JPH02160645A - 光ファイバ薄膜コーティング炉 - 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】 〈産業上の利用分舒〉 本発明は光フアイバ紡糸後の光ファイバの表面に被覆を
施す光ファイバ薄膜コーティング炉に関する。

〈従来の技術〉 光ファイバは、例えば石英等から作られた光フアイバ母
材を線引炉の上部より送給してその先端を加熱溶融し、
この溶融部分を線引炉下部より引出し所望の径に細径化
することによし線引きされる。

この線引きされた光ファイバの表面を保護するため、例
えば金属、無機物、有機物等の４膜の保護層（八−メチ
ツクコーティング層）が設けられており、更にその後樹
脂による被覆が設けられている。

この保護層をコーティングするために、締引きされた光
ファイバの有する熱及び反応炉内で与えられる熱によっ
て反応ガスを加熱して反応に充分な温度に加熱する方法
、即ち化学的気相成長法（以下「ＣＶＤ」という。）が
用いられている。このＣＶＤ法によって光ファイバに薄
膜を施すためにと−タ等の発熱体を有する光ファイバ薄
膜コーティング炉（熱ＣＶＤ炉）が用いられている。尚
、上記ＣＶＤ法は、常圧熱ＣＶＤあるいは減圧熱ＣｖＤ
をいい、プラズマＣＶＤは含まない。

この従来の光ファイバ薄膜コーティング炉の構成の概略
を第３図に示す。同図に示すように、光ファイバ薄膜コ
ーティング炉（以下「コーティング炉」という）１０は
、光フアイバ用母材１１を線引炉１２で締引きして得ら
れた光ファイバ１３の表面を被覆するもので、炉本体１
４内には例えば長尺カーボンヒータ等のヒータ１５及び
炉芯ＩＦ！！：１６が設けられており、該炉本体１４の
上部開口部１４ａから線引きされた光ファイバ１３を挿
入し、該光ファイバ１３の表面に、炉本体１４の上部開
口部１４ｊ１の近傍に設けられたガス導入口１７より導
入された反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓによって被覆を行った
後、下部開口１４ｂより引出し、次の樹脂コーティング
工程へ送っている。

また、炉本体１４の上部及び下部開口部１４ａ。

１４ｂには、ガスシールを行う不活性ガス１．０ａｓの
上・下導入口１９，１９及び排出口２０が各々設けられ
ている。上記反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓとしては、例えば
メタンガス、ブタンガス、アセチレン、ベンゼン等の炭
化水ＩＥが一般に用いられており、これらガスを高温状
態にし、反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓを反応させ、光ファイ
バの表面に薄膜のカーボン層を施している。

このカーボン層を施すことは、光ファイバの直接の表面
を保護し、Ｎ２０等が直接光ファイバ表面に接触し、ク
ラックが成長する事を防止し、疲労特性を向上すると共
に八等が直接光ファイバ表面に接触することによる伝送
ロスの低下を防いでいる。一方、上記不活性ガス１．Ｇ
ａｓとしては、例えばＮ２．Ｈｅ等の不活性なガスが用
いられており、咳不活性ガス１．０ａｓは反応ガスＲ，
Ｇａｓを希釈すると共に、この反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓ
のシール外部への漏れを防ぎ、炉本体１４内の圧力を高
め外へ吹き出すことにより、例えばへ等の外気からの不
純物が浸入するのを防いでいる。また、上記ヒータ１５
は給電装置（図示せず）からの電流により発熱し、炉本
体１４内に導入されたガスを加熱している。この炉本体
内には熱電対（図示せず）が挿入されており、その出力
により発熱体供給電力を制御し、炉本体１４内のガス濃
度を一定にしている。

このようなコーティング炉においてガス導入口１７より
炉芯管１６内に供給された反応ガスＲ，Ｇａｓは、まず
、光フアイバ表面付近で高温のファイバ及び熱ＣＶＤ炉
により加熱され異種核熱化学的付着ＨＮＴＤ：　（ｈｅ
ｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｎｕｅｌｅａｔｉｏｎ　　ｔｈ
ｅｒｍｏｅｈｅｍｉｅａｌ　　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
　　により例えばカーボン層等の八−メチツク層となる
。さらに、反応ガスは反応室内を下向きに流れ、コーテ
ィング炉により加熱され、ファイバ表面に堆積し続ける
。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来のコーティング炉１０においては、
該コーティング炉１０内で反応ガスＲ−Ｇａｓ及び光フ
ァイバ１３を加熱しているため、反応ガスＲ，Ｇ　ａ　
ｓを室温状態から加熱するために多くの熱量が奪われ、
このため反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓが、ファイバ表面に膜
として付着するに充分な温度となる領域が狭く、炉長の
一部がガスの反応温度までの加熱に占められるという問
題がある。

また、この加熱領域を短くするため炉温を高温にすると
、特にガス出口側において、過加熱のためガス内で反応
ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓ同志が反応し、スス、タール等のダ
ストが発生するという問題がある。このダストが光ファ
イバの表面に付着すると、ファイバに傷をっけ、引張強
度は低下する。

一方、炉本体の下側から反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓを供給
する場合、温度が高い場合、最初にダストがファイバ表
面に付着するので強度低下が著しくなるという問題があ
る。一方、このダストの発生を少くするために炉温を下
げろと、加熱長が長くなってしまい、温度分布の制御が
不能となるという問題がある。

また、一般に水素特性あるいは疲労強度の良好な薄膜コ
ーティングファイバを作製する場合には、ファイバ温度
を従来より更に上昇させる事により、成膜速度を向上さ
せるためにコーティング炉本体１４を線引炉１２に近づ
けたり、線速度を早くしてファイバ１３の冷却時間を短
か（しているが、ファイバの線速度の上昇と共に水素特
性あるいは疲労強度は向上するものの、ファイバ表面に
おいてファイバ素材と、急に活性化された一部の反応ガ
スが反応生成物を生じたり、ファイバ表面の欠陥生成が
促進されろ為、ファイバの初期強度が低下するという問
題がある。

本発明は、以上述べた事情に鑑み１．ダストの発生を防
止すると共に、水素特性及び疲労強度を保ちつつ初期強
度の高いファイバを製造でき、炉長を有効に使うことの
できる光ファイバ薄膜コーティング炉を提供することを
目的とする。

く課題を解決するための手段〉 前記目的を達成する本発明の第１の光ファイバ薄膜コー
ティング炉の構成は、炉本体内にヒータと炉芯管とを配
すると共に、咳炉芯管内に不活性ガスと反応ガスとを導
入し、これらのガスを上記ヒータで高温に加熱し、反応
ガスを反応させることによって締引きされた光ファイバ
の表面に薄膜被覆を施す光ファイバ薄膜コーティング炉
において、炉芯管内に導入する反応ガスを予備加熱をす
る予知熱手段を具備することを特徴とし、また、第２の
光ファイバ＃膜コーティング炉の構成は、前記第１の構
成の光ファイバ薄膜コーティング炉において、予知熱手
段が炉芯管の反応ガス導入口に沿って設けられた温度セ
ンサからの出力によって制御される少なくとも一以上の
ヒータをＡ備することを特徴とする。

く作　　　用〉 炉芯管内に導入される不活性ガスは炉内に導入前に反応
ガスの反応温度以下で予備加熱を行ってから導入するこ
とにより、炉内温度までの加熱が速やかになる。

従ってファイバ温度が低くとも充分な成膜を行なう事が
できる。

く実　施　例〉 以下、本発明の一実施例を詳細にｗ！、明する。

第１図は本実施例に係る光ファイバ薄膜コーティング炉
の概説図である。尚、前述した従来例の第３図に示す光
ファイバ薄膜コーティング炉１０の構造と重複する部材
については同符号を付してその説明を省略する。第１図
に示すように、本実施例に係る光ファイバ薄膜コーティ
ング炉１００ば、炉本体１４及び炉芯管１６と、反応ガ
スＲ，Ｇ　ａ　ｓを予備加熱するヒータ１０１を有する
予知熱手段１０２とからなっている。

本実施例においては、予知熱手段１０２のヒータ１０１
は反応ガス配管１０３を巻回するように設けて該配管内
を通過する反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓを子細熱するように
して、加熱効率を上げると共にガスの加熱を均一にする
ようにしている。この子細熱温度は、この予知熱手段１
０２を通過する際に、分解あるいは成膜が起こり始める
温度以下とするのがよい。例えば、メタンを反応ガスと
して、カーボン膜をコーティングする場合には、ガス予
熱温度は８００℃以下とするのが好ましい。

また、反応ガスを二種類とする場合には、上記予知熱手
段１０２を各々設け、各々のガスについて個別に加熱す
るのが望ましい。

以上の構成において、光ファイバ１３の表面に薄膜をコ
ーティングする際、と−夕１０１を有する予知熱手段１
０２によって反応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓを予熱した後、ガ
ス導入口１７を介して炉芯管１６内に子細熱した反応ガ
スＲ，Ｇ　ａ　ｓを導入することにより、炉芯管１６内
では該反応ガスはファイバ上に膜を形成するに充分な温
度まで速かに加熱され、直ちに光ファイバ１３の表面に
コーティングを施すことができ、ファイバ上に膜が形成
され、反応域を長くすることができる。

次に、本発明の他の一実施例を第２図を参照して詳細に
説明する。尚、前述した本実施例の第１図に示すコーテ
ィング炉１００の構造と重複する部材については同符号
を符してその説明を省略する。第２図に示すように本実
施例に係る光ファイバ薄膜コーティング炉１００は、炉
本体１４及び炉芯管１６と反応ガスＲ，Ｇａｓを子細熱
するヒータ１０１を有する予加熱手段１０２と、この反
応ガスＲ，Ｇ　ａ　ｓの導入口１７内近傍に設けられる
例えば熱電対等の温度センサ１１０と、この温度センサ
からの信号を制御する温度コントローラ１１１とから構
成されている。よって、この温度センサ１１０からの出
力は濃度コントローラ１１１によってと−タ１０１への
供給電力を制御するようにしており、反応ガスＲ，Ｇ　
ａ　ｓの反応温度以下に子細熱するように調整している
。

以上の構成において、光ファイバの表面に薄膜をコーテ
ィングする場合、常に、最適な濃度毛で反応ガスが予熱
され炉芯管１６内に導入される。

これにより、反応ガスＲ，Ｇａｓが線引きされた光ファ
イバ１３と接触してから膜が付着するまでの時間が大幅
に短縮でき、反応室長を有効に生かすことができる。

また、初期強度を高くする為に光ファイバ１３の温度を
低くした場合にも、充分な膜厚を得る温度まで速やかに
反応ガスを加熱することが可能となる。

このように、本発明によれば水素特性が良好で疲労強度
の高い薄膜コーティングファイバを初期強度を低下させ
ることなく製造することができる。

試験例 以下に本発明の効果を示す試験例を説明する。

反応ガスＲ，Ｇａｓとしてアセチレンガスを用いて、１
２５／１ＪＩｌの光ファイバにカーボン薄膜をコーティ
ングする際、炉芯管内に導入するアセチレンガスを３０
０℃程度まで予熱手段によって予熱し、炉芯管入口近傍
でのファイバ推定温Ｈｓ　ｏ　ｏ℃、アセチレン流量４
００ｃｃ　／　５ｈｉｎ炉芯官内の温度５００℃、炉芯
管内の反応室長６００ｍとし線速１５０　ｍ　／　＋＊
ｉｎでコーティングを施した場合、疲労強度を示すｎ値
は２００．初期強度は５．０ｋｇであった。

比較例 反応ガスを予熱せず、光ファイバを高温とし炉芯管入口
近傍でのファイバ推定温度を１１００℃とした以外は、
試験例と同様に操作した。この結果疲労強度を示すｎ値
は２００であったが、初期強度は３．５ｋｇと本試験例
に比べて低い値を示した。

〈発明の効果〉 以上、実施例、試験例と共に詳しく説明したように本発
明の光ファイバ薄膜コーティング炉は、炉芯管内に導入
する以前に反応ガスを子細熱するので、炉内のガス反応
温度までのガス加熱による反応長のロス、過加熱による
ダストの発生を防止でき、また、水素特性。

疲労強度を犠牲にする事なく、反応炉に入線する直前の
ファイバ温度を下げられる為初期強度が向上する。また
、炉長を有効に使えるので成膜時間も増加する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る断面図、第２図は他の
一実施例に係る断面図、第３図は従来例に係る断面図で
ある。 図面中、 １０、Ｚｏｏは光ファイバ薄膜コーティング炉、 １３は光ファイバ、 １４．２１４は炉本体、 １５．１０１はヒータ、 １６は炉芯管、 １７は反応ガス導入管、 １０２は予知熱手段である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）炉本体内にヒータと炉芯管とを配すると共に、該炉
   芯管内に不活性ガスと反応ガスとを導入し、これらのガ
   スを上記ヒータで高温に加熱し、反応ガスを反応させる
   ととによって線引きされた光ファイバの表面に薄膜被覆
   を施す光ファイバ薄膜コーティング炉において、炉芯管
   内に導入する反応ガスを予備加熱をする予加熱手段を具
   備することを特徴とする光ファイバ薄膜コーティング炉
   。 ２）請求項１記載の光ファイバ薄膜コーティング炉にお
   いて、 予加熱手段が炉芯管の反応ガス導入口に沿 って設けられた温度センサからの出力によって制御され
   る少なくとも一以上のヒータを具備することを特徴とす
   る光ファイバ薄膜コーティング炉。