CN102167506A - 光纤的拉丝方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够适当地进行线速的控制的光纤的拉丝方法。在将由玻璃构成的光纤母材的一端加热熔融，从该一端拉丝玻璃光纤的方法中，测定拉丝出的玻璃光纤的总体积，以该测定出的总体积为基础，进行变更玻璃光纤线速的控制。优选包括：以第一线速拉丝所述玻璃光纤的第一拉丝工序；在所述测定的总体积达到规定值时，将所述玻璃光纤的线速从所述第一线速加速到第二线速的第二拉丝工序。

Description

光纤的拉丝方法
技术领域
本发明涉及将由玻璃构成的光纤母材的一端加热熔融，从该一端拉丝玻璃光纤的方法。
背景技术
通过将由玻璃构成的光纤母材的一端在拉丝加热炉中加热熔融，从该一端拉丝玻璃光纤，在拉丝出的玻璃光纤的外周形成由树脂等构成的包覆而制造光纤。
光纤母材的前端部存在包含不合格部的情况，该不合格部是芯线部的外径与包层部的外径的比为规格以外等的不合格部。从此种前端部拉丝出的玻璃光纤由于芯线直径或包层直径为规格以外，因此不能作为产品使用。因此，从该不合格部拉丝出的玻璃光纤应该被废弃。此外，该不合格部在光纤的制造工序开始时，被有效利用在用于调整拉丝的各条件的试验性的拉丝中，由此，抑制将光纤母材的合格部使用于试验性的拉丝中而将其废弃的情况。
另外，在光纤的制造工序开始时，玻璃光纤的拉丝的速度(线速)起初设定为低线速，在某时刻被加速而成为规定的高线速。然后线速以该规定的线速被控制成恒定，制造成为产品的玻璃光纤。以往，在所述线速的控制中，公开有将光纤母材的传送速度与线速建立关联而进行控制的方法(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2003-48738号公报
然而，在玻璃光纤的拉丝工序中包含光纤母材熔融而缩径的过程。因此，光纤母材的传送速度与被拉丝而成为玻璃光纤的玻璃量的关系由于光纤母材的外径或拉丝的玻璃光纤的外径等条件而进行变动。其结果是，在光纤的制造工序开始时，在将光纤母材的传送速度与线速建立关联而进行控制的情况下，在到达规定的线速之前存在有合格部被消耗的情况，从而会发生玻璃材料的浪费等问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题而作出，其目的在于提供一种防止玻璃材料的浪费等，能够适当地进行线速的控制的光纤的拉丝方法。
为了解决上述课题而实现目的，本发明的光纤的拉丝方法将由玻璃构成的光纤母材的一端加热熔融，从该一端拉丝玻璃光纤，其特征在于，测定拉丝出的玻璃光纤的总体积，以该测定出的总体积为基础，进行变更玻璃光纤线速的控制。
另外，本发明的光纤的拉丝方法以上述的发明为基础，其特征在于，包括：以第一线速拉丝所述玻璃光纤的第一拉丝工序；在所述测定的总体积达到规定值时，将所述玻璃光纤的线速从所述第一线速加速到第二线速的第二拉丝工序。
另外，本发明的光纤的拉丝方法以上述的发明为基础，其特征在于，以所述光纤母材的一端中的应该废弃的不合格部的体积和在所述第二拉丝工序中能够拉丝的玻璃光纤的总体积为基础，设定所述规定值。
另外，本发明的光纤的拉丝方法以上述的发明为基础，其特征在于，以所述玻璃光纤的线速和外径为基础，测定所述总体积。
另外，本发明的光纤的拉丝方法以上述的发明为基础，其特征在于，以所述光纤母材的质量的减少量为基础，测定所述总体积。
另外，本发明的光纤的拉丝方法以上述的发明为基础，其特征在于，还包括第三拉丝工序，该第三拉丝工序在所述第二拉丝工序后，以所述第二线速拉丝出成为产品的玻璃光纤。
另外，本发明的光纤的拉丝方法以上述的发明为基础，其特征在于，在所述第一拉丝工序中，暂时增加所述光纤母材的传送长度，然后，使所述传送长度减少。
发明效果
根据本发明，由于以拉丝的玻璃光纤的总体积为基础进行变更玻璃光纤线速的控制，因此起到防止玻璃材料的浪费等并能够适当地进行线速的控制的效果。
附图说明
图1是示出实施方式中使用的光纤的制造装置的整体结构的示意图。
图2是图1所示的光纤母材的示意性剖视图。
图3是示出实施方式中的玻璃光纤的拉丝速度(线速)、光纤的外径及光纤母材的传送长度(母材传送长度)的控制的一例的时间图的图。
图4是示出光纤母材的前端部的状态的变化的图。
符号说明：
1光纤母材
1a不合格部
1b合格部
1aa、1ba芯线部
1ab、1bb包层部
1ac虚设棒
1ad、1ae部分
2支承棒
3玻璃光纤
4光纤
11升降机构
12拉丝加热炉
12a加热器
13外径测定器
14冷却塔
15a主模
15b副模
16a、16b树脂
17a、17b UV灯照射室
18输带辊
19导辊
100制造装置
C控制器
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本发明的光纤的拉丝方法的实施方式。此外需要说明的是，并未通过该实施方式来限定本发明。
(实施方式)
图1是示出本发明的实施方式中使用的光纤的制造装置的整体结构的示意图。如图1所示，该光纤的制造装置100具备：把持熔敷在光纤母材1上端的玻璃制的支承棒2而使光纤母材1升降的升降机构11；具有加热器12a并用于将光纤母材1的一端加热熔融的拉丝加热炉12；测定从光纤母材1拉丝出的玻璃光纤3的外径的外径测定器13；能够对玻璃光纤3吹出He气等而进行冷却的冷却塔14；配置在玻璃光纤3的通路上的包覆主包覆用树脂16a的主模15a、UV灯照射室17a、包覆副包覆用树脂16b的副模15b、及UV灯照射室17b；作为领取机构的由橡胶构成的输带辊18；导辊19。而且，制造装置100还具备控制器C，该控制器C取入外径测定器13所测定的玻璃光纤3的外径的数据和根据输带辊18的旋转速度得到的玻璃光纤的线速的数据，并且基于该外径及线速的数据等，控制升降机构11、拉丝加热炉12、冷却塔14及输带辊18。
接下来，说明本实施方式中使用的光纤母材1。光纤母材1由石英系玻璃构成，其直径为例如100mm，长度为例如2000mm，具有不合格部和合格部。图2是图1所示的光纤母材1的示意性剖视图。如图2所示，光纤母材1具有不合格部1a和合格部1b。合格部1b包括芯线部1ba和包层部1bb。芯线部1ba与包层部1bb的外径比满足所希望的规格。因此，从合格部1b拉丝出的玻璃光纤的芯线直径或包层直径满足规格，能够使用于成为产品的光纤。另一方面，不合格部1a位于光纤母材1的前端部，具有芯线部1aa和包层部1ab，但在最前端，取代芯线部1aa而存在有在光纤母材1的制造时使用的虚设棒1ac。而且，芯线部1aa与包层部1ab的外径比偏离所希望的规格。因此，从不合格部1a拉丝出的玻璃光纤的芯线直径或包层直径偏离规格或成为没有芯线的玻璃光纤，因此应该被废弃处理。
以下，使用图1，说明本实施方式的光纤的拉丝方法。首先，预先测定光纤母材1的不合格部1a的体积W0。例如目视确认虚设棒1ac与芯线部1aa的边界或测定光纤母材1的外径，确定芯线部1ba与包层部1bb的外径比不满足规格的部分，通过测定该部分的体积而能够求出体积W0。
接下来，将上端熔敷有支承棒2的光纤母材1放置在拉丝加热炉12中，并通过升降机构11把持支承棒2。接下来，通过升降机构11将光纤母材1向下方输送，并通过加热器12a将光纤母材1的前端的不合格部1a加热熔融，拉丝玻璃光纤。接下来，外径测定器13测定拉丝出的玻璃光纤3的外径，并将该数据向控制器C发送。接下来，根据需要而通过冷却塔14对玻璃光纤3进行冷却。接下来，在规定的时间通过主模15a在玻璃光纤3涂敷树脂16a，在UV灯照射室17a使树脂16a硬化而形成主包覆。然后，通过副模15b在主包覆的外周涂敷树脂16b，在UV灯照射室17b使树脂16b硬化而形成副包覆。此时，在将光纤母材1的前端的不合格部1a加热熔融并进行拉丝期间，在玻璃光纤3不包覆树脂16a及16b，而通过输带辊18领取，通过专用的处理装置进行处理。这种情况下，然后在规定的时间，开始向玻璃光纤3涂敷树脂16a及16b，形成包覆。其结果是，制造出形成有包覆的光纤4。该光纤4由输带辊18领取，由导辊19引导，由未图示的卷绕机构卷绕在滚筒上。
上述的拉丝工序包括第一、第二、第三拉丝工序。第一拉丝工序是在拉丝工序开始时的初期进行的工序，从不合格部1a以比较低的第一线速拉丝玻璃光纤3并进行拉丝各条件的调整。在第二拉丝工序中，将线速从第一线速加速到第二线速。在第三拉丝工序中，以制造成为产品的光纤4时的高速的线速即第二线速进行玻璃光纤3的拉丝。
在本实施方式中，在第一拉丝工序中以第一线速拉丝玻璃光纤并测定该拉丝出的玻璃光纤的总体积，在测定到的玻璃光纤的总体积达到规定值时，将该玻璃光纤的线速从第一线速加速到第二线速。如此，通过将拉丝出的玻璃光纤的总体积直接使用于线速的控制，能够基于实际拉丝而成为玻璃光纤的玻璃量来实现线速的控制，其结果是能够适当地进行线速的控制。
以下，使用图3，更具体地说明本实施方式中的拉丝的控制。图3是示出本实施方式中的玻璃光纤的拉丝速度(线速)、玻璃光纤的外径、光纤母材的传送长度(母材传送长度)的控制的一例的时间图的图。图3的时间图是一例，并未限定于此。
此外，上述各控制通过控制器C进行。具体来说，线速通过控制器C控制输带辊18的旋转速度而被控制，母材传送长度通过控制器C控制升降机构11的升降量而被控制，玻璃光纤3的外径通过控制器C基于来自外径测定器13的数据，控制升降机构11和输带辊18而被控制。而且，母材传送长度是指以规定的高度位置为基准，从那里向下方的光纤母材的传送长度。
首先，作为第一拉丝工序，从时刻0的挂线速度开始对线速加速，在时刻t2成为比第二线速V2慢的第一线速V1。此外，线速在玻璃光纤3的外径增加到D2之前恒定为挂线速度。一方面，在时刻0使母材传送长度从零开始增加。另一方面，在时刻t1，使玻璃光纤3的外径从初期的外径D1增加到外径D2。如此使玻璃光纤3的外径增加是为了提前消耗不合格部1a。此外，在本实施方式中，使外径从外径D1增加到外径D2，但也可以使其不增加，而使外径D1和外径D2相等。这种情况下，线速从时刻0开始加速，达到线速V1后，维持线速V1。而且，作为优选值，例如线速V1为300～1000m/分，外径D2为100～500μm。而且，外径D1是与外径D2相等或其以下的值。
接下来，在玻璃光纤3的外径达到外径D2后，将玻璃光纤3的外径维持为外径D2，并将线速维持为线速V1。而且，母材传送长度被控制成将玻璃光纤3的外径维持为外径D2，在本实施方式中使传送长度L1增加到150mm后，使传送长度L2减少到35mm，然后从传送长度L2逐渐增加。如此，在使玻璃光纤3的外径增加，然后维持为恒定时，使传送长度暂时增大而使光纤母材1的不合格部1a的熔融量增多，然后减少成适当的传送长度，从而能够在短时间内迅速地拉丝而消耗不合格部1a，并使光纤母材1向拉丝加热炉12的供给量适当，因此优选。
在此，在本实施方式中，在控制器C中，以拉丝的玻璃光纤3的线速和外径为基础，测定拉丝出的玻璃光纤3的总体积。具体来说，某时刻的玻璃光纤3的线速为V[m/分]，外径为D[μm]，该时刻中的每秒的拉丝出的玻璃光纤3的体积为δW时，δW通过下式(1)求出。
δW＝πD2/4×V/60×106[μm3/s]    …(1)
因此，通过对式(1)中的δW从拉丝开始时进行累计，而能够测定拉丝出的玻璃光纤3的总体积。
接下来，在时刻t3，拉丝出的玻璃光纤3的总体积达到规定的体积W1，然后，作为第二拉丝工序，控制器C将线速从线速V1加速到线速V2，并使母材传送长度增加到传送长度L3。另一方面，使玻璃光纤3的外径从外径D2减少到外径D3。此外，在外径D2与外径D3相等时使外径不减少。
然后，在时刻t4，线速达到线速V2，然后，作为第三拉丝工序，控制器C将线速维持为线速V2，使母材传送长度从传送长度L3逐渐增加，将玻璃光纤3的外径维持为外径D3，拉丝玻璃光纤3，制造出成为产品的光纤4。此外，线速V2为例如1000～2000m/分，外径D3为例如80～130μm(其中，与外径D2相等或其以下的值)，传送长度L3为例如200mm。
在此，图4是示出光纤母材1的前端部的状态的变化的图。如图4所示，时刻t3中的光纤母材1的前端部成为将不合格部1a中的体积W1的部分1ad拉丝而形成玻璃光纤3并保留部分1ae的状态。从该状态开始，在第二拉丝工序中，在将线速加速并进行拉丝期间，对保留的部分1ae进行拉丝。其结果是，在线速达到线速V2的时刻t4，不合格部1a全部被消耗，因此从合格部1b以所希望的线速V2不浪费玻璃材料地拉丝出满足所希望的规格的玻璃光纤3，从而制造出成为产品的光纤4。
此外，线速开始加速时的拉丝出的玻璃光纤3的总体积W1例如以光纤母材1的不合格部1a的体积W0和第二拉丝工序中能够拉丝的玻璃光纤3的总体积W2为基础，能够设定为W1＝W0-W2。在该第二拉丝工序中，能够拉丝的玻璃光纤3的总体积W2[μm3]能够使用线速V1、V2[m/分]、使线速加速的时间(t4-t3)[s]、玻璃光纤3的外径D2、D3[μm]，通过下式(2)求出。此外，线速的加速以等加速度进行，D2＝D3。
W2＝π×(D2)2/4×(V2+V1)/2×106×(t4-t3)[μm3]    …(2)
例如，V1＝70m/分，V2＝1200m/分，D2＝125μm，(t4-t3)＝60分时，W2为467.6×1012μm3。
如以上说明所示，根据本实施方式，在玻璃光纤3的拉丝中，能够适当地进行线速的控制，以防止玻璃材料的浪费等。
此外，在上述实施方式中，以玻璃光纤的线速和外径为基础测定了拉丝出的玻璃光纤的总体积，但作为本发明的另一实施方式，也可以以光纤母材的质量的减少量为基础，测定拉丝出的玻璃光纤的总体积。即，光纤母材的质量的减少量相当于拉丝出的玻璃光纤的质量，也可以以此为基础来测定玻璃光纤的总体积。在实施所述其他实施方式时，例如在光纤母材的升降机构上设置用于测定光纤母材的质量的负载传感器即可。
另外，在上述实施方式中，未对从光纤母材的不合格部拉丝出的玻璃光纤形成包覆时，玻璃光纤非常容易弯折，尤其是外径越粗时，稍弯曲就会弯折。因此，玻璃光纤的外径优选为300μm以下。而且，玻璃光纤越粗其具有的热量就越大。因此，玻璃光纤直接与输带辊或导辊等橡胶制的部件接触时，将玻璃光纤的温度冷却到100℃以下，优选冷却到50℃以下，优选防止玻璃光纤的热量引起橡胶制部件破损的情况。
另外，在上述实施方式中，第一线速为恒定值，但也可以不恒定。例如，在第一拉丝工序中进行使玻璃光纤的外径D2减少到外径D3的工序时，也可以根据该外径的变化而变更线速。此外，此时的线速的变更的控制也优选以拉丝出的玻璃光纤的总体积为基础进行。
另外，在上述实施方式中，示出了在光纤母材的前端部具有不合格部的情况，但在前端部以外的位置存在不合格部等应该处理的部分的情况下，从其一端拉丝玻璃光纤时，也能够适用本发明。
另外，在上述实施方式中，在拉丝出的玻璃光纤的总体积达到规定值时对线速进行加速，但本发明并不局限于此。即，只要以拉丝出的玻璃光纤的总体积为基础进行变更线速的控制即可，与以往相比，能够适当地进行线速的控制。

Claims (7)

1.一种光纤的拉丝方法，将由玻璃构成的光纤母材的一端加热熔融，从该一端拉丝玻璃光纤，其特征在于，
测定拉丝出的玻璃光纤的总体积，以该测定出的总体积为基础，进行变更玻璃光纤线速的控制。
2.根据权利要求1所述的光纤的拉丝方法，其特征在于，包括：
以第一线速拉丝所述玻璃光纤的第一拉丝工序；
在所述测定出的总体积达到规定值时，将所述玻璃光纤的线速从所述第一线速加速到第二线速的第二拉丝工序。
3.根据权利要求2所述的光纤的拉丝方法，其特征在于，
以所述光纤母材的一端中的应该废弃的不合格部的体积和在所述第二拉丝工序中能够拉丝的玻璃光纤的总体积为基础，设定所述规定值。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光纤的拉丝方法，其特征在于，
以所述玻璃光纤的线速和外径为基础，测定所述总体积。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的光纤的拉丝方法，其特征在于，
以所述光纤母材的质量的减少量为基础，测定所述总体积。
6.根据权利要求2～5中任一项所述的光纤的拉丝方法，其特征在于，
还包括第三拉丝工序，该第三拉丝工序在所述第二拉丝工序后，以所述第二线速拉丝出成为产品的玻璃光纤。
7.根据权利要求2～6中任一项所述的光纤的拉丝方法，其特征在于，
在所述第一拉丝工序中，暂时增加所述光纤母材的传送长度，然后，使所述传送长度减少。
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