JPH03240004A - 光伝送用ポリマークラッド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」 本発明は石英系ガラス又は光学ガラスをコアとし、ポリ
マーをクラッドとする光伝送用ポリマークラッドファイ
バの製造方法に関するものであり、詳しくはラダー状ポ
リメチルシロキサンを主要クラツド材として用いるポリ
マークラッド光ファイバの方法に関するものである。

１従来の技術］ 従来、石英系ガラス（又は光学ガラス）をコアとし、ポ
リマーをクラッドとするポリマークラッドシリカ光ファ
イバ（ＰＣＦ）のクラッドポリマーとしては、シリコー
ン樹脂（特公昭５６−２３２１号公報）、フルオロアル
キルメタクリレートポリマー（特開昭５８−１２１４６
１号公報）、フッ化ビニリテ′ン／テトラフルオロエチ
レンコポリマー（特公昭５６−４１９６６号公報）、ポ
リエーテルエステルアミド（特ＩＪ昭５６−６０４０２
号公報）、紫外線硬化型フッ素化アクリレート組成物（
米国特許第４，２１１，２０９号明細書）などが用いら
れている。

しかし、これらのタラノドポリマーでは、最近要求され
ている低光伝送損失化、かしめ方式のコネクタ付けの簡
易化、光伝送損失の温度特性の安定化等の要求特性の高
度化に対応することが不可能である。

これらの条件を満たす材料として、ラダー状ボリンロキ
サン（オルガノシルセスキオキサン）がクラツド材とし
て注［］されており（米国特許第４゜８３５．０５７号
明細書）、これをクラッドとしたファイバは光透過損失
が非常に小さく、高耐熱性、高強度に加え可撓性にも優
れるものとして、期侍声れ、特に高温環境でも使用し得
る光ファイバとして研究が進められている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、このラダー状ポリメチルシロキサンをクラツド
材としたファイバは、その後の使用で２００℃〜２５０
°Ｃといった高温下にさらされるとクラッドに亀裂が発
生する場合があるという問題点があることか判明した。

本発明はこのような問題点を解消することを課題として
なされたもので、高温環境での使用においても亀裂等の
発生なく、光伝送特性に優れ、高耐熱性、高強度、高可
撓性の光伝送用ポリマークラッドファイバの製造方法を
提供するものである。

１課題を解決するための手段］ 本発明者らが上記の亀裂発生の原因を検討した結果、ラ
ダー状ポリチメチルシロキサン系樹脂組成物は塗布、焼
付炉通過という線引工程だけでは完全に硬化することが
困難であり、その後高温下にさらされると、未ゲル化成
分の揮散＝１ｆ２びに急激な硬化収縮等を起こすことに
よると考えられた。

そこで本発明者らは線引工程で樹脂組成物を塗布、硬化
させた後のポリマークラッド層付ファイバを、８０〜１
５０℃という比較的低温で更に加熱処理して、該ポリマ
ークラッド層の架橋を予め十分に進めておくことにより
、またこの加熱処理を不活性ガス雰囲気中で行うことに
より酸化反応を防止できて、使用時の高温環境での亀裂
発生を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至
った。

すなわち、本発明は石英ガラス又は光学ガラスコア外周
にポリマークラッドを有してなる光伝送用ポリマークラ
ッドファイバの製造において、コアとなるガラスファイ
バの外周にラダー状ポリメチルシロキサンを主成分とす
る樹脂組成物を塗布して塗布層を形成し、該塗布層を硬
化させてポリマークラッド層付ファイバとした後巻取り
、更に該ポリマークラッド層付ファイバを不活性ガス雰
囲気中で加熱処理することを特徴とする方法により、上
記課題を解決するものであり、本発明のポリマークラッ
ドファイバは〜２５０℃という高温環境下で使用可能で
ある。

熱処理条件としては、Ｎ、、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気
中で８０〜１５０°Ｃの温度で３日間〜１００日間の時
間が望ましい。熱処理の時間は長ければ長いほど、耐熱
性は高くなるが、十分に架橋が進んでしまえば、それ以
上の熱処理は必要ではない。

本発明による光伝送用ポリマークラ・ノドファイバが、
十分な可撓性を有するためには、クラ１．ド材とするラ
ダー状ポリメチルシロキサンを主成分とする樹脂組成物
として、ラダー状ポリメチルシロキサン（Ａ）　、ＯＨ
基を有する直鎖状ポリメチルシロキサン（Ｂ）及び溶剤
（Ｃ）からなるものを用いることが特に好ましい。

本発明に用いるラダー状ポリメチルシロキサン（Ａ）と
して、代表的には下記一般式（Ｉ）で表されるものを挙
げることができる。

本発明に用い−るラダー状ポリメチルシロキサン（Ａ）
は、数平均分子量が５０００〜１０００００のものが好
ましい。

また、本発明で用いるラダー状ポリメチルシロキサン（
Δ）は、１．４０〜１．４２の屈折率を有しており、１
．４５程度の屈折率を有する石英系ガラスまたは光学ガ
ラスをコアとするポリマークラッドファイバのクラツド
材として適している。

本発明のラダー状ポリメチルシロキサン（Δ）は、例え
ば特開昭５３−８８０９９号公報に記載されているよう
な公知の方法で製造することができる。

本発明に用いるＯ　Ｈ基を有する直鎖状ポリメチルンロ
キサン（１３）としては下記−１４Ｌ式（ＩＩ　）で表
される直鎖状ポリメチルンロキサンの側鎖又は末端にＯ
１１基を有するものであれば、特に限定されるところは
ない。

このＯ１＋基を有する直状ポリメチル７０キサン（Ｂ　
）の数平均分子♀は約５００〜］　０００００が好まし
く、特に好ましくは１０００〜２００００程度のものが
挙げられる。

該直鎖状ポリメチルシロキサン（Ｂ）の屈折率は１．４
０〜１．４４であり、ラダー状ポリメチルシロキサン（
Δ）と混合溶解し、加熱等によって硬化させた後は、１
．４１〜１．４３の屈折率となるので、１４５程度の屈
折率を有する石英系ガラス又は光学ガラスをコアとるす
ポリマークラッドファイバのクラツド材として適してい
る。

本発明に用いる溶剤（０）としては、ラダー状ポリメチ
ルシロキサン（Ａ）および０１（基を有する直鎖状ポリ
メチルノロキサン（Ｂ）と、相溶性の良いものであれば
、特に制限されるところはない。該溶剤（Ｃ）は、加熱
硬化させるときに揮散し、樹脂内に残存しないようにす
ることが好ましい。従って、揮散しやすいように、ある
程度沸点の低いものが好ましい。しかし、あまり沸点が
低いと揮散時に発泡し、被覆中に気泡が残存する問題が
ある。従って、溶剤（０）としては、沸点が７０°Ｃ〜
２００°Ｃのものが好適である。

このような溶剤（Ｃ）として、例えばエタノール、ｎ−
７”ロバノール、インプロパツール、ｎ−ブタノールな
どのアルコール類、メチルエチルケトン、ジエチルケト
ン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸−ｎ−ブチル等のエ
ステル類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等を
用いることができる。

本発明で用いるラダー状ポリメチルシロキサン（Ａ）を
、ＯＨ基を有する直鎖状ポリメチルシロキサン（Ｂ）と
溶剤（Ｃ）に分散または溶解してなる樹脂組成物は、常
温で粘稠な液体であり、溶剤（Ｃ）の量を調整すること
によって、石英系ガラス又は光学ガラスからなるファイ
バコア上に容易に塗布可能な樹脂組成物を得ることがで
きる。

また、該樹脂組成物を塗布した後加熱することにより、
溶剤（Ｃ）は揮散し、ラダー状ポリメチルシロキサン（
Ａ）及び／又は０１１基を有する直鎖状ポリメチルシロ
キサン（Ｂ）の間で縮合反応が生じて硬化して、強靭で
耐熱性に富む塗膜を形成することができる。

本発明において、ＯＨ基を有する直鎖状ポリメチルシロ
キサン（Ｂ）とラダー状ポリメチルシロキサン（Ａ）の
配合比率を調整することにより、クラッド層の硬度、耐
熱性を任意に調整することがてきる。

すなわち、ラダー状ポリメチルシロキサン（Ａ）の配合
比率を大きくすると硬度が大きく耐熱性に優れたクラッ
ド層を形成することができる。また、直鎖状ポリメチル
シロキサン（Ｂ）の配合比率を大きくすると、材料自体
の伸びが大きくなり。可撓性に優れたクラッド層を形成
することができる。

さらにコアとなる石英系ガラス又は光学ガラスの繊維は
、従来のポリマークラッドファイバに用いられるものと
同様でよい。すなわち、高純度の石英系又は光学ガラス
を溶融紡糸して製造すればよい。

本発明の製法を具体的に説明すると、ポリマークラッド
層の形成は、まずコアとなるガラス母材を溶融紡糸して
ファイバとし、該ファイバ外周にダイス等によりラダー
状ポリメチルシロキサンを主成分とする樹脂組成物を塗
布して塗布層を形成し、続いて熱硬化炉中に導入するこ
とにより該樹脂組成物塗布層を硬化してポリマークラッ
ド層を有するファイバとする。更に該ポリマークラッド
層付ファイバを８０〜１５０°Ｃの不活性ガスで置換し
た恒温槽中で数日間〜必要期間熱処理することにより、
ポリマークラッド層は強靭な皮膜となる。

熱処理は、−・定温度に長時間する方法のほか、比較的
低温から初めて段階的に昇温する方法によってもよい。

［作用］ 本発明の光伝送用ポリマークラッドファイバはクラツド
材としてラダー状ポリメチルンロキサンを主成分とする
樹脂組成物を塗布、硬化し、巻き取−）た後、さらに不
活性ガス不活性中で熱処理を加え十分に架橋を進めであ
るので、その後高温下に放置しても亀裂等の発生の問題
もなく、耐熱性に優れている。

本発明の如く、Ｎ１．へｒ等の不活性ガス雰囲気におい
て加熱処理することによって、クラッド層であるラダー
状ポリメチルシロキサンの強靭■つ耐熱性に優れた皮膜
を形成できる理由は、次のように考えることができる。

すなわち。クラッド剤として石英ガラス系又は光学ガラ
ス１−に塗布されたラダー状ポリメチルシロキサン（Δ
）、ＯＨ基を有する直鎖状ポリメチルシロキサン（Ｂ）
、溶剤（Ｃ）からなる樹脂組成物は、熱硬化炉中でラダ
ー樹脂組成物ポリメチルシロキサン（Ａ）間、もしくは
ラダー状ポリメチルシロキサン（Δ）とＯＨ基を有する
直鎖状ポリメチルシロキサン（ｒ３）の間で綜合反応が
生じるが、線引き機の熱硬化炉を通過する時間が短いた
め、硬化反応は十分には進行しない。こうして得られた
ポリマークラッドファイバを８０〜１５０°Ｃの↑０温
槽で熱処理を施すことにより、上記の縮合反応を更に進
めることができる。

しかし、８０〜１５０°Ｃの熱処理においては、−Ｉ−
記の縮合反応と同時に酸化反応とそれによる分ノー鎖の
切断も生じ、結果として皮膜強度の向上は１−１覚まし
いものではない。ところが不活性ガス雰囲気中において
上記熱処理を施す場合は、酸化劣化反応が起こらず、更
に効果的に縮合反応とそれによる硬化膜の形成を実現す
ることができる。

また、クラッド層のラダー状ポリメチルシロキサンにＯ
Ｈ基を有する直鎖状ポリメチルシロキサンを配合するこ
とによって、ラダー状ポリシロキサン本来の高耐熱性、
高強度という性質に加えて、十分且つ適度な伸びを持た
せることができるため、きわめて可撓性に優れたポリマ
ークラッドファイバを得ることができる。

そして、本発明では溶剤（Ｃ）を加えることによりガラ
ス（ファイバ）上に塗布する際に適当な粘度に調整でき
るので、作業性を向上できる。

［実施例コ 以下、実施例に基づき本発明の構成及び効果をさらに詳
細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。。

比較例１ 屈折率１．４２、平均分子ｆｆ１６０００でフレーク状
のラダー状ポリメチルシロキサンを、屈折率１゜４３粘
度３００ｃｐｓ、平均分子１１００００で側鎖の一部が
アルコール（〜ＲＯＨ）となっている直鎖状のジメチル
シロキサン系シリコーンオイル（上記Ｒは炭素数１〜３
のアルキル基であり、ＯＩＩ含有晴は　２．１％で７あ
る）とｎ−ブタノールに９：１：２の重量比で溶解させ
、屈折率１．４２、粘度６０００　ｃｐｓの樹脂組成物
を製造した。無水合成石英棒を用いて外径２００μｍの
コアファイバに線引きすると同時に、上記で得た樹脂組
成物をダイスにより該ファイバに塗布し、焼付炉を通し
て約２５０℃で熱硬化させることにより、第１図に示し
たような外径２５０μｍのポリマークラッドファイバを
作成した。得られた光ファイバ（比較品）　１　　ｋｍ
長さのものについて波長８５０μｍでの伝送損失を測定
したところ、７．５ｄＢ／に−と良好であった。しかし
、このファイバを２００℃の恒温槽中に２４時間放置し
たところ、クラッド層に亀裂の発生しているところが見
つかった。

実施例１ 比較例１と同じ樹脂組成物を調製し、比較例１と同様に
無水合成石英棒を外径２００μｍのコアファイバに線引
きすると同時に該樹脂組成物をダイスにより塗布し、２
５０℃の焼付炉を通して熱硬化させることにより、第１
図に示したような石英ガラスフ７′１とポリマークラッ
ド２からなる外径２３０μｍのポリマークラッドファイ
バ（比較′；＋１と同じ）を得た。このものの波長８５
０μｍでの伝送損失は７．５ｄＢ／に＋ａであった。こ
のファイバ　ｌｋｍ長さのものについて１００℃のＮ、
ガスで置換した恒温槽中に３０［１間保持する熱処理を
行い、本発明のポリマークラッドファイバを得た。

該熱処理したファイバ（本発明品）の波長８５Ｑｎｍで
の伝送損失を測定したところ、７．５ｄＢ／ｋｎ＋と伝
送損失増は見られなかった。また、亀裂の発生は全くな
かった。更に該ファイバを２００°Ｃの恒温槽中に７０
間放置したところ、亀裂の発生は見られず、また伝送損
失増もなかった。

また更に、該ファイバを５■φのマンドレルの周りに沿
わせ１８０°屈曲させたところ、３０．０００回までフ
ァイバの破断は見られず、非常に可撓性に優れていた。

実施例２ 比較例１と同じ樹脂組成物を調製し、比較例１と同様に
無水合成石英棒を外径２００１ｔｍのコアファイバに線
引きすると同時に該樹脂組成物をダイスにより塗布し、
２５０°Ｃの焼付炉を通して熱硬化させることにより、
第１図に示したような石英がラスコアＩとポリマークラ
ッド２からなる外径２３０　ｕ　ｍのポリマークラッド
ファイバ（比較品と同じ）を得た。このものの波長８５
０μｍでの伝送損失は７．５ｄＢ／ｋｓであった。この
ファイバ　ｌｋｍ長さのものについてＮ、ガスで置換し
た恒温槽中に８０℃で１日間、１００℃で２日間、１２
０°Ｃで２０間、１５０℃で１日間保持の計７［１間保
持する熱処理を行い、本発明のポリマークラッドファイ
バを得た。

該熱処理したファイバ（本発明品）の波長８５Ｑｎｍで
の伝送損失を測定したところ、７　、５　ｄＢ／ｋｍと
伝送損失増は見られなかった。また、亀裂の発生は全く
なかった。更に該ファイバを２００℃の恒温槽中に７日
間放置したところ、亀裂の発生は見られず、また伝送損
失増もなかった。

また更に、該ファイバを５ｍ＠φのマンドレルの周りに
沿わせ１８０°屈曲させたところ、３０．０００回まで
ファイバの破断は見られず、非常に可撓性に優れていた
。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の光伝送用ポリマークラッ
ド光ファイバは、クラツド材としてラダー状ポリメチル
シロキサンを主成分とする樹脂組成物の反応硬化物を用
い、これを塗布、硬化して巻き取った後、さらに不活性
ガス雰囲気中で熱処理を加え、酸化劣化反応を抑制しつ
つ樹脂組成物の架橋を上置に進めているので、その後高
温環境下で長時間使用してもクラッド層の亀裂発生がな
く、強度、光伝送特性、耐熱性、可撓性のいずれもが優
れたものである。また、本発明の熱処理条件は、ファイ
バ製造直後の光伝送損失特性の増加を来さず、また、巻
取り後の処理であるため、装置、工程共に簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光伝送用ポリマークラッド光ファイバ
の一具体例の断面図であり、図中１はガラスコア、２は
ポリマークラッド（ラダー状ポリメチルシロキサンを主
成分とする樹脂組成物の反応硬化物）を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）石英ガラス又は光学ガラスコア外周にポリマーク
   ラッドを有してなる光伝送用ポリマークラッドファイバ
   の製造において、コアとなるガラスファイバの外周にラ
   ダー状ポリメチルシロキサンを主成分とする樹脂組成物
   を塗布して塗布層を形成し、該塗布層を硬化させてポリ
   マークラッド層付ファイバとした後巻取り、更に該ポリ
   マークラッド層付ファイバを不活性ガス雰囲気中で加熱
   処理することを特徴とする光伝送用ポリマークラッドフ
   ァイバの製造方法。
2. （２）該ラダー状ポリメチルシロキサンを主成分とする
   樹脂組成物が、ラダー状ポリメチルシロキサン（Ａ）、
   ＯＨ基を有する直鎖状ポリメチルシロキサン（Ｂ）及び
   溶剤（Ｃ）からなることを特徴とする請求項（１）記載
   の光伝送用ポリマークラッド光ファイバの製造方法。