JPS5882205A - 強化光フアイバ - 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】 本拠明は光フアイバ外周の強化被覆層が、複数の補強繊
維材とこれに含浸硬化された熱硬化性の樹脂とよりなる
強化光ファイバに関する。

光ファイバを強化する手段として、１次被覆、バッファ
被覆などが施された光ファイバの外周にロービング状態
のガラス繊維等を縦添えし、この繊維に含浸させた熱硬
化性の樹脂を適当な加熱手段により硬化させて当該光フ
ァイバの外周に強化被覆層を形成することはすでに実施
されている。

こうして光ファイバを強化する場合、その強化被覆層に
おけるガラス繊維の占める割合（含有量）を色くするに
したがい、該強化被覆層の線膨張係数は光ファイバのそ
れに近似するようになり、シたがって温度変化ζこ伴う
強化被覆層および光フアイバ相互の膨張収縮差が大きく
ならず、この点では好ましいが、その反面、ガラス繊維
などの硬質材料を多く含有したことにより強化被覆層が
脆弱化してしまい、曲げなどに対する可撓性も損われる
ことになっていた。

もちろん、強化被覆層での上記繊維含有量が少なくなる
と逆の結果が起る。

強化光ファイバにおける強化被覆層に関して上記の観点
から検討゛を加工、かなりの実績をあげるといったこと
は特願昭５６−７７４６の先願発明においてすでになさ
れている。

本発明は上記先願発明を技術的背景としてさらに改良を
加えたものであるため、まず、その先願発明を図面およ
び実験例に基き説明する。

図において、（１）はコアおよびクラッドからなる既知
の石英系光ファイバであり、この光ファイバ（１）の外
周には、シリコン樹脂等による１次コート、バッファコ
ート（何れも図示せず）が被覆形成されている。

（２）は１次コート、バッファコート等を有する上記光
ファイバ（１）の外周に形成された強化被覆層であり、
この強化被覆層（２）は、長尺の補強繊維材（３）　（
３）　（３）　＠φ・＠Φとこの補強繊維材ｆ３１　（
３）　（３１・・・・に含浸硬化された熱硬化性の樹脂
（４）とよりなる。

上記における補強繊維材（３）　（ａ）　（３）・・・
・・は、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミツド繊維、
金属繊維、溶融シリカ繊維、セラミック繊維など、これ
ら繊維の単体もしくは複合体よりなり、その線膨張係数
は後述する樹脂（４）に比べ〜光ファイバ（１）の線膨
張係数にかなり近いものとなっている。

一方、熱硬化性の樹脂（４）は、ポリエステル樹脂、エ
ポキシ樹脂等よりなり、これは使用される用途に応じ、
強度、耐熱性などを考慮し適宜選択される。

以下、図示した強化光ファイバの製造例を簡単に述べる
と、１次被覆などが施された光ファイバ、ならびにロー
ビング状態とした複数の補強繊維材［３）　ｆ３）　［
３）　”　’　”・・を所定位置から一方方向へと連続
供給し、この際、各補強繊維材［３）　［３１（３）０
・・・は−たん樹脂槽へ浸漬してこれに液状の熱硬化性
樹脂（４）を含浸させ、その後、光ファイバ（１）およ
び樹脂含浸の補強繊維材（３）　（３）　（３１・・・
・・を目板に通して合流させると共に樹脂含浸の各補強
繊維材ｆ３１　［３１（３１・・・・・を光ファイバ（
１）の外周に縦添え状態とし１これら６者（１）　＋３
１　（３１［３）・・・・・を筒形の加熱成形器内に通
して樹脂（４）を熱硬化させる。

なお、上記のようにして強化光ファイバを製造する際、
樹脂槽内の樹脂液中には前記で列挙した任意の繊維を短
繊維状として混入させておくこともあり、こうした場合
にはその短繊維が長尺の補強繊維材（３）　（３）　（
３）・・・・・に絡合状態となる。

上述した強化光ファイバでは、強化被覆層（２）におけ
る補強繊維材＋３）　（３）　（３）・・・０の含有率
が樹脂（６）に対して６０〜８５　ｗｔ％でらろことを
特徴としており、さらにこれを前提として強化被覆層（
２）の被覆厚が１００〜２５００μｍであることも特徴
としている。

上記において、補強繊維材（３）　＋３１　＋３１・・
・・・の含有率下限は強化被覆層（２）の線膨張係数を
光ファイバ（１）の同係数に近似させる際の許容限度と
して定められているとともにその含有率上限は強化被覆
層（２）の外観および強度の問題（特に繊維材と樹脂と
の剥離、クラックなど）に対処できる範囲として定めら
れ、一方、強化被覆層（２）の被覆層（２）の被覆厚下
限も同層（２）の強度を基準にして定められているとと
もにその被覆厚上限は強化光ファイバの可撓性を基準と
して定められている。

以下、これらの事項につき、別表１に示した各側を参照
して説明する。

なお、別表１での測定結果では、伝送損失が２、２８　
ｄＢ／ｋｍ　（使用波長λ＝０．８４μｍ）である光フ
ァイバ（１）において、常温と一３０℃とにおける伝送
特性を、それぞれ常温の場合、低温の場合として示した
。

また、曲げ強度と可撓性については、強化光フアイバ外
径×１００の曲率で測定した結果を示した。

別表１で明らかなごとく、補強繊維材［３）（３１（３
）・・・の含有率が６５〜８３ｗｔ％　　であって強化
被覆層（２）の厚さが１００　＝　２５００　ｐｍのと
き、例２、例４、例７、例８のごとく「良」　「優良」
の総合評価が得られており１これ以外の例３、例５、例
６などでは、低温での伝送特性が悪い、とか、強化被覆
層（２）に問題が生じたりしている０また、補強繊維材
（３１（ａ）　（３１・・φ・・の含有率については、
これが５５　ｗｔ％以下であったり、９０ｗｔ％以上で
あったシすると、強化被覆層（２）の厚さが所定範囲内
にあっても、それぞれ問題を生じるが、当該強化被覆層
（２）の厚さが所定範囲内にあるかぎり、上記含有率を
６０〜８５　ｗｔ％としても実用上の問題はない。

一方、強化被覆層（２）の厚さについては、２５００μ
ｍを越えたあたりから、可撓性が大幅に低下しており、
また、１００μｍ以下の場合では所定の機械的強度が得
られず、外観の悪いものとなっている。

なお、別表１での各側では補強繊維材（３１＋３）　＋
３）・・・とじてロービングガラスを用いるようにした
が、前記において列挙したこれ以外の繊維材もその線膨
張係数が光ファイバ（１）に近似しているので、上記の
ような含有率、厚さを設定することにより所定の効果が
得られることになる０ また、熱硬化性樹脂（４）としても、ポリエステル以外
にエポキシ系、フェノール系、尿素系の樹脂も有効であ
る０ さらに、補強繊維材（３）と熱硬化性樹脂（４）との相
対関係では、互いに接着性のあるものを採用するのがよ
り望ましいといえる。

以上に述べた先願発明では１．熱硬化性樹脂（４）に対
し、補強繊維材［３）　［３）　［３）・・・・・の含
有量を６０〜８５重量％とすることを要件にしている。

この補強繊維材含有量は先願発明が指摘した問題点を解
消する上で重要な要素であるが、先願発明の強化光ファ
イバを衝撃試験にかけたところ、耐衝撃性の乏しいこと
が判明し、前述した補強繊維材［３）　（３１＋３）・
・・φ・の含有量がかなり多いため耐衝撃性が低下して
いることも究明し得た０ しかし、耐衝撃性を改善するため単純に補強繊維材含有
量を６０重量％以下にすると、先願発明が指摘した問題
点が再発することになる０本発明は上記の問題点に鑑み
、強化被覆層における熱硬化性樹脂を改善することによ
り、強化光ファイバの耐衝撃性を向上せんとするもので
、以下その構成を具体例とともに説明する。

本発明の場合、強化光ファイバは前記図示説明したもの
と同じく、１次被覆、バッファコート等を有する光ファ
イバ（１）と、これの外周に形成された強化被覆層（２
）とよりなり、強化被覆層（２）を構成している補強繊
維材［３１（３）　（３）・・・・・と熱硬化性樹脂（
４）とは、先願発明が例示している各種のものが用いら
れ、該強化被覆層（２）中に長繊維と短繊維とが混用さ
れることもｌ）得る。

もちろん、強化被覆層（２）における補強繊維材（３１
（３）　（ａ）Φ・０・の含有率は６０〜８５重量％と
なっており、同層（２）の厚さは１００〜２５００μｍ
の範囲内にある。

本発明では、かかる強化光ファイバにおいて強化被覆層
（２）の−構成部材である熱硬化・性樹脂（４）に特徴
をもたせた。

つまり本発明での熱硬化性樹脂（４）は−９銀＆ｒ−ｌ
る破断時の伸びよが２９１！以上であること、さらに動
的粘性試験における動的弾性率Ｅ′および損失弾性率Ｅ
′によって求められる位相角δ（ｔａｎδ＝Ｅ’／Ｅ’
）がｔａｎδ（力学的損失正接）≧ｌＸｌ０−”（たｙ
し、１５°〜２５℃の温度条件下）であることを特徴と
して強化光ファイバにおける強化被覆層（２）の耐衝撃
性を向上させている。

上記の事項は熱硬化性樹脂（４）の物理的特性すなわち
衝撃力と耐衝撃性との相対関係から定めたものであり、
以下これにつき゛説明する。

外部から強化被覆層（２）に加えられる衝撃力は、熱硬
化性樹脂（４）のもつ粘弾性機構のうち、衝撃力を吸収
する貯蔵機構とこれによフ蓄えられたエネルギの散逸機
構とにより定まり、そして衝撃力が加わった際のｔａｎ
δ＝Ｅ’／Ｅ’が所定値であるとき、耐衝撃性を向上さ
せる１つの条件が満たされることが判明した。

また一般的に、耐衝撃性は材料の延性的特性をいかに大
きくするかといったことにも依存しており、これのパラ
メータとして、引張試験時におけるマトリックスレジン
（熱硬化性樹脂）の伸びεが所定値であるとき、耐衝撃
性を向上させる他の１つの条件が満たされることが判明
した。

本発明ではｔａｎδおよびεについて評価を加え、上述
のごと＜　ｔａｎδ≧Ｉ　Ｘ　１０−”、８２２１ｇと
したものであり、これの具体的例証を別表２により゛説
明する。

なお、別表２での各側に用いられた強化光ファイバは、
いずれも別表１における光ファイバ（１）の外周に、そ
れぞれ別表２の強化被覆層（２）が形成されたものであ
る。

別表２で明らかなように、ｔａｎδ≧１．０Ｘ１０−２
、ε≧２を満足させている例３．５．６．７は耐衝撃性
を充分満足させている。

一方、別表２での例１．２．４、は補強繊維材含有率６
０〜８５重量％、強化被覆層（２）の層厚１００〜２５
００μｍを満足させているが、ｔａｎδ、εの値が適正
範囲内にないため耐衝撃性に問題がらり、さらに例８．
９．１０の場合は上記含有率、層厚そのものが適正値で
ないため問題とするに価しない結果となった。

以上説明した通り、本発明の強化光ファイバは、温度変
化に影響されない伝送特性、曲げなどに対する機械的強
度、良好な可撓性、良好な外観等の他に、耐衝撃性をも
満足させることが

【図面の簡単な説明】

図面は本発明強化光゛ファイバの断面図である。 （１）・・０・光ファイバ （２）・・・・・強化被覆層 （３）・・ψ・・繊維補強材 （４）０・・嚇熱硬化性の樹脂 特許出願人 代理人　弁理士　　井　藤　　　誠 手続補正書 昭和５６年１２月２１日 特許庁長官殿 １、事件の表示　　特願昭５６−１８１３２７２、発明
の名称　　強化光ファイバ ３、補正をする者 事件との関係　　特　　許　出願人 古河電気工業株式会社 ４、代理人〒１００ ５、補正命令の日付　昭和　　年　　月　　　日（自発
）６、補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」「発明の詳細な説明」の各
欄 補正の内容 （１）　　特許請求の範囲をつぎの通り補正します。 ｒｆｌｌ　　光フアイバ外周の強化被覆層が複数の補強
繊維材とこれに含浸硬化された熱硬化性樹脂とからなり
、、上記強化被覆層における補強繊維材の含有率が６０
〜８５重量−であり、該強化被覆層の厚さが１００〜２
５００μｍである強化光ファイバにおいて、上記強化被
覆層における熱硬化性樹脂は、引張による破断時の伸び
εが２−以上となっているとともに、動的粘性試験にお
ける動的弾性率Ｅ′および損失弾性率Ｅ′によって求め
られる位相角δ（ｔａｎδ＝Ｅ’／Ｅ’）がｔａｎδ≧
ｌＸｌ０−２（たｖし、１５°〜２５℃　の温度条件下
）となっている強化光ファイバ。 （２）　　複数の補強繊維材および熱硬化性の樹脂は互
いに接着性を有している特許請求の範囲第１項記載の強
化光ファイバ。 （３）複数の補強繊維材は何れも長繊維からなる特許請
求の範囲第１項または第２項記載の強化光ファイバ。 （４）複数の補強繊維材は長繊維と短繊維とからなる特
許請求の範囲第１項または第２項記載の強化光ファイバ
。 （５）＠強繊維材は、ガラス繊維、カーボン繊維、アラ
ミツド繊維、金属繊維、溶融シリカ繊維、セラミック繊
維など、これら繊維の単体あるいは複合体よりなる特許
請求の範囲第１項または第２項または第３項または第４
項記載の強化光ファイバ。」 （２）　　明細書第６頁４〜冠行目の「樹脂（６）に対
して」を削除します。 （３）　　明細書第６頁４〜冠の「熱硬化性樹脂（４）
」を「強化被覆層（２）」と補正します０ 以　　　上 手続補正書 昭和５７年３月２日 特許庁長官殿 １、事件の表示　　特願昭５６−１８１３２７２、発明
の名称　強化光ファイバ ３、補正をする者 事件との関係　特　　許　出願人 古河電気工業株式会社 ４、代理人〒１００ ６、補正の対象 明細書あ「特許請求の範囲」の欄。 補正の内容 特許請求の範囲を次の通り補正します。 ［（１）光フアイバ外周の強化被覆層が複数の補強繊維
材とこれに含浸硬化された熱硬化性樹脂とからなり、上
記強化被覆層における補強繊維材の含有率が樹脂に対し
て６０〜８５重量％であり、該強化被覆層の厚さが１０
０〜２５００μｍである強化光ファイバにおいて、上記
強化被覆層における熱硬化性樹脂は、引張による破断時
の伸びεが２チ以上となっているとＥ′および損失弾性
率Ｅ“によって求められる位相角δ（ｔａｎδ＝Ｅ“／
Ｅ′）がｔａｎδ≧Ｉ　Ｘ　１０−”（た譬し、１５０
〜２５ｏＣの温度条件下）となっている強化光ファイバ
。 （２）　　複数の補強繊維材および熱硬化性の樹脂は互
いに接着性を有している特許請求の範囲第１項記載の強
化光ファイバ。 （３）複数の補強繊維材は何れも長繊維からなる特許請
求の範囲第１項または第２項記載の強化光ファイバ。 （４）　　複数の補強繊維材は長繊維と矩繊維とがら々
る特許請求の範囲第１項または第２項記載の強化光ファ
イバ。 （５）　　補強繊維材は、ガラス繊維、カーボン繊維、
アラミツド繊維、金属繊維、溶融シリカ繊維、セラミッ
ク繊維など、これら繊維の単体あるいは複合体よりなる
特許請求の範囲第１項または第２項または第３項または
第４項記載の強化光ファイバ。」 以上

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）光フアイバ外周の強化被覆層が複数の補強繊維材
   とこれに含浸硬化された熱硬化性樹脂とからなり、上記
   強化被覆層における補強繊維材の含有率が樹脂に対して
   ６０〜８５重量−であり、該強化被覆層の厚さが１００
   〜２５００μｍである強化光ファイバにおいて、上記強
   化被覆層における熱硬化性樹脂は、引張による破断時の
   伸びＰが２％以上となっているとともに、動的粘性試験
   における動的弾性率Ｅ′および損失弾性率Ｅ′によって
   求められる位相角δ（ｔａｎδ＝＝　Ｅ　＃　／　Ｅ　
   Ｉ　＞がｔａｎδ≧１刈０１（た’ｒＬ、１５°〜２５
   ℃の温度条件下）となっている強化光ファイバ。
2. （２）複数の補強繊維材および熱硬化性の樹脂は互いに
   接着性を有している特許請求の範囲第１項記載の強化光
   ファイバ。
3. （３）複数の補強繊維材は何れも長繊維からなる特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の強化光ファイバ〇
4. （４）複数の補強繊維材は長繊維と短繊維とからなる特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の強化光ファイバ
   。
5. （５）補強繊維材は、ガラス繊維、カーボン繊維、アラ
   ミツド繊維、金属繊維、溶融シリカ繊維、セラぐツク繊
   維など、これら繊維の単体あるいは複合体よりなる特許
   請求の範囲第１ＪＪまたは第２項または第３項または第
   ４項記載の強化光ファイバ。