JP2975606B2 - ガラス光ファイバおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は保護ポリマー・コーティングを施した光ファ
イバに関し、特にシリコーン・ポリマーの内層とポリイ
ミド・シリコーン・ブロック共重合体の外層からなる複
合コーティングを具備したガラス光ファイバに関する。

溶融したガラス、または中まで密な（中実の）ガラス
・プリフォームを線引きしてガラス光ファイバをつくる
工程において、そのガラス・ファイバに保護有機コーテ
ィングを施すことは公知である。線引きしたままのガラ
ス・ファイバは、非常に高い引張り強度を示すが、その
表面の傷が発生すると著しく弱くなる。したがって、固
体表面に接触する前にファイバの表面に保護コーティン
グをほどこすことによって、本来の高い強度を十分に維
持することができる。

光通信用の光導波路ガラス・ファイバを生産するため
に多くの異なったコーティング系が使用されて来た。し
かし、光ファイバの生産に現在広く使用されているの
は、わずか２種類のコーティング系だけである。そのよ
うなコーティングの例としてはUV硬化型ウレタン・アク
リレートがあり、これらのコーティングの代表的な組成
は、欧州特許第EP0204160号に記述されている。

通信用ガラス光ファイバのこの他のコーティング系で
は、下塗りコーティングにシリコーン・ポリマーを、二
次コーティングすなわちジャケットにはナイロンのよう
な押出成形される熱可塑性ポリマーが使われている。米
国特許4114981号には、このタイプの光学コーティング
系が記述されている。

UV硬化型アクリレート・コーティング系は、比較的広
い範囲の周囲温度での使用において満足できる性能を発
揮するが、長期間にわたる高温での使用に耐え得る十分
な安定性は持っていない。シリコーン・コーティング
は、長期間高温に露呈されることを含む過酷な環境にお
いて、さらに一般的に使用されているが、コストが高い
という欠点がある。

光ファイバ・コーティングに使用されている種類の高
速硬化型シリコーン樹脂は、市販されているUV硬化型樹
脂ほど急速には硬化せず、硬化した状態において表面が
粘つくため多少扱い難い面がある。したがって、シリコ
ーン・コーティングを行うファイバは、一般に低速度で
コーティングされ、コーティングした後、塵やごみがつ
きやすくケーブル化その他の処理を行うため巻戻すのが
難しい場合がある。

上記のような点があるため、シリコーン・コーティン
グを施したファイバには、最終テストや出荷の前に、通
常、押出し工程によって熱可塑性被覆材料のオーバコー
ティングをほどこす。この工程は、一般にオフライン押
出し処理として行われ、使用された強靭な被覆材料は切
り傷を確実に検出するため極めて高い応力をかけて、被
覆されたファイバの耐力テストを行う必要がある。これ
らの２つの手順を行うとファイバのコストが非常に高く
なる。

しかしながら、高温使用性能を有するファイバを必要
とする使用例もある。これらの使用例では、シリコーン
系コーティングの組成は、アクリレートをコーティング
したファイバよりも明らかに有利である。少なくとも、
これらの使用例では、急速に適用できるような、また、
できればオフラインで被覆作業をしたり、高応力耐性テ
ストをしたりする必要のないシリコーン・コーティング
系が使えれば、それは商業上非常に重要なものとなるで
あろう。

本発明によれば、長期間の高温下における能力として
のシリコーンの長所を有しており、しかもコストと生産
の観点における種々の欠点を克服する新規なシリコーン
系複合コーティング・システムが提供される。組合せコ
ーティングは、シリコーン・ポリマー・アンダーコーテ
ィング構成要素または層を有しているが、完全にオンラ
インで、すなわち従来技術で行われるファイバのオフラ
イン押出成形オーバコーティングのようなファイバの巻
戻し再処理を必要とすることなしに、添着されうる。さ
らに、組合せコーティングのオーバコーティング要素ま
たは層は優れた取扱い性とその下にあるシリコーン層に
対する適応性を有している。

上述の長所を有する組合せコーティング系は、シリコ
ーン・ポリマーの下層をポリイミド・シリコーン・ブロ
ック・コポリマーの上層で被覆したシステムである。ポ
リイミド・シリコーン・ブロック・コポリマーは、シリ
コーン・アンダー・コーティング組成物に対するすぐれ
た接着力を有しており、これはブロック・コポリマーの
中にシリコーン・ブロックを含んでいるためと考えられ
る。このすぐれた接着力とオーバコーティングが粘着性
を有していないことによって製造上の取扱いが容易にな
る。

さらにまた、組合せコーティングの弾性がすぐれてい
るので、ファイバの耐性テストを人工的に高くした応力
レベルにおいて行う必要がない。従って、耐性テストの
応力は、コーティングの特性よりもファイバの特性によ
って決められる。

最後に、複合コーティングは、ファイバの望ましい高
温使用特性を犠牲にすることなく上記の長所を発揮す
る。したがって、コーティング・システムのブロック・
コポリマー層の高温性能は、シリコーン層と同等かまた
はそれより優れている。

１つの態様においては、本発明は、外表面に少なくと
も２つの保護ポリマー・コーティングをほどこしたガラ
ス光ファイバよりなる。これらのコーティングは少なく
とも１つのシリコーン・ポリイミド・ブロック・コポリ
マー層と１つのシリコーン・ポリマー層を有している。
シリコーン層は、シリコーン・ポリイミド・ブロック・
コポリマーに対する下層を構成し、コポリマーの内側
に、コポリマーと接して配設されている。シリコーン・
ポリイミド層は、シリコーン・ポリマー一次層の上にあ
る上層、すなわちオーバコートを構成する。

別の態様においては、本発明は、従来ガラス・ファイ
バとその上にほどこした少なくとも１つの層がシリコー
ン・ポリマーである１つ以上の層のポリマー・コーティ
ングで構成された光ファイバからなるシリコーン被覆光
ファイバの１つの改良よりなっている。本発明によれ
ば、光ファイバの上にシリコーン・コーティングの代り
または、シリコーン・コーティングに加えて、本質的に
シリコーン・ポリマー下層とシリコーン・ポリイミド・
ブロック・コポリマー上層とからなっている複合コーテ
ィングが提供される。これらの層を組合せることによっ
て本発明の複合コーティングと光ファイバの独特な特性
と長所が得られる。

さらに別の態様においては、本発明は、シリコーン被
覆光ファイバの取扱い特性と光通信特性を向上させるた
めの、この光ファイバ処理方法も含んでいる。この方法
によれば、シリコーン被覆光ファイバに、本質的にシリ
コーン・ポリイミド・ブロック・コポリマー層からなる
オーバコート層が設けられる。このオーバコートは、シ
リコーン層に直截隣合って接している。シリコーン・コ
ーティングを適用した直後であって、シリコーン被覆フ
ァイバが、ブロック・コポリマー・オーバコート材料以
外の何らかの固体もしくは液体の材料に接触する前に、
オーバコート層が適用されることが特に好ましい。

シリコーン・ポリイミド・ブロック・コポリマー・オ
ーバコートを適用した後、このようにコーティングした
光ファイバは、シリコーン被覆ファイバの好ましくない
取扱い特性に関わる様々な問題を回避するための特別な
予防手段を取る必要なしに、容易に巻取り、耐性テスト
を行い、ケーブル化し、あるいはこの他の取扱いを行な
うことができる。

本発明は、さらに「線引工程における」光ファイバの
表面にシリコーン・コーティング・システムあるいはそ
の他の二液性コーティング・システムを適用するための
改良された方法も含んでいる。この方法は、シリコーン
・コーティングの適用に特に有用であり、第１と第２の
液成分の本質的にこの他のいかなる組合せとでも一緒に
使用することができる。その組合せとは、２種の液体樹
脂、ある樹脂とその硬化触媒、ある樹脂と染料のような
その改質材、その他の液体の同じような組合せでもよ
い。

この方法によれば、第１と第２の液体成分は、コント
ロールされた条件の下で連続的に混合された後、液体ア
プリケータに均質の液体配合物として直接供給される。
重合性のコーティング液を構成するこの配合物は、直ち
にアプリケータからファイバに適用される。

本発明による方法は、２つの成分の混合物が急速にゲ
ル化し、硬化する特性を発揮するシリコーン・コーティ
ングのような二液性コーティング・システムを使う場合
には特に有用である。第１と第２の液要素がファイバへ
適用されるまで別にしてあるため、ポット・ライフが短
かくなること、および／またはコーティング液が不安定
となること等の問題が回避され、低粘度の二液性システ
ムのコーティングが可能である。

最後に、本発明は、ポリマー・コーテッド・ガラス光
ファイバを製造するための改良された装置を含んでい
る。これまでは、このような装置は、溶融ガラスまたは
プリフォームからガラス光ファイバを線引きする線引き
手段と線引きされたファイバの表面にアプリケータに入
っている、または供給される重合性のコーティング液を
適用するための、線引き装置と溶融ガラスまたはプリフ
ォームとの間に配設された液体アプリケータを有してい
る。コーティング液は、独立した液体供給システムから
アプリケータへ供給される。この液体供給システムは、
精巧な貯留手段と送出手段からなっていてもよく、ある
いは単にコーティング液の貯留槽からなっていてもよ
い。大部分の従来のシステムは、さらに重合性のコーテ
ィング液をファイバの表面に適用した後、硬化するため
の、液体アプリケータに隣接して配設された硬化手段を
含んでいる。

本発明によれば、上記の装置は、アプリケータに設け
られた重合性コーティング液の入口に連結された液の出
口を有する液体混合機を有する重合性コーティング液の
供給システムを含んでいる。液体混合機は、重合性のコ
ーティング液を形成するため重合する少なくとも第１と
第１の液体ポリマー成分用の液体投入手段を有してお
り、第１と第２の液体ポリマー成分をアプリケータに送
る液体出口に供給する前に、これらの成分を十分に混合
して連続的に結合させる。

第１と第２の液体ポリマー成分に対する第１と第２の
計量器を取付けた液体供給手段が、混合機用液体投入手
段に接続されている。液体供給手段は、第１と第２のポ
リマー成分の計量した分量を液体混合機用の投入手段に
連続して供給するように働く。計量器を付けた液体供給
手段は、通常、液体流量調節用のいくつかの要素を有し
ており、これらの要素には流量調節ポンプ、調節弁、プ
ログラマブル電子弁および／またはポンプ調節器、およ
び／またはその他の装置を含むことができる。これらに
つき以下に詳しく説明する。

計量液体供給手段の少なくとも一方は、制御信号を受
取るためのフィードバック信号入力手段を有しており、
この制御信号は、この供給手段を通して供給する液体の
流量を制御するために使われる。１つまたは複数のフィ
ードバック信号入力のための制御信号は、以下に説明す
る検出手段によって発生される消耗信号（depletion si
gnal）である。この検出手段は、計量器を付けた液体供
給手段に、もしくは、その下流に設けられ、コーティン
グ液供給システムから送られる混合された重合性コーテ
ィング液の消耗ないしは消耗速度にしたがって変化す
る。

上記供給システムは、計量液体供給手段のうちの少な
くとも１つと液体コータとに、またはそれらの間に設け
られ、光ファイバがコータの中を通され、コーティング
される間に、供給システムから送られる重合性コーティ
ング液の消耗を検知するための検知手段を具備してい
る。この検知手段は、ファイバに適用される液体ないし
は液体成分の少なくとも１つの流路に設けられ、物理的
接触、電気的接触、光学的接触または同様の手段等によ
り、液体に接触して検知するようになされている。

上記検出手段は、コーティング液がコータによって光
ファイバの表面に適用されている間に、上記の消耗信号
を発生するようになされた信号出力部を有している。そ
の検出手段は、液面の高さ、圧力、コーティング厚さ、
その他のパラメータを検出することができ、これらから
供給システムから送られる重合性コーティング液の適用
速度および／または消耗速度を測定または計算すること
ができ、それに対応する消耗信号が発生される。

最後に、本発明の装置は、消耗信号を検出手段の信号
出力部から第１のおよび／または第２の計量液体供給手
段のフィードバック信号入力手段へ送る信号送信手段を
具備している。上述したように、この消耗信号は、計量
液体供給手段が液体混合機に対する液体ポリマー成分の
流量を制御するために使用される。このように、コーテ
ィング液が線引されている光ファイバにコータによって
適用されている間、計量液体供給手段と混合機は、コー
ティング液をコータに連続して供給するように作動す
る。

独立した液体供給手段を使用するため、不安定でかつ
／または混合した後、急速にゲル化する二液性ポリマー
・システムを光ファイバのコーティングに使用すること
ができる。したがって、混合機の出口からコータまでの
液体流路における滞留時間は、望ましいだけ短かくする
ことができる。さらに、上記のシステムは、混合された
コーティング液のガス抜きを行う必要を一般になくし、
かつ混合物の硬化速度を非常に高くするよう化学的に調
節できるので、高速適用に対応できる。このように、よ
り大きな硬化システムを必要とせず、また硬化環境にお
いて適用されたファイバの滞留時間を長くする必要もな
く、適用されたコーティングのより高速硬化を達成する
ことができる。

以下図面を参照して本発明の実施例につき詳細に説明
しよう。

本発明による組合せコーティングを施すガラス光ファ
イバは従来のいかなる種類のものでもよい。したがっ
て、通常マルチモード光ファイバと呼ばれているガラス
・クラッドと、比較的大きいガラス・コアを有するガラ
ス光ファイバ、ないしは従来シングルモードと呼ばれて
いる小さいコアを有する同様のガラス・ファイバを使用
することができる。本発明による組合せコーティング
を、ファイバ・オプチック用のクラッドを有していない
コートクラッドを施されていない溶融シリカ・ファイバ
に適用することが有利な場合もある。特に望ましい光フ
ァイバは、1987年９月30日に出願された米国特許出願第
103302号に記載された種類の光ファイバである。これら
の光ファイバは、ファイバを光学的にコーティングから
切り離す高い屈折率のガラスの薄い外層を有している。
このことによって、低屈折率シリコーン・ポリマーを光
学的性能を低下させることなしに、ファイバに直接適用
することが可能となる。

第１図は、本発明によって提供される望ましい光ファ
イバを概略的に示している。第１図に示すように、コー
ティングされた光ファイバ４はガラス・コア５とガラス
・クラッド６を有しており、クラッドは、ファイバをコ
ーティングから光学的に切り離す高屈折率ガラスの外層
6aを含んでいる。ガラス外層6aの外側を覆っているのが
シリコーンの下層７とシリコーン・ポリイミド・ブロッ
ク・コポリマー上の層８とからなる複合コーティングで
ある。これらのポリマー層を組合せると、良好な物理的
保護層と高温劣化に対するすぐれた抵抗力が得られる。

勿論、光ファイバは、シリコーン・コーティングを行
う前に、必要ならプラスチックまたは無機材料の１つ以
上の層の一次コーティングを行う。したがって、例えば
湿気やその他潜在的に有害な気相材料の影響からファイ
バを保護するため、無機ハーメチック・コーティングを
ファイバに適用することもできる。

本発明によってコーティングを行う光ファイバに適用
されるシリコーン・コーティングは公知であり、この目
的のために有用なシリコーン・ポリマー材料の中から選
択することができよう。最も普通には、アルケンにシラ
ン（silica hydride）を添加して硬化を行う二液性ポリ
マー・システム（一般にシラン添加ポリマーと呼ばれて
いる）が用いられ、これらのシステムは不活性液体溶剤
ないしは稀釈剤を大体において含んでいない（100％固
体システム）。このようなポリマー・システムの例とし
ては、RTV（自然加硫）シリコーンがあり、例えばジェ
ネラル・エレクトリックのRTV−615、RTV−665シリコー
ン・ポリマーやダウ・コーニング社のSylgard（登録商
標）184、Sylgard 182シリコーン・ポリマーが市販され
ている。

同様に、市販されている種類のシリコーン・ポリイミ
ド・ブロック・コポリマー組成をシリコーン・コポリマ
ー層用オーバコーティングに使用することができる。例
えば、米国特許第4690997号に記載されているこれらの
公知材料は、従来技術において難燃性ワイヤ・コーティ
ング組成として使用されて来た。この種類の市販されて
いる材料はニューヨーク州、ウォータフォードのジェネ
ラル・エレクトリック社のSiltem（登録商標）コポリマ
ー87−73である。

通常のファイバ・コーティング・ダイスを、これらの
コーティング材料を光ファイバに順次適用するために使
用することができる。現在望まれているダイは、米国特
許第4531959号に記載されている圧力コーティング・ダ
イであり、このダイは液体を高速かつ制御された厚さで
ガラス光ファイバに適用することができる。

光ファイバのコーティングに有用なシリコーン・ポリ
マーは、前述したように、化学的に硬化する樹脂システ
ムであり、したがって、シリコーン層の硬化は、シリコ
ーン・コーティングをしたファイバを急速に硬化温度ま
で加熱できる炉の中を通して行われる。これらのポリマ
ーは、大体において溶剤を含まない組成なので、コーテ
ィングの溶剤の揮発や泡立ちで問題が生じることはな
い。

市販されているシリコーン・ポリイミド・ブロック・
コポリマーは、一液性システムとして、不純物のない液
体溶剤でコーティング粘度まで容易に稀釈し、ファイバ
上のコーティング中の溶剤を蒸発させて硬化させる。コ
ーティングをしたファイバをもう一度炉を通して所要の
硬化を達成する。加熱はコーティングを泡立たせること
なく溶剤を除去するのに十分な速度で行う。この結果を
達成するための適切な炉温度および温度分布は、いかな
るコーティング配合についても日常的な実験を行うこと
によって容易に決定することができる。

あるいは、シリコーン・ポリイミド・ブロック・コポ
リマーを、溶剤を使用せずに、加熱溶解コーティングも
しくは溶融押出し技術によって適用できるのは勿論であ
る。この方法は、通常、比較的厚いポリイミド・コーテ
ィングが必要な場合に使用することが望ましいであろ
う。

ファイバに適用するためのコータに供給する二液性シ
リコーン・ポリマーは、必要なら、普通のやり方にした
がって、バッチ・モードで予備混合して使用することが
できる。もっと詳しく言えば、これには通常２種のコー
ティング成分を十分に混ぜ合し、その混合物からガスを
抜き、ゲル化と硬化を遅らせるため低温に保ちながら混
合物を適用することを含む。

大量生産のためには、別の望ましい方法として本発明
によるオンライン二液性コーティング法がある。この方
法は、使用する二液性シリコーン・ポリマーの混合とフ
ァイバ・コータへの直接供給とをオンラインで連続して
行うものである。混合と供給の連続作業の速度は、ファ
イバへのポリマーの適用速度によって直接コントロール
される。

上述したように、本発明のオンライン・コーティング
方法により、ファイバが溶融ガラスもしくはプリフォー
ムから線引きされている間およびファイバが何らかの硬
い表面に当る前に、ファイバの表面に重合性コーティン
グ液を適用して光ファイバに保護ポリマー・コーティン
グを行うことができる。上記重合性コーティング液は、
固体のコーティングを形成するために結合できる少なく
とも第１と第２の液体成分の混合物である。これらの液
体成分は、ファイバが線引きされ、ファイバ表面への重
合性コーティングの適用速度に対応する速度で、重合性
コーティング液を液体コータに連続的に供給されている
間、重合性コーティング液を形成するため連続的に結合
され、混合される。

光ファイバのコーティングに有用な種類のシリコーン
系あるいは同様の二液性コーティング・システムの場
合、第１と第２の液体成分は互いに反応し合い固体ポリ
マーを形成する。この場合の反応は、通常、適用後の加
熱によって促進される。第１と第２の液体成分を混合し
てコータへ重合性コーティング液として供給する速度
は、重合性コーティング液の光ファイバに対する実際
の、あるいは計算された速度に対応する少なくとも１つ
の電子フィードバック信号によってコントロールされる
ことが望ましい。

最も望ましい仕方では、液体適用に使用されるコータ
は、液体の圧力コーティング・ダイを備えており、電子
フィードバック信号は圧力コーティング・ダイ内の重合
性コーティング液の圧力にもとづいている信号である。
あるいは、コータが重合性コーティング液の貯留槽を備
えていてもよく、電子フィードバック信号が貯留槽に入
った重合性コーティング液の液面の高さにもとづくもの
であってもよい。

後者の方法による光ファイバの二液オンライン・コー
ティングの装置は、第２図に概略的に示されている。第
２図に示されているように、選択された二液性シリコー
ン・ポリマー・システムの液体パートＡが貯留槽10から
汲み出され、供給ライン12を通り、精密容積式流量調節
ポンプに入り、ポンプ14から導管16を通って、入口30か
らスタティック混合機へ入る。

スタティック混合機32を作動させると、シリコーン・
ポリマー・システムのパートＡとパートＢが混合され
て、反応性の液体混合物が形成され、この混合物は混合
機出口管34を通ってコータ40（液体コーティング・ダ
イ）に達する。液体混合物は、液体コーティングを行っ
た光ファイバ３をつくるためガラス・プリフォーム１か
ら線引きされた光ファイバ２に適用される。そのあと、
液体コーティングされた光ファイバは炉を通され、液体
コーティングは加熱硬化によりシリコーン・ポリマーを
コーティングしたファイバ４が得られる。

反応性液体混合物の混合とコータ40への供給速度は、
コータ40に取付けた圧力変換器から出されるフィードバ
ック信号によってコントロールされる。上記混合物がフ
ァイバへの適用によって少なくなると、コータ40内の圧
力低下を変換器42が検出し、フィードバック信号は、信
号ライン44を通って、プログラマブル電子流量コントロ
ーラ50、例えばDIDコントローラへ送られる。流量調節
ポンプ14から出る液体流量信号は信号ライン46を通って
コントローラ50へ入力される。信号ライン44と46に現わ
れたフィードバック信号にもとづいて、流量コントロー
ラ50は、流量調節ポンプに取付けた、図示しないモータ
・ドライブをコントロールするため、コントロール信号
をコントロール・ライン52を通して上記ポンプへ伝え
る。こうしてポンプを通ってスタティック混合機32へ送
られるパートＡの液体の流量をコントロールする。この
ようにして、圧力変換器42からの入力信号に対応するコ
ータ40内の選択された液体圧力を保つことができる。

混合機に対するパートＢ流体の流量もフィードバック
信号でコントロールされる。これらのフィードバック信
号は、流量調節ポンプ24をコントロールするため流量コ
ントローラ60に入力される。しかし、この場合の望まし
いフィードバック信号はパートＡ液体成分用コントロー
ラ50から信号ライン54を通してコントローラ60へ伝えら
れる。いかなるポリマー・システムについても、パート
ＡとパートＢの液体の相対的な割合は決っているので、
パートＢ成分の流量はパートＡ成分の流量によって極め
て容易にコントロールできる。あるいはコントロール・
ライン44上のコータ圧力フィードバック信号を直接コン
トローラ60に加えることも勿論できる。

コントローラ50からのライン54上のフィードバック信
号の他に、コントローラ60は、流量調節ポンプ24を通る
パートＢ流体の流量に比例する流量調節ポンプ24からの
ライン56上のフィードバック信号を受取る。これらの信
号に応じて、コントローラ60からの出力信号62は流量調
節ポンプ24に受取られた図示しないモータ・ドライブを
コントロールする。このようにして、混合機に対するパ
ートＢ液体の流量がコントロールされる。

混合機とその中にある液体の温度をコントロールでき
るように、スタティック混合機32にジャケットを取付け
ることが望ましい。第２図の装置では、水のような温度
調節流体を投入管および排出管の双方を経てジャケット
内を通過させることができる。またよく知られているよ
うに、コータ40内の液体混合物の温度をジャケットを取
付けたり、コーティング・ダイ本体に直接通した図示し
ない管を配設することによってコントロールすることが
できる。このような方法は、温度調節流体を流すのに有
用である。

液体ポリマー・コーティングを硬化させるための炉70
の運転中には、パージガス入口72と出口74は有用であろ
う。これらの開口部は、炉70を洗浄し、かつ／または炉
中に調節された硬化雰囲気を保つのに便利な手段とな
る。ヘリウムは、硬化を早めるためシリコーン・コーテ
ィングへ熱を伝えるのに役立つ調節された雰囲気の一例
である。

勿論、上述したことは、光ファイバにシリコーン・コ
ーティングを適用する商業的に望ましいひとつの方法で
ある。代りに、シリコーンを調整し、適用するための通
常のバッチ方法を含むその他の適用技術を使用できるこ
とも当然である。

上述したように、シリコーン・コーティングを適用し
た後、およびシリコーン・コーティングが何か他の物に
当る前にブロック・コポリマー・オーバコーティングを
直ちに適用する必要がある場合、シリコーン・コーティ
ングを施したファイバを冷却することは重要である。こ
の冷却を行わなければ、オーバコーティングの適用が一
層困難になり、コーティングのしわという形で外観上の
欠陥が現われて来る。技術上よく知られているファイバ
冷却装置を利用することによって十分な冷却を容易に行
うことができる。

シリコーン・アンダコーティングに必要な化学的硬化
方法とは対照的に、ブロック・コポリマー・オーバコー
ティングの硬化法は単なる溶剤の気化である。この気化
は強制的ガス硬化炉中で最も容易に行われる。ガス流量
と炉温度とが適切にバランスしていれば、外観的に安定
したコーティングを行うのに役立つ。気化の初期におい
ては、低温加熱と高いガス流量が望ましい。高いガス流
量は、コーティング界面から気相の 溶剤分子を物理的に除去するのに役立つ。こうすること
によって気化工程を進行させる非平衡状態を効果的に維
持される。

気化の終りの段階では、加熱を強めてコーティング中
に入っている溶剤分子に、速やかに膜を通って気化が起
るコーティングとガスの界面に行く運転エネルギーを与
える。しかし、オーバヒートは溶剤分子がガスとコーテ
ィングとの界面でよりもコーティングの中で気相に変る
ことになるので避けるべきである。オーバヒートでコー
ティング内にピンホールやふくれのような欠陥ができる
可能性がある。

本発明は次の実施例によって一層明瞭に理解されよ
う。

実施例 １ ある（Ａ）熱硬化型二液性シリコーン・エラストマー
を光ファイバに対する下塗りコーティングとして適用す
るために選択される。使用するシリコーンは、シリカ水
素化物硬化アルケンであり、ミシガン州、ミドランドの
ダウ・コーニング社が販売しているSylgard（商標）184
シリコーン・エラストマー・システムを使用する。

コーティングを行う光ファイバは高い屈折率のガラス
・コアと、コアよりも屈折率がやや低いガラス・クラッ
ドと、クラッドの上に設けられており、次に適用される
シリコーン・コーティングからファイバ・クラッドを光
学的に切り離すための比較的高い屈折率を持つ薄い外側
のガラス層とを有する。光ファイバは、約125ミクロン
の外径を有する。光ファイバを形成するこれらのガラス
はすべて溶融シリカもしくはドープされた溶融シリカで
あり、上記の薄い外側のガラス層は、Tio₂をドープした
溶融シリカ・ガラスで形成されている。

線引きされているこの光ファイバに二液性シリコーン
・エラストマー・コーティングを適用するため、前述
し、かつ第２図に示したコーティング装置を使用する。
第２図によれば、樹脂パートＡは供給ライン12を通して
上記の装置に送られる。一方、硬化剤パートＢは供給ラ
イン22を通して上記装置へ送られる。

ファイバのコーティング工程において、パートＡ成分
とパートＢ成分の混合物の温度を約25℃に保つためスタ
ティック混合機32のジャケットを通し、かつコータ40の
本体中の管を通して冷却液を供給する。流量調節ポンプ
14、24のポンピング速度を調節し、硬化したシリコーン
・コーテッド・ファイバの外径が約230ミクロンにする
ため、ファイバ表面上に50ミクロンを幾分越す厚さの液
体コーティングを行うのに十分なスタティック混合機32
とコータ40における流量を設定する。

このようにして液体コーティングを行ったファイバを
約500℃の温度に保たれた、ヘリウムの雰囲気を有する
硬化炉を通す。これらの条件により、ファイバが炉から
出る時シリコーン・ポリマー・コーティングを完全に硬
化させることができる。

炉から出た後、シリコーン・コーテッド・ファイバを
図示されていない通常の光ファイバ冷却管を通す。この
ようにすることによって、シリコーン被覆ファイバの表
面温度を、次に適用するシリコーン・ポリイミド・コー
ティングの温度まで、この場合には約25℃まで下げるこ
とができる。

シリコーン被覆ファイバに対するシリコーン・ポリイ
ミド・コポリマー・オーバコーティングの適用は、通常
の液体コーティング装置によって行うことができる。こ
の装置は、シリコーン被覆ファイバが冷却管を出た後、
直ちにシリコーン・コーティングの上に第２のコーティ
ングを適用できるように、冷却管のすぐ下に配設され
る。コータ40と同様に、ブロック・コポリマーコータも
米国特許第4531959号に示された種類のコーティング・
ダイ・アセンブリである。

使用されるシリコーン・ポリイミド・ブロック・コポ
リマーはニューヨーク州・ウォータフォードのジェネラ
ル・エレクトリック社が販売しているSiltem（商標）コ
ポリマー87−73である。このポリマーは稀釈されていな
い固体樹脂として販売されている。ファイバへの適用を
容易にするため、上記樹脂をトルエンで溶解し、重量百
分比で約10％樹脂、90％トルエンからなる樹脂溶液を得
る。この溶液をシリコーン系コーティングの上に、コー
タによって約10ミクロンの厚さの硬化コーティングをほ
どこすのに十分な樹脂溶液流量でファイバに適用する。

液体コーティングを適用した光ファイバは溶剤を除去
し、コーティングを硬化させるため強制ガス硬化炉に挿
入される。この炉は、150℃の温度に保たれ、溶剤の気
化を促進するため10リットル／分でヘリウムガスを流し
ている上部領域を有している。上部領域を通った後、フ
ァイバはヘリウムの雰囲気を有し、約600℃に保たれて
いる炉内上部領域を通る。この加熱により、ファイバ上
のブロック・コポリマー・コーティングに十分硬化され
る。

炉から出た後、ファイバは最終的にドラムに巻き取ら
れ、その特性をテストされる。ファイバは、すぐれた熱
劣化耐性を示すと同時に、光通信システムにおいてファ
イバが正常な働きをするのに必要な曲がりによる損失に
対する抵抗とクラッドによる光伝播抵抗のようなすべて
の光学的特性を維持している。さらに、組合せコーティ
ングはねばねばした性状を有さず、光ファイバがテス
ト、ケーブル化その他コーティングした光ファイバが従
来から受けて来ている製造後の処理を行うために巻戻し
ができるようなその他の物理的特性および取扱い特性を
示す。

勿論、上記の実施例および説明は、この発明の実施に
おいて使用する現在望ましい組成および手順を示すため
だけを目的としたものであり、付記した特許請求の範囲
内において当業者によって本明細書に特に述べられた材
料および技術にさまざまの改良および変更を行うことは
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による組合せコーティングをほどこ
した光ファイバの、正しい比率あるいは縮尺で示したも
のではない概略断面図であり、第２図は、この発明によ
るシリコーン・コーティングを光ファイバに適用するの
に有用な装置の概略図である。 ４……光ファイバ、５……ガラス・コア、６……ガラス
・クラッド、6a……高屈折率ガラス層、７……シリコー
ン層、８……シリコーン・ポリイミド・ブロック・コポ
リマー・カバー層、10……樹脂貯留槽、12……供給ライ
ン、14……流量調節ポンプ、20……硬化剤貯留槽、23…
…流量調節ポンプ、32……混合機、40……コータ、42…
…圧力変換器、44、46……信号ライン、50……コントロ
ーラ、60……流量コントローラ、70……炉、72……パー
ジガス入口、74……パージガス出口

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも２つの保護ポリマー・コーティ
   ングを外側表面に有しており、前記ポリマー・コーティ
   ングはシリコーン・ポリマー層の外側表面の接着された
   シリコーン・ポリイミド・ブロック・コポリマー層を含
   んでいることを特徴とするガラス光ファイバ。
2. 【請求項２】ガラス・コアとガラス・クラッドを具備
   し、前記ガラス・クラッドの外側表面にシリコーン・ポ
   リマー層を設けられていることを特徴とする請求項１記
   載のガラス光ファイバ。
3. 【請求項３】前記ガラス・クラッドが外側のガラス層と
   内側のガラス領域からなり、前記外側のガラス層が前記
   内側のガラス領域よりも高い屈折率を有することを特徴
   とする請求項２記載のガラス光ファイバ。
4. 【請求項４】ガラス光ファイバと、前記光ファイバの上
   に設けられた、少なくとも１層が実質的にシリコーン・
   コーティングである１層以上のポリマー・コーティング
   とを有するシリコーン・コーテッド光導波路において、
   前記シリコーン・コーティングに実質的にシリコーン・
   ポリイミド・ブロック・コポリマーからなるポリマー・
   オーバコーティングをほどこしたことを特徴とする光導
   波路。
5. 【請求項５】前記ガラス光ファイバが、ガラス・コア
   と、前記シリコーン・コーティングが外側に接して設け
   られているガラス・クラッドとからなることを特徴とす
   る請求項４記載のシリコーン・コーテッド光導波路。
6. 【請求項６】実質的にシリコーン・ポリイミド・ブロッ
   ク・コポリマー・コーティングからなるポリマー・オー
   バコーティングを外側のシリコーン・コーティングに適
   用するステップからなることを特徴とする外側シリコー
   ン・コーティングを有する光ファイバの取扱い特性を改
   善する処理方法。
7. 【請求項７】前記シリコーン・コーティングが前記シリ
   コーン・ポリミイド・ブロック・コポリマー以外のいか
   なる固体もしくは液体材料に接触する前に、前記シリコ
   ーン・ポリイミド・ブロック・コポリマー・オーバコー
   ティングを前記外側シリコーン・コーティングに施すこ
   とを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】前記シリコーン・ポリイミド・ブロック・
   コポリマー・オーバコーティングを揮発性の溶剤にシリ
   コーン・ポリイミド樹脂を溶解した溶液として供給する
   ことを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】前記シリコーン・ポリイミド・ブロック・
   コポリマーを溶解押出しによって適用することを特徴と
   する請求項７記載の方法。