JP5557459B2 - 光ファイバ素線の製造方法、光ファイバ素線の製造装置 - Google Patents
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Description
(1)光ファイバ素線の原料となるガラス母材110を紡糸用加熱炉120にて2000℃以上の温度に加熱溶融する。
(2)溶融したガラスを高温状態で紡糸炉下部に引き出し、光ファイバ形状に引き伸ばす(ガラス母材110から光ファイバ裸線111を線引きする)。
(3)引き伸ばした高温状態の光ファイバ裸線111を冷却装置130によって適切温度に冷却する。
(4)冷却した光ファイバ裸線111にその保護のため樹脂コーティング装置140によって樹脂をコーティングした後、樹脂の種類に応じた手段(樹脂硬化装置150)によって光ファイバ裸線111に定着させ、光ファイバ素線112とする。
(5)光ファイバ素線112を巻き取り機160によって巻き取る。
上記特許文献1記載に開示されている方法は、図13に示すように、光ファイバ裸線220を冷却するための冷却装置210の冷却筒211内(具体的には冷却筒211の内側空間であり冷却装置210を上下に貫通する光ファイバ挿通孔212)に該冷却筒211内に通された前記光ファイバ裸線220を冷却するために導入する冷却ガスを、固定流量の冷却ガス231とこの固定流量の冷却ガス231よりも熱伝導率が低い可変流量の冷却ガス232とに分け、可変流量の冷却ガス232を制御することにより、一定のコーティング厚が得られるようにしたものである。なお、前記冷却筒211内に導入する固定流量冷却ガス231としては熱伝導率が高く安定しているHe(ヘリウムガス。以下同)又はHeと他のガスとの混合ガスが使用され、冷却能力を調整するための可変流量冷却ガス232としてはHeよりも熱伝導率が低いガスが使用される。
そのため、紡糸線速が高速化すると、光ファイバ裸線の冷却に必要な冷却ガスの流量の増大により、冷却ガスによるファイバの線ぶれが発生し、コート径偏肉のばらつきが大きくなるという問題があった。また、光ファイバ裸線の線ぶれは光ファイバ裸線の外径測定の測定誤差要因や、光ファイバの強度不良の要因ともなるので、製造安定性上好ましくない。
第1の発明は、加熱炉にて光ファイバ母材から溶融紡糸した光ファイバ裸線を冷却装置にて冷却し、次いでコーティング装置にて前記光ファイバ裸線に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布し、硬化装置にて前記液状樹脂材料を硬化させて保護被覆層を形成することで光ファイバ素線を得る光ファイバ素線の製造方法であって、前記冷却装置として、前記光ファイバ裸線が上下方向に引き通される光ファイバ挿通孔と、前記光ファイバ裸線の冷却用の冷却ガスを前記光ファイバ挿通孔に導入するための冷却ガス導入ポートとを有する冷却筒を具備し、前記冷却筒の下端側に、前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐファイバ出口シール部が設けられ、前記光ファイバ挿通孔内に供給された冷却ガスが前記冷却筒の上部からのみ流出可能であり前記冷却ガスが前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成するものを採用し、前記冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの上昇流の流速をVQ(m/min)、製造安定範囲の最大線速をνD(m/min)としたとき、前記流速V Q が100m/min以下であり、5.5×10−3×νD−2.5×10−1≦Vを満たす冷却ガス流速で光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第2の発明は、前記冷却ガスを前記冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内に該光ファイバ挿通孔内を満たすに充分な流速で流入させた状態にて光ファイバ裸線を製造安定範囲の最大線速で紡糸し、前記光ファイバ裸線を前記保護被覆層の形成安定範囲の温度に冷却するために必要となる冷却長を把握し、この把握した冷却長を確保できる冷却装置を使用し前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの上昇流に5.5×10−3×νD−2.5×10−1≦VQを満たす流速を確保した状態にて前記光ファイバ裸線を紡糸することを特徴とする第1の発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第3の発明は、前記冷却装置は、前記冷却ガス導入ポートが前記光ファイバ挿通孔の下端部に連通され、この冷却ガス導入ポートから前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスによって前記光ファイバ挿通孔内の光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする第1または2の発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第4の発明は、前記冷却筒は、前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスが、前記冷却筒の上端部に開口する前記光ファイバ挿通孔の上端開口部のみから流出するように構成されていることを特徴とする第1〜3のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第5の発明は、前記ファイバ出口シール部が、前記冷却筒の下側に固定され前記冷却筒を通過した光ファイバ裸線が引き通されるケース部内に前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐ液状封止材を収容したものであることを特徴とする第1〜4のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第6の発明は、前記液状封止材が保護被覆層を形成するための液状樹脂材料であり、前記ファイバ出口シール部が前記コーティング装置として機能するものであることを特徴とする第5の発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第7の発明は、紡糸線速が1000m/min以上であることを特徴とする第1〜6のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第8の発明は、光ファイバ母材を溶融して前記光ファイバ母材から光ファイバ裸線を紡糸するための加熱炉と、この加熱炉にて紡糸された光ファイバ裸線を冷却するための冷却装置と、この冷却装置にて冷却後の光ファイバ裸線に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布するコーティング装置と、このコーティング装置にて前記光ファイバ裸線に塗布された液状樹脂材料を硬化させて前記保護被覆層を形成するための硬化装置とを具備し、前記冷却装置として、前記光ファイバ裸線が上下方向に引き通される光ファイバ挿通孔と、前記光ファイバ裸線の冷却用の冷却ガスを前記光ファイバ挿通孔に導入するための冷却ガス導入ポートとを有する冷却筒を具備し、前記冷却筒の下端側に、前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐファイバ出口シール部が設けられ、前記光ファイバ挿通孔内に供給された冷却ガスが前記光ファイバ挿通孔の上端部からのみ流出可能であり前記冷却ガスが前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成するものを採用し、前記冷却装置は、該冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの流速をVQ(m/min)、製造安定範囲の最大線速をνD(m/min)としたとき、前記流速V Q が100m/min以下であり、前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成する前記冷却ガスに5.5×10−3×νD−2.5×10−1≦VQを満たす冷却ガス流速で光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第9の発明は、前記冷却装置として、該冷却装置内を冷却ガスで満たすに充分な流速で冷却ガスを流入させた状態にて製造安定範囲の最大線速で紡糸するときに必要となる冷却長を確保したものを用いることを特徴とする第8の発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第10の発明は、前記冷却装置は、前記冷却ガス導入ポートが前記光ファイバ挿通孔の下端部に連通され、この冷却ガス導入ポートから前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスによって前記光ファイバ挿通孔内の光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする第8又は9の発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第11の発明は、前記冷却筒は、前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスが、前記冷却筒の上端部に開口する前記光ファイバ挿通孔の上端開口部のみから流出するように構成されていることを特徴とする第8〜10のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第12の発明は、前記ファイバ出口シール部が、前記冷却筒の下側に固定され前記冷却筒を通過した光ファイバ裸線が引き通されるケース部内に前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐ液状封止材を収容したものであることを特徴とする第8〜11のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第13の発明は、前記液状封止材が保護被覆層を形成するための液状樹脂材料であり、前記ファイバ出口シール部が前記コーティング装置として機能するものであることを特徴とする第12の発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第14の発明は、1000m/min以上の紡糸線速にて使用されることを特徴とする第8〜13のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
図1に示すように、この製造装置1は、光ファイバ母材2を溶融して前記光ファイバ母材2から光ファイバ裸線3を紡糸するための加熱炉4と、この加熱炉4にて紡糸された光ファイバ裸線3を冷却するための冷却装置5と、この冷却装置5にて冷却された前記光ファイバ裸線3に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布(コーティング)するコーティング装置6と、前記コーティング装置6にて前記光ファイバ裸線3に塗布された液状樹脂材料を硬化させて前記保護被覆層を形成するための硬化装置7と、この硬化装置7での前記保護被覆層の形成(液状樹脂材料の硬化)によって得られた光ファイバ素線8を巻き取る巻き取り機9とを具備して構成されている。
図2に示すように、前記冷却装置5は、前記加熱炉4にて光ファイバ母材2から線引きされた光ファイバ裸線3が引き通される光ファイバ挿通孔51が貫設された冷却筒52と、この冷却筒52の下端側に設けられたファイバ出口シール部53とを具備し、前記光ファイバ挿通孔51の軸心が上下方向となる向きで設置されている。光ファイバ裸線3は、冷却筒52の光ファイバ挿通孔51に上下に引き通される。
また、冷却筒52の外周壁52aの内部には図示しない冷媒通路が形成されている。冷却筒52には前記冷媒通路通路に冷媒を送入するための冷媒入口551と、冷媒通路内の冷媒の排水用の冷媒出口552とが設けられており、この冷却装置5は、冷媒通路に通水した冷媒によって、光ファイバ挿通孔51内の冷却ガスを冷却できるようになっている。
なお、冷却ガス導入ポート54、冷媒入口551、冷媒出口552は、冷却筒52の外周壁52aから外側(外周壁52aを介して光ファイバ挿通孔51とは反対側)に突設されている。
なお、冷却ガス導入ポート54から導入された冷却ガスGを光ファイバ挿通孔51に導くガス導入孔52bは底板部57よりも上側にて光ファイバ挿通孔51と連通している。
光ファイバ挿通孔51は、冷却筒52の内側において天板部56及び底板部57の間に位置する部分である主孔部51aと、この主孔部51aに比べて断面積(冷却筒52(詳細には外周壁52a)の軸心に垂直の断面積)が小さいファイバ通過孔511、512とからなる。
天板部56のファイバ通過孔511と底板部57のファイバ通過孔512とは冷却筒52(詳細には外周壁52a)の軸心に沿う1直線上に位置している。光ファイバ裸線3は、主孔部51aと上下のファイバ通過孔511、512とに通して光ファイバ挿通孔51に引き通される。
図2に例示した冷却装置5において、前記ファイバ出口シール部53は、具体的には、前記冷却筒52の底板部57に固定された天板部531の下側にすり鉢状の貯液部532が設けられてなる容器状のケース部530内(内側空間53S)に液状封止材534を収容しており、前記天板部531の中央部に貫設されたファイバ入口孔533を介してケース部530内に前記冷却筒52から引き込まれた光ファイバ裸線3が、前記内側空間53S内の液状封止材534中を通過して、前記貯液部532の底部に貫設されたファイバ出口孔535から引き出されるようになっている。
このファイバ出口シール部53は、前記ファイバ入口孔533を冷却筒52の底板部57のファイバ通過孔512と連通させて設けられている。また、ファイバ出口シール部53と冷却筒52との間は気密性が確保されており、外気が流入しないようになっている。
なお、ファイバ出口孔535は、光ファイバ裸線3の通過に伴う液状封止材534の漏出を生じにくくするために、光ファイバ裸線3の径に比べて僅かに大きい内径に形成される。
また、冷却装置5について、光ファイバ挿通孔51における冷却ガス導入ポート54からの冷却ガスGの導入位置(ガス導入孔52bとの連通箇所)から光ファイバ挿通孔51の上端開口部までの距離を、以下、冷却長Lとも言う。
硬化装置7は、コーティング装置6にて光ファイバ裸線3に塗布した液状樹脂材料の硬化条件に対応して液状樹脂材料を硬化させるための機構(硬化機構)を具備するものである。前記硬化機構としては、例えば、液状樹脂材料がエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂である場合は液状樹脂材料を加熱硬化するための加熱装置、液状樹脂材料が紫外線硬化性樹脂である場合は液状樹脂材料を紫外線照射によって硬化するための紫外線照射装置が採用される。
ここで、製造装置1における光ファイバ素線8の製造時に想定される最大線速は、光ファイバ裸線3の光ファイバ母材2からの線引き、硬化装置7による液状樹脂材料の硬化及び光ファイバ裸線3に対する定着を安定に行える範囲の線速の上限値を指す。この線速の上限値を、以下、製造安定範囲の最大線速とも言う。
必要な冷却装置5の冷却長Lは、冷却装置の構造(内径や、内壁表面の形状)によって変化するが、ここで説明する冷却長Lの見積もり方法は、冷却可能な最大線速まで適用可能であり、冷却装置5の構造には依存しない。
製造安定範囲の最大線速に応じた冷却長の把握は、例えば、図2に示す構造の冷却筒52であって冷却長が互いに異なるものを複数用意し、冷却筒52とファイバ出口シール部53とを用いて組み立てた冷却装置を使用して光ファイバ裸線3の紡糸、光ファイバ素線の試験製造を行い、冷却装置5とコーティング装置6との間に設置した温度計によって冷却装置5を通過した光ファイバ裸線3の温度を計測し、冷却筒52を選択使用することで前記温度計による計測温度をコーティング装置における液状樹脂材料の塗布安定性を確保できる温度とすることができる冷却長を持つ冷却装置を選定する方法、後述する図3のグラフを利用して必要な冷却長を求める方法、等により行うことができる。
この結果は、図2に示す構造の冷却筒52であって冷却長が互いに異なるものを複数用意し、各線速において冷却装置5の冷却長Lを変更して、冷却装置通過後の光ファイバ裸線の温度を放射温度計によって計測し、光ファイバ裸線の温度がコーティング装置における液状樹脂材料の塗布安定性を確保できる温度となったときの冷却長をプロットしたものである。なお、冷却長が互いに異なる冷却筒52に対してファイバ出口シール部53は変更せず共通のものを使用した。また、冷却ガスとしてヘリウムガスを用い、光ファイバ挿通孔51内全体を満たすに充分な流速(例えば130m/min)で流して、前記冷却長をプロットした。
図3は、冷却装置内を流れる冷却ガスの代表的流速を用いて、線速との関係を明らかにしたものであるため、この図3を利用した冷却長の把握は、冷却装置の構造には依存しない。したがって、冷却装置内に流す冷却ガスの流速(代表的流速)に応じて、図3に示したような光ファイバ裸線3の線速と冷却装置5の冷却長Lとの関係を用いることで、製造安定範囲の最大線速に応じた冷却長の把握を行える。
但し、光ファイバ裸線3の線速と冷却装置5の冷却長Lとの関係は、冷媒通路への冷媒の導入による冷却装置の保冷温度に依存するので、光ファイバ裸線3の線速と冷却装置5の冷却長Lとの関係に基づいて行う製造安定範囲の最大線速に応じた冷却長の把握は、より詳しくは、冷却装置内に流す冷却ガスの流速(代表的流速)と冷却装置の保冷温度とに応じた光ファイバ裸線3の線速と冷却装置5の冷却長Lとの関係に基づいて行う。
そこでさらに検討を進めた結果、光ファイバ裸線の線速(製造安定範囲の最大線速)をνD(m/min)としたとき、光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの上昇流の流速VQ(m/min)が5.5×10−3×νD−2.5×10−1≦VQ(式1)を満たすようにすることで、偏肉のばらつきが小さくなることを見出した。
上記式1は、後述の実施例1の流速と線速の測定結果から最小二乗法によって算出した近似式である。冷却装置に使用する冷却ガスの流速は遅いほど冷却ガスを無駄にすることがないので、冷却ガスの流速は上記式1に基づいて可能な限り遅くすることが望ましい。
なお、冷媒としては特に限定は無いが、保冷温度を0℃よりも高い温度とする場合は水等、0℃以下とする場合は例えばフッ素化炭化水素等のフッ素化合物、炭酸ガス、炭化水素、アンモニア等を用いることができる。
図5、図6において「最大線速」は、1000m/min、1300m/min、1700m/min、2100m/min、2400m/min、2700m/minの6通りである。図5,図6の測定結果は、冷却装置として、各最大線速に対応して、光ファイバ裸線を、コーティング装置における液状樹脂材料の塗布安定性を確保できる温度範囲(保護被覆層の形成安定範囲の温度)に冷却できる冷却長を持つものを採用している。換言すれば、図5、図6の各プロットは、冷却装置の冷却長に対応して、光ファイバ裸線をコーティング装置における液状樹脂材料の塗布安定性を確保できる温度範囲に冷却できる最大線速(製造安定範囲の最大線速)にて紡糸した結果を示している。
また、図9は、図5、図6の結果に基づいて各線速(最大線速)と偏肉との関係を纏めたものである。
以下、本発明について行った検証試験の実施例1〜6、比較例1〜3を説明する。
なお、以下の実施例1〜6、比較例1〜3の説明中、「線速」は「製造安定範囲の最大線速」を指す。
(実施例1)
光ファイバ素線の線引き工程において、線速を1000m/min、1300m/min、1700m/min、2100m/min、2400m/min、2700m/minの6通りとして線引きを行った。製造装置として、図1に例示したもの、すなわち図2に例示したメニスカスシール部53を具備する構成の冷却装置5を採用したものを用い、この冷却装置5に冷却ガスとしてHeガスを導入した。
Heガス流速は、光ファイバ裸線の線速(以下、単に線速とも言う)が1000m/minのとき5.27m/min、線速が1300m/minのとき6.92m/min、線速が1700m/minのとき9.3m/min、線速が2100m/minのとき11.5m/min、線速が2400m/minのとき12.97m/min、線速が2700m/minのとき14.8m/minとした。
この条件で各線速につきそれぞれ50本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は1.1±0.05(図9参照)であった。
上記線速において既述の式1から算出されるHeガス流速は、線速が1000m/minのとき5.25m/min、線速が1300m/minのとき6.9m/min、線速が1700m/minのとき9.1m/min、線速が2100m/minのとき11.3m/min、線速が2400m/minのとき12.95m/min、線速が2700m/minのとき14.6m/minであり、上記式1の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
光ファイバ裸線線速に対するHeガス流速の設定以外は実施例1と同じにして線引き工程を行った。
Heガス流速は、線速が1000m/minのとき6.50m/min、線速が1300m/minのとき8.15m/min、線速が1700m/minのとき10.3m/min、線速が2100m/minのとき12.5m/min、線速が2400m/minのとき14.11m/min、線速が2700m/minのとき15.8m/minとした。
この条件で50本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は1.08±0.045(図9参照)であった。Heガス流速は上記式1の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
光ファイバ裸線線速に対するHeガス流速の設定以外は実施例1と同じにして線引き工程を行った。
Heガス流速は、線速が1000m/minのとき7.77m/min、線速が1300m/minのとき9.42m/min、線速が1700m/minのとき11.6m/min、線速が2100m/minのとき13.8m/min、線速が2400m/minのとき15.4m/min、線速が2700m/minのとき17.1m/minとした。
この条件で50本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は1.07±0.045(図9参照)であった。Heガス流速は上記式1の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
光ファイバ裸線線速に対するHeガス流速の設定以外は実施例1と同じにして線引き工程を行った。
1000m/minから2700m/minまでの線速の変化に対して、Heガス流速は20m/minで一定とした。
この条件で50本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は1.07±0.045(図9参照)であった。Heガス流速は上記式1の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
光ファイバ裸線線速に対するHeガス流速の設定以外は実施例1と同じにして線引き工程を行った。
1000m/minから2700m/minまでの線速の変化に対して、Heガス流速は40m/minで一定とした。
この条件で50本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は1.07±0.045(図9参照)であった。Heガス流速は上記式1の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
光ファイバ裸線線速に対するHeガス流速の設定以外は実施例1と同じにして線引き工程を行った。
1000m/minから2700m/minまでの線速の変化に対して、Heガス流速は70m/minで一定とした。
この条件で50本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は1.07±0.045(図9参照)であった。Heガス流速は上記式1の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
光ファイバ裸線線速に対するHeガス流速の設定以外は実施例1と同じにして線引き工程を行った。
Heガス流速は、線速が1000m/minのとき2.55m/min、線速が1300m/minのとき4.27m/min、線速が1700m/minのとき6.46m/min、線速が2100m/minのとき8.66m/min、線速が2400m/minのとき10.30m/min、線速が2700m/minのとき11.95m/minとした。
この条件で50本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は1.25±0.15(図9参照)となりばらつきが大きい結果となった。Heガス流速は上記式1の条件を満たしていなかった。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれは生じなかった。
光ファイバ裸線線速に対するHeガス流速の設定以外は実施例1と同じにして線引き工程を行った。
Heガス流速は、線速が1000m/minのとき2.55m/min、線速が1300m/minのとき4.27m/min、線速が1700m/minのとき6.46m/min、線速が2100m/minのとき8.66m/min、線速が2400m/minのとき10.30m/min、線速が2700m/minのとき11.95m/minとした。
この条件で50本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は1.25±0.15(図9参照)となりばらつきが大きい結果となった。Heガス流速は上記式1の条件を満たしていなかった。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれは生じなかった。
光ファイバ裸線線速に対するHeガス流速の設定以外は実施例1と同じにして線引き工程を行った。
Heガス流速は、線速が1000m/minのとき3.82m/min、線速が1300m/minのとき5.54m/min、線速が1700m/minのとき7.73m/min、線速が2100m/minのとき9.93m/min、線速が2400m/minのとき11.58m/min、線速が2700m/minのとき13.22m/minとした。
この条件で50本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は1.15±0.10(図9参照)であった。Heガス流速は上記式1の条件を満たしていなかった。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれは生じなかった。
本発明は、図1に例示したように、コーティング装置6が冷却装置5から離隔させて設けられた構成の製造装置1を用いる構成に限定されず、例えば図10に示すように、冷却筒52の下側にコーティング装置として機能するメニスカスシール部53Aを設けた構成も含む。この場合、冷却装置は、光ファイバ裸線の冷却と冷却後の光ファイバ裸線への液状樹脂材料の塗布とを行えるものとなっている。以下、この実施形態に係る冷却装置を冷却・コーティングユニット50とも言う。
また、前記メニスカスシール部53Aは、既述の図2に例示した冷却装置5のメニスカスシール部53のケース部10内側にその外側から液状封止材(液状樹脂材料58)を供給するための液供給ポート59を設けた構成のケース部530Aを具備し、貯液部532を光ファイバ裸線3の周囲に液状樹脂材料58を所望の厚さでコートするためのダイス部として機能させる構成とした点で、既述の図2に例示した冷却装置5のメニスカスシール部53と異なる。但し、貯液部532底部のファイバ出口孔535aは、光ファイバ裸線3に液状樹脂材料58を所望のコート厚でコートするべく、その軸心方向に垂直の断面外形が光ファイバ裸線3の外径に比べて僅かに大きく形成され、光ファイバ裸線3の送り移動によって、光ファイバ裸線3に液状樹脂材料58が所望のコート厚を以てコートされている樹脂材料コート済みファイバが引き出されるようになっている。
本発明に係る冷却装置5に設けられるファイバ出口シール部としては、光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして冷却筒52下端からの冷却ガスの流出を防ぐ構成のものであれば良く、メニスカスシール部に限定されない。
例えば、図11(a)、(b)に示すように、可撓性の樹脂フィルム536を複数用い、これら樹脂フィルム536を光ファイバ裸線に接触させることで光ファイバ裸線の周囲をシールして、光ファイバ裸線の通過を許容しかつ冷却筒52下端からの冷却ガスの流出を防ぐように構成したファイバ出口シール部53Bも採用可能である。このファイバ出口シール部53Bを、以下、フィルム接触シール部とも言う。
図11(a)に示すように、一対のリング状固定部材537、538は、冷却筒52の下側にて、それぞれの内側空間の軸心を冷却筒52下端のファイバ通過孔512の軸心に一致させて上下に重ねるようにして設けられている。図11(b)に示すように、樹脂フィルム536A、536Bは円形に形成されており、その外周部が一対のリング状固定部材537、538の間に挟持されている。
また、冷却筒52からの冷却ガスGの流出、外気の流入を阻止するために、樹脂フィルム536A、536Bのスリット536bの位置は前記中心点536aを中心とする軸回り方向(リング状固定部材537、538の周方向)において一致せず、互いにずらされている。
また、この実施形態において、フィルム接触シール部に設ける樹脂フィルムの枚数は2枚に限定されず、3枚以上であっても良い。また、フィルム接触シール部は、1枚の樹脂フィルムのみで充分なシール性を確保できる場合は、複数枚の樹脂フィルムを重ね合わせることなく、樹脂フィルムを1枚のみ用いた構成とすることも可能である。
Claims (14)
- 加熱炉にて光ファイバ母材から溶融紡糸した光ファイバ裸線を冷却装置にて冷却し、次いでコーティング装置にて前記光ファイバ裸線に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布し、硬化装置にて前記液状樹脂材料を硬化させて保護被覆層を形成することで光ファイバ素線を得る光ファイバ素線の製造方法であって、
前記冷却装置として、前記光ファイバ裸線が上下方向に引き通される光ファイバ挿通孔と、前記光ファイバ裸線の冷却用の冷却ガスを前記光ファイバ挿通孔に導入するための冷却ガス導入ポートとを有する冷却筒を具備し、前記冷却筒の下端側に、前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐファイバ出口シール部が設けられ、前記光ファイバ挿通孔内に供給された冷却ガスが前記冷却筒の上部からのみ流出可能であり前記冷却ガスが前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成するものを採用し、
前記冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの上昇流の流速をVQ(m/min)、製造安定範囲の最大線速をνD(m/min)としたとき、前記流速V Q が100m/min以下であり、5.5×10−3×νD−2.5×10−1≦VQを満たす冷却ガス流速で光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする光ファイバ素線の製造方法。 - 前記冷却ガスを前記冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内に該光ファイバ挿通孔内を満たすに充分な流速で流入させた状態にて光ファイバ裸線を製造安定範囲の最大線速で紡糸し、前記光ファイバ裸線を前記保護被覆層の形成安定範囲の温度に冷却するために必要となる冷却長を把握し、この把握した冷却長を確保できる冷却装置を使用し前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの上昇流に5.5×10−3×νD−2.5×10−1≦VQを満たす流速を確保した状態にて前記光ファイバ裸線を紡糸することを特徴とする請求項1記載の光ファイバ素線の製造方法。
- 前記冷却装置は、前記冷却ガス導入ポートが前記光ファイバ挿通孔の下端部に連通され、この冷却ガス導入ポートから前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスによって前記光ファイバ挿通孔内の光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする請求項1又は2に記載の光ファイバ素線の製造方法。
- 前記冷却筒は、前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスが、前記冷却筒の上端部に開口する前記光ファイバ挿通孔の上端開口部のみから流出するように構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造方法。
- 前記ファイバ出口シール部が、前記冷却筒の下側に固定され前記冷却筒を通過した光ファイバ裸線が引き通されるケース部内に前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐ液状封止材を収容したものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造方法。
- 前記液状封止材が保護被覆層を形成するための液状樹脂材料であり、前記ファイバ出口シール部が前記コーティング装置として機能するものであることを特徴とする請求項5記載の光ファイバ素線の製造方法。
- 紡糸線速が1000m/min以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造方法。
- 光ファイバ母材を溶融して前記光ファイバ母材から光ファイバ裸線を紡糸するための加熱炉と、この加熱炉にて紡糸された光ファイバ裸線を冷却するための冷却装置と、この冷却装置にて冷却後の光ファイバ裸線に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布するコーティング装置と、このコーティング装置にて前記光ファイバ裸線に塗布された液状樹脂材料を硬化させて前記保護被覆層を形成するための硬化装置とを具備し、
前記冷却装置として、前記光ファイバ裸線が上下方向に引き通される光ファイバ挿通孔と、前記光ファイバ裸線の冷却用の冷却ガスを前記光ファイバ挿通孔に導入するための冷却ガス導入ポートとを有する冷却筒を具備し、前記冷却筒の下端側に、前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐファイバ出口シール部が設けられ、前記光ファイバ挿通孔内に供給された冷却ガスが前記冷却筒の上部からのみ流出可能であり前記冷却ガスが前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成するものを採用し、
前記冷却装置は、該冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの流速をVQ(m/min)、製造安定範囲の最大線速をνD(m/min)としたとき、前記流速V Q が100m/min以下であり、前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成する前記冷却ガスに5.5×10−3×νD−2.5×10−1≦VQを満たす冷却ガス流速で光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする光ファイバ素線の製造装置。 - 前記冷却装置として、該冷却装置内を冷却ガスで満たすに充分な流速で冷却ガスを流入させた状態にて製造安定範囲の最大線速で紡糸するときに必要となる冷却長を確保したものを用いることを特徴とする請求項8記載の光ファイバ素線の製造装置。
- 前記冷却装置は、前記冷却ガス導入ポートが前記光ファイバ挿通孔の下端部に連通され、この冷却ガス導入ポートから前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスによって前記光ファイバ挿通孔内の光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする請求項8又は9に記載の光ファイバ素線の製造装置。
- 前記冷却筒は、前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスが、前記冷却筒の上端部に開口する前記光ファイバ挿通孔の上端開口部のみから流出するように構成されていることを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造装置。
- 前記ファイバ出口シール部が、前記冷却筒の下側に固定され前記冷却筒を通過した光ファイバ裸線が引き通されるケース部内に前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐ液状封止材を収容したものであることを特徴とする請求項8〜11のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造装置。
- 前記液状封止材が保護被覆層を形成するための液状樹脂材料であり、前記ファイバ出口シール部が前記コーティング装置として機能するものであることを特徴とする請求項12記載の光ファイバ素線の製造装置。
- 1000m/min以上の紡糸線速にて使用されることを特徴とする請求項8〜13のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造装置。
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