JP2501582B2 - ガラスファイバ冷却法 - Google Patents

ガラスファイバ冷却法

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JP2501582B2
JP2501582B2 JP62128639A JP12863987A JP2501582B2 JP 2501582 B2 JP2501582 B2 JP 2501582B2 JP 62128639 A JP62128639 A JP 62128639A JP 12863987 A JP12863987 A JP 12863987A JP 2501582 B2 JP2501582 B2 JP 2501582B2
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    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は走行するガラスフアイバを冷却する方法に関
し、とくに光伝送用ガラスフアイバの製造に際し、ガラ
スフアイバプリフオームを加熱・溶融して線引したガラ
スフアイバに被覆用樹脂を塗布する前工程として、走行
するガラスフアイバを冷却する方法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
従来、この種の走行する線材、たとえば光フアイバの
線引被覆工程において、走行するガラスフアイバに紫外
線硬化性樹脂などの溶液状樹脂を塗布する際、線材であ
るガラスフアイバを一定温度以下に冷却する必要がある
(たとえば、Appl.Opt.20(23)p.4028.1981)。かかる
線材の冷却技術としては、たとえば気体により冷却する
方法が知られている(たとえば特開昭55−10470号公
報、特開昭61−72648号公報)。以下従来技術1とい
う。
また、他の方法として、液体により冷却する方法があ
る。たとえば、被覆用として塗布する樹脂と同質、また
は若干組成の異なる粘稠な樹脂をダイスに満たし、その
ダイス中を走通して冷却する方法(たとえば特開昭57−
67045号公報。)、または低粘度の冷却液をダイスに満
たし、そのダイス中を走通して冷却する方法(たとえば
特開昭57−7836号公報。)である。以下従来技術2とい
う。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来技術1、すなわち気体による冷却法は、気体の熱
伝導度が小さいこと、比熱が小さいことから冷却の効率
が低く、冷却効果を上げるためには非常に大きいガス流
量を必要とするという問題がある。
また従来技術2、すなわちダイス中の樹脂や冷却液に
より冷却する方法は、冷却をしないで樹脂の塗布を行つ
た場合と同様、線引速度の僅かな変動や、線材のガラス
フアイバの僅かな温度変化で冷却用の樹脂や冷却液が塗
布されたり、塗布されなかつたりといつた不連続な塗布
が生じ、このような不連続に被覆された被覆面上に、さ
らに本来塗布すべき樹脂を塗布するため、下地の外径変
動の影響を受けて外観に異常を生じる場合が多い。この
原因は、紫外線硬化性樹脂などの溶液状樹脂を塗布する
際に、一般に線材の温度が一定の値より高いと被覆状態
が乱れるのと同様で、ガラスフアイバの場合も塗布した
ガラスフアイバ表面の樹脂温度が上昇し、これに伴つて
ガラスフアイバ表面の樹脂の粘度が低下し、ガラスフア
イバ界面付近の樹脂流速分布が不均一になるためと考え
られる。
さらにガラスフアイバ表面の温度の均一性が失われる
と、樹脂の塗布状態が不均一化し、被覆に乱れが生じる
という問題がある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、従来の問題点を解決するため、常に一定流
速で液膜流をガラスフアイバに向かつて噴出し、液膜を
常に一定量ガラスフアイバと接触させることにより、走
行するガラスフアイバを長手方向に均一に冷却すること
を特徴としている。
〔作 用〕
本発明の液膜流による冷却法の作用は次のとおりであ
る。第3図にガラスフアイバ周辺の空気の温度分布を熱
電対により実測した結果の一例を示す。第3図から明ら
かなように、ガラスフアイバの周囲には高温の空気の気
膜ができており、熱の不良導体である空気層により保護
されている。従来技術1で例示した、気体を用いた冷却
法では、この空気層による保温層の除去が難かしいた
め、液体冷却に比して冷却効果が上がらないものと考え
られる。
本発明の冷却法は、ガラスフアイバを、液膜を上下に
走通する構成であることから、加熱・熔融して線引され
たガラスフアイバは、液膜を境にして、液膜走通前と、
走通後に完全に区割され,ガラスフアイバが線引されて
牽引してきた高温の空気層は液膜により完全に遮断され
る。
同様の効果は、細径の孔を有する板体でも実現するこ
とができるが、ガラスフアイバを通過させるため、孔径
はガラスフアイバ径より大きくなり、最も高温のガラス
フアイバ周囲付近の空気層が孔を通過してしまうので、
液膜に比して効果が小さい。
また液膜を利用する利点の一つとして、常に同じ温度
の液体により高温空気層を除いていることが掲げられ
る。細径孔を有する板体などを用いた場合には、高温の
空気層と接触する孔は付近の板体の温度が経時的に上昇
してくることとなり問題である。これに対し液膜を利用
すると、常に同じ温度の液体が線材のガラスフアイバを
取り囲むことになり、上述した細径孔の場合における孔
付近の板体温度の経時的上昇という問題は無い。
上述したように、本発明の液膜を通過させて冷却する
方法では、液膜を通過したガラスフアイバは、液膜通過
前のガラスフアイバ周囲の高温の空気層を除去され、液
膜通過後の室温または低温の空気あるいはガス層と接触
することになり、均一な冷却が行われる。
さらに本発明の冷却法においては、液膜を構成する液
体の沸点をガラスフアイバの温度より低くしておくこと
により、液体は速かに蒸発し、塗布する樹脂中に含浸す
るといつた問題は生じない。
また本発明の冷却法によると、ガラスフアイバ周囲が
一定温度の液膜により囲繞されているので、従来の液体
冷却のように、冷却用液体の不連続な接触により長手方
向へ不均一な温度状態が生じるといつた問題も生ずるこ
となく、極めて安定かつ均一な温度にガラスフアイバを
冷却することができる。以下図面にもとづき実施例につ
いて説明する。
〔実施例〕
第1図は本発明に係る光フアイバ線引工程を説明する
図である。プリフオーム5は加熱炉6で加熱・熔融さ
れ、所定径のガラスフアイバ2に紡糸される。ガラスフ
アイバ2は、液体噴出装置3と噴出される液体を受ける
液体受取装置4からなる温度冷却装置を走通する。すな
わち、液体噴出装置3から噴出する冷却用液体の形成す
る液膜1を通過して所定温度に冷却された後、樹脂塗布
装置7により樹脂を塗布され、樹脂硬化装置8で樹脂が
硬化され、被覆光フアイバ10が形成され、キヤプスタン
11を介して巻取装置9に巻取られる。
第2図に本発明に係るガラスフアイバ冷却装置による
冷却法の実施例の要部構成を示す。冷却用液体は、液体
噴出装置3のスリツト状のノズル13の液体噴出スリツト
12から噴出され、液膜1を形成し、ガラスフアイバ2は
この液膜1を貫通する。このとき、ガラスフアイバ2は
液膜1により、第1図にTおよびPで示す液膜通過前と
通過後の状態に完全に区割され、ガラスフアイバ2が、
図示で上方から牽引してきた高温の空気層は液膜1によ
り完全に遮断され、所定の温度に冷却される。
なお、液膜1を用いた場合、通常の液体冷却と同様に
液体への伝熱の効果もある。また液膜1を形成する液体
の沸点がガラスフアイバ2の線引後の温度より低い液体
を用いることにより、ガラスフアイバ2の表面において
液体は蒸発し、冷却の効果が加味される。
本発明の冷却法においては、上述した効果が液膜1の
厚みにより異ることから、ガラスフアイバ2の張力や、
必要な冷却効果により、厚みを適宜変えて制御すること
ができる。なお液膜1の厚み制御に際して、液膜1を厚
くするのに伴ない蒸発潜熱による効果と、伝熱の効果は
増すが、一方ガラスフアイバ1に加わる力が大きくな
り、ガラスフアイバ1の張力が小さい場合は適切な厚み
に選定することが必要である。
次に本発明の冷却方法の具体的な実施例について説明
する。以下の具体例は第1図に示す光フアイバ線引工程
により行い、冷却装置は第2図に要部構成を示した液体
噴出スリツトを有するノズルを備えた液体噴出装置を用
いて実施した例である。液体噴出装置の設置位置は、ガ
ラスフアイバの温度が250℃の位置であり、効果の測定
はこの位置より30cm下方の位置で行つた。ガラスフアイ
バの温度の測定には赤外線カメラを使用した。
実施例1: 冷却用液体として沸点が87℃のトリクロルエチレンを
用い、温度を15℃に保持して、スリツト寸法0.3mm×20m
mの液体噴出スリツトから噴出し液膜を形成した。この
液膜を走通させたガラスフアイバの測温位置における温
度は120℃であり、液膜走通前の250℃の温度の1/2強に
冷却されており、冷却効果が認められた。
これに対し、冷却装置の作動を中止し、冷却を行わ
ず、自然空冷として測温位置におけるガラスフアイバの
温度を測定したところ、145℃であつた。この温度で
は、以後の樹脂塗布にはなお不均一性の危惧が残る。
実施例2: 実施例1の場合の冷却装置の配置に加えて、さらに10
cm下方および20cm下方の位置に2個の冷却装置を配置
し、液膜を3層としてガラスフアイバを走通させた。そ
の結果、測温位置におけるガラスフアイバの温度は93℃
まで冷却されており、十分な冷却効果のあることが確認
された。
実施例3: 実施例2と同じく、冷却装置3個を同じ配置とし、冷
却用液体のトリクロルエチレンの温度を0℃に冷却して
液膜を形成し、実施例2と同様の評価を行つた。その結
果、測温位置におけるガラスフアイバの温度は80℃とな
り、冷却の効果がさらに増していることが確認された。
実施例4: 実施例1の冷却装置の配置と同じ方法で、冷却用液体
として、沸点が47.6℃のダイキン株式会社製のダイフロ
ンS3を15℃の温度に保持した液体を用いて実施例1と同
様の評価を行つた。その結果、測温位置におけるガラス
フアイバの温度は114℃であり、実施例1と同様、冷却
を行わなかつた場合のガラスフアイバの温度145℃と比
較して冷却効果が確認された。
なお、本発明の効果をさらに上げるために、本発明に
係る冷却装置を多数台装備・配置する方法や、ガラスフ
アイバ近傍のガスとしての熱伝導率の良いヘリウムや水
素を置換しておく方法、或いは低温のガスを用いる方法
を併用することは有効である。
冷却用液の溶剤としては、水、アルコールやその他の
種々の有機溶剤を適用できるが、光フアイバの強度に影
響を与える水分が少ない点や、高温のガラスフアイバを
走通させることから、燃性の低い、すなわち難燃性の溶
剤が使い易く、たとえば弗素置換炭化水素や塩素置換炭
化水素が有効である。
また冷却用液の溶剤の温度を下げておくことは、ガラ
スフアイバを直接冷却する効果に加えて、液膜を走通す
る際のガラスフアイバ表面に付着するガスの温度を下げ
る効果もあり、有効である。
さらに液膜を厚くし過ぎると、ガラスフアイバの通過
に際し、ガラスフアイバとの当接による液体の飛散が生
じ、安定な冷却効果が得られない場合がある。この点か
ら、液膜は2mm程度以下で、少くとも0.05mm以上の厚み
に選ぶことが好適である。またガラスフアイバには、液
膜との接触により側方からの力が加えられることから、
複数台の冷却装置を使用する場合には、ガラスフアイバ
に対して対称方向から液体を噴出するよう冷却装置の液
体噴出スリツトの位置を配置することが有効である。
以上説明した本発明の冷却法は、光フアイバの製造に
際しての線引されたガラスフアイバの冷却法を実施例と
して説明してきたが、本発明は、他の線引工程により加
工される細径線材一般において、たとえば被覆工程の前
段における被覆材の均一塗布を目的とした線材冷却法と
しても適用できることは明らかである。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、液膜流をガラスフア
イバに向かつて常に一定流速で噴出し、一定量の液膜を
常にガラスフアイバと接触させる冷却法であることか
ら、高温のガラスフアイバを、金属などの固体に接触さ
せることなく、均一にガラスフアイバの温度を下げるこ
とができ、とくに光フアイバの製造工程において適用
し、その効果が顕著である。また本発明に適用する冷却
装置は、従来の気体冷却装置とは異なり、高さ方向に小
型なものとなり、線引装置に併設する際の空間効率がよ
いという利点もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る光フアイバ線引工程説明図、 第2図は本発明に係るガラスフアイバ冷却法実施例概要
図、 第3図は高温ガラスフアイバの周辺の空気層の温度を示
す図である。 1……液膜 2……ガラスフアイバ 3……液体噴出装置 4……液体受取装置 5……プリフオーム 6……加熱炉 7……樹脂塗布装置 8……樹脂硬化装置 9……巻取装置 10……被覆光フアイバ 11……キヤプスタン 12……液体噴出スリツト 13……ノズル

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラスフアイバプリフオームを加熱炉によ
    り加熱・溶融してガラスフアイバを線引形成し、前記ガ
    ラスフアイバを冷却した後、樹脂被覆を施して光フアイ
    バを製造する方法において、 前記ガラスフアイバを冷却する工程は、 前記線引きしたガラスフアイバを、液体噴出装置から液
    体を噴出して形成する液膜中を通過させ、 前記走行しているガラスフアイバを冷却する ことを特徴とするガラスフアイバ冷却法。
  2. 【請求項2】前記液膜を形成する液体は、前記ガラスフ
    アイバの温度より低い沸点の液体であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のガラスフアイバ冷却法。
  3. 【請求項3】前記液膜は、膜厚が2mm以下で少くとも0.0
    5mm以上であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載のガラスフアイバ冷却法。
  4. 【請求項4】前記液体は、ハロゲン化炭化水素からなる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のガラスフ
    アイバ冷却法。
  5. 【請求項5】前記液体は、トリクロルエチレンからなる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のガラスフ
    アイバ冷却法。
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