JP3487314B2 - 被覆光ファイバの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信等に好適に使用
可能な被覆光ファイバの製造方法に関し、より詳しく
は、良好なゼロストレスエイジング（Zero-Stress Agin
g ）性ないし良好な耐湿性・耐水性を有する被覆光ファ
イバの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、長尺光ファイバの安定製造技術が
確立され、実用上充分な強度を維持する光ファイバが製
造可能となったことに伴い、各家庭まで光ファイバを敷
設する計画が世界的に進められている。

【０００３】しかしながら、長距離用光ファイバの主力
である石英系光ファイバにおいては、応力を付与した状
態で放置した場合に、ある程度の時間経過後に破断する
現象（「静疲労」現象）が生じることが知られている。
このような静疲労の原因は、一般に、ガラス表面に存在
する微小な傷が、水蒸気の存在下で応力により成長する
ためと考えられている。

【０００４】この静疲労を軽減する目的で、今日まで光
ファイバに対して種々の改善がなされてきた。例えば、
光ファイバの製造方法における工夫で静疲労特性を改善
する方法として、特開昭５７−１４５０４３号公報に開
示されているように、光ファイバの伸び率に換算して
０．０５％以上の張力で線引する手法が知られている。

【０００５】また、他の疲労特性の改善手段として、特
開平２−２７３０８号公報に開示されているように、石
英系ガラスファイバの外側にカーボン膜を施して、いわ
ゆるカーボンコートファイバとすることも知られてい
る。

【０００６】これらの提案以外にも、被覆層の改良によ
り疲労特性を改善する試みも提案されており、例えば、
特開平６−１０２４４１号公報に開示されているよう
に、被覆層に水溶性の微粒子を添加する手法が知られて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したような静疲労
の問題に加え、近年、高温水中や高温高湿等の過酷な条
件下では、光ファイバに応力を付与しない場合にも該光
ファイバの強度が低下するというゼロストレスエイジン
グ（Zero-Stress Aging 、以下「Z.S.A 」と略す）の問
題があることが明らかになってきた（このZ.S.A の詳細
については、文献：Aging Behavior of Optical Fiber
s；H.H.Yuce、International Wire & CableSymposium P
roceedings、６０５−６１１（１９９２）を参照するこ
とができる）。このZ.S.A は、光ファイバを構成するガ
ラスが周囲の水分等により溶解され、光ファイバガラス
表面に微小な凹凸が生成することに起因して生ずると考
えられている。

【０００８】本発明者の検討によれば、前記した特開昭
５７−１４５０４３号公報の線引による手法ではZ.S.A.
の抑制効果は得られないことが判明している。また、前
記特開平２−２７３０８号公報に開示されているカーボ
ンコートファイバをZ.S.A 抑制効果を発揮させるような
構成とした場合には、製造工程が複雑となって高コスト
となり実用性に問題がある。更に、前記特開平６−１０
２４４１号公報に開示されているような被覆樹脂への水
溶性微粒子の添加は、Z.S.A をある程度抑制する効果が
あるものの、該微粒子の添加により、被覆光ファイバの
長尺製造時に、被覆樹脂を塗布するためのダイス（die
）内で上記微粒子の堆積が生じ易く、したがって安定
製造が困難であるという欠点がある。

【０００９】 本発明の目的は、上記した従来技術の欠
点を解消した被覆光ファイバの製造方法を提供すること
にある。

【００１０】 本発明の他の目的は、耐湿性・耐水性を
改良した被覆光ファイバの製造方法を提供することにあ
る。

【００１１】 本発明の更に他の目的は、耐Z.S.A 特性
を改良した被覆光ファイバの製造方法を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究の
結果、被覆光ファイバの耐Z.S.A 特性ないし耐湿性・耐
水性の改良においては、被覆とガラスファイバ表面との
化学的相互作用（水素結合等の化学結合、分子間力等）
が極めて重要であることを見出した。本発明者は該知見
に基づき更に研究を重ねた結果、このような化学的相互
作用は、特定条件下における温水浸漬前後の引張り強度
の「維持率」によって正確に評価可能なことを見出し
た。

【００１３】

【００１４】本発明者は更に研究を重ねた結果、上記し
た被覆−ガラスファイバ表面間の化学的相互作用は、該
被覆のガラスファイバ接触部分を構成する樹脂の層を石
英表面に形成、温水浸漬した後に剥離した際の該石英表
面に対する水の接触角（以下「剥離接触角」という）に
よっても正確に評価可能であり、更には、特定の剥離接
触角を与える樹脂からなる被覆を有する被覆光ファイバ
が、耐Z.S.A 特性ないし耐湿性・耐水性に優れているこ
とを見出した。

【００１５】 本発明の被覆光ファイバの製造方法は、
上記知見に基づくものであり、より詳しくは、ガラスフ
ァイバの外周上に接する第１の被覆層を形成した後、該
第１の被覆層の外周上に配置された第２の被覆層を形成
して複数の被覆層からなる被覆光ファイバを製造する被
覆光ファイバの製造方法であって、ビニル基またはメル
カプト基を有するシランカップリング剤を０．５重量％
〜５重量％含有し（重量％は樹脂自体の重量を基準）、
かつ樹脂硬化層と石英板の積層体を８０±０．５℃の恒
温水槽中で温水に７日間浸漬した後に樹脂の層を剥離し
た際の該石英表面に対する水の接触角が３６°以上を与
える紫外線硬化型樹脂を用いて上記第１の被覆層を形成
した後、上記第１の被覆層の外周上に上記第２の被覆層
を形成し、８０±０．５℃の恒温水槽中で温水に３０日
間浸漬後の２５℃、５０％ＲＨにおける引張り強度の維
持率を９５％以上にすることを特徴とするものである。

【００１６】

【作用】本発明において上記した剥離接触角は、後述す
るように、石英板上に、被覆のガラスファイバに接する
部分（以下「内層」という）を構成する樹脂を塗布・硬
化させ、該硬化樹脂からなる層を引き剥した後の石英板
表面の接触角を測定することにより得られる。本発明者
の知見によれば、このようにして硬化樹脂層を引き剥し
た後の石英の極表面には、内層樹脂−石英間の化学的相
互作用（例えば、化学的結合）に基づき、該樹脂からな
る極薄い層が（少なくとも部分的に）石英表面に形成さ
れているため、このようにして形成された石英／内層樹
脂薄層の接触角（剥離接触角）を用いることにより、上
記した内層樹脂−石英間の化学的相互作用の程度が正確
に評価可能となるものと推定される。

【００１７】従来より、最内層の被覆樹脂とガラスとの
密着力を評価する方法としては、「引抜力」測定法が提
案されているが、本発明者の検討によれば、これらの方
法は、いずれも密着力以外の因子が相当程度に測定デー
タに関与するため、測定データは正確に密着力のみを反
映せず、したがって、これらの評価法を用いた場合に
は、耐Z.A.S 特性に優れた被覆光ファイバを得ることは
できなかった。

【００１８】上記「引抜力」測定法とは、被覆除去用の
治具を用いて被覆光ファイバから被覆を除去する際に必
要とされる力を測定する評価方法である。この方法にお
いては、１９９４年度「電子情報通信学会春季大会」予
稿集（Ｂ−９４０）に記載されているように、被覆が除
去される際に該被覆層がアコーディオン状に圧縮される
現象も併せて生じ、密着力以外に「内層被覆樹脂の硬
さ」や「外層被覆樹脂の硬さ」等にも影響を受けるた
め、最内層の被覆樹脂とガラスとの密着力を正確に評価
することは困難である。

【００１９】これに対して、本発明者の知見によれば、
内層樹脂−ガラス間の化学的相互作用の評価に際して被
覆光ファイバ自体の「強度維持率」ないし「剥離接触
角」を用いる本発明においては、「樹脂層」自体の特性
による影響を測定データから実質的に排除できるため、
内層樹脂−ガラス間の化学的相互作用（ないし密着力）
のより正確な評価が可能となり、この正確な内層樹脂−
ガラス間の化学的相互作用の評価に基づいて、良好な耐
湿性・耐水性を有する被覆光ファイバを容易に得ること
ができる。

【００２０】本発明者の知見によれば、良好な内層樹脂
−ガラス間の化学的相互作用ないし密着力を有する本発
明の被覆光ファイバにおいては、内層樹脂がファイバガ
ラス表面に良好に密着しているため、水の（分子レベル
での）ガラス表面への接近が妨げられ、および／又は有
機物−ガラス間の結合に基づき、水−ガラス結合の生成
が妨げられるため、ガラスファイバの水への溶解ないし
該ファイバ表面の微細な凹凸の発生が効果的に抑制さ
れ、耐Z.S.A 性ないし耐水・耐湿性が向上するものと推
定される。

【００２１】以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本
発明を詳細に説明する。

【００２２】（被覆光ファイバ）光伝送用ガラスファイ
バの外周上に、１層以上の被覆層からなる被覆が配置さ
れた構成を有する限り、本発明の被覆光ファイバの構造
は特に制限されない。被覆全体の薄肉化と、被覆光ファ
イバの機械的特性（例えば、耐マイクロベンド特性）と
のバランスの点からは、該被覆は、後述するような緩衝
層の作用を有する第１の被覆層（比較的硬度が低い内
層）と、比較的硬度が高い第２の被覆層（外層）とを含
む、少なくとも２層の被覆層からなることが好ましい。
これらの第１および／又は第２の被覆層は、それぞれ、
高分子化合物、更には硬化型樹脂からなることが好まし
い。好適な硬化特性が容易に得られる点からは、この硬
化型樹脂は、紫外線硬化型樹脂（例えば、紫外線硬化型
ウレタン樹脂等）からなることが特に好ましい。

【００２３】図１は、本発明の被覆光ファイバ心線（な
いし素線）の構造の一態様を示す部分模式斜視図であ
る。

【００２４】図１を参照して、この被覆光ファイバは、
光伝送用ガラスファイバ（例えば、石英系ガラスファイ
バ）１と、該ガラスファイバ１の外周に配置された被覆
層２とから構成される。光伝送用ガラスファイバ１は、
通常、コア（図示せず）と、該コアの外側に設けられた
クラッド（図示せず）とから構成される。光伝送用ガラ
スファイバ１の外径は、通常は１２５μｍであることが
好ましい（シングルモードまたはマルチモード光ファイ
バの場合）。

【００２５】被覆光ファイバを構成する被覆が２つの被
覆層からなる態様の一例を、図２の部分模式斜視図（お
よび図３の模式断面図）に示す。図２および図３を参照
して、このような態様においては、被覆２は、光伝送用
ガラスファイバ１の外周に配置された第１の被覆層２ａ
と、該第１の被覆層２ａの外周に配置された第２の被覆
層２ｂとから構成される。

【００２６】本発明の被覆光ファイバは、図３の模式断
面図に示すように、被覆２の外側に、光ファイバ同士を
相互に識別するための着色層３を、必要に応じて有して
いてもよい。また、用途によっては、図４の模式断面図
に示すように、複数本の本発明の被覆光ファイバ（素
線）を並行に配列し、更に一括被覆４が施された形態
（いわゆる「リボン」状）としてもよい。

【００２７】（強度維持率）本発明においては、被覆光
ファイバは、温水浸漬後の「引張り強度」の維持率が９
０％以上、更には９５％以上（特に９７％以上）である
ことが好ましい。被覆光ファイバがこのような強度維持
率を有するか否かは、より具体的には、以下の方法によ
り判別することが可能である。

【００２８】（引張り強度）本発明においては、引張り
（破断）強度の測定条件としては、以下の条件が好適に
使用可能である。

【００２９】引張り破断強度測定機器：テンシロン万能
型引張試験機（商品名ＵＴＭ−３−１００、トーヨーボ
ールドウィン社製） 標線間距離：３００ｍｍ 引張り速度：１００ｍｍ／分 引張り試験環境：２５℃、５０％ＲＨ 測定回数：２０回 図６は、本発明における引張り破断強度測定方法の一態
様を示す部分模式斜視図である。図６を参照して、ロー
ドセル２１に接続されたエアーチャック２２に、上下の
マンドレル（直径１５０ｍｍ）２３および２４にそれぞ
れ１重に巻かれた、測定対象たる被覆光ファイバ１１の
一端が挟持され、該光ファイバ１１の他端は他のエアー
チャック２５に挟持されている。引張り破断強度の測定
に際しては、例えば、下方のエアーチャック２５を所定
の引張り速度で下方に引張り、光ファイバ１１が切断し
た際の荷重をロードセル２１で測定して、該切断の際の
荷重 （引張り破断強度）を求める。

【００３０】（温水浸漬）上記した方法により、引張り
強度を測定した被覆光ファイバ１１を、次いで温水に浸
漬させる。すなわち、該被覆光ファイバの一部（長さ：
約２５０ｃｍ）を、直径約２０ｃｍのコイル状に巻いた
後、８０℃（±０．５℃）の恒温水槽中で、温水に３０
日間浸漬させる。上記温水としてはイオン交換水を用
い、そのｐＨを５〜７程度（好ましくは、ｐＨ＝６程
度）に調整しつつ上記浸漬を行う。

【００３１】このようにして３０日間温水浸漬を行った
後の被覆光ファイバを、２５℃／５０％ＲＨで２４状態
調整した後、上記と同様の方法で該ファイバの引張強度
を評価する。

【００３２】本発明の被覆光ファイバにおいては、上記
２０回の測定により求めた強度維持率、すなわち、Ｓ_A
（温水浸漬後の破断強度のメジアン値）と、Ｓ₀ （温水
浸漬前の破断強度のメジアン値）との比（Ｒ_S ＝１００
×Ｓ_A ／Ｓ₀ ）が、９０％以上であることが好ましく、
９５％以上（特に９７％以上）であることが更に好まし
い。

【００３３】（剥離接触角）本発明の被覆光ファイバに
おいては、該光ファイバを構成する被覆の少なくともガ
ラスファイバに接する部分（内層）が、剥離接触角３６
°以上の樹脂からなることが好ましい。このような剥離
接触角は、以下に示す方法により測定することが可能で
ある。

【００３４】すなわち、まず、光学研磨により透明とし
た円板状の石英板（直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍ；合成石
英を光学研磨したもの）を９７％硫酸（濃硫酸）中に常
温（２５℃）で５分間浸漬した後、水洗し、１日（２４
時間）程度風乾により乾燥して（１００℃で１２時間乾
燥させてもよい）清浄化する。

【００３５】上記により清浄化した石英板の表面（全
面）上に、被覆層（被覆が複数の被覆層からなる際に
は、最内層）形成用の樹脂を、スピンコーターを用いて
塗布して塗布膜を形成する。次いで、該塗布膜を硬化さ
せて、硬化後の塗布膜の厚さが約３０μｍの樹脂硬化層
−石英板の積層体を得る。該樹脂として、紫外線硬化型
樹脂を用いる場合には、例えば、窒素気流中、照射光量
１００ｍＪ／ｃｍ² で硬化させればよい。

【００３６】次に、恒温恒湿室（２５^。Ｃ、５０％Ｒ
Ｈ）内において、石英円板１２と、該石英板上で上記に
より硬化させた塗布膜１３との間にその周囲部分からカ
ミソリ刃等で１ｍｍ程度の「切込み」を入れ、図７の模
式断面図に示すように該周囲部分の硬化膜を取り除く。
その後、セロハンテープ等の粘着テープ１４を該硬化膜
１３の中央部分に貼り、次いで該粘着テープ１４を上方
（垂直方向）に引張ることにより、硬化膜１３を石英板
１２から剥離する。

【００３７】図８の模式断面図を参照して、このように
硬化膜を剥離した石英板１２ａ表面上の中央部分（中央
付近の直径１０ｍｍ程度の部分）にイオン交換水を滴下
し、直径１ｍｍ程度の水滴を形成する。滴下１分後に、
当該水滴の接触角を、協和界面科学（株）製の接触角計
ＣＡ−Ｄ型を用いて測定する（図８に示すように、顕微
鏡で石英板１２ａを横から観察して、水滴１５の接触角
を求める）。該測定により得られた３個の測定値を平均
して、測定対象たる樹脂の「剥離接触角」とする。

【００３８】（温水浸漬後の剥離接触角）上記した剥離
接触角の測定におけると同様の方法により樹脂硬化層−
石英板の積層体を作製した後、この積層体を、上記した
被覆光ファイバの温水浸漬と同様の条件下で温水に浸漬
させる。すなわち、該積層体を、８０℃（±０．５℃）
の恒温水槽中で、温水に７日間浸漬させる。上記温水と
してはイオン交換水を用い、そのｐＨを５〜７程度（好
ましくは、ｐＨ６程度）に調整しつつ上記浸漬を行う。

【００３９】このようにして７日間温水浸漬を行った後
の樹脂硬化層−石英板の積層体を温水から取りだした直
後に、上記と同様の方法で該石英板の剥離接触角を測定
する。

【００４０】本発明の被覆光ファイバにおいては、上記
の測定により求めた剥離接触角が３６°以上であること
が好ましく、更には３８°以上（特に４０°以上）であ
ることが好ましい。

【００４１】本発明においては、上記温水浸漬前後の剥
離接触角維持率、すなわち、θ_A （温水浸漬後の剥離接
触角の平均値）と、θ₀ （温水浸漬前の剥離接触角の平
均値）との比（Ｒ_θ ＝１００×θ_A ／θ₀ ）が、７０
％以上であることが好ましく、７５％以上（特に８０％
以上）であることが更に好ましい。

【００４２】（被覆を構成する材料）本発明の被覆光フ
ァイバを構成する被覆が、図２に示したように第１の被
覆層２ａと第２の被覆層２ｂとからなる態様において
は、第１の被覆層２ａの厚さは、７〜５０μｍ程度が好
ましい。該第１の被覆層２ａを構成する材料（硬化後）
のヤング率は、０．０１〜０．５ｋｇ／ｍｍ² 程度、更
には０．０３〜０．３０ｋｇ／ｍｍ² 程度、特に０．０
５〜０．２０ｋｇ／ｍｍ² 程度が好ましい。

【００４３】一方、第２の被覆層２ｂの厚さは、５〜５
０μｍ程度が好ましい。該第２の被覆層２ｂを構成する
材料（硬化後）のヤング率は、１０ｋｇ／ｍｍ² 以上
（更には３０ｋｇ／ｍｍ² 以上）が好ましい。このヤン
グ率は、通常２００ｋｇ／ｍｍ² 以下（更には１７０ｋ
ｇ／ｍｍ² 以下）が好ましい。

【００４４】本発明の被覆光ファイバを、光ファイバケ
ーブルの心線（ないし素線）として用いる場合、最も外
側の被覆（第２の被覆層２ｂ）の外径は、２５０μｍ以
下であることが好ましい。

【００４５】本発明における被覆層形成用の樹脂として
は、該被覆層の耐久性の点からは、硬化型樹脂を用いる
ことが好ましい。本発明において使用可能な硬化型樹脂
は特に限定されないが、高速のファイバ被覆を容易とす
る点からは、紫外線硬化型樹脂を用いることが好まし
い。紫外線硬化型樹脂の好適な例としては、例えば、ウ
レタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、シリ
コンアクリレート系、フッ化アクリレート系の紫外線硬
化型樹脂が挙げられる。一方、熱硬化型樹脂の好適な例
としては、例えば、シリコーン系の樹脂が挙げられる。

【００４６】（添加剤）本発明においては、上記した被
覆を構成する樹脂に、必要に応じて添加剤を含有させて
もよい。耐Z.S.A 特性（特に湿気、水中でのガラスとの
密着力）を改善する点からは、このような添加剤として
シランカップリング剤を用いることが好ましい。

【００４７】シランカップリング剤を用いる場合、その
添加量は、当該シランカップリング剤ないし最内層樹脂
の種類、被覆光ファイバの用途（例えば、海底光ファイ
バケーブル）等により適宜調整することが可能である
が、通常、（樹脂の重量を基準として）０．５重量％以
上５重量％以下であることが好ましく、更には１重量％
以上３重量％以下であることが好ましい。このシランカ
ップリング剤の添加量が０．５重量％未満では、該添加
の効果が不充分であり、一方、５重量％を越えると樹脂
の特性変化（例えば、硬化性の低下）が生じ易くなる。

【００４８】該シランカップリング剤としては、シリカ
ガラスを形成するＳｉＯ₂ 単位と親和性を有する基（例
えば、メトキシ基、エトキシ基等）および樹脂と親和性
を有する有機系官能基（例えば、アルキル基）との双方
を有する化合物が好ましく用いられる。

【００４９】上記シランカップリング剤としては、温水
浸漬後の被覆−ファイバガラス間の密着力の点からは、
ビニル基、および／又はメルカプト基を有するシランカ
ップリング剤が特に好ましく用いられる。

【００５０】本発明においては、被覆の最内層樹脂とし
て紫外線硬化型樹脂を用い、且つ該樹脂にシランカップ
リング剤を添加して用いた場合、これらの効果の組合せ
に基づき、ガラス表面と特に強固な密着性を有する被覆
が形成可能となり、耐水性・耐湿性に優れ、更には耐Z.
S.A 特性にも優れた被覆光ファイバが得られる。

【００５１】（被覆光ファイバの製造法）本発明の被覆
光ファイバの製造法は特に限定されないが、該被覆光フ
ァイバ（被覆が内層と外層とからなる態様）は、例え
ば、図９に模式断面図を示すような線引装置を用いて好
適に製造することが可能である。

【００５２】すなわち、図９を参照して、光ファイバ母
材４１を線引炉４２において線引して、ガラス光ファイ
バ１を得る。次いで該ガラス光ファイバ１を第１の樹脂
塗布装置４３ａに通過させて、紫外線硬化型樹脂からな
る第１の塗布層（図示せず）を該ファイバ１上に設けた
後、該ファイバ１を第１の紫外線照射装置４４ａに通過
させて、上記紫外線硬化型樹脂からなる第１の塗布層を
硬化させ、ファイバ１上に第１の被覆層２ａ（図２）を
形成する。上記第１の紫外線照射装置４４ａは、ガラス
光ファイバ１が通過すべき中空筒状体４５ａと、紫外線
硬化型樹脂の塗布層に紫外線を照射する紫外線ランプ４
６ａと、該紫外線を反射する反射鏡４７ａとから構成さ
れている。

【００５３】次いで、上記第１の被覆層２ａを形成した
光ファイバ１を、第２の樹脂塗布装置４３ｂに通過させ
て、紫外線硬化型樹脂からなる第２の塗布層（図示せ
ず）を該ファイバ１上に設けた後、該ファイバ１を第２
の紫外線照射装置４４ｂに通過させて、上記紫外線硬化
型樹脂からなる第２の塗布層を硬化させ、前記第１の被
覆層２上に第２の被覆層２ｂ（図２）を形成して、図２
に示した構成を有する被覆光ファイバ４８を得る。上記
第２の紫外線照射装置４４ｂは、前記第１の紫外線照射
装置４４ａと同様に、ガラス光ファイバ１が通過すべき
中空筒状体４５ｂと、紫外線硬化型樹脂の塗布層に紫外
線を照射する紫外線ランプ４６ｂと、該紫外線を反射す
る反射鏡４７ｂとから構成されている。

【００５４】上記のようにして得られた被覆光ファイバ
４８は、次いで、巻取機４９に巻き取られる。

【００５５】以下、実施例により本発明を更に具体的に
説明する。

【００５６】

【実施例】図９に示した線引装置を用いて、光ファイバ
母材４１を線引炉４２で線引して、コアと、該コアの周
囲に配置されたクラッドとからなる光伝送用ガラスファ
イバ１（シングルモード、外径１２５μｍ）を得た。次
いで、該光ファイバ１を第１の樹脂塗布装置４３ａに通
過させて、該ガラスファイバ１上に、（硬化後に軟らか
い被覆層を与える）紫外線硬化型ウレタンアクリレート
樹脂からなる塗布層を設けた後、更に紫外線照射ランプ
４６ａを備えた第１の紫外線照射装置４４ａに通過させ
ることにより該紫外線硬化型樹脂の塗布層を硬化させ
て、ガラスファイバ１上に第１の被覆層２ａ（図２）を
形成した。

【００５７】この第１の被覆層２ａ形成の際に用いた樹
脂（内層樹脂）の組成を下記表１に示す。表１に示した
ように、試料Ｐ−１、および試料Ｐ−２においては上記
ウレタンアクリレート樹脂にビニル系カップリング剤
を、それぞれ０．５０重量％および２重量％（ウレタン
アクリレート樹脂の重量を基準、以下の「カップリング
剤添加量の記載」において同様）添加して上記第１の被
覆層２ａ形成に用いた。一方、試料Ｐ−３、およびＰ−
４においては上記ウレタンアクリレート樹脂にメルカプ
ト系カップリング剤を、それぞれ１重量％および３重量
％添加して上記第１の被覆層２ａ形成に用いた。

【００５８】次いで、上記により第１の被覆層２ａを形
成したファイバ１を、第２の樹脂塗布装置４３ｂに通過
させて、該ガラスファイバ１上に、（硬化後に硬い被覆
を与える）紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂から
なる塗布層を設け、更に、紫外線照射ランプ４６ｂを備
えた第２の紫外線照射装置４４ｂに通過させることによ
り該紫外線硬化型樹脂の塗布層を硬化させて、ガラスフ
ァイバ１上に第２の被覆層２ｂを形成し、図２に示す構
成を有する外径２４０μｍの被覆光ファイバ４８を得た
（表１に示したＰ−１〜Ｐ−４、およびＲ−１〜Ｒ−６
において、第２の被覆層２ｂの厚さおよびヤング率は共
通）。このようにして、共通の外径２４０μｍを有する
１０種類の被覆光ファイバＰ−１〜Ｐ−４、およびＲ−
１〜Ｒ−６を得た。

【００５９】

【表１】

【００６０】＜引張り強度維持率の測定＞上記で得た１
０種類の被覆光ファイバについて、図６に示した測定装
置を用い、下記の条件下で、それぞれの引張り（破断）
強度を測定した。

【００６１】引張り破断強度測定機器：テンシロン万能
型引張試験機（商品名ＵＴＭ−３−１００、トーヨーボ
ールドウィン社製） 標線間距離：３００ｍｍ 引張り速度：１００ｍｍ／分 引張り試験環境：２５℃、５０％ＲＨ 測定回数：２０回 上記測定により得られた引張り破断強度のデータ（２０
回測定データのメジアン値）を、表１の「強度（オリジ
ナル）」の欄に示す。

【００６２】＜温水浸漬＞上記で得た１０種類の被覆光
ファイバを、温水に浸漬させた。すなわち、該被覆光フ
ァイバの一部（長さ：約２５０ｃｍ）を、直径約２０ｃ
ｍのコイル状に巻いた後、８０℃（±０．５℃）の恒温
水槽中で、温水に３０日間浸漬させた。上記温水として
はイオン交換水を用い、そのｐＨを５〜７程度（好まし
くは、ｐＨ＝６程度）に調整しつつ上記浸漬を行った。

【００６３】このようにして３０日間温水浸漬を行った
後の被覆光ファイバを、２５℃／５０％ＲＨで２４時間
状態調整した後、上記と同様の方法で引張強度を評価し
た。この測定により得られた引張り破断強度のデータ
（２０回測定データのメジアン値）を、表１の「強度
（３０日後）」の欄に示す。

【００６４】このようにして求めた被覆光ファイバの引
張強度データを用いて、強度維持率、すなわち、Ｓ
_A （温水浸漬後の破断強度のメジアン値）と、Ｓ₀ （温
水浸漬前の破断強度のメジアン値）との比（Ｒ_S ＝１０
０×Ｓ_A ／Ｓ₀ ）を計算により求めた。このような測定
により得られた強度維持率のデータを、表１の「強度維
持率」の欄に示す。表１に示したように、本発明の被覆
光ファイバ（Ｐ−１〜Ｐ−４）はいずれも９０％以上の
良好な強度維持率を示した。

【００６５】＜剥離接触角の測定＞上記した１０種類の
被覆光ファイバＰ−１〜Ｐ−４およびＲ−１〜Ｒ−６の
第１被覆層２ａに形成に用いた樹脂（内層樹脂）につい
て、それぞれ、以下の方法で剥離接触角を測定した。

【００６６】すなわち、光学研磨により透明とした円板
状の石英板（直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍ；合成石英を光
学研磨したもの）を９７％硫酸（濃硫酸）中に常温（２
５℃）で５分間浸漬した後、水洗し、１日（２４時間）
程度風乾により乾燥して清浄化した。

【００６７】上記により清浄化した石英板の表面（全
面）上に、内層樹脂をスピンコーターにより塗布して塗
布膜を形成した。次いで、該塗布膜を、照射光量１００
ｍＪ／ｃｍ² で硬化させて、樹脂硬化層（厚さ：約３０
μｍ）−石英板の積層体を得た。

【００６８】次に、恒温恒湿室（２５^。Ｃ、５０％Ｒ
Ｈ）内において、上記積層体の石英円板と硬化塗布膜と
の間にその周囲部分からカミソリ刃で１ｍｍ程度の「切
込み」を入れ、該周囲部分の硬化膜を取り除いた後、セ
ロハンテープを該硬化膜に貼り、次いで該セロハンテー
プを上方（垂直方向）に引張ることにより、硬化膜を石
英板から剥離した。このように硬化膜を剥離した石英板
表面上の中央部分（中央付近の直径１０ｍｍ程度の部
分）にイオン交換水を滴下し、直径１ｍｍ程度の水滴を
形成した。滴下１分後に、当該水滴の接触角を、それぞ
れ協和界面科学（株）製の接触角計ＣＡ−Ｄ型を用いて
測定した。該測定により得られた３個の測定値を平均し
て、測定対象たる樹脂の「剥離接触角」とした。このよ
うな測定により得られた剥離接触角のデータを、表１の
「接触角（オリジナル）」の欄に示す。

【００６９】＜温水浸漬後の剥離接触角の測定＞上記し
た剥離接触角の測定と同様の方法により樹脂硬化層−石
英板の積層体を得た後、この積層体を上記した被覆光フ
ァイバの温水浸漬と同様の条件下で温水に浸漬させた。
すなわち、該積層体を、８０℃（±０．５℃）の恒温水
槽中で、温水に７日間浸漬させた。上記温水としてはイ
オン交換水を用い、そのｐＨを５〜７程度（好ましく
は、ｐＨ６程度）に調整しつつ上記浸漬を行った。

【００７０】このようにして７日間温水浸漬を行った後
の樹脂硬化層−石英板の積層体を取りだした直後に、上
記と同様の方法で該石英板の剥離接触角を測定した。こ
のような測定により得られた剥離接触角のデータを、表
１の「接触角（劣化後）」の欄に示す。表１に示したよ
うに、本発明の被覆光ファイバ（Ｐ−１〜Ｐ−４）はい
ずれも温水浸漬（劣化）後に３６°以上の剥離接触角を
示した。

【００７１】一方、上記温水浸漬前後の剥離接触角の維
持率、すなわち、θ_A （温水浸漬後の剥離接触角の平均
値）と、θ₀ （温水浸漬前の剥離接触角の平均値）との
比（Ｒ_θ ＝１００×θ_A ／θ₀ ）は、以下の通りであ
った。

【００７２】Ｐ−１：７５．５％ Ｐ−２：８０．４％ Ｐ−３：８９．７％ Ｐ−４：８６．２％ Ｒ−１：４２．０％ Ｒ−２：６６．７％ Ｒ−３：６８．６％ Ｒ−４：５１．９％ Ｒ−５：５６．６％ Ｒ−６：５７．１％ 上記したように、本発明の被覆光ファイバ（Ｐ−１〜Ｐ
−４）はいずれも７０％以上の剥離接触角を示した。

【００７３】上述したように、本発明の被覆光ファイバ
Ｐ−１〜Ｐ−４については、前記「強度維持率」、「温
水浸漬後の剥離接触角」および「剥離接触角の維持率」
において良好なデータが得られた。すなわち、本発明の
被覆光ファイバＰ−１〜Ｐ−４は、温水中での強度ない
し剥離接触角の劣化が効果的に抑制され、安定した耐水
・耐湿性ないし耐Z.S.A 特性を示すことが確認された。

【００７４】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、ガラス
ファイバの外周上に接する第１の被覆層を形成した後、
該第１の被覆層の外周上に配置された第２の被覆層を形
成して複数の被覆層からなる被覆光ファイバを製造する
被覆光ファイバの製造方法であって、ビニル基またはメ
ルカプト基を有するシランカップリング剤を０．５重量
％〜５重量％含有し（重量％は樹脂自体の重量を基
準）、かつ樹脂硬化層と石英板の積層体を８０±０．５
℃の恒温水槽中で温水に７日間浸漬した後に樹脂の層を
剥離した際の該石英表面に対する水の接触角が３６°以
上を与える紫外線硬化型樹脂を用いて上記第１の被覆層
を形成した後、上記第１の被覆層の外周上に上記第２の
被覆層を形成し、８０±０．５℃の恒温水槽中で温水に
３０日間浸漬後の２５℃、５０％ＲＨにおける引張り強
度の維持率を９５％以上にする、ことを特徴とする被覆
光ファイバの製造方法が提供される。

【００７５】

【００７６】本発明によれば、「温水浸漬前後の引張り
強度維持率」及び内層樹脂の「温水浸漬後の剥離接触
角」を用いる被覆層（内層）−ガラスファイバ表面間の
化学的相互作用の正確な評価に基づき、良好な耐湿性・
耐水性ないし良好な耐Z.S.A特性を有する被覆光ファイ
バが容易に得られる。

【００７７】本発明によれば、従来のいわゆる「ハーメ
チックファイバ」のような複雑且つ高コストな構成では
なく、比較的簡単な構成を用いて製造安定性、耐Z.S.A
特性に優れた被覆光ファイバを得ることが可能となる。
本発明の被覆光ファイバは、耐湿性・耐水性ないし耐Z.
S.A 特性と、コスト性との良好なバランスが重要とされ
る光通信分野において、特に効果的に使用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の被覆光ファイバの構成の一例（被覆が
１層構成）を示す模式斜視図である。

【図２】本発明の被覆光ファイバの構成の他の例（被覆
層が２層構成）を示す模式斜視図である。

【図３】図２の被覆光ファイバの模式断面図である。

【図４】図２の被覆光ファイバの外周に、識別のための
着色層を更に配置した構成の一例を示す模式断面図であ
る。

【図５】図４の被覆光ファイバの複数本を並列に配置
し、それらの外周に、更に一括被覆層を配置したリボン
状構成の一例を示す模式断面図である。

【図６】本発明において、光ファイバの強度維持率測定
に好適に使用可能な装置の一例を示す部分模式斜視図で
ある。

【図７】本発明において、内層樹脂の剥離接触角の測定
に好適に使用可能な樹脂硬化層の剥離方法の一例を示す
模式断面図である。

【図８】本発明の内層樹脂の剥離接触角の評価方法にお
ける水滴−接触角の関係を示す模式断面図である。

【図９】本発明の被覆光ファイバの製造方法の一例を示
す模式断面図である。

【符号の説明】

１…光伝送用ガラスファイバ、２…被覆、２ａ…被覆第
１層、２ｂ…被覆第２層、３…識別用着色層、４…一括
被覆層、１１…引張り強度測定用の被覆光ファイバ、１
２…石英板、１２ａ…樹脂硬化層剥離後の石英板、１３
…内層樹脂の硬化層、１４…粘着テープ、１５…滴下し
た水滴、２１…ロードセル、２２，２５…エアーチャッ
ク、２３，２４…マンドレル、４１…光ファイバ母材、
４２…線引炉、４３ａ，４３ｂ…樹脂塗布装置、４４
ａ，４４ｂ…紫外線照射装置、４８…被覆光ファイバ、
４９…巻取機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/44 321 G02B 6/44 331

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラスファイバの外周上に接する第１の
   被覆層を形成した後、該第１の被覆層の外周上に配置さ
   れた第２の被覆層を形成して複数の被覆層からなる被覆
   光ファイバを製造する被覆光ファイバの製造方法であっ
   て、 ビニル基またはメルカプト基を有するシランカップリン
   グ剤を０．５重量％〜５重量％含有し（重量％は樹脂自
   体の重量を基準）、かつ 樹脂硬化層と石英板の積層体を
   ８０±０．５℃の恒温水槽中で温水に７日間浸漬した後
   に樹脂の層を剥離した際の該石英表面に対する水の接触
   角が３６°以上を与える紫外線硬化型樹脂を用いて前記
   第１の被覆層を形成した後、前記第１の被覆層の外周上
   に前記第２の被覆層を形成し、８０±０．５℃の恒温水
   槽中で温水に３０日間浸漬後の２５℃、５０％ＲＨにお
   ける引張り強度の維持率を９５％以上にする、ことを特
   徴とする被覆光ファイバの製造方法。
2. 【請求項２】 前記紫外線硬化型樹脂がウレタンアクリ
   レートである請求項１記載の被覆光ファイバの製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記光伝送用ガラスファイバが石英系ガ
   ラスからなる請求項１又は２記載の被覆光ファイバの製
   造方法。