JPH0421548A - 光伝送用ガラスファイバ - 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、外周に被覆を有する光伝送用ガラスファイバ
に関し、特に耐熱性にすぐれ、高温で使用可能な光伝送
用ガラスファイバに関するものである。

（従来の技術） 従来、ガラスファイバは、力′ラス単体では外傷により
容易に破断するために、その外周に熱硬化性、紫外線硬
化性、あるいは、熱可塑性の樹脂を被覆して、保護され
たガラスファイバを形成し、光伝送路体等に使用されて
いる。

特に近年、特殊環境下での光ファイバの適用が望まれて
おり、油井発掘、機器、電力−光複合ケーブル、人工衛
星内ケーブル等高熱エネルギー、あるいは放射エネルギ
ーに曝される環境下で使用可能な耐熱性光ファイバの要
求が大きくなっている。

また、光伝送用以外にもカスクロ７トクラフイに用いる
キャピラリカム等のガラスファイバにも耐熱性被覆の要
求が大きい。

このような耐熱性被覆材としては、従来ポリイミドが用
いられていた。

（発明が解決しようとする課題） ポリイミドは他の樹脂に比べて耐熱性に秀れているが４
００℃以上では分解してしまう。

また、ラダー状ポリオルガノシロキサンも耐熱被覆材と
して検討されているが（特開昭５３−８８０９９号公報
）、４００℃近傍で側鎖の分解がおこり、これ以上の温
度では塗膜として十分な特性を保つことができない。

一方、被覆手段としてアモルファスカーボンを用いる方
法も検討されており、炭化水素化合物を化学気相法（Ｃ
ＶＤ法）により分解して、カーボンを堆積することによ
ってガラスファイバ表面にコーティングしているが、膜
厚は０１μｍ以下と非常に薄い。

従って、このままでは十分な保護強度を保持することが
できない。そこで通常はこのアモルファスカーホン層の
上にさらに紫外線硬化型のウレタンアクリレート等の樹
脂を被覆することとなるが、ファイバ全体として十分な
耐熱性のあるものが得られない。

（課題を解決するための手段） （１１本発明者らは、上記の問題点を解決するためにポ
リカルボジイミド樹脂を前駆体とするアモルファスカー
ボンを被覆として有するガラスファイバが４００℃〜８
００℃といった高温でも使用可能であり、被覆として十
分な機械強度を示すことを見出した。

ポリカルボジイミドを溶剤にとかすことにより適度の粘
度に調整することができ、第２図に示す如く、従来の装
置と同等の装置を用いて線引直後のガラスファイバの表
面にダイス等により塗布することができる。このファイ
バを焼付炉中を通し溶剤を飛ばし、ポリカルボジイミド
の塗膜が形成される。

さらに、このファイバを不活性カス中１０００℃程度で
焼成することにより、ポリカルボジイミドがアモルファ
スカーボンとなり、耐熱性に秀れ、かつ厚い皮膜の形成
されることを見出し、本発明を完成することができた。

（２）　　本発明のポリカルボジイミドは、触媒存在下
でダイスシアネートの脱炭酸縮合反応により合成される
。

ｎ０ｃＮ−Ｒ−ＮＣＯ−一→（−Ｒ−Ｎ＝Ｃ＝Ｎ　）　
、　＋ｎＣ０ｚ２ｔ このポリカルボジイミドは粉末状あるいはワニス状で得
られる。これを溶剤にとかすことにより、線引工程てダ
イス等を用いて塗布するのに最適な粘度に調整すること
が可能である。

溶剤としてはポリカルボジイミドと相溶性が良いもの、
適当な沸点をもつものである必要がある。硬化時に溶剤
を十分揮散させるためには、沸点が低い方が好ましい。

しかしながら沸点が低すぎると、線引作業中に常温で溶
剤が揮散して粘度が高くなってしまうこと硬化時に急激
に溶剤が揮散し、皮膜層中に気泡が発生するという問題
がある。

したがって、１００〜２５０℃の沸点を有するものが好
ましい。これに適合する溶剤としては、アルコール系、
芳香族系、エステル系等種々の溶剤が考えられるが、ポ
リカルボジイミドとの相溶性を考えると、テトラクロロ
エチレン、トリクロロエチレン等のハロゲン化炭化水素
系の溶剤が特に好適である。

このようにして粘度を調整することによって、第２図に
示したような線引装置を用い、線引直後のカラスファイ
／′−，の外周にダイスを通して塗布し、焼付炉を通し
て溶剤を揮散させ塗膜を形成することができる。

このポリカルボジイミドの塗膜は、不活性カス雰囲気下
で焼成するごとにより、自己架橋カ進みアモルファスカ
ーボンとなる。

焼成が進むに従い、ポリカルボジイミドは耐熱性が向上
するほか、ヤング率、弓１張り強度、密度などの値が高
くなる。

しかし、かたく伸びが小さくなるので適当な焼成条件が
必要である。焼成条件としては２００℃〜１５００℃の
温度で１時間〜２００時間が好適である。

このようにして耐熱性にすぐれ、かつ適度の可撓性を有
するアモルファスカーボン皮膜が形成される。

（作　用） 本発明のガラスファイバはポリカルボジイミド樹脂を前
駆体とするアモルファスカーボンを被覆として有してい
るので耐熱性にすぐれ、４００℃〜８０００　（！：い
った高温でても使用することができる。

ポリカルボジイミドは（−Ｒ−Ｎ＝Ｃ＝Ｎ−）、の構造
をとり粉末状、あるいはワニス状で得られる。

これは溶剤にとかすことにより適当な粘度に調整するこ
とができる。

使用する溶剤に特に制限はないが、トリクロロエチレン
、テトラクロＣエチレン等、１０ゲン系溶剤が相溶性の
点から好適である。

この溶液をダイス等により線引直後のガラス、ファイバ
に塗布し、焼付炉を通して溶剤をとばすことにより、ポ
リカルボジイミドの塗膜が形成される。

このポリカルボジイミドは、熱処理することにより自己
架橋が進み耐熱性が付与されていく。

炭素繊維の前駆体として通常用いられるフェノール樹脂
、ポリアクリロニトリル等は熱処理することによりかた
く、もろくなり十分な可撓性が得られず、ガラスファイ
バの被覆材料としてはあまり適していない。

これに対しポリカルボジイミドを前駆体として用いると
柔軟性が維持され、十分な可撓性を有する。

焼成温度は不活性ガス中で２００℃〜１５００℃の温度
で処理される。焼成温度が高ければ高いほど皮膜はかた
く、引張り強度、耐熱性は高くなるが、あまり焼きすぎ
ると伸びが小さく、十分な可撓性が得られなくなる。

このようにして得られたアモルファスカーホンの被覆は
良好な耐熱性を示すほかに、以下のような長所がある。

■　水分を通しにくいので水によるガラスファイバの強
度低下を防止でき、疲労特性にすぐれたガラスファイバ
が得られる。

■　ガスバリアー性にすぐれている。水素を通しにくい
ので、光伝送用ファイバとして用いると、水素に基づく
光伝送損失増を防止することができる。

■　耐薬品性にすぐれている。酸性、アルカリ性溶液、
オイル等のかかるような環境下ても使用できる。

（実　施　例） 実施例 トリレンジイノシアネート２００９、フェニルイノンア
オート５ｆの組成でテトラクロロエチレン中１２０℃で
３−メチル−１−フェニルフォスフオレン−１−オキサ
イドを触媒として加え、カルボジイミド化して樹脂ワニ
スを得た。

この樹脂を線引直後のコア径１０．ユφ、クラッド径１
２５Ａ、ｒＬφのンンクルモードの光伝送用ガラスファ
イバに塗布した後、赤外炉を通しポリカルボジイミドの
塗膜を形成し、被覆径１５０Ａｍφとした。

この被覆ファイバをアルコンカス中１０００℃で２４時
間焼成して被覆をアモルファスカーボン化し、第１図に
示したような被覆光ファイバｌ−長を得た。

このようにして製造した光伝送用カラスファイバの波長
１．３１ｉｍにおける伝送損失は０．３５ｄＢＡｎ、引
張強度は６〜７　Ｋｑと良好であった。

この被覆光ファイバを６００℃の恒温槽中に３０日間放
置した後の波長１．３１ｉ−における伝送損失の増加は
、０．０１ｄＢ／Ｋｍ以下であった。弓張り強度も６〜
７　Ｋｑを保っていた。また外観の変化も見られなかっ
た。

比較例１ 線引直後のコア径１０工φ、クラ、ノド径１２５−φの
ンンクルモードの光伝送用ガラスファイバの外周にポリ
イミド樹脂を塗布した後赤外炉を通し、ポリイミドの被
覆を形成し、被覆径１５０ｐｍφの被覆光ファイバ１ら
長を得た。

このようにして製造した光伝送用カラスファイバの波長
１３１□における伝送損失は０．３５ｄＢ／Ｋｍ　、引
張強度は６〜７　Ｋｑと良好であった。

この被覆光ファイバを６００℃の恒温槽中に１日放置し
たところ被覆が著しく損傷し、部分的に被覆が剥離し、
ファイバが破断しているところが見つかった。

比較例２ 線引直後のコア径１０工φ岸、クラッド径１２５１φの
シングルモードの光伝送用ガラスファイバの外周にＣＶ
Ｄ法により厚さ０１μｍのアモルファスカーボンの皮膜
を形成した。

このようにして製造した光伝送用ガラスファイバの引張
り強度は１〜４　Ｋｙと低強度であった。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のガラスファイバは被覆層
にポリカルボジイミドを前駆体とするアモルファスカー
ボンを用いるので耐熱性に秀れており４００℃〜８００
℃の高温でも使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の被覆されたガラスファイバの断面図
、第２図は、その製造装置を示す。 ここで、　１はコア、　２はクラッド、３はアモルファ
スカーボン層、　４はプリフォーム母材、　５は線引炉
、　６は線径測定器、７は塗布装置、　８は焼付炉、　
９は巻取機、１０は制御系、 １１はガラスファイバ である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外周に被覆層を有する構造の光伝送用ガラスファイバに
   おいて、該被覆層が分子中にカルボジイミド基を含むポ
   リカルボジイミド系樹脂を焼成して形成されたアモルフ
   ァスカーボンからなることを特徴とする光伝送用ガラス
   ファイバ。