WO2018189991A1 - 光ファイバの製造方法 - Google Patents

光ファイバの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018189991A1
WO2018189991A1 PCT/JP2018/004471 JP2018004471W WO2018189991A1 WO 2018189991 A1 WO2018189991 A1 WO 2018189991A1 JP 2018004471 W JP2018004471 W JP 2018004471W WO 2018189991 A1 WO2018189991 A1 WO 2018189991A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical fiber
coating layer
curing
cured
semi
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/004471
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
石田　格
Original Assignee
株式会社フジクラ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社フジクラ filed Critical 株式会社フジクラ
Priority to EP18783900.6A priority Critical patent/EP3611138B1/en
Priority to US16/477,696 priority patent/US11306025B2/en
Priority to CN201880023117.8A priority patent/CN110506032A/zh
Publication of WO2018189991A1 publication Critical patent/WO2018189991A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/027—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
    • C03B37/02718—Thermal treatment of the fibre during the drawing process, e.g. cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/12—General methods of coating; Devices therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/104—Coating to obtain optical fibres
    • C03C25/106—Single coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/24—Coatings containing organic materials
    • C03C25/26—Macromolecular compounds or prepolymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2205/00—Fibre drawing or extruding details
    • C03B2205/42—Drawing at high speed, i.e. > 10 m/s
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2205/00—Fibre drawing or extruding details
    • C03B2205/55—Cooling or annealing the drawn fibre prior to coating using a series of coolers or heaters

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber manufacturing method.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-077688 filed in Japan on April 10, 2017, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • an optical fiber preform is melt-spun to form a bare optical fiber.
  • an uncured coating layer made of resin (hereinafter simply referred to as an uncured coating layer) is provided on the outer periphery of the bare optical fiber.
  • the uncured coating layer is cured.
  • the transmission loss which is one of the important characteristics of the optical fiber
  • the transmission loss can be reduced by slowly cooling the high-temperature bare optical fiber drawn from the melting furnace with a slow cooling furnace. For this reason, in order to increase the drawing speed while suppressing an increase in transmission loss, it is necessary to increase the number of slow cooling furnaces.
  • an optical fiber bare wire which is easily damaged before the coating layer is provided is passed through the slow cooling furnace.
  • An optical fiber having a liquid uncured coating layer is passed through the coating curing apparatus. If the optical fiber in these states is brought into contact with a pulley for changing the direction, the strength of the optical fiber is reduced and the coating layer is deformed. It was necessary to arrange on a straight line.
  • Patent Document 1 discloses a non-contact type direction changer.
  • the non-contact type direction changer can change the traveling direction of the optical fiber without bringing its constituent members into contact with the optical fiber.
  • the traveling direction of the optical fiber can be changed even before the uncured coating layer is formed or before the uncured coating layer is completely cured. As a result, it is possible to freely arrange each device, and it is possible to increase the drawing speed even in a place where the space in the height direction is limited.
  • an ultraviolet curable resin that can be cured at high speed is generally used as the coating layer of the optical fiber.
  • an ultraviolet lamp, UV-LED, or the like is employed as the coating curing device.
  • the ultraviolet curable resin when the ultraviolet curable resin is cured, it is known that the temperature at which the resin is cured becomes a factor that determines the degree of curing and the molecular weight of the resin after curing. For example, if the temperature during curing is too high, curing may be insufficient, or characteristics such as Young's modulus may deteriorate due to the low molecular weight of the resin after curing.
  • the temperature of the resin material may be increased for the purpose of reducing the viscosity of the resin material.
  • Increasing the temperature of the resin material for adjusting the viscosity also increases the temperature of the uncured coating layer.
  • Receiving heat generated by an ultraviolet lamp or the like is also a factor for raising the temperature of the uncured coating layer.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical fiber having a coating layer in a desired state while increasing the drawing speed of the optical fiber.
  • an optical fiber manufacturing method includes a spinning process in which an optical fiber preform is melt-spun to form an optical fiber bare wire, and the optical fiber bare wire is cooled.
  • a first cooling step a coating step of providing an uncured coating layer containing a resin precursor on the outer periphery of the bare optical fiber, a first curing step in which the uncured coating layer is cured to become a semi-cured coating layer, A second curing step of further curing the semi-cured coating layer; and a second curing step of cooling the semi-cured coating layer by at least one non-contact type direction changer between the first curing step and the second curing step. Cooling step.
  • an optical fiber having a coating layer in a desired state can be manufactured while increasing the drawing speed of the optical fiber.
  • the optical fiber manufacturing apparatus 1A includes a spinning unit 10, a first cooling unit 13, a coating unit 30, a first curing unit 40A, non-contact type direction changers 20A to 20C, The 2nd hardening part 40B, the outer diameter measurement part 50, direction changer 20D, and the winding-up means 90 are provided, and each part is arrange
  • the spinning unit 10 includes a melting furnace that melts the optical fiber preform.
  • the spinning unit 10 forms a bare optical fiber 3.
  • the first cooling unit 13 includes a slow cooling furnace 11 and a cooler 12.
  • the slow cooling furnace 11 is an apparatus for gradually cooling the high-temperature bare optical fiber 3 drawn from the melting furnace of the spinning unit 10. By slowly cooling the bare optical fiber 3 with the slow cooling furnace 11, the transmission loss of the optical fiber can be reduced.
  • a cooling cylinder or the like can be employed as the cooler 12, a cooling cylinder or the like.
  • the cooling cylinder cools the optical fiber by introducing gas into the cavity of the water-cooled cylinder and passing the optical fiber through the cavity.
  • the gas introduced into the cavity include helium, nitrogen, carbon dioxide, or a mixed gas thereof.
  • helium and nitrogen have different heat transfer rates. For this reason, when introducing a mixed gas of helium and nitrogen into the cavity, it is possible to adjust the temperature of the bare optical fiber 3 exiting the cooling cylinder by changing the mixing ratio thereof.
  • the coating unit 30 applies (coats) a fluid material including a resin precursor (hereinafter simply referred to as a resin material) to the outer periphery of the bare optical fiber 3 by die coating or the like to form an uncured coating layer.
  • a fluid material including a resin precursor (hereinafter simply referred to as a resin material)
  • the coating layer in the state before passing through the first cured portion 40A is referred to as “uncured coating layer”, and after passing through the first cured portion 40A, in the state before passing through the second cured portion 40B.
  • the coating layer is referred to as “semi-cured coating layer”.
  • coating of the resin material is, for example, a two-layer coating.
  • a resin material for a primary coating layer having a low Young's modulus is applied on the inside, and a resin material for a secondary coating layer having a high Young's modulus is applied on the outside.
  • an ultraviolet curable resin such as a urethane acrylate resin can be used.
  • the coating unit 30 may be configured to apply the primary coating layer and the secondary coating layer separately, or may be configured to apply the primary coating layer and the secondary coating layer simultaneously.
  • an optical fiber strand a state in which a coating layer is provided on the outer periphery of the bare optical fiber 3 is referred to as an optical fiber strand.
  • coated to the optical fiber bare wire 3 by the coating part 30 needs to be low to some extent.
  • the viscosity of the resin material can be lowered by raising its temperature. Therefore, the temperature of the resin material applied at the coating part 30 is raised in advance from room temperature, which is one of the factors that increase the temperature of the uncured coating layer. In particular, the higher the viscosity of the resin material at normal temperature, the higher the temperature of the resin material applied at the coating portion 30.
  • the coating layer is made of an ultraviolet curable resin
  • an ultraviolet irradiation lamp, a UV-LED, or the like, and a curing device that combines these can be used as the first curing portion 40A.
  • the number of curing devices arranged as the first curing unit 40A is preferably determined using the degree of curing K of the coating layer that has passed through these curing devices as an index.
  • the hardening degree K in this embodiment is defined using the gel fraction mentioned later.
  • the plurality of non-contact type direction changers 20A, 20B, and 20C are arranged in this order on the downstream side of the first curing unit 40A.
  • Each non-contact type direction changer 20A, 20B, 20C converts the traveling direction of the optical fiber strand by 90 °, 180 °, and 90 °, respectively.
  • the non-contact type direction changer 20A converts the traveling direction of the optical fiber strand by about 90 ° from the lower direction to the horizontal direction.
  • the non-contact type direction changers 20A to 20C have guide grooves for guiding the bare optical fiber 3 or the optical fiber. In the guide groove, a fluid (gas) blowout port for levitation of the optical fibers wired along the guide groove is formed.
  • the non-contact type direction changers 20A to 20C blow the gas such as air or helium (He) from the outlet to the optical fiber, so that the optical fiber is floated without bringing its constituent members into contact with the optical fiber. It is possible. Since the configuration of the non-contact type direction changer in the present embodiment is the same as the configuration described in Japanese Patent No. 5856366, detailed description is omitted.
  • the amount of gas required to float the optical fiber is, for example, about 100 to 200 L / min.
  • the gas amount is appropriately changed depending on the width of the gas outlet.
  • a UV-LED may be used as a curing device for the first curing unit 40A or the second curing unit 40B. Since the irradiation light of the UV-LED has directivity, the range that can be irradiated with ultraviolet rays is relatively small. Therefore, in order to reliably irradiate the uncured coating layer or the semi-cured coating layer with ultraviolet rays, it is necessary to more strictly manage the passing position of the optical fiber.
  • a position sensor (not shown) is arranged downstream of the non-contact type direction changers 20A to 20C, and this position sensor measures the position of the optical fiber. Based on this measurement result, the amount of gas blown by the non-contact type direction changers 20A to 20C onto the optical fiber is adjusted so that the position of the optical fiber becomes an appropriate position.
  • the coating layer is a radical curable ultraviolet curable resin that cures by causing radical polymerization
  • the oxygen concentration of the gas blown to the optical fiber is high, poor curing due to oxygen inhibition occurs.
  • the oxygen concentration of the gas sprayed to the optical fiber by the non-contact type direction changers 20A to 20C needs to be managed to an appropriate value.
  • the oxygen concentration of the gas can be adjusted by increasing or decreasing the content of a gas other than oxygen, such as nitrogen, contained in the air.
  • the non-contact type direction changers 20A to 20C in the present embodiment are arranged between the first curing unit 40A and the second curing unit 40B, paying attention to this cooling capacity. That is, the non-contact type direction changers 20A to 20C constitute the second cooling unit 14 that cools the semi-cured coating layer between the first cured unit 40A and the second cured unit 40B.
  • the optical fiber preform is melt-spun to form the bare optical fiber 3 (spinning process).
  • the bare optical fiber 3 is gradually cooled in the slow cooling furnace 11 in order to keep the transmission loss of the optical fiber small. Further, the bare optical fiber 3 is cooled to a predetermined temperature by the cooler 12 (first cooling step).
  • an uncured coating layer containing a resin precursor is provided on the outer periphery of the bare optical fiber 3 to form an optical fiber (coating process).
  • the temperature of the resin material applied as an uncured coating layer is raised in advance from room temperature in order to reduce its viscosity.
  • the uncured coating layer is cured to become a semi-cured coating layer (first curing step). Note that the temperature of the semi-cured coating layer of the optical fiber that has exited the first curing unit 40A is further increased by heat generated by the curing device.
  • the semi-cured coating layer is changed between the first curing step and the second curing step while changing the traveling direction of the optical fiber by the non-contact type direction changers 20A to 20C of the second cooling unit 14. Is cooled (second cooling step).
  • a semi-hardened coating layer is further hardened (2nd hardening process).
  • the outer diameter measuring unit 50 measures the outer diameter of the optical fiber.
  • the traveling direction of the optical fiber is converted into a substantially horizontal direction by the direction changer 20 ⁇ / b> D, and the optical fiber is wound by the winding means 90. Since the coating layer of the optical fiber that has passed through the second curing portion 40B has already been cured, a direction changer such as a contact pulley can be used as the direction changer 20D.
  • the second cooling unit 14 is disposed at the lowermost part of the optical fiber manufacturing apparatus 1 ⁇ / b> B.
  • the second cooling unit 14 is configured by one non-contact type direction changer 20E.
  • the non-contact type direction changer 20E converts the traveling direction of the optical fiber strand by about 90 ° from the lower direction to the horizontal direction.
  • the 2nd cooling part 14, the 2nd hardening part 40B, and the outer diameter measurement part 50 are arrange
  • Example 1 an optical fiber was manufactured by the optical fiber manufacturing apparatus 1A shown in FIG.
  • the outer diameter of the bare optical fiber 3 was 125 ⁇ m
  • the outer diameter of the optical fiber was 250 ⁇ m
  • two layers of ultraviolet curable resin (urethane acrylate) were used as the coating layer.
  • the drawing speed was 50 m / sec.
  • Two ultraviolet irradiation lamps were installed as the first curing portion 40A.
  • three non-contact type direction changers 20A, 20B, and 20C were installed.
  • the three non-contact direction changers 20A, 20B, and 20C change the traveling directions of the optical fiber strands by 90 °, 180 °, and 90 °, respectively.
  • the gas blown to the optical fiber by these non-contact type direction changers 20A to 20C is air whose oxygen concentration is adjusted to 10%.
  • As the second curing unit 40B four ultraviolet irradiation lamps were installed.
  • the coating layer of the obtained optical fiber was cured and the properties of the coating layer were good.
  • the gel fraction was calculated by the following method. First, an optical fiber was used as a sample in a Soxhlet extraction apparatus, methyl ethyl ketone (MEK) was used as an extraction solvent, and Soxhlet extraction was performed under conditions of a temperature of 90 ° C. and a time of 240 minutes. Then, it was dried under conditions of a temperature of 60 ° C. and a time of 240 minutes. The gel fraction was calculated by dividing the dry weight of the insoluble matter after extraction by the weight of the sample before extraction.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • the temperature at the time of extraction should just be the temperature more than the boiling point of MEK, and should just be the temperature and time which extraction of an elution part is saturated.
  • the dry weight should just be saturated also about the temperature and time at the time of drying.
  • the gel fraction increases as the UV irradiation amount on the coating layer increases, and saturates at a certain UV irradiation amount.
  • the UV irradiation amount is a value obtained by multiplying the UV illuminance (mW / cm 2 ) from each UV irradiation apparatus by each irradiation time (seconds). Further, the irradiation time in the optical fiber manufacturing apparatus is defined as a value obtained by dividing the distance (m) through which the optical fiber passes through the UV irradiation apparatus by the drawing speed (m / sec).
  • the relationship between the UV irradiation amount and the gel fraction can be obtained by preparing a plurality of samples by changing the drawing speed, the number of UV irradiation devices, or the UV illuminance, and evaluating the gel fraction of each sample. .
  • the lower limit value of the UV irradiation amount at which the gel fraction is saturated is W1, and the saturated gel fraction at that time is G1.
  • a sample is produced with a UV irradiation amount (W2) that is 1/10 of W1, and the gel fraction obtained thereby is defined as G2.
  • the degree of cure K of the sample to be evaluated is defined by the following mathematical formula (1).
  • K (G3-G2) / (G1-G2) (1)
  • Example 2 an optical fiber was manufactured with the optical fiber manufacturing apparatus 1B shown in FIG.
  • One ultraviolet irradiation lamp was installed as the first curing portion 40A.
  • the second cooling unit 14 one non-contact type direction changer 20E (90 ° conversion) was used.
  • Two ultraviolet irradiation lamps were installed as the second curing unit 40B.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the optical fiber was drawn at a drawing speed of 10 m / sec. Thus, the coating layer of the obtained optical fiber was cured and the properties of the coating layer were good.
  • an optical fiber was manufactured at a drawing speed of 50 m / sec with the configuration excluding the second cooling unit 14 from the configuration of FIG.
  • the coating layer of the obtained optical fiber was cured, the Young's modulus of the coating layer was reduced by about 20% compared to Example 1. This is because the optical fiber strand enters the second curing part 40B while the temperature of the semi-cured coating layer is high while the temperature of the semi-cured coating layer remains elevated by passing through the first cured part 40A. It is because it hardened. That is, when the semi-cured coating layer was cured at a temperature higher than that of Example 1, the molecular weight of urethane acrylate as the coating layer was reduced, and the Young's modulus was reduced.
  • the non-contact type direction changer 20E was changed from the form of FIG. 2 to a contact type direction changer (pulley), and an optical fiber was manufactured at a drawing speed of 10 m / sec.
  • the cross section of the coating layer of the obtained optical fiber was deformed and was not a perfect circle. This is because the optical fiber strand contacts the pulley in a state where the coating layer is not sufficiently cured before passing through the second curing portion 40B.
  • the position of the non-contact type direction changers 20A to 20C was changed between the coating part 30 and the first curing part 40A from the form of FIG.
  • the coating diameter greatly fluctuated in the longitudinal direction. This is because the uncured coating layer was deformed by the gas pressure because the gas from the non-contact type direction changers 20A to 20C was blown onto the optical fiber while the coating layer was uncured. is there.
  • the gas blown by the non-contact type direction changers 20A to 20C onto the optical fiber was air having an oxygen concentration of 20%.
  • the obtained optical fiber had insufficient coating layer hardening and had a sticky surface.
  • the urethane acrylate employed as the coating layer is a radical curable ultraviolet curable resin, and the oxygen concentration of the sprayed gas is high, resulting in poor curing due to oxygen inhibition.
  • the oxygen concentration of the gas of Example 1 is 10% and the oxygen concentration of the gas of Comparative Example 4 is 20%
  • the non-contact type direction changers 20A to 20C are optical fiber strands in the second cooling step.
  • the oxygen concentration of the gas sprayed onto the semi-cured coating layer is preferably 10% or less.
  • the ultraviolet irradiation lamp used as the first curing portion 40A was changed to one lamp.
  • the drawing speed is 50 m / sec, which is the same as in the first embodiment.
  • the cross-sectional shape of the coating layer of the obtained optical fiber was not a perfect circle.
  • the degree of cure K of the semi-cured coating layer after passing through the first cured portion 40A is 0.25 in Example 1 and 0.20 in Comparative Example 5. Therefore, in the first curing step, it is desirable to cure the uncured coating layer until the degree of cure K of the semi-cured coating layer is 0.25 or more.
  • the drawing speed increases, the time required for the optical fiber to pass through one curing device is shortened, and the amount of ultraviolet rays absorbed by the uncured coating layer or the semi-cured coating layer is decreased. Accordingly, the number of curing devices arranged as the first curing unit 40A is adjusted according to the drawing speed so that the degree of curing K of the semi-cured coating layer after passing through the first curing unit 40A is 0.25 or more. Good.
  • Example 6 from the configuration of Example 1, the positions of the non-contact type direction changers 20A to 20C were changed before the coating unit 30. That is, the second cooling unit 14 is not installed between the first curing unit 40A and the second curing unit 40B.
  • the drawing speed was 50 m / sec.
  • the coating layer of the obtained optical fiber was cured, the Young's modulus of the coating layer was reduced by about 20% compared to Example 1.
  • the cooling in the state of the bare optical fiber 3 was sufficient, the semi-cured coating layer was heated by passing the optical fiber strand through the first cured part 40A, and the second cured part 40B was maintained in that state. This is because the semi-cured coating layer is cured at a high temperature by entering.
  • the coating layer is not cured at one cured portion at a time, but is divided into a plurality of cured portions, and a cooling portion is provided between these cured portions, so that the coating layer is heated while the temperature rises. Can be prevented from curing.
  • the second cooling in which the semi-cured coating layer is cooled by at least one non-contact type direction changer between the first curing step and the second curing step has a process. Thereby, even if the temperature of the semi-cured coating layer is increased in the first curing step, the temperature can be decreased in the second cooling step. With this configuration, in the second curing step, the semi-cured coating layer can be prevented from curing while the temperature of the semi-cured coating layer is high, and the cured coating layer can be brought into a desired state.
  • the semi-cured coating layer is cooled by the non-contact type direction changers 20A to 20C and 20E.
  • the non-contact type direction changers 20A to 20C and 20E have a high cooling capability because the gas is blown onto the optical fiber, and can reliably cool the semi-cured coating layer in a short time. For this reason, the drawing speed can be increased.
  • the size of the entire apparatus is increased in the height direction by cooling the semi-cured coating layer while changing the traveling direction of the optical fiber from the vertical direction to the horizontal direction by the non-contact type direction changers 20A to 20C, 20E. It can be prevented from becoming large. In addition, it is possible to suppress the semi-cured coating layer from being deformed due to contact with the component of the direction changer.
  • the non-contact type direction changers 20A to 20C, 20E when a gas is blown onto the semi-cured coating layer having a low curing degree K, the semi-cured coating layer may be deformed by the pressure of the gas. Therefore, in the first curing step, the uncured coating layer may be cured until the degree of cure K of the semi-cured coating layer is 0.25 or more. Thereby, it is possible to suppress deformation of the coating layer due to the gas pressure of the non-contact type direction changers 20A to 20C and 20E.
  • the coating layer is a radical curable ultraviolet curable resin
  • the oxygen concentration of the gas sprayed by the non-contact type direction changers 20A to 20C, 20E onto the semi-cured coating layer may be 10% or less.
  • the cooling cylinder is used as the cooler 12 in the optical fiber manufacturing apparatuses 1A and 1B of the embodiment
  • the cooler 12 having another configuration may be adopted.
  • a non-contact type direction changer can be used as the cooler 12.
  • the optical fiber manufacturing apparatuses 1A and 1B of the above-described embodiment are provided with the slow cooling furnace 11, a configuration that does not include the slow cooling furnace 11 is adopted according to the level of transmission loss required for the optical fiber. May be.
  • optical fiber manufacturing apparatuses 1A and 1B of the embodiment include the two curing units 40A and 40B, three or more curing units may be provided.
  • a non-contact type direction changer may be arranged between each of the hardened portions divided into a plurality of places.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)

Abstract

光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線を形成する紡糸工程と、前記光ファイバ裸線を冷却する第１冷却工程と、前記光ファイバ裸線の外周に樹脂前駆体を含む未硬化被覆層を設けるコーティング工程と、前記未硬化被覆層が硬化され半硬化被覆層となる第１硬化工程と、前記半硬化被覆層をさらに硬化させる第２硬化工程と、前記第１硬化工程と前記第２硬化工程との間で、少なくとも１つの非接触式方向変換器によって前記半硬化被覆層を冷却する第２冷却工程と、を有する光ファイバの製造方法。

Description

光ファイバの製造方法
　本発明は、光ファイバの製造方法に関する。
　本願は、２０１７年４月１０日に、日本に出願された特願２０１７－０７７６８８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来から、紡糸工程と、コーティング工程と、硬化工程と、を有する光ファイバの製造方法が知られている。紡糸工程では、光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線を形成する。コーティング工程では、光ファイバ裸線の外周に樹脂からなる未硬化の被覆層（以下、単に未硬化被覆層という）を設ける。硬化工程では、未硬化被覆層を硬化させる。
　このような製造方法において、光ファイバの生産能力を高めるためには、線引き線速を高速化させることが必要である。しかしながら、線引き線速を高速化させると、光ファイバが冷却装置若しくは被覆硬化装置などを通過する時間が短くなるため、これらの装置の設置数を増やす必要が生じる。
　さらに、光ファイバ素線の重要な特性の一つである伝送損失は、溶融炉から引き出された高温の光ファイバ裸線を、徐冷炉によってゆっくりと冷却することで低減できる。このため、伝送損失が増大するのを抑えつつ線引き速度を高速化させるためには、徐冷炉の数も増やす必要がある。
　ここで、徐冷炉には、被覆層が設けられる前の傷つきやすい光ファイバ裸線が通されている。また、被覆硬化装置には、液状の未硬化被覆層を有する光ファイバ素線が通されている。これらの状態の光ファイバを、方向変換のためのプーリ等に接触させると、光ファイバの強度の低下や被覆層の変形の要因となるため、各装置は光ファイバ母材の溶融炉から下方に向けて直線上に配置する必要があった。
　以上のように、光ファイバの生産能力を高めるためは、溶融炉から下方に向けて直線上に配置される各装置を増やす必要がある。しかし、高さ方向のスペースが限られる既存の工場建屋内では、このように各装置を増やすことが困難であり、線引き速度の制限をもたらしていた。
　この制限を打破する技術として、特許文献１では、非接触式方向変換器を開示している。非接触式方向変換器は、その構成部材を光ファイバに接触させることなく、光ファイバの進行方向を変換させることが可能である。非接触式方向変換器を用いることで、未硬化被覆層が形成される前や未硬化被覆層が完全に硬化する前であっても光ファイバの進行方向を変換できる。これにより、各装置を自由に配置することが可能となり、高さ方向のスペースの制限がある場所でも線引き速度の高速化を図ることができる。
日本国特許第５８５１６３６号公報
　ところで、光ファイバの被覆層としては、高速で硬化させることができる紫外線硬化型樹脂が一般的に用いられている。被覆層として紫外線硬化型樹脂を用いる場合、被覆硬化装置として紫外線ランプやＵＶ－ＬＥＤなどが採用される。ここで、紫外線硬化型樹脂を硬化させる際に、この樹脂の硬化時の温度が、硬化度合や硬化後の樹脂の分子量を決める要因となることが知られている。例えば硬化時の温度が高すぎると、硬化が不十分となる場合や、硬化後の樹脂の分子量が小さいためにヤング率などの特性が悪化する場合がある。特に、線引き速度が高速化されるほど、光ファイバ裸線若しくは未硬化被覆層の冷却に充てられる時間が短くなるため、この問題が生じやすくなる。また、光ファイバ裸線に被覆層となる樹脂材料を安定してコーティングするため、この樹脂材料の粘度を低下させることを目的として樹脂材料の温度を高くする場合がある。粘度の調整のために樹脂材料の温度を高くすることも、未硬化被覆層の温度を上げる要因となる。紫外線ランプなどが発する熱を受けることについても、未硬化被覆層の温度を上げる要因となる。
　本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、光ファイバの線引き速度を高速化しつつ、所望の状態の被覆層を有する光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線を形成する紡糸工程と、前記光ファイバ裸線を冷却する第１冷却工程と、前記光ファイバ裸線の外周に樹脂前駆体を含む未硬化被覆層を設けるコーティング工程と、前記未硬化被覆層が硬化され半硬化被覆層となる第１硬化工程と、前記半硬化被覆層をさらに硬化させる第２硬化工程と、前記第１硬化工程と前記第２硬化工程との間で、少なくとも１つの非接触式方向変換器によって前記半硬化被覆層を冷却する第２冷却工程と、を有する。
　本発明の上記態様によれば、光ファイバの線引き速度を高速化しつつ、所望の状態の被覆層を有する光ファイバを製造することができる。
第１実施形態に係る光ファイバ製造装置の構成を示す概略図である。 第２実施形態に係る光ファイバ製造装置の構成を示す概略図である。
（第１実施形態）
　以下、第１実施形態に係る光ファイバの製造装置の構成を、図１を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため縮尺を適宜変更している。
　図１に示すように、光ファイバの製造装置１Ａは、紡糸部１０と、第１冷却部１３と、コーティング部３０と、第１硬化部４０Ａと、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃと、第２硬化部４０Ｂと、外径測定部５０と、方向変換器２０Ｄと、巻き取り手段９０と、を備えており、各部が上からこの順に配置されている。
　紡糸部１０は、光ファイバ母材を溶融させる溶融炉などから構成されている。紡糸部１０は、光ファイバ裸線３を形成する。
　第１冷却部１３は、徐冷炉１１および冷却器１２により構成されている。徐冷炉１１は、紡糸部１０の溶融炉から引き出された高温の光ファイバ裸線３を、徐々に冷却するための装置である。徐冷炉１１によって光ファイバ裸線３をゆっくりと冷却することで、光ファイバの伝送損失を低減することができる。冷却器１２としては、冷却筒などを採用することができる。冷却筒は、水冷した筒の空洞部にガスを導入し、その空洞部に光ファイバを通過させることで光ファイバを冷却する。空洞部に導入するガスとしては、ヘリウム、窒素、二酸化炭素、もしくはこれらの混合ガスが挙げられる。例えば、ヘリウムと窒素との熱伝達率は異なる。このため、ヘリウムおよび窒素の混合ガスを空洞部に導入する場合、これらの混合比を変えることで、冷却筒を出た光ファイバ裸線３の温度を調整することが可能である。
　コーティング部３０は、ダイコーティングなどによって、光ファイバ裸線３の外周に、樹脂前駆体を含む流動性のある材料（以下、単に樹脂材料という）を塗布（コーティング）して未硬化被覆層を形成する。なお、本実施形態では、第１硬化部４０Ａを通過前の状態における被覆層を「未硬化被覆層」といい、第１硬化部４０Ａを通過後、第２硬化部４０Ｂを通過前の状態における被覆層を「半硬化被覆層」という。また、これら硬化部４０Ａ、４０Ｂの通過の前後を問わない場合は単に「被覆層」という。
　樹脂材料のコーティングは、例えば２層コーティングである。２層コーティングでは、内側にヤング率の低い一次被覆層用の樹脂材料を塗布し、外側にヤング率の高い二次被覆層用の樹脂材料が塗布される。被覆層としては、例えばウレタンアクリレート系の樹脂などの紫外線硬化型樹脂を用いることができる。なお、コーティング部３０は、一次被覆層と二次被覆層とを別々に塗布する構成であってもよいし、一次被覆層と二次被覆層とを同時に塗布する構成であってもよい。なお、本実施形態では、光ファイバ裸線３の外周に被覆層が設けられた状態のものを光ファイバ素線という。
　なお、安定したコーティングを実現するために、コーティング部３０で光ファイバ裸線３に塗布される樹脂材料の粘度は、ある程度低い必要がある。樹脂材料の粘度はその温度を上げることで低下させることができる。従って、コーティング部３０で塗布される樹脂材料の温度は予め常温よりも上げられており、このことが、未硬化被覆層の温度が高くなる要因の１つとなる。特に、常温時の樹脂材料の粘度が高いほど、コーティング部３０で塗布される際の樹脂材料の温度を高くする必要がある。
　被覆層が紫外線硬化型樹脂からなる場合、第１硬化部４０Ａとしては、紫外線照射ランプまたはＵＶ－ＬＥＤなど、およびこれらを組み合わせた硬化装置を用いることができる。第１硬化部４０Ａとして配置する硬化装置の数は、これらの硬化装置を通過した被覆層の硬化度Ｋを指標として定めるのがよい。なお、本実施形態における硬化度Ｋは、後述するゲル分率を用いて定義される。
　複数の非接触式方向変換器２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、第１硬化部４０Ａの下流側に、この順に配置されている。各非接触式方向変換器２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、光ファイバ素線の進行方向をそれぞれ９０°、１８０°、９０°変換する。例えば非接触式方向変換器２０Ａは、光ファイバ素線の進行方向を、下方向から水平方向へと約９０°変換している。なお、これら非接触式方向変換器の設置数、設置位置、方向変換の角度などは適宜変更してもよい。
　非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃは、光ファイバ裸線３若しくは光ファイバ素線を案内するガイド溝を有する。このガイド溝内には、ガイド溝に沿って配線されたこれら光ファイバを浮揚させる流体（ガス）の吹き出し口が形成されている。非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃは、吹き出し口から空気やヘリウム（Ｈｅ）等のガスを光ファイバに吹き付けることで、その構成部材を光ファイバ素線に接触させることなく、光ファイバを浮上させることが可能である。本実施形態における非接触式方向変換器の構成は、日本国特許第５８５１６３６号公報に記載されている構成と同様であるため、詳細な説明を省略する。
　光ファイバ素線に吹き付けるガスとして空気を用いる場合、光ファイバ素線を浮上させるのに必要となるガス量は、例えば１００～２００Ｌ／ｍｉｎ程度である。なお、このガス量は、ガスの吹き出し口の幅などによって適宜変更される。このガス量を調整することで、光ファイバ素線の浮上量、すなわち光ファイバ素線の各構成部材に対する通過位置を調整することができる。
　光ファイバ素線の通過位置が大きく変わると、この光ファイバ素線が各構成部材に接触してしまい、光ファイバの強度を低下させる要因となる。また、第１硬化部４０Ａ若しくは第２硬化部４０Ｂの硬化装置としてＵＶ－ＬＥＤが用いられる場合がある。ＵＶ－ＬＥＤの照射光には指向性があるため、紫外線を照射できる範囲が比較的小さい。従って、未硬化被覆層若しくは半硬化被覆層に紫外線を確実に照射するために、光ファイバ素線の通過位置をより厳しく管理する必要が生じる。そこで、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃの下流側には位置センサ（不図示）が配置されており、この位置センサが光ファイバ素線の位置を計測する。この計測結果に基づいて、光ファイバ素線の位置が適切な位置となるように、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃが光ファイバ素線に吹き付けるガス量が調整される。
　また、被覆層が、ラジカル重合を起こして硬化するラジカル硬化性の紫外線硬化型樹脂である場合、光ファイバ素線に吹き付けられるガスの酸素濃度が高いと、酸素阻害による硬化不良が生じる。このため、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃが光ファイバ素線に吹付けるガスの酸素濃度は適正な値に管理される必要がある。例えばガスとして空気を用いる場合には、この空気に含まれる窒素などの酸素以外の気体の含有率を増減させることで、ガスの酸素濃度を調整することができる。
　ところで、光ファイバ素線にガスを吹き付けると、このガスによって被覆層を冷却することができる。本実施形態における非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃは、この冷却能力に着目して第１硬化部４０Ａと第２硬化部４０Ｂとの間に配置されている。すなわち、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃは、第１硬化部４０Ａと第２硬化部４０Ｂとの間で半硬化被覆層を冷却する第２冷却部１４を構成している。
　次に、上記のように構成された光ファイバの製造装置１Ａを用いた光ファイバの製造方法について説明する。
　まず、紡糸部１０において、光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線３を形成する（紡糸工程）。
　次に、光ファイバの伝送損失を小さく抑えるために徐冷炉１１において光ファイバ裸線３を徐々に冷却する。さらに、冷却器１２によって、所定の温度まで光ファイバ裸線３を冷却する（第１冷却工程）。
　次に、コーティング部３０において、光ファイバ裸線３の外周に樹脂前駆体を含む未硬化被覆層を設けて、光ファイバ素線とする（コーティング工程）。このとき、未硬化被覆層として塗布される樹脂材料の温度は、その粘度を低下させるために、予め常温よりも上げられている。
　次に、第１硬化部４０Ａにおいて、未硬化被覆層が硬化され半硬化被覆層となる（第１硬化工程）。なお、第１硬化部４０Ａを出た光ファイバ素線の半硬化被覆層は、硬化装置が発する熱などによってさらに昇温している。
　次に、第１硬化工程と第２硬化工程との間で、第２冷却部１４の非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃによって、光ファイバ素線の進行方向を変換しつつ、半硬化被覆層を冷却する（第２冷却工程）。
　次に、第２硬化部４０Ｂにおいて、半硬化被覆層をさらに硬化させる（第２硬化工程）。
　次に、外径測定部５０において、光ファイバ素線の外径を測定する。
　そして、方向変換器２０Ｄによって光ファイバ素線の進行方向を略水平方向に変換させ、巻き取り手段９０によってこの光ファイバ素線を巻き取る。なお、第２硬化部４０Ｂを通過した光ファイバ素線の被覆層は既に硬化しているため、方向変換器２０Ｄとしては接触式のプーリなどの方向変換器を用いることができる。
（第２実施形態）
　次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
　本実施形態では、第２冷却部１４の構成および第２硬化部４０Ｂの配置が第１実施形態と異なる。
　図２に示すように、本実施形態の光ファイバの製造装置１Ｂは、第２冷却部１４が、この光ファイバの製造装置１Ｂの最下部に配置されている。この第２冷却部１４は、１つの非接触式方向変換器２０Ｅにより構成されている。非接触式方向変換器２０Ｅは、光ファイバ素線の進行方向を、下方向から水平方向へと約９０°変換している。
　本実施形態によれば、第２冷却部１４、第２硬化部４０Ｂおよび外径測定部５０が光ファイバの製造装置１Ｂの最下部に配置されている。このため、第１実施形態と比較して光ファイバの製造装置全体の上下方向のサイズを抑えることができる。
（実施例）
　以下、具体的な実施例を用いて、本実施形態の光ファイバの製造方法をより詳細に説明する。
　実施例１として、図１に示す光ファイバの製造装置１Ａで光ファイバ素線を製造した。光ファイバ裸線３の外径は１２５μｍ、光ファイバ素線の外径は２５０μｍとし、被覆層として２層の紫外線硬化型樹脂（ウレタンアクリレート）を採用した。線引き速度は５０ｍ／ｓｅｃとした。第１硬化部４０Ａとして紫外線照射ランプを２灯設置した。第２冷却部１４として、３つの非接触式方向変換器２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを設置した。３つの非接触式方向変換器２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、光ファイバ素線の進行方向をそれぞれ９０°、１８０°、９０°変換する。これら非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃが光ファイバ素線に吹き付けるガスは、酸素濃度を１０％に調整した空気である。第２硬化部４０Ｂとして、紫外線照射ランプを４灯設置した。
　これにより得られた光ファイバ素線の被覆層は硬化しており、被覆層の特性も良好であった。第１硬化部４０Ａを通過後の半硬化被覆層の硬化度はＫ＝０．２５であった。
　ここで、本実施例におけるゲル分率および硬化度Ｋの定義について説明する。ゲル分率は、下記の方法により算出した。まず、光ファイバ素線を試料としてソックスレー抽出装置に入れ、抽出溶剤としてメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を用い、温度９０℃，時間２４０分の条件によってソックスレー抽出を行った。その後、温度６０℃、時間２４０分の条件で乾燥させた。そして、この抽出後の不溶分の乾燥重量を抽出前の試料の重量で除すことで、ゲル分率を算出した。なお、抽出時の温度はＭＥＫの沸点以上の温度であればよく、溶出分の抽出が飽和する温度、時間であればよい。また、乾燥時の温度、時間についても、乾燥重量が飽和していればよい。
　上記ゲル分率は、被覆層へのＵＶ照射量の増大に伴って上昇し、あるＵＶ照射量で飽和する。ＵＶ照射量とは、各ＵＶ照射装置からのＵＶ照度（ｍＷ／ｃｍ２）に各照射時間（秒）を掛けた値である。さらに、光ファイバの製造装置における上記照射時間は、ＵＶ照射装置内を光ファイバ素線が通過する距離（ｍ）を、線引き速度（ｍ／ｓｅｃ）で割った値で定義される。すなわち、ＵＶ照射量とゲル分率との関係は、線引き速度、ＵＶ照射装置の数、またはＵＶ照度を変えて複数のサンプルを作製し、それぞれのサンプルのゲル分率を評価することで得られる。
　ここで、ゲル分率が飽和するＵＶ照射量の下限値をＷ１とし、そのときの飽和ゲル分率をＧ１とする。次に、Ｗ１の１０分の１のＵＶ照射量（Ｗ２）でサンプルを作製し、これにより得られたゲル分率をＧ２とする。さらに、評価対象であるサンプルのゲル分率をＧ３とするとき、この評価対象のサンプルの硬化度Ｋは、下記数式（１）により定義される。
Ｋ＝（Ｇ３－Ｇ２）/（Ｇ１－Ｇ２）…（１）
　実施例２として、図２に示す光ファイバの製造装置１Ｂで光ファイバ素線を製造した。第１硬化部４０Ａとして紫外線照射ランプを１灯設置した。第２冷却部１４として、１つの非接触式方向変換器２０Ｅ（９０°変換）を使用した。第２硬化部４０Ｂとして、紫外線照射ランプを２灯設置した。その他の構成は実施例１と同様である。本実施例では、線引き速度１０ｍ／ｓｅｃで光ファイバ素線を線引きした。これにより得られた光ファイバ素線の被覆層は硬化しており、被覆層の特性も良好であった。
　比較例１として、図１の形態から第２冷却部１４を除いた構成で、線引き速度５０ｍ／ｓｅｃで光ファイバ素線を製造した。これにより得られた光ファイバ素線の被覆層は硬化していたが、被覆層のヤング率が実施例１と比較して約２０%低下していた。これは、第１硬化部４０Ａを通過することで半硬化被覆層が昇温したままの状態で、光ファイバ素線が第２硬化部４０Ｂに進入し、半硬化被覆層の温度が高い状態で硬化したためである。すなわち、実施例１よりも温度が高い状態で半硬化被覆層が硬化することで、被覆層であるウレタンアクリレートの分子量が小さくなり、ヤング率が低下した。
　比較例２として、図２の形態から非接触式方向変換器２０Ｅを接触型の方向変換器（プーリ）に変更し、線引き速度１０ｍ／ｓｅｃで光ファイバ素線を製造した。これにより得られた光ファイバ素線の被覆層の断面は変形しており、真円でなかった。これは、第２硬化部４０Ｂを通過する前の、被覆層の硬化が不充分な状態で、光ファイバ素線がプーリに接触したためである。
　比較例３として、図１の形態から、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃの位置を、コーティング部３０と第１硬化部４０Ａとの間に変更した。この構成により得られた光ファイバ素線は、被覆径が長手方向で大きく変動していた。これは、被覆層が未硬化の状態で、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃによるガスが光ファイバ素線に吹き付けられたことにより、ガスの圧力で未硬化被覆層が変形してしまったためである。
　比較例４として、実施例１の構成で、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃが光ファイバ素線に吹き付けるガスを、酸素濃度が２０％の空気とした。これにより得られた光ファイバ素線は、被覆層の硬化が不充分であり、表面がべとついていた。これは、被覆層として採用したウレタンアクリレートがラジカル硬化性の紫外線硬化型樹脂であり、吹き付けられたガスの酸素濃度が高いことで、酸素阻害による硬化不良を生じたためである。実施例１のガスの酸素濃度が１０％であり、比較例４のガスの酸素濃度が２０％であることから、第２冷却工程において、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃが光ファイバ素線の半硬化被覆層に吹き付けるガスの酸素濃度は１０％以下であることが好ましい。
　比較例５として、実施例１の構成から、第１硬化部４０Ａとして用いる紫外線照射ランプを１灯に変更した。なお、線引き速度は５０ｍ／ｓｅｃであり、実施例１と同様である。第１硬化部４０Ａを通過後の半硬化被覆層の硬化度は、Ｋ＝０．２０であった。これにより得られた光ファイバ素線の被覆層の断面形状は真円でなかった。実施例１と比較して、第１硬化部４０Ａとしての紫外線照射ランプの配置数を減少させた結果、被覆層の硬化が不充分な状態で光ファイバ素線に非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃのガスが吹き付けられ、被覆層が変形したためである。
　第１硬化部４０Ａを通過後の半硬化被覆層の硬化度Ｋが、実施例１では０．２５であり、比較例５では０．２０である。このことから、第１硬化工程では、半硬化被覆層の硬化度Ｋが０．２５以上となるまで未硬化被覆層を硬化させることが望ましい。なお、線引き速度が速くなるほど、１つの硬化装置を光ファイバ素線が通過する時間が短くなり、未硬化被覆層若しくは半硬化被覆層に吸収される紫外線量が小さくなる。従って、第１硬化部４０Ａを通過後の半硬化被覆層の硬化度Ｋが０．２５以上となるように、線引き速度に合わせて、第１硬化部４０Ａとして配置される硬化装置の台数を調整するとよい。
　比較例６として、実施例１の構成から、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃの位置を、コーティング部３０の前に変更した。すなわち、第１硬化部４０Ａと第２硬化部４０Ｂとの間に、第２冷却部１４を設置していない構成である。線引き速度は、５０ｍ／ｓｅｃとした。これにより得られた光ファイバ素線の被覆層は硬化しているが、被覆層のヤング率が実施例１と比較して約２０%低下していた。光ファイバ裸線３の状態における冷却は充分であったものの、光ファイバ素線が第１硬化部４０Ａを通過することで半硬化被覆層が昇温し、その状態のまま第２硬化部４０Ｂに進入したことで、温度が高い状態で半硬化被覆層が硬化したためである。つまり、被覆層を一つの硬化部で一度に硬化させるのではなく、複数の硬化部に分割した上で、これらの硬化部同士の間に冷却部を設けることで、温度が上昇しながら被覆層が硬化してしまうのを抑制することができる。
　以上説明したように、本実施形態の製造方法によれば、第１硬化工程と第２硬化工程との間で、少なくとも１つの非接触式方向変換器によって半硬化被覆層を冷却する第２冷却工程を有している。これにより、第１硬化工程で半硬化被覆層の温度が高まったとしても、第２冷却工程でこの温度を下げることができる。この構成により、第２硬化工程において、半硬化被覆層の温度が高いままこの半硬化被覆層が硬化するのを防ぎ、硬化後の被覆層を所望の状態とすることが可能となる。
　さらに、第２冷却工程において、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃ、２０Ｅによって半硬化被覆層を冷却する。非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃ、２０Ｅは、ガスを光ファイバに吹き付けるため冷却能力が高く、短時間で確実に半硬化被覆層を冷却することが可能である。このため、線引き速度を高速化することができる。また、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃ、２０Ｅによって、例えば光ファイバの進行方向を上下方向から水平方向に変換しながら半硬化被覆層を冷却することで、装置全体のサイズが高さ方向に大きくなるのを防ぐことができる。加えて、半硬化被覆層が方向変換器の構成部材に接触して変形してしまうことも抑えることができる。
　また、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃ、２０Ｅにおいて、硬化度Ｋの低い半硬化被覆層にガスを吹き付けると、このガスの圧力によって半硬化被覆層が変形してしまう可能性がある。そこで、第１硬化工程において、半硬化被覆層の硬化度Ｋが０．２５以上となるまで、未硬化被覆層を硬化させてもよい。これにより、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃ、２０Ｅのガスの圧力によって被覆層が変形してしまうのを抑えることができる。
　また、被覆層がラジカル硬化性の紫外線硬化型樹脂である場合、被覆層に吹き付けられるガスの酸素濃度が高いと、酸素阻害による硬化不良が生じる場合がある。そこで、第２冷却工程において、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃ、２０Ｅが半硬化被覆層に吹き付けるガスの酸素濃度を１０％以下としてもよい。これにより、被覆層がラジカル硬化性の紫外線硬化型樹脂であっても、酸素阻害による被覆層の硬化不良が生じるのを抑えることができる。さらに、半硬化被覆層をより確実に硬化させることができる。
　なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　例えば、前記実施形態の光ファイバの製造装置１Ａ、１Ｂでは冷却器１２として冷却筒を用いたが、他の構成の冷却器１２を採用してもよい。例えば、非接触式方向変換器を冷却器１２として採用することも可能である。
　また、前記実施形態の光ファイバの製造装置１Ａ、１Ｂは徐冷炉１１を備えていたが、光ファイバ素線に要求される伝送損失のレベルに応じて、この徐冷炉１１を備えていない構成を採用してもよい。
　また、前記実施形態の光ファイバの製造装置１Ａ、１Ｂは２つの硬化部４０Ａ、４０Ｂを備えていたが、硬化部は３つ以上設けられていてもよい。この場合、複数個所に分割された各硬化部同士の間に、それぞれ非接触式方向変換器が配置されていてもよい。
　その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。
　１Ａ、１Ｂ…光ファイバの製造装置　３…光ファイバ裸線　１０…紡糸部　１３…第１冷却部　２０Ａ～２０Ｃ、２０Ｅ…非接触式方向変換器　３０…コーティング部　４０Ａ…第１硬化部　４０Ｂ…第２硬化部　５０…外径測定部　９０…巻き取り手段

Claims (3)

  1. 　光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線を形成する紡糸工程と、
    　前記光ファイバ裸線を冷却する第１冷却工程と、
    　前記光ファイバ裸線の外周に樹脂前駆体を含む未硬化被覆層を設けるコーティング工程と、
    　前記未硬化被覆層が硬化され半硬化被覆層となる第１硬化工程と、
    　前記半硬化被覆層をさらに硬化させる第２硬化工程と、
    　前記第１硬化工程と前記第２硬化工程との間で、少なくとも１つの非接触式方向変換器によって前記半硬化被覆層を冷却する第２冷却工程と、
    　を有する光ファイバの製造方法。
  2. 　前記第１硬化工程では、前記半硬化被覆層の硬化度が０．２５以上となるまで前記未硬化被覆層を硬化させる、請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
  3. 　前記第２冷却工程において、前記非接触式方向変換器が前記半硬化被覆層に吹き付けるガスの酸素濃度が１０％以下である、請求項１または２に記載の光ファイバの製造方法。
PCT/JP2018/004471 2017-04-10 2018-02-08 光ファイバの製造方法 WO2018189991A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18783900.6A EP3611138B1 (en) 2017-04-10 2018-02-08 Manufacturing method of optical fiber
US16/477,696 US11306025B2 (en) 2017-04-10 2018-02-08 Manufacturing method of optical fiber
CN201880023117.8A CN110506032A (zh) 2017-04-10 2018-02-08 光纤的制造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017077688A JP6457579B2 (ja) 2017-04-10 2017-04-10 光ファイバの製造方法
JP2017-077688 2017-04-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018189991A1 true WO2018189991A1 (ja) 2018-10-18

Family

ID=63792632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/004471 WO2018189991A1 (ja) 2017-04-10 2018-02-08 光ファイバの製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11306025B2 (ja)
EP (1) EP3611138B1 (ja)
JP (1) JP6457579B2 (ja)
CN (1) CN110506032A (ja)
WO (1) WO2018189991A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019111626A1 (ja) * 2017-12-06 2019-06-13 株式会社フジクラ 光ファイバ素線の製造方法及び製造装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109956708A (zh) * 2019-04-15 2019-07-02 宣汉正原微玻纤有限公司 一种航空专用隔音、隔热玻璃纤维复合材料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5851636B2 (ja) 1977-03-03 1983-11-17 三菱原子力工業株式会社 プラズマ真空容器ベロ−部保護装置
JP2011523397A (ja) * 2008-05-29 2011-08-11 コーニング インコーポレイテッド 熱可塑性塗膜を付された光ファイバを生産するシステムおよび方法
JP2013082594A (ja) * 2011-10-12 2013-05-09 Fujikura Ltd 光ファイバ素線の製造方法
JP2016124727A (ja) * 2014-12-26 2016-07-11 株式会社フジクラ 光ファイバ素線の製造方法および製造装置
JP2017077688A (ja) 2015-10-21 2017-04-27 リンテック株式会社 セラミックグリーンシート製造工程用剥離フィルム

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7322122B2 (en) * 1997-01-15 2008-01-29 Draka Comteq B.V. Method and apparatus for curing a fiber having at least two fiber coating curing stages
EP0854022A1 (en) 1997-01-15 1998-07-22 Lucent Technologies Inc. Two stage curing for optical fiber
JP4244925B2 (ja) 2002-07-10 2009-03-25 住友電気工業株式会社 光ファイバの製造方法
JPWO2005049516A1 (ja) 2003-11-18 2007-06-07 株式会社フジクラ 光ファイバ裸線の線引方法、光ファイバ素線の製造方法、光ファイバ素線
US8528368B2 (en) * 2007-12-19 2013-09-10 Corning Incorporated Methods and systems for producing a coated optical fibers
US7926304B2 (en) * 2008-02-28 2011-04-19 Corning Incorporated Methods for measuring the tension of optical fibers during manufacture
JP5417531B2 (ja) 2010-06-11 2014-02-19 株式会社フジクラ 光ファイバ素線の製造方法及び製造装置
JP5831189B2 (ja) 2011-12-09 2015-12-09 住友電気工業株式会社 光ファイバおよび光伝送システム
JP5851636B1 (ja) 2015-02-10 2016-02-03 株式会社フジクラ 光ファイバ素線の製造方法、制御装置および製造装置
RU2018116645A (ru) * 2015-11-04 2019-12-04 Сумитомо Электрик Индастриз, Лтд. Способ изготовления оптического волокна, устройство для изготовления оптического волокна и оптическое волокно
US20170144930A1 (en) * 2015-11-20 2017-05-25 Corning Incorporated Optical fiber production system and method for producing coated optical fiber
CN106116138A (zh) * 2016-05-18 2016-11-16 中天科技光纤有限公司 一种小直径低损耗弯曲不敏感单模光纤的拉丝涂覆工艺

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5851636B2 (ja) 1977-03-03 1983-11-17 三菱原子力工業株式会社 プラズマ真空容器ベロ−部保護装置
JP2011523397A (ja) * 2008-05-29 2011-08-11 コーニング インコーポレイテッド 熱可塑性塗膜を付された光ファイバを生産するシステムおよび方法
JP2015083534A (ja) * 2008-05-29 2015-04-30 コーニング インコーポレイテッド 熱可塑性塗膜を付された光ファイバを生産するシステムおよび方法
JP2013082594A (ja) * 2011-10-12 2013-05-09 Fujikura Ltd 光ファイバ素線の製造方法
JP2016124727A (ja) * 2014-12-26 2016-07-11 株式会社フジクラ 光ファイバ素線の製造方法および製造装置
JP2017077688A (ja) 2015-10-21 2017-04-27 リンテック株式会社 セラミックグリーンシート製造工程用剥離フィルム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3611138A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019111626A1 (ja) * 2017-12-06 2019-06-13 株式会社フジクラ 光ファイバ素線の製造方法及び製造装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3611138B1 (en) 2022-06-29
EP3611138A1 (en) 2020-02-19
US11306025B2 (en) 2022-04-19
JP2018177574A (ja) 2018-11-15
CN110506032A (zh) 2019-11-26
EP3611138A4 (en) 2021-01-13
US20190359520A1 (en) 2019-11-28
JP6457579B2 (ja) 2019-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2227445B1 (en) Fiber cure with extended irradiators and non linear path
JP5851636B1 (ja) 光ファイバ素線の製造方法、制御装置および製造装置
JP4990430B2 (ja) 線引き中の光ファイバーの冷却方法
WO2018189991A1 (ja) 光ファイバの製造方法
JP5917736B1 (ja) 光ファイバ素線の製造方法、制御装置および製造装置
US11834364B2 (en) Contactless direction converter and method for manufacturing optical fiber
US8528368B2 (en) Methods and systems for producing a coated optical fibers
JPWO2019044703A1 (ja) 光ファイバの製造方法
JP5732586B1 (ja) 光ファイバ素線の製造方法および製造装置
JP5417406B2 (ja) 光ファイバ素線の製造方法
JP6457580B2 (ja) 光ファイバの製造方法
CN113292256A (zh) 一种光纤表面耐高温耐氢损聚酰亚胺涂覆工艺
CN108349797A (zh) 光纤的制造方法、光纤的制造装置及光纤
JP2021147285A (ja) 光ファイバ素線の製造装置および製造方法
WO2019111626A1 (ja) 光ファイバ素線の製造方法及び製造装置
JP2019034887A (ja) 非接触方向転換器、及び、光ファイバの製造方法
JP2006330234A (ja) プラスチック光ファイバテープ心線の製造方法及び製造装置
JP2020007183A (ja) 光ファイバ素線の製造装置および製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18783900

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018783900

Country of ref document: EP

Effective date: 20191111