JPH0146843B2 - - Google Patents

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JPH0146843B2
JPH0146843B2 JP54006722A JP672279A JPH0146843B2 JP H0146843 B2 JPH0146843 B2 JP H0146843B2 JP 54006722 A JP54006722 A JP 54006722A JP 672279 A JP672279 A JP 672279A JP H0146843 B2 JPH0146843 B2 JP H0146843B2
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fiber core
loss
coating
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Masaaki Kawase
Tooru Yamanishi
Masaaki Yoshida
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL 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
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/104—Coating to obtain optical fibres
    • C03C25/1065—Multiple coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00663—Production of light guides
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4402—Optical cables with one single optical waveguide

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

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は光伝送用ガラスフアイバ（以下光フア
イバと称する）の被覆方法に関するものである。
光フアイバの被覆方法として種々の方法が提案さ
れているが、これまでに実用化されているもの、
あるいは実用化の可能性が大きいものの多くは、
基本的には特開昭51−100734で提案されている方
法に代表される。すなわち、光フアイバの溶融紡
糸直後に、かつ光フアイバが他の固形物に接触す
る前に、樹脂組成物の被膜を形成せしめ、さらに
その上に熱可塑性樹脂組成物を溶融押出被覆する
方法である。これは、光フアイバの溶融紡糸直後
に樹脂組成物の被膜（以下、一次被覆と称する。）
を形成せしめることにより、ガラスの処女強度を
保持し、その上に熱可塑性樹脂を押出被覆（以下
二次被覆と称する。）することにより、更に機械
強度の増加を計るとともに、その後に受ける機械
的応力あるいは空気中の水分、紫外線等から光フ
アイバを保護することを目的としたものであり、
第１図に示すごとく、２層構造を有している。
（以下光フアイバ心線Ａと称する）又、D.Gloge
らの報告したマイクロベンデイング現象による伝
送特性の変化を防止するため、第１図の２層構造
を改良した多くの方法が提案されている。例えば
第２図に示すごとく、一次被覆と二層目の熱可塑
性樹脂層の間に外部応力を吸収しえるヤング率の
小さい物質による緩衝層（例えばシリコン樹脂、
ブタジエン樹脂等のラバー状物質、発泡プラスチ
ツク、エチレン―酢酸ビニル共重合体等）を形成
させるもの（以下光フアイバ心線Ｂと称する）あ
るいは第３図に示すごとく、二次被覆の熱可塑性
樹脂の内径を一次被覆の樹脂層の外径よりも大き
くし、一次被覆と二次被覆の間に空げきを存在さ
せるもの（以下光フアイバ心線Ｃと称する）がそ
の代表的なものである。 これらは、一次被覆と二次被覆を機械的に分離
することにより、外部応力あるいは二次被覆の熱
可塑性樹脂の大きな熱膨張係数に起因する応力等
を光フアイバ自体に伝えないことを目的とするも
のである。第２図、第３図に示された構造を有す
る被覆された光フアイバ心線Ｂ、光フアイバ心線
Ｃは、第１図に示された構造を有する光フアイバ
心線Ａの欠点である外圧を加えた場合、あるいは
低温時における伝送損失の増加量が少ないことが
報告されており、本発明者らの検討においても確
認されている。 ところが光フアイバ心線Ｃは、一次被覆と二次
被覆の間の空げきのため、外力あるいは熱応力に
起因するマイクロベンデイングに対し、大きな効
果を発揮するが二次被覆層の長さ方向の収縮によ
り、中の光フアイバ素線が蛇行するという欠点を
有している。この蛇行の周期をマイクロベンデイ
ングを生じる周期より大きくする目的で、二次被
覆の内径を十分大きくとる必要があり、心線外径
が２mm程度となつてしまい、単位断面積当りの伝
送容量が大きいという光通信の最大の長所を活か
すことができない。 このため筆者らは光フアイバ心線Ｂについて
種々の検討を進めている。 一方、二次被覆材としては、溶融押出被覆可能
な熱可塑性樹脂のいくつが提案されているが、な
かでも、ポリアミド、高密度ポリエチレン、ポリ
カーボネート、ポリエステル等は押出成形の容易
なこと、優れた耐候性をもつこと、比較的大きな
機械強度をもつことから、多くの実施例が報告さ
れている。更にこれらの樹脂のなかでも、プラス
チツクとしては熱膨張係数が比較的小さいこと、
電線被覆材料として長い実績があること、更にコ
ネクター接続に際して、通常の接着剤の使用が可
能なこと等からポリアミドが最も多く用いられて
いる。本発明者らはポリアミドを二次被覆材とし
た光フアイバ心線Ｂについて種々の検討を行つた
結果、二次被覆材の押出工程（以下心線化工程と
称する）における伝送損失の変化あるいは集合、
布設時に受ける外部応力の影響による伝送損失の
変化等、いわゆるマイクロベンデイングによる損
失変化のほとんどない光フアイバ心線が得られて
いる。 一方光フアイバ心線に要求される特性としては
既に述べた特性のほかに60℃から−40℃の広い温
度範囲において安定な伝送特性を有することや、
将来に予定されている海底ケーブルへの適用を考
慮した高圧力下における特性の安定性等が挙げら
れる。 本発明者らの検討によれば、ポリアミドを被覆
した光フアイバ心線Ａ，Ｂ，Ｃは−40℃以下の温
度に放置された場合、程度の差はあるが伝送損失
の増加を生じることが確認されており、その増加
量は光フアイバ心線Ａ，Ｃ，Ｂの順で大きい。 光フアイバ心線Ａ，Ｂが低温において損失増加
を生じる理由は以下のごとく推定される。すなわ
ち、ポリアミドは（他の熱可塑性樹脂も同様であ
るが）ガラスに比較し10倍以上の大きな膨張係数
をもつているため、低温においては、ポリアミド
の収縮による歪によりガラスフアイバに微少な曲
げが加えられ、損失増加を生じるものと思われ
る。光フアイバ心線Ｂは緩衝層の効果により光フ
アイバ心線Ａに比較してその低温特性は著しく優
れているが−40℃以下の温度においても安定な特
性を保証するためには更に改善を要する。 一方、海底ケーブルへの適用を考慮すると、な
んらかの事故によりケーブル外被が破損し、ケー
ブル内に海水が浸入すると光フアイバ心線には、
その水深に比例して圧力が加わる。従つて心線が
100Kg／cm2以上の圧力下においても安定な特性を
有することが要求される。 本発明者らの検討によれば光フアイバ心線Ａ，
Ｂ，Ｃは100Kg／cm2以上の水圧下において損失の
増加を生じる。損失の増加量は圧力に比例し、そ
の挙動は可逆的である。光フアイバ心線に水圧が
加わる場合は、全方向に均等圧であるが被覆層の
わずかな不均一性等によりマイクロベンデイング
を生じるものと推定される。 従つて、−40℃の低温下では二次被覆が収縮す
ることにより、又、100Kg／cm2以上の水圧下では
光フアイバ心線に不均一に圧力が加わる結果、い
ずれもいわゆるマイクロベンデイング（二次被覆
層の内部に対するしめつけによるマイクロベンデ
イングの発生）に起因して損失が増加するものと
推定される。 従つてこのしめつけ力によるマイクロベンデイ
ングを防ぐためには、第２図に示す緩衝層の応
力吸収能力を更に大きくする。具体的には、より
ヤング率の小さい材料を用いる、あるいは緩衝層
をより厚くすること、二次被覆材のしめつけ力
を減少させるという２つの方法が考えられる。 前者の場合、緩衝層のヤング率をむやみに小さ
くすると、押出工程において機械的接触により緩
衝層が剥離したり、又、緩衝層は多く熱硬化性樹
脂の塗布焼付方法によつているため、更に緩衝層
を厚くすることは、製造線速の低下や、大きな製
造設備を必要とし、実用的ではない。 本発明はこれらの点に鑑みなされたもので、常
温における縦弾性係数が200Kg／cm2から8000Kg／
cm2の範囲にあるポリアミドを用いることを特徴と
するものである。ポリアミドとしてはポリアミド
６、ポリアミド66、ポリアミド610、ポリアミド
―11、ポリアミド12さらにはこれらのポリアミド
の混合物、およびこれらの酸化防止剤、フイラ
ー、可塑剤、カーボンの各々あるいはこれらの混
合物を組み合わせたものが用いられる。 ここでいう室温における縦弾性係数とは、本発
明の趣旨から光フアイバの上に押出被覆されたポ
リアミド被覆層の縦弾性係数であることは言うま
でもない。一般のプラスチツクと同様に、ポリア
ミドの場合も、同一組成の樹脂を用いても押出条
件（特に冷却条件）によつて縦弾性係数は大きく
変わることが知られている。例えば急冷（水冷）
の場合は結晶化度が低くおさえられるため、縦弾
性係数は小さく、逆に保冷（空冷）の場合は結晶
化が進み、縦弾性係数は大きくなる。 従つて、材料自体としては8000Kg／cm2以上の縦
弾性係数をもつ樹脂を用いても、冷却条件の選択
によつて、被覆層の縦弾性係数を2000Kg／cm2から
8000Kg／cm2の範囲に制御することもできる。 これらのポリアミドの中で更に望ましいものは
共重合ポリアミドであり共重合ポリアミドとして
はポリアミド―６とポリアミド―12の共重合体、
ポリアミド6.6とポリアミド―12の共重合体、ポ
リアミド―11とポリアミド―12の共重合体、ポリ
アミド―６とポリアミド66の共重合体、ポリアミ
ド―６とポリアミド―11の共重合体、ポリアミド
6.6とポリアミド―11の共重合体等の二元共重合
体、さらにはこれらの組合せによる三元共重合体
が用いられる。 これらの共重合体の中で更に望ましいものはポ
リアミド―11、あるいはポリアミド―12を主成分
とするものである。 これらはポリアミド―６、ポリアミド―6.6に
比較して水分含有率が小さく、又耐候性にも優れ
るため、水分による強度低下の可能性が懸念され
る光フアイバ被覆材として適当である。 本発明のごとき比較的縦弾性係数の小さいポリ
アミドを光フアイバの被覆層した時に−40℃以下
の低温あるいは100Kg／cm2以上の水圧下において
も損失増加のない光フアイバ心線が得られる理由
は以下のごとく推定される。 すなわち、二次被覆層（ポリアミド）の内部に
対するしめつけ力、τは歪量εと樹脂の弾性係
数、Ｅの積に比例する。 ここでいう歪量εは低温の場合は樹脂の膨張係
数と温度差の積、又高水圧下の場合はその圧力に
比例する。従つてしめつけ力を低減させるために
εを変化させることは不可能である。一方ポリア
ミドの弾性係数を変えることは可能であり、本発
明のごとき、弾性係数が8000Kg／cm2以下のポリア
ミドを用いた場合、受ける歪量は同じでも、しめ
つけ力τが小さくなりマイクロベンデイングを生
じないものと推定される。本発明らの検討によれ
ば後に述べるようにポリアミドの弾性係数を変え
て光フアイバ心線を試作し、その低温特性、水圧
特性を評価した結果、8000Kg／cm2以下の縦弾性係
数をもつポリアミドを用いた場合−60℃以下の低
温及び600Kg／cm2以上の高水圧下においても損失
の変化量が0.5dB／Km以下の安定した光フアイバ
心線が得られることが確認された。 又縦弾性係数が2000Kg／cm2以下のポリアミドを
用いた場合被覆層が柔らかすぎて保護層としての
機能をはたすことができない。 以下、具体的な実施例、比較例を通じて本発明
の効果を説明する。 以下の実施例、比較例において用いた光フアイ
バはCVD法によるマルチモードグレーデイツド
型フアイバであり、コア径60μm、外径150μm、
比屈折率差1.0％のものである。又、紡糸直後、
屈折率1.52、ヤング率0.2Kg／cm2のシリコン樹脂
を90μmの厚さで塗布硬化せしめたものである。 （以下光フアイバ素線と称する） 実施例 １ 光フアイバ素線にラウリンラクタム
【式】によるポリアミド―12とε ―カプロラクタム
【式】によるポ リアミド―６の共重合体（重量組成比≒８／２）
を主成分とする樹脂組成物（ダイセル社製ダイア
ミドＮ―1940）をスクリユー押出機を用いて、外
径0.9mmになるように被覆した。 この樹脂組成物は4000Kg／cm2の縦弾性係数をも
つ。押出はチユービング型のダイス、ニツプルを
用い、クロスヘツドを出た後30cmの位置で室温の
水により冷却した。 実施例 ２ 光フアイバ素線に実施例１と同様の方式でラウ
リンラクタム
【式】によるポリア ミド―12を主成分とする樹脂組成物（ダイセル社
製ダイアミドＬ―1940）を外径0.9mmφになるよ
う被覆した。 この樹脂組成物は12000Kg／cm2の縦弾性係数を
もつ。 実施例 ３ 実施例１と同様の方法で実施例１と実施例２で
用いた樹脂組成物を適当な比でブレンドし、縦弾
性係数6000Kg／cm2、8000Kg／cm2、10000Kg／cm2の
３種の樹脂組成物を製作し、各々の樹脂組成物を
外径0.9mmφになるように被覆した。 実施例１から実施例３によつて得られた光フア
イバ心線の低温特性を第４図、表―１に又水圧特
性を第５図、表―１に示す。 表―１からわかるように各光フアイバ心線とも
押出による損失変化量は0.2dB／Km以下を測定精
度内である。 第４図、表―１からわかるように実施例１、実
施例３のａ、実施例３のｂによる光フアイバ心線
は−60℃の低温においても損失の増加量が
0.5dB／Km以内であり、3dB／Km前後の損失増加
の認められる実施例２及び実施例３のｃの光フア
イバ心線に比較して優た特性を有している。 一方、第５図表―１に示した耐水圧特性に測定
結果から実施例１、実施例３のａ、実施例３のｂ
による光フアイバ心線は600Kg／cm2の高水圧下に
おいても損失の増加量は測定精度（±0.2dB／
Km）以内である。
【表】 特性はメタノールドライアイス冷媒中に
フアイバを放置し、 水圧特性は圧
力容器中にて測定した。
【図面の簡単な説明】
第１図、第２図、第３図は光フアイバの横断面
図、第４図は温度と光フアイバ心線の損失の関係
図、第５図は水圧と光フアイバ心線の損失の関係
図を示す。第１図から第３図において、１はガラ
スフアイバ、２は一次被覆、３は緩衝層、４は二
次被覆。 第４，５図はそれぞれ、〇……実施例１による
光フアイバ心線、△……実施例３のａによる光フ
アイバ心線、□……実施例３のｂによる光フアイ
バ心線、×……実施例３のｃによる光フアイバ心
線、●……実施例２による光フアイバ心線を示
す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 光伝送用ガラスフアイバの上にシリコン樹脂
    を塗布硬化せしめ、その上に室温における縦弾性
    係数が2000Kg／cm2から8000Kg／cm2の範囲にあるラ
    ウリンラクタムとε―カプロラクタムを主成分と
    する共重合ポリアミドを被覆したことを特徴とす
    る光伝送用ガラスフアイバ。
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