CN104176927B - 光纤的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光纤的制造方法，其在温度不产生变化的状态下抑制拉丝炉内的气压的压力变化，尽可能抑制外径变化，制造高品质的光纤。在设置有拉丝装置(21)的制造设备室(13)中，将制造设备室(13)内部的气压相对于制造设备室(13)外部的气压维持为正压，该拉丝装置(21)对光纤母材(G)进行拉丝而制造光纤(G2)。在将内部的气压的压力变化速度管理为小于或等于3Pa/秒、且将内部的气压的1次的压力变化量管理为小于或等于5Pa的制造设备室(13)内，制造光纤(G2)。

Description

光纤的制造方法

技术领域

本发明涉及对光纤母材进行拉丝而制造光纤的方法。

背景技术

通常，在制造光纤的情况下，首先，利用送料器将由石英玻璃等材料制成的光纤母材供给至拉丝炉，在拉丝炉中对前端部进行加热溶融，并向下方拉出而进行细径化，由此形成玻璃光纤。然后，在该细径化后的玻璃光纤的外周包覆树脂而形成光纤。并且，在制造光纤时，对用于拉拽光纤的输带装置的拉拽速度进行控制，以拉丝为规定外径。被拉丝后的光纤有时由于吹入了惰性气体的拉丝炉内的气流紊乱或气压的压力变化而产生外径变化。

日本特开平8-188440号公报(专利文献1)记载有如下技术，即，如图11所示，在放入了光纤母材的拉丝炉1的上端开口部2上设置遮闭环3，并且在该遮闭环3上设置密封环4。根据该技术，能够减小拉丝炉1内气体的流动，并抑制光纤的外径变化。另外，日本特开2000-63142号公报(专利文献2)记载有如下技术，即，如图12所示，在拉丝炉5的上端附近，设置用于监视炉内气体的气压的压力变化的压力监视单元6，基于来自压力监视单元6的指令，对利用向炉内吹入气体的气体流量调整单元7控制的气体吹入量进行调整。根据该技术，能够减小拉丝炉5内的气压的压力变化，并抑制光纤的外径变化。

发明内容

本发明的课题在于，提供一种光纤的制造方法，其能够抑制拉丝炉内的气压的压力变化，并尽可能抑制外径变化而制造高品质的光纤。

为了实现课题，提供一种光纤的制造方法，在该方法中，对制造设备室内部的气压进行管理，以使设置有拉丝炉的制造设备室内部的气压相对于制造设备室外部的气压为正压，制造设备室内部的气压的压力变化速度小于或等于3Pa/秒，且制造设备室内部的气压的1次的压力变化量小于或等于5Pa，在进行所述管理的同时利用拉丝炉对玻璃母材进行拉丝。

作为本发明的其它方式，提供一种光纤的制造方法，在该方法中，对制造设备室内部的气压进行管理，以使设置有拉丝炉的制造设备室内部的气压相对于制造设备室外部的气压为正压，制造设备室内部的气压的压力变化速度小于或等于10Pa/秒，且制造设备室内部的气压的1次的压力变化量小于或等于3Pa，在进行所述管理的同时利用拉丝炉对玻璃母材进行拉丝。

在本发明的光纤的制造方法中，作为制造设备室内部气压的管理的例子，能够举出下述例子：(1)通过控制对制造设备室的内部和制造设备室的外部进行连通以及切断的开闭机构的开闭速度，从而进行制造设备室内部气压的管理；(2)通过对设置于制造设备室的内部和制造设备室的外部之间的通气口的阻尼式门的动作进行调整，从而进行制造设备室内部气压的管理；(3)通过对设置于制造设备室的内部和制造设备室的外部之间的旋转门机构的旋转速度进行控制，从而进行制造设备室内部气压的管理，其中，该旋转门机构具有多个划分部，在某一个划分部与制造设备室的内部连通时，不与一个划分部连通的其他划分部中的某一个与制造设备室的外部连通；(4)通过设置缓冲室，从而进行制造设备室内部气压的管理，其中，该缓冲室设置在制造设备室的内部和制造设备室的外部之间，在一侧与制造设备室的内部连通，并且在另一侧与制造设备室的外部连通。

另外，也可以利用腔室(箱或小室)覆盖拉丝炉的上部开口以及下部开口中的至少一个，也可以利用腔室覆盖拉丝炉整体，在对腔室内部的气压进行管理的同时制造光纤。

发明的效果

根据本发明的光纤的制造方法，能够抑制拉丝炉内的气压的压力变化，尽可能抑制外径变化而制造高品质的光纤。

附图说明

图1是表示可应用第1实施方式所涉及的光纤的制造方法的制造设备的概念图。

图2是设置于图1的制造设备内的光纤的拉丝装置的概略结构图。

图3是说明设置于图1的制造设备的出入口的自动开关门的正视图。

图4是表示制造设备室内的气压的压力变化速度与光纤的外径变化量的关系的曲线图。

图5是表示制造设备室内的气压的压力变化量与光纤的外径变化量的关系的曲线图。

图6是表示可应用第3实施方式所涉及的光纤的制造方法的制造设备的概念图。

图7是说明第4实施方式中的旋转门机构的俯视图。

图8是表示可应用第5实施方式所涉及的光纤的制造方法的制造设备的概念图。

图9是表示可应用第6实施方式所涉及的光纤的制造方法的制造设备的概念图。

图10是表示可应用第7实施方式所涉及的光纤的制造方法的制造设备的概念图。

图11是对现有技术进行说明的拉丝炉的要部的剖面图。

图12是对现有技术进行说明的拉丝炉的概念图。

具体实施方式

即使在拉丝炉1的上端开口部2上设置了遮闭环3以及密封环4，在拉丝炉1的上下端部也存在用于支撑光纤母材的支撑棒以及用于使拉伸后的玻璃光纤通过的开口部。因此，在专利文献1中，无法将拉丝炉1内的惰性气体气氛与外部气氛之间完全地密封。在作为外部气氛的制造设备室内的气压产生了较大的压力变化时，从拉丝炉1流出的惰性气体的流量产生变化，拉丝炉1内的气压产生压力变化而会产生光纤的外径变化。

另外，在专利文献2中，通过基于来自压力监视单元6的指令对向炉内吹入气体的吹入量进行调整，由此能够抑制拉丝炉5内的气压的压力变化。但是，例如在作为外部气氛的制造设备室内的气压产生了较大的压力变化时，如果为了抑制拉丝炉5内的气压的压力变化而调整惰性气体的吹入量，则随着温度低的惰性气体的吹入量的增减，在光纤母材的熔融部产生温度变化。由此，光纤母材的熔解方式变化，还是会产生光纤的外径变化。

(第1实施方式)

图1是表示可应用第1实施方式所涉及的光纤的制造方法的制造设备11的概念图。制造光纤的制造设备11，在其建筑物12内具有制造设备室13以及空调机室14。

制造设备室13被平板(板层)15沿着上下方向分割成多层而形成1层划分室13a、2层划分室13b以及3层划分室13c。1层划分室13a、2层划分室13b以及3层划分室13c经由将制造设备室13划分为多层的平板15的连通路径15a等彼此连通。此外，具有3层划分室的方式是一个例子，也可以具有大于或等于4层划分室的层。

在空调机室14中设置空调装置17，该空调装置17的管道18与制造设备室13的各划分室13a、13b、13c连接。另外，在各划分室13a、13b、13c中分别设置有对制造设备11的外部大气压和各划分室13a、13b、13c内的压差进行测定的压差计19。压差计19与空调装置17的未图示的控制器连接，并向该控制器发送测定结果。空调装置17由该控制器进行管理，制造设备室13相对于大气压维持为正压。

图2是设置于制造设备内的光纤的拉丝装置21的概略结构图。在制造设备室13中以从3层划分室13c跨越至1层划分室13a的方式设置光纤的拉丝装置21。光纤的拉丝装置21具有对光纤母材G(玻璃母材的一个例子)进行加热的拉丝炉22。该拉丝炉22在内侧具有被供给光纤母材G的圆筒状的炉心管24、以及包围炉心管24的作为加热器的发热体23。拉丝炉22通过使发热体23发热，从而使炉心管24升温，在该炉心管24的内侧空间形成加热区域。在这里所述的加热区域是指成为能够使玻璃软化而拉丝的温度的区域，例如是成为大于或等于1800℃的区域。

另外，在拉丝炉22中设置气体供给部P，从气体供给部P向加热区域供给氦气、氩气、氮气等惰性气体。利用进给单元25把持光纤母材G的上部，将该光纤母材G以其下端部分位于炉心管24内侧的加热区域的方式输送至拉丝炉22内。这样，被供给至拉丝炉22内的光纤母材G的下端侧在加热区域内被加热而软化，形成熔融部，从该熔融部向下方拉伸而细径化，形成玻璃光纤G1。

在拉丝炉22的下游侧，例如设置有使用氦气等气体的冷却装置26，将刚出拉丝炉22后的玻璃光纤G1从几百℃急速地冷却至接近室温。另外，在冷却装置26的下游侧例如设置有激光式的外径测定器27，利用外径测定器27对从冷却装置26出来的玻璃光纤G1的外径进行测定。

在外径测定器27的下游侧，顺序地设置向玻璃光纤G1涂敷紫外线硬化型树脂的第一模具28以及第二模具29。另外，在第一模具28以及第二模具29的下游侧，设置有用于向紫外线硬化型树脂照射紫外线而使其硬化的紫外线照射装置30。玻璃光纤G1通过第一模具28以及第二模具29和紫外线照射装置30，由此在该玻璃光纤G1的外周侧涂敷第一树脂以及第二树脂，从而成为形成有2层包覆层的光纤G2。

然后，光纤G2被卷绕在设置于紫外线照射装置30的下游侧的正下方辊31上，并被送出至多个导入辊32。然后，光纤G2被卷绕在导入辊32上而被引导后，被输带装置33拉入。输带装置33的构造为，具有卷绕在多个辊34上的输送带35、以及紧贴输送带35的输带辊36，在输送带35和输带辊36之间夹持并拉入光纤G2。光纤G2通过被拉入至输带装置33中而被施加规定的张力。被输带装置33拉入的光纤G2经由引导辊37、张力辊38、39而被输送至卷绕线轴40，并卷绕在卷绕线轴40上。

在制造设备室13的1层划分室13a中设置有出入口16。图3是说明设置于出入口16上的自动开关门41的正视图。自动开关门41由可滑动的左右的门体42和开闭机构44构成，该开闭机构44具有使门体42滑动而使出入口16开闭的驱动电动机43。

下面，对光纤G2的制造进行说明。首先，将光纤母材G放入拉丝炉22中，利用发热体23进行加热熔融并向下方拉伸，从而得到细径化的玻璃光纤G1。此外，这时，从气体供给部P向拉丝炉22内的加热区域供给惰性气体，以使拉丝炉22内的气压比制造设备室13内的气压略高。

然后，利用第一模具28以及第二模具29在玻璃光纤G1的外周包覆紫外线硬化型树脂。并且，利用紫外线照射装置30向紫外线硬化型树脂照射紫外线而使其硬化，从而形成包覆有2层树脂的光纤G2。

然后，经由正下方辊31将光纤G2送出至导入辊32，并卷绕在导入辊32上。然后，利用输带装置33拉入光纤G2而施加规定的张力，并送入卷绕线轴40而卷绕在卷绕线轴40上。

在第1实施方式所涉及的光纤的制造方法中，在对光纤母材G进行拉丝而形成光纤G2时，通过控制空调装置17以及自动开关门41的开闭机构44，从而将制造设备室13内部的气压的压力变化速度管理为小于或等于3Pa/秒，并且将制造设备室13内部的气压的1次的压力变化量管理为小于或等于5Pa。通过以尽可能抑制作为拉丝炉22外部气氛的制造设备室13内部气压的压力变化的方式进行管理，从而能够抑制拉丝炉22内的气压的压力变化，不依赖于惰性气体的吹入量的调整就能够抑制光纤G2的外径变化。(如果调整惰性气体的吹入量而抑制拉丝炉22内的压力变化，则会产生光纤母材G的温度变化)。

如上述所示，根据第1实施方式所涉及的光纤的制造方法，通过减小引起拉丝炉22内的气压的压力变化的主要原因即制造设备室13的气压的压力变化，从而能够在光纤母材G的熔融部的温度不产生变化的状态下抑制拉丝炉22内的气压的压力变化。由此，能够制造尽可能抑制了外径变化的高品质的光纤G2。

图4是表示制造设备室13内的气压的压力变化速度与光纤的外径变化量的关系的图，示出将制造设备室13内部的气压相对于制造设备室13外部的气压的气压差设为+5Pa的情况下的数据。此外，向拉丝炉22中供给作为惰性气体的氦气。通过将制造设备室13内部的气压的压力变化速度控制为小于或等于3Pa/秒，从而能够将光纤G2的外径变化抑制为由于除了玻璃缺陷以外的原因产生的外径变化的容许变化量即±0.4μm。即，在第1实施方式中，能够制造尽可能抑制了外径变化的高品质的光纤G2。

(第2实施方式)

在第2实施方式的情况下，与第1实施方式相同地，首先向拉丝炉22中放入光纤母材G。然后，以使拉丝炉22内的气压变得略高于制造设备室13内的气压的方式，从气体供给部P向拉丝炉22内的加热区域供给惰性气体，同时利用发热体23加热熔融光纤母材G并向下方拉伸，从而形成细径化的玻璃光纤G1。

然后，利用第一模具28以及第二模具29在玻璃光纤G1的外周包覆紫外线硬化型树脂，并且，利用紫外线照射装置30向紫外线硬化型树脂照射紫外线而使其硬化，得到包覆有2层树脂的光纤G2。然后，经由正下方辊31将光纤G2送出至导入辊32，并卷绕在导入辊32上。然后，利用输带装置33拉入光纤G2而施加规定的张力，并送入卷绕线轴40而卷绕在卷绕线轴40上。此外，制造设备室13内部的气压相对于制造设备室13外部的气压维持为正压。

在第2实施方式所涉及的光纤的制造方法中，通过控制空调装置17以及自动开关门41的开闭机构44，从而将制造设备室13内部的气压的压力变化速度设为小于或等于10Pa/秒，并且将制造设备室13内部的气压的1次的压力变化量管理为小于或等于3Pa，从而在制造设备室13内制造光纤G2。即，通过以尽可能控制作为外部气氛的制造设备室13内部的气压的压力变化的方式进行管理，从而不依赖于惰性气体的吹入量的调整就能够抑制拉丝炉22内的气压的压力变化，从而抑制光纤G2的外径变化。

在第2实施方式所涉及的光纤的制造方法的情况下，通过减小引起拉丝炉22内的气压的压力变化的主要原因、即制造设备室13的气压的压力变化，也能够在光纤母材G的熔融部的温度不产生变化的状态下抑制拉丝炉22内的气压的压力变化。由此，能够制造尽可能抑制外径变化的高品质的光纤G2。

图5是表示制造设备室13内的气压的压力变化量与光纤的外径变化量的关系的图，示出在将制造设备室13内部的气压的压力变化速度设为10Pa/秒的情况下的数据。此外，向拉丝炉22中供给作为惰性气体的氦气。如果制造设备室13的气压的压力变化量超过3Pa，则光纤G2的外径变化量会超过作为容许变化量的0.4μm。即，通过在将制造设备室13内部的气压的压力变化速度设为小于或等于10Pa/秒、且将制造设备室13内部的气压的1次的压力变化量管理为小于或等于3Pa的同时，制造光纤G2，从而能够将光纤G2的外径变化抑制为±0.4μm，能够制造高品质的光纤G2。

(第3实施方式)

图6是表示可应用第3实施方式所涉及的光纤的制造方法的制造设备11A的概念图。制造设备11A在制造设备室13的1层划分室13a的内部与外部之间的隔壁上具有带有阻尼式门的通气口D。作为该阻尼式门，使用了“クリフ”株式会社制的微压调整阻尼式门。通过使用该微压调整阻尼式门，能够将制造设备室13内与制造设备室13外的压差维持为设定的值，因此，能够容易地进行制造设备室13内的气压控制，并能够抑制光纤G2的外径变化。

(第4实施方式)

在第4实施方式中，作为自动开关门而具有旋转门机构。图7是说明旋转门机构51的俯视图。旋转门机构51具有：俯视观察时为圆弧状的隔壁52，其设置在出入口16的两侧部上；以及连通机构53，其可旋转地设置在隔壁52之间。连通机构53具有多个门体54，这些门体54配置为俯视观察时为放射状。并且，在旋转门机构51中，在连通机构53的门体54彼此之间形成扇形的划分部55。在某一个划分部55与制造设备室13的内部连通时，不与这一个划分部55连通的其他划分部55中的一个与制造设备室13的外部连通。即，在出入口16处，制造设备室13的内部和外部不直接连通。

并且，在具有旋转门机构51的情况下，通过在控制连通机构53的旋转速度而管理制造设备室13内的气压的同时，制造光纤G2，从而能够抑制光纤G2的外径变化。特别地，在旋转门机构51中，由于制造设备室13的内部和外部不直接连通，因此能够抑制出入口16的空气的流入流出量。因此，能够顺利地进行制造设备室13内的气压管理，能够进一步抑制光纤G2的外径变化。

(第5实施方式)

图8是表示可应用第5实施方式所涉及的光纤的制造方法的制造设备11B的概念图。在制造设备11B的建筑物12的出入口16处，在制造设备室13的内部与外部之间设置有缓冲室61。缓冲室61具有与制造设备室13的内部连通的连通口62、以及与制造设备室13的外部连通的连通口63，连通口62、63分别具有自动开关门64、65。

并且，在具有缓冲室61的情况下，通过在控制自动开关门64、65的开闭速度以及开闭的定时而管理制造设备室13内的气压的同时，制造光纤G2，从而能够抑制光纤G2的外径变化。特别地，在具有缓冲室61的情况下，通过以仅开闭自动开关门64、65中的某一个的方式控制开闭的定时，从而能够大幅度地抑制出入口16的空气的流入流出量。因此，能够顺利地进行制造设备室13内的气压管理，能够进一步抑制光纤G2的外径变化。

(第6实施方式)

图9是表示可应用第6实施方式所涉及的光纤的制造方法的制造设备11C的概念图。在制造设备11C中，在构成光纤的拉丝装置21的拉丝炉22的上下端安装有腔室71。由此，拉丝炉22的上部开口部以及下部开口部的周围被腔室71覆盖。

并且，在第6实施方式所涉及的光纤的制造方法中，如上所述，在利用腔室71覆盖拉丝炉22的上部开口部以及下部开口部的周围的状态下，管理制造设备室13内部的气压而制造光纤G2。由此，在拉丝炉22中，能够进一步减小制造设备室13内的气压的压力变化对拉丝炉22内的气压的影响，能够进一步减小光纤G2的外径变化。此外，腔室71也可以设置于拉丝炉22的上下端中的某一端上，在这种情况下，也能够抑制拉丝炉22内的气压的压力变化。

(第7实施方式)

图10是表示可应用第7实施方式所涉及的光纤的制造方法的制造设备11的概念图。如图10所示，在制造设备11D中，利用腔室81覆盖构成光纤的拉丝装置21的拉丝炉22整体。并且，在腔室81上连接有空调装置82的管道83。

另外，在空调装置82的未图示的控制器上，连接有对腔室81内部的气压与制造设备室13外部的大气压的压差进行测定的压差计84。将压差计84的测定结果发送至控制器，控制器基于该测定结果对空调装置82进行控制。并且，如上所述，在利用腔室81覆盖拉丝炉22整体的状态下，分别管理制造设备室13内部的气压以及腔室81内部的气压而制造光纤G2。由此，在拉丝炉22中，能够进一步减小制造设备室13内的气压的压力变化对拉丝炉22内的气压的影响，能够进一步减小光纤G2的外径变化。

以上，详细且参照特定的实施方式对本发明进行了说明，但对于本领域的技术人员而言，显然可以在不脱离本发明的精神、范围的前提下进行各种变更或修正。另外，上述说明的结构部件的数量、位置、形状等并不限定于上述实施方式，在实施本发明时可变更为合适的数量、位置、形状等。

Claims (7)

1.一种光纤的制造方法，在该方法中，

对制造设备室内部的气压进行管理，以使设置有拉丝炉的所述制造设备室内部的气压相对于所述制造设备室外部的气压为正压，所述制造设备室内部的气压的压力变化速度小于或等于3Pa/秒，且所述制造设备室内部的气压的1次的压力变化量小于或等于5Pa，在进行所述管理的同时利用所述拉丝炉对玻璃母材进行拉丝。

2.一种光纤的制造方法，在该方法中，

对制造设备室内部的气压进行管理，以使设置有拉丝炉的所述制造设备室内部的气压相对于所述制造设备室外部的气压为正压，所述制造设备室内部的气压的压力变化速度小于或等于10Pa/秒，且所述制造设备室内部的气压的1次的压力变化量小于或等于3Pa，在进行所述管理的同时利用所述拉丝炉对玻璃母材进行拉丝。

3.根据权利要求1或2所述的光纤的制造方法，在该方法中，

通过控制对所述制造设备室的内部和所述制造设备室的外部进行连通以及切断的开闭机构的开闭速度，从而进行所述制造设备室内部气压的管理。

4.根据权利要求1或2所述的光纤的制造方法，在该方法中，

通过对设置于所述制造设备室的内部和所述制造设备室的外部之间的通气口的阻尼式门的动作进行调整，从而进行所述制造设备室内部气压的管理。

5.根据权利要求1或2所述的光纤的制造方法，在该方法中，

通过对设置于所述制造设备室的内部和所述制造设备室的外部之间的旋转门机构的旋转速度进行控制，从而进行所述制造设备室内部气压的管理，其中，该旋转门机构具有多个划分部，在某一个划分部与所述制造设备室的内部连通时，不与所述一个划分部连通的其他划分部中的某一个与所述制造设备室的外部连通。

6.根据权利要求1或2所述的光纤的制造方法，在该方法中，

通过设置缓冲室，从而进行所述制造设备室内部气压的管理，其中，该缓冲室设置在所述制造设备室的内部和所述制造设备室的外部之间，在一侧与所述制造设备室的内部连通，并且在另一侧与所述制造设备室的外部连通。

7.根据权利要求1或2所述的光纤的制造方法，在该方法中，

利用腔室覆盖所述拉丝炉的上部开口以及下部开口中的至少一个。