JPH03187956A - カーボンコートファイバ - 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］ 本発明は石英系光ファイバ外周にカーボン被覆層をイｆ
してなるカーボンコートファイバニ関−Ｊ−ルものであ
る。

１従来の技術 石英系光ファイバは、非常に細径であるに加えその材質
の特性もあって、機械的強度の信頼性に欠けている。

そこで、機械的強度向上の対策として、無機材料をガラ
スファイバの周囲に薄くコーティングを施ス（ハーメチ
ックコーティングとも呼ばれている）試みがなされてき
た。数ある無機材料の中でもカーボン（Ｃ）は、最も代
表的なコーテイング材質である［例えば特公昭３８−１
０３６３号公報、ＥＰ０３０８１４３号、ニー、シー、
ペク、［ジャーナル　イブ　ライトウニイブ　チクノロ
シイ］ｖｏ１．　Ｌ　Ｔ−４、Ｎｏ、　８．１０４８〜
１０６０頁（１９８６年８月）等の文献参照］。

これらのハーメチックコートは、■Ｈ，Ｏを通さないた
め、これを設けたファイバが破断しにくい、すなわち、
静疲労特性が良好となる、■耐Ｈ２特性に優れている、
■耐薬品性（アルカリその他）に優れている、の■乃至
■のような利点がある。

なお、上記■について補足すると、ガラスファイバの破
断は、Ｈ２Ｏとガラスが下記のように反応して、５ｉ−
０−３ｉの結合が切れてしまうことにより生起すると考
えられているので、ファイバ外周の被覆材料がＨ，Ｏを
通過させないことが破断防止には重要である。

ＯＨ０Ｈ ８ｒ−０−８＋−１−１１ｙＯ→−ｓｉ＋５ｉ１−発明
が解決しようとする課題１ カーボンコートファイバは上記のような利点をもつ反面
、引張り強度が弱いという欠点を有している。

これは、カーボンコートをＣＶＤ　（化学蒸着）法を用
いて行うことに原因していると考えられる。

気相中で生じたカーボン粒子が石英表面に堆積するとい
うＣＶＤ法のメカニズムでは、カーボン粒子が石英表面
に傷をつけることを避けるのは、殆ど不可能と考えられ
る。

本発明の目的は、このような現状に鑑み、引張強度の劣
化のないカーボンフートファイバラ提供するところにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明者等は、鋭意研究の結果、石英系光ファイバ外周
にカーボン被覆層を有してなるカーボンコートファイバ
において、該カーボン被覆層の厚さが１０〜１００人で
あることを特徴とするカーボンフートファイバが」二記
の目的を達成できると、見出した。

第１図は本発明の一具体例の断面図であって、１のガラ
スファイバの外周に１０〜１００人のカーボン被覆層２
が設けである。なお、第１図には示していないが、カー
ボン被覆層の外周には、更に有機樹脂等からなる被覆層
を、この種の技術分野における公知手段により設けるこ
とができる。

本発明に係るガラスファイバとしＣは石英系ガラスから
なるものであれば、材料の組成やファイバ構造に特に限
定されるところはなく、クラッドが純石英のもの、フッ
素等を添加した石英のもの、さらに応力付与部として最
外層にＴ　＋　Ｏｖをドープしたものなど種々のものを
用いることができる。

ガラスファイバ外周の厚さ１０〜１００人のカーボン被
覆層は、例えばＣ，Ｈ，等の炭化水素類、ＣＣａ、等の
ハロゲン化炭化水素類を原料として、ガラスファイバ上
で原料を熱分解することにより、ガラスファイバ表面に
サイ１〜１０人未満程度のカーボン微粒子を析出堆積せ
しめることで、形成できる。膜厚は、原料濃度で調節す
るのが簡便である。

［作用］ カーボンコートファイバの強度を左右する表面の傷には
次の２つのものが存在する。

１）石英の５ｉ−０のネットワーク形成−Ｌどうしても
生じる凹凸による傷。

２）外的な因子により表面に生じたマクロな傷。

第２図には、通常の（カーボン被覆層のない）石英系フ
ァイバの引張強度試験の結果を示す。横軸に引張強度（
ｋｇ）、縦軸に破断確率（％）をとり、ワイブルプロッ
トしたものである。通常、外径１２５μｍの石英系ファ
イバは、前記ｌ）のミクロな傷の存在により、６ｋｇ程
度の引張強度をかけると初めて破断する。しかし、空気
中のダストや線引き中の他の要因により表面に傷［前記
２）の傷コが入るため、僅か２〜３ｋｇ程度の引張強度
をかけると破断に至る低強度な部分が、必ず存在してい
る。

第３図には、カーボン膜厚〜３００人のカーボンコート
ファイバの引張試験の結果を、第２図と同様に示す。通
常の光ファイバと異なり、２〜３ｋｇ程度で破断する低
強度部が存在せず、カーボンコートにより、空気中のダ
スト等の製造中の外的な因子による石英表面の傷生成は
な（なったと思われる。一方、石英の５ｉ−０のネット
ワークの凹凸が反映している６ｋｇ程度で破断する部分
はなくなり、このことから、カーボンコーティングの際
にカーボン微粒子による非常に細かな傷がついてしまっ
たことが判る［前記のニー、シー、ペクの報文参照］。

そこで、本発明者等はごく薄（カーボン層をコーティン
グすることにより、高強度部分を残し、低強度部分を失
くすという手法を考えつき、実験したところ、所期の引
張強度を有するカーボンコートファイバを実現できた。

本発明においては、カーボン被覆層の膜厚は１０〜１０
０人が好ましい。１０人を下限値とした理由は、膜が均
一に生成するに必要な厚さだからであり、上限値の１０
０人は、これ以」―の厚さにカーボンコートするとマク
ロな傷（強度６　ｋｇ）の生成につながるからである。

なお、カーボンコートする第１１−Ｉ的である外部環境
の影響遮断に対しては、カーボン膜を余りに薄くするこ
とは不利な感をＩｊ４えるかもしれないが、１１、Ｏや
ＮａＯＨ等の薬品の侵入による破断は、そもそも低強度
部分から起こるという事実を考慮すると、実際的にはさ
して大きな不利益はない。また、耐Ｈ、特性に関しても
、通常のファイバに比べて良い特性を有していることは
明らかである。

［実施例」 実施例１ 表１に示す種々の膜厚を有するカーボンコートファイバ
を作製し、該カーホンコートファイバについて張力を測
定しながら破断にいたるまで引張り、破断時の張力（引
張強度）を比較した。膜厚測定はオージェ電子分光にて
行った。測定結果も合わせて、表１に示す。

表１ 表１の結果から明らかなように、膜厚１０〜１００人で
、引張強度は大きくなっている。また、２００Å以上の
ものはかえって引張強度が低下している。

実施例２ 表１に示したカーボンコートファイバのウチ、膜厚Ｏ（
比較品）、５０人（本発明品）、３００人（比較品）の
３品について、種々の特性を比較し、表２にその結果を
示す。各試験の実施の態様は以ドの通りである。

動疲労特性注１）； 動疲労試験から求めた疲労パラメータである。引張り法
による。ゲージ長２０ｃｍ、歪み速度５〜１００％／分
、サンプル数２０本、２５℃、５０％ＲＨ０ 静疲労特性性２）： 静疲労試験から求めた疲労パラメータである。巻き付は
法による。マンドレル径　３．０〜４　、０　ｍｍφ、
サンプル数２０本、２５℃、５０％Ｒｌ−１。

耐Ｈ、特性１ｊ３）　　； １００℃、■］、１気圧雰囲気中に２０時間浸漬した時
の水素ピークの増加１１ｔ０耐アルカリ特性注４）； １０％Ｎａ０１−１水溶液中に浸漬した時の破断までの
時間。

０ 以上の実施例の結果から、本発明のカーボンコートファ
イバは高強度で疲労特性が優れ、且つ耐環境性にも優れ
た光ファイバであることが判る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のカーボンコートファイバは
、高強度で且つ破断しがたく、耐環境性にも優れている
。したがって本発明は海底ケーブル用光ファイバの分野
に利用して非常に効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るカーボンコートの一興体例の断面
図、第２図はカーボンコートのない従来品ファイバの引
張試験結果をワイブルプロットした図表であり、第３図
はカーボンコート（膜厚３００人）したファイバの引張
試験結果を第２図と同様に示した図表である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 石英系光ファイバ外周にカーボン被覆層を有してなるカ
   ーボンコートファイバにおいて、該カーボン被覆層の厚
   さが１０〜１００Åであることを特徴とするカーボンコ
   ートファイバ。