CN110577357B - 光纤的拉丝方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供光纤的拉丝方法，其在使用具有在炉芯部的上部设置有烟筒部的上烟筒型的框体的拉丝装置进行光纤的拉丝的情况下，能够在拉丝快要结束时抑制拉丝出的光纤的玻璃直径的变动变大。将构成为内侧部件(4b～7b)载置于外侧部件(4a～7a)之上的大于或等于一个遮蔽板(4～7)由装配棒(3)插入贯穿而能够移动地安装，并且在最下方的遮蔽板(7)和光纤母材(G)的上端之间安装防风板(11)，伴随光纤(G1)的拉丝进行而光纤母材下降，外侧部件卡止于烟筒部(22)内的内径缩径部(24a～24d)，由此遮蔽板(4～7)被卡止，由卡止的遮蔽板将烟筒部的空间在上下进行遮蔽，以防风板将与光纤母材的上端的距离保持恒定而下降的方式拉丝出光纤。

Description

光纤的拉丝方法

技术领域

本发明涉及光纤的拉丝方法。

背景技术

在专利文献1中记载有一种光纤拉丝装置，其在炉芯部的上部具有设置有烟筒部的上烟筒型的框体，在该拉丝装置中，设置有一片将光纤母材的上部空间在上下方向进行划分的分隔板。

在专利文献2～4中记载有一种设置有多个上述分隔板的光纤拉丝装置。

专利文献1：日本特开平5－147969号公报

专利文献2：日本特开平11－343137号公报

专利文献3：日本特开2002－068773号公报

专利文献4：日本特开2005－225733号公报

在使用具有上烟筒型的框体的拉丝装置进行光纤的拉丝时，在拉丝临近结束时，有时拉丝出的光纤的玻璃直径的变动变大。如上所述，如果玻璃直径的变动变大，则有可能品质恶化，在拉丝快要结束时拉丝出的光纤，必须作为不合格品而被废弃。

发明内容

本发明的目的在于，提供在使用具有在炉芯部的上部设置有烟筒部的上烟筒型的框体的拉丝装置进行光纤的拉丝的情况下，能够在拉丝快要结束时抑制拉丝出的光纤的玻璃直径的变动变大的光纤的拉丝方法。

本发明的一个方式所涉及的光纤的拉丝方法，

使用具有在炉芯部的上部设置有烟筒部的上烟筒型的框体的拉丝装置，将由装配棒支撑的光纤母材沿上下可自由升降地收容于所述框体内，对所述光纤母材进行加热而使其熔融，从所述光纤母材的下端拉丝出光纤，

在该光纤的拉丝方法中，

将大于或等于一个遮蔽板由所述装配棒插入贯穿而能够移动地安装，并且在最下方的所述遮蔽板和所述光纤母材的上端之间安装防风板，该遮蔽板至少具有外侧部件和内侧部件而构成为所述内侧部件载置于所述外侧部件之上，

伴随光纤的拉丝进行而所述光纤母材下降，所述外侧部件卡止于所述烟筒部内的内径缩径部，由此所述遮蔽板被卡止，由卡止的所述遮蔽板将所述烟筒部的空间在上下进行遮蔽，以所述防风板将与所述光纤母材的上端的距离保持恒定而下降的方式拉丝出光纤。

发明的效果

根据上述发明的光纤的拉丝方法，在使用具有在炉芯部的上部设置有烟筒部的上烟筒型的框体的拉丝装置进行光纤的拉丝的情况下，能够抑制在拉丝快要结束时拉丝出的光纤的玻璃直径的变动变大。

附图说明

图1是使用本发明的实施方式所涉及的光纤的拉丝方法的拉丝装置的概略图。

图2是表示现有的拉丝装置的一个例子及拉丝快要结束时的拉丝炉内的温度分布的图。

图3是表示使用现有的拉丝装置进行光纤的拉丝的情况下的与拉丝时间的经过对应的光纤的玻璃直径的测定数据的图。

标号的说明

1：拉丝装置

2：拉丝炉

3：装配棒

4、5、6、7：遮蔽板

4a、5a、6a、7a：外侧部件

4b、5b、6b、7b：内侧部件

10：连结部件

11：防风板

22：烟筒部

22a：内周部

22b：外周部

23：炉芯部

24a～24d：内径缩径部

25：下方延长部

D：防风板的直径

Dc：最小内径

Dp：光纤母材的直径

G：光纤母材

G1：光纤

具体实施方式

(本发明的实施方式的说明)

首先，列举本发明的实施方式而进行说明。

本发明的一个方式所涉及的光纤的拉丝方法，

(1)使用具有在炉芯部的上部设置有烟筒部的上烟筒型的框体的拉丝装置，将由装配棒支撑的光纤母材沿上下可自由升降地收容于所述框体内，对所述光纤母材进行加热而使其熔融，从所述光纤母材的下端拉丝出光纤，

在该光纤的拉丝方法中，

将大于或等于一个遮蔽板由所述装配棒插入贯穿而能够移动地安装，并且在最下方的所述遮蔽板和所述光纤母材的上端之间安装防风板，该遮蔽板至少具有外侧部件和内侧部件而构成为所述内侧部件载置于所述外侧部件之上，

伴随光纤的拉丝进行而所述光纤母材下降，所述外侧部件卡止于所述烟筒部内的内径缩径部，由此所述遮蔽板被卡止，由卡止的所述遮蔽板将所述烟筒部的空间在上下进行遮蔽，以所述防风板将与所述光纤母材的上端的距离保持恒定而下降的方式拉丝出光纤。

根据上述方法，能够通过防风板防止在光纤母材的上端和最下方的遮蔽板之间产生的强上升气流。由此，在使用具有在炉芯部的上部设置有烟筒部的上烟筒型的框体的拉丝装置进行光纤的拉丝的情况下，能够抑制在拉丝快要结束时拉丝出的光纤的玻璃直径的变动变大。

(2)所述防风板可以由石英玻璃形成。

根据上述方法，由石英玻璃形成的防风板，不会像例如石墨那样由于从高温化的光纤母材产生的SiO₂的蒸汽、氧气而被氧化，起尘。

另外，由石英玻璃形成的防风板，能够使来自光纤母材的上端的辐射光以一定程度透过。由此，能够抑制烟筒部中的防风板的上下的空间的温差变大。通过抑制防风板的上下的空间的温差，从而抑制气流的紊乱，能够进一步抑制拉丝出的光纤的玻璃直径的变动变大。

(3)所述防风板的直径可以小于或等于所述烟筒部的最小内径的0.98倍。

根据上述方法，防风板的直径小于或等于烟筒部的最小内径的0.98倍，因此防风板和烟筒部内表面基本不接触，能够进行拉丝。

(4)所述防风板的直径可以大于或等于所述光纤母材的直径的0.80倍。

根据上述方法，防风板的直径大于或等于光纤母材的直径的0.80倍，因此能够更可靠地抑制光纤的玻璃直径的变动。

(本发明的实施方式的详细内容)

下面，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的光纤的拉丝方法的具体例进行说明。

此外，本发明并不限定于这些例示，而是由权利要求书示出，包含与权利要求书等同的内容及范围内的全部变更。

图1是表示应用了本发明的实施方式所涉及的光纤的拉丝方法的拉丝装置的一个例子的纵剖视图。

如图1所示，拉丝装置1是从光纤母材G拉丝出光纤G1的装置。拉丝装置1具有：拉丝炉2，其将光纤母材G沿上下可自由升降地收容；以及大于或等于一个(在本例中为4片)遮蔽板4、5、6、7，它们能够沿装配棒3在拉丝炉2内移动。另外，拉丝装置1具有：加热器8，其对光纤母材G进行加热；以及气体供给部9，其向拉丝炉2内供给惰性气体(例如，氦气体)。

拉丝炉2是上烟筒型的炉(框体)，其具有：筒状的烟筒部22，其上部由盖部件21闭塞；以及炉芯部23，其配置于烟筒部22的下侧。

另外，拉丝炉2在炉芯部23的下侧具有下方延长部25。下方延长部25是直径小于炉芯部23的圆筒形状，与炉芯部23连续地设置。

加热器8组装于炉芯部23的外侧。气体供给部9与烟筒部22连通地连接。气体供给部9将惰性气体供给至拉丝炉2内，该惰性气体用于抑制拉丝中的与加热器8的加热相伴的炉芯部23的氧化及劣化。例如，从气体供给部9供给的惰性气体，经过气体通路9a而从气体吹入口9b吹入烟筒部22和炉芯部23之间。

关于烟筒部22，其内周部22a在相对于装配棒3的中心轴垂直的剖面中，例如形成为圆环形状。内周部22a的圆形剖面的内径，是根据上下方向的位置而不同的大小。此外，在图1的例子中，内周部22a与烟筒部22的外周部22b是分体的，但也可以成为一体。在烟筒部22的内周部22a，内径缩径部(在本例中成为下方缩径的台阶部)24a～24d沿上下方向以规定间隔形成。由此，烟筒部22构成为，圆形剖面的内径随着从上方向下方行进而在每个内径缩径部中逐个变小。在本例中，烟筒部22是内周部22a朝向下方而以四个阶段进行缩径。

烟筒部22在盖部件21的中央部插入贯穿有装配棒3。在装配棒3经由连结部件10而组装有光纤母材G。遮蔽板4、5、6、7被装配棒3插入贯穿而能够移动地配置于连结部件10的上部。而且，在最下方的遮蔽板7和光纤母材G的上端之间配置有防风板11。防风板11例如安装于连结部件10的上表面。因此，例如在被拉丝的光纤母材G位于拉丝炉2内的最上方时，遮蔽板4、5、6、7成为以层叠状态载置于防风板11的上表面的形式。

遮蔽板4、5、6、7分别由外侧部件4a、5a、6a、7a和内侧部件4b、5b、6b、7b构成。外侧部件4a、5a、6a、7a及内侧部件4b、5b、6b、7b都是在中心部开设有孔的例如圆盘状的板。内侧部件4b、5b、6b、7b分别配置于外侧部件4a、5a、6a、7a的上侧。外侧部件4a、5a、6a、7a及内侧部件4b、5b、6b、7b由石英、石墨、碳化硅等耐热材料形成，其厚度为几mm～十几mm左右。

遮蔽板4、5、6、7的外侧部件4a、5a、6a、7a的各外径，设为与烟筒部22的阶段性地缩径的各内径相对应的直径。即，最上侧的外侧部件4a设为与烟筒部22的没有缩径的部分的内径Dc1相对应的直径，具有能够载置于从上方起第一个台阶的内径缩径部24a的台阶上的外径。而且，从上方起第二个外侧部件5a设为与缩径了一个阶段的部分的内径Dc2相对应的直径，具有无法载置于从上方起第一个台阶的内径缩径部24a的台阶上的外径(是小径)且能够载置于从上方起第二个台阶的内径缩径部24b的台阶上的外径。下面，外侧部件6a、7a的外径设为与烟筒部22的内径Dc3、Dc4相对应的直径，依次设为能够载置于下侧的内径缩径部24c、24d的台阶上的大小。另外，最下侧的外侧部件7a的外径，与烟筒部22的缩径得最多的部分的最小内径Dc相比形成得大。在外侧部件4a、5a、6a、7a的中心部形成的孔的内径，与装配棒3的直径相比形成得稍大。

遮蔽板4、5、6、7的内侧部件4b、5b、6b、7b的各外径，与在配对的外侧部件4a、5a、6a、7a的中心部形成的孔的内径相比充分大，且小于配对的外侧部件4a、5a、6a、7a的外径。

在内侧部件4b、5b、6b、7b的中心部形成的孔的内径，小于在外侧部件4a、5a、6a、7a的中心部形成的孔的内径、且稍大于装配棒3的外径，相对于装配棒3能够滑动地形成。因此，构成为，在将装配棒3插入贯穿于中心部的孔时，内侧部件4b、5b、6b、7b载置于外侧部件4a、5a、6a、7a上。

防风板11是在中央开设有孔的例如圆盘状的板。防风板11例如由石英玻璃形成，其厚度为几mm～十几mm左右。防风板11的直径D形成为小于烟筒部22的缩径得最多的部分的最小内径Dc。例如，防风板11的直径D小于或等于最小内径Dc的0.98倍。另外，防风板11的直径D相对于光纤母材G的直径Dp，例如大于或等于0.80倍。

接下来，通过将本实施方式所涉及的光纤的拉丝方法应用于拉丝装置1的例子进行说明。

首先，在装配棒3的下端经由连结部件10而安装光纤母材G，将光纤母材G的下端由加热器8加热而使其熔融。而且，从熔融的光纤母材G的下端拉丝出光纤G1。拉丝出的光纤G1从下方延长部25引出。光纤母材G随着光纤G1的拉丝进行而变短，因此设为使装配棒3下降而光纤母材G的下端始终由加热器8加热。在拉丝过程中，从气体供给部9将惰性气体供给至拉丝炉2的内部。另外，烟筒部22的上部由盖部件21封盖，以使得内部的惰性气体不流出。

首先，4片遮蔽板4、5、6、7成为层叠的状态，伴随着光纤G1的拉丝进行而光纤母材G变短，安装有防风板11的连结部件10与装配棒3一起下降。4片遮蔽板4、5、6、7分别通过烟筒部22的内径小于各外侧部件4a、5a、6a、7a的外径的内径缩径部24a～24d被阻止向下方的移动。其结果，遮蔽板4、5、6、7从上部的遮蔽板4向下部的遮蔽板7依次与各内径缩径部24a～24d卡止。伴随着光纤母材G变短，由各遮蔽板4、5、6、7将烟筒部22内的空间依次在上下进行分隔，由此以光纤母材G的上部的空间容积大致保持恒定的状态进行拉丝。

另一方面，防风板11不与内径缩径部24a～24d卡止，在将与光纤母材G的上端的距离保持恒定的状态下与光纤母材G及连结部件10一起在拉丝炉2内下降。

另外，在使用具有在炉芯部的上部设置有烟筒部的上烟筒型的拉丝炉的拉丝装置进行光纤的拉丝的情况下，在拉丝快要结束时，有时拉丝出的光纤的玻璃直径大幅地变动。

图2是表示有时在拉丝快要结束时发生玻璃直径的变动的现有的拉丝装置的一个例子、及拉丝快要结束时的拉丝炉内的温度分布的图。另外，图3是表示使用现有的拉丝装置进行光纤的拉丝的情况下的与拉丝时间的经过对应的光纤的玻璃直径的测定数据的图。

图2所示的拉丝装置100不具有防风板。如图2所示，如果拉丝装置100中的拉丝进行，则设置有3片的遮蔽板104、105、106依次被卡止，在最下侧的遮蔽板106卡止后，光纤母材G仍进一步向下方部继续下降。

光纤母材G被炉芯部123的加热器108直接加热的是光纤母材G的下端侧，但加热器108的辐射光在光纤母材G内从下向上传输。因此，就光纤母材G的上端侧而言，从光纤母材G的上端部(外径变小的肩部)释放加热器108的辐射光，如将辐射光的热进行释放的加热器那样起作用。

如果光纤的拉丝进行而成为拉丝快要结束时，则变短的光纤母材G的上端的位置接近炉芯部123的加热器108的位置。由此，炉芯部123内的温度分布H0如图2所示，成为由加热器108形成的加热区的温度分布H1和由来自光纤母材G上端的辐射热形成的加热区的温度分布H2重叠的分布。因此，与对光纤母材G的下部、中部进行拉丝时不同的温度分布形成于拉丝炉102内，在从光纤母材G的上端部起至最下侧的遮蔽板106之间的区域S产生急剧的温度梯度。

由于该急剧的温度梯度的产生，在区域S中从炉芯部123朝向烟筒部122，例如产生由图2的箭头P所示那样的强上升气流。而且，由于该上升气流的产生，已经关闭的最下侧的遮蔽板106的内侧部件106b被推动，拉丝炉102内的遮蔽状态瓦解。因此，拉丝炉102内的压力发生变动，与该内压的变动相应地光纤的玻璃直径发生变动。其结果，例如，如图3所示，在拉丝快要结束时的恒定的期间T中光纤的玻璃直径大幅地变动。

与此相对，本实施方式所涉及的光纤的拉丝方法，如图1所示，以在最下方的遮蔽板7和光纤母材G的上端之间安装有防风板11的状态进行拉丝。因此，能够通过防风板11抑制在该区域S产生的强上升气流，并且能够防止上升气流朝向最下方的遮蔽板7的内侧部件7b直接撞击。因此，在使用具有在炉芯部的上部设置有烟筒部的上烟筒型的框体的拉丝装置进行光纤的拉丝的情况下，能够抑制在拉丝快要结束时拉丝出的光纤的玻璃直径的变动变大。

另外，在拉丝炉2内一边使石英玻璃制的光纤母材G熔融、一边进行拉丝，防风板11在如上所述的拉丝炉2内的超过1000℃的高温部中使用。因此，例如，在作为防风板11的材质而使用石墨的情况下，由于从高温化的光纤母材G产生的SiO₂的蒸汽、氧气，防风板11有可能被氧化而起尘。与此相对，在作为防风板11的材质而使用石英玻璃的情况下，无需担心由氧化引起的起尘，能够抑制发生由于尘埃附着于光纤母材G、光纤G1而引起的玻璃直径变动。

另外，如果由防风板11遮蔽了来自光纤母材G的上端的辐射光，则防风板11的上下的温差变得过大，有可能发生气流的大的紊乱。因此，通过将防风板11由石英玻璃形成，从而能够使上述辐射光以一定程度透过，能够抑制防风板11的上下的温差变大。由此，能够抑制发生气流的紊乱，能够进一步抑制拉丝出的光纤G1的玻璃直径的变动变大。

(防风板实验例)

接下来，叙述对拉丝装置1中的防风板11的直径D进行变更，通过本实施方式所涉及的光纤的拉丝方法进行了拉丝的防风板实验例。

在防风板实验例中，针对同一拉丝装置1使用同一直径的光纤母材，使用了直径D不同的防风板11的例1～例9的情况下，各自进行了拉丝。例1～例9的防风板11的直径D是以与烟筒部22的最小内径Dc的比率(D/Dc)、及与光纤母材G的直径Dp的比率(D/Dp)表示的。在各例中都分别针对100根光纤母材G检查了是否能够进行拉丝。而且，针对拉丝出的光纤G1，进行与拉丝时间的经过对应的光纤G1的玻璃直径的测定，根据测定结果(例如如图3这样的图形)对是否发生大于或等于规定大小的玻璃直径的变动进行了检查。

表1示出例1～例9中的各自的拉丝的结果。

【表1】

表1

在D/Dc为1.00的例1中，由于拉丝路径线位置的自动调整(装配棒3的水平移动)的作用，防风板11和烟筒部22的内表面接触，完全无法进行拉丝。

在D/Dc为0.98的例2中，在98％的光纤母材G中，防风板11不与烟筒部22的内表面接触，能够进行拉丝。

在D/Dc小于或等于0.95且大于或等于0.38的情况下(例3～9)，在全部光纤母材G中，防风板11不与烟筒部22的内表面接触，能够进行拉丝。此外，在D/Dc小于或等于0.70的情况下(例7～9)，D/Dp小于或等于0.74，在拉丝得到的一部分的光纤G1中发生了大于或等于规定大小的玻璃直径的变动。

另一方面，在D/Dp大于或等于0.80且小于或等于1.03的情况下(例2～6)，在拉丝得到的全部光纤G1中没有发生大于或等于规定大小的玻璃直径的变动。此外，在D/Dp为1.05的情况下(例1)，D/Dc为1.00，如前所述，防风板11和烟筒部22的内表面接触，完全无法进行拉丝，因此没有进行光纤G1的玻璃直径的变动的检查。

根据本实施方式所涉及的光纤的拉丝方法，如上述防风板实验例所示，例如，将防风板11的直径D设为小于或等于烟筒部22的最小内径Dc的0.98倍(D/Dc小于或等于0.98)，由此防风板11和烟筒部22内表面基本不接触，能够进行光纤G1的拉丝。另外，例如，将防风板11的直径D设为大于或等于光纤母材G的直径Dp的0.80倍(D/Dp大于或等于0.80)，由此能够充分地抑制强上升气流，能够更可靠地抑制光纤G1的玻璃直径的变动。

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，能够变更为适于实施本发明的数量、位置、形状等。

Claims (5)

1.一种光纤的拉丝方法，其使用具有在炉芯部的上部设置有烟筒部的上烟筒型的框体的拉丝装置，将由装配棒支撑的光纤母材沿上下可自由升降地收容于所述框体内，对所述光纤母材进行加热而使其熔融，从所述光纤母材的下端拉丝出光纤，

在该光纤的拉丝方法中，

将惰性气体吹入所述烟筒部和所述炉芯部之间，

将大于或等于一个遮蔽板由所述装配棒插入贯穿而能够移动地安装，并且在最下方的所述遮蔽板和所述光纤母材的上端之间安装防风板，该遮蔽板至少具有外侧部件和内侧部件而构成为所述内侧部件载置于所述外侧部件之上，

伴随光纤的拉丝进行而所述光纤母材下降，所述外侧部件卡止于所述烟筒部内的内径缩径部，由此所述遮蔽板被卡止，由卡止的所述遮蔽板将所述烟筒部的空间在上下进行遮蔽，以所述防风板将与所述光纤母材的上端的距离保持恒定而下降的方式拉丝出光纤。

2.根据权利要求1所述的光纤的拉丝方法，其中，

所述防风板由石英玻璃形成。

3.根据权利要求1或2所述的光纤的拉丝方法，其中，

所述防风板的直径小于或等于所述烟筒部的最小内径的0.98倍。

4.根据权利要求1或2所述的光纤的拉丝方法，其中，

所述防风板的直径大于或等于所述光纤母材的直径的0.80倍。

5.根据权利要求3所述的光纤的拉丝方法，其中，

所述防风板的直径大于或等于所述光纤母材的直径的0.80倍。

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