JP2003165749A - 光ファイバ素線の製造方法およびこれを用いた光ファイバ素線の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定かつ連続的に、紫外線硬化型樹脂からな
る被覆層を形成した光ファイバ素線の高速製造を可能と
する光ファイバ素線の製造方法およびこれを用いた光フ
ァイバ素線の製造装置を提供する。 【解決手段】 光ファイバに紫外線硬化型樹脂を塗布
し、紫外線により紫外線硬化型樹脂を硬化させる光ファ
イバ素線の製造方法において、紫外線硬化型樹脂を、大
気圧よりも０〜２００Ｐａ低い気圧下で硬化させる光フ
ァイバ素線の製造方法。光ファイバ母材を溶融紡糸する
紡糸炉と、紡糸炉で紡糸された光ファイバを通過させて
光ファイバを冷却する冷却筒と、光ファイバに紫外線硬
化型樹脂を塗布する樹脂塗布装置と、紫外線硬化型樹脂
を硬化させる樹脂硬化装置とを備え、樹脂硬化装置に
は、光ファイバの通路内の気圧を大気圧よりも低くする
ための圧力調節手段が設けられている光ファイバ素線の
製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ裸線に
紫外線硬化型樹脂からなる被覆層を形成した光ファイバ
素線の製造方法およびこれを用いた光ファイバ素線の製
造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、光ファイバ素線の製造装置の一
例を示す概略構成図である。光ファイバ素線を製造する
には、まず、紡糸炉１内に石英系ガラスからなる光ファ
イバ母材２０を収め、常法により溶融紡糸して、石英系
ガラスからなる光ファイバ裸線２１を得る。次いで、こ
の光ファイバ裸線２１を冷却筒２内に送り、この冷却筒
２内に導入される冷却ガスによって光ファイバ裸線２１
を冷却する。次いで、冷却された光ファイバ裸線２１を
第１の樹脂塗布装置３内に導入し、ここで、光ファイバ
裸線２１上に紫外線硬化型樹脂からなる１次被覆樹脂液
が塗布される。次いで、１次被覆樹脂液が第１の樹脂硬
化装置４で紫外線照射により硬化され、１次被覆層が形
成される。次いで、１次被覆層が形成された光ファイバ
は、第２の樹脂塗布装置５、第２の樹脂硬化装置６へと
順次導かれ、１次被覆層上に２次被覆層が形成された光
ファイバ素線２２となる。このように製造された光ファ
イバ素線２２は、ターンプーリー７上を進行して方向を
変えられ、引き取り機８、ダンサー９を順次通過後、巻
き取り装置１０で巻き取られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、光フ
ァイバ素線の大量生産、コストダウンの要請から、光フ
ァイバ素線の製造工程が高速化され、光ファイバ素線の
製造が１０００ｍ／ｍｉｎ以上の高速で行なわれるよう
になっている。光ファイバ素線の製造の高速化に伴なっ
て、光ファイバに塗布された紫外線硬化型樹脂が硬化す
る際に発生する紫外線硬化型樹脂の揮発成分の量も増加
する。この揮発成分は、樹脂硬化装置内に設けられた光
ファイバの通路である石英管内壁に付着して、石英管を
透過する紫外線の強度を弱めるという問題があった。所
定強度の紫外線が紫外線硬化型樹脂に照射されないと、
紫外線硬化型樹脂の硬化が不完全となり、被覆層を形成
することができない。このように、紫外線硬化型樹脂の
硬化が不完全となるのを防ぐためには、定期的に光ファ
イバ素線の製造作業を中断して、石英管内壁を洗浄しな
ければならず、光ファイバ素線の連続生産性を妨げるこ
ととなる。

【０００４】そこで、従来、樹脂硬化装置内に設けられ
た石英管内に、空気や窒素などの気体を流すことによっ
て、紫外線硬化型樹脂の揮発成分を強制的に石英管内か
ら排出し、この揮発成分が石英管内壁に付着するのを防
いでいた。

【０００５】石英管内に空気や窒素などの気体を流す方
法では、光ファイバ素線の製造が高速化するに伴なって
揮発成分の発生量が増加するから、気体の流量も増加し
なければならない。なぜならば、気体の流量を増加しな
ければ、石英管内から揮発成分を完全に排出し切れない
からである。しかしながら、気体の流量を増加すると、
気体の流れによって、光ファイバが紡糸方向に対して垂
直な方向にぶれるという現象（以下、このような現象を
仮に「線ぶれ」と呼ぶ。）が発生する。このような現象
によって、以下に示すような問題が発生した。すなわ
ち、一般的に、紡糸中の光ファイバの外径はレーザ外径
測定器で測定されるので、正しい外径測定ができないと
いった問題や、被覆層形成後の光ファイバ素線内の光フ
ァイバ裸線が、中心軸からずれて、被覆層の厚みに偏り
を生じる（このような現象を以下、「偏心」と呼ぶ。）
量が大きくなるといった問題が発生した。このように、
石英管内に空気や窒素などの気体を流す方法では、紡糸
速度の高速化に伴なって、光ファイバがぶれるため、安
定した製品の製造ができなかった。言い換えれば、この
方法では、紡糸速度が制限されてしまうため、紡糸速度
を高速化することはできなかった。

【０００６】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、安定かつ連続的に、紫外線硬化型樹脂からなる被覆
層を形成した光ファイバ素線の高速製造を可能とする光
ファイバ素線の製造方法およびこれを用いた光ファイバ
素線の製造装置を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題は、石英系ガラ
スからなる光ファイバに紫外線硬化型樹脂を塗布し、紫
外線により該紫外線硬化型樹脂を硬化させる光ファイバ
素線の製造方法において、前記紫外線硬化型樹脂を、大
気圧よりも低い気圧下で硬化させる光ファイバ素線の製
造方法によって解決できる。前記紫外線硬化型樹脂を、
大気圧よりも０〜２００Ｐａ低い気圧下で硬化させるこ
とが好ましい。また、前記課題は、光ファイバ母材を溶
融紡糸する紡糸炉と、該紡糸炉で紡糸された光ファイバ
を通過させて該光ファイバを冷却する冷却筒と、該光フ
ァイバに紫外線硬化型樹脂を塗布する樹脂塗布装置と、
該紫外線硬化型樹脂を硬化させる樹脂硬化装置とを備え
た光ファイバ素線の製造装置であって、前記樹脂硬化装
置には、前記光ファイバの通路内の気圧を大気圧よりも
低くするための圧力調節手段が設けられている光ファイ
バ素線の製造装置によって解決できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、光ファイバ素線の製造装置の一例を示す概略構
成図である。図２は、本発明の光ファイバ素線の製造装
置を構成する樹脂硬化装置および樹脂硬化装置に設けら
れた圧力調節手段を示す概略正面図である。本発明の光
ファイバ素線の製造装置は、樹脂硬化装置に、光ファイ
バの通路となる石英管内の気圧を大気圧よりも低くする
ための圧力調節手段が設けられたものである。また、本
発明の光ファイバ素線の製造装置には、これを構成する
各部の動作を制御するための制御部（図示略）が設けら
れている。

【０００９】ここで、第１の樹脂硬化装置４および第２
の樹脂硬化装置６は、ほぼ同じ構造であるから、第１の
樹脂硬化装置４を例示して、その構成について説明す
る。第１の樹脂硬化装置４は、第１の樹脂塗布装置３で
紫外線硬化型樹脂が塗布された光ファイバが通過する内
径５〜３０μｍ程度の円筒形の石英管１１と、石英管１
１の外側から紫外線を照射する紫外線源（図示略）と、
内面に紫外線反射層を有する外壁１２とから概略構成さ
れている。

【００１０】この第１の樹脂硬化装置４に付設されてい
る圧力調節手段は、外壁１２の外面上部かつ石英管１１
の鉛直上方に設けられた吸引冶具１３と、吸引冶具１３
に直交するように設けられた吸引ダクト１４と、吸引ダ
クト１４の中途に設けられた吸引圧調節弁１５と、石英
管１１内の圧力を測定する圧力センサ１６とから概略構
成されている。また、吸引ダクト１４の吸引冶具１３と
接続されていない側の端部には、図示略の真空ポンプな
どの減圧装置が接続されている。この真空ポンプによ
り、石英管１１内の雰囲気（通常、空気）が図中の矢印
方向に吸引され、石英管１１内の気圧が大気圧よりも低
くなるようになっている。

【００１１】吸引冶具１３および吸引ダクト１４の形状
は特に限定されるものではないが、円筒形が好ましい。
また、吸引冶具１３は、金属材料、セラミックス、耐熱
性プラスチック、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲ
Ｐ）、エンジニアリングプラスチックなどの材料で形成
されている。また、吸引ダクト１４としては、一般的
に、アルミニウム製、ステンレス製などのものが市販さ
れているが、これらに特に限定されるものではない。吸
引圧力調節弁１５は、自在に開閉できるようになってい
る。吸引圧力調節弁１５の開閉度合を調節することによ
り、石英管１１内の気圧を、任意に設定できるようにな
っている。圧力センサ１６は、外壁１２の外面から、石
英管１１の鉛直下方の出口部近傍に設けられている。こ
の圧力センサ１６により、石英管１１内の気圧が常に測
定されるようになっている。この測定結果を基にして、
図示略の制御部により、石英管１１内の気圧が任意の値
となるように、石英管１１内の雰囲気を吸引する圧力を
自動的に調節できるようになっている。

【００１２】第２の樹脂硬化装置６には、上記の第１の
樹脂硬化装置４に付設されている圧力調節手段と同様な
圧力調節手段が付設されている。また、この例の光ファ
イバ素線の製造装置においては、樹脂塗布装置および樹
脂硬化装置を２個設け、これに応じて石英管内の圧力を
調節する圧力調節手段を２個設けたが、本発明の光ファ
イバ素線の製造装置にあっては、圧力調節手段が、樹脂
硬化装置の数に応じて１個以上設けられている。すなわ
ち、樹脂硬化装置１個につき、圧力調節手段が１個設け
られている。

【００１３】以下、本発明の光ファイバ素線の製造方法
を説明する。まず、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法、ＣＶＤ法、Ｍ
ＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法、ロッドインチューブ法などの公
知の方法により得られた光ファイバ母材２０を、紡糸炉
１で加熱して溶融紡糸し、光ファイバ裸線２１を得る。
次いで、光ファイバ裸線２１を冷却筒２で冷却した後、
第１の樹脂塗布装置３に導く。第１の樹脂塗布装置３に
おいては、ウレタンアクリレート系またはエポキシアク
リレート系の紫外線硬化型樹脂からなる１次被覆樹脂液
がそのダイポットに供給されていて、光ファイバ裸線２
１の表面上に１次被覆樹脂液が塗布される。次いで、１
次被覆樹脂液が後段の第１の樹脂硬化装置４で紫外線照
射により硬化され、１次被覆層が形成される。

【００１４】第１の樹脂硬化装置４において、１次被覆
樹脂液が紫外線照射により硬化される際には、石英管１
１内の気圧が、上述の圧力調節手段によって、大気圧よ
りも０〜２００Ｐａ程度低くすることが好ましく、大気
圧よりも０〜１００Ｐａ程度低くすることがより好まし
い。石英管１１内の気圧が大気圧よりも高いと、光ファ
イバの線ぶれや偏心が発生する上に、石英管１１の内壁
に紫外線硬化型樹脂の揮発成分が付着し、好ましくな
い。一方、石英管１１内の気圧が大気圧よりも低く、石
英管１１内の気圧と大気圧との差が２００Ｐａを超える
と、紡糸速度を高速にした際に線ぶれが発生することが
ある。

【００１５】次いで、１次被覆層が形成された光ファイ
バを、第２の樹脂塗布装置５に導く。第２の樹脂塗布装
置５においては、ウレタンアクリレート系またはエポキ
シアクリレート系の紫外線硬化型樹脂からなる２次被覆
樹脂液がそのダイポットに供給されていて、１次被覆層
の表面上に２次被覆樹脂液が塗布される。次いで、２次
被覆樹脂液が後段の第２の樹脂硬化装置６で紫外線照射
により硬化され、２次被覆層が形成されて、光ファイバ
素線２２となる。第２の樹脂硬化装置６において、２次
被覆樹脂液が紫外線照射により硬化される際には、第２
の樹脂硬化装置６内の石英管（図示略）内の気圧が、上
述の第１の樹脂硬化装置４に設けられたのと同様な圧力
調節手段（図示略）によって、大気圧よりも０〜２００
Ｐａ程度低くすることが好ましく、大気圧よりも０〜１
００Ｐａ程度低くすることがより好ましい。

【００１６】このように製造された光ファイバ素線２２
は、ターンプーリー７上を進行して方向を変えられ、引
き取り機８、ダンサー９を順次通過後、巻き取り装置１
０で巻き取られる。

【００１７】このように本発明の光ファイバ素線の製造
方法によれば、石英管内の気圧を大気圧よりも低くする
ことにより、石英管内壁に紫外線硬化型樹脂の揮発成分
が付着するのを防止することができる。したがって、紫
外線硬化型樹脂からなる光ファイバ素線の被覆層を効率
良く硬化させることができる。また、従来の光ファイバ
素線の製造方法のように、石英管内に空気や窒素などの
気体を流す必要がないから、光ファイバ素線の線ぶれ量
および偏心量が少なくなる。さらに、本発明の光ファイ
バ素線の製造方法は、光ファイバ素線の線ぶれ量および
偏心量が少ないから、紡糸速度を速くすることができる
から、製造効率が向上し、製造コストを低減することが
できる。

【００１８】以下、図１および図２を用いて具体的な実
施例を示して、本発明の効果を明らかにする。 （実施例）石英系ガラスからなる光ファイバ母材２０を
用いて、溶融紡糸、被覆を行ない、外径２５０μｍの光
ファイバ素線２２を製造した。被覆材としては、１次被
覆層、２次被覆層ともにウレタンアクリレート系紫外線
硬化型樹脂を使用した。紡糸速度を１２００ｍ／ｍｉｎ
とした。また、１次被覆層および２次被覆層の形成時に
おける石英管内の雰囲気を吸引する力（以下、「吸引圧
力」と略す。）を変化させ、石英管内の気圧を変化させ
て、製造条件の異なる数種の光ファイバ素線２２を製造
した。 （１）線ぶれ量および偏心量 石英管内の吸引圧力を大きくしていった時の線ぶれ量お
よび偏心量の変化量を、調査した。線ぶれ量は、外径測
定器のデータを用いて算出した値である。市販の外径測
定器（例えば、アンリツ社製、型番：ＫＬ１５１Ａな
ど）は、外径の測定だけでなく、視野範囲内の位置出力
測定も可能である。今回はその位置出力データを用いて
算出したものである。また、測定は、試料長１０ｋｍの
ものについて各１０本実施した。結果を表１および図３
に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１および図３の結果から、吸引圧力が０
〜１５０Ｐａのときに、線ぶれ量および偏心量は僅かで
あることが確認された。さらに、吸引圧力が０〜１００
Ｐａであれば、線ぶれ量および偏心量はほとんど変化し
ないことが確認された。

【００２１】（２）石英管の汚れ 石英管内の雰囲気を吸引しながら（以下、「陰圧方式」
とする。）、光ファイバ素線２２を、紡糸速度１２００
ｍ／ｍｉｎで約１０００ｋｍ紡糸した時と、石英管内に
空気や窒素などの気体を流しながら（以下、「陽圧方
式」とする。）、光ファイバ素線２２を、紡糸速度１２
００ｍ／ｍｉｎで約１０００ｋｍ紡糸した時の石英管内
壁の汚れを、照度測定器を用いて比較した。紡糸前の石
英管の照度を示す値を１００とすると、陰圧方式で紡糸
した後の石英管の照度を測定した時の出力値が９８であ
ったのに対し、陽圧方式で紡糸した後の石英管の照度の
出力値は７２であった。したがって、陽圧方式の方が、
石英管の汚れがひどいことが確認できた。 （３）被覆層の硬化度 上記の紡糸で得られた光ファイバ素線２２の被覆層の硬
化度測定を行なった。陰圧方式で得られた紫外線硬化型
樹脂からなる被覆層の硬化度を１００とすると、陽圧方
式で得られた紫外線硬化型樹脂からなる被覆層の硬化度
は８７であった。したがって、陰圧方式の方が石英管の
汚れが少なく、紫外線硬化型樹脂を効率良く硬化させる
ことができるということが確認された。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ファイ
バ素線の製造方法は、石英系ガラスからなる光ファイバ
に紫外線硬化型樹脂を塗布し、紫外線により該紫外線硬
化型樹脂を硬化させる光ファイバ素線の製造方法におい
て、前記紫外線硬化型樹脂を、大気圧よりも低い気圧下
で硬化させるから、樹脂硬化装置内の石英管内壁への揮
発成分の付着を防ぐことがき、紫外線硬化型樹脂を効率
良く硬化させることができる。また、石英管内に空気や
窒素などの気体を流す必要がないから、光ファイバ素線
の線ぶれ量および偏心量が少なくなる。さらに、紡糸速
度を速くすることができるから、製造効率が向上し、製
造コストを低減することができる。また、本発明の光フ
ァイバ素線の製造装置は、光ファイバ母材を溶融紡糸す
る紡糸炉と、該紡糸炉で紡糸された光ファイバを通過さ
せて該光ファイバを冷却する冷却筒と、該光ファイバに
紫外線硬化型樹脂を塗布する樹脂塗布装置と、該紫外線
硬化型樹脂を硬化させる樹脂硬化装置とを備えた光ファ
イバ素線の製造装置であって、前記樹脂硬化装置には、
前記光ファイバの通路内の気圧を大気圧よりも低くする
ための圧力調節手段が設けられているから、樹脂硬化装
置内の石英管内の気圧を大気圧よりも低くすることがで
きるから、樹脂硬化装置内の石英管内壁への揮発成分の
付着を防ぐことがき、紫外線硬化型樹脂を効率良く硬化
させることができる。また、光ファイバ素線の線ぶれ量
および偏心量が少なくすることができるから、紡糸速度
も速くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 光ファイバ素線の製造装置の一例を示す概略
構成図である。

【図２】 本発明の光ファイバ素線の製造装置を構成す
る樹脂硬化装置および樹脂硬化装置に設けられた圧力調
節手段を示す概略正面図である。

【図３】 石英管内の吸引圧力と光ファイバ素線の線ぶ
れ量および偏心量の変化量との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１・・・紡糸炉、２・・・冷却筒、３・・・第１の樹脂塗布装
置、４・・・第１の樹脂硬化装置、５・・・第２の樹脂塗布装
置、６・・・第２の樹脂硬化装置、７・・・ターンプーリー、
８・・・引き取り機、９・・・ダンサー、１０・・・巻き取り
機、１１・・・石英管、１２・・・外壁、１３・・・吸引冶具、
１４・・・吸引ダクト、１５・・・吸引圧調節弁、１６・・・圧
力センサ、２０・・・光ファイバ母材、２１・・・光ファイバ
裸線、２２・・・光ファイバ素線

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H050 BA03 BA13 BA18 BA22 BA25 BA32 BB02W BB33W BD05 4G060 AA01 AA03 AC00 AC15 AD22 AD43 AD54 AD58

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石英系ガラスからなる光ファイバに紫外
   線硬化型樹脂を塗布し、紫外線により該紫外線硬化型樹
   脂を硬化させる光ファイバ素線の製造方法において、 前記紫外線硬化型樹脂を、大気圧よりも低い気圧下で硬
   化させることを特徴とする光ファイバ素線の製造方法。
2. 【請求項２】 前記紫外線硬化型樹脂を、大気圧よりも
   ０〜２００Ｐａ低い気圧下で硬化させることを特徴とす
   る請求項１記載の光ファイバ素線の製造方法。
3. 【請求項３】 光ファイバ母材を溶融紡糸する紡糸炉
   と、該紡糸炉で紡糸された光ファイバを通過させて該光
   ファイバを冷却する冷却筒と、該光ファイバに紫外線硬
   化型樹脂を塗布する樹脂塗布装置と、該紫外線硬化型樹
   脂を硬化させる樹脂硬化装置とを備えた光ファイバ素線
   の製造装置であって、 前記樹脂硬化装置には、前記光ファイバの通路内の気圧
   を大気圧よりも低くするための圧力調節手段が設けられ
   ていることを特徴とする光ファイバ素線の製造装置。