專利名稱：光纖心線及光纖帶狀心線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種容納在光纖電纜內(nèi)的光纖心線。特別是涉及一種 光纖心線，適當設置光纖用覆蓋樹脂和著色樹脂，并抑制因使用環(huán)境 或長時間老化引起的光纖的傳輸損耗的增加。
背景技術：
在石英玻璃的拉絲工序中，為了防止光纖的強度下降，直接在光 纖的外周面上覆蓋覆蓋樹脂。作為光纖用的覆蓋樹脂，主要使用紫外 線硬化型樹脂。作為紫外線硬化型樹脂，使用聚氨酯丙烯酸酯類或環(huán) 氧丙烯酸酯類。在光纖中，傳輸損耗因各種外應力或由其產(chǎn)生的局部嚴重撓曲而 增加。因此，為了保護光纖不受這種外應力的影響， 一般光纖心線實 施2層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的覆蓋。在與石英玻璃接觸的內(nèi)層上使用楊氏模量較 低的樹脂，以此作為緩沖層(以下稱為初級層)，在外層上使用楊氏 模量較高的樹脂，以此作為保護層(以下稱為次級層)。光纖心線通過如下方法制造從以石英玻璃為主要成分的預制坯 開始，通過拉絲爐被加熱熔融、拉絲成石英玻璃制光纖，在該光纖上 利用涂敷模涂布紫外線硬化型樹脂，接著對其照射紫外線使紫外線硬 化型樹脂硬化，從而覆蓋初級層、次級層。而且，在下一工序中，為 了識別而在制造出的光纖心線上涂上著色層，從而變成如圖1所示的 著色光纖心線。另外， 一般而言，將覆蓋樹脂覆蓋在光纖上的光纖稱 為光纖素線，將進而設有著色層的光纖稱為光纖心線，但在本說明書 中，為了說明方便，在光纖上實施了任何覆蓋工序的光線都稱為光纖 心線。一般而言，著色層也使用紫外線硬化型樹脂。進而，如圖2所示， 將多根如上得到的著色光纖心線并列排列，將其外周面例如用由紫外 線硬化型樹脂構(gòu)成的帶狀層一并覆蓋，對其照射紫外線，從而使帶狀 層硬化，作為光纖帶狀心線。這種光纖帶狀心線，主要用作高密度光 纖電纜的情況較多。若將光纖在浸漬于水中的狀態(tài)下長期使用，則存在傳輸損耗增大的情況。例如，在專利第2925099號(專利文獻1)中公開了如下內(nèi)容 光纖帶狀心線在高濕度的氛圍中使用時，在次級層與著色層之間、或 在著色層與帶狀層之間，產(chǎn)生由吸濕引起的異常膨脹，由此，壓力施 加到石英玻璃上，因此傳輸損耗增大。而且在該專利文獻1中，通過 適當設置作為著色層的墨水的浸水引起的重量變化率，從而抑制傳輸 損耗的增大。但是，隨著近年來光纖的顯著普及，光纖電纜的使用范圍逐漸擴 大。這意味著光纖電纜的使用環(huán)境的多樣化。因此，對光纖電纜的長 期可靠性要求更加嚴格。由于上述狀況，如專利文獻1所示，即使適當設置了作為著色層 的墨水的浸水引起的重量變化率，但是還存在光纖心線暴露于水中， 傳輸損耗增大的情況。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明人等對其原因進行了銳意研究，發(fā)現(xiàn)在暴露于水浸狀態(tài)而 傳輸損耗增大的光纖心線上，不僅在次級層/著色層界面、或著色層/帶 狀層界面，而且在光纖/初級層界面上也可以觀察到很多剝離狀態(tài)即分 層。若這樣在光纖/初級層界面上產(chǎn)生分層，則該部分的應力變得不均 勻，光纖產(chǎn)生由于局部嚴重撓曲引起的傳輸損耗增加。因此，本發(fā)明 的課題其目的在于提供一種光纖心線、光纖帶狀心線，例如容納在光纖電纜中，即使根據(jù)使用環(huán)境或長時間老化，特別是即使在暴露于水 中的情況下，傳輸損耗也難以增加。為了解決所述課題，(1) 本發(fā)明的第l觀點的光纖心線，在光纖上至少覆蓋2層覆蓋 樹脂，其特征在于，覆蓋在最外側(cè)上的所述覆蓋樹脂是著色樹脂構(gòu)成的著色層，所述光纖心線在加熱至60'C的水中浸漬168小時時，所述 覆蓋樹脂從所述光纖心線的溶解析出率在1.5質(zhì)量％以下。(2) 本發(fā)明的第2觀點的光纖心線，在第l觀點的光纖心線中， 其特征在于，將覆蓋所述光纖心線的著色層之前的光纖心線在加熱至 6(TC的水中浸漬168小時時，覆蓋樹脂從該光纖心線的溶解析出率在 1.5質(zhì)量％以下。(3) 本發(fā)明的第3觀點的光纖心線，在第l觀點的光纖心線中， 其特征在于，將所述著色層覆蓋之后的所述光纖心線在加熱至6(TC的 水中浸漬168小時時，所述覆蓋樹脂的溶解析出率小于將所述著色層 覆蓋之前的所述光纖心線在加熱至60'C的水中浸漬168小時時的所述 覆蓋樹脂的溶解析出率。(4) 本發(fā)明的第4觀點的光纖心線，在第l、第2、以及第3觀 點中任一個光纖心線中，其特征在于，所述覆蓋樹脂及所述著色樹脂 由紫外線硬化型樹脂構(gòu)成。(5) 本發(fā)明的第5觀點的光纖帶狀心線，其特征在于，將多根第 1至第4觀點中的任一個觀點的光纖心線排列成平面狀，并由帶狀樹脂 一并覆蓋。將所述光纖心線在水中浸漬時產(chǎn)生傳輸損耗增加的機理如下。艮P， 在著色光纖心線或帶狀光纖心線浸漬在水中時，水分透過覆蓋層，達面處。在玻璃與初級層界面上產(chǎn)生粘接力，例如如Proc. 19th ACOFT, 375 ( 1994) "Design of Optical Fiber Coating"的 報告所述， 一般而言粘接力包括玻璃與樹脂中的官能團的氫鍵結(jié)合、 和粘接促進劑引起的化學結(jié)合。但是，可以認為氫鍵結(jié)合，隨著水等 浸入玻璃與初級層的界面而被切斷。這樣，若氫鍵結(jié)合被切斷，則玻 璃與初級層截面的粘接力下降。另一方面，例如如果初級層、次級層、以及著色層等光纖心線覆 蓋樹脂的溶解析出率大，則在光纖心線浸漬在水中時，水分擴散移動， 且光纖心線覆蓋樹脂中的滲出成分擴散到光纖心線外。特別是，從樹 脂柔軟且與玻璃接觸的初級層的擴散的影響大。在光纖心線浸漬在水 中的狀態(tài)下，若吸入的水分與覆蓋樹脂的滲出量相同或在其以上，則 實際上不會產(chǎn)生體積收縮。然而，如果光纖心線長期處于浸漬在水中的狀態(tài)，則滲出成分會 逐漸地放出到光纖心線外。此時光纖心線覆蓋樹脂產(chǎn)生體積收縮，若 長期產(chǎn)生該現(xiàn)象，則和所述玻璃與初級層界面的粘接力下降相互作用， 引起使傳輸損耗增大的局部分層。此外，該覆蓋樹脂的滲出成分取決于非反應性添加劑和各種反 應性添加劑；以及與光纖心線制造過程中硬化反應時未反應成分的量 和相交聯(lián)的部分的分子結(jié)構(gòu)的親和性等。此外，著色層原本出于進行識別的目的而設置，但發(fā)現(xiàn)通過改變 其楊氏模量、玻璃轉(zhuǎn)移溫度、以及交聯(lián)密度這些樹脂特性，或通過控 制所添加的調(diào)制成分，可以控制并抑制來自包括初級層或次級層的光 纖心線覆蓋樹脂的滲出量，從而完成本發(fā)明。一般而言，若將著色層看作高分子膜，則玻璃狀態(tài)中的高分子膜 的自由體積即分子水平或其近尺寸的空隙(空孔)雖然一般表現(xiàn)為微孔洞，但透過性由該微孔洞的量、尺寸、形狀、以及分布決定。若是 類似氣體分子，則理論上己有解釋，但在由于水這樣具有極性而與高 分子膜相互作用的情況下，其透過性變得復雜。特別是，從本發(fā)明的 覆蓋層的滲出成分是浸漬在水中時從覆蓋層自身滲出來的成分，因此 與覆蓋層的相互作用當然很強，難以推測滲出性，但通過提高楊氏模 量、玻璃轉(zhuǎn)移溫度、以及交聯(lián)密度，可以對透過物質(zhì)的透過性進行抑 制。作為調(diào)制成分，添加更多的雙官能單體等多官能單體，從而可以 提高楊氏模量、玻璃轉(zhuǎn)移溫度、以及交聯(lián)密度。此外，光纖狀態(tài)下的溶解析出率的值不僅取決于所覆蓋的紫外線 硬化樹脂的組成，還受照明度或照射量這些硬化條件的影響。艮P，根據(jù)本發(fā)明的第l及第2觀點的光纖心線，通過使在6(TC的 水中浸漬168小時時光纖心線覆蓋樹脂的溶解析出率在1.5%以下，可 以抑制引起傳輸損耗增加的玻璃/初級層界面等、光纖與覆蓋樹脂的界 面的分層。另外，設定為168小時是因為經(jīng)過168小時后由覆蓋樹脂 的滲出幾乎飽和。根據(jù)本發(fā)明的第3觀點的光纖心線，例如即使在初級層或次級層 等設在著色層內(nèi)側(cè)的覆蓋樹脂對水的溶解析出率大的情況下，通過在 其外側(cè)設置由對水的溶解析出率小的著色樹脂構(gòu)成的著色層，也可以 將光纖心線的覆蓋樹脂整體對水的溶解析出率抑制得較小。因此，可 以解決如下兩個問題抑制引起傳輸損耗增加的光纖與覆蓋樹脂的界 面處的分層；和初級層、次級層的設計自由度。根據(jù)本發(fā)明的第4觀點的光纖心線，可以將用于抑制技術方案1 至3涉及的分層的結(jié)構(gòu)適用于一般的光纖心線上。另外，作為光纖心 線的覆蓋樹脂或著色樹脂而使用的紫外線硬化型樹脂主要包括低聚 物、稀釋單體、光引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、以及添加劑等。作為低聚物主 要使用聚氨酯丙烯酸酯類、環(huán)氧丙烯酸酯類、以及聚酯丙烯酸酯類。作為稀釋單體使用單官能丙烯酸酯或多官能丙烯酸酯；及所謂 N-乙烯吡咯烷酮或N-乙烯己內(nèi)酰胺的乙烯單體。根據(jù)本發(fā)明的第5觀點的光纖帶狀心線，通過使用技術方案1至 4中任一個光纖心線，可以構(gòu)成合適的光纖帶狀心線。另外，可以通過 對從光纖帶狀心線中分離為單心的光纖心線的著色樹脂及/或覆蓋樹脂 的溶解析出率或滲出量進行測量來確定在光纖帶狀心線中使用了何種 光纖心線。
圖1是光纖心線的橫截面圖。圖2是光纖帶狀心線的橫截面圖。
具體實施方式
以下，參照附圖，對發(fā)明的實施方式進行說明。優(yōu)選如下用于實施本發(fā)明的具體實施方式
。即，在光纖上覆蓋初級(primary)層、次級(secondary)層、以及著色層這3層覆蓋樹脂， 從而制造光纖心線。各樹脂使用紫外線硬化型樹脂。進而，將多根該 光纖心線并列排列成平面狀，并利用由紫外線硬化型樹脂構(gòu)成的帶狀 樹脂一并覆蓋，作為光纖帶狀心線。作為本發(fā)明的實施例，如圖1所示，制造如下多種類的光纖心線 5:在由石英玻璃構(gòu)成的光纖1上覆蓋有初級層2、次級層3、以及著 色層4這3層覆蓋樹脂。各樹脂使用紫外線硬化型樹脂。紫外線硬化 型樹脂由低聚物、稀釋單體、光引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、以及添加劑構(gòu)成， 通過改變其構(gòu)成材料可以制造多種類的光纖心線5。另外，在任何實施 例中，均將由石英玻璃構(gòu)成的光纖1的外徑設為125/rni、初級層2的 外徑設為195/xm、次級層3的外徑設為245/xm、著色層4的外徑設為255/mi。進而，如圖2所示， 一部分光纖心線5，排列成4根并排的平 面狀，并利用由紫外線硬化型樹脂構(gòu)成的帶狀樹脂6 —并覆蓋，以此 作為光纖帶狀心線7。根據(jù)下述方法，對它們進行了溶解析出率和傳輸損耗增加的測量。 其結(jié)果如表1所示。另外，在本實施例中，覆蓋樹脂從覆蓋有初級、 次級層的狀態(tài)下的光纖心線的溶解析出率，用覆蓋著色層之前的光纖溶解析出率的測量方法將長度為5m的光纖心線在6(TC的恒溫槽中干燥24小時后，從光 纖心線的質(zhì)量減去玻璃部分的質(zhì)量，由此測量樹脂部分的質(zhì)量(wl)。 接下來，將該光纖心線在加熱至6(TC的水中浸漬168小時。其后，將 光纖心線從加熱至6(TC的水中取出，并測量將光纖心線在5(TC下干燥 24小時后的樹脂部分的質(zhì)量(w2)。從測量出的wl和w2，根據(jù)如下 公式求出溶解析出率溶解析出率(wt%) = (wl-w2) /wlX100。傳輸損耗增加的測量方法將長度約為lkm的光纖心線或光纖帶狀心線浸漬在加熱至60。C水 中，測量100天后的傳輸損耗增加。將傳輸損耗增加在0.10dB/km以 上判斷為X、小于0.10dB/km判斷為O，其中將小于0.03dB/km判斷為 ◎。傳輸損耗增加的測量，使用安立(7 > 'j 7/Anritsu)株式會社制 造的光脈沖實驗儀MW9060A，根據(jù)光反向散射損失系數(shù)(OTDR)， 在長度方向上測量1.55/mi帶的損失。實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6實施例7實施例8實施例9實施例 10比較例1比較例2比較例3比較例4初級層的彈性模量(MPa)0.80.81.11.11.1''1.11.10.80.80.80.80.80.8次級層的彈性模量(MPa)500500870870870870870870500500500500500500覆蓋樹脂從覆蓋有初級層、次 級層的狀態(tài)下的光纖心線的 溶解析出率(質(zhì)量％)1.71.70.50.50.50.50.50.5,.71.7,71.7,71.7覆蓋樹脂從覆蓋有著色層的 狀態(tài)下的光纖心線的溶解析 出率(質(zhì)量％)0.50.70.70.30.30.40.41.41.41.81.81.61.6著色層的彈性模量(MPa)1600160016001600160016001600160010501050960960960960著色層的玻璃轉(zhuǎn)移溫度('c)9595959595959595858580808080測量傳輸損耗時的狀態(tài)心線帶狀心線心線帶狀心線心線帶狀心 線心線帶狀心 線心線帶狀心 線心線帶狀心 線心線帶狀心 線傳輸損耗增加(dB/km) 60'CX100天后，1.55拜0.010.030.020.030.000.000.000.000.040.080.100.120.200.24判斷◎〇◎O◎◎◎◎OOXXXX200680001276.5 轉(zhuǎn)溢齒被8/9:K從以上說明可知，根據(jù)本發(fā)明，在光纖上至少覆蓋了 2層覆蓋樹 脂的光纖心線，覆蓋在最外側(cè)上的所述覆蓋樹脂是由著色樹脂構(gòu)成的著色層，將所述光纖心線在加熱至6(TC的水中浸漬168小時時，使所 述覆蓋樹脂從所述光纖心線的溶解析出率在1.5質(zhì)量％以下，由此可以 確認即使在6(TC的溫水中浸漬100天，傳輸損耗增加也小于 0.10dB/km,傳輸損耗幾乎不增加。此外，通過使覆蓋樹脂從覆蓋有初 級、次級層的狀態(tài)下的光纖心線的溶解析出率也在1.5質(zhì)量％以下，則 即使在60。C的溫水中浸漬100天，傳輸損耗增加也小于0.03dB/km， 得到了特別好的結(jié)果?？梢源_認，這些效果無論在光纖心線的狀態(tài)下 (實施例1、 3、 5、 7)，還是在光纖帶狀心線的狀態(tài)下(實施例2、 4、 6、 8)都可以得到。另一方面，發(fā)現(xiàn)在比較例1 4的情況下，在加熱 至6(TC的水中浸漬后從著色光纖心線的溶解析出率在1.5質(zhì)量％以上， 傳輸損耗的增加在0.1dB/km以上，傳輸損耗是增加的。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以得到一種光纖心線或光纖帶狀心線， 即使使用環(huán)境或長時間老化，特別是暴露在水分或高濕度氛圍中，傳 輸損耗也不增加。
權利要求
1. 一種光纖心線，在光纖上至少覆蓋2層覆蓋樹脂，其特征在于，覆蓋在最外側(cè)的所述覆蓋樹脂是由著色樹脂構(gòu)成的著色層，所述光纖心線在加熱至60℃的水中浸漬168小時時，所述覆蓋樹脂從所述光纖心線的溶解析出率在1.5質(zhì)量％以下。
2. 根據(jù)權利要求l所述的光纖心線，其特征在于，將覆蓋所述光 纖心線的著色層之前的光纖心線在加熱至6(TC的水中浸漬168小時時， 覆蓋樹脂從該光纖心線的溶解析出率在1.5質(zhì)量％以下。
3. 根據(jù)權利要求l所述的光纖心線，其特征在于，將覆蓋所述著 色層之后的所述光纖心線在加熱至6(TC的水中浸漬168小時時的所述 覆蓋樹脂的溶解析出率，小于將覆蓋所述著色層之前的所述光纖心線 在加熱至6(TC的水中浸漬168小時時的所述覆蓋樹脂的溶解析出率。
4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的光纖心線，其特征在于， 所述覆蓋樹脂及所述著色樹脂由紫外線硬化型樹脂構(gòu)成。
5. —種光纖帶狀心線，其特征在于，將多根權利要求1至4中任 一項所述的光纖心線排列成平面狀，并由帶狀樹脂一并覆蓋。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種容納在光纖電纜內(nèi)的光纖心線，特別是涉及適當設置光纖用覆蓋樹脂和著色樹脂、以抑制光纖的傳輸損耗因使用環(huán)境或長時間老化而增加的光纖心線，并提供一種光纖心線、光纖帶狀心線，其傳輸損耗不會因使用環(huán)境或長時間老化、特別是因暴露在水中或高濕度下而增加。本發(fā)明的光纖心線，在光纖上至少覆蓋2層覆蓋樹脂，覆蓋在最外側(cè)上的所述覆蓋樹脂是由著色樹脂構(gòu)成的著色層，所述光纖心線在加熱至60℃的水中浸漬168小時時，所述覆蓋樹脂從所述光纖心線的溶解析出率在1.5質(zhì)量％以下。
文檔編號G02B6/44GK101258435SQ20068000127
公開日2008年9月3日 申請日期2006年9月8日 優(yōu)先權日2006年9月8日
發(fā)明者中島康雄, 岡田光范, 新子谷悅宏, 望月浩二, 田中廣樹 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社