JP4418059B2

JP4418059B2 - プラスチック光ファイバケーブルの製造方法およびその装置、並びにプラスチック光ファイバの巻癖除去方法

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Publication number: JP4418059B2
Application number: JP30605999A
Authority: JP
Inventors: 敏則隅; 正司岡本; 淳奥村
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1999-10-27
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JP2001124966A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック光ファイバケーブル内におけるファイバの偏芯や、マイクロベンドの少ないプラスチック光ファイバケーブルの製造方法およびそれに用いる装置、並びにそれらに好適に用いられるプラスチック光ファイバの巻癖除去方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック光ファイバ（以下ＰＯＦと略す）は、大口径、安価、取扱性などの長所を有しており、ライティング、センサー、ＯＡ，ＦＡ機器間配線などの分野で使用されている。
一般に、センサー、ＯＡ，ＦＡ機器間配線等の用途では、ＰＯＦの外周にポリエチレン、ナイロン、塩化ビニル等の樹脂を被覆しケーブル化されたＰＯＦが用いられている。
【０００３】
ＰＯＦのケーブル化は通常、紡糸後に延伸処理が施されたＰＯＦを一旦、ボビンに巻き取った後、図９に例示するようなケーブル化装置を用いて行われている。この例では、ＰＯＦ１０が巻回されたボビンは、ＰＯＦを繰り出すためのクリール２０にセットされ、引出装置２１によってＰＯＦ１０がボビンから引き出される。この際、引き出されたＰＯＦ１０の引出装置２１と被覆ダイ３０の間の張力が一定に保たれるように、張力検出器２２でＰＯＦの張力を検出して引出装置２１の速度制御が行われる。定張力で被覆ダイ３０に引き込まれたＰＯＦ１０は、その外周に押出機３１で溶融された樹脂が被覆される。その後、ＰＯＦケーブルは、ケーブル冷却水槽４０を通ることで冷却され、冷媒除去装置４１によってＰＯＦケーブル表面に付着した水が除去され、ケーブル引取装置５０によって引き取られることで連続的にＰＯＦのケーブル化が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、紡糸、延伸処理が施されたＰＯＦには、紡糸、延伸時に生じる微小なねじれや、巻き取り機まで導糸される間にガイド等によって癖がついており、このＰＯＦがそのままボビンに数百ｇの張力で巻き取られることにより、ボビンに巻き取られたＰＯＦには、複雑な巻癖が付与されることが多い。
このような巻癖がついたＰＯＦをボビンから引き出し、被覆ダイ内に引き込み、外周に溶融樹脂を被覆してケーブル化を行った場合、ＰＯＦ外周部が被覆ダイの壁面に接触して損傷を受けたり、被覆ダイのＰＯＦ通過孔の中心軸に対してＰＯＦがずれながら引き込まれ、その状態でＰＯＦの外周に樹脂が被覆されることで樹脂の偏着が生じ、ケーブル中心に対するＰＯＦの中心の偏芯が生じることがある。ＰＯＦケーブル内におけるＰＯＦの偏芯は、ＰＯＦケーブルの外周を基準にＰＯＦケーブル同士、光源装置、受光装置との接続を行った場合、ＰＯＦの光伝送面のずれによる結合損失を生じたり、ケーブル内でＰＯＦがうねってマイクロベンドが生じ、伝送光の漏れによる伝送損失増大の原因となってしまう。
【０００５】
そこで、こうした不具合を回避するために、ＰＯＦのケーブル化においては、ボビンから引き出されたＰＯＦを張力を付与した状態で被覆ダイに引き込む等の対策が施されている。
しかし、ＰＯＦに高い張力を付与すると、被覆ダイ内や溶融樹脂が外周被覆されることで加熱されたＰＯＦが延伸されてしまう。その為、複雑な巻癖を完全に引き延ばして真っ直ぐな状態で被覆ダイに引き込むだけの高い張力をかけることはできない。従って、上述しような、ＰＯＦのダイ壁面接触による損傷、ケーブル中心軸に対するＰＯＦの偏芯、ケーブル内でのＰＯＦのマイクロベンド等を生じさせずケーブル化することは困難であった。
【０００６】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、プラスチック光ファイバのダイ壁面接触による損傷、ケーブル中心軸に対するプラスチック光ファイバの偏芯、ケーブル内でのプラスチック光ファイバのマイクロベンド等の発生を防止できるプラスチック光ファイバケーブルの製造方法およびその為の装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラスチック光ファイバケーブルの製造方法は、巻回されたプラスチック光ファイバを引き出して、その外周に樹脂を被覆してプラスチック光ファイバをケーブル化するプラスチック光ファイバケーブルの製造方法において、プラスチック光ファイバの引出し工程と、プラスチック光ファイバへの樹脂の被覆工程との間に、プラスチック光ファイバを加熱する加熱工程と、加熱したプラスチック光ファイバを直線状に保持した状態で冷却する冷却工程とを有することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明のプラスチック光ファイバケーブルの製造装置は、巻回されたプラスチック光ファイバを引き出す引出装置と、該プラスチック光ファイバを加熱する加熱装置と、該プラスチック光ファイバを直線状に保持した状態で冷却する冷却装置と、該プラスチック光ファイバの外周に樹脂を被覆する被覆装置とを具備することを特徴とするものである。請求項３に係るプラスチック光ファイバケーブルの製造方法は、巻回されたプラスチック光ファイバを引き出して、その外周に樹脂を被覆してプラスチック光ファイバをケーブル化するプラスチック光ファイバケーブルの製造方法において、プラスチック光ファイバの引出し工程と、プラスチック光ファイバへの樹脂の被覆工程との間に、プラスチック光ファイバの巻癖を除去する工程を有することを特徴とするものである。本発明のプラスチック光ファイバの巻癖除去方法は、プラスチック光ファイバを加熱する加熱工程と、該プラスチック光ファイバを直線状に保持した状態で冷却する冷却工程とを有することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を図１を参照して説明する。
図示例のプラスチック光ファイバケーブルの製造装置は、ＰＯＦが巻回されたボビンが装着されるクリール２０と、そのクリール２０からＰＯＦ１０を引き出す引出装置２１と、その引き出されたＰＯＦ１０を加熱する加熱炉を備えた加熱装置６０と、その加熱後のＰＯＦ１０を冷却する冷却槽を備えたＰＯＦ冷却装置７０と、冷媒除去装置４１と、ＰＯＦ引取装置８０と、被覆ダイ３０を備えた被覆装置と、ケーブル冷却水槽４０と、ケーブル引取装置５０を具備して概略構成されている。
【００１０】
加熱装置６０は、クリール２０から引き出されたＰＯＦ１０を加熱する加熱炉と、その加熱炉を制御する制御装置等を具備するものである。
加熱炉で用いる熱媒体としては、ＰＯＦを侵さないものであれば種々のものを適用できる。一般にＰＯＦの熱処理に用いられる取扱が容易な加熱空気を用いても良いが、短い時間でＰＯＦの温度を十分に上昇させ巻癖を除去するには、空気より加熱効率の高い加熱された液体または蒸気が好ましく、例えば液体または蒸気の状態の水、エチレングリコール、グリセリン等が挙げられる。
熱媒体として蒸気を用いた場合、ＰＯＦ表面で蒸気の熱が奪われると蒸気から液体への相変化を生じ、この相変化による凝集伝熱や凝集熱放出によって加熱気体や液体より高効率なＰＯＦの加熱が行える。
蒸気はスーパーヒート（過熱）することによって常圧下でその温度を沸点温度以上に上げることができるため、例えば水蒸気を常圧下で１００℃以上に加熱して供給することも可能である。
熱媒体として熱水や水蒸気を用いると、その製造や装置への供給が容易である点、およびＰＯＦの熱処理後に洗浄による熱媒除去が不要で圧縮空気や熱風によるＰＯＦの乾燥のみで済むため設備を簡素とすることができる点、熱媒体自体が安価である点等から特に好ましい。
【００１１】
また、加熱炉のシールを工夫して加熱炉を加圧状態に保つことで、飽和状態での蒸気温度を常圧での沸点以上に容易に上げることができる。飽和蒸気での加熱の場合、凝集伝熱による非常に効率の高い加熱が行えるとともに、蒸気が液体、気体状態で等温なため、炉内の雰囲気蒸気と、ＰＯＦ表面で熱を放出し凝集液化した蒸気の温度が同じになるので、より均一な加熱が可能となる。
プラスチック光ファイバを加熱する加熱炉の加熱室内の熱媒体の圧力は絶対圧力が０.１０１Ｍｐａ以上１.０Ｍｐａ以下であることが好ましい。熱媒体の圧力がこれより小さいと外気が加熱室内に吸い込まれてしまい、これより大きいと加熱室のシールが難しくなり、熱媒体の外部への漏洩量が増大するおそれがある。
また熱媒体が蒸気である場合に、加熱室内の圧力を精密に制御し、かつ熱媒体蒸気温度を加熱室の圧力下での飽和温度とした場合には、熱媒体蒸気がＰＯＦ表面で気相から液相へ相変化した後も熱媒体温度は変化しないため、非常に高精度で均一な熱処理を行うことができる。
そのような加熱炉を加圧状態に保つシール手段としては、Ｏリング、オイルシール、ニップロールシール等のシール部材が直接ＰＯＦ１０と接触する型のシールも適用できるが、その場合にはシールに接触する前のＰＯＦ１０の温度はシールとの接触により表面損傷を受けない温度としておく必要があり、通常１００℃以下の温度とする。
それに対し、ＰＯＦ１０とシール部材が接触しないラビリンスシールや、液体シールはＰＯＦ１０の温度が高くても表面損傷を受けず機構も簡単なことから好ましい。
【００１２】
ラビリンスシールによるシール手段が付設された加熱炉の一例を図２に示す。
図２に示す加熱炉１は、内部を走行するＰＯＦ１０に対して熱処理を施す加熱部１３を備えており、その内部に加熱室１１が設けられている。この加熱室１１内にＰＯＦ１０を導入するための入口の外側、および加熱室１１を走行したＰＯＦ１０を引き出すための出口の外側には、シール手段として膨張室１５およびオリフィス１６が交互に配置された構造のラビリンスシール１８がそれぞれ設けられている。
【００１３】
加熱部１３の外壁には、加熱部１３内に熱媒体を供給する熱媒体供給管１２と、加熱部１３内の熱媒体を加熱炉１の外部へ排出可能な熱媒体排出管１７が設けられている。また加熱部１３の外壁と内部を走行するＰＯＦ１０との間には、多数の貫通孔を有する多孔整流板１４が設けられており、多孔整流板１４内部が加熱室１１となっている。熱媒体供給管１２から供給された熱媒体は、多孔整流板１４を通過することによって、加熱室１１内を走行するＰＯＦ１０と均一に接触できるようになっている。また加熱部１３は加熱室１１内の熱媒体を熱媒体排出管１７から排出可能に構成されている。
加熱部１３の両端に設けられたラビリンスシール１８は、加熱室１１の入口および出口とそれぞれ連通し、少なくともＰＯＦ１０がこのラビリンスシール１８と加熱室１１とを連続して走行できる空間を有する。ラビリンスシール１８では、加熱室１１から加熱炉１の外側に向かう熱媒体の流路が縮小と拡大を繰り返すように構成されている。即ち、オリフィス１６によって流路が狭められ、膨張室１５においては流路が広がる。
【００１４】
このような構成の加熱炉１によれば、加熱部１３の入口外側および出口外側にラビリンスシール１８を設けたことにより、加熱室１１内の熱媒体が加熱室１１の入口および出口から加熱炉１の外へ向かって流れる間に、熱媒体はラビリンスシール１８の膨張室１５およびオリフィス１６を交互に通過することによって急拡大および急縮小を繰り返し、渦流の生成と消滅を頻繁に繰り返すので、熱媒体圧力などの熱媒体のエネルギーが極度に消耗され減圧が進行する。したがって熱媒体の加熱炉１外への漏出量が大幅に低減され、熱エネルギー損失が減少するので加熱炉１のランニングコストを低減することができる。さらに、熱効率が向上したことにより加熱室１１の長さを長大化しなくても充分な熱処理が可能となるので、加熱炉のコンパクト化を実現することができる。
【００１５】
従って、この加熱炉を用いることで、加熱部１３内の加熱効率が向上することにより、加熱部１３の長さを長大化しなくても十分なＰＯＦ加熱が可能であり、熱媒体の熱伝導率が高いためにＰＯＦ１０に気体を高速で接触させる必要がなくＰＯＦ１０の糸揺れを抑えて均一な熱処理を行うことができる。したがって特性の安定したＰＯＦ１０を得ることができる。
【００１６】
図３は、他の加熱炉２を示すもので、上述した図２に示す加熱炉１と大きく異なる点は、加熱部１３の外周部に熱媒体加熱ヒータ２６が設けられている点である。
この熱媒体加熱ヒータ２６は加熱部１３の外壁温度を、内部の熱媒体温度と同じになるように制御するもので、公知の構成の加熱手段を用いることができる。これによって、放熱による加熱室１１内の熱媒体の温度低下が抑制され、加熱室１１内における温度が安定し、温度の制御が容易になる。
【００１７】
図４は、さらに他の加熱炉３を示すもので、上述した図２に示す加熱炉１と大きく異なる点は、ラビリンスシール１８の膨張室１５に加圧空気を供給するための加圧空気供給管２４が設けられている点である。
即ち、膨張室１５の少なくとも１つが加圧空気供給管２４と連通しており、この加圧空気供給管２４から適切な圧力に加圧された空気が膨張室１５に供給されるようになっている。
この構成によれば加熱室１１内の熱媒体圧力と加圧空気が供給されている膨張室１５の圧力のバランスを制御して、加熱室１１内の熱媒体が加熱炉３外へ漏出するのを効果的に抑制することができる。
膨張室１５内に供給される加圧空気の好ましい圧力は、加熱室１１内の熱媒体圧力の５０％以上１００％以下である。加圧空気の圧力がこれより小さいと熱媒体が加熱炉外へ漏出するのを抑制する効果が低減し、これより大きいと逆に加熱室１１内へ加圧空気が流入するおそれがあるので好ましくない。
なお、本例ではラビリンスシール１８の膨張室１５の一部に加圧空気を供給する構成としたが、ラビリンスシール１８の膨張室１５の一部を加圧して、加熱室１１内の熱媒体圧力と膨張室１５内の圧力のバランスを制御できる手段であれば他の構成を採用することもできる。
【００１８】
図５に示すさらに他の例の加熱炉４が上述した図２に示す加熱炉１と大きく異なる点は、ラビリンスシール１８に冷媒を供給するための冷媒供給管４４と、冷媒と液化された熱媒体との混合物を排出する混合物排出管４２が設けられている点である。
この加熱炉４において、熱媒体としては蒸気が用いられ、加熱部１３の入口側および出口側のラビリンスシール１８内に冷媒供給管４４からそれぞれ冷媒が供給されるように構成されている。冷媒としては冷却空気、水等を好適に用いることができる。
これによりラビリンスシール１８内では、加熱室１１からラビリンスシール１８内へ流れ込んだ熱媒体（蒸気）が、冷媒と直接接触することによって冷却されて液化する。そして液化された熱媒体と冷媒との混合物は混合物排出管４２から加熱炉４外へ排出される。したがって、高温状態の熱媒体が加熱炉４外へ漏洩するのを抑制することができるので作業環境が良くなる。さらに排出された熱媒体を回収して冷媒との分離等を行えば再利用することが可能である。
【００１９】
図６に示す加熱炉５が上述した図２に示す加熱炉１と大きく異なる点は、加熱部１３の外周部に熱媒体加熱ヒータ２６が設けられている点、ラビリンスシール１８の外周部に冷媒が循環する冷媒ジャケット５１が設けられている点、およびラビリンスシール１８で冷却されて液化した熱媒体を加熱炉外へ排出する熱媒体排出管５４が設けられている点である。
【００２０】
この加熱炉５において、熱媒体としては蒸気が用いられる。加熱部１３の入口側および出口側のラビリンスシール１８の外周部には、冷媒供給管５２および冷媒排出管５３を備えた冷媒ジャケット５１がそれぞれ設けられている。この冷媒ジャケット５１内に冷媒を供給し循環させることによって、加熱室１１からラビリンスシール１８内へ流れ込んだ熱媒体（蒸気）が、間接的に冷却されるようになっている。冷媒としては水、あるいはより除熱効率が高い液体や気体を用いることができる。そして液化された熱媒体は、ラビリンスシール１８に設けられた熱媒体排出管５４から加熱炉外へ排出されるように構成されている。したがって、高温状態の熱媒体が加熱炉外へ漏洩するのを抑制することができるので作業環境が良くなる。さらに排出された熱媒体を回収して、そのまま再利用することが可能である。
また、加熱部１３の外周部には、熱媒体加熱ヒータ２６が設けられ、加熱部１３の外壁温度を、内部の熱媒体温度と同じになるように制御することにより、放熱による熱媒体の温度低下を抑制して、ＰＯＦ１０の熱処理の効率を向上させることができる。尚、冷却ジャケット５１と熱媒体加熱ヒータ２６の間には断熱材５５が介在している。
【００２１】
図１に示すように、上述した加熱装置６０の下流側には、冷却槽を備えたＰＯＦ冷却装置７０が配置されている。このＰＯＦ冷却装置７０での冷却においては、ＰＯＦ１０を直線状に保持した状態で冷却することが必要である。
この冷却においては、加熱処理によって巻癖が除去された形態を保持するために、ＰＯＦの温度が好ましくは６０℃以下、更に好ましくは４０℃以下となるように、ＰＯＦを冷却することが好ましい。
また、ＰＯＦ１０の鞘材の種類によっては徐冷により鞘材の結晶化や相分離を起こし、ＰＯＦの光学特性が劣化する場合があるため、それを防ぐために、冷却は、ＰＯＦが４０℃/sec以上、更に好ましくは８０℃/sec以上の冷却速度で冷却されるようにして行うことが好ましい。
【００２２】
冷却に用いる冷媒としては、プラスチック光ファイバを侵さない種々の気体、液体を用いることができる。水、エタノール、エチレングリコール、グリセリン等を適用できるが、冷却能力、コスト、取扱性、除去性の点から水が特に好ましい。
またＰＯＦを急速に冷却するためには、ＰＯＦ表面抵抗によってＰＯＦと一緒に移動し高温のＰＯＦとの接触熱交換で温度が上昇し冷却効率が低下した冷媒によって形成され、冷却時に熱伝達率を低下させＰＯＦの冷却速度を低下させる原因となる冷媒層（境膜）を強制的に除去することが好ましく、その為に冷却槽内でＰＯＦに吹き付けるように冷媒を噴射することが望ましい。特にＰＯＦが移動してくる方向と反対方向にかつＰＯＦの中心軸に対し４５°〜９０°の角度で冷媒を噴射することが好ましい。ＰＯＦに対する冷媒噴射は、冷媒をＰＯＦ中心軸に対して直角方向に早く移動させるほど冷却効率は向上するが、早すぎるとＰＯＦの振動が発生し、ＰＯＦ引出装置と引き取り装置間の糸揺れを発生させ、ＰＯＦの張力変動に起因するＰＯＦの直径変動や、加熱炉出入り口や冷却槽壁面などへの接触によるＰＯＦの損傷などが生じるおそれがあるため、冷媒のＰＯＦ中心軸に対して直角方向の冷媒の移動速度は０.０１ｍ／sec〜０.１ｍ／secとすることが好ましい。
【００２３】
また、加熱装置と冷却装置とは一体化することも可能で、たとえば、図７に示すようなものとすることもできる。
この例においては、加熱炉６は冷却装置を備えている。加熱炉６の入口側にはシール手段として供給ニップロール７１が設けられ、加熱部１３の出口側にはシール手段として用いられるラビリンスシール１８が設けられている。さらに、そのラビリンスシール１８に、シール手段および冷却装置として機能する引取りニップロール７２が配備され、また、ラビリンスシール１８と引取りニップロール７２の間には、その間に形成される空間に、ＰＯＦ１０および熱媒体を冷却するための冷媒を供給する冷媒供給管７４、および冷却に使用された冷媒とＰＯＦ１０と一緒に冷却された熱媒体を排出する混合物排出管７５が設けられている。
加熱室１１で加熱処理されたＰＯＦ１０は、ラビリンスシール１８と引取りニップロール７２の間において冷媒と直接接触することによって、引取りニップロール７２による挟持圧力によって変形しない程度にまで冷却される。ＰＯＦ１０を冷却した冷媒と、ラビリンスシール１８から漏洩しＰＯＦ１０と一緒に冷却された熱媒体の一部は、混合物排出管７５を通り加熱炉６外へ排出される。
冷媒としては、ＰＯＦ１０を急速に冷却するために液体を用いることが好ましい。また、熱媒体が液体または液体の蒸気の場合には、その液体を冷却したものを用いると、混合物排出管７５から排出された熱媒体と冷媒とを分離する必要がなく、そのまま再利用することができるので好ましい。また、加熱室１１の熱媒体圧力より高いと冷媒が加熱室１１に流入し熱媒体を冷却する可能性があるので、冷媒の好ましい圧力は、加熱室１１の熱媒体圧力以下の圧力である。
【００２４】
供給ニップロール７１は、その周面が加熱炉６の入口に気密に接触する状態に設けられ、加熱炉６との接触面７３を気密に保ちながら回転可能に構成されている。そして、一対の供給ニップロール７１の間にＰＯＦ１０を挟持させて、供給ニップロール７１を回転させることによってＰＯＦ１０を加熱炉６内へ定速で供給する。供給ニップロール７１の回転速度は任意に制御できるようになっている。
引取りニップロール７２は、その周面が加熱炉６の出口に気密に接触する状態に設けられ、加熱炉６との接触面７６を気密に保ちながら回転可能に構成されている。そして一対の引取りニップロール７２の間にＰＯＦ１０を挟持させて、引取りニップロール７２を回転させることによって、加熱部１３を通過したＰＯＦ１０を定速で引き取る。引取りニップロール７２の回転速度は任意に制御できるようになっている。
【００２５】
本例の加熱炉６によれば、ＰＯＦ１０の供給または引き取りを行うニップロール７１，７２によって加熱炉６の入口および出口が気密にシールされているので、これによって熱媒体が加熱炉６外へ漏出するのが抑制される。また出口側のラビリンスシール１８と引取りニップロール７２との間には冷媒が供給されているので、ここで加熱部１３で加熱されたＰＯＦ１０が冷却される。したがって、ＰＯＦ１０の温度を、引取りニップロール７２による挟持圧力によって変形しない程度にまで低下させることによって、ＰＯＦ１０の変形を防止することができる。
またニップロール７１，７２をシール手段に用いたことにより、加熱炉外に別のＰＯＦ１０の定速供給装置および定速引取り装置を設ける必要がなくなるので、部品点数の低減、装置のコンパクト化、省スペース化の点で有利である。
【００２６】
また引取りニップロール７２を加熱炉６とは別に設けた冷却手段（図示せず）によって冷却させることも好ましく、例えばニップロール７２の内部に冷媒を循環させてもよい。このようにすれば、熱媒体との接触によってニップロール７２自体の温度が上昇するのを防止できるので、ＰＯＦ１０がニップロール７２と接触した時に伝熱によってＰＯＦ１０が軟化して、ニップロール７２による挟持圧力で変形するのを防止することができる。
また、ＰＯＦ１０をニップロールとの接触伝熱によって予め加熱し、加熱室１１での加熱効率を向上させるため、挟持圧力でＰＯＦ１０が変形しない温度まで、供給ニップロール７１を加熱炉６とは別に設けた加熱手段（図示せず）によって加熱することも好ましい。例えばニップロール７１の内部に熱媒体を循環させてもよい。
なお、本例では加熱部１３の入口外側および出口外側の両方にニップロール７１，７２を設けたが、いずれか一方だけにニップロールを用いたシール手段を設ける構成としてもよい。
【００２７】
上述した加熱工程および冷却工程を経たＰＯＦが供される被覆装置としては、従来一般の装置等を適用することができる。たとえば、被覆装置は、所定の樹脂を溶融押し出しする押出機３１と、その溶融押し出しされた樹脂をＰＯＦの外周面上に被覆する被覆ダイ３０とを具備してなる。
また、ＰＯＦの表面に水が付着したままＰＯＦ引取装置８０等に入ると、ロール表面でＰＯＦのスリップによる引取り速度変動の原因や、ＰＯＦが湿ったままボビンに巻き取られることにより、水分がＰＯＦ内に移行し、伝送損失の増加原因となるおそれがあるため、冷媒除去装置４１によって水分の除去を行うことが好ましい。
【００２８】
上述したプラスチック光ファイバケーブルの製造装置においては、引出装置２１によってボビンに巻回されているＰＯＦがそのクリール２０から引き出され、加熱装置６０でそのＰＯＦを加熱する。この加熱処理によりボビンに巻かれたことによって生じた巻癖等の除去が行われる。この際、ＰＯＦの温度が、１００℃〜１４０℃となるように加熱を行うことが好ましく、１２０℃〜１３０℃となるように加熱を行うことがより好ましい。１００℃以上とすることによりＰＯＦに生じていた巻癖等が十分に除去できるようになり、また、１４０℃以下とすることにより、加熱保持でのＰＯＦの配向緩和による機械特性劣化を抑制できるからである。
この加熱工程を経て巻癖等が除去されたＰＯＦは、その状態を固定するために真っ直ぐな状態のままＰＯＦ冷却装置７０を通過する。この冷却工程により、巻癖等のないＰＯＦが冷却固定される。
そして、冷媒除去装置４１によってＰＯＦ表面に付着した冷媒が除去された後、ＰＯＦはＰＯＦ引取装置８０で引き取られ、被覆装置に送給される。
ＰＯＦ引取装置８０と被覆装置の被覆ダイ３０の間には張力検出器２２が設置され、被覆ダイ３０に引き込まれるＰＯＦの張力を検出し、ＰＯＦ引取装置８０の速度を制御してＰＯＦの張力を一定に保つ。
尚、引出装置２１の引出速度は、速度同期装置８１によって、引取装置８０の速度変化と同期するように制御され、引出装置２１とＰＯＦ引取装置８０の間でＰＯＦに不要な延伸や緩和が生じないよう制御される。
こうして巻癖が除去されたＰＯＦ１０は、その後に設置された被覆ダイ３０、ケーブル冷却水槽４０、冷媒除去装置４１、ケーブル引取装置５０を経て連続的にプラスチック光ファイバケーブルが製造される。
【００２９】
本発明によれば、ＰＯＦに内在する巻癖等が除去された状態でＰＯＦは被覆ダイ内に引き込まれ、溶融樹脂が被覆されてケーブル化されるので、ＰＯＦ外周部が被覆ダイの壁面に接触して損傷を受けたり、樹脂の偏着によるケーブル中心に対してＰＯＦの中心が偏芯することを防止でき、製造されたＰＯＦケーブルの光伝送における結合損失や、マイクロベンドないし伝送光の漏れによる伝送損失を削減できる。
【００３０】
【実施例】
［実施例１］
芯材としてＰＭＭＡ、鞘材としてフッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン（８０／２０mol％）の共重合体を用い、２倍延伸処理が施された直径１.００ｍｍの２層構造のＰＯＦが張力３００ｇで２５００ｍ巻き取られたボビンを、図１に示すＰＯＦ製造装置のクリール２０に装着した。ボビンとしては、直径１８０ｍｍ、高さ９０ｍｍの円筒形状の巻き取り部の両端に直径２７０ｍｍ、厚さ７.５ｍｍの鍔部を備えたボビンを用いた。
そして、引出装置２１でＰＯＦをボビンより引き出し、同じ速度でＰＯＦ引取装置８０で引き取りながら、１８０℃の熱風が熱媒体として循環している長さが１５００ｍｍの加熱炉を備えた加熱装置６０内を通過させて加熱した。加熱炉出口におけるＰＯＦの表面温度は約１１０℃であった。ここで用いた加熱炉は図８に示すようなもので、加熱炉中央部には熱風の吹出口８６が設けられ、吹出口から炉内に導入された熱風は加熱炉両端に設けられた熱風の吸引口８２に向かって約１０ｍ／ｓｅｃの速度で流れ、吸引口８２から炉外に導出されていた。吸引口付近における熱媒体の圧力は、０.１０２Ｍｐａであった。吸引口８２から導出された熱風は空気加熱循環装置８４に向かい、加熱された後再び加熱炉内に導入されるようになっている。
続いて、１５℃に温調された水が循環しているＰＯＦと水との接触部長さが５００ｍｍの冷却槽を備えたＰＯＦ冷却装置７０で冷却し、癖取りを行なった。冷却速度は約８０℃／ｓｅｃであった。次いで、冷媒除去装置４１にてエアーブローによってＰＯＦ表面に付着した水を除去した。引き続き、ＰＯＦの外周に黒色ポリエチレンを連続溶融被覆し、外径２.２０ｍｍの１芯のＰＯＦケーブルを得た。尚、引出装置２１〜被覆ダイ３０間のＰＯＦ張力は約１００ｇ、ケーブル引取り速度は３０ｍ/minとした。
【００３１】
［実施例２］
芯材としてＰＭＭＡ、鞘材として３ＦＭ／１７ＦＭ／ＭＭＡ／ＭＡＡの重量％が５１：３０：１８：１の共重合体、保護層としてフッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン（８０／２０mol％）の共重合体を用い、２倍延伸処理が施された直径１.００ｍｍの３層構造のＰＯＦを用い、長さが１０００ｍｍの加熱炉に１２０℃の過熱水蒸気を熱媒体として供給したこと以外は実施例１と同様にして、外径２.２０ｍｍの１芯のＰＯＦケーブルを得た。尚、吸引口付近における熱媒体の圧力は、０.１０２Ｍｐａであり、加熱炉出口におけるＰＯＦの表面温度は約１２０℃であった。また、３ＦＭは、２,２,２−トリフルオロエチルメタクリレート、１７ＦＭは、１,１,２,２−テトラヒドロキシパーフルオロデシルメタクリレート、ＭＭＡはメチルメタクリレ−ト、ＭＡＡはメタクリル酸を意味する。
【００３２】
［実施例３］
実施例２と同じＰＯＦを用い、加熱炉として図２に示すように出入口に炉内供給熱媒の漏洩を抑制するラビリンスシール１８が設けられた長さが５００ｍｍの加熱炉を用い、加熱炉に絶対圧力０.２Ｍｐａ、１２０℃の水蒸気を熱媒体として供給し、加熱炉内圧力を０.２Ｍｐａに保つように蒸気供給量制御を行った以外は、実施例１と同様にして、外径２.２０ｍｍの１芯のＰＯＦケーブルを得た。なお、加熱炉出口におけるＰＯＦの表面温度は約１２０℃であった。
【００３３】
［比較例１］
図９に示す従来のケーブル化装置を用いたこと以外は、実施例１と同じ条件でケーブル化を行ない、外径２.２０ｍｍの１芯のＰＯＦケーブルを得た。
【００３４】
上記実施例および比較例でそれぞれ得られたＰＯＦケーブルについて、ケーブル化の前後でのＮＡ（開口数）＝０.１、波長６５０ｎｍにおける伝送損失の測定を行った。
また、ＰＯＦケーブルを５００ｍｍおきに１０ヶ所切断し、その断面におけるＰＯＦの中心軸とＰＯＦケーブルの中心軸を測定し、両者の中心軸のずれ量をその断面のケーブル外径で除して偏芯率（平均値）を計測した。
結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
表１から明らかなように、比較例のＰＯＦケーブルと比較して、本実施例のＰＯＦケーブルであると、伝送損失の増加が小さく、かつ、偏芯率も小さい。特に、熱媒体として過熱水蒸気を用いた実施例２，３の特性はさらに向上しており、さらに、加熱炉内を加圧状態とした実施例３であると、極めて優れるＰＯＦケーブルが得られた。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ＰＯＦのケーブル化の際にＰＯＦ外周部が被覆ダイの壁面に接触して損傷を受けたり、樹脂の偏着によるケーブル中心に対してＰＯＦの中心が偏芯することを防止でき、光伝送における結合損失や、マイクロベンドないし伝送光の漏れによる伝送損失を削減したプラスチック光ファイバケーブルを製造できる。
特に、加熱工程における熱媒体として熱水を用いることにより、加熱効率が向上し、ＰＯＦを急速に加熱することができ、加熱炉の短縮化を図ることができる。
また、熱媒体として、水蒸気を用いることで、加熱効率がより向上し、しかも、非常に高効率で均一なＰＯＦの加熱が行える。
水蒸気であれば、スーパーヒート（過熱）することによって常圧下でその温度を１００℃以上に上げることができるため、過熱蒸気を用いれば常圧下で１００℃以上の温度でのＰＯＦの急速な加熱が行える。さらに、熱媒体として水蒸気を用いた場合、その製造や装置への供給が容易で、また、熱媒除去が不要で圧縮空気や熱風によるＰＯＦの乾燥のみで済むため設備を簡素とすることができる。しかも熱媒体自体が安価である。
冷却に用いる冷媒として水を用いることで、冷却能力、コスト、取扱性、除去性を良好にできる。
また、冷却速度を４０℃/sec以上とすることにより、ＰＯＦの鞘材の結晶化や相分離によるＰＯＦの光学特性が劣化を防止できる。
また、冷媒をＰＯＦに吹き付けることで、境膜を除去することができ、ＰＯＦの急速冷却が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＰＯＦケーブル化に用いられる装置例を示した概略構成図である。
【図２】加熱炉の一例を示す側断面図である。
【図３】加熱炉の一例を示す側断面図である。
【図４】加熱炉の一例を示す側断面図である。
【図５】加熱炉の一例を示す側断面図である。
【図６】加熱炉の一例を示す側断面図である。
【図７】加熱炉の一例を示す側断面図である。
【図８】加熱炉の一例を示す横断面図である。
【図９】従来のＰＯＦケーブル化に用いられる装置例を示した概略構成図である。
【符号の説明】
１加熱炉
２加熱炉
３加熱炉
４加熱炉
５加熱炉
６加熱炉
１０プラスチック光ファイバ
２０クリール
２１引出装置
２２張力検出器
３０被覆ダイ
３１押出機
４０ケーブル冷却水槽
４１冷媒除去装置
５０ケーブル引取装置
６０加熱装置
７０ＰＯＦ冷却装置
８０ＰＯＦ引取装置
８１速度同期装置

Claims

巻回されたプラスチック光ファイバを引き出して、その外周に樹脂を被覆してプラスチック光ファイバをケーブル化するプラスチック光ファイバケーブルの製造方法において、
プラスチック光ファイバの引出し工程と、プラスチック光ファイバへの樹脂の被覆工程との間に、
プラスチック光ファイバを１００〜１４０℃に加熱する加熱工程と、
加熱したプラスチック光ファイバを直線状に保持した状態で４０℃／sec以上の冷却速度で６０℃以下に冷却する冷却工程とを有することを特徴とするプラスチック光ファイバケーブルの製造方法。
巻回されたプラスチック光ファイバを引き出す引出装置と、該プラスチック光ファイバを１００〜１４０℃に加熱する加熱装置と、該プラスチック光ファイバを直線状に保持した状態で４０℃／sec以上の冷却速度で６０℃以下に冷却する冷却装置と、該プラスチック光ファイバの外周に樹脂を被覆する被覆装置とを具備することを特徴とするプラスチック光ファイバケーブルの製造装置。
プラスチック光ファイバを１００〜１４０℃に加熱する加熱工程と、
該プラスチック光ファイバを直線状に保持した状態で４０℃／sec以上の冷却速度で６０℃以下に冷却する冷却工程とを有することを特徴とするプラスチック光ファイバの巻癖除去方法。
前記加熱工程では、熱媒体として蒸気を用いることを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバケーブルの製造方法。
前記加熱工程では、０．１０２〜０．２ＭＰａ（絶対圧）に加圧状態とされた加熱炉内で加熱を行うことを特徴とする請求項４に記載のプラスチック光ファイバケーブルの製造方法。
前記冷却工程では、プラスチック光ファイバに、冷媒を吹き付けて冷却することを特徴とする請求項１、４、５のいずれかに記載のプラスチック光ファイバケーブルの製造方法。
前記加熱装置は、０．１０２〜０．２ＭＰａ（絶対圧）に加圧可能で熱媒体として蒸気を用いる加熱炉を具備していることを特徴とする請求項２記載のプラスチック光ファイバケーブルの製造装置。