JPH03109240A

JPH03109240A - 金属被覆光ファイバの製造法

Info

Publication number: JPH03109240A
Application number: JP1244025A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Nakahara; 中原　繁; Tamishige Watabe; 渡部　民重; Nobusada Nagae; 伸定長江; Hiroyuki Tanaka; 田中　紘幸
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1989-09-19
Filing date: 1989-09-19
Publication date: 1991-05-09
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: JP2633034B2

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）本発明はガラス光ファイバの外周に金属５例えばアルミ
を被覆した全屈被覆光ファイバの製造法に関するもので
ある。

（従来の技術と解決しようとする課題）コアおよびクラ
ッド層が共に石英ガラス等のガラスより成るガラス光フ
ァイバの直上にアルミを被覆したアルミ被覆ファイバは
、耐熱性に優れていること、水素がガラス光ファイバの
内部に拡散するのを防止し透光性の劣化がないこと、静
疲労特性が優れていることから、これらの特徴を生かし
た用途における需要が増大している。

アルミ被覆光ファイバの製造は、ガラス光ファイバの線
引きとアルミ被覆の被覆とが同一工程中で連続して行わ
れ、プリフォーム母材を電気炉等の加熱源により高温に
加熱し、母材の先端からガラス光ファイバを引き出すこ
とにより線引きし、この線引きされたガラス光ファイバ
を直ちに溶融アルミ中に導き、光ガラスファイバの周囲
に溶融アルミを凝固付着させてアルミ被覆を形成させ、
これを引取装置により引き取るという方法で行われてい
る。

アルミ被覆光ファイバの需要が拡がり、その適用分野が
拡大するにつれアルミ被覆光ファイバのコア径、クラッ
ド層厚さおよび屈折率分布、並びにアルミ被覆層の厚さ
についても多様な要求が生じ、これらの要求に応じたア
ルミ被覆光ファイバの構造設計および製造が必要になっ
てきた。例えば、ガラス光ファイバの外径にしても９０
〜１２００μｍの広範囲なサイズが要望されたり、この
上に被覆するアルミ被覆も１０〜６０μｍの範囲の種々
もの厚さが要望されたりする情況にある。

ガラス光ファイバ自体の製造について言えば、ガラス光
ファイバはこれと相似の断面構造と屈折率分布を有する
プリフォーム母材から母材の断面をそのまま縮少したフ
ァイバとして線引きされるものであるから、母材の製造
がキイポイントになるが、これ迄にも種々の構造の母材
が製作されてきた実績があり、アルミ被覆光ファイバに
対する多様な要求を満たすようにガラス光ファイバ自体
を製造することについては技術的にさしたる問題はない
。

一方、アルミ被覆光ファイバのアルミの厚さを多様な要
求に応え得るように変化させることについては、これ迄
あまり検討されておらず、適当な手段がなかった。尤も
、アルミ被覆光ファイバの引取速度を変化させることに
よりアルミ被覆の厚さを成る程度は変化させることがで
きるが、変化させ得る厚さの範囲が狭いだけでなく、引
取速度を速くするとアルミ被覆の表面に波打ちが生じ外
観を損うことになったり、引取速度を遅くするとアルミ
とガラスが化学的に反応する時間が長くなる結果１機械
強度が著しく低下することがあり、更にそれだけ生産性
を低下させることになる等、アルミ被覆の厚さの調整の
ために引取速度を変えることは別な面において不都合を
もたらすことが多い。また、ガラス光ファイバに凝固付
着させられる溶融アルミの温度が変化すれば、アルミ被
覆の厚さも成る程度変化するが、溶融アルミの温度をア
ルミ被覆の厚さの調整手段とすることは、アルミ被覆の
品質に対する影響等から適切ではない。

以上はガラス光ファイバ上にアルミを被覆する場合につ
いて説明したが、ガラス光ファイバ上にアルミ以外の金
属、例えば錫、半田合金、ニッケルクロム合金等を被覆
する場合においても全く同様である。

本発明は、上述の点に鑑み、金属被覆光ファイバの金属
被覆の厚さを広範囲にかつ容易に調整することができる
金属被覆光ファイバの製造法を提供することを目的とす
る。

（発明の構成）本発明は、ガラス光ファイバを線引きした直後に溶融金
属中に導き、ガラス光ファイバの周囲に金属を被覆する
金属被覆光ファイバの製造法において、ガラス光ファイ
バを溶融金属中に導く前に、該ガラス光ファイバが室温
もしくはそれ以下の温度の気体の流れにより該ガラス光
ファイバを冷却する冷却装置を通過させられ、該気体の
流量を調節することにより金属被覆の厚さを調整するこ
とを特徴とする。

ガラス光ファイバ上に被覆する金属としては、アルミが
最も普通であるが、錫、鉛、亜鉛、半田合金、ニッケル
クロム合金、銅、鉄、ステンレス等の種々の金属を用い
得る。本発明の製造法はこれらの種々の金属をガラス光
ファイバ上に被覆する場合に対して均しく適用できるも
のである。

以下、図面に基づき本発明の構成の具体例および冷却装
置の好ましい例等について詳細説明する。

第１図は本発明の方法によりアルミ被覆光ファイバを製
造する場合の説明図である。１は例えば石英系ガラスよ
り成るプリフォーム母材であり、２はプリフォーム母材
を加熱する加熱源である電気炉である。電気炉により約
２２００℃に加熱された母材の先端からガラス光ファイ
バ３が下方に引き出され、線引きされる。線引きされた
ガラス光ファイバ３は、非接触型の外径測定器１０によ
り外径が測られたのち、電気炉２の下方に電気炉２と溶
融アルミ被覆装置５との間にガラス光ファイバ３の引き
出し路に沿って延長するように設けられた冷却管４の内
部を通過し、管４の下方に設けられた溶融アルミ被覆装
置５の入口ダイ５１を通じて溶融アルミ５３中に導かれ
る。

冷却管４の下部にある気体人口４２には導管４４を介し
て流量計４５、流量調整弁４６、開閉弁４７および気体
供給源４８たとえばヘリウムガスボンベが接続されてい
る。気体人口４２から冷却管４内に入った気体は管４内
を上方に、すなわちガラス光ファイバ３の引き出し方向
と逆方向に、ガラス光ファイバを冷却しながら流れ、冷
却管４の上端４３から排出される。冷却管４内を流れる
気体の流量は流量調整弁４６により調節される。

冷却管内に流す気体としては室温又はそれ以下の温度の
ヘリウムガス、窒素ガス、空気等を用いることができる
が、ヘリウムガスは熱伝導率が良く、冷却能力が優れて
いるので、冷却管４内に流す気体として好ましいもので
ある。冷却管４は一定の長さを有する固定長の管であっ
ても差支えはないか、例えば望遠鏡式に長さを可変にで
きるる構造にするのが好ましい。このような構造にする
ことにより、線引きされたガラス光ファイバ３の引取速
度が同一の場合でも、該ガラス光ファイバ３が冷却管４
内を流れる気体に接し、冷却される時間を調整できるの
で、冷却管４の長さをガラス光ファイバ３が管４内を流
れる気体により冷却される度合を調整する補助手段とし
て利用できる。冷却管４の気体入口４２は管４の中央部
に設は管内に流入した気体が管内を上下に分流するよう
にしてもよい。或は気体人口４２を冷却管４の上部に設
は気体を下方に流すようにしてもよいが、管内を流す気
体として空気より比重が小さいヘリウムガスーーを用い
る場合には、第１図に示すように気体入［１４２を冷却
管４の下部に設は気体を上方に流すようにするのがよく
、これはまたガラス光ファイバの冷却効率の点からも望
ましい、また冷却管４の気体人口４２は、流入する気体
の流れによりガラス光ファイバを流れの方向に偏位させ
、振動させることがないように１例えば第２図の縦断面
図に示すように管本体４１を囲む円環状のダム部４２０
を設け、該ダム部４２０の内側環状面４２１に円周方向
に均等に設けた多数の通口４２２を通じて、導管４４か
らダ１１部４２０に流入した気体を管本体４１内に流入
させるようにするのが望ましい。また、冷却管４の上端
および下端は、例えば写真機の絞りと同様な構成の、ガ
ラス光ファイバの出入口の口径を自由に調整できる構造
とすることが好ましい。これにより冷却管４の上下端か
らの気体の流出を適宜に調節できる。冷却管４内髪流れ
た気体の管外への排出については、冷却管の上端又は下
端から冷却管の長さ方向に排出されるようにしてもよい
。或は冷却管の上端又は下端近くの側面に排出口を設け
、これから排出されるようにしてもよい。

なお、本発明における冷却装置としては、上記したよう
な冷却管に限られるものではなく、例えば第３図に示す
ように環状体内面に多数の噴気ノズル４０１を設けたド
ーナツ状の冷却環４０を１個もしくは複数個設けたもの
でもよい。

冷却管４を通過したガラス光ファイバは溶融アルミ被覆
装置５の溶融るつぼ５４で溶融されたアルミ５３中に入
口ダイ５１を通じて導入され、ガラス光ファイバの周囲
に溶融アルミが凝固付着してアルミ被覆が形成され、出
口ダイ５２からアルミ被覆光ファイバ６が引き出される
。引き出されたアルミ被覆光ファイバ６は外径測定器１
１を通り、引取装置７により引き取られ、ダンサ−ロー
ル８を介して巻取ロール９に巻き取られる。

ガラス光ファイバの外径は前記の通り線引き直後に非接
触型の外径測定器１０により測られ、この出力信号によ
り引取装置７の引取速度変えて線径を制御することがで
きる。アルミ被覆光ファイバの外径は外径測定器１１に
より測定される。アルミ被覆の厚さをオンラインで測定
することは容易ではないので、アルミ被覆の厚さを測定
し、これを調整するよりも、アルミ被覆光ファイバの外
径を測定し、外径を調整の対象とし、間接的にアルミ被
覆厚さを調整するのが便利である。その調整は冷却管４
内を流す気体の流量を調節することにより行いうる６す
なわち、測定されたアルミ被覆光ファイバの外径が所定
径より大きければ、流量調節弁４６を調節し、冷却管４
内を流す気体の流量を減少させることにより、アルミ被
覆の厚さを薄くして所定径にすることができる。逆に測
定されたアルミ被覆光ファイバの外径が小さければ、流
量調節弁４６を調節して気体の流量を増加させることに
よりアルミ被覆厚を厚くして所定径とすることができる
。これらの操作は外径測定器１１で得られた測定値を流
量調節装置にフィードバックして自動的に行うこともで
きる。

（作用）線引きされたガラス光ファイバは下方に引き出されると
共に急速に冷却し、従来のように自然冷却に委ねた場合
においても、溶融金属中に導入される直前のガラス光フ
ァイバの温度は、引取速度の大小により異るが、７０〜
１４０℃程度に迄降下する。従って、高温の溶融金属ウ
シこ７ガラス光フアイバが導入されると、まず、ガラス
光ファイバに接した溶融金属が冷却されてガラス光ファ
イバの周囲に凝固付着する過程が進行する。この凝固付
着が飽和状態に達すると同時に周囲の高温の溶融金属の
熱により再溶融する過程が始まり、この再溶融はガラス
光ファイバが溶融金属中を移動し、溶融金属中から導出
される迄の間継続する。この凝固付着する金属層の厚さ
は、溶融金属中に導入されるガラス光ファイバの温度が
低いほど大きい。

一方再溶融する金属の量は溶融金属中をガラス光ファイ
バが通過する時間に依存し、引取速度が小さい場合には
再溶融量が大きくなる。ガラス光ファイバの外周に被覆
される金属被覆の厚さは、この凝固付着と再溶融とのバ
ランスにより定まる。

本発明においては、線引きされたガラス光ファイバが、
室温もしくはそれ以下の温度の気体の流れにより該ガラ
ス光ファイバを冷却する冷却装置を通過させられて冷却
され、しかもその冷却の度合、従って、ガラス光ファイ
バの温度を、流す気体の流量を調節することにより調整
することができる。このような調整によってガラス光フ
ァイバが溶融金属中に導入されたときガラス光ファイバ
外周に凝固付着する金属層の厚さが変り、一方。

再溶融量は引取速度が一定であれば余り変らないので、
結局、金属被覆層の厚さを、冷却装置に流す気体の流量
を調節することにより変えることができる。

実際に、線引き温度、溶融アルミの温度、冷却管の長さ
を一定にして、引取速度Ｖ□およびｖ２をパラメータと
して、アルミ被覆の厚さと管４内に流す気体（ヘリウム
）の流量との関係を求めた所、第４図に示すような関係
を得た。

また、冷却管４に流す気体の流量の調節と併せて、冷却
管４の長さを調節することによってガラス光ファイバが
気体に接し冷却される時間を調整し、アルミ被覆の厚さ
を調整することもできる。

従来のようにガラス光ファイバが自然冷却されている場
合には、引取速度を小さくすれば、溶融金属に導入され
るガラス光ファイバの温度は低くなり、金属の凝固付着
量は大きくなるが、溶融金属中を移動する時間が長くな
り再溶融量が大きくなるので、結局、金属被覆層の厚さ
は薄くなり、ガラス光ファイバの周面の一部ｌこ金属被
覆が形成されていない、いわゆる片面コートを生じるこ
ともある。逆に、引取速度を大きくすれば、再溶融量は
小さいが、溶融金属中に導入されるガラス光ファイバの
温度が高くなり１元々の凝固付着量が小さいので、金属
被覆の厚さはそれ程厚くはならない。これ迄の金属被覆
光ファイバの製造法において引取速度を大きく変えても
金属被覆の厚さは狭い範囲でしか変らない所以である。

なお、ガラス光ファイバの初期強度を維持させるために
ガラス光ファイバの線引き直後にシリコン樹脂等のポリ
マーのプリコートを被覆する場合に、本発明と同じよう
に、線引き直後のガラス光ファイバが清浄な気体が流さ
れている冷却管内を通過させられ、冷却されることが特
開昭５２−１２０８４０号公報に記載されているが、こ
れはガラス光ファイバにプリコートが施されるまでの間
を清浄な雰囲気に保ち、また厚さむら、ぬれむらのない
均一なプリコートを形成させ、ガラス光ファイバの機械
的強度を向上させることを目的とするものである。上記
時開記載の場合にはプリコートの厚さはポリマー塗装装
置の絞すダイの孔径によって定まり、ガラス光ファイバ
の温度には関係しないし、一方、本発明の場合において
は溶融金属から金属被覆光ファイバを導出する出口ダイ
の孔径は金属被覆の厚さには本質的に関係しない。

すなわち上記時開記載の技術と本発明とは似て非なるも
ので、目的、作用、効果を異にする。

（実施例）（実施例１〜３および比較例）中心層が純石英ガラス、中間層がＢＦ、をドープしたド
ープド石英ガラス、外側層が石英ガラスより成る三層構
成の外径２０ｍｍ、長さ５００ｒ＠のプリフォーム母材
を電気炉により２２７０〜２２８０℃に加熱し、母材の
先端からコア１２００μｍのガラス光ファイバを７０ｍ
／分の速度で線引きした。線引きされたガラス光ファイ
バは、電気炉の下端から５３０＋ｍ離れて上端が位置さ
せられた内径５０ｍｍ、長さ８２０＋ｍの冷却管の内部
を通過させられ、次に、該冷却管の下端から１５００閣
下方に位置させられた入口ダイを通じて溶融アルミ被覆
装置内の溶融アルミ中に導かれた。溶融アルミの炉設定
温度は７５０℃とした。該アルミ被ｍ　￥４　置の出口
ダイから引き出されたアルミ被覆光ファイバは、出口ダ
イ下方の引取装置により引き取られ、ダンサ−ロールを
介して巻取リールに巻き取られた。この際冷却管の下端
部に設けた気体人［コから、ヘリウムガスボンベから常
圧近くに、降圧されて供給されるヘリウムガスを夫々５
Ｑ／分、１０Ｑ／分、１５Ｑ／分の流量で管内を流した
所、第１表に示すようなアルミ被覆が得られた。

比較例としてヘリウムガスを管内に流さなかった場合の
アルミ被覆についても第１表に示している。

第１表（実施例４）冷却管の長さを４２０ｍとし、ヘリウムガスの流量を３
Ｑ１分とした以外は実施例１〜３と全く同じくしてアル
ミ被覆光ファイバを製作し、厚さ１５μｍの外観良好な
アルミ被覆を得た。

（実施例５〜６）実施例１〜３の母材と同じく三層構成であるが、各層の
寸法構成を実施例１〜３の母材とは異にする外径３０ｍ
、長さ５００Ｉの母材を電気炉により２２７０〜２２８
０℃に加熱、母材の先端からコア径４００μｍ、外径５
００μｍのガラス光ファイバを３０ｍ／分の速度で線引
きした。線引きされたガラス光ファイバは直ちに実施例
１〜３の場合と同じく設置された冷却管、アルミ被覆装
置、引取装置等を通され、アルミ被覆を施され、巻取リ
ールに巻き取られた。冷却管の内部には夫々１０ｆｆ／
分、１５Ｑ／分の流量でヘリウムガスを流した所、第２
表に示すようなアルミ被覆が得られた。

第２表（発明の効果）上記した通り、本発明によれば、線引き直後のガラス光
ファイバが通過する冷却装置に室温もしくはそれ以下の
温度の気体を流してガラス光ファイバを冷却し、しかも
流す気体の流量を調節することによりその冷却の度合を
調整し、金属被覆の厚さを広範囲に変えることができる
。従って、金属被覆光ファイバの金属被覆の厚さに対す
る多様な要望に応えることが本発明により可能となった
。

また、本発明によれば、これ迄の線引きされたガラス光
ファイバを自然冷却させている場合に較べて、金属被覆
を施す際の条件の変動が少ないので、厚さ、表面状態が
より安定した金属被覆が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する工程説明図であり、第
２図は本発明における冷却管の気体入口の一例を示す縦
断面図であり、第３図は冷却装置の他の例を示す斜視図
である。第４図は、本発明に従い冷却管内に流す気体の
流量を調節したときに得られたアルミ被覆の厚さと気体
の流量との関係をガラス光ファイバの引取速度をパラメ
ータとして示した図である。（符号の説明）１・・・プリフォーム母材、　　２・・・電気炉、　　
３・・・線引きされたガラス光ファイバ、　４・・・冷
却管、４１・・・管本体、　４２・・・入口、　４３・
・・冷却管の上端、　４４導管、　４５・・・流量計、
　４６・・・流量調節弁、　４７・・・減圧開閉弁、　
４８・・・気体供給源、　４２０・・・気体入口の円環
状のダム部、４２１・・・ダム部の内側環状面、　４２
２・・・通口、４０・・・冷却管、　４０１・・・噴気
ノズル、　５・・・溶融アルミ被覆装置、　５１・・・
入口ダイ、　５２・・・出口ダイ、　５３・・・溶融ア
ルミ、　５４・・・溶融るつぼ、　６・・・アルミ被覆
光ファイバ、　７・・・引取装置、　８・・・ダンサ−
ロール、１０および１１・・・外径測定器。９・・・巻取リール。一以上一第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガラス光ファイバを線引きした直後に溶融金属中
に導き、ガラス光ファイバの周囲に金属を被覆する金属
被覆光ファイバの製造法において、ガラス光ファイバを
溶融金属中に導く前に、ガラス光ファイバが、室温もし
くはそれ以下の温度の気体の流れにより該ガラス光ファ
イバを冷却する冷却装置を通過させられ、該気体の流量
を調節することにより金属被覆の厚さを調整することを
特徴とする金属被覆光ファイバの製造法。
（２）ガラス光ファイバを線引きした直後に溶融金属中
に導き、ガラス光ファイバの周囲に金属を被覆する金属
被覆光ファイバの製造法において、ガラス光ファイバを
溶融金属中に導く前に、ガラス光ファイバが該ガラス光
ファイバの引取方向に延長する冷却管の内部を通過させ
られると共に、該冷却管内に室温もしくはそれ以下の温
度の気体を流し、該気体の流量を調節することにより金
属被覆の厚さを調整することを特徴とする金属被覆光フ
ァイバの製造法。
（３）ガラス光ファイバを線引きした直後に溶融金属中
に導き、ガラス光ファイバの周囲に金属を被覆する金属
被覆光ファイバの製造法において、ガラス光ファイバを
溶融金属中に導く前に、ガラス光ファイバが該ガラス光
ファイバの引取方向に延長する可変長の冷却管の内部を
通過させられると共に、該冷却管内に室温もしくはそれ
以下の温度の気体を流し、該気体の流量と可変長の冷却
管の長さとを調節することにより金属被覆の厚さを調整
することを特徴とする金属被覆光ファイバの製造法。
（４）冷却管内に流す気体がヘリウムガスであり、該ヘ
リウムガスがガラス光ファイバの引取方向と逆方向に流
されることを特徴とする請求項（１）、請求項（２）又
は請求項（３）記載の金属被覆光ファイバの製造法。