JPH03271139A - 光ファイバの製造装置 - 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］ この発明は、表面に炭素被膜が形成された光ファイバを
製造する装置に関し、特に長手方向に沿って均質な炭素
被膜を有する光ファイバの製造が可能とするものである
。

［従来の技術］ 石英系光ファイバは、水素と接触するとファイバ内に拡
散した水素分子の分子振動に起因する吸収損失が増大し
、さらにドーパントとして含有されているＰｔＯｓ、Ｇ
　ｅ　Ｏｔ、Ｂ　ｔ　Ｏｓなどが水素と反応しＯＨ基と
してファイバガラス内に取り込まれるため、ＯＨ基の吸
収による伝送損失も増大してしまう問題があった。

このような弊害に対処するため、水素吸収能を有する液
状の組成物を光ケーブル内に充填する方法（特願昭６１
−２５１８０８号）などが考えられているが、その効果
が不十分であるうえ、構造が複雑となって経済的にも問
題がある。

このような問題を解決するため、最近化学気相成長法（
以下、ＣＶＤ法と略称する）によって光ファイバ表面に
炭素被膜を形成し、これによって光ファイバの耐水素特
性を向上させうることか発表されている。

この方法は紡糸炉で紡糸された光ファイバ裸線を加熱炉
内に挿入すると共に、炭化水素化合物等の原料化合物を
不活性ガス等によりガス化するとともに希釈してなる原
料ガスを供給し、この原料ガスを熱分解させて光ファイ
バ裸線表面に炭素被膜を形成させる方法である。

従来、上記ＣＶＤ法により光ファイバ裸線表面に炭素被
膜を形成するには、第３図に示したような装置が用いら
れている。

第３図中、符号ｌは光ファイバ裸線である。光ファイバ
裸線１は、光ファイバ母材（図示せず）を光ファイバ紡
糸炉２内で溶融紡糸したもので、光ファイバ裸線１は紡
糸されると共に、光ファイバ紡糸炉２の下段に設けられ
たＣＶＤ反応炉３内へ供給されるようになっている。

このＣＶＤ反応炉３は、上段の光ファイバ紡糸炉２内で
紡糸された光ファイバ裸線１表面に炭素被膜をＣＶＤ法
によって形成するためのものであって、その内部にてＣ
ＶＤ反応を進行させる概略円筒状の反応管４と、この反
応管４を加熱する発熱体５とから構成されている。

この反応管４の上部には反応管４内へ原料化合物を供給
するための原料カス供給管６か、下部には未反応ガスや
副生成物等を排気する排気管７か、それぞれ取り付けら
れている。さらに反応管４の上部と下部には、それぞれ
反応管４をソールするためのガスシール機構８．８が接
続されている。

またこのＣＶＤ反応炉３の下段には、樹脂液塗布装置９
と硬化装置１０とが連続して設けらｔ”Ｌ−ており、上
記ＣＶＤ反応炉３内で光ファイバ裸線１に形成された炭
素被膜上に保護被覆層が形成できるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところでＣＶＤ反応による炭素被膜の形成に用いられる
原料ガスは、常温で液体または固体の原料化合物を不活
性ガス等によりガス化したものであることが多い。した
がって原料ガス中の原料化合物濃度は原料ガスの温度に
依存している。そして光ファイバ裸線１表面に′均質な
炭素被膜を形成するには、反応管４への原料ガス温度が
一定であることが重要である。

ところが第３図に示した製造装置にあっては、原料ガス
供給管６から直接ＣＶＤ反応炉３内に原料ガスを供給す
るために、原料ガスの温度ひいては原料化合物濃度の定
常化は難しかった。そのために光ファイバの長手方向に
沿って均質な炭素被膜を形成することが難しいという問
題があった。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであ
って、光ファイバの長手方向に沿って均質な炭素被膜を
形成可能な光ファイバの製造装置を提供することを目的
としている。

［課題を解決するための手段］ この発明の光ファイバの製造装置は、一端・に原料ガス
供給管が、他端に排気管がそれぞれ接続され、原料ガス
を熱分解して光ファイバ裸線表面に炭素被膜を形成する
反応管の外周に、反応管を加熱する発熱体が配設されて
なる光ファイバの製造装置において、原料ガスを送給す
る内管と、この内管を包囲する外管と、上記内管と外管
との間に流動せしめられる熱媒体とからなる調温装置を
上記原料ガス供給管に接続したことを解決手段とした。

［作用　］ 内管と外管との間に熱媒体を流動せしめ、内管内を送給
される原料ガスの温度変化を上記熱媒体により緩和する
ようにした。その結果、原料ガスの温度変化を小さく抑
えることができるようになり、光ファイバの長平方向に
沿って均質な炭素被膜を形成することができる。

また特に、原料化合物を不活性ガス中に飽和蒸気圧で希
釈して用いる場合には、原料ガスの温度を制御すること
により、その濃度管理を同時に行うことができる。

以下、この発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の光ファイバの製造装置の一例を示し
たものである。第１図に示した装置が第３図に示したも
のと異なるところは、原料ガス供給管６に調温装置１１
を接続したところである。

その他の同一部分には、同一符号を付して説明を省略す
る。

調温装置１１は、第２図に示したように、二又管１２の
一端１２ａに二重壁管１３が接続されて概略構成される
ものである。

二又管１２の他端１２ｂにはコネクタ１４が取り付けら
れており、原料ガス供給管６に接続されている。また二
又管１２の残りの一端１２ｃにはドレイン１５が接続さ
れており、二重壁管１３内で液化した原料化合物を排出
、除去できるようになっている。

二重壁管１３は内管１３ａと、この内管１３ａを包囲し
、両端に熱媒体供給口＋３ｃと熱媒体排出口１３ｄとが
形成された外管１３ｂとからなり、内管１３ａ内を原料
ガスが送給されるようになっている。そして内管１３ａ
と外管１３ｂとの間に形成された空隙部内には熱媒体り
が流動せしめられている。この熱媒体りは上記空隙部内
に外管１３ｂに形成された熱媒体供給口１３ｃから流入
され、熱媒体排出口１３ｄから流出される。これにより
内管１３ａを一定温度に保ち、内管１３ａ内を送給され
る原料ガスの温度を一定に保てるようになっている。

この熱媒体りは熱容量の大きな流体であれば特に限定さ
れるものではなく、シリコーンオイル、メチルアルコー
ル、エチルアルコール、水、機械油、絶縁油等の液体の
ほか、空気等の気体を用いることができる。これら熱媒
体りは、目的とする保持温度および原料ガスの流速等に
よって適宜選択して用いることができる。

このような調温装置１１を原料ガス供給管６に接続する
ことにより、ＣＶＤ反応炉３内に供給される原料ガスの
温度および濃度の安定化を図れるのは以下の通りである
。

二重壁管１３の内管１３ａと外管１３ｂとの間に、一定
温度の熱媒体りを流動させると、内管１３８内はこの温
度に保持される。一定温度に保持されたこの内管１３ａ
よりも高温の原料ガスが送給されると、原料ガスは流動
する熱媒体りによって冷却される。また逆に原料ガスの
温度が低温である場合には、熱媒体りによって加熱され
、一定温度の原料ガスを供給できるようになる。

そして特に原料ガスとして、常温で液体または固体の原
料化合物を不活性ガス等のキャリアガスでガス化して用
いる場合には、原料化合物の飽和蒸気圧の濃度で定常状
態となった原料ガスを供給できるという利点かある。す
なわち原料ガス中に含まれている原料化合物のうち、熱
媒体りの設定温度における飽和蒸気圧を越える分は内管
１３ａにて液化する。よって原料ガス中の原料化合物濃
度を常に設定温度の飽和蒸気圧の濃度とすることができ
るわけである。

したがってＣＶＤ反応炉３内に供給される原料ガスは、
温度が一定であるのみならず濃度も一定とすることがで
きるので、光ファイバの長手方向に沿って均質な炭素被
膜の形成が可能となる。

このような製造装置を用い、光ファイバ裸線１表面に炭
素被膜を形成するには、以下の工程による。

光ファイバ母材を光ファイバ紡糸炉２内で溶融紡糸する
と共に、光ファイバ紡糸炉２の下段に設けられたＣＶＤ
反応炉３、樹脂液塗布装置９、硬化装置ＩＯ内へ挿通し
、これらの中心軸上を所定の線速で走行するように供給
する。

ついで発熱体５を発熱させて反応管４内を所定温度に加
熱すると共に、調温装置１１を経て一定温度とされた原
料ガスを原料ガス供給管６より反応管４内へ供給する。

調温装置ＩＩへは一定温度とされた熱媒体りを内管１３
ａと外管１３ｂとの間で所定流速で流動せしめる。

この原料ガスに用いられる炭化水素化合物は、熱分解に
よって炭素被膜を形成するものであれば特に限定される
ものではなく、たとえばメタン、エタン、プロパン、エ
チレン、アセチレン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭
化水素のほか、ベンゼン、ナフタリン等の芳香族炭化水
素を用いることができる。これら原料化合物が液体ある
いは固体である場合には、不活性ガス等によってガス化
することにより原料ガスとすることができる。

原料ガスの供給速度および温度はその種類およびその混
合比率やＣＶＤ反応炉３の加熱温度等によって適宜選択
されるが、通常は０．２〜１．ＯＱ１分程度が好適であ
る。

反応管４内の温度は、原料ガスの種類や紡糸速度等によ
って適宜遣択できるが、炭化水素化合物の熱分解に十分
な温度であれば良く、５００〜１１００℃程度が好適で
ある。加熱温度を５００℃以下にすると炭化水素化合物
の熱分解が進行せず、また１１００℃以上にすると副生
成物の煤が多量に発生すると共に、光ファイバ裸線１表
面に形成される炭素被膜の構造が黒鉛構造に近くなり、
十分な耐水素特性が得られなくなるので好ましくない。

またこの副生成物の煤の発生を防止する目的で、加熱温
度は原料化合物の熱分解温度よりもごく僅かに低温に設
定しておくことが望ましい。

このようにして炭素被膜が形成された光ファイバ裸線１
を、下段に設けられた樹脂液塗布装置９内へ導入し、つ
いで樹脂液を硬化させる硬化装置ＩＯ内へ挿通する。樹
脂液塗布装置９内へ挿通された光ファイバ裸線１は、保
護被覆層を形成するための紫外線硬化樹脂液あるいは熱
硬化型樹脂液等が塗布され、ついで塗布された樹脂液に
好適な硬化条件を有する硬化装置１０内で硬化されて保
護被覆層が形成される。

上記のように、原料ガスを調温装置ｔｉを経て供給する
と、常に一定温度の原料ガスを反応管４内に供給するこ
とができ、反応管４内の温度分布が変化することがない
ので、光ファイバの長手方向に沿って均質な炭素被膜を
形成することができる。

さらに調温装置１１内を送給された原料ガスは、その設
定温度にて飽和蒸気圧となるので、一定濃度にて供給さ
れることとなり、長手方向に沿って均質な炭素被膜を形
成する上で非常に有効である。

またこのような原料ガスを熱分解して得られた炭素被膜
は緻密な構造を有するものであるので、得られた光ファ
イバは耐水素特性にも優れたものとなる。

なおこの例では光ファイバ裸線１表面に単一の炭素被膜
を形成したが、光ファイバ裸線１表面に形成する炭素被
膜の層数はこれに限られるものではなく、２層以上の炭
素被膜を連続して形成しても良い。

さらにこの例では炭素被膜上に単一の保護被覆層を形成
したが、この保護被覆層の層数もこれに限られるもので
はなく、複数の保護被覆層を形成しても良い。

Ｃ実施例］ （実施例１） 光ファイバ母材から光ファイバ裸線を紡糸する紡糸炉の
下段に、石英管の反応管を有する抵抗ＣＶＤ反応炉を取
り付けた。さらに石英からなる二重壁管を用意し、内管
と外管との間に３０℃に保温されたシリコーンオイルを
流動せしめて調温装置としたものを、上記反応管の原料
供給口に接続して第１図に示したと同様の光ファイバの
製造装置とした。

紡糸炉内にＧｅｍ、がドープ剤として含浸されたコア部
を有する外径３０間の単一モード光ファイバ母材を設置
した。この光ファイバ母材を２０００℃に加熱して、６
（ｉｎ／分の紡糸速度で外径１２５μ百の単一モード光
ファイバに紡糸した。さらに抵抗ＣＶＤ反応炉内を１３
００℃に加熱した。約１０ｖｏ１％にヘリウムガスでガ
ス化したベンゼンを調温装置内に導入し、原料ガス供給
口より反応管内に３０℃の温度に保たれた原料ガスを５
ｆ２／分の流量で供給し、光ファイバ課線表面に炭素被
膜を形成した。そして副生成物と未反応物とは排気管か
ら一６ｍｍＨｇの排気圧で除去した。

さらに樹脂コート用ダイスポット内にウレタンアクリレ
ート樹脂液（ヤング率７０　ｋｇ／　ｍｍ’、伸び６０
％）を封入し、この中に上記工程にて炭素被膜が形成さ
れた光ファイバを挿通して、その表面に紫外線硬化型樹
脂液を塗布した後、紫外線ランプを照射して上記樹脂液
を硬化させて、外径が約２５０μｍの光ファイバを製造
した。

（実施例２） 紡糸速度を１００ｍ／分とし、原料ガスのベンゼン濃度
を２０ｖｏ１％とした以外は、実施例１と全く同様にし
て光ファイバを製造した。

（比較例１） 調温装置を用いずに原料ガスを直接反応管に供給した以
外は、実施例１と全く同様にして光ファイバを製造しｆ
こ。

（比較例２） ！ｌ’！Ｊ温装置を用いずに原料ガスを直接反応管に供
給した以外は、実施例２と全く同様にして光ファイバを
製造した。

（試験例１） 上記実施例１１実施例２、比較例１および比較例２で得
られた各光ファイバを、長さｌｋｍで直径１５０）の束
状態にし、水素分圧１　ａｔｍ、温度８０℃の耐水素特
性評価用加圧容器内に４８時間放置した。この後の波長
１．２４μｍにおける伝送損失の増加量（ｄＢ　／　ｋ
ｍ）を測定した。この結果を第１表に示した。

（試験例２） 光ファイバ裸線表面に形成された炭素被膜の付着量を調
べる目安として、実施例１、実施例２比較例１および比
較例２の各光ファイバ表面の電気抵抗値（ｋΩ／ｃ１１
１）を測定した。電気抵抗値の測定は２端子法により行
い、測定箇所は各光ファイバｌｋｍに対して５０ｍ間隔
にて計２１箇所づつ測定し、この分布を調べた。この結
果を第１表に合わせて示した。なお炭素被膜は導電性で
あるために、炭素被膜の電気抵抗値が小さい程、多量の
炭素被膜が付着していることを示す。

第１表 以上の結果から、この発明の製造方法による実施例１、
実施例２の各光ファイバはいずれも電気抵抗値が小さく
、炭素被膜が多量に析出しているために、耐水素特性が
良好となっている。さらに電気抵抗値の偏りも小さく、
光ファイバの長平方向に沿って均質な膜が形成されてい
ることが確認できた。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の光ファイバの製造装置
は、一端に原料ガス供給管が、他端に排気管がそれぞれ
接続され、原料ガスを熱分解して光ファイバ裸線表面に
炭素被膜を形成する反応管の外周に、反応管を加熱する
発熱体が配設されてなる光ファイバの製造装置において
、原料ガスを送給する内管と、この内管を包囲する外管
と、上記内管と外管との間に流動せしめられる熱媒体と
からなる調温装置を上記原料ガス供給管に接続したもの
なので、一定温度の原料ガスを反応管内へ供給すること
ができる。よって反応管内の温度分布が変化することが
ないので、光ファイバの長手方向に沿って均質な炭素被
膜を形成することができる。

さらに調温装置により原料ガス中の原料化合物濃度をも
一定に保つことが可能となり、均質な炭素被膜を形成す
る点で有用である。

またこの発明の製造装置で得られた光ファイバは、その
表面に水素透過阻止能力を有する炭素被膜が形成された
ものであるので、耐水素特性に優れた光ファイバを得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光ファイバの製造装置の一例を示し
た概略構成図、第２図は調温装置の一例を示した概略構
成図、第３図は従来の光ファイバの製造装置を示した概
略構成図である。 ｌ・・・光ファイバ裸線、 ３・・・ＣＶＤ反応炉、 ４・・・反応管、 ５・・・発熱体、 ６・・・原料ガス供給管、 ７・・・排気管、 １１・・・調温装置、 １３ａ・・・内管、 １３ｂ・・・外管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一端に原料ガス供給管が、他端に排気管がそれぞれ接続
   され、原料ガスを熱分解して光ファイバ裸線表面に炭素
   被膜を形成する反応管の外周に、反応管を加熱する発熱
   体が配設されてなる光ファイバの製造装置において、 原料ガスを送給する内管と、この内管を包囲する外管と
   、上記内管と外管との間に流動せしめられる熱媒体とか
   らなる調温装置を上記原料ガス供給管に接続したことを
   特徴とする光ファイバの製造装置