JP2011093741A - Method for producing optical fiber and optical fiber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラスファイバにポリイミド樹脂が被覆された光ファイバの製造方法及びポリイミド樹脂が被覆された光ファイバに関する。 The present invention relates to a method for producing an optical fiber in which a glass fiber is coated with a polyimide resin and an optical fiber in which the polyimide resin is coated.
ガラスファイバにポリイミド樹脂を被覆して高温環境での使用を可能とした光ファイバが知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、線引きされたガラスファイバにポリイミド樹脂を3層以上被覆する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。
There is known an optical fiber that can be used in a high temperature environment by coating a glass fiber with a polyimide resin (see, for example, Patent Document 1).
Further, a method of coating a drawn glass fiber with three or more layers of polyimide resin is known (see, for example, Patent Document 2).
ガラスファイバに被覆されるポリイミド樹脂は、最外周の径が目標外径となるように、各層がほぼ均一な厚さで塗布される。一方、1層目に被覆するポリイミド樹脂は、2層目以降に被覆するポリイミド樹脂と異なり、ガラスファイバに直接塗布されるため、ガラスファイバとの濡れ性などが原因でコブなどが形成されたり、溶剤含有量の増加に伴い発泡し易くなり、塗布不良が生じて歩留まりの低下を招くことがあった。 Each layer of the polyimide resin coated on the glass fiber is applied with a substantially uniform thickness so that the outermost diameter becomes the target outer diameter. On the other hand, the polyimide resin coated on the first layer is directly applied to the glass fiber, unlike the polyimide resin coated on the second and subsequent layers, so that a bump is formed due to wettability with the glass fiber, As the solvent content increases, foaming tends to occur, resulting in poor coating and a decrease in yield.
本発明の目的は、ポリイミド樹脂の被覆におけるコブの形成や発泡などによる塗布不良を抑えて、歩留まりを向上させることができる光ファイバの製造方法及び光ファイバを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical fiber manufacturing method and an optical fiber capable of suppressing a defective coating due to formation of a bump or foaming in a polyimide resin coating and improving a yield.
上記課題を解決することのできる本発明の光ファイバの製造方法は、ガラスファイバの外周にポリイミド樹脂を3回以上重ねて塗布し、3層以上前記ポリイミド樹脂を被覆する光ファイバの製造方法であって、
前記ガラスファイバ側の第1層のポリイミド樹脂の厚さを、その外周側の第2層以降の層と同厚若しくは少なくとも第2層以降の何れか1層よりも薄くし、かつ3μmより厚くすることを特徴とする。
An optical fiber manufacturing method of the present invention that can solve the above-mentioned problems is an optical fiber manufacturing method in which polyimide resin is applied three or more times on the outer periphery of a glass fiber, and three or more layers are coated with the polyimide resin. And
The thickness of the polyimide resin of the first layer on the glass fiber side is set to be the same as that of the second and subsequent layers on the outer peripheral side, or at least thinner than any one of the second and subsequent layers, and more than 3 μm. It is characterized by that.
本発明の光ファイバの製造方法において、前記第1層のポリイミド樹脂の厚さを、前記第2層以降の層の厚さよりも薄くすることが好ましい。 In the optical fiber manufacturing method of the present invention, it is preferable that the thickness of the polyimide resin of the first layer is smaller than the thickness of the second and subsequent layers.
本発明の光ファイバの製造方法において、前記第1層のポリイミド樹脂の厚さを、6μm以下とすることが好ましい。 In the optical fiber manufacturing method of the present invention, it is preferable that the thickness of the polyimide resin of the first layer is 6 μm or less.
本発明の光ファイバは、ガラスファイバの外周にポリイミド樹脂を3回以上重ねて塗布し、3層以上前記ポリイミド樹脂が被覆された光ファイバであって、
前記ガラスファイバ側の第1層のポリイミド樹脂の厚さが、その外周側の第2層以降の層と同厚若しくは少なくとも第2層以降の何れか1層よりも薄く、かつ3μmより厚いことを特徴とする。
The optical fiber of the present invention is an optical fiber in which a polyimide resin is applied three or more times on the outer periphery of a glass fiber, and the polyimide resin is coated with three or more layers.
The thickness of the polyimide resin of the first layer on the glass fiber side is the same as the thickness of the second and subsequent layers on the outer peripheral side, or at least thinner than any one layer of the second and subsequent layers, and thicker than 3 μm. Features.
本発明の光ファイバにおいて、前記第1層のポリイミド樹脂の厚さが、前記第2層以降の層の厚さよりも薄いことが好ましい。 In the optical fiber of the present invention, it is preferable that the polyimide resin of the first layer is thinner than the thickness of the second and subsequent layers.
本発明の光ファイバの製造方法及び光ファイバによれば、第1層のポリイミド樹脂の厚さを、その外周側の第2層以降の層と同厚若しくは少なくとも第2層以降の何れか1層よりも薄くするので、ガラスファイバとの濡れ性などを原因とするコブが生じにくくなり、生じたとしても小さいものとなる。また、溶剤含有量の増加に伴う発泡などの塗布不良の発生を抑制することができる。これにより、ガラスファイバにポリイミド樹脂が3層以上被覆された耐熱性に優れた光ファイバを、ポリイミド樹脂の塗布不良を抑えて歩留まりを向上させて製造することができる。 According to the optical fiber manufacturing method and the optical fiber of the present invention, the thickness of the polyimide resin of the first layer is the same as the thickness of the second and subsequent layers on the outer peripheral side, or at least one layer of the second and subsequent layers. Since it is thinner, bumps due to wettability with the glass fiber and the like are less likely to occur, and even if they occur, they are small. In addition, it is possible to suppress the occurrence of coating defects such as foaming accompanying an increase in the solvent content. As a result, an optical fiber excellent in heat resistance, in which three or more layers of polyimide resin are coated on a glass fiber, can be manufactured with improved yield while suppressing poor application of the polyimide resin.
以下、本発明に係る光ファイバの製造方法及び光ファイバの実施形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る光ファイバの実施形態の例を示す断面図である。
図1に示すように、この光ファイバ1は、コア4及びクラッド5を有するガラスファイバ2の外周に、ポリイミド樹脂からなるポリイミド被覆3を有している。
光ファイバ1は、耐熱性に優れたポリイミド被覆3を有しているので、高温環境下においても使用可能である。
Hereinafter, an optical fiber manufacturing method and an optical fiber embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of an optical fiber according to the present invention.
As shown in FIG. 1, this
Since the
この光ファイバ1のポリイミド被覆3は、ポリイミド樹脂を3層被覆させたものであり、ガラスファイバ2側から順に、第1層3a、第2層3b及び第3層3cを被覆した構造とされている。そして、この光ファイバ1では、ガラスファイバ2側の第1層3aは、その外周側の第2層3b及び第3層3cの両方よりも薄く形成されている。
本発明では、第1層3aが、その外周側の第2層3b以降の層と同厚若しくは少なくとも第2層以降の何れか1層よりも薄ければよい。
The
In this invention, the
上記の光ファイバを製造する方法について説明する。
図2はガラスファイバにポリイミド樹脂の被覆を施す被覆装置の概略構成図である。
被覆装置20では、ポリイミド塗布工程とポリイミド硬化工程とを3度繰り返すようになっており、第1〜第3のコーティング装置21〜23と、第1の揮発炉24及び第2の揮発炉25と、第1の硬化炉26と、第2の硬化炉27と、これらの揮発炉24,25、硬化炉26,27の間でガラスファイバ2の走行をガイドするガイドローラ15,28,29とを備える。
A method for manufacturing the above optical fiber will be described.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a coating apparatus that coats a glass fiber with a polyimide resin.
In the
ポリイミド樹脂の被覆径は最終的に目的径にする必要があるが、1回に厚く被覆を塗布すると溶剤を揮発させる際に発泡してコブになり易く、また、硬化効率も著しく低下するので、第1〜第3のコーティング装置21〜23により3回に分けて薄く塗布し、揮発炉24,25、硬化炉26,27により揮発及び硬化させている。
The coating diameter of the polyimide resin needs to be finally set to the target diameter, but if the coating is thickly applied once, it tends to foam and become bumpy when the solvent is volatilized, and the curing efficiency is also significantly reduced. The first to
揮発炉24,25、硬化炉26,27は、それぞれポリイミド樹脂を加熱する電気炉で構成する。揮発炉24,25は、ともに同じ温度設定である。なお、第1の揮発炉24の方は、第1層での揮発プロセスにのみ使用し、第2の揮発炉25の方は、第2層及び第3層での揮発プロセスに使用する。
The
なお、最終硬化炉である第2の硬化炉27では、酸素の流入によるポリイミド樹脂の酸化を防止するため、図示外の供給装置で炉内に不活性ガス(例えばN2など)を供給する。即ち、ポリイミド樹脂の酸化劣化を防ぐため、第3の硬化炉27の内部を不活性ガスの雰囲気としている。この不活性ガスを供給することで、第3の硬化炉27の内部の酸素濃度を100ppm以下とする。
In the
このように、本実施形態では線引きされたガラスファイバ2の周囲に溶剤を含むポリイミド樹脂を塗布した後、まず揮発炉24,25内を通して加熱して溶剤を揮発させる。そして、さらにその後、硬化炉26,27内を通して加熱してポリイミド樹脂を硬化させて樹脂被覆層を形成する。このように、塗布したポリイミド樹脂に対して溶剤の揮発及び樹脂の硬化をそれぞれ専用の加熱炉を用いて行うため、溶剤の揮発を十分に行うことができるとともに、その後の硬化も十分に行うことができる。
Thus, in this embodiment, after apply | coating the polyimide resin containing a solvent to the circumference | surroundings of the drawn
さらに、揮発炉24,25は、その内部のヒータ及び炉心管がそれぞれ円筒形状でありその中心にファイバを挿通させて加熱するようになっているため、ファイバを周方向に均一に加熱して、溶剤の揮発量を周方向で均一にすることができる。揮発炉24,25により溶剤が十分になおかつ周方向に均一に揮発されたファイバは、硬化炉26,27によってポリイミド樹脂が十分に硬化され、周方向に均一かつ所望の厚さの樹脂被覆層が形成される。このように、光ファイバ1のポリイミド被覆3の各層の厚さを周方向で均一にすることができる。
Furthermore, the
次に、本実施形態に係る光ファイバの製造方法について、図3に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まず、線引き直後のガラスファイバ2に、図2に示すように第1のコーティング装置21で第1層3aとなるポリイミド樹脂を被覆する(第1ステップS1)。
Next, an optical fiber manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, as shown in FIG. 2, the
次に、被覆後のファイバは、第1の揮発炉24、第1の硬化炉26、第2の硬化炉27を順次通過していく。ここで、揮発炉24、硬化炉26,27では、各炉間に温度勾配を持たせており、さらに、各炉内では上部と下部で温度勾配を持たせている。従って、第1の揮発炉24から第1の硬化炉26及び第2の硬化炉27を通過するにつれて、加熱温度が次第に上がるような加熱処理が行われる(第2ステップS2〜第4ステップS4)。このようにして、第1層3aのポリイミド樹脂は、最終硬化炉である第2の硬化炉27で本硬化される(第4ステップS4)。
Next, the coated fiber sequentially passes through the
第1層3aは、第3層3cを被覆した後の外径が目標径となるように、なおかつ第2層3b及び第3層3cの被覆厚よりも薄く被覆する。
The
その後、ガイドローラ29Eのガイドにより、同図中でみて上方向に進行路が転換され、さらにガイドローラ28B,28Cを経て、第2のコーティング装置22で第2層3bとなるポリイミド樹脂を被覆する(第5ステップS5)。
Thereafter, the guide path of the
次に、第2の揮発炉25を通過した後、前回と同様に、第1の硬化炉26、第2の硬化炉27を順次通過していき、加熱温度が次第に上がるような加熱処理が行われる(第6ステップS6〜第8ステップS8)。このようにして、第2層3bのポリイミド樹脂を最終硬化炉である第2の硬化炉27で本硬化させる(第8ステップS8)。
Next, after passing through the
その後、同様に、ガイドローラ29Eのガイドにより、同図中でみて上方向に進行路が転換され、第3層3cについて、第2層3bを形成するのと同様の塗布工程及び硬化工程が行われる(第9ステップS9〜第12ステップS12)。このようにして、ポリイミド樹脂が2層被覆されたガラスファイバ2に対して、第3層3cのポリイミド樹脂を最終硬化炉である第2の硬化炉27で本硬化させた後(第12ステップS12)、ガイドローラ29E通過後に、同図中右方向の進行路に移動させ、最終的には図示外の巻き取り機で巻き取る。
Thereafter, similarly, the guide path of the
これにより、ガラスファイバ2にポリイミド樹脂が3層被覆されて目標外径とされた光ファイバ1が得られる。そして、この光ファイバ1によれば、ガラスファイバ2の外周に、ポリイミド樹脂からなる3層のポリイミド被覆3を有しているので、耐熱性を高めることができ、高温環境下での使用が可能である。
As a result, the
また、上記の製造方法では、ガラスファイバ2側の第1層3aを、その外周側の第2層3bまたは第3層3cと同厚若しくは少なくとも何れか一方の層よりも薄く形成している。特に、本実施形態では、第1層3aを第2層3b及び第3層3cの両方よりも薄くしている。
これにより、ガラスファイバ2との濡れ性などを原因とするコブが生じにくくなり、コブが生じたとしても小さいものとなる。また、第1層3aを厚くすることによる溶剤含有量の増加に伴う発泡などの塗布不良の発生を抑制することができる。したがって、ガラスファイバ2にポリイミド樹脂が3層被覆された耐熱性に優れた光ファイバ1を、ポリイミド樹脂の塗布不良を抑えて歩留まりを向上させて製造することができる。
なお、第2層3b以降は、同じポリイミド樹脂に塗布するので、厚さが厚くても濡れ性が良く、塗布不良が生じにくい。
また、第1層3aを3μm以下に薄く形成することは偏肉の問題などが生じるため困難であり、第1層3aを3μmより厚く形成している。
また、第2層3b以降が何れも6μmより厚い場合でも、第1層3aは6μm以下に形成することで、コブを生じにくくし、発泡などの塗布不良の発生を抑制することができる。
In the manufacturing method described above, the
As a result, bumps caused by wettability with the
In addition, since it applies to the same polyimide resin after the
In addition, it is difficult to form the
Further, even when the
なお、上記実施形態では、ガラスファイバ2側の第1層3aを、その外周側の第2層3b及び第3層3cの両方よりも薄く被覆したが、第1層3aを、その外周側の第2層3bまたは第3層3cと同厚若しくは少なくとも何れか一方よりも薄く被覆しても良い。
そして、この場合も、ガラスファイバ2にポリイミド樹脂が3層被覆された耐熱性に優れた光ファイバ1を、ポリイミド樹脂のコブが形成されるなどの塗布不良を抑えて歩留まりを向上させて製造することができる。
In the above embodiment, the
Also in this case, the
また、上記の例では、ポリイミド被覆3を3層にわけて塗布したが、ポリイミド被覆3の塗布層数は3層以上であれば良く、3層に限るものではない。
In the above example, the
ポリイミド樹脂を3回塗布してポリイミド被覆3を形成するにあたり、第1層3aの被覆厚さを変化させた場合における歩留まりの変化を調べた。
なお、単長歩留まりの評価は、2km以上の良好な光ファイバ1を用い、第1層3aを7μm、第2層3b及び第3層3cを5.5μmで塗布した場合(比較例1)の単長歩留まりが1となるように規格化して評価した。
In forming the
In addition, the evaluation of the single length yield was performed when a good
(1)第2層3bの被覆厚さ=第3層3cの被覆厚さの場合
第2層3b及び第3層3cの被覆厚さは同一とし、ポリイミド被覆3の全体厚さが18μmとなるように調整した。
表1は、第1層3aの被覆の厚さの変化に対する第2層3b及び第3層3cの被覆厚さ及び光ファイバ1の歩留まりを示す。
(1) When the coating thickness of the
Table 1 shows the coating thicknesses of the
表1に示すように、比較例2では、第1層3aの厚さが6.0μmより厚く、第2層3b及び第3層3cより第1層3aの厚さが厚いと、単長歩留まりが顕著に低下する。
As shown in Table 1, in Comparative Example 2, when the thickness of the
比較例3では、第1層3aの厚さが2.0μmと薄いが、単長歩留まりが顕著に低下している。これは第2層3b及び第3層3cの被覆厚さが厚すぎるためであり、また、第1層3aが薄すぎると、無偏肉率が低下してスクリーニング断線頻度が高くなるためである。
In Comparative Example 3, the thickness of the
これらに対して、実施例1〜4では、第1層3aの厚さが、6μm以下であって第2層3b及び第3層3cと同じ(実施例1)、若しくは第2層3b及び第3層3cより薄い(実施例2〜4)。実施例1〜4は、何れも歩留まりが大きく向上している。
On the other hand, in Examples 1-4, the thickness of the
(2)第2層3bの被覆厚さを一定とした場合
第2層3bの被覆厚さを一定の6μmとし、第3層3cの被覆厚さを、ポリイミド被覆3の全体厚さが18μmとなるように調整した場合における単長歩留まりの変化を調べた。
表2は、第1層3aの被覆の厚さの変化に対する第2層3b及び第3層3cの被覆厚さ及び光ファイバ1の歩留まりを示す。
(2) When the coating thickness of the
Table 2 shows the coating thicknesses of the
表2に示すように、比較例4,5では、第1層3aの厚さが6.0μmより厚く、第2層3b及び第3層3cより第1層3aの厚さが厚いと、単長歩留まりが低下する。
As shown in Table 2, in Comparative Examples 4 and 5, when the thickness of the
比較例6では、第1層3aの厚さが2.0μmと薄いが、単長歩留まりが低下している。これは第3層3cの被覆厚さが厚すぎるためであり、また、第1層3aが薄すぎると、無偏肉率が低下してスクリーニング断線頻度が高くなるためである。
In Comparative Example 6, the thickness of the
これらに対して、実施例5〜7では、第1層3aの厚さが、第2層3b及び第3層3cより薄く、最も薄くても3μmの厚さを有する。実施例5〜7は、何れも歩留まりが大きく向上している。
On the other hand, in Examples 5-7, the thickness of the
(3)第3層3cの被覆厚さを一定とした場合
第3層3cの被覆厚さを一定の6μmとし、第2層3bの被覆厚さを、ポリイミド被覆3の全体厚さが18μmとなるように調整した場合における単長歩留まりの変化を調べた。
表3は、第1層3aの被覆の厚さの変化に対する第2層3b及び第3層3cの被覆厚さ及び光ファイバ1の歩留まりを示す。
(3) When the coating thickness of the
Table 3 shows the coating thicknesses of the
表3に示すように、比較例7,8では、第1層3aの厚さが6.0μmより厚く、第2層3b及び第3層3cより第1層3aの厚さが厚いと、単長歩留まりは比較例1と比べほとんど変わらないか低下する。
As shown in Table 3, in Comparative Examples 7 and 8, when the thickness of the
比較例9では、第1層3aの厚さが2.0μmと薄いが、単長歩留まりが低下している。これは第2層3bの被覆厚さが厚すぎるためであり、また、第1層3aが薄すぎると、無偏肉率が低下してスクリーニング断線頻度が高くなるためである。
In Comparative Example 9, the thickness of the
これらに対して、実施例8〜10では、第1層3aの厚さが、第2層3b及び第3層3cより薄く、最も薄くても3μmの厚さを有する。実施例8〜10は、何れも歩留まりが大きく向上している。
On the other hand, in Examples 8-10, the thickness of the
その他の例として、表4に示すように、第1層3aの厚さを5μmとし、第2層3b及び第3層3cの何れか一方より第1層3aが薄くした場合でも、歩留まりが大きく向上している。
As another example, as shown in Table 4, even when the thickness of the
1:光ファイバ、2:ガラスファイバ、3:ポリイミド被覆、3a:第1層、3b:第2層、3c:第3層 1: optical fiber, 2: glass fiber, 3: polyimide coating, 3a: first layer, 3b: second layer, 3c: third layer
Claims (5)
前記ガラスファイバ側の第1層のポリイミド樹脂の厚さを、その外周側の第2層以降の層と同厚若しくは少なくとも第2層以降の何れか1層よりも薄くし、かつ3μmより厚くすることを特徴とする光ファイバの製造方法。 A method of manufacturing an optical fiber in which polyimide resin is applied three or more times on the outer periphery of a glass fiber, and three or more layers are coated with the polyimide resin,
The thickness of the polyimide resin of the first layer on the glass fiber side is set to be the same as that of the second and subsequent layers on the outer peripheral side, or at least thinner than any one of the second and subsequent layers, and more than 3 μm. An optical fiber manufacturing method characterized by the above.
前記第1層のポリイミド樹脂の厚さを、前記第2層以降の層の厚さよりも薄くすることを特徴とする光ファイバの製造方法。 An optical fiber manufacturing method according to claim 1,
A method of manufacturing an optical fiber, wherein the thickness of the polyimide resin of the first layer is made thinner than the thickness of the second and subsequent layers.
前記第1層のポリイミド樹脂の厚さを、6μm以下とすることを特徴とする光ファイバの製造方法。 An optical fiber manufacturing method according to claim 1 or 2,
The method of manufacturing an optical fiber, wherein the thickness of the polyimide resin of the first layer is 6 μm or less.
前記ガラスファイバ側の第1層のポリイミド樹脂の厚さが、その外周側の第2層以降の層と同厚若しくは少なくとも第2層以降の何れか1層よりも薄く、かつ3μmより厚いことを特徴とする光ファイバ。 An optical fiber coated with three or more layers of polyimide resin on the outer periphery of a glass fiber and coated with three or more layers,
The thickness of the polyimide resin of the first layer on the glass fiber side is the same as the thickness of the second and subsequent layers on the outer peripheral side, or at least thinner than any one layer of the second and subsequent layers, and thicker than 3 μm. Characteristic optical fiber.
前記第1層のポリイミド樹脂の厚さが、前記第2層以降の層の厚さよりも薄いことを特徴とする光ファイバ。 An optical fiber according to claim 4, wherein
An optical fiber, wherein the thickness of the polyimide resin of the first layer is thinner than the thickness of the second and subsequent layers.
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