KR101226732B1 - 광섬유 소선의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 광섬유 소선(素線)의 제조 방법에서는, 냉각 장치와 코팅 장치와의 사이를 기밀(氣密)하게 접속하고, 상기 냉각 장치 내를 흐르는 냉각 가스의 상기 코팅 장치 측으로의 흐름을, 상기 코팅 장치 내의 수지의 메니스커스(meniscus)에 의해 차단하는 것에 의해, 상기 냉각 장치 내부에 있어서의 상기 냉각 가스의 흐름을 상방류(上方流)로하여 상기 냉각 장치의 상단으로부터 외부로 배출하고, 광섬유 나선(bare fiber)을 강제 냉각시키는 공정에서, 상기 냉각 장치의 하부로 냉각 가스로서 헬륨 가스를 흐르게 하고, 상기 헬륨 가스를 유입시키는 위치보다 하측으로부터, 상기 헬륨 가스와 분리하여 냉각 가스로서 탄산 가스를 유입하고, 상기 헬륨 가스의 유량과 상기 탄산 가스의 유량을 각각 개별적으로 제어한다.

Description

광섬유 소선의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING OPTICAL FIBER}
본 발명은, 광섬유의 제조 공정에 있어서, 광섬유 모재(母材)로부터 선뽑기(drawing)하여 광섬유 소선(素線)을 제조하는, 광섬유 모재의 제조 방법에 관한 것이다.
본원은, 2008년 12월 19일에, 일본에 출원된 일본 특허출원번호 2008-324366호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
도 14는, 일반적인 석영계 광섬유의 제조에 사용된 광섬유 소선의 제조 장치를 나타낸 개략 구성도이다. 종래의 광섬유 소선의 제조는, 도 14에 나타낸 광섬유 소선의 제조 장치를 사용하여, 다음과 같은 공정에 의해 행해진다.
(I) 광섬유의 원 재료로 되는 유리봉으로 이루어지는 광섬유 모재(101)를, 가열로(102)에 삽입한다. 그리고, 히터(102a)에 의해 2000℃정도의 온도로 광섬유 모재(101)의 선단(先端)을 가열 용융하고, 광섬유 나선(bare fiber)(103)으로서, 이 용융 부분을 가열로(102)의 하측으로 인출해 간다.
(II) 다음으로, 인출한 광섬유 나선(103)을 냉각시킨다. 가열로(102)의 하측으로는 세로로 긴 냉각통을 구비한 냉각 장치(104)가 설치되어 있다. 이 냉각통의 내부에는, 냉각통의 측부로부터 냉각 가스[헬륨 가스(He) 등]가 공급된다. 냉각 가스는, 냉각통 내에서, 상측 및 하측으로 흐른다. 도 14의 냉각 장치(104) 중, 화살표로 나타낸 부분이 이 냉각 가스의 흐름(110)이다. 가열로(102)로부터 인출된 광섬유 나선(103)이, 냉각 가스에 의해 코팅 가능한 온도가 될 때까지 충분히 냉각된다.
(III) 다음으로, 냉각된 광섬유 나선(103)의 주위에, 그 표면 보호를 목적으로, 코팅 장치(106)에 의해 코팅 수지를 도포한다. 이 코팅 수지는, 경화 장치(108)에 의해 열경화, 또는 자외선 경화되어 광섬유 나선(103)이 광섬유 소선(107)으로 된다. 이 코팅 수지는, 일반적으로는 2층 구조로 구성되며, 내측에는 영률(Young's mudulus)이 낮은 재료, 외측에는 영률이 높은 재료가 각각 코팅된다.
(IV) 다음으로, 광섬유 소선(107)의 권취를 행한다. 코팅된 광섬유 소선(107)은, 턴 풀리(109)를 통하여 도시하지 않은 권취기로 권취된다.
광섬유 소선의 제조 방법에 있어서, 광섬유 소선의 생산성의 향상에 따라, 광섬유 모재의 대형화 및 선뽑기 속도(이하, 「선속(線速)」이라고 함)의 고속화가 도모되고 있다.
통상, 선속의 고속화에 따라 선속 변동[중심 선속 ±X(m/min)의 범위의 변동]량(이하, 「선속 변동 범위」라고 함)이 커지게 된다. 그러므로, 이 큰 선속 변동 범위에서, 일정한 코트 직경으로 보호 피복(코팅 수지)을 양호하게 실시할 필요성이 생긴다.
선속이 느린 경우, 예를 들면, 선속이 300(m/min)이며 선속 변동 범위가 ±30(m/min)인 경우, 이 선속 및 선속 변동 범위에서는, 특별한 방법을 취하지 않아도, 일정한 코트 직경으로 광섬유 나선을 코팅 수지로 양호하게 피복할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 선속이 빠른 경우, 예를 들면, 선속이 2000(m/min)가 되었을 경우, 선속 변동 범위를 선속이 느린 경우와 마찬가지로 선속의 10%[±200(m/min)]로 하면, 선속 범위가 2000(m/min) ±200(m/min)가 된다. 따라서, 이 선속 범위 내에서, 일정한 코트 직경으로 광섬유 나선을 코팅 수지로 양호하게 피복할 필요가 있다. 그러나, 선속이 느린 경우와 마찬가지의 선속, 즉, 2000(m/min) ±30(m/min)의 선속 범위에서 제조된 광섬유 소선을 우량품으로 한 경우, 2000(m/min) ± 200(m/min)의 선속 범위에서 제조하면, 광섬유 소선의 현저하게 불량이 증가하고, 수율이 악화된다.
또한, 선속의 고속화에 따라 선뽑기 개시 시의 저속 상태[예를 들면, 대략 30(m/min)전후]로부터, 최종적인 선속인 고속 상태[예를 들면, 대략 2000(m/min) 이상]로 될 때까지의 속도의 증가나 속도의 안정을 위해 필요하게 되는 광섬유의 조 길이(strip length)가 길어진다. 그 결과, 제조된 광섬유 소선에서는 불량품이 증대하여, 수율이 악화된다.
또한, 선속이 고속 상태인 채로 선뽑기를 종료시키면, 절단된 광섬유 소선의 말단이 코팅 장치를 손상시키는 문제점이 있다. 또한, 광섬유 소선의 말단이 광섬유 권취 보빈까지 도달했을 때, 이 광섬유 소선의 말단이 우량품의 광섬유 소선을 건드려서, 손상시키는 경우가 있다.
이상, 광섬유 소선의 제조 방법에서는, 광섬유 모재로부터 선뽑기를 개시할 때, 가능한 한 선속을 저속으로 하여, 제조되는 광섬유 소선을 우량품 상태로 하고, 우량품 상태에서 최종 선속에 도달시킬 필요가 있다. 또한, 광섬유 모재의 종단에서는, 이 우량품 상태에서 서서히 선속을 저하시킨 후, 광섬유 모재로부터의 선뽑기를 정지시킬 필요가 있다. 그리고, 이 광섬유 소선의 제조 방법에서는, 코트 직경이 일정할 것이 요구되고 있다.
일반적으로 코트 직경의 변동 요인으로서는, 코팅 수지를 피복할 때의 광섬유 나선의 온도의 변화나, 코팅 장치 내의 다이스랜드(diceland)에서의 피복재의 전단(剪斷) 속도의 변화 등을 예로 들 수 있다.
피복 시의 광섬유 나선의 온도의 변화는, 선속 범위 내에서는, 광섬유 모재로부터 인출된 광섬유 나선이, 냉각 가스에 의해 코팅 가능한 온도가 될 때까지 충분히 냉각될 때, 냉각 장치의 냉각 능력의 변화로 나타난다. 이 냉각 능력의 변화는, 코트 직경의 변화에 대한 영향이 크다. 따라서, 폭 넓은 선속 범위에서 광섬유 나선의 온도를 적절하게 조정하는 것이 요구된다.
코팅 장치 내의 다이스 랜드에서의 피복재의 전단 속도의 변화는, 주로 피복재의 온도 변화에 의한 점도 변화나, 코팅 장치 내로의 피복재 공급 압력의 변화에 의존한다. 그러나, 선속 범위가, 이들 변화에 미치는 영향은 작아, 거의 없는 것으로 여겨진다.
따라서, 다음과 같은 광섬유 소선의 제조 방법이 개시되었다.
냉각 장치에 유입시키는 2종류의 가스의 유량의 총량을 일정하게 하고, 이들 가스의 유량비를, 선속에 따라 전체 가스 계통에 피드백을 걸어, 광섬유 나선의 온도 또는 코트 직경을 일정하게 하는 방법이 개시되었다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이 방법에서는, 선속 대신, 광섬유의 온도를 나타낸 신호나 코트 직경을 나타낸 신호에 따라, 가스의 유량비를 변화시킨다. 즉, 이 방법은, 기본적으로, 1개의 신호 계통으로부터 모든 가스 계통에 피드백을 걸어, 코트 직경을 일정하게 하는 방법이다.
상기 특허 문헌 1에 기재되어 있는 기술에서는, 외기(外氣)의 혼입을 방지하기 위하여, 일정량 이상의 가스 유량을 필요로 한다. 또한, 선속(또는, 광섬유 나선의 온도, 코트 직경) 변동에 대하여 광섬유 나선의 온도를 일정하게 하기 위하여, 가스 유량의 총량을 일정하게 한 상태에서, 사용하는 2종류 이상의 가스의 혼합비를 변화시키고 있다.
이와 같이, 외기의 혼입을 방지하기 위해서는, 일정량 이상의 가스 유량을 필요로 한다. 그러므로, 폭 넓은 선속 범위에 적응시키는 경우나, 선뽑기 속도가 증가한 경우에 적용하면, 가스의 사용량이 현저하게 증가하게 된다. 그러므로, 냉각 장치 내의 레이놀드수(Reynolds Number)가 증가하고, 결과적으로, 가스의 흐름이 난류(亂流)로 된다. 그러므로, 냉각 장치 내의 광섬유 나선이 떨려서(선 떨림), 코팅이 불안정하게 되는 문제나, 선 떨림이 큰 경우, 냉각 장치의 내벽에 광섬유 나선이 접촉하여 이 광섬유 나선이 손상되어, 제조되는 광섬유 소선의 강도가 낮아져, 단선(斷線)되는 문제점이 생긴다.
한편, 가스의 사용량을 삭감하면, 외기가 냉각 장치 내에 혼입하여 냉각 능력이 불안정하게 된다. 그 결과, 광섬유 나선의 온도가 일정하게 되지 않는 문제점이 발생한다. 그러므로, 다량의 가스가 필요해지므로, 고가의 헬륨 가스의 사용량이 증가하여, 광섬유 소선의 제조 비용이 증가한다.
또한, 가스 유량의 총량을 일정하게 하는 제어로는, 1종류의 가스를 감소시킨 만큼, 그 이외의 많은 종류의 가스 유량을 증가시킬 필요가 있다. 이 경우에, 광섬유 나선의 온도를 일정하게 한는 가스 유량의 총량을 구하는 것은 용이하지 않다.
또한, 광섬유 나선의 온도를 일정하게 하기 위하여, 냉각 이외의 문제에 의해(예, 코팅 수지 내로의 기포의 혼입을 방지하는 등), 한쪽의 가스의 유량을 0로 하는 것이 바람직하지 않은 경우, 적용 가능한 선속 범위가 좁아지는 문제점이 발생한다.
또한, 복수 종류의 가스를 혼합한 후 냉각 장치 내에 도입하기 때문에, 냉각 장치 내에서 그 길이 방향으로 가스의 농도비를 변화시킬 수 없고, 냉각 능력을 미세하게 조정하는 것이 어렵다. 그러므로, 폭 넓은 선속 범위에서 적용하는 것이 곤란하였다.
냉각 장치에 2종류 이상의 가스를 유입시켜, 이들 가스를 고정 유량의 가스와 가변 유량의 가스로 나누어 광섬유 소선의 코트 직경의 신호로 피드백을 걸어서, 가변 유량의 가스 유량을 변화시켜, 코트 직경을 일정하게 하는 방법이 개시되어 있다(예, 특허 문헌 2 참조). 이 방법은, 1개의 신호 계통으로부터 피드백을 걸어서, 코트 직경을 일정하게 하는 방법이다.
이 방법에 있어서도, 외기의 혼입을 방지하기 위하여, 어느 일정량의 가스량이 필요하였다. 또한, 2000(m/min) 이상의 고속 선뽑기를 행한 경우에는, 고정 유량의 가스 유량이 많이 필요하게 된다. 그러므로, 냉각 장치 내의 광섬유 나선이 떨려서, 코팅이 불안정하게 되는 문제나, 선 떨림이 큰 경우, 냉각 장치의 내벽에 광섬유 나선이 접촉하여 이 광섬유 나선이 손상되어, 제조되는 광섬유 소선의 강도가 낮아져, 단선되는 문제점이 생긴다.
또한, 가스의 사용량을 삭감하면, 외기가 혼입되므로 냉각 능력이 불안정해진다. 이 결과, 광섬유 나선의 온도가 일정하게 되지 않는 문제점이 생긴다. 그러므로, 다량의 가스가 필요하게 되어, 고가의 헬륨 가스의 사용량도 증가하여, 광섬유 소선의 제조 비용이 증가한다.
또한, 열전도율이 높은 냉각 가스가 고정 유량으로 필요하므로, 보다 폭 넓은 선속 범위에서 광섬유 소선의 코트 직경을 일정하게 하기 위하여, 특히 선속이 낮은 경우에 대응하기 위하여, 열전도율이 낮은 가스의 유량을 증가시킬 필요가 있다. 그러므로, 냉각 장치 내의 광섬유 나선이 떨려서, 코팅이 불안정하게 되는 문제점이나, 선 떨림이 큰 경우, 냉각 장치의 내벽에 광섬유 나선이 접촉하여 이 광섬유 나선이 손상되어, 제조되는 광섬유 소선의 강도가 낮아져, 단선되는 문제점이 생긴다. 또한, 고정 유량으로서의 헬륨 가스가 존재하므로, 가변 유량의 가스로서, 보다 더 열전도율이 낮은 가스의 유량을 증가시켜도, 선속이 낮은 경우, 광섬유 나선의 온도가 낮아져, 코트 직경을 일정하게 유지할 수 없는 문제점이 있다.
선속이 저속인 상태와 고속인 상태에서는, 선속의 고속화에 따라, 냉각 장치 내에서는 열전도율이 낮은 쪽의 가스의 유량이 적어지고, 열전도율이 높은 쪽의 가스의 유량이 증가한다. 그리고, 결과적으로 냉각 장치 내의 열전도율이 낮은 쪽의 가스의 유량이 0가 되었을 때가, 냉각 장치의 냉각 능력이 최대로 된 상태이다. 따라서, 선속이 저속인 상태일 때 가스 유량을 조정하고, 그 후, 선속이 열전도율이 낮은 쪽의 가스의 유량이 0가 되었을 때보다 더 고속으로 되었을 경우, 냉각 장치가 광섬유 나선을 충분히 냉각시킬 수 없게 된다. 그 결과, 코팅 수지의 코트 직경이 가늘게 변화되는 경우나, 최악의 경우, 광섬유 나선의 열에 의해 액체의 피복 재료가 기화하여, 코팅 불량이 되는 경우가 있다.
특허 문헌 1∼2에 개시되어 있는 기술에서는, 냉각 장치가 외기와 접촉되어 있은 개소가 상하에 있다. 그러므로, 냉각 장치의 가스 유량이나 가스 온도, 그리고, 선뽑기 속도가 변화하면, 가스의 흐름이 불안정(상방류, 하방류)하게 되는 경우가 있다. 즉, 선속의 저속 영역과 고속 영역에서 가스의 흐름이 변화되므로, 그 변화 시에 냉각 능력이 큰 폭으로 변화한다. 그러므로, 폭 넓은 선속 범위에서는, 냉각 장치의 냉각 능력을 일정하게 하는 것이 어려워, 광섬유 나선의 온도나 코팅 수지의 코트 직경을 일정하게 유지하는 것이 곤란하였다.
일본 특허 제2844741호 공보 일본 특허 제3098232호 공보
본 발명은, 전술한 사정을 감안하여 행해진 것으로서, 광섬유 모재로부터 선뽑기를 하여 광섬유 소선을 제조할 때, 냉각 가스의 사용량을 삭감하고, 냉각 장치의 냉각 능력을 양호한 응답성으로 조정할 수 있고, 코팅 수지의 코트 직경의 변동을 억제할 수 있는, 광섬유 소선의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위하여, 이하의 수단을 채용하였다.
(1) 본 발명의 광섬유 소선의 제조 방법은, 광섬유 모재를 용융 변형시키는 공정과; 상기 광섬유 모재로부터 상기 용융 변형시킨 부위를 광섬유 나선으로서 꺼내는 공정과; 냉각 장치에 의해 상기 광섬유 나선을 강제 냉각시키는 공정과; 냉각된 상기 광섬유 나선에 코팅 장치에 의해 보호 피복층을 형성하는 공정과; 상기 보호 피복층을 경화시키는 공정을 포함하는 광섬유 소선의 제조 방법으로서, 상기 냉각 장치와 상기 코팅 장치와의 사이를 기밀(氣密)하게 접속하고, 상기 냉각 장치 내를 흐르는 냉각 가스의 상기 코팅 장치 측으로의 흐름을, 상기 코팅 장치 내의 수지의 메니스커스(meniscus)에 의해 차단함으로써, 상기 냉각 장치 내부에 있어서의 상기 냉각 가스의 흐름을 상방류(上方流)로 하여 상기 냉각 장치의 상단으로부터 외부에 배출하고, 상기 강제 냉각시키는 공정에서, 상기 냉각 장치의 하부에 상기 냉각 가스로서 헬륨 가스를 흐르게 하고, 상기 헬륨 가스를 유입시키는 위치보다 하방측으로부터, 상기 헬륨 가스와 분리하여 상기 냉각 가스로서 탄산 가스를 흐르게 하고, 상기 헬륨 가스의 유량과 상기 탄산 가스의 유량을 각각 개별적으로 제어한다.
(2) 상기 헬륨 가스의 유량을, 상기 광섬유 소선의 선속 신호에 의해 제어하고, 상기 탄산 가스의 유량을, 상기 광섬유 소선의 코트 직경 신호에 의해 피드백 제어할 수도 있다.
(3) 상기 탄산 가스의 유량을 상기 광섬유 소선의 선속 신호에 의해 제어하고, 상기 헬륨 가스의 유량을 상기 광섬유 소선의 코트 직경 신호에 의해 피드백 제어할 수도 있다.
(4) 상기 광섬유 소선의 최대 선속 Vmax(m/min)일 때의 상기 헬륨 가스의 유량을 X1(Standard Liter per Minute, SLM), 상기 광섬유 소선의 정상 선뽑기 속도 Vcenter(m/min)일 때의 상기 헬륨 가스의 유량을 X2(SLM), 상기 광섬유 소선의 최저 선속 Vmin(m/min)일 때의 상기 헬륨 가스의 유량을 X3(SLM)로 하고, 상기 광섬유 소선의 선속을 V(m/min), 상기 헬륨 가스의 유량을 X(SLM)로 한 경우, 상기 Vmax, 상기 Vcenter, 상기 Vmin, 상기 V, 상기 X1, 상기 X2, 상기 X3 및 상기 X는, 하기 식 (1) 또는 (2)를 만족시킬 수 있다.
[수식 1]
Figure 112011033279583-pct00001
(5) 상기 냉각 장치의 상측으로, 헬륨 가스, 탄산 가스 또는 질소 가스를 유입시키고, 각각의 가스의 유량을 개별적으로 제어할 수 있다.
(6) 상기 광섬유 소선의 선속 V의 변화를, Vmin2<Vmin<Vcenter<Vmax<Vmax2로 한 경우, Vmin2<V<Vmin의 범위에서, 상기 냉각 장치의 상측으로 유입시킨 상기 탄산 가스 또는 상기 질소 가스를 상기 코트 직경 신호에 의해 독립적으로 피드백 제어하고, Vmax<V<Vmax2의 범위에서, 상기 냉각 장치의 상측으로 유입시킨 상기 헬륨 가스를 상기 선속 신호에 의해 독립적으로 제어할 수 있다.
상기 (1)에 기재된 광섬유 소선의 제조 방법에 의하면, 냉각 장치와 코팅 장치가 연결되고, 가스의 배출구가 냉각 장치의 상부밖에 없기 때문에, 이 냉각 장치 내에 외부로부터 가스가 진입하는 것을 최대한 방지할 수 있어, 냉각 장치 내의 헬륨 가스의 농도를 높일 수 있다. 그 결과, 헬륨의 유량을 종래의 5%∼50% 정도로 현저하게 낮출 수 있다. 또한, 냉각 장치 내에 외부로부터의 가스가 진입하는 것을 최대한 방지할 수 있으므로, 냉각 장치 내의 가스의 흐름을, 안정된 상방류로 할 수 있다.
또한, 코팅 장치 상부로 탄산 가스를 흐르게 하고, 냉각 장치 하부에 헬륨 가스를 흐르게 함으로써, 냉각 장치 내에는 상방류가 생기고, 또한 코팅 수지 부근에 충분한 탄산 가스가 존재한다. 이로써, 보호 피복층으로 거품이 혼입하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 헬륨 가스 및 탄산 가스만을 사용하고 있으므로, 이들 가스의 유량을 조정함으로써, 이 유량의 변화에 의한 냉각 장치의 냉각 능력의 응답성이, 광섬유 소선이 안정된 우량품으로서 제조되는 선속 범위에서, 높은 레벨로 유지할 수 있다.
상기 (2)∼(3)의 경우, 헬륨 가스의 유량을 선속 신호에 의해 제어하고, 탄산 가스의 유량을 코트 직경 신호에 의해 피드백 제어하므로, 독립 신호에 의해, 각각의 가스 유량의 제어가 행해진다. 그러므로, 코트 직경을 일정하게 할 수 있는 선속 범위가 넓어지고, 또한 냉각 능력의 조정의 응답성을 높은 레벨로 유지할 수 있다. 탄산 가스의 유량을 선속 신호에 의해 제어하고, 헬륨 가스의 유량을 코트 직경 신호에 의해 피드백 제어한 경우도 마찬가지이다.
따라서, 코트 직경을 일정하게 할 수 있는 선속 범위가 넓기 때문에, 제조되는 광섬유 소선을 우량품으로 한 상태에서, 선뽑기 개시 시의 선속을 늦추고, 그 후, 정상 선속까지 선속을 증가시켜 장척의 우량품을 선뽑기 한 후, 선뽑기의 종단측에 의해 선속을 늦출 수 있다. 그러므로, 수율을 향상시킬 수 있고, 또한 코팅 장치의 손상이나, 광섬유 소선의 말단이, 권취된 우량품의 광섬유 소선을 건드리지 않아, 손상시키지 않게 된다.
또한, 전술한 바와 같이 냉각 능력의 응답성이 높으므로, 보호 피복층의 코트 직경을 일정하게 유지할 수 있다. 그러므로, 제조된 광섬유 소선의 측압 특성이 양호하다.
또한, 헬륨 가스의 유량을 대폭 삭감 가능하므로, 광섬유 소선의 제조 비용을 억제할 수 있어, 염가로 광섬유 소선을 제조할 수 있다.
또한, 냉각 장치 내의 가스 유량의 총량을 적게 할 수 있으므로, 폭 넓은 선속에 대하여, 선 떨림이 생기지 않고, 양호한 광섬유 소선을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 광섬유 소선의 제조 방법의 제1 실시형태에서 사용되는 광섬유 소선의 제조 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 2는 일반적인 냉각 장치를 나타낸 개략 단면도이다.
도 3은 냉각 장치의 길이와 냉각 가능한 한계 선속과의 관계에 대하여 실험한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 가열로를 나온 광섬유 나선의 온도를, 방사 온도계에 의해 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 광섬유 소선의 선속 V와, 헬륨 가스의 유량 X와의 관계를 선형 함수로 나타낸 경우의 그래프이다.
도 6은 본 발명의 광섬유 소선의 제조 방법의 제2 실시형태에서 사용되는 광섬유 소선의 제조 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 7은 실시예 1에 있어서, 선속과 가스의 유량과 코트 직경과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8은 비교예 1에 있어서, 선속과 가스의 유량과 코트 직경과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 9는 비교예 2에 있어서, 선속과 가스의 유량과 코트 직경과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 2에 있어서, 선속과 가스의 유량과 코트 직경과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 11은 실시예 3에 있어서, 선속과 가스의 유량과 코트 직경과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 12는 실시예 4에 있어서, 선속과 가스의 유량과 코트 직경과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 13은 비교예 6에 있어서, 선속과 가스의 유량과 코트 직경과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 14는 일반적인 광섬유의 제조 방법을 나타낸 개략 구성도이다.
본 발명의 광섬유 소선의 제조 방법의 각 실시형태에 대하여 설명한다.
이들 실시형태는, 본 발명의 취지를 보다 양호하게 이해시키기 위해 구체적으로 설명하는 것이며, 특별한 지정이 없는 한, 본 발명을 한정시키는 것은 아니다.
(1) 제1 실시형태
도 1은, 본 발명의 광섬유 소선의 제조 방법의 제1 실시형태에 의해 사용되는 광섬유 소선의 제조 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
이 광섬유 소선의 제조 장치는, 가열로(2)와, 냉각 장치(4)와, 코팅 장치(6)와, 냉각 장치(4) 및 코팅 장치(6) 사이를 연결하기 위한 통형의 연결 부재(5)와, 외경 측정기(7)와, 경화 장치(8)와, 턴 풀리(9)와, 인취기(10)로 개략적으로 구성되어 있다.
냉각 장치(4)와 코팅 장치(6)와의 사이에는 연결 부재(5)가 설치되고, 이 연결 부재(5)가 냉각 장치(4)와 코팅 장치(6)를 기밀하게 연결하고 있다.
냉각 장치(4)의 하단부의 측면에는, 헬륨 가스의 도입구(4a)가 형성되어 있다. 연결 부재(5)의 측면에는, 탄산 가스의 도입구(5a)가 형성되어 있다.
냉각 장치(4)로서는, 예를 들면, 도 2에 나타낸 바와 같은 구조의 것이 사용된다.
이 냉각 장치(4)는, 냉각통(14a)과 순환수통(14b)으로 이루어진다.
냉각통(14a) 내에는, 광섬유 나선(3)이 삽입된다.
냉각통(14a)의 상부에 설치된 도입구(14c), 냉각통(14a)의 중앙부에 설치된 도입구(14d) 또는 냉각통(14a)의 하부에 설치된 도입구(14e) 중 어느 하나로부터, 이 냉각통(14a) 내에 냉각 가스(이하, 간단히 가스라고 하는 경우가 있음)가 도입된다. 예를 들면, 도 1에 나타낸 냉각 장치(4)에서는, 냉각통(14a)의 도입구(14e)가 헬륨 가스의 도입구(4a)이며, 냉각통(14a)의 다른 도입구(14c, 14d)는 가스의 유출입이 생기지 않도록 닫혀있다.
순환수통(14b)에는, 냉각수가 도입되어 순환된다.
광섬유 나선(3)은, 이 냉각통(14a)을 통과하는 동안 냉각 가스와 순환수와의 열교환에 의해 냉각되어, 연결 부재(5)를 통하여, 피복층이 되는 수지를 도포하는 코팅 장치(6)에 이송된다.
본 실시형태에서는, 이와 같은 냉각 장치(4)가 복수개 연결되어 사용된다. 이와 같이 복수개를 연결한 경우에는, 최하부의 냉각통(14a)의 도입구(14e) 만이 헬륨 가스의 도입구(4a)로 되고, 다른 도입구는 닫힌 구성으로 된다.
외경 측정기(7)는, 케이블(15)을 통하여, 제1 제어 장치와 접속되어 있다(도시 생략). 상기의 제1 제어 장치는, 연결 부재(5)의 도입구(5a)로부터 냉각 장치(4) 내로 유입되는 탄산 가스의 유량을 제어한다.
인취기(10)는, 케이블(16)을 통하여, 제2 제어 장치와 접속되어 있다(도시 생략). 이 제2 제어 장치는, 냉각 장치(4)의 도입구(4a)로부터 냉각 장치(4) 내로 유입되는 헬륨 가스의 유량을 제어한다. 인취기(10)의 회전 속도로부터, 광섬유 소선(11)의 선속이 산출된다.
이 광섬유 소선의 제조 장치를 사용한 광섬유 소선의 제조 방법에 대하여 설명한다.
광섬유 모재(1)는, 가열로(2)에 의해 용융 변형되고, 이 용융 변형된 부위가 광섬유 나선(3)으로서 가열로(2)의 출구로부터 인출된다.
이어서, 가열로(2)의 하측에 설치되고, 가열로(2)와 연결되어 있지 않은 냉각 장치(4)에 의해, 광섬유 나선(3)이 강제 냉각된다.
이어서, 냉각된 광섬유 나선(3)은, 냉각 장치(4)의 하부에 설치된 코팅 장치(6)에 의해 그 주위에 보호 피복층이 형성되어, 광섬유 소선(11)이 된다.
보호 피복층이 코팅된 광섬유 소선(11)은, 외경 측정기(7)에 의해 그 코트 직경[광섬유 소선(11)의 외경]이 측정된다.
이어서, 광섬유 소선(11)의 보호 피복층이, 경화 장치(8)에 의해 경화된다.
이어서, 광섬유 소선(11)은, 턴 풀리(9), 인취기(10)를 통하여 도시가 생략된 권취기에 권취된다.
본 실시형태의 광섬유 소선의 제조 방법에서는, 냉각 장치(4)와, 연결 부재(5)와, 코팅 장치(6)와, 코팅 장치(6)의 내측의 코팅 수지의 메니스커스에 의해 닫힌 공간[다만, 냉각 장치(4)의 상단부에서는, 외부로 개구되어 있음]에, 냉각 가스(헬륨이나 탄산 가스)가 유입된다. 이로써, 냉각 장치(4) 내부 및 연결 부재(5) 내부에서의 가스의 흐름은, 광섬유 나선(3)에 따라 흐르는 일부 가스를 제외하고 강제적으로 상방류가 되어, 냉각 장치(4)의 상단부로부터만 냉각 장치(4)의 외부로 배출된다.
이 냉각 가스의 흐름에 의해, 냉각 장치(4) 내의 가스의 흐름이 불안정하게 되지 않고, 또한 광섬유 소선(11)의 선뽑기 조건에 의존한 불안정한 가스의 흐름이 생기지도 않는다. 그러므로, 냉각 가스의 흐름은, 안정된 상방류(12, 13)가 된다. 그 결과, 냉각 장치(4)는, 안정된 냉각 능력을 얻을 수 있다.
또한, 상방류(12, 13)가 된 가스는, 외부 가스의 냉각 장치(4) 내로의 침입구로도 될 수 있는 냉각 장치(4)의 상단으로부터, 강제적으로 외부에 분출된다. 그러므로, 냉각 장치(4)의 외부로부터 냉각 장치(4)의 내부로의 가스의 혼입을 최소한으로 방지할 수 있다. 따라서, 냉각 장치(4) 내의 냉각 가스의 농도를 최대한으로 높일 수 있고, 특히, 헬륨 가스를 사용한 경우, 헬륨 가스의 사용량을 현저하게 삭감할 수 있다. 이로써, 광섬유 소선의 제조 비용을 저감할 수 있다.
본 실시형태에서는, 헬륨 가스에 더하여, 탄산 가스를 헬륨 가스와 분리하여, 냉각 장치(4) 내에 흐르게 한다.
헬륨 가스를 유입시키는 장소는, 냉각 장치(4)의 하부 또는 연결 부재(5)의 상부이다. 한편, 탄산 가스를 유입시키는 장소는, 헬륨 가스를 유입시키는 위치보다 하측이며, 또한 코팅 장치(6)의 상부 또는 연결 부재(5)의 하부이다. 이들 위치 관계는, 헬륨 가스를 유입시키는 장소가, 상방향의 가스의 흐름에 대하여 하류측, 탄산 가스를 유입시키는 장소가, 상방향의 가스의 흐름에 대하여 상류측으로 된다.
이로써, 가스의 흐름이 상방류(12, 13)로 되고, 각각의 가스가 안정적으로 흐른다. 그러므로, 코팅 장치(6) 부근에서는 탄산 가스의 농도가 가장 높아지고, 보호 피복층으로의 거품의 혼입이나 잔류를 방지할 수 있게 된다.
또한, 냉각 장치(4)의 상부(하류)에 흐르는 헬륨 가스와 탄산 가스와의 혼합 상태도 항상 안정되어 있으므로, 이들 가스에 의한 냉각 능력이, 선속에 따라 불안정하게 되지 않고, 안정된다. 그러므로, 선속에 따라 이들 가스의 유량을 변화시켜, 냉각 장치(4)의 냉각 능력을 조정했을 때의 응답성이 양호하여, 일정한 코트 직경으로 광섬유 나선(3)을 코팅할 수 있다.
또한, 냉각 장치(4)의 하부 또는 연결 부재(5)의 상부로 유입시키는 헬륨 가스의 유량과, 코팅 장치(6)의 상부 또는 연결 부재(5)의 하부로 유입시키는 탄산 가스의 유량을 각각 개별적으로 조정함으로써, 냉각 장치(4)의 냉각 효율(냉각 능력)을 조정할 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 헬륨 가스의 유량과 탄산 가스의 유량을, 2계통의 독립된 신호로 제어한다. 2계통의 독립된 신호로서는, 광섬유 소선(11)의 선속을 나타낸 선속 신호와, 광섬유 소선(11)의 코트 직경을 나타낸 코트 직경 신호가 사용된다.
열전도율이 높은 헬륨 가스의 유량을, 광섬유 소선의 선속 신호에 의해 제어하고, 열전도율이 낮은 탄산 가스의 유량을, 코트 직경 신호에 의해 피드백 제어(PID 제어)하는 것이 바람직하다. 또한, 선속에 따라, 코트 직경 신호에 의해 제어되는 가스의 종류를 전환할 수 있다.
또한, 탄산 가스의 도입구(5a)와 헬륨 가스의 도입구(4a)와의 사이에 존재하는 탄산 가스와 헬륨 가스의 혼합 가스 영역[상방류로 되는 탄산 가스와 광섬유 나선(3)에 끌려 오는 헬륨 가스가 혼합된 영역]의 혼합 가스에 대해서도, 이 혼합 가스는, 상류측[코팅 장치(6)측]으로부터 생기는 상방류에 의해, 상방류로 된다. 그러므로, 이 혼합 가스는, 항상 냉각 장치(4)의 상부[가열로(2)측]로 흐르고, 최종적으로는 냉각 장치(4)의 상단으로부터 배출된다. 그러므로, 본 실시형태의 광섬유 소선의 제조 방법에서는, 냉각 능력의 조정을 양호한 응답성으로 용이하게 행할 수 있다.
이로써, 본 실시형태의 광섬유 소선의 제조 방법에서는, 선뽑기를 행하는 선속이 저속에서 고속으로 되었다고 해도, 그 범위에 걸쳐서, 코트 직경을 일정하게 하도록 한 냉각 장치(4)의 냉각 능력의 제어를, 이 선속의 변동에 따라, 양호한 응답성으로 행할 수 있다.
본 실시형태의 냉각 장치(4)에서는, 냉각 장치(4) 내에 유입시키는 가스가, 선속에 따라 이들 유량을 변화시킬 때, 각각의 가스의 증감 방향이 반대로 된다. 즉, 선속이 느린 경우에는, 헬륨 가스의 유량이 저하되고, 탄산 가스의 유량이 증가한다. 이는, 열전도율이 높은 헬륨 가스의 유량이 고정된 경우와 비교하면, 탄산 가스의 증가분이 적어진다. 한편, 선속이 빠른 경우에는, 헬륨 가스의 유량이 증가하고, 탄산 가스의 유량이 저하된다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 냉각 장치(4) 내의 가스 유량의 총량은 변화하지만, 외부로부터의 가스의 침입이 적고, 또한 가스 상호간의 증감 방향이 반대이므로, 가스 유량의 총량이 현저하게 증가하지 않는다. 그러므로, 광섬유 나선(3)의 선 떨림을 발생시키지 않는다.
또한, 본 실시형태의 광섬유 소선의 제조 방법에서는, 열전도율이 높은 헬륨 가스의 유량을, 선속 신호에 따라 제어한다. 이로써, 선속이 낮은 경우, 헬륨 가스의 유량을 특별히 적게 하여, 경우에 따라서는 0까지 감소시킬 수 있다. 한편, 선속이 높은 경우, 헬륨 가스의 유량을, 광섬유 나선(3)의 냉각이 가능한 적절한 유량까지 증가시킬 수 있다. 다만, 냉각 장치(4)의 적절한 냉각 길이를 확보한 후에, 각각의 가스의 유량을 조정하여 냉각 능력의 미세 조정을 행하므로, 가스 유량이 현저하게 증가[예를 들면, 10(L/min) 이상]하지 않는다. 그러므로, 광섬유 나선(3)의 선 떨림을 발생시키는 가스 유량만큼은 되지 않는다.
또한, 본 실시형태의 광섬유 소선의 제조 방법에서는, 열전도율이 낮은 탄산 가스의 유량을, 코트 직경 신호에 따라 피드백 제어하고 있다. 이로써, 코트 직경이 굵어지는 경향이 있을 때는, 탄산 가스의 유량이 증가하고, 한편, 코트 직경이 가늘어지는 경향이 있을 때는, 탄산 가스의 유량이 감소한다. 그 결과, 코트 직경을 일정하게 제어할 수 있다.
다음으로, 광섬유 나선(3)의 냉각에 필요한 냉각 장치(4)의 길이의 계산 방법을 나타낸다.
냉각 장치(4)와 코팅 장치(6)를 연결한 상태에서 냉각 능력을 최대로 하고(즉, 헬륨 가스 이외의 가스의 유량을 0로 함), 냉각 장치(4) 내의 분위기를 헬륨 가스 분위기로 한 상태에서, 필요한 냉각 능력을 얻을 수 있는 냉각 장치(4)의 길이를 적절하게 선택한다. 예를 들면, 냉각 장치(4)의 하부 또는 연결 부재(5)의 상부에, 헬륨 가스의 도입구(4a)를 설치하고, 냉각 장치(4) 내에 5.0(Standard Liter per Minute, SLM)의 헬륨 가스를 유입시켜, 필요한 냉각 능력을 얻을 수 있는 냉각 장치(4)의 길이를 결정한다.
일반적으로, 필요한 냉각 장치(4)의 길이에 대해서는, 냉각 장치(4)의 구조(내경이나, 내벽 표면의 형상, 내벽의 재질, 냉각수의 온도 등)에 따라 변동하므로, 한 마디로 결정할 수 없다.
그러나, 냉각 장치(4)는, 적어도 제조된 광섬유 소선이 우량품이 되도록 상정되어 있는 최대 선속과 헬륨 가스의 농도가 높은 이상적인 상태에서, 필요한 온도까지 광섬유 나선을 냉각할 수 있어야 한다.
본 실시형태의 광섬유 소선의 제조 방법은, 광섬유 나선을 냉각 가능한 최대 선속까지 적용 가능하며, 특히 냉각 장치(4)의 구조나 길이에는 의존하지 않는다.
여기서, 도 2에 나타낸 냉각 장치를 사용한 경우, 냉각 장치의 필요 길이의 선속 의존성에 대하여 검증한 결과를, 도 3에 나타낸다. 도 3의 그래프는, 냉각 장치의 길이와 냉각 가능한 한계 선속과의 관계에 대하여 실험한 결과를 나타낸다. 그리고, 냉각 장치(4)로서는, 내경 10mm의 황동제의 파이프를 사용하였다. 그리고, 순환수통(14b) 내를 순환하는 냉각수로서 20℃의 물을 사용하였다.
또한, 냉각 장치를 사용하지 않고, 가열로를 나온 광섬유 나선이 공기중을 공주(空走)한 경우, 광섬유 나선의 온도가 50℃가 될 때까지의 거리와 선속과의 관계에 대하여 검증한 결과를, 도 4에 나타낸다. 도 4의 그래프는, 가열로를 나온 광섬유 나선의 온도를, 방사 온도계에 의해 측정한 결과를 나타낸다.
이상의 결과로부터, 냉각 장치(4)의 필요 길이를 최대로 한 경우(냉각 가스로서는 헬륨 가스만을 사용), 이 경우의 최대 선속 이하의 선속이면, 그 선속에 따라 탄산 가스를 혼합함으로써, 광섬유 나선의 온도가 지나치게 저하되지 않고, 보호 피복층을 코팅 가능한 온도까지 광섬유 나선을 냉각할 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 냉각 장치의 길이 분만큼, 광섬유 나선을 공냉한 경우라도, 광섬유 나선의 온도가 지나치게 내려가지 않은 범위의 선속이면, 광섬유 나선의 온도를 일정하게 제어할 수 있는 것이 확인되었다. 이러한 사실로부터, 냉각 장치의 길이에 따라 흐르는 가스의 양을 변화시킴으로써, 넓은 선속 범위에서 광섬유 나선을 냉각할 수 있다. 예를 들면, 냉각 장치(4)의 길이를 10m로 한 경우, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 냉각 가스의 유량을 조정함으로써, 대략 최대 3000(m/min)의 선속까지 광섬유 나선을 냉각할 수 있다. 한편, 가스를 이용하지 않는 경우에는, 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 대략 최대 1000(m/min)의 선속까지 광섬유 나선을 냉각할 수 있다. 즉, 냉각 장치의 길이가 10m인 경우, 냉각 가스의 유량을 적절하게 조절함으로써, 최대로 해서, 선속 1000∼3000 (m/min)의 범위에서 광섬유 나선을 냉각시킬 수 있다.
다음으로, 냉각 장치(4)에서의 헬륨 가스의 유량의 변동 범위에 대하여 검토한다.
광섬유 소선(11)의 최대 선속 Vmax에서, 코팅 장치(6)의 상부 또는 연결 부재(5)의 하부로 유입시키는 탄산 가스의 유량을 0.03∼0.5 (SLM) 정도로 하고, 광섬유 소선(11)의 코트 직경이 목표 코트 직경이 되는 헬륨 가스의 유량[5(SLM) 이하]을 확인한다. 그리고, 이 유량을 최대 선속 Vmax에서의 헬륨 가스의 유량 X1(SLM)으로서 설정한다.
또한, 광섬유 소선(11)의 제조 중심 선속(정상 선뽑기 속도) Vcenter에 있어서, 코팅 장치(6)의 상부 또는 연결 부재(5)의 하부로 유입시키는 탄산 가스의 유량을 0.03∼0.5 (SLM) 정도로 하고, 광섬유 소선(11)의 코트 직경이 목표 코트 직경이 되는 헬륨 가스의 유량을 확인한다. 그리고, 그 유량을 제조 중심 선속 Vcenter에서의 헬륨 가스의 유량 X2(SLM)로서 설정한다.
또한, 광섬유 소선(11)의 최저 선속 Vmin에 있어서, 코팅 장치(6)의 상부 또는 연결 부재(5)의 하부로 유입시키는 탄산 가스의 유량을 0.03∼0.5 (SLM) 정도로 하고, 광섬유 소선(11)의 코트 직경이 목표 코트 직경이 되는 헬륨 가스의 유량을 확인한다. 그리고, 그 유량을 최저 선속 Vmin에서의 헬륨 가스의 유량 X3(SLM)으로서 설정한다.
이상의 헬륨 가스의 유량의 관계는, X3≤X2≤X1<5이다.
이상의 관계로부터, 광섬유 소선(11)의 선속 V(m/min)에 따라, 헬륨 가스의 유량 X(SLM)를 조정한다. 헬륨 가스의 유량 X(SLM)를 조정하는 경우, 그 함수는 특별히 한정되지 않고, 선형 함수일 수도 있고, 2차 함수일 수도 있지만, 선형 함수가 바람직하다. 광섬유 소선(11)의 선속 V(m/min)와 헬륨 가스의 유량 X(SLM)와의 관계를 선형 함수로 나타낸 경우의 그래프를 도 5에 예시한다.
이 때, 상기 Vmax, Vcenter, Vmin, V, X1, X2, X3 및 X는, 하기 식 (1) 또는 (2)를 만족시킨다.
Figure 112011033279583-pct00002
다음으로, 광섬유 소선(11)의 코트 직경의 제어성에 대하여 검토한다.
헬륨 가스의 유량을 선속 신호에 의해 제어하고 있는 상태에서, 코팅 장치(6)의 상부 또는 연결 부재(5)의 하부로 유입시키는 탄산 가스의 유량을, 코트 직경 신호에 의해 피드백 제어를 행한다. 이 때, 허용하는 선속 범위의 전역에 걸쳐서 탄산 가스의 유량이 0가 되지 않고, 코트 직경을 일정하게 제어할 수 있는지의 여부를 확인한다.
전술한 바와 같이, 냉각 장치(4)에서의 헬륨 가스의 유량의 변동 범위와 광섬유 소선(11)의 코트 직경의 제어성을 검토한 결과, 냉각 장치(4) 내에서의 헬륨 가스의 유량이 5.0(SLM) 이하, 냉각 장치(4) 내에서의 탄산 가스의 유량이 2.0(SLM) 이하이다. 그러므로, 냉각 장치(4) 내에서의 최대 가스 유량은 7.0(SLM)이며, 광섬유 나선(3)의 선 떨림이 생기는 유량은 아닌 것으로 확인되었다.
또한, 선속이 고속인 영역, 및 저속인 영역에서도, 코팅 장치(6)의 상부 또는 연결 부재(5)의 하부로부터 유입시키는 탄산 가스의 유량이, 0.03(SLM) 이하로 되지 않는다. 그러므로, 보호 피복층으로의 거품의 혼입이나 잔류가 없고, 매우 폭 넓은 선속 범위에서, 코트 직경을 일정하게 제어할 수 있다.
이와 같이 본 실시형태의 광섬유 소선의 제조 방법에서는, 헬륨 가스의 유량과 탄산 가스의 유량을 제어하기 위한 신호는, 각각 독립된 신호(선속 신호, 코트 직경 신호)이다. 그러므로, 각각의 가스의 유량을 개별적으로 제어할 수 있다. 또한, 냉각 장치(4) 내에서의 헬륨 가스와 탄산 가스의 흐름은, 이들의 유량에 의해 변화하지 않고, 항상 상방류이다. 그러므로, 이들 가스의 유량비를 변경하여 냉각 능력을 조정했을 때, 그 응답성이 양호하며, 또한 선속의 변동에 대한 응답도 빠르기 때문에, 광섬유 소선(11)의 코트 직경을 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 선속 신호에 따라 헬륨 가스의 유량이 증감하므로, 탄산 가스의 유량을 불필요하게 증가시키지 않고, 광섬유 나선(3)을 냉각시키는 냉각 장치(4)의 냉각 능력을 조정할 수 있다.
(2) 제2 실시형태
도 6은, 본 발명의 광섬유 소선의 제조 방법의 제2 실시형태에서 사용되는 광섬유 소선의 제조 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 6에 있어서, 도 1에 나타낸 구성 요소와 동일한 구성 요소에는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
본 실시형태의 광섬유 소선의 제조 장치가, 전술한 제1 실시형태와 상이한 점은, 냉각 장치(4)의 상부측면에 탄산 가스 및/ 또는 질소 가스의 도입구(4b)가 설치되어 있는 점과, 냉각 장치(4)의 상부측면의 도입구(4b)보다 상측에 헬륨 가스의 도입구(4c)가 설치되어 있는 점이다. 즉, 도 2를 참조하면, 예를 들면, 이 냉각 장치(4)가 1개인 경우[냉각 장치(4)가 1조(組)의 냉각통(14a) 및 순환수통(14b)으로 이루어지는 경우], 냉각통(14a)의 도입구(14c, 14e)가 각각 헬륨 가스의 도입구(4c, 4a)이며, 냉각통(14)의 도입구(14d)가, 탄산 가스 및/ 또는 질소 가스의 도입구(4b)이다. 복수개의 냉각 장치(4)를 연결한 경우에는, 이들 냉각통(14)의 각 도입구(14c, 14d, 14e)의 위치에 따라, 적절하게 헬륨 가스의 도입구(4c), 탄산 가스 및/ 또는 질소 가스의 도입구(4b)를 설정하면 된다. 이 때, 사용하지 않는 각 도입구(14c, 14d, 14e)는 닫아 둔다.
외경 측정기(7)는, 케이블(15)을 통하여, 제3 제어 장치(도시 생략)와 접속되어 있다. 이 제3 제어 장치는, 도입구(5a) 및 도입구(4b)로부터 냉각 장치(4) 내로 유입시키는 탄산 가스의 유량 및/ 또는 질소 가스의 유량을 제어한다.
인취기(10)는, 케이블(16)을 통하여, 제4 제어 장치(도시 생략)와 접속되어 있다. 이 제4 제어 장치는, 도입구(4a) 및 도입구(4c)로부터 냉각 장치(4) 내로 유입시키는 헬륨 가스의 유량을 제어한다.
본 실시형태에서는, 냉각 장치(4)의 하부 또는 연결 부재(5)의 상부로 유입시킨 헬륨 가스와, 코팅 장치(6)의 상부 또는 연결 부재(5)의 하부로 유입시킨 탄산 가스와, 냉각 장치(4)의 상부로 유입시킨 탄산 가스, 질소 가스 또는 헬륨 가스를 이용하여, 이들 가스의 유량을 조정함으로써, 냉각 장치(4)의 냉각 효율(냉각 능력)을 조정할 수 있다.
예를 들면, 냉각 장치(4)의 하부 또는 연결 부재(5)의 상부[도입구(4a)]로부터 헬륨 가스를 유입시키고, 또한 냉각 장치(4)의 상부[도입구(4c)]로부터 헬륨 가스를 유입시킨다. 이 경우, 도입구(4c)보다 상측, 즉 가열로(2) 근방의 광섬유 나선(3)의 온도가 높은 영역에서, 광섬유 나선(3)의 냉각 효율을 높일 수 있다. 그러므로, 특히 선속이 빠를 때, 효과적으로 광섬유 나선(3)을 냉각할 수 있다. 또한, 코팅 장치(6)의 상부의 분위기에는 영향을 미치지 않기 때문에, 보호 피복층에 거품의 혼입이 생기는 것을 억제할 수 있다.
또한, 예를 들면, 코팅 장치(6)의 상부 또는 연결 부재(5)의 하부[도입구(5a)]로부터 탄산 가스를 유입시키고, 또한 냉각 장치(4)의 상부[도입구(4b)]로부터 탄산 가스 및/ 또는 질소 가스를 유입시킨다. 이 경우, 도입구(4b)보다 상측, 즉 가열로(2) 근방의 광섬유 나선(3)의 온도가 높은 영역에서, 광섬유 나선(3)의 냉각 효율을 낮출 수 있다. 그러므로, 특히 선속이 느릴 때 유효이다. 또한, 코팅 장치(6)의 상부의 분위기에는 영향을 미치지 않기 때문에, 보호 피복층에 거품의 혼입이 생기는 것을 억제할 수 있다. 이들 가스는, 가열로(2)의 화염에 영향을 미치지 않는다.
또한, 냉각 장치(4)의 상부로 유입시키는 탄산 가스 및/ 또는 질소 가스의 유량과, 헬륨 가스의 유량을, 2계통 이상의 독립된 신호로 제어할 수 있다. 2계통 이상의 독립된 신호로서는, 광섬유 소선(11)의 선속을 나타낸 선속 신호와, 광섬유 소선(11)의 코트 직경을 나타낸 코트 직경 신호가 사용된다.
예를 들면, 특히 광섬유 소선(11)의 선속이 고속 영역(최대 선속 Vmax 부근)에 있는 경우, 냉각 장치(4)에는 높은 냉각 능력이 요구된다. 그러므로, 선속 신호에 따라, 냉각 장치(4)의 상부로 유입시키는 헬륨 가스의 유량을 증가시킨다.
이 경우, 동일한 선속 신호에 대하여, 냉각 장치(4)의 하부 또는 연결 부재(5)의 상부로 유입시키는 헬륨 가스의 유량과, 냉각 장치(4)의 상부로 유입시키는 헬륨 가스의 유량이 함께 변화하지 않도록, 광섬유 소선(11)의 선속 범위를 구분하여, 어느 일측의 헬륨 가스의 유량만을 변화시킨다. 즉, Vmin∼(Vmax-α)의 선속 범위에서는, 냉각 장치(4)의 하부 또는 연결 부재(5)의 상부로 유입시키는 헬륨 가스, 즉 도입구(4a)로부터 유입시키는 헬륨 가스의 유량만을 변화시킨다. 한편, (Vmax-α)∼Vmax의 선속 범위에서는, 냉각 장치(4)의 상부로 유입시키는 헬륨 가스, 즉 도입구(4c)로부터 유입시키는 헬륨 가스의 유량만을 변화시킨다. 여기서, α는 탄산 가스를 최소한으로 유입한 경우에 헬륨 가스의 1계통만으로 냉각 가능한 최고선속을 나타내고 있다.
또한, 광섬유 소선(11)의 선속이 저속 영역(최저 선속 Vmin 부근)에 있는 경우, 냉각 장치(4)에는 높은 냉각 능력이 요구되지 않는다. 그러므로, 코트 직경 신호에 따라, 냉각 장치(4)의 상부로 유입시키는 탄산 가스의 유량 및/ 또는 질소 가스의 유량을 증가시킨다.
이 경우, 동일한 코트 직경 신호에 대하여, 코팅 장치(6)의 상부 또는 연결 부재(5)의 하부로 유입시키는 탄산 가스의 유량과, 냉각 장치(4)의 상부로 유입시키는 탄산 가스의 유량 및/ 또는 질소 가스의 유량이 함께 변화하지 않도록, 광섬유 소선(11)의 선속 범위를 구분하여, 이들 가스의 유량을 변화시킨다. 즉, Vmin∼(Vmin-β)의 선속 범위에서는, 냉각 장치(4)의 상부로 유입시키는 가스, 즉 도입구(4b)로부터 유입시키는 탄산 가스의 유량 및/ 또는 질소 가스의 유량만을 변화시킨다. 한편, (Vmin-β)∼Vmax의 선속 범위에서는, 코팅 장치(6)의 상부 또는 연결 부재(5)의 하부로 유입시키는 가스, 즉 도입구(5a)로부터 유입시키는 탄산 가스의 유량만을 변화시킨다. 여기서, β는, 탄산 가스를 최대한으로 유입한 경우에, 탄산 가스의 1계통만으로 코트계를 일정하게 제어 가능한 최저 선속을 나타내고 있다.
이와 같이, 선속에 따라 제어하는 가스의 종류나, 유입 개소를 별개로 제어하는 경우, 각각의 제어를 1계통으로 하면, 본 실시형태는, 합계 4계통에 의한 제어가 행해지는 것이 된다.
본 실시형태에서는, 냉각 장치(4)의 상부측면에 탄산 가스 및/ 또는 질소 가스의 도입구(4b)가 설치되고, 냉각 장치(4)의 상부측면의 도입구(4b)보다 상측에 헬륨 가스의 도입구(4c)가 설치된 경우를 예시했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서는, 냉각 장치의 상부측면에 설치된 1개의 도입구로부터, 헬륨 가스, 탄산 가스 및 질소 가스로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 가스를 유입시켜도 된다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.
「실시예 1」
도 1에 나타낸 장치 구성에서, 중심 선속 1800(m/min)으로 광섬유 소선의 선뽑기를 하고, 광섬유 소선의 제조를 행하였다.
가열로와 연결되어 있지 않은 냉각 장치와, 코팅 장치를, 연결 부재로 연결하였다. 냉각 장치의 하측에 헬륨 가스를 유입할 수 있도록 배관하고, 코팅 장치의 상부(연결 부재의 하측)에 탄산 가스를 유입할 수 있도록 배관하였다.
냉각 장치로서는, 황동으로 이루어지는 내경 10mm, 길이 1m의 원통형의 냉각통을 6통 연결한 것을 사용하고, 이 냉각 장치의 냉각 길이를 6m로 하였다. 또한, 냉각 장치를 구성하는 순환수통 내를 순환하는 냉각수의 온도를, 20℃로 일정하게 하였다.
연결 부재의 길이를 300mm로 하였다.
이와 같이 연결 부재를 사용하는 방법도 좋지만, 냉각 장치와 코팅 장치가 일체로 된 구조일 수도 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다.
또한, 냉각 장치의 하부로 유입시키는 헬륨 가스의 유량을 선속 신호에 의해 선형 제어하고, 코팅 장치의 상부로 유입시키는 탄산 가스의 유량을 코트 직경 신호에 의해 피드백 제어하였다.
또한, 냉각 장치의 상부로부터 배출되는 가스를 회수 장치에 의해 회수하고, 이 회수한 가스를 분리한 후, 재이용하였다.
선뽑기 개시 시의 선속을 800(m/min)으로 조정한 후, 제품으로서 우량품인 광섬유 소선의 제조를 개시하였다.
그 후, 자동으로 1시간에 걸쳐, 제조 중심 선속을 1800(m/min)으로 증가시키고, 이 상태에서 선속 변동 범위를 ±200(m/min)으로 하면서, 광섬유 소선을 1300km 선뽑기 하였다. 그 후, 자동으로 1시간에 걸쳐 선속을 800(m/min)으로 감속한 후, 광섬유 소선의 선뽑기를 종료하였다.
이 동안의 광섬유 소선의 우량품은, 합계하여 1500km였다. 또한, 선속 800(m/min)∼2000(m/min)의 전역에 걸쳐서, 제조된 광섬유 소선의 코트 직경이 목표값인 195㎛로 일정하게 되었고, 보호 피복층으로의 거품의 혼입도 없으며, 제어성(응답성)이 양호한 제어가 가능하였다.
또한, 선뽑기 개시에 사용한 광섬유 소선의 불량부의 길이는 대략 15km로서, 매우 짧았다.
선뽑기 시의 선속, 및 가스 유량은 하기와 같으며, 헬륨 가스의 유량을 선형적으로 증감시켰다.
최저 선속 Vmin를 800(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 0.2(SLM), 탄산 가스의 유량이 1.8(SLM)이다.
정상 선뽑기 속도 Vcenter를 1800(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 1.5(SLM), 탄산 가스의 유량이 0.2(SLM)이다.
최대 선속 Vmax를 2000(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 2.0(SLM), 탄산 가스의 유량이 0.2(SLM)이다.
선속과 가스의 유량 및 코트 직경과의 관계를 도 7에 나타낸다.
「비교예 1」
냉각 장치의 하부에 헬륨 가스와 탄산 가스를 흐를 수 있도록 배관하고, 이들 헬륨 가스의 유량과 탄산 가스의 유량의 총량을 일정하게 하고, 선속 신호로 이들 가스의 유량을 일정하게 제어한 점 이외는, 실시예 1과 동일하게 광섬유 소선의 제조를 행하고, 이것을 비교예 1로 하였다.
선뽑기 개시 시의 선속을 800(m/min)으로 조정한 후, 제품으로서 우량품인 광섬유 소선의 제조를 개시하였다.
그 후, 자동으로 1시간에 걸쳐, 제조 중심 선속을 1800(m/min)으로 증가시키고, 이 상태에서 선속 변동 범위를 ±200(m/min)으로 하면서, 광섬유 소선을 1300km 선뽑기 하였다. 그 후, 자동으로 1시간에 걸쳐 선속을 800(m/min)으로 감속한 후, 광섬유 소선의 선뽑기를 종료하였다.
이 동안의 광섬유 소선의 우량품은, 합계하여 500km였다. 또한, 선속 범위 800(m/min)∼2000(m/min)에 걸쳐서, 제조된 광섬유 소선의 코트 직경이 목표값인 195㎛로 일정하게 유지되지 않고, 가스 조건의 설정 부족 및 곤란함을 관찰할 수 있었다. 또한, 헬륨 가스와 탄산 가스를 혼합하여 냉각 장치에 도입하고 있으므로, 코팅 장치 상부의 탄산 가스 농도가 저하되고, 보호 피복층으로의 거품의 혼입을 관찰할 수 있었다.
또한, 제조된 광섬유 소선은, 선속이 800(m/min)부터 우량품으로 하였으므로, 선뽑기 개시에 사용한 광섬유 소선의 불량부로서의 길이는, 대략 15km이며, 매우 짧았다.
선뽑기 시의 선속, 가스 유량은 하기와 같으며, 헬륨 가스의 유량을 선형적으로 증감시켰다.
최저 선속 Vmin를 800(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 0(SLM), 탄산 가스의 유량이 2.0(SLM)이다.
정상 선뽑기 속도 Vcenter를 1800(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 1.7(SLM), 탄산 가스의 유량이 0.3(SLM)이다.
최대 선속 Vmax를 2000(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 2.0(SLM), 탄산 가스의 유량이 0(SLM)이다.
선속과, 가스의 유량 및 코트 직경과의 관계를 도 8에 나타낸다.
「비교예 2」
코팅 장치의 상부로 유입시킨 탄산 가스의 유량만을 코트 직경 신호에 의해 피드백 제어한 점 이외는 실시예 1과 동일하게 광섬유 소선의 제조를 행하고, 이것을 비교예 2로 하였다.
선뽑기 개시 시의 선속을 800(m/min)으로 조정한 후, 제품으로서 우량품인 광섬유 소선의 제조를 개시하였다.
그 후, 자동으로 1시간에 걸쳐, 제조 중심 선속을 1800(m/min)으로 증가시켜, 이 상태에서 선속 변동 범위를 ±200(m/min)으로 하면서, 광섬유 소선을 1300km 선뽑기하였다. 그 후, 자동으로 1시간에 걸쳐 선속을 800(m/min)으로 감속한 후, 광섬유 소선의 선뽑기를 종료하였다.
이 동안의 광섬유 소선의 우량품은 합계하여 1000km였다. 또한, 선속이 1500(m/min) 이하에서는, 탄산 가스의 유량 증가에 따른 코트 직경의 제어성의 저하를 관찰할 수 있었고, 코트 직경의 변동을 관찰할 수 있었다. 또한, 선속이 1000(m/min) 이하에서는, 냉각 장치 내의 가스 유량의 총량이 증가하고, 선 떨림이 발생하여, 코트 직경의 변동을 관찰할 수 있었다. 또한, 제조된 광섬유 소선은, 선속이 800(m/min)으로부터 우량품으로 하였으므로, 선뽑기 개시에 사용한 광섬유 소선의 불량품으로서의 길이는, 대략 15km이며, 매우 짧았다.
선뽑기 시의 선속, 가스 유량은 하기와 같으며, 헬륨 가스의 유량을 일정하게 하였다.
최저 선속 Vmin를 800(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 2.0(SLM), 탄산 가스의 유량이 25(SLM)이다.
정상 선뽑기 속도 Vcenter를 1800(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 2.0(SLM), 탄산 가스의 유량이 0.5(SLM)이다.
최대 선속 Vmax를 2000(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 2.0(SLM), 탄산 가스의 유량이 0.03(SLM)이다.
선속과, 가스의 유량 및 코트 직경과의 관계를 도 9에 나타낸다.
실시예 1과 비교예 1 및 비교예 2의 결과를 고찰한다.
실시예 1과 비교예 1 및 비교예 2는, 모두 냉각 장치와 코팅 장치를 연결 부재로 연결한 상태로 평가를 행하였다.
실시예 1에서는 제어 신호를 2계통으로 하고, 비교예 1에서는 가스 유량의 총량을 일정하게 하고, 비교예 2에서는 헬륨 가스의 유량을 고정하고, 탄산 가스의 유량을 가변으로 하였다.
도 7∼도 9에 나타낸 그래프에는, 선속(가로축)에 대한 헬륨 가스의 유량(좌측 세로축)과 선속에 대한 냉각 장치 내의 가스 유량의 총량(좌측 세로축)과 선속에 대한 코트 직경(우측 세로축)이 나타나 있다.
도 7의 결과로부터, 실시예 1에서는, 선속 800∼2000(m/min)의 전역에 걸쳐서 2계통 제어를 행하고 있으므로, 가스 유량의 총량이 적고, 그러므로 선 떨림도 생기지 않고, 광섬유 소선의 제조를 행할 수 있었다. 그 결과, 코트 직경이 일정인 광섬유 소선을 얻을 수 있었다.
또한, 실시예 1에서는, 보호 피복층으로의 거품의 혼입도 없고, 냉각 능력 변화에 대한 응답성이 양호하며, 따라서, 본 제조 방법이 우수한 것을 알았다.
도 8의 결과로부터, 비교예 1에서는, 가스 유량의 총량을 일정하게 하였으므로, 선속의 변화에 대한 각각의 가스의 유량의 변화가 적절하게 행해지지 못하고, 냉각 장치의 냉각 능력을 적절하게 변화시킬 수 없었다. 그 결과, 제조된 광섬유 소선은, 코트 직경이 185∼199 ㎛의 범위에서 변동하였다. 이는, 냉각 장치와 코팅 장치를 연결 부재로 연결한 것에 의해, 가스 유량의 변화에 대한 냉각 능력의 변화가 커진 것으로 여겨진다. 또한, 냉각 장치에 헬륨 가스와 탄산 가스와의 혼합 가스를 유입시키고 있으므로, 보호 피복층으로의 거품의 혼입 빈도가 높아, 양호한 광섬유 소선을 얻을 수 없었다.
도 9의 결과로부터, 비교예 2에서는, 헬륨 가스의 유량을 고정하고, 탄산 가스의 유량을 가변으로 하였으므로, 선속 800∼2000 (m/min)의 전역에 걸쳐서, 광섬유 소선의 코트 직경을 일정하게 할 수 있었다. 그러나, 헬륨 가스의 유량이 고정이므로, 저속 선속 영역에서는 탄산 가스의 유량이 증가하였다. 그러므로, 냉각 장치 내에 있어서 레이놀드수가 증가하고, 광섬유 나선에 선 떨림이 생긴 결과, 코트 직경의 변동이 커졌다.
이상의 결과로부터, 실시예 1의 2계통 제어 방식은, 가스 유량의 현저한 증가가 없기 때문에, 광섬유 나선의 선 떨림이나, 보호 피복층으로의 거품의 혼입도 없고, 가스 유량의 변화에 따른 냉각 능력 변화에 대한 응답성이 우수한 것을 알았다.
「실시예 2」
도 1에 나타낸 장치 구성에서, 중심 선속 2400(m/min)으로 선뽑기를 하고, 광섬유 소선의 제조를 행하였다.
가열로와 연결되어 있지 않은 냉각 장치와, 코팅 장치를, 연결 부재로 연결하였다. 냉각 장치의 하부에 헬륨 가스를 유입할 수 있도록 배관하고, 코팅 장치의 상부(연결 부재 하측)에 탄산 가스를 유입할 수 있도록 배관하였다.
냉각 장치로서는, 황동으로 이루어지는 내경 15mm, 길이 1.5m의 원통형의 냉각통을 6통 연결한 것을 사용하고, 이 냉각 장치의 냉각 길이를 9m로 하였다. 또한, 냉각 장치를 구성하는 순환수통 내를 순환하는 냉각수의 온도를, 30℃로 일정하게 하였다.
연결 부재의 길이를 400mm으로 하였다.
또한, 냉각 장치의 하측으로 유입시키는 헬륨 가스의 유량을 선속 신호에 의해 선형 제어하고, 코팅 장치의 상부로 유입시키는 탄산 가스의 유량을 코트 직경 신호에 의해 피드백 제어하였다.
선뽑기 개시 시의 선속을 1000(m/min)으로 조정한 후, 제품으로서 우량품인 광섬유 소선의 제조를 개시하였다.
그 후, 자동으로 1.25시간에 걸쳐, 제조 중심 선속을 2400(m/min)으로 증가시키고, 이 상태에서 선속 변동 범위를 ±300(m/min)으로 하면서, 광섬유 소선을 1300km 선뽑기 하였다.
그 후, 자동으로 1.25시간에 걸쳐 선속을 1000(m/min)으로 감속한 후, 광섬유 소선의 선뽑기를 종료하였다.
이 동안의 광섬유 소선의 우량품은 합계하여 1500km였다. 또한, 선속 1000(m/min)∼2700(m/min)의 전역에 걸쳐서, 제조된 광섬유 소선의 코트 직경이 목표값인 195㎛로 일정하게 되었고, 보호 피복층으로의 거품의 혼입도 없고, 제어성(응답성)이 양호한 제어가 가능하였다.
또한, 선뽑기 개시에 사용한 광섬유 소선의 불량부의 길이는 대략 18km로서, 매우 짧았다.
선뽑기 시의 선속, 가스 유량은 하기와 같고, 헬륨 가스의 유량을 선형적으로 증감시켰다.
최저 선속 Vmin를 1000(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 0.1(SLM), 탄산 가스의 유량이 1.6(SLM)이다.
정상 선뽑기 속도 Vcenter를 2400(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 1.2(SLM), 탄산 가스의 유량이 0.2(SLM)이다.
최대 선속 Vmax를 2700(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 2.0(SLM), 탄산 가스의 유량이 0.05(SLM)이다.
선속과, 가스의 유량 및 코트 직경과의 관계를 도 10에 나타낸다.
「실시예 3」
도 1에 나타낸 장치 구성에서, 중심 선속 2700(m/min)으로 선뽑기를 하고, 광섬유 소선의 제조를 행하였다.
가열로와 연결되어 있지 않은 냉각 장치와, 코팅 장치를 연결 부재로 연결하였다. 냉각 장치의 하측에 헬륨 가스를 유입할 수 있도록 배관하고, 코팅 장치의 상부(연결 부재의 하측)에 탄산 가스를 유입할 수 있도록 배관하였다.
냉각 장치로서는, 황동으로 이루어지는 내경 20mm, 길이 2m의 원통형의 냉각통을 5통 연결한 것을 사용하고, 이 냉각 장치의 냉각 길이를 10m로 하였다. 또한, 냉각 장치를 구성하는 순환수통 내를 순환하는 냉각수의 온도를, 15℃로 일정하게 하였다.
또한, 냉각 장치의 상측으로부터 1통째의 하부에, 별도로, 헬륨 가스와 질소 가스의 혼합 가스를 유입할 수 있도록 배관하였다.
연결 부재의 길이를 600mm로 하였다.
또한, 냉각 장치의 하부로 유입시킨 헬륨 가스의 유량을, 선속 1500∼2800 (m/min)의 범위에서 선속 신호에 의해 선형 제어하였다. 냉각 장치의 상부로 유입시킨 헬륨 가스의 유량을, 선속 2800∼3000 (m/min)의 범위에서 선속 신호에 의해 선형 제어하였다.
또한, 코팅 장치의 상부로 유입시킨 탄산 가스의 유량을, 선속 1500∼3000 (m/min)의 범위에서 코트 직경 신호에 의해 피드백 제어하였다. 냉각 장치의 상측으로 유입시킨 질소 가스의 유량을, 선속 1000∼1500 (m/min)의 범위에서 코트 직경 신호에 의해 피드백 제어하였다.
선뽑기 개시 시의 선속을 1000(m/min)으로 조정한 후, 제품으로서 우량품인 광섬유 소선의 제조를 개시하였다.
그 후, 자동으로 2시간에 걸쳐, 제조 중심 선속을 2700(m/min)으로 증가시키고, 이 상태에서 선속 변동 범위를 ±300(m/min)으로 하면서, 광섬유 소선을 1200km 선뽑기하였다. 그 후, 자동으로 2시간에 걸쳐 선속을 1000(m/min)으로 감속한 후, 광섬유 소선의 선뽑기를 종료하였다.
이 동안의 광섬유 소선의 우량품은 합계하여 1500km였다. 또한, 선속 1000(m/min)∼3000(m/min)의 전역에 걸쳐서, 제조된 광섬유 소선의 코트 직경이 목표값인 195㎛로 일정하게 되고, 보호 피복층으로의 거품의 혼입도 없고, 제어성(응답성)이 양호한 제어가 가능하였다.
또한, 선뽑기 개시에 사용한 광섬유 소선의 불량품의 길이는 대략 18km로서, 매우 짧았다.
선뽑기 시의 선속, 가스 유량은 하기와 같고, 헬륨 가스의 유량을 선형적으로 증감시켰다.
최저 선속 Vmin2를 1000(m/min)으로 하고, 이 때의 냉각 장치의 하부로 유입시킨 헬륨 가스의 유량이 0(SLM), 냉각 장치의 상부로 유입시킨 헬륨 가스의 유량이 0(SLM), 코팅 장치의 상부로 유입시킨 탄산 가스의 유량이 2.0(SLM), 냉각 장치의 상부로 유입시킨 질소 가스의 유량이 1.0(SLM)이다.
최저 선속 Vmin를 1500(m/min)으로 하고, 이 때의 냉각 장치의 하부로 유입시킨 헬륨 가스의 유량이 0.5(SLM), 냉각 장치의 상부로 유입시킨 헬륨 가스의 유량이 0(SLM), 코팅 장치의 상부로 유입시킨 탄산 가스의 유량이 2.0(SLM), 냉각 장치의 상부로 유입시킨 질소 가스의 유량이 0(SLM)이다.
정상 선뽑기 속도 Vcenter를 2700(m/min)으로 하고, 이 때의 냉각 장치의 하부로 유입시킨 헬륨 가스의 유량이 1.0(SLM), 냉각 장치의 상부로 유입시킨 헬륨 가스의 유량이 0(SLM), 코팅 장치의 상부로 유입시킨 탄산 가스의 유량이 0.1(SLM), 냉각 장치의 상부로 유입시킨 질소 가스의 유량이 0(SLM)이다.
최대 선속 Vmax를 2800(m/min)으로 하고, 이 때의 냉각 장치의 하부로 유입시킨 헬륨 가스의 유량이 1.5(SLM), 냉각 장치의 상부로 유입시킨 헬륨 가스의 유량이 0(SLM), 코팅 장치의 상부로 유입시킨 탄산 가스의 유량이 0.1(SLM), 냉각 장치의 상부로 유입시킨 질소 가스의 유량이 0(SLM)이다.
최대 선속 Vmax2를 3000(m/min)으로 하고, 이 때의 냉각 장치의 하부로 유입시킨 헬륨 가스의 유량이 1.5(SLM), 냉각 장치의 상부로 유입시킨 헬륨 가스의 유량이 0.5(SLM), 코팅 장치의 상부로 유입시킨 탄산 가스의 유량이 0.1(SLM), 냉각 장치의 상부로 유입시킨 질소 가스의 유량이 0(SLM)이다.
선속과, 가스의 유량 및 코트 직경과의 관계를 도 11에 나타낸다.
「실시예 4」
도 1에 나타낸 장치 구성에 있어서, 중심 선속 1200(m/min)으로 선뽑기를 하고, 광섬유 소선의 제조를 행하였다.
가열로와 연결되지 않은 냉각 장치와, 코팅 장치를 연결 부재를 사용하지 않고 연결하고, 연결 부재의 길이를 실질적으로 0mm로 하였다. 냉각 장치의 하부에 헬륨 가스를 유입할 수 있도록 배관하고, 코팅 장치의 상부(연결 부재의 하측)에 탄산 가스를 유입할 수 있도록 배관하였다.
냉각 장치로서는, 황동으로 이루어지는 내경 8mm, 길이 1.2m의 원통형의 냉각통을 3통 연결한 것을 사용하고, 이 냉각 장치의 냉각 길이를 3.6m로 하였다.
또한, 냉각 장치를 구성하는 순환수통 내를 순환하는 냉각수의 온도를, 20℃로 일정하게 하였다.
또한, 냉각 장치의 하부로 유입시키는 헬륨 가스의 유량을 선속 신호에 의해 선형 제어하고, 코팅 장치의 상부로 유입시키는 탄산 가스의 유량을 코트 직경 신호에 의해 피드백 제어하였다.
선뽑기 개시 시의 선속을 600(m/min)으로 조정한 후, 제품으로서 우량품인 광섬유 소선의 제조를 개시하였다.
그 후, 자동으로 0.5시간에 걸쳐, 제조 중심 선속을 1200(m/min)으로 증가시키고, 이 상태에서 선속 변동 범위를 ±150(m/min)으로 하면서, 광섬유 소선을 1300km 선뽑기하였다. 그 후, 자동으로 0.5시간에 걸쳐 선속을 600(m/min)으로 감속한 후, 광섬유 소선의 선뽑기를 종료하였다.
이 동안의 광섬유 소선의 우량품은 합계하여 1500km였다. 또한, 선속 600(m/min)∼1350(m/min)의 전역에 걸쳐서, 제조된 광섬유 소선의 코트 직경이 목표값인 195㎛로 일정하게 되었고, 보호 피복층으로의 거품의 혼입도 없으며, 제어성(응답성)이 양호한 제어가 가능하였다.
또한, 선뽑기 개시에 사용한 광섬유 소선의 불량부의 길이는 대략 10km로서, 매우 짧았다.
선뽑기 시의 선속, 가스 유량은 하기와 같고, 헬륨 가스의 유량을 선형적으로 증감시켰다.
최저 선속 Vmin를 600(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 0(SLM), 탄산 가스의 유량이 1.5(SLM)이다.
정상 선뽑기 속도 Vcenter를 1200(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 1.0(SLM), 탄산 가스의 유량이 0.3(SLM)이다.
최대 선속 Vmax를 1350(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 1.5(SLM), 탄산 가스의 유량이 0.15(SLM)이다.
선속과, 가스의 유량 및 코트 직경과의 관계를 도 12에 나타낸다.
실시예 2∼4의 결과를 고찰한다.
실시예 2, 3에서는, 냉각 장치와 코팅 장치를 연결 부재로 연결한 상태로 평가를 행하였다. 실시예 4에서는, 연결 부재를 사용하지 않고 냉각 장치와 코팅 장치를 직접 연결한 상태에서 평가를 행하였다.
실시예 2에서는, 실시예 1보다 더 넓은 선속 영역, 및 고속 선속에 대하여 실험을 행하였다. 그 결과, 실시예 1과 마찬가지로, 광섬유 나선의 선 떨림이 생기지 않고, 광섬유 소선의 제조를 행하였다. 그 결과, 코트 직경이 일정한 광섬유 소선을 얻을 수 있었다. 또한, 실시예 2에서는, 보호 피복층으로의 거품의 혼입도 없으며, 냉각 능력 변화에 대한 응답성이 좋고, 따라서, 본 실시예의 광섬유 소선의 제조 방법이 우수한 것을 알았다.
실시예 3에서는, 냉각 장치의 상부로, 별도로, 헬륨 가스와 질소 가스의 혼합 가스를 유입시켜 실험을 행하였다. 그 결과, 광섬유 나선의 선 떨림이 생기지 않고, 광섬유 소선의 제조를 행하였다. 그 결과, 코트 직경이 일정한 광섬유 소선을 얻을 수 있었다. 또한, 실시예 3에서는, 보호 피복층으로의 거품의 혼입도 없으며, 냉각 능력 변화에 대한 응답성이 좋고, 따라서, 본 실시예의 광섬유 소선의 제조 방법이 우수한 것을 알았다.
실시예 4에서는, 선속을 느리게 하여 실험을 행하였다. 그 결과, 광섬유 나선의 선 떨림이 생기지 않고, 광섬유 소선의 제조를 행하였다. 그 결과, 코트 직경이 일정한 광섬유 소선을 얻을 수 있었다. 또한, 실시예 4에서는, 보호 피복층으로의 거품의 혼입도 없으며, 냉각 능력 변화에 대한 응답성이 좋고, 따라서, 본 실시예의 광섬유 소선의 제조 방법이 우수한 것을 알았다.
이상의 결과로부터, 실시예 2∼4의 2계통 제어 방식은, 폭 넓은 선속 영역에 대응 가능한 것이 확인되었다.
또한, 실시예 1∼4에 있어서, 연결 부재의 길이를 0∼600 mm의 범위에서 변경하였다. 그리고, 냉각 장치의 하부 또는 연결 부재의 상부에 헬륨 가스의 도입구를 설치하고, 코팅 장치의 상부 또는 연결 부재의 하부에 탄산 가스의 도입구를 설치하여, 이들을 조합한 4개의 패턴으로 실험을 행하였다.
또한, 황동으로 이루어지는 냉각통의 내경을 8∼20 mm, 1개의 냉각통의 길이를 1∼2 m, 순환수의 온도를 15∼30℃의 범위에서 변화시켰다. 또한, 도 3에서, 최대 선속에 따라, 냉각 장치의 필요 길이(냉각 길이)를 추측하여, 광섬유 소선의 제조를 행하였다.
또한, 도 4의 결과를 이용하여 광섬유 나선을 공주시키고, 광섬유 소선의 제조를 행하였다. 즉, 광섬유 나선의 선속이, 상기 광섬유 나선의 냉각에 필요한 공주 거리 시의 선속이 된 후(예를 들면, 공주 거리가 10m정도인 경우, 광섬유 나선의 선속이 대략 1000m/min으로 된 후), 코트 직경을 일정하게 제어할 수 있도록 조건을 설정하고, 제품으로서 우량품인 광섬유 소선의 제조를 개시하였다.
이상의 변경에 대해서도, 광섬유 나선에 선 떨림이 생기지 않고, 광섬유 소선의 제조를 행하였다. 그 결과, 코트 직경이 일정한 광섬유 소선을 얻을 수 있었다. 또한, 실시예 1∼4에서는, 보호 피복층으로의 거품의 혼입도 없으며, 냉각 능력 변화에 대한 응답성이 좋고, 따라서, 실시예 1∼4의 광섬유 소선의 제조 방법이 우수한 것을 알았다.
「비교예 3」
도 14에 나타낸 장치 구성에서, 중심 선속 1800(m/min)으로 선뽑기를 하고, 광섬유 소선의 제조를 행하였다.
가열로와 연결되어 있지 않은 냉각 장치와, 코팅 장치를 연결 부재로 연결하지 않고, 냉각 장치의 하부에 헬륨 가스와 질소 가스와의 혼합 가스를 유입할 수 있도록 배관하였다.
냉각 장치로서는, 황동으로 이루어지는 내경 10mm, 길이 1m의 원통형의 냉각통을 6통 연결한 것을 사용하고, 이 냉각 장치의 냉각 길이를 6m로 하였다. 또한, 냉각 장치를 구성하는 순환수통 내를 순환하는 냉각수의 온도를, 20℃로 일정하게 하였다.
또한, 냉각 장치의 하부로 유입시키는 헬륨 가스와 질소 가스와 혼합 가스의 유량의 총량을 일정하게 하고, 선속 신호에 의해 이 혼합 가스의 유량을 일정하게 제어하였다.
선뽑기 개시 시에, 선속을 서서히 증가시킬 때, 선속이 800(m/min)를 초과하면, 제조된 광섬유 소선의 코트 직경이 가늘어진다. 그리고, 선속 1000(m/min)에서는, 이 코트 직경이 180㎛ 이하로 되었으므로, 광섬유 소선의 선뽑기를 중단하였다.
이는, 냉각 장치에 유입된 가스가 광섬유에 끌려갔기 때문에, 냉각 장치 내에서 가스의 상방류가 거의 생기지 않고, 광섬유 나선을 냉각할 수 없게 되었기 때문으로 여겨진다.
이 비교예 3에서는, 헬륨 가스의 유량이 0(SLM), 질소 가스의 유량이 2.0(SLM)에서, 선뽑기를 개시하였다.
「비교예 4」
질소 가스의 유량을 20(SLM)으로 한 점 이외는 비교예 3과 동일하게 광섬유 소선의 제조를 행하고, 이것을 비교예 4로 하였다.
선뽑기 개시 시에, 선속을 서서히 증가시킬 때, 선속이 1000(m/min)를 초과하면, 제조된 광섬유 소선의 코트 직경이 가늘어진다. 그리고, 선속 1200(m/min)에서는, 이 코트 직경이 180㎛ 이하로 되었으므로, 광섬유 소선의 선뽑기를 중단하였다.
이는, 냉각 장치에 유입된 가스가 광섬유 나선에 끌려갔기 때문에, 냉각 장치 내에서 가스의 상방류가 거의 생기지 않고, 광섬유 나선을 냉각할 수 없게 되었기 때문으로 여겨진다.
비교예 3, 4의 결과를 고찰한다.
비교예 3, 4에서는, 냉각 장치와 코팅 장치를 연결 부재로 연결하지 않고, 헬륨 가스의 유량과 질소 가스의 유량과의 총량을 일정하게 하여, 이들 혼합 가스를 냉각 장치 내에 흐르게 하여 평가를 행하였다.
비교예 3과 비교예 4는, 혼합 가스의 유량의 총량이 상이하지만, 둘 다 선속이 증가함에 따라 코트 직경이 가늘어지는 현상을 관찰할 수 있었다. 이는, 냉각 장치 내의 혼합 가스의 흐름이 선속의 증가에 따라 변화되었기 때문에, 광섬유 나선을 냉각할 수 없게 되었기 때문으로 여겨진다. 즉, 선속이 저속인 경우에는 냉각 장치 내의 혼합 가스의 흐름이 상방류로 되어 있었지만, 선속이 증가함에 따라 광섬유 나선에 끌려가는 혼합 가스의 양도 증가하고, 결과적으로 혼합 가스의 흐름이 하방류가 되었다. 그 결과, 냉각 장치 내에 외부로부터 가스가 침입하여, 광섬유 나선을 냉각할 수 없게 된 것으로 여겨진다. 또한, 비교예 3이나 비교예 4의 조건에서는, 냉각 장치 내의 가스의 양에 관계없이, 선속에 의해 가스의 흐름이 변화되었다. 그러므로, 비교예 3이나 비교예 4의 조건은, 안정된 광섬유 소선의 선뽑기나, 냉각 장치의 냉각 능력의 유지에는 적합하지 않은 것을 알았다. 특히, 고속의 선뽑기에는 적합하지 않은 것을 알았다.
「비교예 5」
냉각 장치의 상측으로부터 1통째의 하부에 헬륨 가스를, 냉각 장치의 상측으로부터 2통째의 상부로 질소 가스를 유입할 수 있도록 배관하고, 냉각 장치의 상측으로부터 2통째의 상부로 유입시킨 질소 가스의 유량을, 코트 직경 신호에 의해 피드백 제어한 점 이외는, 비교예 3과 동일하게 광섬유 소선의 제조를 행하고, 이것을 비교예 5로 하였다.
선뽑기 개시 시에, 선속을 서서히 증가시킬 때, 선속이 900(m/min)를 초과하면, 제조된 광섬유 소선의 코트 직경이 가늘어진다. 그리고, 선속 1100(m/min)에서는, 이 코트 직경이 180㎛ 이하로 되었으므로, 광섬유 소선의 선뽑기를 중단하였다.
선뽑기 시의 선속, 가스 유량은 하기와 같고, 헬륨 가스의 유량을 일정하게 하였다.
최저 선속 Vmin를 800(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 2.0(SLM), 질소 가스의 유량이 0.1(SLM)이다.
정상 선뽑기 속도 Vcenter를 1800(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 2.0(SLM)이다.
최대 선속 Vmax를 2000(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 2.0(SLM)이다.
「비교예 6」
헬륨 가스의 유량을 20(SLM)으로 일정하게 한 점 이외는, 비교예 5와 동일하게 광섬유 소선의 제조를 행하고, 이것을 비교예 6으로 하였다.
선뽑기 개시 시의 선속을 800(m/min)으로 조정한 후, 제품으로서 우량품인 광섬유 소선의 제조를 개시하였다.
그 후, 자동으로 1시간에 걸쳐, 제조 중심 선속을 1800(m/min)으로 증가시키고, 이 상태에서 선속 변동 범위를 ±200(m/min)으로 하면서, 광섬유 소선을 1300km 선뽑기 하였다. 그 후, 자동으로 1시간에 걸쳐 선속을 800(m/min)으로 감속한 후, 광섬유 소선의 선뽑기를 종료하였다. 이 동안의 광섬유 소선의 우량품은, 합계하여 800km였다.
선속 2000(m/min) 부근에서는, 냉각 부족에 의해 제조된 광섬유 소선의 코트 직경이 가늘어지는 현상을 관찰할 수 있었다. 또한, 선속 800(m/min)에서는, 냉각 장치 내의 가스 유량의 총량이 많고, 광섬유 나선에 선 떨림이 생겨, 광섬유 소선의 코트 직경의 변동이 생겼다.
또한, 선뽑기 개시에 사용한 광섬유 소선의 불량부로서의 길이는 대략 15km로서, 매우 짧았다.
선뽑기 시의 선속, 가스 유량은 하기와 같고, 헬륨 가스의 유량을 일정하게 하였다.
최저 선속 Vmin를 800(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 20(SLM), 질소 가스의 유량이 10(SLM)이다.
정상 선뽑기 속도 Vcenter를 1800(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 20(SLM), 질소 가스의 유량이 1.5(SLM)이다.
최대 선속 Vmax를 2000(m/min)으로 하고, 이 때의 헬륨 가스의 유량이 20(SLM), 질소 가스의 유량이 0(SLM)이다.
선속과, 가스의 유량 및 코트 직경과의 관계를 도 13에 나타낸다.
비교예 5, 6의 결과를 고찰한다.
비교예 5, 6에서는, 냉각 장치와 코팅 장치를 연결 부재로 연결하지 않고, 냉각 장치의 상측으로부터 1통째의 하부로 헬륨 가스를, 냉각 장치의 상측으로부터 2통째의 상부로 질소 가스를 흐르게 할 수 있도록 배관하고, 헬륨 가스와 질소 가스를 분리하여, 냉각 장치 내에 흐르게 하여 평가를 행하였다. 그리고, 헬륨 가스의 유량이 2(SLM)과 20(SLM)의 경우에 대하여 평가를 행하였다.
비교예 5에서는, 헬륨 가스의 유량이 적기 때문에, 선속이 900(m/min) 이상으로 되면, 제조된 광섬유 소선의 코트 직경이 가늘어지기 시작하였다. 이는, 헬륨 가스의 유량이 적기 때문에, 냉각 장치 내에 외부로부터의 가스가 침입하고, 광섬유 나선을 냉각할 수 없게 되었기 때문에, 그리고 선속이 증가하였기 때문인 것으로 여겨진다.
한편, 비교예 6에서는, 헬륨 가스의 유량을 20(SLM)으로 하고 있음에도 불구하고, 냉각 장치의 냉각 능력이 부족하여, 제조된 광섬유 소선의 코트 직경이 가늘어진다. 이는, 헬륨 가스의 유량을 20(SLM)으로 해도, 냉각 장치 내에 외부로부터의 가스가 다량으로 침입하여, 냉각 장치 내에서의 헬륨 가스의 농도가 저하되었기 때문으로 여겨진다. 또한, 선속 800(m/min) 부근에서는, 제조된 광섬유 소선의 코트 직경을 유지하기 위하여, 질소 가스의 유량이 10(SLM) 필요하였다. 그러므로, 냉각 장치 내의 가스 유량의 총량이 30(SLM)이 되어, 냉각 장치 내에 있어서 레이놀드수가 증가하였다. 그 결과, 광섬유 나선에 선 떨림이 생기고, 제조된 광섬유 소선의 코트 직경에 변동이 생긴 것으로 여겨진다.
이상, 실시예 1∼4와 비교예 1∼6의 결과를 정리한다.
냉각 장치와 코팅 장치를 연결하지 않으면, 선속의 증가에 따라 광섬유 나선에 끌려가는 가스의 양이 증가하여, 냉각 장치 내의 가스의 흐름이 하방류로 된다. 그러므로, 냉각 장치 내에 외부로부터의 가스가 침입하여, 광섬유 나선을 충분히 냉각할 수 없게 된다.
또한, 냉각 장치와 코팅 장치를 연결해도, 냉각 장치 내에 흐르게 하는 가스의 유량의 총량을 일정하게 하는 제어를 행한 경우나, 냉각 장치 내에 흐르게 하는 가스의 일측의 유량을 고정하고, 타측의 유량을 가변으로 하는 제어를 행한 경우에는, 이들 가스가 보호 피복층에 혼합하여 거품이 생긴다. 또한, 폭 넓은 선속에 대응하기 위해 가스의 유량을 가변으로 하면, 이 가스 유량의 현저한 증가에 의해 광섬유 나선에 선 떨림이 생기고, 그 결과, 제조되는 광섬유 소선의 코트 직경을 일정하게 하는 것이 어려워진다.
한편, 선속 신호에 의한 선형 제어와 코트 직경 신호에 의한 피드백 제어로 이루어지는 2계통 제어를 사용한 제조 방법은, 가스 유량의 총량이 현저하게 증가하지는 않고, 광섬유 나선의 선 떨림도 생기지 않기 때문에, 제조되는 광섬유 소선의 코트 직경이 균일하게 되는 우수한 방법이다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이들 실시예만으로 한정되지 않는다. 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서, 구성의 부가, 생략, 치환, 및 그 외의 변경이 가능하다. 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되지 않고, 첨부한 특허청구범위에서만 한정된다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 광섬유 소선의 제조 방법에 의하면, 냉각 장치와 코팅 장치가 연결되고, 가스의 배출구가 냉각 장치의 상부 밖에 없기 때문에, 이 냉각 장치 내에 외부로부터 가스가 진입하는 것을 최대한 방지할 수 있어, 냉각 장치 내의 헬륨 가스의 농도를 높일 수 있다. 그 결과, 헬륨의 유량을 종래의 5%∼50% 정도로 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 냉각 장치 내에 외부로부터의 가스가 진입하는 것을 최대한 방지할 수 있으므로, 냉각 장치 내의 가스의 흐름을, 안정된 상방류로 할 수 있다.
또한, 코팅 장치 상부로 탄산 가스를 흐르게 하고, 냉각 장치 하부로 헬륨 가스를 흐르게 함으로써, 냉각 장치 내에는 상방류가 생기고, 또한 코팅 수지 부근에 충분한 탄산 가스가 존재한다. 이로써, 보호 피복층으로의 거품의 혼입을 방지할 수 있다.
또한, 헬륨 가스 및 탄산 가스만을 사용하고 있으므로, 이들 가스의 유량을 조정함으로써, 이 유량의 변화에 의한 냉각 장치의 냉각 능력의 응답성이, 광섬유 소선이 안정적으로 우량품으로서 제조되는 선속 범위에서, 높은 레벨로 유지할 수 있다.
1: 광섬유 모재 2: 가열로
3: 광섬유 나선 4: 냉각 장치
4a: 도입구 5: 연결 부재
5a: 도입구 6: 코팅 장치
7: 외경 측정기 8: 경화 장치
9: 턴 풀리 10: 인취기
11: 광섬유 소선 12: 상방류
13: 상방류 14a: 냉각통
14b: 순환수통 14c: 도입구
14d: 도입구 14e: 도입구
15: 케이블 16: 케이블

Claims (6)

  1. 광섬유 모재(母材)를 용융 변형시키는 공정;
    상기 광섬유 모재로부터 상기 용융 변형시킨 부위를 광섬유 나선으로서 인출하는 공정;
    냉각 장치에 의해 상기 광섬유 나선을 강제 냉각시키는 공정;
    냉각된 상기 광섬유 나선에 코팅 장치에 의해 보호 피복층을 형성하는 공정; 및
    상기 보호 피복층을 경화시키는 공정
    을 포함하는 광섬유 소선의 제조 방법으로서,
    상기 냉각 장치와 상기 코팅 장치와의 사이를 기밀(氣密)하게 접속하고, 상기 냉각 장치 내를 흐르는 냉각 가스의 상기 코팅 장치 측으로의 흐름을, 상기 코팅 장치 내의 수지의 메니스커스(meniscus)에 의해 차단함으로써, 상기 냉각 장치 내부에 있어서의 상기 냉각 가스의 흐름을 상방류(上方流)로 하여 상기 냉각 장치의 상단(上端)으로부터 외부에 배출하고,
    상기 강제 냉각시키는 공정에서, 상기 냉각 장치의 하부에 상기 냉각 가스로서 헬륨 가스를 흐르게 하고, 상기 헬륨 가스를 유입시키는 위치보다 하측으로부터, 상기 헬륨 가스와 분리하여 상기 냉각 가스로서 탄산 가스를 유입하고,
    상기 헬륨 가스의 유량과 상기 탄산 가스의 유량을 각각 개별적으로 제어하는, 광섬유 소선(素線)의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 헬륨 가스의 유량을, 상기 광섬유 소선의 선속(線速) 신호에 의해 제어하고,
    상기 탄산 가스의 유량을, 상기 광섬유 소선의 코트 직경 신호에 의해 피드백 제어하는, 광섬유 소선의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄산 가스의 유량을 상기 광섬유 소선의 선속 신호에 의해 제어하고,
    상기 헬륨 가스의 유량을 상기 광섬유 소선의 코트 직경 신호에 의해 피드백 제어하는, 광섬유 소선의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유 소선의 최대 선속 Vmax(m/min)일 때의 상기 헬륨 가스의 유량을 X1(Standard Liter per Minute, SLM), 상기 광섬유 소선의 정상(定常) 선뽑기 속도 Vcenter(m/min)일 때의 상기 헬륨 가스의 유량을 X2(SLM), 상기 광섬유 소선의 최저 선속 Vmin(m/min)일 때의 상기 헬륨 가스의 유량을 X3(SLM)으로 하고, 상기 광섬유 소선의 선속을 V(m/min), 상기 헬륨 가스의 유량을 X(SLM)으로 한 경우,
    상기 Vmax, 상기 Vcenter, 상기 Vmin, 상기 V, 상기 X1, 상기 X2, 상기 X3 및 상기 X는, 하기의 식 (1) 또는 (2)를 만족시키는, 광섬유 소선의 제조 방법.
    [수식 1]
    Figure 112011033279583-pct00003
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 장치의 상부로, 헬륨 가스, 탄산 가스 또는 질소 가스를 유입시키고, 각각의 가스의 유량을 개별적으로 제어하는, 광섬유 소선의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광섬유 소선의 선속 V의 변화를, Vmin2<Vmin<Vcenter<Vmax<Vmax2로 한 경우,
    Vmin2<V<Vmin의 범위에서, 상기 냉각 장치의 상부로 유입시킨 상기 탄산 가스 또는 상기 질소 가스를 상기 광섬유 소선의 코트 직경 신호에 의해 독립적으로 피드백 제어하고,
    Vmax<V<Vmax2의 범위에서, 상기 냉각 장치의 상부로 유입시킨 상기 헬륨 가스를 상기 광섬유 소선의 선속 신호에 의해 독립적으로 제어하는, 광섬유 소선의 제조 방법.
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