專利名稱：包覆光纖、使用該光纖的光纖帶芯線以及光纖元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在光通信中使用的包覆光纖、使用該光纖的光纖帶芯線以及光纖元件。
在例如特開(kāi)平8-248250號(hào)公報(bào)中公開(kāi)這樣構(gòu)成的包覆光纖。在該公報(bào)所記載的包覆光纖中，使用楊氏模量為1.0～3.0MPa、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-10℃以下的樹(shù)脂作為初級(jí)樹(shù)脂層，使用楊氏模量為400MPa以上的樹(shù)脂作為次級(jí)樹(shù)脂層。
本發(fā)明的發(fā)明者對(duì)前述公報(bào)中記載的現(xiàn)有包覆光纖進(jìn)行了研究。其結(jié)果是即使在0～5℃的低溫環(huán)境下，前述公報(bào)中記載的現(xiàn)有包覆光纖也存在傳送特性惡化的情形，特別是由于波分復(fù)用傳送方式(WDM)，在低溫環(huán)境下，該包覆光纖在光通信中的實(shí)用化存在變困難的情形。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠充分防止低溫環(huán)境下傳送特性變劣的包覆光纖、使用該光纖的光纖帶芯線以及光纖元件。
本發(fā)明的發(fā)明者為解決上述課題，專心研究之后發(fā)現(xiàn)，在石英類玻璃光纖上覆蓋有n層的紫外線固化樹(shù)脂層形成的包覆光纖中，當(dāng)各層基于-40℃下的楊氏模量、截面積、實(shí)效線膨脹系數(shù)等定義的收縮應(yīng)力指標(biāo)FI的總和在一定值以下時(shí)，能夠充分防止包覆光纖低溫傳送特性變劣。由此完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明在由石英類玻璃光纖上覆蓋n(n為2以上的整數(shù))層紫外線固化樹(shù)脂層所形成的包覆光纖中，在前述n層紫外線固化樹(shù)脂層的各層中，用以式FI[N]＝(-40℃下紫外線固化樹(shù)脂層的楊氏模量[MPa])×(該紫外線固化樹(shù)脂層的截面積[mm2])×(實(shí)效線膨脹系數(shù)[10-6/℃]÷106)×(溫度差190[℃])定義的收縮應(yīng)力指標(biāo)FI的總和為3[N]以下。
本發(fā)明光纖帶芯線具有多根如上所述的包覆光纖。而且本發(fā)明的光纖元件具備中心拉張力體和配置在該中心拉張力體周圍的多根包覆光纖，前述多根包覆光纖中的每一根都是如上所述的包覆光纖。
所述發(fā)明由于含有能充分防止低溫下傳送損失惡化的包覆光纖，因此可以充分防止低溫下傳送損失惡化。


圖1B顯示的是本發(fā)明包覆光纖另一實(shí)施形式的斷面圖。
圖2顯示的是制造本發(fā)明包覆光纖用的拉絲裝置一實(shí)例的概略圖。
圖3顯示的是本發(fā)明包覆光纖帶芯線一實(shí)施形式的斷面圖。
圖4顯示的是本發(fā)明光纖元件一實(shí)施形式的斷面圖。
圖5顯示的是制造作為實(shí)施例22和實(shí)施例23的包覆光纖用的拉絲裝置另一實(shí)例的概略圖。
圖6是說(shuō)明圖5中的導(dǎo)輥和搖動(dòng)導(dǎo)輥位置關(guān)系用的示意圖。
圖7是說(shuō)明搖動(dòng)導(dǎo)輥和固定導(dǎo)輥位置關(guān)系用的示意圖。
本發(fā)明的最佳實(shí)施形式以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形式進(jìn)行說(shuō)明。
首先對(duì)本發(fā)明的包覆光纖進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明的包覆光纖是在石英類玻璃光纖上涂敷n層紫外線固化樹(shù)脂層形成的。在本文中，n為2以上的整數(shù)，通常為2或者3。在圖1A中，顯示的是在石英類玻璃光纖1的外圍涂敷2層紫外線固化樹(shù)脂層2，3所形成的包覆光纖，即是n為2的包覆光纖4。
在本發(fā)明包覆光纖中使用的石英類玻璃光纖如果是單模光纖的話，則可以是具有階梯折射率型等的、任何折射率分布的光纖，而理想的光纖是其折射率分布在波長(zhǎng)約1.55μm處的分散變?yōu)?的光纖、即分散轉(zhuǎn)移光纖，特別優(yōu)選NZ型波長(zhǎng)分散轉(zhuǎn)移光纖(非零分散轉(zhuǎn)移光纖)，而且優(yōu)選其實(shí)效芯截面積(Aeff)在60μm2以上。實(shí)效芯截面積應(yīng)在60μm2以上的原因是當(dāng)實(shí)效芯截面積低于60μm2時(shí)，傾向于易產(chǎn)生非線性現(xiàn)象造成的干擾。而且優(yōu)選實(shí)效芯截面積在130μm2以下，當(dāng)實(shí)效芯截面積穿過(guò)130μm2時(shí)，其傳送特性對(duì)光纖的彎曲程度極其敏感，傾向于易增加損失。
作為另一種用于本發(fā)明包覆光纖的石英類玻璃光纖，可考慮使用負(fù)分散光纖。
在負(fù)分散光纖中，優(yōu)選波長(zhǎng)范圍在1.52-1.62μm內(nèi)的任何一處波長(zhǎng)的波長(zhǎng)分散度D與分散斜度S之間的比(S/D)在0.001～0.004(1/nm)之間。作為光源和光檢測(cè)器之間的光傳送通路，可以使用與上述負(fù)分散光纖相連的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖(在1.3μm波長(zhǎng)附近處，分散度變?yōu)?的光纖)，通過(guò)上述負(fù)分散光纖，可以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的分散度和分散斜度進(jìn)行補(bǔ)償。
而且在上述負(fù)分散光纖中，優(yōu)選波長(zhǎng)范圍在1.52～1.62μm內(nèi)的任何一處波長(zhǎng)的波長(zhǎng)分散度D與分散斜度S之間的比(S/D)在0.004～0.020(1/nm)之間。作為光源和光檢測(cè)器之間的光傳送通路，可以使用與非零分散轉(zhuǎn)移光纖相連的上述負(fù)分散光纖，通過(guò)上述負(fù)分散光纖，可以對(duì)非零分散轉(zhuǎn)移光纖的分散度和分散斜度進(jìn)行補(bǔ)償。
上述分散轉(zhuǎn)移光纖和負(fù)分散光纖可通過(guò)以下方式獲得，例如通過(guò)使折射率增加的二氧化鍺(GeO2)和適宜使折射率降低的氟元素，以形成具有適當(dāng)折射率分布形狀的光纖。
用于本發(fā)明包覆光纖的石英類光纖的外徑一般為115～135μm，優(yōu)選124～126μm。
在本發(fā)明的包覆光纖中，n層紫外線固化樹(shù)脂層中各層收縮應(yīng)力指標(biāo)FI的總和為3[N]以下。在本文中，收縮應(yīng)力指標(biāo)FI用下式定義FI[N]＝(-40℃下紫外線固化樹(shù)脂層的楊氏模量[MPa])×(該紫外線固化樹(shù)脂層的截面積[mm2])×(實(shí)效線膨脹系數(shù)[10-6/℃]÷106)×(溫度差190[℃])在上式中，實(shí)效線膨脹系數(shù)是一種不僅要考慮由溫度變化造成的線收縮，還要考慮固化造成的固化收縮的系數(shù)。即，當(dāng)紫外線固化樹(shù)脂組合物在紫外線照射裝置中固化時(shí)，從紫外線燈發(fā)出的輻射熱量和紫外線固化樹(shù)脂組合物由于自身的固化反應(yīng)的熱量，使紫外線固化樹(shù)脂層的溫度達(dá)到100℃以上的高溫。因此，當(dāng)從紫外線照射裝置取出光纖之后、光纖溫度下降時(shí)，紫外線固化樹(shù)脂層根據(jù)該線膨脹系數(shù)收縮。但是，由于在產(chǎn)生固化反應(yīng)時(shí)還產(chǎn)生固化收縮，實(shí)質(zhì)上紫外線固化樹(shù)脂組合物在涂布之后、即將固化之前的外徑，不僅產(chǎn)生線膨脹系數(shù)部分引起的收縮，還產(chǎn)生固化收縮率部分引起的收縮。在FI式中，溫度差可用190℃(-40℃和150℃之間的差值)代表。由此，實(shí)效線膨脹系數(shù)可具體用下式表示αeff[10-6/℃]＝{-40℃～150℃之間的平均線膨脹系數(shù)αa[10-6/℃]}+{由固化收縮造成的收縮率(線收縮率)s’[10-6/℃]÷190×10-6}…(1)
在本文中，線收縮率s’用下式表示s’＝{1-(1-s)1/3}…(2)(式中s表示固化收縮率)。
而固化收縮率s用下式表示s＝(ρa(bǔ)-ρb)/ρb…(3)(式中ρb為包覆層固化前的比重，ρa(bǔ)為包覆層固化后的比重)。
如果n層紫外線固化樹(shù)脂層各層的收縮應(yīng)力指標(biāo)FI的總和超過(guò)3[N]，則在低溫環(huán)境下傳送特性惡化。
收縮應(yīng)力指標(biāo)FI的總和的下限優(yōu)選為0.6N。
在n層紫外線固化樹(shù)脂層中，與石英類玻璃光纖粘附的第1層紫外線固化樹(shù)脂層，其23℃下的楊氏模量?jī)?yōu)選0.7MPa以下，更優(yōu)選0.5MPa以下。當(dāng)楊氏模量超過(guò)0.7MPa時(shí)，包覆光纖在受到變形的場(chǎng)合下不能發(fā)揮出緩和變形的效果，傳送損失傾向于增加。此外，第1層紫外線固化樹(shù)脂層23℃下的楊氏模量?jī)?yōu)選0.1MPa以上，更優(yōu)選0.3MPa以上。當(dāng)楊氏模量低于0.1MPa時(shí)，由于強(qiáng)度過(guò)低，容易在制造包覆光纖的涂敷過(guò)程中，由于變形造成有第1層紫外線固化樹(shù)脂層斷裂(損壞)的傾向。
在本文中，紫外線固化樹(shù)脂層的楊氏模量用以下所示的方法進(jìn)行測(cè)定。即，首先用與包覆光纖中使用的紫外線固化樹(shù)脂層相同的材料，制作片狀的紫外線固化樹(shù)脂層，然后對(duì)該膜狀紫外線固化樹(shù)脂層進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)。由此測(cè)定出紫外線固化樹(shù)脂層的楊氏模量。
在本發(fā)明的包覆光纖中，優(yōu)選n層紫外線固化樹(shù)脂層中的第1層紫外線固化樹(shù)脂層與石英類玻璃之間的粘附力為50～200N/m，更優(yōu)選70～150N/m。粘附力低于50N/m時(shí)，粘附力不充分，容易造成由于第1層紫外線固化樹(shù)脂層從石英類玻璃光纖剝離，使得低溫下傳送損失增大的可能性變大，而且當(dāng)在以下所述的搖動(dòng)導(dǎo)輥上按壓包覆光纖24的力變大時(shí)，存在第1層紫外線固化樹(shù)脂層2從玻璃光纖1剝離的傾向。另一方面，當(dāng)粘附力超過(guò)200N/m時(shí)，在進(jìn)行包覆光纖的連接時(shí)，有難以實(shí)施除去紫外線固化樹(shù)脂層的工作的傾向。
優(yōu)選n層紫外線固化樹(shù)脂層中的第1層紫外線固化樹(shù)脂層2的斷裂強(qiáng)度在18MPa以上。在該情況下，能在包覆光纖受到應(yīng)力變形時(shí)，充分防止由紫外線固化樹(shù)脂層內(nèi)部破壞而產(chǎn)生的空隙，從而能夠充分抑制由于產(chǎn)生空隙，使低溫下傳送損失增加的可能性。上述斷裂強(qiáng)度的上限優(yōu)選100MPa。當(dāng)斷裂強(qiáng)度超過(guò)100MPa時(shí)，則有難以進(jìn)行除去包覆層的工作的傾向。
當(dāng)n為3時(shí)，即紫外線固化樹(shù)脂層為3層的場(chǎng)合下，第2層紫外線固化樹(shù)脂層3在23℃下的楊氏模量?jī)?yōu)選150～1000MPa，而第3層紫外線固化樹(shù)脂層在23℃下的楊氏模量?jī)?yōu)選在1000MPa以上，1500MPa以下。在該情況下，能更好地改善側(cè)壓特性，并充分防止由于外傷造成的斷裂。
此外，本發(fā)明的包覆光纖也可以如圖1所示，在n層紫外線固化樹(shù)脂層2，3上涂敷著色層30來(lái)形成。著色層30是為了識(shí)別包覆光纖31而使用的，因此著色物質(zhì)沒(méi)有特別的限制。著色層30是例如在紫外線固化樹(shù)脂中加入顏料而構(gòu)成的。
上述紫外線固化樹(shù)脂層是用紫外線照射受紫外線照射而固化的樹(shù)脂組合物形成的，樹(shù)脂組合物除了為例如聚醚氨基甲酸酯丙烯酸酯系等的樹(shù)脂之外，還含有稀釋該樹(shù)脂用的稀釋單體。此外，樹(shù)脂組合物按照需要還可含有光聚合引發(fā)劑和硅烷偶合劑，極性單體和具有雜環(huán)的單體，以及含多元環(huán)的單體等等。
作為上述聚氨基甲酸酯丙烯酸酯類樹(shù)脂，除了例如由丙烯酸2-羥乙酯、2，4-甲苯二異氰酸酯和聚二醇合成得到的可聚合低聚物之外，還可使用由丙烯酸2-羥乙基酯，2，4-甲苯二異氰酸酯和環(huán)氧乙烷、四氫呋喃合成得到的可聚合低聚物，或者由丙烯酸2-羥乙基酯，2，4-甲苯二異氰酸酯和聚1，4-丁二醇合成得到的可聚合低聚物等。
上述稀釋單體只要是能夠?qū)⑸鲜鼍勖寻被姿狨ケ┧狨ヮ悩?shù)脂等溶解的單體，沒(méi)有特別的限制。作為上述單體，可例舉出N-乙烯基吡咯烷酮，N-乙烯基己內(nèi)酰胺等的單官能性稀釋單體，以及三(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷酯，(二甲基)丙烯酸乙二醇酯等的多官能性稀釋單體。稀釋單體還可以是單官能性稀釋單體和多官能性稀釋單體的混合物。此外，作為光聚合引發(fā)劑，可例舉出芐基二甲基縮酮，苯偶姻乙醚，4-氯代二苯甲酮，3-甲基苯乙酮，2，4，6-三甲基苯甲酰二苯基膦氧化物，噻噸酮等。作為上述硅烷偶合劑，可例舉出γ-巰基丙基三甲氧基硅烷等。此外作為上述極性單體，可例舉出丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮，丙烯酰嗎啉等。作為上述雜環(huán)，可例舉出內(nèi)酰胺。作為上述具有雜環(huán)的單體，可例舉出N-乙烯基己內(nèi)酰胺。此外，作為上述具有多元環(huán)的單體，可例舉出丙烯酸異冰片酯。
第1層樹(shù)脂組合物7a含有分子量在5000以上的低聚物，含5-11個(gè)碳原子數(shù)的亞甲基的多官能單體，含上述雜環(huán)的單體和/或具有上述多元環(huán)的單體，而且優(yōu)選上述多官能單體與上述低聚物的重量比為0.02～0.04。
當(dāng)上述低聚物的分子量低于5000時(shí)，第1層樹(shù)脂組合物層的楊氏模量有變高的傾向。此外還優(yōu)選低聚物的分子量在30,000以下。當(dāng)分子量超過(guò)30,000時(shí)，所得到的組合物的粘度變得過(guò)高，從而有難以操作的傾向。作為上述低聚物，可以是例如聚醚二醇。
當(dāng)上述多官能單體的亞甲基的碳原子數(shù)低于5時(shí)，第1層樹(shù)脂組合物層的楊氏模量變得過(guò)大，因而有側(cè)壓損耗的增加量下降，難以除去包覆層的傾向。另一方面，當(dāng)亞甲基的碳原子超過(guò)11時(shí)，第1層樹(shù)脂組合物層的斷裂強(qiáng)度變小，因此在第1層樹(shù)脂組合物層內(nèi)容易產(chǎn)生空隙。作為上述多官能單體，可以是例如二丙烯酸壬二醇酯。
此外，上述多官能單體與上述低聚物的重量比低于0.02時(shí)，第1層樹(shù)脂組合物層的斷裂強(qiáng)度變小，因此在第1層樹(shù)脂組合物層內(nèi)容易產(chǎn)生空隙。另一方面，當(dāng)該重量比超過(guò)0.04時(shí)，側(cè)壓損耗的增加量下降，因此難以除去包覆層。
而且，上述第1層樹(shù)脂組合物7a還可以再含有脂肪族類單體。
由第1層樹(shù)脂組合物7a固化所得的第1層紫外線固化樹(shù)脂層斷裂強(qiáng)度優(yōu)選4.0MPa以上。斷裂強(qiáng)度低于4.0MPa時(shí)，在第1層紫外線固化樹(shù)脂層中容易產(chǎn)生空隙。
可按照以下方式對(duì)紫外線固化樹(shù)脂層的楊氏模量和斷裂強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整。即，為使紫外線固化樹(shù)脂層的楊氏模量和斷裂強(qiáng)度變小，可以使用使聚醚氨基甲酸酯丙烯酸酯類樹(shù)脂中聚醚部分的分子量增大，也可以直鏈狀分子量變大的單官能性稀釋單體。
另一方面，為增大楊氏模量和斷裂強(qiáng)度，可以使聚醚氨基甲酸乙酯丙烯酸酯類樹(shù)脂的分子量變小，也可以提高氨基甲酸乙酯部分的剛性。或者，在使用上述多官能性稀釋單體作為稀釋單體時(shí)，增加其在該樹(shù)脂組合物中的配比，還可以使用剛性高的單體作為稀釋單體。
石英類玻璃和第1層紫外線固化樹(shù)脂之間的粘附力，可通過(guò)在第1層紫外線固化樹(shù)脂層中使用上述極性單體，或者通過(guò)調(diào)整硅烷偶合劑的添加量進(jìn)行調(diào)整。
可以按照以下方式對(duì)線膨脹系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。即，減少聚醚氨基甲酸酯丙烯酸酯類樹(shù)脂中所結(jié)合的氨基甲酸乙酯，從而能降低高溫造成的膨脹，作為其結(jié)果，能夠降低-40～150℃的平均線膨脹系數(shù)αa。而且，如果所用的聚醚氨基甲酸酯丙烯酸酯類樹(shù)脂含較多剛性高的部分(苯環(huán)等)，則能夠降低-40～150℃整個(gè)范圍內(nèi)的線膨脹系數(shù)。
以下對(duì)本發(fā)明包覆光纖制造方法的一個(gè)實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。
首先，對(duì)實(shí)施本發(fā)明包覆光纖制造方法的拉絲裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
圖2是顯示制造本發(fā)明包覆光纖用拉絲裝置的一個(gè)實(shí)例的概略圖。如圖2所示，拉絲裝置5具有拉絲爐6，在其垂直下方，依次具有已引入第1層樹(shù)脂組合物的塑模7，第1紫外線照射裝置8，已引入第1層樹(shù)脂組合物的塑模9，第2紫外線照射裝置10，和正下方的輥11。第1紫外線照射裝置8具有容器13，在容器13內(nèi)具有圓筒狀石英玻璃管14，以使涂布了第1層樹(shù)脂組合物的光纖從其中通過(guò)。此外，在容器13內(nèi)，在玻璃管14的外側(cè)設(shè)置了紫外線燈15，在容器13的內(nèi)側(cè)安裝了反射鏡16。此外，第2紫外線照射裝置10和第1紫外線照射裝置8一樣，具有容器17、圓筒狀石英玻璃管18、紫外線燈19和反射鏡20。而且，拉絲裝置5在正下方的輥11處具有卷繞包覆光纖的卷繞機(jī)12。
在這種拉絲裝置5中，在制造包覆光纖4時(shí)，首先要準(zhǔn)備以石英類玻璃為基本材料的圓筒狀光纖母材21。光纖母材21是由應(yīng)成為光纖中心的芯部和應(yīng)設(shè)置在芯部外圍、成為光纖包層的包層組成。
該光纖母材21通過(guò)拉絲爐6，其前端熔融得到光纖1。該光纖1通過(guò)已引入第1層樹(shù)脂組合物的塑模7，在此光纖1被涂布上第1層樹(shù)脂組合物。涂布了第1層樹(shù)脂組合物的光纖1，由第1紫外線照射裝置8用紫外線對(duì)其進(jìn)行照射，由此使得第1層樹(shù)脂組合物固化，使得第1層紫外線固化樹(shù)脂層包覆在光纖1上。
被第1層紫外線固化樹(shù)脂層包覆的光纖1，通過(guò)已引入第2層樹(shù)脂組合物的塑模9，在此光纖1被涂布上第2層樹(shù)脂組合物。涂布了第2層樹(shù)脂組合物的光纖1，由第2紫外線照射裝置10用紫外線對(duì)其進(jìn)行照射，由此使得第2層樹(shù)脂組合物固化，使得第2層紫外線固化樹(shù)脂層包覆在第1層紫外線固化樹(shù)脂層上。
由此獲得包覆光纖4，該包覆光纖4通過(guò)正下方的輥11時(shí)，由卷繞機(jī)12進(jìn)行卷繞。
而且，在本文中，盡管是以紫外線固化樹(shù)脂層為2層時(shí)的情況為例進(jìn)行說(shuō)明的，但是本發(fā)明的包覆光纖也可以為3層以上。
圖3顯示的是本發(fā)明光纖帶芯線的一實(shí)施形式的斷面圖。如圖3所示，作為本發(fā)明實(shí)施形式的光纖帶芯線40是在帶狀的包覆層41中，將紫外線固化樹(shù)脂層上包覆著色層的包覆光纖4’，以多根并排的狀態(tài)配置形成的。該光纖帶芯線40是通過(guò)以下方式形成的將多根包覆光纖4’并排配置，在該狀態(tài)下，涂敷例如能被紫外線照射而固化的樹(shù)脂組合物，用紫外線對(duì)該組合物進(jìn)行照射，使其固化，由此形成包覆層41。
圖4顯示的是本發(fā)明光纖元件一實(shí)施形式的斷面圖。如圖4所示，作為本實(shí)施形式的光纖元件50具有由鋼等形成的中心拉張力體51，和配置在該中心拉張力體51周圍的多根包覆光纖4’，在該包覆光纖4’周圍，依次包覆著第1紫外線固化樹(shù)脂層52和第2紫外線固化樹(shù)脂層53。而且，如圖4所示，多根包覆光纖4’中的每一根都具有著色層54，由此能夠?qū)@些包覆光纖4’進(jìn)行識(shí)別。
以下用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行具體說(shuō)明，但本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例。
表1

然后，使已形成第1層紫外線固化樹(shù)脂層的光纖通過(guò)已引入第2層樹(shù)脂組合物的塑模9，由此涂布上第2層樹(shù)脂組合物，然后在第2紫外線照射裝置10處，用紫外線對(duì)其進(jìn)行照射，使其固化。由此在第1層紫外線固化樹(shù)脂層上形成第2層紫外線固化樹(shù)脂層，由此得到包覆光纖4。作為第2層樹(shù)脂組合物，使用的是表1所示的組合物。此外，第1層樹(shù)脂組合物和第2層樹(shù)脂組合物的組成如表2和表3所示。
表2

EO改性*環(huán)氧乙烷改性表3 EO改性*環(huán)氧乙烷改性使由此獲得的包覆光纖4通過(guò)正下方的輥11，在卷繞機(jī)12處用50g的拉力對(duì)其進(jìn)行卷繞。
對(duì)于該包覆光纖，計(jì)算出第1層紫外線固化樹(shù)脂層和第2層紫外線固化樹(shù)脂層各層的截面積、楊氏模量、平均線膨脹系數(shù)αa、線收縮率、固化收縮率、實(shí)效線膨脹系數(shù)和FI。此外，對(duì)所得的包覆光纖進(jìn)行低溫傳送特性、側(cè)壓特性、第1層紫外線固化樹(shù)脂層和石英玻璃之間的粘附力和除去包覆層進(jìn)行研究，同時(shí)還要觀察低溫實(shí)驗(yàn)之后的包覆光纖中光纖和第1層紫外線固化樹(shù)脂層之間所產(chǎn)生的剝離狀況(耐剝離性)，觀察第1層紫外線固化樹(shù)脂層中的空隙(防止產(chǎn)生空隙的性能)，以及進(jìn)行高張力篩選測(cè)試。而且還要對(duì)第1層紫外線固化樹(shù)脂層和第2層紫外線固化樹(shù)脂層各層進(jìn)行斷裂強(qiáng)度的測(cè)定。
(紫外線固化樹(shù)脂層楊氏模量的計(jì)算)按照以下方式測(cè)定紫外線固化樹(shù)脂層的楊氏模量。即，預(yù)先準(zhǔn)備好表2所示的樹(shù)脂組合物，在氮?dú)夥諊?，?00mJ/cm2的照射量用紫外線進(jìn)行照射，得到100μm厚的片材。對(duì)所得的片材進(jìn)行遮光，在23℃±2℃、50±5％RH的條件下放置24小時(shí)以上，由此對(duì)該膜的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。然后以該膜為基礎(chǔ)，制作出JIS2號(hào)啞鈴形狀的測(cè)試片，對(duì)該測(cè)試片進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)條件是標(biāo)線之間距離為25mm，夾頭之間的距離為25mm，拉伸速度為50mm/分，由此計(jì)算出楊氏模量。其它以JISK7127為標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算出23℃和-40℃各溫度下的楊氏模量。結(jié)果見(jiàn)表1。
而且，拉伸實(shí)驗(yàn)以及23℃下的楊氏模量的測(cè)定，是用TOYOMEASURING INSTRUMENTS制TENSILON/UTM-3實(shí)施的，-40℃下楊氏模量的測(cè)定，是用TOYOSEIKI SEISAKUSHO，LTD制STROGRAPH-T實(shí)施的。
(平均線膨脹系數(shù)αa的測(cè)定)為測(cè)定第1層紫外線固化樹(shù)脂層和第2層紫外線固化樹(shù)脂層的線膨脹系數(shù)，用與第1層紫外線固化樹(shù)脂層相同的材料制作薄膜狀測(cè)試片(厚100μm×寬5毫米×長(zhǎng)25mm)。按照同樣的方式，用與第2層紫外線固化樹(shù)脂層相同的材料制作薄膜狀測(cè)試片。在制作測(cè)試片時(shí)，在氮?dú)夥諊?，?00mJ/cm2的照射光量，分別對(duì)第1層樹(shù)脂組合物和第2層樹(shù)脂組合物進(jìn)行紫外線照射。用TMA(熱機(jī)械分析儀)對(duì)這兩種薄膜狀測(cè)試片求出平均線膨脹系數(shù)αa(10-6/℃)。由此計(jì)算出作為-40℃～150℃的線膨脹系數(shù)的平均值的平均線膨脹系數(shù)αa(10-6/℃)。結(jié)果見(jiàn)表1。
(固化收縮率s的計(jì)算)在制作包覆光纖時(shí)，測(cè)定第1層樹(shù)脂組合物的比重和第1層紫外線固化樹(shù)脂層的比重，根據(jù)已示出的式(3)計(jì)算出固化收縮率s。結(jié)果見(jiàn)表1。
(線收縮率s’的計(jì)算)基于按照上述方式計(jì)算出的固化收縮率s，根據(jù)已示出的式(2)計(jì)算出線收縮率s’。結(jié)果見(jiàn)表1。
(實(shí)效線膨脹系數(shù)αeff的計(jì)算)基于平均線膨脹系數(shù)αa和線收縮率s’，根據(jù)已示出的式(1)計(jì)算出實(shí)效線膨脹系數(shù)αeff。結(jié)果見(jiàn)表1。
(低溫傳送特性)按照以下方式對(duì)低溫傳送特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。即，將長(zhǎng)度為3000m的包覆光纖捆成直徑約為280mm的環(huán)狀，并將其放入能設(shè)定溫度的恒溫槽內(nèi)。當(dāng)恒溫槽的水溫從25℃下降至-40℃之后，再升高至25℃，以此為一次循環(huán)，重復(fù)進(jìn)行10次這樣的熱循環(huán)。此時(shí)，包覆光纖的一端與波長(zhǎng)為1.55μm的LED光源相連，另一端與光檢測(cè)器相連，測(cè)定在10次循環(huán)中，25℃和-40℃的傳送損失。而后，計(jì)算出-40℃的傳送損失對(duì)25℃的傳送損失的變化比率。當(dāng)該變化比率比0.000dB/km大時(shí)，則判斷出傳送特性惡化，在表中用“×”表示，當(dāng)該變化比率為-0.002dB/km～0.000dB/km時(shí)，則判斷出可充分防止傳送損失惡化，在表中用“○”表示，當(dāng)該變化比率比-0.002dB/km小時(shí)，則判斷出可更加充分地防止傳送損失惡化，在表中用“◎”表示。結(jié)果見(jiàn)表4。
表4

(側(cè)壓特性的評(píng)價(jià))用100g的張力，在卷筒直徑約為280mm的、卷繞了第1000號(hào)砂紙的繞線管上僅卷繞600m長(zhǎng)的包覆光纖，以及將1000m長(zhǎng)的包覆光纖捆扎成環(huán)狀，在這兩種狀態(tài)下，根據(jù)OTDR在1.55μm的波長(zhǎng)處分別測(cè)定傳送損失。從前者的傳送損失扣除后者的傳送損失，以求出傳送損失增量。當(dāng)傳送損失增量比1dB/km大時(shí)，則判斷其側(cè)壓特性不良，并用“×”表示，當(dāng)傳送損失增量比0.5dB/km大并在1dB/km以下時(shí)，則判斷其側(cè)壓特性良好，并用“○”表示，當(dāng)傳送損失增量在0.5dB/km以下時(shí)，則判斷其側(cè)壓特性極好，并用“◎”表示。結(jié)果見(jiàn)表4(粘附力的測(cè)定)按照以下方式對(duì)石英玻璃和第1層紫外線固化樹(shù)脂之間的粘附力進(jìn)行測(cè)定。首先將石英玻璃板浸漬在硫酸中并保持5分鐘以上，以洗凈表面。在洗后的石英玻璃板上涂布第1層樹(shù)脂組合物，之后通過(guò)紫外線照射使其固化，形成厚度為250μm、寬50mm的樹(shù)脂片。此時(shí)紫外線照射光量為100m J/cm2。在25℃下，50％RH的氣氛中將所得的樹(shù)脂片放置一周。而后從石英玻璃板剝離該樹(shù)脂片，將其彎曲成180°、以200mm/分的拉伸速度撕下僅50mm的該樹(shù)脂片。除此之外，以JIS Z0237為標(biāo)準(zhǔn)。在此，粘附力為用樹(shù)脂片的單位寬度對(duì)從石英玻璃板剝離樹(shù)脂片時(shí)所施加的力的最大值進(jìn)行換算后所得的值。結(jié)果見(jiàn)表4。
(對(duì)低溫傳送特性試驗(yàn)后的光纖和第1層紫外線固化樹(shù)脂層之間所產(chǎn)生的剝離狀況的觀察)在低溫傳送特性試驗(yàn)后，將包覆光纖浸漬在調(diào)整折射率用的匹配油(matching oil)中，從其側(cè)面方向用光學(xué)顯微鏡擴(kuò)大50倍進(jìn)行觀察，由此來(lái)確認(rèn)由低溫傳送特性試驗(yàn)造成的包覆光纖的包覆狀態(tài)。當(dāng)?shù)?層紫外線固化樹(shù)脂層容易從光纖剝離下來(lái)時(shí)，則判斷出在低溫環(huán)境下容易發(fā)生剝離(無(wú)耐剝離性)，并用“×”表示；當(dāng)?shù)?層紫外線固化樹(shù)脂層不與光纖剝離時(shí)，則判斷出在低溫環(huán)境下非常難發(fā)生剝離(有耐剝離性)，并用“○”表示。結(jié)果見(jiàn)表4。
(包覆層除去性能的評(píng)價(jià))為了對(duì)光纖包覆層的除去性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，先制成光纖帶芯線。在制作光纖帶芯線時(shí)，將4根按照上述方式制得的包覆光纖并排，并在其上涂布上紫外線固化性樹(shù)脂組合物，之后用紫外線進(jìn)行照射使其固化，則一次性地用樹(shù)脂將4根包覆光纖包覆住。所用的紫外線固化樹(shù)脂組合物含有70％重量的、由丙烯酸2-羥乙酯、2，4-甲苯二異氰酸酯和聚丙二醇合成得到的聚合性低聚物；28％重量的、作為稀釋用單體的N-乙烯基吡咯烷酮；和2％重量的、作為光聚合引發(fā)劑的2，4，6-三甲基苯甲酰二苯基膦氧化物。
按照以下方式，對(duì)由此獲得的光纖帶芯線的包覆層一次性除去性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。即，利用加熱移去器(住友電器工業(yè)株式會(huì)社制造的JR-4A)，用手工操作的方式將光纖帶芯線一端的包覆層一次性除去。加熱移去器的加熱器的加熱溫度設(shè)為90℃。此時(shí)包覆層除去性能的結(jié)果見(jiàn)表4。在表4中，能夠?qū)?根玻璃光纖剝出時(shí)，則判斷包覆光纖包覆層除去性能良好，并用“○”表示，當(dāng)不能將玻璃光纖剝出時(shí)，則判斷包覆光纖包覆層除去性能不佳，并用“×”表示。
(測(cè)定由高拉力篩選造成的斷線頻率)對(duì)包覆光纖施加21.6N的拉力進(jìn)行篩選，對(duì)包覆光纖的斷線頻率進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)斷線頻率為5次/1000km以下時(shí)，則判斷由高拉力篩選方法難以引起斷線，并用“○”表示，除此之外的場(chǎng)合為“×”。結(jié)果見(jiàn)表4。
(斷裂強(qiáng)度的測(cè)定)按照以下方式求出第1層紫外線固化樹(shù)脂層的斷裂強(qiáng)度。即，在石英玻璃基板上涂布與第1層樹(shù)脂組合物相同的材料，在氮?dú)猸h(huán)境下，用100mJ/cm2光量的紫外線對(duì)其進(jìn)行照射，使其固化，制作出厚度約為100μm的樹(shù)脂片。樹(shù)脂片的形狀作成JIS2號(hào)啞鈴狀。對(duì)該樹(shù)脂片進(jìn)行遮光，在23℃±2℃、50±5％RH的環(huán)境下，放置24小時(shí)以上，對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。此后，用拉伸試驗(yàn)機(jī)(TOYO MEASURINGINSTRUMENTS制TENSILON/UTM-3)，對(duì)該樹(shù)脂片進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，其條件是標(biāo)線間距離為25mm，檢驗(yàn)(check)間隔為80±5mm，拉伸速度為50mm/分，直至該樹(shù)脂片斷裂，斷裂時(shí)的應(yīng)力即為斷裂強(qiáng)度。在拉伸試驗(yàn)中，除此之外以JISK7127為準(zhǔn)。結(jié)果見(jiàn)表4。
(對(duì)光纖和第1層紫外線固化樹(shù)脂層界面上的剝離狀況，以及第1層紫外線固化樹(shù)脂層中的空隙的觀察)在對(duì)所得的包覆光纖實(shí)施上述高拉力篩選之后，從卷繞用繞線管抽出包覆光纖，并將其浸漬在調(diào)整折射率用的匹配油中，用50倍的顯微鏡對(duì)其側(cè)面進(jìn)行觀察，判斷有無(wú)剝離狀況和空隙。結(jié)果見(jiàn)表4。在表4中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)空隙以及剝離狀況時(shí)，則用“×”表示無(wú)防止產(chǎn)生空隙的性能，當(dāng)未發(fā)現(xiàn)空隙以及剝離狀況時(shí)，則用“○”表示具有防止產(chǎn)生空隙的性能。
實(shí)施例9，10除了在第2層紫外線固化樹(shù)脂層上再設(shè)置由表5所示的樹(shù)脂組合物得到的第3層紫外線固化樹(shù)脂層，同時(shí)使第1到第3層紫外線固化樹(shù)脂層的外徑為表5所示的數(shù)值之外，按照實(shí)施例1、7或8同樣的方式制作包覆光纖。
表5

表6

按照與實(shí)施例1、7或8同樣的方式，計(jì)算出該包覆光纖的第1～第3層紫外線固化樹(shù)脂層各層的截面積、楊氏模量、平均線膨脹系數(shù)αa、線收縮率、固化收縮率、實(shí)效線膨脹系數(shù)αeff。然后求出各層收縮應(yīng)力指標(biāo)FI及其總和。結(jié)果見(jiàn)表5。
此后，再對(duì)所得的包覆光纖進(jìn)行低溫傳送特性、側(cè)壓特性的檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行高拉力篩選測(cè)試。結(jié)果見(jiàn)表7。
表7

實(shí)施例11除了用Rs1代替第1層樹(shù)脂組合物中的Rs2-1之外，用與實(shí)施例1-6相同的方法制作包覆光纖。
按照與實(shí)施例1-6相同的方法，計(jì)算該包覆光纖中的第1層紫外線固化樹(shù)脂層和第2層紫外線固化樹(shù)脂層各層的截面積、楊氏模量、平均線膨脹系數(shù)αa、線收縮率、固化收縮率、實(shí)效線膨脹系數(shù)αeff。然后求出各層收縮應(yīng)力指標(biāo)FI及其總和。結(jié)果見(jiàn)表5。
此后，再對(duì)所得的包覆光纖進(jìn)行低溫傳送特性、側(cè)壓特性的檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行高拉力篩選測(cè)試。結(jié)果見(jiàn)表7。
實(shí)施例12除了用Rs1作為第1層樹(shù)脂組合物之外，用與實(shí)施例7相同的方法制作2種包覆光纖。
按照與實(shí)施例7相同的方法，計(jì)算該包覆光纖中的第1層紫外線固化樹(shù)脂層和第2層紫外線固化樹(shù)脂層各層的截面積、楊氏模量、平均線膨脹系數(shù)αa、線收縮率、固化收縮率、實(shí)效線膨脹系數(shù)αeff。然后求出各層收縮應(yīng)力指標(biāo)FI及其總和。結(jié)果見(jiàn)表5。
此后，再對(duì)所得的包覆光纖進(jìn)行低溫傳送特性、側(cè)壓特性的檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行高拉力篩選測(cè)試。結(jié)果見(jiàn)表7。
實(shí)施例13除了用Rs1代替第1層樹(shù)脂組合物中的Rs2-1之外，用與實(shí)施例9相同的方法制作包覆光纖。
按照與實(shí)施例9相同的方法，計(jì)算該包覆光纖中的第1～3層紫外線固化樹(shù)脂層各層的截面積、楊氏模量、平均線膨脹系數(shù)αa、線收縮率、固化收縮率、實(shí)效線膨脹系數(shù)αeff。然后求出各層收縮應(yīng)力指標(biāo)FI及其總和。結(jié)果見(jiàn)表6。
此后，再對(duì)所得的包覆光纖進(jìn)行低溫傳送特性、側(cè)壓特性的檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行高拉力篩選測(cè)試。結(jié)果見(jiàn)表7。
實(shí)施例14除了用Rs3代替第1層樹(shù)脂組合物中的Rs2-1，用Rh3代替第2層樹(shù)脂組合物中的Rh2之外，用與實(shí)施例7相同的方法制作包覆光纖。
按照與實(shí)施例7相同的方法，計(jì)算該包覆光纖中的第1層紫外線固化樹(shù)脂層和第2層紫外線固化樹(shù)脂層各層的截面積、楊氏模量、平均線膨脹系數(shù)αa、線收縮率、固化收縮率、實(shí)效線膨脹系數(shù)αeff。然后求出各層收縮應(yīng)力指標(biāo)FI及其總和。結(jié)果見(jiàn)表6。
此后，再對(duì)所得的包覆光纖進(jìn)行低溫傳送特性、側(cè)壓特性的檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行高拉力篩選測(cè)試。結(jié)果見(jiàn)表7。
實(shí)施例15除了用表6所示的第1～3層樹(shù)脂組合物之外，用與實(shí)施例10相同的方法制作包覆光纖。
按照與實(shí)施例10相同的方法，計(jì)算該包覆光纖中的第1-3層紫外線固化樹(shù)脂層各層的截面積、楊氏模量、平均線膨脹系數(shù)αa、線收縮率、固化收縮率、實(shí)效線膨脹系數(shù)αeff。然后求出各層收縮應(yīng)力指標(biāo)FI及其總和。結(jié)果見(jiàn)表6。
此后，再對(duì)所得的包覆光纖進(jìn)行低溫傳送特性、側(cè)壓特性的檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行高拉力篩選測(cè)試。結(jié)果見(jiàn)表7。
實(shí)施例16除了用表6所示的第1～3層樹(shù)脂組合物之外，用與實(shí)施例9，13相同的方法制作包覆光纖。
按照與實(shí)施例9、13相同的方法，計(jì)算該包覆光纖中的第1～3層紫外線固化樹(shù)脂層各層的截面積、楊氏模量、平均線膨脹系數(shù)αa、線收縮率、固化收縮率、實(shí)效線膨脹系數(shù)αeff。然后求出各層收縮應(yīng)力指標(biāo)FI及其總和。結(jié)果見(jiàn)表6。
此后，再對(duì)所得的包覆光纖進(jìn)行低溫傳送特性、側(cè)壓特性的檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行高拉力篩選測(cè)試。結(jié)果見(jiàn)表7比較例1除了用Rh1代替第2層樹(shù)脂組合物中的Rh2之外，用與實(shí)施例8相同的方法制作包覆光纖。
按照與實(shí)施例8相同的方法，計(jì)算該包覆光纖中的第1層紫外線固化樹(shù)脂層和第2層紫外線固化樹(shù)脂層各層的截面積、楊氏模量、平均線膨脹系數(shù)αa、線收縮率、固化收縮率、實(shí)效線膨脹系數(shù)αeff。然后求出各層收縮應(yīng)力指標(biāo)FI及其總和。結(jié)果見(jiàn)表6。
此后，再對(duì)所得的包覆光纖進(jìn)行低溫傳送特性、側(cè)壓特性的檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行高拉力篩選測(cè)試。結(jié)果見(jiàn)表7。
實(shí)施例17～19除了用表8中的Rs2-0代替第1層樹(shù)脂組合物中的Rs2-1，用表8中的Rh2-0代替第2層樹(shù)脂組合物中的Rh2，以及使第1層紫外線固化樹(shù)脂層和第2層紫外線固化樹(shù)脂層的內(nèi)徑和外徑為表9所示的數(shù)值之外，用與實(shí)施例1、7或者8相同的方法制作包覆光纖。而且在表8中，“氨基甲酸酯丙烯酸酯”一欄中所記載的物質(zhì)顯示的是氨基甲酸酯丙烯酸酯原料，摩爾數(shù)比顯示的是這些原料的摩爾數(shù)比。此外，份數(shù)”為氨基甲酸酯丙烯酸酯的份數(shù)。
表8

表9

表10

按照與實(shí)施例1、7或8相同的方法，計(jì)算該包覆光纖中第1層紫外線固化樹(shù)脂層和第2層紫外線固化樹(shù)脂層各層的截面積、楊氏模量、平均線膨脹系數(shù)αa、線收縮率、固化收縮率、實(shí)效線膨脹系數(shù)αeff。然后求出各層收縮應(yīng)力指標(biāo)FI及其總和。結(jié)果見(jiàn)表9。
此后，再對(duì)所得的包覆光纖進(jìn)行低溫傳送特性、側(cè)壓特性、粘附力和包覆層去除性能的檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行高拉力篩選測(cè)試。結(jié)果見(jiàn)表10。
實(shí)施例20，21除了在第2層紫外線固化樹(shù)脂層上再設(shè)置由表3所示的樹(shù)脂組合物Rh4得到的第3層紫外線固化樹(shù)脂層，同時(shí)使第1～第3層紫外線固化樹(shù)脂層的內(nèi)徑和外徑為表7所示的數(shù)值之外，按照與實(shí)施例17～19同樣的方式制作包覆光纖4。
按照與實(shí)施例17-19相同的方法，計(jì)算該包覆光纖4中第1層～第3層紫外線固化樹(shù)脂層各層的截面積、楊氏模量、平均線膨脹系數(shù)αa、線收縮率、固化收縮率、實(shí)效線膨脹系數(shù)αeff。然后求出各層收縮應(yīng)力指標(biāo)FI及其總和。結(jié)果見(jiàn)表9。
此后，再對(duì)所得的包覆光纖4進(jìn)行低溫傳送特性、側(cè)壓特性的檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行高拉力篩選測(cè)試。結(jié)果見(jiàn)表10。
實(shí)施例22按照以下所示的方法，使用具有圖5所示搖動(dòng)導(dǎo)輥的制造裝置制造包覆光纖。
圖5顯示的是本實(shí)施例所用的包覆光纖制造裝置的概略圖，而且顯示的是從光纖母材到用卷繞機(jī)卷繞拉絲后的玻璃光纖的步驟。圖5中所示的22為激光外徑測(cè)定器，23為拉絲控制部，7a為第1層樹(shù)脂組合物，9a為第2層樹(shù)脂組合物，24為包覆光纖，25為導(dǎo)輥，26為搖動(dòng)導(dǎo)輥，27、28為固定導(dǎo)輥。此外，和圖2相同或相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)部件用相同的符號(hào)標(biāo)記。
使光纖母材21設(shè)置在拉絲爐6內(nèi)，并將光纖母材21的前端插入到由加熱器6a加熱至1950℃的拉絲爐6內(nèi)，通過(guò)熔融拉絲得到玻璃光纖1。玻璃光纖1為具有2重芯型折射率曲線的、85μm2實(shí)效截面積以及125μm外徑的分散轉(zhuǎn)移光纖。拉絲速度為100m/分。
用激光外徑測(cè)定器22對(duì)已被拉絲的玻璃光纖1的外徑進(jìn)行測(cè)定。將所測(cè)定的玻璃光纖1的外徑結(jié)果反饋到拉絲控制部23，為使其為所希望的外徑，控制加熱器6a的加熱溫度和玻璃光纖1的拉絲速度。
然后，使已拉絲成確定外徑的玻璃光纖1通過(guò)已裝入第1層樹(shù)脂組合物7a的塑模7，以涂布上第1層樹(shù)脂組合物7a，然后在第1紫外線照射裝置8處用紫外線對(duì)該組合物進(jìn)行照射，使其固化。由此在光纖1上形成第1層紫外線固化樹(shù)脂層。
接著使已形成第1層紫外線固化樹(shù)脂層的光纖通過(guò)已裝入第2層樹(shù)脂組合物9a的塑模9，以涂布上第2層樹(shù)脂組合物9a，然后在第2紫外線照射裝置10處用紫外線對(duì)該組合物進(jìn)行照射，使其固化。由此在光纖1上形成第2層紫外線固化樹(shù)脂層，得到包覆光纖24。
此外，第1層樹(shù)脂組合物使用的是將表8所示Rs2-0組分中多官能性單體(二丙烯酸壬二醇酯)的量進(jìn)行調(diào)整了的組合物，第2層樹(shù)脂組合物使用的是表8所示的Rh2-0。此外，紫外線照射裝置8和10使用的是金屬鹵化物燈。
使由此獲得的包覆光纖24通過(guò)導(dǎo)輥25，搖動(dòng)導(dǎo)輥26，固定導(dǎo)輥27、28，在卷繞機(jī)12處對(duì)該包覆光纖進(jìn)行卷繞。
當(dāng)包覆光纖24通過(guò)導(dǎo)輥25時(shí)，如圖6所示，通過(guò)對(duì)輥25a之間的間隙(2mm寬)和對(duì)輥25b之間的間隙(2mm寬)而被引導(dǎo)。
按照以下方式，在包覆光纖24上，沿著其移動(dòng)方向交替地附加上扭曲波紋。
即，如圖7所示，使搖動(dòng)導(dǎo)輥26的旋轉(zhuǎn)軸26y以拉絲方向軸z為中心旋轉(zhuǎn)到+θ處，由于該旋轉(zhuǎn)使得在包覆光纖24的橫向上施加力的作用，包覆光纖24轉(zhuǎn)動(dòng)著通過(guò)搖動(dòng)導(dǎo)輥26的表面，由于這種轉(zhuǎn)動(dòng)使得在包覆光纖24上附加上紐曲波紋。此后，使搖動(dòng)導(dǎo)輥26反方向旋轉(zhuǎn)至-θ處，則包覆光纖24反方向地轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)搖動(dòng)導(dǎo)輥26的表面。由此，通過(guò)使搖動(dòng)導(dǎo)輥26反復(fù)地從+θ旋轉(zhuǎn)到-θ處，在包覆光纖24的移動(dòng)方向上交替地附加上順時(shí)針和反時(shí)針?lè)较虻呐でy。此時(shí)，將玻璃光纖1拉絲時(shí)的拉力T定為2.5(N/光纖)、搖動(dòng)導(dǎo)輥的半徑R為0.08(m)、T/R為31.3、搖動(dòng)轉(zhuǎn)數(shù)定為1.67(S-1)。在此處，搖動(dòng)轉(zhuǎn)數(shù)(S-1)是用搖動(dòng)導(dǎo)輥每1秒鐘的旋轉(zhuǎn)數(shù)表示的。1次旋轉(zhuǎn)為從+θ到-θ，然后從-θ到+θ的一個(gè)循環(huán)。
另外，符號(hào)29是V字型窄槽29，其目的是使在輥27的表面包覆光纖26不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
計(jì)算由此所得的包覆光纖24中第1層紫外線固化樹(shù)脂層和第2層紫外線固化樹(shù)脂層各層的截面積、楊氏模量、平均線膨脹系數(shù)αa、線收縮率、固化收縮率、實(shí)效線膨脹系數(shù)αeff和FI，結(jié)果與實(shí)施例17相同。
此后，按照與實(shí)施例1-8相同的方法，對(duì)所得的包覆光纖24進(jìn)行低溫傳送特性、側(cè)壓特性的檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行高拉力篩選測(cè)試，其結(jié)果與實(shí)施例17相同。此外還測(cè)定第1層紫外線固化樹(shù)脂層的斷裂強(qiáng)度，斷裂強(qiáng)度為4.0MPa。
此外，對(duì)所得的包覆光纖24產(chǎn)生空隙的情況，在玻璃光纖和第1層紫外線固化樹(shù)脂層界面處的剝離情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果見(jiàn)表11。而且在表11中，空隙的產(chǎn)生情況和剝離產(chǎn)生情況的判斷基準(zhǔn)和實(shí)施例1-8中的一樣。
表11
此外還測(cè)定了包覆光纖24的PMD值，測(cè)定值為0.2ps/km1/2，為良好。而且側(cè)壓損失增量在1dB/km以下，篩選斷線頻率為5次/1000km以下，任何一種都為“良”。
實(shí)施例23除了將表8中所示Rs2-0組分中的多官能性單體(二丙烯酸壬二醇酯)的量進(jìn)行調(diào)整，使第1層紫外線固化樹(shù)脂層的斷裂強(qiáng)度減少至2.0MPa之外，按照與實(shí)施例22相同的方式制得包覆光纖24。
按照與實(shí)施例1～8相同的方法，計(jì)算由此所得的包覆光纖24中第1層紫外線固化樹(shù)脂層和第2層紫外線固化樹(shù)脂層各層的截面積、楊氏模量、平均線膨脹系數(shù)αa、線收縮率、固化收縮率、實(shí)效線膨脹系數(shù)和FI，結(jié)果與實(shí)施例22相同。
此后，按照與實(shí)施例1～8相同的方法，對(duì)所得的包覆光纖24進(jìn)行低溫傳送特性、側(cè)壓特性的檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行高拉力篩選測(cè)試，其結(jié)果與實(shí)施例22相同。
此外，對(duì)所得的包覆光纖產(chǎn)生空隙的情況，在玻璃光纖和第1層紫外線固化樹(shù)脂層界面處的剝離情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果見(jiàn)表11。
另外，還測(cè)定了本實(shí)施例的PMD值，測(cè)定值為0.2ps/km1/2，為良好。而且側(cè)壓損失增量在1dB/km以下，篩選斷線頻率為5次/1000km以下，任何一種都為“良”。
從上述實(shí)施例1～23和比較例1的結(jié)果可以清楚地得出以下結(jié)論即，實(shí)施例1～23中FI的總和都在3[N]以下，在低溫環(huán)境下可充分防止傳送損失，與此相對(duì)的是，比較例1中FI的總和超過(guò)了3[N]，則在低溫環(huán)境下不能充分防止傳送損失。
而且，第1層紫外線固化樹(shù)脂層在23℃的楊氏模量在0.7MPa以下，由此可知側(cè)壓特性變得更加良好。
此外，將實(shí)施例9、10、15和實(shí)施例16相比較可知，第2層紫外線固化樹(shù)脂層在23℃的楊氏模量為150～1000MPa，而第3層紫外線固化樹(shù)脂層在23℃的楊氏模量在1000Mpa以上，1500Mpa以下，因此更大地改善了側(cè)壓特性，而且由于在高拉力篩選測(cè)試中斷線頻率變小，由外傷難以引起斷裂。
而且，在實(shí)施例1～6中，由于第1層紫外線固化樹(shù)脂層和光纖之間的粘附力為50～200N/m，由此可知能充分防止在低溫傳送特性試驗(yàn)后產(chǎn)生剝離。
此外，由于第1層紫外線固化樹(shù)脂層的斷裂強(qiáng)度在1.8MPa以下，由此可知能充分抑制在紫外線固化樹(shù)脂層產(chǎn)生空隙，并充分抑制由所產(chǎn)生的空隙造成的低溫環(huán)境下傳送損失增量。
而且，通過(guò)比較實(shí)施例22和23可知，當(dāng)?shù)?層紫外線固化樹(shù)脂層的斷裂強(qiáng)度小于4.0MPa時(shí)，在包覆層內(nèi)容易產(chǎn)生空隙。因此，使第1層紫外線固化樹(shù)脂層的斷裂強(qiáng)度優(yōu)選在4.0MPa以上的。
產(chǎn)業(yè)上的實(shí)用性從上述說(shuō)明可知，根據(jù)本發(fā)明的包覆光纖、使用該包覆光纖的光纖帶芯線和光纖元件可充分防止在低溫下傳送損失增加，進(jìn)而可實(shí)用于海底和陸地上的低溫環(huán)境下的光通信。
權(quán)利要求
1.一種在石英類玻璃光纖上包覆n層(n為2以上的整數(shù))紫外線固化樹(shù)脂層形成的包覆光纖，前述n層紫外線固化樹(shù)脂層各層用以下公式FI[N]＝(-40℃下紫外線固化樹(shù)脂層的楊氏模量[MPa])×(該紫外線固化樹(shù)脂層的截面積[mm2])×(實(shí)效線膨脹系數(shù)[10-6/℃]÷106)×(溫度差190[℃])定義的收縮應(yīng)力指標(biāo)FI的總和為3[N]以下。
2.如權(quán)利要求1所述的包覆光纖，其中在前述n層紫外線固化樹(shù)脂層中與石英類玻璃光纖粘附的第1層紫外線固化樹(shù)脂層在23℃的楊氏模量在0.7MPa以下。
3.如權(quán)利要求1所述的包覆光纖，其中前述n層紫外線固化樹(shù)脂層中的第1層紫外線固化樹(shù)脂層與石英類玻璃光纖之間的粘附力為50～200N/m。
4.如權(quán)利要求1所述的包覆光纖，其中前述n層紫外線固化樹(shù)脂層中的第1層紫外線固化樹(shù)脂層的斷裂強(qiáng)度在1.8MPa以上。
5.如權(quán)利要求1所述的包覆光纖，其中當(dāng)n為3時(shí)，3層紫外線固化樹(shù)脂層中第2層紫外線固化樹(shù)脂層在23℃下的楊氏模量為150～1000MPa，而第3層紫外線固化樹(shù)脂層23℃下的楊氏模量比1000MPa大，1500Ma以下。
6.如權(quán)利要求1所述的包覆光纖，其中前述n層紫外線固化樹(shù)脂層中的第1層紫外線固化樹(shù)脂層是由以下樹(shù)脂組合物固化得到的，該組合物含有分子量為5000以上的低聚物、含5～11個(gè)碳原子數(shù)的亞甲基的多官能單體和具有雜環(huán)的單體和/或具有多元環(huán)的單體，而且上述多官能單體與上述低聚物的重量比為0.02～0.04，前述第1層紫外線固化樹(shù)脂層的斷裂強(qiáng)度為4.0MPa以上。
7.如權(quán)利要求1所述的包覆光纖，其中前述石英類玻璃光纖具有60μm2以上的實(shí)效芯截面積。
8.如權(quán)利要求1所述的包覆光纖，其中前述石英類玻璃光纖為負(fù)分散光纖，在前述石英類玻璃光纖中，波長(zhǎng)范圍在1.52～1.62μm內(nèi)的任何一處波長(zhǎng)的波長(zhǎng)分散度D與分散斜度S之間的比(S/D)為0.001～0.004(1/nm)。
9.如權(quán)利要求1所述的包覆光纖，其中前述石英類玻璃光纖為負(fù)分散光纖，在前述石英類玻璃光纖中，波長(zhǎng)范圍在1.52～1.62μm內(nèi)的任何一處波長(zhǎng)的波長(zhǎng)分散度D與分散斜度S之間的比(S/D)為0.004～0.020(1/nm)。
10.如權(quán)利要求1所述的包覆光纖，其中前述n層紫外線固化樹(shù)脂層被著色層包覆。
11.一種光纖帶芯線，其特征在于其具有多根如權(quán)利要求1～10任一項(xiàng)所述的包覆光纖。
12.一種光纖元件，具有中心拉張力體和配置在該中心拉張力體周圍的多根包覆光纖，前述包覆光纖是權(quán)利要求1～10任一項(xiàng)所述的包覆光纖。
全文摘要
本發(fā)明在由石英類玻璃光纖上包覆n層(n為2以上的整數(shù))紫外線固化樹(shù)脂層形成的包覆光纖中，n層紫外線固化樹(shù)脂層各層用以下公式FI[N]＝(－40℃下紫外線固化樹(shù)脂層的楊氏模量[MPa])×(該紫外線固化樹(shù)脂層的截面積[mm
文檔編號(hào)G02B6/44GK1457328SQ02800495
公開(kāi)日2003年11月19日 申請(qǐng)日期2002年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月20日
發(fā)明者鈴木厚, 服部知之, 細(xì)谷俊史 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社