JP2004302373A

JP2004302373A - Optical fiber coating method and coating device

Info

Publication number: JP2004302373A
Application number: JP2003098186A
Authority: JP
Inventors: Toru Ogura; 徹小倉; Takahito Miyoshi; 孝仁三好; Yukio Shirokura; 幸夫白倉
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2004-10-28

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a coating device capable of performing coating to a primary coated optical fiber with coating material having a sufficient function without degrading the optical fiber at coating. <P>SOLUTION: This coating method comprizes forming a coating layer 41a to a primary coated optical fiber 42 consisting essentially of PMMA (polymethyl methacrylate) using a coating device 20, forming heat insulation faces in faces 46a, 45a of the nipple frame enclosure 45 of a nipple body 46 facing to the optical fiber 42 and forming the coating layer 41a which coats the optical fiber 42 at an egress 20a after coating resin 41 is flown through a conduit 47. The fluidity of the coating resin 41 is maintained and thermal damage to the optical fiber 42 is suppressed by controlling the thermal conductivity of the thermal insulation faces 46a,45a to be≤2W/(mxK). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ素線に被覆する被覆装置及び方法並びに光ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック光ファイバ（以下、光ファイバと称する場合がある）は、石英系光ファイバと較べると、光の伝送損失が大きいものの、大口径化による接続容易性、端末加工容易性、高精度調芯機構が不要になるメリット、コネクター部分の低コスト化、人体への突き刺し災害による危険性の低さ、高い柔軟性による易加工性、易敷設性、耐振動性、低価格などのメリットから、家庭や、車載用途で注目されているだけでなく、高速データ処理装置の内部配線やＤＶＩ（ＤｉｇｉｔａｌＶｉｄｅｏＩｎｔｅｒｆａｃｅ）リンクなど極短距離、大容量ケーブルとしても利用が検討されている。
【０００３】
プラスチック光ファイバは、プラスチック光ファイバ素線（以下、光ファイバ素線又は素線と称する場合がある）の曲げ・耐候性の向上、吸湿による性能低下抑制、引っ張り強度の向上、耐踏付け性付与、難燃性付与、薬品による損傷からの保護、外部光線によるノイズ防止、着色などによる商品価値の向上、等を目的として光ファイバ素線の表面に１層以上の被覆層を設けて使用することが一般的である。被覆層の付与方法としては、金属電線の被覆に習い、熱可塑製樹脂を溶融押出しして、芯線表面に流して固化させる方法が一般的に多く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献】
特開２００１−１７４６７７号公報（第３−４頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プラスチック光ファイバは金属電線と異なり、熱に弱いため、被覆用の熱溶融した樹脂の温度が高いと、芯線が収縮したり、コアとクラッドの界面が凸凹になって、構造不整を発現し、伝送損失が著しく増加して性能の悪化を招く問題がある。また、被覆材料が芯線に融着すると、ファイバをコネクターに接続する端末の処理工程で、スムーズに被覆を除去出来ず、時間をロスしたり、芯線を曲げてしまう事もある。特にシングルモード以外の、コア内に段階的、或いは連続的に屈折率分布を持たせた屈折率分布型（ＧＩ型）においては、被覆時の熱によって、屈折率分布が乱れてしまい、損失が増大する他、帯域が狭くなり、データの高速伝送に支障が出る場合がある。
【０００６】
これを抑制する為に、被覆材料に可塑剤などを添加し流動特性を改善して被覆時の被覆樹脂の押出し温度を下げることが検討されているが、被覆後の経時で、被覆材料中の可塑剤などが光ファイバ側に移行し、性能劣化を招く懸念があり好ましくない。また、溶融温度の高い汎用材料などを用い、被覆時に多少温度が上がってしまうのはやむを得ないとして、被覆後に急速に冷却し、出来るだけ加熱の影響を少なくする方法も考えられるが、完全に熱の影響を排除するのは困難なだけでなく、被覆材料の急速な冷却固化により被覆樹脂内部に歪みが残り、これが、その後の保存などの間に緩和して、芯線にストレスを与え、伝送損失の増大、帯域の悪化を招く。被覆材料自身を改質して流動温度を下げる検討も行われているが、流動温度を下げると、被覆材料が弱くなる傾向があり、折角光ファイバの性能を低下させずに被覆が出来ても、素線を充分保護できなくなる問題がある。
【０００７】
これらの問題を出来るだけ実害が少なくなるように、総合的に判断して、少し高めの流動開始温度を持つ被覆材料を使用せざるを得ない事が多いが、光ファイバの被覆による熱劣化をなくす事は困難で、被覆時の多少の伝送損失増加、帯域の低下はやむを得ない所であった。
【０００８】
本発明の目的は、被覆時に光ファイバ素線を劣化させる事なく、充分な機能を持った被覆材料で被覆を行うことが出来る被覆装置及び被覆方法並びにその方法により製造された光ファイバを提供する事にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、光ファイバ素線に被覆材（被覆材料）を被覆するニップル口金またはニップル本体の光ファイバ素線に面する表面の一部または全部を熱伝導率が２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、より好ましくは１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料で成る事によって、本課題を解決出来ることを見出した。なお、本発明において熱伝導率の単位は、１．１６３Ｗ／（ｍ・Ｋ）＝１ｋｃａｌ／（ｍ・ｈ・Ｋ）を用いる。
【００１０】
本発明の被覆装置は、光ファイバ素線に溶融した被覆材料を素線外周に被覆する被覆部が備えられた被覆装置において、前記被覆部内部の前記光ファイバ素線に面する箇所の少なくとも一部が、熱伝導率が２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料で形成されている。前記被覆部は、ダイスとニップルとを備えており、前記ダイスと前記ニップルとから前記被覆部材の流路が形成されていることが好ましい。前記被覆部が、ダイスとニップルと前記ニップルを保持するニップル本体とを備えているときには、前記ダイスと前記ニップルと前記ニップル本体とから前記被覆部材の流路が形成されていることが好ましい。この場合において、前記ニップルとニップル本体との前記光ファイバ素線に面する箇所の少なくとも一部の熱伝導率が、２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料で形成されていることが好ましい。また、前記ニップル（ニップル口金及びニップル本体）の前記光ファイバ素線に面する箇所の少なくとも一部の熱伝導率が、２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料で形成されていることが好ましく、すべての部位が熱伝導率が、２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料で形成されていることがより好ましい。前記被覆部の前記光ファイバ素線に面する箇所が、ガラス，セラミックス，プラスチックのうち少なくとも１つを材料として含むことが好ましい。なお、場合によっては木材を用いることもできる。前記被覆部の前記光ファイバ素線に面する箇所が、複数部材もしくは積層体からなり、前記光ファイバ素線に面する内側の部材もしくは層の熱伝導率が、２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料で形成されていることが好ましい。前記被覆部が、ニップル口金と前記ニップル口金を保持するニップル本体とを含むことが好ましい。なお、ニップル口金と前記口金を保持するニップル本体は一体で成形されていても良い。
【００１１】
本発明の被覆方法は、光ファイバ素線に被覆部を用いて溶融した被覆材料から素線外周に被覆層を形成する被覆方法において、前記被覆部の前記光ファイバ素線に面する箇所の少なくとも一部に、熱伝導率が２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料を用いる。前記被覆部がニップル口金とニップル本体とを含むことが好ましい。前記光ファイバ素線が熱可塑性のプラスチックから形成されていることが好ましい。前記プラスチックの主原料がアクリル樹脂であることが好ましい。前記光ファイバ素線のコア部が屈折率に分布を有することが好ましい。前記光ファイバ素線がグレーデッドインデックス型であることが好ましい。
【００１２】
前記被覆部の前記光ファイバ素線に面する箇所が、ガラス，セラミックス，プラスチック，木材のうち少なくとも１つを材料として形成されたものを用いることが好ましい。前記被覆材料が、ポリエチレン，ポリプロピレン，エチレン−酢酸ビニル共重合体，ナイロン，エチレンエチルアクリレート，塩化ビニルのうち少なくとも１つを含むことが好ましい。本発明は、前記被覆方法によって前記光ファイバ素線に被覆した被覆層を有する光ファイバも含まれる。前述した被覆方法に用いられる光ファイバ製造設備も含まれる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明において用いられる光ファイバ素線は、被覆時の溶融樹脂温度によって、素線の劣化の可能性がある全ての種類、材質などが含まれる。以降の記述はクラッド部からコア部へ連続的に屈折率の変化する屈折率分布型（グレーデッドインデックス型、ＧＩ型）プラスチック光ファイバ素線について記述するが、シングルモード、ステップインデックス、など他の屈折率プロファイルを持つプラスチック光ファイバにも、適用する事が出来る。
【００１４】
以下、実施の形態を例示するが、この例示はあくまで本発明を詳細に説明するためのものであり、本発明を何ら制限する物ではない。
【００１５】
光伝送体、特にプラスチック光ファイバを作るための材料は、光伝送の機能を損なわない限りにおいて特に限定されるものではない。特に材料として好ましく用いられるものとしては、光透過性が高い有機材料がある。例えば、以下のような（メタ）アクリル酸エステル類（フッ素不含（メタ）アクリル酸エステル（ａ），含フッ素（メタ）アクリル酸エステル（ｂ）），スチレン系化合物（ｃ），ビニルエステル類（ｄ），ポリカーボネート類等を例示することができ、これらのホモポリマー、あるいはこれらモノマーの２種以上からなる共重合体、およびホモポリマー及び／または共重合体の混合物が挙げられる。これらのうち、（メタ）アクリル酸エステル類を組成として含むものが好ましく用いることができる。
【００１６】
以上に挙げた重合性モノマーとして具体的に、（ａ）フッ素不含メタクリル酸エステルおよびフッ素不含アクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ジフェニルメチル、トリシクロ［５・２・１・０^２，６］デカニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート等が挙げられ、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸−ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸フェニル等が挙げられる。また、（ｂ）含フッ素アクリル酸エステルおよび含フッ素メタクリル酸エステルとしては、２，２，２ −トリフルオロエチルメタクリレート、２，２，３，３ −テトラフルオロプロピルメタクリレート、２，２，３，３，３ −ペンタフルオロプロピルメタクリレート、１ −トリフルオロメチル−２，２，２ −トリフルオロエチルメタクリレート、２，２，３，３，４，４，５，５ −オクタフルオロペンチルメタクリレート、２，２，３，３，４，４ −ヘキサフルオロブチルメタクリレート等が挙げられる。さらに、（ｃ）スチレン系化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。さらには、（ｄ）ビニルエステル類としては、ビニルアセテート、ビニルベンゾエート、ビニルフェニルアセテート、ビニルクロロアセテート等が挙げられる。勿論、これらに限定されるものではなく、モノマーの単独あるいは共重合体からなるポリマーの屈折率がクラッド部のそれに比べて同等かあるいはそれ以上になるように構成モノマーの種類，組成比を組むことが好ましい。
【００１７】
さらに、光学部材を近赤外光用途に用いる場合は、構成するＣ−Ｈ結合に起因した吸収損失が起こるために、特許３３３２９２２号公報などに記載されているような重水素化ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ−ｄ^８）、ポリトリフルオロエチルメタクリレート（Ｐ３ＦＭＡ）、ポリヘキサフルオロイソプロピル２−フルオロアクリレート（ＨＦＩＰ２−ＦＡ）などを始めとする、Ｃ−Ｈ結合の水素原子を重水素原子やフッ素などで置換した重合体を用いることで、この伝送損失を生じる波長域を長波長化することができ、伝送信号光の損失を軽減することができる。なお、原料モノマーは重合後の透明性を損なわないためにも、不純物や散乱源となる異物は重合前に十分に低減することが望ましい。
【００１８】
合成樹脂製光ファイバー（プラスチック光ファイバ）は、モノマーを重合させてプリフォームを製造する必要がある。モノマーの重合反応を開始させる開始剤としては、例えば、ラジカルを生成するものとして、過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサネート（ＰＢＯ）、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシド（ＰＢＤ）、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート（ＰＢＩ）、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）バラレート（ＰＨＶ）などのパーオキサイド系化合物が挙げられる。また、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２’−アゾビス（２−メチルプロパン）、２，２’−アゾビス（２−メチルブタン）、２，２’−アゾビス（２−メチルペンタン）、２，２’−アゾビス（２，３−ジメチルブタン）、２，２’−アゾビス（２−メチルヘキサン）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルペンタン）、２，２’−アゾビス（２，３，３−トリメチルブタン）、２，２’−アゾビス（２，４，４−トリメチルペンタン）、３，３’−アゾビス（３−メチルペンタン）、３，３’−アゾビス（３−メチルヘキサン）、３，３’−アゾビス（３，４−ジメチルペンタン）、３，３’−アゾビス（３−エチルペンタン）、ジメチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、ジエチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）などのアゾ系化合物が挙げられる。なお、重合開始剤は勿論これらに限定されるものではなく、２種類以上を併用してもよい。
【００１９】
重合度の調整のために連鎖移動剤を使う事ができる。連鎖移動剤については、併用する重合性モノマーの種類に応じて、適宜、種類および添加量を選択できる。各モノマーに対する連鎖移動剤の連鎖移動定数は、例えば、ポリマーハンドブック第３版（Ｊ．ＢＲＡＮＤＲＵＰおよびＥ．Ｈ．ＩＭＭＥＲＧＵＴ編、ＪＯＨＮＷＩＬＥＹ＆ＳＯＮ発行）を参照することができる。また、該連鎖移動定数は大津隆行、木下雅悦共著「高分子合成の実験法」化学同人、昭和４７年刊を参考にして、実験によっても求めることができる。
【００２０】
連鎖移動剤としては、アルキルメルカプタン類（例えば、ｎ−ブチルメルカプタン、ｎ−ペンチルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ラウリルメルカプタン、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタン等）、チオフェノール類（チオフェノール、ｍ−ブロモチオフェノール、ｐ−ブロモチオフェノール、ｍ−トルエンチオール、ｐ−トルエンチオール等）などを用いることが好ましい。特に、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ラウリルメルカプタン、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタンのアルキルメルカプタンを用いるのが好ましい。また、Ｃ−Ｈ結合の水素原子が重水素原子やフッ素原子で置換された連鎖移動剤を用いることもできる。なお、前記連鎖移動剤は、勿論これらに限定されるものではなく、これら連鎖移動剤は２種類以上を併用してもよい。
【００２１】
プラスチック光ファイバの中心部であるコア部が、コア部の中心から外周方向に向かって屈折率分布を有する、屈折率分布型プラスチック光ファイバ（グレーデッドインデックス型光ファイバ、以下、ＧＩ型光ファイバと称する）の場合には、コア部を形成する重合体に複数の屈折率を有する重合体の組合せやその共重合体を用いるか、または、ポリマーマトリクスに屈折率分布を付与するための添加剤（以下、ドーパントと称する）を添加する必要がある。
【００２２】
ドーパントは、併用する前記重合性モノマーの屈折率と異なる化合物である。その屈折率差は０．００５以上であるのが好ましい。ドーパントは、これを含有する重合体が無添加の重合体と比較して、屈折率が高くなる性質を有する。これらは、特許３３３２９２２号公報や特開平５−１７３０２６号公報に記載されているような、モノマーの合成によって生成される重合体との比較において溶解性パラメータとの差が７（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２以内であると共に、屈折率の差が０．００１以上であり、これを含有する重合体が無添加の重合体と比較して屈折率が変化する性質を有し、重合体と安定して共存可能で、且つ前述の原料である重合性モノマーの重合条件（加熱および加圧等の重合条件）下において安定であるものを、いずれも用いることができる。
【００２３】
また、ドーパントは重合性化合物であってもよく、重合性化合物のドーパントを用いた場合は、これを共重合成分として含む共重合体がこれを含まない重合体と比較して、屈折率が上昇する性質を有するものを用いることが好ましい。上記性質を有し、重合体と安定して共存可能で、且つ前述の原料である重合性モノマーの重合条件（加熱および加圧等の重合条件）下において安定であるものを、ドーパントとして用いることができる。本実施の形態では、コア部形成用重合性組成物にドーパントを含有させ、コア部を形成する工程において界面ゲル重合法により重合の進行方向を制御し、屈折率調整剤の濃度に傾斜を持たせ、コア部に屈折率調整剤の濃度分布に基づく屈折率分布構造を形成するのが好ましい。（以下、屈折率の分布を有するコア部を「屈折率分布型コア部」と称する）。屈折率分布型コア部を形成することにより、得られる光学部材は広い伝送帯域を有する屈折率分布型プラスチック光学部材となる。
【００２４】
前記ドーパントとしては、例えば、安息香酸ベンジル（ＢＥＮ）、硫化ジフェニル（ＤＰＳ）、リン酸トリフェニル（ＴＰＰ）、フタル酸ベンジル−ｎ−ブチル（ＢＢＰ）、フタル酸ジフェニル（ＤＰＰ）、ビフェニル（ＤＰ）、ジフェニルメタン（ＤＰＭ）、リン酸トリクレジル（ＴＣＰ）、ジフェニルスルホキシド（ＤＰＳＯ）などが挙げられ、中でも、ＢＥＮ、ＤＰＳ、ＴＰＰ、ＤＰＳＯが好ましい。また、ドーパントは、例えばトリブロモフェニルメタクリレートのように重合性化合物でもよく、その場合、マトリックスを形成する際に、重合性モノマーと重合性ドーパントとを共重合させるので、種々の特性（特に光学特性）の制御がより困難となるが、耐熱性の面では有利となる可能性がある。屈折率調整剤の、コア部における濃度および分布を調整することによって、プラスチック光ファイバの屈折率を所望の値に変化させることができる。その添加量は、用途および組み合わされるコア部原料などに応じて適宜選ばれる。
【００２５】
樹脂組成物は前述のように、単一の屈折率を持つ樹脂組成物に屈折率調整剤を添加するものや、屈折率の異なる樹脂を混合するもの、共重合物などが用いられる。本発明に用いられる素線の直径は０．２ｍｍから２．０ｍｍの範囲である事が好ましいが、この範囲に限定されるものではない。またその素線のコア部の直径は０．１ｍｍから１．５ｍｍが好ましいが、この範囲に制限されるものではない。
【００２６】
素線を被覆する際の被覆の形態としては、素線と被覆材料を密着型の被覆と素線と被覆材料の間に間隙層を設けるルーズ型の被覆がある。ルーズ型の被覆は被覆と素線が密着していないので、完成したケーブルにかかる応力や熱などのダメージを被覆剤層で緩和出来るメリットがあるため、本発明の効果と相乗して素線への熱ダメージ回避の効果を発揮する。しかし、被覆が厚い場合はルーズ型被覆のみではその効果が不十分であるほか、被覆時に芯線と被覆が間欠的に接触し、芯線の部分収縮や、不均一な加熱を招く危険がある。ルーズ型の被覆を付すためにはダイヘッドの押出し口金（ダイス口金とニップル口金）の位置を調節して、減圧装置を加減する事で、空隙層を作ることが出来る。また、空隙層の厚みは前述のニップル形状と、加圧、減圧のいずれかを行うことによっても調整可能である。
【００２７】
図２に被覆装置２０（図１参照）の断面概略図を示す。被覆装置２０には、ダイス口金４３，ダイヘッド本体４４，ニップル口金４５，ニップル本体４６などが備えられており、通常これらは金属で作られる。例えば、ステンレス鋼、クロムモリブデン鋼、ニッケルクロム鋼、クロム鋼、マンガン鋼タングステンカーバイト鋼、真鍮、銅、アルミ、鋳鉄鋼等が使用される。樹脂流路や、口金先端部分は平滑性向上、樹脂の剥離性向上、硬度改良、耐腐食性向上、耐磨耗性向上等の目的でニッケルメッキ、硬質クロムメッキ等のメッキ処理や表面処理が行われる事がある。また、被覆樹脂４１の流路（以下、樹脂流路と称する）４７は、樹脂物性によって異なるが、樹脂が均一に回り、樹脂の流れ線（ウェルドライン）が出にくいこと、また、口金から押出した際に、樹脂の押出し圧力が均等になり、流れムラのないことが重要である。
【００２８】
ニップル口金４５は、被覆による光ファイバの性能劣化要因として非常に重要なポイントである。芯線である光ファイバ素線４２は、走行中常にニップル口金４５の素線に面している内面（以下、断熱面と称する）４５ａとニップル本体４６の内面（以下、断熱面と称する）４６ａとから熱を受けている。ニップル口金４５及びニップル本体４６は、ダイスヘッドヒータ５０によってダイヘッド本体４４や被覆樹脂４１の熱を受けて加熱されるが、被覆樹脂４１の粘度が充分下がり、押出しが安定する温度で加熱されているため、その結果、被覆樹脂加熱温度とほぼ同じ温度に保持されている。
【００２９】
このような温度条件で、特にニップル口金４５内部では、光ファイバ素線４２とのクリアランスが非常に小さくなる為、過剰の加熱が避けられず、加えて光ファイバ素線４２のアライメントのずれ、振動などで光ファイバ素線４２がより断熱面４５ａに近づく、あるいは瞬間的に接触してしまうと、たちまち大きなダメージを光ファイバ素線４２に与えて、商品価値を減じてしまうリスクがある。被覆樹脂の選択の幅を広げ、物理的強度を向上させたり、流動性を高め被覆の仕上りを良好にするためには、被覆樹脂温度は高めに設定したいが、ニップル本体４６内部を走行する時点での光ファイバ素線４２への熱ダメージは回避したいという相反する問題を解決する方法として、被覆装置２０で光ファイバ素線４２に面するニップル口金の断熱面４５ａ，ニップル本体の断熱面４６ａの熱伝熱率が２Ｗ／（ｍ・Ｋ）［≒２ｋｃａｌ／（ｍ・ｈ・℃）］以下、好ましくは１Ｗ／（ｍ・Ｋ）［≒１ｋｃａｌ／（ｍ・ｈ・℃）］以下に形成した装置を用いることを本発明者らは見出した。
【００３０】
本発明の断熱面４５ａ，４６ａを形成している材料は、熱伝導率が２Ｗ／（ｍ・ｈ）以下であれば特に限定されない。また、熱伝導率は、ＪＩＳＡ１４１２またはＡＳＴＭＥ１５３０により測定された値を用いる。具体的には、ポリカーボネート（ＰＣ）（０．２０Ｗ／（ｈ・Ｋ）＝０．１７ｋｃａｌ／（ｍ・ｈｒ・℃）），ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）（０．２２Ｗ／（ｈ・Ｋ）＝０．１９ｋｃａｌ／（ｍ・ｈｒ・℃）），ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）（０．２５Ｗ／（ｈ・Ｋ）＝０．２２ｋｃａｌ／（ｍ・ｈｒ・℃）），ガラス（１．００Ｗ／（ｈ・Ｋ）＝０．８６ｋｃａｌ／（ｍ・ｈｒ・℃））などが好ましく用いられるが、製品の物性を劣化させない範囲において、上記数値範囲内である木材（杉）（０．２６Ｗ／（ｈ・Ｋ）＝０．２２ｋｃａｌ／（ｍ・ｈｒ・℃）））など公知のものを用いて形成することもできる。また、本発明では断熱面４５ａ，４６ａのみが前述したものから形成されていても良いし、ニップル口金４５とニップル本体４６との全てが、それぞれ前述したものから形成されていても良い。なお、断熱部材の形態については、後に説明する。
【００３１】
図３に本発明に係る被覆装置の他の実施形態について説明する。なお、被覆装置５３で、図２の被覆装置２０と同じ箇所については、同一の符号を付して、説明を省略する。被覆装置５３には、ダイヘッド本体５４並びにニップル口金５５及びニップル本体５６の間にスペーサ５７が備えられている。ニップル本体５６全体を、本発明のように熱伝導率の低い部材で作製されている場合、熱伝導率の低い部材と被覆樹脂（溶融樹脂）との間で剥離性が悪いと、ニップル本体と被覆樹脂とが接する部分（図２の接触部分４６ｂ参照）で、ニップル本体に被覆樹脂が粘着して、均一に押出せず、ダイスジなどが発生する場合がある。そこで、図３に示すように、スペーサを５７を挿入することにより被覆樹脂の粘着を抑制できる。なお、スペーサ５７は、被覆樹脂（溶融樹脂）の剥離性が好ましいものであれば、特に限定されるものではない。
【００３２】
図２に示すように被覆装置２０の被覆樹脂入口４８から前述した被覆樹脂４１が送り込まれ、ダイヘッド本体４４，ダイス口金４３とニップル本体４６，ニップル口金４５との間の空隙である樹脂流路４７を通り、被覆装置出口２０ａから光ファイバ素線４２の外周を覆うように押し出され、光ファイバ素線４２を被覆する被覆層を形成してプラスチック光ファイバ（以下、光ファイバとも称する）３０が得られる。なお、被覆樹脂４１が被覆装置２０内で固化しないようにダイス口金４３とダイヘッド本体４４とを加熱するため、ダイスヒータ４９、ダイスヘッドヒータ５０とが取り付けられていることが好ましい。
【００３３】
本発明の被覆装置２０に備えられているダイス口金４３，ダイヘッド本体４４，ニップル口金４５，ニップル本体４６は、被覆樹脂４１の物性に応じて形態を変更することができる。また、ダイス口金４３を上下左右にスライドする機構（図示しない）を取り付け、被覆層４１ａの厚みを微調整出来るようすることが好ましい。ニップル本体４６にも前後に（光ファイバ素線４２の走行方向に対しに平行）移動出来る調整機構（図示しない）を取り付け、ニップル先端位置を前後に動かして、被覆樹脂の引き落としの程度や密着度などを調整出来るようにすることが好ましい。
【００３４】
図４に本発明の被覆装置２０に備えられているニップルの拡大断面図を示す。ニップルは、ニップル口金４５とニップル本体４６とを備えている。ニップル口金４５は、ニップル本体４６にねじ込みにより固定される。ニップル本体４６は、ニップル本体４６に設けられたサポート金具（図示しない）によりダイヘッド本体４４にネジ止めされると共に調整機構（図示しない）により、ニップル先端位置の調整が出来る。
【００３５】
さらに、ニップル本体４６には、熱伝導率の低い筒状の内挿管６２が挿し込まれている。内挿管６２の材質は、熱伝導率が低く、ダイヘッド本体（図２参照）の加熱によって、変形、変質、劣化の少ないものであれば、いずれの材料を使っても良い。紛体あるいは繊維状の材料を耐熱性の樹脂等で固めたもの、発泡材料、フィラーなどを含有したものも使用することが出来る。例えば、コンクリート、雲母、ガラス、ガラスウール、岩綿、レンガ、紙、木材、フェルトなどだけでなく耐熱性の高いエンジニアリングプラスチック類（例えば、ポリカーボネイト、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミドなど）やユリア樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂なども使用出来る。セラミックス材料も必要に応じて、一部または全部を発泡させて使用することが出来る。
【００３６】
熱伝導率の低い材料は光ファイバの被覆条件によっては、内挿管６２としない形態でも良い。例えば、図５に示すようにニップル口金７１を熱伝導率の低い材料から形成しても良い。また、図６に示すようにニップル本体７２を熱伝導率の低い材料から形成しても良い。さらに、図７及び図８に示すように、ニップル口金７３，７５の表面に断熱部材７４，７６を取り付けても良い。断熱部材７４，７６の取り付け方法は、ニップル口金と断熱部材とを別個独立して作製した後に、一体としても良いし、ニップル口金７３，７５の表面に断熱部材７４，７６を塗布などにより形成しても良い。断熱部材を設ける位置は、図７に示すようにニップル口金７３の先端側のみに設けても良いし、ニップル口金７５の表面７５ａが露出しないように形成しても良い。ニップル口金内面を、熱伝導率の低い材料で作ることは、光ファイバ素線４２に被覆するときに素線の熱劣化を抑制する効果が高い。
【００３７】
被覆時のライン速度が比較的低いので、ニップルを金属以外の樹脂等で製作することができる。樹脂の場合には、長期使用での寸法精度の維持、芯線が擦れた場合の損傷などの観点からも、前述したポリカーボネート（ＰＣ）などのエンジニアリングプラスチックなどの使用が好ましい。必要に応じて先端のごく小さい部分に限って銅、ニッケル、クロムなどのメッキを付す事も出来る。金属以外ではガラスを使用することも精度、被覆用溶融樹脂樹脂の滑りの点で好ましい。
【００３８】
光ファイバ素線４２に被覆層４１ａを形成した光ファイバ３０に複数の機能を付与する為に、各種機能を有する被覆層を複数積層することが出来る。例えば、折り曲げ時の応力緩和の為の柔軟素材層や発泡層、剛性を上げるための強化層など、用途に応じて選択して付与することが出来る。樹脂以外にも構造材として、高い弾性率を有する繊維（抗張力繊維）及び／または剛性の高い金属線等の線材を付与してケーブルの力学的強度、引っ張り強度などを補強する事が出来る。抗張力繊維としては、アラミド、ポリエステル、ポリアミドなどを用いる事が出来る。金属線材としてはステンレス、銅などが用いられるが、いずれもこれら材料に限定されるものではない。
【００３９】
被覆材料となる被覆樹脂４１は、光ファイバ素線４２の熱劣化を抑制する為に出来るだけ低温で流動性が高いものが好ましいが、固化後の力学的強度も必要であり、この兼ね合いとなる。被覆樹脂の例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ナイロン（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１など）、エチレンエチルアクリレート、塩化ビニル及びそれらの変成樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は分子量、分子量分布、分岐の程度、架橋の程度、官能基の種類の変更などを行うことが出来る。なお、本発明に用いられる被覆樹脂４１は、可塑剤のブリードや環境汚染を引き起こし難い、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ナイロン（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１など）、エチレンエチルアクリレート及びそれらの変成樹脂が好ましく用いられる。また、被覆樹脂４１が軟化する温度が８０℃〜１１０℃の範囲であることが、プラスチック光ファイバ素線へのダメージを抑制するために好ましいが、本発明に用いられる樹脂が軟化する温度は前述した範囲に限定されるものではない。また、これら素材に添加剤を加えても良い。例えば、水酸化物などの難燃化付与剤を添加することで難燃性被覆を形成したり、フィラーや可塑剤を添加して被覆層の各物性を制御することもできる。
【００４０】
図１に示すように被覆装置２０には減圧装置（真空ポンプ）２１が圧力調節弁２２を介して取り付けられている。より詳しくは、図４に示すようにニップルのニップル本体４６の上流側に減圧用配管６３が取り付けられている。ニップル口金４５及びニップル本体４６内を減圧に保持するため、ニップル本体４６に真空シール用のオリフィス６４を取り付ける。そして、オリフィス押え６５を用いて、ニップル本体４６とオリフィス押え６５によりオリフィス６４を挟み固定する。減圧装置２１によりニップル口金４５及びニップル本体４６内を減圧にすることにより、被覆樹脂４１の光ファイバ素線４２への密着の程度を調整することができ、被覆層４１ａを均一に被覆することが容易となる。なお、減圧度は、圧力調節弁２２の開閉度により調節することができる。
【００４１】
図１に本発明の光ファイバ製造方法に用いられる光ファイバ製造設備１０の概略図を示す。防湿防塵カートリッジ１１には、乾燥用の乾燥剤ユニット１２と、光ファイバ素線４２をセットするリール１３とが備えられている。前述したプリフォームを延伸して得られた光ファイバ素線４２をリール１３に巻き付けセットする。光ファイバ素線４２は、図示しない駆動装置により、５ｍ／ｍｉｎ〜５０ｍ／ｍｉｎの速度で帯電除去ユニット１４に送られ、表面に帯電している電荷を除去して被覆層を形成しやすくする。帯電除去ユニット１４には、温調装置１５，除湿装置１６，ブロワー１７，フィルタ１８，外気取入口１９などを含む循環システムが取り付けられており、帯電除去ユニット１４内を好ましい環境としている。光ファイバ素線４２は被覆装置２０に送られ、前述したように被覆層４１ａが形成される（図２参照）。
【００４２】
次に、プラスチック光ファイバ３０の被覆層４１ａを固化させるため、冷却工程を行う。冷却工程は、図１に示す水槽２３を用いても良いし、その他の冷却装置を用いても良い。本発明では、５℃〜７０℃の範囲の水が仕込まれている水槽２３内を０．１ｍｉｎ〜５ｍｉｎ走行させることが好ましいが、この範囲に限定されるものではない。そして、光ファイバ３０に付着した水を除湿ブロー装置２４で乾燥して、線径測定器２５及びコブ検出器２６を用いて被覆層４１ａの形成状態を確認する。線径が目的とする範囲内に収まっていない場合や、被覆層に突起（コブ）が生じている場合には、光ファイバ製造設備１０の運転を止め、設備の点検などを行うことで、リール１３に取り付けた１バッチ分の光ファイバ素線４２の全てが不良品の光ファイバとならないために好ましい。
【００４３】
最後にリール２７で巻き取る。なお、リール２７は送り出し側と同様に乾燥剤ユニット２８を備えた防湿防塵カートリッジ２９に収納されていることがプラスチック光ファイバ３０が変質して光学特性が悪化することを抑制するために好ましい。
【００４４】
さらに、必要に応じて被覆層（１次被覆層）の外周にさらに被覆層（２次被覆層）を設けても良い。２次被覆層には前述のような難燃剤や紫外線吸収剤、酸化防止剤、ラジカル捕獲剤、昇光剤、滑剤などを導入してもよく、耐透湿性能を満足する限りにおいては、１次被覆層にも導入は可能である。
【００４５】
なお、難燃剤については臭素を始めとするハロゲン含有の樹脂や添加剤や燐含有のものがあるが、毒性ガス低減などの安全性の観点で難燃剤として金属水酸化物を加える主流となりつつある。金属水酸化物はその内部に結晶水として水分を有しており、またその製法過程での付着水が完全に除去できないため、金属水酸化物による難燃性被覆は本発明の対透湿性被覆（１次被覆層）の外層被覆（２次被覆層）として設けることが望ましい。
【００４６】
また、複数の機能を付与させるために、様々な機能を有する被覆を積層させてもよい。例えば、本発明のような難燃化以外に、素線の吸湿を抑制するためのバリア層や水分を除去するための吸湿材料、例えば吸湿テープや吸湿ジェルを被覆層内や被覆層間に有することができ、また可撓時の応力緩和のための柔軟性素材層や発泡層等の緩衝材、剛性を挙げるための強化層など、用途に応じて選択して設けることができる。樹脂以外にも構造材として、高い弾性率を有する繊維（いわゆる抗張力繊維）および／または剛性の高い金属線等の線材を熱可塑性樹脂に含有すると、得られるケーブルの力学的強度を補強することができることから好ましい。
【００４７】
抗張力繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維が挙げられる。また、金属線としてはステンレス線、亜鉛合金線、銅線などが挙げられる。いずれのものも前述したものに限定されるものではない。その他に保護のための金属管の外装、架空用の支持線や、配線時の作業性を向上させるための機構を組み込むことができる。
【００４８】
また、ケーブルの形状は使用形態によって、素線を同心円上にまとめた集合ケーブルや、一列に並べたテープ心線と言われる態様、さらにそれらを押え巻やラップシースなどでまとめた集合ケーブルなど用途に応じてその形態を選ぶことができる。
【００４９】
また、本発明の光ファイバを用いたケーブルは、突き合せによる接合でも用いることができるが、端部に接続用光コネクタを用いて接続部を確実に固定することが好ましい。コネクタとしては一般に知られている、ＰＮ型、ＳＭＡ型、ＳＭＩ型、Ｆ０５型、ＭＵ型、ＦＣ型、ＳＣ型などの市販の各種コネクタを利用することも可能である。
【００５０】
本発明の光学部材としての光ファイバ、および光ファイバケーブルを用いて光信号を伝送するシステムには、種々の発光素子、受光素子、他の光ファイバ、光バス、光スターカプラ、光信号処理装置、接続用光コネクター等で構成される。それらに関する技術としてはいかなる公知の技術も適用でき、例えば、プラスティックオプティカルファイバの基礎と実際（エヌ・ティー・エス社発行），日経エレクトロニクス２００１．１２．３号１１０頁〜１２７頁「プリント配線基板に光部品が載る，今度こそ」，ＩＥＩＣＥＴＲＡＮＳ．ＥＬＥＣＴＲＯＮ．，ＶＯＬ．Ｅ８４−Ｃ，Ｎｏ．３，ＭＡＲＣＨ２００１，ｐ．３３９−３４４「Ｈｉｇｈ−ＵｎｉｆｏｒｍｉｔｙＳｔａｒＣｏｕｐｌｅｒＵｓｉｎｇＤｉｆｆｕｓｅｄＬｉｇｈｔＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」，エレクトロニクス実装学会誌Ｖｏｌ．３，Ｎｏ．６，２０００４７６頁〜４８０頁「光シートバス技術によるインタコネクション」等の他、特開平１０−１２３３５０号、特開２００２−９０５７１号、特開２００１−２９００５５号等の各公報に記載の光バス；特開２００１−７４９７１号、特開２０００−３２９９６２号、特開２００１−７４９６６号、特開２００１−７４９６８号、特開２００１−３１８２６３号、特開２００１−３１１８４０号等の各公報に記載の光分岐結合装置；特開２０００−２４１６５５号等の公報に記載の光スターカプラ；特開２００２−６２４５７号、特開２００２−１０１０４４号、特開２００１−３０５３９５号等の各公報に記載の光信号伝達装置や光データバスシステム；特開２００２−２３０１１号等の公報に記載の光信号処理装置；特開２００１−８６５３７号等の公報に記載の光信号クロスコネクトシステム；特開２００２−２６８１５号等の公報に記載の光伝送システム；特開２００１−３３９５５４号、特開２００１−３３９５５５号等の各公報に記載のマルチファンクションシステム；等を参考にすることができる。
【００５１】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。また、説明は実施例１で詳細に行い、実施例２及び比較例で実施例１と同じ実験条件の箇所の説明は省略した。
【００５２】
［実施例１］
ＰＭＭＡからなる円筒管型のクラッド部を公知の回転重合法で製造した。次に、界面ゲル重合法によりＭＭＡ（メタクリル酸メチル）を主原料にコア部を重合した。この際に、ドーパントとしてＤＰＳ（硫化ジフェニル）を用いて、ＭＭＡに対して１２．５重量％加えた。こうして直径２２ｍｍ、長さ８０ｃｍのプリフォームを製作した。このプリフォームのガラス転移温度Ｔｇは、コア中心部８５℃、クラッド部１０７℃であり、コア部の中心からクラッド部にかけてガラス転移温度はゆるやかに上昇していた（Ｔｇ_ｍｉｎ＝８５℃）。また、このプリフォームの屈折率は、コア部の中心で１．５０４、クラッド部１．４９１であり、コア部の中心からクラッド部にかけて屈折率はゆるやかに下降していた。このプリフォームを２３５℃で加熱して延伸し、外径７５０μｍ、コア径５００μｍのＧＩ型素線４２を得た。この素線の屈折率は、コア部の中心１．５０４、クラッド部１．４９１であった。また、この素線の波長６５０ｎｍの光を用いた伝送損失測定値は１６７ｄＢ／ｋｍであった。この素線の帯域特性の測定値は２．２Ｇｂ／（ｓ・１００ｍ）であった。
【００５３】
この素線に対して、１次被覆として高圧法により重合した、メルトフローレート（ＪＩＳＫ６９２２−２）が８０ｇ／１０ｍｉｎであり、密度が０．９１６ｇ／ｃｍ^３の低密度ポリエチレン（以下、ＰＥと称する）を、クロスダイヘッド付の被覆押し出し機（ダイス直径３．７ｍｍ、ニップル直径２．７ｍｍ）を用いた光ファイバ製造設備（図１参照）１０により、光ファイバ素線４２の搬送速度を５０ｍ／ｍｉｎ、ダイス温度１２０℃で被覆を行い、厚みが０．５ｍｍの１次被覆層を有する密着型の被覆ケーブルを得た。
【００５４】
本実施例で使用したニップル口金４５及びニップル本体４６の材質はＳＵＳ３０４であり、ニップル本体の内径は１０ｍｍ、長さは２５ｃｍであったが、この内側に厚さ約１ｍｍ、内径約８ｍｍ、長さ約２３ｃｍのガラス製内挿管６２をさし込んで取りつけた（図４参照）。なお、このガラス製内挿管６２の熱伝導率をＪＩＳＡ１４１２準拠法で算出したところ１．００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００５５】
得られた、厚みが０．５ｍｍの１次被覆層を有する密着型の被覆ケーブルの波長６５０ｎｍにおける伝送損失測定値は１６２ｄＢ／Ｋｍであった。また、この素線の帯域特性の測定値は２．２Ｇｂ／（ｓ・１００ｍ）であった。
【００５６】
［実施例２］
ニップル本体の内側には何も取りつけず、ニップル口金をＳＵＳ３０４に替えてポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂で製作したニップル口金とした以外は、実施例１と同じ条件で実験を行った。なお、このＰＥＥＫ製のニップル口金の熱伝導率をＪＩＳＡ１４１２準拠法で算出したところ０．２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００５７】
得られた、厚みが０．５ｍｍの１次被覆層を有する密着型の被覆ケーブルの波長６５０ｎｍにおける伝送損失測定値は１６３ｄＢ／Ｋｍであった。また、この素線の帯域特性の測定値は２．２Ｇｂ／（ｓ・１００ｍ）であった。
【００５８】
［比較例１］
ニップル本体４６の内側に、厚さ約１ｍｍ、内径約８ｍｍ、長さ約２３ｃｍのアルミニウム製内挿管６２を取りつけた。また、ニップル口金７１（図５参照）には、実施例２と同じＰＥＥＫ製のものを用いた、このアルミニウム製内挿管６２の熱伝導率をＪＩＳＡ１４１２に準拠した方法で算出したところ２２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。得られた厚みが０．５ｍｍの１次被覆層を有する密着型の被覆ケーブルの波長６５０ｎｍにおける伝送損失測定値は５３１ｄＢ／Ｋｍであった。また、この素線の帯域特性の測定値は０．８Ｇｂ／ｓ・１００ｍであった。
【００５９】
［比較例２］
図４に示すニップル本体４６の内側に何も取りつけない以外は、実施例１と同じ条件で行った。なお、いずれもＳＵＳ３０４から形成したニップル本体とニップル口金との熱伝導率をＪＩＳＡ１４１２準拠法で算出したところ、いずれも２８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。得られた、厚みが０．５ｍｍの１次被覆層を有する密着型の被覆ケーブルの波長６５０ｎｍにおける伝送損失測定値は２８５ｄＢ／Ｋｍであった。また、この素線の帯域特性の測定値は１．４Ｇｂ／ｓ・１００ｍであった。
【００６０】
以上、説明したように光ファイバ素線４２と面する面に熱伝導率が２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下のものを用いた実施例１及び実施例２では、伝送損失及び大域特性が被覆層を形成する前とほとんど同じであり、被覆層を形成する際に、プラスチック光ファイバ素線の光学特性を悪化させないことが分かった。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の被覆装置によれば、光ファイバ素線に溶融した被覆材料を素線外周に被覆する被覆部が備えられた被覆装置において、前記被覆部内部の前記光ファイバ素線に面する箇所の少なくとも一部が、熱伝導率が２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料で形成されているから、被覆時に前記光ファイバ素線を劣化させる事なく、充分な機能を持った被覆材料で被覆することが出来る。
【００６２】
本発明の被覆方法によれば、光ファイバ素線に被覆部を用いて溶融した被覆材料から素線外周に被覆層を形成する被覆方法において、前記被覆部の前記光ファイバ素線に面する箇所の少なくとも一部に、熱伝導率が２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料を用いるから、被覆時に前記光ファイバ素線を劣化させる事なく、充分な機能を持った被覆材料で被覆することが出来る。そのため、本発明の被覆方法は、プラスチック光ファイバの製造方法に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバ製造設備の一実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明に係る被覆装置の要部断面図である。
【図３】本発明に係る被覆装置の他の実施形態の要部断面図である。
【図４】本発明に係る被覆装置に備えられたニップルの概略断面図である。
【図５】本発明に係る被覆装置に備えられたニップルの他の実施形態の概略断面図である。
【図６】本発明に係る被覆装置に備えられたニップルの他の実施形態の概略断面図である。
【図７】本発明に係る被覆装置に備えられたニップルの他の実施形態の要部断面図である。
【図８】本発明に係る被覆装置に備えられたニップルの他の実施形態の要部断面図である。
【符号の説明】
１０光ファイバ製造設備
２０被覆装置
３０光ファイバ
４１ａ被覆層
４２光ファイバ素線
４５ニップル口金
４６ニップル本体
４５ａ，４６ａ断熱面
６２内挿管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a coating apparatus and method for coating an optical fiber and an optical fiber.
[0002]
[Prior art]
A plastic optical fiber (hereinafter sometimes referred to as an optical fiber) has a larger optical transmission loss than a silica optical fiber, but is easy to connect due to a large diameter, easy to process a terminal, and a highly accurate alignment mechanism. From the advantages of reducing the cost of connector parts, the low risk of piercing disasters to human bodies, easy processability due to high flexibility, easy installation, vibration resistance, low price, etc. In addition to being attracting attention for in-vehicle use, use as an extremely short distance, large capacity cable such as an internal wiring of a high-speed data processing device or a DVI (Digital Video Interface) link is also being studied.
[0003]
Plastic optical fiber is an improvement in bending and weather resistance of plastic optical fiber strands (hereinafter sometimes referred to as optical fiber strands or strands), suppresses performance degradation due to moisture absorption, improves tensile strength, imparts tread resistance, For the purpose of imparting flame retardancy, protecting from damage caused by chemicals, preventing noise from external light, improving product value by coloring, etc., one or more coating layers may be provided on the surface of the optical fiber. It is common. As a method for applying the coating layer, a method in which a thermoplastic resin is melt-extruded and melted and extruded on the surface of the core wire and solidified is generally used (see, for example, Patent Document 1). ).
[0004]
[Patent Literature]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-174677 (page 3-4)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, plastic optical fibers, unlike metal wires, are vulnerable to heat, so if the temperature of the heat-melted resin for coating is high, the core wire contracts and the interface between the core and the clad becomes uneven, resulting in structural irregularities. However, there is a problem that the transmission loss is remarkably increased and the performance is deteriorated. Further, when the coating material is fused to the core wire, the coating cannot be removed smoothly in the processing step of the terminal connecting the fiber to the connector, and time may be lost or the core wire may be bent. Especially in the refractive index distribution type (GI type) having a stepwise or continuous refractive index distribution in the core other than the single mode, the refractive index distribution is disturbed by the heat at the time of coating, resulting in a loss. In addition to the increase, the bandwidth is narrowed, which may hinder high-speed data transmission.
[0006]
In order to suppress this, it has been studied to lower the extrusion temperature of the coating resin during coating by adding a plasticizer or the like to the coating material to improve the flow characteristics. A plasticizer or the like may move to the optical fiber side and cause performance deterioration, which is not preferable. In addition, it is unavoidable that a general-purpose material with a high melting temperature is used and the temperature rises somewhat during coating, and it is possible to cool rapidly after coating and reduce the influence of heating as much as possible. It is not only difficult to eliminate the effects of the coating, but also due to rapid cooling and solidification of the coating material, distortion remains inside the coating resin, which relaxes during subsequent storage, stresses the core wire, and transmission loss Increase and bandwidth deterioration. Although studies have been made to lower the flow temperature by modifying the coating material itself, lowering the flow temperature tends to weaken the coating material, and even if the coating can be performed without degrading the performance of the optical fiber. There is a problem that the wires cannot be sufficiently protected.
[0007]
In order to minimize these problems as much as possible, it is often necessary to use a coating material having a slightly higher flow start temperature, but it is difficult to reduce the thermal degradation caused by the coating of the optical fiber. It was difficult to eliminate, and a slight increase in transmission loss and a decrease in bandwidth were unavoidable.
[0008]
An object of the present invention is to provide a coating apparatus and a coating method capable of coating with a coating material having a sufficient function without degrading the optical fiber during coating, and an optical fiber manufactured by the method. There is a thing.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventors have determined that the thermal conductivity of part or all of the surface of the nipple base that covers the optical fiber strand or the optical fiber strand of the nipple body is coated with the coating material (coating material). Has been found to be able to solve this problem by comprising a material of 2 W / (m · K) or less, more preferably 1 W / (m · K) or less. In the present invention, the unit of thermal conductivity is 1.163 W / (m · K) = 1 kcal / (m · h · K).
[0010]
The coating apparatus of the present invention is a coating apparatus provided with a coating portion that coats the outer periphery of a strand with a coating material melted on the optical fiber strand, and at least one of the portions facing the optical fiber strand inside the coating portion. The part is formed of a material having a thermal conductivity of 2 W / (m · K) or less. The covering portion preferably includes a die and a nipple, and a flow path of the covering member is formed from the die and the nipple. When the covering portion includes a die, a nipple, and a nipple main body that holds the nipple, it is preferable that a flow path of the covering member is formed from the die, the nipple, and the nipple main body. In this case, it is preferable that the thermal conductivity of at least a portion of the nipple and the nipple body facing the optical fiber is made of a material having 2 W / (m · K) or less. Further, it is preferable that the thermal conductivity of at least a part of the nipple (a nipple base and a nipple body) facing the optical fiber is formed of a material having 2 W / (m · K) or less, More preferably, all the parts are made of a material having a thermal conductivity of 2 W / (m · K) or less. It is preferable that the portion of the covering portion facing the optical fiber includes at least one of glass, ceramics, and plastic as a material. In some cases, wood can be used. The portion of the covering portion facing the optical fiber strand is composed of a plurality of members or a laminate, and the thermal conductivity of the inner member or layer facing the optical fiber strand is 2 W / (m · K) or less. It is preferable to form with the material of. It is preferable that the coating portion includes a nipple base and a nipple main body that holds the nipple base. The nipple base and the nipple main body that holds the base may be integrally formed.
[0011]
The coating method of the present invention is a coating method in which a coating layer is formed on the outer periphery of a strand from a coating material melted by using the coating portion on the optical fiber strand, and at least a portion of the coating portion facing the optical fiber strand is formed. For some, a material having a thermal conductivity of 2 W / (m · K) or less is used. The covering portion preferably includes a nipple base and a nipple body. It is preferable that the optical fiber is formed of a thermoplastic plastic. The main raw material of the plastic is preferably an acrylic resin. It is preferable that the core portion of the optical fiber has a distribution in refractive index. The optical fiber is preferably a graded index type.
[0012]
It is preferable to use a portion of the covering portion facing the optical fiber that is made of at least one of glass, ceramics, plastic, and wood. It is preferable that the coating material includes at least one of polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, nylon, ethylene ethyl acrylate, and vinyl chloride. The present invention also includes an optical fiber having a coating layer coated on the optical fiber by the coating method. An optical fiber manufacturing facility used in the above-described coating method is also included.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The optical fiber strand used in the present invention includes all types, materials, and the like that may cause deterioration of the strand depending on the molten resin temperature at the time of coating. The following description describes a refractive index distribution type (graded index type, GI type) plastic optical fiber in which the refractive index continuously changes from the cladding part to the core part, but other modes such as single mode, step index, etc. It can also be applied to plastic optical fibers having a refractive index profile.
[0014]
Hereinafter, although an embodiment is illustrated, this illustration is for explaining the present invention in detail, and does not limit the present invention at all.
[0015]
The material for making the optical transmission body, particularly plastic optical fiber, is not particularly limited as long as the function of optical transmission is not impaired. In particular, an organic material having high light transmittance is preferably used as the material. For example, the following (meth) acrylic acid esters (fluorine-free (meth) acrylic acid ester (a), fluorine-containing (meth) acrylic acid ester (b)), styrenic compound (c), vinyl esters Examples thereof include (d), polycarbonates and the like, and homopolymers thereof, copolymers composed of two or more of these monomers, and mixtures of homopolymers and / or copolymers. Among these, those containing (meth) acrylic acid esters as a composition can be preferably used.
[0016]
Specific examples of the polymerizable monomer listed above include (a) fluorine-free methacrylic acid ester and fluorine-free acrylic acid ester: methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, Benzyl methacrylate, phenyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, diphenylmethyl methacrylate, tricyclo [5 ・ 2 ・ 1 ・ 0 ^2,6 ] Decanyl methacrylate, adamantyl methacrylate, isobornyl methacrylate and the like, and methyl acrylate, ethyl acrylate, tert-butyl acrylate, phenyl acrylate and the like can be mentioned. Examples of (b) fluorine-containing acrylic acid ester and fluorine-containing methacrylate ester include 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, 2,2,3,3. , 3-Pentafluoropropyl methacrylate, 1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate, 2,2, 3,3,4,4-hexafluorobutyl methacrylate and the like. Furthermore, (c) styrene compounds include styrene, α-methylstyrene, chlorostyrene, bromostyrene, and the like. Furthermore, (d) vinyl esters include vinyl acetate, vinyl benzoate, vinyl phenyl acetate, vinyl chloroacetate and the like. Of course, the present invention is not limited to these, and the types and composition ratios of the constituent monomers are set so that the refractive index of the polymer consisting of the monomer alone or the copolymer is equal to or higher than that of the clad portion. Is preferred.
[0017]
Furthermore, when an optical member is used for near-infrared light, absorption loss due to the C—H bond to be formed occurs, so that deuterated polymethyl methacrylate (described in Japanese Patent No. 3332922 and the like) PMMA-d ⁸ ), Polytrifluoroethyl methacrylate (P3FMA), polyhexafluoroisopropyl 2-fluoroacrylate (HFIP 2-FA), and other polymers in which the hydrogen atom of the C—H bond is substituted with a deuterium atom or fluorine. By using, it is possible to lengthen the wavelength region that causes this transmission loss, and to reduce the loss of transmission signal light. In addition, in order not to impair the transparency after polymerization of the raw material monomer, it is desirable to sufficiently reduce impurities and foreign substances that become scattering sources before polymerization.
[0018]
A synthetic resin optical fiber (plastic optical fiber) needs to be polymerized with a monomer to produce a preform. Examples of the initiator for initiating the polymerization reaction of the monomer include, for example, benzoyl peroxide (BPO), tert-butylperoxy-2-ethylhexanate (PBO), and di-tert-butyl peroxide, which generate radicals. Examples thereof include peroxide compounds such as (PBD), tert-butylperoxyisopropyl carbonate (PBI), and n-butyl-4,4-bis (tert-butylperoxy) valerate (PHV). 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2′-azobis (2-methylpropane), 2,2′-azobis (2-methylbutane), 2,2′-azobis (2-methylpentane), 2,2′-azobis (2,3-dimethylbutane), 2,2 '-Azobis (2-methylhexane), 2,2'-azobis (2,4-dimethylpentane), 2,2'-azobis (2,3,3-trimethylbutane), 2,2'-azobis (2 , 4,4-trimethylpentane), 3,3′-azobis (3-methylpentane), 3,3′-azobis (3-methylhexane), 3,3′-azobis (3,4-dimethylpentane), 3,3′-azobis (3-ethylpentane , Dimethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate), diethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate), di-tert-butyl-2,2′-azobis (2- And azo compounds such as methyl propionate). Of course, the polymerization initiator is not limited to these, and two or more kinds may be used in combination.
[0019]
A chain transfer agent can be used to adjust the degree of polymerization. About a chain transfer agent, according to the kind of polymerizable monomer used together, a kind and addition amount can be selected suitably. The chain transfer constant of the chain transfer agent for each monomer can be referred to, for example, Polymer Handbook 3rd edition (edited by J. BRANDRUP and EH IMMERGUT, published by JOHN WILEY & SON). The chain transfer constant can also be obtained by experiment with reference to Takayuki Otsu and Masaaki Kinoshita "Experimental Method for Polymer Synthesis", Kagaku Dojin, published in 1972.
[0020]
Examples of the chain transfer agent include alkyl mercaptans (for example, n-butyl mercaptan, n-pentyl mercaptan, n-octyl mercaptan, n-lauryl mercaptan, tert-dodecyl mercaptan, etc.), thiophenols (thiophenol, m-bromothio). Phenol, p-bromothiophenol, m-toluenethiol, p-toluenethiol, etc.) are preferably used. In particular, it is preferable to use an alkyl mercaptan such as n-octyl mercaptan, n-lauryl mercaptan, and tert-dodecyl mercaptan. A chain transfer agent in which a hydrogen atom of a C—H bond is substituted with a deuterium atom or a fluorine atom can also be used. Of course, the chain transfer agent is not limited to these, and two or more of these chain transfer agents may be used in combination.
[0021]
A refractive index distribution type plastic optical fiber (graded index type optical fiber, hereinafter referred to as GI type optical fiber), in which the core part which is the center part of the plastic optical fiber has a refractive index distribution from the center of the core part toward the outer peripheral direction. In the case of the above, a combination of polymers having a plurality of refractive indexes and a copolymer thereof are used for the polymer forming the core portion, or an additive for imparting a refractive index distribution to the polymer matrix ( Hereinafter, it is necessary to add a dopant).
[0022]
The dopant is a compound different from the refractive index of the polymerizable monomer used in combination. The refractive index difference is preferably 0.005 or more. The dopant has the property that the polymer containing it has a higher refractive index than the additive-free polymer. These have a difference in solubility parameter of 7 (cal / cm) in comparison with a polymer produced by monomer synthesis as described in Japanese Patent No. 3332922 and JP-A-5-173026. ³ ) ^1/2 In addition, the difference in refractive index is 0.001 or more, and the polymer containing this has the property of changing the refractive index as compared with the additive-free polymer, and stably coexists with the polymer. Any one that is possible and is stable under the polymerization conditions (polymerization conditions such as heating and pressurization) of the polymerizable monomer that is the above-described raw material can be used.
[0023]
In addition, the dopant may be a polymerizable compound, and when a dopant of the polymerizable compound is used, a copolymer containing this as a copolymerization component has an increased refractive index as compared with a polymer not containing this. It is preferable to use those having the property of Using the above-mentioned properties as a dopant that can stably coexist with the polymer and is stable under the polymerization conditions (polymerization conditions such as heating and pressurization) of the above-described raw material polymerizable monomer. Can do. In the present embodiment, the core portion-forming polymerizable composition contains a dopant, and in the step of forming the core portion, the progress of polymerization is controlled by the interfacial gel polymerization method, and the concentration of the refractive index adjusting agent has a gradient. It is preferable to form a refractive index distribution structure based on the concentration distribution of the refractive index adjusting agent in the core portion. (Hereinafter, a core portion having a refractive index distribution is referred to as a “refractive index distribution type core portion”). By forming the gradient index core portion, the obtained optical member becomes a gradient index plastic optical member having a wide transmission band.
[0024]
Examples of the dopant include benzyl benzoate (BEN), diphenyl sulfide (DPS), triphenyl phosphate (TPP), benzyl-n-butyl phthalate (BBP), diphenyl phthalate (DPP), and biphenyl (DP). , Diphenylmethane (DPM), tricresyl phosphate (TCP), diphenyl sulfoxide (DPSO) and the like, among which BEN, DPS, TPP and DPSO are preferable. The dopant may be a polymerizable compound such as tribromophenyl methacrylate. In that case, when forming the matrix, the polymerizable monomer and the polymerizable dopant are copolymerized, so that various properties (especially optical properties). ) Is more difficult to control, but may be advantageous in terms of heat resistance. By adjusting the concentration and distribution of the refractive index adjusting agent in the core, the refractive index of the plastic optical fiber can be changed to a desired value. The amount added is appropriately selected according to the use and the core material to be combined.
[0025]
As described above, as the resin composition, a resin composition having a single refractive index to which a refractive index adjusting agent is added, a resin having a different refractive index, a copolymer, or the like is used. The diameter of the wire used in the present invention is preferably in the range of 0.2 mm to 2.0 mm, but is not limited to this range. The diameter of the core portion of the strand is preferably 0.1 mm to 1.5 mm, but is not limited to this range.
[0026]
As a form of covering when covering the strand, there is a loose-type coating in which the strand and the coating material are in close contact with each other and a gap layer is provided between the strand and the coating material. Loose-type coating has a merit that damages such as stress and heat applied to the finished cable can be mitigated by the coating layer because the coating and the strand are not in close contact with each other. Demonstrates the effect of avoiding heat damage. However, when the coating is thick, the effect is not sufficient only with the loose type coating, and there is a risk that the core wire and the coating intermittently come into contact with each other at the time of coating, resulting in partial contraction of the core wire and uneven heating. In order to apply a loose-type coating, the void layer can be formed by adjusting the position of the die die extrusion die (die die and nipple die) and adjusting the pressure reducing device. The thickness of the void layer can also be adjusted by performing the nipple shape described above and either pressurization or decompression.
[0027]
FIG. 2 shows a schematic sectional view of the coating apparatus 20 (see FIG. 1). The coating apparatus 20 includes a die base 43, a die head main body 44, a nipple base 45, a nipple main body 46, and the like, and these are usually made of metal. For example, stainless steel, chrome molybdenum steel, nickel chrome steel, chrome steel, manganese steel tungsten carbide steel, brass, copper, aluminum, cast iron steel and the like are used. The plating process and surface treatment such as nickel plating and hard chrome plating are applied to the resin flow path and the tip of the die for the purpose of improving the smoothness, improving the peelability of the resin, improving the hardness, improving the corrosion resistance, and improving the wear resistance. Sometimes done. Further, the flow path (hereinafter referred to as a resin flow path) 47 of the coating resin 41 varies depending on the physical properties of the resin, but the resin rotates uniformly, and the resin flow line (weld line) is difficult to be generated. It is important that the extrusion pressure of the resin becomes uniform and there is no flow unevenness.
[0028]
The nipple cap 45 is a very important point as a performance deterioration factor of the optical fiber due to the coating. The optical fiber 42 which is a core wire is an inner surface (hereinafter referred to as a heat insulation surface) 45a facing the element wire of the nipple base 45 during traveling and an inner surface (hereinafter referred to as a heat insulation surface) 46a of the nipple main body 46. Is receiving heat from. The nipple base 45 and the nipple main body 46 are heated by the die head heater 50 by receiving heat from the die head main body 44 and the coating resin 41, but are heated at a temperature at which the viscosity of the coating resin 41 is sufficiently lowered and the extrusion is stabilized. Therefore, as a result, it is kept at substantially the same temperature as the coating resin heating temperature.
[0029]
Under such temperature conditions, especially in the nipple cap 45, the clearance with the optical fiber 42 is very small, so excessive heating is unavoidable. In addition, the optical fiber 42 is misaligned and vibrated. If the optical fiber 42 comes closer to the heat insulating surface 45a or comes into contact momentarily due to the above, there is a risk that the optical fiber 42 is immediately damaged and the commercial value is reduced. In order to expand the range of choice of coating resin, improve physical strength, improve fluidity and improve the coating finish, the coating resin temperature should be set higher, but when traveling inside the nipple body 46 As a method of solving the conflicting problem that it is desired to avoid thermal damage to the optical fiber 42 in the above, the insulation surface 45a of the nipple cap facing the optical fiber strand 42 and the heat insulation surface 46a of the nipple body are covered by the coating apparatus 20. The heat transfer rate is 2 W / (m · K) [≈2 kcal / (m · h · ° C.)] or less, preferably 1 W / (m · K) [≈1 kcal / (m · h · ° C.)] or less. The present inventors have found that the apparatus used is used.
[0030]
The material forming the heat insulating surfaces 45a and 46a of the present invention is not particularly limited as long as the thermal conductivity is 2 W / (m · h) or less. Moreover, the value measured by JIS A 1412 or ASTM E 1530 is used for thermal conductivity. Specifically, polycarbonate (PC) (0.20 W / (h · K) = 0.17 kcal / (m · hr · ° C.)), polyetherimide (PEI) (0.22 W / (h · K) = 0.19 kcal / (m · hr · ° C.)), polyetheretherketone (PEEK) (0.25 W / (h · K) = 0.22 kcal / (m · hr · ° C.)), glass (1.00 W / (H · K) = 0.86 kcal / (m · hr · ° C.), etc. are preferably used, but wood (cedar) (0.26 W / (0.26 W / ()) within the above numerical range within a range that does not deteriorate the physical properties of the product. h · K) = 0.22 kcal / (m · hr · ° C.))). In the present invention, only the heat insulating surfaces 45a and 46a may be formed from the above-described ones, or all of the nipple cap 45 and the nipple main body 46 may be formed from the above-described ones. The form of the heat insulating member will be described later.
[0031]
FIG. 3 illustrates another embodiment of the coating apparatus according to the present invention. In the coating apparatus 53, the same parts as those of the coating apparatus 20 in FIG. The coating device 53 includes a spacer 57 between the die head main body 54 and the nipple base 55 and the nipple main body 56. When the entire nipple body 56 is made of a member having low thermal conductivity as in the present invention, if the peelability between the member having low thermal conductivity and the coating resin (molten resin) is poor, At the portion where the coating resin is in contact (see contact portion 46b in FIG. 2), the coating resin adheres to the nipple body, and it may not be uniformly extruded, resulting in die streaks or the like. Therefore, as shown in FIG. 3, the adhesion of the coating resin can be suppressed by inserting a spacer 57. The spacer 57 is not particularly limited as long as it has a preferable peelability of the coating resin (molten resin).
[0032]
As shown in FIG. 2, the above-described coating resin 41 is fed from the coating resin inlet 48 of the coating apparatus 20, and a resin flow path 47 that is a gap between the die head main body 44 and the die base 43 and the nipple main body 46 and the nipple base 45. And a plastic optical fiber (hereinafter also referred to as an optical fiber) 30 is obtained by forming a coating layer covering the optical fiber 42 from the coating device outlet 20a so as to cover the outer periphery of the optical fiber 42. It is done. In order to heat the die base 43 and the die head main body 44 so that the coating resin 41 does not solidify in the coating apparatus 20, it is preferable that the die heater 49 and the die head heater 50 are attached.
[0033]
The die base 43, the die head main body 44, the nipple base 45, and the nipple main body 46 provided in the coating apparatus 20 of the present invention can be changed in form according to the physical properties of the coating resin 41. Further, it is preferable to attach a mechanism (not shown) for sliding the die base 43 up and down and left and right so that the thickness of the coating layer 41a can be finely adjusted. An adjustment mechanism (not shown) that can move back and forth (parallel to the traveling direction of the optical fiber 42) is also attached to the nipple main body 46, and the nipple tip position is moved back and forth, so that the coating resin is pulled down and the degree of adhesion It is preferable to be able to adjust the above.
[0034]
FIG. 4 shows an enlarged cross-sectional view of a nipple provided in the coating apparatus 20 of the present invention. The nipple includes a nipple base 45 and a nipple main body 46. The nipple base 45 is fixed to the nipple body 46 by screwing. The nipple main body 46 is screwed to the die head main body 44 by a support fitting (not shown) provided on the nipple main body 46, and the nipple tip position can be adjusted by an adjustment mechanism (not shown).
[0035]
Further, a cylindrical inner tube 62 having a low thermal conductivity is inserted into the nipple body 46. Any material may be used for the inner tube 62 as long as it has low thermal conductivity and is less likely to be deformed, altered, or deteriorated by heating the die head body (see FIG. 2). It is also possible to use a powder or fibrous material hardened with a heat-resistant resin or the like, or a foamed material, a filler or the like. For example, concrete, mica, glass, glass wool, rock wool, brick, paper, wood, felt, etc., as well as engineering plastics with high heat resistance (for example, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether ether ketone, polyarylate, Polyamideimide, polyetherimide, etc.), urea resin, phenol resin, melamine resin, etc. can also be used. Ceramic materials can also be used by foaming part or all of them as required.
[0036]
The material having a low thermal conductivity may be in a form that is not the intubation tube 62 depending on the coating condition of the optical fiber. For example, as shown in FIG. 5, the nipple base 71 may be formed of a material having low thermal conductivity. Further, as shown in FIG. 6, the nipple main body 72 may be formed of a material having low thermal conductivity. Further, as shown in FIGS. 7 and 8, heat insulating members 74 and 76 may be attached to the surfaces of the nipple caps 73 and 75. The heat insulating members 74 and 76 may be attached after the nipple base and the heat insulating member are separately and independently formed, or may be integrated, or the heat insulating members 74 and 76 may be formed on the surfaces of the nipple bases 73 and 75 by coating or the like. May be. As shown in FIG. 7, the heat insulating member may be provided only on the tip side of the nipple base 73, or may be formed so that the surface 75a of the nipple base 75 is not exposed. Making the inner surface of the nipple base with a material having low thermal conductivity has a high effect of suppressing thermal deterioration of the strand when the optical fiber strand 42 is coated.
[0037]
Since the line speed during coating is relatively low, the nipple can be made of a resin other than metal. In the case of resin, it is preferable to use engineering plastics such as polycarbonate (PC) described above from the viewpoint of maintaining dimensional accuracy in long-term use and damage when the core wire is rubbed. If necessary, plating of copper, nickel, chrome, etc. can be applied only to the very small part of the tip. It is also preferable to use glass other than metal in terms of accuracy and slippage of the molten resin resin for coating.
[0038]
In order to provide a plurality of functions to the optical fiber 30 in which the coating layer 41a is formed on the optical fiber 42, a plurality of coating layers having various functions can be laminated. For example, a flexible material layer or a foam layer for stress relaxation at the time of bending, a reinforcing layer for increasing rigidity, and the like can be selected and applied depending on the application. In addition to the resin, it is possible to reinforce the mechanical strength, tensile strength, and the like of the cable by providing a high elastic modulus fiber (tensile fiber) and / or a highly rigid metal wire. As the tensile strength fiber, aramid, polyester, polyamide and the like can be used. Stainless steel, copper and the like are used as the metal wire, but they are not limited to these materials.
[0039]
The coating resin 41 serving as a coating material is preferably one having high fluidity at low temperature to suppress thermal deterioration of the optical fiber 42, but the mechanical strength after solidification is also necessary, which is a trade-off. . Examples of the coating resin include polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, nylon (nylon 6, nylon 66, nylon 11, etc.), ethylene ethyl acrylate, vinyl chloride, and their modified resins. These resins can be changed in molecular weight, molecular weight distribution, degree of branching, degree of crosslinking, type of functional group, and the like. The coating resin 41 used in the present invention hardly causes bleed of plasticizer and environmental pollution, and is polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, nylon (nylon 6, nylon 66, nylon 11, etc.), ethylene ethyl. Acrylates and their modified resins are preferably used. Further, the temperature at which the coating resin 41 is softened is preferably in the range of 80 ° C. to 110 ° C. in order to suppress damage to the plastic optical fiber, but the temperature at which the resin used in the present invention is softened is described above. It is not limited to the range. Moreover, you may add an additive to these raw materials. For example, a flame retardant imparting agent such as a hydroxide can be added to form a flame retardant coating, or a filler or a plasticizer can be added to control each physical property of the coating layer.
[0040]
As shown in FIG. 1, a decompression device (vacuum pump) 21 is attached to the coating device 20 via a pressure control valve 22. More specifically, as shown in FIG. 4, a decompression pipe 63 is attached upstream of the nipple body 46 of the nipple. In order to keep the inside of the nipple base 45 and the nipple main body 46 under reduced pressure, a vacuum sealing orifice 64 is attached to the nipple main body 46. Then, using the orifice holder 65, the orifice 64 is sandwiched and fixed by the nipple body 46 and the orifice holder 65. By reducing the pressure in the nipple cap 45 and the nipple body 46 by the pressure reducing device 21, the degree of adhesion of the coating resin 41 to the optical fiber 42 can be adjusted, and the coating layer 41a can be uniformly coated. It becomes easy. The degree of decompression can be adjusted by the degree of opening and closing of the pressure control valve 22.
[0041]
FIG. 1 shows a schematic diagram of an optical fiber manufacturing facility 10 used in the optical fiber manufacturing method of the present invention. The moisture-proof and dust-proof cartridge 11 includes a desiccant unit 12 for drying and a reel 13 on which an optical fiber 42 is set. The optical fiber 42 obtained by stretching the above-described preform is wound around the reel 13 and set. The optical fiber 42 is sent to the charge removal unit 14 at a speed of 5 m / min to 50 m / min by a driving device (not shown), and the surface charge is removed to facilitate the formation of the coating layer. A circulation system including a temperature control device 15, a dehumidifying device 16, a blower 17, a filter 18, an outside air inlet 19 and the like is attached to the charge removal unit 14, and the inside of the charge removal unit 14 is a preferable environment. The optical fiber 42 is sent to the coating apparatus 20, and the coating layer 41a is formed as described above (see FIG. 2).
[0042]
Next, in order to solidify the coating layer 41a of the plastic optical fiber 30, a cooling process is performed. In the cooling step, the water tank 23 shown in FIG. 1 may be used, or another cooling device may be used. In the present invention, it is preferable to run in the water tank 23 in which water in the range of 5 ° C. to 70 ° C. is charged for 0.1 min to 5 min, but is not limited to this range. And the water adhering to the optical fiber 30 is dried with the dehumidification blower 24, and the formation state of the coating layer 41a is confirmed using the wire diameter measuring device 25 and the bump detector 26. If the wire diameter is not within the target range, or if there are protrusions on the coating layer, stop the operation of the optical fiber manufacturing equipment 10 and check the equipment, etc. 13 is preferable because not all of the optical fiber strands for one batch attached to 13 become defective optical fibers.
[0043]
Finally, the reel 27 is wound up. The reel 27 is preferably housed in a moisture and dust proof cartridge 29 having a desiccant unit 28 in the same manner as on the delivery side in order to prevent the optical properties of the plastic optical fiber 30 from deteriorating and deteriorating optical characteristics.
[0044]
Furthermore, you may provide a coating layer (secondary coating layer) further in the outer periphery of a coating layer (primary coating layer) as needed. In the secondary coating layer, flame retardants, ultraviolet absorbers, antioxidants, radical scavengers, photosensitizers, lubricants and the like as described above may be introduced, and as long as moisture permeation resistance is satisfied, 1 It can also be introduced into the next coating layer.
[0045]
In addition, some flame retardants contain halogen-containing resins such as bromine, additives, and phosphorous. However, metal hydroxides are becoming mainstream as flame retardants in terms of safety such as reduction of toxic gases. . Since the metal hydroxide has moisture as crystal water inside, and the attached water cannot be completely removed during the manufacturing process, the flame retardant coating by the metal hydroxide is the moisture-permeable coating of the present invention. It is desirable to provide as an outer layer coating (secondary coating layer) of (primary coating layer).
[0046]
Moreover, in order to provide a plurality of functions, coatings having various functions may be laminated. For example, in addition to flame retardancy as in the present invention, a barrier layer for suppressing moisture absorption of the wire and a moisture absorbing material for removing moisture, such as a moisture absorbing tape or moisture absorbing gel, are provided in the coating layer or between the coating layers. In addition, a flexible material layer for relaxing stress at the time of flexibility, a cushioning material such as a foam layer, a reinforcing layer for increasing rigidity, and the like can be selected and provided depending on the application. In addition to the resin, if the thermoplastic resin contains a fiber having a high elastic modulus (so-called tensile fiber) and / or a highly rigid metal wire, the mechanical strength of the resulting cable can be reinforced. It is preferable because it is possible.
[0047]
Examples of the tensile strength fiber include aramid fiber, polyester fiber, and polyamide fiber. Examples of the metal wire include stainless steel wire, zinc alloy wire, copper wire and the like. None of these are limited to those described above. In addition, a metal tube exterior for protection, an aerial support line, and a mechanism for improving workability during wiring can be incorporated.
[0048]
In addition, depending on the type of use, the cable shape is a collective cable in which the strands are concentrically arranged, an aspect called a tape core wire arranged in a row, and a collective cable in which they are gathered together with a presser roll or wrap sheath The form can be selected according to the situation.
[0049]
Moreover, although the cable using the optical fiber of this invention can be used also by joining by butt | matching, it is preferable to fix a connection part reliably using the optical connector for connection at an edge part. As the connector, it is also possible to use various commercially available connectors such as PN type, SMA type, SMI type, F05 type, MU type, FC type, and SC type, which are generally known.
[0050]
An optical fiber as an optical member of the present invention and a system for transmitting an optical signal using an optical fiber cable include various light emitting elements, light receiving elements, other optical fibers, an optical bus, an optical star coupler, and an optical signal processing device. It consists of an optical connector for connection. Any known technique can be applied as a technique related to them. For example, the basic and actual of plastic optical fiber (published by NTS Corporation), Nikkei Electronics 2001.1.1, pp. 110-127 “Printed Wiring Board This is the time for optical components to be mounted, "IEICE TRANS. ELECTRON. , VOL. E84-C, no. 3, MARCH 2001, p. 339-344 “High-Uniformity Star Coupler Using Diffused Light Transmission”, Journal of Japan Institute of Electronics Packaging, Vol. 3, no. 6, 2000, pages 476 to 480 “interconnection by optical sheet bus technology” and the like, as well as optical buses described in JP-A-10-123350, JP-A-2002-90571, JP-A-2001-290055, etc. Light described in JP-A-2001-74971, JP-A-2000-329962, JP-A-2001-74966, JP-A-2001-74968, JP-A-2001-318263, JP-A-2001-31840, etc. Branch and coupling device; optical star coupler described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-241655; optical signal transmission described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2002-62457, 2002-101044, and 2001-305395 Apparatus and optical data bus system; optical signal processing apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-23011; Optical signal cross-connect systems described in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 01-86537, etc .; Optical transmission systems described in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-26815, etc .; Japanese Laid-Open Patent Publication Nos. 2001-339554, 2001-339555, etc. The described multi-function system;
[0051]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated in detail, the aspect of this invention is not limited to these. Further, the description was made in detail in Example 1, and the description of the same experimental conditions as Example 1 in Example 2 and Comparative Example was omitted.
[0052]
[Example 1]
A cylindrical tube type clad portion made of PMMA was produced by a known rotational polymerization method. Next, the core portion was polymerized using MMA (methyl methacrylate) as a main raw material by an interfacial gel polymerization method. At this time, 12.5 wt% was added to MMA using DPS (diphenyl sulfide) as a dopant. Thus, a preform having a diameter of 22 mm and a length of 80 cm was produced. The glass transition temperature Tg of the preform was 85 ° C. at the core center and 107 ° C. at the cladding, and the glass transition temperature gradually increased from the center of the core to the cladding (Tg _min = 85 ° C). Further, the refractive index of this preform was 1.504 at the center of the core part and 1.491 of the cladding part, and the refractive index gradually decreased from the center of the core part to the cladding part. This preform was heated and stretched at 235 ° C. to obtain a GI-type wire 42 having an outer diameter of 750 μm and a core diameter of 500 μm. The refractive index of this strand was 1.504 for the center of the core and 1.491 for the cladding. Moreover, the transmission loss measured value using this strand of light having a wavelength of 650 nm was 167 dB / km. The measured value of the band characteristics of this strand was 2.2 Gb / (s · 100 m).
[0053]
A melt flow rate (JIS K 6922-2) polymerized by a high-pressure method as a primary coating for this strand is 80 g / 10 min, and a density is 0.916 g / cm. ³ Of low-density polyethylene (hereinafter referred to as PE) by an optical fiber manufacturing facility (see FIG. 1) 10 using a coated extruder (die diameter 3.7 mm, nipple diameter 2.7 mm) with a cross die head. Coating was performed at a conveying speed of the strand 42 of 50 m / min and a die temperature of 120 ° C. to obtain a close-contact type coated cable having a primary coating layer having a thickness of 0.5 mm.
[0054]
The material of the nipple base 45 and the nipple main body 46 used in this example was SUS304, and the inner diameter of the nipple main body was 10 mm and the length was 25 cm, but the thickness was about 1 mm, the inner diameter was about 8 mm, and the length was inside. A glass inner tube 62 of about 23 cm was inserted and attached (see FIG. 4). In addition, it was 1.00 W / (m * K) when the heat conductivity of this glass inner tube 62 was computed by the method based on JISA1412.
[0055]
The measured transmission loss at a wavelength of 650 nm of the obtained coated cable having a primary coating layer with a thickness of 0.5 mm was 162 dB / Km. Moreover, the measured value of the band characteristics of this strand was 2.2 Gb / (s · 100 m).
[0056]
[Example 2]
The experiment was performed under the same conditions as in Example 1 except that nothing was attached to the inside of the nipple body, and the nipple base was changed to SUS304 and a nipple base made of polyether ether ketone (PEEK) resin was used. In addition, it was 0.25 W / (m * K) when the heat conductivity of this nipple cap made from PEEK was computed by the method based on JISA1412.
[0057]
The measured transmission loss at a wavelength of 650 nm of the obtained close-coated cable having a primary coating layer having a thickness of 0.5 mm was 163 dB / Km. Moreover, the measured value of the band characteristics of this strand was 2.2 Gb / (s · 100 m).
[0058]
[Comparative Example 1]
Inside the nipple main body 46, an aluminum inner tube 62 having a thickness of about 1 mm, an inner diameter of about 8 mm, and a length of about 23 cm was attached. The nipple base 71 (see FIG. 5) was made of PEEK as in Example 2, and the thermal conductivity of the aluminum inner tube 62 was calculated by a method based on JIS A 1412. (M · K). The measured transmission loss at a wavelength of 650 nm of the close-contact type coated cable having a primary coating layer with a thickness of 0.5 mm was 531 dB / Km. The measured value of the band characteristics of this strand was 0.8 Gb / s · 100 m.
[0059]
[Comparative Example 2]
The test was performed under the same conditions as in Example 1 except that nothing was attached to the inside of the nipple main body 46 shown in FIG. In addition, when all calculated the heat conductivity of the nipple main body formed from SUS304 and the nipple cap by the JIS A 1412 conformity method, all were 280 W / (m · K). The transmission loss measured value at a wavelength of 650 nm of the obtained close-coated cable having a primary coating layer having a thickness of 0.5 mm was 285 dB / Km. Moreover, the measured value of the band characteristics of this strand was 1.4 Gb / s · 100 m.
[0060]
As described above, in Example 1 and Example 2 in which the surface facing the optical fiber 42 has a thermal conductivity of 2 W / (m · K) or less, the transmission loss and the global characteristics are the coating layer. It was found that the optical characteristics of the plastic optical fiber were not deteriorated when the coating layer was formed.
[0061]
【The invention's effect】
According to the coating apparatus of the present invention, in the coating apparatus provided with the coating unit that coats the outer periphery of the strand with the coating material melted on the optical fiber, the portion of the coating unit facing the optical fiber Since at least a part is formed of a material having a thermal conductivity of 2 W / (m · K) or less, it is coated with a coating material having a sufficient function without deteriorating the optical fiber during coating. I can do it.
[0062]
According to the coating method of the present invention, in the coating method in which a coating layer is formed on the outer periphery of the strand from the coating material melted by using the coating on the optical fiber, the portion of the coating facing the optical fiber Since a material having a thermal conductivity of 2 W / (m · K) or less is used for at least a part of the optical fiber, it is possible to coat with a coating material having a sufficient function without deteriorating the optical fiber during coating. I can do it. Therefore, the coating method of the present invention is suitable for a plastic optical fiber manufacturing method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of an optical fiber manufacturing facility according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a coating apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an essential part of another embodiment of the coating apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a nipple provided in the coating apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of a nipple provided in the coating apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic sectional view of another embodiment of a nipple provided in the coating apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of an essential part of another embodiment of the nipple provided in the coating apparatus according to the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of another embodiment of a nipple provided in the coating apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Optical fiber manufacturing equipment
20 Coating equipment
30 optical fiber
41a Coating layer
42 Optical fiber
45 Nipple cap
46 Nipple body
45a, 46a Heat insulation surface
62 Intubation

Claims

In a coating apparatus provided with a coating portion that coats a coating material melted on an optical fiber strand on the outer periphery of the strand,
At least a portion of the portion facing the optical fiber inside the covering portion is,
A coating apparatus characterized by being formed of a material having a thermal conductivity of 2 W / (m · K) or less.

The portion of the covering portion facing the optical fiber strand is
The coating apparatus according to claim 1, comprising at least one of glass, ceramics, and plastic as a material.

The portion of the covering portion facing the optical fiber strand is composed of a plurality of members or a laminate,
3. The coating apparatus according to claim 1, wherein the inner member or layer facing the optical fiber is formed of a material having a thermal conductivity of 2 W / (m · K) or less.

The coating apparatus according to claim 1, wherein the coating portion includes a nipple base and a nipple main body.

In the coating method of forming a coating layer on the outer periphery of the strand from the coating material melted using the coating portion on the optical fiber strand,
At least a part of the portion facing the optical fiber of the covering portion,
A coating method characterized by using a material having a thermal conductivity of 2 W / (m · K) or less.

The coating method according to claim 5, wherein the coating portion includes a nipple base and a nipple body.

7. The coating method according to claim 5, wherein the optical fiber is formed from a thermoplastic plastic.

The coating method according to claim 5, wherein the core portion of the optical fiber has a distribution in refractive index.

9. The coating method according to claim 5, wherein the coating material contains at least one of polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, nylon, ethylene ethyl acrylate, and vinyl chloride. .

An optical fiber having a coating layer coated on the optical fiber by the coating method according to claim 5.