專利名稱：：光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及傳輸光信號(hào)的光纖中具有可靠性高的被覆層的光纖。
背景技術(shù)：
：以前的光纖如圖l所示，一般是具有如下構(gòu)造的光纖由石英玻璃形成的玻璃光纖1具有纖芯和設(shè)在其外側(cè)的包層，光信號(hào)通過該玻璃光纖1的中心部，在該玻璃光纖1上被覆柔軟的一次被覆層2，在該一次被覆層2上再被覆硬質(zhì)的二次被覆層3。并且一般而言，上述一次被覆層2使用揚(yáng)氏模數(shù)為3MPa以下的紫外線固化型樹脂，二次被覆層3使用揚(yáng)氏模數(shù)為500MPa以上的紫外線固化型樹脂。在把這樣的光纖帶芯線浸漬在水中的場(chǎng)合，有時(shí)在玻璃光纖1和一次被覆層2的界面會(huì)產(chǎn)生剝離。在產(chǎn)生了這樣的剝離的場(chǎng)合，就會(huì)因此而在玻璃光纖中有不均勻的力起作用，產(chǎn)生微彎("7<夕a《>卜')，增加傳輸損耗。因此為了不產(chǎn)生剝離，要很好地考慮各被覆層的材質(zhì)，為在一次被覆層2和玻璃光纖1的層間確保充分的粘著性而進(jìn)行很大的努力。然而，在維持各被覆層的功能的情況下，確保充分的粘著性是有界限的，可以進(jìn)行的是使電纜構(gòu)造、帶層或著色層的材質(zhì)合理化、調(diào)整制造條件。作為采用這些手法的方案，例如，通過規(guī)定光纖的被覆樹脂層的吸水率而保持傳輸特性良好的方法在特開2002—122761號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)l)中進(jìn)行了披露。還有，使著色層的吸水率降低，使到達(dá)光纖的水分更少的方法在特開2002—372655號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中進(jìn)行了披露。
發(fā)明內(nèi)容但是，根據(jù)專利文獻(xiàn)1中記載的方法，可以通過管理光纖的保管狀態(tài)而保持光纖的吸水率很低，抑制由于被覆中包含的水分而產(chǎn)生的發(fā)泡，防止水壓特性、低溫特性的降低，不過，該方法不可能成為防止在上述使用環(huán)境下水分到達(dá)光纖而產(chǎn)生的微彎所引起的損耗增加的有效手段。還有，專利文獻(xiàn)2中記載的方法也不能完全阻斷到達(dá)光纖的水分，因而隨使用環(huán)境的不同，會(huì)產(chǎn)生微彎所引起的損耗增加。因此，現(xiàn)狀是沒有在把光纖浸漬在水中的場(chǎng)合也能抑制傳輸損耗的增加的極為有效的手段。鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于，提供在浸漬在水中的場(chǎng)合，玻璃光纖和一次被覆層的層間剝離也難以產(chǎn)生的光纖。為達(dá)成上述目的權(quán)利要求1記載的光纖，具有由纖芯和包層組成的玻璃光纖；被覆在該玻璃光纖上的一次被覆層；以及施于該一次被覆層上的二次被覆層，其特征在于，上述二次被覆層的緩和彈性率為400MPa以下。根據(jù)這樣的權(quán)利要求1記載的光纖，把二次被覆層的緩和彈性率取為400MPa以下，就能在光纖的制造時(shí)把在玻璃光纖和一次被覆層的層間產(chǎn)生的殘留應(yīng)力控制得很小，獲得玻璃光纖和一次被覆層的層間難剝離的光纖。因此，能獲得即使水分到達(dá)玻璃光纖也不易造成傳輸損耗的增加，作為傳輸路的性能高，并且可靠性高的光纖。再有，權(quán)利要求2記載的光纖屬于權(quán)利要求1記載的光纖，其特征在于，在一次被覆層使用的紫外線固化型樹脂中添加了i.o質(zhì)量百分比以上的硅烷耦合劑。根據(jù)這樣的權(quán)利要求2記載的光纖，能加大浸漬在水中時(shí)的玻璃光纖和一次被覆層的粘著力，因而更能獲得在浸漬在水中的場(chǎng)合玻璃光纖和一次被覆層的層間也難剝離的光纖。因此，即使水分達(dá)到光纖也沒有傳輸損耗，能獲得長期可靠性非常出色的光纜。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在把光纖浸漬在水中的場(chǎng)合，也能防止在玻璃光纖和軟質(zhì)被覆層之間的剝離。因此，能抑制微彎所引起的傳輸損耗的增加。圖1是表示本發(fā)明的光纖的一實(shí)施例的橫截面模式圖。圖2是表示緩和彈性率測(cè)量中的樣品的溫度及應(yīng)變的曲線的坐標(biāo)圖。圖3是把緩和彈性率的測(cè)量下的拉伸應(yīng)力曲線換算為彈性率所得的坐標(biāo)圖。具體實(shí)施例方式以下用附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的光纖。圖1是表示本發(fā)明的光纖的一實(shí)施例的橫截面模式圖。圖1所示本發(fā)明的光纖，具有在中心部由纖芯和包層組成的玻璃光纖1;被覆在該玻璃光纖上的一次被覆層2;以及施于該一次被覆層2上的二次被覆層3，其特征在于，二次被覆層3的緩和彈性率為400MPa以下。把二次被覆層3的緩和彈性率取為400MPa以下的理由是，如果緩和彈性率超過400MPa的話，在玻璃光纖l和一次被覆層2的層間，殘留應(yīng)力就會(huì)變大，在把光纖浸漬在水中的場(chǎng)合在玻璃光纖和一次被覆層的層間容易產(chǎn)生剝離，傳輸損耗容易增加。本發(fā)明中所說的二次被覆層的緩和彈性率是指，把二次被覆層在沒有應(yīng)力的狀態(tài)下升溫到玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)以上后，一邊向室溫冷卻一邊持續(xù)給予一定拉伸應(yīng)變速度，達(dá)到室溫之后，在保持溫度的情況下，持續(xù)給予一定拉伸應(yīng)變，直到次(七力>夕''J)層上所受的應(yīng)力緩和為止，根據(jù)該緩和時(shí)的應(yīng)力算出的彈性率。再有，其特征在于，在一次被覆層使用的樹脂中添加1.0質(zhì)量百分比以上的硅烷耦合劑。硅烷耦合劑的添加量為1.0質(zhì)量百分比以上的理由是，添加量不到1質(zhì)量百分比的話，玻璃光纖1和一次被覆層2的層間的粘著力就會(huì)降低，因而在水分到達(dá)了光纖的場(chǎng)合在玻璃光纖和一次被覆層的層間容易產(chǎn)生剝離，傳輸損耗容易增加。一般而言，光纖按以下方式制造。首先，把由石英系玻璃組成的光纖用母材前端加熱到200(TC的程度，使其熔融，施加張力將其拉伸，使其變細(xì)而制成玻璃光纖。再對(duì)獲得的玻璃光纖涂布例如紫外線固化型的被覆樹脂，此后照射紫外線而使紫外線固化樹脂固化，在玻璃光纖的外周形成被覆層。接著由稱作絞盤的牽引裝置進(jìn)行牽引，從而制造光纖。在該光纖的制造工序中，在形成被覆層時(shí)，被覆層一度被樹脂的反應(yīng)熱和紫外線燈給出的紅外線的輻射熱加熱，此后慢慢冷卻，直到被絞盤牽引。此時(shí)，一次被覆層和二次被覆層的線膨脹系數(shù)的差大的話，一次被覆層中從玻璃光纖剝離一次被覆層的方向的殘留應(yīng)力就殘留得大。可以認(rèn)為，該殘留應(yīng)力受二次被覆層的緩和彈性率的很大影響，把二次被覆層的緩和彈性率取為400MPa以下，就能減小一次被覆層中殘留的殘留應(yīng)力。二次被覆層的緩和彈性率能通過改變二次被覆層用樹脂的自由基聚合性低聚物的分子量，或改變終結(jié)(封止t3)位于自由基聚合性低聚物的兩末端的不飽和基的比例而容易地進(jìn)行調(diào)整，加大二次被覆層用樹脂的自由基聚合性低聚物的分子量，或增加終結(jié)位于自由基聚合性低聚物的兩末端的不飽和基的比例的話，就能降低二次被覆層的緩和彈性率。再有，在一次被覆層使用的樹脂中添加1.0質(zhì)量百分比以上的硅垸耦合劑，就能加大玻璃光纖和一次被覆層的水漬浸時(shí)的粘著力，所以即使水分到達(dá)了光纖，玻璃光纖和一次被覆層也難剝離。本發(fā)明中使用的一次被覆層2和二次被覆層3沒有特別限定，不過，主要采用紫外線固化型的樹脂組成物(以下簡稱UV樹脂)，從固化速度的觀點(diǎn)來看，以聚氨酯甲基丙烯酸酯系、環(huán)氧丙烯酸酯系的低聚物為主要成分的光纖最適合。UV樹脂一般把含有不飽和基(例如丙烯?；?的自由基聚合性低聚物、作為反應(yīng)性稀釋劑的反應(yīng)性單體、吸收光能量而產(chǎn)生自由基等的活性種的聚合開始劑作為基本的構(gòu)成成分而含有，再作為各種添加劑，按需要量配合顏料、著色劑、紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑、增感劑、連鎖移動(dòng)劑、防聚合劑、硅烷耦合劑、平抑劑、潤滑劑、氧化穩(wěn)定劑、老化防止劑、耐侯劑、保存穩(wěn)定劑、可塑劑、界面活性劑等。作為硅烷耦合劑，可以舉出例如Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-巰丙基三乙氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷等。還有，UV樹脂主要通過選定自由基聚合性低聚物的種類、構(gòu)造、分子量及反應(yīng)性單體、聚合開始劑的種類，調(diào)整自由基聚合性低聚物、反應(yīng)性單體、聚合開始劑的配合比，就能得到作為光纖的一次被覆層用途、二次被覆層用途所要求的各特性例如透過度、固化后的揚(yáng)氏模數(shù)、固化速度、吸水率等成為合理值的光纖被覆樹脂。還有，一次被覆層的揚(yáng)氏模數(shù)在常溫(23'C)下優(yōu)選的是2.5MPa以下，更優(yōu)選的是1.5MPa以下，二次被覆層的揚(yáng)氏模數(shù)在常溫(23'C)下優(yōu)選的是1002000MPa，更優(yōu)選的是4001000MPa。一次被覆層的揚(yáng)氏模數(shù)超過2.5MPa，二次被覆層的揚(yáng)氏模數(shù)超過2000MPa的話，側(cè)壓特性就會(huì)惡化，二次被覆層的揚(yáng)氏模數(shù)不到100Mpa，剛性就不充分。還有，一次被覆層和二次被覆層的厚度沒有特別限制，不過，一次被覆層和二次被覆層各自的厚度優(yōu)選的是約10ym約50um。例如在使用直徑約125um的玻璃光纖的場(chǎng)合，一般構(gòu)成為，一次被覆層的外徑為180ixm200ym，二次被覆層的外徑為230^m250"m的程度。實(shí)施例在上述圖1所示的構(gòu)造的光纖中，改變二次被覆層3的緩和彈性率，再改變硅烷耦合劑的添加量而準(zhǔn)備與本發(fā)明的實(shí)施例相當(dāng)?shù)墓饫w及比較例的光纖。另外，作為硅垸耦合劑，采用了Y-巰丙基三乙氧基硅垸。將其表示在表1中。另外，光纖為標(biāo)準(zhǔn)的單模光纖，玻璃光纖的外徑為約125um，一次被覆層的外徑為約195ym，二次被覆層的外徑為約245ixm。還有，一次被覆層釆用0.2mm固化薄片的揚(yáng)氏模數(shù)為l.OMPa的數(shù)種聚氨酯甲基丙烯酸酯系UV樹脂，二次被覆層采用0.2mm固化薄片的揚(yáng)氏模數(shù)為表1所示的聚氨酯甲基丙烯酸酯系UV樹脂S1S5。另外，固化薄片的揚(yáng)氏模數(shù)是，制作在大氣中，UV照度200mW/cm2，UV照射量1000mJ/cm2的條件下固化了的0.2mm厚薄片，在23'C，拉伸速度lmm/分的條件下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，根據(jù)2.5%應(yīng)變時(shí)的拉伸強(qiáng)度而算出的值。還有，表1表示所獲得的實(shí)施例18及比較例15的光纖的一次被覆層的揚(yáng)氏模數(shù)、二次被覆層的揚(yáng)氏模數(shù)。另外，對(duì)于光纖的一次被覆層的揚(yáng)氏模數(shù)，采用特開2001—328851中記載的方法，測(cè)量一次被覆層的剛性率，算出泊松比為0.45。光纖的二次被覆層的揚(yáng)氏模數(shù)采用特開2003—322775號(hào)中記載了的方法進(jìn)行了測(cè)量。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>再有，對(duì)實(shí)施例18、比較例15的光纖，測(cè)量了二次被覆層的緩和彈性率。對(duì)上述獲得的光纖涂布用于著色的紫外線固化樹脂，照射紫外線使其固化而施以著色層，獲得著色光纖芯線。然后，將4根著色光纖芯線并列地排列，在其外周統(tǒng)一涂布帶用紫外線固化樹脂，照射紫外線，從而獲得帶狀光纖芯線。對(duì)于這樣獲得的帶狀光纖芯線，在6(TC溫水中浸漬后，進(jìn)行玻璃光纖和一次被覆層間的剝離的有無的觀察，并且測(cè)量傳輸損耗的增加。表2表示結(jié)果。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>另外，二次被覆層的緩和彈性率的測(cè)量、玻璃光纖和一次被覆層間的剝離的有無的觀察、傳輸損耗的增加的測(cè)量按以下方式進(jìn)行。把光纖浸漬在液體氮中之后，拉拔玻璃光纖，從而獲得長度30mm的管狀的一次被覆層/二次被覆層的一體化物的用于測(cè)量的樣品。把該樣品在沒有應(yīng)力的狀態(tài)下升溫到14(TC后，一邊以rc/分緩慢冷卻到室溫，一邊持續(xù)給予一定拉伸應(yīng)變速度0.02%/分(樣品標(biāo)線間距離20mm)，施以2%的拉伸應(yīng)變，直到冷卻到室溫時(shí)。此后，在溫度固定于室溫，拉伸應(yīng)變固定于2%的情況下，放置300分后，根據(jù)此時(shí)加在樣品上的拉伸應(yīng)力算出彈性率作為緩和彈性率。另外，圖2表示測(cè)量中的樣品的溫度及應(yīng)變的曲線，還有，圖3表示把此時(shí)測(cè)量到的拉伸應(yīng)力曲線換算為彈性率的典型的例子。在圖2及圖3中，粗線分別表示應(yīng)變、彈性率，細(xì)線表示溫度。另外，測(cè)量中使用了粘性彈性測(cè)量裝置(Dynamicmechanicalanalyzer)SEIKOInstrumentsDMS6100。把成束的1000m的長度的光纖在6(TC的離子交換水中浸漬30天后，使用OTDR測(cè)量了傳輸損耗。測(cè)量波長為1550nm。把獲得的傳輸損耗和在離子交換水中浸漬前同樣使用OTDR測(cè)量到的傳輸損耗的差作為傳輸損耗的增加。傳輸損耗的增加越小越好，1.00dB/km以下為實(shí)用水平。從表2可以看出，作為本發(fā)明的光纖的實(shí)施例18在60'C的離子交換水中浸漬30天后，玻璃光纖和一次被覆層的層間也沒有剝離，傳輸損耗控制在1.00dB/km以下。再有，可以看出，把向一次被覆材的硅烷耦合劑添加量取為l.O質(zhì)量百分比以上，傳輸損耗的增加就能控制在0.05dB/km以下。如果把硅烷耦合劑取為2.0質(zhì)量百分比的話，傳輸損耗的增加就非常小，為0.02dB/km以下。本發(fā)明的光纖例如可以制成對(duì)其施以著色層后的光纖芯線及采用了該光纖芯線的帶芯線，以及集合多條光纖芯線或帶芯線而制成光編碼器或光纜，不用說，能用于通用的各種形態(tài)的光纖芯線、帶芯線、光編碼器、光纜。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的光纖，把二次被覆層的緩和彈性率取為400MPa以下，從而能獲得即使浸漬在水中的場(chǎng)合，玻璃光纖和一次被覆層的層間剝離也難產(chǎn)生的光纖。再有，把硅烷耦合劑添加量取為1.0質(zhì)量百分比以上，從而能獲得更高的效果。權(quán)利要求1.一種光纖，具有由纖芯和包層組成的玻璃光纖；被覆在該玻璃光纖上的一次被覆層；以及施于該一次被覆層上的二次被覆層，其特征在于，上述二次被覆層的緩和彈性率為400MPa以下。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纖，其特征在于，在一次被覆層使用的樹脂中添加了l.O質(zhì)量百分比以上的硅烷耦合劑。全文摘要本發(fā)明提供一種在浸漬在水中的場(chǎng)合，玻璃光纖和一次被覆層的層間剝離也難以產(chǎn)生的光纖。本發(fā)明的光纖，具有由纖芯和包層組成的玻璃光纖(1)；被覆在該玻璃光纖上的一次被覆層(2)；以及施于該一次被覆層上的二次被覆層(3)，其特征在于，上述二次被覆層的緩和彈性率設(shè)定為400MPa以下。文檔編號(hào)G02B6/44GK101194196SQ20068000095公開日2008年6月4日申請(qǐng)日期2006年7月28日優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日發(fā)明者中島康雄,小野高義,新子谷悅宏,田中廣樹申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社