TW386166B - Over-coated optical fiber and manufacturing method thereof - Google Patents

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經滴部中央標率局兵工消費合作社印來 A7 _B7____ 五、發明説明（1 ) 發明背景 1. 發明領域 本發明係有關用於光織電纜之經塗覆光纖。 2. 相關技藝之描述 作為用於光纖電纜之此種經塗覆光纖，通常使用單一 纖維之善塗甚先孅4其中塗覆係施於光谦元件上1及帶狀世 塗復光纖（其中之光織元件被平行配置且塗覆被施於成堆 之光纖元件。 後者（即，帶狀之經塗覆光織）具有如第2A及2B圖所 示之截面結構。第2A圖顯示四纖維之經塗覆光纖，且第2B 圖顯示八織維之經塗覆光纖。如第2A圈所示，每一光纖 元件12係藉由具有以矽石作為其主要成份之玻璃纖維11a 及塗覆於玻璃織維11 a上之可以UV固化之樹脂塗覆物11 b 構成之。四織維之經塗覆光纖15係藉由四個平行配置之光 織元件12構成之且以可以UV固化之樹脂之塗覆物13覆蓋 之。另一方面，如第2B圖所示，八纖維之經塗覆光纖16 係以能使二組光纖配置之每一組中之四個光纖元件12被平 行配置且覆以塗覆物13且進一步平行配置且可以UV固化 之樹脂之塗覆物14被施於二組上之方式獲得之。 此等經塗覆光纖主要係用於具有如下結構之光纖電纜 。第3圖顯示已被廣泛使用之多纖維之光織電纜。於多織 維之光纖電纜中，墊圈18藉由諸如聚乙烯等之塑料壓出成 型而形成之’如此其具有於鋼線、鋼股線、FRP等之張力 芯線週圍形成之螺旋凹槽18a 〇然後，四纖維之經塗覆光 本紙張尺度適用中國國家榇準( CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 -4- (t先閱_讀背面之注t事項再填寫本頁)

經漓部中央標率局Μ工消贽合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（2 ) 織15組被容納於每一凹槽18a，且彼此被置放之。最後， 上線圈19及塑膠套管2〇被提供於墊圈18之外側。凹槽之數 目係依所需決定之，且其於第3圖所示之情況中不限於5。 此外，墊圈18内之螺旋凹槽18a之螺旋方向可為單一 方向，或可與縱向呈反轉。 顧寺之經養覆光織係主要肝於為少需米訂購會一 之少織維光纖電纜。此光纖被建構成八纖維之經塗覆光纖 16被容納於塑料管21，而於縱向之螺距處扭轉，且埋於其 内之具有鋼線之張力芯線22之塑料塗覆23被提供於管線21 之外側。凝膠狀混合物可被注入管線21内之空間24内，以 確保不透水性。 一般’當經塗覆光纖藉由使用一或多種光織元件而製 得以便使光纖電纜藉由數個此種經塗覆光纖而製得時，張 力被賊予至經塗覆光纖。再者，當光纖電纜被置於導線等 之内時，張力被進一步產生於光纖電纜。產生至光纖電纜 之張力可依據光纖電纜之結構而傳送至光織元件。此等張 力造成光纖電纜、經塗復光纖及玻璃纖維内之擴張應變。 經塗覆光纖内之玻璃纖維遭受製備經塗覆光纖及光纖 電纜時產生之擴張應變及於裝配電纜時由於電纜張力之擴 張應變。裝配之電纜張力通常於置放後釋放，因此，製備 時產生之擴張應變保留於玻璃織維内持續長時間之光纖電 使用期。 例如，於第3圖所示之光纖電纜之情況時，一般而言 ，各別之經塗覆光纖15需被配置於每一螺旋凹槽18a内， 本紙張尺度適用中國國家梯率（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (资先Μ_讀背面之注ΊΤ-事項再填寫本頁) *1Τ 經淌部中央標芈局員工消費合竹社印t A7 __!Z____ 五、發明説明（3 ) 以便於經塗覆光纖15被容納且於每一螺旋凹槽i8a内被彼 此置放時不被放鬆。因此，經塗覆光纖15於被產生張力時 被容納，如此，擴張應變保持於經塗覆光織15内之各別玻 螭織維内。 另一方面，於第4圖所示之光織電规中，經塗覆光纖 被·.容搞鲁痛内 雨..於_例如約-2-5 0min之-婿距處-螺旋;_扭4^-·»… 以確保電规之弩曲。因此，相較於置於帶狀中心之光纖元 件，擴張應變因扭曲而產生於接近帶狀終端之位置處之光 織元件。擴張應變亦被產生於玻璃織維内，其實質上係相 同程度。 為使光織元件之於置放經塗覆光織時確實產生張力及 擴張應變’對光織元件產生固定張力及移除不能防張力之 部份之篩選步驟被予於製備光纖元件之方法中。因此，其 具有若於篩選步驟中之此張力定形較大時製備產率變得較 小’而若於篩選步驟中之此張力定形較小時製備產率變得 較大，之關係。因此，篩選步驟中之張力定形對製備成本 具影饗力。 另一方面，若擴張應變被持績賊予玻璃纖維一長時間 時’玻璃織維之斷裂耐久性，且於玻璃纖維之殘餘擴張應 變與耐久性間具有一相互關係。此外，已知玻璃纖維之耐 久性與製備光纖元件時之篩選步驟中之張力定形間具有另 一相互關係，且若篩選步驟中之張力定形增加，玻璃纖維 之耐久性被延長。 由此等事實，當某一目標被賊予光纖電纜之耐久性時 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） --：--—·--— (请先閱·讀背面之注貪事項再填寫本頁) 訂 -6-

經满部中央標率局兵工消费合作社印絮 i、發明説明（4 ) ’置放光纖電纜後玻璃織維内之擴張應變殘餘程度愈大， 篩選步驟中之張力定形需愈大。因此，若玻璃織維内之擴 \張應變殘餘可被降低，篩選步驟中之張力定形可被降低。 然後，光纖元件之製備產率可因而增加，且製備成本可被 減少。 發明之綜述 —… 本發明之目的係解決傳統技術中之前述問題，且提供 一種經塗覆光織，其中於篩選步驟中之張力定形可被降低 〇 依據本發明，提供一種經塗覆光纖，其中一或多種藉 由經塗覆光纖建構成之光纖元件被配置，且塗復物被施用 於一或多種光纖元件之配置之外週圍。於經塗覆光織中， 玻璃織維具有壓縮應變，以便於縱向被壓縮。 再者，於依據本發明中之製備經塗覆光纖中，光纖元 件供應至塗覆裝置中之供應速率被定為大於經塗覆光纖之 捲取速率.，藉此對玻璃織維產生壓縮應變，以便於縱向壓 縮玻璃織維。 豳示簡要說明 於附圖中， 第1A圖係解釋依據本發明之經塗覆光纖之方法； 第1B圖係第1A圖中之Ι_Γ線之截面圊； 第2Α圖係四纖維之經塗覆光纖之截面圖； 第2Β圖係八纖維之經塗覆光織之載面圖； 第2C圓係單一纖維之經塗覆光纖之截面圓； 本紙張尺度適用中國國家楳率（CNS ) Α4規格（2丨0><297公釐） —-—：—：-—— I. (蝽先閱讀背面之注支事項再填寫本頁) 訂 經滅部中央標準局負工消费合竹社印衆 A7 B7 ___ 五、發明説明（5 ) 第3圖係經塗覆光織之一範例之截面圖。 第4圖係經塗覆光纖之另一範例之截面圖。 未發明之詳細說明 本發明之詳細說明將參考附圖作如下之描述。 依據本發明之經塗覆光纖之截面形狀與第2A及2B圊 所示之經塗善-光織之形狀並I不同》此外，本發明可被應 用於如第2C圖所示之單一纖維之經塗覆光纖。此單一纖 維之經塗覆光織係藉由玻璃織維11a、塗覆物lib及上塗覆 物13’建構成。 特言之，第2A圖所示之四纖維之經塗覆光纖具有 0.32mm(320 /zm)之厚度及1.1mm之寬度。如第2B圖所示 之八纖維之經塗覆光纖具有0.32mm之厚度及2.5mm之寬 度。單一織維之經塗覆光纖具有0.9mm之外直徑。 可瞭解若經塗覆光纖之玻璃纖維藉由諸如依據 Brillouin織維範圍分析術（其後稱為’’BOTDA”)之應變測量 儀器測量時，本發明之經塗覆光纖具有縱向壓縮應變。 以BOTDA為基準之測量方法係利用當賦予玻璃纖維 應變時介質出現之特定Brillouin頻率之事實。測量應變之 正確率係約0.005%。順便一提的是玻璃纖維之壓縮應變 實質上係等於光織元件之壓縮應變。玻璃織維之縱向壓縮 應變可藉由經塗覆光纖内之玻璃纖維之值與被處理成經塗 覆光纖前之光纖元件内或自被解構之經塗覆光纖壓出之光 織元件内之玻璃纖維之值間之差異而獲得之。超過約5之 部份之平均值可以測量值獲得之，因為解析度係約5ιη。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 請-先 閱_ Λ 之 注

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IT 五、發明説明（6 ) 於本發明中，於被容納於光纖電纜内之經塗覆光織内 ’當張力被賦予經塗覆光織時，於經塗覆光纖形式中在室 溫時玻璃織維具有0.03%或更大之縱向壓縮應變，較佳係 不少於0.03%且少於〇.1〇/0，以使殘餘壓縮應變儘可能小。 此外，於被容納於經塗覆光纖内之經塗覆光纖内，當於縱 向扭曲雨未對其產生隹可張力時，玻璃纖雉之縱每|縮應 變於自帶狀物中間部份向外之位置處較大，以便以經塗覆 光纖之扭曲而覆罩之。 此外，此一具縱向壓縮應變之經塗覆光纖係以下列方 式測量之。第1A圖係解釋製備方法。第1B圊係第1A圖中 之Ι-Γ線之截面圖。於第1A圖中，數個經塗覆光織元件1 目供料紗框la供應之，且以平行配置狀態供應之，而其供 料速率係藉由滾筒6a控制，其係被提供於導管2b前。塗覆 裝置3係藉由樹脂塗覆器3a及紫外線固化裝置3b所構成。 可以紫外線固化之樹脂9係自樹脂供應器2a供應至樹脂塗 復器3a。此外，每一者具有内直徑稍大於光纖元件1之外 直徑之導管2b可被配置於塗覆裝置3前，如此，光纖元件1 可被引導至塗覆裝置而未產生迂迴。 可以紫外線固化之樹脂9於樹脂塗覆器3a内被塗於光 纖元件上。如第1B圖所示，可以紫外線固化之樹脂9以自 紫外線燈7輻射出之紫外線輻射之且藉由反射器1〇反射之 ，如此，可於紫外線固化裝置3b内固化之，如此塗覆物9 被形成以覆蓋光纖元件1，藉以形成如第IB圖所示之經塗 覆光織4。於此情況中，可以紫外線固化之樹脂9及以此覆 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9- 經漓部中央標率局貝工消費合作社印繁 A7 B7 五、發明説明（7 ) 蓋之光織元件1藉由内管8引入。經塗復光纖4以繞捲紗框5 繞捲之，而繞捲速率係藉由滾筒6B控制之。在此，光織 元件1之供應速率係被訂為高於經塗覆光纖4之繞棬速率， 如此，藉由可以紫外線固化之樹脂形成之塗覆物於壓縮應 變被賦予至各別光織元件1之玻璃織維之條件中固化之。 因此，屋縮應變於破璃截維内被固定於其能保将於破填孅 維内之狀態。 此外，為能依據經塗覆光織内之光織元件之位置改變 玻璃纖維之壓縮應變，若光纖元件1之供應速率依光纖元 件之位置改變將進行良好。即，光纖元件1供應至塗覆裝 置3之速率被設定，以便當位置由帶狀物之中間位置走向 終端位置時變得較高。 雖然前述係以藉由塗覆可以紫外線固化之樹脂於光織 元件上且於其上固化樹脂而形之塗覆物之範例例示之，但 塗覆物可藉由壓擠熱塑性樹脂之塗覆物而形成之。 範例 每一者具有直徑為250 # m之光纖元件藉由以可以紫 外線固化之樹脂塗覆每一者具有直徑為125 y m之矽石玻 璃纖維而製備之。四個光纖元件被平行置放，且以200.06m/ 分之速率供應之，而可以紫外線固化之樹脂之塗復物可塗 於光纖元件。然後，經塗覆之光纖元件以200m/分之繞捲 速率繞捲之，以獲得經塗覆光纖。 藉由BOTDA於經塗覆光織上測量之結果，縱向壓縮 應變之平均值係0.030%。此外，第3圓所示型式之經塗覆 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (#-先M-讀背面之注4事項再填寫本頁)

-10- 鋰漪部中央標率局K工消费合竹社印紫 A7 B7 五、發明説明（8 ) 光纖（其間此經塗覆光纖被容納於螺旋凹槽内）被製備之》 當經塗覆光纖藉由BOTDA再次測量時，確認其壓縮應變 實質上係0·00%，且未發現擴張應變。 此外，比較例被測試之，其中，四個光纖被平行配置 ，且以200.04m/分之速率供應之，而可以紫外線固化之樹 脂之塗覆物被施於光纖元件。然後1被塗覆之光胃織元件-以-200m/分之繞捲速率繞捲之。藉由BOTDA於帶狀纖維内之 比較性之經塗覆光纖上測量之結果，縱向之擴張應變之平 均值係0.02%(壓縮應變係-0.02%)。此外，第3圖所型式之 經塗覆光纖（其中此經塗覆光纖被容納於螺旋凹槽内）被測 量之。當經塗覆光纖藉由BOTDA測量時，擴張應變係 0.01%(壓縮應變係-0.01%)。此應變於置放後保持一長時 間。 另一方向，藉由使用相似之光纖元件，四纖維之經塗 覆光纖以如下方式獲得之。即，四個光纖元件被平行置放 ，且各以 200.02、200.04、200.06 及 200.08m/分之供應速 率供應之，而可以紫外線固化之樹脂之塗覆物被賦予至光 纖元件。然後，經塗覆之光纖元件以200m/分之繞捲速率 繞捲之，藉此獲得四纖之經塗復光纖。此外，另一四纖維 之經塗覆光纖於以以相反供料速率之順序之條件中製備之 〇 其次，二個四纖維之經塗覆光纖被平行配置，供料速 率中之較大之四纖維之經塗覆光纖被置於外側，且作為外 層之塗覆物，其由可以紫外線固化之樹脂所組成，其被賦 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） i L Γ I I i ml ^^^1 I I —^ϋ In ^^^1 ml nn -ffJ (#先閱讀背面之注意事項再填寫本黃) -11 - 紂满部中央標苹局員工消費合竹社印裝 A7 B7 五、發明説明（9 ) 予至二個四纖之經塗覆光纖上。然後，八織維之經塗覆光 纖被獲得之。於此塗覆物作為外層之方法中，四纖維之經 塗覆光織之供應速率與八纖維之經塗覆光纖之繞捲速率一 致。 以botda於所製得之八纖維之經塗覆光纖上測量之結 果’玻璃鐵維.之-縱由甚縮應-餐.範·腾係以..從♦.近—經塗—覆—光儀· 之中間之光織元件至外側光織元件之順序為〇 〇1〇%至 0.012%、0.018%至 0.023%、0.030%至 0.032%及 〇.〇40〇/0至 0.045%。其確認外側光纖元件之玻璃織維之壓縮應變係 較大。 此外，使用此八纖維之經塗覆光纖，第4圖所示之型 式之經塗復光纖係藉由以250mm螺距扭曲八個經塗覆之光 纖而製備之。藉由B0TDA再次測量光測元件之玻璃纖維 之壓縮應變之結果範圍係0.00%至0.015% ^其確認壓縮應 變係實質上平均。 再者，每一者具有250#m直徑之光纖元件被製備， 且四織維之經塗覆光纖於第1表所示之五種條件下各別製 備之。藉由B0TDA測量玻璃纖維之壓縮應變之結果係顯 示於第1表中。其後，此等經塗復光纖之外觀以肉眼觀察 ’且藉由光學時間區反射計（其後簡稱，OTDR”）測量每一 經塗覆光纖之1000m之傳送損失。結果，第2表之結果被 觀察。非正常外觀意指具有不規則配置之部份（諸如，迂 迴等）於平行配置之光纖元件中被歡察。 由第2表所示結果可瞭解藉由光纖之微彎曲造成之過 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (#先"讀背面之注意事項再填寫本茛)

經滴部中央標率局员工消贽合作社印袈 A7 B7 五、發明説明（l〇 ) 量光學衰減，於4號條件下製成之經塗覆光纖具有大於在 任何其它條件下之任何其它者中者為大之傳送損失。因此 ，由第1及2表中可暸解係設定玻璃纖維之壓縮應變不少於 0.03%至少於0.10%。附帶一提地，玻璃織維之壓縮應變 於其整個縱向需不少於0.3%至少於0.10%。 第1表 條件編號 光纖元件之 供料速率(m/分） 經塗復光織之 繞捲速率(m/分） 壓縮應變(％) (平均值） 1 200.06 200.00 0.030 2 200.12 200.00 0.058 3 200.16 200.00 0.078 4 200.20 200.00 0.11 比較例 200.04 200.00 0.020 第2表 條件編號 外觀 傳送損失(dB/km) (波長:1.55/zm) 1 良好 0.09 至 0.20 2 良好 0.19 至 0.21 3 良好 0.19 至 0.20 4 不正常 0.28 至 0.31 比較例 良好 0.19 至 0.21 於依據本發明之經塗覆光纖中，0.03%或更多（較佳係 不少於0.03%且少於0.1%)被給予玻璃纖維。因此，即使具 有被賦予之張力之經塗覆光纖被容納於經塗覆光纖内，經 塗覆光纖内之玻璃纖維之擴張應變不會增加。因此，即便 是於製備光纖元件方法中之篩選步驟中之張力定形被減少 ，其可製備具有與傳統者一樣長之耐久性之光纖電纜。因 此，可改良光纖元件之產率，且因而降低製備成本。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注毒事項再填寫本頁)

-13 - 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 A7 ___B7 ._ 五、發明說明¢1 ) 此外，當經塗覆光纖（其間光纖元件之縱向壓縮應變 依光纖元件之位置而改變，如此置放於外侧之光織元件之 玻璃織維之壓縮應變被定為大於置於中間之光織元件者） 被用於其間經塗覆光織被容納於管線内且被螺旋扭曲之型 式之經塗覆光纖時，各別之光織元件之應變可藉由於扭曲 時被賦予至玻璃織維之農ϋ應變而平均之。因此，其可增 加光纖電纜之耐久性。此外，於此情況中，其亦可減少篩 選步驟中之張力定形，藉以減低製備成本。 元件標號對照 1···光纖元件 lib…樹脂塗覆物 la…紗框 12…光纖元件 2a…樹脂供應器 13…樹脂之塗覆物 2b…導管 14…樹脂之塗覆物 3···塗覆裝置 15…塗覆光織 3a…樹脂塗覆器 16…塗·覆光織 3b…固化裝置 18…墊圈 4···塗復光纖 18a…凹槽 6a…滚筒 19…線圈 6b…滾筒 20…塑膠套管 7···紫外線燈 21…塑料管 8…管 22…芯線 9···固化之樹脂 23…塑膠塗覆 10…反射器 24…空間 11a···玻璃纖維 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------:---:---— ·裝------II 訂---------線 (請先閲讀背面之注意I項再填寫本頁> -14-

Claims (1)

1. 386166 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 2. 4. 經濟部中央棣準局貝工消費合作社印製 6. 一種經塗覆光纖，包含： 一或多個光纖元件，其每一者係藉由經塗覆之玻 璃織維而建構成；及 塗覆物，其被施用於該一或多個光纖元件之週圍； 其中該玻璃纖維在室溫時於其縱向具有不少於 0.03%至少於6.饨％之壓铺應雙 如申請專利範圍第1項之經塗覆光織，其中該經塗覆光 纖係帶狀之經塗覆光纖’其中，該光纖元件被平行配 置，且該塗後物被大量地提供於該光織元件之周圍。 如申請專利範圍第1項之經塗覆光纖，其中該經塗覆光 織係單一纖雉之經塗覆光纖，其中，一光纖元件以該 塗復物塗復之。 如申請專利範圍第1項之經塗覆光纖，其中當於構成該 經塗覆光纖之該光纖元件内之位置由中間走向外側時 ，於其縱向之該玻璃織維之壓縮應變係較大β 一種製備經塗覆光纖之方法，包含： 供應一或多個藉由各別呈平行之經塗之玻璃纖維 而構成之光纖元件； 施加塗覆物至該一或多個光纖元件之配置； 繞捲該經塗覆光纖； 其中該光織元件至塗復裝置之供應速率係大於該 經塗復光纖之繞捲速率，如此，縱向壓縮應變被給予 該玻璃織維。 如申請專利範圍第5項之製備經塗覆光纖之方法，其中 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） 閲 之 .注 1 訂 -15- 經濟部中央橾半局貝工消費合作社印製 386166 g_____^_______ 六、申請專利範圍 具有内直徑稍大於每一該光纖元件之外直徑之導管於 該塗覆裝置前立即被配置之，如此，每一該光織元件 經由該導管被導引至該塗覆裝置。 7.如申請專利範圍第5項之製備經塗覆光纖之方法，其中 該光纖元件供應至該塗覆裝置之速率被設定，以便當 位置由齋|狀之中間部份走向該終端位置時變:脊务高 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16 - (请先閲讀背面之注f項再樓寫本萸)