JPS62162651A - 熱可塑性樹脂被覆光フアイバの製造方法およびその製造装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は熱可塑性樹脂被覆光ファイバの製造方法および
その装置、さらに詳細には、光ファイバ母材より線引き
された光ファイバに高速で熱可塑性樹脂被覆を行う方法
およびその装置に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

光通信用ガラスファイバ（以下光ファイバという）は０
．１ｍｍφ程度の極めて細いガラス繊維であるため、光
ファイバ母材の加熱紡糸（以下線引きという）後、固体
との接触により容易に表面傷が発生し、この表面傷が応
力集中源になって簡単に破断することが知られている。

このため、線引き工程には、線引き直後に少なくとも一
層のプラスチック被覆を施す工程が含まれる。この光フ
ァイバ被覆材料としては熱硬化性樹脂を被覆するのが一
般的であるが、最近熱可塑性樹脂を被覆することも研究
されるようになってきている。

このように光ファイバに熱可塑性樹脂を被覆する場合に
は、通常押し出し被覆が行われる。

線材の押し出し被覆は、一般的にも行われており、また
被覆後の溶融状態にある熱可塑性樹脂被ｖＪ、層の急冷
、徐冷などの熱処理のために液体を冷媒として使用する
方法も一般に行われている。特に、線材の走行速度（線
速）の増加に伴い、これらの熱処理を効率的に行うこと
は製品の高品質化、製造ラインの短縮化などのために極
めて重要である。ここで、従来の金属線押し出し被覆に
おいては金属線が固体、たとえば押し出し機クロスヘッ
ド等に接触しても、また張力（すなわち伸び）がスヘッ
ド入口においては、該金属線とほぼ同径の細孔を通過さ
せることによりガイドし、また押し出し被覆後の熱処理
工程においては、通常数百ｇの張力を加えることにより
水撒などによる振動の防止を図り、さらに細径のブーり
を複数回通過させることにより冷却液体の遠心力による
飛散を利用した乾燥などが行われている。

このような金属線被覆層の熱処理（特に急冷）技術は、
そのまま光ファイバ押し出し被覆には適用することはで
きない。その主な要因は、光ファイバの破断特性および
光伝送媒体としての光学的特性にある。前述のように光
ファイバには表面傷が発生しやすく、このため線引きか
ら押し出し被覆された熱可塑性樹脂の少なくとも表面が
冷却固化するまでの間は、光ファイバが該熱可塑性樹脂
以外のもの、特に固体と接触するのを避ける必要がある
。また、上記線引きから被覆冷却固化後バに加わり、光
ファイバの伸びを引き起こし、この伸びが被覆冷却固化
後も維持される場合、光ファイバの微小な曲がり　（マ
イクロベンディング）のために光伝送損失が増加する虞
があった。

このように光ファイバ押し出し被覆においては固体によ
るガイドおよび過大な張力負荷を避けねばならないとい
う制約条件があり、この制約条件下において、振動防止
、充分な冷却を行う必要がある。

また、金属押し出し被覆ラインは、通常横型で行われて
おり、たとえば横型水槽内を走行させる方法が使用され
ているが、光ファイバ線引きに重力を利用するため本質
的に縦型にならざるを得す、したがって、水槽などもそ
のまま光ファイバ押し本発明は以上の点に鑑みなされた
ものであり、光ファイバ母材を線引きして製造した光フ
ァイバに溶融状態の熱可塑性樹脂を被覆し、冷却して被
覆光ファイバを製造する際、前記光ファイバの振動防止
、張力抑制を行うことによって、高速で熱可塑性樹脂被
覆光ファイバを製造する方法およびその製造装置を提供
することを目的とするものである。

したがって、本発明による熱可塑性樹脂被覆光ファイバ
の製造方法は、光ファイバ母材を加熱紡糸して得られる
光ファイバを張力をかけたまま連続して熱可塑性樹脂を
被覆し、巻き取る熱可塑性樹脂被覆光ファイバの製造方
法において、前記光ファイバに溶融状態の熱可塑性樹脂
を被覆する工程、前記被覆された溶融熱可塑性樹脂層表
面を冷却して硬化させる工程、前記表面硬化した被覆を
有する光ファイバをガイドを通過させることによりその
振動を抑制する工程、前記光ファイバに被覆された熱可
塑性樹脂層を所望温度に冷却する工程を含むことを特徴
とするものである。

また、本発明による熱可塑性樹脂被覆光ファイバ製造装
置によれば、光ファイバ母材を加熱紡糸して光ファイバ
を生成するための光ファイバ紡糸装置部と、前記紡糸さ
れた光ファイバに溶融状態の熱可塑樹脂を被覆する被覆
装置部と、前記光ファイバに被覆された溶融状態の熱可
塑性樹脂層表面を冷却する表面冷却装置部と、この表面
冷却装置部を通過した被覆光ファイバの振動を抑制する
ためのガイド部と、前記振動を抑制された被覆光ファイ
バの前記被覆を所定温度に冷却するための冷却装置部と
、形成された被覆光ファイバを巻き取るための装置部を
備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、溶融された熱可塑性樹脂を光ファイバ
に被覆したのち、ただちにその被覆の表面を硬化させる
ので、前記固体のガイドによって振動を抑制しても、光
ファイバ本体は硬化した表面層に遮られているため、光
ファイバに表面傷をに抑制するようにしたため、高速で
光ファイバに熱可塑性樹脂を被覆可能になるのである。

〔発明の詳細な説明〕

本発明をさらに詳しく説明する。

本発明による熱可塑性樹脂被覆光ファイバの製造方法に
よれば、まず、光ファイバ母材を加熱紡糸して光ファイ
バを製造し、常法によりこの光ファイバを溶融した熱可
塑性樹脂中を通過させて、光ファイバ表面に熱可塑性樹
脂を付着させ、光ファイバに熱可塑性樹脂を被覆する。

このように光ファイバに溶融熱可塑性樹脂を被覆したの
ち、前記熱可塑性樹脂の表面のみを硬化させる。このよ
うに熱可塑性樹脂の表面を硬化させることにより、次の
工程において光ファイバの振動を抑制するために固体を
ガイドを使用しても光ファイバに表面傷を生じさせるこ
とがなくなるのである。

このように熱可塑性樹脂被覆表面のみを冷却する方法は
、本発明において基本的に限定されるものではない。た
とえば、冷媒、たとえば水などが充瞑された水槽中を前
記被覆光ファイバを通過させ冷却する方法あるいは圧送
式に冷媒（水、液化窒素）を水滴状に噴霧する方法によ
って冷却することも可能である。しかしながら、この表
面冷却工程は、光ファイバに負荷される張力を増大させ
る傾向にあるために、好ましくは短い工程であることが
望ましい。したがって、この表面冷却工程は１１ｍ以下
であるのが好ましい。

このような冷媒による冷却は、前者の場合は光ファイバ
に負荷される張力を増加させる虞があり（特に高速で被
覆する場合）、後者においては、振動を助長する虞があ
るため、長い距離冷却することは好ましくない。したが
って、この冷却工程の距離は、好ましくはｌｌ１１以下
であるのがよい。

このように熱可塑性樹脂被覆の表面を硬化させたのち、
固体のガイドによって前記光ファイバの振動を抑制する
。

゛へ Ｔ継環光ファイバの振動および張力について、現鳴 在明確な許容値は明らかではない。しかしながら本発明
者らの実験的検討によれば、振動に関しては溶融熱可塑
性樹脂被覆装置の出口から１ｍの距離で光ファイバ走行
位置すれか±５　ｍｍ以内であれば破断特性の低下を生
じず、また張力に関しては線引き（母材からの引落し）
分も加えた総張力が１００ｇ以内であれば伝送ｔｎ失が
増加しないことが明らかになった。

このような本発明者らの発見により、前記光ファイバの
振動を抑制するものであるが、このガイドは走行位置ず
れを±５　ｍｍに抑制するために、設けるものである。

このような振動抑制方法は、本発明において基本的に限
定されるものではない。

たとえば内径１〜１０ｍｍのリング状ガイドの中心を光
ファイバが通過するようにして、前記振動を±５　ｍｍ
以下に抑えることができる。前記リングの内径が１０ｍ
ｍを超えると、光ファイバの振動を±５　ｍｍ以内に抑
制することが困難になるし、一方、１　ｍｍ未満である
と、被覆光ファイバの表面に付着する冷媒、たとえば水
がリング内径部分に付着して張力を増加させる虞がある
からである。また、同様に内径１〜１０ｍｍで高さが１
〜２０ｍｍのパイプ状のガイドの中心を通過させること
によって、前記光ファイバの振動を±５　ｍｍ以下に抑
制することも可能である。前記パイプの高さが上記範囲
を逸脱すると、張力が負荷されたり、振動抑制効果が低
下する虞を生じるからである。

また、光ファイバの進行方向を２軸としたときに、Ｘ軸
およびｙ軸方向に相互に対向する２組のローラを上下二
段に配置し、前記光ファイバの振動を抑制するガイドと
することができる。

このようなガイドとしては被覆層と摩擦抵抗の少ないも
のが好ましい。たとえばテフロンなどで製造することが
可能である。

次ぎに、このようにガイドを通過した光ファイバを所望
温度に冷却する。このような光ファイバの冷却は、光フ
ァイバの被覆層を内部まで硬化せしめるためのものであ
り、この冷却によって光ファイバの被覆は完了する。こ
の冷却は本発明において基本的に限定されるものではな
い。しかしながら張力を増大する種類の冷却方法は好ま
しくないのは明らかである。このため、たとえば圧送式
に水滴を噴霧する圧送式噴霧ノズルを用いて冷却するの
がよい。この冷却工程においては、光ファイバの振動は
±５　ｍｍ以下でなくとも許容される。

さらに、この冷却工程は、前述の表面冷却工程と異なり
、長くすることもでき、冷却装置を複数連ねることも可
能である。

このように冷却したのち、任意に冷媒の水などを除去す
るために乾燥し、ドラムなどに巻き取って被覆光ファイ
バとする。

次ぎに本発明による熱可塑性樹脂被覆光ファイバの製造
装置について説明する。

第１図は本発明による熱可塑性樹脂被覆光ファイバの製
造装置の一具体例のブロック図であるが、この図より明
らかなように、本発明による熱可塑性樹脂被覆光ファイ
バの製造装置の一実施例によれば、光ファイバ母材１ａ
を加熱し、線引きするための線引き炉２を有し、この線
引き炉２によって線引きされた光ファイバ１は光ファイ
バ径をモニ−めのクロスへソド４に致り、ここでクロス
・＼ラド４および押し出し機５よりなる熱可塑性樹脂被
覆装置部の作用によって熱可塑性樹脂が押し出し被覆さ
れる。

このように押し出し被覆された被覆光ファイバ１は、次
に表面冷却装置部６を通過し、前記溶融被覆の表面を硬
化させる。この実施例においてはこの表面冷却装置部６
は、第２図（ａ）および（ｂ）に示すような冷却装置を
用いている。

すなわち第２図（ａ）の装置においては、中空円筒形の
水槽６１内に冷媒の水を充填しておき、上面に形成され
たパイプ部６２より底面に形成されたパイプ部６３に光
ファイバ１を通過させることによって冷却を行うもので
ある。この中空円筒形水槽６１の高さＬｌは１ｍ以内で
あるのがよい。１ｍを超えると、高速で前記熱可塑性樹
脂を被覆した場合、光ファイバにかかる張力が大きくな
りすぎるからである。

この光ファイバ１が水槽６１内に導入、導出される〜、
＼、 ツメイブの内径は２〜２０ｍｍφであるのがよい。この
パイプ内径が２　ｍｍφ未満であると、充填された水の
作用によって張力が大きくなり過ぎるおそれがあり、一
方２０ｍｍφを超えると、水槽６１内の水の流出が速く
なりすぎて張力を大きくする虞を生じるとともに、前記
光ファイバの振動抑制の効果が失われる膚があるからで
ある。また、バイブロ２および６３のパイプ長は１〜１
００　ｍｍφであるのがよい。この範囲を逸脱すると張
力が大きくなる膚を生じるからである。

また、上述の第２図（ａｌの水槽型冷却装置の他に第２
図（ｂ）に図示した冷却装置を用いることも可能である
。この冷却装置は圧送式噴霧ノズル６４を用いた冷却装
置であり、中空円筒形容器６５内に前述の圧送式噴霧ノ
ズル６４が光ファイバーの通過軸を挟んで相互に対向し
て少なくとも一組設けられた（この実施例においては二
組）冷却装置であり、空気などの媒体を用いることなく
、水滴を噴霧して前記光ファイバーを冷却する。この装
置の場合には張力の増加は考慮しなくともよいが、水滴
を゛噴霧するために、光ファイバーに振動を生じしめ３
虞がある。これを考慮し、容器６５の高さＬ２は１ｍ以
下とするのが好ましい。また、上記円筒容器ｆｉ５の上
面および底面には光ファイバーを通過させるための孔６
６．６７が設けられているが、この孔の大きさは２　ｍ
ｓ＋φ以上であるのがよい。２ＩＩＩＩＩ＋未満である
と、水によって張力が増加する虞を生じるからである。

このような表面冷却装置ｇＩＳ６の下方には排水器７が
備えである。この排水器７は表面冷却装置部６より流出
する冷媒を溜めて排水するための装置であり、たとえば
第３図に示す構造をしている。

すなわち、高さ３０ｃｍ以内の画架あるいは円筒などの
排水器本体７１の底部に排水孔７２が形成され、かつ底
部より光ファイバ１を通過させるためのパイプ７３を立
設させた構造である。

このような光ファイバｌが通過するパイプ７３の内ＩＤ
３は好ましくは２〜２０ＩＩＩＩｌφであり、高さＬ３
は１〜１００　ｍｓ＋である。このパイプ７３は光ファ
イバｌのガイドを矛ねるものであり、上記の範囲を逸脱
すると、光ファイバ１に付着している水によって張力を
負荷したり、また振動抑制効果がなくなったりするから
である。

このような排水器７を通過した光ファイバ１はガイド部
８に入り、振動を抑制される。このガイド部８は前述の
ようにリング状、あるいはパイプ状のものを用いること
ができる。また、光ファイバの進行方向を２軸としたと
きに、Ｘ軸およびｙ軸方向に相互に対向する２組のロー
ラを上下二段に配置し、前記光ファイバの振動を抑制す
るガイドとすることができる。

このようなガイド部８については、本発明による製造方
法の箇所で詳しく説明したので、詳細な説明は省略する
。

このように振動を抑制するためのガイド部８を通過した
光ファイバ１は、冷却装置部９に入る。

この冷却装置部９としては、たとえば第２図（′ｂ）に
示した圧送式噴霧ノズル６４を備えた冷却装置を用いる
ことができる。この場合、容器６５の上面およあるのが
よい、０゜５　ｔｅｒｍφ未満であると、光ファイバｌ
に張力が負荷される虞があり、また１ｍ未満であると、
充分に冷却されない虞がある。

この冷却装置部９の下方には排水器１０が備えられてお
り、冷却装置部９よりの流出する冷媒である水を排水す
るようになっている。この排水器１０は前述の表面冷却
装置部６下部に設けられた排水器７と同様のものを用い
ることができるため、詳しい説明を省略する。

このように冷却装置部９によって冷却された光ファイバ
１は乾燥装置部１１は光ファイバ１の被覆層の冷媒、た
とえば水を除去するために行われるものである。このよ
うに冷媒を除去しないと、キャプスタンをへて巻き取り
ドラムなどによって巻き取る場合、キャプスタン、ドラ
ムなどで空回りを生じる虞があるからである。

このような乾燥装置部１１は本発明において、基本的に
限定されるものではなく、種々の乾燥装置を用いること
ができる。

この乾燥装置部１１の一例を第４図（ａ）および（ｂ）
に示す、この第４図（ａ）に示す乾燥装置部１１は、光
ファイバ１が走行する貫通路１１１と、この１５通路１
１工に光ファイバ１０走行方向と反対方向より乾燥気体
を噴流させる気体導入孔１１２を有するものであり、前
記乾燥気体によって被覆光ファイバＩの被ＩＮを乾燥さ
せるものである。このように被覆光ファイバｌの逆方向
より乾燥気体を吹きつけるので、乾燥工程における光フ
ァイバ１に負荷される張力は著しく小さくなる。

また、第４図（ｂｌに示すように、複数の液体吸気孔１
１３を光ファイバ１の走行方向に平行に複数配置し、前
記吸気孔１１３に光ファイバ１を密着させるとともに、
前記液体吸入孔１１３内を負圧にして被覆光ファイバ１
に付着している液体を吸引除去することもできる。

前記冷却装置部９と乾燥装置１１との組みを複数設け、
各組み毎に冷媒および乾燥気体の切換えおよび流量の制
御が可能であるようすることもできる。

このように乾燥された被覆光ファイバ１は被覆層表面温
度計１２、被覆外径モニタ１３、キャプスタン１４を経
て巻き取りドラム１５に巻き取られる。なお、１６は冷
却装置の温度を制御するための温度コントローラである
。

前記被覆表面温度計１２は前記被覆光ファイバ１の表面
温度を測定し、この測定結果に基づいて冷却液体流量、
冷却液体温度および／または乾燥気体流量を制御するこ
とができる。

〔実施例〕

このような第１図〜第４図までの装置を用いて被覆光フ
ァイバを製造した。

光ファイバ径は１２５μｍ、被覆外径は７００　μｍで
あり、被覆材料はナイロン、熱可塑性ゴム組成物（比重
、密度はほぼ同様）、被覆温度は２５０℃であった。

排水器７および１０としてはＤ３寸法が１０ｍｍ、高冷
却液体としては水を使用し、特に指定のない場合は室温
（約２０℃）下で用いた。

このように製造された実施例および比較例を下記の第１
表に示す。なお、表面冷却装置部として水槽型（第２図
（ａ））のものを使用したとき、その使用できる線速の
範囲は比較的低い範囲に限られるので、噴霧型ノズルを
使用する場合（第２図（ｂｌ）の方が高速で運転する場
合好適であった。また冷却部などの出口におけるノズル
寸法を張力発生の要因となるので、特に高速（５００ｍ
　７分以上）運転を行う場合には、前記表面冷却器６、
排水器７、ガイド部８、冷却器９、排水器１０の出口に
おけるノズルないしパイプなど長さ寸法の合計が１００
〜２００以内にとることが好ましい。

なお、下記の表中、＊の表面冷却器ないし冷却器は噴霧
ノズル各列５個、＊＊は噴霧ノズル各列２０個、また、
チューブはテフロンチューブ（５φＸ　１０ｍｍ　ｌ　
）を示す。

（以下余白） 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明による熱可塑性樹脂液Ｉ光
ファイバの製造方法および製造装置によれば、被覆光フ
ァイバの振動を許容値以内に抑制するとともに、かつ張
力も許容値以内に抑制可能であるため、高速運転時にお
ける被覆層の温度制御が可能であり、光ファイバ製造速
度を向上させることができ、また高品質化できるという
利点を生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による熱可塑性樹脂光ファイバの製造装
置の一例の構成図、第２図はその装置に使用される冷却
装置の概略図、第３図は排水器の概略図、第４図は乾燥
装置の概略図である。 １　・・・光ファイバ母材、２　・・・線引き炉、３・
・・ファイバモニタ、４　・・・熱可塑性樹脂被覆装置
部、６　・・・表面冷却装置部、７　・・・排水器、８
．・・・ガイド部、９　・・・冷却袋首部、１０・・・
排水器、１１・・・乾燥装置部。 出願人代理人　　雨　宮　　正　早 業１図 ｎ 第２図 第３図 第４図 （ａ） （ｂ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバ母材を加熱紡糸して得られる光ファイ
   バに熱可塑性樹脂を被覆し、形成された被覆光ファイバ
   を巻き取る熱可塑性樹脂被覆光ファイバの製造方法にお
   いて、前記光ファイバに溶融状態の熱可塑性樹脂を被覆
   する工程、前記被覆された溶融熱可塑性樹脂層表面を冷
   却して硬化させる工程、前記表面硬化した被覆を有する
   光ファイバをガイドを通過させることによりその振動を
   抑制する工程、前記光ファイバに被覆された熱可塑性樹
   脂層を所望温度に冷却する工程を含むことを特徴とする
   熱可塑性樹脂被覆光ファイバの製造方法。
2. （２）前記光ファイバに負荷される総張力は１００ｇ以
   下であり、前記熱可塑製樹脂被覆工程より１ｍ下流の被
   覆光ファイバの走行位置ずれは±５ｍｍ以内であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の熱可塑性樹
   脂被覆光ファイバの製造方法。
3. （３）光ファイバ母材を加熱紡糸して光ファイバを生成
   するための光ファイバ紡糸装置部と、前記紡糸された光
   ファイバに溶融状態の熱可塑樹脂を被覆する被覆装置部
   と、前記光ファイバに被覆された溶融状態の熱可塑性樹
   脂層表面を冷却する表面冷却装置部と、この表面冷却装
   置部を通過した被覆光ファイバの振動を抑制するための
   ガイド部と、前記振動を抑制された被覆光ファイバの前
   記被覆を所定温度に冷却するための冷却装置部と、前記
   光ファイバを巻き取るための装置部とを備えたことを特
   徴とする熱可塑性樹脂被覆光ファイバ製造装置。
4. （４）前記光ファイバに負荷される総張力は１００ｇ以
   下であり、前記被覆装置部より１ｍ下流の被覆光ファイ
   バの走行位置ずれは±５ｍｍ以内であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項に記載の熱可塑性樹脂被覆光フ
   ァイバ製造装置