JPH03285848A - カーボンコーティング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］ 本発明はカーボンコーティングファイバの製造方法に係
り、特にファイバの強度性を高めたものに関する。

［従来の技術］ 一般に、次の理由からファイバにカーボンコーティング
を施すことが行われている。カーボンコーティングファ
イバの初期強度は、カーボンコーティングを施さない通
常のファイバに比べ、２０〜３０％劣る。しかし、カー
ボン膜が水分をファイバ表面に透過させないので、その
後の疲労による強度劣化が極めて小さい。因に、ファイ
バ強度の疲労の目安となる環境定数口は通常ファイバで
は約２０であるが、カーボンコーチインクファイバでは
ｎ＝１５０〜３００にもなる。また、カーボンコーティ
ングは水分と同様、水素ガスも透過しないので、水素吸
収によるロス増もほとんどない。このようなファイバ強
度および伝送特性の長期信頼性を向上させるためにカー
ホンコーティングか行われる。

第２図は、上述したカーボンコーティングファイバを製
作するための従来のカーボンコーティング用線引ライン
を示す。

同図において、２はプリフォーム１を加熱して紡糸する
線引炉、３は線引炉２て紡糸されたファイバを予熱して
カーボンコーティングに必要な温度にまで高めるファイ
バ予備加熱部、４はファイバにカーボンをコーティング
するカーボンコーティング炉、５はカーボンコーティン
グの上に更に被覆（リコート）するための被覆材を蓄え
たコーティングダイス、６はコーティングされた被覆材
をファ・イバに固着させる硬化炉、７は光ファイバ８に
加えられる水平方向の力を垂直方向に切り替えるターン
ブーりである。　ところで、図示するように、上記した
カーボンコーティング用線引ラインでは、線引炉２の下
口部に対してカーボンコーティング類４の上口部となる
ファイバ予備加熱部３が、数ｃｍないし数ｍの距離りを
隔てて設置されていた。そのため１０００℃近い温度の
線引炉２を出て、−旦常温もしくは数１００°Ｃまで冷
却されたファイバが、ファイバ予備加熱部３およびカー
ボンコーティング炉４内で再加熱されてカーボンコーテ
ィングされていた。

［発明が解決しようとする課題〕 上述したように、従来のカーボンコーティング用線引ラ
インでは、カーボンコーティング類の上流側に設置した
予備加熱部に侵入する前のファイバが外気にさらされる
ので、線引炉で高温になったファイバ温度は一旦冷却さ
れて常温ないし数１００℃近くに落ちる。そしてファイ
バ予備加熱部を経てカーボンコーティング炉内で再び１
０００°Ｃ前後に加熱されるか、この再加熱過程でファ
イバ強度の劣化が生じてしまう。カーボンコーティング
を施さない通常のファイバは約６　ｋ　ｇ　ｆ　／　ｃ
ｍ！の破断強度を持つが、このように１０００℃前後に
再加熱されるカーボンコーティングファイバでは２〜３
ｋｇｆ／ｃｍ”に劣化してしまう。

本発明の目的は、過冷却過程をなくすことによって、前
記した従来技術の欠点であるファイバの強度劣化を解消
し、高強度なカーボンコーティングファイバを安定に製
造することが可能なカーボンコーティングファイバの製
造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のカーボンコーティングファイバの製造方法は、
プリフォームを線引炉内で紡糸してからカーボンコーテ
ィングを完了するまでの間、紡糸されたファイバ温度を
カーボンコーティングに必要な温度より下げないように
したのもである。

ファイバ温度をカーボンコーティングに必要な温度より
下げないようにするためには、線引炉内部の高温部から
カーホンコーティング炉内温度を保持したまま、あるい
は徐々に低下させてカーホンコーティング炉内温度とな
るようにしてからカーホンコーティング炉内に導くよう
にする。

具体的には、カーボンコーティング炉ｉｆＥ入前のファ
イバ予備加熱を線引炉内の高温部（Ｔ＝１２００″Ｃ以
上）から行なう等により、線引直後からカーボンコーテ
ィング完了までの区間で、ファイバを冷却させたり温度
上昇を与えないようにする。

ファイバ予備加熱温度は、カーボンコーティング炉内温
度と同等かこれより若干高い温度（＋１〜＋１００℃）
に設定する必要がある。

また、線引き後のファイバ温度がカーボンコーティング
温度以下に保温できるのであれば、予備加熱は行わなく
てもよい。

なお、カーボンコーティング類には、熱ＣｖＤ方式、熱
源に高周波を用いるプラズマＣＶＤ方式、あるいはスパ
ッタリング方式等が含まれる。

［作用コ ブリフオームを線引炉内で紡糸してからカーボンコーテ
ィングを完了するまでの間、紡糸されたファイバ温度を
カーボンコーティングに必要な温度より下げないように
すると、ファイバは１０００°Ｃ前後でカーボンコーテ
ィング炉内に侵入する。

従って、過冷却過程がなくなるので、過冷却過程に起因
するファイバ強度の劣化が生じない。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を第１図を用いて説明する。

第１図は本発明のカーボンコーティングファイバの製造
方法を実施するためのカーボンコーティングファイバ線
引ラインの一例を示す。

２はプリフォーム１を加熱して溶融状態にすることによ
りプリフォーム１を紡糸する線引炉、３はカーボンコー
ティング類の上口部に付設され、線引炉２で紡糸された
ファイバをカーボンコーティングする前に必要な温度に
予熱するファイバ予備加熱炉部３である。

４は予備加熱部３と一体的に形成され、外部からカーボ
ン原料を供給することにより、ｆｉｃＶＤ方式、プラズ
マＣＶＤ方式、スパンタリング方式等によって、ファイ
バにカーボンをコーティングしてファイバの強度および
伝送特性の長期信頼性を向上させるカーボンコーティン
グ類である。

５はカーボンコーティングの上に更に被覆するためのプ
ラスチックまたはシリコーン等の被覆材を蓄えたコーテ
ィングダイス、６はコーティングされた被覆材をＵＶ（
紫外線）または加熱により硬化してファイバに固着させ
る硬化炉である。

７は線引炉２から一気に垂直方向に線引きするために光
ファイバ８−に加えられる水平方向の力を垂直方向に切
り替えるターンプーリである。

このような構成において、特に、カーボンコーティング
類４の上流側にあるファイバ予備加熱部３を線引炉２内
に挿入設置する。このようにファイバ予備加熱部３が線
引炉２内に設置されると、カーボンコーティング類４の
侵入前のファイバ予備加熱が、線引炉２内の高温部（Ｔ
＝１２００°Ｃ以上）から行われるため、線引直後のフ
ァイバを、線引炉２内に設置された予備加熱部３により
約１２００　’Ｃに保持しただままカーボンコーティン
グ炉内に進入させることができる。このため、線引きか
らカーボンコーティング完了までの区間で、ファイバが
冷却されたり、温度上昇が与えられたりすることがなく
なる。

従って、カーボンコーティング類７の予備加熱部３に要
求される機能は、常温ないしｌｏｏ’ｃ近くに低下した
温度を１０００℃近くまで昇温するという機能ではなく
、単に線引炉２内の高温部の温度（１２００℃）を維持
するか、またはカーボンコーティング温度に必要な温度
（１０００°Ｃ）以下にならないように保温するかの何
れかの機能を発揮すればよい。しかも、ファイバ予備加
熱温度は、カーボンコーティング炉内温度と同等かこれ
より若干高い温度（＋１〜＋１００℃）に設定するだけ
で足りるので、ファイバ予備加熱部３に要求される機構
も簡素化できる。

なお、ファイバはカーボンコート後ＵＶもしくはシリコ
ーン等でリコートされて光ファイバ８として巻き取られ
る。

本線引ライン上の各位置でのファイバ温度は第１図に示
す通り、線引後ではファイバはわずかに冷却もしくは一
定保持の熱履歴を受けるのみで、温度が室温まで冷却さ
れてしまう冷却過程は存在しない。従って、温度低下に
もとづくファイバの強度劣化が解消される。

以上述べたように本実施例によれば、ファイバ予備加熱
部を線引炉内に設置したので、線引直後からカーボンコ
ーティング完了時までの開、ファイバ温度の過冷却過程
が存在しないため、ファイバの強度劣化が生じない。

また、ファイバ予備加熱部の挿入設置により、カーボン
コーティング前の裸ファイバの状態で外気にさらされな
いので、外気中に存在するダストの付着を防止できる。

さらに、予備加熱部進入時のファイバ温度が高いため予
備加熱長を短くでき、また高速線引に有利である。

なお、上記実施例では、予備加熱部を必要としているが
、これはファイバ強度の劣化要因とはならないので、省
略することか可能である。即ち、ファイバ強度の劣化要
因は、あくまでも線引き炉から出たファイバが一旦室温
まで冷却されてしまうことである。確かにカーボンコー
ティング炉進入時の予備加熱の有無はカーボンの堆積効
率には影響する。従って、予備加熱部はあった方が望ま
しいが、本発明の意図している強度劣化には無関係だか
らである。

また、上記実施例では、線引炉２とカーボンコーティン
グ類４とが別体式であるが、線引炉２を改造することに
より一体化が可能である。一体化を行なえばファイバ予
備加熱部を支障なく省略することができ、本ラインをさ
らに簡素化することが可能である。

第３図に、このよな一体化した線引・カーボンコーティ
ング類の概略を示す。線引炉３２の下口部とカーボンコ
ーティング類３４の上口部とを連結して、この連結部か
ら原料ガスを流し込むようにしたものである。この線引
・カーボンコーティング炉を運転する上で重要なのは、
線弓炉３２の内圧Ｐ１とカーボンコーティング炉３４の
内圧Ｐ２とが、常時Ｐｉ＞Ｐ２を保持することである。

ｐｔ≦Ｐ２状態になると゛カーホン原料が線引炉３２内
に進入し線引に悪影響を及ぼすからである。

［発明の効果］ 本発明によれば、プリフォームを線引炉内で紡糸してか
らカーボンコーティングを完了するまでの間、紡糸され
たファイバ温度をカーボンコーティングに必要な温度よ
り下げないようにして、冷却過程を省略することによっ
て、ファイバの強度劣化を解消し、高強度なカーボンコ
ーティングファイバを安定に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施したカーボンコーティング用
線引ラインと、各位置でのファイバ温度の一例を示す説
明図、第２図は従来のカーボンコーティング用線引ライ
ンと各位置でのファイバ温度を示す説明図、第３図は他
の実施例を示す線引・カーボンコーティング炉の構成図
である。 ｌはプリフォーム、２は線引炉、３はファイバ予備加熱
部、４はカーボンコーティング炉、５はコーティングダ
イス、６は硬化炉、７はターンプーリ、８は光ファイバ
　３２は線引炉、３４はカーボンコーティング炉である
。 ７ｒ（Ａ”温度を示した本実施例による線引ｉ４７第７
図 ７Ｔ（Ａ”温度を示した従来例による線引ライン第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　プリフォームを線引炉内で紡糸してからカーボンコー
   ティングを完了するまでの間、紡糸されたファイバ温度
   をカーボンコーティングに必要な温度より下げないよう
   にしたことを特徴とするカーボンコーティングファイバ
   の製造方法。