JP2018528392A - 光ファイバーをスクリーン試験するための一体型キャプスタンおよび装置 - Google Patents

Abstract

ファイバー加工および試験装置で使用するための一体型キャプスタンを提示する。一体型キャプスタンは、ファイバーとの接触面を提供するファイバー係合材料を特徴とする。接触面の硬度を制御して、応力のファイバーへの移動を最小限に抑えて、製造中のファイバーの輸送またはスクリーン試験の間のファイバーコーティングまたはファイバースプライスジャンクションの損傷を防止する。ファイバー係合材料は、弾性材料と任意のキャッピング層とを含む。弾性材料は軽度に架橋したポリウレタンゲルであり得る。キャッピング層は、脂肪族ウレタンジアクリレート化合物のＵＶ硬化またはジイソシアネート化合物の湿気硬化によって形成されたポリマーを含む。

Description

優先権

本願は、米国特許法第１１９条のもとで、２０１５年６月８日に出願され、その内容が依拠され、全体が参照により本明細書中で援用される、米国特許仮出願第６２／１７２，４３０号の優先権を主張する。

本明細書は、概して、光ファイバーをスクリーン試験することに関する。さらに詳細には、本明細書は、一体型キャプスタンおよびこの一体型キャプスタンを組み入れた光ファイバーのスクリーニングのためのシステムに関する。

光ファイバーは延伸プロセスでプリフォームから形成される。プリフォームは一つ以上の環状クラッド領域によって囲まれた中心コア領域を含む固結ガラスである。コア領域は高屈折率ガラス領域（例えば、Ｇｅドープシリカガラス）であり、一つ以上のクラッド領域は低屈折率ガラス領域（例えば非ドープシリカガラスまたはダウンドープされたシリカガラス）である。ファイバーを形成するために、ガラスを軟化させるために十分な延伸温度までプリフォームを加熱し、ガラスファイバーをプリフォームから引っ張り、張力により加工装置を通して搬送する。ガラスファイバーはコアおよびクラッドを含み、典型的には１２５μｍの直径を有する。

ファイバー製造プロセスはガラスファイバーをコーティングすることをさらに含む。コーティングは延伸中に連続的オンライン方式で、またはガラスファイバーの延伸とは独立して別のオフラインプロセスで完了できる。コーティングプロセスは、典型的にはガラスファイバー上に軟質の第一コーティングを形成し、この第一コーティング上に硬質の第二コーティングを形成することを含む。第二コーティングはガラスファイバーを外力から保護し、第一コーティングは第二コーティングに入射する応力を放散させて、過度のレベルの応力がガラスファイバーの表面で集中するのを防止する働きをする。ファイバーコーティングプロセスは、液体コーティング配合物をガラスファイバー上に塗布し、配合物を硬化させて固体コーティングを生成することを含む。

顧客への発送前には、被覆ファイバーを力学的耐久性について試験する。試験プロセスは、スクリーン試験またはプルーフ試験と称され、図１で示されている。スクリーン試験では、被覆ファイバーをキャプスタン組立体間に配置し、引張応力Ｔをかける。キャプスタン組立体は、キャプスタンとピンチベルトとからなる。ピンチベルト組立体はキャプスタンとピンチベルトとからなる。ピンチベルトを使用して、圧縮荷重を被覆ファイバー上にかける。圧縮荷重は、２つのベルト式キャプスタン組立体の間の被覆ファイバーの部分でのスクリーン試験に用いられる張力を局在化させ、処理装置を通して被覆ファイバーを輸送する間、キャプスタンの回転で用いられる繰出（ｐａｙｏｕｔ）張力および巻取張力から被覆ファイバーの部分を隔離する。

各ピンチベルトをその対応するキャプスタンに押し付ける際、ピンチベルトはコーティングに対してさらなる応力を付与する。さらなる応力は、コーティングにおける不具合または欠陥形成に至る可能性がある。コーティングに対する損傷は、スプライスされるファイバーについて特に懸念されるものである。２本の光ファイバーをスプライスする場合、第一コーティングおよび第二コーティングをファイバー端からはがし、むき出しになったガラス端部をスプライスする。スプライスされたむき出しのガラスに、次いでコーティングの単一層（「リコート」と称する）をリコートする。構成ファイバーとリコートとの間の界面はスプライスジョイントと称する。スプライスジョイントでの接着不良を防止するために、高弾性率を有するリコート材料が必要とされる。スプライスされたファイバーを、ベルト式キャプスタン組立体によりスクリーニングする場合、元のファイバー部分は低弾性率の第一コーティングを含み、一方、ファイバーのリコートされた部分は含まないので、ファイバーの元の部分とリコート部分は、ピンチベルトの圧縮荷重下で異なって反応する。圧縮荷重を受けると、ファイバーの元の部分はリコート部分よりもはるかに高いコンプライアンスを示す。コンプライアンスミスマッチの結果、ファイバーの元の部分の第二コーティングにおいてさらなるひずみが生じる。さらに、ファイバーの元の部分とリコート部分との間ではせん断応力ミスマッチがある。せん断応力のミスマッチはスプライスジョイントでコーティングに対して大きなせん断応力をもたらす。キャプスタン組立体がファイバーに対して付与するさらなるひずみは、スプライスジョイントの近くのファイバーの元の部分の第二コーティングの凝集破壊をもたらすことが多い。

したがって、スクリーン試験プロセスの間のコーティングにおける応力を低減させて、コーティングの破損や生産収率の低下、製造コストの増加を防止する必要がある。

本明細書は、ファイバー処理および試験装置で使用するための一体型キャプスタンを記載する。一体型キャプスタンは、ファイバーとの接触面を提供するファイバー係合材料を特徴とする。接触面の硬度を制御して、応力のファイバーへの移動を最小限に抑えて、製造中のファイバーの輸送またはスクリーン試験の間のファイバーコーティングまたはファイバースプライスジャンクションに対する損傷を防止する。ファイバー係合材料は、弾性材料および任意のキャッピング層を含む。弾性材料は軽度に架橋したポリウレタンゲルであり得る。キャッピング層は、脂肪族ウレタンジアクリレート化合物のＵＶ硬化またはジイソシアネート化合物の湿気硬化によって形成されるポリマーを含む。

本明細書は、
キャプスタンと、
ファイバー係合材料と
を含む一体型キャプスタンを対象とし、
前記ファイバー係合材料は前記キャプスタンの表面上に形成され、前記ファイバー係合材料は４０ショア００から７０ショア００までの範囲内の硬度を有する。

本明細書は、
一体型キャプスタンを備える、光ファイバーを加工するための装置を対象とし、
前記一体型キャプスタンは、キャプスタンと、前記キャプスタンの表面上に形成されたファイバー係合材料とを含み、前記ファイバー係合材料は４０ショア００から７０ショア００までの範囲内の硬度を有する。

本明細書は、
光ファイバーをファイバー輸送経路に沿って延伸するステップと、
前記光ファイバーを一体型キャプスタンの周りに移動させるステップと、
を含み、
前記一体型キャプスタンがキャプスタンとファイバー係合材料とを含み、前記ファイバー係合材料が前記キャプスタンの表面上に形成され、前記ファイバー係合材料が４０ショア００から７０ショア００までの範囲内の硬度を有し、前記光ファイバーが前記ファイバー係合材料と接触する、光ファイバーをスクリーン試験するための方法を対象とする。

さらなる特徴および利点を以下の詳細な説明で記載し、部分的には、記載から当業者には容易に明らかになるか、またはその説明および特許請求の範囲、ならびに添付の図面で記載される実施形態を実施することによって認識される。

記載した概要および以下の詳細な説明はどちらも単なる例示であり、特許請求の範囲の性質および特性を理解するための概説または枠組みを提供することを意図すると理解されたい。

添付の図面は、さらなる理解のために含められており、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は本明細書の選択された態様を表すものであり、明細書とあわせて本明細書に含まれる方法、生成物、および組成物の原則および操作を説明する働きをする。図面で示される特徴は本明細書の選択された実施形態を表すものであり、かならずしも適切な縮尺で表されているとは限らない。

本明細書は、明細書の主題を特に指摘し明確に主張する特許請求の範囲で完結するが、添付の図面とあわせると以下の説明からよりよく理解されると考えられる。

図１は、光ファイバーを輸送またはスクリーン試験するために用いられるキャプスタン組立体の構成を概略的に示す。 図２は、光ファイバーを輸送またはスクリーン試験するために用いられる一体型キャプスタンを備えたキャプスタン組立体の構成を概略的に示す。 図３は、本明細書中で図示するかまたは記載する一つ以上の実施形態による一体型キャプスタンおよびピンチベルトを概略的に示す。 図４Ａは、本明細書中で図示するかまたは記載する一つ以上の実施形態による一体型キャプスタンの断面斜視図を概略的に示す。 図４Ｂは、本明細書中で図示するかまたは記載する一つ以上の実施形態による一体型キャプスタンの前断面図を概略的に示す。 図４Ｃは、本明細書中で図示するかまたは記載する一つ以上の実施形態による一体型キャプスタンの断面の一部の拡大図を概略的に示す。 図５Ａは、本明細書中で図示するかまたは記載する一つ以上の実施形態による一体型キャプスタンの断面斜視図を概略的に示す。 図５Ｂは、本明細書中で図示するかまたは記載する一つ以上の実施形態による一体型キャプスタンの前断面図を概略的に示す。 図５Ｃは、本明細書中で図示するかまたは記載する一つ以上の実施形態による一体型キャプスタンの断面の一部の拡大図を概略的に示す。 図６Ａは、チャンネルを有する金属キャプスタンを示す。 図６Ｂは、ファイバー係合材料がチャンネルを占有している金属キャプスタンを示す。 図７Ａは、金属キャプスタンのチャンネルにおいてファイバー係合材料を形成するための例示的プロセスにおけるステップを示す。 図７Ｂは、金属キャプスタンのチャンネルにおいてファイバー係合材料を形成するための例示的プロセスにおけるステップを示す。 図７Ｃは、金属キャプスタンのチャンネルにおいてファイバー係合材料を形成するための例示的プロセスにおけるステップを示す。 図７Ｄは、金属キャプスタンのチャンネルにおいてファイバー係合材料を形成するための例示的プロセスにおけるステップを示す。 図７Ｅは、金属キャプスタンのチャンネルにおいてファイバー係合材料を形成するための例示的プロセスにおけるステップを示す。 図８は、一体型キャプスタンのチャンネルにおけるポリウレタン弾性材料の９０℃でのせん断貯蔵弾性率およびせん断損失弾性率における時間の変動を示す。 図９は、室温、引張応力の条件下での、一体型キャプスタンのチャンネルにおけるポリウレタン弾性材料のせん断貯蔵弾性率およびせん断損失弾性率における時間変動を示す。 図１０は、室温での、一体型キャプスタンのチャンネルにおけるポリウレタン弾性材料の硬度の時間依存性を示す。

図面で記載する実施形態は本質的に例示的であって、詳細な説明または特許請求の範囲を限定することを意図しない。可能な限り常に、同じかまたは同様の特徴を指すのに図面全体にわたって同じ参照番号を使用する。

本明細書中で記載する光ファイバーをスクリーン試験するための装置および方法の実施形態をここで詳細に参照し、その例を添付の図面で説明する。可能な限り常に、図面全体を通して同じかまたは類似の部分を指すために同じ参照番号を使用する。

本明細書中で使用する場合、接触とは、直接的接触または間接的接触を指す。直接的接触とは介在物質が存在しない状態での接触を指し、間接的接触とは一つ以上の介在物質を介した接触を指す。直接的接触している要素は互いに接触している。間接的接触している要素は互いに接触しないが、介在物質と接触する。接触している要素を強固に、または非強固に接合させることができる。接触しているとは、二つの要素を直接的または間接的に接触させることを指す。

本明細書中で使用する場合、物質の硬度とは、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０−００試験規格によって定義されるショア００スケールに基づく硬度を指す。硬度は、本明細書中ではショア硬度と称する場合もあり、ＸＸショア００という表記を使用して報告する場合があり、ここで、ＸＸはショア００スケールに基づく硬度数値である。数値が低いほど柔軟な物質に相当する。例えば２０ショア００の硬度を有する物質は、４０ショア００の硬度を有する物質よりも柔軟である。硬度はデュロメータで測定する。

光ファイバーは、ガラスブランクまたはプリフォームから細いガラスファイバーを延伸することによって形成することができる。ガラスファイバーをプリフォームから延伸した後、一つ以上のコーティングをガラスファイバーに塗布して、ガラスを保護し、光ファイバーの構造的完全性を保存することができる。長さが延長された光ファイバーを形成するために、複数の光ファイバーをあわせて連続してスプライスすることができる。一対の光ファイバーを合わせてスプライスするために、一つ以上のコーティングを、結合される端部付近のガラスファイバーから剥がす。２本のガラスファイバーの端部を一緒にして結合し、リコートコーティングを光ファイバーに塗布して、剥がされたコーティングを置換することができる。

剥がされたコーティングを置換するために塗布されたリコートコーティングは、元の光ファイバーの一つ以上のコーティングとは異なる圧縮弾性率およびせん断弾性率を有し得る。特に、リコートコーティングは、元の光ファイバーの一つ以上のコーティングと比べてより高い圧縮弾性率およびより高いせん断弾性率を有し得る。リコートコーティングは光ファイバーの一つ以上のコーティングよりも高い圧縮弾性率およびせん断弾性率を有するので、リコートコーティングは、キャプスタンおよびピンチベルトによって課された圧縮力およびせん断力下で示し得る弾性変形が小さい。元のファイバーコーティングは、典型的には柔軟性（低弾性率）の第一コーティングを含むので、またリコートは硬質（高弾性率）材料であるので、リコートコーティングは、キャプスタンおよびピンチベルトによって課された圧縮力およびせん断力の下で元の光ファイバーの一つ以上のコーティングほど変形しない。その結果、リコートコーティングと元の光ファイバーの一つ以上のコーティングとの間の界面で光ファイバーに応力が加えられる。光ファイバーにかけられた応力は、リコートコーティングと光ファイバーの一つ以上のコーティングとの間の界面で凝集破壊をもたらす可能性がある。光ファイバーにかけられた応力はまた、一つ以上のコーティングとガラスファイバーとの接着破壊に至る可能性もある。さらに、光ファイバーにかけられた応力は、一つ以上のコーティングの外面を損なう可能性がある。したがって、光ファイバーにかけられた応力は光ファイバーのコーティングを損傷する可能性があり、光ファイバーが廃棄されることとなり、製造コストの増加となる。

本明細書中で記載するキャプスタン、装置及び方法は、光ファイバーのスクリーン試験の間に、少なくとも一つのキャプスタンと少なくとも一つのピンチベルトとの間に移動される光ファイバーに課された圧縮応力およびせん断応力を減少させる。光ファイバーのスクリーン試験の間に光ファイバーに課された圧縮応力およびせん断応力を減少させることで、光ファイバーのコーティングの凝集破壊の可能性を低減することができる。

本明細書は、光ファイバー加工のための一体型キャプスタン、前記一体型キャプスタンを含む光ファイバーを加工または試験するためのシステム、ならびに光ファイバーを一体型キャプスタンと接触させることを含む光ファイバーを加工または試験するための方法を提供する。一体型キャプスタンは、キャプスタンと、キャプスタンの外面と一体化されたファイバー係合材料とを備える。ファイバー係合材料は、光ファイバーの加工または試験の間、光ファイバーを受容し、光ファイバーを輸送することもできる。ファイバーはファイバー係合材料と接触する。ファイバー係合材料は弾性材料を含む。弾性材料は、加工または試験の間、ファイバーに適用または伝達される応力を低減または緩和する働きをする柔軟（低硬度または低弾性率）可撓性材料である。その結果、ファイバー上のコーティングの欠陥率およびファイバーコーティングにおける不具合の発生率が低下する。

ファイバー係合材料は、単層材料または多層材料であり得る。一実施形態において、ファイバー係合材料は弾性材料を含む。弾性材料はポリマーまたはゲルであり得、光ファイバーは、加工または試験の間に輸送される場合、ポリマーまたはゲルと接触する。光ファイバーの弾性材料との接触は直接的であっても、間接的であってもよい。代表的な弾性材料としては、ポリウレタン材料またはポリウレタンゲルが挙げられる。

別の実施形態において、ファイバー係合材料はキャッピング層と弾性材料とを含む。キャッピング層は弾性材料と接触し、光ファイバーは加工または試験の間、キャッピング層と接触する。光ファイバーとキャッピング層との接触は、直接的であっても、間接的であってもよい。キャッピング層と弾性材料との接触は、直接的であっても、間接的であってもよい。キャッピング層の表面は、ファイバー接触面を構成してもよく、一体型キャプスタン上のファイバーの位置決定または輸送の間、ファイバーのファイバー係合材料への接着または粘着を制御または回避するように設計することができる。キャッピング層の表面の特徴は、弾性材料の表面の特徴とは異なり得る。代表的なキャッピング材としては、湿気硬化機能を有するポリウレタンプレポリマーと、ＵＶ硬化機能を有するウレタンアクリレートが挙げられる。

さらなる実施形態において、一体型キャプスタンの表面は、光ファイバーを受けるためのチャンネルを特徴とし、このチャンネルは、ファイバー係合材料で充填される。このチャンネルは、ファイバー係合材料で部分的に充填されるか、充填されるか、または過充填され得る。

別の実施形態において、一体型キャプスタンは、ファイバー係合材料と接触する弾性材料を含み得る。弾性材料は取り外し可能な材料であってもよく、ファイバー係合材料を保護するように機能してもよい。弾性材料は、ファイバー係合材料と直接接触していてもよい。一実施形態において、ファイバー係合材料は弾性材料と接触するキャッピング層を含み、その弾性材料はキャッピング層と直接接触する。

本明細書は、光ファイバーを加工またはスクリーン試験するための装置をさらに提供する。装置は、本明細書中で記載するようなキャプスタンおよびファイバー係合材料を有する一体型キャプスタンを含む。操作の間、装置はファイバー係合材料への位置決定またはファイバー係合材料による輸送のために、光ファイバーを一体型キャプスタンへ移動させる。装置は、輸送またはスクリーン試験の間に光ファイバーを一つ以上の一体型キャプスタンに押し付けるための一つ以上のピンチベルトを含み得る。光ファイバーは、加工またはスクリーン試験の間に一つ以上のピンチベルトおよび／または一つ以上の一体型キャプスタンと接触する可能性がある。光ファイバーは、一つ以上の一体型キャプスタンと接触した状態での加工またはスクリーン試験の間、静止しているかまたは動いている可能性がある。装置は、光ファイバープリフォームを加熱するための炉、ドロータワー（ｄｒａｗ ｔｏｗｅｒ）、光ファイバーのガラス部分を加工するための加熱および冷却段、ならびに一つ以上のコーティングを光ファイバーのガラス部分に塗布するためのコーティングステーションなどのさらなる加工ユニットをさらに含み得る。一つ以上のコーティングは第一コーティングおよび／または第二コーティングを含み得る。

図２を参照して、光ファイバーをスクリーン試験するためのスクリーン試験装置１００の一実施形態を概略的に図示する。スクリーン試験装置１００は概して、スクリーン試験装置１００を通って延びるファイバー輸送経路１０１を含む。スクリーン試験装置１００のファイバー輸送経路１０１はスクリーン試験の間、その上に光ファイバーを移動させる経路を画定する。スクリーン試験装置１００は概して、ファイバー輸送経路１０１に隣接して配置された少なくとも第一の一体型キャプスタン１０２と、ファイバー輸送経路１０１に隣接して配置され、第一の一体型キャプスタン１０２に対向する少なくとも第一ピンチベルト１０３とを含む。第一の一体型キャプスタン１０２および第一ピンチベルト１０３は、ファイバー輸送経路１０１が第一の一体型キャプスタン１０２と第一ピンチベルト１０３との間に配置されるように配置される。光ファイバー１０４をファイバー輸送経路１０１上で移動させる際、第一ピンチベルト１０３は第一ピンチベルト１０３と第一の一体型キャプスタン１０２との間の光ファイバー１０４とぶつかる。

第一の一体型キャプスタン１０２は第一直径ＤＩＡ１、および外周１０５を有する。第一の一体型キャプスタン１０２の外周１０５は、ファイバー輸送経路１０１上で移動される光ファイバー１０４が第一の一体型キャプスタン１０２の外周１０５と係合するように、ファイバー輸送経路１０１に隣接して配置される。

スクリーン試験装置１００は、任意選択的に、ファイバー輸送経路１０１に隣接して配置された第二の一体型キャプスタン１０６と、ファイバー輸送経路１０１に隣接して配置された第二ピンチベルト１０７とを含み得る。第一の一体型キャプスタン１０２および第一ピンチベルト１０３と同様に、ファイバー輸送経路１０１が第二の一体型キャプスタン１０６と第二ピンチベルト１０７との間に配置されるように第二の一体型キャプスタン１０６および第二ピンチベルト１０７を配置することができる。光ファイバー１０４をファイバー輸送経路１０１上で移動させる際に、第二ピンチベルト１０７は第二ピンチベルト１０７と第二の一体型キャプスタン１０６との間の光ファイバー１０４にぶつかる。

第二の一体型キャプスタン１０６は第二直径ＤＩＡ２、および外周１０８を有し得る。第二の一体型キャプスタン１０６の外周１０８は、ファイバー輸送経路１０１上で移動される光ファイバー１０４が第二の一体型キャプスタン１０６の外周１０８と係合するように、ファイバー輸送経路１０１に隣接して配置される。

スクリーン試験装置１００は、任意選択的に、ファイバー輸送経路１０１に隣接して配置された、ロードセル１０９および滑車１１０を含み得る。ロードセル１０９および滑車１１０は、第一の一体型キャプスタン１０２と第二の一体型キャプスタン１０６との間のファイバー輸送経路１０１に隣接して配置される。滑車１１０は、滑車がファイバー輸送経路１０１上で移動される光ファイバー１０４と接触するように、ファイバー輸送経路１０１に隣接して配置することができる。ロードセル１０９は、ロードセルが光ファイバー１０４と滑車１１０との間の接触による光ファイバー１０４における張力を検出するように、滑車１１０に連結することができる。

第一の一体型キャプスタン１０２および第二の一体型キャプスタン１０６を回転させるために、第一の一体型キャプスタン１０２を第一駆動軸（図示せず）と結合することができ、第二の一体型キャプスタン１０６を、第一駆動軸とは独立して駆動される第二駆動軸（図示せず）に結合することができる。第一駆動軸および第二駆動軸は、限定されないが、電動モータ、空気圧駆動スピンドル、およびその他を含み得る動力源によって駆動することができる。

第一の一体型キャプスタン１０２および第二の一体型キャプスタン１０６はファイバー輸送経路１０１上で移動される光ファイバー１０４に対して引張応力を加える。光ファイバー１０４に引張応力を加えるために、第一の一体型キャプスタン１０２および第二の一体型キャプスタン１０６を異なる回転速度で回転させることができる。さらに詳細には、第二の一体型キャプスタン１０６を第一の一体型キャプスタン１０２よりも高い回転速度で回転させることができる。第二の一体型キャプスタン１０６の回転速度がより高いことにより、結果としてファイバー輸送経路１０１上で、第一の一体型キャプスタン１０２と第二の一体型キャプスタン１０６との間の光ファイバー１０４の一部に張力がかかる。

別法として、光ファイバーに引張応力を加えるために、第二の一体型キャプスタン１０６の直径ＤＩＡ２を、第一の一体型キャプスタン１０２の直径ＤＩＡ１よりも大きくなるように選択することができる。第二の一体型キャプスタン１０６の回転速度が第一の一体型キャプスタン１０２の回転速度と同じかまたはそれよりも速く、第二の一体型キャプスタン１０６の直径ＤＩＡ２が第一の一体型キャプスタン１０２の直径ＤＩＡ１よりも大きい場合、第二の一体型キャプスタン１０６の外周１０８の線形速度は第一の一体型キャプスタン１０２の外周１０５の線形速度よりも速くなる。第二の一体型キャプスタン１０６の外周１０８の線形速度がより速いことにより、結果としてファイバー輸送経路１０１上で、第一の一体型キャプスタン１０２と第二の一体型キャプスタン１０６との間の光ファイバー１０４の一部に張力がかかる。

ここで図２および図３を参照すると、第一の一体型キャプスタン１０２および第二の一体型キャプスタン１０６によって光ファイバー１０４に加えられる張力を分離するために、第一ピンチベルト１０３は第一ピンチベルト１０３と第一の一体型キャプスタン１０２との間の光ファイバー１０４にぶつかる。実施形態において、第一ピンチベルト１０３は、ファイバー輸送経路１０１に隣接して配置された、第一ベルト１１１と複数の遊び滑車１１２とを含み得る。第一ベルト１１１が第一ベルト１１１と第一の一体型キャプスタン１０２との間のファイバー輸送経路１０１上で移動される光ファイバー１０４にぶつかるように、第一ベルト１１１を複数の遊び滑車１１２の周りに配置する。したがって、第一ピンチベルト１０３は第一ピンチベルト１０３と第一の一体型キャプスタン１０２との間の光ファイバー１０４に圧縮力を加えて、第一の一体型キャプスタン１０２と第二の一体型キャプスタン１０６との間の光ファイバー１０４に加えられた張力を分離する。実施形態において、第一ベルト１１１における張力と、したがって光ファイバー１０４に加えられた圧縮力を調節することができるように、複数の遊び滑車１１２の位置は調節可能であり得る。遊び滑車１１２の位置を調節するために、遊び滑車を空気装置、電動モータ、およびその他などのアクチュエータによってスクリーン試験装置と連結することができる。第一ピンチベルト１０３および第一の一体型キャプスタン１０２の構成について以上のように記載したが、第二ピンチベルト１０７および第二の一体型キャプスタン１０６は同様に複数の調節可能な遊び滑車１１２を含んで、第一の一体型キャプスタン１０２と第二の一体型キャプスタン１０６との間の光ファイバー１０４における張力を分離することができると理解すべきである。

スクリーン試験プロセスの間に光ファイバー１０４にかけられた圧縮応力およびせん断応力を減少させるために、第一の一体型キャプスタン１０２および／または第二の一体型キャプスタン１０６として使用することができるキャプスタンの様々な実施形態を本明細書中で記載する。図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃを参照して、一体型キャプスタン２０１の一実施形態を示す。一体型キャプスタン２０１は概ね円筒形であり、直径ＤＩＡ１、幅Ｗ１、および外周１０５を有する。第一の一体型キャプスタン１０２の外周１０５は、一体型キャプスタン２０１の外周１０５の周りに延びるファイバー係合材料１２０を含む。一体型キャプスタン２０１のファイバー係合材料１２０は、ファイバー輸送経路１０１上で移動される光ファイバー１０４と係合する、一体型キャプスタン２０１の外周１０５の一部であり得る。実施形態において、ファイバー係合材料１２０は、ファイバー輸送経路１０１上で移動される光ファイバー１０４の直径の約１０倍以上である幅Ｗ２を有し得る。

この実施形態において、ファイバー係合材料１２０は弾性材料１２１と、表面１２４を有するキャッピング材１２３とを含む。弾性材料１２１およびキャッピング材１２３は層として構成され得る。弾性材料１２１は本明細書中では弾性材料の層または弾性層と呼ぶ場合がある。キャッピング材１２３は本明細書中ではキャッピング材の層またはキャッピング層と呼ぶ場合がある。弾性材料１２１は一体型キャプスタン２０１の外周１０５上に配置して、一体型キャプスタン２０１の外周１０５の周りに延びていてもよい。ファイバー係合材料１２０の弾性材料１２１は厚さＴ１を有する。実施形態において、厚さＴ１は、約１ｍｍ以上かつ約２５ｍｍ以下、または約３ｍｍ以上かつ約２０ｍｍ以下、または約５ｍｍ以上かつ約１７ｍｍ以下、または約７ｍｍ以上かつ約１３ｍｍ以下、または約１０ｍｍであり得る。

ファイバー係合材料１２０の弾性材料１２１は、所望の硬度並びに所望の圧縮弾性率およびせん断弾性率を有するように選択して、ファイバー係合材料１２０と接触する光ファイバー１０４に対する圧縮応力およびせん断応力を減少させることができる。実施形態において、弾性材料１２１は、９０ショア００未満、または８０ショア００未満、または７０ショア００未満、または６０ショア００未満、または５０ショア００未満、または４０ショア００未満、または３０ショア００から８０ショア００の範囲内、または３５ショア００から７５ショア００の範囲内、または４０ショア００から７０ショア００の範囲内、または４０ショア００から６５ショア００の範囲内、または４５ショア００から６０ショア００の範囲内、または４５ショア００から５５ショア００の範囲内のデュロメータ硬度を有するように選択される。弾性材料について本明細書中で記載する硬度値は、弾性材料およびキャッピング材を含むファイバー係合材料ならびにキャッピング材なしで弾性材料を含むファイバー係合材料に当てはまる。

実施形態において、弾性材料１２１は、物質の硬度が物質の圧縮弾性率およびせん断弾性率に相互に関連する等方性物質であり得る。さらに詳細には、弾性材料１２１のより高い硬度値は、弾性材料１２１のより高い圧縮弾性率およびより高いせん断弾性率に相互に関連し得る。反対に、弾性材料１２１のより低い硬度値は弾性材料１２１のより低い圧縮弾性率およびより低いせん断弾性率と相互に関連し得る。低硬度値、したがって弾性材料１２１の低い圧縮弾性率およびせん断弾性率は、ファイバー係合材料１２０と接触する光ファイバー１０４における圧縮応力およびせん断応力を減少させることができる。

一体型キャプスタン２０１のファイバー係合材料１２０は、弾性材料１２１上に配置されたキャッピング層１２３をさらに含み得る。実施形態において、キャッピング層１２３は幅方向で横に延びて、ファイバー係合材料１２０の弾性材料１２１を覆うことができる。キャッピング層１２３は厚さＴ２を有し得る。キャッピング層１２３の厚さＴ２は、０．１μｍから１０μｍの範囲内、または０．２５μｍから５．０μｍの範囲内、または０．５μｍから４．０μｍの範囲内、または０．７５μｍから３．０μｍの範囲内、または１．０μｍから２．０μｍの範囲内であり得る。

キャッピング層１２３は、所望の硬度を有するように選択することができる。キャッピング層１２３は、弾性材料１２１の硬度の±１０ショア００、または弾性材料１２１の硬度の±５ショア００、または４０ショア００から１００ショア００の範囲内、または５０ショア００から９０ショア００の範囲内、または５５ショア００から８５ショア００の範囲内、または６０ショア００から８０ショア００の範囲内の硬度を有するように選択することができる。

ここで図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃを参照して、一体型キャプスタン２０１の別の実施形態を概略的に示す。この実施形態において、一体型キャプスタン２０１は一体型キャプスタン２０１の外周１０５から半径方向内向きに延びるチャンネル１２５を含む。チャンネル１２５は一体型キャプスタン２０１の外周１０５から半径方向内向きに延びる深さｄ１と、一体型キャプスタン２０１の外周１０５をわたって延びる幅Ｗ３とを有し得る。深さｄ１は１ｍｍ以上かつ１２ｍｍ以下であるように選択することができる。別の実施形態において、深さｄ１は約１ｍｍ以上かつ約５ｍｍ以下となるように選択することができる。ファイバー係合材料１２０の弾性材料１２１は、部分的または完全に一体型キャプスタン２０１のチャンネル１２５内に配置することができる。任意のキャッピング層１２３を弾性材料１２１上に配置することができ、チャンネル１２５の全幅上に延びてチャンネル１２５を封入することができる。弾性材料１２１およびキャッピング層１２３の材料および硬度は本明細書中で図４Ａから図４Ｃに関連して前述したとおりである。

一実施形態において、真空吸引をチャンネル１２５に適用して、ファイバー係合材料１２０をチャンネル１２５内に保持することができる。真空吸引を、限定されるものではないが、一体型キャプスタン２０１上に配置された一方向弁を含むメカニズムによってチャンネル１２５に適用することができ、一方向弁はチャンネル１２５と流体連通している。一体型キャプスタン２０１が回転する際、真空吸引が遠心力に対抗して、チャンネル１２５内に内層１２１を保持することができる。ファイバー係合材料１２０をチャンネル１２５内に配置し、ファイバー係合材料１２０をチャンネル１２５内に保持するために真空吸引などの力を利用することによって、回転によって引き起こされた遠心力によって、ファイバー係合材料１２０が一体型キャプスタン２０１の表面から離れるのを防止することができる。

ファイバー係合材料とキャプスタンとの一体化は、加工またはスクリーン試験の間にファイバーがキャプスタン上を輸送される際に、ファイバーおよびファイバーコーティングに対する応力を減少させる。先行技術のシステムではファイバーが硬質表面を有するキャプスタンを横断するために、コーティングを損傷しスプライスジャンクションで不具合を引き起こすために充分な高レベルの応力が生じる。従来型のキャプスタンは、コーティングされていない表面を有する金属（例えばアルミニウム）である。本明細書中で記載する一体型キャプスタンは、低硬度を有するファイバー接触面を有するファイバー係合材料を提供することによって、応力を減少させる。ファイバー係合材料は、キャプスタンの表面上に一体化され、金属キャプスタンなどの高硬度表面を有するキャプスタンとともに使用する場合に特に有益である。ファイバー係合材料は、加工またはスクリーン試験の間にファイバーにおいて生じ得る応力を吸収または消散させることができるクッションを提供する。

本明細書中で、加工またはスクリーン試験中のファイバーコーティングまたはスプライスジャンクションでの低応力生成の目的を達成するために、ファイバー係合材料の慎重な選択が必要であることが判明している。ファイバー接触面の硬度を金属の硬度よりも低下させることが望ましいが、ファイバー係合材料は、ファイバーによって接触された場合に、ファイバーがファイバー係合材料を変位させて下にあるキャプスタンの金属表面と直接接触するのを防止するために充分な抵抗力を提供するために充分硬質でなければならない。ファイバー加工装置またはスクリーン試験装置を通したファイバーの輸送は、張力によって駆動される。駆動張力（ｄｒｉｖｅ ｔｅｎｓｉｏｎ）は、装置中のキャプスタンおよび他の案内または指向性ユニット（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｕｎｉｔ）の接触面に向かうファイバーの動きを誘導する力を提供する。高い駆動張力はより速い延伸速度およびより費用効率の高い製造を可能にするので概ね好ましい。ファイバーを本発明の一体型キャプスタンの下にある金属表面上に押しつける駆動張力の傾向に対抗するために、ファイバー係合材料は、ファイバーがファイバー係合材料と接触したままになるように、駆動張力と対抗するために充分な硬度を有さなければならない。同時に、ファイバー係合材料は、ファイバーコーティングおよびスプライスジャンクションでの応力レベルを管理して、コーティングの欠陥および不具合を防止しなければならない。

最低の利用可能な硬度（約９６ショア００）を有する市販のポリマーでの試験によって、ポリマーは、キャプスタンの下にある金属表面とのファイバーの直接的接触を防止するために適切であるが、コーティングの欠陥および不具合を防止するには不適切であることが明らかになった。したがって、新しい配合物を開発して、既存の市販材料の性能よりも優れた性能を有するファイバー係合材料を提供した。新しい配合物をここで説明する。

一実施形態において、本発明のファイバー係合材料の弾性材料はポリウレタンゲルである。ポリウレタンゲルをイソシアネート化合物とヒドロキシ化合物との反応から形成するか、またはイソシアネート基およびヒドロキシ基を含む化合物の反応から形成する。ヒドロキシ化合物は一官能性または多官能性ヒドロキシ化合物であり得る。一官能性ヒドロキシ化合物は、一つの反応性ヒドロキシ基を含む化合物である。多官能性ヒドロキシ化合物は、二つ以上の反応性ヒドロキシ基を含む化合物（例えばジヒドロキシ化合物、トリヒドロキシ化合物など）である。一実施形態において、反応性ヒドロキシ基は末端基である。多官能性化合物はまた混合官能基も有し得る（例えば二つ以上の異なる種類の反応性官能基を同じ分子内の末端またはペンダント基として含む）。イソシアネート基のヒドロキシル基との反応によってウレタン結合が生じる。

代表的なイソシアネート化合物としては一つ以上のイソシアネート基を有するポリマーが挙げられる。イソシアネート基は末端基である。末端基はポリマーの末端と結合している。イソシアネート基をポリマーと直接結合させることができるか、または結合基（ｌｉｎｋａｇｅ ｇｒｏｕｐ）を介してポリマーと結合させることができる。結合基はイソシアネート基との結合部位およびポリマーとの結合部位を有する。結合基はまた、本明細書中では連結基（ｌｉｎｋｉｎｇ ｇｒｏｕｐ）とも称する場合がある。結合基を介してポリマーに結合したイソシアネート基は本明細書中では結合したイソシアネート基と称する場合がある。

例示的なポリマーとしては、二つの末端イソシアネート基を有するポリエーテル化合物が挙げられる。イソシアネート基をポリマーに直接結合させてもよく、または結合基を介して結合させてもよい。一実施形態において、結合基は芳香族基（例えばフェニル基またはフェニル含有基）を含む。芳香族結合は４，４’−メチレンビスフェニルフラグメントを含み得る。別の実施形態において、イソシアネート基はウレタン結合を介してポリマーに結合する。

代表的なヒドロキシ化合物としては、一つ以上のヒドロキシ基を有するポリマーが挙げられる。ヒドロキシ基は末端基またはペンダント基であり得、ポリマーに直接結合させてもよく、または結合基を介してポリマーに結合させてもよい。ヒドロキシ化合物の例としては、ポリアルキレンまたは二つ以上の末端またはペンダントヒドロキシ基を有するポリアルキル−ジ−エンポリマー、例えばヒドロキシ末端ポリブタジエンが挙げられる。

弾性材料を形成するための反応は、一つ以上のイソシアネート化合物と一つ以上のヒドロキシ化合物との間の反応を含み得る。反応は溶液（または懸濁液）中で起こり得、熱的に駆動され得る。反応は、硬化ステップを含むことができ、触媒の存在下で実施することができる。代表的な触媒としてはジメチルビス［（１−オキソネオデシル）オキシ］スタンネートが挙げられる。

弾性材料の硬度は、イソシアネートおよびヒドロキシル反応混合物の選択によって制御することができる。弾性材料は硬質ブロックセグメントと柔軟性ブロックセグメントとを含み得る。硬質ブロックセグメントは弾性材料に剛性を付与し、硬度を増加させる働きをする。柔軟性ブロックセグメントは硬質ブロックセグメントよりも可撓性であり、硬度を減少させる働きをする。弾性材料の硬度を制御することは、弾性材料中の硬質ブロックセグメントおよび柔軟性ブロックセグメントの相対的比率のバランスをとることにより達成することができる。硬質ブロックセグメントおよび柔軟性ブロックセグメントの相対的比率は、硬質ブロックセグメントおよび柔軟性ブロックセグメントに寄与する反応分子の濃度により、および／または反応分子あたりの硬質ブロックセグメントおよび柔軟性ブロックセグメントの数（例えば、反応分子中の硬質ブロックセグメントまたは柔軟性ブロックセグメントの分子量または繰り返し単位の数）により、制御することができる。

脂肪族基を（主鎖に沿ってまたは連結基として）有する化合物（例えばアルキレンまたはアルキル−ジ−エン）または含酸素基（例えば、主鎖に沿ってまたは連結基としての、エーテル基、オキシアルキレン基）は弾性材料の分子中の柔軟性ブロックセグメントを提供し、弾性材料が呈する硬度を減少させる傾向がある。芳香族基（例えばフェニル基、フェニル含有基）を（主鎖に沿ってまたは連結基として）有する化合物は、弾性材料の分子中の硬質ブロックセグメントを提供し、弾性材料の硬度を増加させる傾向がある。

ファイバーをコーティングの損傷または不具合から適切に保護するために、弾性材料の硬度を以下の実施形態にしたがって制御する。すなわち、９０ショア００未満、または８０ショア００未満、または７０ショア００未満、または６０ショア００未満、または５０ショア００未満、または４０ショア００未満、または３０ショア００から８０ショア００の範囲内、または３５ショア００から７５ショア００の範囲内、または４０ショア００から７０ショア００の範囲内、または４０ショア００から６５ショア００の範囲内、または４５ショア００から６０ショア００の範囲内、または４５ショア００から５５ショア００の範囲内である。

弾性材料における架橋度は、硬度に影響を及ぼす別の因子である。弾性材料がより架橋されるにつれて硬度は概して増加する。架橋は、ポリマー分子中の分岐点の数によって制御され、これは次にポリマー鎖に沿って反応性官能基の数、またはポリマーの出発物質として用いられる化合物中の反応性官能基の数によって制御される。前述のように、例えば、ポリウレタンゲルは、イソシアネート化合物をヒドロキシ化合物と反応させることによって形成することができる。架橋は、ヒドロキシ化合物が三つ以上のヒドロキシ基を含む場合に起こり、ここで架橋度（程度）はヒドロキシ化合物の分子中のヒドロキシ基の平均数によって制御される。ヒドロキシ化合物中の１分子あたりのヒドロキシ基の数が増加するにつれ、架橋はより広範囲になり、ポリウレタンゲルの硬度が増加する。

一実施形態において、弾性材料はポリエーテル化合物のジイソシアネート基との反応によって形成されるポリウレタン材料である。ポリエーテルイソシアネート化合物のイソシアネート含量は、化合物中のイソシアネート基の重量パーセント（重量％）に関して表すことができる。イソシアネート基の重量％は化合物の全分子量に対する化合物中の全イソシアネート基の分子量の比として計算される。重量％を計算する目的で、イソシアネート基の分子量に対する寄与は、全ての連結基から独立してイソシアネート基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ）に基づき、比はポリエーテルイソシアネート化合物の全分子にわたる平均とする。同様の定義を用いて多官能性ヒドロキシ化合物のヒドロキシ含量を表すことができる。

弾性材料の硬度を、ファイバーコーティングに対する損傷を最小限に抑える範囲内に維持するために、弾性材料の架橋度を低く保持すべきであることが判断された。商業的に入手可能なポリウレタン材料は高い架橋度を有し、したがって硬質であり、ファイバーコーティングを損傷することなく、本明細書中に記載した、ファイバーの加工に貢献する硬度値より高い硬度値を有する。そのような材料は、２０重量％以上のイソシアネート含量を有するイソシアネート化合物から作製する。本明細書中の実施形態において、強化材料は、１５重量％未満、または１２重量％未満、または１０重量％未満、または２重量％から１５重量％の範囲内、または４重量％から１２重量％の範囲内、または６重量％から１０重量％の範囲内のイソシアネート含量を有するポリエーテルイソシアネート化合物から作製されるポリウレタン材料である。一実施形態において、明示したイソシアネート含量と芳香族基を有する結合とを有するポリエーテルイソシアネート化合物。ポリウレタン強化材料は、上記イソシアネート含量を有するポリエーテルイソシアネート化合物と二官能性または多官能性ヒドロキシ化合物との反応から作製することができる。

弾性材料の架橋度はまた、イソシアネート化合物およびヒドロキシ化合物の相対量によって影響を受け得る。イソシアネート化合物のヒドロキシ化合物に対するモル比は、０．５０から１．５０までの範囲内、または０．７０から１．２０までの範囲内、または０．８０から１．０５までの範囲内、または０．８５から０．９５までの範囲内であり得る。

キャッピング材は、ＵＶ硬化または湿気硬化によって形成することができるポリマーである。一実施形態において、キャッピング材はアクリレート化合物を含む配合物のＵＶ硬化によって得られる。アクリレート化合物は一官能性または多官能性であり得る。アクリレート化合物はウレタン結合を含み得る。一実施形態において、アクリレート化合物は末端アクリレート基を有する二官能性アクリレート化合物である。例示的なアクリレート化合物としては、ジアクリレート、例えば脂肪族ジアクリレートまたはウレタンジアクリレートが挙げられる。ウレタンジアクリレートはウレタン結合を含むジアクリレート化合物である。ウレタン結合は脂肪族基により分離することができる。アクリレート化合物は脂肪族アクリレート化合物であり得る。脂肪族アクリレート化合物はウレタン結合を含み得る。脂肪族アクリレート化合物は芳香族基を欠いている可能性がある。

ファイバー係合材料の凝集性を改善するために、弾性材料と化学的に適合性であるキャッピング材を選択することが望ましい。化学的適合性は、キャッピング材の分子中に弾性材料の分子と高親和性を有する結合またはセグメントを含めることによって促進できる。高親和性は、例えば強力な分子間結合または水素結合に起因し得る。一実施形態において、弾性材料はポリウレタン材料であり、キャッピング材はウレタン結合を含むポリマーである。ＵＶ硬化性配合物はジアクリレート（または多官能性アクリレート）化合物と光開始剤との組み合わせを含み得る。他の添加剤（例えば溶媒、連鎖移動剤または連鎖停止剤）も存在してもよい。

キャッピング材は、湿気硬化型多官能性イソシアネート化合物から形成された材料を含む。湿気硬化型多官能性イソシアネート化合物は末端ジイソシアネート化合物であり得る。キャッピング材の一例は、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートの湿気硬化生成物である。４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートは二つの末端イソシアネート基を含み、その各々は水と反応して末端イソシアネート官能基をヒドロキシまたは酸官能基に変換することができる。変換された末端基は縮合反応で互いに反応して水を放出し分子を結合して、伸長した鎖（オリゴマーおよび最終的にポリマー）を形成することができる。

明示した硬度範囲内の弾性材料を試験する間に、さらなる問題が見いだされた。具体的には、好適な硬度値を有する弾性材料の多くは粘着性であった。つまり、硬化してキャプスタン上に固体コーティングを形成する場合、弾性材料の表面は触れるとべたべたした。粘着面を有するファイバー係合材料は、加工中にファイバーがファイバー係合材料の上を通過しファイバー係合材料と接触する際に、ファイバーに接着する可能性があるので望ましくない。ファイバーの接着は、ファイバー輸送経路を変更する可能性があり、プロセスを不安定にする可能性がある。輸送の動きに関連する力によって、ファイバーがファイバー係合材料を引裂かくかまたは剥離させることも起こり得る。

粘着性ファイバー接触面により生じる問題を回避するために、キャッピング層は非粘着面を有していてもよい。この実施形態において、キャッピング層は弾性材料の粘着面に付着し、非粘着面をファイバーに提供する。ファイバーは、ファイバー接触面に付着することなく、またはファイバー接触面を損なうことなく、加工または試験の間に非粘着性ファイバー接触面と係合する。

前述のように、保護材をファイバー係合材料上に配置することができる。保護材は弾性材料であってよく、ファイバー係合材料は、粘着面を有する弾性材料と接触した非粘着面を有するキャッピング層を含み得る。保護材を除去、置換、または交換する能力を有することが望ましい。保護材と弾性材料の粘着面との直接的接触によって、保護材を粘着面に接着させることができ、保護材を除去する場合に弾性材料の損傷をもたらす可能性がある。保護材に対する損傷は、保護材と弾性材料の粘着面との間に非粘着面を有するキャッピング層を含めることによって回避することができる。保護材と非粘着面との直接的接触によって、保護材またはファイバー係合材料のいずれかに対する損傷なしに保護材を除去または置換することが可能になる。

本明細書はさらに、光ファイバーを加工または試験するための装置を対象とする。装置は、本明細書中で開示する一体型キャプスタンを備える。一実施形態において、装置は一体型キャプスタンを含み、一体型キャプスタンはキャプスタンとキャプスタンの表面上に形成されたファイバー係合材料とを含み、ファイバー係合材料は本明細書中で開示する硬度、例えば４０ショア００から７０ショア００までの範囲内の硬度を有する。

装置はまた、光ファイバーをファイバー輸送経路に沿って移動させる場合に光ファイバーがファイバー係合材料と接触するように、一体型キャプスタンに隣接して配置されたファイバー輸送経路も含み得る。光ファイバーのファイバー係合材料との接触は、直接的であっても、間接的であってもよい。光ファイバーは弾性材料と接触してもよく、弾性材料はファイバー係合材料と接触してもよい。

装置はまた、ファイバー輸送経路に隣接して配置されたピンチベルトを含んでもよく、ファイバー輸送経路はピンチベルトの少なくとも一部とファイバー係合材料との間に延在し、ここで、ピンチベルトは、光ファイバーをファイバー輸送経路上に移動させる場合に、光ファイバーがピンチベルトとファイバー係合材料との間でぶつかるように、ファイバー係合材料と係合可能である。

本明細書はさらに、光ファイバーを加工または試験する方法も対象とする。試験はスクリーン試験を含み得る。一実施形態において、方法は、ファイバー輸送経路に沿って光ファイバーを延伸することと、光ファイバーを一体型キャプスタンの周りに移動させることを含み、ここで、一体型キャプスタンはキャプスタンとキャプスタンの表面上に形成されたファイバー係合材料とを含み、ファイバー係合材料は４０ショア００から７０ショア００までの範囲内の硬度を有し、光ファイバーはファイバー係合材料と接触する。方法はまた、ファイバー輸送経路に隣接して配置されたピンチベルトとファイバー係合材料との間に光ファイバーを移動させることと、ピンチベルトを光ファイバーと接触させることも含み得る。

図６Ａは、中心チャンネルを有するアルミニウムキャプスタンを示す。図６Ｂはチャンネルをポリウレタンゲルで充填した場合の同じキャプスタンを示す。図７Ａから図７Ｅはチャンネルをポリウレタンゲルで充填するための一つのプロセスを示す。図７Ａは、チャンネルが充填されていないアルミニウムキャプスタンを示す。キャプスタンを図７Ｂのプラスチック型に挿入し、未硬化ポリウレタンゲル配合物を注入孔から溝に注入する。注入孔は型上に配置してもよく、またはキャプスタン中に機械加工してもよい。型中に配置された状態で、ポリウレタンゲル配合物は硬化する。示した実施例では、硬化は、キャプスタンを型中で９０℃にて２時間加熱することによって達成される。硬化後、型を取り外す（図７Ｃ）。キャッピング層を図７Ｄで塗布する。示した実施例では、キャッピング層を刷毛塗または噴霧によって、硬化したポリウレタン材料の表面に液体形態で塗布する。固体キャッピング層を形成するための液体キャッピング層配合物の硬化を図７Ｅに示す。

ポリウレタンタイプの弾性材料を作製した代表的な配合物を次に記載する。配合物は図６Ｂおよび図７Ｃに示す弾性材料を提供した。配合物はイソシアネート成分およびヒドロキシ成分を含んでいた。イソシアネート成分は、一般式

（式中、Ｒはプロピレン基である）を有するポリプロピレンエーテルグリコール（ＰＰＧ）に基づくＭＤＩ末端ポリエーテルプレポリマーであった。プレポリマーはＭＤＩ（４，４’−メチレンビス（フェニルイソシアネート））に由来する末端基を含み、約８重量％のイソシアネート含量を有していた。ＭＤＩ末端ポリエーテルプレポリマーはＢａｙｅｒ Ｃｏ．から入手し（Ｂａｙｔｅｃ（登録商標） ＭＰ−０８０）、２５℃で約２５００ｃＰの粘度を有する液体の形態であった。弾性材料配合物のイソシアネート成分は、ＭＤＩ末端ポリエーテルプレポリマー（１００重量部）のみからなるものであった。

ヒドロキシ成分は表１で示す量で以下の化合物を含んでいた。

ヒドロキシ末端ポリブタジエン樹脂は式：

を有し、約２８００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量、約２．５のヒドロキシ官能価、および約０．８４ｍｅｑ／ｇのＯＨ含量を有していた。ヒドロキシ末端ポリブタジエン樹脂はＳａｒｔｏｍｅｒから入手した（Ｐｏｌｙ ｂｄ（登録商標） Ｒ４５ＨＴＬＯ）。ジイソデシルフタレートは可塑剤であり、Ａｓｈｌａｎｄ Ｃｏ．から入手した。１，４−ブタンジオールをポリウレタンタイプ弾性材料の硬度のさらに精密な制御のために添加した。１，４−ブタンジオールはＡｌｆａ Ａｅｓａｒ Ｃｏ．から入手した。ジメチルビス［（１−オキソネオデシル）オキシ］スタンネートは触媒であり、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｃｏ．から入手した。

イソシアネート成分およびヒドロキシ成分を１．５：５の重量比で組み合わせて、弾性材料用配合物を得た。配合物中の各化合物の相対量を表２にまとめる。

約４００ｇの配合物を９０℃にて厚さ約１０ｃｍのカップ中で硬化させるのは約４時間で完了し、５０ショア００の硬度（ショア００デュロメータによって測定）および粘着面を有するポリウレタン弾性材料を得た。

キャッピング材を形成するための代表的なＵＶ硬化性配合物を表３に示す。

脂肪族ウレタンジアクリレートは商標名Ｅｂｅｃｒｙｌ（登録商標）２３０で入手可能であり、ＣＹＴＥＣ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから入手した。脂肪族ウレタンジアクリレートは２５℃で約４４０１４ｃＰの粘度を有していた。６−ヘキサンジオールジアクリレートもＣＹＴＥＣ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから入手した（ＨＤＯＤＡ）。１−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトンはＵＶ活性化光開始剤であり、ＣＹＴＥＣから入手した（Ａｄｄｉｔｏｌ（登録商標）ｃｐｋ）。キャッピング材は配合物を３０秒間４００Ｗ水銀灯（Ｄｙｍａｘ）で硬化させることによって形成することができ、１ｍｍから３ｍｍの範囲内の厚さを有するフィルムを得た。表３に記載した配合物から形成されたキャッピング層は図７Ｅで示されたキャッピング層である。

キャッピング材を形成するための代表的な湿気硬化型配合物を表４に示す。

配合物は室温の空気中で、一晩で完全に硬化する。

表２から表４に列挙した配合物から調製した弾性材料およびキャッピング材を使用するファイバー係合材料を複数のキャプスタンのチャンネル中に形成した。表２の配合物から形成したポリウレタン弾性材料と、表３および４に記載した配合物の各々から形成したキャッピング材とを用いる、一体型キャプスタンを調製し、連続ファイバー製造プロセスとの適合性について試験した。キャプスタンはアルミニウムであり、幅２５ｍｍおよび深さ１２．５ｍｍのチャンネルを有していた。弾性材料は、キャプスタンを型中に入れ、表２の配合物をチャンネルに注入し、配合物を４時間９０℃で加熱硬化させることによって適用した。硬化したポリウレタン弾性材料をチャンネルに充填した。硬化後、キャッピング材配合物を液体溶液として、硬化したポリウレタン弾性材料の表面に塗布した。別のキャプスタンを、表３のＵＶ硬化性キャッピング材配合物および表４の湿気硬化型キャッピング材配合物を用いて調製した。ＵＶ硬化性キャッピング材配合物を２６０ｎｍから６００ｎｍの波長、２２５Ｗ／ｃｍ^２の強度を有するＵＶ光で３０秒間硬化させて、厚さ１μｍから３μｍのキャッピング材を得た。湿気硬化型キャッピング材配合物を空気中で少なくとも１２時間、室温にて硬化させた。

一体型キャプスタンをファイバー加工システムにおいて、典型的な延伸条件下で試験した。スプライスジャンクションを有するファイバーを３０ｍ／ｓを上回る延伸速度で一体型キャプスタン上に渡し、その後、損傷について調べた。スプライスジャンクションでファイバーコーティングに対する損傷は検出されなかった。

表２に記載した配合物から調製したポリウレタン弾性材料に関してさらなる試験を完了した。前記のようにキャプスタンのチャンネル中でポリウレタン弾性材料を形成した（型中に配置したキャプスタンのチャンネル中に配合物を注入し、続いて加熱硬化した）。ポリウレタン弾性材料でチャンネル（深さ約１２ｍｍ、幅約２５ｍｍ）を充填した。これらの試験ではキャッピング材を適用しなかった。キャッピング材の非存在下でのポリウレタン弾性材料の安定性について経時的に試験した。市販のポリウレタン材料での比較試験において、市販のポリウレタン材料の硬度は、ファイバーコーティングに対する損傷を防止するためには高すぎることに加えて、経時的にまたは高温で安定ではないことが分かった。硬度のばらつきは、配合物の不完全な反応または架橋に起因する市販のポリウレタン材料における不安定性によるものであった。

１回の試験で、キャプスタンチャンネル中の硬化したポリウレタン弾性材料のせん断貯蔵弾性率およびせん断損失弾性率を高温での時間の関数として試験した。２５ｍｍ平行板形状を使用するＡｒｅｓ回転式レオメータで試験を実施した。せん断速度は１ｒａｄ／ｓであり、せん断ひずみは２％であった。硬化の２日後、キャプスタンを９０℃まで加熱し、ポリウレタン弾性材料のせん断貯蔵弾性率およびせん断損失弾性率を測定した。９０℃の温度は典型的なファイバー加工条件でキャプスタンが遭遇する代表的な温度であるので、９０℃の温度を試験のために選択した。せん断貯蔵弾性率およびせん断損失弾性率は硬度の指標である。せん断貯蔵弾性率およびせん断損失弾性率のばらつきは、硬度のばらつきをもたらす。図８は、９０℃での時間の関数としてのポリウレタン弾性材料のせん断貯蔵弾性率（Ｇ’）およびせん断損失弾性率（Ｇ”）を示す。データは、ポリウレタン弾性材料のせん断貯蔵弾性率およびせん断損失弾性率が９０℃で経時的に安定であることを示す。

連続ファイバープロセスにおいて、キャプスタンは回転しており、ファイバーのキャプスタンとの接触によりせん断応力がキャプスタンに導入される。本発明の一体型キャプスタンでは、ファイバー係合材料はキャプスタン上に設置され、ファイバーの延伸および輸送に関連する応力を受ける。プロセス安定性を維持するために、ポリウレタン弾性材料の硬度は、ファイバー加工および試験の間に直面する応力レベル下で変わらないままである必要がある。

第二の試験において、硬化したポリウレタン弾性材料のせん断貯蔵弾性率およびせん断損失弾性率を１０ｒａｄ／ｓのせん断速度下、室温で試験した。２５ｍｍ平行板形状を用いてＡｒｅｓ回転式レオメータで試験を実施した。せん断ひずみは５％であった。図９は、一体型キャプスタン上のポリウレタン弾性材料のせん断貯蔵弾性率およびせん断損失弾性率の時間依存性を示す。ポリウレタン弾性材料を硬化させた２日後に室温で試験を実施した。データは、ポリウレタン弾性材料のせん断貯蔵弾性率およびせん断損失弾性率がせん断下で安定であることを示す。

図１０は、ポリウレタン弾性材料についての室温での経時的なデュロメータ硬度測定を示す。試験は標準ショア００デュロメータを使用して実施した。ポリウレタン弾性材料の硬度をキャプスタンの周囲近傍の異なる８点で測定し、８回の硬度測定の平均をデータ点とし、図１０で報告した。データは、硬度が数日の期間にわたって安定なままであることを示す。

明らかに別段の記載がない限り、本明細書中に記載するいかなる方法もそのステップを特定の順序で実施することを必要とすると解釈されることを全く意図しない。したがって、請求される方法は実際のところそのステップが従うべき順序を記載しないか、または特許請求の範囲または明細書でステップが特定の順序に限定されることを他の方法で明確に記載しておらず、いかなる特定の順序にも限定されることを全く意図しない。

請求される対象の主題および範囲から逸脱することなく、本明細書中に記載した実施形態に対して様々な修飾および変更をなすことができることは、当業者には明らかであろう。したがって、本明細書は、そのような修飾および変更が添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内に含まれるという条件で、本明細書中に記載する様々な実施形態の修飾および変更を対象とすることが意図される。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
キャプスタンと、
ファイバー係合材料と
を含む一体型キャプスタンであって、
前記ファイバー係合材料が前記キャプスタンの表面上に形成され、前記ファイバー係合材料が４０ショア００から７０ショア００までの範囲内の硬度を有する、一体型キャプスタン。

実施形態２
前記キャプスタンがチャンネルを含み、前記ファイバー係合材料が前記チャンネルを占有する、実施形態１に記載の一体型キャプスタン。

実施形態３
前記ファイバー係合材料がポリウレタン材料を含む、実施形態１または２に記載の一体型キャプスタン。

実施形態４
前記ポリウレタン材料が、イソシアネート成分とヒドロキシ成分とを含む配合物の硬化生成物を含む、実施形態３に記載の一体型キャプスタン。

実施形態５
前記イソシアネート成分が二官能性イソシアネート化合物を含む、実施形態４に記載の一体型キャプスタン。

実施形態６
前記二官能性イソシアネート化合物がウレタン基を含むポリマーである、実施形態５に記載の一体型キャプスタン。

実施形態７
前記ポリマーがポリエーテルである、実施形態６に記載の一体型キャプスタン。

実施形態８
前記イソシアネート化合物が４重量％から１２重量％までの範囲内のイソシアネート含量を有する、実施形態５から７のいずれかに記載の一体型キャプスタン。

実施形態９
前記ヒドロキシ成分がヒドロキシ基を含むポリマーである、実施形態５から８のいずれかに記載の一体型キャプスタン。

実施形態１０
前記ヒドロキシ基が末端ヒドロキシ基とペンダントヒドロキシ基とを含む、実施形態９に記載の一体型キャプスタン。

実施形態１１
前記ポリマーがポリブタジエンである、実施形態６から８のいずれかに記載の一体型キャプスタン。

実施形態１２
前記ポリウレタン材料が、４０ショア００から７０ショア００までの範囲内の硬度を有する、実施形態３から１１のいずれかに記載の一体型キャプスタン。

実施形態１３
前記ファイバー係合材料がキャッピング層をさらに備え、前記キャッピング層が前記ポリウレタン材料上に形成される、実施形態３から１２のいずれかに記載の一体型キャプスタン。

実施形態１４
前記キャッピング層が、前記ポリウレタン材料の硬度の±１０ショア００以内の硬度を有する、実施形態１３に記載の一体型キャプスタン。

実施形態１５
前記キャッピング層が、アクリレート化合物を含む配合物の硬化生成物を含む、実施形態１３または１４に記載の一体型キャプスタン。

実施形態１６
前記アクリレート化合物がジアクリレート化合物である、実施形態１５に記載の一体型キャプスタン。

実施形態１７
前記ジアクリレート化合物がウレタン結合を含む、実施形態１６に記載の一体型キャプスタン。

実施形態１８
前記ジアクリレート化合物が芳香族基を欠いている、実施形態１６または１７に記載の一体型キャプスタン。

実施形態１９
前記キャッピング層が、ジイソシアネート化合物を含む配合物の硬化生成物を含む、実施形態１４から１８のいずれかに記載の一体型キャプスタン。

実施形態２０
前記ファイバー係合材料が４５ショア００から５５ショア００までの範囲内の硬度を有する、実施形態１から１９のいずれかに記載の一体型キャプスタン。

実施形態２１
前記ファイバー係合材料が、弾性材料と前記弾性材料上に形成されたキャッピング層とを含み、前記弾性材料が、４０ショア００から７０ショア００までの範囲内の硬度を有する、実施形態１から１２のいずれかに記載の一体型キャプスタン。

実施形態２２
前記弾性材料が５ｍｍから２０ｍｍの範囲内の厚さを有する、実施形態２１に記載の一体型キャプスタン。

実施形態２３
前記弾性材料がポリウレタン材料を含む、実施形態２２に記載の一体型キャプスタン。

実施形態２４
前記キャッピング層がウレタン結合を含むポリマーを含む、実施形態２３に記載の一体型キャプスタン。

実施形態２５
前記キャッピング層が１μｍから１０μｍの範囲内の厚さを有する、実施形態２４に記載の一体型キャプスタン。

実施形態２６
前記キャッピング層が、前記弾性材料の前記硬度の±１０ショア００以内の硬度を有する、実施形態２１に記載の一体型キャプスタン。

実施形態２７
前記ファイバー係合材料上に配置された弾性材料をさらに含む、実施形態１から１２のいずれかに記載の一体型キャプスタン。

実施形態２８
一体型キャプスタンを備える、光ファイバーを加工するための装置であって、
前記一体型キャプスタンがキャプスタンと前記キャプスタンの表面上に形成されたファイバー係合材料とを含み、前記ファイバー係合材料が４０ショア００から７０ショア００までの範囲内の硬度を有する、装置。

実施形態２９
ファイバー輸送経路であって、前記光ファイバーを前記ファイバー輸送経路に沿って移動させる場合に前記光ファイバーが前記ファイバー係合材料と接触するように、前記ファイバー輸送経路が前記一体型キャプスタンに隣接して配置されたファイバー輸送経路
をさらに含む、実施形態２８に記載の装置。

実施形態３０
前記光ファイバーが前記ファイバー係合材料と直接接触する、実施形態２８または２９に記載の装置。

実施形態３１
前記光ファイバーが弾性材料と接触し、前記弾性材料が前記ファイバー係合材料と接触する、実施形態３０に記載の装置。

実施形態３２
前記ファイバー輸送経路に隣接して配置されたピンチベルトをさらに含み、前記ファイバー輸送経路が前記ピンチベルトの少なくとも一部と前記ファイバー係合材料との間に延び、前記ピンチベルトは、前記光ファイバーを前記ファイバー輸送経路上に移動させる場合、前記光ファイバーが前記ピンチベルトと前記ファイバー係合材料との間にぶつかるように、前記ファイバー係合材料と係合可能である、実施形態２８に記載の装置。

実施形態３３
光ファイバーをスクリーン試験するための方法であって、
光ファイバーをファイバー輸送経路に沿って延伸するステップと、
前記光ファイバーを一体型キャプスタンの周りに移動させるステップと、
を含み、
前記一体型キャプスタンがキャプスタンとファイバー係合材料とを含み、前記ファイバー係合材料が前記キャプスタンの表面上に形成され、前記ファイバー係合材料が４０ショア００から７０ショア００の範囲内の硬度を有し、前記光ファイバーが前記ファイバー係合材料と接触する、方法。

実施形態３４
前記ファイバー輸送経路に隣接して配置されたピンチベルトと前記ファイバー係合材料との間に前記光ファイバーを移動させるステップと、
前記ピンチベルトを前記光ファイバーと接触させるステップと
をさらに含む、実施形態３３に記載の方法。

１００ スクリーン試験装置
１０１ ファイバー輸送経路
１０２、１０６、２０１ 一体型キャプスタン
１０３、１０７ ピンチベルト
１０４ 光ファイバー
１０５、１０８ 外周
１０９ ロードセル
１１０ 滑車
１１１ 第一ベルト
１１２ 遊び滑車
１２０ ファイバー係合材料
１２１ 弾性材料、内層
１２３ キャッピング材、キャッピング層
１２４ 表面
１２５ チャンネル
Ｔ１、Ｔ２ 厚さ
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３ 幅
ＤＩＡ１、ＤＩＡ２ 直径

Claims (10)

1. キャプスタンと、
   ファイバー係合材料と
   を備える一体型キャプスタンであって、
   前記ファイバー係合材料が前記キャプスタンの表面上に形成され、前記ファイバー係合材料が４０ショア００から７０ショア００までの範囲内の硬度を有する、一体型キャプスタン。
2. 前記キャプスタンがチャンネルを備え、前記ファイバー係合材料が前記チャンネルを占有する、請求項１に記載の一体型キャプスタン。
3. 前記ファイバー係合材料がポリウレタン材料を含む、請求項１または２に記載の一体型キャプスタン。
4. 前記ポリウレタン材料が、イソシアネート成分とヒドロキシ成分とを含む配合物の硬化生成物を含む、請求項３に記載の一体型キャプスタン。
5. 前記イソシアネート成分が二官能性イソシアネート化合物を含む、請求項４に記載の一体型キャプスタン。
6. 前記二官能性イソシアネート化合物がウレタン基を含むポリマーである、請求項５に記載の一体型キャプスタン。
7. 前記ファイバー係合材料がキャッピング層をさらに備え、前記キャッピング層が前記ポリウレタン材料上に形成され、前記キャッピング層がアクリレート化合物を含む配合物の硬化生成物を含む、請求項３から６のいずれかに記載の一体型キャプスタン。
8. 前記ファイバー係合材料が、弾性材料と前記弾性材料上に形成されたキャッピング層とを含み、前記弾性材料が、４０ショア００から７０ショア００までの範囲内の硬度を有する、請求項１から６のいずれかに記載の一体型キャプスタン。
9. 光ファイバーを加工するための装置において、
   一体型キャプスタンであって、該一体型キャプスタンがキャプスタンと前記キャプスタンの表面上に形成されたファイバー係合材料とを備え、前記ファイバー係合材料が４０ショア００から７０ショア００までの範囲内の硬度を有するものである一体型キャプスタンと、
   ファイバー輸送経路であって、前記光ファイバーを前記ファイバー輸送経路に沿って移動させる場合に前記光ファイバーが前記ファイバー係合材料と接触するように、前記一体型キャプスタンに隣接して配置されているファイバー輸送経路と
   を備えた、装置。
10. 光ファイバーをスクリーン試験するための方法であって、
    光ファイバーをファイバー輸送経路に沿って延伸するステップと、
    前記光ファイバーを一体型キャプスタンの周りに移動させるステップと、
    を含み、
    前記一体型キャプスタンがキャプスタンとファイバー係合材料とを含み、前記ファイバー係合材料が前記キャプスタンの表面上に形成され、前記ファイバー係合材料が４０ショア００から７０ショア００の範囲内の硬度を有し、前記光ファイバーが前記ファイバー係合材料と接触する、方法。

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