JPS641415B2

JPS641415B2 -

Info

Publication number: JPS641415B2
Application number: JP59009400A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Kasori; Hiroshi Imagawa; Kenji Yagi; Hironori Maki; Osamu Kokubo
Original assignee: Toshiba Corp; Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: Toshiba Corp; SWCC Corp
Priority date: 1984-01-24
Filing date: 1984-01-24
Publication date: 1989-01-11
Also published as: US4768859A; CA1230349A; JPS60155551A; EP0149740A2; DE3482465D1; EP0149740A3; EP0149740B1

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕本発明は光フアイバ用の被覆ガラスに関し、更
に詳しくは、低屈折率で低粘度化な光フアイバ用
被覆ガラスに関する。〔発明の技術的背景とその問題点〕一般に光ガラスフアイバは、芯ガラスとその周
囲を被覆する被覆ガラスとから構成される。その
際、被覆ガラスの屈折率は芯ガラスの屈折率より
も小さいことが必要である。かくして、芯ガラス
に入射した光は芯ガラスと被覆ガラスとの境界面
で全反射を反復して芯ガラス内に閉められ、他端
に向かつて伝送されていく。このような光フアイバにおいては被覆ガラスの
屈折率は低いことが望ましい。その理由は、芯ガ
ラスと被覆ガラスとの屈折率差が大きくなると、
フアイバの開口数が高くなつて伝送すべき光を芯
ガラスに閉じ込める能力が向上するからである。上記した屈折率差を大きくするためには、ま
ず、芯ガラスを高屈折率化することが考えられ
る。しかしながら、その場合には、芯ガラスが結
晶化し易すくなり、また、耐候性の低下、散乱損
失の増加などの傾向が増すため、高屈折率化には
自から限界があつた。他の方法としては被覆ガラスを低屈折率化すれ
ばよい。そのためには、ガラス中のアルカリ金
属、アルカリ土類金属などの成分を減少させれば
よいが、そのときには次のような不都合を生ず
る。すなわち、溶融温度が上昇して、実用的な温
度（例えば1400℃以下）においてガラス化反応が
充分進行せず均質なガラスを得ることが事実上不
可能化する。また、このようなガラスは高粘度化
し紡糸時における芯ガラスとの粘度差が大きくな
つて、通常行なわれる二重るつぼ法による紡糸時
に、フアイバ径比の調整が困難になり得られたフ
アイバの寸法安定性が低下する。高粘度のガラスを低粘度化するためには、アル
カリ金属、アルカリ土類金属、酸化ホウ素などの
低融成分の量を増加すればよい。しかしながら、
その場合には、得られたガラスが高屈折率化し、
かつ耐水性の低下、結晶化などの問題が生ずる。したがつて、光ガラスフアイバの被覆ガラスと
して、低屈折率であると同時に紡糸時に低粘度化
する性質を兼ね備えたガラスの開発は強く望まれ
ている。〔発明の目的〕本発明は、低屈折率と低粘度化を同時に満足し
耐候性にも優れていて、光ガラスフアイバの被覆
用ガラスとして好適なガラスの提供を目的とす
る。〔発明の概要〕本発明は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、
アルカリ金属の酸化物、酸化ホウ素及びフツ素３
重量％以下（０重量％は含まない）を必須成分と
して含有することを特徴とする光フアイバ用被覆
ガラス、並びに二酸化ケイ素、酸化アルミニウ
ム、アルカリ金属の酸化物、酸化ホウ素及びフツ
素３重量％以下（０重量％は含まない）を必須成
分として含有し、更にアルカリ土類金属の酸化物
と、酸化亜鉛、二酸化ジルコニウム及び二酸化チ
タンの群から選ばれる少なくとも１種とを含有し
て成る光フアイバ用被覆ガラス、に関するもので
ある。本発明のガラスにおいて、SiO₂はガラス形成
用の必須成分であり、その含有量は60〜80重量％
であることが好ましい。この量が60重量％未満に
なるとガラス全体の耐水性が低下する。また80重
量％を超えるとガラスの高温粘性が増大して芯ガ
ラスとの粘度差が開く。 Al₂O₃は、ガラスの耐水性の改善、失透の抑制
効果に資する必須成分で、その含有量は0.5〜10
重量％であることが好ましい。この量が0.5重量
％未満の場合には上記効果が充分に発揮されず、
また、10重量％を超えると逆に失透が起り易すく
なる。アルカリ金属の酸化物は低粘度化に資する必須
成分であり、その含有量は９〜17重量％であるこ
とが好ましい。この量が９重量％未満の場合には
ガラスの失透が生じ易すく、また17重量％を超え
ると耐水性の低下を招く。アルカリ金属の酸化物
としては、酸化ナトリウム（Na₂O）、酸化カリ
ウム（K₂O）、酸化リチウム（Li₂O）の１種又は
２種以上があげられる。 B₂O₃は耐水性の改善、失透の抑制効果に資す
る必須成分で、その含有量は３〜15重量％である
ことが好ましい。この量が３重量％未満の場合に
は上記効果が得られず、また15重量％を超える
と、耐水性が低下するのみならずガラスが高屈折
率化してしまう。Ｆは低屈折率化、低粘度化に資する必須成分
で、本発明のガラスは、一般にガラスの分相又は
結晶化を進める成分として知られているこのＦを
所定量含有せしめたことが最大の特徴である。Ｆ
の含有量は３重量％以下（ゼロは含まない）であ
ることが必要で、この量が３重量％を超えると、
ガラスは分相して乳白色になる。とくに、0.5〜
3.0重量％は好適である。Ｆを含有せしめるには、
例えばケイフツ化ナトリウム、フツ化ナトリウム
などのフツ化物を、他の原料混合物に加えて、一
緒にガラス化する方法が簡便である。本発明のガラスは上記の二酸化ケイ素、酸化ア
ルミニウム、アルカリ金属の酸化物、酸化ホウ素
およびフツ素に加えて、更に以下の第１及び第２
の成分を必須成分として含有せしめた構成のガラ
スにすることができる。第１のものは、アルカリ土類金属の酸化物で、
酸化カルシウム（CaO）、酸化マグネシウム
（MgO）の１種又は両方があげられる。これらの
成分はガラスの耐風化性の改善に資する。このそ
れぞれの含有量又は両者の合計量は８重量％以下
に抑制されることが好ましく、この値を超える
と、ガラスは失透が起り易すくなるのみならず高
屈折率化してしまう。第２の成分は、酸化亜鉛（ZnO）、二酸化ジル
コニウム（ZrO₂）、二酸化チタン（TiO₂）のいず
れか１種又は２種以上である。これらの成分は耐
化学性に資するものであるが、その含有量は７重
量％以下に制限される。この量が７重量を超える
と、ガラスには脈理が発生し易すくなつて不適で
ある。本発明のガラスと一緒に組合せて用いられる芯
ガラスは、屈折率、熱膨張係数、高温粘性、失透
の傾向などの諸特性が所望の光フアイバを形成す
るために好適なものであればどんな組成の多成分
ガラスであつてもよい。例えば、SiO₂35〜45重
量％；BaO35〜45重量％；Al₂O₃3〜７重量％、
B₂O₃9〜13重量％；NaO、K₂O、Li₂Oの群から
選ばれた少なくとも１種が1.2〜６重量％でかつ
Na₂Oが2.5重量％以下；MgO、CaOの群から選
ばれた少なくとも１種が４〜11重量％の多成分ガ
ラス、又はSiO₂50〜70重量％；Al₂O₃0.5〜７重量
％；NaO、K₂O、Li₂Oの群から選ばれた少なく
とも１種が10〜23重量％；CaO10重量％以下；
B₂O₃4〜15重量％；MgO5重量％以下の多成分ガ
ラスをあげることができる。なお、これらの芯ガラスにも、被覆用ガラスと
同様にＦ成分を少量含有せしめるとガラスの溶融
およびフアイバの紡糸工程を低温化することがで
きるようになり、周囲の環境からの汚染を抑制す
ることができるようになる。〔発明の実施例〕第１表に列記した各成分を表示の割合で白金る
つぼにいれ電気炉で溶融して各組成比のガラスを
調製した。これらの各ガラスにつき、屈折率（n_D）、100〜
300℃における平均熱膨張係数（α：×10^-7／
℃）、軟化温度（Ts：℃）、失透の程度、耐水性、
耐風化性を調べた。失透の程度、耐水性、耐風化
性はそれぞれ以下の方法で調べた。失透の程度：フアイバの紡糸予想温度である
850〜950℃の各温度でガラスを５時間熱処理
し、そのときの失透の程度に以下の評価を下
した。Ａ：失透なし、Ｂ：表面の変質Ｃ：表面の失透、Ｄ：全体の失透耐水性：目開き0.5mmのJIS標準篩を通過し、目
開き0.3mmの同上標準篩を通過しない粒度の
各ガラスの粉末試料5.0gを、100mlの蒸留水
中で１時間煮沸し、前後の重量変化を測定し
てその重量減（％）で示した。重量減大のも
のは耐水性に劣る。耐風化性：ガラスの表面に発生するヘイズ
（Haze）を観察しその状態につき以下の判定
で類別した。ａ：SK−16よりヘイズできにくいものｂ：SK−16とヘイズが同等のものｃ：SK−16よりヘイズができ易すいもの以上の結果を一括して第１表に示した。

【表】

【表】次に、実施例４、実施例13及び実施例15のガラ
スをそれぞれ被覆用ガラスとし、第２表に示した
組成、特性のガラスを芯ガラスとして第２表の様
に組合せ、900〜950℃の温度下で二重るつぼ法に
より紡糸して３種類の光フアイバを製造した。芯
径は200μm、被覆径は250μmであつた。これらフアイバにつき、紡糸工程における寸法
安定性及び波長0.84μmの光を伝送したときの光
損失を測定し、その結果を一括して第２表に示し
た。

【表】

〔発明の効果〕

以上の結果から明らかなように、本発明のガラ
スは、低屈折率化、低粘度化を同時に満足する
特性を有し、そのため、光フアイバにおいて芯
ガラスとの屈折率差を拡大して開口数を高めるこ
とが可能になり、光フアイバの紡糸工程では、
芯ガラスとの粘度差が小さいのでフアイバ径比設
定の自由度が増すとともにその寸法安定性を向上
せしめる。そして、低粘度化により、溶融最高
温度が従来よりも約100℃低下して泡、脈理など
の発生を抑制しその溶融作業性が向上する。ま
た、耐水性、耐風化性にも優れ充分実用に供す
ることができる。以上のように本発明のガラスは光フアイバの被
覆用ガラスとして好適でその工業的価値は極めて
高い。

【図面の簡単な説明】

図は、ガラスの粘度−温度の関係曲線図であ
り、図中、Ａは第２表中の光フアイバ１に用いた
芯ガラス、Ｂは実施例４のガラス、Ｃは実施例２
のガラスをそれぞれ表わす。

Claims

【特許請求の範囲】１二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、アルカリ
金属の酸化物、酸化ホウ素及びフツ素３重量％以
下（０重量％は含まない）を必須成分として含有
することを特徴とする光フアイバ用被覆ガラス。２二酸化ケイ素の含有量が60〜80重量％であ
り、酸化アルミニウムの含有量が0.5〜10重量％
であり、アルカリ金属の酸化物が酸化ナトリウ
ム、酸化カリウム及び酸化リチウムの群から選ば
れる少なくとも１種でその含有量が９〜17重量％
であり、酸化ホウ素の含有量が３〜15重量％であ
り、並びにフツ素の含有量が３重量％以下（０重
量％は含まない）である特許請求の範囲第１項記
載の光フアイバ用被覆ガラス。３フツ素の含有量が0.5〜3.0重量％である特許
請求の範囲第１項又は２項記載の光フアイバ用被
覆ガラス。４二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、アルカリ
金属の酸化物、酸化ホウ素及びフツ素３重量％以
下（０重量％は含まない）を必須成分として含有
し、更にアルカリ土類金属の酸化物と、酸化亜
鉛、二酸化ジルコニウム及び二酸化チタンの群か
ら選ばれる少なくとも１種とを含有して成る光フ
アイバ用被覆ガラス。５二酸化ケイ素の含有量が60〜80重量％であ
り、酸化アルミニウムの含有量が0.5〜10重量％
であり、アルカリ金属の酸化物が酸化ナトリウ
ム、酸化カリウム及び酸化リチウムの群から選ば
れる少なくとも１種でその含有量が９〜17重量％
であり、酸化ホウ素の含有量が３〜15重量％であ
り、フツ素の含有量が３重量％以下（０重量％は
含まない）である特許請求の範囲第４項記載の光
フアイバ用被覆ガラス。６フツ素の含有量が３重量％以下（０重量％は
含まない）であり、アルカリ土類金属の酸化物が
酸化カルシウム及び／又は酸化マグネシウムでそ
の含有量が８重量％以下であり、並びに酸化亜
鉛、二酸化ジルコニウム及び二酸化チタンの群か
ら選ばれる少なくとも１種の含有量が７重量％以
下である特許請求の範囲第４項又は５項記載の光
フアイバ用被覆ガラス。７フツ素の含有量が0.5〜3.0重量％である特許
請求の範囲第４項、５項又は６項記載の光フアイ
バ用被覆ガラス。