JP3804389B2

JP3804389B2 - 光ファイバの製造方法

Info

Publication number: JP3804389B2
Application number: JP2000051552A
Authority: JP
Inventors: 誠清水; 耕司下田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2020-02-28
Also published as: JP2001242360A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外線硬化型樹脂からなる内側層と外側層とを備えた光ファイバにおいて、外側層の剥がれを改善した光ファイバの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海底用光ファイバケーブルと中継器との接続においては、気密隔壁の貫通部であるフィードスルーと呼ばれる箇所に使用する光ファイバがある。図２はフィードスルー用の光ファイバの一例を示す横断面図であって、２１はガラスファイバ、２２はポリイミド樹脂からなる一次被覆層、２３は紫外線硬化型樹脂からなる二次被覆層、２４は内部被覆層、２５は紫外線硬化型樹脂からなる内側層、２６は紫外線硬化型樹脂からなる外側層、２７は光ファイバである。
【０００３】
この光ファイバ２７は、ガラスファイバ２１の上にポリイミド樹脂からなる一次被覆層２２と、紫外線硬化型樹脂からなる二次被覆層２３、内側層２５、外側層２６の３層の被覆層が設けられたものであって、耐熱性が優れた光ファイバである。また、ガラスファイバ２１の外径は１２５μｍ程度、一次被覆層２２の外径は１４０μｍ程度、二次被覆層２３の外径は１８０μｍ程度、内側層２５の外径は２４５μｍ程度、外側層２６の外径は２５０μｍ程度であって、外側層２６は光ファイバ２７の識別のため着色剤が添加され着色されている。
【０００４】
また、この光ファイバは、図３に示す製造工程で製造されている。図３（Ａ）はポリイミド被覆工程を説明する図、図３（Ｂ）は紫外線硬化型樹脂層被覆工程を説明する図、図３（Ｃ）は着色層被覆工程を説明する図であって、３１は光ファイバ用母材、３２はヒータ、３３、３５はポリイミド樹脂塗布装置、３４、３６は加熱炉、３７はリール、３８、４０は紫外線硬化型樹脂塗布装置、３９、４１は紫外線照射炉、４２はリール、４３は紫外線硬化型樹脂塗布装置、４４は紫外線照射炉、４５はリールである。
【０００５】
まず、図３（Ａ）に示すポリイミド樹脂被覆工程では、光ファイバ用母材３１の一端をヒータ３２で加熱溶融してガラスファイバ２１を線引きし、その上に２回に分けてポリイミド樹脂からなる一次被覆層を設ける。ポリイミド樹脂の層は、ポリイミド樹脂塗布装置３３及び３５にて樹脂を塗布して、加熱炉３４又は３６で加熱して硬化させることによって形成し、ポリイミド樹脂からなる一次被覆層が形成された段階で、通常は一旦リール３７に巻き取る。
【０００６】
図３（Ｂ）に示す紫外線硬化型樹脂被覆工程では、リール３７から繰出した線の上に、２回に分けて紫外線硬化型樹脂からなる二次被覆層及び内側層を設ける。紫外線硬化型樹脂塗布装置３８及び４０で樹脂を塗布し、それぞれ紫外線照射炉３９又は４１にて紫外線を照射して樹脂を硬化させ、リール４２に巻き取る。図３（Ｃ）の着色層被覆工程では、リール４２から繰出した線の上に、紫外線硬化型樹脂塗布装置４３にて着色剤を含有する紫外線硬化型樹脂を塗布して紫外線照射炉４４にて紫外線を照射して硬化させて外側層を形成して光ファイバ２７とし、それをリール４５に巻き取る。
【０００７】
また、紫外線照射炉３９、４１及び４４はほぼ同じ構造であるので、内側層を硬化させる紫外線照射炉４１の一例について説明する。図４は紫外線照射炉４１の詳細図であって、４１ａは紫外線ランプ、４１ｂはミラー、４１ｃは線状体通路、４１ｄは窒素ガス供給装置、４１ｅはガス配管、４６は樹脂が塗布された線状体である。紫外線ランプ４１ａから出射した紫外線を直接又はミラー４１ｂを介して、紫外線を透過する線状体通路４１ｃの中を通過する線状体４６に照射し、線状体４６の塗布樹脂層を硬化させる。また、窒素ガス供給装置４１ｄからガス配管４１ｅを通して窒素ガスを線状体通路４１ｃ内に供給し、線状体通路４１ｃ内に窒素ガスを流して、紫外線照射を受ける線状体４６の塗布樹脂層が空気中の酸素に曝されないようにして、樹脂の硬化反応を阻害する空気中の酸素を遮断する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、中継器との接続部のフィードスルーの箇所では、細い孔に光ファイバを通すといった作業が伴い、光ファイバの表面が手指又は他の部材で擦られることが多い。光ファイバの表面には着色剤が添加された紫外線硬化型樹脂からなる外側層２６があるが、この外側層は厚さ数μｍと薄く、光ファイバが他の部材に触れて擦られると、その外側層２６が剥がれ落ちるといったことが起こる。また、この外側層２６は着色されているため、剥がれると内側層は露出してまだらになり外観的にも醜くなる。
本発明は、外側層の剥がれを少なくし得る光ファイバの製造方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバの製造方法は、線状体の上に、内側層となる紫外線硬化型樹脂を塗布し、続いて紫外線照射炉内の空気が流通している線状体通路内を通過させながら紫外線を照射し、更に紫外線照射炉内の窒素ガスが流通している線状体通路内を通過させながら紫外線を照射して内側層を形成し、その後前記内側層の上に外側層となる紫外線硬化型樹脂を塗布して、それを紫外線照射炉内の窒素ガスが流通している線状体通路内を通過させながら紫外線を照射して外側層を形成するものである。また、本発明で特にことわらないで線状体と言う場合は、裸のガラスファイバ、一次被覆線状体、内部被覆線状体のいずれもそれに含まれる。
【００１０】
これによって、内側層となる紫外線硬化型樹脂の層の表面部分を半硬化の状態のままで粘着性を有した状態としながら表面以外の部分を硬化させて、その上に外側層となる紫外線硬化型樹脂を塗布し該樹脂を硬化させることによって、内側層と外側層とを密着性を向上させて、外側層が剥がれ難くなるようにする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は、本発明の光ファイバの製造方法の実施形態における内部被覆層の一部と内側層を形成する被覆工程説明図、図１（Ｂ）は本発明の光ファイバの製造方法の実施形態における外側層を形成する被覆工程説明図、図１（Ｃ）は本発明の光ファイバの製造方法によって製造された光ファイバの一例を示す横断面図である。
【００１２】
図１において、１はリール、２は一次被覆線状体、３、６、１１は紫外線硬化型樹脂塗布装置、３ａ、６ａ、１１ａは紫外線硬化型樹脂供給装置、３ｂ、６ｂ、１１ｂは樹脂供給管、４、７、８、１２は紫外線照射炉、４ａ、７ａ、８ａ、１２ａは紫外線ランプ、４ｂ、７ｂ、８ｂ、１２ｂはミラー、４ｃ、７ｃ、８ｃ、１２ｃは線状体通路、４ｄ、８ｄ、１２ｄは窒素ガス供給装置、７ｄは清浄空気供給装置、４ｅ、７ｅ、８ｅ、１２ｅは配管、５は内部被覆線状体、９は内側層被覆線状体、１０はリール、１３は光ファイバ、１４はリール、１５はガラスファイバ、１６は一次被覆層、１７は二次被覆層、１８は内部被覆層、１９は内側層、２０は外側層である。
【００１３】
一次被覆線状体２は、ガラスファイバ１５の上にポリイミド樹脂からなる一次被覆層１６を設けたものである。内部被覆線状体５は、一次被覆線状体２の上に紫外線硬化型樹脂からなる二次被覆層１７を設けたものである。また、一次被覆層１６と二次被覆層１７とを合わせて内部被覆層１８とする。従って、内部被覆線状体５はガラスファイバ１５の上に内部被覆層１８を設けたものと言うことも出来る。内側層被覆線状体９は、内部被覆線状体５の上に紫外線硬化型樹脂からなる内側層１９を設けたものである。
【００１４】
また、光ファイバ１３は内側層被覆線状体９の上に紫外線硬化型樹脂からなる外側層２０を設けたものである。また、光ファイバ１３はフィードスルーと呼ばれる箇所に使用される耐熱性の高い光ファイバの例を示すものであるが、他の用途の光ファイバの場合は紫外線硬化型樹脂の層だけで内部被覆層とすることもある。
【００１５】
上記の光ファイバ１３に相当するものを製造するに当たっては、図１には示していないが、先に説明した図３（Ａ）のポリイミド樹脂被覆工程と同様の工程によって、まずガラスファイバ１５の上にポリイミド樹脂からなる一次被覆層１６を設けた一次被覆線状体２を準備する。そして、図１（Ａ）に示す通り、リール１からその一次被覆線状体２を繰出し、一次被覆線状体２の上に二次被覆層１７及び内側層１９を形成する。
【００１６】
二次被覆層１７の形成に当たっては、紫外線硬化型樹脂供給装置３ａから紫外線硬化型樹脂を樹脂供給管３ｂを通して紫外線硬化型樹脂塗布装置３に供給して、紫外線硬化型樹脂塗布装置３にてその紫外線硬化型樹脂を一次被覆線状体２の表面に塗布する。そして、樹脂が塗布された線状体を、紫外線照射炉４の線状体通路４ｃ内を通過させる間に紫外線ランプ４ａから直接又はミラー４ｂを介して紫外線を照射して硬化させ二次被覆層１７を形成して内部被覆線状体５とする。なお、線状体通路４ｃ内には窒素ガス供給装置４ｄから配管４ｅを通して窒素ガスを供給して流し、紫外線を照射中の線が直接空気に触れないようにする。なお、ここまでの工程は、先に図３で示した従来技術による工程と同じである。
【００１７】
次に内側層１９を形成するに当たっては、次の通り従来技術とは異なる方法を採用する。図１（Ａ）に示すように内部被覆線状体５を紫外線硬化型樹脂塗布装置６に通して内側層１９となる通常自然色の紫外線硬化型樹脂を塗布する。なお、紫外線硬化型樹脂は、紫外線硬化型樹脂供給装置６ａから樹脂供給管６ｂを通して紫外線硬化型樹脂塗布装置６に供給する。次いで、樹脂が塗布された線状体を、紫外線照射炉７の線状体通路７ｃ内及び紫外線照射炉８の線状体通路８ｃ内を通過させる間に紫外線ランプ７ａ又は８ａから直接又はミラー７ｂ、８ｂを介して紫外線を照射する。また同時に、線状体通路７ｃ内には清浄空気供給装置７ｄから配管７ｅを通して空気を流通させる。そして、線状体通路８ｃ内には窒素ガス供給装置８ｄから配管８ｅを通して窒素ガスを流通させる。
【００１８】
これによって、内側層となる紫外線硬化型樹脂が塗布された線状体が線状体通路７ｃ内を通過している間は空気に、線状体通路８ｃ内を通過している間は窒素ガスの雰囲気に、曝される。そのため、紫外線照射炉７内では、樹脂が空気中の酸素の存在下で紫外線が照射されるため、樹脂表面の硬化は酸素のよって阻害されて進まず、樹脂の表面以外の内部は空気が直接接触しないため硬化が比較的に進む。また、紫外線照射炉８にて紫外線照射を受けて樹脂の表面及び内部の硬化はそれぞれ少しずつ進むが、紫外線照射炉８を通過した後においても、内側層の表面部分は半硬化で粘着性を有した状態で、表面以外の内部は十分に硬化された状態である。
【００１９】
その後、図１（Ｂ）に示す通り、紫外線硬化型樹脂供給装置１１ａから、外側層２０となる着色剤を含有する紫外線硬化型樹脂を樹脂供給管１１ｂを通して紫外線硬化型樹脂塗布装置１１に供給して、紫外線硬化型樹脂塗布装置１１にてその紫外線硬化型樹脂を内側層被覆線状体９の内側層１９の上に塗布する。樹脂が塗布された線状体を紫外線照射炉１２の線状体通路１２ｃ内を通過させる間に紫外線ランプ１２ａから直接又はミラー１２ｂを介して紫外線を照射する。
【００２０】
また同時に、線状体通路１２ｃ内には窒素ガス供給装置１２ｄから配管１２ｅを通して窒素ガスを流通させる。これによって硬化した外側層２０を内側層１９の上に形成する。また、内側層１９の表面は半硬化で粘着性を有した状態で形成されており、その上に外側層２０が形成されるので、内側層１９の粘着性のある表面部分が接着剤的な役目を果たして、内側層１９と外側層２０とは強固に密着される。また図１（Ａ）（Ｂ）では、内側層と外側層とを別工程で形成する事例を図示しているが、両者を連続工程とすることも可能である。
【００２１】
【実施例】
実施例として、図３（Ａ）、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す本発明にかかる製造方法によって光ファイバを製造した。なお、ガラスファイバ１５の外径は１２５μｍ、一次被覆層１６の外径は１４０μｍ、二次被覆層の外径は１８０μｍ、内側層の外径は２４５μｍ、外側層の外径は２５０μｍとした。また、比較例として、図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示す従来技術にかかる製造方法によって実施例の場合と同じサイズの光ファイバを製造した。
【００２２】
そして、実施例及び比較例の光ファイバについて、次に示す試験方法によって外側層の剥がれ状態を調べた。図５は外側層の剥がれを試験する装置の正面図であって、５１は被測定光ファイバ、５２は台、５３は移動物体、５４は滑車、５５は重り、５６は係止箇所である。移動物体５３は、幅Ｗが３０ｍｍ、高さＨが１５ｍｍ、両隅のＲは５ｍｍで、上面を粗さＲａ＝２０μｍの粗面とした鋼製の物体で、台５２の上を左右に幅Ｄ＝２０ｍｍの間で往復して摺動する。重り５５の荷重Ｗ（Ｎ）は種々変えられるようにする。
【００２３】
被測定光ファイバ５１の一端を台５２上の係止箇所５６にて係止し、他端には重り５５を結び付け、台５２上に置いた移動物体５３を跨いで滑車５４を介して重り５５を吊るして、被測定光ファイバ５１に張力を掛ける。なお、Ｌは１５０ｍｍとする。その状態でＬの中央に置いた移動物体をＤ＝２０ｍｍの幅で１往復させる。
【００２４】
その後、被測定光ファイバ５１を外して、その外側層の剥がれ程度を目視で調べる。そして、外側層の剥がれ落ち及び浮き上がりが全く見られないものを「良好」、外側層の剥がれ落ちは見られないが浮き上がりが見られるものを「中間」、外側層の剥がれ落ちが認められるものを「不良」と判定する。表１は、重りの各荷重毎に実施例、比較例の各光ファイバをそれぞれ１０本ずつ試験して、その結果をまとめたものである。分数表示は、「良好」「中間」「不良」毎の各試料数の割合を示す。
【００２５】
【表１】

【００２６】
表１によれば、実施例の光ファイバでは、荷重が５．０Ｎでも外側層の剥がれ落ちが認められないが、比較例の光ファイバでは、荷重２．０Ｎで外側層の剥がれ落ちが認められる。従って、実施例の光ファイバは比較例の光ファイバと比較して外側層の剥がれは明らかに少なくなっており、実施例の光ファイバでは外側層と内側層との密着性が向上していることが確認出来る。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の光ファイバの製造方法は、線状体の上に内側層となる紫外線硬化型樹脂を塗布し、続いて空気が流通している線状体通路内を通過させながら紫外線を照射し、更に窒素ガスが流通している線状体通路内を通過させながら紫外線を照射して内側層を形成し、その後前記内側層の上に外側層となる紫外線硬化型樹脂を塗布して、それを窒素ガスが流通している線状体通路内を通過させながら紫外線を照射して外側層を形成するものである。これによって、内側層となる紫外線硬化型樹脂の層の表面を半硬化の状態のままとし、その上に外側層となる紫外線硬化型樹脂を塗布し該樹脂を硬化させることによって、内側層と外側層とを密着性を向上させて、外側層を剥がれ難くした光ファイバを製造することが出来る。
【００２８】
また、本発明の光ファイバの製造方法によって製造した光ファイバは、フィールドスルーの箇所等の被覆表面の擦れ等の取扱いが行われる箇所に使用しても、外側層である着色層の剥がれ落ちが起こり難い。また、外側層が着色剤を含有している場合は、着色した層が剥がれないことによって美観を保つことも出来る。また、本発明の光ファイバの製造方法は、ポリイミド樹脂の一次被覆層と紫外線硬化型樹脂の二次被覆層とからなる内部被覆層を備えた光ファイバだけでなく、内部被覆層の無いガラスファイバ上に紫外線硬化型樹脂からなる内側層と紫外線硬化型樹脂からなる外側層とを備えた最も一般的な光ファイバの製造にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、本発明の光ファイバの製造方法の実施形態における内部被覆層の一部と内側層を形成する被覆工程説明図、（Ｂ）は本発明の光ファイバの製造方法の実施形態における外側層を形成する被覆工程説明図、（Ｃ）は本発明の光ファイバの製造方法によって製造された光ファイバの一例を示す横断面図である。
【図２】フィードスルー用の光ファイバの一例を示す横断面図である。
【図３】従来技術による光ファイバの製造工程を説明する図であって、（Ａ）はポリイミド被覆工程を説明する図、（Ｂ）は紫外線硬化型樹脂層被覆工程を説明する図、（Ｃ）は着色層被覆工程を説明する図である。
【図４】従来技術による紫外線照射炉の一例を示す図である。
【図５】外側層の剥がれを試験する装置の正面図である。
【符号の説明】
１：リール
２：一次被覆線状体
３、６、１１：紫外線硬化型樹脂塗布装置
３ａ、６ａ、１１ａ：紫外線硬化型樹脂供給装置
３ｂ、６ｂ、１１ｂ：樹脂供給管
４、７、８、１２：紫外線照射炉
４ａ、７ａ、８ａ、１２ａ：紫外線ランプ
４ｂ、７ｂ、８ｂ、１２ｂ：ミラー
４ｃ、７ｃ、８ｃ、１２ｃ：線状体通路
４ｄ、８ｄ、１２ｄ：窒素ガス供給装置
７ｄ：清浄空気供給装置
４ｅ、７ｅ、８ｅ、１２ｅ：配管
５：内部被覆線状体
９：内側層被覆線状体
１０：リール
１３：光ファイバ
１４：リール
１５：ガラスファイバ
１６：一次被覆層
１７：二次被覆層
１８：内部被覆層
１９：内側層
２０：外側層

Claims

線状体の上に、内側層となる紫外線硬化型樹脂を塗布し、続いて紫外線照射炉内の空気が流通している線状体通路内を通過させながら紫外線を照射し、更に紫外線照射炉内の窒素ガスが流通している線状体通路内を通過させながら紫外線を照射して内側層を形成し、その後前記内側層の上に外側層となる紫外線硬化型樹脂を塗布して、それを紫外線照射炉内の窒素ガスが流通している線状体通路内を通過させながら紫外線を照射して外側層を形成することを特徴とする光ファイバの製造方法。
前記線状体は、ガラスファイバ上にポリイミド樹脂からなる一次被覆層とその上に設けた紫外線硬化型樹脂からなる二次被覆層とで構成された内部被覆層を施してなるものであって、前記外側層となる紫外線硬化型樹脂は、着色剤を含有するものであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。