KR20000070289A - 피복 부착 광섬유 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

선으로 인발된 유리 섬유와 당해 유리 섬유의 외주에 동시에 도포된 1차 피복 수지와 2차 피복 수지를 광경화시켜 이루어지는 1차 피복과 2차 피복을 구비한 피복 부착 광섬유로서, 경화 후의 1차 피복 수지와 유리 섬유 사이의 계면 밀착력 S(g/cm)가 경화 후의 2차 피복 수지의 유리전이온도 Tg(℃)에 대하여 1/13((g/cm)/℃) 이상으로 됨을 특징으로 하는 피복 부착 광섬유가 기재되어 있다.

Description

피복 부착 광섬유 및 이의 제조방법{Optical fiber equipped with cladding and method of manufacturing the same}
장거리 전송용 광섬유로서는 전송 손실이 작다는 관점에서 석영계 유리 섬유가 사용되며 전송 특성 및 강도 특성을 유지할 목적으로 유리 섬유의 표면에 비교적 연질의 수지로 이루어지는 1차 피복 및 비교적 경질의 수지로 이루어진 2차 피복이 설치된 피복 부착 광섬유가 사용되고 있다.
그리고, 종전에는 광섬유 모재(母材)로부터 유리 섬유를 선으로 인발하는 동시에 1차 피복 수지를 도포, 경화시켜 1차 피복을 형성시킨 다음, 1차 피복의 외주에 2차 피복 수지를 도포, 경화시켜 2차 피복을 형성시킨 피복 부착 광섬유가 사용되었다. 그런데, 최근에 생산성 향상의 관점에서 1차 피복 수지와 2차 피복 수지를 동시에 유리 섬유의 외주에 도포하여 계속해서 경화시키는 방법이 검토되고 있다.
이러한 방법에 있어서, 예를 들면, 2차 피복과 1차 피복 사이를 이행할 수 있는 가소제를 2차 피복으로부터 1차 피복으로의 이행량이 그 반대 방향으로의 이행량과 동등 이상으로 되도록 첨가함으로써 유리 섬유와 1차 피복 간의 박리를 억제하는 방법이 제안되어 있다[참조: 일본 공개특허공보 제(소)62-129805호]. 또한, 1차 피복 수지의 경화 온도를 2차 피복 수지의 경화 온도보다 높게 함으로써 2차 피복 수지의 경화가 시작되기 전에 1차 피복 수지를 경화시켜 유리 섬유와 1차 피복 간의 박리를 억제하는 방법이 제안되어 있다[참조: 일본 공개특허공보 제(소)63-315542호].
그러나, 상기한 종래의 방법 중에서 전자의 방법에서는 2차 피복에 우선적으로 첨가되는 가소제가 블리드(bleed)되어 피복 부착 광섬유의 2차 피복과 착색층 사이의 계면의 밀착력이 저하되기 쉬워진다. 그 결과, 특히 테이프형 피복 부착 광섬유에서는 유리 섬유로부터 피복을 일괄적으로 제거하기 어려워지며 작업성이 현저하게 저하되게 된다. 또한, 후자의 방법에서는 고온 상태로 수지를 경화시키기 위해서 정지 반응이 우세해지고 미가교의 저분자량 성분이 증가하게 된다. 가교 밀도가 증가하지 않으면 탄성률이 저하되거나 파단 신도가 저하되고 장기간 안정하게 보호하기 위한 피복으로서 기능이 약화되기 쉬워진다.
본 발명의 목적은 유리 섬유의 외주에 1차 피복과 2차 피복이 동시에 형성된 피복 부착 광섬유로서, 가소제를 2차 피복 속에 우선적으로 첨가하거나 1차 피복수지의 경화 온도를 2차 피복 수지의 경화 온도보다 높게 하지 않고 1차 피복 수지와 유리 섬유 사이의 계면에서의 박리 발생을 충분하게 방지할 수 있는 피복 부착 광섬유 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
발명의 개시
본 발명의 피복 부착 광섬유는 선으로 인발한 유리 섬유와 당해 유리 섬유의 외주에 동시에 도포된 1차 피복 수지(내층 수지)와 2차 피복 수지(외층 수지)를 광경화시켜 이루어지는 1차 피복(내측 피복층)과 2차 피복(외측 피복층)을 구비한 피복 부착 광섬유로서, 경화 후에 1차 피복 수지와 유리 섬유 사이의 계면 밀착력 S(g/cm)가 경화 후에 2차 피복 수지의 유리전이온도 Tg(℃)에 대하여 1/13((g/cm)/℃) 이상으로 됨을 특징으로 한다.
유리 섬유의 외주에 1차 피복과 2차 피복이 설치된 광섬유에서 유리 섬유와 1차 피복의 계면에서 발생되는 박리를 억제하기 위해 하기 관계를 만족하지 않으면 안되는 것을 본 발명자들은 밝혀냈다.
즉, 중합열의 발생에 따라 피복 수지의 온도는 피복 수지의 유리전이온도보다 통상적으로 높아진다. 이러한 피복 수지는 냉각되어 도 1에 도시된 바와 같이 유리전이온도 부근에서 유리 상태로 변화한 다음, 유리전이온도에서 실온으로 냉각될 때에 1차 피복 수지와 2차 피복 수지의 선팽창계수의 차이에 의해 1차 피복에는 유리 섬유로부터 이탈하는 방향으로 응력이 발생한다. 이러한 잔류 열응력이 유리 섬유로부터 1차 피복을 이탈시키는 원인으로 된다.
본 발명에 따르면 1차 피복과 유리 섬유 사이의 계면 밀착력 S는 2차 피복 수지의 유리전이온도 Tg에 대하여 1/13 이상{(S/Tg)≥(1/13)}인 것을 요건으로 하고 있다. 즉, 2차 피복 수지의 유리전이온도가 낮은 경우, 1차 피복과 유리 섬유 사이의 밀착력은 비교적 작을 수 있으며 2차 피복 수지의 유리전이온도가 높아지면 이에 대응하여 1차 피복과 유리 섬유 사이의 밀착력은 커지는 것이 필요하다. 2차 피복 수지의 유리전이온도에 대응하여 1차 피복의 유리 섬유에 대한 밀착력을 이와 같이 선택함으로써 1차 피복과 유리 섬유 사이의 계면에서의 박리의 발생이 충분하게 방지되는 것이 본 발명자들에 의해 밝혀진 것이다. 따라서, 본 발명의 피복 부착 광섬유에 있어서는 유리 섬유와 1차 피복 사이의 계면에 생기는 박리력 이상의 밀착력을 갖는 1차 피복이 사용되고 있으며 박리의 발생이 충분하게 억제된다.
보다 상세하게는, 중합 중에 고온 상태의 수지가 유리전이온도까지 냉각되는 시점에서 수지 중의 일정 부분에 유리 상태의 부분이 나타나므로 분자쇄의 운동이 억제된다. 따라서, 유리전이온도가 낮을수록 유리전이온도에서 실온으로 냉각되는 과정에서 치수 변화가 작아지며, 따라서 잔류 열응력에 기인하는 박리 발생이 비교적 작은 밀착력에 의해 충분하게 억제된다. 한편, 유리전이온도가 높을수록 유리전이온도에서 실온으로 냉각되는 과정에서 치수 변화가 커지고, 따라서 잔류 열응력에 기인하는 박리 발생을 충분하게 억제하기 위해서는 비교적 큰 밀착력이 필요해진다.
본 발명의 피복 부착 광섬유의 제조방법은 유리 모재를 가열, 용융하여 선으로 인발함으로써 유리 섬유를 수득하는 제1 공정, 경화 후의 1차 피복 수지와 유리 섬유 사이의 계면 밀착력 S(g/cm)가 경화 후의 2차 피복 수지의 유리전이온도 Tg(℃)에 대하여 1/13((g/cm)/℃) 이상으로 되는 1차 피복 수지와 2차 피복 수지를 준비하는 제2 공정, 유리 섬유의 외주에 1차 피복 수지와 2차 피복 수지를 동시에 도포하는 제3 공정 및 1차 피복 수지와 2차 피복 수지를 광경화시켜 피복 부착 광섬유를 수득하는 제4 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
선으로 인발된 유리 섬유의 외주에 1차 피복 수지와 2차 피복 수지를 일괄적으로 도포한 다음, 경화시키는 경우, 경화 후에 1차 피복에는 유리 섬유로부터 이탈하는 방향으로 박리응력이 잔류한다. 본 발명에 따르면 상기와 같이 유리 섬유와 1차 피복 사이의 계면에서의 계면 밀착력이 여기에서 발생하는 잔류 열응력보다 커지므로 박리 발생을 충분하게 억제할 수 있다.
또한, 여기서 말하는 「밀착력 S」란 1차 피복 수지가 경화하여 석영 유리에 고착된 후에 1차 피복을 석영 유리로부터 박리시키는 데 필요한 힘을 말하고 하기 방법에 따라 측정한 값이다. 즉, 황산 수용액에 침지하여 세정한 석영 유리판 위에 경화 후의 두께가 200μm로 되도록 수지를 도포하고 메탈 할라이드 램프를 사용하여 100mJ/cm2의 광량으로 자외선을 상기 수지에 조사하여 경화시켜 시험편을 수득한다. 수득한 시험편을 온도 25℃, 상대 습도 50%의 분위기 중에서 6시간 동안 방치한 다음, 수지 피복을 석영 유리판의 접착면에 대하여 180。의 방향으로 인장 속도 200mm/min으로 50mm 인장하여 박리한다. 밀착력 S는 이때의 최대 인장력을 수지 피복의 단위 가로 폭당으로 나타낸 박리강도(peeling strength)(g/cm)이다.
또한, 여기서 말하는 「유리전이온도 Tg」는 하기 방법에 따라 측정하는 값이다. 즉, 측정 샘플로서 메탈 할라이드 램프를 사용하여 100mJ/cm2광량의 자외선을 질소 분위기 하에서 조사하여 경화시킨 두께 0.1mm, 폭 5mm, 길이 22mm의 시트상 샘플을 사용한다. 그리고, 측정 샘플의 유리전이온도 Tg를 오리엔텍사(0rientec Co.)제의 레오바이브론(Rheovibron) DDV­II­EP를 사용하여 하기의 측정 조건으로 측정한다.
(측정 조건)
역학적 진동 주파수: 11Hz
진동 변위: 0.016mm
승온 속도: 3℃/min
또한, 수지가 복수의 유리전이온도를 갖는 경우, 이중에서 가장 높은 유리전이온도를 당해 수지의 유리전이온도 Tg로 한다.
본 발명은 2개의 수지 층으로 피복된 광섬유 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 수지의 온도에 대한 완화탄성률의 관계를 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 피복 부착 광섬유의 한 가지 실시 형태를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 피복 부착 광섬유를 제조하는 장치의 한 가지 실시 형태를 도시한 모식도이다.
도 4A는 본 발명의 피복 부착 광섬유의 제조에 적합한 일괄적 이중 피복장치의 한 가지 실시 형태를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 4B는 도 4A에 도시한 장치에 의해 2개의 수지 층이 동시에 피복되는 미경화 피복 부착 광섬유의 Y-Y 단면도이다.
도 5는 2차 피복 수지의 유리전이온도 Tg와 1차 피복/유리 계면의 밀착력 S와의 관계를 도시하는 그래프이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
하기에 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 피복 부착 광섬유 및 이의 제조방법의 적절한 실시 형태를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 피복 부착 광섬유의 한 가지 실시 형태를 도시한 단면도이며 피복 부착 광섬유(1)는 선으로 인발된 석영 유리 섬유(2)와 당해 석영 유리 섬유(2)의 외주에 동시에 도포되는 비교적 연질의 1차 피복 수지(내층 수지)와 비교적 경질의 2차 피복 수지(외층 수지)를 광경화시켜 이루어지는 1차 피복(내측 피복층)(3)과 2차 피복(외측 피복층)(4)을 구비하고 있다.
본 발명에서 사용되는 수지는 광(자외선) 경화성의 수지이면 양호하며 래디컬 중합형의 아크릴레이트계 수지, 광부가 중합형의 폴리티올·폴리엔계 수지, 광조사됨으로써 루이스산을 생성시키는 증감제를 이용한 양이온 중합형 수지를 들 수 있으며 이중에서도 중합 속도가 빠른 점에서 래디컬 중합형 수지가 바람직하다. 이러한 수지로서는 우레탄 아크릴레이트계, 에스테르 아크릴레이트계, 에테르 아크릴레이트계, 에폭시 아크릴레이트계, 부타디엔 아크릴레이트계, 아미노 수지 아크릴레이트계, 아크릴 수지 아크릴레이트계, 불포화 폴리에스테르계, 실리콘계의 자외선 경화성 수지를 들 수 있으며 구성 화학종의 구조에 따라 비교적 경질인 것으로부터 비교적 유연한 것까지 폭넓은 성질의 것이 수득되는 동시에 강인한 점에서 우레탄 아크릴레이트계 수지가 바람직하다. 또한, 1차 피복 수지와 2차 피복 수지가 상이한 종류의 광경화성 수지일 수 있지만 이들 사이의 계면 박리를 보다 확실하게 방지할 수 있는 점에서 동일한 종류의 광경화성 수지인 것이 바람직하다.
이러한 광경화성 수지는 일반적으로 불포화기(예: 아크릴로일기)를 함유하는 올리고머(중합성 예비 중합체), 반응성 희석제로서의 단량체(중합성 희석제) 및 광에너지를 흡수하여 래디컬 등의 활성종을 발생시키는 광중합 개시제를 기본적 구성 성분으로서 함유하며 증감제, 충전제, 안료 등을 추가로 함유할 수 있다.
상기한 올리고머로서는 우레탄 아크릴레이트(예: TDI/βHPA/폴리에스테르 또는 폴리에테르), 에스테르 아크릴레이트(예: 프탈산/1,6­헥산디올/아크릴산), 에테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 부타디엔 아크릴레이트, 아미노 수지 아크릴레이트(예: 멜라민 아크릴레이트), 아크릴 수지 아크릴레이트(예: MMA/BA/GMA+AA), 불포화 폴리에스테르 또는 실리콘을 들 수 있다. 그리고, 이러한 올리고머의 원료는 광범위하고 원료에 따라 경화물의 물성을 연질에서 경질까지 자유롭게 설계할 수 있다. 예를 들면, 수산기 말단을 갖는 올리고에스테르(폴리에스테르 폴리올)나 올리고에테르(폴리에테르 폴리올)와 수산기를 갖는 아크릴레이트를 디이소시아네트로 결부시킨 우레탄 아크릴레이트에서는 선택되는 올리고머의 구성 화학종(올리고에스테르나 올리고에테르 등)의 조합에 따라 여러 가지 물성을 갖는 것을 광범위하게 수득할 수 있다.
또한, 상기한 단량체로서는 2-에틸 헥실 아크릴레이트, 에톡시 디에틸렌 글리콜 아크릴레이트, 페녹시 에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시 프로필 아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트, 디사이클로펜테닐 아크릴레이트 등의 1관능성 단량체; 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 하이드록시피발산 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 비스(아크릴옥시 에틸)비스페놀 A 등의 2관능성 단량체; 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트 등의 다관능성 단량체를 들 수 있다.
또한, 상기한 광중합 개시제로서는 루시린(Lucirin) TPO[상품명, 바스프(BASF)], 이가큐어(Irgacure) 184[상품명, 시바 가이기(Ciba Geigy)], 이가큐어 651(상품명, 시바 가이기), 다로큐어(Darocure) l173(상품명, 시바 가이기) 등을 들 수 있다.
본 발명에 이러한 광경화성 수지 100중량%[올리고머, 단량체, 광중합 개시제 및 기타 첨가제(커플링제 등)의 합계 100중량%] 중에서 올리고머의 함유량은 바람직하게는 20 내지 90중량%, 보다 바람직하게는 20 내지 80중량%이고 단량체의 함유량은 바람직하게는 5 내지 60중량%, 보다 바람직하게는 10 내지 45중량%이고 광중합 개시제의 함유량은 바람직하게는 0.2 내지 10중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5중량%이다.
그리고, 본 발명의 피복 부착 광섬유(1)에서는 경화 후의 1차 피복 수지(3)와 유리 섬유(2) 사이의 계면 밀착력 S(g/cm)가 경화 후의 2차 피복 수지(4)의 유리전이온도 Tg(℃)에 대하여 1/13((g/cm)/℃) 이상, 바람직하게는 1/13 내지 1/6으로 되도록 하는 것이 필요하다. 상기한 비율이 1/l3 미만이면, 1차 피복(3)과 유리 섬유(2) 사이의 계면에 박리가 발생하여 이의 계면에 공극이 존재하게 되어 피복 부착 광섬유(1)의 전송 매체로서의 장기적인 신뢰성이 저하되기 때문이다.
1차 피복 수지(3)와 유리 섬유(2) 사이의 계면의 밀착력 S는 사용되는 1차 피복 수지에 따라 대체적으로 결정되지만 1차 피복 수지 속에, 예를 들면, 커플링제를 첨가함으로써 향상시킬 수 있다. 이러한 커플링제로서는 비닐계 실란 커플링제, 머캅토계 실란 커플링제, 에폭시계 실란 커플링제, 아크릴계 실란 커플링제를 들 수 있으며, 첨가량은 1차 피복 수지의 바람직하게는 약 3중량% 이하, 보다 바람직하게는 약 0.5 내지 약 2중량%이다.
이러한 밀착력 S는 약 2 내지 약 20g/cm인 것이 바람직하며, 약 5 내지 약 15 g/cm인 것이 보다 바람직하다. 밀착력 S가 상기 하한치 미만에서는 박리 방지에 필요한 유리전이온도 Tg가 너무 낮아져서 원하는 측압 내성 특성이 수득되기 어려워지는 경향이 있는 반면, 상기 상한치를 초과하면 유리 섬유(2)로부터 1차 피복(3)과 2차 피복(4)을 일괄적으로 제거하기 어려워지는 경향이 있다.
2차 피복 수지(4)의 유리전이온도 Tg는 선택되는 올리고머의 구성 화학종의 조합(올리고머의 골격)에 따라 대체적으로 결정되지만 반응성 희석제로서 사용되는 단량체의 종류 및 배합량에 따라 조절할 수 있다. 구체적으로는 단량체 성분으로서 다관능성 단량체를 추가 또는 증량함으로써 수지 중의 가교점을 증가시켜 유리전이온도 Tg를 향상시킬 수 있다.
이러한 유리전이온도 Tg는 약 30 내지 약 250℃인 것이 바람직하며, 약 50 내지 약 150℃인 것이 보다 바람직하다. 유리전이온도 Tg가 상기 하한치 미만이면 실온에서 고무상으로 되고 원하는 측압 내성 특성이 수득되기 어려워지는 경향이 있는 반면, 상한치를 초과하면 박리 방지에 필요한 밀착력 S를 보다 높게 할 필요가 있어서 유리 섬유(2)로부터 1차 피복(3)과 2차 피복(4)을 일괄적으로 제거하기 어려워지는 경향이 있다.
본 발명의 피복 부착 광섬유(1)에서 1차 피복(3)과 2차 피복(4)의 두께(경화 후)는 특별히 제한되지 않지만, 각각 약 10 내지 약 50μm가 바람직하다. 그리고, 예를 들면, 지름이 약 125μm인 유리 섬유(2)를 사용하는 경우, 2차 피복(4)의 외부 직경이 240 내지 250μm 정도로 되도록 구성하는 것이 일반적이다. 또한, 수득되는 피복 부착 광섬유의 측압 내성 특성의 관점에서 1차 피복(3)과 2차 피복(4)의 영률(경화 후)은 각각 약 0.05 내지 약 0.15kg/mm2및 약 50 내지 약 150kg/mm2인 것이 바람직하다.
다음에 본 발명의 피복 부착 광섬유 제조방법의 적절한 한 가지 실시 형태에 관해서 설명한다.
도 3은 본 발명의 피복 부착 광섬유를 제조하는 장치의 한 가지 실시 형태의 개략도이다. 도 3에 도시한 장치에서는 광섬유용 유리 모재(8)를 유지하여 상하로 이동시킬 수 있게 설치한 모재 이송 장치(5)와 이송 장치(5)에 의해 도입된 모재(8)의 말단부를 가열·용융하여 선으로 인발함으로써 유리 섬유(2)를 수득하는 선 인발로(6)를 구비한 선 인발장치(7)가 배치되며 선 인발장치(7) 밑에는 유리 섬유(2)의 외주에 1차 피복 수지(3')와 2차 피복 수지(4')를 동시에 도포하는 일괄적인 이중 피복장치(2층 동시 도포장치)(9), 도포된 이중 수지 층에 자외선을 조사하여 피복 부착 광섬유(1)를 형성시키는 자외선 경화장치(10), 피복 부착 광섬유(1)를 일정한 속도로 인수하는 캡스턴(11) 및 인수된 피복 부착 광섬유(1)를 드럼(12a)에 권취시키는 권취장치(12)가 순차적으로 배치되어 있다.
이러한 제조장치에서는 선 인발로(6)에 의해 모재(8)로부터 선으로 인발된 유리 섬유(2)에는 일괄적으로 이중 피복장치(9)에 의해 1차 피복(3)과 2차 피복(4)을 형성하는 수지(3') 및 (4')가 동시에 도포되며 이들 수지(3') 및 (4')는 자외선 경화장치(10)에 의해 자외선이 조사되어 이중 피복 부착 광섬유(1)가 형성된다. 이 동안에 모재(8)는 이송 장치(5)에 의해 선 인발로(6) 속으로 서서히 송출된다.
도 4A는 일괄 이중 피복장치(9)의 한 가지 실시 형태를 도시한 종단면도이다. 도 4A에 도시한 장치에서는 원통상의 본체(9a)의 중심부에 유리 섬유(2)를 통과시키는 관통공(9b)이 설치되어 있고 본체(9a)의 외부로부터 유리 섬유(2)의 외주에 가압되는 1차 피복 수지(3')와 2차 피복 수지(4')를 각각 도입하기 위한 통로(9c) 및 (9d)가 독립적으로 설치되어 있으며 이들 통로의 주변에는 1차 피복 수지(3')와 2차 피복 수지(4')의 온도를 각각 조절하기 위한 히터(13) 및 (14)가 배치되어 있다.
그리고, 본 발명의 피복 부착 광섬유(1)를 제조할 때에는 경화 후의 1차 피복(3)과 유리 섬유(2) 사이의 계면 밀착력 S(g/cm)가 경화 후의 2차 피복(4)의 유리전이온도 Tg(℃)에 대하여 1/13((g/cm)/℃) 이상으로 되는 1차 피복 수지(3')와 2차 피복 수지(4')가 준비되며 이러한 일괄 이중 피복장치(9)에서 각각 히터(13) 및 (14)로 온도 조절되어 유리 섬유(2)의 외주에 일괄적으로 도포된다. 1차 피복 수지(3')와 2차 피복 수지(4')는 각각 소정의 압력으로 피복장치(9)로부터 압출되며, 또한 유리 섬유(2)는 일정 속도로 인수되므로 압출되는 수지량과 유리 섬유의 선 속도에 따라 피복되는 수지 두께가 결정된다.
도 4B에 도시된 바와 같이 유리 섬유(2)의 외주에 피복되는 1차 피복 수지(3')와 2차 피복 수지(4')는 자외선 경화장치(10)의 중심부를 주행하는 동안에 자외선이 조사되어 2차 피복 수지(4')로부터 내층부로 향해 경화가 진행된다. 이와 같이 하여 형성되는 피복 부착 광섬유(1)는 캡스턴(11)에 인수되고 권취장치(12)의 드럼(12a)에 권취된다.
이와 같이 본 발명의 방법에서는 1차 피복(3)과 유리 섬유(2) 사이의 계면 밀착력 S가 2차 피복(4)의 유리전이온도 Tg에 대하여 1/13 이상으로 되도록 되어 있으므로 유리전이온도에서 실온으로 냉각될 때에 생기는 잔류 열응력보다 이러한 밀착력이 큰 상태로 유지된다. 따라서, 본 발명 방법에 따르면 계면에서의 박리 발생을 충분하게 억제하면서 피복 부착 광섬유를 효율적이며 또한 확실하게 제조할 수 있다.
실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 9
1차 피복 수지로서 경화 후의 1차 피복과 유리 섬유 사이의 계면 밀착력 S가 표 1에 기재된 값으로 되도록 비닐계 실란 커플링제(도시바실리콘사제, 상품명: TSL 8311)를 첨가한 연질 우레탄 아크릴레이트계 광경화성 수지를 준비하고 2차 피복 수지로서 경화 후에 표 1에 기재된 유리전이온도 Tg를 갖는 경질 우레탄 아크릴레이트계 광경화성 수지를 준비한다. 또한, 상기한 밀착력 S 및 유리전이온도 Tg는 각각 상기한 방법으로 측정한다.
그리고, 도 3에 도시한 장치를 사용하여 외부 직경이 125μm인 석영 유리 섬유의 외주에 외부 직경이 200μm(경화 후)인 1차 피복 수지와 이의 외주에 외부 직경이 250μm(경화 후)인 2차 피복 수지를 동시에 도포하고 이들 수지에 자외선을 조사하여 동시에 경화시켜 피복 부착 광섬유를 수득한다.
(제조 조건)
선 인발 속도: 100m/min
광원: 메탈 할라이드 램프 120W/cm형
이와 같이 수득한 각 피복 부착 광섬유에 관해서 1km 중에 발생하는 박리 수를 현미경 관찰(50배)로 평가한다. 수득한 결과를 표 1 및 도 5에 나타낸다. 또한, 1km 중에 1개 이상의 박리가 확인된 경우를 ×로 나타내고 박리가 전혀 확인되지 않은 경우를 ○으로 나타낸다.
1차 피복 수지 중의커플링제 함유량(중량%) 1차 피복/유리계면의 밀착력S [g/cm] 2차 피복 수지의유리전이온도Tg[℃] S/Tg 박리유무(*1)
실시예 1 0 2.5 30 0.083 ○
비교실시예 1 0 2.5 50 0.05 ×
비교실시예 2 0 2.5 70 0.036 ×
실시예 2 0.1 5 30 0.17 ○
실시예 3 0.1 5 50 0.1 ○
비교실시예 3 0.1 5 90 0.056 ×
비교실시예 4 0.1 5 130 0.038 ×
실시예 4 0.5 7.5 70 0.107 ○
실시예 5 0.5 7.5 90 0.083 ○
비교실시예 5 0.5 7.5 130 0.058 ×
비교실시예 6 0.5 7.5 150 0.05 ×
실시예 6 1.0 10 70 0.14 ○
실시예 7 1.0 10 90 0.11 ○
실시예 8 1.0 10 130 0.077 ○
비교실시예 7 1.0 10 150 0.067 ×
비교실시예 8 1.0 10 190 0.053 ×
실시예 9 3.0 15 90 0.17 ○
실시예 10 3.0 15 150 0.1 ○
실시예 11 3.0 15 190 0.079 ○
비교실시예 9 3.0 15 220 0.068 ×
(*1) ○: 1km 이내에 박리가 발생하지 않음
×: 1km 이내에 박리 발생
표 1 및 도 5에 나타낸 결과로부터 명백한 바와 같이, 1차 피복과 유리 섬유 사이의 계면 밀착력 S(g/cm)가 2차 피복 수지의 유리전이온도 Tg(℃)에 대하여 1/13 이상{(S/Tg)≥(1/13)〔(g/cm)/℃]}으로 되어 있으면 1차 피복과 유리 섬유 사이의 계면에 박리를 발생시키지 않고 피복 부착 광섬유를 제조할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 상기한 조건을 만족시킴으로써 2층의 피복 수지가 경화되어 실온까지 냉각된 후에 1차 피복의 내부에 잔류하는 열응력보다 1차 피복과 유리 섬유 사이의 밀착력이 큰 상태로 유지되고 이에 따라 이들 간의 박리 발생을 충분하게 억제할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명의 피복 부착 광섬유에 따르면 가소제를 2차 피복 중에 우선적으로 첨가하거나 1차 피복 수지의 경화 온도를 2차 피복 수지의 경화 온도보다 높게 하지 않고 1차 피복 수지와 유리 섬유 사이의 계면에서의 박리 발생이 충분하게 방지된다. 따라서 본 발명의 피복 부착 광섬유는 생산성이 높은 동시에 신뢰성도 높다.
또한, 본 발명의 방법에 따르면 본 발명의 피복 부착 광섬유를 효율적이면서 또한 확실하게 제조할 수 있게 된다.

Claims (8)

  1. 선으로 인발된 유리 섬유와 당해 유리 섬유의 외주에 동시에 도포된 1차 피복 수지와 2차 피복 수지를 광경화시켜 이루어지는 1차 피복과 2차 피복을 구비한 피복 부착 광섬유로서,
    경화 후의 1차 피복 수지와 유리 섬유 사이의 계면 밀착력 S(g/cm)가 경화 후의 2차 피복 수지의 유리전이온도 Tg(℃)에 대하여 1/13((g/cm)/℃) 이상으로 됨을 특징으로 하는 피복 부착 광섬유.
  2. 제1항에 있어서, 밀착력 S가 약 2 내지 약 20(g/cm)이고 유리전이온도 Tg가 약 30 내지 약 250℃인 피복 부착 광섬유.
  3. 제1항에 있어서, 경화 후의 1차 피복 수지와 2차 피복 수지의 영률이 각각 약 0.05 내지 약 0.15kg/mm2및 약 50 내지 약 150kg/mm2인 피복 부착 광섬유.
  4. 제1항에 있어서, 1차 피복 수지 속에 약 3중량% 이하의 커플링제가 함유되어 있는 피복 부착 광섬유.
  5. 유리 모재(母材)를 가열, 용융하여 선으로 인발함으로써 유리 섬유를 수득하는 제1 공정,
    경화 후의 1차 피복 수지와 유리 섬유 사이의 계면 밀착력 S(g/cm)가 경화 후의 2차 피복 수지의 유리전이온도 Tg(℃)에 대하여 1/13((g/cm)/℃) 이상으로 되는 1차 피복 수지와 2차 피복 수지를 준비하는 제2 공정,
    유리 섬유의 외주에 1차 피복 수지와 2차 피복 수지를 동시에 도포하는 제3 공정 및
    1차 피복 수지와 2차 피복 수지를 광경화시켜 피복 부착 광섬유를 수득하는 제4 공정을 포함함을 특징으로 하는, 제1항에 따르는 피복 부착 광섬유의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 밀착력 S가 약 2 내지 약 20(g/cm)이고 유리전이온도 Tg가 약 30 내지 약 250℃인 방법.
  7. 제5항에 있어서, 경화 후의 1차 피복 수지와 2차 피복 수지의 영률이 각각 약 0.05 내지 약 0.15kg/mm2및 약 50 내지 약 150kg/mm2인 방법.
  8. 제5항에 있어서, 1차 피복 수지 속에 약 3중량% 이하의 커플링제가 함유되어 있는 방법.
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