JPH03103342A - 光ファイバの被覆方法 - 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】 Ｃ産業上の利用分野〕 本発明は、加圧下で光ファイバにプラスチック被覆層を
形戊させる被覆方法に関するものである。

〔従来の技術〕

光ファイバの被覆材料として従来から低粘度の液状シリ
コン樹脂が主として使用されている。

このような樹脂を光ファイバに被覆する方法としては、
密閉してないオープン形ダイスを用い、そのダイス内に
光ファイバを通過させ、そのときシリコン樹脂と光ファ
イバを接触させて行う方法が一般的に行われている。

しかしこのような方法では、光ファイバの線弓き速度が
０〜１００ｒｎ／分程度までであれば光ファイバ表面に
シリコン樹脂を塗布できるが、それ以上の速度の場合に
は、ダイス内のシリコン樹脂の流れを強制的に与える必
要があった。（Ｔ．κｉｍｕｒａ他、６　ｔｈ　ＢＣＯ
Ｃ，　ＰＰ．５７〜６０．　１９８０）。ところがこの
ようにしても、光ファイバの速度が１６０ｍ／分以上の
速度では、膜厚変勤が激しくなり被覆が不可能であった
。

一方、特開昭５３−１１５２４１号には光ファイバ表面
にプラスチックを被覆する際、ダイスの上に設けたガス
ノズルからガスを吹き付け、ダイ２液面に加わるガス圧
を制御して被覆外径の均一化が試みられている。

この場合の線引き速度は、具体的には記載されていない
が、引用されたプリフォームの外径や、加熱源への送り
込み速度及び光ファイバの線径から推定するとおよそ２
６．５ｍ／分と推定できる。

この速度は前記の従来技術の１６０ｍ／分に比してもか
なり低速度の領域に属し、近年の光ファイバ技術で要求
されている３００ｍ／分〜６００ｍ／分の線引き速度に
は対応できず、さらに膜厚のばらつきも本考案の目標と
している値よりも大きい欠点がある。

本願発明者らはさきに光ファイバの高速線引きを目的と
し、加圧ダイスを光ファイバ被覆に適用する際の問題点
を検討し、特開昭５７−７８４４号公報に公開された技
術により５００ｍ／分の線引き速度を実現し得た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この方法では、加圧ダイスのノズル寸法、使用
被覆材料の粘度、光ファイバの外径等が変化するたびに
、被覆外径を一定に保つための加圧力が変化し、使用す
るダイス寸法、使用被覆材料、ファイバ外径に応じた予
備被覆実験を行い、実験パラメータを決定して始めて被
覆膜厚を液圧によって制御しなければならないという問
題があった。

特に光ファイバ被覆材料の粘度は、保持温度によって大
巾に変化するため、再現性の確立のためには、被覆材料
ごとの粘度を測定し、所要温度に制御しておく必要があ
った。

本発明は、前記の問題点に鑑み、加圧ダイスを用いる光
ファイバの被覆方法において、被覆層厚のバラツキの少
ない被覆光ファイバを得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達戊するため、本発明では、加圧ダイスのノ
ズル寸法、被覆材料の粘度等の要因を解析し、被覆ｌＩ
！！！厚が液状プラスチックの粘度、加圧ダイス中の液
状プラスチックへの加圧力、および光ファイバの線引き
速度に・よって一義的に決まることを初めて見い出した
。

第２図に示すように内部が漏斗型をなし先端細径部がノ
ズル２を形成した加圧ダイスｌ中を線材である光ファイ
バ３を走行移動させ光ファイバ３に被覆する液状プラス
チック被覆材料４に大気圧より高い圧力Ｐを加えるよう
にした場合、粘度ηの流体である液体プラスチック被覆
材料４が圧力Ｐの下でノズル２内を流れる状態は速度■
、半径方向の座標を゜ｒ１軸方向座標ｌとすると、つぎ
の（１）式の運動方程式を（２）式、（３）式の境界条
件の下で解くことによって求まる。

ｒ＝Ｒ＋　　；　ｖ＝Ｖ　（線引き速度）（２）ｒ＝Ｒ
２　；ｖ＝○ ただしＲ．は光ファイバ半径、Ｒ２はノズル半径である
。

（１）〜（３）式を用いて線引き速度Ｖを求めると次の
（４）式となる。

ノズルからの流体の流１ｉＱは次の（５）式となる。

被覆層膜厚Ｒ，は次の（６）式から求まる。

Ｑ＝πＶ　（Ｒ：−Ｒ？） すなわち となる。

（７）式から明　かのように、加圧ダイスのノズル半径
Ｒ２、このノズルの長さｌ、光ファイバ半径Ｒ．が決ま
れば、被覆膜厚Ｒ，は、液状プラスチックの粘度η、加
圧ダイス中の液状プラスチックへの加圧力Ｐ、光ファイ
バの線引き速度Ｖによって一義的に決まる。

一般に、光通信に使用される光ファイバの外径は、０．
１ｍｍ〜０．２０１１１１の範囲にある。一方シリコン
樹脂等のプラスチックを０．１ｍｍの厚みに被覆すれば
、ケーブル化時に発生するマイクロベンデング損失を０
．　０１ｄＢ／　ｋｍＪ２１下にできることもよく知ら
れている。

いま外径１２５μｍの光ファイバに０．１ＩＩｌｍの被
覆を行うとすると、被覆外径は３２５μｍとなる。

（７）式から被覆外径が一定となるための条件を求める
と、加圧力と粘度の割合が一定であればよい。

そこでいま、ノズル２の穴径が０．５關、ノズル長さ０
．２帥の加圧ダイスにより、液状プラスチックとして粘
度１２ポアーズのシリコン樹脂を用い外径１２５μｍの
光ファイバ表面に光ファイバ線引き速度が１００ｍ／分
〜６０Ｑｍ／分について被覆したところ、各光ファイバ
線引き速度について被覆ファイバの外径と加圧ダイス１
内の加圧力の関係は第３図に示すような関係になった。

この結果から、一般に光通信に用いられる光ファイバ被
覆用の５ポアーズから５０ポアーズのシリコン樹脂では
、６００Ｆｌ／分以上の線速で３２５μｍ以上の被覆外
径を得るために必要な加圧力は２．５ｋｇ／ｃｄから２
５ｋｇ／ｃｉが必要となる（第３図の粘度が１２ポアー
ズの場合には５．　５ｋｇ　／　ｃｔｌとなる〉。

当然、線引き速度が遅い場合には２．　５ｋｇ／　ｃｒ
ｌ以下でもよい。

上記のことより明らかのように一定の線引きｆＡ１度で
は、加圧力の増加に従って被覆光ファイバの外径が増加
する。またこの傾向は光ファイバの線引き速度が６００
ｍ／分でも同様に戊り立ち、被覆ファイバ外径は加圧力
を調整することによって制御できることを示している。

上記のように加圧ダイス内の液状プラスチック被覆材料
に加える圧力を（７）式の条件を満たすように調整する
ことにより、光ファイバの線引き速度が高速であっても
、また低速であっても光ファイバに被覆する被覆膜厚を
所定の均一膜厚になるよう制御できるので、本発明は光
ファイバの線引き速度がどのような値であっても加圧ダ
イス内に供給される液状プラスチック被覆材料への加圧
力を調整することにより被覆されたプラスチックの膜厚
を所定の一定膜厚になし得る。

〔実施例〕

以下実施例に基づいて、本発明を説明する。

実施例１ 第ｌ図は本発明の実施例を示すために用いた線引き装置
の構成図である。ここで５は光ファイバ母材を加熱溶融
する電気炉であり線引きした光ファイバ３を送り出す０
線引きされた光ファイバ３は、内部が第２図に示すよう
に漏斗型をなし、その下端の細径部がノズルを形成する
加圧ダイス１中を通り、プラスチック被覆されて被覆光
ファイバ８となる。加圧ダイス１内には大気圧より大な
る圧力に加圧された液状プラスチック被覆材料が供給さ
れる。従って加圧ダイスは光ファイバの通る部分以外は
密閉される。９は乾燥炉、１０はキャブスタン、１１は
巻き取りドラム、１２は加圧ダイス５内へ供給される液
状シリコン樹脂に加える圧力を調整する加圧力調整器で
ある。１３は光ファイバ外径測定器、１４は被覆ファイ
バ外径測定器、１５は被覆膜厚計算部であって、これら
各径測定器１３、１４および膜厚計算部１５とで膜厚計
測部をなす。１６は被覆膜厚を所要値に設定するための
膜厚設定器である。加圧ダイスｌ内に供給する液状プラ
スチック彼ｉ．ｈ料を加圧するための加圧源は少なくと
も光ファイバ線引き最高速度のとき所定の被覆膜厚が得
られるような圧力に加圧できるようなものにすればよい
。

この装置の動作は、光ファイバ母材５を一定の速度で電
気炉７中へ送り込んで加熱溶融して光ファイバ３に線引
きする。ついでこの線引きされた光ファイバ３を加圧ダ
イス１中に導き、液状プラスチックを塗布し、乾燥炉９
で乾燥の後、巻取りドラム１１に巻き取る。この際、光
ファイバ３の外径および被覆光ファイバ８外径をそれぞ
れ光ファイバ外径測定器１３および被覆光ファイバ外径
測定器ｌ４で測定し、その差分を膜厚計算部１５で計算
し、加圧力調整器にフィードバックし、膜厚設定器ｌ６
の出力と比較して、その差出力により被覆される膜厚が
、膜厚設定器１６で設定した値に対応する所定の膜厚に
なるよう加圧ダイス１内一・供給される液状プラスチッ
ク被覆材料への加圧力を調整する。被覆された膜厚が所
定の膜厚になれば加圧力は調整された値を保つ。従って
光ファイバの線引き速度が低くても高くても、また液状
プラスチック被覆材料の粘度が低くても高くても、そし
てこれらの値が変動しても、そのときのこれら線引き速
度、粘度に対応して被覆膜厚が常に所定の膜厚になるよ
うに加圧力が調整される。

第１図の装置において、加圧ダイスのノズル穴径を０．
５印、ノズル長さを０．２關とし、粘度１２ポアーズの
シリコン樹脂で（７）式を満足するように加圧力を調整
しながら速度６００ｍ／分で被覆線引きした。

ここで、光ファイバの外径は１２５μｍ１被覆後の外径
は３２５μｍ１被覆された光ファイバの長さは２０ｋｍ
である。

得られた被覆光ファイバの被覆外径のばらつきは±２μ
ｍであり、また光伝送損失も０．　６５ｄＢ／ｋｍ（波
長１．３μｍ）で極めて小さいことが判った。

なお、従来のように（７）式によらずに線引きした場合
速度１２０ｍ／分での被覆外径のバラツキは±１０μｍ
であり、これ以上の速度では被覆されずファイバが破断
した。

したがって、本発明の効果は極めて顕著であることが明
らかである。

実施例２ 実施例ｌに用いた装置と加圧ダイス、粘度１０ボアーズ
のシリコン樹脂を用い、（７）式を満足するように加圧
力を調整しながら、速度５００ｍ／分で引き被覆した。

ここで、光ファイバの外径は１２５μｍ１被覆後の外径
は３２５μｍ，被覆された光ファイバの長さは１８．　
５ｋｍである。

得られた被覆光ファイバの被覆後の外径のバラッキは±
１．７μｍであり、また光伝送損失は波長１．３μｍに
おいて０．６２ｄＢ／ｋｍであり極めて小さいことが判
った。

実施例３ 実施例ｌに用いた装置と加圧ダイス、粘度９ボアーズの
シリコン樹脂を用い（７）式を満足するように加圧力を
調整しながら、速度５５０ｍ／分で弓き被覆した。

ここで、光ファイバの外径は１２５μｍ、被覆後の外径
は３２５μｍの、被覆された光ファイバの長さは２１．
５ｋｍである。

得られた彼情光ファイバの被覆後の外径のバラツキは±
１．２μｍであり、また光伝送損失は波長１．３μｍに
おいて０．　６３６［ｌ／　ｋｍであり極めて小さいこ
とがわかった。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、加圧ダイスへ供給される
液状プラスチック被覆材料への加圧力が光ファイバに被
覆されるプラスチックの被覆膜厚が常に所定の一定厚さ
になるように調整するため光ファイバの線引き速度が高
速であっても均一な被覆膜厚の被覆光ファイバを得るこ
とができる。

従って被覆膜厚の変動に起因するマイクロペンディング
損失の増加のない高品質な光ファイバを高速度で製造で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に用いた装置の構或図、第２図
は圧力ダイス内の液状プラスチック被覆材料の流れの説
明図、第３図は光ファイバの種々な引き通し速度におけ
る加圧ダイス内の液状プラスチック被覆材料の圧力と被
覆光ファイバ外径との関係を示す曲線図である。 １　加圧ダイス、２　ノズル、３　光ファイバ、８　被
覆光ファイバ、１２　加圧力調整器、ｌ３、１４、ｌ５
　被覆膜厚計測器、１６　被覆膜厚設定器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 大気圧より高い圧力の液状プラスチック被覆材料が供給
   された先端部のノズル中を光ファイバを引き通して該光
   ファイバにプラスチック被覆膜層を形成する圧力ダイス
   と、被覆された被覆光ファイバの被覆膜厚みを計測する
   計測器と、被覆膜厚設定器と前記被覆膜厚計測器と前記
   被覆膜厚設定器との出力差により前記圧力ダイスに供給
   される液状プラスチック被覆材料の圧力を調整する加圧
   力調整器とよりなる光ファイバの被覆装置を用いる光フ
   ァイバの被覆方法において、前記ノズル半径がＲ＿２、
   ノズル長さがｌ＿１なる圧力ダイスの場合、被覆材料の
   粘度をη、光ファイバの線引き速度をＶ、前記被覆材料
   への加圧力をＰとし、被覆前の半径がＲ＿１なる光ファ
   イバに被覆膜層を形成し被覆膜層を含む被覆光ファイバ
   の半径をＲ＿３としたとき、該被覆光ファイバの半径Ｒ
   ＿３が▲数式、化学式、表等があります▼ なる関係式を満足するべく線引き速度の変化に対応して
   前記被覆材料への加圧力を調整することを特徴とする光
   ファイバの被覆方法。