JP2587679B2 - ガラス系光ファイバの製造方法 - Google Patents

ガラス系光ファイバの製造方法

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JP2587679B2 JP63105886A JP10588688A JP2587679B2 JP 2587679 B2 JP2587679 B2 JP 2587679B2 JP 63105886 A JP63105886 A JP 63105886A JP 10588688 A JP10588688 A JP 10588688A JP 2587679 B2 JP2587679 B2 JP 2587679B2
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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、ポリイミドからなるコート層、特にプライ
マリーコート層を有する石英ガラスなどのガラス系光フ
ァイバ、たとえば通信用光ファイバ、イメージスコープ
用マルチプルファイバ、照明用ライトガイドなど、就中
イメージスコープ用の石英ガラス系マルチプルファイバ
の製造に好適な新規製造方法に関する。
従来の技術 ガラス系光ファイバは、可撓性を良好とするために、
通常少なくとも線引き後に有機高分子のプライマリーコ
ート層を施されて実用に供される。有機高分子の中では
ポリイミドが耐熱性や耐放射線性に優れていることが知
られているので、それら特性に優れた光ファイバを得る
ために該ファイバの上にポリイミドのプライマリーコー
ト層を施すことが課題となっている。
ところでポリイミドワニスは、加熱硬化の際に発泡し
易くて表面平滑にして可撓性や機械的特性に優れた厚肉
皮膜を形成し難い問題がある。このために、未だポリイ
ミドプライマリー層を有する高品質の光ファイバが商業
ベースで生産されていないのが実情である。
ポリイミド絶縁のマグネットワイヤーの商業生産にお
いては、裸銅導体を送り出しボビンより連続的に送り出
し、ついで多数本の焼付炉中を順次通過させて巻き取り
ボビンに巻き取り、その間各焼付炉の入口でポリイミド
ワニスを極く薄く塗布する方法が採用されている。この
ようにすると、1焼付炉中で焼付けられるポリイミドワ
ニス層を極く薄くすることができて発泡の問題なしに40
0℃あるいはそれ以上の高温度が焼付けて所望の絶縁層
厚を有するポリイミド絶縁マグネットワイヤーを連続生
産することが可能になる。
解決を要すべき問題点 しかしながら、上記の連続生産方法では、裸銅導体の
先端および後端の合計焼付炉長にあたる部分は無駄とな
る。単位長単価が安く、しかも再生可能な裸銅導体の場
合には、かかる無駄はさしたる問題にはならないが、単
位長単価が高くて不良品の再生困難なガラス系光ファイ
バ、特に石英ガラス系のマルチプルファイバの場合には
その無駄が大きな問題となる。またさらに、太い石英ガ
ラス系光ファイバ、就中マルチプルファイバは、それが
長尺の場合においてはボイド含有の確率が高くなって切
断し易い問題もある。
以上の理由から、石英ガラス系のマルチプルファイバ
のような光ファイバに対しても表面平滑にして可撓性、
機械的特性に優れた高品質のポリイミド層を商業ベース
で形成する技術の開発が要求されている。
問題点を解決するための手段 本発明は、上記の問題点を解決するための手段とし
て、(1).母材より線引して得たガラス系光ファイバ
の上に連続的にポリイミドワニスを塗布し、1次硬化し
て後、胴部に上記光ファイバとボビン構成金属材との膨
張差に基づく光ファイバの緊張を緩和する間欠部を有す
る金属製ボビンに巻き取り、金属製ボビンごと高温度に
加熱してポリイミド層を2次硬化し、ついで該2次硬化
ポリイミド層の上にさらに連続的にポリイミドワニスを
塗布し、1次硬化して後、上記の金属製ボビンに巻き取
り、金属製ボビンごと高温度に加熱してポリイミド層を
2次硬化することを特徴とするガラス系光ファイバの製
造方法、あるいは、(2).母材より線引して得たガラ
ス系光ファイバの上に連続的にポリイミドワニスを塗布
し、1次硬化して後、胴部に上記光ファイバとボビン構
成金属材との膨張差に基づく光ファイバの緊張を緩和す
るクッション層を有する金属製ボビンに巻き取り、金属
製ボビンごと高温度に加熱してポリイミド層を2次硬化
し、ついで該2次硬化ポリイミド層の上にさらに連続的
にポリイミドワニスを塗布し、1次硬化して後、上記の
金属製ボビンに巻き取り、金属製ボビンごと高温度に加
熱してポリイミド層を2次硬化することを特徴とするガ
ラス系光ファイバの製造方法を提供しようとするもので
ある。
発明の作用 本発明は、下記い(1)〜(4)の特長を有する。
(1) ポリイミドワニスの塗布、ワニス塗布層の1次
硬化、および1次硬化したポリイミド層を有する光ファ
イバの金属製ボビンへの巻き取りの3操作は連続して行
うこと、 (2) 巻き取り用の金属製ボビンとして、第1図〜第
3図、あるいは第4図〜第5図に基づいて後記するよう
な、胴部に光ファイバとボビン構成金属材との膨張差に
基づく光ファイバの緊張を緩和する手段を有するものを
使用すること、 (3) 1次硬化したポリイミド層を有する光ファイバ
が上記のボビンに巻かれた状態で該ボビンごと加熱する
ことによって該ポリイミド層を2次硬化すること、およ
び、 (4) (1)および(3)の工程を1回以上繰り返し
て所望の厚さを有するポリイミド層を形成すること。
(1)および(3)の構成を採用することによって前
記した先端および後端の無駄の発生や光ファイバ切断の
ような問題がなく、また(4)の構成を採用することに
よって1工程で焼付られるポリイミドワニス層を極く薄
くすることができるので400℃あるいはそれ以上の高温
度で焼付けても発泡の問題なしに所望の絶縁層厚を有す
るポリイミドコート光ファイバを生産することが可能に
なる。
つぎに(2)の点についてであるが、ポリイミドコー
ト光ファイバの商業生産においては、巻き取り用のボビ
ンとしては少なくとも鍔部が鉄、ステンレスなどからな
る金属製のものが使用されるが、金属とガラス系光ファ
イバ、特に石英ガラス系光ファイバとでは熱膨張係数が
大きく異なる。この熱膨張係数差のために、通常常温で
巻き取った光ファイバを有するボビンを2次硬化する高
温度、たとえば200〜450℃に加熱すると、ボビンが大き
く熱膨張して熱膨張の小さい光ファイバが切断する問題
がある。かかる問題に対処するために、巻き取りのため
の胴部に光ファイバの緊張を緩和する手段を設けて該フ
ァイバの切断問題を防止する。
発明の具体的説明 本発明において、ガラス系光ファイバの例として、石
英ガラス系光ファイバが、就中多数本の石英ガラス系光
ファイバの束を線引して得た外径(Di)が100〜5000μ
m程度の石英ガラス系マルチプルファイバが好対象とさ
れ、また該マルチプルファイバの原料たる上記石英ガラ
ス系光ファイバとしては、コアおよびクラッド層、およ
び必要の応じてクラッド層上に設けられるサポート層の
いずれもが純石英ガラス、ドープド石英ガラスなどの石
英系ガラスにて構成されているものが用いられる。就
中、純石英ガラスコアの上にBおよび/またはFにてド
ープされた純石英ガラスのクラッド層を有する光ファイ
バあるいは該光ファイバのクラッド層上にさらに線引き
温度が少なくとも1800℃の石英ガラスのサポート層を有
する光ファイバなどが好ましい。
ポリイミドワニスとしては、種々のポリイミド前駆体
をN−メチルピロリドンなどの有機媒体に10〜50重量%
程度の濃度で溶解あるいは分散させたものが用いられ、
たとえばポリイミド絶縁マグネットワイヤーの製造に使
用されているポリイミドワニス類は好例である。
つぎに本発明の方法を工程順に説明する。光ファイバ
として石英ガラス系マルチプルファイバを例にとって説
明すると、石英ガラス系光ファイバの束を2200℃前後の
高温度で線引きして得たマルチプルファイバの上にポリ
イミドワニスを塗布し、たとえば100〜350℃程度の温度
で加熱して1次硬化して塗布層をBステージ状態にもた
らして第1図〜第3図に図解するような金属製ボビン、
あるいは第4図〜第5図に図解するような金属製ボビン
に巻き取る。
第1図〜第3図において、第1図は、金属製ボビンの
斜視図、第2図は第1図に示す巻き取り胴部の断面図、
第3図は第1図における一対の鍔の1つを取り除いた状
態での側面図である。
第1図〜第3図において、1は一対の鍔、2は中空の
回転軸、3は多数の胴部材31よりなる巻き取り胴部、4
は巻き取り胴部3に巻き取られたマルチプルファイバで
ある。各胴部材31の表面には一定間隙で巻溝32が設けら
れており、マルチプルファイバ4は互いの隣接部分と直
接接触しないように該巻溝に沿って巻かれている。巻き
取り胴部3は、図示する通り、一定間隙をおいて設置し
た多数の胴部材31よりなり、隣接する胴部材31の間がマ
ルチプルファイバ4とボビン構成金属材との膨張差に基
づくマルチプルファイバの緊張を緩和する間欠部として
作用する。マルチプルファイバ4は、2次硬化を行う前
は第3図で実線で示すよのに略円弧を描くように巻かれ
ている。この状態で金属製ボビンごと加熱炉に入れて15
0〜450℃、好ましくは180〜400℃で必要時間加熱してポ
リイミド層を2次硬化してCステージ状態にもたらす。
この加熱によって金属製ボビンの鍔1は熱膨張し、その
巻き取り胴部3の巻き取り半径が増大する。しかし該巻
き取り胴部3には前記の間欠部が設けられているので、
マルチプルファイバ4は、第3図において点線で示すよ
うに、該間欠部に落ち込めるので張力がかからず、切断
問題から免れる。
第4図〜第5図において、第4図は、金属製ボビンの
斜視図、第5図は第4図における一対の鍔の1つを取り
除いた状態での側面図である。
第4図〜第5図において、1は一対の鍔、2は中空の
回転軸、3は巻き取り胴部、31は巻き取り胴部3の上に
施されたかクッション材の層、4は巻き取り胴部3のク
ッション材層31の上に隣接部分と互いに直接接触しない
ように巻き取られたマルチプルファイバである。クッシ
ョン材としては、ポリイミドの2次硬化わ行う際の高温
度に耐える耐熱性材料、たとえばガラスウール、ロック
ウール、セラミック繊維マットなどが使用される。マル
チプルファイバ4は、2次硬化を行う前は第4図で実線
で示すよのにクッション材層31の表面に巻かれている。
この状態で金属製ボビンごと加熱炉に入れて上記の高温
度で必要時間加熱してポリイミド層を2次硬化してCス
テージ状態にもたらす。この加熱によって金属製ボビン
の鍔1は前記と同様に熱膨張し、その巻き取り胴部3の
巻き取り半径が増大する。しかし該巻き取り胴部3には
クッション材層31が存在するのでマルチプルファイバ4
は、第5図において点線で示すように、クッション材層
31にめり込めるので張力がかからず、切断問題から免れ
る。
2次硬化の終了後、ボビンからマルチプルファイバを
送り出してその上にポリイミドワニスを塗布し、1次硬
化して塗布層をBステージ状態にもたらし、再び上記の
金属製ボビンに巻き取り、該ボビンごと加熱して2次硬
化を行う。かかる一連の工程を必要回数繰り返して所望
厚さのポリイミド層を形成する。
なお、一工程で形成されるポリイミド層の厚さは、T
n/Tn-1比(ここにTnは第n回目の工程後における2次
硬化ポリイミドコート層の外径、Tn-1は第n−1回目
の工程後における2次硬化のポリイミドコート層の外
径、但しT0はポリイミド塗布前のマルチプルファイバ
の外径Di)で1.3以下、特に1.25以下とするのが好まし
く、また合計ポリイミドコート層の厚さがDm/Di比(こ
こにDmはポリイミドコート層の最終仕上がり外径)で少
なくとも1.05となる厚肉とするのが好ましい。
発明の効果 本発明の方法により、外径200μm以上もの太いガラ
ス系マルチプルファイバの上にでも、従来困難とされて
いた厚肉のボリイミド層をコーティングすることが可能
となった。したがって本発明により、耐熱性並びに耐放
射線性に優れ、しかも可撓性にも優れた石英ガラス系マ
ルチプルファイバをも商業ベースで製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】 第1図は、金属製ボビンの斜視図、第2図は第1図に示
す巻き取り胴部の断面図、第3図は第1図における一対
の鍔の1つを取り除いた状態での側面図である。 第1図〜第3図において、1は一対の鍔、2は中空の回
転軸、3は多数の胴部材31よりなる巻き取り胴部、4は
ガラス系光ファイバの例としてのマルチプルファイバ、
32は各胴部材31の表面に一定間隙で設けられた巻溝であ
る。 第4図は、他の金属製ボビンの斜視図、第5図は第4図
における一対の鍔の1つを取り除いた状態での側面図で
ある。 第4図〜第5図において、1は一対の鍔、2は中空の回
転軸、3は巻き取り胴部、31は巻き取り胴部3の上に施
されたかクッション材の層、4はガラス系光ファイバの
例としてのマルチプルファイバである。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】母材より線引して得たガラス系光ファイバ
    の上に連続的にポリイミドワニスを塗布し、1次硬化し
    て後、胴部に上記光ファイバとボビン構成金属材との膨
    張差に基づく光ファイバの緊張を緩和する間欠部を有す
    る金属製ボビンに巻き取り、金属製ボビンごと高温度に
    加熱してポリイミド層を2次硬化し、ついで該2次硬化
    ポリイミド層の上にさらに連続的にポリイミドワニスを
    塗布し、1次硬化して後、上記の金属製ボビンに巻き取
    り、金属製ボビンごと高温度に加熱してポリイミド層を
    2次硬化することを特徴とするガラス系光ファイバの製
    造方法。
  2. 【請求項2】母材より線引して得たガラス系光ファイバ
    の上に連続的にポリイミドワニスを塗布し、1次硬化し
    て後、胴部に上記光ファイバとボビン構成金属材との膨
    張差に基づく光ファイバの緊張を緩和するクッション層
    を有する金属製ボビンに巻き取り、金属製ボビンごと高
    温度に加熱してポリイミド層を2次硬化し、ついで該2
    次硬化ポリイミド層の上にさらに連続的にポリイミドワ
    ニスを塗布し、1次硬化して後、上記の金属製ボビンに
    巻き取り、金属製ボビンごと高温度に加熱してポリイミ
    ド層を2次硬化することを特徴とするガラス系光ファイ
    バの製造方法。
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