そのまま使用するとファ
イバ素線の被覆の不均一性のために径方向に不均一な力
がかかって伝送損失増大する。[Prior Art] In optical fiber communication, an optical signal is transmitted using an optical fiber as a transmission line. The low-loss optical fiber used for such optical fiber communication is made by coating a thin quartz glass with nylon or the like, and has a small mechanical strength. In particular, undersea cables laid on the deep sea floor are subjected to pressures of several hundred atmospheres or more, and if they are used as they are, uneven force is applied in the radial direction due to uneven coating of the fiber strands, resulting in transmission loss. Increase.
また、ケーブルが断線した場合には、その破断面から
海水が内部に進入して光ファイバに達し、強度を低下さ
せ破断の恐れが生ずる。このため一般に、光ファイバは
耐圧構造物内に収容保護することによって信頼度の高い
光ファイバ海底ケーブルとされる。Further, when the cable is broken, seawater enters into the inside from the fractured surface and reaches the optical fiber, which lowers the strength and may cause a fracture. For this reason, in general, an optical fiber is a highly reliable optical fiber submarine cable by being housed and protected in a pressure-resistant structure.
このようなケーブルの耐圧構造物の中に配置される代
表的なテンションメンバは,酸化物系ガラス、銅などか
らなる。A typical tension member disposed in such a pressure-resistant structure of a cable is made of oxide glass, copper, or the like.
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、従来の通常の酸化物ガラスファイバを
用いたテンションメンバの場合、強度は有するものの弾
性率が低く、光ファイバの支持体としては機械的性能が
不充分である。一方、鋼線の場合は強度弾性率共に充分
ではあるが比重が大きく比強度、比弾性率が共にガラス
ファイバに劣る。また、ケブラーを代表とする芳香族ポ
リアミド繊維補強FRPも提案されているが、価格上、実
用化が困難である。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the case of a conventional tension member using an ordinary oxide glass fiber, although it has strength, its elastic modulus is low, and the mechanical performance as an optical fiber support is insufficient. It is. On the other hand, in the case of a steel wire, both the strength and elastic modulus are sufficient, but the specific gravity is large and the specific strength and the specific elastic modulus are both inferior to those of glass fiber. Further, an aromatic polyamide fiber reinforced FRP represented by Kevlar has also been proposed, but it is difficult to commercialize it due to its price.
本発明は、軽量でかつ弾性率の高い光ファイバユニッ
トを安価に提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide an optical fiber unit that is lightweight and has a high elastic modulus at a low cost.
[問題点を解決するための手段] 本発明は、弾性率12500kg/mm2以上のオキシナイトラ
イドガラス繊維束および該繊維束に含浸された樹脂から
形成されたテンションメンバを中心に有し、その同心円
状に多数の光ファイバの素線を配置してなる光ファイバ
ユニットを提供する。[Means for Solving the Problems] The present invention mainly has an oxynitride glass fiber bundle having an elastic modulus of 12500 kg / mm 2 or more and a tension member formed from a resin impregnated in the fiber bundle, Provided is an optical fiber unit in which a large number of optical fibers are arranged concentrically.
本発明で用いられるガラス繊維原料であるオキシナイ
トライドガラスは、酸化物ガラスの酸素原子が窒素に置
き換わった構造を有しており、窒素原子の結合原子価が
3であるところから従来のガラスに比べ、高弾性率を有
する。かかるオキシナイトライドガラスの製造方法に
は、金属アルコキシドを加水分解後脱水縮合させるゾル
・ゲル法、あるいは金属酸化物と金属窒化物を溶融する
溶融法、さらにはN2ガス吹き込み法、多孔質ガラスのNH
3ガス処理法などがあり、従来のガラス繊維では達成で
きなかった弾性率12500kg/mm2以上を得ることが可能で
ある。The oxynitride glass, which is a glass fiber raw material used in the present invention, has a structure in which oxygen atoms of oxide glass are replaced with nitrogen, and since the bond valence of nitrogen atoms is 3, conventional glass is used. In comparison, it has a higher elastic modulus. The method for producing the oxynitride glass, the melting method for melting a sol-gel method to dehydration condensation after hydrolysis of the metal alkoxide, or a metal oxide and a metal nitride, more N 2 gas blowing method, porous glass NH
There are three gas treatment methods and the like, and it is possible to obtain an elastic modulus of 12500 kg / mm 2 or more, which cannot be achieved with conventional glass fibers.
本発明にて補強繊維として用いられるオキシナイトラ
イドガラス繊維はSi13〜24at%、Ca10〜21at%、Mg0〜
5.2at%、Al0〜15.1at%、N7.5〜25at%、M0〜5at%
(M:Zr、Sr、Ba、Y、Ce、Na、B、La、K、Ti)である
のが好ましい。The oxynitride glass fiber used as the reinforcing fiber in the present invention is Si13 to 24 at%, Ca10 to 21 at%, Mg0 to
5.2at%, Al0-15.1at%, N7.5-25at%, M0-5at%
(M: Zr, Sr, Ba, Y, Ce, Na, B, La, K, Ti).
Siの含有量が上記範囲より少ないと結晶化し、ガラス
状態が得られない。また、この範囲より多いと、弾性率
が12500kg/mm2以下と低下する。If the content of Si is less than the above range, crystallization occurs and a glassy state cannot be obtained. On the other hand, if it is more than this range, the elastic modulus decreases to 12,500 kg / mm 2 or less.
また、Caの含有量が上記範囲より少ないと、結晶化を
生じ、一方、この範囲を越えると弾性率が12500kg/mm2
と低下する。If the content of Ca is less than the above range, crystallization occurs, while if it exceeds this range, the elastic modulus is 12500 kg / mm 2
And decline.
さらに、Mgの含有量が上記範囲を越えると、結晶が生
じる。Further, when the Mg content exceeds the above range, crystals are formed.
また、窒素の含有量が上記範囲より少ないと、窒素含
有の効果がなく、また、この範囲を越えると、結晶化を
生じる。On the other hand, if the nitrogen content is less than the above range, the effect of the nitrogen content is not obtained, and if it exceeds this range, crystallization occurs.
本発明で用いられるオキシナイトライドガラスは強
度、N2含有量の点から溶融法により製造するのが好まし
い。オキシナイトライドガラスを溶融法にて得るには、
金属酸化物に金属窒化物を加え、高温で溶融する。Oxynitride glass used in the present invention is strength, preferably produced by a melt process in terms of N 2 content. To obtain oxynitride glass by the melting method,
The metal nitride is added to the metal oxide and melted at a high temperature.
金属酸化物の例としては、SiO2、CaO、MgO、Al2O3、S
rO、Na2O、K2O、La2O3、Y2O3、ZrO2、TiO2、Na2O、K
2O、BaO、B2O3などが挙げられる。Examples of metal oxides include SiO 2 , CaO, MgO, Al 2 O 3 , S
rO, Na 2 O, K 2 O, La 2 O 3 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 , Na 2 O, K
2 O, BaO, B 2 O 3 and the like.
また、金属窒化物の例としては、Si3N4、AlNなどが挙
げられる。Examples of the metal nitride include Si 3 N 4 and AlN.
これら金属酸化物、金属窒化物の温合物を溶融するに
は、電気炉、イメージ炉などの加熱炉を用い、窒素雰囲
気下、温度1400〜1900℃、昇温速度10〜800℃/minにて
処理する。In order to melt these metal oxides and metal nitrides, a heating furnace such as an electric furnace or an image furnace is used, under a nitrogen atmosphere, at a temperature of 1400 to 1900 ° C and a heating rate of 10 to 800 ° C / min. Process.
得られたガラスを窒素雰囲気下、温度1100〜1600℃に
て加熱、溶融し、紡糸速度20〜3000m/minにて紡糸して
連続繊維を得る。The obtained glass is heated and melted at a temperature of 1100 to 1600 ° C. under a nitrogen atmosphere, and spun at a spinning speed of 20 to 3000 m / min to obtain a continuous fiber.
このようにして得られたガラス繊維は弾性率12500〜1
8000kg/mm2、引っ張り強度70〜500Kg/mm2を有する。The glass fiber thus obtained has a modulus of elasticity of 12500-1.
8000 kg / mm 2, with a tensile strength 70~500Kg / mm 2.
ガラス繊維の繊維径は、3〜150μmであるのが好ま
しい。繊維径がこれより小さいと、紡糸が困難であり、
一方、これを越えると強度が極端に低下し好ましくな
い。The glass fiber preferably has a fiber diameter of 3 to 150 μm. If the fiber diameter is smaller than this, spinning is difficult,
On the other hand, if it exceeds this, the strength is extremely reduced, which is not preferable.
このようなガラスフィラメントは50〜2000がマトリッ
クス樹脂により結合されてテンションメンバを構成す
る。50 to 2000 of such glass filaments are bonded by a matrix resin to form a tension member.
かかるテンションメンバのマトリックス樹脂として
は、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエ
ーテルスルホン(PES)、ポリエーテルエーテルケトン
(PEEK)などが挙げられ、これらを単独または2種以上
混合して使用してもよい。また、テンションメンバ中の
ガラス繊維の割合は40〜65重量%程度である。Examples of the matrix resin of the tension member include unsaturated polyester resin, epoxy resin, polyimide resin, polyphenylene sulfide (PPS), polyether sulfone (PES), polyether ether ketone (PEEK), and the like. You may mix and use more than one kind. The ratio of the glass fiber in the tension member is about 40 to 65% by weight.
オキシナイトライドガラス繊維を用いてテンションメ
ンバを製造するには、従来公知の繊維状FRPの製造法が
いずれも採用し得るが、代表的なものとしてはプルトル
ージョン法が挙げられる。In order to manufacture a tension member using oxynitride glass fibers, any of the conventionally known methods for producing a fibrous FRP can be adopted, and a typical example is a pultrusion method.
[実施例] つぎに本発明を実施例にもとづきさらに具体的に説明
する。本発明の光ファイバユニットの断面図を第1図に
示す。第1図においてファイバユニット1は中心にオキ
シナイトライドガラス繊維束のテンションメンバ2を有
し、これと間隔をあけて同心円状に多数の光ファイバの
素線3が配置される。テンションメンバとファイバ素
線、およびファイバ素線間にはエラストマー4が充填さ
れ、さらにその周囲にはナイロン層5が被覆される。テ
ンションメンバ2は以下の製造例により製造される。EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically based on examples. FIG. 1 is a sectional view of the optical fiber unit of the present invention. In FIG. 1, a fiber unit 1 has a tension member 2 of an oxynitride glass fiber bundle at the center, and a large number of optical fiber wires 3 are arranged concentrically at a distance from the tension member. An elastomer 4 is filled between the tension member and the fiber strand and between the fiber strands, and a nylon layer 5 is coated around the elastomer 4. The tension member 2 is manufactured by the following manufacturing example.
製造例1 SiO220.0mol%、CaO40.8mol%、MgO12.0mol%、Al2O3
14.4mol%を混合し、空気中1500℃で2時間溶融した。
混合物を冷却後、ボールミルを用いて約10μmに粉砕
し、Si3N412.8mol%を加え、窒化ホウ素ルツボを用い、
窒素中1750℃で30分溶融し、オキシナイトライドガラス
を得た。得られたガラスを紡糸装置内に配置した窒化ホ
ウ素ルツボに入れ、周囲を断熱材により保温した円筒状
のカーボン発熱体を用いて、窒素雰囲気下、1380℃にて
加熱、紡糸しワインダに巻取った。紡糸速度1500m/min
にて、直径約15μmの連続繊維を得た。得られたガラス
繊維の引っ張り弾性率は、12600Kg/mm2であった。Production Example 1 SiO 2 20.0 mol%, CaO 40.8 mol%, MgO 12.0 mol%, Al 2 O 3
14.4 mol% were mixed and melted in air at 1500 ° C. for 2 hours.
After cooling the mixture, pulverize to about 10 μm using a ball mill, add 12.8 mol% of Si 3 N 4 , and use a boron nitride crucible,
Melting was performed at 1750 ° C. for 30 minutes in nitrogen to obtain oxynitride glass. The obtained glass is placed in a boron nitride crucible placed in a spinning device, and heated and spun at 1380 ° C. under a nitrogen atmosphere at 1380 ° C. using a cylindrical carbon heating element whose periphery is kept warm with a heat insulating material. Was. Spinning speed 1500m / min
, A continuous fiber having a diameter of about 15 μm was obtained. The tensile elastic modulus of the obtained glass fiber was 12,600 kg / mm 2 .
得られたオキシナイトライドガラスの長繊維を用いエ
ポキシ樹脂をマトリックスとしてプルトルージョン法に
よりテンションメンバを製造した。A tension member was manufactured by a pultrusion method using the obtained oxynitride glass long fibers and an epoxy resin as a matrix.
[発明の効果] 本発明によれば、軽量でかつ弾性率の高い光ファイバ
ユニットが安価に得られる。[Effects of the Invention] According to the present invention, an optical fiber unit that is lightweight and has a high elastic modulus can be obtained at low cost.
第1図は光ファイバユニットの断面図である。 図中の主な符号は次のとおりである。 2:テンションメンバ、3:光ファイバ素線。 FIG. 1 is a sectional view of an optical fiber unit. The main symbols in the figure are as follows. 2: tension member, 3: optical fiber.
Claims (1)
イドガラス繊維束および該繊維束に含浸された樹脂から
形成されたテンションメンバを中心に有し、その同心円
状に多数の光ファイバの素線を配置してなる光ファイバ
ユニット。An optical fiber element comprising: an oxynitride glass fiber bundle having an elastic modulus of not less than 12,500 kg / mm 2 and a tension member formed of a resin impregnated in the fiber bundle. An optical fiber unit in which wires are arranged.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62244737A JP2625444B2 (en) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | Optical fiber unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62244737A JP2625444B2 (en) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | Optical fiber unit |
Publications (2)
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JPH0192489A JPH0192489A (en) | 1989-04-11 |
JP2625444B2 true JP2625444B2 (en) | 1997-07-02 |
Family
ID=17123140
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62244737A Expired - Lifetime JP2625444B2 (en) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | Optical fiber unit |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2625444B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4486841B2 (en) * | 2004-03-29 | 2010-06-23 | 日東紡績株式会社 | Glass fiber reinforced resin linear material and method for producing the same |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS559762B2 (en) * | 1973-12-17 | 1980-03-12 |
-
1987
- 1987-09-29 JP JP62244737A patent/JP2625444B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0192489A (en) | 1989-04-11 |
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