JPH04119947A - 耐熱性光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は耐熱性光ファイバの製造方法に係り、特に耐熱
コーティングを改善したものに関する。

［従来の技術］ 光ファイバは通信用ばかりでなく、データ処理や計測の
分野に使用されてきている。これらのデータ処理や計測
分野のなかで、特に高温環境下にある測定系、例えば、
溶鉱炉や地熱発電での制御システムには、高温に耐える
耐熱光ファイバの要求が高まっている。この要求に対し
て現状の光ファイバは十分に応えることができない・即
ち、石英ガラスで構成される光ファイバも一般のガラス
と同じく表面に僅がつきやすいので、線引と同時に樹脂
を被覆して保護するようになっている。この光ファイバ
を保護する被覆材には、通常、Ｕ■樹脂、シリコーン、
ポリイミドが用いられている。しかしながら、このよう
な被覆材のうち長時間使用可能な温度はポリイミド′で
ようやく２００９Ｃである。

そこで、高温環境下に耐えることができるようにするた
め金属、セラミックス等を被覆した光ファイバが検討さ
れている。しかし、金属を被覆した光ファイバは、耐熱
性にすぐれた金属を使用するとマイクロベント損失を生
しやすく、逆にマイクロベント損失を防止する金属を使
用すると耐熱性に乏しいという傾向にある。例えば、Ａ
Ｉ等の金属被覆は５００°Ｃまでの高温に耐えられるが
、熱膨張係数差が大きく光フアイバ表面に傷をつけ強度
が劣化するという欠点がある。

一方、セラミックスは延性に乏しいため曲げに対して極
度に弱く、バーメツチックコーティングのように数１０
０〜１０００人といった極薄膜の被覆として使われる程
度であった。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したように従来技術では、溶鉱炉周辺や地熱発電等
の高温環境下で使用できる耐熱性に優れた低損失の光フ
ァイバを製造することができなかった。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、高
温環境下においても長時間安定な光ファイバを得ること
ができる耐熱性光ファイバの製造方法を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の耐熱性光ファイバの製造方法は、プリフォーム
を加熱延伸して得た光ファイバにカーボン被覆を施し、
この上に有機金属ポリマを被覆した後、さらに有機金属
化合物を塗布して熱加水分解するようにしたものである
。

有機金属ポリマとしてはポリチタノカルボシラン、有機
金属化合物としては（ＣＨ２Ｏ）４Ｓ　ｉ　、（Ｃ２Ｈ
５０）４Ｓｌまたは、これらを含む混合物が好ましい。

「作用］ 被覆工程中、または高温環境下では有機金属ポリマに含
まれる残留メチル基等の分解により水素ガスが発生する
が、加熱延伸し・た光ファイバにカーボン被覆を施すと
、この水素カスの光ファイバへの拡散が防止される。

また、有機金属ポリマは無機物を骨格として側鎖に有機
物が付加されたものであるため、無機物と有機物との中
間の可撓性と耐熱性を保持している。しかし、有機金属
ポリマを光ファイバに被覆しただけでは、その被覆表面
は多孔質状態になっているため被覆層のクラックが発生
しやすい。このため本発明では、さらに光ファイバを有
機金属化合物溶液に通し、この溶液を多孔質内に含浸さ
せて高温の加熱炉を通して熱加水分解させるようにしで
ある。これにより有機金属ポリマ被覆層は多孔質状態か
らガラス状態に変化するためクラックの発生がなくなる
。従って、光ファイバの耐熱性及び強度の大幅な向上が
図れる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明における耐熱性光ファイバの製造方法を
実施する光フアイバ線引ラインの一例を示す。

３は線引炉であり、プリフォーム１を加熱して溶融状態
にすることによりプリフォーム１を紡糸する。４はカー
ボンコーティング類であり、線弓炉３て紡糸された光フ
ァイバ２に外部からカーボン原料を供給することにより
、熱ＣＶＤ方式、プラズマＣＶＤ方式、スパッタリング
方式等によって、カーボンをコーティングしてファイバ
の強度および伝送特性の長期信頼性を向上させる。外部
から供給するカーボン原料はベンゼン十Ｎ２である。

５はカーボンコーティングの上に更に被覆するための材
料となる有機金属ポリマであるポリチタノカルボシラン
を蓄えたコーティングダイスである。６はコーティング
された被覆材をＵ■（紫外線）または加熱により硬化し
てファイバに固着させる硬化炉である。

７は有機金属ポリマ被覆に含浸させるための有機金属化
合物であるテトラメトキシシラン：メタノール：Ｈ２Ｃ
の混合液を蓄えたコーティングダイスである。８は有機
金属ポリマに含浸させた有機金属化合物を熱加水分解さ
せる加熱炉である。

そして、９は線引炉３から一気に重力方向に線引きする
ために光フアイバ素線１０に加えられる水平方向の力を
重力方向に切り替えるターンブーツである。

さて、上記の様な構成の光ファイバ線引炉において、外
径φ３０ｍｍ、１．３μｍ帯プリフォームを加熱延伸し
て外径１２５μｍの耐熱性光ファイバを製造する方法に
ついて説明する。

まず、プリフォーム１を線引炉３内で紡糸してからカー
ボンコーティング類４に導き、導かれた光ファイバ２を
高温（約１２００°Ｃ）のベンゼン十Ｎ１ガス雰囲気中
を通過させることで光ファイバ２にカーボンを被覆する
。

カーボンを被覆された光ファイバ２は、さらにコーティ
ングダイス５を通してポリチタノカルボシラン（充填材
ジルコニア）を塗布された後、６００℃の硬化炉に導い
て硬化させる。

次に、ポリチタノカルボシランを硬化させた光ファイバ
をコーティングダイス７を通し、テトラメトキシシラン
：メタノール：Ｈ，２０＝１　：　１　：１の混合液を
ＮＨ４ＯＨてｐＨ１０に調整して塗布した後、８００°
Ｃの加熱炉８に導いて熱加水分解させ、ターンプーリ９
を介して３０ｍ／ｍｉｎの速度でボビンに巻き取る。

このようにしてボビンに巻き取られた被覆光ファイバ素
線１０の外径は１５５μｍであった。

この光フアイバ素線の伝送損失は波長１．３μｍにおい
て０．３６ｄＢ／ｋｒｎてあり、被覆による損失増加は
見られなかった。

ここで、カーボン膜を形成するのは被覆工程中、または
５００°Ｃ以上の高温環境下ではポリチタノカルボシラ
ンに含まれる残留メチル基等の分解により水素ガスが発
生するが、この水素ガスの光ファイバへの拡散を防ぐた
めである。

また、ポリチタノカルボシランを被覆した後、さらに混
合液を塗布して熱加水分解を行うのは次の理由による。

ポリチタノカルボキシランを光ファイバに被覆した段階
では、その被覆表面は、ＳＥＭで確認したところ多孔質
状態になっていることが分かった。この段階上りの被覆
光ファイバをφ１．８Ｘφ１．４ｍｍの５ＵＳ（ステン
レス鋼）バイブ内に入れ、６００°ＣＸ２４ｈ　ｒ加熱
しパイプに振動を加えると、ポリチタノカルボシラン被
覆層が剥がれるか、またはクラックが発生して光ファイ
バは断線した。

そこで、テトラメトキシシラン溶液を通し、この溶液を
多孔質内に含浸させ高温の加熱炉８を通すことによりガ
ラス状態を形成させ、これによりポリチラノカルボシラ
ン被覆層のクラック発生を防止した。

このようにして製造した被覆光ファイバ素線をφ１．８
Ｘφ１．４ｍｍのＳＵＳパイプに入れ６０°ＣＸ１００
ｈｒ加熱したが、加熱後においても損失増加は０．１ｄ
Ｂ／ｋｍ以下で、また振動に対しても断線はなかった。

従って、本実施例による被覆光ファイバを溶鉱炉周辺や
地熱発電等の高温環境下で使用しても、冷却管なしに十
分耐えることが可能となる。

［発明の効果コ 以上述べたように本発明によれば、カーボン被覆の上に
有機金属ポリマを施し、さらに有機金属化合物の熱加水
分解することにより光ファイバをコーティングしたので
、５００°Ｃ以上の高温下においても長時間安定な耐熱
性高強度光ファイバを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の耐熱性光ファイバの製造方法を実施す
るための光フアイバ線引炉例を示す概略図である。 １・・・プリフォーム、２・・・ファイバ、３・・・線
引炉、４・・・カーボンコーティング炉、５・・・コー
ティングダイス、６・・・硬化炉、７・・・コーティン
グダイス、８・・・加熱炉、 ９・・・ターンプーリ、 Ｏ・・・光ファイ バ素線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プリフォームを加熱延伸して得た光ファイバにカーボン
   被覆を施し、 この上に有機金属ポリマを被覆した後、 さらに有機金属化合物を塗布して熱加水分解を行うよう
   にしたことを特徴とする耐熱性光ファイバの製造方法。