JPH11511865A - 光ファイバと光ファイバリボン、および関連する製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、光ファイバで伝送される光波の大部分を導くための光コア（２）からなる光ファイバであって、該光コアは光クラッド（３）によって囲まれ、光クラッド自体はプラスチック材でできた保護被覆（４）によって囲まれる光ファイバであって、前記プラスチック材（４）が可逆架橋材料であることを特徴とする光ファイバに関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】 光ファイバと光ファイバリボン、および関連する製造法 本発明は、光ファイバ、光ファイバリボンおよびそれらの製造法に関するもの である。 公知のように、光ファイバは、光波を伝送することを目的とするもので、シリ カを主成分とする材料でできた光コアと、それを囲むシリカを主成分とする材料 でできた光クラッドから成っている。光コアは、光ファイバで伝送される光波の 大部分を確実に導くようにするためのものである。以上の二つの要素(光コアと 光クラッド)は、裸の光ファイバと呼ばれるファイバの光学部分を構成している 。この光学部分は、その伝送特性の劣化、従って、光ファイバの機能劣化を起こ し得る外部擾乱に非常に敏感である。 このような外部擾乱から裸のファイバを保護するために、一次被覆と呼ばれる プラスチック材でできた保護層で光クラッドを覆うことが公知となっている。こ の一次被覆の上には、場合によっては別の保護層があり、さらに詳細に述べると 、二次被覆と呼ばれる第二の保護層と、たいていの場合着色した識別層とがある 。 保護層を実現するために、現在利用されている解決法は、熱硬化性樹脂（すな わち、加熱すると架橋することにより硬化するもの）、例えば、紫外線の影響を 受けて架橋しうる樹脂で、光クラッドを覆うことにある。紫外線は、架橋の反応 に必要な熱をもたらすのに役立つ（実際上、架橋には約２００℃の温度が必要で ある）。 さらに公知のように、光ファイバリボンは、裸かあるいは、一層ないし数層の 保護層または識別層で覆った複数の光ファイバの集合体であって、かつそれらの ファイバは、ほぼ同一平面に互いに平行に並べて配置され、外部擾乱から光ファ イバを保護する役目を果たすプラスチック材でできた共通マトリックスを用いて まとめて固定される。この共通マトリックスは、熱硬化性樹脂、例えば、紫外線 の影響を受けて架橋しうる樹脂から成っている。 熱硬化性樹脂の被覆層で光ファイバを覆うか、あるいは、前記樹脂を用いて光 ファイバリボンの保護マトリックスを実現するために、処理すべき本体（ファイ バ、または、ファイバ集合体）を、架橋されてない樹脂（従って流体の状態）が 入っている被覆ダイへ、次に、架橋を行うのに必要なエネルギー（熱の 形態で）を当該本体に提供できる装置へと、次々に通してゆく。 上記の装置は、複雑な加熱手段を備え、とりわけ、紫外線の影響を受けて架橋 しうる樹脂の場合には、処理すべき本体に紫外線を集束させるように合わせたリ フレクタと関連付けられた紫外線ランプを備えなければならない。さらに、後者 の場合には、紫外線といっしよに放射される赤外線は、処理すべき本体を過度に 加熱し、従って、その機械的性質や光学的性質を劣化させるおそれがあるために 、そのような赤外線が当該本体まで達しないようにする手段を準備する必要があ る。 以上の装置は複雑であり、従って、かなり費用がかかる。 その上これらの装置には、常時の保守が求められ、それもまた費用がかかり高 くつく。 従って、本発明の目的は、それ自体の価格が高く、また保守の費用もかかる材 料の利用を必要としないで製造できる光ファイバおよび光ファイバリボンを提供 することにある。 この目的で本発明は、光ファイバで伝送される光波の大部分を導くための光コ アからなる光ファイバであって、該光コアは光クラッドによって囲まれ、光クラ ッド自体はプラスチック材でできた保護被覆によって囲まれる光ファイバを提案 してお り、前記プラスチック材が可逆架橋材料であることを特徴としている。 本発明は、ほぼ同一平面に互いに平行に並べて配置され、プラスチック材でで きた共通保護マトリックスに包まれた複数の光ファイバから成る光ファイバリボ ンも提案しており、前記プラスチック材が可逆架橋材料であることを特徴として いる。 可逆架橋材料は、「熱流動性」（英語ではｔｈｅｒｍｏｆｌｏｗ）材料とも呼 ばれ、例えば５０℃から３００℃までの転移温度を超えると粘度が非常に小さく なり、言い換えれば、熱流動性材料はこの温度を超えると流体になる。もっと正 確に言うと、その化学構造はこの温度で「脱架橋」され（化学結合の切断）、当 該転移温度から、一般に転移温度よりも約５０℃低い温度までただ徐々に冷却し てゆくことにより、架橋状態に戻る（化学結合の回復）。このような反応は可逆 反応であり、言い換えれば、いずれの方向でも（脱架橋の後で架橋、また、その 逆）反応が行われる。架橋状態での前述材料の物理的性質、とりわけ機械的性質 は、きわめて良好である。すなわち、この機械的性質は、架橋状態での熱硬化性 材料のものと似通っている。 言い換えれば、この機械的性質は、光ファイバの保護層、または、光ファイバリ ボンのマトリックスのレベルでの可逆架橋材料の利用に非常に適している。 可逆架橋材料の例は文献ＷＯ ９５／００５７６に与えられ、その内容は、参 照によって本明細書に組み入れる。該文献に記載されている材料は、遷移温度が ５０℃〜３００℃である。 １００の係数の粘度変化、言い換えれば、ほぼ完全な流動化またはほぼ完全な 硬化を、反応方向に応じて観測するには、約５０℃の幅が必要である。 以上の材料のその他の例が、とりわけ、ただし限定的でなく米国特許第３４３ ５００３号、米国特許第３６７８０１６号、および、米国特許第３８７２０５７ 号の文献に記載されている。 上述した性質のおかげで、転移温度よりも高い温度で流動することから、可逆 架橋材料をこのような温度で容易に活用でき、従って、個々の光ファイバあるい はリボン状に集められた光ファイバに被覆を施すために、例えば標準的な被覆ダ イを用いて、この温度で可逆架橋材料を利用することができる。 次に、この材料は、単に冷却するだけで架橋することから、このような架橋を 行うのにいつも用いられてきた複雑な装置を 利用する必要がなくなる。冷却は例えば、標準的な冷却システムを用いるか、ま たは処理される本体を周囲温度にしておくことにより、あるいはまた水槽に当該 本体を通すことにより行われる。 従って、本発明を実施するための方法および装置は、非常に単純で、しかも従 来技術よりも費用が安い。 最後に、熱硬化性材料にはないが架橋反応が可逆反応であることと、可逆架橋 材料が転移温度よりも高い温度で流動すること（このことから、この温度では、 熱可塑性材料のものに類する機械的性質が可逆架橋材料に与えられる）から、こ のような温度で、光ファイバまたは光ファイバリボンの被覆を容易にはがすこと ができる。 本発明のその他の特徴と利点は、本発明に従った光ファイバと光ファイバリボ ン、および、それらを実現するための方法に関する下記説明で明らかになる。 以下の図において、 − 第１図は、熱可塑性材料、熱硬化性材料、および可逆架橋材料に関して、温 度に応じた粘度を示している。 − 第２図は、本発明に従った光ファイバの横断面を示してい る。 − 第３図は、本発明に従った光ファイバリボンの横断面を示している。 − 第４図は、本発明に従った光ファイバまたは光ファイバリボンの製造用装置 を、非常におおまかに示している。 以上のすべての図では、共通する要素は、同一の参照番号を付けている。 第１図では、 − 曲線Ａは、温度Ｔに応じた熱可塑性材料の粘度をＬｏｇηで示す。 − 曲線Ｂは、温度Ｔに応じた熱硬化性材料の粘度をＬｏｇηで示す。 − 曲線Ｃは、温度Ｔに応じた可逆架橋材料の粘度をＬｏｇηで示す。 第１図により、可逆架橋材料の性質を、光ファイバに被覆を施すのにいつも利 用してきた樹脂のような熱硬化性材料の性質や、熱可塑性材料の性質と比較する ことができる。 可逆架橋材料（曲線Ｃ）は、その粘度が転移温度Ｔｔ（図に示された例では、 約１７５℃）から大幅に小さくなることが確 認され、従って可逆架橋材料はこの温度を超えると流動する。この温度以下では 可逆架橋材料の粘度は大きく、言い換えれば、当該材料は架橋され従って硬化す る。 熱硬化性材料（曲線Ｂ）では、この現象は、まさしく逆である。その上その反 応は可逆ではなく、従っていったん硬化すると、温度が低下しても、当該材料を 流動状態に戻すことは不可能である。 例えば、成形が架橋を含まないポリエチレンまたはポリプロピレンのような熱 可塑性材料（曲線Ａ）は、温度が高くなると、その粘度が小さくなる。熱可塑性 材料は、押出しで加工されることから複雑な装置が求められ、その上、非常に高 い温度を必要として、そのような熱可塑性材料を光ファイバまたは光ファイバリ ボンに利用することは不可能となる。なぜなら、このような温度が、光ファイバ または光ファイバリボンの光学性能を劣化させるおそれがあるからである。 第２図には、内から外へ同軸配置した以下のものを含む外径約２５０μｍの本 発明に従った光ファイバ１が描かれている。 − シリカを主成分とする材料でできた光コア２、 − シリカを主成分とする材料でできた光クラッド３、 − 可逆架橋材料でできた一次被覆４、 − 同じく可逆架橋材料でできた二次被覆５、 − さらに可逆架橋材料でできた着色識別層６。 本発明に従えば、どのような保護層（一次被覆か、二次被覆か、あるいはその 他）や識別層でも、可逆架橋材料で実現することができる。 さらに詳細に述べると、保護層４と５に利用される可逆架橋材料は、好ましく は転移温度（溶解温度）が約７０℃である文献ＷＯ ９５／００５７６に記載の 材料の中から選ぶ。これらの材料は、少なくとも三つのイミド基を有する非線形 ポリイミドと、少なくとも二つの第一級または第二級のアミノ基を含むポリアミ ンの反応により生成される。 転移温度を７０℃のあたりに選べば、本発明に従って光ファイバまたは光ファ イバリボンを利用するケーブルが、使用中、７０℃まで上昇する温度に耐えられ ることを保証でき、このことは、通信ケーブルに対する標準的な要件である。 その上、転移温度は、利用する可逆架橋材料の加熱に必要な装置をできる限り 簡略化するために、上述の好適な値を超えて、できるだけ低い方が好ましい。 光ファイバまたは光ファイバリボンに用いるのに必要な機械的性質を有するそ の他の公知可逆架橋材料も利用することができる。公知のあらゆる可逆架橋材料 の中から、このような用途にふさわしい可逆架橋材料を選択することができる当 業者には、単純なルーチン作業によって当該材料を決定できる。 識別層６の可逆架橋材料の選択についても同様である。 第３図は、本発明に従った光ファイバリボン７を示している。光ファイバリボ ン７は、五本の光ファイバ８を含み、また、各光ファイバは、シリカを主成分と する材料でできた光コア９と、光コアを包み同じくシリカを主成分とする材料で できた光クラッド１０と、当該光クラッド自体を包み、本発明に従って、例えば 第２図の光ファイバの層４と５に関して言及された材料のような可逆架橋材料で できた一次被覆１１から成っている。 五本の光ファイバ８は、ほぼ同一平面に互いに平行に並べて配置され、かつ、 可逆架橋材料でできた共通保護マトリックス１２に包まれている。 さらに詳細に述べると、共通の保護マトリックス１２に利用する可逆架橋材料 は、転移温度（溶解温度）がほぼ７０℃である文献ＷＯ ９５／００５７６に記 載の材料の中から選ばれる。 このような材料は、少なくとも三つのイミド基を有する非線形ポリイミドと、少 なくとも二つの第一級または第二級のアミノ基を含むポリアミンとの反応により 生成される。 ここでもまた、上に述べた理由で、転移温度は好ましくはほぼ７０℃である。 適切な可逆架橋材料の選択もまた、当業者にはできる。 第４図には、例えば光ファイバ１の一次被覆４または二次被覆５、あるいはま た、当該光ファイバの識別層６を実現できる装置１００が非常におおまかに示さ れている。 この装置１００はまた、光ファイバ８の一次被覆１１と、光ファイバリボン７ のマトリックス１２も実現できる。 装置１００は、７０℃を超える温度にて流動状態にある可逆架橋材料の入って いる被覆ダイ１０１を備える。被覆ダイ１０１には、処理すべき本体、例えば被 覆されてない光ファイバの進行方向（矢印Ｆで示される）に、処理すべき本体を 周囲温度に戻すことのできる公知のあらゆる種類の空冷システム１０２が続いて いる。 従って、被覆されてない光ファイバは、まず被覆ダイ１０１を通り、そこを出 ると可逆架橋材料の架橋されてない被覆で覆 われ、次に、冷却システムを通り、そこを出ると当該被覆が架橋される。 もちろん、装置１００を利用すれば、本発明に従った可逆架橋材料でできた被 覆はどんなものでも実現できる。 もちろん、本発明は、今説明した実施の形態に限定されるものではない。 まず最初に、同一光ファイバまたは同一光ファイバリボンの内部で、上述の被 覆または層（一次被覆または二次被覆、着色識別層）の一層、もしくは、複数層 を本発明に従って実現することができる。 保護層は透明である必要はないことを思い起こされたい。 それに、本発明に従った光ファイバリボンでは、光ファイバは裸であるか、あ るいは一次被覆で保護され、場合によっては不可欠ではないにしても着色識別層 で覆われる。この着色識別層は可逆架橋材料から成り、必要があれば、この材料 に、必要な顔料を付加することもある。 明らかに上述の層のいくつかは、可逆架橋材料でできているが、一方、それ以 外の層は当該材料でできていないことは十分明らかである。とはいえ、必要な時 には、可逆架橋材料の層を、 考慮される可逆架橋材料の転移温度までを要しない材料でできている層にしか覆 わないように注意しなければならない。 最後に、どんな手段であれ、本発明の範囲を逸脱しなければ、それと同等な手 段で代用できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．光ファイバで伝送される光波の大部分を導くための光コア（２）からなる光 ファイバであって、該光コアは光クラッド（３）によって囲まれ、光クラッド自 体はプラスチック材（４）でできた保護被覆によって囲まれる光ファイバであっ て、 前記プラスチック材（４）が可逆架橋材料であることを特徴とする光ファイバ。 ２．前記材料（４）の転移温度が約７０℃であることを特徴とする請求の範囲第 １項に記載の光ファイバ。 ３．前記材料（４）が、少なくとも三個のイミド基を有する非線形ポリイミドと 、少なくとも二個の第一級または第二級のアミノ基を含むポリアミンとの反応に より得られることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の光ファイ バ。 ４．ほぼ同一平面に互いに平行に並べて配置され、プラスチック材（１２）でで きた共通保護マトリックスに包まれた複数の光ファイバ（１０）から成る光ファ イバリボン（７）であって、 前記プラスチック材（１２）が可逆架橋材料であることを特徴とする光ファイ バリボン。 ５．前記材料（１２）の転移温度が約７０℃であることを特徴とする請求の範囲 第４項に記載の光ファイバリボン。 ６．前記材料（１２）が、少なくとも三個のイミド基を有する非線形ポリイミド と、少なくとも二個の第一級または第二級のアミノ基を含むポリアミンとの反応 により得られることを特徴とする請求の範囲第４項または第５項のいずれか一項 に記載の光ファイバリボン。 ７．一本または複数の光ファイバ（１０）が、可逆架橋材料でできた識別層で覆 われることを特徴とする請求の範囲第１項から第６項のいずれか一項に記載の光 ファイバまたは光ファイバリボン。 ８．前記プラスチック材料の付着段階を含む請求の範囲第１項から第７項のいず れか一項に記載の光ファイバまたは光ファイバリボンの製造法であって、 前記付着段階が、前記材料の流動する７０℃よりも高い温度で行われ、かつ前 記被覆の架橋が、周囲温度に近い温度まで冷却して行われることを特徴とする方 法。