CN114867695B - 光纤的制造方法和光纤的制造装置 - Google Patents

Abstract

光纤的制造方法包括：在拉丝开始前，拾取从光纤母材的前端落下的熔融部分的块的引线工序；以及在引线工序结束后，对预定直径的玻璃纤维进行拉丝的工序。引线工序包括：使设置在拉丝炉下方且保护由光纤母材拉丝而得的玻璃纤维不受外部空气的影响的保护管沿着与玻璃纤维的拉丝方向相交的方向移动的工序；在因保护管的移动而在拉丝炉与徐冷用加热炉之间产生的空间中，用接收器接收落下的熔融部分的块的工序；将接收器从拉丝炉的下方移开的工序；以及使保护管返回到拉丝炉的下方的工序。

Description

光纤的制造方法和光纤的制造装置

技术领域

本公开涉及光纤的制造方法和光纤的制造装置。

本申请要求基于2019年12月24日提出的日本专利申请2019-232834号的优先权，并且援引所述申请中记载的全部记载内容。

背景技术

专利文献1、2公开了在拉丝炉与冷却装置之间设置徐冷用加热炉的技术。

此外，在光纤的拉丝开始时，首先进行引线工序。专利文献3公开了在该引线工序中加热熔融光纤母材的前端部分，以使该熔融的玻璃的块(也称为落种(落とし種))掉落。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-168247号公报

专利文献2：日本特开2000-335934号公报

专利文献3：日本特开2008-120643号公报

发明内容

本公开的一个方式涉及的光纤的制造方法通过以下光纤的制造装置来制造光纤，所述光纤的制造装置具有：

对光纤母材进行加热的拉丝炉；设置在所述拉丝炉的下方且保护由所述光纤母材拉丝而得的玻璃纤维不受外部空气的影响的下部腔室和保护管；以及位于所述保护管的下方且将所述拉丝而得的玻璃纤维控制在预定温度的徐冷用加热炉，

所述制造方法包括：

在拉丝开始前，拾取从所述光纤母材的前端落下的熔融部分的块的引线工序；以及在所述引线工序结束后，对预定直径的玻璃纤维进行拉丝的工序，

所述引线工序包括：

使所述保护管沿着与所述玻璃纤维的拉丝方向相交的方向移动的工序；

在因所述保护管的移动而在所述拉丝炉与所述徐冷用加热炉之间产生的空间中，用接收器接收所述落下的熔融部分的块的工序；

将所述接收器从所述拉丝炉的下方移开的工序；以及

使所述保护管返回到所述拉丝炉的下方的工序。

本公开的一个方式涉及的光纤的制造装置具有：

对光纤母材进行加热的拉丝炉；设置在所述拉丝炉的下方并保护由所述光纤母材拉丝而得的玻璃纤维不受外部空气的影响的下部腔室和保护管；以及位于所述保护管的下方且将利用所述拉丝炉拉丝而得的玻璃纤维控制在预定温度的徐冷用加热炉，

所述保护管能够沿着与所述玻璃纤维的拉丝方向相交的方向移动。

附图说明

[图1]图1为本公开的一个方式涉及的光纤的制造装置的示意图。

[图2]图2为说明实施方式1的保护管的图。

[图3A]图3A为说明实施方式1的引线工序的图。

[图3B]图3B为说明实施方式1的引线工序的图。

[图3C]图3C为说明实施方式1的引线工序的图。

[图4]图4为说明实施方式2的保护管的图。

[图5A]图5A为说明实施方式2的引线工序的图。

[图5B]图5B为说明实施方式2的引线工序的图。

[图5C]图5C为说明实施方式2的引线工序的图。

具体实施方式

[本公开所要解决的课题]

落种需要在不接触设备的同时靠自身的重量落下。另一方面，落种通常具有φ15mm以上的直径，因此无法通过树脂的涂布装置(模具)，需要至少在涂布装置之前接收落种并使其缩小到能够穿过涂布装置的程度。

作为使落种落到涂布装置的上方的位置的一个方法，可以考虑使徐冷用加热炉的炉心管的直径大于落种的直径，落种穿过炉心管内部并在涂布装置的上方接收落种。但是，在这种情况下，存在以下问题：需要加宽该炉心管的两端开口，以使辐射热容易从该开口部散发到炉外，并且炉心管与纤维的距离也远，因此热传递的效率变差，徐冷用加热炉的耗电量增加。

作为另一种方法，可以考虑将徐冷用加热炉从落种落下的线路(line)上移开。在这种情况下，不需要增大徐冷用加热炉的炉心管的直径。但是，为了将比作为拉丝炉的附属品而设置的保护管等大型的徐冷用加热炉移开，需要大型的移开机构，并且需要设置该大型的移开机构的空间。此外，设置该机构会存在花费设备成本而使光纤的制造成本增加的问题。

此外，作为其他方法，也可以在设置在拉丝炉的下方的下部腔室和保护管与徐冷用加热炉之间设置引线操作用的操作空间，在徐冷用加热炉的上方接收落种，但是考虑到拉丝塔的高度的限制，难以设置操作空间。

本公开是鉴于上述实际情况而完成的，目的在于提供能够在抑制成本增加的同时实施引线操作的光纤的制造方法和光纤的制造装置。

[本公开的效果]

根据本公开，能够在抑制成本增加的同时实施引线操作。

[本公开的实施方式的说明]

首先，列出本公开的实施方式的内容并进行说明。

本公开涉及的光纤的制造方法(1)通过以下光纤的制造装置来制造光纤，该光纤的制造装置具有：对光纤母材进行加热的拉丝炉；设置在所述拉丝炉的下方且保护由所述光纤母材拉丝而得的玻璃纤维不受外部空气的影响的下部腔室和保护管；以及位于所述保护管的下方且将所述拉丝而得的玻璃纤维控制在预定温度的徐冷用加热炉，该制造方法包括：在拉丝开始前，拾取从所述光纤母材的前端落下的熔融部分的块的引线工序；以及在所述引线工序结束后，对预定直径的玻璃纤维进行拉丝的工序，所述引线工序包括：使所述保护管沿着与所述玻璃纤维的拉丝方向相交的方向移动的工序；在因所述保护管的移动而在所述拉丝炉与所述徐冷用加热炉之间产生的空间中，用接收器接收所述落下的熔融部分的块的工序；将所述接收器从所述拉丝炉的下方移开的工序；以及使所述保护管返回到所述拉丝炉的下方的工序。

根据上述那样的光纤的制造方法，从光纤母材的前端落下的熔融部分的块可以不穿过徐冷用加热炉，而是被设置在徐冷用加热炉的上方的接收器接收。因此，不需要使徐冷用加热炉的炉心管的尺寸大于该熔融部分的块的尺寸。因此，可以避免徐冷用加热炉的耗电量的增加，并且也可以避免光纤的制造成本的增加。此外，由于使比徐冷用加热炉小型的保护管移动来确保引线操作用的空间，因此不需要将徐冷用加热炉从该熔融部分的块落下的线路上移开。因此，也不需要大型的移开机构。

(2)在本公开的光纤的制造方法的一个方式中，所述保护管为对接成圆筒状的对开结构。

如果保护管是对开结构，则从光纤母材的前端落下的熔融部分的块可以容易地通过保护管内，同时引线后的光纤可以容易地穿过保护管内。

(3)在本公开的光纤的制造方法的一个方式中，所述光纤的制造装置进一步具有使所述保护管从所述拉丝炉的下方移动的移动机构，使用所述移动机构进行使所述保护管移动的工序和使所述保护管返回的工序。

由于使保护管移动的移动机构比使徐冷用加热炉移开的移开机构小型，因此可以容易地设置在有限的空间中。

(4)本公开涉及的光纤的制造装置具有：对光纤母材进行加热的拉丝炉；设置在所述拉丝炉的下方且保护由所述光纤母材拉丝而得的玻璃纤维不受外部空气的影响的下部腔室和保护管；以及位于所述保护管的下方且将利用所述拉丝炉拉丝而得的玻璃纤维控制在预定温度的徐冷用加热炉，所述保护管能够沿着与所述玻璃纤维的拉丝方向相交的方向移动。

根据上述那样的制造装置，从光纤母材的前端落下的熔融部分的块可以被由保护管移动所产生的徐冷用加热炉的上方的空间接收。因此，可以避免徐冷用加热炉的耗电量的增加。此外，也不需要大型的移开机构。

[本公开的实施方式的详细情况]

以下，参照附图对本公开涉及的光纤的制造方法和光纤的制造装置的具体例进行说明。图1为本公开的一个方式涉及的光纤的制造装置的示意图。

如图1所示，光纤制造装置10在最上游位置具备对光纤母材G进行加热并使其软化的拉丝炉11。

拉丝炉11具有：向内侧供给光纤母材G的圆筒状的炉心管12、包围该炉心管12的发热体13、以及向炉心管12内供给例如氩气的气体供给部14。通过气体供给部14，将炉内气氛设定为Ar、He、N₂、或者这些的混合气体气氛。需要说明的是，拉丝炉11可以是电阻炉、也可以是感应炉。

光纤母材G的上部被母材输送单元F把持，并且光纤母材G由母材输送单元F输送至炉心管12内。当光纤母材G的下端部分被发热体13加热而向下方拉丝时，形成了作为光纤G2的构成部件的玻璃纤维G1。

拉丝炉11的下端设置有下部腔室11a。下部腔室11a能够保护由光纤母材G拉丝而得的玻璃纤维G1不受外部空气的影响。此外，光纤制造装置10在下部腔室11a的下游侧具备徐冷用加热炉15。使用徐冷用加热炉15将由光纤母材G拉丝而得的玻璃纤维G1控制在预定温度(也称为徐冷处理)。需要说明的是，例如可以在徐冷用加热炉15的下游侧设置供给氦气的冷却气体的强制冷却装置，以对玻璃纤维G1进行强制冷却。

光纤制造装置10在徐冷用加热炉15的下游侧具备外径测定单元16。外径测定单元16例如以使用激光测定玻璃纤维G1的外径的方式构成，通过外径测定单元16测定由徐冷用加热炉15冷却至预定温度的玻璃纤维G1的外径，然后将其输送至下方。需要说明的是，只要外径测定单元16可以以非接触方式测定玻璃纤维G1的外径，则也可以通过除激光以外的测定方式来测定玻璃纤维G1的外径。

光纤制造装置10在外径测定单元16的下游侧具备UV树脂涂布装置17a和UV固化炉17b。例如，使用UV树脂涂布装置17a在测定了外径的玻璃纤维G1上涂布作为紫外线固化型树脂的氨基甲酸酯丙烯酸酯树脂，并且该氨基甲酸酯丙烯酸酯树脂通过在UV固化炉17b内被紫外线照射而固化。由此，玻璃纤维G1成为在其周围形成有树脂层的光纤G2。

光纤制造装置10在UV固化炉17b的下游侧具备直下辊18和导辊19。直下辊18配置在拉丝炉11的正下方，将光纤G2的行进方向从垂直方向例如改变为水平方向。

对于由直下辊18改变了行进方向的光纤G2，通过导辊19将行进方向从水平方向例如改变为斜上方。

光纤制造装置10在导辊19的下游侧进一步具备：拾取装置20、导辊21、张力调节辊22、以及卷取装置23。光纤G2被拾取装置20的绞盘以预定的速度拾取，并经由张力调节辊22被卷取到卷取装置23的线轴B上。这样，将光纤G2被拾取装置20拾取并卷取到卷取装置23上的工序称为拉丝工序。

另一方面，在光纤的拉丝开始之前，进行引线工序。在该引线工序中，对光纤母材G的前端部分进行加热并使其熔融。该熔融的玻璃块(后述的落种L(参照图3A))因自身的重量而从光纤母材G的前端部分掉落下来。当除去落种L时，从光纤母材G的前端部分拉出直径大于光纤直径的玻璃(也称为棒状玻璃)。当进一步拉伸并切断该棒状玻璃时，棒状玻璃就会成为纤维状。接下来，当使该棒状玻璃的线径缩小至例如150μm左右、然后使棒状玻璃通过UV树脂涂布装置17a时，棒状玻璃被拉通到之后的路径线上。然后，调整从光纤母材G拉丝的速度(线速度)，使得被拉通到路径线上的玻璃纤维G1的线径成为例如125μm。

在此，如上所述，在拉丝炉11的下端设置有下部腔室11a，能够保护由光纤母材G拉丝而得的玻璃纤维G1不受外部空气的影响。然后，在本公开中，例如在下部腔室11a与徐冷用加热炉15之间配置有对接成圆筒状的对开保护管30A、30B。需要说明的是，对开保护管30A、30B对应于本公开的保护管。保护管也可以保护由光纤母材G拉丝而得的玻璃纤维G1不受外部空气的影响。

具体而言，在拉丝工序中，对开保护管30A、30B对接成圆筒状，对开保护管30A、30B的各上端与下部腔室11a连接，并与下部腔室11a一起保护由光纤母材G拉丝而得的玻璃纤维G1不受外部空气的影响。但是，在引线工序中，对开保护管30A、30B以这样的方式构成：在连接拉丝炉11和徐冷用加热炉15的位于拉丝炉11的正下方的线路上，以沿着与拉丝方向相交的方向可移动的方式相对于下部腔室11a可装卸，并且具有对开结构。

图2为示出实施方式1的保护管的图。图2所示的对开保护管30A、30B例如为将圆筒沿着与其半径方向正交的上下方向的轴线分割成两部分而得的形状。当对开保护管30A、30B对接时，成为内径为φ15mm～φ100mm左右的圆筒状，对开保护管30A、30B的上下方向的长度例如为1m以上。需要说明的是，对开保护管30A、30B不限于上述的长度、直径，并且可以不是分割成两部分，可以是分割成4部分。此外，也可以在对开的接合部配置密封垫等以提高气密性。

图3A～图3C为说明实施方式1的引线工序的图。

在引线工序中，对开保护管30A、30B的上端与下部腔室11a的下端分离，如图3A中的朝左的箭头和朝右的箭头各自所示，分别使对开保护管30A、30B沿着与玻璃纤维G1的拉丝方向相交的方向(例如，与连接拉丝炉11和徐冷用加热炉15的线路正交的横向方向)移动。需要说明的是，也可以仅使对开保护管30A或对开保护管30B中的任一者移动。此外，也可以设置保护管移动机构40(参照图1)，以使对开保护管30A和对开保护管30B移动到各自固定的位置。

接下来，如图3B所示，将筒状的杯子31配置在因对开保护管30A、30B的移动而在拉丝炉11与徐冷用加热炉15之间产生的空间中。杯子31对应于本公开的接收器。具体而言，通过将杯子31配置在徐冷用加热炉15的(例如)炉心管上，如图3C所示，从光纤母材G的前端部分落下的落种L被杯子31接收。

需要说明的是，如上所述，落种L的直径通常为φ15mm以上、大致为φ40mm左右。

随后，除去落种L，将杯子31从徐冷用加热炉15上、即拉丝炉11的下方移开。

然后，将除去落种L后的棒状玻璃的直径缩小至一定程度后，经过徐冷用加热炉15之后的路径线。然后，使对开保护管30A、30B返回到下部腔室11a的下方并对接以拾取玻璃纤维，从而引线工序结束。需要说明的是，优选的是，此时对开保护管30A、30B的上端与下部腔室11a的下端再次连接以提高气密性。

这样，从光纤母材G的前端落下的落种L不穿过徐冷用加热炉15，而是被设置在徐冷用加热炉15的上方的杯子31接收。因此，在光纤制造装置10中，不需要使徐冷用加热炉15的炉心管的尺寸大于落种L的尺寸。因此，可以避免徐冷用加热炉15的耗电量的增加，并且也可以避免光纤G2的制造成本的增加。需要说明的是，徐冷用加热炉15的炉心管的内径为φ10mm至φ40mm、更优选为φ10mm至φ30mm。

此外，在光纤制造装置10中，由于使比徐冷用加热炉小型的对开保护管30A、30B移动来确保引线操作用的空间，因此不需要将徐冷用加热炉15从落种L落下的线路上移开。因此，也不需要用于移开徐冷用加热炉15的大型的移开机构。

另外，在上述实施方式1中，例如列举出半圆筒型的对开保护管30A、30B的例子并进行了说明，但是本公开不限于该例子。例如，如图4所示，也可以是由圆筒状的一体结构构成的圆筒型保护管30。需要说明的是，圆筒型保护管30也对应于本公开的保护管。

图5A～C为说明实施方式2的引线工序的图。

圆筒型保护管30由移动机构40(参照图1)把持。在引线工序中，如图5A中的朝下的箭头所示，圆筒型保护管30的上端与下部腔室11a的下端分离，随后，例如如朝右的箭头所示，使圆筒型保护管30沿着与玻璃纤维G1的拉丝方向相交的方向移动。

接下来，如图5B所示，将杯子31配置在因圆筒型保护管30的移动而在拉丝炉11与徐冷用加热炉15之间产生的空间中。具体而言，通过将杯子31配置在徐冷用加热炉15的(例如)炉心管上，如图5C所示，从光纤母材G的前端部分落下的落种L被杯子31接收。

然后，与实施方式1同样地，除去落种L，并将杯子31从徐冷用加热炉15上移开。

然后，将除去落种L后的棒状玻璃的直径缩小至一定程度后，使移动的圆筒型保护管30返回到原来的位置，并使玻璃纤维经过圆筒型保护管30、徐冷用加热炉15及其之后的路径线。然后，拾取玻璃纤维，从而引线工序结束。需要说明的是，优选的是，当圆筒型保护管30返回到原来的位置时，圆筒型保护管30的上端与下部腔室11a的下端再次连接以提高气密性。

应当认为，此次公开的实施方式在所有方面都是示例性的，而非限制性的。本公开的范围不是由上述含义表示的，而是由权利要求书表示，并且旨在包含与权利要求书等同的含义和范围内的所有改变。

符号说明

10…光纤制造装置、11…拉丝炉、11a…下部腔室、12…炉心管、13…发热体、14…气体供给部、15…徐冷用加热炉、16…外径测定单元、17a…UV树脂涂布装置、17b…UV固化炉、18…直下辊、19…导辊、20…拾取装置、21…导辊、22…张力调节辊、23…卷取装置、30…圆筒型保护管、30A、30B…对开保护管、31…杯子、F…母材输送单元、G…光纤母材、L…落种、G1…玻璃纤维、G2…光纤、B…线轴

Claims (4)

1.一种光纤的制造方法，其通过光纤的制造装置来制造光纤，所述光纤的制造装置具有：

对光纤母材进行加热的拉丝炉；设置在所述拉丝炉的下方且保护由所述光纤母材拉丝而得的玻璃纤维不受外部空气的影响的下部腔室和保护管；以及位于所述保护管的下方且将所述拉丝后的玻璃纤维控制在预定温度的徐冷用加热炉，

所述制造方法包括：

在拉丝开始前，拾取从所述光纤母材的前端落下的熔融部分的块的引线工序；以及在所述引线工序结束后，对预定直径的玻璃纤维进行拉丝的工序，

所述引线工序包括：

使所述保护管沿着与所述玻璃纤维的拉丝方向相交的方向移动的工序；

在因所述保护管的移动而在所述拉丝炉与所述徐冷用加热炉之间产生的空间中，用接收器接收所述落下的熔融部分的块的工序；

除去所述熔融部分的块的工序；

将所述接收器从所述拉丝炉的下方移开的工序；

将从所述光纤母材的前端拉出的直径大于光纤直径的玻璃进一步拉伸并切断为细径且直径大于所述预定直径的玻璃纤维的工序；

使所述保护管返回到所述拉丝炉的下方的工序；以及

使直径大于所述预定直径的玻璃纤维通过所述保护管的工序。

2.根据权利要求1所述的光纤的制造方法，其中，

所述保护管为对接成圆筒状的对开结构。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的光纤的制造方法，其中，

所述光纤的制造装置进一步具有使所述保护管从所述拉丝炉的下方移动的移动机构，

使用所述移动机构进行使所述保护管移动的工序、和使所述保护管返回的工序。

4.一种光纤的制造装置，具有：

对光纤母材进行加热的拉丝炉；设置在所述拉丝炉的下方且保护由所述光纤母材拉丝而得的玻璃纤维不受外部空气的影响的下部腔室和保护管；以及位于所述保护管的下方且将利用所述拉丝炉拉丝而得的玻璃纤维控制在预定温度的徐冷用加热炉，

所述保护管能够沿着与所述玻璃纤维的拉丝方向相交的方向移动。