光ファイバの製造方法
【課題】ガラスファイバの周囲に塗布した樹脂組成物に対して溶剤の揮発及び樹脂の硬化を十分に行うことができる光ファイバの製造方法を提供する。
【解決手段】線引きされたガラスファイバ１の周囲に溶剤を含む樹脂組成物を塗布し、さらに揮発用加熱炉１２内を通して加熱して溶剤を揮発させた後、硬化用加熱炉１３内を通して加熱して樹脂組成物を硬化させて樹脂被覆層を形成する光ファイバの製造方法であって、揮発用加熱炉１２における軸方向の加熱温度分布として、「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たすことを特徴とする。但し、ＴＡＶＥ１：０≦Ｌ≦Ｌ０の区間での長手方向の平均温度（揮発用加熱炉入口をＬ＝０とする）、ＴＡＶＥ２：Ｌ０≦Ｌ≦Ｌ１の区間での長手方向の平均温度（揮発用加熱炉全長をＬ１とする）、Ｔ０：溶剤沸点、Ｌ０＝ｋ×Ｖｆ（Ｖｆ：線引き速度、ｋ：定数）。
【解決手段】線引きされたガラスファイバ１の周囲に溶剤を含む樹脂組成物を塗布し、さらに揮発用加熱炉１２内を通して加熱して溶剤を揮発させた後、硬化用加熱炉１３内を通して加熱して樹脂組成物を硬化させて樹脂被覆層を形成する光ファイバの製造方法であって、揮発用加熱炉１２における軸方向の加熱温度分布として、「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たすことを特徴とする。但し、ＴＡＶＥ１：０≦Ｌ≦Ｌ０の区間での長手方向の平均温度（揮発用加熱炉入口をＬ＝０とする）、ＴＡＶＥ２：Ｌ０≦Ｌ≦Ｌ１の区間での長手方向の平均温度（揮発用加熱炉全長をＬ１とする）、Ｔ０：溶剤沸点、Ｌ０＝ｋ×Ｖｆ（Ｖｆ：線引き速度、ｋ：定数）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線引きされたガラスファイバの周囲に溶剤を含む樹脂組成物を塗布し、さらに揮発用加熱炉内を通して加熱して溶剤を揮発させた後、硬化用加熱炉内を通して加熱して樹脂組成物を硬化させて樹脂被覆層を形成することで、被覆付きの光ファイバを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの樹脂被覆層として、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂を用いることが一般に知られており、例えば、熱硬化型樹脂で樹脂被覆層を形成する場合には、線引きされたガラスファイバの周囲に溶剤を含む樹脂組成物を塗布し、加熱炉内を通して加熱して溶剤を揮発させるとともに樹脂組成物を硬化させる。
【０００３】
また、耐熱性に優れた熱硬化型樹脂としてはポリイミド樹脂が知られており、走行する線状体にポリイミド樹脂を被覆する方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載されたポリイミド樹脂の被覆方法では、図４に示すように、ポリイミド樹脂を供給する供給装置１０１と、この供給装置１０１から送り出されるポリイミド樹脂を線状体１００に被覆するコーティング装置１０２と、被覆したポリイミド樹脂を硬化させる硬化炉１０３と、硬化炉１０３内へ不活性ガスを送り込むガス供給装置１０４と、図示外の巻取り機などを備えた装置を用い、硬化炉１０３の温度を５００℃以上とし、硬化炉１０３内を不活性ガスの雰囲気として、線状体１００にポリイミド樹脂を被覆している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ポリイミド樹脂を被覆した光ファイバでは、耐熱性に優れたポリイミド樹脂（ポリイミド樹脂組成物）から脱溶剤及びイミド化の硬化反応により、ポリイミド樹脂がガラスファイバに被覆される。ところが、この被覆の際には、ポリイミド樹脂に溶剤が多く含まれていることから、加熱して溶剤を除去して硬化させるために、十分な加熱が必要である。つまり、得られるポリイミド被覆の品質は、硬化度及び残留溶剤の量的な影響を受ける。このため、良好な被覆状態とするには、最適な温度条件で硬化させることが必要となる。
【０００７】
また、光ファイバの品質を良好にするためには、ガラスファイバに対して周方向に均一にポリイミド樹脂を被覆することが要求される。均一な被覆厚とするためには、ガラスファイバに樹脂を塗布するダイスの調整も重要であるが、塗布したポリイミド樹脂の組成物は溶剤が揮発する際に収縮するため、ダイスの調整だけでは硬化後のポリイミド樹脂の形状を調整することが難しく、被覆厚が周方向で不均一になりやすかった。
【０００８】
被覆厚が周方向で不均一であると、被覆厚が薄い側の強度が低下し、スクリーニング時の破断強度が著しく低下してしまう。例えば油井用途等では、一連長に長い光ファイバが必要であるが、破断強度が低下すると長い光ファイバを得ることが難しくなってしまう。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ガラスファイバの周囲に塗布した樹脂組成物に対して溶剤の揮発及び樹脂の硬化を十分に行い、なおかつ周方向に均一な厚さで被覆層を形成することができる光ファイバの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決することのできる本発明に係る光ファイバの製造方法は、線引きされたガラスファイバの周囲に溶剤を含む樹脂組成物を塗布し、さらに揮発用加熱炉内を通して加熱して前記溶剤を揮発させた後、硬化用加熱炉内を通して加熱して前記樹脂組成物を硬化させて樹脂被覆層を形成する光ファイバの製造方法であって、
前記揮発用加熱炉における樹脂付きファイバ軸方向の加熱温度分布として、
「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たすことを特徴とする。
但し、
ＴＡＶＥ１：０≦Ｌ≦Ｌ０の区間での長手方向の平均温度（揮発用加熱炉入口をＬ＝０とする）
ＴＡＶＥ２：Ｌ０≦Ｌ≦Ｌ１の区間での長手方向の平均温度（揮発用加熱炉全長をＬ１とする）
Ｔ０：溶剤沸点
Ｌ０＝ｋ×Ｖｆ（Ｖｆ：線引き速度、ｋ：定数）。
【００１１】
本発明に係る光ファイバの製造方法において、前記揮発用加熱炉の下流側であって前記硬化用加熱炉の上流側における前記樹脂付きファイバの外径をモニタして、モニタした外径測定値と予め設定した外径目標値との偏差に応じて前記揮発用加熱炉の加熱温度を調整することが好ましい。
【００１２】
本発明に係る光ファイバの製造方法において、前記ガラスファイバの外径と、前記樹脂付きファイバを前記揮発用加熱炉に通す前後の外径をそれぞれ測定して、それらにより塗布した前記樹脂組成物の体積変化率を算出し、前記体積変化率が前記樹脂組成物中の前記溶剤の含有割合以上となるように、前記外径目標値を設定することが好ましい。
【００１３】
本発明に係る光ファイバの製造方法において、前記揮発用加熱炉における前記樹脂付きファイバ軸方向の加熱温度を複数領域でそれぞれ調整可能であり、前記外径測定値と前記外径目標値との偏差に応じて前記揮発用加熱炉における最も出口側の領域の加熱温度を調整することが好ましい。
【００１４】
本発明に係る光ファイバの製造方法において、前記揮発用加熱炉の少なくとも０≦Ｌ≦Ｌ０の区間では、前記樹脂付きファイバを周方向に均一に加熱することが好ましい。
【００１５】
本発明に係る光ファイバの製造方法において、前記樹脂付きファイバと前記揮発用加熱炉における加熱部材を、前記樹脂付きファイバの中心軸を回転軸として相対的に回転させることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る光ファイバの製造方法において、前記加熱部材が、炉心管と、前記炉心管を昇温させる発熱部材とを含む構成の場合には、前記樹脂付きファイバを、前記樹脂付きファイバの中心軸を回転軸として、前記炉心管または前記発熱部材に対して相対的に回転させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、線引きされたガラスファイバの周囲に溶剤を含む樹脂組成物を塗布した後、まず揮発用加熱炉内を通して加熱して溶剤を揮発させる。そして、さらにその後、硬化用加熱炉内を通して加熱して樹脂組成物を硬化させて樹脂被覆層を形成する。このように、塗布した樹脂組成物に対して溶剤の揮発及び樹脂の硬化をそれぞれ専用の加熱炉を用いて行うため、溶剤の揮発を十分に行うことができるとともに、その後の硬化も十分に行うことができる。さらに、揮発用加熱炉は、線引き速度によって変動する入口から所定の箇所までの加熱温度を溶剤の沸点温度より高くし、それ以降の出口までの加熱温度を溶剤の沸点温度未満とすることで、入口側で樹脂組成物中の溶剤を揮発させやすくするとともに出口側で樹脂組成物の過加熱による発泡を防ぐことができ、その効果として、溶剤の揮発及び樹脂の硬化を十分に行って均一の被覆厚とし、破断強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る光ファイバの製造方法を実施する被覆装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は図１に示した揮発用加熱炉を拡大して示した構成図であり、（ｂ）はその加熱温度分布の一例である。
【図３】図１に示したガイドローラの一例の上面図である。
【図４】従来のポリイミド被覆ファイバの製造装置の被覆部及び硬化部を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る光ファイバの製造方法の実施形態の例を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の光ファイバの製造方法を実施する製造装置を示す概略図である。
この製造装置１０は、光ファイバ用ガラス母材（図示省略）を加熱して線引きして形成されたガラスファイバ１が鉛直下方向に走行しているパスラインに設けられており、樹脂塗布用のダイス１１と、揮発用加熱炉１２と、硬化用加熱炉１３とを備えている。また、パスラインにおけるダイス１１の上流側、ダイス１１の下流側であって揮発用加熱炉１２の上流側、揮発用加熱炉１２の下流側であって硬化用加熱炉１３の上流側、硬化用加熱炉１３の下流側、のそれぞれの位置には、発光器と受光器を組み合わせてなる外径測定器１４，１５，１６，１９が設けられている。そして、被覆装置１０は、外径測定器１４，１５，１６，１９の測定値に応じて揮発用加熱炉１２の加熱温度を調整するための制御部１８を備えている。なお、外径測定器１５は、ダイス１１の下流側近接位置と揮発用加熱炉１２の上流側近接位置との２箇所に分けて配置しても良く、外径測定器１６は、揮発用加熱炉１２の下流側近接位置と硬化用加熱炉１３の上流側近接位置との２箇所に分けて配置しても良いが、本実施形態ではそれぞれ１箇所ずつ設けている。なお、外径測定器１４，１５では線引き開始時のみ外径をモニタすればよいので、線引き開始後に常時モニタする必要はなく、省略することも可能である。
【００２０】
ダイス１１は、線引きされたガラスファイバ１の周囲に溶剤を含む樹脂組成物を塗布するものである。ここで用いる樹脂組成物としては、ポリイミド樹脂組成物やエステルイミド樹脂組成物が挙げられ、これらに含まれる溶剤としては、例えばＮメチル−２−ピロドリンが例示できる。ダイス１１に形成された樹脂塗布用の穴の中心が、走行するガラスファイバ１の中心軸と一致するように配置されており、ダイス１１を通過したガラスファイバ１の周囲には、その周方向に略均一に樹脂組成物が塗布される。
【００２１】
揮発用加熱炉１２は、ダイス１１の鉛直下方向に設けられ、ガラスファイバ１の周囲に樹脂組成物が塗布されたファイバ（樹脂付きファイバ）１ａを挿通させて加熱するものであり、ファイバ１ａの樹脂組成物から溶剤を揮発させる。図２（ａ）に示すように、揮発用加熱炉１２は、縦方向に複数（本実施形態では３つ）の短円筒形状の加熱部材であるヒータ（発熱部材）２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有しており、その内側には共通の円筒形状の炉心管２１（加熱部材）を有している。揮発用加熱炉１２は、ヒータ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ及び炉心管２１がそれぞれ円筒形状でありその中心にファイバ１ａを挿通させて加熱するようになっている。
また、ヒータを複数段構造としたことにより、揮発用加熱炉１２内におけるファイバ１ａの軸方向の加熱温度を複数領域でそれぞれ調整可能である。
なお、炉心管２１は、熱伝達率及び熱伝導率が高く、なおかつ溶剤の揮発成分により腐食しない材質であることが望ましく、例えばアルミを用いると良く、その他の材質としては、カーボン、石英、銅などでも良い。
【００２２】
揮発用加熱炉１２の出口（下端）側には、排気部２２が接続されており、炉心管２１内の気体が所定の排気量で排気される。また、排気部２２では、揮発用加熱炉１２から排気された気体内の溶剤濃度を測定し、その測定値に基づき排気量を調整することができる。排気部２２の下流側には、排気した気体に含まれる溶剤の揮発成分を適切に処理することが可能な処理部（図示省略）が接続されている。
また、排気部２２による排気に伴い、揮発用加熱炉１２の炉心管２１内の空間には、ファイバ１ａが送られてくる入口側（炉心管２１の上端開口部）から空気が自然導入される。すなわち、揮発用加熱炉１２内で樹脂組成物が加熱されて揮発した溶剤の揮発成分は排気部２２により排気され、新しい空気が入口側から導入されることで、揮発用加熱炉１２内の気体が揮発成分で飽和することが防がれる。
なお、排気部２２を入口側に設けて出口側から空気を導入する構成であっても良い。
【００２３】
なお、揮発用加熱炉１２の長手方向（ファイバ軸方向）の加熱温度（炉心管温度）分布は、図２（ｂ）に示すように、ファイバ１ａの入口側で炉内の平均加熱温度が溶剤の沸点温度Ｔ０（例えば、２０２℃）以上となる領域を形成し、それ以外の領域では溶剤の沸点温度未満とする。揮発用加熱炉１２の長手方向の位置をＬとし、炉の入口をＬ＝０、炉の出口をＬ＝Ｌ１、線引き速度Ｖｆと炉の加熱構造や炉内の雰囲気ガス等により決まる定数ｋとの積（ｋ×Ｖｆ）によって求められる位置をＬ０とした場合、０≦Ｌ≦Ｌ０の区間での長手方向の平均温度ＴＡＶＥ１とＬ０≦Ｌ≦Ｌ１の区間での長手方向の平均温度ＴＡＶＥ２が、「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たすようにしている。なお、ＴＡＶＥ１とＴＡＶＥ２は次式（１），（２）により定義される。
【００２４】
【数１】
【００２５】
揮発用加熱炉１２の入口側では外気が導入されるので、ファイバ１ａを素早く温度上昇させることが難しい。このため、入口側の加熱温度を溶剤の沸点温度以上としておくことで、樹脂組成物中の溶剤を揮発させやすくなる。また、入口側以外の領域で加熱温度を溶剤の沸点温度未満とすることで、樹脂組成物の過加熱による発泡を防ぐことができる。
【００２６】
また、ダイス１１における樹脂組成物の温度は５０℃程度とする必要があるため、揮発用加熱炉１２に入る時のファイバ１ａの温度は比較的低く、揮発用加熱炉１２の入口側で加熱温度が溶剤の沸点温度であっても、樹脂組成物は発泡しない。そして、上記のように入口側で溶剤の沸点温度以上の加熱温度の領域を形成することで、溶剤の揮発効率が向上する。
【００２７】
硬化用加熱炉１３は、揮発用加熱炉１２の鉛直下方向に設けられており、揮発用加熱炉１２と同様にヒータ及び炉心管を有する構成である。硬化用加熱炉１３は、揮発用加熱炉１２により溶剤が十分に揮発されたファイバ１ｂを、揮発用加熱炉１２より高い温度で加熱して、樹脂組成物を硬化させるものである。なお、ここでいう硬化とは、ポリイミド樹脂組成物やエステルイミド樹脂組成物がイミド化することである。これにより、ガラスファイバ１の周囲に樹脂（ポリイミド樹脂やエステルイミド樹脂等）の被覆層が形成された光ファイバ１ｃが製造される。
【００２８】
硬化用加熱炉１３を通過した光ファイバ１ｃは、その後、硬化用加熱炉１３の鉛直下方向に設けられたガイドローラ１７により走行方向が変更され、巻き取り側に向けて案内される。
なお、樹脂被覆層を２層、３層など複数層形成する場合には、硬化用加熱炉１３を通過した光ファイバ１ｃは再度ダイス１１（もしくは別のダイス）へ導入される。
【００２９】
次に、本実施形態の光ファイバの製造方法について説明する。なお、図１に示した被覆装置１０を用いた場合を一例として説明する。
まず、線引き開始とともに、ガラスファイバ１を図１の被覆装置１０のパスラインに通すとともに、ダイス１１に樹脂組成物を供給してガラスファイバ１の周囲に樹脂組成物を塗布する。
【００３０】
樹脂組成物が塗布されたファイバ１ａは揮発用加熱炉１２内で加熱され、樹脂組成物中の溶剤が揮発される。その際、揮発用加熱炉１２の加熱温度分布は図２（ｂ）に示したように設定する。また、被覆開始時には、所定の被覆外径を得るための加熱温度調整を行う。
最終的に得られる光ファイバ１ｃの外径は、ダイス１１によりガラスファイバ１に塗布された直後の樹脂組成物の外径に対して、樹脂組成物から溶剤が揮発して体積が減少した分と硬化反応による収縮分だけ小さくなる。そのため、ダイス１１を通す前のガラスファイバ１の外径Ｄ０、樹脂組成物が塗布されて揮発用加熱炉１２を通す前のファイバ１ａの外径Ｄ１、揮発用加熱炉１２を通した後のファイバ１ｂの外径Ｄ２、に基づいて次式（３）により算出される体積変化率Δが、樹脂組成物中の溶剤の含有割合（例えば７５体積％）以上となるように、ファイバ１ｂの外径Ｄ２の外径目標値を設定する。
体積変化率Δ（％）＝１−｛（Ｄ２２−Ｄ０２）／（Ｄ１２−Ｄ０２）｝×１００ …（３）
【００３１】
被覆開始時には、ダイス１１を通す前のガラスファイバ１の外径Ｄ０を外径測定器１４により測定し、樹脂組成物が塗布されて揮発用加熱炉１２を通す前のファイバ１ａの外径Ｄ１を外径測定器１５により測定し、揮発用加熱炉１２を通した後のファイバ１ｂの外径Ｄ２を外径測定器１６により測定し、前記式（３）により算出される体積変化率Δが、樹脂組成物中の溶剤の含有割合以上となるように、なおかつファイバ１ｂの外径Ｄ２が、設定した外径目標値となるように、揮発用加熱炉１２の加熱温度を調整する。例えば、外径測定値が外径目標値より大きい場合には、溶剤の揮発に伴う樹脂組成物の収縮が少ないと判断できるため、揮発用加熱炉１２の加熱温度を上昇させる。
【００３２】
なお、加熱温度の調整は、全てのヒータ２０ａ，２０ｂ，２０ｃの温度調整により行なっても良いが、揮発用加熱炉１２の出口側で温度変化に対する外径変化量が多くなる傾向があるため、揮発用加熱炉１２の出口側の温度調整（すなわちヒータ２０ｃの温度調整）だけでも効果的である。
【００３３】
被覆開始時に加熱温度の調整を行った後は、揮発用加熱炉１２を通過したファイバ１ｂの外径を外径測定器１６によりモニタして、モニタした外径測定値と予め設定した外径目標値との偏差に応じて、揮発用加熱炉１２の加熱温度の調整を行う。これにより、樹脂組成物中の溶剤の揮発が十分に行われた光ファイバ１ｃを安定して製造することができる。また、硬化用加熱炉１３を通過した光ファイバ１ｃの外径を外径測定器１９によりモニタして、得られた光ファイバ１ｃの外径がチェックされる。
【００３４】
また、揮発用加熱炉１２内の気体内の溶剤濃度、または、排気部２２内の気体内の溶剤濃度を測定し、その測定値に基づき揮発用加熱炉１２からの排気量を調整してもよい。それにより、揮発用加熱炉１２内の気体が揮発成分で飽和することを防いで、揮発効率を良好な状態に維持することができる。
【００３５】
そして、揮発用加熱炉１２は、線引き速度によって変動するファイバ１ａの入口から所定の箇所までの平均加熱温度を溶剤の沸点温度Ｔ０以上とし、それ以降の出口までの加熱温度を溶剤の沸点温度未満としている。さらに、揮発用加熱炉１２の長手方向の位置０≦Ｌ≦Ｌ０の区間での長手方向の平均温度ＴＡＶＥ１（前記式（１）参照）とＬ０≦Ｌ≦Ｌ１の区間での長手方向の平均温度ＴＡＶＥ２（前記式（２）参照）が、「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たすようにしている。これにより、入口側で樹脂組成物中の溶剤を揮発させやすくし、なおかつ出口側で樹脂組成物の過加熱による発泡を防ぎつつ、溶剤の揮発及び樹脂の硬化を十分に行って周方向に均一の被覆厚とすることができる。
【００３６】
また、揮発用加熱炉１２は、加熱部材であるヒータ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ及び炉心管２１がそれぞれ円筒形状でありその中心にファイバ１ａを挿通させて加熱するようになっているため、ファイバ１ａを周方向に均一に加熱して、溶剤の揮発量を周方向で均一にすることができる。揮発用加熱炉１２により溶剤が十分になおかつ周方向に均一に揮発されたファイバ１ｂは、硬化用加熱炉１３によって樹脂組成物が十分に硬化され、ガラスファイバ１の周囲に均一かつ所望の厚さの樹脂被覆層が形成される。このように、光ファイバ１ｃにおける樹脂被覆層の厚さを周方向で均一にすることができる。なお、少なくとも０≦Ｌ≦Ｌ０の区間において周方向に均一に加熱することができれば、均一な厚さの樹脂被覆層を形成することができる。
【００３７】
さらに、樹脂被覆層の厚さを周方向で均一にするためには、ファイバ１ａの中心軸を回転軸として、炉心管２１またはヒータ２０ａに対して相対的に回転させることが好ましく、揮発用加熱炉１２内のファイバ１ａと揮発用加熱炉１２を、ファイバ１ａの中心軸を回転軸として相対的に回転させると良い。例えば、図３に示すように、ガイドローラ１７のガイド面１７ａの断面を円弧状としておき、このガイドローラ１７を図３中の矢印に示すように揺動させることで、ガイドされる光ファイバ１ｃの中心軸を移動させることなく回転させて、揮発用加熱炉１２内のファイバ１ａをその中心軸を回転軸として回転させることができる。また、ファイバ１ａを回転させずに、炉心管２１またはヒータ２０ａの少なくとも一方を、ファイバ１ａの中心軸を回転軸として、ファイバ１ａに対して相対的に回転させても良い。
【実施例１】
【００３８】
揮発用加熱炉１２の長手方向（ファイバ軸方向）の加熱温度（炉心管温度）分布を一定とし、線引きの速度を変えた場合の実施例と比較例を示す。なお、良否の判断は、スクリーニング時（＝１％歪負荷）の破断頻度（破断１回あたりの平均長さ、表２では平均破断長さと記載）に基づいて行う。
炉内温度分布を表１に示し、線速Ｖｆを変更した結果を表２に示す。なお、炉の長さＬ１＝１ｍであり、表１の位置Ｌは、炉の入口（Ｌ＝０）からの距離である。また、定数ｋ＝０．１である。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】
溶剤の沸点温度Ｔ０は２０２℃であり、０≦Ｌ≦Ｌ０の区間での長手方向の平均温度ＴＡＶＥ１とＬ０≦Ｌ≦Ｌ１の区間での長手方向の平均温度ＴＡＶＥ２が、「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たすのは、線速Ｖｆ＝４〜６（ｍ／ｍｉｎ）の場合であり、平均破断長さは３．５ｋｍ以上である。これに対して、「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たしていない線速Ｖｆ＝３，８（ｍ／ｍｉｎ）の場合では、平均破断長さは０．９ｋｍ以下であり、前記関係を満たしている場合と満たしていない場合では、明らかな結果の差が見られる。
【実施例２】
【００４２】
線引きの速度を一定とし、揮発用加熱炉１２の長手方向の加熱温度分布を変えた場合の実施例と比較例を示す。良否の判断は、実施例１と同様である。
４種類の各炉内温度分布を表３に示し、炉内温度分布を変更した結果を表４に示す。なお、炉の長さＬ１＝１ｍであり、表３の位置Ｌは、炉の入口（Ｌ＝０）からの距離である。また、定数ｋ＝０．１である。線速Ｖｆは５（ｍ／ｍｉｎ）である。
【００４３】
【表３】
【００４４】
【表４】
【００４５】
溶剤の沸点温度Ｔ０は２０２℃であり、０≦Ｌ≦Ｌ０の区間での長手方向の平均温度ＴＡＶＥ１とＬ０≦Ｌ≦Ｌ１の区間での長手方向の平均温度ＴＡＶＥ２が、「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たすのは、温度分布１と４の場合であり、平均破断長さは３．９ｋｍ以上である。これに対して、「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たしていない温度分布２と３の場合では、平均破断長さは０．８ｋｍであり、前記関係を満たしている場合と満たしていない場合では、明らかな結果の差が見られる。
【００４６】
このように、実施例１，２に示したように、「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たすことにより、満たしていない従来の例に対してスクリーニング断線頻度を大きく改善できることがわかり、溶剤の揮発を十分に行い良好な樹脂被覆層を形成できるといえる。
【符号の説明】
【００４７】
１ ガラスファイバ
１ｃ 光ファイバ
１０ 被覆装置
１１ ダイス
１２ 揮発用加熱炉
１３ 硬化用加熱炉
１４，１５，１６，１９ 外径測定器
１７ ガイドローラ
１８ 制御部
２２ 排気部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線引きされたガラスファイバの周囲に溶剤を含む樹脂組成物を塗布し、さらに揮発用加熱炉内を通して加熱して溶剤を揮発させた後、硬化用加熱炉内を通して加熱して樹脂組成物を硬化させて樹脂被覆層を形成することで、被覆付きの光ファイバを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの樹脂被覆層として、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂を用いることが一般に知られており、例えば、熱硬化型樹脂で樹脂被覆層を形成する場合には、線引きされたガラスファイバの周囲に溶剤を含む樹脂組成物を塗布し、加熱炉内を通して加熱して溶剤を揮発させるとともに樹脂組成物を硬化させる。
【０００３】
また、耐熱性に優れた熱硬化型樹脂としてはポリイミド樹脂が知られており、走行する線状体にポリイミド樹脂を被覆する方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載されたポリイミド樹脂の被覆方法では、図４に示すように、ポリイミド樹脂を供給する供給装置１０１と、この供給装置１０１から送り出されるポリイミド樹脂を線状体１００に被覆するコーティング装置１０２と、被覆したポリイミド樹脂を硬化させる硬化炉１０３と、硬化炉１０３内へ不活性ガスを送り込むガス供給装置１０４と、図示外の巻取り機などを備えた装置を用い、硬化炉１０３の温度を５００℃以上とし、硬化炉１０３内を不活性ガスの雰囲気として、線状体１００にポリイミド樹脂を被覆している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ポリイミド樹脂を被覆した光ファイバでは、耐熱性に優れたポリイミド樹脂（ポリイミド樹脂組成物）から脱溶剤及びイミド化の硬化反応により、ポリイミド樹脂がガラスファイバに被覆される。ところが、この被覆の際には、ポリイミド樹脂に溶剤が多く含まれていることから、加熱して溶剤を除去して硬化させるために、十分な加熱が必要である。つまり、得られるポリイミド被覆の品質は、硬化度及び残留溶剤の量的な影響を受ける。このため、良好な被覆状態とするには、最適な温度条件で硬化させることが必要となる。
【０００７】
また、光ファイバの品質を良好にするためには、ガラスファイバに対して周方向に均一にポリイミド樹脂を被覆することが要求される。均一な被覆厚とするためには、ガラスファイバに樹脂を塗布するダイスの調整も重要であるが、塗布したポリイミド樹脂の組成物は溶剤が揮発する際に収縮するため、ダイスの調整だけでは硬化後のポリイミド樹脂の形状を調整することが難しく、被覆厚が周方向で不均一になりやすかった。
【０００８】
被覆厚が周方向で不均一であると、被覆厚が薄い側の強度が低下し、スクリーニング時の破断強度が著しく低下してしまう。例えば油井用途等では、一連長に長い光ファイバが必要であるが、破断強度が低下すると長い光ファイバを得ることが難しくなってしまう。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ガラスファイバの周囲に塗布した樹脂組成物に対して溶剤の揮発及び樹脂の硬化を十分に行い、なおかつ周方向に均一な厚さで被覆層を形成することができる光ファイバの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決することのできる本発明に係る光ファイバの製造方法は、線引きされたガラスファイバの周囲に溶剤を含む樹脂組成物を塗布し、さらに揮発用加熱炉内を通して加熱して前記溶剤を揮発させた後、硬化用加熱炉内を通して加熱して前記樹脂組成物を硬化させて樹脂被覆層を形成する光ファイバの製造方法であって、
前記揮発用加熱炉における樹脂付きファイバ軸方向の加熱温度分布として、
「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たすことを特徴とする。
但し、
ＴＡＶＥ１：０≦Ｌ≦Ｌ０の区間での長手方向の平均温度（揮発用加熱炉入口をＬ＝０とする）
ＴＡＶＥ２：Ｌ０≦Ｌ≦Ｌ１の区間での長手方向の平均温度（揮発用加熱炉全長をＬ１とする）
Ｔ０：溶剤沸点
Ｌ０＝ｋ×Ｖｆ（Ｖｆ：線引き速度、ｋ：定数）。
【００１１】
本発明に係る光ファイバの製造方法において、前記揮発用加熱炉の下流側であって前記硬化用加熱炉の上流側における前記樹脂付きファイバの外径をモニタして、モニタした外径測定値と予め設定した外径目標値との偏差に応じて前記揮発用加熱炉の加熱温度を調整することが好ましい。
【００１２】
本発明に係る光ファイバの製造方法において、前記ガラスファイバの外径と、前記樹脂付きファイバを前記揮発用加熱炉に通す前後の外径をそれぞれ測定して、それらにより塗布した前記樹脂組成物の体積変化率を算出し、前記体積変化率が前記樹脂組成物中の前記溶剤の含有割合以上となるように、前記外径目標値を設定することが好ましい。
【００１３】
本発明に係る光ファイバの製造方法において、前記揮発用加熱炉における前記樹脂付きファイバ軸方向の加熱温度を複数領域でそれぞれ調整可能であり、前記外径測定値と前記外径目標値との偏差に応じて前記揮発用加熱炉における最も出口側の領域の加熱温度を調整することが好ましい。
【００１４】
本発明に係る光ファイバの製造方法において、前記揮発用加熱炉の少なくとも０≦Ｌ≦Ｌ０の区間では、前記樹脂付きファイバを周方向に均一に加熱することが好ましい。
【００１５】
本発明に係る光ファイバの製造方法において、前記樹脂付きファイバと前記揮発用加熱炉における加熱部材を、前記樹脂付きファイバの中心軸を回転軸として相対的に回転させることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る光ファイバの製造方法において、前記加熱部材が、炉心管と、前記炉心管を昇温させる発熱部材とを含む構成の場合には、前記樹脂付きファイバを、前記樹脂付きファイバの中心軸を回転軸として、前記炉心管または前記発熱部材に対して相対的に回転させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、線引きされたガラスファイバの周囲に溶剤を含む樹脂組成物を塗布した後、まず揮発用加熱炉内を通して加熱して溶剤を揮発させる。そして、さらにその後、硬化用加熱炉内を通して加熱して樹脂組成物を硬化させて樹脂被覆層を形成する。このように、塗布した樹脂組成物に対して溶剤の揮発及び樹脂の硬化をそれぞれ専用の加熱炉を用いて行うため、溶剤の揮発を十分に行うことができるとともに、その後の硬化も十分に行うことができる。さらに、揮発用加熱炉は、線引き速度によって変動する入口から所定の箇所までの加熱温度を溶剤の沸点温度より高くし、それ以降の出口までの加熱温度を溶剤の沸点温度未満とすることで、入口側で樹脂組成物中の溶剤を揮発させやすくするとともに出口側で樹脂組成物の過加熱による発泡を防ぐことができ、その効果として、溶剤の揮発及び樹脂の硬化を十分に行って均一の被覆厚とし、破断強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る光ファイバの製造方法を実施する被覆装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は図１に示した揮発用加熱炉を拡大して示した構成図であり、（ｂ）はその加熱温度分布の一例である。
【図３】図１に示したガイドローラの一例の上面図である。
【図４】従来のポリイミド被覆ファイバの製造装置の被覆部及び硬化部を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る光ファイバの製造方法の実施形態の例を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の光ファイバの製造方法を実施する製造装置を示す概略図である。
この製造装置１０は、光ファイバ用ガラス母材（図示省略）を加熱して線引きして形成されたガラスファイバ１が鉛直下方向に走行しているパスラインに設けられており、樹脂塗布用のダイス１１と、揮発用加熱炉１２と、硬化用加熱炉１３とを備えている。また、パスラインにおけるダイス１１の上流側、ダイス１１の下流側であって揮発用加熱炉１２の上流側、揮発用加熱炉１２の下流側であって硬化用加熱炉１３の上流側、硬化用加熱炉１３の下流側、のそれぞれの位置には、発光器と受光器を組み合わせてなる外径測定器１４，１５，１６，１９が設けられている。そして、被覆装置１０は、外径測定器１４，１５，１６，１９の測定値に応じて揮発用加熱炉１２の加熱温度を調整するための制御部１８を備えている。なお、外径測定器１５は、ダイス１１の下流側近接位置と揮発用加熱炉１２の上流側近接位置との２箇所に分けて配置しても良く、外径測定器１６は、揮発用加熱炉１２の下流側近接位置と硬化用加熱炉１３の上流側近接位置との２箇所に分けて配置しても良いが、本実施形態ではそれぞれ１箇所ずつ設けている。なお、外径測定器１４，１５では線引き開始時のみ外径をモニタすればよいので、線引き開始後に常時モニタする必要はなく、省略することも可能である。
【００２０】
ダイス１１は、線引きされたガラスファイバ１の周囲に溶剤を含む樹脂組成物を塗布するものである。ここで用いる樹脂組成物としては、ポリイミド樹脂組成物やエステルイミド樹脂組成物が挙げられ、これらに含まれる溶剤としては、例えばＮメチル−２−ピロドリンが例示できる。ダイス１１に形成された樹脂塗布用の穴の中心が、走行するガラスファイバ１の中心軸と一致するように配置されており、ダイス１１を通過したガラスファイバ１の周囲には、その周方向に略均一に樹脂組成物が塗布される。
【００２１】
揮発用加熱炉１２は、ダイス１１の鉛直下方向に設けられ、ガラスファイバ１の周囲に樹脂組成物が塗布されたファイバ（樹脂付きファイバ）１ａを挿通させて加熱するものであり、ファイバ１ａの樹脂組成物から溶剤を揮発させる。図２（ａ）に示すように、揮発用加熱炉１２は、縦方向に複数（本実施形態では３つ）の短円筒形状の加熱部材であるヒータ（発熱部材）２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有しており、その内側には共通の円筒形状の炉心管２１（加熱部材）を有している。揮発用加熱炉１２は、ヒータ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ及び炉心管２１がそれぞれ円筒形状でありその中心にファイバ１ａを挿通させて加熱するようになっている。
また、ヒータを複数段構造としたことにより、揮発用加熱炉１２内におけるファイバ１ａの軸方向の加熱温度を複数領域でそれぞれ調整可能である。
なお、炉心管２１は、熱伝達率及び熱伝導率が高く、なおかつ溶剤の揮発成分により腐食しない材質であることが望ましく、例えばアルミを用いると良く、その他の材質としては、カーボン、石英、銅などでも良い。
【００２２】
揮発用加熱炉１２の出口（下端）側には、排気部２２が接続されており、炉心管２１内の気体が所定の排気量で排気される。また、排気部２２では、揮発用加熱炉１２から排気された気体内の溶剤濃度を測定し、その測定値に基づき排気量を調整することができる。排気部２２の下流側には、排気した気体に含まれる溶剤の揮発成分を適切に処理することが可能な処理部（図示省略）が接続されている。
また、排気部２２による排気に伴い、揮発用加熱炉１２の炉心管２１内の空間には、ファイバ１ａが送られてくる入口側（炉心管２１の上端開口部）から空気が自然導入される。すなわち、揮発用加熱炉１２内で樹脂組成物が加熱されて揮発した溶剤の揮発成分は排気部２２により排気され、新しい空気が入口側から導入されることで、揮発用加熱炉１２内の気体が揮発成分で飽和することが防がれる。
なお、排気部２２を入口側に設けて出口側から空気を導入する構成であっても良い。
【００２３】
なお、揮発用加熱炉１２の長手方向（ファイバ軸方向）の加熱温度（炉心管温度）分布は、図２（ｂ）に示すように、ファイバ１ａの入口側で炉内の平均加熱温度が溶剤の沸点温度Ｔ０（例えば、２０２℃）以上となる領域を形成し、それ以外の領域では溶剤の沸点温度未満とする。揮発用加熱炉１２の長手方向の位置をＬとし、炉の入口をＬ＝０、炉の出口をＬ＝Ｌ１、線引き速度Ｖｆと炉の加熱構造や炉内の雰囲気ガス等により決まる定数ｋとの積（ｋ×Ｖｆ）によって求められる位置をＬ０とした場合、０≦Ｌ≦Ｌ０の区間での長手方向の平均温度ＴＡＶＥ１とＬ０≦Ｌ≦Ｌ１の区間での長手方向の平均温度ＴＡＶＥ２が、「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たすようにしている。なお、ＴＡＶＥ１とＴＡＶＥ２は次式（１），（２）により定義される。
【００２４】
【数１】
【００２５】
揮発用加熱炉１２の入口側では外気が導入されるので、ファイバ１ａを素早く温度上昇させることが難しい。このため、入口側の加熱温度を溶剤の沸点温度以上としておくことで、樹脂組成物中の溶剤を揮発させやすくなる。また、入口側以外の領域で加熱温度を溶剤の沸点温度未満とすることで、樹脂組成物の過加熱による発泡を防ぐことができる。
【００２６】
また、ダイス１１における樹脂組成物の温度は５０℃程度とする必要があるため、揮発用加熱炉１２に入る時のファイバ１ａの温度は比較的低く、揮発用加熱炉１２の入口側で加熱温度が溶剤の沸点温度であっても、樹脂組成物は発泡しない。そして、上記のように入口側で溶剤の沸点温度以上の加熱温度の領域を形成することで、溶剤の揮発効率が向上する。
【００２７】
硬化用加熱炉１３は、揮発用加熱炉１２の鉛直下方向に設けられており、揮発用加熱炉１２と同様にヒータ及び炉心管を有する構成である。硬化用加熱炉１３は、揮発用加熱炉１２により溶剤が十分に揮発されたファイバ１ｂを、揮発用加熱炉１２より高い温度で加熱して、樹脂組成物を硬化させるものである。なお、ここでいう硬化とは、ポリイミド樹脂組成物やエステルイミド樹脂組成物がイミド化することである。これにより、ガラスファイバ１の周囲に樹脂（ポリイミド樹脂やエステルイミド樹脂等）の被覆層が形成された光ファイバ１ｃが製造される。
【００２８】
硬化用加熱炉１３を通過した光ファイバ１ｃは、その後、硬化用加熱炉１３の鉛直下方向に設けられたガイドローラ１７により走行方向が変更され、巻き取り側に向けて案内される。
なお、樹脂被覆層を２層、３層など複数層形成する場合には、硬化用加熱炉１３を通過した光ファイバ１ｃは再度ダイス１１（もしくは別のダイス）へ導入される。
【００２９】
次に、本実施形態の光ファイバの製造方法について説明する。なお、図１に示した被覆装置１０を用いた場合を一例として説明する。
まず、線引き開始とともに、ガラスファイバ１を図１の被覆装置１０のパスラインに通すとともに、ダイス１１に樹脂組成物を供給してガラスファイバ１の周囲に樹脂組成物を塗布する。
【００３０】
樹脂組成物が塗布されたファイバ１ａは揮発用加熱炉１２内で加熱され、樹脂組成物中の溶剤が揮発される。その際、揮発用加熱炉１２の加熱温度分布は図２（ｂ）に示したように設定する。また、被覆開始時には、所定の被覆外径を得るための加熱温度調整を行う。
最終的に得られる光ファイバ１ｃの外径は、ダイス１１によりガラスファイバ１に塗布された直後の樹脂組成物の外径に対して、樹脂組成物から溶剤が揮発して体積が減少した分と硬化反応による収縮分だけ小さくなる。そのため、ダイス１１を通す前のガラスファイバ１の外径Ｄ０、樹脂組成物が塗布されて揮発用加熱炉１２を通す前のファイバ１ａの外径Ｄ１、揮発用加熱炉１２を通した後のファイバ１ｂの外径Ｄ２、に基づいて次式（３）により算出される体積変化率Δが、樹脂組成物中の溶剤の含有割合（例えば７５体積％）以上となるように、ファイバ１ｂの外径Ｄ２の外径目標値を設定する。
体積変化率Δ（％）＝１−｛（Ｄ２２−Ｄ０２）／（Ｄ１２−Ｄ０２）｝×１００ …（３）
【００３１】
被覆開始時には、ダイス１１を通す前のガラスファイバ１の外径Ｄ０を外径測定器１４により測定し、樹脂組成物が塗布されて揮発用加熱炉１２を通す前のファイバ１ａの外径Ｄ１を外径測定器１５により測定し、揮発用加熱炉１２を通した後のファイバ１ｂの外径Ｄ２を外径測定器１６により測定し、前記式（３）により算出される体積変化率Δが、樹脂組成物中の溶剤の含有割合以上となるように、なおかつファイバ１ｂの外径Ｄ２が、設定した外径目標値となるように、揮発用加熱炉１２の加熱温度を調整する。例えば、外径測定値が外径目標値より大きい場合には、溶剤の揮発に伴う樹脂組成物の収縮が少ないと判断できるため、揮発用加熱炉１２の加熱温度を上昇させる。
【００３２】
なお、加熱温度の調整は、全てのヒータ２０ａ，２０ｂ，２０ｃの温度調整により行なっても良いが、揮発用加熱炉１２の出口側で温度変化に対する外径変化量が多くなる傾向があるため、揮発用加熱炉１２の出口側の温度調整（すなわちヒータ２０ｃの温度調整）だけでも効果的である。
【００３３】
被覆開始時に加熱温度の調整を行った後は、揮発用加熱炉１２を通過したファイバ１ｂの外径を外径測定器１６によりモニタして、モニタした外径測定値と予め設定した外径目標値との偏差に応じて、揮発用加熱炉１２の加熱温度の調整を行う。これにより、樹脂組成物中の溶剤の揮発が十分に行われた光ファイバ１ｃを安定して製造することができる。また、硬化用加熱炉１３を通過した光ファイバ１ｃの外径を外径測定器１９によりモニタして、得られた光ファイバ１ｃの外径がチェックされる。
【００３４】
また、揮発用加熱炉１２内の気体内の溶剤濃度、または、排気部２２内の気体内の溶剤濃度を測定し、その測定値に基づき揮発用加熱炉１２からの排気量を調整してもよい。それにより、揮発用加熱炉１２内の気体が揮発成分で飽和することを防いで、揮発効率を良好な状態に維持することができる。
【００３５】
そして、揮発用加熱炉１２は、線引き速度によって変動するファイバ１ａの入口から所定の箇所までの平均加熱温度を溶剤の沸点温度Ｔ０以上とし、それ以降の出口までの加熱温度を溶剤の沸点温度未満としている。さらに、揮発用加熱炉１２の長手方向の位置０≦Ｌ≦Ｌ０の区間での長手方向の平均温度ＴＡＶＥ１（前記式（１）参照）とＬ０≦Ｌ≦Ｌ１の区間での長手方向の平均温度ＴＡＶＥ２（前記式（２）参照）が、「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たすようにしている。これにより、入口側で樹脂組成物中の溶剤を揮発させやすくし、なおかつ出口側で樹脂組成物の過加熱による発泡を防ぎつつ、溶剤の揮発及び樹脂の硬化を十分に行って周方向に均一の被覆厚とすることができる。
【００３６】
また、揮発用加熱炉１２は、加熱部材であるヒータ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ及び炉心管２１がそれぞれ円筒形状でありその中心にファイバ１ａを挿通させて加熱するようになっているため、ファイバ１ａを周方向に均一に加熱して、溶剤の揮発量を周方向で均一にすることができる。揮発用加熱炉１２により溶剤が十分になおかつ周方向に均一に揮発されたファイバ１ｂは、硬化用加熱炉１３によって樹脂組成物が十分に硬化され、ガラスファイバ１の周囲に均一かつ所望の厚さの樹脂被覆層が形成される。このように、光ファイバ１ｃにおける樹脂被覆層の厚さを周方向で均一にすることができる。なお、少なくとも０≦Ｌ≦Ｌ０の区間において周方向に均一に加熱することができれば、均一な厚さの樹脂被覆層を形成することができる。
【００３７】
さらに、樹脂被覆層の厚さを周方向で均一にするためには、ファイバ１ａの中心軸を回転軸として、炉心管２１またはヒータ２０ａに対して相対的に回転させることが好ましく、揮発用加熱炉１２内のファイバ１ａと揮発用加熱炉１２を、ファイバ１ａの中心軸を回転軸として相対的に回転させると良い。例えば、図３に示すように、ガイドローラ１７のガイド面１７ａの断面を円弧状としておき、このガイドローラ１７を図３中の矢印に示すように揺動させることで、ガイドされる光ファイバ１ｃの中心軸を移動させることなく回転させて、揮発用加熱炉１２内のファイバ１ａをその中心軸を回転軸として回転させることができる。また、ファイバ１ａを回転させずに、炉心管２１またはヒータ２０ａの少なくとも一方を、ファイバ１ａの中心軸を回転軸として、ファイバ１ａに対して相対的に回転させても良い。
【実施例１】
【００３８】
揮発用加熱炉１２の長手方向（ファイバ軸方向）の加熱温度（炉心管温度）分布を一定とし、線引きの速度を変えた場合の実施例と比較例を示す。なお、良否の判断は、スクリーニング時（＝１％歪負荷）の破断頻度（破断１回あたりの平均長さ、表２では平均破断長さと記載）に基づいて行う。
炉内温度分布を表１に示し、線速Ｖｆを変更した結果を表２に示す。なお、炉の長さＬ１＝１ｍであり、表１の位置Ｌは、炉の入口（Ｌ＝０）からの距離である。また、定数ｋ＝０．１である。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】
溶剤の沸点温度Ｔ０は２０２℃であり、０≦Ｌ≦Ｌ０の区間での長手方向の平均温度ＴＡＶＥ１とＬ０≦Ｌ≦Ｌ１の区間での長手方向の平均温度ＴＡＶＥ２が、「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たすのは、線速Ｖｆ＝４〜６（ｍ／ｍｉｎ）の場合であり、平均破断長さは３．５ｋｍ以上である。これに対して、「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たしていない線速Ｖｆ＝３，８（ｍ／ｍｉｎ）の場合では、平均破断長さは０．９ｋｍ以下であり、前記関係を満たしている場合と満たしていない場合では、明らかな結果の差が見られる。
【実施例２】
【００４２】
線引きの速度を一定とし、揮発用加熱炉１２の長手方向の加熱温度分布を変えた場合の実施例と比較例を示す。良否の判断は、実施例１と同様である。
４種類の各炉内温度分布を表３に示し、炉内温度分布を変更した結果を表４に示す。なお、炉の長さＬ１＝１ｍであり、表３の位置Ｌは、炉の入口（Ｌ＝０）からの距離である。また、定数ｋ＝０．１である。線速Ｖｆは５（ｍ／ｍｉｎ）である。
【００４３】
【表３】
【００４４】
【表４】
【００４５】
溶剤の沸点温度Ｔ０は２０２℃であり、０≦Ｌ≦Ｌ０の区間での長手方向の平均温度ＴＡＶＥ１とＬ０≦Ｌ≦Ｌ１の区間での長手方向の平均温度ＴＡＶＥ２が、「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たすのは、温度分布１と４の場合であり、平均破断長さは３．９ｋｍ以上である。これに対して、「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たしていない温度分布２と３の場合では、平均破断長さは０．８ｋｍであり、前記関係を満たしている場合と満たしていない場合では、明らかな結果の差が見られる。
【００４６】
このように、実施例１，２に示したように、「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たすことにより、満たしていない従来の例に対してスクリーニング断線頻度を大きく改善できることがわかり、溶剤の揮発を十分に行い良好な樹脂被覆層を形成できるといえる。
【符号の説明】
【００４７】
１ ガラスファイバ
１ｃ 光ファイバ
１０ 被覆装置
１１ ダイス
１２ 揮発用加熱炉
１３ 硬化用加熱炉
１４，１５，１６，１９ 外径測定器
１７ ガイドローラ
１８ 制御部
２２ 排気部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線引きされたガラスファイバの周囲に溶剤を含む樹脂組成物を塗布し、さらに揮発用加熱炉内を通して加熱して前記溶剤を揮発させた後、硬化用加熱炉内を通して加熱して前記樹脂組成物を硬化させて樹脂被覆層を形成する光ファイバの製造方法であって、
前記揮発用加熱炉における樹脂付きファイバ軸方向の加熱温度分布として、
「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たすことを特徴とする光ファイバの製造方法。
但し、
ＴＡＶＥ１：０≦Ｌ≦Ｌ０の区間での長手方向の平均温度（揮発用加熱炉入口をＬ＝０とする）
ＴＡＶＥ２：Ｌ０≦Ｌ≦Ｌ１の区間での長手方向の平均温度（揮発用加熱炉全長をＬ１とする）
Ｔ０：溶剤沸点
Ｌ０＝ｋ×Ｖｆ（Ｖｆ：線引き速度、ｋ：定数）。
【請求項２】
前記揮発用加熱炉の下流側であって前記硬化用加熱炉の上流側における前記樹脂付きファイバの外径をモニタして、
モニタした外径測定値と予め設定した外径目標値との偏差に応じて前記揮発用加熱炉の加熱温度を調整することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項３】
前記ガラスファイバの外径と、前記樹脂付きファイバを前記揮発用加熱炉に通す前後の外径をそれぞれ測定して、それらにより塗布した前記樹脂組成物の体積変化率を算出し、
前記体積変化率が前記樹脂組成物中の前記溶剤の含有割合以上となるように、前記外径目標値を設定することを特徴とする請求項２に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記揮発用加熱炉における前記樹脂付きファイバ軸方向の加熱温度を複数領域でそれぞれ調整可能であり、
前記外径測定値と前記外径目標値との偏差に応じて前記揮発用加熱炉における最も出口側の領域の加熱温度を調整することを特徴とする請求項２または３に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項５】
前記揮発用加熱炉の少なくとも０≦Ｌ≦Ｌ０の区間では、前記樹脂付きファイバを周方向に均一に加熱することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項６】
前記樹脂付きファイバと前記揮発用加熱炉における加熱部材を、前記樹脂付きファイバの中心軸を回転軸として相対的に回転させることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項７】
前記加熱部材は、炉心管と、前記炉心管を昇温させる発熱部材とを含み、
前記樹脂付きファイバを、前記樹脂付きファイバの中心軸を回転軸として、前記炉心管または前記発熱部材に対して相対的に回転させることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項１】
線引きされたガラスファイバの周囲に溶剤を含む樹脂組成物を塗布し、さらに揮発用加熱炉内を通して加熱して前記溶剤を揮発させた後、硬化用加熱炉内を通して加熱して前記樹脂組成物を硬化させて樹脂被覆層を形成する光ファイバの製造方法であって、
前記揮発用加熱炉における樹脂付きファイバ軸方向の加熱温度分布として、
「ＴＡＶＥ１＞Ｔ０＞ＴＡＶＥ２」の関係を満たすことを特徴とする光ファイバの製造方法。
但し、
ＴＡＶＥ１：０≦Ｌ≦Ｌ０の区間での長手方向の平均温度（揮発用加熱炉入口をＬ＝０とする）
ＴＡＶＥ２：Ｌ０≦Ｌ≦Ｌ１の区間での長手方向の平均温度（揮発用加熱炉全長をＬ１とする）
Ｔ０：溶剤沸点
Ｌ０＝ｋ×Ｖｆ（Ｖｆ：線引き速度、ｋ：定数）。
【請求項２】
前記揮発用加熱炉の下流側であって前記硬化用加熱炉の上流側における前記樹脂付きファイバの外径をモニタして、
モニタした外径測定値と予め設定した外径目標値との偏差に応じて前記揮発用加熱炉の加熱温度を調整することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項３】
前記ガラスファイバの外径と、前記樹脂付きファイバを前記揮発用加熱炉に通す前後の外径をそれぞれ測定して、それらにより塗布した前記樹脂組成物の体積変化率を算出し、
前記体積変化率が前記樹脂組成物中の前記溶剤の含有割合以上となるように、前記外径目標値を設定することを特徴とする請求項２に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記揮発用加熱炉における前記樹脂付きファイバ軸方向の加熱温度を複数領域でそれぞれ調整可能であり、
前記外径測定値と前記外径目標値との偏差に応じて前記揮発用加熱炉における最も出口側の領域の加熱温度を調整することを特徴とする請求項２または３に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項５】
前記揮発用加熱炉の少なくとも０≦Ｌ≦Ｌ０の区間では、前記樹脂付きファイバを周方向に均一に加熱することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項６】
前記樹脂付きファイバと前記揮発用加熱炉における加熱部材を、前記樹脂付きファイバの中心軸を回転軸として相対的に回転させることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項７】
前記加熱部材は、炉心管と、前記炉心管を昇温させる発熱部材とを含み、
前記樹脂付きファイバを、前記樹脂付きファイバの中心軸を回転軸として、前記炉心管または前記発熱部材に対して相対的に回転させることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１６３２９８（Ｐ２０１０−１６３２９８Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５０３７（Ｐ２００９−５０３７）
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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