JPS63296012A - 光フアイバ及びその製造方法 - 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〕 本発明は通信・情報伝送等に用いられる光ファイバ及び
その製造方法に関し、詳しくはコア・クラッドを有する
ガラスファイバの外周に被覆層を設けた光ファイバ及び
その製法に関する。

〔従来の技術〕

光通信に用いる光ファイバにおいては、光学ガラスファ
イバ、石英系ガラスファイバに限らず、いずれもファイ
バ化した後直ちにその外周にプラスチック被覆を施こす
ことが好ましいとされている。これは、ファイバ化され
ることによシ発生するファイバ表面のキズや、裸ファイ
バの状態で空気中に曝されることによるクラックの成長
で、ファイバの強度が劣化するのを防ぐためである。こ
のようなプラスチック層としては、一般に熱硬化型のシ
リコーン樹脂や紫外線硬化型樹脂（以下ｔｒｖ樹脂と略
す）が用いられており、近年はこの０４樹脂被覆フアイ
バの需要が増大している。

このσＶ樹脂被覆は、光ファイバの伝送特性を高く保持
する理由から、一般にヤング率１５に９／、”以下程度
の低ヤング率の内層とヤング率５　ｋｇ　／　ｖｍ　”
以上程度の高ヤング率の外層からなる二層被覆にして光
ファイバを保護する（例えば特開昭６０−２５１１５５
号公報参照）ことが行われている。

一方、近年光ファイバの高密度化や使用環境の拡大に伴
い、光フアイバ被覆に種々の添加剤を混入・練込むこと
にょ多着色や低水素化耐放射線性向上が因られておシ、
このような目的で添加物を練込まれた被覆層を有するフ
ァイバの需要が増大しつつある。このような添加物は、
最内層に練込まれて石英ガラス製ファイバに接すると傷
を生ぜしめてファイバの強度を著るしく低下させるため
、最内層以外、２層被覆では２層目の被覆層に練込まれ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の光フアイバ被覆方法では、前記のように添加物が
外層被覆内に均等に分散されていたので、該外層の表面
に分布するものも多く、これが被覆の欠陥となり、この
部分の被覆強度が低下するという問題があった。光ファ
イバにおいては、被覆の一部が破損して裸ガラスが露出
すると、ガラス表面のクラックが生長してその強度が著
るしく低下してしまう。さらに外層全体にわたって添加
物が分散して存在しているため、被覆硬化のために照射
した紫外線が外層内で減衰し、外層中に硬化の不均一が
生じる。光ファイバの製造後に、このような硬化状態の
低い部分が熱的に反応したり、あるいは未硬化成分が被
覆中を移動することにより、被覆物性や伝送特性の変化
が生じるという問題もらった。

そこで本発明は、添加物を練込んだ光硬化性樹脂被覆に
よ多着色、低水素化、耐放射線特性の向上等の添加物練
り込みＫよる効果は充分に保持し、かつ硬化の不均一や
被覆の欠陥による破損を防止できて、強度、伝送特性の
劣下のない高品質な光ファイバ及びこれを製造できる新
規な方法を提案しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はガラスファイバを中心として同心円状に、低弾
性率の樹脂からなる一次被覆層、添加物を含有する樹脂
からなる中間被覆層及び添加物を含有しない樹脂からな
る外層被覆を有することを特徴とする光ファイバ及び、
コア及びクラッドを有するガラスファイバ外周に低弾性
率樹脂を被覆した後、添加物を含む樹脂を内層に、添加
物を含有しない樹脂を外層にして、両者を同時に塗布し
て硬化させることを特徴とする光ファイバの製造方法に
関する。

本発明における添加物としては、顔料、水素吸収材、放
射線吸収材、金属微粉末及びセラミックス粉末からなる
群のうちから選ばれる１種又は２種以上を用いることが
特に好ましい。

本発明は、第Ｓ図の（Ｃ）部分に示されるように、コア
２及びクラッド３からなる光ファイバ４（裸ファイバ）
の−次被覆５のすぐ外側に、添加物を高濃度に含有した
光硬化性樹脂からなる被覆層７が設けられ、該添加物含
有層の外側に光硬化性樹脂からなる外層被覆８が設けら
れた光ファイバ９及びその製造方法であって、裸ファイ
バに低弾性率樹脂からなる一次被覆５を形成した後に、
添加物含有層被覆７と外層被覆８とを同時に塗布して硬
化させるものである。

本発明の光ファイバにおいては、添加物を含有する樹脂
層が被覆の内部に存在するため表面に添加物が突出した
状態に比べ、表面からの被覆の割れが生じＫくく、被覆
の強度が高い。また、従来法によるファイバでは、外層
材中に６つて紫外線を反射吸収・散乱した添加物が、本
発明によるファイバでは、添加物層として外層材の最内
部に存在するため、該添加物層までの紫外線のロスが小
さくてすむので、外層材の厚み方向の硬化状態の不均一
が小さく均一性の高い被覆層を得ることができる。

本発明の方法では添加物含有層被覆と外層材被覆とを同
時に形成する。顔料等の添加物を塗布する際に１層被覆
すると表面に添加物が突出することなどからザックきな
ど外観異常が生じ易いが、本発明では塗布時に生ずる添
加物含有層の凹凸がその外側に同時に塗布される外層材
により吸収されて、外観異常を生じにくくなる利点があ
る。

さらに、本発明の方法では、添加物含有層と外層を同時
に被覆するので、添加物を含まない外層材を用いて素線
を製造した後に添加物含有層を表面に薄肉被覆するのに
比べて、工程の短縮ができる。

本発明において一次被覆用材としては、低弾性率な樹脂
として一般に用いられるものでよく、例えば熱硬化型シ
リコーン樹脂（信越シリコーン社製０Ｆ−１１５等）、
紫外線硬化型シリコーン樹脂（信越シリコーン社製０Ｆ
−１５４等）、紫外線硬化型アクリレート樹脂（デッド
社製９５０×０６５等）、熱可塑性ゲル状エラストマー
等が挙げられる。

本発明において添加物含有層用材及び外層用材としては
光硬化性樹脂が好ましく、例えば紫外線硬化型アクリレ
ート樹脂（デッド社製９５０×１００等）が挙げられる
。

本発明において用いられる添加物としては、例えば二酸
化チタン等の無機顔料、例えばシアニン系、アゾ系、ジ
アゾ系等の有機顔料、例ええば二酸化マンガン、二酸化
バナジウム等の水素吸収剤、金属微粉末、例えばガラス
フィラー、セラミック粉末等が好ましく、これらのうち
の１種又は２種以上を樹脂に添加又は練込む。

なお本発明に用いる裸ファイバとしてはコア・クラッド
を有するガラスファイバであればよく、特にその組成・
サイズ・線引き速度等について限定されるところはない
。

本発明を実施する製造用装置及び具体的な製法の詳細に
ついては、以下の実施例で説明する。

〔実施例〕

実験例 被膜の強度の向上については光ファイバの曲げ信頼性か
らも示されるが、シート状樹脂の強度評価によればより
明確であるので、次の実験を行った。

まず、ｔｒｖ樹脂９５０Ｘ１００（商品名、デッド社製
）に市販の赤色顔料を５重量％練込み厚さ２００μのシ
ートを作成してこれをＪ工８に一７１１５２号ダンベル
形状に成形して引張り破断強度を調べたところ、１０点
のデータの平均値で破断伸びが１８チであった。

一方同じ９５０Ｘ１００に赤色顔料を２５重１チ練込み
厚さ４０μのシートを作成した上、その上下に溶液状の
Ｕ’７樹脂を塗布して硬化し厚さ２００μのシートを作
成した。このシートについて同様に破断伸びを評価した
ところ４２チの値が得られた。

以上の結果から、添加物含有層を被覆層の内部に置くと
とＫより被膜強度が著しく増加することが確認できた。

実施例１ 第１図は本発明により光ファイバを製造した本実施例に
おける線引ラインの概略説明図である。第１図において
、ガラス光ファイバプリフォーム１を加熱炉１１で溶融
して、直径１２５μ情の裸ファイバ４とし、まずコーテ
ィングアプリケーター１２において一次被覆層の■ｖ樹
樹脂金塗布した後、Ｔ：Ｉｖランプ１Ｓで照射して該Ｕ
Ｖ樹脂層を硬化した。この−次被覆層ＴＴＶ樹脂として
はデッド社製９５０ＸＯ７５を用いた。１層被覆状態で
の外径は２２０μである。

第３図の（ａ１部分にコア２及びクラッド３からなる裸
ファイバ４の断面図を示し、同図（′ｂ）部分に内層５
を被覆した１層被覆状態ファイバ６の断面図を示す。

次で、該１次被覆ファイバ６に２層被覆アプリケータ１
４を用いて、添加物含有樹脂７′と外層用樹脂８′とを
同時に被覆し、第５図の（０１部分に示すような、添加
物層７及び外層８が被覆された光ファイバ９とした。第
２図は該２層被覆アプリケータ１４の断面図であって、
添加物含有樹脂７′は導入口１４から導かれて１層被覆
）アイバ６の外周に塗布され、直ち忙導入口１５からア
プリケータ１４内に導かれた外層用樹脂８′が添加物含
有樹脂７′の外周に塗布される。一本実施例では、市販
の不溶性のモノアゾ系有機顔料２５重量係を含有したｔ
ｙｖ樹脂９５ｏ×１００（デッド社製）と顔料を含ま々
いＵＶ樹脂９５０Ｘ１００を同時に塗布し、次にｙｖラ
ンプ１７で照射して樹脂層を硬化させた後、巻取機１５
で巻泡って、第３図（ｃ）に示されるような、直径１２
５μ惧のファイバに一次被覆が外側直径２２０μ惟で施
され、この周囲に顔料含有樹脂層が厚さ１５μ倶と薄く
設けられ、最外周には外層材が外径３００μ悔で被覆さ
れた構造の光ファイバ（本発明品）を得た。

比較のために従来法による光ファイバとして、実施例１
のものと一次被覆までは全く同じに作製し、この外周に
実施例１と同じ顔料を５重量％均一に分散添加したＵＶ
樹脂９５０Ｘ１００を被覆し、ファイバ径１２５μ惟、
−次被覆径２２０μ惟、一層のみ被覆した顔料含有外層
の外径５００μ惰の光７アイパ（従来品）を得た。

以上で得られた本発明品と従来品の２種の光ファイバに
ついて、巻付は評価とゲル分率の評価を行った。

巻付は評価＝　２種の光ファイバを夫々直径１−φの鋼
線に２００回巻付け１週間放置して被覆割れの発生頻度
を調べたところ、従来品では７箇所あったのに対し、本
発明品には割れの発生はなかった。

ゲル化率評価：　メチルエチルケトンを抽出溶媒として
、６０℃で１２時間の抽出を行ない、被覆材全体の抽出
残量を調べた。従来品ではゲル化率７４チであったが、
本発明品は８５％とはるかに高い値を示した。

以上の評価結果から明らかなように１本発明品は従来品
よりゲル化率が高い、すなわち硬化がより完全であるに
加え、被覆の強度も大である。このような両者の差は、
本発明品が顔料含有樹脂層を一次被覆と、添加物を含有
し表い樹脂の外層との間に設けたという構造の差と、こ
の構造差により外層の光硬化がより完全に行われたこと
に基いていると考えられ、本発明の効果が証明された。

実施例２ 二酸化マンガン及び二酸化バナジウムを主成分とする水
素吸収剤を添加物として樹脂に添加したが、本実施例で
は添加剤を樹脂に混入した場合の流れ性を良くシ、かつ
表面積を大きくしてその効果を高めるために、該添加物
の粒子径が１０μ鴨以下となるように粉砕してから添加
した。

ガラス径１２５μ偽の光ファイバ裸線に、まず低弾性率
の樹脂としてＵＶ樹脂９５０ＸＯ６５（商品名、デッド
社製）を用い、被覆径が２２０μ惰　となるように実施
例１と同様に被覆した。

本発明にしたがいまず上記の水素吸収剤をＵＶ樹脂９５
０・×１００（商品名、デッド社製）に４０重量％添加
し混合して内層の添加物混合樹脂層用とし、外層用には
ＵＶ樹脂９５０Ｘ１００（水素吸収剤の添加なし）を用
いて、内層・外層の二層を同時に上記の低弾性樹脂被覆
ファイバに塗布して硬化させ、最終径５０５μ倶φの被
覆光ファイバ（本発明品）を得た。

また比較のために本発明に用いたと同じ外径２２０μ慣
の低弾性樹脂被覆ファイバの外側に１水素吸収剤を８重
量％添加した０７樹脂９５０×１００のみと被覆して最
終外径３０５μ慣の光ファイバ（従来品）を得た。

以上で得られた本発明品と従来品の２種の光ファイバに
ついで、実施例１と同様に、巻付は評価とゲル分率の評
価を行った。

巻付は評価結果：　従来品には４箇所の割れが生じたが
、本発明品では被覆割れを生じなかった。

ゲル化率評価結果：　従来品が７２％であるのに対し、
本発明品は８４チという高い値であった。

この評価結果から添加剤を水素吸収剤とした場合も本発
明品は従来品よりも完全な硬化状態が得られ、しかも被
覆割れの発生もない優れたものであることがわかる。

以上の実施例では添加剤が顔料又は水素吸収剤の場合を
挙げたが、これ以外の金属微粉末。

セラミックス粉末等をその目的に応じて添加する場合、
あるいは２種以上の添加剤を添加して複合した効果を期
待する場合にも、本発明に従って、−次被覆と、添加剤
を含まない外層被覆の間に添加剤含有層を設けることに
より、所期の効果に加え、被覆強度の向上と、被覆の硬
化度の向上という効果が相乗され伝送特性に優れた光フ
ァイバを製造することができる。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の光ファイノ；製造方法は
、顔料等添加物を被覆層中に含有する光ファイバの製造
において被覆の強度低下を防ぎ、更に外層材の硬化状態
をよシ完全にすることができ、効果的である。さらに本
発明の方法は、得られたファイバの添加物含有による外
観異常を抑制できるに加え、二層を同時に塗布するので
、工程的にも短かくてすむ利点がある。

そして本発明の方法で製造した光ファイノ（は被覆強度
が低下せず外層がよシ完全に硬化した優れたものである
。

さらに、紫外線がガラスに当たると欠陥を生じ、伝送ロ
スが増加することが例えば米国特許明細書筒４，４８２
，２０４号等で知られておシ本発明のファイバのように
外層材が紫外硬化性樹脂である場合、その内側に紫外線
を吸収・反射・散乱する層を設けであるので外層材硬化
時の紫外線の影響を抑える点で有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光フアイバ製造方法の実施態様を示す
概略説明図、第２図は本発明に用いる２層被覆アプリケ
ーターの一例を示す断面図、第３図は本発明方法による
各工程での光ファイバと被覆の形成状態を説明する断面
図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラスファイバを中心として同心円状に、低弾性
   率の樹脂からなる一次被覆層、添加物を含有する樹脂か
   らなる中間被覆層及び添加物を含有しない樹脂からなる
   外層被覆を有することを特徴とする光ファイバ。
2. （２）添加物が原料、水素吸収材、金属微粉末及びセラ
   ミックス粉末からなる群のうちから選ばれる１種又は２
   種以上である特許請求の範囲第１項に記載される光ファ
   イバ。
3. （３）コア及びクラッドを有するガラスファイバ外周に
   低弾性率の樹脂を被覆した後、添加物を含む樹脂を内層
   に、添加物を含有しない樹脂を外層にして、両者を同時
   に塗布して硬化させることを特徴とする光ファイバの製
   造方法。
4. （４）添加物として顔料、水素吸収材、金属微粉末及び
   セラミックス粉末からなる群のうちから選ばれる１種又
   は２種以上を用いて行なう特許請求の範囲第３項に記載
   される光ファイバの製造方法。