JPS6087308A - 一次被覆および二次被覆を有する光ガラスフアイバ - 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】 本発明は紫外線硬化アクリル樹脂の一次被覆およびこれ
と緊密に接触している熱可塑性樹脂の二次被覆を有する
光ガラスファイバに関するものである。

プリフォームから線引きにより光ファイバを製造する場
合には、ファイバの形成直後にこのファイバに一次被覆
を設ける。この−次被覆は厚さが約６０μｍで、光ファ
イバのガラス表面を無傷に維持する作用をする０この一
次被覆はガラス表面を雰囲気から保護し、例えば光ファ
イバをリール・に巻き取る際および二次被覆を設ける際
に、機械的接触によってガラス表面に引っかき傷が形成
するのを防止する。

ケーブル布設中に、光ファイバは比較的大きな力に曝さ
れることがある。かかる雰囲気において一次被覆は光フ
ァイバに対する機械的損傷からの保獲が不充分である。

従って、−次被覆を有する光ファイバに、ケーブル布設
中にケーブルを機械的荷重から保設する二次被覆を設け
ることが普通に行われている。−次および二次被覆は普
通合成樹脂からなる。

−次肢樟および二次被覆を有する光ファイバおよび光フ
アイバ自体を構成する材料は互に異なる熱膨張係数を有
する。実際の光ファイバは主としてシリカ（Ｓ１０２）
からなり、シリカの場合にはその熱膨張係数は５　Ｘ　
１０−７／　℃であり、合成樹脂の場合にはその熱膨張
係数は約０．５　Ｘ　ｌ　Ｏ−’／　℃〜２　Ｘ　ｌ　
Ｏ””　／　℃である。

互に緊密に接触している２個の被覆を有する光ファイバ
が次第に低下する温Ｉ９に曝されている場合には、特に
比較的厚い二次被覆によって光ファイバに温度の低下に
伴って増大する圧縮力が加えられ、この圧縮力は光ファ
イバの光学特性に悪影響を及ぼす。このため温度が低下
する場合に緩衝作用を示しかつ柔軟な状態を維持する層
から一次被覆を構成することが既に提案されている。か
かる緩衝層は機械的損傷が二次被覆からあるいは二次被
覆により光ファイバに伝達されるのを防止する（英国特
許出願第２，０６５，３２４Ａ号参照）０しかし、かか
る構造の欠点は、二次被覆が長手方向に著しく収縮した
場合に、光ファイバが二次被覆内でパックリング（ｂｕ
ｃｋｌｉｎｇ　）　Ｌ／始めることである。この現象が
起った場合には、光ファイバにおける小さい曲げ（ｍｉ
ｃｒｏ−ｂｅｎｄｉｎｇ　）による減衰が著しく増大す
る。

また−次被覆を有する光ファイバに合成樹脂管の形態の
ゆるい二次被覆を設けることも提案されている。この場
合には一次被覆と二次被覆との間の間隙にゲルまたは空
気を充填して、機械的荷重が生じる場合にはかかる荷重
が光ファイバに移行・するのを防止する必要がある０し
かし、二次被覆が長手方向に収縮する場合には、かかる
ゆるい被覆は光ファイバがｂｕｃｋｌｉｎｇするのを防
止できず：まだ合成樹脂管の内側はほぼ全体的に平滑に
ならない。かかる構造の場合にも、光ファイバを用いた
ケーブルが温度の変動または振動を受ける場合（例えば
道路における交通の影響を受ける場合）または他の力が
ケーブルに加わる場合（巻き取り、布設等の場合）には
、これらのすべての作用によって光ファイバに小さい曲
げが生ずることがある（小さい曲げとは光ファイバにお
いて数マイクロメーターないし数ミリメーターにわたっ
て延在している曲げである）０小さい曲げが存在してい
る限り、大きな放射損およびモードカップリングが生じ
ることがあり、この結果光ファイバの通信特性が影息響
を受ける〇−二次被覆二次被覆との間に潤？け剤層が存
在していても、この点に関して若干の改０は認められる
ものの、本質的な改善は全く得られない。

また、二次被覆として、弾性特性が所定の温度・範囲内
のみに限定されて変動する合成樹脂を使用゛することが
提案されている。しかし問題に対する真の解決はかかる
提案から期待することはできない。−５０°Ｃまでの温
度低下による減衰鼠の増大は１〜２　ｄＢ　／　ｋｍで
ある（この点に関しては西独国特許公告第２７２８５８
７号公報を参照のこと）０紫外線硬化アクリル樹脂の一
次被覆およびこれと互に緊密に接触している紫外線硬化
アクリル樹脂または熱可塑性コポリエステルの二次被覆
を具える光ファイバは［ジャーナル・オブ・ラデイエト
・−ジョン・キユアリング（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒ
ａｄｉａｔｉｏｎＣｕｒｉｎｇ　）　Ｊ　（ｉ　９８２
　）　４月号第１１頁に掲載さオしているジー・エル・
シーツ（Ｇ、Ｌ、　５ｃｈｉｅｆ　）、ピー・エル・ナ
ラジムハム（ｐ、１．　Ｎａｒａｓｉｍｈａｍｍ　）お
よびニス・エム・オー・エッチ（Ｓ、Ｍ、Ｏ，Ｉ（、）
　。

による報文［光フアイバ／ケーブル用紫外線硬化樹脂被
覆（ＵＶ　−ｃｕｒｅｄ　ｒｅｓｉｎ　ｃｏａｔｉｎｇ
　ｆｏｒｏｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｒｅ／ｃａｂｌｅ　）
　Ｊから既知である。説明がないので、前記光ファイバ
の特性は約２５′Ｃの標準温度で測定されていると考え
ざるを得ない０本発明に到達するまでの研究中に、本発
明者達は上述の構造の場合には温度が一６０℃と一８０
℃との間で変動するのに伴って光信号の減衰量の著しい
増大が起ることがあることを見い出した０ある環境では
光信号の減衰量は数ａＢ／　ｋｍになる　・ことがある
。実際にこのことは許容できないことである。

英国特許出願第２，０６５，３２４Ａ号は第１緩衝層お
よび第２平滑層を具え、押出しにより第８保勲層を設け
ることができる構造が記載されている０゜本発明者達は
、この構造の場合には、緩衝層は温度が次第に低下して
も柔軟なままであり、この結果低温における小さい曲げ
および／または大きい曲げ（ｍａ、ｃｒ□−ｂｅｎｄｉ
ｎｇ　）を防止できることを確かめた０ さらに西独−特許第３００２１６８号明細潜には二次被
覆を弾性率の小さい変性ポリアミドで構成することが提
案されている。この欠点は目１１記構造が機械的に小さ
い力にしか耐えられないことである。

本発明の目的は、−次ｍｇおよびこれと緊密に接触して
いる二次被覆を具え、下記の要件を満たす光ガラスファ
イバを提供することにあるニー光ガラスファイバに機械
的損潟を与えず、かつ光学特性に悪影響を与えずに、−
次被覆を有する光ファイバを取扱うこと（巻き取り、捲
き戻し等）ができることが必要である、 −一次被覆は光分な緩衝作用を有していて光ガラスファ
イバが半径方向の押圧力に曝されている場合でも光学特
性が悪影響を受けないことが必要である、　ゞ 一弾性率の比較的大きい二次被覆を使用した場合に光学
特性が−６０″シ＋８０℃との間の温度範囲内では維持
されていることが必要である。

特に本発明の目的は、被覆を設けた後に固有゛光学４４
性ができるだけそのまま維持されていて、−６０°Ｃと
＋８０℃との間の温度変動に伴う減衰量の増大および減
小が０．５ｄ１３７ｋｍ以下好ましくハ０．２５　ｄＢ
／ｋｍ　以下である光ガラスファイノ々を」１Ｊ供する
ことにある０ 本発明においては、−次被覆は厚さが５０〜７０μｍで
、２個の紫外線硬化アクリル樹脂層がら（１′４成され
ており、その第１層対第２　Ｊｆｌの厚さの比は０．５
〜２であり、前記光ガラスファイバーと接触しているＩ
ｉＪ記第１層は２５℃において≦５Ｎ／ｉｌｌ”の弾性
率を有し、前記第Ｚ　％は２５°Ｃにおいて２５〜１５
００　Ｎ／ｌ１１２１２の弾性率を有していることを特
徴とする一次被覆および二次被覆を有する光ガラスファ
イバーによって、上述の目的を達成する〇 第１　Ｐ’ｆｉの厚さが２０〜４０ｔｔｍ”Ｃ１第２層
の厚さも２０〜４０μｍで、第１層対第２）＠の厚さの
比が０．５〜２の範囲内であるのが好ましく、この厚さ
の比は一次被覆の第２層および二次被覆の弾性率によっ
て実質的に決まる。この点に関し、前記厚さの比は前記
弾性率が大きい程小さくなるように選定する必要かある
。

実際に、第１層および第２層の厚さが３０μｍであり、
紫外ａｆ硬化アクリル樹脂の第１層の弾性率が２５゛Ｃ
において２〜４Ｎ／ａｍ”で、紫外線硬化・アクリル樹
脂の第２層の弾性率が２５℃において２５０〜５００　
Ｎ／朋２である場合に、特に良好な結果が得られる。

一次被覆の第１層および第２層は関連する文献に開示さ
れているアクリル樹脂から構成することができる。考え
られるアクリル樹脂は副すゴマー、単量体および光重合
開始剤の１種以上を含有するのが普通である。紫外線硬
化樹脂の特性はオリゴマーおよび単量体の種類によって
決まり、単官能単りＩｔ体は弾性率の比較的小さい樹脂
層を形成し、・多官能単量体は弾性率の比較的大きい樹
脂層を形成する。化学的には、樹脂は例えばエポキシ基
および／またはウレタン基を含むことができ、あるいは
ポリエステル樹脂を主体とすることができる〇−６０℃
まで冷却した際に、使用アクリル樹脂の。

弾性率は１５００　Ｎ／ｌ１１２より大きい値まで増大
するのが普通である０これは一次被覆の第１層および第
２層の両者にあてはまることである０所望の弾性率を有
するアクリル浦脂は種々の会社から市販されている０ 不発１ジノは弾性率が２５℃において１０００　Ｎ／ｍ
ｍ”以上である二次被覆を使用できるという利点を有す
る。

二次被覆はポリアミド、例えば弾性率が２５°Ｃにおい
て１４００　Ｎ／ｍｍ”　（−６０℃において約２００
０　Ｎ／ｍｍ”　）であるポリアミド１２から構成する
ことができる〇 二次被覆として適当な他の樹脂の例はポリウレタンエラ
ストマー、ポリ弗化ビニリデン、ポリブチレンテレフタ
レート、ポリクロロトリフルオロエテン、ポリプロペン
、ボリエテン、ポリアミド例えばポリアミドｌｌおよび
これらの樹脂を変性したものである。前述および後述の
弾性率はいわゆる２、５％割線モジュラスである。

次に本発明を図面を参照して例について説明する。

例えば、ＯＶＤ法、ＶＡＤ法、ＭＯＶＤ法マタはＰＯＶ
Ｄ法と呼ばれている既知方法のいずれかにより？４るこ
とができる光フアイバ線引き用ガラスプリフォーム１か
ら光ファイバ２を線引きする。

、このために、プリフォームの一端を炉３内で適当□な
線引き温度に加熱する。光ファイバ２を容器４に通す。

容器４はそのなかに紫外線硬化性アクリル樹脂５を収容
している◇容器４をその下側で離れた後に薄い樹脂層を
有する光ファイバ２はいくつかの紫外線放射装置６に沿
って案内される。紫外線硬化アクリル樹脂の第１層を有
する光ファイバを第２容器７に通す。第２容器７はその
なかに紫外線硬化性アクリル樹脂８を収容している。し
かる後にこの層も硬化させ、次いで生成した光ファイバ
２′をリール９上に巻き取る◎揮発性成分が存在してい
る場合には、例えば約１１ｏ℃の温度に加熱することに
より一次被覆から揮発性成分を除去するのが好ましい。

次いで光ファイバ２′を熱可塑性樹脂１３のさやで被覆
する。押出装置の押出ヘッド１４のみの断面を第２図に
示した。

ＷＪａ図に示すように、光ガラスファイバ２は層１１と
層１２とからなる一次被覆および二次被覆１３を具える
。

吹に本発明を実施例について説明する。

実−極一例一↓ プリフォームｌから線引きした直後に、外径１２５μｍ
の光ファイバ２を被覆装置今に通した。

この装置には、メーカーの説明によれば、アクリル化つ
レタン副すゴマーとアクリル酸エステル単１１に体との
混合物からなる商品（紫外線硬化後の弾性率は２５℃に
おいて４　Ｎ／ｍｍ”　）を入れた。紫外線硬化後にこ
のファイバを被覆装置７に通した。

この装置には、メーカーの説明にょ第１ば、アクリ１ト
ル化エポキシオリゴマーとアクリル酸エステル単１１１
１体との混合物からなる商品（紫外線硬化後の弾性率が
２５℃において７００　Ｎ／ｍｍ２）を入れた。

次いでこのファイバを押出装置に通し、ポリアミド１２
（ラウリルラクタムから得られる生成物）で波釘した。

このようにして得た一次被覆は、呼称厚さが２５　ｐｍ
で弾性率が２５′Ｃにおいて４　Ｎ　／ｒｎｍ２である
硬化アクリル樹脂の第１層１１と、呼称厚さが３０μｍ
で弾性率が２５℃において７００　Ｎ／ｍ’ｌＬ”であ
る第２１ｆｌ　１２とからなり、両層とも弾性率は一６
０℃において約２０００　Ｎ／ｍｍ２であった。緊密に
接触している二次被覆１３は、層の厚さが３２５μｍで
、弾性率が２５℃において１４０ＯＮ　／ｍｙａ”、−
５０℃において１　ｓ　ｏ　ｏ　Ｎ／韻２であるポリア
ミド１２から構成した。温度を一６０℃と＋８０℃との
間で周期的に変動させた場合に、６サイクル中およびそ
の後における減衰量の変化は０．１　ｄＢ／ｋｍ未満テ
アツタ。

実施料２ 実施例１に記載したと同様な方法で、光ガラスファイバ
２に一次被覆を設けた。この−次被覆は、メーカーの説
明によれば、アクリル化ウレタンオリゴマーとアクリル
酸エステル単ＩｉＬ体の混合物からなる紫外線硬化商品
（紫外線硬化後の弾性率は２５℃において４　Ｎ／１ｎ
ｎ２）の厚さａ　ｏ　μｍで弾性率４　Ｎ　７ｍ＋ａ”
の第１層１１と、メーカーの説明によれば、アクリル化
ウレタンオリゴマーとアクリル化エポキシオリゴマーと
アクリル酸エステル単最俸との混合物からなる紫外線硬
化商品（弾性率は２５℃において３５０　Ｎ／ｍｍ”　
）の第２１曽１２とから構成した。

二吹被Ｓｌ！１３は実施例１におけると同様にポリアミ
ド１２から（ｊ・１成し、同じ厚さとした。湿度を一６
０℃から＋８０℃に６サイクル変動させた場合に、６ザ
イクル中およびその後における減衰量の変化はｏ、ｔｄ
Ｂ／ｋｍ未満であった。

実施例３ 実施例１におけると同様な方法で、光ガラスファイバを
一次被覆で被覆した０この一次被覆は、メーカーの説明
によれば、アクリル化ウレタンオリゴマーとアクリル酸
エステル単社体との混合物からなる紫外線硬化商品の厚
さ８０μｍ　（Ｅ　２５”Ｃｔ　：　４　Ｎ　／ａｍ２
）の第１ＪＩＩと・メーカーの説明によれば、アクリル
化エポキシオリゴマーとアクリル化ウレタンオリゴマー
とアクリル酸エステル単量体との混合物からなる紫外線
硬化商品（Ｅ２５　”（、：　３５　Ｎ／Ｉｎｍ２）　
０）厚さ２０　／ｊｆｆｌの第２層とから構成した。二
次被覆１８は実施例１におけると同様にポリアミド１２
から構成し、同じ厚さと・した。温度を一６０℃から＋
８０℃に２サイクル艮動させた後に、減衰量の変化は既
に０．１　ｄＢ／ｋｍ未満であった。

第４図は実施例１の光ファイバについて行った第５回目
および第６回目の温度サイクルを示すグラフである。水
平軸はｈｒ、で表わした時間を示す。

上側ラインは温度の変動を示し、下側ラインは減衰量の
変化を示す。実験開始時における減衰量は８５０　ｎｍ
において２．４　ｄＢ／ｋｍであった〇第５図は実施例
２の光ファイバに関する同様なグラフである。実験開始
時における減衰量は８５０ｎｍにおいて２．５　ｄＢ／
ｋｍ　テあツタ〇第６図は実施例３の光ファイバに関す
る同様なグラフであるが、温度サイクルは第１回目およ
び第２回目である。実数開始時におりる減衰量は８５０
　ｎｍにおいてＬ　７　ｄＢ／ｋｍであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ガラスファイバのＭ造プロセスにお
いて光フアイバ上に一次被覆を設ける工程を示す路線図
、 第２図は本発明の光ガラスファイバを製造する際に用い
る押出装置の押出ヘッドの断面略図、第３図は本発明の
光ガラスファイバの断面略図、第４．〜６図はそれぞれ
本発明の光ガラスファイバの異なる例に関する温度と減
Ｑ：ｉ’ｆｔとの関係を示すグラフであるＯ １・・・プリフ図−ム ２．２′・・光ファイバ（光ガラスファイバ）３・・炉 ４・・・容器（被薇装置） ５．８・・・紫外線硬化性アクリル樹脂６・・・紫外線
放射装置 ７−・・第２容器（被よ（装置） ９リール １１・・−次破覆の層（第１層） Ｌ２・・・−次波覆の層（第２層） １３・・熱ｒｊＪ　Ｉｌす性樹脂のさや（二次被覆）■
４・・・押出しヘッド ＦＩ６．１ ＦＩ６２ １６３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　紫外線硬化アクリル樹脂の一次被覆およびこれと緊
   密に接触している熱可塑性樹脂の二次被覆を有する光ガ
   ラスファイバにおいて、前記−次被覆は厚さが５０〜７
   ０μｍで、２個の紫外線硬化アクリル樹脂層から構成さ
   れており、その第１層対第２層の厚さの比は１・・０．
   ５〜２であり、前記光ガラスファイバと接触している前
   記第１層は２５℃において≦５Ｎ／朋２の弾性率を有し
   、前記第２１−は２５℃において２５〜１５００　Ｎ／
   ｍｍ”の弾性率を有していることを特徴とする一次被覆
   および二１・次被覆を有する光ガラスファイバ。 λ　前記−次被覆は厚さ２０〜４０μｍの第１層と厚さ
   ２０〜４０μｍの第２層とから構成されている特許請求
   の範囲第１項記載の光ガラスファイバ０ ＆　前記−次被覆は２個の紫外線硬化アクリル樹脂層か
   ら構成されていて、その第１層および第２層の厚さはそ
   れぞれ３０μｍ±５μｍであり、前記光ガラスファイバ
   上に存在している前記ｇ１４１層は２５℃において２〜
   ４Ｎ／朋２の弾性率を有し、前記第２層は２５℃におい
   て２５０〜５００　Ｎ／ｍｍ”の弾性率を有している特
   許請求の範囲第１項記載の光ガラスファイバ。