JPH11116283A

JPH11116283A - 被覆光ファイバの製造方法

Info

Publication number: JPH11116283A
Application number: JP9279266A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Koaizawa; 久小相澤
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1997-10-14
Filing date: 1997-10-14
Publication date: 1999-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】低ヤング率のプライマリ層と高ヤング率のセ
カンダリ層が被覆された被覆光ファイバを、既存設備を
利用して、高速度で製造する。【解決手段】光ファイバ母材１を線引加熱炉２で加熱
溶融して光ファイバ３とし、該光ファイバ３上に硬化後
のヤング率が０．５ｋｇｆ／ｍｍ²以下であるプライマ
リ層用樹脂を塗布し硬化させてプライマリ層を形成し、
この上に硬化後のヤング率が３０ｋｇｆ／ｍｍ²以上で
あるセカンダリ層用樹脂を塗布し硬化させて第１セカン
ダリ層を形成した後巻取り、次いで別工程で更に前記セ
カンダリ層用樹脂を塗布し硬化させて第２セカンダリ層
を形成する。【効果】線引工程でのセカンダリ層（第１セカンダリ
層）の硬化時間が短縮され線引速度が向上する。プライ
マリ層がべたついても、その上に高ゲル分率の第１セカ
ンダリ層が被覆されるので巻取りが良好に行える。樹脂
塗布後の径が細くなるので、石英管の曇りが減少し硬化
効率が良くなるとともに、大型の光ファイバ母材の適用
が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低ヤング率のプラ
イマリ層と高ヤング率のセカンダリ層が被覆された被覆
光ファイバを、既存設備を利用して高速度で製造する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】石英ガラス製の光ファイバには、通常、
側圧による伝送ロスの増加を抑制するためにヤング率の
低いプライマリ層が被覆され、その外周に外部からの機
械的刺激を緩和するためにヤング率の高いセカンダリ層
が被覆されている。このような被覆光ファイバは、図１
に示すような工程により製造されている。すなわち、光
ファイバ母材１を線引加熱炉２で加熱溶融して光ファイ
バ３とし、この光ファイバ３を冷却筒４に通して冷却し
た後、被覆ダイス５に通してプライマリ層用樹脂を塗布
し、このプライマリ層用樹脂を硬化装置６にて硬化して
プライマリ層を形成し、次いで被覆ダイス７に通してセ
カンダリ層用樹脂を硬化装置８にて硬化してセカンダリ
層を形成して被覆光ファイバ９とし、その後、キャプス
タン10、ガイドプーリ11、ダンサーロール12を通過させ
てボビン13に巻取る方法である。図で14は光ファイバの
外径測定器である。前記硬化装置６、８としては、通
常、石英管の外周に紫外線（ＵＶ）ランプを配したもの
が用いられ、前記プライマリ層用樹脂、前記セカンダリ
層用樹脂はＵＶ光照射により硬化するＵＶ樹脂が用いら
れる。前記硬化装置の石英管内には窒素ガスを流して、
ＵＶ光照射により前記プライマリ層用樹脂、前記セカン
ダリ層用樹脂から蒸発する物質（ダスト）が石英管内面
に付着するのを防止する。窒素ガスの供給量は多い方が
望ましいが、多すぎると光ファイバが振動してしまうの
で、その窒素ガスの供給量は光ファイバが振動しない程
度に抑える必要がある。なお、前記ボビンに巻取られた
被覆光ファイバは、その後、例えば、光ファイバの信頼
性検査のためのスクリーニング工程、各光ファイバを識
別するための着色工程、被覆光ファイバの複数本を平行
に配したものに一括被覆を施して光ファイバテープとす
るテープ工程を経てケーブル化される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、光ファイバの需
要が急速に伸び、被覆光ファイバの生産性の向上が強く
望まれるようになった。ところで、図１に示した工程で
の被覆光ファイバの製造速度は、主にプライマリ層用樹
脂、セカンダリ層用樹脂の硬化速度により律されている
ため、従来線引き速度を高速化する際にはＵＶランプの
灯数を増やすことにより所定の照射量を確保して対応し
てきた。しかし、線引工程でのＵＶランプの灯数の増加
は、線引装置（線引タワー）の高さを高くするなどの設
備改造を要し大幅なコスト高になる。また現実的には、
線引装置の高さを高くすることで対応できる線引速度に
は上限があり、ある程度以上の高速化が難しいという問
題があった。

【０００４】そこで、プライマリ層とセカンダリ層を別
工程で被覆して線引速度を高める方法が提案されたが
（特開平７ー１７７４２号公報）、この方法は、シリコ
ン系の樹脂では可能であるが、現在主流となっているＵ
Ｖ樹脂による被覆、特に０．５ｋｇｆ／ｍｍ²程度とプ
ライマリ層のヤング率が低い場合は表面がベタついて巻
取れない、表面がベタついているとダストが多量に付着
して光ファイバの強度が低下する、などの問題がある。
この方法では、線引装置を２基要しコスト高になるなど
の問題がある。この他、プライマリ層を２回に分けて被
覆して、被覆層の厚さや硬さを均一化する方法が提案さ
れているが、この方法も、前記と同じ理由でプライマリ
層のヤング率が低い場合には適用できない。

【０００５】このようなことを踏まえ、本発明者等は、
プライマリ層のヤング率が低い場合にも適用でき、かつ
既設の線引装置を改造しなくてすむため低コストの、高
速線引が可能な方法について検討した。その結果セカン
ダリ層を２回に分けて被覆することにより、生産性を向
上させ得ることを知見し、さらに研究を進めて本発明を
完成させるに至った。本発明は、低ヤング率のプライマ
リ層と高ヤング率のセカンダリ層が被覆された被覆光フ
ァイバを、既存設備を利用して、高速度で製造する方法
の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
光ファイバ母材を線引加熱炉で加熱溶融して光ファイバ
とし、該光ファイバ上に硬化後のヤング率が０．５ｋｇ
ｆ／ｍｍ²以下であるプライマリ層用樹脂を塗布し硬化
させてプライマリ層を形成し、この上に硬化後のヤング
率が３０ｋｇｆ／ｍｍ²以上であるセカンダリ層用樹脂
を塗布し硬化させて第１セカンダリ層を形成した後巻取
り、次いで別工程で更に前記セカンダリ層用樹脂を塗布
し硬化させて第２セカンダリ層を形成することを特徴と
する被覆光ファイバの製造方法である。

【０００７】請求項２記載の発明は、第１セカンダリ層
の厚さを５μｍ以上で、かつ第１セカンダリ層と第２セ
カンダリ層の厚さの和の６０％以下とすることを特徴と
する請求項１記載の被覆光ファイバの製造方法である。

【０００８】請求項３記載の発明は、第２セカンダリ層
の塗布および硬化をスクリーニング工程と連続して行う
ことを特徴とする請求項１または２記載の被覆光ファイ
バの製造方法である。

【０００９】請求項４記載の発明は、第２セカンダリ層
の塗布および硬化を着色工程と連続して行うことを特徴
とする請求項１または２記載の被覆光ファイバの製造方
法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明において、プライマリ層の
ヤング率を０．５ｋｇｆ／ｍｍ²以下に規定する理由
は、０．５ｋｇｆ／ｍｍ²を超えると前記のプライマリ
層の伝送ロス増加の抑制効果が十分に得られないためで
ある。またセカンダリ層の第１層と第２層のヤング率を
３０ｋｇｆ／ｍｍ²以上に規定する理由は、３０ｋｇｆ
／ｍｍ²未満では、外部からの機械的刺激、つまり線引
装置のプーリーやダンサーとの接触、キャプスタンでの
側圧や摩擦、巻取中の光ファイバ同士の接触などに十分
対処できずに光ファイバの特性が悪化する恐れがあるた
めである。

【００１１】本発明では、線引工程で第１セカンダリ層
をセカンダリ層の所望の厚さより薄く被覆するが、こう
することで、次の効果が得られる。従来１０００ｍ／分が上限だった線引速度を２０００
ｍ／分程度にまで高速化できる。これは、線引工程で被
覆するセカンダリ層の厚さを薄くするので、被覆樹脂の
硬化時間が短縮されるためである。セカンダリ層の偏肉が従来の５．４μｍから３．７μ
ｍに改善される。これは、セカンダリ層を２回に分けて
被覆するため、１被覆あたりの被覆光ファイバと被覆ダ
イスのクリアランスが減少するためである。被覆に伴う伝送ロスの増加が従来の１．５５μｍにお
ける伝送損失が改善される。これは、セカンダリ層を第
１セカンダリ層と第２セカンダリ層の２回に分けて被覆
するので、１被覆あたりの被覆樹脂の硬化時の収縮力が
小さくなることと、第２セカンダリ層による収縮力は先
に被覆された第１セカンダリ層により緩和されること
と、偏肉の問題が改善されたことによると推察される。石英管の曇り量が減少し、長時間線引きが可能となる
ことにより、大型の光ファイバ母材を線引きすることが
可能となる。

【００１２】本発明では、第１セカンダリ層の厚さは、
５μｍ以上、セカンダリ層の全厚さ（第１セカンダリ層
と第２セカンダリ層の厚さの和）の６０％以下にするの
が望ましい。その理由は、第１セカンダリ層の厚さが５
μｍ未満では巻取り時に被覆層が変形し、これが後のス
クリーニング工程で断線の原因になるためであり、また
第１セカンダリ層の厚さがセカンダリ層の全厚さの６０
％を超えると被覆樹脂の硬化に時間が掛かり、硬化時間
が十分短縮されないためである。また被覆層の表面積が
増大して蒸発物が増えて石英管が曇り易くなるため長時
間の線引きには不向きであるからである。

【００１３】本発明では、第２セカンダリ層の樹脂の塗
布・硬化を別の工程、例えば、次工程以降のスクリーニ
ング工程や着色工程などと連続して行うことにより設備
増やスペース増によるコストアップが抑止される。これ
はスクリーニング工程や着色工程は線引きを伴う被覆光
ファイバの工程よりも低速であるため、第２セカンダリ
層の被覆工程を加えてもそれほど設備費が掛からないこ
とによる。

【００１４】

【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。（実施例１）図１に示した工程に従って、まず、光ファ
イバ母材１を線引加熱炉で加熱溶融して光ファイバと
し、この光ファイバを冷却後、プライマリ層用樹脂を塗
布・硬化させ（硬化後の径１９０〜２００μｍ）、次い
で第１セカンダリ層用樹脂を所望のセカンダリ層の厚さ
より薄く、塗布硬化させて巻取った。第１セカンダリ層
の厚さは種々に変化させた。線引速度は第１セカンダリ
層の各厚さ毎に変化させた。線引は１２時間連続して行
った。次に、第２セカンダリ層の塗布・硬化を、図２に
示すように、スクリーニング工程と連続して行った。す
なわち、線引工程で得られた被覆光ファイバ９をボビン
13から供給して、被覆ダイス17および硬化装置18に通し
て塗布・硬化を行って外径が２５０μｍの被覆光ファイ
バ19を得た。次いで、スクリーニング工程にて品質を検
査した後、ボビン13に巻取った。図で15は押さえロー
ル、16はダンサーである。セカンダリ層には、ウレタン
アクリレート系のＵＶ樹脂を用いた。被覆樹脂の硬化に
用いたＵＶランプの灯数は、スクリーニング速度及び第
１セカンダリ層と第２セカンダリ層の厚さに応じて適正
に選択した。

【００１５】各被覆光ファイバの製造における、線引の
最高速度、石英管の曇り具合、スクリーニングでの断線
状況を調べた。比較のため、セカンダリ層の全ての厚さ
を線引工程で被覆する従来法、およびセカンダリ層を被
覆しない場合についても同様の試験、調査を行った。結
果を表１に示す。なお、スクリーニングの結果は、断線
の程度が通常レベルのものを○、通常より少し悪いレベ
ル（実用可能な程度）のものを△、通常よりかなり悪い
レベルのものを×で示した。石英管の曇りは、１２時間
稼動後の石英管にＵＶ光を透過させ透過比率が８０％以
上のものを○、８０％未満７０％以上のものを△、７０
％未満のものを×で示した。これは、通常ＵＶランプは
初期照度の７０％となる照度まで使用することを根拠に
して決めた。

【００１６】

【表１】

【００１７】表１より明らかなように、本発明例のNo.1
〜6 は、線引速度を速くでき、スクリーニングでの断線
が少なく、また石英管の曇りが少なかった。これによ
り、高品質の被覆光ファイバを高速度で生産できること
が示された。中でも第１セカンダリ層の厚さが５μｍ以
上、セカンダリ層全厚さの６０％以下のもの（No.3〜5)
は線引速度を特に速くでき、石英管の曇りも極めて少な
かった。No.6は第１セカンダリ層が３μｍと薄いため２
０００ｍ／分を超える高速度で線引きできたが、巻取り
の際に第１セカンダリ層厚さが若干変動して、スクリー
ニングで若干断線があった。なお、石英管の曇りは第１
セカンダリ層の厚さが６０％を切ったところで大幅に改
善された。また第１セカンダリ層のゲル分率は９５％
で、べたつきなどは全く認められなかった。これに対
し、従来例のNo.7は、セカンダリ層の全てを線引工程で
被覆したもので、線引速度が遅くなり、かつ石英管の曇
りも多かった。またNo.8は、線引工程でセカンダリ層を
被覆しなかったため、表面のプライマリ層がべたついて
巻取れなかった。

【００１８】厚さが５μｍ以上セカンダリ層全厚さの６
０％以下の第１セカンダリ層の体積は、セカンダリ層全
体の体積の１５〜２５％になり、この樹脂量の硬化に要
するＵＶランプ数は凡そ１灯分に相当する。従って、速
度を上げなければ、ＵＶランプ１灯分のスペース（高
さ）を減らせるということになる。

【００１９】（実施例２）線引速度を１２００ｍ／分に
した他は、実施例１と同じ工程に従って、被覆光ファイ
バを製造した。ここで、セカンダリ層の厚さは種々に変
えた。１２時間連続製造後における第１セカンダリ層の
ゲル分率を調べた。結果を表２に示す。

【００２０】

【表２】（注）☆比較例。線引速度：１２００ｍ／分。

【００２１】表２より明らかなように、本発明例のNo.9
〜13は、第１セカンダリ層を途中まで被覆するため、石
英管の曇りが少なく、９３％以上の高いゲル分率が得ら
れた。第１セカンダリ層の厚さが薄いほどゲル分率が上
昇し、セカンダリ層の全厚さの６０％以下のもの(No.11
〜13) は、ゲル分率が９５％となり十分硬化しているこ
とが示された。No.9,10 のゲル分率は No.11〜13に比べ
て若干低いが、第２セカンダリ層の塗布・硬化時に９５
％に達する。これに対し、比較例のNo.14 は、被覆径が
太いため石英管が曇り、ＵＶ光が十分照射されず、ゲル
分率が低下した。以上、セカンダリ層の全厚さが３０μ
ｍの場合について説明したが、本発明は、セカンダリ層
の全厚さが３０μｍより厚い場合でも薄い場合でも、同
様の効果が得られる。

【００２２】第２セカンダリ層の塗布・硬化を着色工程
と連続して行う場合の例を図３を参照して説明する。線
引工程で得られた被覆光ファイバ９をボビン13から供給
して、被覆ダイス17および硬化装置18に通してセカンダ
リ層用樹脂の塗布・硬化を行って外径が２５０μｍの被
覆光ファイバを得た。その後、着色ダイス21にて有色樹
脂を塗布し、前記樹脂を２個の硬化装置22を通して硬化
させ、ボビン13に巻取る。なお、着色工程は線速が比較
的遅いのでＵＶランプは１灯で十分足りる。スクリーニ
ング工程も同様である。

【００２３】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明では、線引
工程では第１セカンダリ層のみ被覆を行い、該第１セカ
ンダリ層を所望のセカンダリ層厚さよりも薄く被覆する
ので、線引工程でのセカンダリ層（第１セカンダリ層）
の硬化時間が短縮され線引速度が向上する。またプライ
マリ層がべたついても、その上に高ゲル分率の第１セカ
ンダリ層が被覆されるので巻取りが良好に行える。また
樹脂塗布後の径が細くなるので、石英管の曇りが減少し
硬化効率が良くなるとともに、大型の光ファイバ母材の
適用が可能になる。第１セカンダリ層の厚さを、５μｍ
以上セカンダリ層の全厚さの６０％以下に規定すること
により、特に優れた特性が得られる。第２セカンダリ層
の塗布・硬化をスクリーニング工程または着色工程など
の別工程と連続して行うことにより、設備投資は少なく
てすむため、装置増設などによるコストアップが回避さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】線引工程の説明図である。

【図２】第２セカンダリ層の被覆をスクリーニング工程
と連続させて行う方法の説明図である。

【図３】第２セカンダリ層の被覆を着色工程と連続させ
て行う方法の説明図である。

【符号の説明】

１光ファイバ母材２線引加熱炉３光ファイバ４冷却筒５プライマリ層の被覆ダイス６プライマリ層の硬化装置７第１セカンダリ層の被覆ダイス８第１セカンダリ層の硬化装置９被覆光ファイバ 10 キャプスタン 11 ガイドプーリ 12 ダンサーロール 13 ボビン 14 光ファイバの外径測定器 15 押さえロール 16 ダンサー 17 第２セカンダリ層の被覆ダイス 18 第２セカンダリ層の硬化装置 19 被覆光ファイバ 21 着色ダイス 22 着色光ファイバの硬化装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバ母材を線引加熱炉で加熱溶融
して光ファイバとし、該光ファイバ上に硬化後のヤング
率が０．５ｋｇｆ／ｍｍ²以下であるプライマリ層用樹
脂を塗布し硬化させてプライマリ層を形成し、この上に
硬化後のヤング率が３０ｋｇｆ／ｍｍ²以上であるセカ
ンダリ層用樹脂を塗布し硬化させて第１セカンダリ層を
形成した後巻取り、次いで別工程で更に前記セカンダリ
層用樹脂を塗布し硬化させて第２セカンダリ層を形成す
ることを特徴とする被覆光ファイバの製造方法。
【請求項２】第１セカンダリ層の厚さを５μｍ以上
で、かつ第１セカンダリ層と第２セカンダリ層の厚さの
和の６０％以下とすることを特徴とする請求項１記載の
被覆光ファイバの製造方法。
【請求項３】第２セカンダリ層の塗布および硬化をス
クリーニング工程と連続して行うことを特徴とする請求
項１または２記載の被覆光ファイバの製造方法。
【請求項４】第２セカンダリ層の塗布および硬化を着
色工程と連続して行うことを特徴とする請求項１または
２記載の被覆光ファイバの製造方法。