JPH01208345A - 光ファイバの製造方法及び装置 - Google Patents

光ファイバの製造方法及び装置

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JPH01208345A
JPH01208345A JP63181783A JP18178388A JPH01208345A JP H01208345 A JPH01208345 A JP H01208345A JP 63181783 A JP63181783 A JP 63181783A JP 18178388 A JP18178388 A JP 18178388A JP H01208345 A JPH01208345 A JP H01208345A
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fiber
cooling gas
cooling
optical fiber
conical surface
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JP63181783A
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Hiroaki Takimoto
滝本 弘明
Katsuji Sakamoto
勝司 坂本
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/027Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
    • C03B37/02718Thermal treatment of the fibre during the drawing process, e.g. cooling

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は光ファイバの製造方法及び装置に関し、更に
詳述すれば光ファイバ用!”)材(以下、単にr PJ
材」という)を加熱溶融して、母材先端から一定の張力
で線引きして得られたファイバ(以下、「線引きファイ
バ」という)の表面に樹脂被覆して光ファイバに仕上げ
る光ファイバの製造方法及び装置の改良に関する。
;従来の技術] 通常、光ファイバの製造は次のようにして行っている。
すなわち、第8図に示すように予め別途作製の母材1を
、加熱炉2内の炉芯管3内に送り出し、加熱溶融した1
1材1先端から一定の張力で線引きし、得られた線引き
ファイバ4を、線引き過程中の自然放熱で冷却させなが
ら、樹脂液を入れたコーティングダイス5中を通過させ
、線引きファイバ4の表面に樹脂液を被覆させた後、炉
9で焼き固め、得られた光ファイバ7をドラム8に巻き
取るようにしていた。
このように、光ファイバ7を製造するときに線引きファ
イバ4の表面に樹脂被覆する理由は次の通りである。
すなわち、線引きファイバ4の径は100〜150μm
程度のガラス繊維であるから極めて弱く、100g前後
の引張荷重で容易に破断する。
また、材質がガラスであるから金属とは異なりぜい性破
壊をおこし、ファイバ表面についた小さな傷でも成長し
て破壊の原因となる。
それ故に、線引きファイバ表面を樹脂被覆して、引張り
強度や曲げ強度を同一トさせる方法が採用されている。
一方、光ファイバ製造の生産性を高めるためには、ファ
イバの線引き速度を早くする必要がある。
ところが、線引きファイバの表面に紫外線硬化性樹脂等
の合成樹脂を被覆するときは、その線引きファイバは加
熱溶融した母材から線引きしたものであるから、線引き
過程において熱放散して冷却されるといっても、未だ十
分冷却されない場合があり、そのような状態でコーティ
ングダイス5[IJを通すと、コーティング層は線引き
ファイバの熱的影響を受け、線引きファイバ周囲の樹脂
粘度が低下しすぎてコーティング層の寸法が安定しない
問題が生じる。
このような不具合を解消するため、従来は特公昭54−
394’ 96号公報に示されるように加熱溶融した母
材から線引きした直後のファイバ表面にガスを吹き付け
、ファイバを冷却するようにしていた。これを第9図に
示すが、同図中の6は冷却ガスをあられし、その他の第
8図と共通する符号は第8図と同じを意味する。
[発明が解決しようとする課題] 生産性向−1このためにファイバの線引き速度を大にす
ればする程、ファイバより◇う熱量を大きくする必要が
あるが、上記公報記載の方法のようにファイバと平行に
ガスを流す方式ではファイバ近傍のガスは入れ替わり難
く、熱は伝導によってファイバ近傍のガスからその外側
のガスへと移っていくのみであって、冷却効果としてみ
るとあまり多くを期待できない。この熱伝導を大きくす
るためにHcやH7を用いる方法もあるが、前者は価格
、後者は安全性の面で問題がある。
本発明は光ファイバの線引工程において、加熱した母材
から線引きしたファイバに樹脂被覆を施す以前に冷却し
ておく方法に於て、従来法よりも大幅に冷却効果を向上
し、高品質で安定した樹脂被覆を可能とする光ファイバ
用母材の製造方法及び装置を提供することを目的とする
ものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は第9図のようにファイバの軸方向に平行に冷却
ガスを流す従来法にかえて、ファイバの軸方向に対し平
行ではない方向から冷却ガスを流して冷却効果を大幅に
向上すると共に、この冷却ガスによるファイバの振れが
起こらないような冷却方法及び装置を提供するものであ
る。
本発明は加熱源により加熱溶融された光ファイバ母材先
端から一定の張力でファイバを線引きすると共に線引き
されたファイバの表面に樹脂被覆を施して光ファイバを
形成させる方法において、上記加熱源から樹脂被覆装置
に到る区間における樹脂被覆前のファイバに、該ファイ
バの中心軸に巾直なある断面−ヒ及び/又は該ファイバ
」二の1点を円錐の頂点とする円錐面−Hにおいてはフ
ァイバに向かって一方向に冷却ガスを流し、上記断面及
び/又は円錐面とは少なくともある間隔を持って離れた
別の断面及び/又は円錐面上では上記とは違う向きでか
つファイバに向かって冷却ガスを流し、これらの冷却ガ
スの流速をベクトルの長さ、冷却ガスの流れる方向をベ
クトルの方向としたとき、ファイバを2軸とする空間に
おいて該ベクトルの総和のX+Y成分が実質的に零とな
るように冷却ガスを流して該ファイバを冷却することを
特徴とする光ファイバの製造方法である。
また、本発明は上記方法を実現できる装置として、加熱
源により加熱溶融された光ファイバf1材先端から一定
の張力でファイバを線引きすると共に線引きされたファ
イバの表面に樹脂被覆を施して光ファイバを形成させる
装置において、上記加熱源から樹脂被覆装置に到る区間
における樹脂被覆前のファイバを取り囲んで、該ファイ
バの中心軸に垂直なある断面−ヒ及び/又は該ファイバ
上の一点を円錐の頂点とする円錐面ヒにおいてはファイ
バに向かって一方向に冷却ガスを流し、−h記断面及び
/又は円錐面とは少なくともある間隔を持って離れた別
の断面及び/又は円錐面上では上記とは違う向きでかつ
ファイバに向かって冷却ガスを流し、これらの冷却ガス
の流速をベクトルの長さ、冷却ガスの流れる方向をベク
トルの方向としたとき、ファイバをZ軸とする空間にお
いて該ベクトルの総和のX+  y成分が実質的に零と
なるように冷却ガス吹出部分を設けた冷却ガス用パイプ
を有してなる光ファイバの製造装置を提供する。冷却ガ
ス吹出部分がファイバを中心としてらせん状に配置され
た冷却ガス用パイプに設けられてなる上記装置及び冷却
ガス吹出部分がファイバを中心として点対称の位置が空
間となるようにファイバを取り囲んでファイバと平行に
複数本配置した冷却ガス用パイプに設けられてなる上記
装置は本発明の特に好ましい実施態様である。
以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。ファ
イバより今う熱量を大きくするために、ファイバに横か
ら、すなわちファイバの軸方向(線引き方向)に対して
平行ではなく冷却ガスを流すと、ファイバ近傍のガスを
常に低く保つ事により、ガスによる冷却としては最大の
能力が期待できる。
ここでファイバを2軸とする空間で考えて、X。
y方向において常に同じ方向にガスを流したり、又ある
方向に流すガスが多いと、その力の2軸方向における蓄
積によりファイバがその方向に振られてしまい、ネック
ダウンの形状に影響を与えるので好ましくない。そこで
本発明は流すガスの流速を長さ、流れる方向をその方向
としたベクトルを、ファイバを2軸とした空間において
X+  y平面に投影したとき、そのベクトルの総和が
ほぼ零となるようにガスを流すことによりファイバの位
置がガスを流さないときの位置と変わらないようにした
ものである。
第6図(a)及び(b)はファイバの中心軸に垂直な方
向から冷却ガスを本発明に従って吹き付ける場合を概念
的に示した平面図及び断面図であり、第7図(a)及び
(b)はファイバー1−の1点を円錐の頂点とする円錐
面1−の方向から冷却ガスを吹き付ける場合を概念的に
示す平面図及び断面図である。
第6図(a)及び(b)、第7図(a)及び(b)のい
ずれにおいても、矢印はガスの吹き付は方向を示し、フ
ァイバ中心軸方向から見るとガスは中心のファイバに向
かって吹き付けられており、また、冷却ガスのファイバ
に当たる点(位置)は該ファイバ中心軸−1−でずれて
おり、重ならない。なお、第6図(a)及び(b)の方
法と第7図(a)及び(b)の方法を併用することもで
きる。
第1図は本発明の実施態様を示す概略図であり、符号1
〜9の意味するところは第9図と同じであるが、冷却ガ
ス6はらせん状パイプ10の」一端部及び下端部の両方
のガス入口から同時に該パイプ内に導入される。該らせ
ん状パイプ10は第2図に説明図を示すように、その内
側に細かな穴11が多数開けられており、加熱炉2とコ
ーティングダイス5の間に図示のように中心にファイバ
が通るように設置しであるので、冷却ガス6は第2図、
第3図に示されるようにファイバに向かって吹き出す。
このときに穴11は、第3図に示す水平方向断面図にお
いてはガス6が中心のファイバ温度かって吹き出すよう
に、又垂直方向断面において、同じ高さに2つの穴が存
在しないよう高さを異として配置しておく。このように
することで、各冷却ガスの速さをベクトルの長さ、各冷
却ガスの方向をベクトルの方向としたとき、ファイバを
2軸とした空間において、それらのベクトルの総和のx
、y成分がほぼ零になるように構成されている。
また、第4図及び第5図に水平方向断面図及び鉛直方向
断面図を示すように、ファイバの中心軸に平行に、かつ
ファイバを取り囲んで複数本の冷却ガス用パイプ12を
配置し、これに第4図及び第5図のようにファイバに向
かって、また、中心のファイバに対し一つの吹出口の点
対称の位置は空間となっているように、しかもすべての
穴の高さが異なるように冷却ガスの吹出口を設けること
も、本発明の好ましい実施態様である。
なお、本発明に用いる冷却ガスとしては例えば空気、O
y+ N t+ He、 A等の不活性ガス及びこれ等
の混合ガスが挙げられ、冷却ガスの温度はその目的を達
成しうる温度であれば特に限定されるところはないが、
例えば室温又は室温以下等であり、低い程冷却が速やか
であることは、3つまでもない。
[作用] 本発明では、第3図及び第4図のように線引きファイバ
4に対し常に平行ではなく、線引きファイバ4の温度よ
り低温の冷却ガス6を流すことにより、線引きファイバ
4の周囲は常に吹き出す冷却ガス6の温度に保たれるこ
とにより、線引きファイバ4とファイバ近傍の冷却ガス
6との間の熱交換が行なわれ、線引きファイバ4は急速
に冷やされる。ファイバの長手方向に沿って、ずっと円
周」−の一方向からガスを流す方法では長平方向の力が
蓄積して線引きファイバ4は横に振られてしまう。しか
しながら本発明のように様々な方向からガスを流せば、
一方向へ大きな力は働かず線引きファイバ4が振られる
事はない。
[実施例] 実施例 第1図に示した本発明の製造装置を用いて、線引きファ
イバ4が直径125μmの石英ガラスである場合におい
て、加熱炉2の下端より下へ1.Omから3.5mの位
置に冷却装置部分を設置し、冷却ガス6としては空気を
180Q/n+in流した。このとき、冷却装置部分下
端でのファイバ温度は線速500 ml minにおい
て、冷却なしでは330℃であったものが、冷却すると
140℃まで下げることができた。またこの際にファイ
バの線振れはなかった。尚、冷却ガス6の温度は約20
℃であった。さらに冷却ガスの吹き出し方向を上方45
゜にとったところ、上記と同条件でファイバ温度は10
0℃迄下げることができた。
[発明の効果コ 以上説明したように本発明の光ファイバの製造方法及び
装置は、加熱した母材から線引きしたファイバを従来方
法による場合よりも冷却効果を大幅に向上し、しかもフ
ァイバに振れを起こすことなく冷却できる。さらに吹き
出すガスを清浄に保持してお(事により、ファイバ周囲
の雰囲気を清浄に、例えば第1図に示す実施例ではクラ
ス10程度に保持することができるという優れた効果を
奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第7図(a)及び(b)は本発明の実施態様
を説明する図であって、第1図は本発明の方法及び装置
の概略説明図、第2図は冷却ガス用らせん状バイブの説
明図、第3図は第2図のパイプの水平方向断面図である
。第4図及び第5図は本発明の別の実施態様を説明する
図であって、夫々冷却ガス用バイブ部分の水平方向断面
図及び鉛直方向断面図である。第6図(a)及び(b)
並びに第7図(a)及び(b)は本発明において、ファ
イバ中心軸に対し垂直な断面上又はファイバ上の1点を
頂点とする円錐面上に沿って冷却ガスを吹き付ける場合
を概念的に説明するための平面図及び断面図である。第
8図及び第9図は従来法の説明図である。 第1図     第2図 第3図 箆4図 第5図 滅 滅

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)加熱源により加熱溶融された光ファイバ母材先端
    から一定の張力でファイバを線引きすると共に線引きさ
    れたファイバの表面に樹脂被覆を施して光ファイバを形
    成させる方法において、上記加熱源から樹脂被覆装置に
    到る区間における樹脂被覆前のファイバに、該ファイバ
    の中心軸に垂直なある断面上及び/又は該ファイバ上の
    1点を円錐の頂点とする円錐面上においてはファイバに
    向かって一方向に冷却ガスを流し、上記断面及び/又は
    円錐面とは少なくともある間隔を持って離れた別の断面
    及び/又は円錐面上では上記とは違う向きでかつファイ
    バに向かって冷却ガスを流し、これらの冷却ガスの流速
    をベクトルの長さ、冷却ガスの流れる方向をベクトルの
    方向としたとき、ファイバをz軸とする空間において該
    ベクトルの総和のx、y成分が実質的に零となるように
    冷却ガスを流して該ファイバを冷却することを特徴とす
    る光ファイバの製造方法。
  2. (2)加熱源により加熱溶融された光ファイバ母材先端
    から一定の張力でファイバを線引きすると共に線引きさ
    れたファイバの表面に樹脂被覆を施して光ファイバを形
    成させる装置において、上記加熱源から樹脂被覆装置に
    到る区間における樹脂被覆前のファイバを取り囲んで、
    該ファイバの中心軸に垂直なある断面上及び/又は該フ
    ァイバ上の1点を円錐の頂点とする円錐面上においては
    ファイバに向かって一方向に冷却ガスを流し、上記断面
    及び/又は円錐面とは少なくともある間隔を持って離れ
    た別の断面及び/又は円錐面上では上記とは違う向きで
    かつファイバに向かって冷却ガスを流し、これらの冷却
    ガスの流速をベクトルの長さ、冷却ガスの流れる方向を
    ベクトルの方向としたとき、ファイバをZ軸とする空間
    において該ベクトルの総和のx、y成分が実質的に零と
    なるように冷却ガス吹出部分を設けた冷却ガス用パイプ
    を有してなる光ファイバの製造装置。
  3. (3)冷却ガス吹出部分がファイバを中心としてらせん
    状に配置された冷却ガス用パイプに設けられてなる特許
    請求の範囲第(2)項記載の光ファイバの製造装置。
  4. (4)冷却ガス吹出部分がファイバを中心として点対称
    の位置が空間となるようにファイバを取り囲んでファイ
    バと平行に複数本配置した冷却ガス用パイプに設けられ
    てなる特許請求の範囲第(2)項記載の光ファイバの製
    造装置。
JP63181783A 1987-10-14 1988-07-22 光ファイバの製造方法及び装置 Expired - Lifetime JPH07121820B2 (ja)

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