CN117585917A - 光纤的制造方法以及光纤 - Google Patents

Abstract

提供能够抑制光纤的断线的光纤的制造方法以及光纤。一种光纤的制造方法，其是具有以下工序的光纤的制造方法：熔融光纤母材以拉丝玻璃纤维的工序；在玻璃纤维的外周涂布树脂组合物的工序；以及使涂布的树脂组合物固化的工序，对于玻璃纤维的中心轴从以树脂组合物的外周或树脂组合物固化而成的被覆树脂层的外周为基准的中心轴的、在垂直于玻璃纤维的中心轴的剖面上的偏心量，在玻璃纤维的50m以上的长度范围内测定50个点以上，以使偏心量的平均值a和标准偏差σ满足a+3σ≤10μm的方式涂布树脂组合物。

Description

光纤的制造方法以及光纤

技术领域

本公开涉及光纤的制造方法。

背景技术

已知有具备玻璃纤维和覆盖玻璃纤维的外周的树脂被覆层的光纤(例如，专利文献1至3)。专利文献1中记载了规定玻璃部的外径的标准偏差。专利文献2中记载了被覆的偏厚检测方法。专利文献3中记载了在线(on-line)测定光纤的偏厚波动的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-45028号公报

专利文献2：日本特开昭60-238737号公报

专利文献3：日本特开2014-66558号公报

发明内容

发明所要解决的课题

当玻璃纤维从以被覆树脂层的外周为基准的中心轴的偏心量变大时，光纤有可能发生断线。

本公开的目的在于提供能够抑制光纤的断线的光纤的制造方法以及光纤。

用于解决课题的手段

本公开的一个方式涉及的光纤的制造方法是具有以下工序的光纤的制造方法：熔融光纤母材以拉丝玻璃纤维的工序；在玻璃纤维的外周涂布树脂组合物的工序；以及使涂布的树脂组合物固化的工序，其中，对于玻璃纤维的中心轴从以树脂组合物的外周或树脂组合物固化而成的被覆树脂层的外周为基准的中心轴的、在垂直于玻璃纤维的中心轴的剖面上的偏心量，在玻璃纤维的50m以上的长度范围内测定50个点以上，以使偏心量的平均值a和标准偏差σ满足a+3σ≤

10μm的方式涂布树脂组合物。

本公开的一个方式涉及的光纤具备玻璃纤维、和覆盖玻璃纤维的外周的被覆树脂层，对于玻璃纤维的中心轴从以被覆树脂层的外周为基准的中心轴的、在垂直于玻璃纤维的中心轴的剖面上的偏心量，在玻璃纤维的50km以上的长度范围内测定500个点以上时，偏心量的平均值a和标准偏差σ满足a+3σ≤10μm。

发明的效果

根据本公开，可以提供能够抑制光纤的断线的光纤的制造方法以及光纤。

附图说明

[图1]图1为示出与实施方式涉及的光纤的长度方向垂直的剖面的图。

[图2]图2为用于说明玻璃纤维的偏心量的定义的示意性剖面图。

[图3]图3为示出实施方式涉及的光纤的制造方法的流程图。

[图4]图4为实施方式涉及的光纤的制造方法中使用的制造装置的示意性构成图。

[图5]图5为示出通过摄像部观察到的观察图像的一个例子的示意图。

[图6]图6为示出通过摄像部观察到的观察图像的一个例子的示意图。

[图7]图7为示出实验例1涉及的玻璃纤维的偏心量波形的图。

[图8]图8为实验例1涉及的玻璃纤维的偏心量的直方图和累积折线图。

[图9]图9为示出实验例3涉及的玻璃纤维的偏心量波形的图。

[图10]图10为实验例3涉及的玻璃纤维的偏心量的直方图和累积折线图。

[符号的说明]

1…光纤

2…光纤母材

10…玻璃纤维

12…芯部

14…包层

20…被覆树脂层

22…初级树脂层

24…次级树脂层

30…制造装置

31…加热炉

31a…炉心管

31b…发热体

32…冷却装置

33…模具

34…紫外线照射装置

35…测定部

36…导辊

37…导辊

38…绞盘

39…筛选装置

40…张力调节辊

41…卷取线轴

42…控制部

a…平均值

C…中心

d…偏心量

GC…中心轴

RC…中心轴

具体实施方式

[本公开的实施方式的说明]

首先，列举本公开的实施方式并进行说明。(1)本公开的一个方式涉及的光纤的制造方法是具有以下工序的光纤的制造方法：熔融光纤母材以拉丝玻璃纤维的工序；在玻璃纤维的外周涂布树脂组合物的工序；以及使涂布的树脂组合物固化的工序，其中，对于玻璃纤维的中心轴从以树脂组合物的外周或树脂组合物固化而成的被覆树脂层的外周为基准的中心轴的、在垂直于玻璃纤维的中心轴的剖面上的偏心量，在玻璃纤维的50m以上的长度范围内测定50个点以上，以使偏心量的平均值a和标准偏差σ满足a+3σ≤10μm的方式涂布树脂组合物。

在上述光纤的制造方法中，可以在50m以上的长度范围内抑制玻璃纤维的偏心量。

(2)在上述(1)中，可以以当将等级宽度设为1μm时偏心量的直方图显示为一个山型的方式涂布树脂组合物。在这种情况下，抑制了玻璃纤维的偏心量的波动(变动)。

(3)在上述(1)或(2)中，偏心量可以以20ms以下的采样周期进行测定。在这种情况下，可以更可靠地抑制玻璃纤维的偏心量。

(4)在上述(1)至(3)的任一项中，可以一边调整涂布树脂组合物的涂布装置的位置或倾斜度，一边涂布树脂组合物。在这种情况下，可以调节玻璃纤维的偏心量。

(5)在上述(1)至(4)的任一项中，可以一边调整光纤母材的位置、或配置在使树脂组合物固化的固化装置的正下方以转换光纤的行进方向的辊的位置，一边涂布树脂组合物。在这种情况下，可以调节玻璃纤维的偏心量。

(6)在上述(1)至(5)的任一项中，偏心量的测定可以在固化工序之前进行，偏心量可以作为玻璃纤维从以树脂组合物的外周为基准的中心轴的偏心量进行测定。即使在这种情况下，也可以在上述长度范围内抑制玻璃纤维的偏心量。

(7)在上述(1)至(5)的任一项中，测定工序可以在固化工序之后进行，偏心量可以作为玻璃纤维从以被覆树脂层的外周为基准的中心轴的偏心量进行测定。即使在这种情况下，也可以在上述长度范围内抑制玻璃纤维的偏心量。

(8)本公开的一个方式涉及的光纤具备玻璃纤维、和覆盖玻璃纤维的外周的被覆树脂层，对于玻璃纤维的中心轴从以被覆树脂层的外周为基准的中心轴的、在垂直于玻璃纤维的中心轴的剖面上的偏心量，在玻璃纤维的50km以上的长度范围内测定500个点以上时，偏心量的平均值a和标准偏差σ满足a+3σ≤10μm。

在上述光纤中，可以在50km以上的长度范围内抑制玻璃纤维的偏心量。

(9)在上述(8)中，当将等级宽度设为1μm时，偏心量的直方图可以显示为一个山型。在这种情况下，抑制了玻璃纤维的偏心量的波动(变动)。

[本公开的实施方式的详细情况]

以下，参照附图对本公开的光纤的制造方法和光纤的具体例进行说明。需要说明的是，本发明不限于这些示例，而是由权利要求书表示，并且意图包括与权利要求书等同的意义和范围内的所有变化。在附图的说明中对相同的要素标注相同的符号，并省略重复的说明。

(光纤)

图1为示出与实施方式涉及的光纤的长度方向(轴向)垂直的剖面的图。光纤1具备玻璃纤维10和设置在玻璃纤维10的外周的被覆树脂层20。近年来，正在研究将光纤细径化以使包含多条光纤的光缆高密度化。光纤1例如是细径化了的光纤。玻璃纤维10的直径例如为60μm以上125μm以下。被覆树脂层20的外径即光纤1的直径例如为100μm以上200μm以下。被覆着色树脂层之前的光纤1也称为“素线”，在光纤1上被覆着色树脂层而得的光纤也称为“芯线”或“着色芯线”。

玻璃纤维10包含芯部12和包层14。包层14包围着芯部12。芯部12和包层14主要包含石英玻璃等玻璃。例如，芯部12可以使用添加有锗的石英玻璃或纯石英玻璃。包层14可以使用纯石英玻璃或添加有氟的石英玻璃。这里，纯石英玻璃表示实质上不含杂质的石英玻璃。

被覆树脂层20包含初级树脂层22和次级树脂层24。初级树脂层22与包层14的外周面接触并被覆整个包层14。次级树脂层24与初级树脂层22的外周面接触并被覆整个初级树脂层22。次级树脂层24构成被覆树脂层20的最外层。

初级树脂层22和次级树脂层24由紫外线固化型的树脂组合物的固化产物构成。该树脂组合物包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物、单体以及光聚合引发剂。这里，(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯或与其相对应的甲基丙烯酸酯。作为单体，可以使用具有1个可聚合基团的单官能单体、具有2个以上可聚合基团的多官能单体。单体可以2种以上混合使用。作为光聚合引发剂，可以从公知的自由基光聚合引发剂中适当选择并使用。树脂组合物可以进一步包含硅烷偶联剂、光致酸产生剂、流平剂、消泡剂、抗氧化剂等。

图2是用于说明玻璃纤维的偏心量的定义的示意性剖面图。如图2所示，将玻璃纤维10的偏心量d定义为：从以被覆树脂层20的外周为基准的中心轴RC到玻璃纤维10的中心轴GC的距离(径向的偏移量、径向的位移量)。中心轴GC是以被覆树脂层20的内周为基准的中心轴。需要说明的是，如果是被覆树脂层20固化之前，则中心轴RC以成为被覆树脂层20的树脂组合物的外周为基准进行设定。即，偏心量d也可以定义为：从以成为被覆树脂层20的树脂组合物的外周为基准的中心轴RC到玻璃纤维10的中心轴GC的距离(径向的偏移量、径向的位移量)。

在光纤1中，当在玻璃纤维10的50km以上的长度范围内测定500个点以上的偏心量d时，测定的偏心量d的平均值a和标准偏差σ满足a+3σ≤10μm。测定间隔例如为100m以下、更优选为50m以下、进一步优选为1m以下。这样，在光纤1中，由于抑制了偏心量d，因此可以抑制断线。特别是在将光纤1细径化的情况下，由于被覆树脂层20薄，因此只要玻璃纤维10的位置稍微偏移，偏心量d就容易劣化。在光纤1中，由于抑制了偏心量d，因此抑制了光纤1的断线。

偏心量d例如可以通过在后述的测定工序S5中进行的测定方法在拉丝中在线测定，也可以通过其他公知的方法离线(off-line)测定。在光纤1中，在将等级宽度设为1μm时，测定的偏心量的直方图显示为一个山型。对于直方图的形状将在后面叙述。

(光纤的制造方法)

图3为示出实施方式涉及的光纤的制造方法的流程图。如图3所示，光纤的制造方法包括：拉丝工序S1、冷却工序S2、涂布工序S3、固化工序S4、测定工序S5、以及卷取工序S6。工序S1至工序S6以着眼于光纤1的长度方向上的某一点时的顺序示出。即，光纤1的长度方向的某一点依次经过工序S1至工序S6而制造。需要说明的是，测定工序S5只要在涂布工序S3与卷取工序S6之间进行即可，可以在固化工序S4之前进行。

图4为实施方式涉及的光纤的制造方法中使用的制造装置的示意性构成图。如图4所示，制造装置30是由光纤母材2制造光纤1的装置。制造装置30具备：加热炉31、冷却装置32、模具33、紫外线照射装置34、测定部35、导辊36、37、绞盘38、筛选装置39、张力调节辊40、卷取线轴41、以及控制部42。

以下，参照图3和图4对光纤1的制造方法的各工序进行说明。

拉丝工序S1是利用加热炉31熔融光纤母材2以拉丝玻璃纤维10的工序。加热炉31具有：向内侧供给光纤母材2的圆筒状的炉心管31a、和包围该炉心管31a的发热体31b。加热炉31通过加热光纤母材2的下端部而使其熔融。拉丝速度例如为40m/s左右。

冷却工序S2是通过冷却装置32冷却由光纤母材2的下端部拉丝而成的玻璃纤维10的工序。冷却装置32配置在加热炉31的下游侧。

涂布工序S3是使用模具33在玻璃纤维10的外周涂布成为被覆树脂层20的紫外线固化型的树脂组合物的工序。模具33配置在冷却装置32的下游侧。模具33是涂布树脂组合物的涂布装置。在本实施方式中，在玻璃纤维10的外周面依次涂布成为初级树脂层22的树脂组合物和成为次级树脂层24的树脂组合物。

固化工序S4是通过紫外线照射装置34使树脂组合物固化的工序。紫外线照射装置34配置在模具33的下游侧，对树脂组合物照射紫外线。树脂组合物通过紫外线的照射而固化，形成被覆树脂层20。由此，得到了具备玻璃纤维10和被覆树脂层20的光纤1。

测定工序S5是使用测定部35在玻璃纤维10的50m以上的长度范围内测定50个点以上的玻璃纤维10的偏心量d(参照图2)的工序。测定工序S5在拉丝中在线进行。测定长度更优选为1000m以上。数据数更优选为1000个点以上。偏心量d例如以20ms以下的采样周期进行测定。在这种情况下，1秒内进行50次测定，因此如果拉丝速度为40m/s，则测定间隔为1m以下。

测定部35配置在紫外线照射装置34的下游侧。测定工序S5在固化工序S4之后进行，但是也可以在固化工序S4之前进行。在这种情况下，测定部35配置在紫外线照射装置34的上游侧。另外，在这种情况下，中心轴RC以固化之前的树脂组合物的外周为基准进行设定。利用测定部35的测定方法的详细情况将在后面叙述。

卷取工序S6是经由导辊36、37、绞盘38、筛选装置39以及张力调节辊40并通过卷取线轴41卷取光纤1的工序。导辊36、37、绞盘38、筛选装置39、张力调节辊40以及卷取线轴41依次配置在紫外线照射装置34的下游侧。

导辊36是配置在紫外线照射装置34的铅直方向的正下方的辊。导辊36与光纤1抵接，将光纤1的行进方向从铅直方向转换为与铅直方向不同的方向。张力调节辊40可以配置在导辊37与绞盘38之间。

(测定方法)

测定部35构成为偏心的图像识别装置，例如具有第1光源、第1摄像部、第2光源以及第2摄像部。第1光源以对测定对象的光纤1的径向整体照射光的方式配置。第1光源的光包含透过被覆树脂层20的波长。第1摄像部以隔着测定对象的光纤1与第1光源相对的方式配置，并以获取透过光纤1的光的图像的方式构成。第2光源和第2摄像部以与第1光源和第1摄像部的相对方向正交的方式配置，除了这一方面以外，与它们同样地构成。

通过这样的构成，可以基于在相对于光纤1的中心轴垂直且相互正交的2轴方向上透过光纤1的光，求出被覆树脂层20的外周的位置和被覆树脂层20的内周的位置(玻璃纤维10的外周的位置)，从而可以测定它们的中心间的距离即玻璃纤维10的偏心量d。即，可以在不破坏光纤1的同时测定偏心量d。

图5和图6为示出通过摄像部观察到的观察图像的一个例子的示意图。图中的左右方向对应于光纤1的径向，上下方向对应于光纤1的长度方向。从第1光源照射的光的一部分透过被覆树脂层20后，被玻璃纤维10的外周面全反射。由于该被全反射的光，在观察图像中形成与玻璃纤维10的外周的位置(被覆树脂层20的内周的位置)对应的暗部(阴影)。在没有产生偏心的情况下，如图5所示，从观察图像的中心C(被覆树脂层20的外周的中心)到暗部的距离左右均等。在产生偏心的情况下，如图6所示，从中心C到暗部的距离左右不均等。偏心量d越大，左右不均等的程度越大。

测定部35与控制部42可通信地连接。测定工序S3中得到的测定结果被发送到控制部42。控制部42对测定结果进行分析。具体而言，控制部42计算偏心量d的平均值a和标准偏差σ、并且以等级宽度1μm制作偏心量d的直方图。

控制部42基于分析结果，例如对模具33、加热炉31、或导辊36进行反馈控制。具体而言，控制部42以使偏心量d的平均值a和标准偏差σ满足a+3σ≤10μm的方式调整模具33的位置或倾斜度，或者调整光纤母材2的位置，或者调整导辊36的位置。即，涂布工序S3可以包含以满足a+3σ≤10μm的方式调整模具33的位置或倾斜度的工序。拉丝工序S1可以包含以满足a+3σ≤10μm的方式调整光纤母材2的位置的工序。卷取工序S6可以包含以满足a+3σ≤10μm的方式调整导辊36的位置的工序。在光纤1的制造方法中，一边进行这样的偏心调整，一边以使偏心量d的平均值a和标准偏差σ满足a+3σ≤10μm的方式涂布树脂组合物。

进一步，控制部42以在将等级宽度设为1μm时偏心量d的直方图显示为一个山型的方式调整模具33的位置或倾斜度，或者调整光纤母材2的位置，或者调整导辊36的位置。即，涂布工序S3可以包含以使偏心量d的直方图显示为一个山型的方式调整模具33的位置或倾斜度的工序。拉丝工序S1可以包含以使偏心量d的直方图显示为一个山型的方式调整光纤母材2的位置的工序。卷取工序S6可以包含以使偏心量d的直方图显示为一个山型的方式调整导辊36的位置的工序。在光纤1的制造方法中，一边进行这样的偏心调整，一边以使偏心量d的直方图在等级宽度为1μm时显示为一个山型的方式涂布树脂组合物。

控制部42始终持续监视拉丝中测定的偏心量d，在超过设定的阈值的情况下，例如发出警报。由此，操作者可以进行制造装置30的再调整或不良部的废弃。操作者可以一边观察偏心量d的测定结果，一边掌握偏心量d的状态，以使其进入良品的条件(a+3σ≤10μm、并且直方图为一个山型)的方式进行上述偏心调整。

控制部42例如可以构成为包括CPU(Central Processing Unit)等处理器、RAM(Random Access Memory)以及ROM(Read Only Memory)等存储器、触摸面板、鼠标、键盘、显示器等输入输出装置、网卡等通信装置的计算机系统。控制部42通过基于存储在存储器中的计算机程序的处理器的控制操作各硬件来实现控制部42的功能。

以往，有时仅取出以恒定的拉丝速度制造的光纤、即从光纤的良品获取开始前和结束后制造的光纤中测定数点处的剖面结构，进行偏心量的检查。但是，由于偏心量在光纤的长度方向上变化，因此可能会错过在良品获取过程中产生的偏心不良。在光纤的制造中，例如将3000km至4000km长度的光纤汇总为1批次进行拉丝。例如，即使在良品获取的两端偏心量的检查合格的批次中，由于在之后的着色树脂层的涂布工序中被分割为10km至150km，因此有时在偏心量的检查中为不合格。在不合格的情况下，将光纤废弃直至成为合格，因此不良废弃率的劣化和检查时间的增加成为问题。目前，上述的不良废弃率为1％左右。

在本实施方式涉及的光纤1的制造方法中，为了抑制偏心量d在拉丝中逐渐变差，在线测定和监视偏心量d，并基于测定结果进行反馈控制。由此，在光纤1的全长上抑制了偏心量d。结果，可以降低不良废弃率。

(实验例)

以下，对实验例进行说明。改变制造条件(拉丝条件)，制造了实施例1至7涉及的光纤。玻璃纤维的直径为125μm，光纤的直径为200μm。对于各实验例涉及的光纤，在1000m的范围内离线实施了1000个点以上的偏心量的测定。

表1为汇总了各实验例涉及的光纤的要素的表。表1示出了偏心量d的平均值a、3σ、a+3σ、1批次的不良废弃率、以及将等级宽度设为1μm时偏心量d的直方图所显示的山的数量。

[表1]

图7为示出实验例1涉及的玻璃纤维的偏心量波形的图。图7的横轴表示拉丝长度。拉丝长度对应于玻璃纤维的轴向的位置。纵轴表示玻璃纤维的偏心量。图8为实验例1涉及的玻璃纤维的偏心量的直方图和累积折线图。图8的横轴表示偏心量d的等级值。左边的纵轴表示频率。右边的纵轴表示累积。在实验例1涉及的光纤中，如图8所示，直方图是一个山型，如表1所示，通过维持a+3σ的值为10μm以下而进行拉丝，不良废弃率为0％。

图9为示出实验例3涉及的玻璃纤维的偏心量波形的图。图10为实验例3涉及的玻璃纤维的偏心量的直方图和累积折线图。在实验例3涉及的光纤中，如图9所示，直方图是两个山型，如表1所示，a+3σ的值超过10μm。实验例3涉及的光纤的不良废弃率超过80％。

在实验例6涉及的光纤中，批次的不良废弃率为1.1％。因此，在仅在良品获取的两端检查偏心量这样的以往的抽样检查中，非常难检测出不良部。在实验例7涉及的光纤中，批次的不良废弃率也低至9.10％，良好部超过9成。由此，难以在抽样检查中检测出不良部。根据本实施方式涉及的光纤1的制造方法，在拉丝中在线测定玻璃纤维10的偏心量d，因此可以容易地检测出不良部。进一步，基于偏心量d的测定结果，可以调节偏心量d。

如实验例2、3、5涉及的光纤那样，在直方图为2个山型的情况下，发生偏心量的波动(变动)，因此不良废弃率倾向于变高。

对于在与实验例1相同的条件下制造的实验例8涉及的光纤，在玻璃纤维的3000m以上的长度范围内在4000个点处测定了偏心量。可以确认，在实验例8涉及的光纤中，也与实验例1涉及的光纤同样地，直方图是一个山型，不良废弃率为0％。光纤的长度越长，不良部分的废弃越费事，因此不良废弃率的降低所产生的效果大。

以上，对实施方式和变形例进行了说明，但是本公开不一定限于上述的实施方式和变形例，在不脱离其主旨的范围内可以进行各种变更。上述实施方式和变形例也可以适当组合。

Claims (9)

1.一种光纤的制造方法，具有：

熔融光纤母材以拉丝玻璃纤维的工序；

在所述玻璃纤维的外周涂布树脂组合物的工序；以及

使涂布的所述树脂组合物固化的工序，其中，

对于所述玻璃纤维的中心轴从以所述树脂组合物的外周或所述树脂组合物固化而成的被覆树脂层的外周为基准的中心轴的、在垂直于所述玻璃纤维的中心轴的剖面上的偏心量，在所述玻璃纤维的50m以上的长度范围内测定50个点以上，

以使所述偏心量的平均值a和标准偏差σ满足a+3σ≤10μm的方式涂布所述树脂组合物。

2.根据权利要求1所述的光纤的制造方法，其中，

以在将等级宽度设为1μm时所述偏心量的直方图显示为一个山型的方式涂布所述树脂组合物。

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，

所述偏心量以20ms以下的采样周期进行测定。

4.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，

一边调整涂布所述树脂组合物的涂布装置的位置或倾斜度，一边涂布所述树脂组合物。

5.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，

一边调整所述光纤母材的位置、或配置在使所述树脂组合物固化的固化装置的正下方以转换光纤的行进方向的辊的位置，一边涂布所述树脂组合物。

6.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，

所述偏心量的测定在所述固化工序之前进行，将所述偏心量作为所述玻璃纤维从以所述树脂组合物的外周为基准的中心轴的偏心量进行测定。

7.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，

所述测定工序在所述固化工序之后进行，将所述偏心量作为所述玻璃纤维从以所述被覆树脂层的外周为基准的中心轴的偏心量进行测定。

8.一种光纤，具备：

玻璃纤维、和

覆盖所述玻璃纤维的外周的被覆树脂层，

对于所述玻璃纤维的中心轴从以所述被覆树脂层的外周为基准的中心轴的、在垂直于所述玻璃纤维的中心轴的剖面上的偏心量，在所述玻璃纤维的50km以上的长度范围内测定500个点以上时，所述偏心量的平均值a和标准偏差σ满足a+3σ≤10μm。

9.根据权利要求8所述的光纤，其中，

在将等级宽度设为1μm时，所述偏心量的直方图显示为一个山型。