JPH07104463B2 - Plastic coated fiber for optical transmission - Google Patents
Plastic coated fiber for optical transmissionInfo
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- JPH07104463B2 JPH07104463B2 JP62334265A JP33426587A JPH07104463B2 JP H07104463 B2 JPH07104463 B2 JP H07104463B2 JP 62334265 A JP62334265 A JP 62334265A JP 33426587 A JP33426587 A JP 33426587A JP H07104463 B2 JPH07104463 B2 JP H07104463B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はガラスファイバに有機物被覆を施したプラス
チック被覆光伝送用ファイバに関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plastic-coated optical transmission fiber in which a glass fiber is coated with an organic substance.
従来、通信用の光ファイバは、ガラス母材（プリフォー
ム）を紡糸した後に、高分子物質が被覆されて機械的強
度が付与される。第５図は一般的な光伝送用ファイバの
斜視図である。シリカガラス、フッ化物ガラスなどから
なるガラスファイバ１は、中心部のコア２とその外側の
クラッド３で構成され、ソフト層４により被覆されてい
る。そして、その外側にはハード層５が形成され、単心
の光伝送用ファイバ６を構成している。2. Description of the Related Art Conventionally, an optical fiber for communication is formed by spinning a glass preform (preform) and then coated with a polymer substance to impart mechanical strength. FIG. 5 is a perspective view of a general optical transmission fiber. A glass fiber 1 made of silica glass, fluoride glass or the like is composed of a core 2 at the center and a clad 3 outside thereof, and is covered with a soft layer 4. A hard layer 5 is formed on the outer side of the hard layer 5 to form a single-fiber optical transmission fiber 6.
ここで、ソフト層４はガラスファイバ１に対するクッシ
ョンの役目を果たすもので、柔軟性のある樹脂が用いら
れる。具体的には熱硬化シリコーン、紫外線（UV）硬化
シリコーン、UV硬化ウレタンアクリレート、UV硬化エポ
キシアクリレート、UV硬化エステルアクリレートなどで
ある。ハード層５はソフト層４の外側からガラスファイ
バ１を更に保護するもので、強靭な樹脂が用いられる。
具体的にはポリアミド、ポリエステル、ABS樹脂、ポリ
アセタール樹脂などの押出樹脂や、各種のUV硬化樹脂で
ある。Here, the soft layer 4 serves as a cushion for the glass fiber 1, and a flexible resin is used. Specific examples include heat-curable silicone, ultraviolet (UV) -curable silicone, UV-curable urethane acrylate, UV-curable epoxy acrylate, and UV-curable ester acrylate. The hard layer 5 further protects the glass fiber 1 from the outside of the soft layer 4, and a strong resin is used.
Specifically, they are extruded resins such as polyamide, polyester, ABS resin, polyacetal resin, and various UV curable resins.
これらの被覆材料は着色して用いられることがあり、ソ
フト層４あるいはハード層５のみを染色したり、ソフト
層４とハード層５の双方を着色したりする。また、ハー
ド層の外側に着色層を設けたり、ソフト層４とハード層
５の間に着色層を介在させることもある。These coating materials are sometimes used by coloring, and only the soft layer 4 or the hard layer 5 is dyed, or both the soft layer 4 and the hard layer 5 are colored. A colored layer may be provided outside the hard layer, or a colored layer may be interposed between the soft layer 4 and the hard layer 5.
ヤング率の点から検討すると、従来の被覆材料は種々の
組み合わせで用いられてきた。すなわち、ソフト層４と
しては一般に、ガラス転移温度が−50℃よりも低く、常
温におけるヤング率が0.5kg/mm2よりも低いものが用い
られる。また、ハード層５としては一般に、ガラス転移
温度が常温よりも高く、ヤング率が常温において30kg/m
m2よりも高いものが用いられる。そして、この様な材料
を種々組み合せることで、伝送特性の向上が図られてい
る。Considering the Young's modulus, conventional coating materials have been used in various combinations. That is, as the soft layer 4, one having a glass transition temperature lower than −50 ° C. and a Young's modulus at room temperature lower than 0.5 kg / mm 2 is generally used. The hard layer 5 generally has a glass transition temperature higher than room temperature and a Young's modulus of 30 kg / m at room temperature.
Those higher than m 2 are used. The transmission characteristics are improved by various combinations of such materials.
しかしながら、近年の長距離光通信への需要の高まりの
中では、伝送特性の向上に対する要求が更に高いものと
なり、従来のものでは不十分となってきた。従来より、
被覆材料がガラスファイバの伝送特性に大きな影響を与
えることは知られており、特に、温度を広範囲に変化さ
せた場合には、被覆材料の収縮力あるいは膨張力がガラ
スファイバに働き、ガラスファイバにマイクロベンディ
ングを生じさせたりして、伝送特性劣化の原因になるこ
とが報告されている。一方、理論的に求めた被覆材料の
収縮力あるいは膨張力だけからでは、広い温度範囲にわ
たって、伝送特性の優れた光伝送用ファイバを再現性よ
く実現することは困難であった。However, with the recent increase in demand for long-distance optical communication, the demand for improvement of transmission characteristics has become higher, and the conventional one has become insufficient. Traditionally,
It is known that the coating material has a great influence on the transmission characteristics of the glass fiber, and especially when the temperature is changed over a wide range, the contracting force or the expansion force of the coating material acts on the glass fiber and It has been reported that it causes microbending and causes deterioration of transmission characteristics. On the other hand, it was difficult to reproducibly realize an optical transmission fiber having excellent transmission characteristics over a wide temperature range only by using the theoretically obtained contracting force or expanding force of the coating material.
そこで、従来より、この収縮力あるいは膨張力以外の他
の要素として、被覆材料とガラスファイバの密着性が検
討されている。従来の密着性の評価方法としては、光伝
送用ファイバからガラスファイバを引き抜く際の引抜力
を測定することにより、被覆材料のガラスファイバへの
締付け力を求め、これによって密着性を評価するものが
あった。また、低温から高温に至る温度範囲（例えば、
−20℃〜＋60℃）での熱サイクル試験のもとに、被覆材
料の収縮量から密着性を評価するものもあった。Therefore, conventionally, the adhesion between the coating material and the glass fiber has been studied as an element other than the contracting force or the expanding force. As a conventional adhesion evaluation method, by measuring the pulling force at the time of pulling out the glass fiber from the optical transmission fiber, the tightening force to the glass fiber of the coating material is obtained, and thereby the adhesion is evaluated. there were. In addition, the temperature range from low temperature to high temperature (for example,
Some have evaluated the adhesion from the amount of shrinkage of the coating material under a thermal cycle test at −20 ° C. to + 60 ° C.).
ところが、これらの評価方法では密着性が適性であると
評価された場合でも、低温あるいは高温状態で光伝送用
ファイバを使用したときには、伝送損失に異常が出るこ
とが多かった。このため、広い温度範囲において良好な
伝送特性を有するように、ガラスファイバと被覆材料を
適度に密着させた光伝送用ファイバの開発が望まれてい
た。However, even when the adhesion is evaluated to be appropriate by these evaluation methods, when the optical transmission fiber is used in a low temperature or high temperature state, the transmission loss is often abnormal. Therefore, it has been desired to develop an optical transmission fiber in which a glass fiber and a coating material are appropriately adhered to each other so as to have good transmission characteristics in a wide temperature range.
本発明は上記のような課題を解決するためになされたも
ので、広い温度範囲において極めて良好な伝送特性をも
った新規なプラスチック被覆光伝送用ファイバを提供す
ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a novel plastic-coated optical transmission fiber having extremely good transmission characteristics in a wide temperature range.
本発明者は、光伝送用ファイバの伝送特性を左右する要
因の１つとして、ガラスファイバと被覆材料の密着性の
評価について種々の検討を行なった結果、次のような知
見を得た。As a result of various studies on the evaluation of the adhesion between the glass fiber and the coating material as one of the factors that influence the transmission characteristics of the optical transmission fiber, the present inventor has obtained the following findings.
すなわち、光伝送用ファイバの一端に力学的振動を加
え、他端で応力を検出し、この力学的振動と検出した応
力から弾性変形と粘性流動が動的に重なって現れ、いわ
ゆる動的粘弾性が測定できる。そこで、この動的粘弾性
の温度特性を検討すると、これはガラスファイバと被覆
材料の密着性を反映していることがわかった。ここにお
いて、動的粘弾性の測定により得られる力学的損失値
（tanδ）が、0.05以上を示し始める温度が60℃以下に
なる程度にガラスファイバと有機物の被覆材料が密着し
ているときに、かかる光伝送用ファイバは広い温度範囲
にわたって優れた伝送特性を有する。That is, mechanical vibration is applied to one end of the optical transmission fiber, stress is detected at the other end, and elastic deformation and viscous flow dynamically appear from the mechanical vibration and the detected stress. Can be measured. Then, when the temperature characteristic of this dynamic viscoelasticity was examined, it was found that this reflects the adhesion between the glass fiber and the coating material. Here, the mechanical loss value (tan δ) obtained by the measurement of dynamic viscoelasticity, when the glass fiber and the organic coating material are in close contact with each other such that the temperature at which the temperature starts to show 0.05 or more becomes 60 ° C. or less, Such an optical transmission fiber has excellent transmission characteristics over a wide temperature range.
本発明に係るプラスチック被覆光伝送用ファイバは、光
伝送用のガラスファイバと、このガラスファイバを保護
すべく、その表面に密着しかつ被覆する樹脂層であっ
て、柔軟性のある樹脂からなるソフト層、及び該ソフト
層が被覆されたガラスファイバをさらに保護すべく、該
ソフト層表面を直接あるいは間接的に被覆する樹脂層で
あって、強靭な樹脂からなるハード層で構成された有機
物被覆とを少なくとも備えた構成を有する。The plastic-coated optical transmission fiber according to the present invention is a glass fiber for optical transmission and a resin layer that adheres to and covers the surface of the glass fiber to protect the glass fiber, and is made of a soft resin. Layer, and a resin layer for directly or indirectly coating the surface of the soft layer to further protect the glass fiber coated with the soft layer, and an organic material coating composed of a hard layer made of a tough resin. It has the composition provided with at least.
特に、上記有機物被覆におけるソフト層は、ガラスファ
イバとの密着性を向上させるカップリング材の添加量を
所定値以下としたウレタンアクリレートからなる樹脂層
であり、例えば、シランカップリング剤をウレタンアク
リレートに添加することにより、上記ガラスファイバの
ガラス強度を向上させかつ該ガラスファイバから有機物
被覆が剥離することを防止する効果がある。そして、本
発明では、このウレタンアクリレートへのカップリング
剤添加量は、60℃以下の温度範囲において該樹脂層と前
記ガラスファイバとの密着性に依存する上述の力学的損
失値（tanδ）が0.05以上となる範囲に設定したことを
特徴としている。In particular, the soft layer in the organic coating is a resin layer made of urethane acrylate with the addition amount of the coupling material for improving the adhesiveness with the glass fiber being a predetermined value or less, for example, the silane coupling agent is urethane acrylate. Addition has the effects of improving the glass strength of the glass fiber and preventing the organic coating from peeling from the glass fiber. In the present invention, the amount of the coupling agent added to the urethane acrylate has a mechanical loss value (tan δ) of 0.05, which depends on the adhesion between the resin layer and the glass fiber, in the temperature range of 60 ° C or lower. The feature is that it is set in the above range.
なお、上記有機物被覆におけるハード層としては、種々
適応可能であり、例えばポリアミド樹脂で構成すること
も可能である。The hard layer in the organic coating can be variously adapted, and can be made of, for example, a polyamide resin.
本発明におけるプラスチック被覆光伝送用ファイバは、
伝送特性を広い温度範囲で向上させることが可能なよう
に、ガラスファイバと被覆材料を適切な程度に密着させ
たものである。このような光伝送用ファイバを特定する
際には、まず光伝送用ファイバは適当な長さに切断さ
れ、第１図のようにして動的粘弾性が測定される。すな
わち、光伝送用ファイバの一端に力学的振動を与え、他
端において応力を検出すると、この力学的振動と検出さ
れた応力から求められる。ここで、光伝送用ファイバの
一般的材料構成については、ガラスファイバのヤング率
は7000kg/mm2程度、ソフト層のヤング率は0.5kg/mm2程
度、ハード層のヤング率は30kg/mm2程度である。従っ
て、ガラスファイバのヤング率はハード層の200倍程度
以上であるので、動的粘弾性の測定においては、ソフト
層およびハード層の分子運動にもとづく力学的損失値
（tanδ）は僅かであると、従来から一般に考えられて
きた。The plastic-coated optical transmission fiber according to the present invention,
The glass fiber and the coating material are adhered to an appropriate degree so that the transmission characteristics can be improved in a wide temperature range. In specifying such an optical transmission fiber, first, the optical transmission fiber is cut into an appropriate length, and the dynamic viscoelasticity is measured as shown in FIG. That is, when mechanical vibration is applied to one end of the optical transmission fiber and stress is detected at the other end, it can be obtained from this mechanical vibration and the detected stress. Here, regarding the general material configuration of the optical transmission fiber, the Young's modulus of the glass fiber is about 7,000 kg / mm 2 , the Young's modulus of the soft layer is about 0.5 kg / mm 2 , and the Young's modulus of the hard layer is 30 kg / mm 2. It is a degree. Therefore, since the Young's modulus of the glass fiber is about 200 times that of the hard layer, the mechanical loss value (tan δ) based on the molecular motion of the soft layer and the hard layer is small in the measurement of dynamic viscoelasticity. Conventionally, it has been generally considered.
しかしながら、前述のように動的粘弾性を測定すると、
第２図に実線で示すように、ソフト層およびハード層の
分子運動に起因するものとは異なる挙動が現れる。同図
において、一点鎖線はソフト層単独の場合を示し、二点
鎖線はハード層単独の場合を示しているのに対して、実
線のものはソフト層およびハード層を施した光伝送用フ
ァイバの場合を示している。そして、この光伝送用ファ
イバの動的粘弾性の挙動は、ガラスファイバと被覆材料
の密着性を反映しているものであった。そこで、この動
的粘弾性の測定で評価される上記の密着性が、前述の程
度になるようにすることにより、広い温度範囲にわたっ
て被覆材料の収縮力によるマイクロベンディングを生じ
させることがなく、伝送特性の優れた新規かつ有用なプ
ラスチック被覆光伝送用ファイバを得ることができる。However, when measuring dynamic viscoelasticity as described above,
As shown by the solid line in FIG. 2, a behavior different from that due to the molecular motion of the soft layer and the hard layer appears. In the figure, the alternate long and short dash line shows the case of the soft layer alone, and the alternate long and two short dash line shows the case of the hard layer alone, while the solid line shows the optical transmission fiber with the soft layer and the hard layer. The case is shown. The behavior of the dynamic viscoelasticity of this optical transmission fiber reflects the adhesion between the glass fiber and the coating material. Therefore, by making the above-mentioned adhesiveness evaluated by the measurement of this dynamic viscoelasticity to the above-mentioned degree, the microbending caused by the shrinkage force of the coating material does not occur over a wide temperature range, and the transmission can be performed. It is possible to obtain a new and useful plastic-coated optical transmission fiber having excellent characteristics.
なお、動的粘弾性の算出方法は、光伝送用ファイバの一
端に力学的振動として正弦的歪γ＝γ0eｉωｔを加え、
他端で検出した位相のずれた正弦的応力Ｓ＝S0e
ｉ（ωｔ＋δ）から以下のように動的粘弾性を測定し、
力学的損失値（tanδ）を得る。すなわち、 Ｅ＊＝S/γ＝S0eｉ（ωｔ＋δ）／γ0eｉωｔ ＝S0/γ０・COSδ ＋ｉ・S0/γ０・SINδ ＝Ｅ′＋ｉ・Ｅ″ また、tanδ＝Ｅ″/E′ ここで、Ｅ＊：複素粘弾性 Ｅ′：動的粘弾性 Ｅ″：損失粘弾性 S:応力 γ：歪 S0:応力の振幅 γ0:歪の振幅 i:複素量を示すパラメータ ωt:ω＝角速度、ｔ＝時間 δ：位相のずれ角 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図１乃至図４を用いて説明
する。なお、図中同一部分には同一符号を付して説明を
省略する。The dynamic viscoelasticity is calculated by adding sinusoidal strain γ = γ 0 e iωt as mechanical vibration to one end of the optical transmission fiber,
Phase-shifted sinusoidal stress detected at the other end S = S 0 e
The dynamic viscoelasticity is measured from i (ωt + δ) as follows,
Obtain the mechanical loss value (tan δ). That is, E * = S / γ = S 0 e i (ωt + δ) / γ 0 e iωt = S 0 / γ 0 · COSδ + i · S 0 / γ 0 · SINδ = E ′ + i · E ″, and tan δ = E ″ / E ′ where E *: Complex viscoelasticity E ′: Dynamic viscoelasticity E ″: Loss viscoelasticity S: Stress γ: Strain S 0 : Amplitude of stress γ 0 : Amplitude of strain i: Complex quantity Parameters ωt: ω = angular velocity, t = time δ: phase shift angle [Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Is attached and the description is omitted.
第１図は、本発明に係る光伝送用ファイバを実現するに
際して、ガラスファイバと被覆材料の密着性の程度を評
価するための、動的粘弾性の測定を説明する図である。
図示の通り光伝送用ファイバ６は一定の長さに切断さ
れ、一端は振動チャック７に把持され、他端は検出チャ
ック８に把持される。ここで、振動チャック７は光伝送
用ファイバ６に力学的振動を与えるためのものであり、
検出チャック８は光伝送用ファイバ６の応力を検出する
ためものである。そして、この検出応力にもとづいて動
的粘弾性が測定され、力学的損失値（tanδ）が得られ
る。FIG. 1 is a diagram illustrating the measurement of dynamic viscoelasticity for evaluating the degree of adhesion between the glass fiber and the coating material when realizing the optical transmission fiber according to the present invention.
As shown in the figure, the optical transmission fiber 6 is cut into a certain length, one end of which is held by the vibration chuck 7 and the other end of which is held by the detection chuck 8. Here, the vibration chuck 7 is for giving mechanical vibration to the optical transmission fiber 6,
The detection chuck 8 is for detecting the stress of the optical transmission fiber 6. Then, the dynamic viscoelasticity is measured based on the detected stress, and the mechanical loss value (tan δ) is obtained.
このような測定法は、高分子物質の動的粘弾性挙動の測
定において、従来から一般に用いられている技術であ
る。そして、この測定によって、ガラス転移温度、融解
／結晶性、架橋、相分離等の分子の凝集に関する情報が
得られる。このため、光伝送用ファイバからガラスファ
イバを除去して残った被覆材料の動的粘弾性を測定すれ
ば、材料の同定、耐熱性、被膜厚比などの有用なデータ
が得られる。また、例えば特公昭54−17148号に示され
るように、絶縁被膜の硬化度評価にも使用されている。Such a measuring method is a technique that has been generally used in the past for measuring the dynamic viscoelastic behavior of a polymer substance. This measurement then provides information on the aggregation of molecules such as glass transition temperature, melting / crystallinity, crosslinking, phase separation and the like. Therefore, useful data such as material identification, heat resistance, and film thickness ratio can be obtained by measuring the dynamic viscoelasticity of the coating material remaining after removing the glass fiber from the optical transmission fiber. It is also used for evaluation of the degree of cure of an insulating film, as shown in Japanese Patent Publication No. 54-17148.
本発明では、このような動的粘弾性の測定手法を、光伝
送用ファイバの密着性の評価そのものに適用する。すな
わち、第１図のように光伝送用ファイバをセットし、動
的粘弾性を測定すると、第２図に実線で示すようなガラ
スファイバと被覆材料の密着性に起因する挙動が現れ
る。さらに、この動的粘弾性の温度特性を、ガラスファ
イバと被覆材料のうちのソフト層との密着性を種々変化
させて求める。すると、第３図のような力学的損失値
（tanδ）の温度特性が得られる。In the present invention, such a dynamic viscoelasticity measuring method is applied to the evaluation itself of the adhesion of the optical transmission fiber. That is, when the optical transmission fiber is set as shown in FIG. 1 and the dynamic viscoelasticity is measured, the behavior due to the adhesion between the glass fiber and the coating material appears as shown by the solid line in FIG. Further, the temperature characteristic of this dynamic viscoelasticity is obtained by variously changing the adhesion between the glass fiber and the soft layer of the coating material. Then, the temperature characteristic of the mechanical loss value (tan δ) as shown in FIG. 3 is obtained.
第３図において、実線は密着性が弱い場合を示し、一点
鎖線は密着性が強い場合を示し、二点鎖線は密着性が強
すぎる場合を示している。図示の通り、密着性が弱いほ
ど力学的損失値（tanδ）はより低温度から発生し、密
着性が強くなるにつれて力学的損失値（tanδ）はより
高温度から発生する。そして、このガラスファイバと被
覆材料の密着性の把握は、力学的損失値（tanδ）が0.0
5以上となる温度から定量的に行なうことができる。In FIG. 3, the solid line shows the case where the adhesion is weak, the one-dot chain line shows the case where the adhesion is strong, and the two-dot chain line shows the case where the adhesion is too strong. As shown in the figure, the weaker the adhesiveness, the lower the mechanical loss value (tan δ) is, and the stronger the adhesiveness is, the higher the mechanical loss value (tan δ) is. The mechanical loss value (tan δ) is 0.0 for grasping the adhesion between the glass fiber and the coating material.
It can be quantitatively performed from a temperature of 5 or more.
光伝送用ファイバのようにヤング率が極めて異なる複合
材料においても、高弾性材料の占める割合が小さい場
合、すなわち光伝送用ファイバの全断面に占めるガラス
ファイバの割合が50％程度よりも小さい場合には、密着
性の程度によって力学的なエネルギー消費は異なり、こ
れが力学的損失値（tanδ）の値となって現れる。この
エネルギー消費は界面での密着性がきわめて強い場合、
あるいはきわめて弱い場合に小さく、密着性が温度上昇
等により次第に弱くなり始めると、次第に大きくなる。
すなわち、力学的損失値（tanδ）の温度特性曲線にお
いて、このtanδの値が大きくなる。このことは、密着
性が弱い場合ほど、より低温で力学的損失値（tanδ）
の値が大きくなり始め、密着性が強い場合ほど、より高
温で力学的損失値（tanδ）の値が大きくなり始めるこ
とを示している。そしてこれは、力学的振動の共鳴がガ
ラスファイバと被覆材料の間の密着性の程度により異な
ることを示している。Even in composite materials with extremely different Young's moduli such as optical transmission fibers, when the proportion of highly elastic materials is small, that is, when the proportion of glass fibers in the entire cross section of the optical transmission fiber is less than about 50%. , The mechanical energy consumption differs depending on the degree of adhesion, and this appears as the value of the mechanical loss value (tan δ). This energy consumption is very strong at the interface,
Alternatively, it is small when it is extremely weak, and gradually increases when the adhesiveness gradually weakens due to a temperature rise or the like.
That is, in the temperature characteristic curve of the mechanical loss value (tan δ), the value of tan δ becomes large. This means that the weaker the adhesion, the lower the mechanical loss value (tan δ) at lower temperatures.
It is shown that the value of γ starts to increase, and the stronger the adhesion is, the higher the mechanical loss value (tan δ) starts to increase at higher temperatures. And this shows that the resonance of the mechanical vibration depends on the degree of adhesion between the glass fiber and the coating material.
本発明者はかる知見にもとづき、共鳴による力学的損失
値（tanδ）の立ち上り始める温度（0.05以上になる温
度）が、60程度よりも低いものにおいて、伝送特性が広
い温度範囲で良好なプラスチック被覆光伝送用ファイバ
を開発した。すなわち、力学的損失値（tanδ）の立ち
上り始める温度が60℃よりも高いときは、低温時の被覆
材料の収縮力が大きくなりすぎ、ガラスファイバにマイ
クロベンディングを生じさせるものと考えられる。これ
に対して、例えば20℃程度の低温から力学的損失値（ta
nδ）が0.05以上に立ち上り始めるものでは、低温時の
被覆材料の収縮力が小さく、ガラスファイバの伝送損失
を大きくする程度のマイクロベンディングは現れないも
のと考えられる。Based on this finding, the present inventor has found that when the temperature at which the mechanical loss value (tan δ) due to resonance begins to rise (temperature at which it becomes 0.05 or more) is lower than about 60, the transmission characteristics of plastic-coated light are excellent in a wide temperature range. We have developed a transmission fiber. That is, when the temperature at which the mechanical loss value (tan δ) starts rising is higher than 60 ° C., it is considered that the shrinkage force of the coating material at a low temperature becomes too large and causes microbending in the glass fiber. On the other hand, for example, the mechanical loss value (ta
It is considered that when nδ) starts to rise to 0.05 or more, the shrinking force of the coating material at a low temperature is small and microbending to the extent that the transmission loss of the glass fiber is increased does not appear.
ガラスファイバと被覆材料の密着性の程度の設定は、種
々の方法により行なうことができる。本発明では、ソフ
ト層にウレタンアクリレートを用い、カップリング剤と
して、例えばシランカップリング剤を添加し、該ガラス
ファイバのガラス強度を向上させるとともに、密着性を
向上させている。The degree of adhesion between the glass fiber and the coating material can be set by various methods. In the present invention, urethane acrylate is used for the soft layer and, for example, a silane coupling agent is added as a coupling agent to improve the glass strength of the glass fiber and the adhesion.
次に、本発明の具体的な実施例と比較例を、第４図によ
り説明する。Next, specific examples and comparative examples of the present invention will be described with reference to FIG.
実験において、密着性を制御するためのシランカップリ
ング剤としては、信越シリコーン社製のLS−3380、日本
ユニカー社製のＡ−1110及びトーレダウコーニングシリ
コン社製SH−6040を用い、添加量を変えてそれぞれ比較
例と実施例を作成した。また、動的粘弾性の測定器とし
ては、オリエンテック社製のレオバイブロンを用い、測
定条件は力学的振動の周波数を11ヘルツ、昇温速度を３
℃／分とした。製作した試料の伝送特性の測定には波長
が1.3μｍの赤外線を用い、低温特性すなわち低温にお
ける伝送損失の増加の有無を調べた。ここで、低温特性
とは20℃での伝送損失をx0〔dB/km〕、−40℃（本明細
書中において低温を意味する）での伝送損失をx1〔dB/k
m〕としたときに、パラメータΔｘ＝x1−x2〔dB/km〕で
与えられる伝送損失の増加の有無である。したがって、
このパラメータΔｘが正の値を示すと低温における伝送
損失の増加があることを示し、Δｘが０であれば低温に
おける伝送損失はなく、良好な低温特性を持つことを意
味する。In the experiment, LS-3380 manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., A-1110 manufactured by Nippon Unicar Co., Ltd. and SH-6040 manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd. were used as silane coupling agents for controlling the adhesion, and the addition amount was adjusted. Instead, comparative examples and examples were prepared. As a dynamic viscoelasticity measuring instrument, Rheovibron manufactured by Orientec was used, and the measurement conditions were a frequency of mechanical vibration of 11 hertz and a heating rate of 3
C / min. Infrared rays having a wavelength of 1.3 μm were used to measure the transmission characteristics of the manufactured sample, and the low temperature characteristics, that is, whether or not the transmission loss increased at low temperatures, was examined. Here, the low temperature characteristic means a transmission loss at 20 ° C. x 0 [dB / km] and a transmission loss at −40 ° C. (meaning low temperature in the present specification) x 1 [dB / k].
m] is the presence or absence of an increase in transmission loss given by the parameter Δx = x 1 −x 2 [dB / km]. Therefore,
If this parameter Δx shows a positive value, it means that the transmission loss increases at low temperature, and if Δx is 0, it means that there is no transmission loss at low temperature and that it has good low temperature characteristics.
比較例１ この比較例１は、本発明における実施例１と比較するた
めに以下のように試作したシングルモード（SM）光伝送
用ファイバである。なお、使用するシランカップリング
剤は前述のシリコーン社製のLS−3380である。Comparative Example 1 This comparative example 1 is a fiber for single mode (SM) optical transmission that was prototyped as follows for comparison with the example 1 of the present invention. The silane coupling agent used is LS-3380 manufactured by Silicone mentioned above.
まず、SM型プリフォームを紡糸し、線径が125μｍのガ
ラスファイバとした後、シランカップリング剤としてLS
−3380を0.1％添加したウレタンアクリレートからなるU
V硬化ソフト樹脂を線速200m/分で塗布、硬化し、190μ
ｍ径の光ファイバを得る。次に、この光ファイバにウレ
タンアクリレートからなるUV硬化ハード樹脂を同一線速
で塗布、硬化し、250μｍ径のSM光伝送用ファイバを試
作した。First, an SM type preform is spun into a glass fiber with a diameter of 125 μm, and then LS is used as a silane coupling agent.
U made of urethane acrylate containing 0.1% of −3380
190 μ of V-curing soft resin applied and cured at a linear speed of 200 m / min
Obtain an m-diameter optical fiber. Next, a UV-curable hard resin made of urethane acrylate was applied to this optical fiber at the same linear speed and cured to fabricate a 250 μm diameter SM optical transmission fiber as a prototype.
この試作されたSM光伝送用ファイバについて力学的損失
値（tanδ）を測定したところ、該力学的損失値（tan
δ）が0.05が示し始める温度は65℃であった。また、低
温における伝送損失の増加も確認された。The mechanical loss value (tan δ) was measured for this prototype SM optical transmission fiber.
The temperature at which δ) started to be 0.05 was 65 ° C. It was also confirmed that the transmission loss increased at low temperatures.
比較例２ この比較例２は、本発明における実施例２と比較するた
めに以下のように試作したシングルモード（SM）光伝送
用ファイバである。なお、使用するシランカップリング
剤は前述の日本ユニカー社製のＡ−1110である。Comparative Example 2 This comparative example 2 is a fiber for single mode (SM) optical transmission that was prototyped as follows for comparison with Example 2 of the present invention. The silane coupling agent used is A-1110 manufactured by Nippon Unicar Co., Ltd. described above.
まず、SM型プリフォームを紡糸し、線径が125μｍのガ
ラスファイバとした後、シランカップリング剤としてＡ
−1110を1.0％添加したウレタンアクリレートからなるU
V硬化ソフト樹脂を線速200m/分で塗布、硬化し、190μ
ｍ径の光ファイバを得る。次に、この光ファイバにウレ
タンアクリレートからなるUV硬化ハード樹脂を同一線速
で塗布、硬化し、250μｍ径のSM光伝送用ファイバを試
作した。First, an SM type preform is spun into a glass fiber having a wire diameter of 125 μm, and then a silane coupling agent A
U consisting of urethane acrylate added with -1110 1.0%
190 μ of V-curing soft resin applied and cured at a linear speed of 200 m / min
Obtain an m-diameter optical fiber. Next, a UV-curable hard resin made of urethane acrylate was applied to this optical fiber at the same linear speed and cured to fabricate a 250 μm diameter SM optical transmission fiber as a prototype.
この試作されたSM光伝送用ファイバについて力学的損失
値（tanδ）を測定したところ、該力学的損失値（tan
δ）が0.05が示し始める温度は65℃であった。また、低
温における伝送損失の増加も確認された。The mechanical loss value (tan δ) was measured for this prototype SM optical transmission fiber.
The temperature at which δ) started to be 0.05 was 65 ° C. It was also confirmed that the transmission loss increased at low temperatures.
比較例３ この比較例３は、本発明における実施例３と比較するた
めに以下のように試作したSM伝送用ファイバである。な
お、使用するシランカップリング剤は前述のトーレダウ
コーニングシリコン社製のSH−6040である。Comparative Example 3 Comparative Example 3 is an SM transmission fiber manufactured as follows for comparison with Example 3 of the present invention. The silane coupling agent used was SH-6040 manufactured by Toray Dow Corning Silicones Co., Ltd.
まず、SM型プリフォームを紡糸し、線径が125μｍのガ
ラスファイバとした後、シランカップリング剤としてSH
−6040を2.0％添加したウレタンアクリレートからなるU
V硬化ソフト樹脂を線速200m/分で塗布、硬化し、190μ
ｍ径の光ファイバを得る。次に、この光ファイバにウレ
タンアクリレートからなるUV硬化ハード樹脂を同一線速
で塗布、硬化し、250μｍ径のSM光伝送用ファイバを試
作した。First, an SM type preform is spun into a glass fiber with a wire diameter of 125 μm, and then SH is used as a silane coupling agent.
U made of urethane acrylate with 2.0% of -6040 added
190 μ of V-curing soft resin applied and cured at a linear speed of 200 m / min
Obtain an m-diameter optical fiber. Next, a UV-curable hard resin made of urethane acrylate was applied to this optical fiber at the same linear speed and cured to fabricate a 250 μm diameter SM optical transmission fiber as a prototype.
この試作されたSM光伝送用ファイバについて力学的損失
値（tanδ）を測定したところ、該力学的損失値（tan
δ）が0.05が示し始める温度は70℃であった。また、低
温における伝送損失の増加も確認された。The mechanical loss value (tan δ) was measured for this prototype SM optical transmission fiber.
The temperature at which δ) started to show 0.05 was 70 ° C. It was also confirmed that the transmission loss increased at low temperatures.
実施例１ この実施例１は、シランカップリング剤の添加量を変え
て前述の比較例１と比較すべく、試作したSM光伝送用フ
ァイバである。Example 1 This example 1 is a prototype SM optical transmission fiber for comparison with the above-mentioned comparative example 1 by changing the addition amount of the silane coupling agent.
まず、SM型プリフォームを紡糸し、線径が125μｍのガ
ラスファイバとした後、シランカップリング剤としてLS
−3380を0.03％添加したウレタンアクリレートからなる
UV硬化ソフト樹脂を線速200m/分で塗布、硬化し、190μ
ｍ径の光ファイバを得る。次に、この光ファイバにウレ
タンアクリレートからなるUV硬化ハード樹脂を同一線速
で塗布、硬化し、250μｍ径のSM光伝送用ファイバを試
作した。First, an SM type preform is spun into a glass fiber with a diameter of 125 μm, and then LS is used as a silane coupling agent.
Consists of urethane acrylate with 0.03% addition of −3380
UV curing soft resin is applied at a linear speed of 200 m / min, cured, and 190μ
Obtain an m-diameter optical fiber. Next, a UV-curable hard resin made of urethane acrylate was applied to this optical fiber at the same linear speed and cured to fabricate a 250 μm diameter SM optical transmission fiber as a prototype.
この試作されたSM光伝送用ファイバについて力学的損失
値（tanδ）を測定したところ、該力学的損失値（tan
δ）が0.05が示し始める温度は35℃であった。また、そ
の低温特性も良好であった。The mechanical loss value (tan δ) was measured for this prototype SM optical transmission fiber.
The temperature at which δ) started to be 0.05 was 35 ° C. The low temperature characteristics were also good.
以上の結果から、密着性を変化させた比較例１と実施例
１の力学的損失値（tanδ）を比較すると、シランカッ
プリング剤の添加量を上記所定値に設定し、意図的に密
着性を下げた実施例１の方がより低温で力学的損失値
（tanδ）の値が大きくなり始めるため、低温における
伝送損失も起りにくいことが分る。また、以上の結果か
ら、シランカップリング剤LS−3380の添加量の上限値
は、添加量0.1％〜0.03％の間にあることも分る。From the above results, comparing the mechanical loss value (tan δ) of Comparative Example 1 and Example 1 in which the adhesiveness was changed, the addition amount of the silane coupling agent was set to the above predetermined value, and the adhesiveness was intentionally set. It can be seen that in Example 1 in which the temperature is lowered, the value of the mechanical loss value (tan δ) starts to increase at a lower temperature, so that the transmission loss at a low temperature hardly occurs. Also, from the above results, it can be seen that the upper limit of the addition amount of the silane coupling agent LS-3380 is between 0.1% and 0.03%.
実施例２ この実施例２は、シランカップリング剤の添加量を変え
て前述の比較例２と比較すべく、試作したSM光伝送用フ
ァイバである。Example 2 This Example 2 is a prototype SM optical transmission fiber for comparison with Comparative Example 2 described above by changing the addition amount of the silane coupling agent.
まず、SM型プリフォームを紡糸し、線径が125μｍのガ
ラスファイバとした後、シランカップリング剤としてＡ
−1110を0.5％添加したウレタンアクリレートからなるU
V硬化ソフト樹脂を線速200m/分で塗布、硬化し、190μ
ｍ径の光ファイバを得る。次に、この光ファイバにウレ
タンアクリレートからなるUV硬化ハード樹脂を同一線速
で塗布、硬化し、250μｍ径のSM光伝送用ファイバを試
作した。First, an SM type preform is spun into a glass fiber having a wire diameter of 125 μm, and then a silane coupling agent A
U made of urethane acrylate with 0.5% -1110 added
190 μ of V-curing soft resin applied and cured at a linear speed of 200 m / min
Obtain an m-diameter optical fiber. Next, a UV-curable hard resin made of urethane acrylate was applied to this optical fiber at the same linear speed and cured to fabricate a 250 μm diameter SM optical transmission fiber as a prototype.
この試作されたSM光伝送用ファイバについて力学的損失
値（tanδ）を測定したところ、該力学的損失値（tan
δ）が0.05が示し始める温度は40℃であった。また、そ
の低温特性も良好であった。The mechanical loss value (tan δ) was measured for this prototype SM optical transmission fiber.
The temperature at which δ) started to be 0.05 was 40 ° C. The low temperature characteristics were also good.
以上の結果から、密着性を変化させた比較例２と実施例
２の力学的損失値（tanδ）を比較すると、シランカッ
プリング剤の添加量を上記所定値に設定し、意図的に密
着性を下げた実施例２の方がより低温で力学的損失値
（tanδ）の値が大きくなり始めるため、低温における
伝送損失も起りにくいことが分る。また、以上の結果か
ら、シランカップリング剤Ａ−1110の添加量の上限値
は、添加量1.0％〜0.5％の間にあることも分る。From the above results, comparing the mechanical loss values (tan δ) of Comparative Example 2 and Example 2 in which the adhesiveness was changed, the addition amount of the silane coupling agent was set to the above predetermined value, and the adhesiveness was intentionally set. It can be seen that in Example 2 in which the temperature is lowered, the value of the mechanical loss value (tan δ) starts to increase at lower temperatures, so that transmission loss at low temperatures is less likely to occur. Also, from the above results, it can be seen that the upper limit of the addition amount of the silane coupling agent A-1110 is between 1.0% and 0.5%.
実施例３ この実施例３は、シランカップリング剤の添加量を変え
て前述の比較例３と比較すべく、試作したSM光伝送用フ
ァイバである。Example 3 This Example 3 is a prototype SM optical transmission fiber for comparison with Comparative Example 3 described above by changing the addition amount of the silane coupling agent.
まず、SM型プリフォームを紡糸し、線径が125μｍのガ
ラスファイバとした後、シランカップリング剤としてSH
−6040を1.0％添加したウレタンアクリレートからなるU
V硬化ソフト樹脂を線速200m/分で塗布、硬化し、190μ
ｍ径の光ファイバを得る。次に、この光ファイバにウレ
タンアクリレートからなるUV硬化ハード樹脂を同一線速
で塗布、硬化し、250μｍ径のSM光伝送用ファイバを試
作した。First, an SM type preform is spun into a glass fiber with a wire diameter of 125 μm, and then SH is used as a silane coupling agent.
U made of urethane acrylate containing 1.0% of -6040
190 μ of V-curing soft resin applied and cured at a linear speed of 200 m / min
Obtain an m-diameter optical fiber. Next, a UV-curable hard resin made of urethane acrylate was applied to this optical fiber at the same linear speed and cured to fabricate a 250 μm diameter SM optical transmission fiber as a prototype.
この試作されたSM光伝送用ファイバについて力学的損失
値（tanδ）を測定したところ、該力学的損失値（tan
δ）が0.05が示し始める温度は40℃であった。また、そ
の低温特性も良好であった。The mechanical loss value (tan δ) was measured for this prototype SM optical transmission fiber.
The temperature at which δ) started to be 0.05 was 40 ° C. The low temperature characteristics were also good.
以上の結果から、密着性を変化させた比較例３と実施例
３の力学的損失値（tanδ）を比較すると、シランカッ
プリング剤の添加量を上記所定値に設定し、意図的に密
着性を下げた実施例３の方がより低温で力学的損失値
（tanδ）の値が大きくなり始めるため、低温における
伝送損失も起りにくいことが分る。また、以上の結果か
ら、シランカップリング剤SH−6040の添加量の上限値
は、添加量2.0％〜1.0％の間にあることも分る。From the above results, comparing the mechanical loss values (tan δ) of Comparative Example 3 and Example 3 in which the adhesiveness was changed, the addition amount of the silane coupling agent was set to the above predetermined value, and the adhesiveness was intentionally set. It can be seen that in Example 3 in which the temperature is lowered, the value of the mechanical loss value (tan δ) starts to increase at a lower temperature, so that the transmission loss at a low temperature hardly occurs. Also, from the above results, it can be seen that the upper limit of the addition amount of the silane coupling agent SH-6040 is between 2.0% and 1.0%.
本発明は上記の例に限らず、種々の変形が可能である。The present invention is not limited to the above example, and various modifications are possible.
例えば、ガラスファイバはシリカやフッ化物ガラスのほ
か、有機物ガラスでもよい。また、光ファイバ線は単心
に限らず、多心であってもよい。For example, the glass fiber may be silica, fluoride glass, or organic glass. Moreover, the optical fiber line is not limited to a single core, and may be a multi-core.
以上のようにこの発明によれば、広い温度範囲にわたっ
てガラスファイバにマイクロベンディングを生じさせる
ことがなく、従って優れた伝送特性を実現することがで
きるという効果がある。As described above, according to the present invention, there is an effect that microbending does not occur in the glass fiber over a wide temperature range and therefore excellent transmission characteristics can be realized.
図１は本発明に係るプラスチック被覆光伝送用ファイバ
の評価に適用される動的粘弾性の測定を説明する図、図
２はソフト層単独、ハード層単独およびプラスチック被
覆光伝送用ファイバの動的粘弾性の温度依存性を説明す
る図、図３はガラスファイバと被覆材料の密着性が異な
る場合の動的粘弾性の温度依存性を説明する図、図４は
具体的な比較例および実施例の結果を説明する図、図５
はプラスチック被覆光伝送用ファイバの構造を示す斜視
図である。 １……ガラスファイバ、２……コア、３……クラッド、
４……ソフト層、５……ハード層、６……光伝送用ファ
イバ、７……振動チャック、８……検出チャック。FIG. 1 is a diagram for explaining measurement of dynamic viscoelasticity applied to evaluation of a plastic-coated optical transmission fiber according to the present invention, and FIG. 2 is a dynamic layer of a soft layer alone, a hard layer alone, and a plastic-coated optical transmission fiber. FIG. 3 is a diagram for explaining the temperature dependence of viscoelasticity, FIG. 3 is a diagram for explaining the temperature dependence of dynamic viscoelasticity when the adhesion between the glass fiber and the coating material is different, and FIG. 4 is a specific comparative example and example. FIG. 5 illustrating the results of FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing the structure of a plastic-coated optical transmission fiber. 1 ... glass fiber, 2 ... core, 3 ... clad,
4 ... Soft layer, 5 ... Hard layer, 6 ... Optical transmission fiber, 7 ... Vibration chuck, 8 ... Detection chuck.
Claims (2)
コア領域における屈折率よりも低い屈折率を有しかつ該
コア領域を被覆するクラッド領域から構成されたガラス
ファイバと、 前記ガラスファイバを保護すべく、その表面に密着しか
つ被覆する樹脂層であって、柔軟性のある樹脂からなる
ソフト層、及び該ソフト層が被覆されたガラスファイバ
をさらに保護すべく、該ソフト層表面を直接あるいは間
接的に被覆する樹脂層であって、強靭な樹脂からなるハ
ード層で構成された有機物被覆とを少なくとも備え、 前記有機物被覆におけるソフト層は、前記ガラスファイ
バとの密着性を向上させるカップリング剤を所定量添加
したウレタンアクリレートからなる樹脂層であって、 該ウレタンアクリレート中のカップリング剤添加量が、
60℃以下の温度範囲において該樹脂層と前記ガラスファ
イバとの密着性に依存する力学的損失値（tanδ）が0.0
5以上となる範囲に設定されたプラスチック被覆光伝送
用ファイバ。1. A glass fiber comprising a core region for propagating an optical signal and a clad region having a refractive index lower than that of the core region and covering the core region, and the glass fiber. In order to further protect the soft layer made of a flexible resin and the glass fiber coated with the soft layer, which is a resin layer that adheres to and covers the surface of the soft layer, A resin layer that directly or indirectly coats, and at least comprises an organic coating composed of a hard layer made of a tough resin, the soft layer in the organic coating is a cup for improving the adhesion to the glass fiber. A resin layer made of a urethane acrylate containing a predetermined amount of a ring agent, wherein the amount of the coupling agent added in the urethane acrylate is
The mechanical loss value (tan δ) depending on the adhesion between the resin layer and the glass fiber is 0.0 in the temperature range of 60 ° C or less.
Plastic coated optical transmission fiber set to a range of 5 or more.
アミド樹脂からなることを特徴とする請求項１項記載の
プラスチック被覆光伝送用ファイバ。2. The plastic coated optical transmission fiber according to claim 1, wherein the hard layer in the organic coating is made of polyamide resin.
Priority Applications (8)
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|---|---|---|---|
| JP62334265A JPH07104463B2 (en) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | Plastic coated fiber for optical transmission |
| KR1019880017058A KR910005554B1 (en) | 1987-12-28 | 1988-12-20 | Plastic-coated optical transmission fiber and an estimating method thereof |
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