CN108367977B - 光纤线材的制造方法以及紫外线照射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光纤线材的制造方法，向涂敷于光纤的外周的紫外线固化树脂照射从半导体紫外线发光元件发出的紫外线，使所述紫外线固化树脂固化，其中，使用如下的紫外线照射装置向涂敷于所述光纤的外周的紫外线固化树脂照射紫外线，该紫外线照射装置构成为，在同一圆的圆周上配置有多个朝向所述紫外线固化树脂照射所述紫外线的位置的紫外线照射单元以使所述光纤通过所述圆的中心的方式沿所述光纤的行进方向排列多个，并且，多个所述紫外线照射单元中的至少两个紫外线照射单元成为以所述光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度不同的配置。

Description

光纤线材的制造方法以及紫外线照射装置
技术领域
本发明涉及光纤线材的制造方法以及紫外线照射装置。
背景技术
通常，由石英玻璃等构成的光纤在由线芯以及包层构成的光纤(也称为玻璃光纤)的外周面形成有覆膜。形成有覆膜的光纤被称为光纤线材。
作为光纤线材的制造方法，通常利用拉丝炉对光纤的母材进行拉丝而制造玻璃光纤，然后，利用也被称为模具的树脂涂敷装置在玻璃光纤的外周面涂敷紫外线固化树脂，利用紫外线照射装置向紫外线固化树脂照射紫外线，由此在玻璃光纤的外周面形成覆膜。
以往，光纤线材的制造工序中的紫外线照射装置的紫外线光源通常为高压水银灯或金属卤化物灯。然而，为了削减维护成本及交换频率以及削减消耗电力，研究了使用发出紫外线的发光二极管(UV-LED)或者激光二极管(UV-LD)等半导体紫外线发光元件来作为用于紫外线照射装置的紫外线光源(例如参照专利文献1～5)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-117525号公报
专利文献2：日本特开2010-117526号公报
专利文献3：日本特开2010-117527号公报
专利文献4：日本特开2010-117530号公报
专利文献5：日本特开2010-117531号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，从半导体紫外线发光元件发出的紫外线为单波长或者波长比以往的灯窄的窄波段，因此产生树脂的固化度会降低的间题。当树脂的固化不充分时，在将光纤卷绕于线轴时，产生如下问题：光纤线材彼此固着或粘合，或者由于光纤所产生的起伏或光纤的表面的变色而导致传输特性降低等的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种即便使用单波长或窄波段的紫外线，也能够充分地使紫外线固化树脂固化的光纤线材的制造方法以及紫外线照射装置。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，实现目的，本发明的实施方式的光纤线材的制造方法向涂敷于光纤的外周的紫外线固化树脂照射从半导体紫外线发光元件发出的紫外线，使所述紫外线固化树脂固化，其特征在于，使用如下的紫外线照射装置向涂敷于所述光纤的外周的紫外线固化树脂照射紫外线，所述紫外线照射装置构成为，在同一圆的圆周上配置有多个朝向所述紫外线固化树脂照射所述紫外线的位置的紫外线照射单元以使所述光纤通过所述圆的中心的方式沿所述光纤的行进方向排列有多个，并且，多个所述紫外线照射单元中的至少两个紫外线照射单元成为以所述光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度不同的配置。
另外，本发明的实施方式的光纤线材的制造方法的特征在于，在所述紫外线照射单元中的所述位置配置所述半导体紫外线发光元件。
另外，本发明的实施方式的光纤线材的制造方法的特征在于，多个所述紫外线照射单元所具备的全部所述半导体紫外线发光元件的以所述光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度成为不同的角度。
另外，本发明的实施方式的光纤线材的制造方法的特征在于，多个所述紫外线照射单元所具备的所述半导体紫外线发光元件配置在以所述光纤的行进方向为轴的螺旋上。
另外，本发明的实施方式的光纤线材的制造方法的特征在于，多个所述紫外线照射单元所具备的所述半导体紫外线发光元件朝向表示所述光纤的行进方向的轴上的一点的附近照射紫外线。
另外，本发明的实施方式的光纤线材的制造方法的特征在于，所述紫外线照射装置在比多个所述紫外线照射单元靠所述光纤的行进方向的前段部的位置还具备照射深紫外线的深紫外线照射单元，向涂敷于所述光纤的外周的紫外线固化树脂照射深紫外线之后，照射紫外线。
另外，本发明的实施方式的紫外线照射装置向涂敷于光纤的外周的紫外线固化树脂照射从半导体紫外线发光元件发出的紫外线，使所述紫外线固化树脂固化，其特征在于，所述紫外线照射装置具备紫外线照射单元，该紫外线照射单元在同一圆的圆周上配置有多个朝向所述紫外线固化树脂照射所述紫外线的位置，且以使所述光纤通过该圆的中心的方式沿所述光纤的行进方向排列有多个，多个所述紫外线照射单元中的至少两个紫外线照射单元成为以所述光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度不同的配置。
另外，本发明的实施方式的紫外线照射装置的特征在于，在所述紫外线照射单元中的所述位置配置有所述半导体紫外线发光元件。
另外，本发明的实施方式的紫外线照射装置的特征在于，多个所述紫外线照射单元所具备的全部所述半导体紫外线发光元件的以所述光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度成为不同的角度。
另外，本发明的实施方式的紫外线照射装置的特征在于，多个所述紫外线照射单元所具备的所述半导体紫外线发光元件配置在以所述光纤的行进方向为轴的螺旋上。
另外，本发明的实施方式的紫外线照射装置的特征在于，多个所述紫外线照射单元所具备的所述半导体紫外线发光元件以朝向表示所述光纤的行进方向的轴上的一点的附近照射紫外线的方式倾斜地安装于所述紫外线照射单元。
另外，本发明的实施方式的紫外线照射装置的特征在于，所述紫外线照射装置在比多个所述紫外线照射单元靠所述光纤的行进方向的前段部的位置还具备照射深紫外线的深紫外线照射单元。
发明效果
本发明的光纤线材的制造方法以及紫外线照射装置起到即便使用单波长或窄波段的紫外线、也能够充分地使紫外线固化树脂固化这样的效果。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的光纤线材的制造方法中使用的光纤线材的制造装置的整体结构的概要结构图。
图2是示出实施例1的紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构的图。
图3是示出实施例2的紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构的图。
图4是示出实施例3的紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构的图。
图5是示出实施例4的紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构的图。
图6是示出实施例5的紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构的图。
图7是示出实施例6的紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构的图。
图8是示出比较例的紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构的图。
图9是示出所实施的结测试(knot test)的概要的示意图。
图10是示出松套管型光纤电缆的结构的剖视图。
图11是示出表示向紫外线固化树脂照射的紫外线的照度与2.5％模量的关系的图表的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的光纤线材的制造方法以及紫外线照射装置详细进行说明。需要说明的是，并不通过以下说明的实施方式来限定本发明。另外，需要注意附图是示意性的图，各要素的尺寸的关系、各要素的比率等存在与现实不同的情况。在附图彼此之间也存在包括相互的尺寸关系或比率不同的部分的情况。
图1是示出本发明的实施方式的光纤线材的制造方法中使用的光纤线材的制造装置1000的整体结构的概要结构图。如图1所示，光纤线材的制造装置1000具备拉丝炉100、树脂涂敷装置200、紫外线照射装置300以及卷绕装置400。
拉丝炉100是用于由光纤母材P制造光纤F1的设备，具备用于对光纤母材P进行加热的加热器110。光纤母材P是在最终产品中成为线芯的区域的外侧形成有成为包层的区域的中间产品。光纤F1通过对该光纤母材P进行拉伸以使其成为规格外径(例如125μm)而制造。
拉丝炉100所具备的加热器110将光纤母材P的下端加热至约2000℃。通过加热器110的加热而软化后的光纤母材P的下端被后段的卷绕装置400拉伸。由拉丝炉100制造的光纤F1的外径根据加热器110的温度以及卷绕装置400的卷绕速度等来调整。
树脂涂敷装置200以及紫外线照射装置300分别是在光纤F1的外周涂敷紫外线固化树脂的装置、以及用于使涂敷于光纤F1的外周的紫外线固化树脂固化的装置。通常，在光纤F1的外周形成内侧的一次层和外侧的二次层这至少两层的覆膜。而且，作为在光纤F1的外周形成多层的覆膜的方法，已知有湿罩湿(Wet-on-Wet)方式和湿罩干(Wet-on-Dry)方式。
湿罩湿方式是利用树脂涂敷装置200将多个紫外线固化树脂涂敷在光纤F1上，并利用紫外线照射装置300使该多个紫外线固化树脂通过一次的紫外线照射而一起固化的方法。
另一方面，湿罩干方式是具备多级的树脂涂敷装置200与紫外线照射装置300的组，并利用各级的树脂涂敷装置200和紫外线照射装置300以每次一层的方式形成覆膜的方法。
因此，图1所示的光纤线材的制造装置1000严格上说为湿罩湿方式的装置结构。然而，本发明的实施方式不局限于湿罩湿方式的光纤线材的制造装置1000。即便在湿罩干方式的光纤线材的制造装置1000的情况下，也能够对多级的树脂涂敷装置200与紫外线照射装置300的组中的至少一组、并且优选对所有组应用本发明的实施方式。在此，仅仅为了避免重复记载，使用仅具备一组树脂涂敷装置200和紫外线照射装置300而成的光纤线材的制造装置1000的结构，对本发明的实施方式进行说明。
如图1所示，树脂涂敷装置200构成为，使由拉丝炉100制造的光纤F1在内部通过。光纤F1在通过树脂涂敷装置200的内部时，涂敷一次层用的紫外线固化树脂及/或二次用的紫外线固化树脂。
紫外线固化树脂例如是至少具有两个因紫外线而聚合、固化的烯属不饱和基团的树脂，优选使用低聚物。需要说明的是，在此低聚物是指聚合度为2～100的聚合体。另外，在紫外线固化树脂中添加有之后例示的光聚合引发剂。
此外，紫外线固化树脂除了低聚物以及光聚合引发剂之外，也可以包含例如稀释单体、光敏剂、硅烷偶联剂、链转移剂以及各种添加剂。作为稀释单体，使用单官能(甲基)丙烯酸酯或多官能(甲基)丙烯酸酯。在此，稀释单体是指，用于稀释紫外线固化树脂的单体。
在从半导体紫外线发光元件光源发出的发光波长区域为350～405nm的情况下，可以使用以下物质作为在该波长区域具有紫外线吸收、能够使组合物适当固化的光聚合引发剂。
例如，能够举出作为α-氨基酮类的2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙酮-1、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁烷-1-酮、2-(二甲氨基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、N、N-二甲基氨基苯乙酮等。在市场销售品中能够举出Irgacure907、Irgacure369以及Irgacure379(商品名，BASF日本株式会社制)等。需要说明的是，“Irgacure”是BASF日本株式会社的注册商标。
能够举出作为酰基氧化膦类的2、4、6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、双(2、4、6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦、双(2、6-二甲氧基苯甲酰基)-2、4、4-三甲基-戊基氧化膦等。在市场销售品中能够举出Irgacure819、LucirinTPO、LucirinTPO-L以及Irgacure2100(商品名，BASF日本株式会社制)等。
能够举出作为O-酰基肟类的市场销售品的IrgacureOXE01以及IrgacureOXE02(商品名，BASF日本株式会社制)。
如图1所示，紫外线照射装置300构成为，使由树脂涂敷装置200涂敷紫外线固化树脂后的光纤F1在内部通过。光纤F1在通过紫外线照射装置300的内部时被照射紫外线，使涂敷的紫外线固化树脂固化。
紫外线照射装置300具备透明管310、多个紫外线照射单元320以及非活性气体导入管331。透明管310构成为，相对于紫外线具有透光性，且光纤F1沿长度方向通过透明管310的中心轴附近。紫外线照射单元320具有对通过透明管310的内部的光纤F1照射紫外线或深紫外线的半导体紫外线发光元件。紫外线照射单元320以及半导体紫外线发光元件的结构如之后作为实施例而例示那样，能够采用多个种类的结构。
需要说明的是，深紫外线是紫外线的一部分，但在此如以下那样定义。将波长365nm～405nm的紫外线仅称为紫外线，将波长200nm～350nm的紫外线称为深紫外线。然而，紫外线照射单元320是多个紫外线照射单元的统称，因此，包括具有放射紫外线的半导体紫外线发光元件的照射单元和具有放射深紫外线的半导体紫外线发光元件的照射单元。
非活性气体导入管331用于向透明管310的内部填充非活性气体。通常，紫外线固化树脂在氧(O2)浓度高的氛围下固化时，与氧发生反应而使固化不充分。为了防止这种情况，从非活性气体导入管331向透明管310的内部供给非活性气体，使透明管310的内部成为氧浓度低的氛围。在此，非活性气体只要是相对于光纤F1以及涂敷于光纤F1的紫外线固化树脂而言为非活性即可，不限定种类，但使用氮(N2)是简便的。
由紫外线照射装置300使涂敷于外周的紫外线固化树脂固化后的光纤F1作为光纤线材F2而卷绕于卷绕装置400。卷绕装置400具备引导辊410、420和卷筒430。需要说明的是，图示的卷绕装置400的例子为一个结构例，能够变更辊的个数以及配置。如上所述，卷绕装置400通过调节卷绕光纤线材F2的速度，从而控制由拉丝炉100制造的光纤F1的外径。
如以上说明那样，图1所示的光纤线材的制造装置1000是如下的装置：向涂敷于光纤F1的外周的紫外线固化树脂照射从半导体紫外线发光元件发出的紫外线，使紫外线固化树脂固化，从而能够制造光纤线材F2。
以下，对紫外线照射装置中的紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构例进行说明。
(实施例1)
图2是示出实施例1的紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构的图。需要说明的是，实施例1的紫外线照射单元能够作为上述说明的紫外线照射装置300中的多个紫外线照射单元320而应用。因此，为了避免重复说明，图2中仅记载紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构以及配置，省略了其他的结构。
如图2所示，实施例1的紫外线照射单元由向紫外线固化树脂照射紫外线的第一紫外线照射单元321a至第六紫外线照射单元326a构成。如图2的(b)～(g)所示，第一紫外线照射单元321a至第六紫外线照射单元326a是在同一圆的圆周上配置有三个半导体紫外线发光元件340a的相同类型的单元，如图2的(a)所示，这些第一紫外线照射单元321a至第六紫外线照射单元326a以使光纤通过圆的中心的方式在光纤的行进方向上排列。
需要说明的是，图2的(a)中省略了光纤的记载，纸面的下方向对应于光纤的行进方向，由单点划线表记的直线对应于光纤的行进位置。另外，光纤构成为通过配置有半导体紫外线发光元件340a的圆的中心，因此，光纤的行进位置与由半导体紫外线发光元件340a的配置位置规定的圆筒面的中心轴一致。
如图2的(b)～(g)所示，第一紫外线照射单元321a至第六紫外线照射单元326a成为以光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度不同的配置。具体而言，以第一紫外线照射单元321a的角度为基准，第二紫外线照射单元322a至第六紫外线照射单元326a的角部分别改变了20°、40°、60°、80°、100°。
因此，在第一紫外线照射单元321a至第六紫外线照射单元326a沿光纤的行进方向排列时，第一紫外线照射单元321a至第六紫外线照射单元326a所具备的半导体紫外线发光元件340a配置在以该光纤的行进方向为轴的螺旋上。另外，第一紫外线照射单元321a至第六紫外线照射单元326a所具备的全部半导体紫外线发光元件340a的以光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度成为不同的角度，而且圆周方向上的角度间隔相等。其结果是，在光纤的圆周方向上均匀地照射紫外线，从而形成良好的覆膜。
需要说明的是，图2的(a)所示的第一紫外线照射单元321a至第六紫外线照射单元326a中记载的箭头表示从半导体紫外线发光元件340a放射的紫外线的照射方向。即，第一紫外线照射单元321a至第六紫外线照射单元326a所具备的半导体紫外线发光元件340a相对于表示光纤的行进方向的轴垂直地照射紫外线。
(实施例2)
图3是示出实施例2的紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构的图。需要说明的是，实施例2的紫外线照射单元也能够作为上述说明的紫外线照射装置300中的多个紫外线照射单元320而应用。
如图3所示，实施例2的紫外线照射单元由向紫外线固化树脂照射紫外线的第一紫外线照射单元321b至第四紫外线照射单元324b构成。如图3的(b)～(e)所示，第一紫外线照射单元321b至第四紫外线照射单元324b是在同一圆的圆周上配置有四个半导体紫外线发光元件340b的相同类型的单元，如图3的(a)所示，这些第一紫外线照射单元321b至第四紫外线照射单元324b以使光纤通过圆的中心的方式沿光纤的行进方向排列。
需要说明的是，在图3的(a)中省略了光纤的记载，但纸面的下方向对应于光纤的行进方向，由单点划线表记的直线对应于光纤的行进位置。另外，光纤构成为通过配置半导体紫外线发光元件340b的圆的中心，因此，光纤的行进位置与由半导体紫外线发光元件340b的配置位置规定的圆筒面的中心轴一致。
如图3的(b)～(e)所示，第一紫外线照射单元321b至第四紫外线照射单元324b成为以光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度不同的配置。具体而言，以第一紫外线照射单元321b的角度为基准，第二紫外线照射单元322b至第四紫外线照射单元324b的角度分别改变了22.5°、45°、67.5°。
因此，在第一紫外线照射单元321b至第四紫外线照射单元324b沿光纤的行进方向排列时，第一紫外线照射单元321b至第四紫外线照射单元324b所具备的半导体紫外线发光元件340b配置在以该光纤的行进方向为轴的螺旋上。另外，第一紫外线照射单元321b至第四紫外线照射单元324b所具备的全部半导体紫外线发光元件340b的以光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度成为不同的角度，而且圆周方向上的角度间隔相等。其结果是，在光纤的圆周方向上均匀地照射紫外线，从而形成良好的覆膜。
需要说明的是，图3的(a)所示的第一紫外线照射单元321b至第四紫外线照射单元324b中记载的箭头表示从半导体紫外线发光元件340b放射的紫外线的照射方向。即，第一紫外线照射单元321b至第四紫外线照射单元324b所具备的半导体紫外线发光元件340b相对于表示光纤的行进方向的轴垂直地照射紫外线。
(实施例3)
图4是示出实施例3的紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构的图。需要说明的是，实施例3的紫外线照射单元也能够作为上述说明的紫外线照射装置300中的多个紫外线照射单元320而应用。
如图4所示，实施例3的紫外线照射单元由向紫外线固化树脂照射紫外线的第一紫外线照射单元321c至第五紫外线照射单元325c构成。如图4的(b)～(f)所示，第一紫外线照射单元321c至第五紫外线照射单元325c是在同一圆的圆周上配置有三个半导体紫外线发光元件340c的相同类型的单元，如图4的(a)所示，这些第一紫外线照射单元321c至第五紫外线照射单元325c以使光纤通过圆的中心的方式沿光纤的行进方向排列。
需要说明的是，在图4的(a)中省略了光纤的记载，但纸面的下方向对应于光纤的行进方向，由单点划线标记的直线对应于光纤的行进位置。另外，光纤构成为通过配置半导体紫外线发光元件340c的圆的中心，因此，光纤的行进位置与由半导体紫外线发光元件340c的配置位置规定的圆筒面的中心轴一致。
如图4的(b)～(f)所示，第一紫外线照射单元321c至第五紫外线照射单元325c成为以光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度不同的配置。具体而言，以第一紫外线照射单元321c的角度为基准，第二紫外线照射单元322c至第五紫外线照射单元325c的角度分别改变了24°、48°、72°、96°。
因此，在第一紫外线照射单元321c至第五紫外线照射单元325c沿光纤的行进方向排列时，第一紫外线照射单元321c至第五紫外线照射单元325c所具备的半导体紫外线发光元件340c配置在以该光纤的行进方向为轴的螺旋上。另外，第一紫外线照射单元321c至第五紫外线照射单元325c所具备的全部半导体紫外线发光元件340c的以光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度成为不同的角度，而且圆周方向上的角度间隔相等。其结果是，在光纤的圆周方向上均匀地照射紫外线，从而形成良好的覆膜。
需要说明的是，图4的(a)所示的第一紫外线照射单元321c至第五紫外线照射单元325c中记载的箭头表示从半导体紫外线发光元件340c放射的紫外线的照射方向。即，第一紫外线照射单元321c至第五紫外线照射单元325c所具备的半导体紫外线发光元件340c以朝向表示光纤的行进方向的轴上的一点的附近照射紫外线的方式倾斜地安装于所述紫外线照射单元。之后通过实验例详细说明，但通过像这样倾斜地配置半导体紫外线发光元件340c，提高了向紫外线固化树脂上照射的紫外线的照度，促进了紫外线固化树脂的固化。
(实施例4)
图5是示出实施例4的紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构的图。需要说明的是，实施例4的紫外线照射单元也能够作为上述说明的紫外线照射装置300中的多个紫外线照射单元320而应用。
如图5所示，实施例4的紫外线照射单元由向紫外线固化树脂照射紫外线的第一紫外线照射单元321d至第六紫外线照射单元326d和照射深紫外线的深紫外线照射单元350d构成。如图5的(b)～(g)所示，第一紫外线照射单元321d至第六紫外线照射单元326d是在同一圆的圆周上配置有三个半导体紫外线发光元件340d的相同类型的单元，如图5的(a)所示，这些第一紫外线照射单元321d至第六紫外线照射单元326d以使光纤通过圆的中心的方式沿光纤的行进方向排列。另外，深紫外线照射单元350d配置在比第一紫外线照射单元321d靠前段部(纸面的上方)的位置。需要说明的是，深紫外线照射单元350d设置为例如与第一紫外线照射单元321d同样地配置放射深紫外线的半导体紫外线发光元件。
深紫外线(例如波长200nm～350nm)的波长比通常的紫外线(例如波长365nm～405nm)的波长短，因此，作用于比通常的紫外线到达的深度浅的浅层的紫外线固化树脂。因此，在比第一紫外线照射单元321d靠前段部的位置配置深紫外线照射单元350d，能够使靠近表面的层的紫外线固化树脂首先固化。如上述所述，紫外线固化树脂在氧浓度高的氛围下固化时，与氧发生反应而使固化不充分，因此，通过导入非活性气体来避免紫外线固化树脂与氧发生反应。通过在比第一紫外线照射单元321d靠前段部的位置配置深紫外线照射单元350d，能够使更加容易与氧发生反应的靠近表面的层的紫外线固化树脂首先固化，由此有助于表面品质的提高。
需要说明的是，实施例4的紫外线照射单元能够认为是对实施例1的紫外线照射单元追加了深紫外线照射单元350d而得到的。因此，实施例4的紫外线照射单元直接继承了实施例1的紫外线照射单元的作用以及效果。
(实施例5)
图6是示出实施例5的紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构的图。需要说明的是，实施例5的紫外线照射单元也能够作为上述说明的紫外线照射装置300中的多个紫外线照射单元320而应用。
如图6所示，实施例5的紫外线照射单元由向紫外线固化树脂照射紫外线的第一紫外线照射单元321e至第四紫外线照射单元324e和照射深紫外线的深紫外线照射单元350e构成。如图6的(b)～(e)所示，第一紫外线照射单元321e至第四紫外线照射单元324e是在同一圆的圆周上配置有四个半导体紫外线发光元件340e的相同类型的单元，如图6的(a)所示，这些第一紫外线照射单元321e至第四紫外线照射单元324e以使光纤通过圆的中心的方式沿光纤的行进方向排列。另外，深紫外线照射单元350e配置在比第一紫外线照射单元321e靠前段部(纸面的上方)。需要说明的是，深紫外线照射单元350e具有与实施例4的深紫外线照射单元350d相同的结构。
与实施例4同样地，在比第一紫外线照射单元321e靠前段部的位置配置深紫外线照射单元350e，能够使更加容易与氧发生反应的靠近表面的层的紫外线固化树脂首先固化，由此有助于表面品质的提高。
需要说明的是，实施例5的紫外线照射单元能够认为是对实施例2的紫外线照射单元追加了深紫外线照射单元350e而得到的。因此，实施例5的紫外线照射单元直接继承了实施例2的紫外线照射单元的作用以及效果。
(实施例6)
图7是示出实施例6的紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构的图。需要说明的是，实施例6的紫外线照射单元也能够作为上述说明的紫外线照射装置300中的多个紫外线照射单元320而应用。
如图7所示，实施例6的紫外线照射单元由向紫外线固化树脂照射紫外线的第一紫外线照射单元321f至第五紫外线照射单元325f和照射深紫外线的深紫外线照射单元350f构成。如图7的(b)～(f)所示，第一紫外线照射单元321f至第五紫外线照射单元325f是在同一圆的圆周上配置有三个半导体紫外线发光元件340f的相同类型的单元，如图7的(a)所示，这些第一紫外线照射单元321f至第五紫外线照射单元325f以使光纤通过圆的中心的方式沿光纤的行进方向排列。另外，深紫外线照射单元350f配置在比第一紫外线照射单元321f靠前段部(纸面的上方)的位置。需要说明的是，深紫外线照射单元350f具有与实施例4中的深紫外线照射单元350d相同的结构。
与实施例4同样地，在比第一紫外线照射单元321f靠前段部的位置配置深紫外线照射单元350f，能够使更加容易与氧发生反应的靠近表面的层的紫外线固化树脂首先固化，由此有助于表面品质的提高。
需要说明的是，实施例6的紫外线照射单元能够认为对实施例3的紫外线照射单元追加了深紫外线照射单元350f而得到的。因此，实施例6的紫外线照射单元直接继承了实施例3的紫外线照射单元的作用以及效果。
(比较例)
图8是示出比较例的紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构的图。该比较例在之后说明的示出本发明的效果验证实验中使用。需要说明的是，比较例的紫外线照射单元也能够作为上述说明的紫外线照射装置300中的多个紫外线照射单元320而应用。
如图8所示，比较例的紫外线照射单元由向紫外线固化树脂照射紫外线的第一紫外线照射单元321g至第六紫外线照射单元326g构成。如图8的(b)～(g)所示，第一紫外线照射单元321g至第六紫外线照射单元326g是在同一圆的圆周上配置有三个半导体紫外线发光元件340g的相同类型的单元，如图8的(a)所示，这些第一紫外线照射单元321g至第六紫外线照射单元326g以使光纤通过圆的中心的方式沿光纤的行进方向排列。
因此，比较例的紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构与实施例1的紫外线照射单元以及半导体紫外线发光元件的结构几乎相同，但在比较例中，如图8的(b)～(g)所示，第一紫外线照射单元321g至第六紫外线照射单元326g成为以光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度相同的配置。需要说明的是，第一紫外线照射单元321g至第六紫外线照射单元326g所具备的半导体紫外线发光元件340g相对于表示光纤的行进方向的轴垂直地照射紫外线。
(变形例)
在实施例1～6所记载的紫外线照射单元或深紫外线照射单元中，在该单元自身配置有半导体紫外线发光元件。然而，也可以由光纤等将从紫外线光源发出的紫外线向朝向紫外线固化树脂照射紫外线的位置引导而进行照射的结构。若与实施例1～6同样地配置多个这种紫外线照射单元来构成紫外线照射装置，则能够起到与实施例1～6同样的效果。
(验证实验)
以下记载的表1是示出对本发明的实施方式的光纤线材的制造方法以及紫外线照射装置的效果进行验证的实验的结果的表。表1所记载的验证实验是验证了使用应用了实施例1～6以及比较例所记载的结构的紫外线照射装置而进行光纤线材的制造时的光纤线材的特性的验证实验。
需要说明的是，作为在光纤的外周形成覆膜的方法，采用湿罩干方式，为了容易进有效的验证，仅在二次层应用本发明的实施方式。另外，二次层的紫外线固化树脂所使用的光聚合引发剂是Irgacure184(BASF日本株式会社)。
Figure BDA0001700110440000151
如表1所记载那样，在验证实验中，对消耗电力的削减率、有无起伏、结测试、电缆损耗以及2.5％模量进行了比较。在此，消耗电力的削减率是指与比较例比较的情况下的消耗电力的削减率。对于有无起伏的判定而言，在施加了张力的状态和未施加张力的状态下测定制造出的光纤线材的长度，在施加了张力的状态下测定出的光纤线材的长度为30m的情况下，当在未施加张力的状态下测定的光纤线材的长度缩短了5cm以上时，判定为存在起伏。另外，施加了张力的状态是指，从线轴抽出光纤线材时的张力，使用50g。
结测试是光纤线材的表面的动摩擦力的评价。图9是示出实施后的结测试的概要的示意图。如图9所示，在该测定方法中，由制造出的光纤线材F3制作单层环，使光纤线材F3依次穿过该环，制作在点A～E这五个部位与自身接触的直径约7cm的圆，利用拉伸试验机以5mm/分的速度对该光纤的两端进行拉伸。使用计测此时的载荷(N)而得到的结果。
另外，电缆损耗是使用光纤线材制作的松套管型光纤电缆中的与波长1.55μm的光的传输相关的损耗，将0.230dB/km以下作为容许范围。图10是示出松套管型光纤电缆的结构的剖视图，电缆损耗的测定使用该松套管型光纤电缆进行了测定。图10所示的松套管型光纤电缆F4由张力构件41、光纤着色芯线42、松套管43、胶状物44以及护套45构成。张力构件41由金属或塑料构成。由金属或塑料构成的松套管43穿过光纤着色芯线42而在张力构件41的圆柱侧面设置有多个。这些松套管43彼此被由塑料构成的护套45覆盖，它们的间隙被胶状物44填埋。
2.5％模量(弹性模量)的值通过以下方式进行了测定。首先，将通过使用应用了实施例1～6以及比较例的结构的紫外线照射装置的制造方法制造出的光纤线材浸渍于液氮，在液氮温度下使用覆膜去除夹具来拔出玻璃芯线，使覆膜成为管状。然后，将50mm长的该管状的光纤覆膜作为样本，按照JIS K 7161对该样本以标线间距离25mm测定出2.5％模量。
观察表1可知，使用应用了实施例1～6的结构的紫外线照射装置而制造出的光纤线材不产生起伏，但使用应用了比较例的结构的紫外线照射装置而制造出的光纤线材产生起伏。这表示在应用了实施例1～6的结构的紫外线照射装置中，在光纤的圆周方向上均匀地照射紫外线而形成了良好的覆膜。
另外，观察表1可知，使用应用了实施例4～6的结构的紫外线照射装置而制造出的光纤线材的结测试的测定结果显著改善。在应用了实施例4～6的结构的紫外线照射装置中，表现出使用深紫外线照射单元使靠近表面的层的紫外线固化树脂首先固化而提高覆膜的表面品质。
另外，观察表1可知，使用应用了实施例1～6的结构的紫外线照射装置而制造出的光纤线材的电缆损耗的值也是良好的。
另外，观察表1可知，使用应用了实施例1～6的结构的紫外线照射装置而制造出的光纤线材与使用应用了比较例的结构的紫外线照射装置而制造出的光纤线材相比，2.5％模量高。这表示在应用了实施例1～6的结构的紫外线照射装置中向紫外线固化树脂充分地照射紫外线而形成了良好的覆膜。
另一方面，观察表1可知，应用了实施例2、3、5、6的结构的紫外线照射装置的消耗电力比应用了比较例的结构的紫外线照射装置少。这是因为，应用了实施例2、3、5、6的结构的紫外线照射装置与应用了比较例的结构的紫外线照射装置相比，半导体紫外线发光元件的使用个数少。需要说明的是，在应用了实施例5、6的结构的紫外线照射装置中，也使用了深紫外线的半导体紫外线发光元件，但深紫外线的半导体紫外线发光元件与通常的半导体紫外线发光元件相比，消耗电力小，因此，其影响少至能够无视的程度。
上述结果意味着，应用了实施例2、3、5、6的结构的紫外线照射装置能够在维持有无起伏、结测试以及电缆损耗等的性能的同时，削减紫外线照射装置的消耗电力。
在此，针对与实施例3、6的结构的优点相关的验证实验的结果进行说明。在实施例3、6的结构中，半导体紫外线发光元件以朝向表示光纤的行进方向的轴上的一点的附近照射紫外线的方式配置。下面说明该结构是如何有助于覆膜固化的。
图11是示出表示向紫外线固化树脂照射的紫外线的照度(I)与2.5％模量(G)的关系的图表的图。图11所示的测定结果通过以下那样的测定而得到。
准备由石英玻璃构成的基材，将二次用紫外线固化树脂旋涂为厚度50μm。在此，二次用紫外线固化树脂与上述说明的实施例的比较实验中使用的树脂相同。然后，将涂敷了二次用紫外线固化树脂的基材放入净化盒并形成氮氛围，利用输送型紫外线照射装置以成为规定的累积光量的方式调整照度、速度，照射紫外线(365nm)而使树脂固化。
将固化后的二次用紫外线固化树脂从基材剥离，切割成6mm宽度的条形状并形成长度为50mm以上的样本。按照JIS K 7161，对该样本以标线间距离25mm测定2.5％模量(弹性模量)。
如从图11所示的图表读取那样，向紫外线固化树脂照射的紫外线的照度高，则2.5％模量高。因此，在紫外线照射装置中，采用向紫外线固化树脂照射的紫外线的照度高的结构能够形成更加良好的覆膜。在实施例3、6的紫外线照射装置的结构中，由于构成为半导体紫外线发光元件朝向表示光纤的行进方向的轴上的一点的附近照射紫外线，因此，向紫外线固化树脂照射的紫外线的照度提高，能够形成更加良好的覆膜。
以上，对本发明的实施方式具体进行了说明，但本发明不局限于上述的实施方式，能够进行基于本发明的技术思想的各种变形。例如，在上述说明的实施例1～6中，全部紫外线照射单元成为以光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度不同的配置，但只要使紫外线照射单元中的至少两个成为以光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度不同的配置，则与比较例相比也能够形成良好的覆膜。
另外，在上述说明的实施例1～6中，紫外线照射单元具备的半导体紫外线发光元件配置在以光纤的行进方向为轴的螺旋上，但并不一定要为螺旋配置，也可以无规律地将半导体紫外线发光元件配置为以光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度不同。
另外，在上述说明的实施例1～6的比较实验中，仅着眼于二次层进行了比较实验，但也可以将本发明的实施方式应用于一次层。
工业实用性
如以上那样，本发明的光纤线材的制造方法以及紫外线照射装置在光纤线材的制造中是有用的。
附图标记说明：
1000 光纤线材的制造装置；
100 拉丝炉；
110 加热器；
200 树脂涂敷装置；
300 紫外线照射装置；
310 透明管；
320、321～326 紫外线照射单元；
331 非活性气体导入管；
340 半导体紫外线发光元件；
350 深紫外线照射单元；
400 卷绕装置；
410、420 引导辊；
430 卷筒；
41 张力构件；
42 光纤着色芯线；
43 松套管；
44 胶状物；
45 护套。

Claims (8)

1.一种光纤线材的制造方法，向涂敷于光纤的外周的紫外线固化树脂照射从半导体紫外线发光元件发出的紫外线，使所述紫外线固化树脂固化，其特征在于，
使用如下的紫外线照射装置向涂敷于所述光纤的外周的紫外线固化树脂照射紫外线，
所述紫外线照射装置构成为，在同一圆的圆周上配置有多个朝向所述紫外线固化树脂照射所述紫外线的位置的紫外线照射单元以使所述光纤通过所述圆的中心的方式沿所述光纤的行进方向排列有多个，并且，多个所述紫外线照射单元中的至少两个紫外线照射单元成为以所述光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度不同的配置，
在所述紫外线照射单元中的所述位置配置所述半导体紫外线发光元件，
多个所述紫外线照射单元所具备的所述半导体紫外线发光元件朝向表示所述光纤的行进方向的轴上的一点的附近照射紫外线。
2.根据权利要求1所述的光纤线材的制造方法，其特征在于，
多个所述紫外线照射单元所具备的全部所述半导体紫外线发光元件的以所述光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度成为不同的角度。
3.根据权利要求2所述的光纤线材的制造方法，其特征在于，
多个所述紫外线照射单元所具备的所述半导体紫外线发光元件配置在以所述光纤的行进方向为轴的螺旋上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光纤线材的制造方法，其特征在于，
所述紫外线照射装置在比多个所述紫外线照射单元靠所述光纤的行进方向的前段部的位置还具备照射深紫外线的深紫外线照射单元，
向涂敷于所述光纤的外周的紫外线固化树脂照射深紫外线之后，照射紫外线。
5.一种紫外线照射装置，其向涂敷于光纤的外周的紫外线固化树脂照射从半导体紫外线发光元件发出的紫外线，使所述紫外线固化树脂固化，其特征在于，
所述紫外线照射装置具备紫外线照射单元，该紫外线照射单元在同一圆的圆周上配置有多个朝向所述紫外线固化树脂照射所述紫外线的位置，且以使所述光纤通过该圆的中心的方式沿所述光纤的行进方向排列有多个，
多个所述紫外线照射单元中的至少两个紫外线照射单元成为以所述光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度不同的配置，
在所述紫外线照射单元中的所述位置配置有所述半导体紫外线发光元件，
多个所述紫外线照射单元所具备的所述半导体紫外线发光元件以朝向表示所述光纤的行进方向的轴上的一点的附近照射紫外线的方式倾斜地安装于所述紫外线照射单元。
6.根据权利要求5所述的紫外线照射装置，其特征在于，
多个所述紫外线照射单元所具备的全部所述半导体紫外线发光元件的以所述光纤的行进方向为轴的圆周方向上的角度成为不同的角度。
7.根据权利要求6所述的紫外线照射装置，其特征在于，
多个所述紫外线照射单元所具备的所述半导体紫外线发光元件配置在以所述光纤的行进方向为轴的螺旋上。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的紫外线照射装置，其特征在于，
所述紫外线照射装置在比多个所述紫外线照射单元靠所述光纤的行进方向的前段部的位置还具备照射深紫外线的深紫外线照射单元。
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