JP2012006797A

JP2012006797A - 光ファイバの製造方法

Info

Publication number: JP2012006797A
Application number: JP2010145232A
Authority: JP
Inventors: Toru Yamada; 徹山田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2012-01-12

Abstract

【課題】ファイバ強度の低下を減少させ、断線を防止できる光ファイバの製造方法を得る。
【解決手段】線引炉２１の外に導出されるガラスファイバ１３を徐冷するクリーンエアチャンバー２３と、強制冷却する強制冷却チャンバー２５と、を順次に設け、クリーンエアチャンバー２３および強制冷却チャンバー２５の内部のクリーン度をオンラインでモニターし、クリーンエアチャンバー２３および強制冷却チャンバー２５の内部で直径０．５μｍ以上のダスト量が、一立方メートル当たり十個以下となるように、また同時に、両チャンバー２３，２５の内圧をモニターし、強制冷却チャンバー２５の内圧がクリーンエアチャンバー２３よりも高く且つ両チャンバー２３，２５の内圧がチャンバー外部２９に対し陽圧となるように、両チャンバー２３，２５に供給するクリーンエア３１とドライエア３３の風量を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバの製造方法に関し、特に線引された光ファイバの断線頻度を低減させる光ファイバの製造方法に関する。

一般に、光ファイバ用母材を加熱溶融する線引炉から引き出されたガラスファイバは、その保護のために樹脂塗布装置に通され、外周を紫外線硬化樹脂などで被覆するようにしている。この場合、光ファイバの温度が高い状態では樹脂の塗布が不安定となるため、線引炉から引き出された２０００℃程度のガラスファイバを、塗布が安定する温度まで冷却して樹脂塗布装置に送り込む必要がある。通常、線引炉と樹脂塗布装置との間に、光ファイバを強制冷却するための冷却装置が介装されており、このような光ファイバ冷却装置としては、例えば特許文献１や、特許文献２などに開示されるものが周知となっている。

特許文献１に開示の光ファイバ冷却装置では、−７０℃の冷媒を用いること、結露しないように乾燥装置を用いること、などの記載がある。特許文献２に開示の光ファイバの製造方法では、ダストの付着を防止する目的で、線引炉、強制冷却装置を囲むボックスを設けること、などの記載がある。

線引炉内でガラス体を溶融した高温のガラスファイバは、安定して樹脂をコーティングする温度まで冷却するために、樹脂塗布装置との間に空冷部や強制冷却部を設けている。また、線引炉から導出されたガラスファイバは、樹脂が被覆されるまでのラインがクリーン化されていることが望ましい。ガラスファイバの表面に異物が付着すると、ガラスファイバの強度が低下し、断線の虞が生じるからである。そのため、空冷部、強制冷却部をチャンバーで囲い（クリーンエアチャンバー、強制冷却チャンバー）、各チャンバー内にはクリーンエアを供給している。

しかしながら、クリーンエアチャンバー内および強制冷却チャンバー内は常時クリーン化した状態を維持しなければならず、フィルタ詰まりにより必要風量が低下したりすると、クリーンな状態を維持できないことがあった。また、強制冷却チャンバー内は、常にドライな状態でなければ、強制冷却管内の冷媒温度（例えば、−７０℃）が低いことにより強制冷却管に水滴（さらには霜）が発生し、ガラスファイバと接触して断線してしまうことがあった。さらに、上記状態を保った場合であっても、クリーンエアの流量を大きくしすぎると、チャンバー内のクリーンエアの流れが乱れ、線引中のガラスファイバの線ブレが大きくなり、強制冷却装置などに接触し断線してしまう可能性もあった。クリーンエアチャンバーと強制冷却チャンバーとの全体を囲い、ドライエアを供給すれば、少なくとも水滴が発生する問題は解決するが、設備コストが増大し現実的でなかった。

特開平１０−２５９０３６号公報特開２００３−４８７３９号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、ダストや結露によるファイバ強度の低下を減少させ、断線を低減できる光ファイバの製造方法を提供することにある。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１）光ファイバ母材を線引きし、得られるガラスファイバを徐冷および強制冷却してガラス保護用の樹脂で被覆する光ファイバの製造方法であって、
線引炉の下方に導出されるガラスファイバを徐冷する空冷部を囲うクリーンエアチャンバーと、強制冷却する強制冷却部を囲う強制冷却チャンバーと、を順次隣接して設け、
前記クリーンエアチャンバーおよび前記強制冷却チャンバーの内部のクリーン度をオンラインでモニターして、該クリーンエアチャンバーおよび該強制冷却チャンバーの内部での直径０．５μｍ以上のダスト量が一立方メートル当たり十個以下となるようにし、また同時に、前記クリーンエアチャンバーおよび前記強制冷却チャンバーの内圧をモニターして、前記強制冷却チャンバーの内圧が前記クリーンエアチャンバーよりも高く、且つ前記クリーンエアチャンバーおよび前記強制冷却チャンバーの内圧が両チャンバー外部に対し陽圧となるように、前記クリーンエアチャンバーに供給するクリーンエアおよび前記強制冷却チャンバーに供給するドライエアの風量を各々調整することを特徴とする光ファイバの製造方法。

この光ファイバの製造方法によれば、クリーンエアチャンバー内および強制冷却チャンバー内のダスト量をモニターし、これが所定量となるとクリーンエアの風量が増加されるので、常にチャンバー内をクリーンな状態に保つことができる。また、チャンバーの内圧をモニターし、強制冷却チャンバーの内圧がクリーンエアチャンバーの内圧よりも下がらないように、ドライエアの風量が増加されるので、クリーンエアチャンバーの空気が強制冷却チャンバーに流入することがない。

（２）（１）の光ファイバの製造方法であって、
前記クリーンエアチャンバーと前記強制冷却チャンバーの差圧をオンラインでモニターすることを特徴とする光ファイバの製造方法。

この光ファイバの製造方法によれば、差圧がオンラインでモニターされるので、より迅速、正確に風量を制御することができ、クリーンエアチャンバーからの湿気が強制冷却チャンバーへ流入することを防ぐことができる。

（３）（１）又は（２）の光ファイバの製造方法であって、
前記クリーンエアチャンバーへの風量を０．５ｍ^３／分以上２．５ｍ^３／分以下とすることを特徴とする。

この光ファイバの製造方法によれば、クリーンエアチャンバーへの風量を制御することにより、ダスト量を減らして、断線頻度を低減することが可能であり、また、光ファイバの線ブレの発生を防止することができる。

本発明に係る光ファイバの製造方法によれば、クリーンエアチャンバーおよび該強制冷却チャンバーで直径０．５μｍ以上のダスト量が、一立方メートル当たり十個以下となるように、また同時に、強制冷却チャンバーの内圧がクリーンエアチャンバーよりも高く且つ両チャンバーの内圧がチャンバー外部に対し陽圧となるように、クリーンエアとドライエアの風量を調整するので、常にファイバ走行ラインをクリーン化することができ、ダストの付着を防止できる。これに加え、両チャンバーが外部に対し陽圧になるとともに、強制冷却チャンバーの圧力の方を高くするので、強制冷却チャンバーがドライ状態に保たれ、結露発生を防止できる。この結果、強制冷却チャンバー内をクリーンな状態に維持しつつ、ドライな状態に保て、ファイバ強度の低下を減少させて、断線頻度を低減することができる。

本発明に係る光ファイバの製造方法に使用される製造装置の概略を表す構成図である。本発明に係る製造方法の手順の一例を表す流れ図である。断線頻度とクリーンエアチャンバーへの風量との相関図である。

以下、本発明の実施の形態を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製造方法に使用される製造装置の概略を表す構成図である。
光ファイバの製造装置１００は、光ファイバ母材１１が送り込まれる線引炉２１の直下に、クリーンエアチャンバー２３と、強制冷却チャンバー２５とが配置され、線引炉２１内にて加熱溶融する光ファイバ母材１１の下端部から引き出された高温のガラスファイバ１３を、塗布が安定する温度まで冷却するようになっている。強制冷却チャンバー２５の下方には、ガラスファイバ１３の外周面に紫外線硬化樹脂１５などを少なくとも一層以上被覆するための樹脂塗布装置３５が設けられている。この樹脂塗布装置３５をガラスファイバ１３が通過する間に、樹脂塗布装置３５内に蓄えられた樹脂１５がガラスファイバ１３の外周面に所定の厚みで塗布される。

樹脂塗布装置３５の直下には、ガラスファイバ１３に塗布された樹脂１５を硬化させるための不図示の樹脂硬化装置が設けられ、樹脂塗布装置３５から送り出されるガラスファイバ１３がこの樹脂硬化装置を通過する間に外周面に塗布された樹脂１５が硬化し、ガラスファイバ１３に対して樹脂１５が一体的に接合されて光ファイバ１９となる。光ファイバ１９は、その後、不図示のガイドローラを介して不図示の巻取り装置の巻取りドラムに巻き取られて行く。

クリーンエアチャンバー２３にはクリーンエア発生装置３７が接続される。クリーンエア発生装置３７とクリーンエアチャンバー２３とを接続する接続ダクト３９にはクリーンエア風量計４１が取り付けられ、クリーンエア風量計４１は制御装置４３に接続される。制御装置４３としては、ＣＰＵや記憶装置を備えるパーソナルコンピュータや、プログラマブルシーケンサー等を用いることができる。制御装置４３はクリーンエア風量計４１からの検出信号にてクリーンエアチャンバー２３への送風量を演算する。

クリーンエアチャンバー２３と強制冷却チャンバー２５は仕切壁４５にて仕切られ、仕切壁４５にはガラスファイバ１３の通過孔４７が穿設される。クリーンエアチャンバー２３と強制冷却チャンバー２５には差圧計４９が取り付けられ、差圧計４９は制御装置４３に接続される。制御装置４３は、差圧計４９からの検出信号にて両チャンバー２３，２５への風量を制御する。

クリーンエアチャンバー２３、強制冷却チャンバー２５にはダストカウンタ５１が取り付けられ、ダストカウンタ５１は制御装置４３に接続される。制御装置４３は、ダストカウンタ５１からの検出信号にて両チャンバー２３，２５への風量を制御する。ダストカウンタ５１は、所定容積内における所定サイズのダスト量（例えば個数）を検出する。本実施の形態では、一立方メートル当たりにおける直径０．５μｍ以上のダスト個数を検出する。ダストカウンタ５１としては、例えば、クリーンエア３１中における粒子からの散乱光強度の検出によりダスト数を測定値として得るパーティクルカウンタを用いることができる。

強制冷却チャンバー２５にはガラスファイバ１３のラインを囲むようにして冷却装置５３の熱交換器５５が配置され、熱交換器５５には冷媒として、例えば−７０℃から少なくとも室温程度までの範囲で液相となるパーフルオロポリエーテルなどが供給される。供給された冷媒は、減圧装置にて例えば−２０℃の蒸発温度を維持するように減圧される。強制冷却チャンバー２５にはドライエア発生装置５７が接続される。ドライエア発生装置５７と強制冷却チャンバー２５とを接続する接続ダクト５９にはドライエア風量計６１が取り付けられ、ドライエア風量計６１は制御装置４３に接続される。制御装置４３はドライエア風量計６１からの検出信号にて強制冷却チャンバー２５へのドライエア３３の送風量を演算する。

したがって、製造装置１００では、クリーンエア３１の風量と、ダスト量と、両チャンバー２３，２５の差圧と、ドライエア３３の風量と、ダスト量と、がモニターできるようになされている。ここで、モニターとは、上記風量、ダスト量、差圧をリアルタイムで得ることによる監視を言う。なお、制御装置４３に表示装置を接続し、上記測定値を視認可能としても勿論良い。

本実施の形態において、制御装置４３は、以下の制御を行うよう制御手順が設定されている。すなわち、クリーンエアチャンバー２３および強制冷却チャンバー２５の内部のクリーン度をオンラインでモニターし、クリーンエアチャンバー２３および強制冷却チャンバー２５の内部で直径０．５μｍ以上のダスト量が、一立方メートル当たり十個以下となるように、また同時に、クリーンエアチャンバー２３および強制冷却チャンバー２５の内圧をモニターし、強制冷却チャンバー２５の内圧がクリーンエアチャンバー２３よりも高く且つクリーンエアチャンバー２３および強制冷却チャンバー２５の内圧がチャンバー外部２９に対し陽圧となるように、クリーンエアチャンバー２３に供給するクリーンエア３１および強制冷却チャンバー２５に供給するドライエア３３の風量を調整する。

次に、上記製造装置を用いた光ファイバの製造方法を説明する。
図２は本発明に係る製造方法の手順の一例を表す流れ図である。
ガラスファイバ１３は、線引炉２１から導出された高温の状態で、表面に異物が付着すると強度低下に結びつくため、ファイバ走行ラインは常にクリーン化する必要がある。そのため、ダストカウンタ５１にてクリーンエアチャンバー２３内および強制冷却チャンバー２５内のダスト量を検出する（Ｓ１）オンライン監視を行う。

制御装置４３は、オンライン監視において、クリーンエアチャンバー内および強制冷却チャンバー内の直径０．５μｍ以上のダスト量が、一立方メートル当たり十個以上であるか否かの判断を常に行う（Ｓ２）。一立方メートル当たりのダストが十個以上となれば、制御装置４３がその検出結果に基づき、クリーンエア３１の風量増加（Ｓ３）と、ドライエア３３の風量増加（Ｓ４）を行う。このように、クリーン度をオンラインで常時モニターすることにより、クリーンエア３１およびドライエア３３の風量を適切に制御できるようになされている。

また、クリーンエアチャンバー２３内と強制冷却チャンバー２５内の差圧を差圧計４９により検出する（Ｓ５）。制御装置４３は、その検出信号に基づき風量を制御する（Ｓ６）。すなわち、制御装置４３は、強制冷却チャンバー２５内の圧力がクリーンエアチャンバー２３内の圧力よりも低くなろうとすると、ドライエア３３の風量を増加させ、常に強制冷却チャンバー２５内の圧力が高くなるように風量調整を行う。これにより、クリーンエアチャンバー２３からの湿気が強制冷却チャンバー２５へ流入することが阻止される。

さらに、制御装置４３は、クリーンエアチャンバー２３の内部が、クリーンエアチャンバー２３の外部に対して陽圧であるように制御する。クリーンエアチャンバー２３内の圧力は、例えば圧力センサをクリーンエアチャンバー２３に設けて検出する。但し、製造装置１００が大気圧下の設置であれば、クリーンエア風量計４１の検出値をもって陽圧検出情報に代えることも可能となる。

製造装置１００は、クリーンエアチャンバー２３内の圧力を検出し、外圧よりも低いか否かを判断する（Ｓ７）。強制冷却チャンバー２５は、上記制御によりクリーンエアチャンバー２３よりも陽圧となるので、クリーンエアチャンバー２３が外部に対して陽圧であれば、両チャンバー２３，２５は外部に対し陽圧となる。クリーンエアチャンバー２３内の圧力が外圧よりも低くなろうとすると、製造装置１００は、クリーンエアチャンバー２３に対してはクリーンエア３１、強制冷却チャンバー２５に対してはドライエア３３の風量を増加させる。
制御装置４３は、クリーンエアチャンバー内および強制冷却チャンバー内のクリーン度を常にモニターして直径０．５μｍ以上のダストが、一立方メートル当たり十個以下であるかの判断を行う（Ｓ８）。以上の制御は、ダスト量が十個以下と判断された上、運転の継続が判断（Ｓ９）されている間、繰り返されることになる。一方、ダスト量が十個以上と判断された場合、ステップＳ３、Ｓ４に戻って、クリーンエア３１の風量増加と、ドライエア３３の風量増加を行う。

なお、上記の手順中、制御装置４３が、クリーンエア３１やドライエア３３の風量増加を行うようにしても、クリーンエア風量計４１によりクリーンエア３１の所定の送風量、ドライエア風量計６１によりドライエア３３の所定の送風量が確認されなかった場合、クリーンエア発生装置３７やドライエア発生装置５７に装着されたフィルタの目詰まりや汚染が考えられるので、装置を一旦停止させてフィルタの洗浄や交換を行う必要がある。

このように、光ファイバの製造方法では、所定のクリーン度と、圧力を常に維持できるようクリーンエア３１およびドライエア３３の風量を調整している。これにより、クリーンエアチャンバー２３内および強制冷却チャンバー２５内を常にクリーン化するとともに、強制冷却チャンバー２５への湿気の流入を阻止することにより、ファイバ強度の低下（断線）が減少する良好な製造環境が維持されるようになされている。

したがって、本実施の形態に係る光ファイバ１９の製造方法によれば、クリーンエアチャンバー２３および強制冷却チャンバー２５で直径０．５μｍ以上のダスト量が、一立方メートル当たり十個以下となるように、また同時に、強制冷却チャンバー２５の内圧がクリーンエアチャンバー２３よりも高く且つ両チャンバーの内圧がチャンバー外部２９に対し陽圧となるように、クリーンエア３１とドライエア３３の風量を調整するので、常にファイバ走行ラインをクリーン化することができ、ダストの付着を防止できる。
これに加え、両チャンバー２３，２５が外部に対し陽圧になるとともに、強制冷却チャンバー２５の圧力の方が高くなるので、強制冷却チャンバー２５がドライ状態に保たれ、結露発生を防止できる。
この結果、強制冷却チャンバー２５内をクリーンな状態に維持しつつ、ドライな状態に保つことができ、ファイバ強度の低下を減少させて、断線を防止することができる。

次に、図１の構成の製造装置を用いて線引き試験を行った結果を説明する。
図３は線引き試験で得られた断線頻度とクリーンエアチャンバーへの風量との相関図である。この場合、クリーンエアチャンバー内は、外部に対し陽圧となっている。
図３に示すように、ダスト量を減らすほど（風量を上げるほど）、断線頻度の下がることが知見でき、風量０．５ｍ^３／分以下にすると、断線頻度が極端に悪化することが分かる。なお、風量０．５ｍ^３／分の供給状態が、直径０．５μｍ以上のダスト量１０個／ｍ^３のクリーン度に相当する。但し、図３に示した通り風量を上げることで、ダスト量を減らし（上部からダストを巻き込まないようにする）、断線頻度を低減することが可能ではあるが、あまり上げる（風量２．５ｍ^３／分以上）と、風がガラスファイバにあたり、その結果、線ブレが発生してしまった。したがって、クリーンエア３１の好適な風量範囲は、０．５〜２．５ｍ^３／分であることが分かった。

なお、クリーンエアチャンバーの内圧が、強制冷却チャンバーの内圧よりも高かった場合は、強制冷却装置に結露が発生してしまっていた。また、クリーンエアチャンバーの内圧が大気圧よりも低い場合には、断線頻度が１００件／Ｍｍ以上と非常に高くなった。

１１光ファイバ母材
１３ガラスファイバ
１５樹脂
１７被覆
１９光ファイバ
２１線引炉
２３クリーンエアチャンバー
２５強制冷却チャンバー
２９チャンバー外部
３１クリーンエア
３３ドライエア

Claims

光ファイバ母材を線引きし、得られるガラスファイバを徐冷および強制冷却してガラス保護用の樹脂で被覆する光ファイバの製造方法であって、
線引炉の下方に導出されるガラスファイバを徐冷する空冷部を囲うクリーンエアチャンバーと、強制冷却する強制冷却部を囲う強制冷却チャンバーと、を順次隣接して設け、
前記クリーンエアチャンバーおよび前記強制冷却チャンバーの内部のクリーン度をオンラインでモニターして、該クリーンエアチャンバーおよび該強制冷却チャンバーの内部での直径０．５μｍ以上のダスト量が一立方メートル当たり十個以下となるようにし、また同時に、前記クリーンエアチャンバーおよび前記強制冷却チャンバーの内圧をモニターして、前記強制冷却チャンバーの内圧が前記クリーンエアチャンバーよりも高く、且つ前記クリーンエアチャンバーおよび前記強制冷却チャンバーの内圧が両チャンバー外部に対し陽圧となるように、前記クリーンエアチャンバーに供給するクリーンエアおよび前記強制冷却チャンバーに供給するドライエアの風量を各々調整することを特徴とする光ファイバの製造方法。
請求項１記載の光ファイバの製造方法であって、
前記クリーンエアチャンバーと前記強制冷却チャンバーの差圧をオンラインでモニターすることを特徴とする光ファイバの製造方法。
請求項１又は２記載の光ファイバの製造方法であって、
前記クリーンエアチャンバーへの風量を０．５ｍ^３／分以上２．５ｍ^３／分以下とすることを特徴とする光ファイバの製造方法。