專利名稱：：光纖芯線與其評價方法
技術領域：
：本發明涉及收納于光纖纜線內的光纖芯線。具體而言，涉及抑制了由于使用環境或經年老化所引起的光纖傳輸損耗增加的光纖芯線，尤其涉及即使在浸水狀態下，經過長時間，傳輸損失也不易增加的耐水性優良的光纖芯線。
背景技術：
：在光纖制造之際，在石英玻璃的拉絲工序中，為了防止光纖強度降低，直接在其外周被覆被覆樹脂。作為光纖用被覆樹脂，主要使用紫外線硬化型樹脂。作為紫外線硬化型樹脂，可使用氨基甲酸酯丙烯酸酯系列或環氧丙烯酸酯系列。在光纖中，傳輸損耗因各種外部的應力或由這些外部應力所產生的微彎曲而增加。因此，為了針對這種外部應力而保護光纖，一般是對光纖芯線實施由2層結構組成的被覆。在與石英玻璃接觸的內層使用楊氏彈性模量比較低的樹脂來制成緩沖層(以下稱為一次被覆層)，在外層使用楊氏彈性模量比較高的樹脂來制成保護層(以下稱為二次被覆層)。一般而言，一次被覆層使用楊氏彈性模量為3MPa以下的樹脂，二次被覆層使用楊氏彈性模量為500MPa以上的樹脂。光纖素線按如下方式制造于在拉絲爐中加熱、熔融以石英玻璃為主要成分的預成形體而拉絲形成的石英玻璃制光纖上，使用涂布模涂布液體狀的紫外線硬化型樹脂，接著對其照射紫外線而使紫外線硬化型樹脂硬化，從而被覆一次被覆層、二次被覆層。再在己得到的光纖素線的外周被覆由著色樹脂等構成的被覆層而制成光纖芯線。圖1表示光纖芯線的結構。在本說明書中，將這樣由一次被覆層及二次被覆層被覆玻璃光纖后所得的制品稱為光纖素線，將在光纖素線外周再被覆由著色樹脂等構成的著色被覆層而成的制品稱為光纖芯線，將再使多根光纖芯線按平面狀排列，由帶狀樹脂統一被覆所得的制品稱為光纖帶狀芯線。另外，將在玻璃光纖外周具有被覆層的制品，即包括光纖素線及光纖芯線，稱為被覆光纖。為了制成即使在使光纖浸水狀態下使用也可防止傳輸損耗增大的可靠性較高的光纖，人們曾提出改善一次被覆層與玻璃光纖之間的貼緊力等的各種方案。例如，在日本特開平03—29卯7號公報中記載了如下方案為了取得良好的傳輸損失，根據保護層的內徑收縮率與保護層的楊氏彈性模量來限制被覆與玻璃界面上所產生的緊固力，降低傳輸損耗的增加。可是，在專利文獻1中，僅提及與常溫下傳輸損耗增大有關的內容，對于在大的溫度范圍內使用的情形或浸水情形等所產生的傳輸損失增大等的深層問題沒有考慮。
發明內容發明要解決的問題由于近年來光纖顯著普及，所以光纖纜線的適用范圍大大地擴大。這就意味著使用光纖纜線的環境多樣化，對光纖纜線長期可靠性的要求變得非常高。因此，要求即使在浸水狀態下使用，傳輸損耗也不增加的光纖芯線或光纖帶狀芯線。由于這種狀況，人們正在研究即使置于水中也不易產生傳輸損失增加的光纖芯線。可是，在取得各層界面粘著性的平衡的同時，處理上述問題，是有局限性的，在對纜線結構或涂層、外皮材質加以研究的情況下，把避開水分到達光纖芯線的結構、減少水分到達量的結構組合起來投入實用，這是現實的狀況，但其可靠性不夠。本發明的目的在于提供一種即使在浸水狀態下使用，傳輸損耗也不易增加的光纖芯線、光纖帶狀芯線。本發明的另一個目的在于提供一種測定光纖素線的熱膨脹量，判定使用該光纖素線所制造的光纖芯線對于各種使用環境是否具有充分的抗性的光纖芯線的評價方法。解決課題的方案為了解決上述課題，本發明的光纖芯線，于在玻璃光纖外周具有至少2層被覆層的光纖素線的外周具有著色被覆層，其特征在于，所述光纖素線與從所述光纖素線除去所述玻璃光纖所得的被覆層在-100100°。溫度范圍的外徑方向的各熱膨脹量之差為1.8/un以下。另外，本發明的光纖帶狀芯線，其特征在于，是將多根上述光纖素線或光纖芯線按平面狀排列，由帶狀樹脂統一被覆。另外，本發明的光纖芯線或光纖帶狀芯線，其特征在于，所述被覆層、著色被覆層及帶狀樹脂由紫外線硬化型樹脂構成。另外，本發明的光纖芯線的評價方法是于在玻璃光纖外周具有至少2層被覆層的光纖素線的外周具有著色被覆層的光纖芯線的評價方法，其特征在于，包括測定所述光纖素線與從所述光纖素線除去所述玻璃光纖所得的被覆層在規定的溫度范圍的外徑方向的各熱膨脹量的步驟；算出所述光纖素線與除去所述玻璃光纖所得的所述被覆層的各熱膨脹量之差的步驟；及基于該算出了的各熱膨脹量之差來推斷所述光纖芯線伴隨使用環境的傳輸損失的增加量的步驟。另外，本發明的光纖芯線的評價方法，其特征在于，還具有如下步驟在所述規定的溫度范圍為-10010(TC時，在算出的各熱膨脹量之差為1.8/mi以下的情況下，判定為伴隨使用環境的該光纖芯線的傳輸損失的增加量足夠小。發明效果根據本發明的光纖芯線，通過使用在-100100'C溫度范圍內的熱膨脹量之差為1.8Atm以下的光纖素線，可抑制使傳輸損耗增加的玻璃/一次被覆層界面等玻璃光纖與被覆樹脂的界面脫層。另外，根據本發明的光纖帶狀芯線，通過使用所述光纖素線或光纖芯線，可構成合適的光纖帶狀芯線。另外，根據本發明的光纖芯線的評價方法，通過比較包含玻璃光纖的光纖素線與除去玻璃光纖所得的被覆層在外徑方向的各熱膨脹量，算出各熱膨脹量之差，可推斷使用該光纖素線的光纖芯線的傳輸損耗增加。而且，可以在溫度范圍為-10010(TC時，在算出的光纖素線的各熱膨脹量之差為1.8Mm以下的情況下，判定為伴隨使用環境的使用了該光纖素線的光纖芯線的傳輸損失的增加量足夠小。圖1是本發明的光纖素線的橫截面圖。圖2是本發明的光纖帶狀芯線的橫截面圖。圖3是通過熱機械分析得到的光纖素線熱膨脹量的圖。符號說明11玻璃光纖12—次被覆層13二次被覆層14光纖素線15光纖芯線21帶狀樹脂22光纖帶狀芯線具體實施例方式本發明者們專心研究了置于浸水狀態的被覆光纖的傳輸損耗增大的原因，結果發現傳輸損耗增大的光纖芯線在玻璃光纖/一次被覆層界面上會剝離即脫層。而且，發現在二次被覆層/著色層界面、著色層/帶層界面上的剝離也較多。各層之間的脫層在下述情況下產生即在玻璃光纖與被覆層的界面，剝離被覆層的力超過玻璃光纖與被覆層的界面之間的粘著力。當在界面產生剝離時，則施加在玻璃上的力不均勻，會產生微彎曲，所以傳輸損耗增加。因此，在專心研究了測定在大范圍溫度下使用或浸水時的光纖芯線的被覆層上所產生的變形的方法后，可知通過使用熱機械分析(TMA，ThermoMechanicalAnalysis)，從低溫至高溫測定外徑變化，可以推斷光纖芯線的被覆層上所產生的變形。即，該測定方法是這樣一種方法測定內部包含玻璃光纖的光纖素線的外徑變化量和從該光纖素線已抽出玻璃光纖后的僅被覆層的管樣品的外徑變化量，比較這些外徑變化量。通過僅對被覆層進行TMA測定，可以測定被覆層自身原來具有的熱量特性。與此相對，當包含玻璃光纖時，則被覆層本來的特性受一次被覆層與玻璃光纖的粘著所約束。根據以上所述，通過比較包含玻璃光纖的狀態的外徑變化量與沒有玻璃光纖的僅被覆層的外徑變化量，來測定被覆層引起的變形，從而完成了本發明。作為用于實施本發明的最佳方式，優選以下方式。S卩，制作在玻璃光纖上被覆了一次被覆層、二次被覆層的光纖素線，由著色層被覆該光纖素線，從而制作著色光纖芯線。構成各個被覆的樹脂使用紫外線硬化型樹脂。而且根據用途，將多根該光纖芯線平面狀地平行排列，用由紫外線硬化型樹脂構成的帶狀樹脂統一被覆，就可制成光纖帶狀芯線。再者，作為光纖芯線的被覆樹脂、著色樹脂來使用的紫外線硬化型樹脂主要由低聚物、稀釋單體、光引發劑、鏈轉移劑、硅烷偶聯劑及各種添加劑構成。低聚物主要使用氨基甲酸酯丙烯酸酯系列、環氧丙烯酸酯系列、聚酯丙烯酸酯系列。稀釋單體使用單官能丙烯酸酯或多官能丙烯酸酯。另外，光纖素線的熱膨脹量之差可通過改變用于光纖素線的一次被覆層的材料的玻璃轉變溫度、二次被覆層的材料的玻璃轉變溫度及一次被覆層的厚度等適當進行控制。雖然減小熱膨脹量之差可通過提高一次被覆層材料的玻璃轉變溫度、降低二次被覆層材料的玻璃轉變溫度及減薄一次被覆層厚度等來實現，但由于一次被覆層材料的玻璃轉變溫度為常溫以下，所以現實中是通過調整二次被覆層材料的玻璃轉變溫度或一次被覆層的厚度進行控制。實施例如圖1所示，作為本發明的實施例，制作由一次被覆層12、二次被覆層13兩層被覆樹脂層來被覆由石英玻璃構成的玻璃光纖11所得的數種光纖素線14。各種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、光引發劑、鏈轉移劑、添加劑構成，通過改變其構成材料來制作數種光纖素線14。再者，無論哪個實施例，在制作由石英玻璃構成的玻璃光纖ll的外徑為125/xm、一次被覆層12的外徑為185/xm或195pm、二次被覆層13的外徑為245Mm的光纖素線后，通過另外的工序被覆著色層而得到外徑為255/mi的著色光纖芯線。然后，如圖2所示，把一部分光纖芯線15平面狀地平行排列4根，用由紫外線硬化型樹脂構成的帶狀樹脂21統一被覆而制成光纖帶狀芯線22。下面表1所示的比較例的光纖芯線及光纖帶狀芯線也同樣地作成。將它們按照下述方法測定光纖素線的熱膨脹量和光纖芯線的傳輸損耗。表1表示其結果。(光纖熱膨脹量的測定方法)使用熱機械分析裝置(^卜，一公司TMA40)測定光纖的熱膨脹量(/mi)。測定條件如下。測定條件附加載荷0載荷、溫度范圍-10010(TC、升溫速度10°C/min。從光纖素線僅剝下被覆層，從而制作管狀的僅被覆層的樣品。對于包含玻璃纖維的光纖素線和不包含玻璃纖維的被覆層兩者測定最外徑的變化。圖3記載了測定例。虛線表示不包含玻璃纖維的被覆層，實線表示有玻璃的光纖素線。由圖3可知，當溫度超過4(TC時，被覆層的最外徑迅速縮小；當溫度超過6(TC時，光纖素線迅速縮小。這里，熱膨脹量是分別對于光纖素線與被覆層，在-10(TC時的最外徑的值與整個溫度范圍(-10(TC至+10(TC)的最外徑的最大值之差。在圖3中，光纖素線的熱膨脹量為3.5/rni，被覆層的熱膨脹量為2.2/mi。還有，此時光纖素線與被覆層的各膨脹量之差為i.3Mm。再者，圖3所示的數據是以下所示的表1的實施例3的數據。(傳輸損耗的測定方法)將使用已測定過熱膨脹量的光纖素線制造的長度約為lkm的光纖芯線或光纖帶狀芯線浸入己加熱至6(TC的水中，測定30天后的傳輸損耗增量。傳輸損耗增量的測定是使用株式會社7>U7制的光脈沖試驗器MW9060A，根據光后方散射損失系數(OTDR)，通過在長度方向測定波長1.55/mi的傳輸損耗來進行。并且，在確認了浸入6(TC的溫水中30天后的傳輸損耗增量為0.1dB/km以上的情況下，判定為對于使用環境的抗性不夠(表1中的X)。表1<table>complextableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由以上說明可知，根據本發明的光纖芯線，在比較了光纖素線在-100100^的熱膨脹量與從該光纖素線抽出玻璃光纖后的被覆層在-1001001:的熱膨脹量時，可以確認通過使用各熱膨脹量之差為1.8/mi以下的光纖素線，即使浸入60'C的溫水30天，傳輸損耗也不增大。另外，可以確認無論是光纖芯線的狀態(表1的實施例4)，還是光纖帶狀芯線的狀態(實施例l、2、3、5)，均有效果。另一方面，根據比較例13的測定結果，可以認為上述熱膨脹量之差為1.9/mi以上時，傳輸損耗的增加為0.1dB/km以上。在本實施例中，雖然使用通常的具有階躍型的折射率分布的單模纖維，但對于具有其它分布的光纖，也可以適用本發明，這對于本領域技術人員來說是顯而易見的。另外，在本發明的光纖芯線的評價方法中，熱膨脹量的測定溫度范圍不限定于-100+10(TC。由于被覆層的外徑在被覆層的玻璃轉變點附近變化較大，所以優選設定于包含所有被覆層的玻璃轉變點的范圍，只要設定成可觀察到圖3所示的最大值即可。此時熱膨脹量定義為測定溫度范圍內的最低溫度時的最外徑的值與測定溫度范圍內的最外徑的最大值之差。如上所述，根據本發明，可以得到即使浸水，傳輸損耗也不易增加的光纖芯線及光纖帶狀芯線。權利要求1.一種光纖芯線，于在玻璃光纖外周具有至少2層被覆層的光纖素線的外周具有著色被覆層，其特征在于，所述光纖素線與從所述光纖素線除去所述玻璃光纖所得的被覆層在-100～100℃的溫度范圍的外徑方向的各熱膨脹量之差為1.8μm以下。2.—種光纖帶狀芯線，其特征在于，是將多根權利要求l所述的光纖芯線按平面狀排列，由帶狀樹脂統一被覆。3.根據權利要求1所述的光纖芯線或權利要求2所述的光纖帶狀芯線，其特征在于，所述被覆層、所述著色被覆層及所述帶狀樹脂由紫外線硬化型樹脂構成。4.一種光纖芯線的評價方法，是于在玻璃光纖外周具有至少2層被覆層的光纖素線的外周具有著色被覆層的光纖芯線的評價方法，其特征在于，包括測定所述光纖素線與從所述光纖素線除去所述玻璃光纖所得的被覆層在規定的溫度范圍的外徑方向的各熱膨脹量的步驟；算出所述光纖素線與除去所述玻璃光纖所得的所述被覆層的各熱-膨脹量之差的步驟；及基于該算出了的各熱膨脹量之差來推斷所述光纖芯線伴隨使用環境的傳輸損失的增加量的步驟。5.根據權利要求4所述的光纖芯線的評價方法，其特征在于，還具有如下步驟在所述規定的溫度范圍為-100100℃時，在所述算出的各熱膨脹量之差為l.8um以下的情況下，判定為伴隨使用環境的所述光纖芯線的傳輸損失的增加量足夠小。全文摘要本發明提供一種即使在高濕度狀態或浸水狀態下，傳輸損失也不易增加的光纖芯線。本發明的光纖芯線，于在玻璃光纖外周具有至少2層被覆層的光纖素線的外周具有著色被覆層，其特征在于所述光纖素線與從所述光纖素線除去所述玻璃光纖所得的被覆層在-100～100℃的溫度范圍的外徑方向的各熱膨脹量之差為1.8μm以下。文檔編號G01M11/02GK101346654SQ20078000093公開日2009年1月14日申請日期2007年5月8日優先權日2006年6月2日發明者中島康雄,佐藤哲夫,望月浩二,田中廣樹申請人:古河電氣工業株式會社