JPH06191900A

JPH06191900A - 光ファイバの樹脂被覆装置及びその方法

Info

Publication number: JPH06191900A
Application number: JP4342881A
Authority: JP
Inventors: Koji Tsurusaki; 幸司鶴崎; Koichi Takahashi; 浩一高橋
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 1994-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】光ファイバに樹脂を均一に塗布、被覆し、な
おかつ被覆時に光ファイバに傷がつき強度が低下するこ
とのない樹脂被覆方法を提供する。【構成】互いに平行に配設された少なくとも２枚の平
板状ダイスを有し、各々の平板状ダイスに、その中心軸
が一致するように法線方向に貫通した１つの貫通孔が形
成された装置を用い、少なくとも１組の隣接した２枚の
平板状ダイスに挟まれて形成された空隙に、その外周方
向から加圧された液状樹脂を供給するとともに、前記貫
通孔の一端から他端に向けて光ファイバを通過させるこ
とにより、その光ファイバの外周面に前記液状樹脂を被
覆する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバに樹脂を均
一に塗布、被覆する装置及びその方法に関し、特に、偏
肉がなく、なおかつ接触傷も少なく、高強度の光ファイ
バ素線が得られる樹脂被覆装置及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバに樹脂を塗布、被覆する方法
としては、例えば米国特許第４，２６４，６４９号明細
書に示されるように、図４に示すコーティングダイスを
用いて、液状樹脂を塗布した後、紫外線照射や加熱によ
り樹脂を硬化させる方法がある。図４において、１は光
ファイバ、４はニップル、５はダイ、６は液状樹脂、７
はホルダー、１１はニップル穴、１２はダイのテーパー
部、１３はダイの出口穴、１４はニップルのテーパー状
側面、１５はメニスカスである。光ファイバ１に塗布さ
れる液状樹脂６は、ニップル４とダイ５の隙間から加圧
供給され、コーン状のニップルの側面１４とダイ５のテ
ーパー部１２で囲まれる隙間を通って、いわゆるメニス
カス１５を形成し、ダイ５の出口穴１３に向けて流れ
る。一方、ニップル４の穴１１より入った光ファイバ１
は、メニスカス１５の部分で樹脂６に濡れて、ダイ５の
出口穴１３で樹脂が絞られて、光ファイバの外周に樹脂
が塗布される。

【０００３】しかし、このような塗布方法では、特に高
線速（例えば５００ｍ／ｍｉｎ以上）では、外周に樹脂
が均一に付かない、いわゆる偏肉が発生したり、長手方
向に外径が変動する等の問題があった。このような塗布
の不均一さは、光ファイバに被覆層の外からたとえ均一
な力であっても力が加わったり、温度変化により被覆層
が膨張・収縮したりすると、光ファイバにマイクロベン
ディングが発生し、伝達損失の増加を引き起こす原因と
なっていた。また、光ファイバがニップルのニップル穴
１１や、ダイ３のダイ出口穴１４に接触して、光ファイ
バに傷が入り、その傷の部分の強度が低下して、得られ
た光ファイバのプルーフテストの際に頻繁に破断すると
いう欠点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】よって、この発明にお
ける課題は、偏肉がなく、均一な厚みの樹脂被覆ができ
るとともに、光ファイバがダイなどに接触して傷を受け
ることがない光ファイバの樹脂被覆方法を得ることにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる課題は、互いに平
行に配設された少なくとも２枚の平板状ダイスを有し、
各々の平板状ダイスに、その中心軸が一致するように法
線方向に貫通した１つの貫通孔が形成された樹脂被覆装
置、及びこの装置を用い、少なくとも１組の隣接する２
枚の平板状ダイスに挟まれて形成された空隙に、その外
周方向から加圧された液状樹脂を供給するとともに、前
記貫通孔の一端から他端に向けて光ファイバを通過させ
ることにより、その光ファイバの外周面に前記液状樹脂
を被覆することを特徴とする光ファイバの樹脂被覆方法
によって解決できる。

【０００６】以下に、本発明の光ファイバの樹脂被覆装
置及び方法について詳細に説明する。図１は、本発明の
樹脂被覆装置の一実施例を示す図である。図中符号２は
第１の平板状ダイスであり、この第１の平板状ダイス２
は円盤状であり、その中心に貫通孔２ａが形成されてい
る。この貫通孔２ａは、その軸線が第１の平板状ダイス
２の法線方向と平行となるように形成されている。ま
た、この第１の平板状ダイス２の下方には、第２の平板
状ダイス３が配設されている。この第２の平板状ダイス
３は円盤状であり、その中心に貫通孔３ａが形成されて
いる。この貫通孔３ａは、その軸線が第２の平板状ダイ
ス３の法線方向と平行に形成されている。さらに、第１
の平板状ダイス２と第２の平板状ダイス３とは、互いに
平行となり、なおかつその貫通孔２ａと３ａの中心軸が
一致するように配設されている。

【０００７】これら２枚の平板状ダイスは、外形が略円
筒状のホルダー（図示せず）に固定され、所定の間隔が
保たれるようになっている。また、このホルダーには、
加圧された液状樹脂６が供給され、この液状樹脂６が、
第１の平板状ダイス２の下面と、第２の平板状ダイス３
の上面とに挟まれた空隙を、その外周方向から中心に向
けて均一に流動し、前記貫通孔に面した開口部から流出
するようになっている。

【０００８】ここで、前記平板状ダイスは、熱変形の少
ない材料からなり、例えばステンレスや黄鋼等の金属材
料、セラミック、エンジニアリングプラスチック等が好
適に用いられる。その平板状ダイスの外径は、径方向の
樹脂の流れを均一に保つために１０〜１００ｍｍである
のが好ましく、また、その平板状ダイスの厚みは、機械
的強度が保たれる厚さであれば特に限定されない。さら
に、第１の平板状ダイス２と第２の平板状ダイス３との
間隔は、１．０〜１５．０ｍｍとするのが好ましく、
１．０ｍｍより狭いと接触抵抗によって樹脂の流れが乱
され、偏肉、樹脂切れ、強度不良を起こし、１５．０ｍ
ｍより広いと２枚の平板状ダイス間で貫通孔の軸ずれが
発生し、強度不良の原因になる。

【０００９】このような装置を用いて、光ファイバに樹
脂被覆する方法を説明する。まず、上記装置の第１の平
板状ダイス２の下面と、第２の平板状ダイス３の上面と
に挟まれた空隙に、その外周方向から液状樹脂６を供給
する。この液状樹脂は、加圧容器（図示せず）から加圧
された状態で供給されるため、液状樹脂６は、前記空隙
中を中心方向に向かって流動し、中心に形成された貫通
孔に面した開口部から流出する。

【００１０】次に、光ファイバ１を、前記第１の平板状
ダイス２の上方から、その貫通孔の中心軸に沿って、下
方に走行させると、前記開口部から流出している液状樹
脂６に接触し、光ファイバ１表面が液状樹脂６に濡れ、
その樹脂で被覆されながら下方へ走行し、樹脂被覆され
た光ファイバ素線８となる。このとき、光ファイバ１を
被覆することで消費された溶融樹脂は、常に外周側から
供給されるので、樹脂が不足することはなく、また、光
ファイバ１の走行速度（線速度）や樹脂の粘度を調整す
ることにより、被覆膜厚を適宜に調整することができ
る。

【００１１】このような樹脂被覆装置においては、平板
状ダイスに挟まれた空隙中での液状樹脂の中心方向への
流れが均等になるため、貫通孔に面した開口部では、全
ての方向から均一に液状樹脂が供給される。従って、い
わゆる偏肉がなくなり、均一な厚さで樹脂被覆されるこ
とになる。この理由は明確ではないが、従来の図３に示
すようなテーパーを有するダイスに比較して、樹脂が通
過する流路の形状が単純であること、ダイスを円盤状に
したことによって、その寸法精度が上がり、例えば貫通
孔の軸ずれ現象もなくなるため、真円に近い円形の断面
から樹脂が流出することになること等によると思量され
る。

【００１２】また、このような樹脂被覆装置によれば、
ダイスが平板状であり、従来のようにテーパーを有する
ダイスに比較して入口から出口までの距離が短くて済
む。従って、光ファイバの入射角度が多少ずれても、ダ
イス出口における横方向のずれが小さくなり、ダイス内
面にファイバが接触することがなくなる。即ち、従来の
ダイスの入口から出口までの長さをｄ₀、本発明のダイ
スでの入口から出口までの長さをｄ₁とすると、ｄ₀＞ｄ
₁である。光ファイバが中心軸に対して、例えば同じ角
度θだけ曲がって挿入された場合、ダイス出口における
横方向のずれは、ｄ₀ｔａｎθ、ｄ₁ｔａｎθであり、本
発明のダイスの方が横方向のずれも小さくなる。ここ
で、ダイスの出口径ｄ₂が同じであって、ｄ₀ｔａｎθ＞
ｄ₂＞ｄ₁ｔａｎθであるならば、従来例では光ファイバ
がダイス内壁に接触するが、本発明のダイスでは接触し
ないことになる。

【００１３】上記の説明は、本発明の樹脂被覆方法の一
実施例を述べたにすぎず、本発明はそれに限られるもの
ではない。平板状ダイスの大きさ、形状は、互いに平行
な上面、下面を有するものならば特に制限がない。但
し、加工精度を上げ、軸ずれを防止するためには、ま
た、ファイバとの接触を減らすためには、この平板状ダ
イスを薄くするのが好ましい。また、この平板状ダイス
に形成された貫通孔は、偏肉のない樹脂被覆をするため
に円形であるのが望ましい。

【００１４】また、第１の平板状ダイスと第２の平板状
ダイスは、同じ大きさでも良いし異なっても良い。貫通
孔の直径は、被覆する樹脂の粘度、線速、目的とする膜
厚等によって最適値が異なり、例えば線速５００ｍ／ｍ
ｉｎで直径１２５μｍの光ファイバを走行させ、ウレタ
ンアクリレート系樹脂を１２５μｍの厚さで被覆させる
場合には、貫通孔の直径は０．２〜０．４ｍｍとするの
が好ましい。

【００１５】さらに、上記説明では、２個の平板状ダイ
スを用いて、１層の樹脂を被覆する方法を述べたが、図
２に示すように、第３の平板状ダイス９を第２に平板状
ダイス３の下側に配設し、その第２、第３の平板状ダイ
スの間隙を使用して、第２の樹脂１０を、前記の樹脂被
覆層に重ねて引続き第２の樹脂被覆を行うようにするこ
とができる。このようにすれば、１回の工程で２層以上
の積層被覆が可能になり、生産効率を極めて高くするこ
とができる。

【００１６】以下に、具体例を挙げて本発明の光ファイ
バの樹脂被覆装置及び方法を説明する。（実施例１）図１に示したようなコーティングダイスを
用い、第１の平板状ダイスと第２の平板状ダイスの間隔
を０．５ｍｍから３０．０ｍｍの範囲で変化させて、直
径１２５μｍの光ファイバ裸線１０００ｋｍに、ウレタ
ンアクリレート系の紫外線硬化樹脂を単層被覆した光フ
ァイバ素線を得た。但し、このときの線速は５００ｍ／
ｍｉｎであり、用いた平板状ダイスの貫通孔サイズは、
以下の通りである。第１の平板状ダイス：孔径０．５０ｍｍ第２の平板状ダイス：孔径０．２５ｍｍまた、これらのダイス間の間隔は、０．５、１．０、
３．０、７．０、１５．０、２３．０、３０．０ｍｍの
７種類に設定した。

【００１７】（実験例１）実施例１で作製した７種類の
光ファイバ素線各々１０００ｋｍについて、歪速度１．
５％／分のプルーフテストを行った。その結果を図３に
示す。平板状ダイス間隔を１５ｍｍ以下でコーティング
した光ファイバ素線では、破断回数は１０回前後と少な
いが、それ以上の間隔をあけたダイスを用いてコーティ
ングした光ファイバ素線では破断回数が増加しており、
樹脂層の偏肉による強度低下が生じていると考えられ
る。

【００１８】（実験例２）実施例１で作製した７種類の
光ファイバ素線について、各々１００箇所ずつの断面を
観察し、樹脂の偏肉の様子を評価した。結果を図４に示
す。但し、縦軸の肉厚比率とは、各断面における樹脂層
の最も薄い部分の肉厚に対する最も厚い部分の肉厚の比
を表すものとする。図４からも明らかなように、ディス
ク間隔が１．０ｍｍから２３．０ｍｍの範囲では、肉厚
比率がおよそ１．１０から１．１５であり、そのばらつ
きも小さい。しかし、間隔が１．０ｍｍ未満あるいは３
０．０ｍｍだと、肉厚比率の平均が１．２０を越え、ば
らつきも大きくなっている。即ち、外周方向、長手方向
ともに偏肉が増加していることがわかる。従って、上記
実験例１の結果も考慮して、２枚のディスク間隔は１．
０〜１５．０ｍｍとするのが好ましく、その範囲内でコ
ーティングすれば、偏肉の少ない樹脂被覆が可能である
ことがわかる。

【００１９】（実施例２）図２に示したコーティングダ
イスを用い、直径１２５μｍの光ファイバ裸線に、ウレ
タンアクリレート系の紫外線硬化樹脂を２層被覆した光
ファイバ素線を得た。但し、このときの線速は５００ｍ
／ｍｉｎであり、用いた平板状ダイスの貫通孔サイズ及
び各ダイス間隔は以下の通りである。第１の平板状ダイス：孔径０．５０ｍｍ第２の平板状ダイス：孔径０．２５ｍｍ第３の平板状ダイス：孔径０．３０ｍｍ第１と第２のダイス間隔：３．０ｍｍ第２と第３のダイス間隔：３．０ｍｍ

【００２０】（実験例３）実施例２で作製した２層樹脂
被覆した長さ１０００ｋｍの光ファイバ素線から、１ｋ
ｍの長さの光ファイバ素線１００本を取り出し、各々を
巻張力２００ｇでボビンに巻いた後の伝達損失を、波長
１．５５μｍの光で測定した。この実験は、各樹脂被覆
層に偏肉があると、それが伝達損失増に現れることか
ら、その様子を調べるために行ったものである。伝達損
失は、ボビンに巻く前の損失値を基準とし、ボビンに巻
いた後の損失値の増分として表した。その損失増分を横
軸に取り、縦軸に度数を取ったヒストグラムを図５に示
す。損失増分は、１ｋｍ当り０．０４ｄＢをピークとす
る分布を示しており、全体の８割以上が損失増分が０．
０６ｄＢ以下に抑制されている。

【００２１】これらの結果からも明らかなように、本発
明の樹脂被覆装置及び方法を用いて製造した光ファイバ
では、プルーフテストにおける破断回数が少なく、張力
をかけた巻き取りの後の伝達損失も小さく抑えられてい
ることから、被覆樹脂層の偏肉が少なく、ファイバ強度
が向上していることがわかる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の光ファイバの樹脂被覆装置及び
方法によれば、少なくとも２枚の平行平板各々に、中心
軸が一致するように形成された円形の貫通孔に、その外
周方向から加圧された液状樹脂が均等な流れで供給され
るため、その貫通孔に光ファイバを通過させることによ
り、光ファイバの外周面に、偏肉がなく均一な厚さの樹
脂被覆をすることができる。また、ダイスの厚みが薄い
ため、被覆時に光ファイバとダイスが接触することが少
なくなる。従って、光ファイバ表面に傷がつくことはな
く、光ファイバ素線の強度が増し、プルーフテストにお
ける破断回数を極めて少なくすることができる。また、
平板状ダイスを３個以上使用することにより、１回の工
程で複数の異種樹脂層を積層被覆させることができ、光
ファイバの作製効率を向上させることができるという効
果もある。

【００２３】

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の樹脂被覆装置及び方法の一例を示
す説明図である。

【図２】は、本発明の樹脂被覆装置及び方法の別の例を
示す説明図である。

【図３】は、実験例１の平板状ダイス間隔とプルーフテ
ストでの破断回数の関係を示すグラフである。

【図４】は、被覆時の平板状ダイス間隔と被覆樹脂の肉
厚比率の関係を示すグラフである。

【図５】は、本発明の方法で樹脂被覆した光ファイバ素
線の、張力をかけた巻き取りの前後の伝達損失の大きさ
の分布を示すグラフである。

【図６】は、従来方法でのコーティングダイスを示す概
略断面図である。

【符号の説明】

１… 光ファイバ、２…第１の平板状ダイス、３…第２
の平板状ダイス、４…ニップル、５…ダイ、６…液状樹
脂、７…ホルダー、８…光ファイバ素線、９…第３の
平板状ダイス、１０…第２の液状樹脂

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに平行に配設された少なくとも２枚
の平板状ダイスを有し、各々の平板状ダイスには、その
中心軸が一致するように法線方向に貫通した１つの貫通
孔が形成されていることを特徴とする光ファイバの樹脂
被覆装置。
【請求項２】互いに平行に配設された少なくとも２枚
の平板状ダイスを有し、各々の平板状ダイスには、その
中心軸が一致するように法線方向に貫通した１つの貫通
孔が形成された装置を用い、少なくとも１組の隣接する
２枚の平板状ダイスに挟まれて形成された空隙に、その
外周方向から加圧された液状樹脂を供給するとともに、
前記貫通孔の一端から他端に向けて光ファイバを通過さ
せることにより、その光ファイバの外周面に前記液状樹
脂を被覆することを特徴とする光ファイバの樹脂被覆方
法。