JPS62171947A - フアイバの被覆を硬化させる方法および装置 - 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】 本発明はｍ長いフィラメントに添着された被覆を硬化さ
せるための方法および装置に関する。さらに詳細には、
被覆された光ファイバを硬化工程時に出較的低い温度に
維持するための方法および装置に関する。

ガラス光導波路ファイバは、保護用シースに挿通されて
いるときあるいはケーブル化されているとき、そのケー
ブルの敷設時、あるいは使用時に受ける応力に耐えるた
めに強度が大きくなければならない。この種のファイバ
は線引き時には通常きわめて強力であるが、その強度は
処理工程または他の工程時にファイバに住じる表面大患
によって早急に低下する。新しく線引きされるファイバ
の強度を保持するために、そのファイバにそれの純引き
直後に保護用被覆を添着することが従来行われている。

通常、その被覆を施されたファイバは、硬化のために必
要とされる紫外線エネルギのほかに、赤外線エネルギを
発生するランプを用いた紫外線硬化炉中を通される。過
剰な赤外線が被覆に到達すると、それによって被覆材料
の表面の蒸着が生ずる。２段階被覆装置では、−次被覆
が二次被覆の添着に先立って硬化のための紫外線エネル
ギを照射されるのがＩＩ’　ｉｔｌである。ファイバが
二次コータに入るときに一次被覆が十分低い温度に維持
されなければ、−次被覆の粘度が低くなって最初に添着
された被覆の直径に変化が住することになりうる。、過
変に高い被Ｎ温度によって生じたある種の大患は、−次
被覆の表面が二次被覆を通じて見える顕微鏡で被覆済み
ファイバを観察することによって検知することができる
。−次被覆が２木の平行線としてみえる場合に番よ、直
径が均一である。

被覆済みファイバが二次コータに入る場合に一次被覆の
温度が裔すぎる場合には、その−次被覆の表面は２本の
波形の線として表われうる。また、被覆済みファイバの
温度は非接触型のファイバ温度測定装置によって測定さ
れうる。従来の紫外線硬化被覆材料に対する許容可能な
最高温度は約８０℃である。

ファイバが比較的低速で線引きされる場合には、被覆済
みファイバを不活性ガスが流れている透明な筒体中をｉ
ｌ過させることによって被覆材料が硬化用炉内で冷却さ
れた。例えば、線引き速度が約５ｍ／秒の場合には、被
覆を冷却するためには窒素を約２リツトル／分のｉ！ｆ
、量で流す必要があった。

線引き速度が１０ｍ／秒に上昇されると、被覆を十分に
硬化させるためには紫外線源のパワーを増大させなけれ
ばならないとともに、窒素の流量もそれに応じて増大し
なければならなかった。冷却ガスの流量を異常に大きく
することは高価であり、かつファイバの過剰な振動を生
じさせる原因となり、それによってファイバは紫外線が
最も良く集束される空洞内の位置からずれてしまうこと
になる。また、ファイバの振動は先行する被覆装置にお
ける被覆の同心度にも影響を及ぼすことになりうる。

従って、本発明の目的は光フアイバ被覆を、それが紫外
線硬化炉内にあるあいだに、冷却するための装置を提供
することである。他の目的はファイバを過度に振動させ
ることなしに被覆を冷却させることである。

簡単に述べれば、本発明の硬化装置は、被覆済みファイ
バがそれに沿って移送される軸線に対して平行に取付け
られた細長いランプを具備している。このランプによっ
て発生された紫外線エネルギを上記軸線に方向づけるた
めの集束手段が設けられている。紫外線エネルギに対し
て透明な内側ｊ５よび外側筒体を有する二重壁のジャケ
ットが上記軸線を取り囲んで設けられている。赤外線エ
ネルギを吸収する流体を上記ジャケソ■に流すための手
段が設けられている。本発明の装置はさらに、冷却ガス
を、それが前記被覆済みファイバ上を流れるようにして
、前記内側筒体に流すための手段を具備しうる。その冷
却ガスは、ファイバに向って半径方向内方に方向づけら
れた流れ成分と、必要に応じてガス抜き手段が設けられ
る前記内側筒体の反対端に向って方向づけられる流れ成
分を有することが好ましい。上記内側筒体の冷却ガス供
給源に隣接した側の端部には、その内側筒体のファイバ
が出て来る側の端部内への大気の流入を制限するための
調節可能な絞りダイヤフラムのような手段が設けられう
る。

本発明はファイバに被覆を施しかつぞの後で被覆済みフ
ァイバを硬化させる方法であって、硬化工程が下記の点
を特徴とする方法をも掃供する。

被覆済みファイバは紫外線に対して透明な内側および外
側筒体で構成された細長いジャケンｌ−中を通される。

それらの筒体間には、紫外線に対しては透明であるが、
入射した赤外線エネルギを吸収する流体が流される。紫
外線エネルギおよび赤外線エネルギが前記ジャケソＩに
向けて放射され、赤外線エネルギは濾波されるが紫外線
エネルギは被覆済みファイバに伝送される。

光フアイバ用の現在知られているプラスチック被覆を硬
化させるのに有用なのは約２００ｎｍと約４００ｎｍの
間の帯域の紫外線エネルギである。

本明細書中で用いられている「紫外線エネルギ」という
用語は、添着されたプラスチック被覆を硬化させるのに
有用な電磁波スペクトルの紫外線部分における任意の波
長帯域を意味する。

本明細書で用いられている「紫外線エネルギに対して透
明な」という表現は、入射した紫外線エネルギの大部分
が透過されることを意味する。

本明細書で用いられている「赤外線フィルタ」等の表現
は、入射した赤外線エネルギの大部分を除去または濾波
する光学装置を意味する。

以下図面を参照して本発明の実施例につき説明しよう。

第１図を参照すると、光導波路ファイバ１０を線引きす
るための装置が示されている。図示された実施例では、
炉１２内で先端部を硬化されたプリフォーム１１からト
ラクタ１３によってファイバが引張られる。溶融物から
線引きする等の他のファイバ形成方法も用いられうる。

ファイバ１０゛はガラスコアと、そのコアよりも屈折率
が低くかつコアを包囲したクラッドガラスの層で構成さ
れうる。あるいは、ファイバ１０はコアだけからなるも
のであってもよく、その場合には、クラッドとなるプラ
スチック材料がコータ１５でそのファイバに添着される
。

前記コータと炉との間には、ファイバの直径を測定しか
つそのファイバの位置を決定するための手段１４が設け
られうる。また、ファイバが一次コータ１５に入る前に
そのファイバを冷却するための手段１８も設けられうる
。被覆済みファイバば、その被覆を硬化するために、硬
化炉２０内で紫外線を照射される。被覆されたファイバ
１０′には二次コータ２２によって他の被覆材料層が添
着されうる。この二次被覆は硬化炉２３内で紫外線を照
射され、そしてこのようにして得られた被覆済みファイ
バ１０＃がトラクタ１３にかけられる。硬化炉２０およ
び２３はそれぞれ１個の炉かあるいは直列に配列された
複数の炉で構成されうる。

硬化炉２０および２３の一方または双方が第２図および
第３図に示された態様で構成されうる。

ポリマ被覆されたガラスファイバ３０が１個またはそれ
以上の紫外線ランプ３１によって照射される。図面には
この種のランプが２個示されている。

ランプ３１によって放出された多量の光が被覆されたフ
ァイバを確実に照射するようにするために、だ内面鏡３
２の２つの焦点にファイバとランプが配置される。２個
以上のランプが用いられた場合には、それらのランプは
、必要に応じてそれらのランプのうちの１個以上が付勢
されうるように、別々の電源（図示せず）に接続される
。また、可変電源を用いてもよい。ランプを冷却するた
めに、通気穴２８を清して空気を吹き込むためのファン
２９が通常用いられる。

光フアイバ被覆の紫外線硬化は、２００〜４００ｎｍの
波長範囲で最も効果的に行われる。しかしながら、はと
んどの紫外線源がこの範囲外のエネルギを有するはるか
に広いスペクトルを放出する。

硬化のためには不必要な放射線の部分は、硬化空洞内と
被覆内の両方に過剰な熱発生を生じさせることになりう
る。

本発明によれば、同心状のガラス筒体３５および３６よ
りなる二重壁のジャケット３４が被覆ファイバを包囲す
る。赤外線エネルギを吸収する流体３７は、取入れ口３
８から導入され、ジャケット３４を通って取出し口３９
から導出される。ガラス筒体３５および３６は、紫外線
光に対して透過性の高い熔融シリカ、ホウケイ酸塩ガラ
ス等のような材料で形成されるべきである。Ｓｉ０□　
１８重量％、Ｂ、Ｏ，ｔ１３重景電量ＡｆｆｉｚＯｉ２
重量％およびＮａ２０４重量％のような赤外線吸収ガラ
スが用いられうる。流体３７は所望の紫外線波長を透過
させろ水または他の適当な赤外線吸収流体よりなりうる
。流体３７はＣｕ　Ｓ　Ｏａ　、Ｃｏ　ＣＲ２等のよう
な赤外線吸収材料を含有していてもよい。

また、金のような赤外線吸収材料が、例えば約５００μ
ｍの厚さを有する薄い層４０としてジャケット３４に添
着されてもよい。

被覆ファイバ３０がランプ３１の加熱作用からある程度
遮断されたとしても、そのランプからの赤外線エネルギ
がある程度だけはそのファイバに到達する。また、硬化
反応が発熱性である場合には、被覆材料の温度が上昇す
る。従って、筒体３５中に冷却ガスを流すのが存利であ
る。酸素のような反応性ガスは被覆中のフォトイニシェ
ーク（ｐｈｏｔｏ＋ｎ１ｔｉａｔｏｒｓ）と競合するこ
とによって硬化工程に悪影響を及ぼすことがありうるの
で、不活性冷却ガスが逼常好ましい。第３図に示されて
いるように、円筒３５には、冷却ガスを導入しかつ排出
するためのエンドキャップ４１および４２が設けられて
いる。ガスは管４４によって環状室４３に供給される。

環状のスロット４５は円錐状の形状をなしており、ガス
を、それがファイバ３０に向って内方に方向づけられた
成分と、エンドキャップ４２に向って方向づけられた成
分を有するように、方向づける。その結果化ずる循環流
が矢印４７で示されている。筒体３５内のガスによって
ピックアップされた熱はその筒体の壁を通じて除去され
る。このようにして冷却されたガスはその後再び被覆フ
ァイバ上を流動し、そして上述した熱交換サイクルが繰
り返えされる。ガスは、筒体３５の頂部に到達した時点
で、ファイバがそれを通じて筒体３５に入る開口５４を
通って排出するだけでよい。冷却ガスを排出させるため
には、エンドキャップ４２における環状スロット４９の
ような手段を用いてもよい。冷却ガスはスロット４９か
ら環状室５０を通って排気管４８に流動しうる。

エンドキャップ４１および４２には、調節可能な開孔５
３および５４を有するアイリス絞り５１および５２がそ
れぞれ設けられうる。室３４を通してファイバを最初に
供給するためには、開孔５３および５４が比較的広く開
かれうる。線引き工程が安定化すると、それらの開孔は
より小さくなされうる。第２図および第３図の動作時に
は、空気中の酸素が自由な硬化反応を阻止するので、周
囲の空気が筒体３５内に引き込まれるのを防止するため
に、開孔５３が小さいことが特に重要である。

第２図に示された装置は、流体３７が赤外線吸収材より
なる場合に特に有用である。管３９から流れる流体は冷
却器５６およびポンプ５７を通って取入れ管３８に戻さ
れて再循環されうる。第２図は、供給源５９からの冷却
ガスが室３４中を流動されそして管４８から排出されう
ろことを示している。あるいは、冷却ガスは冷却器を通
じて再循環されるとともにポンプによって管４４内に戻
されるようになされてもよい。このような再循環方式は
、ヘリウムのような高価がガスを用いる場合に特に有益
であろう。

冷却ガスのほかに水冷式ジャケットを用いることによっ
て得られる利点は下記の実施例から明らかである。光フ
ァイバを線引きしかつそれに被覆を施すために、第１図
〜第３図に示されたのと同様の装置が用いられた。−次
コータにおいて、直径１．２５　ｔｔ　ｍの光ファイバ
に紫外線硬化性アクリル酸塩よりなる厚さ５０μｍの被
覆が添着された。

この被覆ファイバが長さ約２１印の硬化炉内に入れられ
た。だ円面鏡の短軸および長軸の寸法はそれぞれ９ｃｍ
および１１．８ｃｍであり、２つの焦点間の距離は７．
５ｃｍであった。３０００ワツトのランプ２個が第２図
に示されているように同軸状に配置された。

ファイバを比較的低速で線引きする場合には、硬化炉内
の被覆材料は、内径２゜５ｃｌｎで壁厚が３．２ｉｎの
円筒状のシリカ筒体で被覆ファイバを包囲するだけで冷
却された。線引き速度が５ｍ／秒の場合には、一方のラ
ンプはフルパワーで動作され、他方のランプはオフの状
態のままとなされた。上述したように二重被覆ファイバ
に視覚的失意が生ずるのを防市するのに十分な程度だけ
被覆を冷却するためには、約２５℃の窒素を１２リット
ル／分の流量で流す必要があった。

線引き速度が１０ｍ／秒の場合には、被覆を硬化させる
のに十分な量の紫外線エネルギを与えるために、両方の
ランプともフルパワーで動作された。これによってより
多くの赤外線エネルギがファイバ被覆に伝達されること
になったので、シリカ筒体中を通る窒素の流量はその被
覆を十分に冷却するために６０リットル／分まで増量さ
れなければならなかった。

冷却ガスの流量がこのように多くなると」二連したよう
な問題があるので、シリカ筒体は第２図および第３図の
二重壁シリカ・ジャケットで置換された。内側筒体３５
の内径は２．５４ｃｍ、外側筒体３Ｇの外径は５，１ｃ
ｍであった。これらの筒体の壁厚は３．２１であった。

ジャケット中には約１０′Ｃの温度の水が３．４リット
ル／分の流速で流された。

筒３５中に窒素を３０リットル／分の流速で流した場合
に満足しうる被覆が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は光ファイバを線引きしかつそれに被覆を施すた
めの装置の概略図、第２図は本発明による被覆冷却装置
の一部断面斜視図、第３図は第２図におけるジャケット
の拡大断面図である。 図面において、１０は光ファイバ、１１はプリフォーム
、１５は一部コータ、１０′、１０“は被覆されたファ
イバ、２０．２３は硬化炉、２８は通気穴、２９トまフ
ァン、３１は紫外線ランプ、３４はジャケット、３５．
３６はガラス筒体、３７は流体、３８は取入れ口、３９
は取出し口、４１．４２ばエンドキャップ、５３．５４
は開孔、５６は冷却器、５７はポンプをそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ファイバに被覆を施しそしてその被覆を硬化させる
   方法において、硬化工程が、 紫外線に対して透明な内側および外側筒体で形成された
   細長いジャケット中に前記被覆ファイバを通し、 紫外線エネルギに対して透明であるが赤外線エネルギが
   入射した場合にはそれの大部分を吸収する流体を前記筒
   体間に流し、 前記ジャケットに向けて紫外線および赤外線エネルギを
   放射し、それによって前記赤外線エネルギの大部分を濾
   波するとともに、前記紫外線エネルギの大部分を前記被
   覆されたファイバに伝達させることよりなることを特徴
   とする、ファイバの被覆を硬化させる方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記内
   側筒体に冷却ガスを流す工程をさらに含む前記方法。 ３、特許請求の範囲第２項記載の方法において、前記冷
   却ガスを流す工程は、前記ファイバに向う半径方向内方
   の流れ成分と、前記内側筒体の反対端に向う流れ成分を
   有するような方向に前記冷却ガスを前記内側筒体の一端
   に流入させることよりなる前記方法。 ４、所定の軸線に沿って線引きされつつあるファイバに
   添着された被覆を硬化させる装置であって、 前記所定の軸線に対して平行に取付けられた細長い紫外
   線エネルギ発生ランプと、 前記所定の軸線上に前記紫外線エネルギを集束させて、
   前記所定の軸線に沿って線引きされるファイバ上の被覆
   を硬化させる手段と、 前記所定の軸線を包囲しており、紫外線エネルギに対し
   て透明な内側および外側筒体よりなるジャケットと、 紫外線エネルギを吸収する流体を前記ジャケット中に流
   す手段を具備することを特徴とする、ファイバの被覆を
   硬化させる装置。 ５、特許請求の範囲第４項記載の装置において、前記流
   体が水である前記装置。 ６、特許請求の範囲第４項記載の装置において、前記内
   側筒体中に冷却ガスを流す手段をさらに具備している前
   記装置。 ７、特許請求の範囲第６項記載の装置において、前記冷
   却ガスを流す手段は、前記軸線の方へと半径方向内方に
   方向づけられた流れ成分と、前記内側筒体の反対端に向
   って方向づけられた流れ成分を前記冷却ガスが有するよ
   うに前記冷却ガスを流すために前記内側筒体の一端に設
   けられた手段よりなる前記装置。