JPH02160643A - 光ファイバの製造方法 - 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］ この発明は、その表面に炭素被膜が形成された光ファイ
バの製造方法に関し、原料化合物を限定することにより
、耐水素特性と機械的強度とに優れた光ファイバが得ら
れるようにしたものである。

［従来の技術］ 石英系光ファイバは、水素と接触するとファイバ内に拡
散した水素分子の分子振動に起因する吸収損失が増大し
、さらにドーパントとして含有されているＰ　ｔ　Ｏｓ
、Ｇｅｍ、、Ｂ、０．などが水素と反応し０１４基とし
てファイバガラス内に取り込まれるため、Ｏ１２基の吸
収による伝送損失も増大してしまう問題があった。

このような弊害に対処するため、水素吸収能を有する液
状の組成物を光ケーブル内に充填ずろ方法（特願昭６１
−２５１８０８号）などが考えられているが、その効果
が不十分であるうえ、構造が複雑となって経済的にも問
題がある。

このような問題を解決するため、最近化学気相成長法（
以下、ＣＶＤ法と略称する）によって光フアイバ表面に
炭素被膜を形成し、これによって光ファイバの耐水素特
性を向上させうろことが発表されている。この製造方法
は、紡糸炉で紡糸された光ファイバ裸線を熱ＣＶＤ炉内
に挿入すると共に、炭化水素化合物を供給し、炭化水素
を熱分解させて光フアイバ裸線表面に炭素被膜を形成さ
せる方法である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながらこのような光ファイバの製造方法では、炭
素被膜形成のための高温加熱時に、光ファィバ表面に吸
着されている水分子が洸ファイバと反応すると共に、原
料化合物の炭化水素化合物の熱分解時に発生する水素ラ
ジカルがファイバ表面のシロキサン結合を切断して、そ
れぞれシラノール基を形成するので、光フアイバ表面が
シラノール基に侵食されて機械的強度が低下するという
不都合があった。

さらに光フアイバ表面に水分子が吸着されていると、炭
素被膜の析出速度が低下という不都合もあった。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであ
って、耐水素特性に優れた高強度の光ファイバが得られ
る製造方法を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この発明の光ファイバの製造方法は、分子内の全ての水
素原子をハロゲン原子に置換したノ１０ゲン化炭化水素
を熱分解して、光ファイバ裸線表面に炭素被膜を形成す
ること解決手段とした。

［作用］ 原料化合物として、分子内の全ての水素原子をハロゲン
原子に置換したハロゲン化炭化水素を用いると、熱分解
時にシラノール基を生成する水素ラジカルの代わりに塩
素ラジカルが発生し、これが光ファイバ裸線表面に吸着
されている水分子中の水素原子と反応する。これにより
光フアイバ裸線表面に吸着されている水分子を除去する
ことができる。

以下、この発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の光ファイバの製造方法に好適に用い
られる光フアイバ製造装置の一例を示したものである。

第１図中、符号ｌは光ファイバ裸線である。光ファイバ
裸線ｌは、光フアイバ母材（図示せず）を光フアイバ紡
糸炉２内で加熱紡糸したもので、光ファイバ裸線１は紡
糸されると共に、光フアイバ紡糸炉２の下段に設けられ
た加熱炉３内へ供給されるようになっている。この加熱
炉３は、上段の光フアイバ紡糸炉２内で紡糸された光フ
アイバ裸線１表面に炭素被膜をＣＶＤ法によって形成す
るためのものであって、その内部にてＣＶＤ反応を進行
させる概略円筒状の反応管４と、この反応管４を加熱す
る発熱体５とから構成されている。この反応管４の上部
には反応管４内へ原料化合物を供給するための原料化合
物供給管４ａが、下部には未反応ガス等を排気する排気
管４ｂが、それぞれ取り付けられている。反応管４と、
これを加熱する発熱体５とは、加熱温度等によって適宜
選択することができ、抵抗加熱炉、誘導加熱炉、赤外線
加熱炉等を用いることができるほか、発熱体５には高周
波またはマイクロ波を用いてプラズマを発生させて原料
化合物をイオン分解させるようなものを用いることもで
きる。またこの加熱炉３の下段には、樹脂液塗布装置６
と硬化装置７とが連続して設けられており、上記加熱炉
３内で形成された炭素被膜上に保護被覆層が形成できる
ようになっている。

上記製造装置を用い、この発明の製造方法に沿って光フ
ァイバを製造するには、以下の工程による。

光フアイバ母材を光フアイバ紡糸炉２内で加熱紡糸する
と共に、光フアイバ紡糸炉２の下段に設けられた加熱炉
３、樹脂液塗布装置６、硬化装置７内へ挿通し、これら
の中心軸上を所定の線速で走行するように供給する。つ
いで発熱体５を発熱さ仕て反応管４内を所定温度に加熱
４゛ると共に、原料化合物供給管４ａより原料化合物を
反応管４内へ供給する。この原料化合物としては、その
分子中の全ての水素原子をハロゲン原子に置換したハロ
ゲン化炭化水素で、熱分解によって炭素被膜を形成する
ものを用い、特にＣＦ４、ＣＣ＆Ｆ３、ＣＣＣｔＦｔ、
ＣＣｌ２３Ｆ、ＣＢｒＦ３、ｃ、ｃ（！ｔｐ、、ＣｔＢ
　ｒｔＦ　４、ＣｔＣｆ！Ｆ５、Ｃ，Ｆ、などの含フツ
素ハロゲン化炭化水素が好適である。このような含フツ
素ハロゲン化炭化水素は、不燃性であるばかりでなく、
他の炭化水素に比較して熱分解温度が低いので、取り扱
いが容易である。原料化合物となるハロゲン化炭化水素
はガス状態にして反応管４内へ供給するほか、不活性ガ
スによって希釈したもの等を用いることができ、その供
給速度は原料化合物の種類および加熱温度等によって適
宜選択されるが、通常は０．２〜１．ＯＱ１分程度が好
適である。また反応管４内の温度は、原料化合物の種類
や紡糸速度等によって適宜選択できるが、原料化合物の
ハロゲン化炭化水素の熱分解に十分な温度であれば良く
、５００〜１２００℃程度が好適である。加熱温度を５
００°Ｃ以下にすると原料化合物の熱分解が進行せず、
また１２００℃以上にすると副生成物の煤が多量に発生
すると共に、光フアイバ裸線１表面に形成される炭素被
膜の構造が黒鉛構造に近くなり、十分な耐水素特性が得
られなくなるので好ましくない。またこの副生成物の煤
の発生を防止する目的で、加熱温度は原料化合物の熱分
解温度よりもごく僅かに低温にしておくことが望ましい
。このようにして炭素被膜が形成された光ファイバ裸線
ｌを、下段に設けられた樹脂液塗布装置６内へ導入し、
ついで樹脂液を硬化させる硬化装置７内へ挿通する。樹
脂液塗布装置６内へ挿通された光ファイバ裸線１は、保
護被覆層を形成するための紫外線硬化樹脂液あるいは熱
硬化型樹脂液等が塗布され、ついで塗布された樹脂液に
好適な硬化条件を有する硬化装置７内で硬化されて保護
被覆層が形成される。

上記のように、その分子内の全ての水素原子をハロゲン
原子に置換したハロゲン化炭化水素を原料化合物として
用いると、炭素被膜形成時に水素ラジカルた全く発生し
ないので、光フアイバ表面にシラノール基が形成されな
くなり、高強度の光ファイバを得ることができる。

さらに原料化合物の熱分解時に発生したハロゲンラジカ
ルは、いずれも化学活性の高いものであり、光ファイバ
裸線１表面に吸着されている水分子と反応するので、光
フアイバ裸線１表面の脱水を行うことができる。これに
より水分子がシラノール基を生成するのを防止すること
ができると共に、光ファイバ裸線Ｉ表面を清浄にし、炭
素被膜の析出速度を大きくすることができるので、光フ
ァイバの紡糸速度を大きくすることが可能となる。

また特に含フツ素ハロゲン化炭化水素では、化学活性が
非常に高いフッ素ラジカルが発生して、エツチング効果
を示し、炭素被膜形成前に光フアイバ裸線１表面に形成
された微細な傷をエツチング除去できるので、高強度の
光ファイバを得ることができる。

またこれら原料化合物を熱分解して得られた炭素被膜は
緻密な構造を有するものであるので、耐水素特性にも優
れたものとなる。

なおこの例では、光ファイバ裸線１表面に単一の炭素被
膜を形成したが、光ファイバ裸線１表面に形成する炭素
被膜の層数けこれに限られるものではなく、２雁以上の
炭素被膜を連続して形成してら良い。さらにこの例では
炭素披膜上に単一の保護被覆層を形成したが、この保護
被覆層の層数もこれに限られるものではなく、複数の保
護被覆層を形成しても良い。

［実施例］ （実施例１） 光フアイバ母材から光ファイバ裸線を紡糸する紡糸炉の
下段に、石英管の反応管を有する抵抗加熱炉を取り付け
た。次にこの紡糸炉内に、ＱｅＯｔがドープ剤として含
浸されたコア部を有する外径３０ａ＋ｍの単一モード光
ファイバ母材を設置した。

この光フアイバ母材を２０００℃に加熱して、６０１／
分の紡糸速度で外径１２５μｍの単一モート光ファイバ
に紡糸した。さらに抵抗加熱炉内を１０００℃に加熱し
つつ約５ｖｏ１％にアルゴンガスで希釈した１、２−ジ
クロロ−１，２−ジフルオ［１エチレン蒸気を約３Ｃ／
分の流量で反応管内へ供給し、紡糸された光フアイバ裸
線表面に炭素被膜を形成した。さらに樹脂コート用ダイ
スポット内にウレタンアクリレート樹脂液（ヤング率７
０ｋｇ／ｍｔｇ’、伸び６０％）を封入し、この中に炭
素被膜が形成された光ファイバを挿通して、その表面に
紫外線硬化型樹脂液を塗布した後、紫外線ランプを照射
して上記樹脂液を硬化させて外径が約３００μｍの光フ
ァイバを製造した。

（実施例２） 反応管内へ供給する原料化合物を１．２−ジクロロ−１
，１，２，２−テトラフルオロエタンとした以外は実施
例１と全く同様にして光ファイバを製造した。

（実施例３） 反応管内へ供給する原料化合物をｌ、−クロロ１，２．
２−）リフルオロエチレンとし、抵抗加熱炉内の温度を
８００℃とした以外は実施例１と全く同様にして光ファ
イバを製造した。

（実施例４） 反応管内へ供給する原料化合物をジクロロジフルオロメ
タンとし、抵抗加熱炉内の温度を１２００℃とし、紡糸
速度を９０ｍ／分とした以外は実施例１と全く同様にし
て光ファイバを製造した。

（実施例５） 反応管内へ供給する原料化合物をトリクロロフルオロメ
タンとした以外は実施例１と全く同様にして光ファイバ
を製造した。

（比較例り 反応管内へ供給する原料化合物をベンゼンとした以外は
実施例１と全く同様にして光ファイバを製造した。

（比較例２） 反応管内へ供給する原料化合物をベンゼンとし、紡糸速
度を１０ｍ／分とした以外は実施例１と全く同様にして
光ファイバを製造した。

（比較例３） 反応管内へ供給する原料化合物を１，２−ジクロロエタ
ンとし、紡糸速度を２０ｍ／分とした以外は実施例１と
全く同様にして光ファイバを製造した。

（比較例４） 反応管内へ供給する原料化合物をクロロジフルオロメタ
ンとし、紡糸速度を３０ｍ／分とした以外は実施例１と
全く同様にして光ファイバを製造した。

（試験例１） 上記実施例１〜５および比較例１〜４で得られた各光フ
ァイバをそれぞれ２０本ずつ用ａし、ゲージ長３Ｉ１１
、歪速度１０％／分の条件下で引っ張り、破断確率と引
っ張り強度のワイブルプロットを行い、５０％破断確率
での引っ張り強度を測定すると共に、各光フアイバ表面
に形成された炭素被膜の膜厚を走査型電子顕微鏡によっ
て測定した。

この結果を第１表に示した。

第１表 以上の結果から、この発明の製造方法による実施例１〜
５の各光ファイバはいずれら高い機械的強度と、水素過
１１！阻止能力を示すに十分な膜厚の炭素’ａｍを有す
るものであることが確認できた。

また実施例１〜５の光ファイバを水素雰囲気中に放置し
、そのｍｌ後での伝送損失量の変化を調べたが、いずれ
の光ファイバも伝送損失の増加は観察されず、良好な耐
水素特性を示すしのであることが確認できた。

（試験例２） 抵抗加熱炉内の温度を１２００°Ｃとし、原料ガスとし
てベンゼン、クロロジフルオロメタン、ジクロロジフル
オロメタンを用い、紡糸速度をそれぞれ１０．３０．５
０．７０．９０ｍ／分と変化さけて光フアイバ表面に炭
素被膜を形成し、その膜厚を走査型電子顕微鏡にて測定
した。この結果を第２図に示した。

第２図より、分子内の全ての水素原子をＡロゲン原子に
置換したハロゲン化炭化水素を用いると、炭素被膜の析
出速度か大きくなるので、光ファイバの紡糸速度を大き
くしても、水素透過阻止能力を示すに十分な膜厚が得ら
れることが確認できた。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の光ファイバの製造方法
は、分子内の全ての水素原子をノ＼ロゲン原子に置換し
たハロゲン化炭化水素を熱分解して、光ファイバ裸線表
面に炭素被膜を形成するものであるので、炭素被膜形成
時に光ファ、イバ裸線表面に吸着されている水分子を除
去することができるため、ファイバ表面を侵食するンラ
ノール基の生成が防止されるので、得られた光ファイバ
は高い機械強度を存するものとなる。

またハロゲン化炭化水素の熱分解時に発生するハロゲン
ラジカルはいずれも化学活性の高いもので、先ファイバ
表面に吸着されている化合物を除去して、光フアイバ表
面を清浄にするので、炭素被膜が析出しやすくなる。よ
って光ファイバの紡糸速度を大きくすることが可能とな
る。

特にハロゲン化炭化水素として、フッ素を含有したもの
を用いれば、炭素被膜形成時に化学活性の高いフッ素ラ
ジカルが発生して、光ファイバ裸線表面の微細な傷等を
エツチングにより除去できるので、機械的強度の高い光
ファイバを得ることかできる。

また光フアイバ表面に形成された炭素被膜は水素透過阻
止能力を有するものとなるので、耐水素特性に優れた光
ファイバを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光ファイバの製造方法に好適に用い
られる光ファイバの製造装置の一例を示した概略構成図
、第２図は原料化合物を変化させた場合の光ファイバの
紡糸速度と得られた炭素被膜の膜厚との関係を示したグ
ラフである。 １・・・光ファイバ裸線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 分子内の全ての水素原子をハロゲン原子に置換したハロ
   ゲン化炭化水素を熱分解して、光ファイバ裸線表面に炭
   素被膜を形成することを特徴とする光ファイバの製造方
   法