JPS62859B2 - - Google Patents
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Description
本発明は、耐候性の優れた光伝送体用多成分系
ガラスに関する。 一般に、光伝送用ガラス繊維は芯ガラスの周辺
に、その芯ガラスの屈折率よりも僅かに小さい屈
折率を有する被覆ガラスを設けた構造となつてい
る。芯ガラスの屈折率が芯ガラスの断面半径方向
にわたつて均一な構造の光伝送ガラス体はステツ
プ型ガラス繊維といわれている。このようなステ
ツプ型ガラス繊維は、当該ガラス繊維の一端から
芯ガラス内に入射された光情報を芯ガラスと被覆
ガラスとの境界面で全反射させながら他端まで伝
送する。また、芯ガラスの屈折率が芯ガラスの断
面半径方向に向かつて連続的に減少する構造の光
伝送ガラス体も知られており、これは集束型ガラ
ス繊維といわれている。このような集束型ガラス
繊維では、当該ガラス繊維の一端光軸上に平行入
射した光は光軸上を進み、その他の光は光軸のま
わりを蛇行しながら他端に伝送される。そのた
め、他端に到達したそれぞれの光の位相差が小さ
いので、集束型ガラス繊維は広帯域な光伝送を可
能とするものとして知られている。 光伝送用ガラス繊維を光伝送路とするガラス繊
維通信方式は軽量、無誘導、無漏話、低損失、大
容量等のすぐれた特性を有しているので近年応用
開発が急速に進み、実用化の段階となつて来た。
このようにガラス繊維通信方式が実用化の段階ま
で進歩するにつれて、光学的特性とともに機械的
特性についても用いられるガラス繊維が具備すべ
き条件が明らかになりつつある。 特に、光伝送路用としてのガラス繊維に要請さ
れる極めて重要な特性の１つは、光伝送路が自然
環境下におかれるため、優れた耐候性特に高温多
湿雰囲気下における優れた耐水性である。ガラス
繊維をガラス繊維通信方式における光伝送路とし
て使用する場合には、通常ガラス繊維の外周囲を
各種の合成樹脂層で二重あるいは三重に被覆し、
更に被覆したガラス繊維を複数本集合し、当該集
合体を合成樹脂、ゴム等で更に被覆してガラス繊
維ケーブルとし、光伝送路として用いる。したが
つて、これらの合成樹脂、ゴム等の被覆材料はガ
ラスの表面が外気に直接暴露されることを防止す
るため有効である。 しかしながら、長い間には外気中の水分あるい
は水蒸気が被覆材料に滲透するようになり、その
結果水分あるいは水蒸気が光伝送路としてのガラ
ス繊維と接触するに至る。 それ故、ガラス繊維の耐水性が不充分である場
合には、ガラス繊維の表面から次第に水分による
浸蝕が生じ、その結果ガラス繊維の光学的特性が
悪化したり機械的強度が低下することになる。従
つて、耐水特性の優れた光伝送路用ガラス繊維ケ
ーブルを製造するに当つて、それを構成するガラ
ス繊維の小なくとも最外周をなす被覆ガラス自身
が耐水特性の優れたものでなければならない。 従来、光伝送路用のガラス繊維の材料として
は、多成分系ガラスとゲルマニウム酸化物、隣酸
化物等をドープしたシリカガラスとの２種が知ら
れている。 これらのうち、シリカガラスは優れた耐水特性
を有している。一方、多成分系ガラスはガラス組
成の多様性が大きいので、芯ガラスおよび被覆ガ
ラスの屈折率差が大きく採れるガラスを選択する
余地が大きく、それ故に開口数の高い光ガラス繊
維の製造に適している。更に多成分系ガラスは光
学ガラス、板ガラスの例に見られるように、大量
生産に適した特性を有している。ガラス繊維の工
業的生産にあたつてもこれらの特性は極めて重要
である。 従来、光伝送路用として多成分系ガラスが数多
く提案されているが、これらはいずれも耐水特性
について改善すべき余地を含むものである。 このような従来知られている多成分系ガラスの
組成を、纒めて記載すれば次のとおりである。 １ SiO2―Na2O―Caoの３成分を主成分とする
多成分系ガラス、 ２ SiO2―Na2O―PbOの３成分を主成分とする
多成分系ガラス、 ３ SiO2―GeO2―R2O（R2Oアルカリ金属Na2O
あるいはK2O等）の３成分を主成分とする多成
分系ガラス、および ４ SiO2―Na2O―B2O3の３成分を主成分とする
多成分系ガラス、 これらの多成分系ガラスでは、その組成割合を
適宜変えることにより、光伝送路用としてのガラ
ス繊維の芯ガラスおよび被覆ガラスを製造してい
る。 しかしながら、上記の１）〜３）の多成分系ガ
ラスから製造する芯ガラスおよび被覆ガラスには
次のような欠点がある。すなわち、前記１）の多
成分系ガラスから製造されるガラス繊維は耐水特
性が劣る。また、これらの多成分系ガラスの耐水
特性を改善するためには、板ガラス工業において
よく知られているようにA12O3，MgO，のような
成分を導入する必要があるが、これらの成分を導
入すると、ガラス溶融温度ならびに作業適性温度
が急激に上昇し低損失の光伝送路用ガラス繊維を
製造するのが困難となる。 また前記ガラス組成２）の多成分系ガラスから
製造されるガラス繊維はPbOの含有量が少ない場
合は耐水特性が劣る。一方、PbO含有量を数十重
量パーセントに迄高くすると、耐水特性は改善さ
れるがPbO含有量が多くなるにつれて光の散乱損
失が著しく増大するために低損失の光伝送路用ガ
ラス繊維の製造は困難となる。 前記ガラス組成３）の多成分系ガラスから製造
されるガラス繊維は、このガラス組成の結晶析出
傾向が大きいために光の散乱損失が大となり、結
果として低損失の光伝送路用ガラス繊維の製造が
困難となる事が知られている。 前記ガラス組成４）の多成分系ガラスはガラス
溶融温度が1300℃以下と低く、かつ不純物の鉄金
属による光吸収損失が小さいという長所を持つて
いる。 本発明者等の一人はこのガラス組成について研
究を進め、集束型ガラス繊維の製造に適したガラ
ス組成範囲を特公昭51―29524で既に明らかにし
ている。 また、その後特開昭53―3352号でもSiO2―
Na2O―B2O3系の多成分系ガラスが提案されてい
る。すなわち、この特開昭53―3352号では、光通
信用ガラス繊維として、SiO246〜65重量％、
A12O31〜５重量％、Na2Oを主体とするアルカリ
金属酸化物17〜23重量％、CaO5〜12重量％、
B2O34〜15重量％およびZrO21〜12重量％から成
る多成分系ガラスを芯成分とするステツプ型の光
通信用ガラス繊維が提案されている。 しかしながら、本発明者の研究によれば、上記
組成の多成分系ガラスは、光伝送用ガラス繊維の
被覆成分として用いるには末だ充分な耐水性を有
していないことが明らかとなつた。 それ故、本発明の目的は、耐候性特に耐水性の
優れたSiO2―Na2O―B2O3系の多成分系ガラスか
ら成る光伝送体用ガラスを提供することを目的と
する。 本発明の更に他の目的は、特に光伝送路用ガラ
ス繊維の被覆成分としても充分に優れた耐水性を
示す上記多成分系ガラスから成る光伝送体用ガラ
スを提供することにある。 本発明のかかる目的および利点は、本発明によ
れば重量％で表わして下記組成から成る耐候性の
優れた光伝送体用ガラス。 SiO2 38〜57 B2O3 ４〜22 Na2O ８〜24 K2O ０〜15 Li2O ０〜15 CS2O ０〜15 A12O3 15〜22 ZmO １〜16 TiO2 ０〜７ ZrO2 ０〜７ CaO ０〜７ BaO ０〜７ および MgO ０〜７ 但し、 Na2O＋K2O＋Li2O＋Cs2O 13〜24 および A12O3＋ZnO＋TiO2＋ZrO2＋CaO ＋BaO＋MgO 16〜32 により達成される。 本発明の上記光伝送体用ガラスの組成上の特徴
は、 (1) 必須構成成分として、 SiO2，B2O3，Na2O，A12O3およびZnOの５
つの成分を含有している。 本発明の特徴は、耐水性が優れていると同時
に、水との接触による強度低下が著しく低い点に
ある。 本発明の上記光伝送体用ガラスの組成上の特徴
は、 (1) 必須の構成成分として、 SiO2，B2O3，Na2O，Al2O3およびZnOの５
つの成分を含有しており、且つ (2) 付加的構成成分として、 K2O，Li2O，Cs2O並びにTiO2，ZrO2，
CaO，BaOおよびMgOの８つの成分を含有す
る。 点にある。 特に、必須の構成成分としての５つの成分は、
光伝送体用ガラスに必要とされる後述する種々の
特性を付与するために不可欠の成分であり、就づ
くZnOの存在は、A12O3の存在と合俟つて本発明
のガラスに極めて優れた耐水性を付与するために
不可欠な成分である。 本発明の光伝送体用ガラスは、上記の付加的構
成成分を更に含有することができる。この付加的
構成成分は、光伝送体用ガラスに付加的特性を付
与するために用いることのできるものであるが、
単に存在しても差し支えない構成成分として理解
されるべきではなく、上記必須の構成成分から成
る本発明のガラスが有する優れた諸特性を損わず
に、更に付加的特性を付与する極めて特定された
成分であると理解されるべきである。 本発明の光伝送体用ガラスは、上記構成成分を
上記の限定された範囲内で含有するものである。 これらの各構成成分の含有量の限定理由を以下
に詳細に記載するが、これらの限定理由は組成物
としてのガラスの特性による限定であることを記
憶すべきである。 SiO2 本発明のSiO2―B2O3―Na2O系の多成分系ガラ
スの主成分であつて、ガラスに実用的諸特性を持
たせる為に不可欠の成分である。SiO2は、38〜
57重量％で含有させることができる。重量パーセ
ントで38未満では耐水性が著しく劣る。他方、そ
の含有量が重量で57パーセントを越えるとガラス
溶融温度が著しく高くなり低損失ガラスを得るの
が困難になると同時にガラスからの結晶析出傾向
が著しく高くなる。 B2O3 本発明のガラスは、B2O3を４〜22重量％で含
有することができる。 含有量が重量パーセントで４未満においてはガ
ラスの耐水性が著しく劣ると同時にガラス溶融温
度が著しく高くなりすぎ、ガラスからの結晶析出
傾向が急激に大きくなる。一方重量で22％を越え
るとガラスの耐水性が著しく劣るようになる。 アルカリ金属酸化物 本発明で示すアルカリ金属酸化物とは、
Na2O，K2O，Li2OおよびCs2Oである。これらの
うち、Na2Oは必須の構成成分であり８〜24重量
％で含有することができる。また、その他の付加
的構成成分であるK2O，Li2OおよびCs2Oは、ア
ルカリ金属酸化物の合計量が13〜24重量％となる
範囲内で含有することができる。 また、これらのK2O，Li2OおよびCs2Oそれぞ
れの上限値は15重量％である。 これらのアルカリ金属酸化物は、ガラスの溶融
を容易にする成分であるが、含有量の合計が24重
量パーセントを越えるかまたは、K2O，Li2O，
Cs2Oのいずれかが15重量パーセントを越えると
ガラスの耐水性が著しく悪くなる。一方、重量パ
ーセントでアルカリ金属酸化物の含有量の合計が
13未満またはNa2Oが８未満の場合にはB2O3―
SiO2―Na2O系多成分ガラス特有の分相、結晶析
出傾向の急速な増大が現われる。 一方、このような傾向は、K2Oおよび／または
Li2Oの含有量が比較的多い組成でも生じ易くな
る傾向が見られる。K2O，Li2Oはそれぞれ10重
量％以下、特に６重量％以下で用いるのが好まし
い。 A12O3 本発明のガラスは、A12O3を15％を越え且つ22
重量％以下で含有する。 A12O3は、ガラスの耐水性を改善する重要な成
分である。含有量が重量で15パーセント以下にお
いてはその効果は少ない。しかし22重量パーセン
トをこえるとガラスの溶融温度が著しく高くな
り、ガラスの溶融さらには二重ポツト法による線
引が困難となる。 また、A12O3は、本発明のガラスの主成分の１
つであるSiO2と共に、本発明のガラスの耐水性
を改善するために不可欠の成分の１つであるが、
A12O3とSiO2との合計量が72重量％を越えると、
結晶の析出傾向および粘性の増大傾向が大きくな
り、ガラスの溶解および二重ポツト法による線引
きが困難となる傾向があるので、A12O3と、SiO2
との合計量を72重量％以下とするのがより好ま
し。 ZnO 本発明のガラスは、ZnOを１〜16重量％で含有
する。 ZnOはA12O3と一緒にガラス組成に共存させる
と、ガラスの耐候性特に耐水性を著しく改善する
効果を示す。その改善効果の程度は以下の実施例
において明らかとなる。 ZnO量が１重量パーセント未満ではその効果が
なく、また16重量パーセントを越えるとガラスの
結晶化傾向が増大して好ましくない。ZnO量のよ
り好ましい範囲は２〜14重量パーセントである。 TiO2，ZrO2，CaO，BaOおよびMgO TiO2，ZrO2，CaO，BaOおよびMgOは、いず
れも本発明のガラスを構成する必須成分ではなく
付加的成分である。 これらは、それぞれ独立に７重量％以下で含有
させることができる。 但し、これらの含有量は、A12O3とZnOとの含
有量との合計量すなわち、A12O3＋ZnO＋RmOn
（RmOnはTiO2，ZrO2，CaO，BaO，MgOのうち
の１成分又はそれ以上の成分）含有量が重量で32
パーセントを越えるとガラスからの結晶析出傾向
が急速に増大するので好ましくない。 また、TiO2，ZrO2，CaO，BaOおよびMgOの
それぞれの含有量が７重量パーセントを越えると
ガラスの結晶化傾向が増大するので好ましくな
い。 ZnO，TiO2，ZrO2，CaO，BaOの含有量はそ
れぞれがガラスの屈折率を変えるので製造する光
伝送体に要求される光学的特性から決定されなけ
ればならないが、上記範囲内に限定しないと高品
質の光伝送体は得られない。 かくして、本発明によれば、優れた耐候性特に
耐水性を示す光伝送体用ガラスが提供される。 本発明のガラスから光伝送路用のガラス繊維を
製造するには、二重ルツボ法によるか又はパイプ
ロツド法あるいはロツドイン・チユーブ法として
知られる方法案によれば良い。 二重ルツボ法は、同芯円状に配置した内側ルツ
ボと外側ルツボにおいて夫々芯ガラスと被覆ガラ
スを溶融状態に保ち、内側、および外側ルツボの
下端部の開口孔より自然流下させ、線引きして光
ガラス繊維を製造するものである。この際、内側
ルツボ下端部が外側ルツボ下端部の内部且つ上部
に位置するように、両下端部の間に間隔を設ける
ことにより、内側ルツボ下端部から流出する芯ガ
ラスとなる溶融ガラスを外側ルツボ下端部から流
出する被覆ガラスとなる溶融ガラスで被覆して、
前者の溶融ガラス中のタリウムイオン等と後者の
溶融ガラス中のナトリウムイオン等とが充分に交
換し得るように、接触させれば、集束型ガラス繊
維を製造することができる。 また、上記方法で内側ルツボ下端部と外側ルツ
ボ下端部との間に充分な間隔を持たさなければ、
ステツプ型ガラス繊維を製造することも可能であ
る。 また、芯ガラス丸棒を被覆ガラスパイプ内に挿
入し、芯ガラスと被覆ガラスの界面に気泡等の欠
陥を残存させなてように配慮して加熱延伸してガ
ラス繊維を製造するパイプ―ロツド法あるいはロ
ツドイン。チユーブ法によれば、ステツプ型ガラ
ス繊維を製造することができる。 本発明のガラスは、このような光伝送路用のガ
ラス繊維の被覆成分または芯成分のいずれの成分
用としても用いることができる。本発明のガラス
は、耐水性が優れているため特に光伝送路用ガラ
ス繊維の被覆成分として有用である。 以下、実施例をあげ本発明を更に詳述する。 実施例１〜13および比較例１〜３ 下記第１表に示す如く組成割合が夫々異なる16
種のガラスを石英ルツボを用いて電気炉で溶融し
た。 尚、ガラスの溶融にあたつては、ガラス中の泡
等の溶融に伴う欠点を除く目的で従来よく知られ
ているAs2O3あるいはSb2O3をガラスの重量100部
に対し、重量で１部以下を使用した。 溶融したガラスから作成した試料について、次
の２つの評価法により、その耐水性を評価した。 (1) JIS―Ｒ―3502：化学分析用ガラス器具の試
験方法。 試料を粉砕して420ミクロンの篩を通過し250
ミクロンの篩を通過しない粒度のもの2.5グラ
ムを採取し、これを沸とう蒸溜水50c.c.中に入れ
て60分間加熱し、試料から水に溶出したアルカ
リ重量を測定し、ガラス試料重量に対する百分
率であらわす。 (2) 本発明者らの独自の方法 試験しようとするガラスの融液から引き上げ
た直径２〜３mmのガラス棒の表面に、ゴミ等に
より汚れないように注意して、プラスチツク被
膜（ここではシリコーン樹脂被膜とした）を付
け、焼き付ける。シリコーン被覆の付いたこの
ガラス棒を90℃の温水中に侵漬して一定時間経
過後取出して、顕微鏡でガラス棒側表面を観祭
し、ガラス表面に析出物（主としてアルカリ成
分）が出現していないかどうかを判定する。ガ
ラス表面に析出物が出現するのに長時間を要す
る程耐水性が優れていると判定した。 また、950℃に17時間保持したときのガラス
の失透傾向を調べた。失透傾向が全く観察され
なかつたものを「優」とし、失透傾向にあるが
しかしながら二重ルツボ法による線引きでは失
透しなかつたものを「良」と評価した。 これらの結果を、第１表に合せて示した。
ガラスに関する。 一般に、光伝送用ガラス繊維は芯ガラスの周辺
に、その芯ガラスの屈折率よりも僅かに小さい屈
折率を有する被覆ガラスを設けた構造となつてい
る。芯ガラスの屈折率が芯ガラスの断面半径方向
にわたつて均一な構造の光伝送ガラス体はステツ
プ型ガラス繊維といわれている。このようなステ
ツプ型ガラス繊維は、当該ガラス繊維の一端から
芯ガラス内に入射された光情報を芯ガラスと被覆
ガラスとの境界面で全反射させながら他端まで伝
送する。また、芯ガラスの屈折率が芯ガラスの断
面半径方向に向かつて連続的に減少する構造の光
伝送ガラス体も知られており、これは集束型ガラ
ス繊維といわれている。このような集束型ガラス
繊維では、当該ガラス繊維の一端光軸上に平行入
射した光は光軸上を進み、その他の光は光軸のま
わりを蛇行しながら他端に伝送される。そのた
め、他端に到達したそれぞれの光の位相差が小さ
いので、集束型ガラス繊維は広帯域な光伝送を可
能とするものとして知られている。 光伝送用ガラス繊維を光伝送路とするガラス繊
維通信方式は軽量、無誘導、無漏話、低損失、大
容量等のすぐれた特性を有しているので近年応用
開発が急速に進み、実用化の段階となつて来た。
このようにガラス繊維通信方式が実用化の段階ま
で進歩するにつれて、光学的特性とともに機械的
特性についても用いられるガラス繊維が具備すべ
き条件が明らかになりつつある。 特に、光伝送路用としてのガラス繊維に要請さ
れる極めて重要な特性の１つは、光伝送路が自然
環境下におかれるため、優れた耐候性特に高温多
湿雰囲気下における優れた耐水性である。ガラス
繊維をガラス繊維通信方式における光伝送路とし
て使用する場合には、通常ガラス繊維の外周囲を
各種の合成樹脂層で二重あるいは三重に被覆し、
更に被覆したガラス繊維を複数本集合し、当該集
合体を合成樹脂、ゴム等で更に被覆してガラス繊
維ケーブルとし、光伝送路として用いる。したが
つて、これらの合成樹脂、ゴム等の被覆材料はガ
ラスの表面が外気に直接暴露されることを防止す
るため有効である。 しかしながら、長い間には外気中の水分あるい
は水蒸気が被覆材料に滲透するようになり、その
結果水分あるいは水蒸気が光伝送路としてのガラ
ス繊維と接触するに至る。 それ故、ガラス繊維の耐水性が不充分である場
合には、ガラス繊維の表面から次第に水分による
浸蝕が生じ、その結果ガラス繊維の光学的特性が
悪化したり機械的強度が低下することになる。従
つて、耐水特性の優れた光伝送路用ガラス繊維ケ
ーブルを製造するに当つて、それを構成するガラ
ス繊維の小なくとも最外周をなす被覆ガラス自身
が耐水特性の優れたものでなければならない。 従来、光伝送路用のガラス繊維の材料として
は、多成分系ガラスとゲルマニウム酸化物、隣酸
化物等をドープしたシリカガラスとの２種が知ら
れている。 これらのうち、シリカガラスは優れた耐水特性
を有している。一方、多成分系ガラスはガラス組
成の多様性が大きいので、芯ガラスおよび被覆ガ
ラスの屈折率差が大きく採れるガラスを選択する
余地が大きく、それ故に開口数の高い光ガラス繊
維の製造に適している。更に多成分系ガラスは光
学ガラス、板ガラスの例に見られるように、大量
生産に適した特性を有している。ガラス繊維の工
業的生産にあたつてもこれらの特性は極めて重要
である。 従来、光伝送路用として多成分系ガラスが数多
く提案されているが、これらはいずれも耐水特性
について改善すべき余地を含むものである。 このような従来知られている多成分系ガラスの
組成を、纒めて記載すれば次のとおりである。 １ SiO2―Na2O―Caoの３成分を主成分とする
多成分系ガラス、 ２ SiO2―Na2O―PbOの３成分を主成分とする
多成分系ガラス、 ３ SiO2―GeO2―R2O（R2Oアルカリ金属Na2O
あるいはK2O等）の３成分を主成分とする多成
分系ガラス、および ４ SiO2―Na2O―B2O3の３成分を主成分とする
多成分系ガラス、 これらの多成分系ガラスでは、その組成割合を
適宜変えることにより、光伝送路用としてのガラ
ス繊維の芯ガラスおよび被覆ガラスを製造してい
る。 しかしながら、上記の１）〜３）の多成分系ガ
ラスから製造する芯ガラスおよび被覆ガラスには
次のような欠点がある。すなわち、前記１）の多
成分系ガラスから製造されるガラス繊維は耐水特
性が劣る。また、これらの多成分系ガラスの耐水
特性を改善するためには、板ガラス工業において
よく知られているようにA12O3，MgO，のような
成分を導入する必要があるが、これらの成分を導
入すると、ガラス溶融温度ならびに作業適性温度
が急激に上昇し低損失の光伝送路用ガラス繊維を
製造するのが困難となる。 また前記ガラス組成２）の多成分系ガラスから
製造されるガラス繊維はPbOの含有量が少ない場
合は耐水特性が劣る。一方、PbO含有量を数十重
量パーセントに迄高くすると、耐水特性は改善さ
れるがPbO含有量が多くなるにつれて光の散乱損
失が著しく増大するために低損失の光伝送路用ガ
ラス繊維の製造は困難となる。 前記ガラス組成３）の多成分系ガラスから製造
されるガラス繊維は、このガラス組成の結晶析出
傾向が大きいために光の散乱損失が大となり、結
果として低損失の光伝送路用ガラス繊維の製造が
困難となる事が知られている。 前記ガラス組成４）の多成分系ガラスはガラス
溶融温度が1300℃以下と低く、かつ不純物の鉄金
属による光吸収損失が小さいという長所を持つて
いる。 本発明者等の一人はこのガラス組成について研
究を進め、集束型ガラス繊維の製造に適したガラ
ス組成範囲を特公昭51―29524で既に明らかにし
ている。 また、その後特開昭53―3352号でもSiO2―
Na2O―B2O3系の多成分系ガラスが提案されてい
る。すなわち、この特開昭53―3352号では、光通
信用ガラス繊維として、SiO246〜65重量％、
A12O31〜５重量％、Na2Oを主体とするアルカリ
金属酸化物17〜23重量％、CaO5〜12重量％、
B2O34〜15重量％およびZrO21〜12重量％から成
る多成分系ガラスを芯成分とするステツプ型の光
通信用ガラス繊維が提案されている。 しかしながら、本発明者の研究によれば、上記
組成の多成分系ガラスは、光伝送用ガラス繊維の
被覆成分として用いるには末だ充分な耐水性を有
していないことが明らかとなつた。 それ故、本発明の目的は、耐候性特に耐水性の
優れたSiO2―Na2O―B2O3系の多成分系ガラスか
ら成る光伝送体用ガラスを提供することを目的と
する。 本発明の更に他の目的は、特に光伝送路用ガラ
ス繊維の被覆成分としても充分に優れた耐水性を
示す上記多成分系ガラスから成る光伝送体用ガラ
スを提供することにある。 本発明のかかる目的および利点は、本発明によ
れば重量％で表わして下記組成から成る耐候性の
優れた光伝送体用ガラス。 SiO2 38〜57 B2O3 ４〜22 Na2O ８〜24 K2O ０〜15 Li2O ０〜15 CS2O ０〜15 A12O3 15〜22 ZmO １〜16 TiO2 ０〜７ ZrO2 ０〜７ CaO ０〜７ BaO ０〜７ および MgO ０〜７ 但し、 Na2O＋K2O＋Li2O＋Cs2O 13〜24 および A12O3＋ZnO＋TiO2＋ZrO2＋CaO ＋BaO＋MgO 16〜32 により達成される。 本発明の上記光伝送体用ガラスの組成上の特徴
は、 (1) 必須構成成分として、 SiO2，B2O3，Na2O，A12O3およびZnOの５
つの成分を含有している。 本発明の特徴は、耐水性が優れていると同時
に、水との接触による強度低下が著しく低い点に
ある。 本発明の上記光伝送体用ガラスの組成上の特徴
は、 (1) 必須の構成成分として、 SiO2，B2O3，Na2O，Al2O3およびZnOの５
つの成分を含有しており、且つ (2) 付加的構成成分として、 K2O，Li2O，Cs2O並びにTiO2，ZrO2，
CaO，BaOおよびMgOの８つの成分を含有す
る。 点にある。 特に、必須の構成成分としての５つの成分は、
光伝送体用ガラスに必要とされる後述する種々の
特性を付与するために不可欠の成分であり、就づ
くZnOの存在は、A12O3の存在と合俟つて本発明
のガラスに極めて優れた耐水性を付与するために
不可欠な成分である。 本発明の光伝送体用ガラスは、上記の付加的構
成成分を更に含有することができる。この付加的
構成成分は、光伝送体用ガラスに付加的特性を付
与するために用いることのできるものであるが、
単に存在しても差し支えない構成成分として理解
されるべきではなく、上記必須の構成成分から成
る本発明のガラスが有する優れた諸特性を損わず
に、更に付加的特性を付与する極めて特定された
成分であると理解されるべきである。 本発明の光伝送体用ガラスは、上記構成成分を
上記の限定された範囲内で含有するものである。 これらの各構成成分の含有量の限定理由を以下
に詳細に記載するが、これらの限定理由は組成物
としてのガラスの特性による限定であることを記
憶すべきである。 SiO2 本発明のSiO2―B2O3―Na2O系の多成分系ガラ
スの主成分であつて、ガラスに実用的諸特性を持
たせる為に不可欠の成分である。SiO2は、38〜
57重量％で含有させることができる。重量パーセ
ントで38未満では耐水性が著しく劣る。他方、そ
の含有量が重量で57パーセントを越えるとガラス
溶融温度が著しく高くなり低損失ガラスを得るの
が困難になると同時にガラスからの結晶析出傾向
が著しく高くなる。 B2O3 本発明のガラスは、B2O3を４〜22重量％で含
有することができる。 含有量が重量パーセントで４未満においてはガ
ラスの耐水性が著しく劣ると同時にガラス溶融温
度が著しく高くなりすぎ、ガラスからの結晶析出
傾向が急激に大きくなる。一方重量で22％を越え
るとガラスの耐水性が著しく劣るようになる。 アルカリ金属酸化物 本発明で示すアルカリ金属酸化物とは、
Na2O，K2O，Li2OおよびCs2Oである。これらの
うち、Na2Oは必須の構成成分であり８〜24重量
％で含有することができる。また、その他の付加
的構成成分であるK2O，Li2OおよびCs2Oは、ア
ルカリ金属酸化物の合計量が13〜24重量％となる
範囲内で含有することができる。 また、これらのK2O，Li2OおよびCs2Oそれぞ
れの上限値は15重量％である。 これらのアルカリ金属酸化物は、ガラスの溶融
を容易にする成分であるが、含有量の合計が24重
量パーセントを越えるかまたは、K2O，Li2O，
Cs2Oのいずれかが15重量パーセントを越えると
ガラスの耐水性が著しく悪くなる。一方、重量パ
ーセントでアルカリ金属酸化物の含有量の合計が
13未満またはNa2Oが８未満の場合にはB2O3―
SiO2―Na2O系多成分ガラス特有の分相、結晶析
出傾向の急速な増大が現われる。 一方、このような傾向は、K2Oおよび／または
Li2Oの含有量が比較的多い組成でも生じ易くな
る傾向が見られる。K2O，Li2Oはそれぞれ10重
量％以下、特に６重量％以下で用いるのが好まし
い。 A12O3 本発明のガラスは、A12O3を15％を越え且つ22
重量％以下で含有する。 A12O3は、ガラスの耐水性を改善する重要な成
分である。含有量が重量で15パーセント以下にお
いてはその効果は少ない。しかし22重量パーセン
トをこえるとガラスの溶融温度が著しく高くな
り、ガラスの溶融さらには二重ポツト法による線
引が困難となる。 また、A12O3は、本発明のガラスの主成分の１
つであるSiO2と共に、本発明のガラスの耐水性
を改善するために不可欠の成分の１つであるが、
A12O3とSiO2との合計量が72重量％を越えると、
結晶の析出傾向および粘性の増大傾向が大きくな
り、ガラスの溶解および二重ポツト法による線引
きが困難となる傾向があるので、A12O3と、SiO2
との合計量を72重量％以下とするのがより好ま
し。 ZnO 本発明のガラスは、ZnOを１〜16重量％で含有
する。 ZnOはA12O3と一緒にガラス組成に共存させる
と、ガラスの耐候性特に耐水性を著しく改善する
効果を示す。その改善効果の程度は以下の実施例
において明らかとなる。 ZnO量が１重量パーセント未満ではその効果が
なく、また16重量パーセントを越えるとガラスの
結晶化傾向が増大して好ましくない。ZnO量のよ
り好ましい範囲は２〜14重量パーセントである。 TiO2，ZrO2，CaO，BaOおよびMgO TiO2，ZrO2，CaO，BaOおよびMgOは、いず
れも本発明のガラスを構成する必須成分ではなく
付加的成分である。 これらは、それぞれ独立に７重量％以下で含有
させることができる。 但し、これらの含有量は、A12O3とZnOとの含
有量との合計量すなわち、A12O3＋ZnO＋RmOn
（RmOnはTiO2，ZrO2，CaO，BaO，MgOのうち
の１成分又はそれ以上の成分）含有量が重量で32
パーセントを越えるとガラスからの結晶析出傾向
が急速に増大するので好ましくない。 また、TiO2，ZrO2，CaO，BaOおよびMgOの
それぞれの含有量が７重量パーセントを越えると
ガラスの結晶化傾向が増大するので好ましくな
い。 ZnO，TiO2，ZrO2，CaO，BaOの含有量はそ
れぞれがガラスの屈折率を変えるので製造する光
伝送体に要求される光学的特性から決定されなけ
ればならないが、上記範囲内に限定しないと高品
質の光伝送体は得られない。 かくして、本発明によれば、優れた耐候性特に
耐水性を示す光伝送体用ガラスが提供される。 本発明のガラスから光伝送路用のガラス繊維を
製造するには、二重ルツボ法によるか又はパイプ
ロツド法あるいはロツドイン・チユーブ法として
知られる方法案によれば良い。 二重ルツボ法は、同芯円状に配置した内側ルツ
ボと外側ルツボにおいて夫々芯ガラスと被覆ガラ
スを溶融状態に保ち、内側、および外側ルツボの
下端部の開口孔より自然流下させ、線引きして光
ガラス繊維を製造するものである。この際、内側
ルツボ下端部が外側ルツボ下端部の内部且つ上部
に位置するように、両下端部の間に間隔を設ける
ことにより、内側ルツボ下端部から流出する芯ガ
ラスとなる溶融ガラスを外側ルツボ下端部から流
出する被覆ガラスとなる溶融ガラスで被覆して、
前者の溶融ガラス中のタリウムイオン等と後者の
溶融ガラス中のナトリウムイオン等とが充分に交
換し得るように、接触させれば、集束型ガラス繊
維を製造することができる。 また、上記方法で内側ルツボ下端部と外側ルツ
ボ下端部との間に充分な間隔を持たさなければ、
ステツプ型ガラス繊維を製造することも可能であ
る。 また、芯ガラス丸棒を被覆ガラスパイプ内に挿
入し、芯ガラスと被覆ガラスの界面に気泡等の欠
陥を残存させなてように配慮して加熱延伸してガ
ラス繊維を製造するパイプ―ロツド法あるいはロ
ツドイン。チユーブ法によれば、ステツプ型ガラ
ス繊維を製造することができる。 本発明のガラスは、このような光伝送路用のガ
ラス繊維の被覆成分または芯成分のいずれの成分
用としても用いることができる。本発明のガラス
は、耐水性が優れているため特に光伝送路用ガラ
ス繊維の被覆成分として有用である。 以下、実施例をあげ本発明を更に詳述する。 実施例１〜13および比較例１〜３ 下記第１表に示す如く組成割合が夫々異なる16
種のガラスを石英ルツボを用いて電気炉で溶融し
た。 尚、ガラスの溶融にあたつては、ガラス中の泡
等の溶融に伴う欠点を除く目的で従来よく知られ
ているAs2O3あるいはSb2O3をガラスの重量100部
に対し、重量で１部以下を使用した。 溶融したガラスから作成した試料について、次
の２つの評価法により、その耐水性を評価した。 (1) JIS―Ｒ―3502：化学分析用ガラス器具の試
験方法。 試料を粉砕して420ミクロンの篩を通過し250
ミクロンの篩を通過しない粒度のもの2.5グラ
ムを採取し、これを沸とう蒸溜水50c.c.中に入れ
て60分間加熱し、試料から水に溶出したアルカ
リ重量を測定し、ガラス試料重量に対する百分
率であらわす。 (2) 本発明者らの独自の方法 試験しようとするガラスの融液から引き上げ
た直径２〜３mmのガラス棒の表面に、ゴミ等に
より汚れないように注意して、プラスチツク被
膜（ここではシリコーン樹脂被膜とした）を付
け、焼き付ける。シリコーン被覆の付いたこの
ガラス棒を90℃の温水中に侵漬して一定時間経
過後取出して、顕微鏡でガラス棒側表面を観祭
し、ガラス表面に析出物（主としてアルカリ成
分）が出現していないかどうかを判定する。ガ
ラス表面に析出物が出現するのに長時間を要す
る程耐水性が優れていると判定した。 また、950℃に17時間保持したときのガラス
の失透傾向を調べた。失透傾向が全く観察され
なかつたものを「優」とし、失透傾向にあるが
しかしながら二重ルツボ法による線引きでは失
透しなかつたものを「良」と評価した。 これらの結果を、第１表に合せて示した。
【表】
【表】
比較例１〜３は、いずれもZnOを含有しないガ
ラス組成であり、且つ比較例１はA12O3の含有量
が少ない例、比較例２はCaOおよびBaO含有量が
多い例、そして比較例３はNa2O含有量が多い例
である。 第１表の結果から明らかなとおり、本発明のガ
ラス（実施例１〜13）は、ZnOを含有しない上記
ガラス（比較例１〜３）に比べ、格段にすぐれた
耐水特性を有することがわかる。 実施例 14〜17 第２表には、実施例１，３，６および７の本発
明のガラスを被覆成分とする光伝送路用ガラス繊
維の組成および性能が示されている。これらのガ
ラス繊維は、二重ルツボ法により製造され、外径
150ミクロン芯径100ミクロンの光伝送路用ガラス
繊維が得られる。 実施例17は、市販の比較的高透明なガラスを芯
ガラスとする短距離用に適した光伝送体の例であ
り、実施例16は集束型ガラス繊維の例であり、ま
た、実施例14および15はステツプ型ガラス繊維の
例である。
ラス組成であり、且つ比較例１はA12O3の含有量
が少ない例、比較例２はCaOおよびBaO含有量が
多い例、そして比較例３はNa2O含有量が多い例
である。 第１表の結果から明らかなとおり、本発明のガ
ラス（実施例１〜13）は、ZnOを含有しない上記
ガラス（比較例１〜３）に比べ、格段にすぐれた
耐水特性を有することがわかる。 実施例 14〜17 第２表には、実施例１，３，６および７の本発
明のガラスを被覆成分とする光伝送路用ガラス繊
維の組成および性能が示されている。これらのガ
ラス繊維は、二重ルツボ法により製造され、外径
150ミクロン芯径100ミクロンの光伝送路用ガラス
繊維が得られる。 実施例17は、市販の比較的高透明なガラスを芯
ガラスとする短距離用に適した光伝送体の例であ
り、実施例16は集束型ガラス繊維の例であり、ま
た、実施例14および15はステツプ型ガラス繊維の
例である。
【表】
第２表に示された本発明の光伝送体の性能か
ら、本発明のガラスは、光伝送路用として優れた
ものであることがわかる。 また、実施例14〜17の光伝送体は、いずれも著
しく優れた耐水性を示すものである。例えば、実
施例15の光伝送体は、50℃の温水中における劣化
促進試験により、引張強度が初期値の50％まで低
下するに要する時間が30000時間以上であつた。
この値は、従来の多成分系ガラスからなる光伝送
体の約10〜30倍に達する値である。 本発明のガラスが優れた耐水性、耐候性を示す
ものであることは明らかである。 本発明のガラスは、また、実施例17に見られる
ように、市販の比較的高透明なガラスを芯成分と
する例えば短距離用の光伝送路として適したガラ
ス繊維を与え、又実施例16に見られるように、
Na+，K+，Cs+，T1+等のイオンの拡散を妨げな
いので集束型ガラス繊維を与えるガラスとしても
適している。
ら、本発明のガラスは、光伝送路用として優れた
ものであることがわかる。 また、実施例14〜17の光伝送体は、いずれも著
しく優れた耐水性を示すものである。例えば、実
施例15の光伝送体は、50℃の温水中における劣化
促進試験により、引張強度が初期値の50％まで低
下するに要する時間が30000時間以上であつた。
この値は、従来の多成分系ガラスからなる光伝送
体の約10〜30倍に達する値である。 本発明のガラスが優れた耐水性、耐候性を示す
ものであることは明らかである。 本発明のガラスは、また、実施例17に見られる
ように、市販の比較的高透明なガラスを芯成分と
する例えば短距離用の光伝送路として適したガラ
ス繊維を与え、又実施例16に見られるように、
Na+，K+，Cs+，T1+等のイオンの拡散を妨げな
いので集束型ガラス繊維を与えるガラスとしても
適している。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％で表わして下記組成から成る耐候性の
優れた光伝送体用ガラス。 SiO2 38〜57 B2O3 ４〜22 Na2O ８〜24 K2O ０〜15 Li2O ０〜15 Cs2O ０〜15 A12O3 15〜22 ZnO １〜16 TiO2 ０〜７ ZrO2 ０〜７ CaO ０〜７ BaO ０〜７ および MgO ０〜７ 但し、 Na2O＋K2O＋Li2O＋Cs2O 13〜24 A12O3＋ZnO＋TiO2＋ZrO2＋CaO ＋BaO＋MgO 16〜32
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12772379A JPS5654250A (en) | 1979-10-03 | 1979-10-03 | Highly weather-resistant optical transmission glass |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12772379A JPS5654250A (en) | 1979-10-03 | 1979-10-03 | Highly weather-resistant optical transmission glass |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5654250A JPS5654250A (en) | 1981-05-14 |
| JPS62859B2 true JPS62859B2 (ja) | 1987-01-09 |
Family
ID=14967106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12772379A Granted JPS5654250A (en) | 1979-10-03 | 1979-10-03 | Highly weather-resistant optical transmission glass |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5654250A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61175807A (ja) * | 1985-01-31 | 1986-08-07 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | プロセスの異常診断方法 |
-
1979
- 1979-10-03 JP JP12772379A patent/JPS5654250A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5654250A (en) | 1981-05-14 |
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