JP2635475B2 - 光ファイバの被覆形成方法 - Google Patents

光ファイバの被覆形成方法

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JP2635475B2 JP4017913A JP1791392A JP2635475B2 JP 2635475 B2 JP2635475 B2 JP 2635475B2 JP 4017913 A JP4017913 A JP 4017913A JP 1791392 A JP1791392 A JP 1791392A JP 2635475 B2 JP2635475 B2 JP 2635475B2
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10Coating
    • C03C25/12General methods of coating; Devices therefor

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバの樹脂被覆
形成方法に関わり、特に光ファイバの紡糸線速を高速化
することのできる樹脂被覆形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ母材を加熱炉で線引きして形
成した光ファイバ裸線は、外径100〜150μm程度
の細い繊維であるため、被覆を施さないと極めて弱く、
わずか100g前後の引張荷重で破壊する。これは、ガ
ラスは金属と異なり、ぜい性破壊を示す材料であるの
で、光ファイバ裸線の表面の微小欠陥が成長し、その部
分に局部的な応力集中が起こると破壊の原因となるから
である。そこで、光ファイバ裸線の表面を保護し、引張
強度、曲げ強度の向上を図って取り扱い易くする目的
で、光ファイバ裸線に樹脂被覆を施すことが広く行なわ
れている。
【0003】被覆には大きく分けて、光ファイバの強化
のためのシリコーンやウレタンなどの樹脂による一次被
覆と、取扱性を容易にするために、一次被覆の上にさら
にナイロン、ポリエチレンなどで覆う二次被覆がある。
さらに一次被覆は、通常2層になってなされ、内側の層
(プライマリ層)には、クラッドからの漏出光を吸収す
るための屈折率の大きな変性シリコーン樹脂などが用い
られ、近時UV硬化型樹脂が多用されている。また外側
の層(セカンダリ層)には通常のシリコーン樹脂などが
用いられているが、これも最近ではUV硬化型樹脂がよ
く用いられるようになっている。
【0004】これらの被覆は光ファイバ母材を加熱炉で
線引きして、光ファイバ裸線を形成したのち実施され
る。光ファイバ母材の線引きにおいては、光ファイバ裸
線の表面に微小な傷が入らないように十分注意が払われ
ているが、表面欠陥を皆無にすることは不可能であり、
微小欠陥が空気中の水分などと反応して大きくならない
ように、できるだけ素早く光ファイバ裸線の表面を被覆
する必要がある。
【0005】したがって光ファイバの製造においては、
線引に引続き一次被覆が同じ工程で行なわれている。す
なわち光ファイバのUV硬化型樹脂による樹脂被覆を形
成するには、光ファイバを線引炉に入れて、所定の径の
光ファイバ裸線を線引した後、そのまま被覆ダイスを通
して光ファイバ外周面にUV硬化型樹脂を塗布し、塗布
された樹脂にUVを照射して硬化させる工程を2回繰り
返した後、巻取る方法が行なわれている。
【0006】一方、光ファイバの製造コストを低減する
ためには、紡糸線速を高速化しなければならないが、紡
糸線速を高速化すると、被覆材硬化工程の時間も短縮す
るのでそのままでは被覆材の硬化度が不足する。したが
って、被覆材を硬化させるためのUVランプを複数連結
すること(多灯化)が必要である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらUVラン
プを単に多灯化しただけでは、十分な被覆材の硬化度は
得られない。図2は、上記UVランプの灯数を2灯(白
丸)、あるいは4灯(黒丸)としたときの、光ファイバ
の紡糸線速と被覆材の硬化度の関係を示したものであ
る。光ファイバの紡糸線速を2倍にすると、UVランプ
の灯数を2倍にしても、同じレベルの被覆材の硬化度が
得られないことがわかる。
【0008】このように、多灯化されたUVランプを用
いても、被覆材の硬化度が低い理由として、UV樹脂の
硬化が発熱反応であるため、UVランプ2灯目以降では
被覆材の温度が高くなることが考えられた。そこで本発
明者は、UVランプ2灯目入口でのファイバ温度と被覆
材のヤング率の関係を調べた。その結果、UVランプ2
灯目以降の入線温度を80℃以下とすればよいことを見
出した。
【0009】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、上記UVランプ2灯目以降の入線温度を80℃以下
にする方法を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の被覆形成方法
は、被覆材硬化工程に用いられるUVランプ内に通常不
活性ガスとして導入されている窒素ガスに加えて、熱伝
導性の高い不活性ガスを冷却ガスとして導入することを
前記課題の解決手段とした。
【0011】
【実施例】以下、本発明を詳しく説明する。図1は、こ
の発明の製造装置の一例を示した概略構成図である。図
中符号1は光ファイバ母材2を加熱溶融する加熱炉であ
る。この加熱炉1の下方には、線引された光ファイバ裸
線3を冷却するための冷却装置4が設けられている。さ
らにその下方に冷却装置4で冷却された光ファイバ裸線
3に、プライマリ層となるUV樹脂を塗布するための第
1の被覆ダイス5と、塗布したプライマリ層を硬化し、
光ファイバ素線6を得るための第1のUVランプ装置7
が設けられている。続いて同様にセカンダリ層を被覆し
て光ファイバ心線8とするための、第2の被覆ダイス9
および第2のUVランプ装置10が設けられている。
【0012】第1および第2のUVランプ装置7,10
は、いずれも複数のUVランプが光ファイバの走行方向
に沿って、列状に並べられて設けられた多灯構造となっ
ている。またこのUVランプ装置では、窒素ガスを導入
するノズル11に加えて、冷却ガスが導入される複数の
ノズル12が、光ファイバを取り囲むように設けられて
おり、これにより2灯目以降において光ファイバの被覆
材の表面温度を低くおさえることができるようになって
いる。さらに2灯目のUVランプで光ファイバの表面温
度をモニターするために、2灯目のUVランプには赤外
線による温度計測装置(図示省略)が設けられている。
さらにこれらの下方に、引取ロール13が設けられてい
る。
【0013】図1に示したような製造装置を用いて、光
ファイバを製造するには、以下の工程による。まず光フ
ァイバ母材2を用意し、これを加熱炉1で500〜80
0m/分の速度で溶融紡糸して光ファイバ裸線3を形成
し、これを冷却装置4内に挿通させ、50〜80℃にな
る。つぎに、40〜60℃のプライマリ層となるUV樹
脂溶液が貯留されている第1の被覆ダイス5に、冷却さ
れた光ファイバ裸線3を挿通させ、光ファイバ裸線3の
表面にプライマリ層を被覆し、第1のUVランプ装置7
に挿通させ、表面のプライマリ層を硬化して、光ファイ
バ素線6とする。続いて、40〜60℃のセカンダリ層
となるUV樹脂溶液が貯留されている第2の被覆ダイス
9に、冷却された光ファイバ素線6を挿通させ、光ファ
イバ素線6の表面にセカンダリ層を被覆し、第2のUV
ランプ装置10に挿通させ、表面のセカンダリ層を硬化
して、光ファイバ心線8とし、引取ロール13で巻取
る。
【0014】本発明では、上記UVランプ装置7,10
の各UVランプ内に、窒素ガスをノズル11より、また
冷却ガスをノズル12より各々導入する。そしてこれら
の流量を調節しながら、UVランプ2灯目以降の入線温
度を80℃以下、好ましくは20〜50℃の範囲にす
る。上記冷却ガスの流量はできるだけ低い方が好まし
い。冷却ガスの量を増やすと、線ブレによってコート径
の変動が大きくなり、光ファイバ心線の側圧特性のばら
つきが大きくなるからである。使用する冷却ガスの熱伝
導性が高ければ、流量が低くても十分な冷却効果が得ら
れることになる。したがって上記冷却ガスとしては、ヘ
リウムなどの熱伝導性の高い不活性ガスが好ましい。。
【0015】(実施例1)SM型光ファイバ母材を溶融
紡糸し、外径125μmのSM型光ファイバ裸線とし
た。同時にプライマリ層、セカンダリ層として、ウレタ
ンアクリレート系紫外線硬化型樹脂をコートし、外径2
50μmの光ファイバ心線を得た。このとき、セカンダ
リ層を硬化するための第2のUVランプ装置10を4灯
とし、これらのUVランプ内に、ノズル11より流量5
リットル/分の窒素ガス、ノズル12より流量5リット
ル/分のヘリウムガスを導入した。そして光ファイバの
紡糸線速として、標準線速150m/分、および標準線
速の2倍、4倍、8倍に変え、各々のセカンダリ材のヤ
ング率を調べた。その結果を図2において三角で示す。
【0016】(比較例1)実施例1において、第2のU
Vランプ装置10の4灯のUVランプ内に、ヘリウムガ
スを導入せずにセカンダリ層を硬化させた。その他は実
施例1と同様に行なった。その結果を図2において黒丸
で示す。 (比較例2)実施例1において、第2のUVランプ装置
10を2灯とし、かつUVランプ内にヘリウムガスを導
入せずにセカンダリ層を硬化させた。その他は実施例1
と同様に行なった。その結果を図2において白丸で示
す。図2の結果より、実施例1(4灯)で得られたヘリ
ウムガスを導入して硬化させた光ファイバのセカンダリ
層のヤング率は、紡糸線速を標準の2倍にしても、比較
例2(2灯)の標準の紡糸線速における値と同レベルの
ヤング率の値を示した。
【0017】(実施例2)実施例1において、光ファイ
バの紡糸線速、およびUVランプ内に導入するガスの種
類や流量を変え、光ファイバの入線温度を変化させた。
その他は実施例1と同様に行なった。その結果を図3に
示す。図3の結果より、いずれの場合も2灯目入口での
ファイバ温度が80℃を越えるとセカンダリ層のヤング
率の低下がみられた。この結果より、UVランプ2灯目
以降の入線温度を80℃以下にすればよいことが確かめ
られた。
【0018】以上の実施例は、いずれもセカンダリ層を
硬化させるためのUVランプ内に冷却ガスを導入したも
のであるが、プライマリ層を硬化させるためのUVラン
プ内に冷却ガスを導入しても同様の効果が得られる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明の被覆形成方
法は、光ファイバの外周面にUV硬化型樹脂を塗布した
後、多灯のUVランプ装置を用いてUV硬化型樹脂を硬
化させ、かつ上記多灯のUVランプ装置の2灯目以降の
UVランプでの光ファイバの表面温度を、冷却ガスの導
入により80℃以下に保つものである。したがって2灯
目以降のUVランプにおけるUV硬化型樹脂の硬化反応
を促進するので、被覆材の硬化度を向上させ、側圧特性
や信頼性に優れた光ファイバを製造することができる。
また紡糸線速の高速化に対しても有効な手法となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の光ファイバの製造装置の一例を示し
た概略構成図である。
【図2】 本発明の実施例1と比較例1、2で得られた
光ファイバにおいて、光ファイバの紡糸線速とセカンダ
リ層のヤング率との関係を調べたグラフである。
【図3】 実施例2において得られた、UVランプ2灯
目入口での光ファイバ温度とセカンダリ層のヤング率と
の関係を調べたグラフである。
【符号の説明】
3…光ファイバ裸線 5…プライマリ層被覆ダイス、7…プライマリ層硬化用
UVランプ 9…セカンダリ層被覆ダイス、10…セカンダリ層硬化
用UVランプ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ファイバにUV硬化樹脂からなる被覆
    を形成する被覆形成方法において、光ファイバ裸線の外
    周面にUV硬化型樹脂を塗布した後、多灯のUVランプ
    装置を用いてUV硬化型樹脂を硬化させ、かつ上記多灯
    のUVランプ装置の2灯目以降のUVランプでの光ファ
    イバの表面温度を、冷却ガスの導入により80℃以下に
    保つことを特徴とする光ファイバの被覆形成方法。
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