JPH04191706A - 光フアイバ及びその製造法 - 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〕 本発明は光ファイバに係り、特に高度の熱安定性を有す
る光ファイバＪ二・関する こ従来の技術及び解決すべき課題〕 従来より、芯材を石英あるいは光学ガラス、鞘材をプラ
スチックとしたポリマークラッド石英光ファイバ（以下
ＰＣＦという）が知られており、特に大口径、高開口数
、低伝送損失であるという特徴を生力為し、光伝送距離
が５−以下の光通信用、元ファイバやａａｆｊｌ伝送用
、ライトガイド、エネルギー伝送用光ファイバとして広
範な分野で使用されている。

ＰＣＦの鞘材としては１）低屈折率であること２）高度
な透明性を有すること３）芯材との密着性に優れること
が要求され例えば熱硬化型や光硬化型のシリコーン樹脂
、弗素含有樹脂などがある。しかるに上記ｌ）〜３）の
条件を清だした架橋タイプの鞘材の探索は畷しくこれら
の条件を備えると共に、充分な耐熱性を有するものは今
だ開発されていなＡｏ また、テトラフルオロエチレン−へキサフルオロプロピ
レン共重合体、あるいはテトラフル寸ロエチレンーフツ
化ビニリデン共重合体を鞘材として用いたＰＣＦが開発
さｎて力る（％公昭４８−２５６６５号、特開昭５１−
５２８４９）がこれら鞘材は結晶性で重合体であるため
、白濁しておりこれら重合体を鞘としたＰＣＦの伝送損
失は大きなものとなり上記目的を達成しにくいという難
点がある。

また、ＰＣＦの鞘材被覆方法としては無機系芯材ファイ
バ上に液状の晴材を塗布（２熱及び光にエリ架橋硬化す
る方法、鞘用重合体を溶融被覆する方法、鞘材重合体を
溶剤ｉｎ溶雫した溶液を芯ファイバに塗布した後溶剤を
蒸発し、乾燥させる方法が一般的である。

ところが、上記方法Ｃ二で作られたＰＣＦは経時的に特
性が変化するという電点かあり、光伝送損失がｌ　Ｑ　
ｄＢ／／＆ｓ　以下に高論光伝送特性を要求されるＰＣ
Ｆにおいては、この経時変化はＰＣＦを使用してゆく上
で大きな障害となっていた。

〔課題を解決するための手段〕 そこで本発明者等は信頼性の高いＰＣＦを開発すること
を目的として検討しＰＣＦ上に設けた鞘材重合体につい
てその耐熱性及び低伝送損失化を向上せしめることに工
っでその目的を達成しうることを見出し本発明を完成し
たものであり、本発明は芯材が石英多成分ガラスあるい
はフッ化ガラス等の透明な無機ガラスからなり鞘材が透
明な有機重合体からなる芯−鞘構造を有する光ファイバ
であり鞘重合体中の残存量量体もしくは残存溶剤量が１
重量も以下であることを特徴とする光ファイバ、及び芯
材ファイバ上に鞘重合体溶液を同心円状こ塗付して鞘層
を形成した後、遠赤外線ヒーターにて鞘材中の揮発分が
１重量嘔以下となるように処理することを特徴とする光
ファイバの製造法及び装置Ｃ二ある。

鞘層を形成した重合体中【二重量体や、溶剤の如き揮発
分が１重量％を越えて残存した無機ガラス系光ファイバ
は高温環境下ζ二おいて液体の揮発を生じ、鞘材の均質
性を損ない光ファイバの機種的強度を低下させ、また芯
−稍界面整合性を乱し、伝送損失の増加を招く。鞘を形
成する重合体中の揮発分は鞘を形成している重合体１Ｃ
：エリ若干異なるが、その量が１重量壬以下の残存量で
あるなら光ファイバの通常の使用条件下ではＰＣＦの性
能Ｃ二悪影響を及ぼすことはない。

本発明のＰＣＦを得る方法と１．では芯材ファイバ上に
熱及び光硬化樹弓旨前駆体を同心円状１＝塗付した後、
熱及び光エネルギーにより架橋重合させる方法及び芯材
ファイバ上に鞘重合体溶液を同心円状こ塗付した後、熱
エネルギーにより溶液中の溶剤を蒸発せしめる方法を用
いることができ、輪形成重合体中の残存単量体、残存溶
剤を主とする揮発分を１重量鴫以下とする方法として従
来は熱硬化型あるいは光架橋硬化型−材を用いる方法に
おいては熱及び光エネルギーのパワーアップ、硬化時間
を長くすること、重合開始剤の添加量の増大などにより
対処してきたが本発明者の検討では、このような方法Ｃ
二よって鞘層中の揮発分を１重量憾以下に常に保持する
ことは極めて碓しかった。一方、鞘形成用重合体の有機
溶剤溶液を芯材ファイバ上に塗付した後外部より熱風に
より加熱し溶剤を乾燥させる方法を用いるが、この熱風
乾燥方式によって鞘材中の揮発分を１重量鴫以下まで乾
燥させるには長時間を要し実用的な方法ではなかった。

木発朋者笛は輪形成重合体中の揮発分か１重量優以下に
低減させる方法Ｃ二ついて鋭意検討（７遠赤外保ヒータ
ーｆ二で鞘材１を熱処理することにより上述した問題点
を一挙２二解決しうることがわかった。本発明を実施す
るに際して用いる遠赤外線とは５〜１．０　ＯＯａｍ　
　の範囲の周波数の熱源であり、遠赤外線ヒーターの放
射波長としてはおよそ２−５〜３０μ屑　である。熱風
乾燥法は外部からの加熱と表面からの伝熱Ｃ：より複写
体の温度を上昇させる方法がとられるため鞘層表面に形
成された薄膜Ｃ二より、揮発分の鞘層工りの揮散が阻害
されるのであるが遠赤外線ヒ−ター加熱では萄形成重合
体の分子蚕動吸収により温度を上昇させるため内″Ｓｔ
で均一に瞬時Ｃ：加熱することができ、それゆえ効率良
く鞘材中の揮発分を容易に１重量％以下とすることがで
きる。

なお、鞘剤中の揮発分は鞘材］　００　ｍｇ　　を適宜
な有機溶剤【−で抽出し、抽出液をガスクロマトダラム
にて測定した。

本発明に用いる芯材は石英、多成分ガラス、フッ化ガラ
スからなる。

本発明Ｃ：甲いる鞘材はフッ素化アクリレート、フッ素
メタクリレート重合体、例えばトリフルオロエチル（メ
タ）アクリレート、ペンタフルオロプロピル（メタ）ア
クリレート、ヘキサフルオロインプロピル（メタ）アク
リレート、パーフルオロオクチル（メタ）アクリレート
の単独重合体、共重合また他の共重合可能な単量体との
共重合体フッ素化（メタ）アクリレートと２官能以上の
架橋剤を架橋重合した架橋重合体α−フルオロアクリレ
ート重合体、さらに下記一般弐ｍ、（ＩＩＩ、（釦で表
わされる重合体ユニットを有する重合体及び他の共重合
可能な単量体との°共重合体も例示できる。

＋ＣＦｚ−ＣＦ−ＣＦ−ＣＦ２＋　　　　　　　　　　
　　　　ｆＩｒ）０−（ＣＦ２）、　　　　（ｎはｌ又
は２）＼　／ 本発明の光ファイバは鞘材の外層に、その機械的強度耐
環性を向上する目的で１層以上の保護層を設けても良く
、その構造には何ら規足されない。

以下実施例に従がい、本発明をさらに詳しく説明する。

次に本発明を実施するｆ：際して量論る光ファイバ製造
装置について説明する。

第２図及び第３図は従来用いられてきた無機系光ファイ
バの製造装置の概略図であり、第１図は本発明の光ファ
イバ製造装置の概略図である。

これらの図中、（１）はガラス母材、（２）はガラス溶
融炉、（３）は芯径測定器、（４）は鞘材コーティング
ホット、（５）は紫外線炉、（６）は光ファイバ径測定
装置、（７）は引取りローラー、（８）は排気ダクト、
（９）は遠赤外線ヒーター、α１は戸内温度測定用熱電
対、１１１）は熱風乾燥筒、（２）は熱風発生器である
。

第１図は鞘形成材として有機重合体の溶液を用いる場合
の本発明の装置を示したが、第２図の紫外線炉（６）又
は熱風乾燥筒Ｕの後に遠赤外線ヒーターを設けること（
二より本発明の光ファイバ製造装置に変換することがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明によると無機系光ファイバの光伝送特性を径時的
変化を著るしく低減させたものとすることができ、従来
開発されてきたＰＣＦに比べその信頼性は極めて高いも
のである。

（実施例１） ２、２．３．　＆　３−ペンタフルオロプロピルアクリ
レート　　　　　（５Ｆ人）　４０重＃チｔＨ，ＩＥ−
１，２Ｆ（，２Ｈ−パーフルオロデシルアクリレート　
　　　　　　（１７ＦＡ）　　４０重量嗟トリメチロー
ルプロパントリアクリレート（Ｔ〜ＩＰＴＡ！　　１５
重量憾 ペンデルジメチルケタール　　　　５ｉ量１１の混合物
を鞘材前駆体として調整した。

外径３０屑贋φの石英母材を２１２０℃の溶融温度にて
溶融し、５０７ｍ　／　ｗｉｎにて線引き、外径２００
μｍ　の芯ファイバを形成した後引続いて鞘材被覆ダイ
スより上記鞘材前駆体を芯ファイバ上に塗布し、１２０
　Ｗ／　ｃｒｓ　　の紫外線照射炉にて０５秒間紫外線
照射した後、２００℃の遠赤外炉内を通過せしめて鞘外
径２３０μのＰＣＦを得た。得られた光ファイバの鞘材
のガラス転移温度は１２８℃であり、また輪中の残存量
体量をガスクロ法にて求めたところ０６重量幅であった
。この光ファイバの伝送損失は４ｄＢ／＜ｍであった。

またこの光ファイバの経時変化特性を測定した結果を＄
１表に示した。

（比較ｆｌ１１） 実施例Ｉにで鞘材組成物としてトリメチロールプロパン
トリアクリレートの量を１９重量優ペンデルジメチルケ
タールの量を１重Ｉチとしたものを用い、遠赤外線処理
を施さない以外は実施例１とｒ′ｉｉＩ様の方法（二で
ＰＣＦを得た。

得られたＰＣＦ鞘材中の残存単量体１０００重量僑であ
り伝送損失は４　ｄＢ／ＩＣｍ　であった。この光ファ
イバの特性を第１表こ示した。

（実施例２） α−フルオロ２．２．３．３．３へキサフルオロプロピ
ルアクリレート　　　（α−Ｆ５ＦＡ）　　３９重量憾
α−フルオロヘキサフルオロイソプロピルアクリレート
　　　　　　　（ａ−Ｆ６ＦＡ）　　６重重量壬の混合
物に ｎ−ブチルメルカプタン　　　　α８重量鴫アゾインブ
チルバレロニｈｌｌル（ＡＩＢＮ＋　　α２重量傷　を
加え７０℃において５時間塊状重合し、１８０℃にて真
空脱揮して鞘材重合体を得た。得られた鞘材重合体の屈
折率は１．３６４、ガラス転移温度は１０２℃であった
。この鞘材重合体をアセトンに溶解し、２０重量％鞘材
重合体溶液を調整した。

第１図に示した光ファイバ製造装置を用い外径３　Ｑ　
ｍｒＲφの石英母材を２１２０℃の溶Ｍ温度Ｃ二で溶融
し３０ｍ／引ｎに線引さ、外径２００μｍ　の芯ファイ
バを形成した。硝材被覆ダイスより上記鞘材重合体溶液
を芯ファイバ上に塗付し、ヒーター温度２７０℃、雰囲
気温度２００℃の遠赤外線ヒーター簡を５秒間通過させ
、鞘層の乾燥を行ない鞘外径２３０μのＰＣＦを得た。

得られたＰＣＦ鞘材中の残存アセトン量をガスクロ法に
て求めたところ０４重量％であり、伝送損失は６　ｄＢ
廓であった。

（比較例２） 実施例２で用Ａたものと同じ鞘材重合体溶液を用い、第
３図Ｃ二足した光ファイバ製造装置ｌ二で母材を５　ｍ
／Ｉｉｎ　Ｅ二で線引きした芯ファイバ上に塗付し、ヒ
ーター温度２７０℃の熱風発生機を経て、熱風を光ファ
イバ表面Ｃ５ｒＲ／ｓｅｃの速度でファイバ進行方向と
垂直な向きに６０秒間ふき付け（雰囲気ｔＪｊＬ度Ｚｏ
ｏ℃）、鞘層の乾燥を行なった。得られたＰＣＦｑ材中
の残存アセトンは５７重量鴫であり、伝送損失は７ｄＢ
／ｋｍであった。得られた光ファイバの特性を評価した
結果を第１表に示した。

（実施例３） パーフルオロ２．２−ジメチル−１，３−シオキンール
（Ｐ　Ｄ　Ｄ　１　　　　　　７０　ｎｏ／　４にテト
ラフルオロエチレン　（ＴＦＥ）３０　ｔｘｏｉ　４の
共重合体（屈折率Ｌ３０８、ガラス転移温度１７０℃）
をパーフルオロ（２−ブチルテトラヒドロフラン）シ：
溶解し上記共重合体の２０重量％の鞘材１合体溶液を調
整した。第１図に示した光ファイバ製造装置に、外径３
　Ｑ　ｍｒｎφの石英母材を２１２０℃の溶ＷＩ＠ｔ　
ｔ＝て溶融し３０ｒｘ／ｍｉｎの速妾で線引き、外径２
００μｍの芯ファイバを形成した！、＃！ｓ材複覆ダイ
被覆り上記鞘材重合体溶液を芯ファイバ上に、を付１２
、ピー４−温変２７０℃の遠赤外線ヒーター筒内を５秒
間かけて通過させ硝材の乾燥を行ない鞘外径２３０ｐの
ＰＣＦを得た。得られたＰＣＦ硝材中の残存溶剤をガス
クロ法にて測定１−だところα３重量幅であり伝送損失
は５　ｄＢ、Ａｍ　であった。

この光ファイバの特性を評価した結果を鷹１５に示した
。

（比較例３） 実施例３で剛力た鞘材１合体溶液と川−のものを用い、
第３図に示した光ファイバ製造装置にて母材を５　ｍ／
ｍｒｎにて線引きして作った芯ファイバ上（ユ鞘材溶液
を黴付し、ヒーター温度２７０℃の熱Ｉｔ発生機を経て
、熱風を光ファイバ表面に５　ｍ／ｓｅｃの速度でファ
イバ進行方向と垂直な向きＣ１６０秒間ふき付け、鞘材
の乾燥な行ｔつな。得られたＰＣＦ、１１？材中の残存
溶剤量をガスクコ法にて測定したところ１’１３重量傷
であり、その伝送損失は７ｄＢ／１ＣＩＩ　であった。

得られたＰＣＦについて耐熱評価結果を第１表Ｃ二足す
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ファイバ製造装Ｆの概略図であり、
第２図及び第３図は従来中層られてさた元ファイバ製＠
装置の概！ｌ＄８図でちる。 ２・・・ガラス母材溶融炉、３・・・芯径ｆＪ１１定装
置、４・・・鞘材コーティングポット、６・・・元ファ
イバ径到定器、９・・・遠赤外線ヒーター特許出願人　
三菱し・ｒヨン株式会社 代理人　弁理士　　１）村　武　敏 第１図　　　　　第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）芯材が透明な無機質ガラスからなり鞘材が透明な有
   機重合体からなる芯−鞘構造を有する光ファイバであり
   鞘重合体中の揮発分が１重量％以下であることを特徴と
   する光ファイバ ２）透明な無機質ガラス芯の外周に透明で低屈折率の有
   機重合体の溶液を塗布し、遠赤外線ヒーターにて処理し
   、揮発分含量が１重量％以下の鞘層を形成せしめること
   を特徴とする光ファイバの製造法 ３）母材溶融炉、芯光ファイバ径測定器、鞘材コーティ
   ングポット、遠赤外ヒーター、光ファイバ径測定器、及
   び引取りローラーより構成された光ファイバ製造装置