CN101734853B - 光纤素线制造方法和光纤素线制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光纤素线制造方法和光纤素线制造装置，该光纤素线制造方法具有：使光纤母材熔融变形而形成光纤裸线的光纤裸线形成工序；使该光纤裸线形成工序后的所述光纤裸线通过流通有冷却气体的流路内来进行冷却的冷却工序；以及通过在该冷却工序后的所述光纤裸线的周围供给熔融树脂来形成保护被覆层，从而形成光纤素线的保护被覆层形成工序。用形成所述保护被覆层时的所述熔融树脂拦截朝向所述流路垂直方向下端的所述冷却气体；从所述冷却气体供给位置垂直方向下方且在利用所述熔融树脂的拦截位置垂直方向上方的位置，向所述流路内供给二氧化碳气体。

Description

光纤素线制造方法和光纤素线制造装置

技术领域

本发明涉及由光纤母材拉出光纤素线来制造光纤素线的、光纤素线制造方法和光纤素线制造装置。

背景技术

图5是表示以往的光纤素线制造装置的示意构成图。一般地说，光纤素线通过如下工序制造。

(1)将成为光纤素线原料的玻璃棒即光纤母材101插入加热炉102内。接着，利用加热炉102内的加热器102a，在2000℃左右的温度下将光纤母材101的前端加热熔融而形成光纤裸线103。该光纤裸线103从加热炉102的下方拉出。

(2)在加热炉102的下方设有具备纵长形冷却筒104a的冷却部104。从其长度方向中央位置的侧部将氦气等冷却气体供给到冷却筒104a的内部。如图5的流向110所示，冷却气体在上述中央位置被供给到冷却筒104a内之后，向其上方和下方分流。从加热炉102拉出的光纤裸线103被冷却气体冷却到能够进行涂敷的温度。

(3)为了形成保护光纤裸线103表面的保护被覆层，冷却后的光纤裸线103首先通过涂敷部106。在该涂敷部106，将涂敷用树脂(未图示)涂敷到光纤裸线103的表面。然后，使光纤裸线103通过固化部108，使所述涂敷用树脂热固化或紫外线固化，从而形成光纤素线107。这样，由上述涂敷用树脂形成的保护被覆层(未图示)一般是两层结构，内侧层由杨氏模量相对低的材料形成，外侧层由杨氏模量相对高的材料形成。

(4)经过固化部108后的光纤素线107介由转轮(turn pulley)109被送出后，用省略图示的卷绕机卷绕。

在光纤素线制造方法中，以光纤素线的生产率提高为目的，实现了光纤母材的大型化和拉丝速度的高速化。为了在不增加收纳光纤素线制造装置即拉丝塔(未图示)高度的情况下，使拉丝速度高速化，进行了用于提高在上述(2)中记载的光纤裸线冷却工序中使用的冷却部104的冷却效率的开发。然而，在冷却部104，一般使用热传导率高的氦气作为冷却气体。然而，由于氦气的价格昂贵，因此进行了不断减少氦气的使用量、并提高冷却效率的开发。

作为能够削减氦气的使用量、且冷却效率良好的冷却方法的一例，已知特开2003-95689号公报所公开的技术。图6是特开2003-95689号公报所公开的光纤素线制造装置的示意构成图(在图6中，对与图5中说明的相同构成要素标记相同符号，省略其说明)。

在该光纤素线制造装置中，设有供给用于防止氦气等冷却气体被大气稀释的密封气体的机构。在冷却部204的垂直方向下部(即，光纤裸线103的出口侧)设有氦气导入口204a。此外，在氦气导入口204a垂直方向下方的一侧，设有密封气体导入口204b。根据这种构成，从氦气导入口204a供给的冷却气体如图6中流向210所示，从冷却部204的垂直方向位置上方(即，光纤裸线103的入口侧)排出。此外，从密封气体导入口204b供给的二氧化碳气体(CO₂)等密封气体，如流向211所示，向冷却部204的垂直方向位置下方流动。从位于氦气导入口204a垂直方向下方的密封气体导入口204b导入上述密封气体，形成该密封气体的流向211，由此防止冷却气体从冷却部204的下方逃出。而且，由于采用二氧化碳气体作为该密封气体，可以防止比大气轻的冷却气体(特别是氦气)被密封气体稀释。因此，可以避免冷却效率降低，可以使冷却气体的使用量比以往削减10％～20％。

如上所述，特开2003-95689号公报中记载的装置，在冷却部204的下部设有氦气导入口204a，进而在氦气导入口204a下方的位置设有密封气体导入口204b。由此设计成：冷却气体向上方流动，而密封气体向下方流动。

然而，实际的冷却气体和密封气体的流动，会受到光纤裸线103运动的拖拽，或者受到气体流过冷却部204内部时产生的粘性阻抗等的影响。例如，由于拉丝开始时到产品制造条件为止的拉丝速度的增速、拉丝中的拉丝速度变动等原因，有时冷却气体和密封气体的流动不像所希望的那样。其结果是，冷却气体从冷却部204的下方排出，或者冷却气体的流动变得不稳定，或者由于冷却气体与密封气体混合后混合比率变得不稳定，而使冷却效率变得不稳定。因此，在特开2003-95689号公报记载的装置中，存在制造稳定性和再现性差的问题。

然而，所述保护被覆层的厚度会随着冷却的光纤裸线103的温度而变化。因此，为了在光纤素线107的全长使所述保护被覆层的厚度(涂层直径)为一定，一般根据拉丝速度的变化来调整冷却部204的冷却能力。特开2003-95689号公报记载的装置中，设有用于供给与冷却气体混合的冷却能力调整用气体的机构。然而，在该装置中，担心冷却能力调整用气体与密封气体混合后会使混合比率更不稳定。这种情况下，会产生冷却能力的调整响应性变差、或无法很好地调整冷却能力等的不良情形。

本发明是鉴于上述事实而完成的，其目的在于提供一种能够削减冷却气体的使用量、能够响应性良好地调节冷却能力的光纤素线制造装置和光纤素线制造方法。

发明内容

为了解决上述课题，本发明采用了以下的手段。

即，(1)本发明的光纤素线制造方法具有：使光纤母材熔融变形而形成光纤裸线的光纤裸线形成工序；使该光纤裸线形成工序后的所述光纤裸线通过流通有冷却气体的流路内来进行冷却的冷却工序；以及通过在该冷却工序后的所述光纤裸线的周围供给熔融树脂来形成保护被覆层，从而形成光纤素线的保护被覆层形成工序，其特征在于，用形成所述保护被覆层时的所述熔融树脂拦截朝向所述流路垂直方向下端的所述冷却气体；且从所述冷却气体的供给位置垂直方向下方且在所述熔融树脂的拦截位置垂直方向上方的位置，向所述流路内供给二氧化碳气体。

(2)在所述冷却工序中，可以调整所述冷却气体和所述二氧化碳气体中的至少一方的流量。

(3)可以从供给所述冷却气体的位置垂直方向上方的位置，向所述流路内供给一定流量的二氧化碳气体。

(4)可以采用氦气作为所述冷却气体。

(5)在上述(4)中，可以采用如下方式，即，当为获得规定冷却能力的所述氦气的最小流量表示为X升/分钟时，在所述冷却工序中：将所述氦气的供给流量设为1.2X升/分钟～3.0X升/分钟；且在拉丝速度为拉丝条件的稳定范围中的上限值时，将所述二氧化碳气体的供给流量除以所述氦气的供给流量而得出的流量比设为0.05以上，且在所述拉丝速度为下限值时，将所述流量比设为1.0以下。

(6)本发明的光纤素线制造装置具有：使光纤母材熔融变形而形成光纤裸线的加热炉；具有穿插所述光纤裸线并且流通冷却气体的流路、以及向该流路导入所述冷却气体的冷却气体导入口的冷却部；向经过冷却部的所述光纤裸线供给熔融树脂而形成保护被覆层的涂敷部；使所述保护被覆层固化的固化部；连接所述冷却部和所述涂敷部之间的连接部；从所述冷却部与所述涂敷部之间、且在所述冷却气体导入口垂直方向下方的位置，向所述流路内导入二氧化碳气体的第1二氧化碳气体导入口；所述冷却气体和所述二氧化碳气体的、向所述涂敷部的流动被所述涂敷部内的所述熔融树脂截闭；在所述冷却部的上端，设有用于排出所述冷却气体和所述二氧化碳气体的排出口。

(7)可以还具有用于调整所述冷却气体和所述二氧化碳气体中的至少一方流量的调整机构。

(8)所述冷却部可以具有从所述冷却气体导入部垂直方向上方的位置、向所述流路内供给一定流量二氧化碳气体的第2二氧化碳气体导入口。

(9)可以采用氦气作为所述冷却气体。

(10)在上述(9)中，可以采用如下构成，即，当为获得规定冷却能力的所述氦气的最小流量表示为X升/分钟时，所述氦气的供给流量为1.2X升/分钟～3.0X升/分钟；且在拉丝速度为拉丝条件的稳定范围中的上限值时，所述二氧化碳气体的供给流量除以所述氦气的供给流量而得出的流量比为0.05以上，且在所述拉丝速度为下限值时，所述流量比为1.0以下。

本发明的上述(1)所述的光纤素线制造方法和上述(6)所述的光纤素线制造装置中，使冷却气体和二氧化碳气体向流路内的垂直方向上方流动并且从该流路的上端排出到外部。即，冷却气体和二氧化碳气体都向垂直方向上方流动，因此与使冷却气体分成向上和向下来流动的现有方法相比，能够提高流路内的冷却气体浓度。结果是，能够使用于获得所需冷却能力的冷却气体的流量显著减少到以往的5％左右～50％左右。

此外，由于使冷却气体和二氧化碳气体的流动都是上行流，因此还能够使流路内的气体流动稳定。

此外，从冷却气体供给位置下方的位置导入二氧化碳气体。因此，在利用熔融树脂的光纤裸线的涂敷位置附近，靠近二氧化碳气体的导入位置，存在充足量的二氧化碳气体，所以能够在形成保护被覆层时防止在其内部混入冷却气体的气泡。

此外，通过调整冷却气体和二氧化碳气体中的至少一方的流量，可以响应性良好地调整拉丝条件稳定范围中的冷却能力。

此外，采用氦气作为冷却气体时，通过适当设定该氦气的供给流量、且将其与二氧化碳气体的流量比设定在适当的范围，可以响应性良好地调整冷却能力。

此外，由于冷却能力的响应性高，且能够使形成保护被覆层时的厚度维持在一定，因此侧压特性变得良好。因此，可以得到沿着光纤素线的长度方向、保护被覆层厚度的变动少的光纤素线。

此外，采用氦气作为冷却气体时，由于能够大幅削减氦气的流量，因此能够抑制制造成本，能够廉价地制造光纤素线。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的光纤素线制造装置的示意图。

图2是相同光纤素线制造装置的冷却部、连接部和涂敷部的部分剖面图。

图3是表示氦气流量与涂层直径之间的关系的曲线图。

图4是表示拉丝速度与流量比之间的关系的曲线图。

图5是以往的光纤素线制造装置的示意图。

图6是以往的光纤素线制造装置的示意图。

具体实施方式

以下，边参照附图边对本发明的光纤素线制造装置和光纤素线制造方法的一个实施方式进行说明。图1是表示本发明的光纤素线制造装置的一个实施方式的示意构成图。

本实施方式的光纤素线制造装置具有加热炉2、冷却部4、涂敷部6、连接冷却部4和涂敷部6之间的筒状连接部5、固化部8和转轮9。

该光纤素线制造装置通过如下的工序制造光纤素线。首先，使光纤母材1在加热炉2内熔融变形而形成光纤裸线3，将该光纤裸线3从加热炉2拉出。接着，在设置于加热炉2的垂直方向下方且没有与加热炉2连接的冷却部4，对光纤裸线3进行强制冷却。接着，在设置于冷却部4的垂直方向下方的涂敷部6中，向已冷却的光纤裸线3供给熔融树脂来涂敷保护被覆层(未图示)。接着，在设置于该涂敷部6的垂直方向下方的固化部8中，使保护被覆层固化而形成光纤素线7。将如此得到的光纤素线7，介由转轮9用省略图示的卷绕机卷绕。

冷却部4和涂敷部6之间用设置在它们之间的连接部5连接。应说明的是，冷却部4形成为沿着垂直方向具有轴心的筒状，在其内部形成的流路4A内流通有冷却气体，并有光纤裸线3穿插。此外，在冷却部4的上端，设有与所述流路4A连通并且排出后述的冷却气体和二氧化碳气体的排出口4c。

应说明的是，在冷却部4的上部可以设置用于向流路4A内导入一定流量二氧化碳气体的第2二氧化碳气体导入口4b。这种情况下，通过适当调整从第2二氧化碳气体导入口4b导入的二氧化碳气体的导入流量，可以精度良好地调整冷却部4上部(即，在第2二氧化碳气体导入口4b上方的部分)的冷却能力。

图2示出冷却部4、连接部5和涂敷部6的部分剖面图。

在冷却部4的下端部侧面形成有作为冷却气体的氦气的导入口4a，在连接部5的侧面形成有二氧化碳气体的导入口5a。这些导入口4a，5a与所述流路4A连通。从氦气导入口4a向流路4A内导入的氦气的流量，通过没有图示的流量调整机构维持在一定。此外，从二氧化碳气体导入口5a向流路4A内导入的二氧化碳气体的流量，通过没有图示的其他流量调整机构可自由变更地设定。

涂敷部6具有设置在连接部5侧的接头6A、和设置在接头6A的垂直方向下方的模具6B。在接头6A与模具6B之间，形成从涂敷部6的侧面向中央部延伸的树脂导入路6C。在该树脂导入路6C中，供给作为熔融树脂的涂敷用树脂6a。在接头6A的中央部，形成有倒锥台形状的入口孔6D。在模具6B的中央部，形成有通过孔6E。从树脂导入路6C导入的涂敷用树脂6a流过通过孔6E中。光纤裸线3从入口孔6D引入后，通过孔6E被拉出。由此，在光纤裸线3的表面涂敷有涂敷用树脂6a而形成一定厚度的保护被覆层。

此外，光纤裸线3通过涂敷用树脂6a中时，涂敷用树脂6a附着在光纤裸线3的表面上，因此涂敷用树脂6a被光纤裸线3少量带出。其结果是，在涂敷用树脂6a的上表面形成向下凹的曲面状弯月形6b。

冷却部4与涂敷部6之间通过筒状的连接部5连接。此外，涂敷部6的入口孔6D的内部空间，在上部与连接部5的内部空间相通，但在下部则被光纤裸线3和涂敷用树脂6a的弯月形6b闭合。因此，从导入口4a导入的氦气和从导入口5a导入的二氧化碳气体，除了伴随光纤裸线3流动的一部分气体以外都被拦截，因此无法向下方流动，从而强制性地向上方流动。即，如图1的流向10所示，氦气和二氧化碳气体向垂直方向上方流动。在本实施方式中，在冷却部4的上端部形成有所述排出口4c，从该排出口4c向外部排出气体。

虽然向外部排出气体，但是由于冷却部4和加热炉2未被连接，因此气体完全不会对加热炉2带来影响。因此，加热炉2内的气体条件没有变化，不会对纤维外径的变动、光纤损失等光学特性带来影响，能够稳定地拉丝。

根据以上说明的构成，即使因各种原因导致气体流动紊乱，除了一部分气体以外，都被强制性地向垂直方向上方流动，因此气体流动变得稳定，从而可以获得稳定的冷却能力。

进而，气体向上方流动并从设置在冷却部4上端的排出口4c排出，因此外部气体会从冷却部4的上端向流路4A内侵入，从而能够将混入到氦气或二氧化碳气体中的情况抑制到最小限度。因此，能够最大限度地提高冷却部4内的氦浓度，并且能够显著削减氦气的使用量。

在本实施方式中，除了氦气之外，在冷却部4的流路4A内还流通有与氦气相分离状态的二氧化碳气体。在本实施方式中，氦气导入口4a设置在冷却部4的下端部，但也可以设置在连接部5的上端部。此外，在本实施方式中，二氧化碳气体导入口5a设置在连接部5的下端部，只要是比氦气导入口4a更靠近下侧，也可以设置在涂敷部6的上部等其他位置。即，氦气导入口4a设置在以向上的气体流动观察为下游侧，而二氧化碳气体导入口5a设置在以向上的气体流动观察为上游侧即可。

根据本实施方式，气体的流动成为上行流，各种气体稳定地流动，因此在涂敷部6附近，比氦气重的二氧化碳气体的浓度最高，能够防止氦气气泡向保护被覆层混入、气泡残留在保护被覆层中。

进而，由于氦气和二氧化碳气体的流动稳定，因此冷却部4的流路4A内的氦气与二氧化碳气体的混合比率也稳定。其结果是，由于冷却能力稳定，因此可以将拉丝条件的稳定范围设定得很宽，能够良好地冷却和涂敷。

此外，在本实施方式中，通过利用所述流量调整机构调整从二氧化碳气体导入口5a导入的二氧化碳气体的流量，可以调整冷却部4的冷却效率(冷却能力)。

由此，由于不使用特愿2003-95689号公报中记载的那样的密封气体等、而仅利用氦气和二氧化碳气体就能够调整冷却部4的冷却能力，因此冷却能力稳定。

此外，冷却能力的调整可以通过调整氦气的流量来进行。进而，冷却能力的调整还可以通过调整氦气和二氧化碳气体两者的流量来进行。

氦气或二氧化碳气体的流量的调整可以根据涂层直径信号来控制，也可以根据拉丝速度来控制。

此外，即使是在二氧化碳气体导入口5a与氦气导入口4a之间存在的二氧化碳气体和氦气的混合区域(即，从导入口5a供给并向上方流动的二氧化碳气体、和从导入口4a供给并受光纤拖拽而向下方流动的氦气的混合气体区域)，混合后的气体也会随着从上游侧(即涂敷部6侧)生成的上行流向上方流动。因此，混合后的气体总是向冷却部4侧流动，最终从设置在冷却部4上端的排出口4c排出，由此防止混合比率变得不稳定。其结果是，容易调整冷却能力，能够改善冷却能力的调整响应性。

由此，根据拉丝速度的变动，能够响应性良好地控制冷却能力，使得保护被覆层的厚度成为一定。

然而，一般进行光纤的拉丝时，就确定了以中心拉丝速度为中心值的规定范围中的拉丝条件稳定范围(可以稳定地制造满足特性的产品的制造条件范围)。拉丝速度对光纤的冷却温度、涂敷时保护被覆层的厚度(涂层直径)影响很大。因此，在很宽的拉丝速度范围内，能够响应性良好地控制冷却能力而将涂层直径维持为一定，而且能够防止气泡向保护被覆层内混入，此时能够使拉丝条件的稳定范围变宽。

只要满足这样的拉丝条件的稳定范围来制造光纤素线，即使二氧化碳气体的供给流量除以氦气的供给流量而得出的流量比是最小的状态(一般是拉丝速度为上限的状态)，也能够防止涂敷部6的弯月形6b附近的二氧化碳气体向保护被覆层混入而产生气泡的情况，能够精度良好地调整冷却能力，而且能够使氦气的使用量为最小限度。

【实施例】

作为预备实验，使用图1所示的光纤素线制造装置，进行与二氧化碳气体的供给流量和氦气的供给流量的控制有关的试验。从涂敷部6上方30cm的位置供给氦气，从涂敷部6上方2cm的位置供给二氧化碳气体。作为涂敷树脂，使用聚氨酯丙烯酸酯系树脂，拉丝速度为2000m/分钟。

图3是表示将二氧化碳气体的供给流量设为0升/分钟时(即，不通入二氧化碳气体时)的氦气的供给流量与涂层直径之间的关系的曲线图。如上所述，涂层直径随着被冷却部4冷却后的光纤裸线3的温度而变化，因此由该曲线图可知氦气的供给流量与冷却能力之间的关系。此外，将图3所示的曲线图分成相对于氦气的供给流量的变化，涂层直径变化小的区域(1)和涂层直径变化大的区域(2)。此外，分别求出这两个区域的近似直线，将两个近似直线的交点处的氦气流量表示为X升/分钟。

如图3所示，氦气的供给流量大于X升/分钟时，即使氦气的供给流量变化，涂层直径变化也没有那么大，能够维持冷却能力。然而，氦气的供给流量小于X升/分钟时，相对于氦气的供给流量的变化，涂层直径的变化大，冷却能力急剧下降。将该流量X升/分钟设为用于获得规定冷却能力的氦气的最小流量。

图4是表示拉丝条件稳定范围中的、拉丝速度与流量比之间的关系的曲线图。表1表示流量比和有无气泡混入的判定结果以及响应性的判定结果。应说明的是，在本实施方式中，响应性通过能否将涂层直径相对于拉丝速度的变动保持在一定来判定。即，涂层直径相对于拉丝速度的变动而变化时，判定为响应性差。此外，即使拉丝速度变动，涂层直径也不变化而是一定时，判定为响应性良好。

【表1】

流量比	有无气泡混入	响应性
			0.03	有	良好
0.05	无	良好
			0.1	无	良好
0.3	无	良好
			0.5	无	良好
0.8	无	良好
			1.0	无	良好
1.1	无	差
			1.5	无	差

由此，氦气的流量少于1.2X升/分钟时，在拉丝速度为拉丝条件稳定范围中的上限值的情况下，流量比小，或成为0(即，二氧化碳气体的流量少，或成为0)。这种情况下，由于无法防止气泡混入，因此不优选。另一方面，氦气的流量多于3.0X升/分钟时，流量比变大。特别是当拉丝速度为拉丝条件稳定范围中的下限值时，由于二氧化碳气体的流量变多，因此冷却能力的响应性变差。除此之外，拉丝速度为拉丝条件稳定范围中的上限值时，由于二氧化碳气体使用量变多，因此氦气的使用量增加。因此，从削减氦气使用量的观点出发也不优选。

综上所述，使用本实施方式的光纤素线制造装置制造光纤素线时，从气泡混入、响应性、氦使用量的观点出发，优选将二氧化碳气体为0的状态(即，使冷却能力最大的状态)下用于获得规定冷却能力的氦气最小流量表示为X升/分钟时，使氦气的供给流量为1.2X升/分钟～3.0X升/分钟，在拉丝速度为拉丝条件稳定范围中的上限值时，将流量比设为0.05以上，而且当拉丝速度为下限值将流量比设为1.0以下。

以下，通过具体的实施例证实本发明的效果。

(实施例1)

使用图1所示的光纤素线制造装置，以中心拉丝速度为1950m/分钟来制造光纤素线。加热炉和冷却部未被连接。冷却部和涂敷部之间通过连接部连接。氦气从冷却部的垂直方向下部供给，二氧化碳气体从涂敷部的上部(或连接部下部)供给。二氧化碳气体的流量可自由变更。将拉丝速度设定为拉丝条件稳定范围中的上限值即2100m/分钟，使二氧化碳气体的流量为0，确认用于获得规定冷却能力的氦气最小流量X，结果为1升/分钟。应说明的是，这种情况下，气泡的混入不会成为问题。于是，以氦气的供给流量为1.2升/分钟、加入二氧化碳气体之后，为了达到目标涂层直径即195μm，二氧化碳气体必须是0.06升/分钟。即，此时的流量比是0.05。而且，看不到气泡向保护被覆层混入。

进而，将拉丝速度设为拉丝条件稳定范围中的下限值即1800m/分钟时，为了达到目标涂层直径即195μm，二氧化碳气体必须是1.2升/分钟。即，此时的流量比是1.0。看不到气泡向保护被覆层混入。该状况下，为了使涂层直径为一定，通过反馈控制来调整二氧化碳气体的流量，进行长拉丝。这种情况下，在拉丝速度为1950m/分钟±150m/分钟的范围内，涂层直径能够维持在195μm，没有气泡混入，对拉丝速度的控制性(响应性)良好，能够稳定地制造光纤素线。

(实施例2)

使用图1所示的光纤素线制造装置，以中心拉丝速度为1200m/分钟来制造光纤素线。加热炉和冷却部未被连接。冷却部和涂敷部之间通过连接部连接。氦气从冷却部的垂直方向下部供给，二氧化碳气体从涂敷部的上部(或连接部下部)供给。二氧化碳气体的流量可自由变更。将拉丝速度设定为拉丝条件稳定范围中的上限值即1400m/分钟，使二氧化碳气体流量为0升/分钟，确认用于获得规定冷却能力的氦气最小流量X，是0.8升/分钟。应说明的是，这种情况下，气泡的混入不会成为问题。于是，以氦气的流量为1.5升/分钟、加入二氧化碳气体后，为了达到目标涂层直径即195μm，二氧化碳气体必须是0.08升/分钟。即，此时的流量比是0.05。并且，看不到气泡向保护被覆层混入。

进而，将拉丝速度设定为拉丝条件稳定范围中的下限值即1000m/分钟时，为了达到目标涂层直径即195μm，二氧化碳气体必须是1.4升/分钟。即，此时的流量比是0.93。看不到气泡向保护被覆层混入。该状况下，为了使涂层直径一定，通过反馈控制来调整二氧化碳气体的流量，进行长拉丝。这种情况下，在拉丝速度为1200m/分钟±200m/分钟的范围内，涂层直径能够维持在195μm，没有气泡混入，对拉丝速度的控制性(响应性)良好，能够稳定地制造光纤素线。

(比较例1)

使用如下装置，且以中心拉丝速度为1950m/分钟来制造光纤素线，即加热炉和冷却部之间、以及冷却部和涂敷部之间没有连接，从冷却部的垂直方向下部供给氦气，从安装在冷却部下部的延长部的上部供给二氧化碳气体的装置。将拉丝速度设定为拉丝条件稳定范围中的中心值即1950m/分钟，将二氧化碳气体的流量设为1升/分钟和5升/分钟，确认能够维持冷却能力的氦气流量。其结果是，二氧化碳气体的流量为1升/分钟时，即使使氦气的流量为30升/分钟，也无法充分冷却光纤裸线。此外，二氧化碳气体的流量为5升/分钟时，使氦气的流量为25升/分钟后，虽然能够使涂层直径为195μm，但是对于线速变动的响应性差，难以进行稳定的产品制造。

(实施例3)

使用图1所示的光纤素线制造装置，以中心拉丝速度为2500m/分钟来制造光纤素线。加热炉和冷却部未被连接。冷却部和涂敷部之间通过连接部连接。氦气从冷却部的垂直方向下部供给，二氧化碳气体从涂敷部的上部(或连接部下部)供给。二氧化碳气体的流量可自由变更。将拉丝速度设定为拉丝条件稳定范围中的上限值即2600m/分钟，使二氧化碳气体的流量为0升/分钟，确认用于获得规定冷却能力的氦气最小流量X，是2升/分钟。应说明的是，这种情况下，气泡的混入不会成为问题。于是，使氦气的流量为6升/分钟，加入二氧化碳气体后，为了达到目标涂层直径即195μm，二氧化碳气体流量必须是0.9升/分钟。即，此时的流量比是0.15。并且，看不到气泡向保护被覆层混入。

进而，将拉丝速度设为拉丝条件稳定范围中的下限值即2400m/分钟时，为了达到目标涂层直径即195μm，必需的二氧化碳气体流量是5.5升/分钟。即，这种情况下的流量比是0.92。并且，看不到气泡向保护被覆层混入。该状况下，为了使涂层直径一定，通过反馈控制来调整二氧化碳气体的流量，进行长拉丝。这种情况下，在拉丝速度为2500m/分钟±100m/分钟的范围，涂层直径能够维持在195μm，没有气泡混入，对拉丝速度的控制性(响应性)良好，能够稳定地制造光纤素线。

(实施例4)

使用图1所示的光纤素线制造装置，以中心拉丝速度为2500m/分钟来制造光纤素线。加热炉和冷却部未被连接。冷却部和涂敷部之间通过连接部连接。氦气从冷却部的垂直方向下部供给，二氧化碳气体从涂敷部的上部(或连接部下部)供给。二氧化碳气体的流量可自由变更。此外，在氦气导入口上方3m的位置，设置用于通入固定流量的二氧化碳气体的第2二氧化碳气体导入口。将拉丝速度设定为拉丝条件稳定范围中的上限值即2600m/分钟，使二氧化碳气体的流量为0升/分钟，确认用于获得规定冷却能力的氦气最小流量X，结果是2升/分钟。应说明的是，这种情况下，气泡的混入不会成为问题。于是，将氦气的流量设为7升/分钟，将从氦气导入口上方的地方流入的二氧化碳气体流量(一定)设为1.0升/分钟，加入从氦气导入口下方的位置通入的二氧化碳气体(可变)后，为了达到目标涂层直径即195μm，从氦气导入口下方的位置通入的二氧化碳气体必须是0.4升/分钟。即，此时的流量比是0.057。并且，看不到气泡向保护被覆层混入。

进而，将拉丝速度设定为拉丝条件稳定范围中的下限值即2400m/分钟时，为了达到目标涂层直径即195μm，二氧化碳气体必须是6.5升/分钟。即，此时的流量比是0.92。看不到气泡向保护被覆层混入。该状况下，为了使涂层直径一定，通过反馈控制来调整二氧化碳气体的流量，进行长拉丝后，在拉丝速度为2500m/分钟±100m/分钟的范围内，涂层直径能够维持在195μm，没有气泡混入，对拉丝速度的控制性(响应性)良好，能够稳定地制造光纤。

(比较例2)

使用如下装置，且使中心拉丝速度为2500m/分钟来制造光纤素线，即，加热炉和冷却部未被连接，冷却部和涂敷部之间通过连接部连接，从冷却部的垂直方向下部供给氦气，从涂敷部的上部(或连接部下部)供给二氧化碳气体的装置。二氧化碳气体的流量可自由变更。将拉丝速度设定为拉丝条件稳定范围中的上限值即2600m/分钟，使二氧化碳气体流量为0升/分钟，确认用于获得规定冷却能力的氦气最小流量X，结果是2升/分钟。应说明的是，这种情况下的气泡的混入不会成为问题。于是，使氦气的流量为2.3升/分钟，加入二氧化碳气体后，为了达到目标涂层直径即195μm，二氧化碳气体必须是0.09升/分钟。即，此时的流量比是0.04。然而，看到气泡向保护被覆层混入。

(比较例3)

使用如下装置，使中心拉丝速度为2500m/分钟来制造光纤素线，即，加热炉和冷却部未被连接，冷却部和涂敷部之间通过连接部连接，从冷却部的垂直方向下部供给氦气，从涂敷部的上部(或连接部下部)供给二氧化碳气体的装置。二氧化碳气体的流量可自由变更。将拉丝速度设定为拉丝条件稳定范围中的上限值即2600m/分钟，使二氧化碳气体流量为0升/分钟，确认用于获得规定冷却能力的氦气最小流量X，结果是2升/分钟。应说明的是，这种情况下，气泡的混入不会成为问题。于是，使氦气的流量为7升/分钟，加入二氧化碳气体后，为了达到目标涂层直径即195μm，二氧化碳气体必须是1.5升/分钟。即，此时的流量比是0.21。并且，看不到气泡向保护被覆层混入。

进而，将拉丝速度设定为拉丝条件稳定范围中的下限即2400m/分钟时，为了达到目标涂层直径即195μm，二氧化碳气体必须是7.5升/分钟。即，此时的流量比是1.07。并且，看不到气泡向保护被覆层混入。该状况下，为了使涂层直径一定，通过反馈控制来调整二氧化碳气体的流量，进行长拉丝。这种情况下，在拉丝速度为2500m/分钟±100m/分钟的范围内，无法将涂层直径维持在195μm(母材的前端和末端部的线速变动时)。虽然没有气泡混入，但是对拉丝速度的控制性(响应性)差。

以上说明了本发明优选的实施例，但是本发明并不限于这些实施例。在不脱离本发明要旨的范围内，能够进行构成的增加、省略、置换和其他变更。本发明并不受限于上述的说明，而仅限于申请要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种光纤素线制造方法，具有：

使光纤母材熔融变形而形成光纤裸线的光纤裸线形成工序；

使该光纤裸线形成工序后的所述光纤裸线通过流通有冷却气体的流路内来进行冷却的冷却工序；以及

通过在该冷却工序后的所述光纤裸线的周围供给熔融树脂来形成保护被覆层，从而形成光纤素线的保护被覆层形成工序，

其特征在于，用形成所述保护被覆层时的所述熔融树脂拦截朝向所述流路垂直方向下端的所述冷却气体；且

从所述冷却气体的供给位置垂直方向下方且在所述熔融树脂的拦截位置垂直方向上方的位置，向所述流路内供给二氧化碳气体。

2.如权利要求1所述的光纤素线制造方法，在所述冷却工序中，调整所述冷却气体和所述二氧化碳气体中的至少一方的流量。

3.如权利要求1所述的光纤素线制造方法，从供给所述冷却气体的位置垂直方向上方的位置，向所述流路内供给一定流量的二氧化碳气体。

4.如权利要求1所述的光纤素线制造方法，所述冷却气体是氦气。

5.如权利要求4所述的光纤素线制造方法，当为获得规定冷却能力的所述氦气的最小流量表示为X升/分钟时，在所述冷却工序中：

将所述氦气的供给流量设为1.2X升/分钟～3.0X升/分钟；且

在拉丝速度为拉丝条件的稳定范围中的上限值时，将所述二氧化碳气体的供给流量除以所述氦气的供给流量而得出的流量比设为0.05以上，且在所述拉丝速度为下限值时，将所述流量比设为1.0以下。

6.一种光纤素线制造装置，具有：

使光纤母材熔融变形而形成光纤裸线的加热炉；

具有穿插所述光纤裸线并且流通冷却气体的流路、以及用于向该流路导入所述冷却气体的冷却气体导入口的冷却部；

对经过该冷却部的所述光纤裸线供给熔融树脂而形成保护被覆层的涂敷部；

使所述保护被覆层固化的固化部；

连接所述冷却部和所述涂敷部之间的连接部；以及

从所述冷却部与所述涂敷部之间、且在所述冷却气体导入口的垂直方向下方的位置，向所述流路内导入二氧化碳气体的第1二氧化碳气体导入口，

所述冷却气体和所述二氧化碳气体向所述涂敷部的流动被所述涂敷部内的所述熔融树脂截闭，

在所述冷却部的上端设有用于排出所述冷却气体和所述二氧化碳气体的排出口。

7.如权利要求6所述的光纤素线制造装置，还具有用于调整所述冷却气体和所述二氧化碳气体中的至少一方流量的调整机构。

8.如权利要求6所述的光纤素线制造装置，所述冷却部具有：从所述冷却气体导入口的垂直方向上方的位置向所述流路内供给一定流量二氧化碳气体的第2二氧化碳气体导入口。

9.如权利要求6所述的光纤素线制造装置，所述冷却气体是氦气。

10.如权利要求9所述的光纤素线制造装置，当为获得规定冷却能力的所述氦气的最小流量表示为X升/分钟时，

所述氦气的供给流量为1.2X升/分钟～3.0X升/分钟；且

在拉丝速度为拉丝条件的稳定范围中的上限值时，所述二氧化碳气体的供给流量除以所述氦气的供给流量而得出的流量比为0.05以上，且在所述拉丝速度为下限值时，所述流量比为1.0以下。

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