JP2006308780A - Method of manufacturing coated optical fiber, method of manufacturing pigmented coated optical fiber, and method of manufacturing optical fiber ribbon - Google Patents
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ガラスファイバの外周に被覆層を形成した光ファイバ心線に関するものであり、さらに、着色層を備える着色光ファイバ心線の製造方法、光ファイバ心線を複数備えるテープファイバ心線の製造方法に関するものである。 The present invention relates to an optical fiber core in which a coating layer is formed on the outer periphery of a glass fiber. Further, the present invention relates to a method of manufacturing a colored optical fiber having a colored layer, and a tape fiber core having a plurality of optical fiber cores. It relates to a manufacturing method.
一般に、光ファイバ心線は、石英ガラスを主成分として形成されたガラスファイバと、そのガラスファイバの周囲に設けられ、紫外線硬化樹脂で形成される被覆層とを備える。被覆層は、ガラスファイバの外周に設けられ、比較的軟質の紫外線硬化樹脂で形成される一次被覆層と、その一次被覆層の外周に設けられ、比較的硬質の紫外線硬化樹脂で形成される2次被覆層とで構成されるのが一般的である。 In general, the optical fiber core includes a glass fiber formed of quartz glass as a main component and a coating layer provided around the glass fiber and formed of an ultraviolet curable resin. The coating layer is provided on the outer periphery of the glass fiber and is formed of a relatively soft ultraviolet curable resin, and the primary coating layer is provided on the outer periphery of the primary coating layer, and is formed of a relatively hard ultraviolet curable resin. Generally, it is composed of a secondary coating layer.
一次被覆層は、ガラスファイバへの衝撃を防ぐ緩衝層としての役割を有し、一次被覆層を形成する紫外線硬化樹脂のヤング率は、0.5〜10MPa程度である。二次被覆層は、外傷等を防ぐ保護層としての役割を有し、二次被覆層を形成する紫外線硬化樹脂のヤング率は、50〜2000MPa程度である。 The primary coating layer serves as a buffer layer for preventing impact on the glass fiber, and the Young's modulus of the ultraviolet curable resin forming the primary coating layer is about 0.5 to 10 MPa. The secondary coating layer has a role as a protective layer for preventing external damage and the like, and the Young's modulus of the ultraviolet curable resin forming the secondary coating layer is about 50 to 2000 MPa.
また、光ファイバを識別可能とするために、光ファイバ心線の最外層に着色層が設けられたものが用いられている。 Further, in order to make the optical fiber identifiable, an optical fiber having a colored layer as the outermost layer is used.
被覆層を設けるコーティング方法としては、紫外線硬化樹脂を硬化させながらコートして各被覆層を別々に形成するwet on dry方式と、2層の紫外線硬化樹脂を同時にコートしてから硬化させるwet on wet方式とがある。 As a coating method for providing a coating layer, a wet on dry method in which an ultraviolet curable resin is coated while being cured to form each coating layer separately, and a wet on wet method in which two layers of an ultraviolet curable resin are simultaneously coated and cured. There is a method.
高度情報化社会における光ファイバの需要は増大する一方、光ファイバの低コスト化の要求が高くなってきている。このため、光ファイバの線引速度の高速化が進められており、現在では1000〜2000m/minの線引速度で光ファイバが製造され、さらなる高速化が図られている。 While the demand for optical fibers in an advanced information society is increasing, there is an increasing demand for cost reduction of optical fibers. For this reason, the drawing speed of the optical fiber has been increased, and at present, the optical fiber is manufactured at a drawing speed of 1000 to 2000 m / min, and the speed is further increased.
線引速度の高速化には、材料に関する要素として樹脂の硬化性を高める点と、設備に関する要素として照射する紫外線強度や紫外線ランプの設置灯数を高める点とが挙げられる。今日、樹脂自体の硬化性を高めるだけでは、線引の高速化に限界があり、線引装置内の紫外線照射ゾーンにおいて、紫外線ランプの高照度化や、ランプ灯数の増加による対応が図られている。 In order to increase the drawing speed, there are a point of increasing the curability of the resin as an element relating to the material and a point of increasing the ultraviolet ray intensity and the number of installed lamps of the ultraviolet lamp as an element relating to the equipment. Today, there is a limit to speeding up the drawing only by increasing the curability of the resin itself, and in the ultraviolet irradiation zone in the drawing device, measures can be taken by increasing the illuminance of the UV lamp and increasing the number of lamps. ing.
また、線引速度の高速化に伴い、ガラスファイバの周囲に樹脂をコートする前工程でガラスファイバを40〜50℃に冷却する必要があり、樹脂をコートする前段に冷却ゾーンが設けられる。一般的には、ヘリウムガス等をガラスファイバに吹きつける強制冷却ゾーンが設けられる。 Further, as the drawing speed increases, it is necessary to cool the glass fiber to 40 to 50 ° C. in the previous step of coating the resin around the glass fiber, and a cooling zone is provided before the resin coating. Generally, a forced cooling zone for blowing helium gas or the like onto a glass fiber is provided.
このように、線引速度を高速化を図るには、上述の紫外線照射ゾーン及び冷却ゾーンを長く確保することが必要となるため、線引タワー(光ファイバ心線製造装置)の高さをより高くする必要がある。特に、wet on dry方式では、一次被覆層と二次被覆層とを別々に形成するので各々の紫外線照射ゾーンを長く確保する必要がある。 As described above, in order to increase the drawing speed, it is necessary to ensure the above-described ultraviolet irradiation zone and cooling zone to be long, so that the height of the drawing tower (optical fiber core manufacturing apparatus) is further increased. Need to be high. In particular, in the wet on dry method, since the primary coating layer and the secondary coating layer are formed separately, it is necessary to ensure a long ultraviolet irradiation zone.
一方、両被覆層を同時にコートするwet on wet方式では、紫外線照射ゾーンは一つであるので、wet on dry方式に比べてスペースを小さくできる利点がある。しかし、2種類の液状の紫外線硬化樹脂を同時に重ね塗りすることから、組合わせる材料の粘度が制約されやすいことや、同時に被覆するために全長にわたって各被覆層の厚さの管理ができないといった問題がある。 On the other hand, the wet on wet method in which both coating layers are coated simultaneously has one ultraviolet irradiation zone, and therefore has an advantage that the space can be reduced as compared with the wet on dry method. However, since two types of liquid UV-curing resins are simultaneously overcoated, the viscosity of the material to be combined is likely to be restricted, and the thickness of each coating layer cannot be managed over the entire length for simultaneous coating. is there.
さらに、いずれの方式でも、一次被覆層及び二次被覆層を形成するので2種類の樹脂を用いることから、各樹脂をそれぞれ個別に管理する必要があることや、各材料を変更する際には、樹脂間の相性等を評価する必要があり、時間を要する。 Furthermore, in any method, since the primary coating layer and the secondary coating layer are formed, since two types of resins are used, it is necessary to manage each resin individually, and when changing each material It is necessary to evaluate the compatibility between the resins, and it takes time.
このほか、一次被覆層と二次被覆層の中間あたりのヤング率の紫外線硬化樹脂で一層被覆したシングルコートファイバ心線がある。このシングルコートファイバ心線は、ヤング率が一定の一層の被覆層に緩衝層と保護層としての役割を持たせている。そのため、ヤング率を大きくし過ぎると、ファイバ心線の側圧特性において劣り、ヤング率を小さくし過ぎると、被覆層が損傷しやすく耐久性に劣るといった面があり、シングルコートファイバは長距離高速伝送には適さないといった問題がある。 In addition, there is a single-coated fiber core wire that is further coated with an ultraviolet curable resin having a Young's modulus between the primary coating layer and the secondary coating layer. In the single-coated fiber core, a single coating layer having a constant Young's modulus has a role as a buffer layer and a protective layer. For this reason, if the Young's modulus is too large, the side pressure characteristics of the fiber core will be inferior, and if the Young's modulus is too small, the coating layer will be easily damaged and inferior in durability. There is a problem that is not suitable for.
そこで、本発明の目的は、被覆層が一層で形成され、その被覆層の硬度を内側から外側にかけて高くした構造を有する光ファイバ心線の製造方法を提供する。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical fiber core having a structure in which a coating layer is formed of a single layer and the hardness of the coating layer is increased from the inside to the outside.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、ガラスファイバ母材を加熱溶融しつつ線引してガラスファイバを形成し、そのガラスファイバの外周に紫外線硬化樹脂を塗布し、その紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して被覆層を形成する光ファイバ心線の製造方法において、
上記線引直後のガラスファイバを−50℃以上30℃未満に冷却してから紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線硬化樹脂の内外に温度差を生じさせた状態で紫外線照射して、上記被覆層の架橋密度が内側から外側に向けて高くなる被覆層を形成する光ファイバ心線の製造方法である。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is to form a glass fiber by drawing a glass fiber preform while heating and melting it, and applying an ultraviolet curable resin to the outer periphery of the glass fiber. In the manufacturing method of the optical fiber core wire in which the coating layer is formed by irradiating the resin with ultraviolet rays,
The glass fiber immediately after the drawing is cooled to −50 ° C. or higher and lower than 30 ° C., and then an ultraviolet curable resin is applied, and ultraviolet rays are irradiated in a state where a temperature difference is generated inside and outside the ultraviolet curable resin. It is a manufacturing method of an optical fiber core wire which forms a coating layer whose crosslink density increases from the inside toward the outside.
請求項2の発明は、ガラスファイバ母材を加熱溶融しつつ線引してガラスファイバを形成し、そのガラスファイバの外周に紫外線硬化樹脂を塗布し、その紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して被覆層を形成する光ファイバ心線の製造方法において、
線引したガラスファイバに紫外線硬化樹脂を塗布した後、その紫外線硬化樹脂に光強度の異なる紫外線を順次照射して、架橋密度が内側から外側に向けて高くなる被覆層を形成する光ファイバ心線の製造方法である。
According to the second aspect of the present invention, a glass fiber preform is drawn by heating and melting to form a glass fiber, an ultraviolet curable resin is applied to the outer periphery of the glass fiber, and the ultraviolet curable resin is irradiated with ultraviolet rays to be coated. In the manufacturing method of the optical fiber core wire forming the layer,
An optical fiber core wire in which a UV-curable resin is applied to a drawn glass fiber, and then the UV-curable resin is sequentially irradiated with ultraviolet rays having different light intensities to form a coating layer in which the crosslinking density increases from the inside toward the outside. It is a manufacturing method.
請求項3の発明は、照射する紫外線の光強度を前段側から後段側にかけて徐々に弱くする請求項2記載の光ファイバ心線の製造方法である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the optical fiber core manufacturing method according to the second aspect, wherein the intensity of the irradiated ultraviolet light is gradually reduced from the front side to the rear side.
請求項4の発明は、ガラスファイバ母材を加熱溶融しつつ線引してガラスファイバを形成し、そのガラスファイバの外周に紫外線硬化樹脂を塗布し、その紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して被覆層を形成する光ファイバ心線の製造方法において、
上記線引直後のガラスファイバの外周に重合禁止剤を塗布し、その重合禁止剤の上から紫外線硬化樹脂を塗布し、その紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することにより、被覆層の架橋密度が内側から外側に向けて高くなる被覆層を形成する光ファイバ心線の製造方法である。
According to the invention of claim 4, a glass fiber preform is drawn by heating and melting to form a glass fiber, an ultraviolet curable resin is applied to the outer periphery of the glass fiber, and the ultraviolet curable resin is irradiated with ultraviolet rays to be coated In the manufacturing method of the optical fiber core wire forming the layer,
By applying a polymerization inhibitor on the outer periphery of the glass fiber immediately after the drawing, applying an ultraviolet curable resin on the polymerization inhibitor, and irradiating the ultraviolet curable resin with ultraviolet rays, the crosslink density of the coating layer is increased. It is a manufacturing method of the optical fiber core wire which forms the coating layer which becomes higher toward the outside from the center.
請求項5記載の発明は、請求項1〜4いずれかに記載の光ファイバ心線の製造方法において、製造された光ファイバ心線の外周に着色層を形成することを特徴とする着色光ファイバ心線の製造方法である。 According to a fifth aspect of the present invention, in the optical fiber core manufacturing method according to any one of the first to fourth aspects, a colored layer is formed on the outer periphery of the manufactured optical fiber core. It is a manufacturing method of a core wire.
請求項6記載の発明は、請求項5記載の着色光ファイバ心線の製造方法において、製造された着色光ファイバ心線複数本を紫外線硬化樹脂で一括被覆するテープファイバ心線の製造方法である。 A sixth aspect of the invention is a method for manufacturing a colored optical fiber according to the fifth aspect of the invention, wherein the plurality of colored optical fiber cores are collectively covered with an ultraviolet curable resin. .
本発明によれば、長距離伝送に適した光ファイバ心線を製造することができるといった優れた効果を発揮する。 According to this invention, the outstanding effect that the optical fiber core wire suitable for long-distance transmission can be manufactured is exhibited.
光ファイバ心線として、光ファイバ心線の被覆層が一層構造で、その被覆層を内側から外側にかけて硬くさせた(ヤング率を高くさせた)ものがある(例えば、特開平8−82727号公報)。本発明者は、被覆層一層構造の光ファイバ心線の製造方法を研究した結果、以下の方法を見出し、本発明に至った。 As an optical fiber core, there is one in which a coating layer of the optical fiber core has a single layer structure, and the coating layer is hardened from the inside to the outside (the Young's modulus is increased) (for example, JP-A-8-82727) ). As a result of studying a manufacturing method of an optical fiber core having a single-layer coating layer structure, the present inventor has found the following method and arrived at the present invention.
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係る光ファイバ心線の製造方法の好適な第1の実施の形態を示した製造装置の概略図である。 FIG. 1 is a schematic view of a manufacturing apparatus showing a first preferred embodiment of a method for manufacturing an optical fiber core according to the present invention.
図1に示すように、光ファイバ心線の製造装置10は、線引炉11と、冷却装置12と、被覆材塗布装置13と、被覆材硬化装置14とを有し、ガラスファイバ母材15を線引する方向(図1上から下)に線引炉11、冷却装置12、被覆材塗布装置13、被覆材硬化装置14の順で配設されている。冷却装置12と被覆材塗布装置13との間にはガラスファイバ17の温度を測定する温度計が設けられ、本実施の形態では非接触温度計18を用いた。
As shown in FIG. 1, an optical fiber core
線引炉11は、ガラスファイバ母材15を加熱溶融するためのヒータ16を備えている。冷却装置12は、ガラスファイバ17に冷却ガスを吹きつけてガラスファイバ17を冷却する装置である。冷却ガスは特に限定するものではないが、本実施の形態では窒素を用いた。
The drawing furnace 11 includes a
被覆材塗布装置13は、ガラスファイバ17の外周に紫外線硬化樹脂を塗布する装置であり、汎用の光ファイバの線引装置で使用されるダイス等が用いられる。
The coating
被覆材硬化装置14は、ガラスファイバ17に塗布された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する装置であり、一個または複数の紫外線ランプを備える。
The coating
尚、光ファイバ心線20の線引経路を形成するために被覆材硬化装置14の下方に1つ以上のプーリ21が設けられてもよい。
One or
次に光ファイバ心線の製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of an optical fiber core wire is demonstrated.
まず、ガラスファイバ母材15を線引炉11内で加熱溶融し、その溶融したガラス母材15の一部は落下すると共に硬化してガラスファイバ17に形成される。そのガラスファイバ17は引取手段(図示せず)で線引される。
First, the
加熱溶融されて形成されたガラスファイバ17は、線引中に冷却装置12内で冷却ガスを吹きつけられて急冷される。冷却装置12において冷却するガラスファイバ17の温度は、−50℃以上30℃未満が好ましく、常温以下まで冷却するのが好ましい。より好ましくは-20〜10℃まで冷却するのがよい。ガラスファイバ17の温度は被覆層の架橋密度に応じて決定され、被覆層の架橋密度を小さくする場合、架橋密度を低下させる程度に応じて最適な温度を選択すればよい。冷却後のガラスファイバ17の温度は、非接触温度計18で測定され、所望の温度になるように、冷却ガスの流量等が制御される。
The
冷却されたガラスファイバ17は、被覆材塗布装置13で、その外周に紫外線硬化樹脂が塗布される。紫外線硬化樹脂としては、例えば、ポリエーテルウレタン(メタ)アクリレート系、ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート系、ポリカーボネイトウレタン(メタ)アクリレート系、ポリエステル(メタ)アクリレート系、エポキシ(メタ)アクリレート系、ポリブタジエン(メタ)アクリレート系、フッ素(メタ)アクリレート系等、公知のものが挙げられ、特に限定するものではない。
The cooled
ガラスファイバ17の外周に塗布された紫外線硬化樹脂は、被覆材硬化装置14で紫外線照射される。紫外線照射された紫外線硬化樹脂は、硬化して被覆層として形成される。ガラスファイバ17に被覆層が設けられて光ファイバ心線20となり、この光ファイバ心線20は、図示しない他の線引装置等に巻き取られる。
The ultraviolet curable resin applied to the outer periphery of the
本実施の形態の光ファイバ心線20の製造方法は、ガラスファイバ17を低温にし、その低温状態にされたガラスファイバ17の外表面に紫外線硬化樹脂を塗布することで、ガラスファイバ17に近い被覆層の温度を下げて反応速度を抑制し、架橋密度を下げている。
The manufacturing method of the optical
すなわち、紫外線硬化樹脂を塗布する際、紫外線硬化樹脂の内外(被覆層の内層側と被覆層の外層側)で温度差を設け、被覆材硬化装置14内で紫外線照射により樹脂が反応する際に、樹脂の反応速度に差を生じさせている。被覆層の外層では紫外線硬化樹脂の反応速度が速く、被覆層の内層では紫外線硬化樹脂の反応速度が遅い。反応速度が速いと樹脂は十分に硬化されて硬くなり、反応速度が遅いと樹脂は十分に硬化されず、未硬化の部分が多く残存する。したがって、樹脂の外層では架橋密度が高く、樹脂の内層では架橋密度が低い状態で被覆層が形成され、被覆層は架橋密度の分布を有するようになる。
That is, when an ultraviolet curable resin is applied, a temperature difference is provided between the inside and outside of the ultraviolet curable resin (the inner layer side of the coating layer and the outer layer side of the coating layer), and the resin reacts by irradiation with ultraviolet rays in the coating
本実施の形態では、被覆層の内側(ガラスファイバ側)ほど架橋密度を低く、外側ほど架橋密度を高くするように、ガラスファイバ17の冷却温度を制御して、被覆層の架橋密度分布を調整している。これにより形成される被覆層は、内側から外側にかけて被覆層を形成する樹脂のヤング率が高くなっており、換言すれば内側ほど柔らかく、外側ほど硬くなっている。ここで、架橋密度の分布を有するとは、紫外線硬化樹脂の組成や機能がファイバ径方向(被覆層厚さ方向)で連続的または段階的な変化を呈することである。
In the present embodiment, the crosslinking density distribution of the coating layer is adjusted by controlling the cooling temperature of the
本実施の形態の製造方法によって製造した光ファイバ心線の架橋密度分布を測定した。 The crosslink density distribution of the optical fiber core manufactured by the manufacturing method of the present embodiment was measured.
まず、試料の作製方法について説明する。 First, a method for manufacturing a sample is described.
図2(a)に示すように、光ファイバ心線20を熱硬化性樹脂22に埋込む。次に、図2(b)に示すように、図2(a)の熱硬化性樹脂22に埋め込まれた光ファイバ心線20を5mm角に切り出して試料24とする。次に、図2(c)に示すように、5mm角の試料24を冷却しながらミクロトームにて断面方向にスライスする。そのスライスした試料24の被覆層の厚さ方向(図2(c)中ではファイバ心線20の径方向)に約10μm角エリア25ごとに赤外吸収スペクトルを測定する。測定したスペクトル変化の比から反応率を求め、その反応率を架橋密度比に換算して、被覆層の厚さ方向の位置と架橋密度比との関係示すグラフを得た。
As shown in FIG. 2A, the optical
図3に示すように、本実施の形態の製造方法で製造した光ファイバ心線20の被覆層の架橋密度比分布は分布線31のようになる。
As shown in FIG. 3, the distribution density ratio distribution of the cross-linking density ratio of the coating layer of the optical
図3のグラフは、光ファイバ心線の備える被覆層におけるガラス面(ガラスファイバ17の外周)からの距離と架橋密度比の関係を表すものである。架橋密度比は、被覆層の最外部における架橋密度に対する比であり最外部では1となる。尚、他の分布線32,33,34については後述する。
The graph of FIG. 3 represents the relationship between the distance from the glass surface (the outer periphery of the glass fiber 17) and the crosslink density ratio in the coating layer provided in the optical fiber core wire. The crosslinking density ratio is a ratio to the crosslinking density at the outermost part of the coating layer, and is 1 at the outermost part. The
本実施の形態の製造方法で作製した光ファイバ心線20は、被覆層のガラスファイバ17に最も近い箇所(10μm)では、架橋密度比が約0.45と最も低く、ガラスファイバ17から遠くなるにつれて架橋密度比は単調に増加し、ガラスファイバ17から50μmの位置では架橋密度比が略1になっている。
The
本実施の形態の製造方法により得られる光ファイバ心線20の被覆層のヤング率の分布は、ガラスファイバ17の近傍部(被覆層の内層側)では0.3〜10MPa、中間部では10〜150MPa、外表面近傍部(被覆層の外層側)では150〜1000MPaに形成するのが好ましい。ガラスファイバ17の近傍部のヤング率が0.3MPaより小さいと、内側の硬化が殆ど促進されず、被覆層が経時変化を受けやすくなってしまうためである。被覆層の外表面近傍部のヤング率を1000MPaより大きくすると、架橋密度差によるガラスファイバ近傍のヤング率を0.3〜10MPaに制御することが困難となるためである。
The distribution of Young's modulus of the coating layer of the
以上、本実施の形態の製造方法によれば、紫外線硬化樹脂を塗布する際に、その樹脂の内外で温度差を設けることにより、被覆層の内層側で衝撃を緩衝すると共に、被覆層の外層側で外傷から光ファイバを保護することのできる一層構造の被覆層を備え、長距離伝送に適した光ファイバ心線を製造することができる。 As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, when an ultraviolet curable resin is applied, by providing a temperature difference between the inside and outside of the resin, shock is buffered on the inner layer side of the coating layer, and the outer layer of the coating layer An optical fiber core wire suitable for long-distance transmission can be manufactured with a single-layer coating layer that can protect the optical fiber from external damage on the side.
また、本実施の形態の製造方法を実現するための製造装置において、被覆層を形成するための装置を少なくすることができ、線引タワーの高さ等、製造装置を小型化することができる。 Further, in the manufacturing apparatus for realizing the manufacturing method of the present embodiment, the apparatus for forming the coating layer can be reduced, and the manufacturing apparatus such as the height of the drawing tower can be reduced. .
さらに、図6に示すように、光ファイバ心線20の外周に着色層62を設けて、着色光ファイバ心線60を形成してもよい。着色層62は、光ファイバ心線20を識別するために光ファイバ心線の最外層として設けられる層であり、例えば、顔料等の着色剤が添加された紫外線硬化樹脂で形成される。
Furthermore, as shown in FIG. 6, a colored
さらに、図7に示すように、図6の着色光ファイバ心線60を複数本(図7では4本)一列に揃え、それらを一括して紫外線硬化樹脂71で覆い、テープファイバ心線70を形成してもよい。
Further, as shown in FIG. 7, a plurality of colored
次に、光ファイバ心線の製造方法の好適な第2の実施の形態について説明する。 Next, a preferred second embodiment of the method for manufacturing an optical fiber core wire will be described.
図4に示すように、光ファイバ心線製造装置40は、図1の光ファイバ心線製造装置10の冷却装置12及び非接触温度計18を省略し、被覆材硬化装置14を複数設けたものである。
As shown in FIG. 4, the optical fiber
本実施の形態では、線引炉11下に、被覆材塗布装置13、複数の被覆材硬化装置14の順に配設されている。複数の被覆材硬化装置14(図4中では14a,14b…14n)は、それぞれ強度の異なる紫外線を出射するものである。各被覆材硬化装置14が出力する紫外線強度はそれぞれ異なり、本実施の形態では、前段側から後段側にかけて、順に50,40,30,20,10mW/cm2とした。各被覆材硬化装置14は、紫外線硬化樹脂に光強度の異なる紫外線が順次照射されれば、出射する紫外線の光強度が線引炉11側から昇順または降順に配置してもよく、或いは出射する紫外線の光強度に関係なく配置してもよい。ただし、被覆層の外側のみが硬化し、内側が未硬化のままとなる可能性を防止するために、線引炉11側から光強度が降順となるように各被覆材硬化装置14を配置するのが好ましい。
In the present embodiment, a coating
ガラスファイバ17に塗布された樹脂には、まず50mW/cm2と最も光強度の強い紫外線が照射され、その紫外線は樹脂の内部に透過し、樹脂の内外部で紫外線を吸収する。次に、ガラスファイバ17は下方に線引され、その紫外線より光強度の弱い40mW/cm2の紫外線が照射される。その紫外線は、50mW/cm2の紫外線よりも、樹脂を透過する光強度が小さく、内層側の樹脂に到達しにくい。すなわち、紫外線は、光を樹脂に吸収されながら樹脂を透過するので、光強度の小さい紫外線は、光強度の大きい紫外線に対して、透過する樹脂の深さが浅くなり、表面から深い樹脂(被覆層の内層側)がより固まりにくくなる。
The resin applied to the
さらに、30,20,10mW/cm2と徐々に光強度の弱い紫外線を照射させることで、外側の樹脂は紫外線を十分に吸収して架橋密度が大きく硬化される。一方、内側の樹脂は、樹脂の表面から深いほど、吸収する紫外線の光強度が小さくなり、架橋密度の小さい状態で硬化される。 Further, by gradually irradiating ultraviolet rays with weak light intensity of 30, 20, 10 mW / cm 2 , the outer resin sufficiently absorbs ultraviolet rays and is cured with a high crosslinking density. On the other hand, the deeper the resin on the inside, the lower the light intensity of the absorbed ultraviolet light, and the hardened the resin with a low crosslink density.
図3に示すように、本実施の形態の光ファイバ心線の製造方法による光ファイバ心線の架橋密度分布は分布線32のようになり、前実施の形態と同様に被覆層の内側から外側にかけて架橋密度比が単調に増加しており、その光ファイバ心線は前実施の形態の光ファイバ心線と同様な作用効果を有する。
As shown in FIG. 3, the cross-link density distribution of the optical fiber core by the optical fiber core manufacturing method of the present embodiment becomes a
また、強度の異なる紫外線を出力する被覆材硬化装置14a,14b…14nを複数個設けたが、それぞれ強度の異なる紫外線を出力する複数の紫外線ランプを一つの被覆材硬化装置14内に設け、一つの装置内で各強度の紫外線が順次照射するようにしてもよい。
In addition, although a plurality of coating
本実施の形態の光ファイバ心線の製造方法は、光強度の異なる紫外線を照射して被覆層を形成したが、吸収波長の異なる光開始剤を有する紫外線硬化樹脂をガラスファイバ17の外周表面に塗布し、波長の異なる複数の紫外線を照射して架橋密度分布を有する被覆層を形成してもよい。
In the method of manufacturing the optical fiber core according to the present embodiment, the coating layer is formed by irradiating ultraviolet rays having different light intensities. However, an ultraviolet curable resin having a photoinitiator having a different absorption wavelength is applied to the outer peripheral surface of the
光開始剤は、その種類及び紫外線硬化樹脂に含有させる量によって、紫外線硬化樹脂が吸収する波長と紫外線量を整えることができ、例えば、アセトフェノン系、ベンゾイン系、チオキサンソン系、アシルフォスフィンオキサイド系等公知のものが挙げられる。 The photoinitiator can adjust the wavelength and the amount of ultraviolet light absorbed by the ultraviolet curable resin depending on the type and the amount contained in the ultraviolet curable resin, such as acetophenone-based, benzoin-based, thioxanthone-based, acylphosphine oxide-based, etc. A well-known thing is mentioned.
次に、光ファイバ心線の製造方法の好適な第3の実施の形態について説明する。 Next, a preferred third embodiment of the method for manufacturing an optical fiber core wire will be described.
図5に示すように、本実施の形態の光ファイバ心線製造装置50の基本的な構成部分は、上述した図1の光ファイバ製造装置10とほぼ同様であり、同一構成部分には、図1の場合と同一の符号を付してある。ただし、光ファイバ心線製造装置50は、図1の光ファイバ心線製造装置10の冷却装置12及び非接触温度計18を省略し、重合禁止剤塗布装置51及び近赤外線照射装置52を設けたものである。具体的には、線引炉11と被覆材塗布装置13との間に、線引炉11側から重合禁止剤塗布装置51、近赤外線照射装置52の順に配設されている。
As shown in FIG. 5, the basic components of the optical fiber
重合禁止剤塗布装置51は、重合禁止剤を有機溶媒に溶解してなる溶液をガラスファイバ17の外周表面に塗布する装置である。重合禁止剤は、紫外線硬化樹脂が架橋を形成することを抑制するものであり、例えば、ハイドロキノン、メトキノン、p-ベンゾキノン、フェノチアジン、モノ-t-ブチルハイドロキノン、カテコール、p-t-ブチルカテコール、ベンゾキノヒドロキシトルエン等の公知のものが挙げられる。また、重合禁止剤を溶解する溶媒として揮発性の高いメタノールを用いた。
The polymerization
近赤外線照射装置52は、近赤外線を照射して、その熱によりガラスファイバ17の表面に塗布されたメタノール溶液を乾燥させる装置である。メタノール溶液は、自然乾燥により乾燥させてもよいが、近赤外線を照射させることで高速に乾燥させることができる。
The near-infrared irradiation device 52 is a device that irradiates near-infrared rays and dries the methanol solution applied to the surface of the
重合禁止剤塗布装置51で重合禁止剤を含むメタノール溶液をガラスファイバ17に塗布し、近赤外線照射装置52で重合禁止剤のみ付着された状態にする。被覆材樹脂塗布装置13でその重合禁止剤上に紫外線硬化樹脂を塗布する。紫外線硬化樹脂が塗布されると同時に重合禁止剤は樹脂側に拡散される。このとき、重合禁止剤は、ガラスファイバ17表面に塗布されているので樹脂の内層側になる程多く、外層側になる程少なくなる。
A methanol solution containing a polymerization inhibitor is applied to the
次に、重合禁止剤を含む樹脂に被覆材硬化装置14にて紫外線を照射させると、樹脂の内層側ほど重合禁止剤が多いため紫外線照射されても架橋を形成する樹脂の割合は少なく、樹脂の外層側ほど重合禁止剤が少ないため紫外線照射されて架橋を形成する割合が多い。したがって、被覆層の内層側ほど被覆層の架橋密度が小さく、外層側ほど被覆層の架橋密度が大きい光ファイバ心線20を形成することができる。
Next, when the resin containing the polymerization inhibitor is irradiated with ultraviolet rays by the coating
図3に示すように、本実施の形態の光ファイバ心線の製造方法による光ファイバ心線の架橋密度分布は分布線33のようになり、前実施の形態と同様に被覆層の内側から外側にかけて架橋密度比が単調に増加しており、その光ファイバ心線は前実施の形態の光ファイバ心線と同様な作用効果を有する。
As shown in FIG. 3, the cross-link density distribution of the optical fiber core by the optical fiber core manufacturing method of the present embodiment is a
上述の第1〜第3の実施の形態の製造方法はそれぞれ単体で用いるだけでなく、これらの製造方法を組み合わせてもよい。例えば、ガラスファイバ17を冷却装置12で冷却したのち、重合禁止剤をガラスファイバ17の外周表面に塗布し、紫外線硬化樹脂を塗布した後、光強度の異なる紫外線を順次照射して被覆層を形成してもよい。
The manufacturing methods of the first to third embodiments described above are not only used alone, but may be combined. For example, after the
次に、本発明の実施の形態について、実施例に基づいて説明するが、本発明の実施の形態はこれらの実施例に限定されるものではない。 Next, embodiments of the present invention will be described based on examples, but the embodiments of the present invention are not limited to these examples.
(実施例1)
温度5℃に冷却した石英ガラスファイバ(直径d=125±1μm)の外周に、速度1800m/minで50℃に加温したウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂(ヤング率:200±50MPa)を加圧ダイにて塗布し、紫外線照射装置(Fusion製,6kW×5灯,出力80%)で紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させ、外径245μmの光ファイバ心線を得た。
Example 1
Pressurized die of urethane acrylate UV curable resin (Young's modulus: 200 ± 50MPa) heated to 50 ° C at a speed of 1800m / min on the outer circumference of quartz glass fiber (diameter d = 125 ± 1μm) cooled to 5 ℃ Then, the resin was cured by irradiating ultraviolet rays with an ultraviolet irradiation device (Fusion, 6 kW × 5 lamp,
(実施例2)
石英ガラスファイバ(直径d=125±1μm)の外周に、速度1800m/minで50℃に加温したウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂(ヤング率:200±50MPa)を加圧ダイにて塗布し、紫外線透過フィルタ(透過波長300〜400nm,最大透過波長360nm)を取り付けた紫外線照射装置5灯の紫外線強度をそれぞれ50,40,30,20,10mW/cm2に設定した紫外線照射装置を通して、紫外線硬化樹脂を硬化させ、外径245μmの光ファイバ心線を得た。
(Example 2)
A urethane acrylate UV curable resin (Young's modulus: 200 ± 50 MPa) heated to 50 ° C at a speed of 1800 m / min is applied to the outer periphery of a quartz glass fiber (diameter d = 125 ± 1 μm) with a pressure die, and ultraviolet rays are applied. UV curable resin is passed through the UV irradiation device with UV light intensity of 50, 40, 30, 20, and 10 mW / cm 2 respectively, with 5 UV irradiation devices equipped with transmission filters (transmission wavelength 300-400nm, maximum transmission wavelength 360nm) Was cured to obtain an optical fiber core having an outer diameter of 245 μm.
(実施例3)
石英ガラスファイバ(直径d=125±1μm)の外周に、重合禁止剤2,5-ビス(1,1-ジメチルブチル)ハイドロキノンの濃度を2wt%としたメタノール溶液を塗布し、近赤外線炉(炉長200mm×1)を通した後、50℃に加温したウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂(ヤング率:200±50MPa)を加圧ダイにて塗布し、紫外線照射装置(Fusion製,6kW×5灯,出力80%)にて紫外線硬化樹脂を硬化させ、外径245μmの光ファイバ心線を得た。
(Example 3)
A methanol solution with a concentration of
(比較例)
温度30℃の石英ガラスファイバ(直径d=125±1μm)の外周に、速度1800m/minで50℃に加温したウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂(ヤング率:200±50MPa)を加圧ダイにて塗布した後、紫外線照射装置(Fusion製,6kW×5灯,出力80%)にて紫外線硬化樹脂を硬化させ、外径245μmの光ファイバ心線を得た。
(Comparative example)
Urethane acrylate UV curable resin (Young's modulus: 200 ± 50MPa) heated to 50 ° C at a speed of 1800m / min on the circumference of quartz glass fiber (diameter d = 125 ± 1μm) at 30 ° C with a pressure die After coating, the ultraviolet curable resin was cured with an ultraviolet irradiation device (Fusion, 6kW × 5 lamp,
実施例1〜3及び比較例で得られた光ファイバ心線の特性を以下の評価方法でそれぞれ評価した。 The characteristics of the optical fiber cores obtained in Examples 1 to 3 and the comparative example were evaluated by the following evaluation methods.
<曲げ試験>
光ファイバ心線を半径15mmの円筒に10巻巻き付けたときの損失増加量をパワーメータを用いて測定した。
<Bending test>
The amount of increase in loss when an optical fiber core was wound 10 times around a cylinder with a radius of 15 mm was measured using a power meter.
<初期ロス測定>
1000m束の光ファイバ心線を3束準備し、IEC60793-1-40に準拠し、OTDR(Optical Time Domain Refractmeter)法を用いて、波長1.31μm及び1.55μmにおける伝送損失をそれぞれ測定した。
<Initial loss measurement>
Three optical fiber cores with a 1000 m bundle were prepared, and transmission losses at wavelengths of 1.31 μm and 1.55 μm were measured using the OTDR (Optical Time Domain Refractometer) method in accordance with IEC60793-1-40.
<温度特性試験>
1000m束の光ファイバ心線を3束準備し、IEC60793-1-52に準拠し、温度サイクル-60〜70℃(温度変化速度1℃/min)で10サイクル実施し、光ファイバ心線の損失変化を測定した。
<Temperature characteristics test>
Prepare 3 bundles of 1000m bundle optical fiber, perform 10 cycles at -60 ~ 70 ℃ (temperature change rate 1 ℃ / min) according to IEC60793-1-52, loss of fiber optic cable Changes were measured.
<湿熱試験>
1000m束の光ファイバ心線を3束準備し、IEC60793-1-50に準拠し、85℃-85%RHで30日後の光ファイバ心線の損失変化を測定した。
<Moist heat test>
Three bundles of 1000 m bundles of optical fiber were prepared, and the loss change of the optical fiber after 30 days at 85 ° C.-85% RH was measured according to IEC60793-1-50.
<ジェリー浸漬試験>
1000m束の光ファイバ心線3束準備し、Bellcore規格GR-20に準拠し、85℃ジェリー中に30浸漬後の光ファイバ心線の損失変化を測定した。
<Jelly immersion test>
Three bundles of 1000 m optical fiber cores were prepared, and the loss change of the optical fiber cores after 30 immersions in 85 ° C. jelly was measured according to Bellcore standard GR-20.
<カール半径>
IEC60793-1-34に準拠して、光ファイバ心線のカール半径を測定した。ここで、カール半径とは、線引した後に光ファイバ心線に自然に形成される曲げの大きさを表す値であり、カール半径が大きい程、その曲げの曲率が大きく、直線に近い光ファイバ心線であると言えるものである。
<Curl radius>
The curl radius of the optical fiber core wire was measured in accordance with IEC60793-1-34. Here, the curl radius is a value that represents the magnitude of bending that is naturally formed in the optical fiber core after drawing, and the greater the curl radius, the greater the curvature of the bend and the closer to a straight line the optical fiber. It can be said that it is a heart line.
実施例1〜3及び比較例で作製した光ファイバ心線の各試験の評価を表1にまとめた。 Table 1 summarizes the evaluation of each test of the optical fiber cores produced in Examples 1 to 3 and Comparative Example.
実施例1〜3の各損失特性及びカール半径は比較例にくらべいずれも良好な結果であった。これにより、実施例1〜3の各光ファイバ心線は、長距離伝送に適し、各種耐久性が良好で信頼性の高い光ファイバ心線といえる。 The loss characteristics and curl radii of Examples 1 to 3 were all better than the comparative examples. Thereby, it can be said that each optical fiber core wire of Examples 1-3 is an optical fiber core wire suitable for long-distance transmission, having various durability and high reliability.
尚、比較例で作製した光ファイバ心線の被覆層の架橋密度分布は図3に示した分布線34のようになり、ファイバ径方向で被覆層の架橋密度が略一定となるものである。
The crosslink density distribution of the coating layer of the optical fiber core wire produced in the comparative example is as shown by the
10 光ファイバ心線製造装置
11 線引炉
12 冷却装置
13 被覆材塗布装置
14 被覆材硬化装置
17 ガラスファイバ
20 光ファイバ心線
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記線引直後のガラスファイバを−50℃以上30℃未満に冷却してから紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線硬化樹脂の内外に温度差を生じさせた状態で紫外線照射して、上記被覆層の架橋密度が内側から外側に向けて高くなる被覆層を形成することを特徴とする光ファイバ心線の製造方法。 An optical fiber core in which a glass fiber preform is drawn by heating and melting to form a glass fiber, an ultraviolet curable resin is applied to the outer periphery of the glass fiber, and the ultraviolet curable resin is irradiated with ultraviolet rays to form a coating layer In the manufacturing method of the wire,
The glass fiber immediately after the drawing is cooled to −50 ° C. or higher and lower than 30 ° C., and then an ultraviolet curable resin is applied, and ultraviolet rays are irradiated in a state where a temperature difference is generated inside and outside the ultraviolet curable resin. A method of manufacturing an optical fiber core, comprising forming a coating layer having a crosslinking density that increases from the inside toward the outside.
線引したガラスファイバに紫外線硬化樹脂を塗布した後、その紫外線硬化樹脂に光強度の異なる紫外線を順次照射して、架橋密度が内側から外側に向けて高くなる被覆層を形成することを特徴とする光ファイバ心線の製造方法。 An optical fiber core in which a glass fiber preform is drawn by heating and melting to form a glass fiber, an ultraviolet curable resin is applied to the outer periphery of the glass fiber, and the ultraviolet curable resin is irradiated with ultraviolet rays to form a coating layer In the manufacturing method of the wire,
After coating the drawn glass fiber with an ultraviolet curable resin, the ultraviolet curable resin is sequentially irradiated with ultraviolet rays having different light intensities to form a coating layer whose crosslink density increases from the inside to the outside. An optical fiber core manufacturing method.
上記線引直後のガラスファイバの外周に重合禁止剤を塗布し、その重合禁止剤の上から紫外線硬化樹脂を塗布し、その紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することにより、被覆層の架橋密度が内側から外側に向けて高くなる被覆層を形成することを特徴とする光ファイバ心線の製造方法。 An optical fiber core in which a glass fiber preform is drawn by heating and melting to form a glass fiber, an ultraviolet curable resin is applied to the outer periphery of the glass fiber, and the ultraviolet curable resin is irradiated with ultraviolet rays to form a coating layer In the manufacturing method of the wire,
By applying a polymerization inhibitor on the outer periphery of the glass fiber immediately after the drawing, applying an ultraviolet curable resin on the polymerization inhibitor, and irradiating the ultraviolet curable resin with ultraviolet rays, the crosslink density of the coating layer is increased. A method of manufacturing an optical fiber core, comprising: forming a coating layer that increases from the outside toward the outside.
6. The method for producing a colored optical fiber according to claim 5, wherein a plurality of the produced colored optical fibers are collectively covered with an ultraviolet curable resin.
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