JP2928721B2 - 光ファイバの被覆方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバの高速・長
尺紡糸工程において有利に用いられる光ファイバの被覆
方法および装置に関するものであり、特に、その紡糸工
程中で光ファイバ裸線を一次被覆し、これを硬化し、次
いで二次被覆する光ファイバの被覆工程において、一次
被覆光ファイバに随伴する揮発分が二次被覆装置に付着
することによってもたらされる工程および品質上の障害
を防止し、長尺かつ高品位の光ファイバを高速で製造で
きるようにする光ファイバの被覆方法およびその装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバは通常、光ファイバ裸線が、
まずヤング率の比較的低い硬化性樹脂で一次被覆され、
次いでヤング率の比較的高い硬化性樹脂で二次被覆され
て光ファイバ素線とされる。この被覆工程は光ファイバ
の紡糸工程の一部として行われる。従来から行われてい
る光ファイバの紡糸工程の一例を図４に示す。図４にお
いて、光ファイバ母材１は約２０００℃の加熱炉２で溶
融紡糸され、形成された光ファイバ裸線３は、一次被覆
装置４に導入されて一次被覆用の紫外線硬化型または熱
硬化型などの樹脂５で被覆され、次に一次硬化装置６で
紫外線照射または加熱などにより硬化されて一次被覆光
ファイバ７とされる。この一次被覆光ファイバ７は、次
に二次被覆装置８に導入されて二次被覆用の樹脂９で被
覆され、次いで二次硬化装置１０で硬化されて二層の硬
化樹脂被覆を有する光ファイバ素線１１とされる。この
工程は、被覆の偏肉などによる障害を避けるために、上
方から下方に向けて垂直ライン上で行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】最近になって、光ファ
イバの生産が高速化、長尺化されるに伴い、上記の被覆
工程に種々の問題が発生している。その一つとして、図
５に示すように、一次被覆光ファイバ７が二次被覆装置
８に導入される際、その二次被覆装置８のニップル１２
に形成された、一次被覆光ファイバ７の導入孔となるコ
ーティングポート１３の内壁や周辺部に付着物１４が付
着する、という問題がある。付着物１４がコーティング
ポート１３の内壁などに付着し蓄積すると、液状の被覆
用樹脂９がここから溢れ出たり、コーティングダイス１
５から押出される被覆用樹脂９に気泡が混入し二次被覆
１６中にボイドを形成するなど、製品の品質を低下さ
せ、時には断線などの原因ともなり、被覆不能に陥る。

【０００４】この付着物１４は、一次被覆工程におい
て、一次被覆樹脂が硬化の際の重合熱により発熱し、比
較的低分子量の未重合成分が揮発分として発生し、これ
が一次被覆光ファイバ７の周囲に随伴した状態でニップ
ル１２に至り、そのコーティングポート１３の内壁や周
辺部に凝縮するものと考えられる。この揮発分は、一次
硬化装置内においても、例えば紫外線ランプに付着して
その効率を低下させるなどの障害をもたらすので、紫外
線ランプ照射室内に清浄なガスを流すなどの対策が構じ
られているが、それでも高速・長尺紡糸が行われる場合
には十分な除去ができず、二次被覆装置のニップル１２
にまで随伴される。二次被覆装置８のニップル１２にお
ける付着物１４の蓄積は、紡糸が高速化・長尺化される
に従って大きな問題とされるに至った。

【０００５】本発明はこの問題を解決するものであり、
その目的は、高速・長尺紡糸時にも二次被覆装置のニッ
プルへの付着物の付着を防いで、被覆工程を円滑化し、
かつ高品位の光ファイバ素線を得る光ファイバの被覆方
法およびその装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、二次被覆
装置に導入する前の一次被覆光ファイバにパージガス
を、この一次被覆光ファイバの走行方向に対して逆方向
に吹き付けることによって解決できる。この方法は、一
次硬化装置と二次被覆装置との間にパージ部が設けら
れ、このパージ部が、一次被覆光ファイバが非接触的に
導入されかつ導出される導管部を有し、この導管部が一
次被覆光ファイバの進行方向に漸次拡径するテーパ管状
に形成されてなり、かつこの導管部の大径部に、パージ
ガスを導管部内に吹き込むパージガス吹込み部が設けら
れてなる光ファイバの被覆装置を用いて行うことができ
る。この導管部の一次被覆光ファイバの導入孔は、導入
される一次被覆光ファイバの直径寸法の２倍〜８倍の範
囲内の口径を有するものであることが好ましい。またパ
ージ部は、一次硬化装置と二次被覆装置との間に２以上
が直列に設置されていてもよく、この場合、これらのパ
ージ部はそれぞれ、一次被覆光ファイバがそれぞれの導
入孔から非接触的に導入されかつ導出される導管部を有
し、それらのパージ部の少なくとも１以上が一次被覆光
ファイバの進行方向に漸次拡径するテーパ管状の導管部
を有しかつこの導管部の大径部に、パージガスを導管部
内に吹き込むパージガス吹込み部が設けられる。

【０００７】

【作用】パージガスを一次被覆光ファイバの走行方向に
対して逆方向に吹き付けると、パージガスの噴流が光フ
ァイバの周面に対してエアナイフ効果を現し、その周面
に随伴する揮発分を吹き飛ばして排除する。従って二次
被覆装置のニップルに付着物が蓄積しない。

【０００８】以下、図面を用いて本発明を詳しく説明す
る。以下の説明において、図５を用いて説明した従来例
の構成要素と共通しているものは同一番号を付してその
説明を省略または簡略化する。図１は、本発明の被覆装
置の一例を用いた被覆方法の実施態様を示すものであ
る。図１において、パージ部２０は、一次硬化装置（図
示せず）と二次被覆装置８との間に、二次被覆装置８と
接して、一次被覆光ファイバ７の走行軸と同軸的に取り
付けられている。すなわち、一次被覆光ファイバ７は、
二次被覆装置８に導入される前にパージ部２０に導入さ
れるようになっている。

【０００９】このパージ部２０は、一次被覆光ファイバ
７が非接触的に導入されかつ導出される導管部２２を有
し、この導管部２２は、一次被覆光ファイバ７の進行方
向に漸次拡径するテーパ管状に形成されている。この導
管部２２の大径部２３には、パージガス２４を導管部２
２内に均等に吹き込むためのディフューザーを有するパ
ージガス吹込み部２５が設けられている。

【００１０】被覆工程の運転中にこのパージガス吹込み
部２５からパージガス２４を導管部２２内に吹き込み、
これを導管部の一次被覆光ファイバ７の導入孔２１から
吹き出すと、二次被覆装置８に導入される前の一次被覆
光ファイバ７にパージガス２４が、一次被覆光ファイバ
７の走行方向に対して逆方向に、かつ一次被覆光ファイ
バ７の周面に吹き付けられ、一次被覆光ファイバ７に随
伴する揮発分はパージガス２４によって光ファイバ周辺
から吹き飛ばされ除去される。従って二次被覆装置８の
ニップル１２に付着物が付着することがない。パージガ
ス２４は、一次被覆光ファイバ７の周面に均等に吹き付
けられるので、一次被覆光ファイバ７がこれによって線
振れなどを起こすことはない。

【００１１】パージ部２０の導入孔２１は、導入される
一次被覆光ファイバ７の直径寸法の２倍〜８倍の範囲内
の口径を有するものであることが好ましい。例えば一次
被覆光ファイバ７の直径が０．２ｍｍであれば、導入孔
２１の口径は０．４ｍｍ〜１．６ｍｍの範囲内で選択す
ることが好ましい。この口径が２倍未満であると、導入
孔２１近辺の一次被覆光ファイバ７の微少な線振れによ
って孔壁に接触し損傷する可能性がある。また８倍を越
えると、パージガス２４によるエアナイフ効果が薄れ、
揮発分の除去が困難になる。この観点から、口径は導入
する一次被覆光ファイバ７の直径の３〜６倍、特に５倍
程度の寸法とすることが好適である。

【００１２】導管部２２のテーパ角およびその長さは特
に限定されるものではなく、一次被覆光ファイバ７の走
行速度、二次被覆装置８における二次被覆樹脂９の供給
圧、パージガスの流速（容積速度）、導入孔２１の口
径、コーティングポート１３の口径などを考慮した上
で、光ファイバが過度な線振れを起こさない範囲でパー
ジガス２４によるエアナイフ効果が最大となるように実
験によって決定することが好ましい。また、このパージ
部２０は、テーパ角およびその長さが異なる数種類のも
のを用意して、被覆工程の運転条件に応じて最適なもの
に付け替えるようにしてもよい。一般的には、これに限
定されるものではないが、例えば導入孔２１の口径が
１．０ｍｍの場合、テーパ角が光ファイバ走行軸に対し
て５゜〜３０゜の範囲内、特に１０゜〜１５゜の範囲
内、長さが１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内、特に１０ｍｍ
〜２０ｍｍの範囲内である。

【００１３】パージガス２４は、清浄化された不活性ガ
スであればいずれでもよい。安価に常時入手できるもの
の例は窒素ガスであるが、炭酸ガス、アルゴンガス、キ
セノンガス、シランガス、フロンガスなども便利に使用
できる。パージガス２４は、フィルターなどで清浄化さ
れた後にパージガス吹込み部２５から一定の流速で導入
される。これにより、パージガス２４は導管部２２のテ
ーパ管状壁面に沿って一次被覆光ファイバ７の走行に逆
らって次第に加速加圧されながら上昇し、導入孔２１と
一次被覆光ファイバ７との間隙からエアナイフとして効
果的な角度で一次被覆光ファイバ７の周面に向けて均等
に噴出される。

【００１４】図１に示したパージ部２０は、二次被覆装
置８に直接取り付けられているが、パージ部２０の設置
位置は、一次硬化装置と二次被覆装置８との中間であれ
ば、この例に限定されるものではない。ただし、パージ
部２０が独立した位置に設置される場合には、パージガ
ス２４が効率よく導入孔２１から吹き出されるように、
例えば図２に示すように、パージ部２０の光ファイバ導
出部側にガスシール部２７を設けることが好ましい。こ
のガスシール部２７には、一次被覆光ファイバ７を非接
触的に通過させる導出孔２６が形成されている。パージ
ガス吹込み部２５から吹き込まれたパージガス２４は、
その一部は導出孔２６を通じて下方に漏出するが、吹込
みガスの流速を調節することにより、有効量のパージガ
ス２４を一次被覆光ファイバ７の走行方向に逆行して導
入孔２１から吹き出させることができる。

【００１５】パージ部は、一次硬化装置と二次被覆装置
８との中間であれば、２以上の複数を直列にして設置す
ることもできる。この場合の各パージ部は同じ形状であ
っても異なっていてもよい。ただし、これらのパージ部
は、その少なくとも１以上が一次被覆光ファイバの進行
方向に漸次拡径するテーパ管状の導管部を有しかつこの
導管部の大径部にパージガス吹込み部が設けられてい
る。

【００１６】２個のパージ部を直列に設置した例を図３
に示す。この例では、同一形状の図１に示したパージ部
２０ａおよび２０ｂが、それぞれのパージガス吹込み部
２５を共有して互いに逆向きに接合して設置されてい
る。従ってこの共通のパージガス吹込み部２５からパー
ジガス２４を吹き込むと、パージガス２４は、それぞれ
の導管部２２ａ、２２ｂを通ってそれぞれの導入孔２１
ａおよび２１ｂから吹き出される。この場合でも、少な
くとも一方のパージ部２０ａは、一次被覆光ファイバ７
の進行方向に漸次拡径するテーパ管状の導管部２２ａを
有しかつこの導管部２２ａの大径部にパージガス吹込み
部２５が設けられているので、パージガスの一部は一次
被覆光ファイバ７の走行方向に逆行して一次被覆光ファ
イバの周面に均等に吹き付けられ、揮発分を効果的に除
去することができる。このとき、他方の導入孔２１ｂは
前記のガスシール部の役割を果たすとともに、２個のパ
ージ部の導管部２２ａ、２２ｂが合体して形成された広
いガス流空間２８が、一次被覆光ファイバ７の被覆層内
に包含された揮発性物質まで放散させ、一次被覆と二次
被覆との密着性を高めるなどの効果をもたらす。

【００１７】もちろん、２個またはそれ以上のパージ部
を、その全ての導管部が一次被覆光ファイバ７の進行方
向に漸次拡径するテーパをなすように、重ね傘状に配置
することもできる。この場合は、それぞれの導入孔から
吹き出すパージガスがそれぞれエアナイフ効果を現すの
で揮発分の除去効率がきわめて高く、線引きの高速化・
長尺化がさらに進んだ場合にも対応できるものとなる。

【００１８】

【実施例】図４に示す光ファイバの紡糸工程において、
図１に示すパージ部２０および二次被覆装置８の組合せ
を用いて高速・長尺の線引きを行い、パージ部２０を用
いない場合（比較例）と比較した。このパージ部２０の
導入孔２１の口径は１．０ｍｍ、導管部２２のテーパ角
は１０°、その長さは１５ｍｍとした。パージガス２４
としては窒素ガスを用い、供給ガス量は５ｌ／ｍｉｎと
した。一次被覆光ファイバ７の直径は０．２ｍｍであっ
た。

【００１９】線引き工程の線速は１０ｍ／ｓとし、線引
き長さは１５０ｋｍで完了とした。実施例の場合、上記
の条件下に問題なく線引きを完了することができた。ま
た、線引き終了後の検査で、二次被覆装置８のニップル
１２に付着物の蓄積は観察されなかった。一方、同様の
条件で線引きを行った比較例の場合は、線引き長さ８０
ｋｍで二次被覆１６にボイドの混入が認められ、１００
ｋｍでニップル１２から二次被覆樹脂９が溢れるなどに
より被覆不能となった。この結果から、実施例で用いた
パージ部２０が揮発分を効果的に除去し、ニップル１２
における付着物の付着を防止し、高速・長尺の線引きを
可能にしたことは明かである。

【００２０】

【発明の効果】本発明の光ファイバの被覆方法は、二次
被覆装置に導入する前の一次被覆光ファイバにパージガ
スをこの一次被覆光ファイバの走行方向に対して逆方向
に吹き付けるものであるので、パージガスがエアナイフ
効果を現して一次被覆光ファイバに随伴する揮発分を吹
き飛ばし、二次被覆装置のニップルにおける付着物の付
着を防止し、光ファイバ紡糸の高速化・長尺化を可能に
する。本発明の光ファイバの被覆装置は、一次硬化装置
と二次被覆装置との間にパージ部を設け、このパージ部
が光ファイバの進行方向に漸次拡径するテーパ管状の導
管部を有するものであり、このパージ部の大径部からパ
ージガスを吹き込み、導管部の光ファイバ導入孔から吹
き出すものであるので、パージガスがエアナイフ効果を
現し、一次被覆光ファイバに随伴する揮発分を効率よく
吹き飛ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施態様を示す断面図。

【図２】 本発明の他の一実施態様を示す断面図。

【図３】 本発明のさらに他の一実施態様を示す断面
図。

【図４】 光ファイバの紡糸工程の一例を示す工程図。

【図５】 従来の光ファイバ紡糸工程の一態様を示す断
面図。

【符号の説明】

７…一次被覆光ファイバ、８…二次被覆装置、２０…パ
ージ部、２１…光ファイバ導入孔、２２…導管部、２３
…導管大径部、２４…パージガス、２５…パージガス吹
込み部。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバ裸線に一次被覆を施しこれを
   硬化して一次被覆光ファイバとし、次いでこれを二次被
   覆装置に導入し二次被覆を施して光ファイバ素線を製造
   するに際して、 二次被覆装置に導入する前の一次被覆光ファイバに、パ
   ージガスをこの一次被覆光ファイバの走行方向に対して
   逆方向に吹き付けて、一次被覆光ファイバに随伴する一
   次被覆光ファイバからの揮発分を除去することを特徴と
   する光ファイバの被覆方法。
2. 【請求項２】 光ファイバ裸線に施した一次被覆を硬化
   する一次硬化装置と、これにより硬化された一次被覆光
   ファイバに二次被覆を施す二次被覆装置とを有する光フ
   ァイバの被覆装置であって、 この一次硬化装置と二次被覆装置との間に、一次被覆光
   ファイバに随伴する揮発分を除去するためのパージ部が
   設けられ、このパージ部が、一次被覆光ファイバが非接
   触的に導入されかつ導出される導管部を有し、この導管
   部が一次被覆光ファイバの進行方向に漸次拡径するテー
   パ管状に形成されてなり、かつこの導管部の大径部にパ
   ージガスを導管部内に吹き込むパージガス吹込み部が設
   けられてなるものであることを特徴とする光ファイバの
   被覆装置。
3. 【請求項３】 パージ部の導管部の一次被覆光ファイバ
   の導入孔が、導入される一次被覆光ファイバの直径寸法
   の２倍〜８倍の範囲内の口径を有するものである請求項
   ２に記載の光ファイバの被覆装置。