KR910005554B1 - 플라스틱피복 광전송용파이버 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

플라스틱피복 광전송용파이버

제1도는 본 발명에 관한 플라스틱피복 광전송용파이버의 평가적용되는 동적점탄성의 측정을 설명하는 도면.

제2도는 소프트층단독, 하아드층단독 및 플라스틱피복 광전송용파이버의 동적점탄성의 온도의 존성을 설명하는 도면.

제3도는 유리파이버와 피복재료의 밀착성이 다른 경우의 동적점탄성의 온도의 존성을 설명하는 도면.

제4도는 구체적인 비교예 및 실시예의 결과를 설명하는 도면.

제5도는 플라스틱피복 광전송용파이버의 구조의 도시한 사시도.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 유리파이버 2 : 코어

3 : 클래드 4 : 소프트층

5 : 하아드층 6 : 광전송용파이버

7 : 진동척 8 : 검출척

본 발명은 유리파이버에 유기물피복을 실시한 플라스틱피복 광전송용파이버에 관한 것이다.

통신용의 광파이버는, 유리모재(프리포옴)을 방사(

)한 후에, 고분자들이 피복되어서 기계적강도가 부여된다. 제5도는 일반적인 광전송용파이버의 사시도이다. 실리카유리, 불화물유리등으로 이루어진 유리파이버(1)은, 중심부의 코어(2)와 그 바깥쪽의 클래드(3)으로 구성되고, 소프트층(4)에 의해 피복되어 있다. 그리고, 그 바깥쪽에는 하아드층(5)이 형성되어, 단심의 광전송용파이버(6)을 구성하고 있다.

여기서, 소프트층(4)은 유리파이버(1)에 대한 쿠션의 역할을 수행하는 것으로서, 유연성이 있는 수지가 사용된다. 구체적으로는 열경화실리콘, 자외선(UV)경화실리콘, UV경화우레탄아크릴레이트, UV경화에폭시아크릴레이트, UV경화에스텔아크릴레이트 등이다. 하아드층(5)는 소프트층(4)의 바깥쪽으로부터 유리파이버(1)을 더욱 보호하는 것으로서, 강인한 수지가 사용된다. 구체적으로는 폴리아미드, 폴리에스테르, ABS수지, 폴라이세탈수지등의 압출수지나 각종의 UV 경화수지이다. 이들 피복재료는 착색하여 사용하는 일이 있으며, 소프트층(4) 혹은 하아드층(5)만을 착색하거나, 소프트층(4)과 하아드층(5)의 쌍방을 착색하거나 한다. 또, 하아드층의 바깥쪽에 착색층을 형성하거나, 소프트층(4)와 하아드층(5)의 사이에 착색층을 개재시키는 일도 있다.

영률의 점에서 검토하면, 종래의 피복재료는 여러가지의 조합으로 사용되어 왔다. 즉, 소프트층(4)로서는 일반적으로, 유리전이온도가 -50℃보다도 낮고, 상온에서의 영률이 0.5kg/mm²보다도 낮은것이 사용된다. 또, 하아드층(5)로서는 일반적으로, 유리전이온도가 상온보다도 높고, 영률이 상온에 있어서 30Kg/mm²보다도 높은것이 사용된다. 그리고, 이와같은 재료를 여러가지 조합하므로서, 전송특성의 향상이 도모되고 있다.

그러나, 최근의 장거리 광통신에의 수요증가 가운데에는, 전송특성의 향상에 대한 요구가 더욱 높은것으로 되어, 종래의 것으로는 불충분한 것으로 되어오고 있다. 종래부터, 피복재료가 유리파이버의 전송특성에 큰 영향을 주는것은 알려져있으며, 특히, 온도를 광범위하게 변화시켰을 경우에는, 피복재료의 수출력 혹은 팽창력이 유리파이버에 작용하여, 유리파이버에 마이크로벤딩을 발생시키거나해서, 전송특성열화의 원인으로 되는것이 보고되고 있다. 그러나, 이론적으로 구한 피복재료의 수축력 혹은 팽창력만으로는, 넓은 온도범위에 걸쳐서, 전송특성의 뛰어난 광전송용파이버를 재현성 좋게 실현하는 것은 곤란하였다.

그리하여, 종래부터, 이 수축력 혹은 팽창력 이외의 다른 요소로서, 피복재료와 유리파이버의 밀착성이 검토되고 있다. 종래의 밀착성의 평가방법으로서는, 광전송용파이버로부터 유리파이버를 인발할때의 인발력을 측정하므로서, 피복재료의 유리파이버에의 죄는힘을 구하고, 이에 의해서 밀착성을 평가하는 것이 있었다. 또, 저온에서부터 고온에 이르는 온도범위(예를들면, -20℃∼-60℃)에서의 열사이클시험하에서, 피복재료의 수축량으로부터 밀착성을 평가하는 것도 있었다.

그러나, 이들 평가방법으로는 밀착성이 적절한 상태라고 평가되었을 경우에도, 저온 혹은 고온상태에서 광전송용파이버를 사용하였을때에는, 전송손실에 이상이 발생하는 일이 많았다. 이 때문에, 넓은 온도범위에 있어서 양호한 전송특성을 지니도록 유리파이버와 피복재료를 적당한 정도로 밀착시킨 광전송용파이버의 개발이 요망되고 있었다.

그래서 본 발명은, 넓은 온도범위에 있어서 극히 양호한 전송특성을 가진 신규한 플라스틱피복 전송용파이버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는, 광전송용파이버의 전송특성을 좌우하는 요인의 하나로서 유리파이버와 피복재료의 밀착성의 평가에 대해서 여러가지의 검토를 행한 결과, 다음과 같은 지견을 얻었다. 즉, 광전송용파이버의 일단에 역학적진동을 가하고, 타단에서 응력을 검출하면 탄성변형과 점성유동이동적으로 중첩되어서 나타나, 소위 동적점탄성(動的粘彈性)을 측정할 수 있다. 그리하여, 이 동적점탄성의 온도특성을 검토하면, 이것은 유리파이버와 피복재료의 밀착성을 반영하고 있는것을 알았다. 여기에서, 동적점탄성의 측정에 의해 얻어지는 역학적손실치(tanδ)가 0.05이상을 나타내기 시작하는 온도가 60℃이하가 될 정도로 유리파이버와 유기물의 피복재료가 밀착되어 있을때에, 이러한 광전송용파이버는 넓은 온도범위에 걸쳐서 뛰어난 전송특성을 가진다.

본 발명의 관한 플라스틱피복 광전송용파이버는, 전송특성을 넓은 온도범위로 향상가능하게, 유리파이버와 피복재료를 적절한 정도로 밀착시킨것이다. 이와같은 광전송용파이버를 특정할 때에는, 먼저 광전송용파이버는 적당한 길이로 절단되고, 제1도와 같이해서 동적점탄성이 측정된다. 즉, 광전송용파이버의 일단에 역학적진동을 주고, 타단에서 응력을 검출하면, 역학적손실치(tanδ)를 구할 수 있다.

여기서, 광전송용파이버의 일반적 재료구성에 대해서는, 유리파이버의 영률은 7000Kg/mm²정도, 소프트층의 영률은 0.5Kg/mm²정도, 하아드층의 영률은 30Kg/mm²정도이다. 따라서, 유리파이버의 영률은 하아드층의 200배정도 이상이므로, 동적점탄성의 측정에 있어서는, 소프트층 및 하아드층의 분자운동에 의거한 역학적손실치(tanδ)는 근소하다고, 종래부터 일반적으로 생각되어오고 있었다.

그러나, 상기한 바와같이 동적점탄성을 측정하면, 제2도에 실선으로 표시한 바와같이, 소프트층 및 하아드층의 분자운동에 기인하는 것과는 다른 거동이 나타난다. 동도면에 있어서, 1점쇄선은 소프트층단독의 경우를 표시하고, 2점쇄선은 하아드층 단독의 경우를 표시하고 있는데 비해서, 실선의 것은 소프트층 및 하아드층을 형성한 광전송용파이버의 경우를 표시하고 있다. 그리고, 이 광전송용파이버의 동적점탄성의 거동은, 유리파이버와 피복재료의 밀착성을 반영하고 있는 것이였다. 그리하여, 이동적점탄성의 측정에 의해서 평가되는 상기한 밀착성이, 앞에서 설명한 정도로되게 하므로서, 넓은 온도범위에 걸쳐서 피복재료의 수축력에 의한 마이크로벤딩을 발생시키는 일없이, 전송특성이 뛰어난 신규하고도 유용한 플라스틱피복 광전송용파이버를 얻을 수 있다.

이하, 첨부도면의 제1도 내지 제4도를 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다. 또한, 동일한 요소에는 동일부호를 붙이므로서, 중복되는 설명을 생략한다.

제1도는, 본 발명에 관한 광전송용파이버를 실현하는데 있어서, 유리파이버와 피복재료의 밀착성의 정도를 평가하기 위한, 동적점탄성의 측정을 설명하는 도면이다. 도시한 바와같이, 광전송용파이버(6)은 일정한 길이로 전달되고, 일단부는 진동척(7)에 파지되고, 타단부는 검출척(8)에 파지된다. 여기서, 진동척(7)은 광전송용파이버(6)에 역학적 진동을 주기위한 것이며, 검출척(8)은 광전송용파이버(6)의 응력을 검출하기 위한 것이다. 그리고, 이 검출응력에 의거해서 동적점탄성이 측정되고, 역학적 손실치(tanδ)를 얻을 수 있다.

이와같은 측정법은, 고분자물질의 동적점탄성 거동의 측정에 있어서, 종래부터 일반적으로 사용되고 있는 기술이다. 그리고, 이 측정에 의해서, 유리전이온도, 융해/결정성, 가교, 상분리(相分離)등의 분자응집에 관한 정보를 얻을 수 있다. 이 때문에, 광전송용파이버로 부터 유리파이버를 제거해서 남은 피복재료의 동적점탄성을 측정하면, 재료의 동정(同定), 내열성, 피막두께비등의 유용한 데이터를 얻을 수 있다. 또, 예를들면 일본국 특공소 54-17184호에 개시된 바와같이, 절연피막의 경화도 평가에도 사용되고 있다.

본 발명에서는, 이와같은 동적점탄성의 측정숫법을, 광전송용파이버의 밀착성평가 그 자체에 적용한다. 즉, 제1도와 같이 광전송용파이버를 세트하여, 동적점탄성을 측정하면, 제2도에 실선으로 표시한 바와같은 유리파이버와 피복재료의 밀착성에 기인되는 거동이 나타난다. 또, 이 동적점탄성의 온도특성을, 유리파이버와 피복재료중의 소프트층과의 밀착성을 여러가지로 변화시켜서 구한다. 그러자, 제3도와 같은 역학적 손실치(tanδ)의 온도특성을 얻을 수 있다.

제3도에 있어서, 실선은 밀착성이 약한 경우를 표시하고, 1점쇄선은 밀착성이 강한 경우를 표시하며, 2점쇄선은 밀착성이 너무강한 경우를 표시하고 있다. 도시한 바와같이, 밀착성이 약할수록 역학적 손실치(tanδ)는 보다 저온도에서부터 발생하여, 밀착성이 강해짐에 따라서 역학적 손실치(tanδ)는 보다 고온도에서부터 발생한다. 그리고, 이 유리파이버와 피복재료의 밀착성파악은, 역학적 손실치(tanδ)가 0.05이상으로 되는 온도에서부터 정량적으로 행할 수 있다.

광전송용파이버와 같이 영률이 극히 다른 복합재료에 있어서도, 고탄성재료가 차지하는 비율이 작을경우, 즉 광전송용파이버의 전체단면에 차지하는 유리파이버의 비율이 50%전도보다도 작을 경우에는, 밀착성의 정도의 따라서 역학적인 에너지소비는 다르며, 이것이 역학적손실치(tanδ)의 값으로 되어서 나타난다. 이 에너지소비는 계면에서의 밀착성이 극히 강한경우, 혹은 극히 약한경우에 작고, 밀착성이 온도상승등에 의해 차차로 약해지기 시작하면, 차차로 커진다. 즉, 역학적손실치(tanδ)의 온도특성 곡선에 있어서, 이 tanδ의 값이 커진다. 이런일은, 밀착성이 약한 경우일수록, 보다 저온에서 역학적 손실치(tanδ)의 값이 커지기 시작하고, 밀착성이 강한 경우일수록, 보다 고온에서 역학적손실치(tanδ)의 값이 커지기 시작하는 것을 나타내고 있다. 그리고 이것은, 역학적 진동의 공명이 유리파이버와 피복재료사이의 밀착성의 정도에 의해 다른것을 나타내고 있다.

본 발명자는 이러한 지견에 의거하여, 공명에 의한 역학적손실치(tanδ)의 상승개시온도(0.05이상으로되는 온도)가, 60℃정도보다도 낮은 것에 있어서, 전송특송이 넓은 온도범위에서 양호한 플라스틱피복 광전송용파이버를 개발하였다. 즉, 역학적 손실치(tanδ)의 상승개시온도가 60℃보다도 높을때는, 저온시의 피복재료의 수축력이 너무 크게 되어서, 유리파이버에 마이크로벤딩을 발생시키는 것으로 생각된다. 이에 비해서, 예를 들면 20℃정도의 저온에서부터 역학적 손실치(tanδ)가 0.05이상으로 상승시작하는 것에 있어서는, 저온시에 피복재료의 수축력이 작고, 유리파이버 전송손실을 크게 하는 정도의 마이크로벤딩은 나타나지 않는것으로 생각된다.

유리파이버와 비복재료의 밀착성의 정도설정은, 여러가지의 방법에 의해 행할 수 있다. 예를들면, 실리콘수지를 소프트층에 사용하였을 때에는, 실리콘수지중의 OH기의 농도를 바꾸는 일로된다. 즉, OH기를 증가시키면, 그만큼 유리파이버와 실리콘수지의 밀착성이 강하게 된다. 또, 실리콘수지이외의 것을 소프트층에 사용할때에는, 예를들면 실란커플링제를 첨가하면 된다.

다음에, 본 발명의 구체적인 실시예와 비교예를, 제4도에 의해 설명한다.

실험에 있어서, 밀착성을 제어하기 위한 실란커프링제로서는, 일본국, 싱에쯔 실리콘(주)화사제의 LS-3380을 사용하였다. 또, 동적점탄성의 측정기로서는, 일본국, (주)오리엔틱의 레오바이브론을 사용하고, 측정조건은 역학적 진동의 주파수를 11헬쯔, 승온속도를 3℃/분으로 하였다. 전송특성의 측정에는 파장이 1.3μm의 적외선을 사용하여, 초기특성과 온도특성을 조사하였다. 여기서, 초기특성이란 20℃에서의 전송특성을 표시하고, 온도특성이란 20℃의 전송손실을 X₀[dB/Km], -40℃에서의 전송손실을 X₁[dB/Km]로 하였을때에, △X=X₁-X₂[dB/Km]를 표시하고 있다.

[비교예 1]

싱글모우드(SM)형 프리포옴을 방사하고, 선직경 125μm의 유리파이버로 한후, 열경화실리콘수지를 선속도 200m/분으로 도포, 경화해서 200μm 직경의 광파이버로 하였다. 그리고, 이 광파이버에 나이론 12를 압출피복하고, 600μm 직경의 광전송용파이버를 얻은 후, 특성을 평가하였던바, 제4도의 결과를 얻게되었다. 또, 역학적 손실치(tanδ)의 온도 특성에 있어서, 역학적 손실치(tanδ)가 0.05를 나타내기 시작하는 온도를 구하였던바, 70℃정도였다. 이 비교예의 광전송용파이버는, 특히 온도에서의 전송손실이 높았다.

[비교예 2]

SM형 프리포옴을 방사하여, 선직경이 125μm의 유리파이버로 한후, 실란커플링제를 0.1%첨가한 우레탄아크릴레이트로 이루어진 UV 경화, 소프트수지를 선속도 200m/분으로 도포, 경화하여 190μm 직경의 광파이버를 얻었다. 다음에, 이 광파이버에 우레탄아크릴레이트로 이루어진 UV경화하아드수지를 동일선속도로 도포, 경화하여 250μm 직경의 광전송용파이버를 얻었다. 그후, 특성을 평가하였던바, 제4도의 결과를 얻게 되었다. 또, 역학적 손실치(tanδ)가 0.05가 표시되기 시작하는 온도는 65℃이고, 특히 저온에서의 전송손실은 컸었다.

[비교예 3]

그레이디드인덱스(GI)형 프리포옴을 방사하여, 선직경이 125μm의 유리파이버로 한후, 실란커플링제를 0.05% 첨가한 우레탄아크릴레이트로 이루어진 UV 경화소프트수지를 선속도 200m/분으로 도포, 경화하여 200μm 직경의 광파이버를 얻었다. 다음에, 이 광파이버에 나이론(12)를 압축피복하여, 600μm 직경의 광전송용파이버를 얻었다. 그후, 이 광전송용 파이버의 특성을 평가하였던바, 제4도의 결과를 얻게 되었다. 또, 역학적 손실치(tanδ)가 0.05를 표시하기 시작하는 온도는 63℃이며, 특히 저온에서의 전송손실이 컸었다.

[실시예 1]

SM형 프리포옴을 방사하여, 선직경 125μm의 유리파이버로 한후, 열경화 실리콘수지를 선속도 200m/분으로 도포, 경화하여 200μm 직경의 광파이버로 하였다. 여기서, 실리콘수지의 OH기의 함유량은 비교예 1보다도 적게해서, 유리파이버와의 밀착성을 약하게 하였다. 그리고, 이 광파이버에 나이론 12를 압출피복하여, 600μm 직경의 광전송용파이버를 얻은 후, 특성을 평가하였던바, 제4도의 결과를 얻게되었다. 또, 역학적 손실치(tanδ)의 온도특성에 있어서, 역학적 손실치(tanδ)의 온도특성에 있어서, 역학적 손실치(tanδ)가 0.05를 표시하기 시작하는 온도를 구하였던바, 40℃정도였다. 이 실시예의 광전송용파이버는, 저온에 있어서도 전송손실이 낮고, 양호한 전송특성을 가지고 있었다.

[실시예 2]

SM형 프리포옴을 방사하여, 선직경이 125μm의 유리파이버로 한후, 실란커플링제를 첨가하지 않는 우레탄아크릴레이트로 이루어진 UV 경화소프트수지를 선속도 200m/분으로 도포, 경화하여 190μm 직경의 광파이버를 얻었다. 다음에, 이 광파이버에 우레탄아크릴레이트로 이루어진 UV경화하아드수지를 동일선속도로 도포, 경화하여 250μm 직경의 광전송용파이버를 얻었다. 그후, 특성을 평가하였던바, 제4도의 결과를 얻게 되었다. 또, 역학적 손실치(tanδ)가 0.05를 표시하기 시작하는 온도는 10℃이며, 저온에서도 양호한 전송특성을 표시하였다.

[실시예 3]

GI형 프리포옴을 방사하여, 선직경의 125μm의 유리파이버로 한후, 실란커플링제를 첨가하지 않는 우레탄아크릴레이트로 이루어진 UV 경화소프트수지를 선속도 200m/분으로 도포, 경화하여 200μm 직경의 광파이버를 얻었다. 다음에, 이 광파이버에 나이론을 압출피복하여, 600μm 직경의 광전송용파이버를 얻었다. 그후, 이 광전송용파이버의 특성을 평가하였던바, 제4도의 결과를 얻게 되었다. 또, 역학적 손실치(tanδ)가 0.05가 표시하기 시작하는 온도는 -18℃이며, 저온에 있어서도 전송특성은 양호하였다.

본 발명의 상기의 예에 한하지 않고, 여러가지의 변형이 가능하다.

예를들면, 유리파이버는 실리카나 불화물 유리이외에, 유기물유리라도 된다. 또, 광파이버선은 단심에 한하지 않고, 다심이라도 된다.

본 발명의 플라스틱피복 광전송용파이버에 의하면, 넓은 온도범위에 걸쳐서 유리파이버에 마이크로벤딩을 발생시키는 일이 없고, 따라서 뛰어난 전송특성을 실현가능하게 된다.

Claims (4)

1. 유리파이버에 유기물피복을 실시한 플라스틱피복 광전송파이버에 있어서, 상기 광전송용파이버의 일단부에 역학적 진동을 가하고, 타단부에서 응력을 검출하므로서 동적점탄성을 측정하였을 때에, 역학적 손실치(tanδ)가 0.05이상을 표시하기 시작하는 온도가 60℃이하로 될 정도로, 상기 유리파이버와 상기 유리물피복을 밀착시킨것을 특징으로 하는 플라스틱피복 광전송용파이버.
2. 제1항에 있어서, 상기 유기물피복이, 유리파이버에 밀착하는 소프트층과 바깥쪽의 하아드층을 포함하는 것을 특징으로하는 플라스틱피복 광전송용파이버.
3. 제2항에 있어서, 상기 소프트층이 열경화실리콘수지로 구성되고, 상기 하아드층이 폴리이미드수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라스틱피복 광전송파이버.
4. 제1항에 있어서, 상기 유리물피복이 자외선경화수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라스틱피복 광전송용파이버.

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