(57)【要約】【課題】線引き装置内を１回だけ高速で通過するだけで完全な網状化に至ることができるように、重合可能な成分から光ファイバーを被覆する方法、重合被覆を含む光ファイバー、およびこのようなファイバーを含む通信ケーブル提案する。【解決手段】重合可能な被覆成分で光ファイバーをコーティングする少なくとも一つのステップと、前記成分の少なくとも一つの重合ステップとを含み、成分が、少なくとも一つの二重結合および少なくとも一つの酸化触媒を含む、少なくとも一つの不飽和化合物を有し、重合ステップが、完全な重合に必要な時間より短い時間中、コーティングされたファイバーに紫外線を照射することからなるライン内の第一のステップと、次いで、コーティングされたファイバーを酸化媒質の存在下に置いて重合を補うことからなるライン外の第二のステップとを含むことを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重合可能な被覆成分で光ファイバーをコーティングする少なくとも一つのステップと、前記成分の少なくとも一つの重合ステップとを含み、前記成分が、少なくとも一つの二重結合および少なくとも一つの酸化触媒を含む、少なくとも一つの不飽和化合物を有し、前記重合ステップが、完全な重合に必要な時間より短い時間中、前記コーティングされたファイバーに紫外線を照射することからなるライン内の第一の段階と、次いで、前記コーティングされたファイバーを酸化媒質の存在下に置いて重合を補うことからなるライン外の第二の段階とを含むことを特徴とする、光ファイバーの被覆方法。
【請求項２】
前記酸化媒質が気体状である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記酸化媒質が酸素である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記酸化媒質が空気である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記酸化触媒が金属のカルボン酸塩である、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記酸化触媒が、コバルト、マンガン、ジルコニウム、カルシウム、亜鉛、アルミニウム、およびリチウムを含む群から選択される少なくとも一つの金属のカルボン酸塩である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記触媒の割合が、最大でも前記成分の１０重量％に等しいことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記触媒の割合が、前記成分の０．５重量％から１０重量％に含まれる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記触媒の割合が、前記成分の０．５重量％から５重量％に含まれる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記不飽和化合物が、モノマーと、アクリル酸オリゴマーとから選択される、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記不飽和化合物が、モノマーと、アクリル酸ウレタンオリゴマーとから選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記成分が、さらに、光重合開始剤を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第一の段階が、少なくとも１０００ｍ／分の速度で実施される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第一の段階が、少なくとも１２００ｍ／分の速度で実施される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記被覆が、酸化触媒を含むことを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法によって得られる、重合された被覆を含む光ファイバー。
【請求項１６】
前記被覆が、複数の層を含み、前記層の少なくとも一つが酸化触媒を含む、請求項１５に記載の光ファイバー。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の少なくとも一つの光ファイバーを含む、通信ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線（Ｕ．Ｖ．）により網状化可能な（ｒｅｔｉｃｕｌａｂｌｅ）被覆（ｒｅｖｅｔｅｍｅｎｔ）成分で光ファイバーを被覆する方法に関する。また、特に、プリフォームからの線引き直後に、ファイバーの被覆を実施できる方法に関する。この方法は、光ファイバー等の細い導線の被覆用であるが、他のあらゆるタイプの製品、特に、製造上、網状化を実施するために利用できる時間が制限される製品の被覆にも使用可能である。本発明は、さらに、このような被覆を備えた光ファイバーと、このようなファイバーを含む通信ケーブルとに関する。
【背景技術】
【０００２】
知られているように、光ファイバーは、光波伝送用である。光ファイバーは、光クラッドに囲まれた光コアから構成される。光コアは、光ファイバーを通って伝送される大半の光波をガイドするように構成される。この二つの要素（光コアと光クラッド）は、ベア（ｎｕｅ）光ファイバーと呼ばれる光ファイバーの部分を構成する。この部分は、外部の擾乱（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）を非常に感知しやすく、これらの擾乱は、伝送特性の劣化を招き、従って、光ファイバーの動作を劣化させることがある。こうした外部擾乱からベア光ファイバーを保護するために、可塑性物質からなる保護層で光クラッドを被覆することがよく知られている。この層は、被覆と呼ばれ、場合によっては複数の層から構成される。被覆の外側の層は、着色されるか、あるいは着色層により覆われ、ファイバーを符号化または認識可能にする。このような被覆されたファイバーは、大抵の場合、通信ケーブルに入れるように構成される。複数の光ファイバーが、並列に組み合わされてリボンを形成する。この場合、ファイバー全体を保持するためのコーティングを行う。
【０００３】
被覆は、外部の機械的な有害作用から導線を保護し、湿気が入り込むのを防ぎ、必要に応じて、電気絶縁を行う役割を果たす。被覆は、光通信の際に減衰欠陥を発生しうる機械的または化学的な有害作用から導線を保護する。被覆は、また、導線に機械特性を与える。特に、微小湾曲部と、場合によって発生する応力とを吸収しなければならない。さらに、火災の場合、十分な耐火性をもつようにしなければならない。被覆は、被覆が塗布される支持体に対してすぐれた接着性をもたなければならない。また、光ファイバーの場合、被覆の物理的な特性が線引き条件と相容れるようにし、特に線引き速度およびファイバーの最終使用と相容れるようにしなければならない。
【０００４】
保護層を形成するために現在用いられている解決方法は、紫外線のもとで光網状化する硬化性の樹脂を光クラッドに被覆することからなる。実際、導線の被覆を行う際は、液体状態の網状化される成分の層で光ファイバーを包み、次いで、紫外線にさらして材料を凝固する。網状化を行うには、一般に、重合される成分に光開始剤を入れる。こうした光開始剤により、紫外線にさらされると、材料を硬化させる光化学的な重合反応が行われる。通常、レーザー、エキシマランプ、またはアークランプなどの単色性または準単色性の紫外線源により紫外線露光を行う。
【０００５】
既にコーティングされた光ファイバーを並列に配置し、アクリル酸塩（ａｃｒｙｌａｔｅ）を主成分とする接着剤により組み立てる光ファイバーリボンの製造方法を開示した、文献ＤＥ−４１２６８６０が知られている。酸素があると反応が阻止されるので、紫外線によるファイバー被覆の網状化は、通常、不活性ガス中で行われるが、接着剤は、完全に固まった平らな面には接着しにくい。従って、この文献は、所定量の酸素の存在下で被覆の網状化を実施し、被覆面が微視的に接着性を有し続け、接着剤としっかりと結合されるようにすることを提案している。装置を通る線の通過速度は、３０ｍ／分である。成分の硬化は、まず窒素下で行われ、次いで、紫外線の存在下で窒素に対して酸素の割合を徐々に多くしていく。
【０００６】
この文献によれば、アクリレート基が互いに反応しないように酸素を使用して、不完全な重合が得られるようにしている。現在、光ファイバーの製造で用いられている線引き速度は、この文献に記載されている速度よりもずっと早い（３００ｍ／分）。この速度では、もはや反応速度が完全であるとはいえない。
【０００７】
一般に、被覆の塗布は、光ファイバーが約１０００から１２００ｍ／分の速度で繰り出される線引き塔で行われ、この速度は２０００ｍ／分に達することがある。そのため、このような速度では、線引き装置から出る時点での網状化が必然的に不完全になる。しかしながら、工業的な収益性を理由として、高速での装置の通過は１回しか行うことができず、この１回だけの通過により、被覆を完全に網状化できるようにしなければならない。従って、ここで提起されている問題は、反対に、装置内で被覆成分の網状化を加速し、線引き装置を出た後も反応を続行可能にすることにある。
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第４１２６８６０号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第４３４１２１７号明細書
【特許文献３】特開平０１−１９３７０６号公報
【特許文献４】特開平０５−０３２７１２号公報
【特許文献５】欧州特許出願公開第０５０１３３９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、線引き装置内を１回だけ高速で通過するだけで完全な網状化に至ることができるように、重合可能な成分で光ファイバーを被覆する方法を提案することにある。
【００１０】
本発明の目的は、また、この方法によって得られる重合被覆を含む光ファイバーと、このようなファイバーを含む通信ケーブルを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、重合可能な被覆成分で光ファイバーをコーティングする（ｅｎｄｕｃｔｉｏｎ）少なくとも一つのステップと、前記成分の少なくとも一つの重合ステップとを含み、前記成分が、少なくとも一つの二重結合（ｄｏｕｂｌｅ  ｌｉａｓｏｎ）および少なくとも一つの酸化触媒（ｃａｔａｌｙｓｅｕｒ  ｄ’ｏｘｙｄａｔｉｏｎ）を含む、少なくとも一つの不飽和化合物（ｃｏｍｐｏｓｅ  ｉｎｓａｔｕｒｅ）を有し、前記重合ステップが、完全な重合に必要な時間より短い時間中、前記コーティングされたファイバーに紫外線を照射することからなるライン内（ｅｎ  ｌｉｇｎｅ）の第一の段階と、次いで、酸化媒質の存在下に前記コーティングされたファイバーを置いて重合を補うことからなるライン外（ｈｏｒｓ  ｌｉｇｎｅ）の第二の段階とを含むことを特徴とする、光ファイバーの被覆方法にある。
【００１２】
有利には、酸化媒質が気体状であり、酸化剤とファイバーとの接触を容易にしている。好適には、酸化媒質が酸素であり、さらに好適には、酸化媒質が空気である。
【００１３】
予備ステップ中、光ファイバーの被覆を形成する成分に入る要素は混合される。このように得られた重合可能な成分を、プリフォームからの光ファイバーの表面に塗布する。重合ステップの第一の段階では、成分は、紫外線作用により知られている方法で重合される。ファイバーに紫外線を露光する時間は、触れたときに「乾いた（ｓｅｃ）」と呼べる被覆を得るのに十分な時間とするが、重合反応が終了するのに必要な時間未満とする。変形や外部の有害作用に対する強さといった性能が、受入可能なレベルに達したとき、被覆が「乾いた」と言われている。製造ラインから出た時点で、ファイバーは一般に解放空気で（ａ  ｌ’ａｉｒ  ｌｉｂｒｅ）巻枠に巻かれる。重合ステップの第二段階は、空気中の酸素等の酸化剤と、被覆されたファイバーとを接触させ、ライン外で重合を続行することからなる。この第二の段階の間、成分中の触媒の存在により酸化重合反応が行われる。触媒は、被覆膜における酸素吸収の促進により作用する。触媒は、過酸化物の生成、次いで分解に触媒作用を及ぼす。成分中に不飽和化合物が存在するので、二重結合の開放（ｏｕｖｅｒｔｕｒｅ）および酸素原子による架橋によって重合反応が発生可能になる。
【００１４】
好適には、酸化触媒として金属のカルボン酸塩（ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ）を用いるが、これは、天然または合成のカルボン酸に対する金属または金属誘導体の反応によって得られる。好適には、酸化触媒が、コバルト、マンガン、ジルコニウム、カルシウム、亜鉛、アルミニウム、およびリチウムを含む群から選択される、少なくとも一つの金属のカルボン酸塩である。有利には、酸化触媒が、異なる金属のカルボン酸塩の混合物であり、場合によっては、それらの補完的な特性を享受できる。こうした有機金属化合物は、しばしば「乾燥剤（ｓｉｃｃａｔｉｆ）」と呼ばれる。これらの化合物の触媒作用は、酸化によって、金属イオンの能力が、最も安定した低い原子価状態から、不安定な高い原子価状態へ移行することによる。この段階により、その後、逆の作用によって重合可能にする不飽和鎖で遊離基を生成可能になる。
【００１５】
触媒の割合は、最大でも成分の１０重量％である。好適には、触媒の割合が、成分の０．５重量％から１０重量％であり、さらに好適には、成分の０．５重量％から５重量％に含まれる。ファイバーの被覆が複数の層を含む場合、触媒の割合は、全ての層で同じにしてもよいし、各層で異なるものにしてもよい。酸化触媒は、また、一定の層ではなくてもよく、特に最も外側の層ではいらない。
【００１６】
有利には、不飽和化合物が、モノマーと、アクリレート、ウレタン、エーテルウレタン、ビニル、ビニルエーテル、ビニルウレタン、アクリルアミド群等のエチレン系の不飽和化合物を含むオリゴマーとの中から選択される。不飽和化合物は、好適には、モノマーまたはアクリル酸ウレタンオリゴマーである。
【００１７】
変形実施形態によれば、成分はさらに、光重合開始剤を含む。もちろん、使用される紫外線源の波長で最大効率を有するように光開始剤を選択する。光開始剤は、光導入ラジカル解裂により遊離基を形成可能な分子である。使用可能な光開始剤の例としては、「ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）１８４」、「ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）８１９」、「ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）１７００」、「ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）１８００」等の整理番号で知られた市販品が挙げられる。
【００１８】
本発明による方法の最中、第一の段階は、少なくとも１０００ｍ／分の速度で実施され、好適には、少なくとも１２００ｍ／分速度で実施される。
【００１９】
本発明は、また、上記の方法で得られた重合被覆と、酸化触媒とを含む光ファイバーを目的とする。ファイバーの被覆が、同じかまたは異なる網状化成分からなる複数の層を含む場合、酸化触媒は、少なくとも一つのこれらの層に含まれるが、これらの層の複数に存在していてもよい。
【００２０】
本発明は、さらに、少なくとも一つのこのような光ファイバーを含む通信ケーブルを目的とする。
【００２１】
本発明の他の特徴および長所は、全く限定的ではなく例としてあげた実施形態の以下の説明と添付図面とから明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１に示した光ファイバー１は、シリコンを主成分とする材料からなる光コア２を含み、同じくシリコンを主成分とする材料からなる光クラッド３により囲まれている。ファイバー１は、可塑性物質からなる第一の保護層５を含む被覆４で被覆されている。この被覆を第一の被覆と呼ぶ。第一の被覆５の上に、第二の保護層６がある。この層を第二の被覆と呼ぶ。内側の層５と外側の層６との間に、場合によっては、他の中間保護層がある。第二の被覆６は着色されているが、この層を別の着色層で覆って、ファイバー１を符号化または認識可能にしてもよい。第一の被覆５、第二の被覆６、および場合によって存在する中間層は、コバルト、マンガン、ジルコニウム、またはカルシウムを含む、ポリウレタンアクリレートタイプの材料から構成される。
【００２３】
図２では、特に以下を含む線引き塔の一部を示した。すなわち、プリフォーム１０から得られるベア光ファイバー９の重合可能な成分８による少なくとも一つのコーティングステーション７、少なくとも一つの紫外線源を含む、コーティングされた光ファイバー１２の少なくとも一つの重合ステーション１１、および被覆されたファイバー１５を巻枠１６に巻きつけステーション１４である。
【００２４】
第一の被覆５を形成するために、プリフォーム１０の線引きによって得られるベア光ファイバー９を、コーティングステーション７の方に導く。たとえば「ＡＦＣ３（登録商標）」という名称で呼ばれ、コバルト、マンガン、ジルコニウム、および／またはカルシウムのカルボン酸塩である酸化触媒を含む、知られている組成の被覆成分８を調製する。
【００２５】
被覆成分８は、この成分が液体状態にある温度に保持され、環状チャンバ内で管により加圧され、光ファイバー９に径方向に塗布される。光ファイバーコーティングを行うために、コーティング操作前またはコーティング操作中に、光ファイバーをどの固体面にも触れさせない必要性を考慮した、幾つかの器具が開発されている。
【００２６】
重合成分８でコーティングした光ファイバー１２は、その後、重合ステーション１１を通り、速度約１２００ｍ／分（約２０ｍ／秒）で紫外線ランプ１３の前を通過する。この速度により、紫外線の下にコーティングファイバー１２が置かれる時間は、約１０分の１秒である。次いで、部分的に重合された第一の被覆５が、空気中で冷却される。装置は、さらに、重合ステーション１１と巻きつけステーション１４との間に配置された冷却ステーション（図示せず）を含むことができる。
【００２７】
連続被覆層を構成するには、連続して付着される各層に対して、コーティングステーションおよび重合ステーション（図示せず）、場合によっては冷却ステーションがなければならない。
【００２８】
第二の被覆６は、第一の被覆５に対して説明したのと同様に、第一の被覆層５と同じ整理番号「ＡＦＣ３（登録商標）」の被覆成分を用いて行われるが、ヤング率が５０から１００倍高く、酸化触媒を含まず、着色顔料をさらに含む。第二の被覆６を備えた、被覆ファイバー１５は、巻きつけステーション１４の方に送られ、巻枠１６に巻かれ、解放空気におかれる。酸化触媒の存在により、重合が継続され、１時間から数日経過すると、被覆４の重合が完了する。
【００２９】
本発明の別の実施形態によれば、第一の被覆は、上記の被覆５と同じ成分を用いて上記と同様に得られる。第二の被覆は、上記の被覆６と同じだが、酸化触媒をさらに含む被覆成分から得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】光ファイバーの概略的な断面図である。
【図２】光ファイバーの被覆装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  光ファイバー
２  光コア
３  光クラッド
４  被覆
５  第一の保護層
６  第二の保護層
７  コーティングステーション
８  重合可能な成分
９  ベア光ファイバー
１０  プリフォーム
１１  重合ステーション
１２  コーティングされた光ファイバー
１３  紫外線源
１４  巻きつけステーション
１５  被覆された光ファイバー
１６  巻枠
【図１】
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【図２】
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