JPH06230254A - 耐熱性ガラスファイバ - Google Patents

耐熱性ガラスファイバ

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Publication number
JPH06230254A
JPH06230254A JP5036189A JP3618993A JPH06230254A JP H06230254 A JPH06230254 A JP H06230254A JP 5036189 A JP5036189 A JP 5036189A JP 3618993 A JP3618993 A JP 3618993A JP H06230254 A JPH06230254 A JP H06230254A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glass fiber
coating
amorphous carbon
fiber
heat resistant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5036189A
Other languages
English (en)
Inventor
Kaoru Okuno
薫 奥野
Hiroo Matsuda
裕男 松田
Kohei Kobayashi
宏平 小林
Makoto Honshiyo
誠 本庶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP5036189A priority Critical patent/JPH06230254A/ja
Publication of JPH06230254A publication Critical patent/JPH06230254A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C03C25/106Single coatings
    • C03C25/1061Inorganic coatings

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱性に優れ、高温で使用可能な、且つ外周
に被覆を有する、光伝送用ガラスファイバ。 【構成】 耐熱性ガラスファイバの内部被覆層の分子
中にカルボジイミド基を含むポリカルボジイミド系樹脂
を焼成して形成されたアモルファスカーボンからなり、
更にその外周上に金属層を施した被覆構造を有するこ
と。カーボン膜が1μm以上であること。電解メッ
キ又は無電解メッキを用いて形成した金属層を有するこ
と。複数の金属層を有すること。ガラスファイバが
石英系光ファイバ又は中空石英系光ファイバであるこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、外周に被覆を有する光
伝送用ガラスファイバに関するものである。特に、本発
明は、耐熱性に優れ、高温で使用可能な光伝送用ガラス
ファイバに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ガラスファイバは、ガラス単体で
は外傷により容易に破断するために、その外周に熱硬化
性、紫外線硬化性、或いは熱可塑性の樹脂を被覆して、
保護されたガラスファイバを形成し、光伝路体等に使用
されている。
【0003】近年、光ファイバを利用した光通信の発展
に伴い、光ファイバの使用範囲の拡大が要求されてお
り、油田発掘機器、電力−光複合ケーブル、人工衛星内
ケーブル、車内搭載ケーブル等や、高熱エネルギー或い
は放射エネルギーに曝される等の特殊環境下での光ファ
イバの適用が望まれ、こうした環境下でも使用可能な光
ファイバが必要になった。
【0004】また、光伝送用以外でもガスクロマトグラ
フィに用いるキャピラリカラム等のガラスファイバなど
に耐熱性被覆の要求が大きい。このような耐熱性被覆材
としてはポリイミドが用いられている。また、最近、ポ
リカルボイミド樹脂を前駆体とするアモルファスカーボ
ンを被覆材に用いる検討が行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ポリイミドは、他の樹
脂に比べて耐熱性に優れているが、400℃以上では分
解してしまう。また、ラダー状ポリオルガノシロキサン
も耐熱被覆材として検討されているが(特開昭53−8
809号公報)、400℃近傍で側鎖の分解が起こり、
それ以上の温度で塗膜として十分な特性を保つことがで
きない。
【0006】一方、被覆手段として、アモルファスカー
ボンを用いる方法も検討されており、炭化水素化合物を
化学気相法(CVD法)により分解して、カーボンを堆
積させることによってガラスファイバ表面にコーティグ
しているが、膜厚は0.1μm以下と非常に薄い。従っ
て、このままでは十分な保護強度が得られず、そのまま
ではボビンに巻き取ることができない。
【0007】CVD法によるアモルファスカーボン被覆
の場合、実用的保護強度を得るためには、さらに紫外線
硬化型のウレタンアクリレート等の樹脂を被覆すること
が必要であり、その結果、ファイバ全体として耐熱性を
向上させることができない。
【0008】また、CVD法によって形成されたアモル
ファスカーボン上に金属をコートする方法が検討されて
いるが、強度がないので次工程へ流すことができない。
最近、カルボジイミド基を含むポリカルボジイミド系樹
脂をガラスファイバに塗布焼成し、アモルファスカーボ
ン被覆を形成する方法がある。この方法によれば、ガラ
スファイバが400℃〜800℃といった高温で使用で
きる。また、CVD法に比べて1μm以上の膜厚が容易
に得られ、十分な実用保護強度を持つ。
【0009】しかし、長期間の使用では、大気中の酸素
や水素の影響により酸化されて劣化し、アモルファスカ
ーボン被覆に亀裂や剥がれが生じたり、或いは分解され
消滅してしまう。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる課題
について鋭意検討した結果、ポリカルボジイミド樹脂を
前駆体とするアモルファスカーボンをガラスファイバに
被覆し、さらにその外周に金属をメッキすることによ
り、目的とする耐熱性が高く、長期的に耐久性のあるガ
ラスファイバが得られることを見出し、本発明を完成す
るに至った。
【0011】すなわち、本発明は: 耐熱性ガラスファイバの内部被覆層の分子がカルボ
ジイミド基を含むポリカルボジイミド系樹脂を焼成して
形成されたアモルファスカーボンからなり、更にその外
周上に金属層を施した被覆構造を有する、耐熱性ガラス
ファイバを提供する。また ポリカルボジイミド系樹脂を焼成して形成されたカ
ーボン膜が1μm以上である点にも特徴を有する。ま
た、 該金属層として、電解メッキを用いて形成した金属
層を有する点にも特徴を有する。また、
【0012】 該金属層として、無電解メッキを用い
て形成した金属層を有する点にも特徴を有する。また、 該金属層として、複数の金属層を有する点にも特徴
を有する。また、 該金属層として、電解メッキ及び無電解メッキによ
る複数の金属層を有する点にも特徴を有する。また、 ガラスファイバが石英系光ファイバである点にも特
徴を有する。また、 ガラスファイバが中空石英系光ファイバである点に
も特徴を有する。
【0013】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
使用するポリジイミド樹脂は、溶剤に溶かし、適度の濃
度に調整した上で、従来の線引装置を用いて線引直後の
ガラスファイバの表面に塗布することができる。このフ
ァイバを焼付炉中に通して溶剤を除去すると、ポリカル
ボジイミド被覆ファイバが得られる。
【0014】さらに、このポリカルボジイミド被覆ファ
イバを不活性ガス中で1000℃程度で焼成すると、ポ
リカルボジイミドがアモルファスカーボンとなり、耐熱
性に優れた被覆光ファイバが得られる。しかし、アモル
ファスカーボン被覆ファイバであっても、高温中での長
時間の使用は、酸化劣化により非常に難しい。
【0015】そこで、本発明者は、外部からの大気や水
分の浸入を防ぐため、ポリカルボジイミド樹脂を塗布・
焼成後、さらにピンホールのない金属をコートすること
により、大気中の酸素の浸入が防げることを見出した。
通常、光ファイバへの金属のコート方法には、デイッピ
ング法とメッキ法とが考えられるが、デイッピング法で
は、光ファイバを溶融金属中に通し、冷却固化して被覆
層を形成するが、その際に、光ファイバと被覆金属との
線膨張係数が異なるため、被覆金属が収縮し、内部の光
ファイバがマイクロベンドを起こし、伝送損失を生じる
問題がある。
【0016】また、メッキ法では、無電解メッキの場
合、光ファイバを長時間メッキ液中に接触させておかな
ければならず、その間にファイバが水素や水分を吸収
し、伝送損失を増加させる問題がある。本発明において
は、ポリカルボジイミド樹脂を塗布・焼成して形成され
たアモルファスカーボン被膜が導電性であることから、
電解メッキ法が使用できる。無電解メッキでは、前述の
ように、光ファイバに水素や水分が吸収されてしまう
が、アモルファスカーボン被膜では、カーボン被膜が緻
密なので、水素や水分の浸入を防ぐことができる。
【0017】また、電解メッキの場合、CVD法による
アモルファスカーボン被膜では、膜厚0.1μm以上は
難しく、短時間でメッキ厚を得るために必要な電流を流
すことができない。しかし、ポリカルボジイミド樹脂の
塗布・焼成によるアモルファスカーボン被膜では、膜厚
を5μmまでは容易に形成できるので、より大きい電流
密度が得られ、短時間での金属メッキ層を形成すること
が可能である。
【0018】メッキされる金属としては、Ni、Cu、
Au、Ag、Pt、Cr、Co等やNi−Co等の合金
メッキも挙げることができる。このように、本発明のポ
リカルボジイミド樹脂によるアモルファスカーボン被覆
ファイバでは、無電解メッキ法、電気メッキ法の両方が
使用できる利点がある。
【0019】こうして、ポリカルボジイミド樹脂を塗布
・焼成し、アモルファスカーボン被覆を形成した後、さ
らにその上に、前記2方法の組合せ或いは1方法によっ
て、金属層をメッキすることができた。その結果、耐熱
性に優れ、長時間の使用に耐え、かつ実用的保護強度を
持つ被覆ファイバが得られることを見出した。また、ア
モルファスカーボン被覆ファイバでは、それ自体が緩衝
層としての役目を担っていることから、金属層を被覆す
る方法としてデイッピング法も使用できる。
【0020】この金属としては、Ni、Cu、Al、F
e、Co等を挙げることができ、また種々の合金も使用
できる。
【0021】
【作用】本発明のガラスファイバでは、ポリカルボジイ
ミド樹脂を前駆体とするアモルファスカーボンを被覆の
ベースとしているので、耐熱性に優れ、400〜800
℃といった高温でも長時間使用することができる。
【0022】また、アモルファスカーボン被覆の外周
に、さらに高融点金属をメッキしているので、酸素や水
素の浸入を防ぐことができ、また、アモルファスカーボ
ンの酸化劣化を防ぐことが可能である。その結果とし
て、耐熱性に加え、長期的に使用できる。
【0023】
【実施例】本発明を実施例により具体的に説明するが、
これらは本発明の範囲を制限しない。線引直径のコア径
10μmφ、クラッド径125μmφのシングルモード
の光伝送用ガラスファイバにポリカルボジイミド樹脂ワ
ニスを塗布した後、赤外炉を通し、ポリカルボジイミド
塗膜を形成し、被覆径140μmφとした。
【0024】この被覆ファイバをアルゴンガス中100
0℃で24時間焼成して、該被覆をアモルファスカーボ
ン化し、被覆径が135μmφの被覆ファイバ1km長
を得た。このようにして製造したアモルファスカーボン
被覆ファイバの波長1.3μmにおける伝送損失は0.
35dB/km、引張強度は4〜6kgであった。ま
た、表面のSEM写真による観察では、十分に緻密な面
が見られ、指でしごいてもアモルファスカーボンは剥が
れることはなかった。
【0025】このように、アモルファスカーボン被覆フ
ァイバは、十分に実用的保護強度を持っているので、そ
のままボビンに巻き取ることができる。
【0026】(実施例1)前述のようにして作製したア
モルファスカーボン被覆ファイバに、図1に示す装置を
用いてNiをワット浴によって電気メッキした。ボビン
に巻かれたアモルファスカーボン被覆ファイバをサプラ
イ1にセットし、洗浄槽3を通過した後、給電ロール4
を介してメッキ槽5を通過させ、最後に水洗槽6で洗浄
し、巻取機7でボビンに巻き取った。以上の工程で、図
2に示すようなアモルファスカーボン被覆ファイバ2上
に厚さ5μmのNi被覆層が施された耐熱性光ファイバ
1km長を得た。
【0027】(実施例2)前述のようにして作製したア
モルファスカーボン被覆ファイバに、無電解メッキによ
って、Cuをメッキした。この時の膜厚は0.5μmで
あった。さらに、この上に実施例1と同様にNiをワッ
ト浴によって電気メッキした。
【0028】以上の工程によって、図3のようなアモル
ファスカーボン被覆ファイバ上に、Cu被覆層と厚さ3
μmのNi被覆層が施された耐熱性光ファイバ1km長
を得た。
【0029】(実施例3)線引直径300μm、ガラス
厚が40μmの中空ファイバにポリカルボジイミド樹脂
を塗布後、赤外炉に通し、ポリカルボジイミド塗膜を形
成し、被覆径315μmとした。
【0030】この被覆中空ファイバをアルゴンガス中で
1000℃で24時間焼成して被覆をアモルファスカー
ボン化し、被覆径が310μmの被覆中空ファイバ20
0mを得た。このアモルファスカーボン被覆中空ファイ
バは約40cmのボビンに巻き取ることができた。そし
て、このファイバに実施例2と同様の工程によって、厚
さ0.5μmのCu被覆層と厚さ3μmのNi被覆層が
施された耐熱性中空ファイバ200m長を得た。このフ
ァイバを700℃の恒温槽に60日間放置したが、全く
異常は見られなかった。
【0031】(比較例1)線引直径のコア径10μm
φ、クラッド径125μmφのシングルモードの光伝送
用ガラスファイバにポリカルボジイミド樹脂ワニスを塗
布した後、赤外炉を通し、ポリカルボジイミド塗膜を形
成し、被覆径140μmφとした。この被覆ファイバを
アルゴンガス中で1000℃で24時間焼成してアモル
ファスカーボン化し、被覆径が135μmφのアモルフ
ァスカーボン被覆ファイバを得た。このファイバの引張
強度は4〜6kgであった。
【0032】この被覆ファイバと、実施例1、2で得た
金属被覆ファイバを700℃の恒温槽中に60日間放置
した結果、比較例1のファイバは5〜10%程の重量減
少が見られたが、実施例1、2のファイバは殆ど変化が
なく、また金属メッキ後の引張強度5〜7kgで殆ど変
化しなかった。
【0033】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の被覆光ファ
イバは、被覆層にポリカルボジイミドを前駆体とするア
モルファスカーボンをベースとして用いるので、耐熱性
に秀でており、400〜800℃の高温で使用すること
ができる。さらに、その外周に高融点金属を電気メッキ
法により被覆することによって、アモルファスカーボン
の酸化劣化を防ぎ、大気中で長時間使用できる利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電気メッキ装置を用いた金属被覆
の形成工程を示す模式図である。
【図2】本発明により得られた被覆光ファイバの断面構
造を示す模式図である。
【図3】本発明により得られた他の被覆光ファイバの断
面構造を示す模式図である。
【符号の説明】
1 サプライ 2 アモルファスカーボン被覆ファイバ 3 洗浄槽 4 給電ロール 5 電気メッキ槽 6 水洗(脱脂)槽 7 巻取機 8 コア 9 クラッド 10 内層;ポリカルボジイミドを焼成して形成した薄
膜のアモルファスカーボン層 11 外層;電気メッキにより被覆したNi層 12 内層;無電解メッキにより被覆したCu層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本庶 誠 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐熱性ガラスファイバの内部被覆層の分
    子がカルボジイミド基を含むポリカルボジイミド系樹脂
    を焼成して形成されたアモルファスカーボンからなり、
    更にその外周上に金属層を施した被覆構造を有すること
    を特徴とする、耐熱性ガラスファイバ。
  2. 【請求項2】 ポリカルボジイミド系樹脂を焼成して形
    成されたカーボン膜が1μm以上であることを特徴とす
    る、請求項1記載の耐熱性ガラスファイバ。
  3. 【請求項3】 該金属層として、電解メッキを用いて形
    成した金属層を有することを特徴とする、請求項1又は
    2記載の耐熱性ガラスファイバ。
  4. 【請求項4】 該金属層として、無電解メッキを用いて
    形成した金属層を有することを特徴とする、請求項1又
    は2記載の耐熱性ガラスファイバ。
  5. 【請求項5】 該金属層として、複数の金属層を有する
    ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の耐
    熱性ガラスファイバ。
  6. 【請求項6】 該金属層として、電解メッキ及び無電解
    メッキによる複数の金属層を有することを特徴とする、
    請求項5記載の耐熱性ガラスファイバ。
  7. 【請求項7】 ガラスファイバが石英系光ファイバであ
    ることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の
    耐熱性ガラスファイバ。
  8. 【請求項8】 ガラスファイバが中空石英系光ファイバ
    であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記
    載の耐熱性ガラスファイバ。
JP5036189A 1993-02-02 1993-02-02 耐熱性ガラスファイバ Pending JPH06230254A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008298705A (ja) * 2007-06-04 2008-12-11 Shimadzu Corp ガスクロマトグラフ
EP0997764B1 (en) * 1998-10-30 2009-02-11 Lucent Technologies Inc. Optical grating devices with adjustable chirp
JP2016520500A (ja) * 2013-03-14 2016-07-14 エーエフエル テレコミュニケーションズ リミテッド ライアビリティ カンパニー 金属被覆された光ファイバを製造する方法および装置、ならびに得られた光ファイバ

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JP2008298705A (ja) * 2007-06-04 2008-12-11 Shimadzu Corp ガスクロマトグラフ
JP2016520500A (ja) * 2013-03-14 2016-07-14 エーエフエル テレコミュニケーションズ リミテッド ライアビリティ カンパニー 金属被覆された光ファイバを製造する方法および装置、ならびに得られた光ファイバ

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