JPH038522B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は光伝送用ガラスフアイバーに関し、更
に詳しくは紫外線硬化型樹脂により被覆された光
伝送用ガラスフアイバーに関する。 光伝送用ガラスフアイバー（以下「光フアイバ
ー」という）は下記の理由により通常そのままで
は実用に供しえない。 すなわち(イ)光フアイバーは通常その直径が
200μ以下であり且つ材質的に可撓性に乏しく脆
いため、外部からわずかな応力が加わつても容易
に破断してしまう。更にこれらの光フアイバー
は、その製造時またはその後のケーブル化工程
や、保管中に表面に微細なクラツク等の欠陥が生
じ、この欠陥が応力集中源になり、外部から応力
が加わつた場合より容易に破断してしまう。(ロ)光
フアイバーは優れた透光性を必要とし、光の吸
収、散乱等の原因を出来るだけ取り除く必要があ
る。一方光フアイバーの表面のクラツク等の欠陥
は漏洩光の散乱を惹起し光伝送に著しい悪影響を
及ぼす。(ハ)漏洩光が光フアイバーの外側で反射し
て再び伝送部に戻つて来たり、または外部より光
が浸入したりすると、ノイズの原因になる。その
ため何らかの方法でこの漏洩光が再度内部にもど
つて来る事や、外部からの光が内部に入る事を出
来るだけ防ぐようにする事が好ましい。 光フアイバーは非常に優れた伝送特性を持つに
もかかわらず上記したような欠点のために光フア
イバー単体で使用することは不可能である。これ
らの問題点を解決するために光フアイバーの線引
き工程に引続いて、光フアイバーの表面を各種樹
脂で被覆することにより長期間の使用に耐えうる
光フアイバーが提案されている。 例えば特公昭56−19296号公報においては、ガ
ラスフアイバーを溶融紡糸した直後に液状の樹脂
組成物を単層又は複数層塗布焼付けし、更にその
上に熱可塑性樹脂組成物を押出し被覆することが
提案されている。そして現在下記のような被覆方
法が一部実用化されている。すなわち溶融紡糸直
後のガラスフアイバーに第１層目として加熱硬化
型のウレタン系、エポキシ系又は特殊変性シリコ
ン系樹脂を塗布焼付け、その上に第２層目として
柔軟性に富む加熱硬化型のシリコン系樹脂を塗布
焼付けし、更にその上にポリアミド、ポリエチレ
ン等の熱可塑性樹脂を押出しにより被覆する方法
である。しかしこの方法においては第１層目及び
第２層目に用いられる加熱硬化型の樹脂の硬化速
度が遅く硬化に長時間必要とするため、光フアイ
バーの線引き速度が制限され、量産する際の大き
な問題点のひとつとなつている。一方、第２層目
に用いられているシリコン系樹脂は光フアイバー
に外側から加えられる応力に対する緩衝作用の目
的のために、硬化後の硬さがシヨアＡ硬さ計で30
以下のような非常に軟らかい樹脂が通常用いられ
ている。しかし光フアイバーの製造においては、
前記した第２層目の被覆ののち一旦光フアイバー
は巻取られてから熱可塑性樹脂によつて押出し被
覆されるが、この際前記したような非常に軟らか
いシリコン系樹脂で第２層目が破覆されていると
巻取り等の際に塵埃等が付着し次の熱可塑性樹脂
の押出し被覆時に悪影響を及ぼしたり、又この第
２層目のシリコン層があまりにも軟らかいため、
熱可塑性樹脂による押出し被覆の際の高温、高シ
ヨアに耐えきれず、特に高速度で押出した場合、
被覆がうまく行えない等の欠点を有している。更
に、この第２層目に用いるシリコン系樹脂は、第
１層目に用いる特殊変性シリコン系樹脂も同様で
あるが、通常２液型であり、２液を混合したあと
室温に放置するだけで粘度が上昇し長時間の線引
には耐えられない。 前記したような従来の加熱硬化型の樹脂の欠点
を改良するために種々の検討がなされている。そ
の中で特に紫外線硬化型樹脂は、特にその硬化速
度が速く線引き速度が制限されないことや、更に
１液であり紫外線を照斜しない限り粘度が上昇し
たりすることもないので注目されている。しかし
紫外線硬化型樹脂を用いた光フアイバーは前記し
たように線引き速度が制限されない事や、樹脂の
経時増粘がない事等、製造上種々のメリツトはあ
るが、光フアイバー自体の性能例えば引張り強
度、伸び率、光の伝送損失等において、従来の加
熱硬化型樹脂を用いた場合に比較して劣るために
極く限られた用途に一部用いられているにすぎな
い。 そこで本発明者らは紫外線硬化型樹脂を被覆材
として用いて前記したような引張強度、伸び率、
伝送損失等の性能の優れた光フアイバーを目的に
鋭意検討した結果、第１層目を硬化後の硬さがシ
ヨアＡ硬さ計で40以下の紫外線硬化型樹脂によ
り、その上の第２層目を硬化後の硬さがシヨアＡ
硬さ計で50以上の紫外線硬化型樹脂によりそれぞ
れ被覆することを特徴とし更に第３層目を熱可塑
性樹脂により被覆した光フアイバーが本発明の目
的を達成することを知り、本発明を完成した。 本発明において用いられるガラスは石英ガラス
を主成分とするガラスや多成分系ガラス等であ
り、特に制限はない。 次に本発明において第１層目及び第２層目に使
用される紫外線硬化型樹脂とはガラスフアイバー
に塗布する時は末硬化で、塗布された後、紫外線
を照射することによつて硬化する樹脂で100％硬
化性樹脂であつてもよく、又通常の有機溶媒や水
等の稀釈剤に溶解又は分散していてもよい。又、
この紫外線硬化型樹脂には、大別して、アクリレ
ート又はメタクリレート系、ポリエンーチオール
系、エポキシカチオン重合系のものがある。 アクリレート又はメタクリレート系とは、分子
中に

【式】（式中Ｒは水素原子又 はメチル基をあらわす）を１ケ以上持つ、いわゆ
る、アクリレート化合物又はメタクリレート化合
物から選ばれた化合物の１種又は２種以上の混合
物と光増感剤からなり、ポリエン−チオール系と
は分子中に

【式】（式中Ｒは水素 原子又はメチル基をあらわす）を１ケ以上含有す
る、いわゆるアリル化合物と分子中にSH基を１
ケ以上含有するチオール化合物と光増感剤からな
る樹脂である。一方、エポキシカチオン重合系と
は、分子中にエポキシ基を有するエポキシ化合物
と紫外線照射等によりカチオン重合触媒を放出す
る物質とからなる樹脂である。 本発明においては、ガラスフアイバーに第１層
として、硬化後の硬さがシヨアＡ硬さ計で40以下
好ましくは35以下の紫外線硬化型樹脂が被覆され
るが、もし、紫外線硬化型樹脂の硬化後の硬さが
シヨアＡ硬さ計で40を超える場合は光フアイバー
の引張強度、伸び率及び光の伝送損失等の性能が
劣る。一方、第２層目の紫外線硬化型樹脂の硬化
後の硬度がシヨアＡで50を超えない場合はその後
の熱可塑性樹脂で押出し被覆を行う際、押出し被
覆がうまく行えない。 本発明においては前記したように、硬化被膜の
硬さが重要であるが、径が細いガラスフアイバー
に紫外線硬化型樹脂を塗布し硬化しても、その被
膜の硬さをシヨアＡ硬計で測定することは困難な
場合が多い。そこで、本発明における硬化後の被
膜の硬さは下記に示した方法で求めた硬さをいう
ものとする。すなわち表面がフラツトな基材に、
実際の光フアイバーにおけるのとほぼ同程度の膜
厚に紫外線硬化型樹脂を塗布し、かつ、実際の光
フアイバーにおけるのとほぼ同じ条件下（例え
ば、ランプの種類、照射光量、照射ふん囲気等）
で硬化したのち、硬化被膜を基材から剥離し、も
し厚みが充分でなければ、剥離した被膜を何枚も
重ね合せて厚さが12mm以上になるようにしシヨア
Ａ硬さ計で測定する。 本発明における紫外線硬化被膜の膜厚は前記し
たような光フアイバーの性能上から、ガラスフア
イバーに直接塗布される第１層は通常35〜150μ
が好ましく、50〜130μが特に好ましい。又第２
層は通常10〜100μが好ましく、10〜70μが特に好
ましい。 本発明において紫外線硬化型樹脂にはガラスフ
アイバーとの密着性を改良するためにシラン系カ
ツプリング剤やチタン系カツプリング剤、ガラス
フアイバーへの塗装性を改善するためのフロロカ
ーボン系等のレベリング剤や消泡剤、又粘度及び
粘性を調節するために各種溶剤、構造粘性付与
剤、増粘剤、更に顔料、フイラー、可塑剤、光増
感助剤等が添加されていてもよい。 本発明において、紫外線硬化型樹脂の塗布の方
法には特に限定はなく、デイピング法、スプレー
法等がある。又、塗布に際して、前記したような
好ましい膜厚を１回で塗布出来ない場合は、塗
布、硬化を複数回くり返してもよい。 本発明の紫外線硬化型樹脂の硬化は通常、150
〜600ｍμの波長の光を照射することによつて行
なわれ、このような波長の光を放つ光源として
は、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カ
ーボンアーク灯、アルゴン及びキセノンランプ、
タングステンランプ、メタルハライドランプ等が
ある。又、紫外線を照射するふん囲気は空気中
や、チツソガス、炭酸ガス、ヘリウムガスや燃焼
ガス等の不活性ガス中であつてもよく、特に高速
で硬化する場合は照射ふん囲気中の酸素濃度を２
容量％以下にするのが好ましい。紫外線硬化型樹
脂の粘度調節等のために稀釈剤を用いた場合は紫
外線を照射する前に加熱によつて溶剤等の稀釈剤
を除去してもよい。 本発明においては、第３層目に熱可塑性樹脂が
被覆されるが、用いられる熱可塑性樹脂としては
ポリアミド、ポリエチレン、ポリエステル、ポリ
プロピレン、ポリカーボネート、ポリスルホン等
が挙げられる。又、これらの熱可塑性樹脂は溶融
押出しによつて被覆されるのが一般的である。 本発明の光フアイバーは、紫外線硬化型樹脂を
用いるので、硬化速度が速くガラスフアイバーの
高速による線引作業が出来、光フアイバーの量産
化が可能となり且つ引張強度、伸び率、光の伝送
損失等の性能において優れている。 次に本発明を実施例によつて更に具体的に説明
する。尚、紫外線硬化型樹脂の硬化は120w／cm
のメタルハライドランプを用いて、チツソガスふ
ん囲気（酸素濃度約0.2容量％）中で0.2秒間紫外
線を照射して行つた。又、紫外線硬化型樹脂の硬
化後の硬さは次の方法により求めた。即ちガラス
板上に紫外線硬化型樹脂を光フアイバーに塗布し
たときとほぼ同じ膜厚になるように塗布したのち
光フアイバーの際と同じ条件で硬化させた。この
ようにして得られた硬化被膜をガラス板から剥離
し、全厚さが約15mmになるように重ね合せ、シヨ
アＡ硬さ計を用いて硬さを測定した。 実施例 １ 光フアイバー用石英母材を約2000℃に加熱し、
直径約150μのフアイバーを約100ｍ／分の速度で
線引きし、次に紫外線硬化型樹脂OX−501（三井
東圧化学(株)製ウレタンアクリレート系紫外線硬化
型樹脂）を入れた槽中を通して約100μ塗布し、
前記した条件で紫外線を照射して硬化させた。次
にこの上にOX−104（三井東圧化学(株)製紫外線硬
化型樹脂）を約40μ塗布し、紫外線を照射し硬化
させた。このようにして得られた光フアイバーの
引張強度及び伸び率を測定し下記の表１の１次被
覆後の性能の欄にまとめた。又前記した方法によ
り各紫外線硬化型樹脂の硬化後の硬さを測定し
た。OX−501の硬さはシヨアＡで33、OX−104
の硬さはシヨアＡで100を超えた。次に得られた
光フアイバーの上に更にナイロン−12を約200μ
押出し被覆して光フアイバーを作り引張強度及び
伸び率を測定した。又、発光波長1.3μｍの光を伝
送した際の伝送損失を求めた。得られた結果は表
１の２次被覆後の性能の欄にまとめた。 実施例 ２ 実施例１においてOX−501の代わりにOX−
502（三井東圧化学(株)製紫外線硬化型樹脂）を、
OX−104の代わりにOX−105（三井東圧化学(株)製
紫外線硬化型樹脂）をそれぞれ用いる以外は実施
例１と同じ方法で光フアイバーを作り、その物性
を調べた。結果は表１にまとめた。又、実施例１
と同様にして硬さを測定した。OX−502の硬さ
はシヨアＡで、28、OX−105は70であつた。 比較例 １ 実施例１においてOX−501の代わりにデソラ
イト41（デソート社製紫外線硬化型光フアイバー
用樹脂）及びOX−104の代わりにデソライト42
（デソート社製）を用いる以外は実施例１と同じ
方法で光フアイバーを作り性能を調べた。結果は
表１にまとめた。又硬化塗膜の硬さはデソライト
41がシヨアＡで45、デソライト42は100を超えた。 比較例 ２ 実施例２においてOX−502の代わりにOX−
105を、OX−105の代わりにOX−502を用いる以
外は実施例２と同じ方法で光フアイバーを作つ
た。しかしOX−502の硬化塗膜は少しタツクが
残つていたので、OX−502を塗布硬化後一旦巻
取つた後、更にその上にナイロン−12を押出し被
覆しようとしたがうまく被覆出来なかつた。尚、
硬化後の塗膜の硬さはOX−105はシヨアＡで68、
OX−502は33であつた。

【表】 尚、引張強度及び伸び率はインストロン試験機
を用いて試料間距離100mm、引張速度５mm／min
の条件で行つた。表１には試験点数20点の平均値
を示した。引張強度はガラスフアイバーの断面積
を基準に求めた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１層目を硬化後の硬さがシヨアＡ硬さ計で
   40以下の紫外線硬化型樹脂により、その上の第２
   層目を硬化後の硬さがシヨアＡ硬さ計で50以上の
   紫外線硬化型樹脂により、それぞれ被覆すること
   を特徴とする第３層目が熱可塑性樹脂である光伝
   送用フアイバー。 ２ 第１層目の被覆の硬化後の硬さがシヨアＡ硬
   さ計で35以下である特許請求の範囲第１項記載の
   光伝送用フアイバー。