JPH01278435A - ガラス系光ファイバの製造方法 - Google Patents

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】 産呈上皮机几分立 本発明は、ポリイミドからなるコート層、特にプライマ
リ−コート層を有する石英ガラスなどのガラス系光ファ
イバ、たとえば通信用光ファイバ、イメージスコープ用
マルチプルファイバ、照明用ライトガイドなど、就中イ
メージスコープ用の石英ガラス系マルチプルファイバの
製造に好適な新規製造方法に関する。

ｌ米皇狭歪 ガラス系光ファイバは、可撓性を良好とするために、通
常少なくとも線引き後に有機高分子のプライマリ−コー
ト層を施されて実用に供される。

有機高分子の中ではポリイミドが耐熱性や耐放射線性に
優れていることが知られているので、それら特性に優れ
た光ファイバを得るために該ファイバの上にポリイミド
のプライマリ−コート層を施すことが課題となっている
。

ところでポリイミドワニスは、加熱硬化の際に発泡し易
くて表面平滑にして可撓性や機械的特性に優れた厚肉皮
膜を形成し難い問題がある。このために、未だポリイミ
ドプライマリ−層を有する高品質の光ファイバが商業ベ
ースで生産されていない゛のが実情である。

ポリイミド絶縁のマグネットワイヤーの商業生産におい
ては、裸銅導体を送り出しボビンより連続的に送り出し
、ついで多数本の焼付炉中を順次通過させて巻き取りボ
ビンに巻き取り、その間各焼付炉の入口でポリイミドワ
ニスを極り薄＜塗布する方法が採用されている。このよ
うにすると、１焼付炉中で焼付られるポリイミドフエス
層を掻く薄くすることができて発泡の問題なしに４００
℃あるいはそれ以上の高温度で焼付けて所望の絶縁層厚
を有するポリイミド絶縁マグネットワイヤーを連続生産
することが可能になる。

”を　すべき。　占 しかしながら、上記の連続生産方法では、裸銅導体の先
端および後端の合計焼付炉長にあたる部分は無駄となる
。単位長単価が安く、しかも再生可能な裸銅導体の場合
には、かかる無駄はさしたる問題にはならないが、単位
長単価が高くて不良品の再生困難なガラス系光ファイバ
、特に石英ガラス系のマルチプルファイバの場合にはそ
の無駄が大きな問題となる。またさらに、太い石英ガラ
ス系光ファイバ、就中マルチプルファイバは、それが長
尺の場合においてはボイド含有の確率が高くなって切断
し易い問題もある。

以上の理由から、石英ガラス系のマルチプルファイバの
ような光ファイバに対しても表面平滑にして可撓性、機
械的特性に優れた高品質のポリイミド層を商業ベースで
形成する技術の開発が要求されている。

を　゛するための 本発明は、上記の問題点を解決するための手段として、
（ｌ）、母材より線引して得たガラス系光ファイバの上
に連続的にポリイミドワニスを塗布し、１次硬化して後
、胴部に上記光ファイバとボビン構成金属材との膨張差
に基づく光ファイバの緊張を緩和する間欠部を有する金
属製ボビンに巻き取り、金属製ボビンごと高温度に加熱
してポリイミド層を２次硬化し、ついで該２次硬化ポリ
イミド層の上にさらに連続的にポリイミドワニスを塗布
し、１次硬化して後、上記の金属製ボビンに巻き取り、
金属製ボビンごと高温度に加熱してポリイミド層を２次
硬化することを特徴とするガラス系光ファイバの製造方
法、あるいは、（２）、母材より線引して得たガラス系
光ファイバの上に連続的にポリイミドワニスを塗布し、
１次硬化して後、胴部に上記光ファイバとボビン構成金
属材との膨張差に基づく光ファイバの緊張を緩和するク
ツシラン層を有する金属製ボビンに巻き取り、金属製ボ
ビンごと高温度に加熱してポリイミド層を２次硬化し、
ついで該２次硬化ポリイミド層の上にさらに連続的にポ
リイミドワニスを塗布し、１次硬化して後、上記の金属
製ボビンに巻き取り、金属製ボビンごと高温度に加熱し
てポリイミド層を２次硬化することを特徴とするガラス
系光ファイバの製造方法を提供しようとするものである
。

１１免立里 本発明は、下記い（１１〜（４）の特長を有する。

＋１１　　ポリイミドワニスの塗布、フェス塗布層の１
次硬化、および１次硬化したポリイミド層を有する光フ
ァイバの金属製ボビンへの巻き取りの３操作は連続して
行うこと、 ＋２）　　＠き取り用の金属製ボビンとして、第１図〜
第３図、あるいは第４図〜第５図に基づいて後記するよ
うな、胴部に光ファイバとボビン構成金属材との膨張差
に基づく光ファイバの緊張を緩和する手段を有するもの
を使用すること、（３）１次硬化したポリイミド層を有
する光ファイバが上記のボビンに巻かれた状態で該ボビ
ンごと加熱することによって該ポリイミド層を２次硬化
すること、および、 ＋４１　　＋１１および（３）の工程を１回以上繰り返
して所望の厚さを有するポリイミド層を形成すること。

（１１および（３）の構成を採用することによづて前記
した先端および後端の無駄の発生や光フアイバ切断のよ
うな問題がなく、また（４）の構成を採用することによ
って１工程で焼付られるポリイミド前駆体層を極＜薄り
することができるので４００℃あるいはそれ以上の高温
度で焼付けても発泡の問題なしに所望の絶縁ＩＩ厚を有
するポリイミドコート光ファイバを生産することが可能
になる。

つぎに（２）の点についてであるが、ポリイミドコート
光ファイバの商業生産においては、巻き取り用のボビン
としては少なくとも鍔部が鉄、ステンレスなどからなる
金属製のものが使用されるが、金属とガラス系光ファイ
バ、特に石英ガラス系光ファイバとでは熱膨張係数が大
きく異なる。この熱膨張係数差のために、通常常温で巻
き取った光ファイバを有するボビンを２次硬化する高温
度、たとえば２００〜４５０℃に加熱すると、ボビンが
大きく熱膨張して熱膨張の小さい光ファイバが切断する
問題がある。かかる問題に対処するために、巻き取りの
ための胴部に光ファイバの緊張を緩和する手段を設けて
該ファイバの切断問題を防止する。

１漕ｊＪＵ１函礼呪 本発明において、ガラス系光ファイバの例として、石英
ガラス系光ファイバが、就中多数本の石英ガラス系光フ
ァイバの束を線引して得た外径（Ｄｉ）が１００〜５０
００μ厘程度の石英ガラス系マルチプルファイバが好対
象とされ、また該マルチプルファイバの原料たる上記石
英ガラス系光ファイバとしては、コアおよびクラッド層
、および必要の応じてクラッド層上に設けられるサポー
ト層のいずれもが純石英ガラス、ドープド石英ガラスな
どの石英系ガラスにて構成されているものが用いられる
。就中、純石英ガラスコアの上にＢおよび／またはＦに
てドープされた純石英ガラスのクラッド層を有する光フ
ァイバあるいは該光ファイバのクラッド層上にさらに線
引き温度が少なくとも１８００℃の石英ガラスのサポー
ト層を有する光ファイバなどが好ましい。

ポリイミドワニスとしては、種々のポリイミド前駆体を
Ｎ−メチルピロリドンなどの有機媒体に１０〜５０重量
％程度の濃度で溶解あるいは分散させたちが用いられ、
たとえばポリイミド絶縁マグネットワイヤーの製造に使
用されているポリイミド前駆体類は好例である。

つぎに本発明の方法を工程順に説明する。光ファイバと
して石英ガラス系マルチプルファイバを例にとって説明
すると、石英ガラス系光ファイバの束を２２００℃前後
の高温度で線引きして得たマルチプルファイバの上にポ
リイミドワニスを塗布し、たとえば１００〜３５０℃程
度の温度で加熱して１次硬化して塗布層をＢステージ状
態にもたらして第１図〜第３図に図解するような金属製
ボビン、あるいは第４図〜第５図に図解するような金属
製ボビンに巻き取る。

第１図〜第３図において、第１図は、金属製ボビンの斜
視図、第２図は第１図に示す巻き取り胴部の断面図、第
３図は第１図における一対の鍔の１つを取り除いた状態
での側面図である。

第１図〜第３図において、１は一対の鍔、２は中空の回
転軸、３は多数の胴部材３１よりなる巻き取り胴部、４
は巻き取り胴部３に巻き取られたマルチプルファイバで
ある。各胴部材３１の表面には一定間隙で巻溝３２が設
けられており、マルチプルファイバ４は互いの隣接部分
と直接接触しないように該巻溝に沿って巻かれている０
巻き取り胴部３は、図示する通り、一定間隙をおいて設
置した多数の胴部材３１よりなり、隣接する胴部材３１
の間がマルチプルファイバ４とボビン構成金属材との膨
張差に基づくマルチプルファイバの緊張を緩和する間欠
部として作用する。マルチプルファイバ４は、２次硬化
を行う前は第３図で実線で示すよのに略円弧を描くよう
に巻かれている。

この状態で金属製ボビンごと加熱炉に入れて１５０〜４
５０℃、好ましくは１８０〜４００℃で必要時間加熱し
てポリイミド層を２次硬化してＣステージ状態にもたら
す、この加熱によって金属製ボビンの鍔１は熱膨張し、
その巻き取り胴部３の巻き取り半径が増大する。しかし
該巻き取り胴部３には前記の間欠部が設けられているの
で、マルチプルファイバ４は、第３図において点線で示
すように、該間欠部に落ち込めるので張力がかからず、
切断問題から免れる。

第４図〜第５図において、第４図は、金属製ボビンの斜
視図、第５図は第４図における一対の鍔の１つを取り除
いた状態での側面図である。

第４図〜第５図において、１は一対の鍔、２は中空の回
転軸、３は巻き取り胴部、３１は巻き取り胴部３の上に
施されたかクッション材の層、４は巻き取り胴部３のク
ッション材層３１の上に隣接部分と互いに直接接触しな
いように巻き取られたマルチプルファイバである。クッ
ション材としては、ポリイミドの２次硬化を行う際の高
温度に耐える耐熱性材料、たとえばガラスウール、ロッ
クウール、セラミック繊維マットなどが使用される。マ
ルチプルファイバ４は、２次硬化を行う前は第４図で実
線で示すよのにクッション材層３１の表面に巻かれてい
る。この状態で金属製ボビンごと加熱炉に入れて上記の
高温度で必要時間加熱してポリイミド層を２次硬化して
Ｃステージ状態にもたらす、この加熱によって金属製ボ
ビンの鍔ｌは前記と同様に熱膨張し、その巻き取り刷部
３の巻き取り半径が増大する。しかし該巻き取り胴部３
にはクッション材層３１が存在するのでマルチプルファ
イバ４は、第５図において点線で示すように、クッショ
ン材層３１にめり込めるので張力がかからず、切断問題
から免れる。

２次硬化の終了後、ボビンからマルチプルファイバを送
り出してその上にポリイミドフエスを塗布し、１次硬化
して塗布層をＢステージ状態にもたらし、再び上記の金
属製ボビンに巻き取り、該ボビンごと加熱して２次硬化
を行う、かかる一連の工程を必要回数繰り返して所望厚
さのポリイミド層を形成する。

なお、−工程で形成されるポリイミド層の厚さは、Ｔ−
／Ｔ−＋比（ここにＴ、は第ｎ回目の工程後における２
次硬化ポリイミドコート層の外径、Ｔａ−１は第ｎ−１
回目の工程後における２次硬化のポリイミドコート層の
外径、但しＴ、はポリイミド塗布前のマルチプルファイ
バの外径Ｄｉ）で１．３以下、特に１．２５以下とする
のが好ましく、また合計ポリイミドコート層の厚さがＤ
ｍ／Ｄｉ比（ここにＤｍはポリイミドコート層の最終仕
上がり外径）で少なくとも１．０５となる厚肉とするの
が好ましい。

見盟二四来 本発明の方法により、外径２００μ−以上もの太いガラ
ス系マルチプルファイバの上にでも、従来困難とされて
いた厚肉のポリイミド層をコーティングすることが可能
となった。したがって本発明により、耐熱性並びに耐放
射線性に優れ、しがも可撓性にも優れた石英ガラス系マ
ルチプルファイバをも商業ベースで製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、金属製ボビンの斜視図、第２図は第１図に示
す巻き取り胴部の断面図、第３図は第１図における一対
の鍔の１つを取り除いた状態での側面図である。 第１図〜第３図において、ｌは一対の鍔、２は中空の回
転軸、３は多数の胴部材３１よりなる巻き取り胴部、４
はガラス系光ファイバの例としてのマルチプルファイバ
、３２は各胴部材３１の表面に一定間隙で設けられた巻
溝である。 第４図は、他の金属製ボビンの斜視図、第５図は第４図
における一対の鍔の１つを取り除いた状態での側面図で
ある。 第４図〜第５図において、１は一対の鍔、２は中空の回
転軸、３は巻き取り胴部、３１は巻き取り胴部３の上に
施されたかクッション材の層、４はガラス系光ファイバ
の例としてのマルチプルファイバである。 特許出願人　　三菱電線工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、母材より線引して得たガラス系光ファイバの上に連
   続的にポリイミドワニスを塗布し、１次硬化して後、胴
   部に上記光ファイバとボビン構成金属材との膨張差に基
   づく光ファイバの緊張を緩和する間欠部を有する金属製
   ボビンに巻き取り、金属製ボビンごと高温度に加熱して
   ポリイミド層を２次硬化し、ついで該２次硬化ポリイミ
   ド層の上にさらに連続的にポリイミドワニスを塗布し、
   １次硬化して後、上記の金属製ボビンに巻き取り、金属
   製ボビンごと高温度に加熱してポリイミド層を２次硬化
   することを特徴とするガラス系光ファイバの製造方法。 ２　母材より線引して得たガラス系光ファイバの上に連
   続的にポリイミドワニスを塗布し、１次硬化して後、胴
   部に上記光ファイバとボビン構成金属材との膨張差に基
   づく光ファイバの緊張を緩和するクッション層を有する
   金属製ボビンに巻き取り、金属製ボビンごと高温度に加
   熱してポリイミド層を２次硬化し、ついで該２次硬化ポ
   リイミド層の上にさらに連続的にポリイミドワニスを塗
   布し、１次硬化して後、上記の金属製ボビンに巻き取り
   、金属製ボビンごと高温度に加熱してポリイミド層を２
   次硬化することを特徴とするガラス系光ファイバの製造
   方法。