JP2004203627A

JP2004203627A - 光ファイバ素線の製法

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Publication number: JP2004203627A
Application number: JP2002345749A
Authority: JP
Inventors: Migaku Onodera; 琢小野寺; Munehisa Fujimaki; 宗久藤巻
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】光ファイバ素線の線速が２０００ｍ／分を超える高速紡糸に際しても、光ファイバ素線の被覆径の変動量を０．５μｍ以下に抑えることができ、側圧特性の優れた光ファイバ素線を製造することができる製法を得ることにある。
【解決手段】溶融紡糸された光ファイバ裸線に樹脂を被覆して光ファイバ素線とし、この光ファイバ素線をターンプーリ２１を介して巻き取る際に、ターンプーリ２１の振動量を小さくし、１３μｍ以下にする。また、ターンプーリ２１の偏心量を小さくし、偏心量をｃ（μｍ）とし、回転数をｒ（ｒｐｍ）としたとき、ｃ×ｒ^２を４×１０^４以下にする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバ素線の製法に関し、その被覆径を均一とすることができるようにするものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、光ファイバ素線の製造に用いられる製造装置の一例を示すもので、図４中符号１は光ファイバ母材を示す。
この光ファイバ母材１は、加熱紡糸炉２内に配置され、その先端部が加熱されて光ファイバ裸線３が溶融紡糸されるようになっている。
【０００３】
溶融紡糸された光ファイバ裸線３は、冷却筒４に送られ、ここで冷却された後、第１コータ５に送られる。この第１コータ５には、一次被覆層となる紫外線硬化型樹脂や変性シリコーン樹脂などの硬化後のヤング率が比較的低い硬化性樹脂の未硬化状態の樹脂液が供給され、ここに入線した光ファイバ裸線３上に所定の厚さで、塗布されるようになっている。
【０００４】
一次被覆層となる樹脂液が塗布された光ファイバ裸線３は、ただちに第１硬化筒６に送られ、ここで紫外光の照射や加熱が行われて、樹脂液が硬化させられ、一次被覆層が形成される。
この一次被覆層が設けられた光ファイバ裸線３は、この後、第２コータ７に送られ、二次被覆層となる紫外線硬化型樹脂、シリコーン樹脂などの硬化後のヤング率が比較的高い硬化性樹脂の未硬化状態の樹脂液が一次被覆層上に所定の厚さで塗布され、第２硬化筒８に送られる。
【０００５】
第２硬化筒８では、二次被覆層となる樹脂液に紫外光の照射あるいは加熱が行われて樹脂液が硬化させられ、二次被覆層が形成されて、一次被覆層および二次被覆層が設けられた光ファイバ素線９となる。
この光ファイバ素線９は、ついでターンプーリ１０に送られ、ここでその走行方向が変換されたうえ、引き取りロール１１で引き取られ、ダンサーロール１２を介して巻き取りボビン１３に連続的に巻き取られるようになっている。
【０００６】
ところで、近年この光ファイバ素線の生産性の向上のために、紡糸速度、すなわち光ファイバ素線の走行速度（線速とも言う。）を、例えば２０００ｍ／分を超える高速とすることが行われている。
しかし、この光ファイバ素線の製造の高速化に伴って、製造される光ファイバ素線の一次被覆層および二次被覆層を合わせた全体の被覆層の被覆径がその長さ方向に変動する現象が目立ち、被覆径の変動量が増大する問題が生じている。
【０００７】
光ファイバ素線の被覆径が変動すると、その側圧特性に悪影響を及ぼすことが知られている。
図５は、光ファイバ素線の被覆径の変動量と、その伝送損失量と、巻き張力との関係を示すグラフである。ここでの光ファイバ素線は、一次被覆層および二次被覆層を構成する硬化性樹脂として、ウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂を用い、仕上外径（目標値）が２５０μｍのシングルモードのものである。
【０００８】
この光ファイバ素線の長さ１０００ｍ分をアルミニウム製ボビンに１層巻き付けときの束状態を標準とし、巻き張力および光ファイバ素線の被覆径を変化させたときの伝送損失の変動量（ｄＢ／ｋｍ）を示したグラフが、図５のグラフである。
【０００９】
図５のグラフから明らかなように、光ファイバ素線の被覆径の変動が大きいものは、側圧に起因する伝送損失量の増加が顕著になることがわかる。そして、伝送損失変動量を０．２ｄＢ／ｋｍ以下に抑えるには、巻き張力のいかんに関わらず、その被覆径の変動量を０．５μｍ以下とすべきであることがわかる。
【００１０】
しかしながら、従来の光ファイバ素線の製造方法では、紡糸速度が２０００ｍ／分を上回る高速紡糸になると、光ファイバ素線の被覆径の変動量を０．５μｍ以下とすることは困難であった。
このような光ファイバ素線の製法に関する先行技術文献としては、例えば以下のものが挙げられる。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−０１３３８０号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、光ファイバ素線の高速紡糸に際しても、光ファイバ素線の被覆径の変動量を０．５μｍ以下に抑えることができ、側圧特性の優れた光ファイバ素線を製造することができる製法を得ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、
請求項１にかかる発明は、溶融紡糸された光ファイバ裸線に樹脂を被覆して光ファイバ素線とし、この光ファイバ素線をターンプーリを介して巻き取る光ファイバ素線の製法において、
ターンプーリの振動量を１３μｍ以下にすることを特徴とする光ファイバ素線の製法である。
【００１４】
請求項２にかかる発明は、溶融紡糸された光ファイバ裸線に樹脂を被覆して光ファイバ素線とし、この光ファイバ素線をターンプーリを介して巻き取る光ファイバ素線の製法において、
ターンプーリの偏心量をｃ（μｍ）とし、回転数をｒ（ｒｐｍ）としたとき、ｃ×ｒ^２を４×１０^４以下にすることを特徴とする光ファイバ素線の製法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明者は、このような高速紡糸時の光ファイバ素線の被覆径の変動の原因を探求したところ、光ファイバ素線の製造時に光ファイバ素線が振動することが原因であり、さらにこの光ファイバ素線の振動の原因が製造中のターンプーリの微細な振動にあることを知見した。
【００１６】
ターンプーリは、光ファイバ素線の線速に応じて高周速で回転するが、動的バランスの影響などから回転中に微細な振動がどうしても生じる。
図１は、ターンプーリの一例を示すもので、このターンプーリ２１は、その回転軸２２がアーム２３の先端に回転自在に軸支されており、このアーム２３の基端は取付基台２４に強固に固定されている。
【００１７】
そして、前段の被覆工程で被覆層が設けられた光ファイバ素線２５は、鉛直方向の上方から走行して来てターンプーリ２１に入り、ここで走行方向が水平方向に変換されて、図示しない引き取りロールに引き取られる。
【００１８】
この際、ターンプーリ２１は、光ファイバ素線２５の走行に伴って回転しつつ、図１に示すように鉛直方向の上下方向にわずかに振動する。
このようなターンプーリ２１の微細な振動は、走行中の光ファイバ素線にも伝わり、第１コータや第２コータ付近を走行中の光ファイバ素線もこれに伴って振動することになり、この結果光ファイバ素線２５の被覆径がわずかに変動することになる。
【００１９】
このため、ターンプーリ２１の振動が小さいほど、光ファイバ素線２５の振動が小さくなり、光ファイバ素線２５の被覆径の変動量も小さくなる。
後述する実験例から、ターンプーリ２１の振動量が１３μｍ以下であれば、光ファイバ素線の被覆径の変動量が０．５μｍ以下となり、厚さの均一な被覆を行うことができ、側圧特性の優れた光ファイバ素線が製造できることが判明した。
【００２０】
本発明において、ターンプーリの振動量とは、ターンプーリの回転軸の振動の振幅を言うが、その測定には、図１のアーム２３の先端部に振動測定装置のセンサーを接触させて行う。
このターンプーリ２１の振動量を１３μｍ以下に抑えるためには、ターンプーリ２１の動的バランスを向上させることやターンプーリ２１の取付基台２４に対する取付強度を強固にすることなどの具体的な方策が挙げられる。
【００２１】
また、光ファイバ素線の被覆径の変動の原因として、ターンプーリ２１が偏心している場合もその原因であることが、本発明者の検討の結果明らかになった。ターンプーリ２１が偏心していると、ターンプーリ２１の外周面が回転時に正しい円軌跡を描かなくなり、周速が微細に変動する。このため、光ファイバ素線の走行速度が微少に変動し、第１コータおよび第２コータでの樹脂液との接触時間がわずかに変化し、光ファイバ素線の被覆径が変動することになる。
【００２２】
したがって、ターンプーリ２１の偏心量が小さいほど、光ファイバ素線の走行速度の変動が小さくなり、得られる光ファイバ素線の被覆径の変動量が小さくなる。そして、光ファイバ素線の被覆径の変動量が、ターンプーリ２１の偏心量ｃ（μｍ）と、回転数ｒ（ｒｐｍ）の二乗に比例することが本発明者によって見いだされた。
【００２３】
そして、後述する実験例から、ｃ×ｒ^２を４×１０^４以下とすることで、光ファイバ素線の被覆径の変動量を０．５μｍ以下に抑えることができることが判明した。
このｃ×ｒ^２を４×１０^４以下とするためには、例えばターンプーリ２１の偏心を少なくする、偏心の少ないターンプーリ２１を選択する、ターンプーリ２１の径を大きくして回転数ｒを小さくすることなどが具体的な対応策として挙げられる。
【００２４】
このような光ファイバ素線の製法によれば、光ファイバ素線の走行速度が２０００ｍ／分を上回る高速紡糸を実施した際にも、光ファイバ素線の被覆径の変動量を０．５μｍ以下に抑えることができ、被覆層の厚さが均一で、側圧特性の優れた光ファイバ素線を製造することができる。
【００２５】
以下、実験例を示す。
（例１）
線速２０００ｍ／分で光ファイバ素線を製造した際に、製造中のターンプーリの振動量と被覆径の変動量を調査した。ターンプーリの振動量は、ターンプーリを軸支するアームの先端部の振動の振幅を測定して求めた。このとき、動的バランスの異なる数種類のターンプーリを用いることで、ターンプーリの振動量を変化させた。
【００２６】
実験結果を図２に示す。このグラフから、光ファイバ素線の被覆径の変動量は、紡糸中のターンプーリの振動量と比例関係にあり、ターンプーリの振動量が大きくなるにしたがい被覆径の変動量が大きくなることがわかった。
光ファイバ素線の被覆径の変動量ｙ（μｍ）は、紡糸中のターンプーリの振動量ｘ（μｍ）を用いて、
ｙ＝０．０２５ｘ＋０．１７
の関係式で近似できることがわかる。
【００２７】
この結果から、ターンプーリの振動量が１３μｍ以下であれば、光ファイバ素線の被覆径が０．５μｍ以下に抑えられることがわかり、図５から、側圧特性の優れた光ファイバ素線を製造することが可能であることが明らかになった。
【００２８】
（例２）
異なる偏心量４、１０、１５μｍを持つターンプーリをそれぞれ使用し、かつ光ファイバ素線の走行速度を変化させてターンプーリの回転数を変化させたときの光ファイバ素線の被覆径の変動量を調査した。
【００２９】
実験結果を図３に示す。このグラフから、光ファイバ素線の被覆径の変動量は、ターンプーリの偏心量に比例し、この偏心量が小さいほど被覆径の変動量が小さくなることがわかった。
そして、光ファイバ素線の被覆径の変動量ｙ（μｍ）は、ターンプーリの偏心量ｃ（μｍ）に比例し、その傾きは、ターンプーリの回転数ｒ（ｒｐｍ）の二乗に比例し、
ｙ＝８×１０^６×ｒ^２×ｃ＋０．１５
の関係式で近似できることがわかる。
【００３０】
この関係式から、ｃ×ｒ^２が４×１０^４以下のとき、光ファイバ素線の被覆径の変動量が０．５μｍ以下となることがわかり、図５から側圧特性が優れた光ファイバ素線が製造することができることが明らかになった。
【００３１】
【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法によれば、線速が２０００ｍ／分を越える高速紡糸を実施しても、製造される光ファイバ素線の被覆径の変動量を０．５μｍ以下に抑えることができ、被覆層の厚さが長さ方向に均一で、側圧特性の優れた光ファイバ素線を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ素線の製法におけるターンプーリを示す概略構成図である。
【図２】本発明の実験例１の結果におけるターンプーリの振動量と被覆径変動量との関係を示す図表である。
【図３】本発明の実験例２の結果におけるターンプーリの偏心量と被覆径変動量との関係を示す図表である。
【図４】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５】光ファイバ素線の被覆径の変動量と側圧特性との関係を示す図表である。
【符号の説明】
２１・・・ターンプーリ

Claims

溶融紡糸された光ファイバ裸線に樹脂を被覆して光ファイバ素線とし、この光ファイバ素線をターンプーリを介して巻き取る光ファイバ素線の製法において、
ターンプーリの振動量を１３μｍ以下にすることを特徴とする光ファイバ素線の製法。
溶融紡糸された光ファイバ裸線に樹脂を被覆して光ファイバ素線とし、この光ファイバ素線をターンプーリを介して巻き取る光ファイバ素線の製法において、
ターンプーリの偏心量をｃ（μｍ）とし、回転数をｒ（ｒｐｍ）としたとき、ｃ×ｒ^２を４×１０^４以下にすることを特徴とする光ファイバ素線の製法。