JPH10297942A - 冷却ステージによって分けられる少なくとも2つのファイバコーティング硬化ステージを有するファイバの硬化方法及び装置 - Google Patents
冷却ステージによって分けられる少なくとも2つのファイバコーティング硬化ステージを有するファイバの硬化方法及び装置Info
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Abstract
イバコーティング硬化ステージを含む、コーティングさ
れたファイバを硬化するための方法と装置を提供する。 【解決手段】 二つのファイバコーティング硬化ステー
ジ14,16の一つが、コーティングされたファイバに
応答して部分硬化されたファイバを提供し、他の一つ
は、冷却された部分硬化されたコーティングされたファ
イバに応答して硬化されたファイバをさらに提供する。
冷却ステージ18は二つのファイバコーティング硬化ス
テージの間に配置され、部分硬化されたコーティングさ
れたファイバに応答する。ファイバの上のコーティング
材料を照射することによって硬化反応を引き起こし、そ
れから硬化工程の大部分において発生する熱を能動的に
除去し、材料を再び照射して、できるだけ高い速度で反
応を達成するものである。
Description
るための装置に関し、さらに特定すれば、光ファイバの
線引き、冷却、コーティング、及び硬化を含むファイバ
を製造するための装置に関する。
めの多くの様々な方法、および光ファイバの線引き、冷
却、コーティング、及び硬化を行うための様々な方法が
存在する。例えば、本発明者に発行された米国特許第5
092264号は、ファイバのコーティングに投入され
る熱を減らすことを目的として、紫外線(UV)硬化ラ
ンプによってファイバに照射される輻射線の赤外線部分
をろ過するための装置を記載している。この装置は、U
V硬化ランプが放射されるときにファイバが通過するU
V硬化ランプの内部に置かれた二重壁石英中央管からな
る。管の環状間隙は赤外線部分を吸収するために水で満
たされ、こうして、コーティングを他の方法で行う場合
よりも低温に保つことによって硬化過程を潜在的に速め
る。
nc.およびIwasaki Electric C
o.は、UV照射装置用の「低温」反射器すなわちミラ
ーを提供している。反射器は、硬化中にファイバコーテ
ィングに向けられる輻射線の赤外線部分を減らす。これ
は、赤外線部分ではなく所望のUV部分を反射する蒸着
層で被覆されたミラーによって達成される。
るUV硬化可能なコーティングは、コーティングがある
温度以上にあるときには完全に硬化しないことが、光フ
ァイバの製造中にわかっている。したがって、光ファイ
バコーティングを硬化するためにどんなに多くのUVラ
ンプ硬化ステージが使用されても、光ファイバコーティ
ングは、それがある高温にあるときには完全には硬化さ
れない。コーティングの特性は、より低い温度で硬化さ
れるときには向上することもわかった。光ファイバコー
ティングを硬化するために使用されるUVランプは、高
輝度のUVおよび赤外(FR)輻射線の吸収によってコ
ーティングの温度を上げるので、コーティング温度を制
御することは困難である。さらに、コーティング硬化過
程は(熱を発生する)発熱反応である。
吸収される過剰UVエネルギーと、アクリレート架橋反
応自体の発熱の性質との両方から、コーティングが非常
に熱くなる。この理由で、工業的適用においてこれらの
方法から実現される有為な利点はほとんどなかった。
ects of Cure Temperature
on the Thermomechanical P
roperties of UV Curable C
oatings」と題する論文は、所望のコーティング
硬化レベルの進展が高い温度によってどのように遅くな
るかを記載している。従来の技術は、より完全な硬化を
もたらすためのUV硬化ステージ間の冷却媒体を記載し
ていない。
つのファイバコーティング硬化ステージと一つの冷却ス
テージを含む、コーティングされたファイバを硬化する
ための方法及び装置を提供する。
化ステージは、コーティングされたファイバに応答して
部分硬化されたコーティングされたファイバを提供し、
冷却された部分硬化されたコーティングされたファイバ
にさらに応答して硬化されたコーティングされたファイ
バをさらに提供する。
ングされたファイバに応答して冷却され部分硬化された
コーティングされたファイバを提供する。
成可能にし、コーティングのゲル化点に到達し、それか
ら反応熱と第一UVランプから吸収される熱を能動的に
除去するための、UV硬化ランプを構成するための方法
を提供する。これに、コーティングの硬化を完全にする
ための追加UV露光が続く。この利点は、非常に高い線
引き速度においてもコーティングの完全な硬化ができる
ことである。最適の効果を得るには、能率的なファイバ
冷却管が必要である。
の間で光ファイバから熱を除去するので、連続するUV
硬化ステージにおける硬化によって、光ファイバコーテ
ィングは完全に硬化する。この方法は、光ファイバにコ
ーティングを付着させるステップ、コーティングされた
光ファイバを、コーティングを大部分硬化させる第一U
V硬化ステージに通すステップ、部分硬化されたコーテ
ィングされた光ファイバを、光ファイバとコーティング
との温度を低下させる冷却管に通すステップ、それから
光ファイバを後続のUV硬化ステージに通すステップを
含む。
程中のコーティングの加熱防止を探求するものではな
い。そうではなく、本発明は、ファイバの上のコーティ
ング材料を照射することによって硬化反応を引き起こ
し、それから硬化工程の大部分において発生する熱を能
動的に除去し、そして材料を再び照射して、できるだけ
高い速度で反応を達成することを探求するものである。
V硬化ステージのいくつかを除去することができる。こ
れは、追加のUV硬化ステージの使用とこれに付随する
設備費が要らないという費用上の利益をもたらす。さら
にまた、UV硬化ランプの様々な構成部分の交換に伴う
維持費が節減される。また、線引き速度を高めることが
できることが本発明のもう一つの利点である。
されたファイバの硬化が、完全に、しかも周知の従来技
術による取組み方において必要なものより少ないUVラ
ンプで達成可能なことである。
ついて、下記の説明に関連する図1〜4を含む図面(縮
尺通りではない)を参照することによって理解されよ
う。
たファイバ製造用装置を示す。最も広い意味では、本発
明は、少なくとも二つのファイバコーティング硬化ステ
ージ14、16と一つの冷却ステージ18とを含む、コ
ーティングされたファイバFを硬化するための全体が1
2として示された改善されたUV硬化ステージをもたら
す、方法および装置とからなる。
バコーティング硬化ステージ14、16は、コーティン
グされたファイバFに応答して、F1として一般的に示
した部分硬化されたコーティングされたファイバを提供
し、またF2として一般的に示した冷却された部分硬化
されたコーティングされたファイバにさらに応答して、
一般的にF3として示された硬化されたコーティングさ
れたファイバをさらに提供する。
ティングされたファイバF1に応答して冷却された部分
的に硬化されたコーティングされたファイバF2を提供
する。
は、一つまたは複数のUV硬化ランプを有する。ファイ
バコーティング硬化ステージ16は、16(a)、16
(b)で示す一つまたは複数のUV硬化ランプを有す
る。少なくとも二つのファイバコーティング硬化ステー
ジ14、16の各々は、15、17として一般的に示さ
れた少なくとも1インチのスペースで冷却ステージ18
から分離されている。少なくとも1インチのスペース1
5、17は、大気冷却のために完全に大気に開放されて
いる。少なくとも1インチのスペース15では、摂氏1
00〜110度の範囲にあり、1インチのスペース17
では摂氏60度以下である。二次UV硬化ランプ16
(a)、16(b)の各々が互いに少なくとも1インチ
のスペースで分離されている実施形態も企図される。
た、冷却管20、一次コータ22、一次UV硬化ランプ
24を有する一次UV硬化ステージ、および二次コータ
26も含み、これらは同技術分野ではすべて周知であ
る。図示するように、改善されたUV硬化ステージ12
は、コーティングされたファイバFを提供する二次コー
タ26の後に位置している。しかしながら、本発明の適
用範囲はこのような実施形態のみに限られることを意図
するものではない。後で論考するように、図3では、改
善されたUV硬化ステージ12が一次コータ22と二次
コータ26との間にも位置する別の実施形態が示されて
いるからである。
を、30として一般的に示した能動冷却管として示す。
能動冷却管30は、図2において矢印で一般的に示すよ
うに、冷却ガスが通過する管壁34を有する中空管32
である。冷却ガスは、部分硬化されたコーティングされ
たファイバF1から中空管32の管壁34への熱伝達媒
体として作用する。冷却ガスがヘリウムであるが、本発
明の適用範囲は、この特定のガスに厳密に限定する意図
はない。図示するように、能動冷却管30は、全体が4
0で示された細い開口で連結された全体が38で示され
た熱伝達金属本体中の、全体が36で示された一連の円
筒形中空孔からなる。円筒形中空36と細い開口40の
列は、部分硬化されたコーティングされたファイバF1
がたどる経路を形成する。図2aに示すように、円筒形
中空36の列は、冷却ガスによって部分硬化されたコー
ティングされたファイバF1から除去される熱を吸収す
るための熱伝達金属38の表面積を増加するように、機
械加工されたフィンガ42を有する。冷却ガスが通過す
る円筒形中空36と細い開口40の列は、冷却ガスの流
れに乱流を生じさせ、これによって、部分硬化されたコ
ーティングされたファイバF1と中空管30の管壁34
との間の熱伝達効率を向上させる。
UV一次硬化ステージを有する改善されたUV硬化ステ
ージの、別の一実施形態を示す。図1と図3では、両方
の図において類似である要素には類似の参照番号を付け
た。改善されたUV一次硬化ステージ50は、少なくと
も二つのファイバコーティング硬化ステージ14’、1
6’と一つの冷却ステージ18’とを有する。少なくと
も二つのファイバコーティング硬化ステージの一つは一
次コータ22からの一次コーティングされたファイバに
応答して、部分硬化された一次コーティングされたファ
イバを提供する。冷却ステージは、部分硬化された一次
コーティングされたファイバF1’に応答して冷却され
た部分硬化された一次コーティングされたファイバを提
供する。少なくとも二つのファイバコーティング硬化ス
テージの他の一つは、冷却された部分硬化された一次コ
ーティングされたファイバに応答して、硬化された一次
コーティングされたファイバを二次コータ26に送る。
ィング硬化ステージ62、64を有する、全体が60で
示された改善された硬化ステージの別の一実施形態を示
す。この実施形態では、図1〜3の能動冷却ステージ1
8が、全体がF1”で示された部分硬化されたコーティ
ングされたファイバを冷却するための、76で一般的に
示した少なくとも一つの1インチのスペースの二つのフ
ァイバコーティング硬化ステージ62、64間の分離に
よって置き換えられている。
化ステージの一方62は、二つの二次UV硬化ランプ6
6、68を含む。少なくとも二つのファイバコーティン
グ硬化ステージの他の一方64は、三つの二次UV硬化
ランプ70、72、74を含む。少なくとも1インチの
スペース76は大気に完全に開放されている。二次UV
硬化ランプ66、68、70、72、74の各々が互い
に少なくとも1インチのスペースで分離されている実施
形態も企図される。
硬化ステージ60は、UVランプ66、68、70、7
2、74を、これらのランプの間に距離があるように位
置づけることからなる。この距離は1インチまたはそれ
以上であってもよい。ランプ66、68とランプ70、
72、74との間のスペースは、大気に完全に開放され
てもよく、または図3における冷却デバイス30などの
冷却デバイスによって部分的に充填されてもよい。
0、72、74は、UV照射の間にコーティングから熱
を逃がすことを目的として故意に分離される。図4にお
けるUVランプ66、68、70、72、74の分離な
らびに図1〜3における能動冷却デバイス18の挿入
は、硬化反応の速度と効率とを向上させる。能動冷却管
18は、ファイバまたはコーティングからの熱伝達効率
を改善するために、冷却ガスの乱流を増加するように設
計されている。
ら明らかにされた目的が効率的に達成されることが理解
されよう。また、本発明の範囲を逸脱することなく、上
述の構造においていくつかの変更を行うことができ、上
記の説明に含まれ添付の図面に示された内容はすべて、
表示例としてのもので、限定することを意味するもので
はないと解釈すべきである。
発明の一般的特徴と特定の特徴のすべてと、語法から見
て本発明の範囲内に入ると言える本発明の範囲の全ステ
ートメントを網羅することを意図することを、理解すべ
きである。
態を示す図である。
を示す図である。
形態を示す図である。
の実施形態を示す図である。
Claims (25)
- 【請求項1】 コーティングされたファイバ(F、
F’、F”)に応答して部分硬化されたコーティングさ
れたファイバ(F1、F1’、F1”)を提供し、冷却さ
れた部分硬化されたコーティングされたファイバ
(F2、F2’、F2”)にさらに応答して硬化されたコ
ーティングされたファイバ(F3、F3’、F3”)をさ
らに提供する、少なくとも二つのファイバコーティング
硬化ステージ(12、14、14’、16、16’、1
6(a)、16(b)、62、64、66、68、7
0、72、74)と、 部分硬化されたコーティングされたファイバ(F1、
F1’、F1”)に応答して冷却された部分硬化されたコ
ーティングされたファイバ(F2、F2’、F2”)を提
供する、冷却ステージ(18、18’)とを含むコーテ
ィングされたファイバ(F、F’、F”)を硬化するた
めの装置(10)。 - 【請求項2】 冷却ステージ(18、18’)が能動冷
却管(30)を含む請求項1に記載の装置(10)。 - 【請求項3】 能動冷却管(30)が、冷却ガスが通過
する管壁(34)を有する中空管(32)である、請求
項2に記載の装置。 - 【請求項4】 冷却ガスが、部分硬化されたコーティン
グされたファイバ(F1、F1’、F1”)から中空管
(32)の管壁(34)への熱伝達媒体として作用す
る、請求項3に記載の装置(10)。 - 【請求項5】 冷却ガスがヘリウムである請求項4に記
載の装置(10)。 - 【請求項6】 能動冷却管(30)が、狭い開口(4
0)によって連結された熱伝導金属本体(38)中の円
筒形中空(36)の列からなる、請求項2に記載の装置
(10)。 - 【請求項7】 円筒形中空(36)と狭い開口(40)
の列が、部分硬化されたコーティングされたファイバ
(F1、F1’、F1”)のたどる経路を形成する、請求
項6に記載の装置(10)。 - 【請求項8】 円筒形中空(36)の列が、冷却ガスに
よって部分硬化されたコーティングされたファイバ(F
1、F1’、F1”)から除去される熱を吸収するための
金属の表面積を増加するように機械加工されたフィンガ
(42)を有する、請求項7に記載の装置(10)。 - 【請求項9】 冷却ガスが通過する円筒形中空(36)
と狭い開口(40)の列が、冷却ガスの流れに乱流を生
じさせ、これによって、部分硬化されたコーティングさ
れたファイバ(F1、F1’、F1”)と中空管(32)
の管壁(34)との間の熱伝達効率を向上させる、請求
項7に記載の装置(10)。 - 【請求項10】 前記の少なくとも二つのファイバコー
ティング硬化ステージ(12,14、14’、16、1
6’、16(a)、16(b))の各々が、少なくとも
1インチのスペース(15、15’、17、17’)で
冷却ステージ(18)から分離されている、請求項1に
記載の装置(10)。 - 【請求項11】 前記の少なくとも1インチのスペース
(15、15’、17、17’)が大気に完全に開放さ
れている、請求項10に記載の装置(10)。 - 【請求項12】 冷却ステージ(18)が、前記の少な
くとも二つのファイバコーティング硬化ステージ(1
2、14、14’、16、16’、16(a)、16
(b)、62、64、66、68、70、72、74)
の間に少なくとも1インチのスペース(15、15’、
17、17’、76)を含む、請求項1に記載の装置
(10)。 - 【請求項13】 前記の少なくとも1インチのスペース
(15、15’、17、17’、76)が大気に完全に
開放されている、請求項12に記載の装置(10)。 - 【請求項14】 前記の少なくとも二つのファイバコー
ティング硬化ステージ(12、14、14’、16、1
6’、16(a)、16(b)、62、64、66、6
8、70、72、74)が、コーティングされたファイ
バ(F1、F1’、F1”)または冷却された部分硬化さ
れたコーティングされたファイバ(F1、F1’、
F1”)のいずれにも紫外線を照射する紫外線ランプで
ある、請求項1に記載の装置(10)。 - 【請求項15】 二次コーティングされたファイバ(F
1、F1”)を提供するための二次コータ(26)と、 二次コーティングされたファイバ(F、F”)に応答し
て部分硬化された二次コーティングされたファイバ(F
1、F1”)を提供し、冷却された部分硬化された二次コ
ーティングされたファイバ(F2、F2”)にさらに応答
して、硬化されたコーティングされたファイバ(F3、
F3”)をさらに提供する、少なくとも二つのファイバ
コーティング硬化ステージ(12、14、14’、1
6、16’、16(a)、16(b)、62、64、6
6、68、70、72、74)と、 部分硬化された二次コーティングされたファイバ
(F1、F1”)に応答して冷却された部分硬化された二
次コーティングされたファイバ(F2、F2”)を提供す
る冷却ステージ(18)とを含む、ファイバを製造する
ための装置(10)。 - 【請求項16】 一次コーティングされたファイバ(F
1’)を提供するための一次コータ(22)と、 一次コーティングされたファイバ(F’)に応答して部
分硬化された一次コーティングされたファイバ
(F1’)を提供し、冷却された部分硬化された一次コ
ーティングされたファイバ(F2’)にさらに応答して
硬化された一次コーティングされたファイバ(F3’)
をさらに提供する、少なくとも二つのファイバコーティ
ング硬化ステージ(14’、16’)と、 部分硬化された一次コーティングされたファイバ
(F1’)に応答して冷却された部分硬化された一次コ
ーティングされたファイバ(F2’)を提供する冷却ス
テージ(18’)とをさらに含む、請求項15に記載の
装置(10)。 - 【請求項17】 部分硬化されたコーティングされたフ
ァイバ(F1、F1’、F1”)から管壁(34)への熱
伝達媒体として作用する冷却ガスが通過する、管壁(3
4)を有する中空管(32)と、 部分硬化されたコーティングされたファイバ(F1、
F1’、F1”)がたどる経路を形成する狭い開口(4
0)で連結された、熱伝導金属本体(38)中の円筒形
中空(36)の列と、 冷却ガスによって部分硬化されたコーティングされたフ
ァイバ(F1、F1’、F1”)から除去される熱を吸収
するための管壁(34)の表面積を増加するように、円
筒形中空(36)の列中に機械加工されたフィンガ(4
2)とを含む、部分硬化されたコーティングされたファ
イバ(F1、F1’、F1”)を冷却するための能動冷却
管(30)。 - 【請求項18】 冷却ガスがヘリウムである請求項17
に記載の能動冷却管(30)。 - 【請求項19】 冷却ガスが通過する円筒形中空(3
6)と狭い開口(40)の列が、冷却ガスの流れに乱流
を生じさせ、これによって、部分硬化されたコーティン
グされたファイバ(F1、F1’)と中空管(32)の管
壁(34)との間の熱伝達効率を向上させる、請求項1
8に記載の能動冷却管(30)。 - 【請求項20】 前記の少なくとも二つのファイバコー
ティング硬化ステージの一つ(12、14、14’、6
2、66、68)が、コーティングされたファイバ
(F、F’、F”)に応答して部分硬化されたコーティ
ングされたファイバ(F1、F1’、F1”)を提供し、
前記の少なくとも二つのファイバコーティング硬化ステ
ージの他の一つ(12、16、16’、16(a)、1
6(b)、64、70、72、74)が、さらに冷却さ
れた部分硬化されたコーティングされたファイバ
(F2、F2’、F2”)に応答して硬化されたコーティ
ングされたファイバ(F3、F3’、F3”)を提供する
請求項1に記載の装置(10)。 - 【請求項21】 コーティングされたファイバ(F、
F’、F”)を第一ファイバコーティング硬化ステージ
(12、14、14’、62、66、68)に提供する
ステップと、 コーティングされたファイバ(F、F’、F”)を第一
ファイバコーティング硬化ステージ(12、14、1
4’、62、66、68)によって部分硬化して部分硬
化されたコーティングされたファイバ(F1、F1’、F
1”)を提供するステップと、 部分硬化されたコーティングされたファイバ(F1、
F1’、F1”)を冷却ステージ(15、15’、17、
17’、18、18’、76)によって冷却して冷却さ
れた部分硬化されたコーティングされたファイバ
(F2、F2’、F2”)を提供するステップと、 冷却された部分硬化されたコーティングされたファイバ
(F2、F2’、F2”)を第二ファイバコーティング硬
化ステージ(12、16、16’、16(a)、16
(b)、64、70、72、74)によって硬化して硬
化されたコーティングされたファイバ(F3、F3’、F
3”)を提供するステップを含む、コーティングされた
ファイバ(F、F’、F”)を硬化するための方法。 - 【請求項22】 コーティングされたファイバ(F、
F’、F”)を第一ファイバコーティング硬化ステージ
(12、14、14’、62、66、68)に提供する
ステップが、二次コータ(26)から第一ファイバコー
ティング硬化ステージ(12、14、14’、62、6
6、68)にコーティングされたファイバ(F、F’、
F”)を含む、請求項21に記載の方法。 - 【請求項23】 コーティングされたファイバ(F’)
を第一ファイバコーティング硬化ステージ(14’)に
提供するステップが、一次コータ(22)から第一ファ
イバコーティング硬化ステージ(14’)にコーティン
グされたファイバ(F’)を提供するステップを含む、
請求項21に記載の方法。 - 【請求項24】 冷却された部分硬化されたコーティン
グされたファイバ(F2’)を第二ファイバコーティン
グ硬化ステージ(16’)によって硬化するステップ
が、硬化されたコーティングされたファイバ(F3’)
を二次コータ(26)に提供するステップを含む、請求
項23に記載の方法。 - 【請求項25】 前記の少なくとも二つのファイバコー
ティング硬化ステージの各々(62、64、66、6
8、70、72、74)が少なくとも1インチのスペー
ス(76)によって分離されている、請求項1に記載の
装置(10)。
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