JP3321930B2 - 光伝送用ガラスファイバおよびその製造方法 - Google Patents

光伝送用ガラスファイバおよびその製造方法

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JP3321930B2 JP24694093A JP24694093A JP3321930B2 JP 3321930 B2 JP3321930 B2 JP 3321930B2 JP 24694093 A JP24694093 A JP 24694093A JP 24694093 A JP24694093 A JP 24694093A JP 3321930 B2 JP3321930 B2 JP 3321930B2
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glass fiber
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10Coating
    • C03C25/104Coating to obtain optical fibres
    • C03C25/1065Multiple coatings

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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光通信等に利用される光
伝送用ガラスファイバおよびその製造方法に関し、特に
生産性高く線引できる被覆材料を用いた被覆構造を有す
る光伝送用ガラスファイバおよびその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ガラス母材から線引されたままのガラス
ファイバは細径で機械的強度も小さいので、一般には線
引工程においてその外周に被覆を施して、光伝送用ガラ
スファイバとする。図1に本発明の対象とする光伝送用
ガラスファイバの一例の断面構造を示すが、コアとクラ
ッドを有してなるガラスファイバ2を中心として、その
外周に緩衝被覆層として内層樹脂被覆3と、保護被覆層
として外層樹脂被覆4が設けられている。緩衝被覆層の
内層樹脂被覆3は一次コーティングを兼ねると同時に、
クッション効果を持つもので、弾性率1kg/mm2
下といった比較的軟質な樹脂からなり、保護被覆層の外
層樹脂被覆4は殻として光伝送用ガラスファイバに高い
機械的強度を付与し、光伝送損失増加を抑える効果を有
するもので、弾性率10kg/mm2 以上といった比較
的硬質な樹脂が用いられている。これらの被覆用樹脂に
は、生産性の観点から硬化速度の速い紫外線硬化型樹脂
が用いられることが多い。紫外線硬化型樹脂は、樹脂中
に含有する光重合開始剤が紫外線を吸収して開裂し、ラ
ジカル反応を起こして硬化する。
【0003】また上記構造の光伝送用ガラスファイバ1
の製造方法としては、図3に示すような線引したガラス
ファイバ2に被覆用樹脂を塗布硬化する工程を、各層ご
とに順次行なういわゆるタンデム方式の製法と、図2に
示す二層の被覆樹脂を同時に塗布硬化させる二層同時被
覆法が知られている。特に後者の場合は、内層樹脂被覆
3を硬化させる際に、外層樹脂被覆4を通して紫外線を
照射させるため、その効率が低下し、紫外線照射装置1
0を非常に強力なものにしたりした。あるいは直列に多
数の装置を配したり、また例えば特開平1−27610
5号公報に提案されているように紫外線硬化型樹脂中の
光重合開始剤の吸収有効波長を内外層の材料で変えるな
どの手段を講じている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の場合、
強力な出力の装置や多数の配置にはコストがかかるう
え、多層樹脂被覆が必要以上の紫外線を照射されたり高
温に晒され変色したり、最悪の場合には劣化する危険も
あった。また、後者のように波長の異なる光重合開始剤
を用いる場合、例えば山下宏:「熱硬化性樹脂」第11
巻、第2号、(1990)、p48〜62(合成樹脂工
業協会刊)に記載されるように、それぞれの光重合開始
剤には硬化性に大きな差があり、生産性を考慮したうえ
で実用できる吸収波長の異なる光開始剤の組み合わせは
かなり限定されるという問題があった。本発明は従来よ
り簡単な装置構成で二層被覆を同時に生産効率高く形成
できてしかも適正な被覆を有する光伝送用ガラスファイ
バおよびその製法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、ガラスファイバ外周に軟質の紫外線硬化型樹脂か
らなる内層被覆と比較的硬質の紫外線硬化型樹脂からな
る外層の二層が同時に被覆されてなる光伝送用ガラスフ
ァイバにおいて、該内層紫外線硬化型樹脂と該外層紫外
線硬化型樹脂は少なくとも1種以上の共通の光重合開始
剤を含有し、前記内層紫外線硬化型樹脂中の光重合開始
剤の配合割合が0.15〜4.0重量%、前記外層紫外
線硬化型樹脂中の光重合開始剤の配合割合が0.1〜
1.0重量%、かつ前記内層紫外線硬化型樹脂中の前記
共通光重合開始剤含有量が前記外層紫外線硬化型樹脂中
前記共通光重合開始剤含有量の1.5〜4倍であり、
前記共通の光重合開始剤がアシルホスフィンオキサイド
系化合物でであることを特徴とする。また、本発明はガ
ラスファイバ外周に軟質の紫外線硬化型樹脂からなる内
層被覆と比較的硬質の紫外線硬化型樹脂からなる外層と
の二層の被覆を形成する光伝送用ガラスファイバの製造
方法において、前記内層紫外線硬化型樹脂中の光重合開
始剤の配合割合が0.15〜4.0重量%前記外層紫
外線硬化型樹脂中の光重合開始剤の配合割合が0.1〜
1.0重量%とし、かつ前記内層被覆用紫外線硬化型樹
脂と前記外層被覆用紫外線硬化型樹脂には少なくとも1
種以上の共通の光重合開始剤を前者における含有量が後
者における含有量の1.5〜4倍であるように添加して
おき、前記共通の光重合開始剤としてアシルホスフィン
オキサイド系化合物を用い、線引直後のガラスファイバ
外周に前記内層用紫外線硬化型樹脂と前記外層用紫外線
硬化型樹脂とを同時に塗布して二層の被覆を形成し、続
いて該二層の被覆を硬化させることを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明はガラスファイバの外周に二層の紫外線
硬化型樹脂被覆層を同時に塗布、硬化することにより形
成されてなる光伝送用ガラスファイバにおいて、各層を
形成する紫外線硬化型樹脂中の光重合開始剤として高速
硬化に優れた材料を選択し、内層における該光重合開始
剤の含有量を外層のそれの1.5〜4倍となるよう配合
することにより、特殊な紫外線照射装置や多くの照射装
置の配置を必要とせず、二層同時塗布硬化線引にても内
外層ともに適正な塗膜を得ることを可能とした。
【0007】一般にガラスファイバに施す被覆の厚さ
は、それぞれ各層約10μmから100μm程度である
が、この程度の厚みになると、光の吸収による減衰を無
視できなくなる。図3に示した二層同時塗布硬化線引の
場合は、内層の紫外線硬化型樹脂の硬化に重大な影響を
及ぼす。一方紫外線硬化型樹脂の硬化反応効率は、光重
合開始剤のラジカル生成効率や紫外線照射装置の発光波
長強度とを考慮すると、本発明の目的とする紫外線硬化
型樹脂に使用できる光重合開始剤は限られたものにな
り、その結果、外層に使用される紫外線硬化型樹脂の光
開始剤に有効波長光が吸収されて、内層の硬化性が阻害
される。従って、各層の紫外線硬化型樹脂には光重合開
始剤として使用するもののうちで少なくとも1種以上を
共通の光重合開始剤にしておき、該共通する1種以上の
光重合開始剤の各々の含有量が内層において外層におけ
る含有量の1.5〜4倍という多量にするとよい。1.
5倍未満では内層の硬化性が不十分であり、また4倍を
超えると硬化反応終了後に開始剤が残留し、内層の物性
を変化させたり、最悪の場合、ガラスと被覆の界面にブ
リードして、ガラス被覆との密着力を下げ、信頼性の上
で重要な悪影響も及ぼしかねない。
【0008】なお、外層被覆用樹脂(または樹脂組成
物)中の光重合開始剤の配合割合は0.1〜1.0重量
%とすることが好ましく、0.1重量%未満では硬化速
度が低下し、外層の硬化性が不十分であり、一方1.0
重量%を超えると硬化反応終了後に開始剤が残留分とし
て樹脂中に残りファイバ表面にブリードしべたついて取
扱い上問題となる。従って、内層被覆用樹脂(または樹
脂組成物)中の光重合開始剤の配合割合は0.15重量
%〜4.0重量%とすることが特に好ましい。0.15
重量%未満では内層の硬化性が不十分であり、4.0重
量%を超えると硬化反応終了後に開始剤が残留し、内層
の物性を変化させたり、最悪の場合、ガラスと被覆の界
面にブリードして、ガラス被覆との密着力を下げ、信頼
性の上で重要な悪影響も及ぼしかねない。また本発明に
おける各被覆の厚さは、内層が10〜50m、外層が1
0〜50μm程度が一般的である。
【0009】本発明に用いる光重合開始剤としてはこの
種の被覆用紫外線硬化型樹脂に一般的に用いられる光重
合開始剤が使用できるが、各層に共通する光重合開始剤
としては、例えばベンゾフェノン系化合物、アシルホス
フィンオキサイド系化合物、アセトフェノン系化合物、
ジカルボニル系化合物などが挙げられ、特に望ましいも
のとして硬化性が高く黄変性が小さい点で非常に優れて
いるアシルホスフィンオキサイド系化合物、具体的には
2,4,6−トリメチル−ベンゾイル−ジフェニル−ホ
スフィンオキサイド等が挙げられる。本発明に用いる紫
外線硬化型樹脂としては、例えばウレタンアクリレート
系樹脂、エポアクリレート系樹脂、シリコンアクリレー
ト系樹脂、ポリオールアクリレート系樹脂、ブタジエン
アクリレート系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂
等が挙げられる。本発明の被覆用樹脂又は樹脂組成物の
成分としては、光反応性オリゴマー(プレポリマー)、
光反応性希釈剤(モノマー)、光重合開始剤の他に、酸
化防止剤、剥離剤、カップリング剤、重合禁止剤、表面
改質剤、増感剤等を含有することができる。本発明にお
いて紫外線硬化型樹脂としてウレタンアクリレート系樹
脂を用い、内層被覆にはヤング率0.05〜0.5kg
/mm2ウレタンアクリレート系樹脂を、外層被覆にはヤン
グ率10〜100kg/mm2のウレタンアクリレート系樹
脂をそれぞれ用い、両者に共通する光重合開始剤として
アシルスルフィンオキサイドを用いると、特に良好な光
伝送用ガラスファイバが、二層同時塗布硬化線引方法に
より製造できる。
【0010】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。 〔例〕図3に示した二層同時塗布硬化線引法により二層
被覆光伝送用ガラスファイバを製造した。得られた二層
被覆光伝送用ガラスファイバは、外径125μmのガラ
スファイバ外周に内層外径200μm、外層外径250
μmの二層の紫外線硬化型樹脂を線速500μm/mi
nで塗布、硬化させた。内層の紫外線硬化型樹脂の硬化
度を溶剤抽出法によりゲル分率で評価した。被覆樹脂と
しては内層用としてヤング率0.1kg/mm2 の軟質
のウレタンアクリレート樹脂を、外層用としてヤング率
70kg/mm2 の比較的硬質のウレタンアクリレート
樹脂を用いた。光重合開始剤としては内層、外層ともに
アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤(Luci
rin(商標)、BASF社製)を用い、それぞれの含
有量を表1に示す比率とした。内層樹脂のゲル分率およ
びガラス界面での光重合開始剤のブリードの有無の結果
も併せて表1に示す。ここでゲル分率とは、樹脂がどの
程度硬化しているかを示す指標であり、被覆の初期重量
をW0 とし、この被覆から未ゲル成分を溶剤抽出した後
の被覆重量をWとするとき、ゲル分率=(W/W0 )×
100(%)の式で示される。従ってゲル分率は高いほ
うが望ましい。被覆として一般的には90%以上のゲル
分率が望ましい。
【0011】
【表1】
【0012】表1の結果から明らかなように、本発明の
限定する範囲内にある例3〜例5において90%以上の
ゲル分率が得られ、しかもガラス界面でのブリードのな
い好ましい被覆が形成されていた。
【0013】以上説明したように、本発明によればガラ
スファイバの外周に二層の紫外線硬化型樹脂被覆層を同
時に形成されてなる光伝送用ガラスファイバにおいて、
各層を形成する紫外線硬化型樹脂中の光重合開始剤とし
て高速硬化に優れた材料を共通に用い、該比重合開始剤
の含有量が内層において外層の1.5〜4倍となるよう
に多く配合することにより、特殊な紫外線照射装置や多
数の照射装置を設ける必要なく二層同時塗布硬化線引に
ても内外層ともに適正な硬化状態の被覆光ファイバを得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は本発明に係る光伝送用ガラスファイバの断面
図である。
【図2】は本発明に係る二層同時塗布硬化線引により光
伝送用ガラスファイバを製造する方法の概略説明図であ
る。
【図3】は従来のタンデム法による光伝送用ガラスファ
イバの製造の概略説明図である。
【符号の説明】
1 光伝送用ガラスファイバ、 2 ガラスファイ
バ、 3 内層樹脂被覆、 4 外層樹脂被覆、
5 母材送り装置、 6 線引炉、 7線引装
置、 8 母材、 9 二層被覆同時塗布装置、
10 紫外線照射装置、 11 引取りキャプスタ
ン、 12 巻取装置、 13 紫外線照射装置、
14 紫外線照射装置、 15 塗布装置、
16 塗布装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03C 25/00 - 25/68 C08F 2/00 - 2/50 C08F 290/06 G02B 6/44

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラスファイバ外周に軟質の紫外線硬化
    型樹脂からなる内層被覆と比較的硬質の紫外線硬化型樹
    脂からなる外層の二層が同時に被覆されてなる光伝送用
    ガラスファイバにおいて、該内層紫外線硬化型樹脂と該
    外層紫外線硬化型樹脂は少なくとも1種以上の共通の光
    重合開始剤を含有し、前記内層紫外線硬化型樹脂中の光
    重合開始剤の配合割合が0.15〜4.0重量%、前記
    外層紫外線硬化型樹脂中の光重合開始剤の配合割合が
    0.1〜1.0重量%、かつ前記内層紫外線硬化型樹脂
    中の前記共通光重合開始剤含有量が前記外層紫外線硬化
    型樹脂中の前記共通光重合開始剤含有量の1.5〜4倍
    であり、前記共通の光重合開始剤がアシルホスフィンオ
    キサイド系化合物であることを特徴とする光伝送用ガラ
    スファイバ。
  2. 【請求項2】 ガラスファイバ外周に軟質の紫外線硬化
    型樹脂からなる内層被覆と比較的硬質の紫外線硬化型樹
    脂からなる外層との二層の被覆を形成する光伝送用ガラ
    スファイバの製造方法において、前記内層紫外線硬化型
    樹脂中の光重合開始剤の配合割合が0.15〜4.0重
    量%前記外層紫外線硬化型樹脂中の光重合開始剤の配
    合割合が0.1〜1.0重量%とし、かつ前記内層被覆
    用紫外線硬化型樹脂と前記外層被覆用紫外線硬化型樹脂
    には少なくとも1種以上の共通の光重合開始剤を前者に
    おける含有量が後者における含有量の1.5〜4倍であ
    るように添加しておき、前記共通の光重合開始剤として
    アシルホスフィンオキサイド系化合物を用い、線引直後
    のガラスファイバ外周に前記内層用紫外線硬化型樹脂と
    前記外層用紫外線硬化型樹脂とを同時に塗布して二層の
    被覆を形成し、続いて該二層の被覆を硬化させることを
    特徴とする上記製造方法。
  3. 【請求項3】 上記紫外線硬化型樹脂がウレタンアクリ
    レート系樹脂であることを特徴とする請求項2記載の製
    造方法。
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