JPH07133138A - 耐熱光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバの損傷および伝送損失の増加を防
止することができる耐熱光ファイバの製造方法を提供す
る。 【構成】 光ファイバ素線、光ファイバ心線、または光
ファイバコード１に張力を与えた状態で加熱処理し、加
熱処理により発生したプラスチック被覆の熱分解ガスを
除去しながらプラスチック被覆をか焼する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、耐熱光ファイバの製
造方法に関する。

【０００２】耐熱光ファイバは、温度計測、高温環境下
での光ファイバ通信等に利用される。

【０００３】

【従来の技術】高い引張強度または耐環境性が要求され
る光ファイバケーブルでは、最近金属管被覆光ファイバ
ケーブルが用いられるようになってきた。この金属管被
覆光ファイバケーブルは、１本または複数本の光ファイ
バ素線、光ファイバ心線、または光ファイバコード（以
下単に光ファイバという）をステンレス鋼管、銅管等の
金属管に通したもので、金属管により光ファイバを保護
する。

【０００４】また、光ファイバケーブルは火災時に、炉
等の高温計測時に、あるいはエネルギ伝送時に高温状態
となることがある。このような場合、金属管内の光ファ
イバがたとえば１００℃を超える高温に加熱されると、
光ファイバのプラスチック被覆が熱収縮を生じたり、さ
らに２００℃を超えた場合には、分解または燃焼して、
分解または燃焼ガスが発生する。熱収縮により裸光ファ
イバに圧縮応力が生じ、曲がって伝送損失が増加する。
両端部が接続機器で閉じられた金属管または細径かつ長
尺の金属管では、管内でこれら発生ガスの圧力が上昇す
る。この結果、高圧となった発生ガスが接続機器を損傷
したり、あるいは温度上昇により強度が低下した金属管
を破損したりすることもある。

【０００５】高温にさらされる金属管被覆光ファイバケ
ーブルの上記問題を解決するものとして、特開昭６３−
１８９８１４号公報で開示された耐熱光ファイバケーブ
ルがある。この耐熱光ファイバケーブルは、裸光ファイ
バが金属管内に隙間をもち、余長をもって挿入されてい
る。耐熱光ファイバケーブルは、ナイロン、ポリエチレ
ン等の被覆をもっていないので、２００℃を超える高温
にさらされても、被覆が分解し、または燃焼することは
ない。また、上記耐熱光ファイバケーブルでは、被覆さ
れた素線を管に挿入する直前に被覆を除去するか、また
は裸光ファイバを製造直後に管に挿入する。被覆は有機
溶媒や酸により溶解して、または燃焼させて除去する。

【０００６】また、特開昭６３−２０５６２３号公報
は、被覆材の溶融温度または分解温度以上に光ファイバ
心線を加熱して、被覆の一部または全部を除去する耐熱
光ファイバの製造方法を開示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の耐熱光ファイバ
ケーブルは上述のように、被覆を除去した裸光ファイバ
を管に挿入する。したがって、裸光ファイバを管に挿通
する際に、裸光ファイバに管内雰囲気からのガス吸収や
微小表面傷が生じやすい。管内雰囲気からのガス吸収は
伝送損失を招き、また微小表面傷をもった裸光ファイバ
は小さい引張力により容易に破断する。

【０００８】被覆の一部を残した耐熱光ファイバは、前
述のように金属管内の光ファイバが２００℃を超える高
温に加熱されると、光ファイバのプラスチック被覆が分
解または燃焼して、分解または燃焼ガスが発生する虞が
ある。

【０００９】光ファイバを加熱してプラスチック被覆を
除去する場合、加熱温度が２００℃を超えると、プラス
チック被覆が収縮して裸光ファイバに圧縮応力が加わ
る。この圧縮応力により裸光ファイバに曲がりが生じ、
コア・クラッド界面での反射率が低下し、伝送損失が増
加する。また加熱の際に、プラスチック被覆が加熱分解
してＨ₂ ＯやＨ₂ が発生する。このうちＨ₂ Ｏは、裸光
ファイバのＳｉＯ₂ と結合してシリカゲルを形成する。
シリカゲルがコア・クラッド界面に発生すると、界面で
の反射率が低下し、伝送損失増加の一因となる。Ｈ
₂ は、ガラスコアまたはガラスクラッドに吸収され、裸
光ファイバの伝送損失増加を招く。

【００１０】この発明は、光ファイバの損傷および伝送
損失の増加を防止することができる耐熱光ファイバの製
造方法を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の耐熱光ファイ
バの製造方法は、光ファイバ素線、光ファイバ心線、ま
たは光ファイバコード（単に光ファイバという）に張力
を与えた状態で加熱処理し、加熱処理により発生したプ
ラスチック被覆の熱分解ガスを除去しながらプラスチッ
ク被覆をか焼する。

【００１２】光ファイバに張力を与えるには、光ファイ
バを巻戻しリールから巻き戻すとともに巻取りリールに
巻き取りながら張力を与えることが好ましい。巻戻し速
度または巻取り速度を調節することにより、張力の大き
さを容易に調節することができる。張力の大きさは、裸
光ファイバの許容張力以下でなければならない。

【００１３】プラスチック被覆をか焼にするには、光フ
ァイバを加熱炉や管などに挿入したのちに、急激な酸化
反応を抑えた状態で加熱する。たとえば、窒素ガスにわ
ずかな酸素ガス（０．５〜１０％程度）を混合した雰囲
気で加熱する。酸素ガスが多量に含まれると、プラスチ
ック被覆は燃焼してほとんど焼失する。加熱温度は被覆
材によって異なるが、１００〜７００℃程度である。ま
た、加熱時間は１０〜６０sec 程度である。加熱によ
り、Ｈ₂ ＯにわずかなＨ₂ 、ＮＨ₃ 、シアンガスなどを
含む熱分解ガスが発生する。空気、窒素ガスなどを加熱
炉や管などに送り込んで、上記熱分解ガスをパージす
る。

【００１４】

【作用】プラスチック加熱か焼層は耐熱光ファイバに加
わる応力の一部を負担して、耐熱光ファイバを補強す
る。したがって、裸光ファイバにマイクロベンディング
が生じることはない。裸光ファイバの表面はプラスチッ
クか焼層で保護されているので、耐熱光ファイバを金属
管などに挿通する際に、摩擦や衝撃が加わっても裸光フ
ァイバに微小表面傷が生じることもない。また、２００
℃を超えるような高温に光ファイバケーブルがさらされ
ても、プラスチック被覆はプラスチックか焼層に改質し
ているので、分解ガスを発生することはない。

【００１５】か焼中に光ファイバに張力を加えているの
で、プラスチック被覆が収縮しても、裸光ファイバに圧
縮応力が加わることはない。また、か焼中にプラスチッ
ク被覆の熱分解ガスを空気などでパージするので、裸光
ファイバがＨ₂ ＯやＨ₂ を吸収することはない。

【００１６】

【実施例】温度計測用耐熱光ファイバの製造を実施例と
して説明する。図１は、耐熱光ファイバの製造装置の一
例を示している。図に示すように巻戻しリール１１およ
び巻取りリール１４との間に加熱装置２１および冷却装
置２６が配置されている。

【００１７】巻戻しリール１１は光ファイバ素線１を巻
き取っており、モーター１２により回転駆動される。巻
戻しリール１１は、光ファイバ素線１が加熱装置１７で
所要時間加熱されるように一定速度で光ファイバ素線１
を送り出す。

【００１８】巻取りリール１４はモーター１５で回転さ
れ、か焼された光ファイバ素線つまり耐熱光ファイバ２
を巻き取る。モーター１５の出力トルクがトルクセンサ
ー１７で検出され、検出されたトルクは張力制御装置１
９に出力される。張力制御装置１９は検出トルクに基づ
いて巻取りリール１４の回転速度を制御し、巻戻しリー
ル１１と巻取りリール１４との間の光ファイバ素線１ま
たは耐熱光ファイバ２に張力を与える。

【００１９】加熱装置２１は、加熱室２２内にヒーター
２３および分解ガスパージノズル２４が配置されてい
る。加熱装置２１は加熱室２２内を通過する光ファイバ
素線１を所要の温度に加熱し、か焼する。分解ガスパー
ジノズル２４にはファン３０から空気が、また窒素ガス
ボンベ３１から窒素ガスがそれぞれ供給され、分解ガス
を加熱室２２外に排出する。

【００２０】冷却装置２６は加熱装置２１に隣接してお
り、冷却室２７内には冷却窒素ガスと空気の混合ガスを
吹き込む冷却ノズル２８が配置されている。冷却ノズル
２８にはファン３０から空気が供給され、冷却室２７内
を通過するか焼された光ファイバ素線１を冷却する。

【００２１】上記のように構成された製造装置により、
温度計測用耐熱光ファイバを次のようにして作製した。
まず、外径０．４mm、長さ２０００m の石英系光ファイ
バ素線を加熱装置で１３０℃、１５sec 間加熱すると同
時に窒素ガスと空気の混合ガスで分解ガスを除去した。
光ファイバ素線の被覆は、ＵＶ硬化樹脂である。光ファ
イバ素線の送り速度は０．５m ／sec であり、張力は
１．０kgf であった。ついで、か焼した光ファイバ素線
を冷却して耐熱光ファイバを作製した。

【００２２】上記耐熱光ファイバを材質ＳＵＳ３１６、
外径１．８ mm ×内径１．４ mm 、長さ２０００m のス
テンレス管に振動挿通し、温度計測用光ファイバケーブ
ルを作製した。図２は、温度計測用光ファイバケーブル
６の一部を示している。図面に示すように、温度計測用
光ファイバケーブル６は耐熱光ファイバ２とステンレス
管７とからなっている。耐熱光ファイバ２は裸光ファイ
バ３がプラスチックか焼層４で被覆されている。また、
耐熱光ファイバ２はうねり（余長）８をもってステンレ
ス管７に挿入されている。この温度計測用光ファイバケ
ーブルを均熱炉に設置し、６７５℃の雰囲気温度を計測
した。その結果、温度誤差は±１．５℃であった。

【００２３】

【発明の効果】この発明の耐熱光ファイバの製造方法で
は、か焼中に光ファイバに張力を加えているので、プラ
スチック被覆が収縮しても、裸光ファイバに圧縮応力が
加わることはなく、裸光ファイバの曲がりの発生を防止
し、伝送損失の増加もない。また、か焼中にプラスチッ
ク被覆の熱分解ガスを窒素ガスと空気の混合ガスなどで
パージするので、裸光ファイバがＨ₂ ＯやＨ₂ を吸収す
ることはない。また、この発明の方法で製造された耐熱
光ファイバは、裸光ファイバの表面はプラスチックか焼
層で保護され、プラスチック被覆はプラスチック加熱か
焼層に改質されている。これらのことから、耐熱光ファ
イバの損傷および伝送損失の増加を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の耐熱光ファイバの製造方法を実施す
る装置の一例を示す装置構成図である。

【図２】この発明の方法で作製された耐熱光ファイバを
使用した温度計測用光ファイバケーブルの一部拡大断面
図である。

【符号の説明】

１ 光ファイバ素線 ２ 耐熱光ファイバ ３ 裸光ファイバ ４ プラスチックか焼層 ６ 耐熱光ファイバケーブル ７ 金属管 ８ 余長 １１ 巻戻しリール １２ モーター １４ 巻取りリール １５ モーター １７ トルクセンサー １９ 張力制御装置 ２１ 加熱装置 ２３ ヒーター ２４ 分解ガスパージノズル ２６ 冷却装置 ２８ 冷却ノズル ３０ ファン ３１ 窒素ガスボンベ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横井 清水 東京都中央区築地三丁目５番４号 日鐵溶 接工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバ素線、光ファイバ心線、また
   は光ファイバコードに張力を与えた状態で加熱処理し、
   加熱処理により発生したプラスチック被覆の熱分解ガス
   を除去しながらプラスチック被覆をか焼することを特徴
   とする耐熱光ファイバの製造方法。
2. 【請求項２】 光ファイバ素線、光ファイバ心線、また
   は光ファイバコードを巻戻しリールから巻き戻すととも
   に巻取りリールに巻き取りながら、両リール間で光ファ
   イバ素線、光ファイバ心線、または光ファイバコードに
   張力を与えてか焼する請求項１記載の耐熱光ファイバの
   製造方法。