JPH02212338A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ファイバの製造方法に関し、特に光ファイバ
の保護被覆材樹脂を高速で均一に光ファイバに被覆する
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図に従来の光ファイバの被覆工程を説明する図を示
す。ｌは光ファイバ母材、２は線引炉、３は光ファイバ
、４は液状樹脂、５は塗布ダイス、６は塗布した液状樹
脂を硬化する硬化装置、７は被覆光ファイバ、８は巻取
機である。光ファイバ３が線引直後の波型を施されてい
ない裸ファイバの場合、または既に被覆されている場合
の何れの場合においても、同様の工程で被覆される。

光ファイバは、通常、機械的強度や伝送特性の観点から
、複数層の被覆が施される。被覆材は硬化の方式による
観点からの分類で、一般に、熱硬化型樹脂と紫外線硬化
型樹脂が主に用いられているが、近年は後者の紫外線硬
化型樹脂が主流になりつつある。その理由は、光硬化反
応を用いるために、光ファイバの製造線引速度の高速化
が可能となり、硬化装置の、例えば硬化炉としても従来
の熱硬化炉に比べ小型の、紫外線硬化炉を用いるので、
設備上の簡易化に併せ、紫外線硬化型樹脂の材料自身も
、原料組成の点から低価格化がはかれ、経済的に有効で
あることによる。

紫外線硬化型樹脂を用いた光ファイバへの塗布工程にお
いて、従来、一般に室温で測定した粘度が１０００乃至
１００００ｃｐｓ程度のものが用いられている。

第２図に示すような塗布ダイス５を用いた被覆方法では
、液状樹脂４の粘度は、一般に塗布性の点で経験的に５
００乃至５０００ｃｐｓの範囲内にする必要があること
がわかっており、室温では粘度が高すぎる場合は若干温
度を上げて、液状樹脂４の粘度を上記の範囲におさまる
ように調整していた。

また、光ファイバ３の温度が高すぎると、塗布時に樹脂
が分解したり、被覆径の減少、偏肉の発生など均一に塗
布ができない問題が生ずるため、特に高速で線引した裸
ファイバに樹脂を塗布する場合においては、線引したフ
ァイバを強制的に冷却する装置や方法が工夫さている。

例え゛ばＵＳＰ４、４３７．８７０号明細書に記載され
るように、気体をファイバに吹きつけることにより、フ
ァイバの温度を急速に下げる方法があり、高速で樹脂を
塗布することがなされてきた。この種の強制冷却手段を
有する装置構成の一例を第１図に示す。同図において１
３は光ファイバ　９は強制冷却装置であり、第２図と同
符号の部分は第１図と共通部分を表す。

〔発明が解決しようとする課題〕

被覆ファイバの樹脂被膜は、ファイバを機械的に保護す
ると同時に光ファイバの微小な曲がりに起因する伝送損
失を極力抑えるための保護を目的とするものであるが、
被膜の中に微小な気泡があると、ファイバに局部的な応
力を発生させ、伝送特性を悪化させる。

従来の方法によれば、ファイバの温度を強制冷却等の手
法により低下させることにより、確かに高速で樹脂を塗
布することを可能としたが、線速を上げるに従い、ファ
イバとの界面付近の樹脂被膜中に微小な気泡が入り易く
なるため、特性の良好なファイバを安定して製造できる
線速は、比較的低い速度に抑えていた。そのため、高速
で樹脂被膜の中に気泡を混入させないで樹脂を塗布する
ことが課題であった。

本発明は上記課題を解決した光ファイバの製造方法を提
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〕

本発明は光ファイバ母材から線引きした光ファイバまた
は被覆を施した被覆ファイバに、塗布ダイスにより液状
の紫外線硬化型樹脂を塗布し被覆を施した後、紫外線照
射装置を通過させて前記液状の紫外線硬化型樹脂を硬化
させる光ファイバの製造方法において、塗布時のファイ
バ温度をＴｆ。

塗布時の樹脂の温度をＴｒとし、これらの温度差ΔＴ＝
Ｔｆ−Ｔｒが０＜ΔＴ＜５０℃を満たし、かつ、樹脂の
温度ＴｒがＴｒ＜１００℃で、かつ温度Ｔｒにおける樹
脂の粘度が５００ｃｐｓないし５０００ｃｐｓであるこ
とを特徴とする光ファイバの製造方法に関し、これによ
り上記した従来の問題点を解決できるものである。前記
光ファイバ母材を練りきしながら前記液状の紫外線硬化
型樹脂を光ファイバに塗布し被覆を施すことを特徴とす
る上記光ファイバの製造方法は本発明の特に好ましい実
施態様である。

本発明は上記の構成により、従来法による場合の約２倍
の線速での線引、被覆を実現できる。

本発明において、Ｔｒを調整する具体的手段としては、
線引炉と塗布ダイス間の距離を調整したり、ファイバ強
制冷却装置の能力を調整することにより対応できる。従
って、装置構成については、ファイバ温度と樹脂温度及
びその粘度を本発明の特徴とする範囲内に調整できる構
成をとれば、特に制限されるところはない。例えば、第
２図に示したような従来装置でもよいし、これに強制冷
却装置９を加えた第１図の装置でもよい。

本発明に用いることのできる紫外線硬化型樹脂としては
、例えばウレタンアクリレート系、エポキシアクリレー
ト系、シリコンアクリレート系。

ポリエステルアクリレート系、ポリブタジェンアクリレ
ート系等の通常の紫外線硬化型樹脂が挙げられる。塗布
時の樹脂の温度Ｔｒは１００℃以下とすることが好まし
い。なお、Ｔｒの下限値については特に限定されるとこ
ろはない。これは、次に説明するように樹脂粘度の好ま
しい範囲があるため、これを満足するための下限値が樹
脂毎に存在するからである。即ち塗布時の樹脂粘度は５
００Ｃｐｓないし５０００ｃｐｓ（２５℃）の範囲内が
好ましく、これは前記のように、塗布性の上で経験的に
好ましい範囲だからである。塗布後の紫外線硬化型樹脂
の硬化手段は紫外線照射によるが、この種の目的に一般
的に使用される例えば高圧水銀ランプ、メタルハライド
ランプ等を用いることができる。

本発明のファイバの線引温度としては、線引炉では２０
００℃〜２２００℃程度が普通であるが、樹脂を塗布さ
れる際の温度Ｔｆは、ΔＴ＝１）−ＴｒがＯ＜ΔＴ＜５
０℃を満足するように調整する。前記のように線引炉と
塗布ダイス間の距離を調整するか、線引炉直下に設けた
強制冷却装置から例えば空気、、Ｎ、、ｌ−＆−等の冷
却用ガスを吹きつけることによりファイバ温度Ｔｆを調
整する。

なお、本発明の方法を適用できる光ファイバの組成、フ
ァイバ構造は特に限定されるところはなく、ガラスファ
イバ一般が挙げられるが、石英系ガラスファイバ等は特
に好ましいものとして挙げられる。

〔作用〕

樹脂粘度の温度依存性は、樹脂組成例えばプレポリマー
やモノマーの種類や分子量分布、添加剤などにより異な
る。第３図に、３種類の樹脂Ａ。

Ｂ、Ｃについて、その粘度の温度依存性を測定した結果
を示す。樹脂Ａと樹脂Ｂは共にウレタンアクリレート系
紫外線硬化型樹脂であるが、モノマーの構造、ａ度とオ
リゴマーの分子量が異なっている。樹脂Ｃはシリコンア
クリレート系紫外線硬化型樹脂である。このように樹脂
により差はあるが、温度により粘度は大きく変化し、高
温では粘度が低下することが分かる。

一般に、光ファイバは線引しながら１層または多層の被
覆が施される。この場合、被覆されるファイバすなわち
１層目の場合は裸のガラスファイバ、２層目以降は被覆
されたファイバは、線引速度によって温度が変化する。

この温度変化は、裸のガラスファイバはガラスの高温溶
融のためであり、また被覆されたファイバは硬化熱など
のためＪこ高温になった後の冷却時間が変化するためで
ある。

塗布ダイス内、特にファイバが樹脂液中に入るいわゆる
メニスカスと呼ばれる部分及びダイス出口付近のファイ
バと樹脂の界面付近での樹脂の流れは、樹脂の温度すな
わち粘度は勿論のこと、樹脂とファイバの温度差の影響
を大きく受ける。その理由は、樹脂とファイバの温度差
は、樹脂とファイバの界面付近の樹脂粘度に勾配を生じ
させるためである。　まず、メニスカス部においては、
第４図に示すように、走行するファイバ３に液状樹脂４
０が引きこまれるため、メニスカスの深さｈはある値で
バランスしている。この値りが大きいと空気を取り込み
易く、塗布樹脂被膜中への微小気泡の混入の原因となる
ことが観察されている。

４１は樹脂液面を表す。つまり高線速において気泡が混
入しやすいのは、走行するファイバ３に液状゛樹脂が引
き込まれてメニスカスの深さｈが大きくなるためで、ｈ
の増大を抑えることが気泡の混入に対して有効である。

本発明によれば、ΔＴ＞０即ちファイバ温度Ｔｆが樹脂
温度Ｔｒより高いため、ファイバ３表面付近の樹脂４０
．４１の粘度が低下し、ファイバ３が樹脂を引き込む範
囲を小さくでき、その結果メニスカスの深さｈを小さく
できるので、気泡の混入防止に対して効果的である。こ
のΔＴの下限値の根拠については後の実施例で説明する
。

次にダイス出口付近においては、ΔＴが大きすぎると、
ファイバとの界面付近の樹脂の粘度が、周囲の樹脂粘度
に比べ大幅に低下するため、その部分だけ、せん断速度
が非常に大きな領域が生じ、いわゆる“すべり”という
現象が生じ、被覆径の減少や偏肉の発生など均一に塗布
できなくなることが確認された。したがって、“すべり
”を避けるためにはΔＴは小さいほうが好ましいわけで
あるが、前記のように気泡発生の問題がある。本発明の
ようにＯ＜ΔＴ＜５０℃の範囲とすれば、すべり”を発
生せず、しかも気泡発生のない良好な樹脂被覆が可能で
ある。ΔＴの上限の根拠については、後の実施例で説明
する。

塗布時の温度Ｔｒの上限は、樹脂の劣化（分解や増粘度
、変質）の点から約１００℃である。

〔実施例〕

第１図に示す光ファイバの製造方法工程により、光ファ
イバを数種試作し、比較評価した実施例について示す。

以下の各実施例の強制冷却は、外周を冷却した円筒状強
制冷却装置内にファイバを通して、該装置内部に冷却ガ
スとして空気を流す方法によった。

実施例１ 外径１２５−φのガラスファイバを第１図のような装置
を用いて、線速８００ｍ／分にて線引しながら、前記第
３図及び表１に示す３種類の樹脂Ａ（ウレタンアクリレ
ート系）、Ｂ（ウレタンアクリレート系）、Ｃ（シリコ
ンアクリレート系）を被覆し、外径２００−に仕上げ、
得られた被覆ファイバの被覆について気泡の混入の有無
と均一性、安定性を調べ評価した。表中、気泡無しはＯ
で、有りは×で示し、未評価とは外径の変動と偏肉状態
があり塗布の均一性が非常に悪いため、気泡の有無の確
認を省略したものを示す。均一性。

安定性については、目視及び手による触診での外径変動
の確認によった。なお、樹脂Δ、Ｂ、Ｃの粘度の温度特
性は第３図に示したとおりである。

ファイバ温度Ｔｆはファイバ強制冷却装ｒ１９の中に流
す冷却ガスの温度と流量を制御して調整した。

Ｔｆの測定は塗布ダイス５の直上で行った。

表１に示した結果から、試料に２，４，７，８゜１０、
１３．１４．１６．１７が気泡の混入がなく、均一で安
定な塗布を施されていることがわかる。

０＜ΔＴ＜５０℃を満たし、かッＴｒ　＜　１００℃で
、かつ５００ｃｐｓ＜　ｑ　ｔ−＜　５０００ｃｐｓで
あれば、良好な塗布状態であることが確認された。

表１ 実施例２ 外径１２５−φのガラスファイバにウレタンアクリレー
ト樹脂Ｂで被覆を施した外径２００７ａφの被覆ファイ
バに、線速６００ｍ／分で表２に示す条件でウレタンア
クリレート系樹脂Ａを被覆し、外径２５０−φに仕上げ
、塗布状態を調べ評価した。

表２に示すように、試料Ｎα２，３，４．５は良好な塗
布状態であることがわかった。いずれも０＜ΔＴ＜５０
℃、Ｔｒ＜１００℃、　５００ｃｐＳ＜　ｎ　ｔ。

＜　５０００ｃｐｓを満足するものである。逆にこの条
件からはずれるＮａ１．６．７．８は塗布状態に何かし
らの問題を有するものであった。

表２ 以上の実施例の結果からも明らかなように、本発明によ
れば、従来法ではせいぜい４ＱＯｍ１分程度でしか実現
できなかった気泡発生や“すべり″のない線引・被覆を
、６００ｍ／分、８００ｍ／分という高速でも均一かつ
安定に可能とできる。

また、本発明の限定範囲内で良好な被覆が実現できるこ
とが分かる。

〔発明の効果〕

３゛上述べたように、本発明の光ファイバの製造方法に
よれば、高速の線引においても、紫外線硬化型樹脂の塗
布・被覆工程におけるメニスカスの深さの増大が抑えら
れ、気泡の引き込みがおこりにくく、また、樹脂とファ
イバの界面付近の樹脂の粘度の急激な低下がないので、
“すべり“の現象が生じに＜＜、高速の線引で均一に安
定した紫外線硬化型樹脂の被覆が可能となり、その効果
は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はいずれも本発明及び従来法に係る光
ファイバの製造方法工程の説明図、第３図は代表的樹脂
の粘度・温度特性を示す図、第４図はメニスカス付近の
ファイバと樹脂界面の状態を示す説明図である。 ｌは光ファイバ母材、２は線引炉、３，１３は光ファイ
バ、４．４０は液状樹脂、４１は樹脂界面、５は塗布ダ
イス、６は硬化装置、７は被覆光ファイバ、８は巻取機
、９はファイバ強制冷却装置、ｈはメニスカスの深さ、
Ａ、Ｂはウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂の粘
度・温度特性曲線、Ｃはシリコンアクリレート系紫外線
硬化型樹脂の粘度・温度特性曲線を表す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバ母材から線引きした光ファイバまたは
   被覆を施した被覆ファイバに、塗布ダイスにより液状の
   紫外線硬化型樹脂を塗布し被覆を施した後、紫外線照射
   装置を通過させて前記液状の紫外線硬化型樹脂を硬化さ
   せる光ファイバの製造方法において、塗布時のファイバ
   温度をＴｆ、塗布時の樹脂の温度をＴｒとし、これらの
   温度差ΔＴ＝Ｔｆ−Ｔｒが０＜ΔＴ＜５０℃を満たし、
   かつ、樹脂の温度ＴｒがＴｒ＜１００℃で、かつ温度Ｔ
   ｒにおける樹脂の粘度が５００ｃｐｓないし５０００ｃ
   ｐｓであることを特徴とする光ファイバの製造方法。
2. （２）前記光ファイバ母材を線引きしながら前記液状の
   紫外線硬化型樹脂を光ファイバに塗布し被覆を施すこと
   を特徴とする請求項（１）に記載の光ファイバの製造方
   法。