光纖素線的制造方法以及光纖素線制造裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于在拉絲而成的光纖裸線覆蓋樹(shù)脂作為保護(hù)覆蓋層來(lái)制造光纖素 線的光纖素線制造方法以及光纖素線制造裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為連續(xù)制造石英類(lèi)光纖素線的方法，圖1所示的方法具有代表性。下面說(shuō)明該 制造方法。
[0003]將光纖母材1插入具備加熱用加熱器2A的加熱爐2,從母材1的前端側(cè)開(kāi)始加熱 使其熔融，從熔融的母材1將光纖裸線3向加熱爐2的下方拉出。然后利用冷卻裝置4等 將拉出的光纖裸線3冷卻到能夠進(jìn)行涂敷的溫度。接著，使冷卻的光纖裸線3連續(xù)通過(guò)涂 覆裝置5,從而在光纖裸線3的表面進(jìn)行樹(shù)脂覆蓋（涂敷）。由此，保護(hù)光纖裸線表面。并 且，根據(jù)覆蓋樹(shù)脂的種類(lèi)，利用紫外線（UV)照射裝置、熱架橋裝置等樹(shù)脂固化裝置6使覆蓋 樹(shù)脂固化，將得到的光纖素線7經(jīng)由牽引絞盤(pán)8卷繞于卷繞裝置8。
[0004] 這里，涂敷層一般采用內(nèi)側(cè)設(shè)置有使用楊氏模量低的材料的底層而外側(cè)設(shè)置有使 用楊氏模量高的材料的次層的雙層構(gòu)造。在進(jìn)行雙層涂敷的情況下，有每個(gè)單獨(dú)涂敷方式 和一次成型涂敷方式。每個(gè)單獨(dú)涂敷方式是在涂覆底層的樹(shù)脂并使其固化后涂覆次層的樹(shù) 脂并使其固化。一次成型涂敷方式是在一次完成對(duì)底層和次層的樹(shù)脂的涂覆后使它們固 化。在圖1中，示出了采用僅在1個(gè)位置設(shè)置有涂覆裝置5的一次成型涂敷方式的情況。在 每個(gè)獨(dú)涂敷方式的情況下，涂覆裝置與覆蓋固化裝置分別連續(xù)地設(shè)置于2個(gè)位置。
[0005] 使用聚氨酯丙烯酸酯類(lèi)的紫外線固化樹(shù)脂、硅類(lèi)的熱塑性樹(shù)脂等作為涂敷材料， 涂敷材料在液體狀態(tài)下粘度一般在涂敷時(shí)的溫度下為〇.IPa?s~5Pa?s左右。
[0006] 然而近幾年，在光纖素線的制造工序中，為了提高生產(chǎn)性，將制造線速度提到得比 以往快非常多。然而，隨此產(chǎn)生了在利用樹(shù)脂涂敷光纖裸線的工序中引起的各種問(wèn)題。對(duì) 此，以往對(duì)樹(shù)脂涂敷工序嘗試了各種改進(jìn)（例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1、專(zhuān)利文獻(xiàn)2等）。
[0007] 例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1提出了如下的光纖素線的制造方法：在光纖的拉絲方法中，在從 制造開(kāi)始時(shí)的停止?fàn)顟B(tài)起至達(dá)到穩(wěn)定制造線速度為止的期間，按照每個(gè)選定的線速度區(qū)域 適當(dāng)設(shè)定針對(duì)樹(shù)脂涂覆裝置（涂覆裝置）的樹(shù)脂供給壓力的上升比例，并且使線速度以及 樹(shù)脂供給壓力上升。在該方法中公開(kāi)了即使存在急劇的線速度變動(dòng)，也能夠減小樹(shù)脂供給 壓力的變化幅度從而減少隨之產(chǎn)生的斷線等事故的光纖素線的制造方法。
[0008] 而且，例如在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了如下的光纖拉絲裝置，在光纖的拉絲方法中，使 包含覆蓋于光纖的涂敷樹(shù)脂的壓力在內(nèi)的若干參數(shù)（作為母材輸送基礎(chǔ)的速度、實(shí)際拉絲 速度的目標(biāo)變化量、拉絲爐的溫度等）中任意一個(gè)或者2個(gè)以上的要素（運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)），相應(yīng) 于實(shí)際拉絲速度的變化而變化。而且，公開(kāi)了利用該裝置，能夠使在從拉絲停止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始的 加速時(shí)的加速結(jié)束端部（目標(biāo)線速度附近）引起擺動(dòng)、超調(diào)量（overshoot)或斷線等不良 情況的可能性極低。
[0009] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本專(zhuān)利第3430987號(hào)公報(bào)
[0010] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本專(zhuān)利第4927388號(hào)公報(bào)
[0011] 如上所述，為了解決由光纖素線制造的高速化即拉出速度的高線速度化產(chǎn)生的問(wèn) 題例如斷線、壁厚不均等問(wèn)題，以往提出了各種對(duì)策。本發(fā)明者等新發(fā)現(xiàn)了隨著高線速度化 的發(fā)展會(huì)產(chǎn)生以往沒(méi)有特別關(guān)注的問(wèn)題。參照?qǐng)D2A~圖2D來(lái)說(shuō)明該問(wèn)題。
[0012] 圖2A~圖2D示出了簡(jiǎn)化的樹(shù)脂涂覆裝置5的結(jié)構(gòu)。詳細(xì)地說(shuō)，階段性并且示意 性示出了使用最簡(jiǎn)單的單層涂敷用的涂覆裝置5從開(kāi)始拉絲到成為穩(wěn)定覆蓋狀態(tài)（穩(wěn)定拉 絲狀態(tài)）的涂覆裝置內(nèi)的狀況。
[0013] 這里，涂覆裝置5整體形成為倒錐臺(tái)狀的形狀。而且，該底部5A相當(dāng)于拉模，上蓋 5B相當(dāng)于接管，底部5A與上蓋5B之間的空間由周壁部5C圍成。而且，由周壁部5C圍成的 空間被垂直圓筒狀的隔壁5D分為內(nèi)外兩部分。內(nèi)外被分為兩部分的空間中，外側(cè)的空間為 樹(shù)脂存積室（樹(shù)脂供給室）5E，內(nèi)側(cè)的空間為供光纖裸線通過(guò)的樹(shù)脂覆蓋室5F。
[0014]在上蓋5B的中央形成有用于將作為涂敷對(duì)象的光纖裸線3裝入樹(shù)脂覆蓋室5F的 接管孔5G，而且在上蓋5B的周邊附近的位置形成有用于將液體樹(shù)脂注入樹(shù)脂存積室5E的 樹(shù)脂注入孔5H、和用于將樹(shù)脂存積室5E內(nèi)的空氣排出的排氣孔51。而且，在周壁部5C形 成有連通孔5J，該連通孔5J用于使外側(cè)的樹(shù)脂存積室5E與內(nèi)側(cè)的樹(shù)脂覆蓋室5F連通，從 樹(shù)脂存積室5E向樹(shù)脂覆蓋室5F引導(dǎo)液體樹(shù)脂。而且，在底部5A的中央形成有用于將涂有 液體樹(shù)脂的光纖裸線3向下方拉出的拉?？?K。
[0015]圖2A表示拉絲起動(dòng)時(shí)的狀況，即將光纖裸線3插通到涂覆裝置5時(shí)的狀況。在拉 絲起動(dòng)時(shí)，樹(shù)脂尚未注入，在涂覆裝置5內(nèi)存在空氣等氣體G。
[0016] 接著，如圖2B所示，以規(guī)定的壓力向涂覆裝置5內(nèi)注入液體樹(shù)脂M。由此，涂覆裝 置5內(nèi)的氣體G從排氣孔51、接管孔5G以及拉?？?K向外部排出。而且，同時(shí)在從拉?？?5K被拉出的光纖裸線3的外周面逐漸形成液體樹(shù)脂覆蓋層N。
[0017] 而且，如圖2C所示，若涂覆裝置5內(nèi)充滿了液體樹(shù)脂M，則進(jìn)行穩(wěn)定的拉絲涂敷。 另外，在與排氣孔51連續(xù)的未圖示的排氣管設(shè)置有開(kāi)閉閥或壓力調(diào)整用閥。在穩(wěn)定覆蓋狀 態(tài)下被設(shè)定為，向涂覆裝置5內(nèi)注入的樹(shù)脂供給壓力維持規(guī)定的壓力。
[0018] 這里，在圖2C所示的穩(wěn)定拉絲過(guò)程中，需要使涂覆裝置5的內(nèi)部幾乎不存在氣體， 盡量不使氣泡混入涂敷后的光纖覆蓋層。即，如果在光纖裸線3涂敷了液體樹(shù)脂M的狀態(tài) 下從涂覆裝置5的拉?？?K出到外部時(shí)樹(shù)脂中存在氣泡，則樹(shù)脂中的氣泡會(huì)在涂覆裝置5 的外部膨脹。因此，在氣泡大量存在的位置覆蓋層會(huì)變形，在光纖素線制品中會(huì)產(chǎn)生線徑不 勻或覆蓋層的壁厚不均等。并且，若氣泡存在于覆蓋層內(nèi)，則光纖素線的篩選試驗(yàn)中由于張 力作用、收卷時(shí)的張力或彎曲等而容易使覆蓋層破損或剝離等，導(dǎo)致各種問(wèn)題。
[0019] 涂覆裝置內(nèi)的氣體一般在注入液體樹(shù)脂時(shí)會(huì)從排氣用的排氣孔51、接管孔5G以 及拉?？?K被攆出。另一方面，在最近的涂覆裝置中，伴隨著拉絲速度的高速化，為了在高 線速度情況下也能進(jìn)行穩(wěn)定的涂敷涂覆裝置的內(nèi)部構(gòu)造大多很復(fù)雜。因此，受到內(nèi)部構(gòu)造 阻礙，如圖2D所示，氣體容易作為液體樹(shù)脂中的氣泡Gp殘留于內(nèi)部。
[0020] 這樣，最近氣泡容易混入覆蓋層內(nèi)的條件變多，因此，本發(fā)明者等意識(shí)到為了光纖 素線的高品質(zhì)化，當(dāng)務(wù)之急是開(kāi)發(fā)盡量使樹(shù)脂覆蓋層內(nèi)不混入氣泡的覆蓋方法。
[0021] 然而，在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1以及專(zhuān)利文獻(xiàn)2所示的現(xiàn)有技術(shù)中，完全沒(méi)有意識(shí)到涂覆 裝置內(nèi)的殘留氣泡以及由此引起的負(fù)面影響，因此實(shí)際情況當(dāng)然是完全沒(méi)有考慮針對(duì)殘留 氣泡的對(duì)策。
[0022] 此外，上述涂覆裝置內(nèi)的殘留氣泡Gp由于樹(shù)脂壓力而被壓縮，即使在成為穩(wěn)定拉 絲涂敷狀態(tài)的狀態(tài)下，隨著樹(shù)脂的流動(dòng)而與樹(shù)脂一起從拉模孔5K被攆出。因此，在殘留氣 泡Gp進(jìn)入了光纖裸線的外周上的涂敷層內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行涂敷。此時(shí)，樹(shù)脂壓力越高則殘留 氣泡被壓縮得越小，越容易從拉模出口被攆出。
[0023] 在上述各專(zhuān)利文獻(xiàn)所示的現(xiàn)有技術(shù)中，使涂敷樹(shù)脂壓力根據(jù)區(qū)分的實(shí)際拉絲速度 而變化（上升）。在該情況下，達(dá)到最終的目標(biāo)線速度（穩(wěn)定線速度）時(shí)成為最高涂敷樹(shù)脂 壓力。因此，涂覆裝置內(nèi)部的殘留氣泡的一部分在達(dá)到目標(biāo)線速度之后有時(shí)也會(huì)漸漸排出， 由此在光纖素線的覆蓋層會(huì)產(chǎn)生氣泡混入的不良部分，成品率變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024] 本發(fā)明以上述情況為背景而完成，課題是提供如下能夠制造高品質(zhì)的光纖素線的 方法以及光纖素線制造裝置，在制造光纖素線時(shí)，減少在樹(shù)脂涂敷時(shí)混入覆蓋層的氣泡，由 此不產(chǎn)生由樹(shù)脂覆蓋層內(nèi)的氣泡引起的光纖素線制品的線徑不勻、樹(shù)脂覆蓋層的壁厚不均 或強(qiáng)度降低等問(wèn)題從而能夠制造高品質(zhì)的光纖素線。
[0025] 為了解決上述課題，本發(fā)明者等多次進(jìn)行了各種實(shí)驗(yàn)和研宄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在拉絲開(kāi) 始時(shí)的制造合格部（作為制品的部分）以前的階段，設(shè)置使涂敷樹(shù)脂的供給壓力比穩(wěn)定線 速度下的合格部（作為制品的部分）的制造期間（即穩(wěn)定覆蓋狀態(tài)下的覆蓋期間）的壓力 (上限）高的期間（高壓力期間），從而能夠制造在穩(wěn)定覆蓋狀態(tài)下混入覆蓋層的氣泡少的 光纖素線，從而得到本發(fā)明。
[0026] 另外，"穩(wěn)定覆蓋狀態(tài)"是指從開(kāi)始拉絲起使線速度增速并達(dá)到穩(wěn)定線速度并且樹(shù) 脂供給壓力成為與穩(wěn)定線速度相應(yīng)的規(guī)定的壓力（穩(wěn)定壓力）的狀態(tài)。因此，允許上述高 壓力期間基本上達(dá)到超過(guò)使線速度增速的期間（增速期間）之后為止。其中，為了進(jìn)一步 提高合格成品率，如后所述，優(yōu)選在增速期間中設(shè)置上述高壓力期間。
[0027] 因此，在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的光纖素線制造方法中，向覆蓋樹(shù)脂用的涂覆裝 置的內(nèi)部供給保護(hù)用樹(shù)脂，將被加熱熔融的光纖母材連續(xù)拉絲而形成光纖裸線，使所述光 纖裸線連續(xù)通過(guò)所述涂覆裝置的內(nèi)部，將所述樹(shù)脂覆蓋于所述光纖裸線。從拉絲開(kāi)始的起 動(dòng)時(shí)起使拉絲速度增速，從而形成以穩(wěn)定線速度拉絲并且以與所述穩(wěn)定線速度相應(yīng)的壓力 向所述涂覆裝置的內(nèi)部供給所述樹(shù)脂的穩(wěn)定覆蓋狀態(tài)，在從所述拉絲開(kāi)始的起動(dòng)時(shí)起至經(jīng) 過(guò)規(guī)定的時(shí)間為止的初始期間中，設(shè)置以比所述穩(wěn)定覆蓋狀態(tài)下的所述樹(shù)脂的供給壓力高 的壓力將所述樹(shù)脂供給至所述涂覆裝置的內(nèi)部的高壓力期間，在所述高壓力期間之后成為 所述穩(wěn)定覆蓋狀態(tài)。
[0028] 這里，"穩(wěn)定覆蓋狀態(tài)"是指上述那樣從開(kāi)始拉絲起使線速度增速而達(dá)到穩(wěn)定線速 度，并且樹(shù)脂供給壓力達(dá)到與穩(wěn)定線速度對(duì)應(yīng)的規(guī)定的壓力（穩(wěn)定壓力）的狀態(tài)。因此，允 許上述高壓力期間基本上達(dá)到超過(guò)了使線速度增速的期間（增速期間）之后為止。其中， 為了進(jìn)一步提高合格成品率，如后所述，優(yōu)選在增速期間中設(shè)置上述高壓力期間。
[0029] 而且，"穩(wěn)定覆蓋狀態(tài)"是指如上述那樣將線速度維持在用于制造合格部（作為制 品的部分）的目標(biāo)線速度（穩(wěn)定線速度），并且維持在與該目標(biāo)線速度對(duì)應(yīng)的樹(shù)脂供給壓 力（穩(wěn)定壓力）的狀態(tài)。然而，這并非是指維持在精確意義上的一定線速度、一定樹(shù)脂壓 力，線速度相對(duì)于目標(biāo)線速度在某一允許范圍內(nèi)，例如維持在±50m/min的范圍內(nèi)，并且相 對(duì)于與目標(biāo)線速度對(duì)應(yīng)的樹(shù)脂壓力在某一允許范圍內(nèi)，例如在±0. 〇5Pa的范圍內(nèi)的狀態(tài)。
[0030] 在這樣的第一實(shí)施方式的光纖素線制造方法中，設(shè)置在達(dá)到穩(wěn)定覆蓋狀態(tài)以前的 階段以比穩(wěn)定壓力高的壓力供給樹(shù)脂的期間（高壓力期間）。通過(guò)形成比穩(wěn)定壓力高的壓 力，將存在于涂覆裝置內(nèi)的液體樹(shù)脂中的氣泡壓縮，能夠?qū)馀輭簼⒊筛降臍馀?。而?這樣被高壓力壓縮而成為小徑（微小）的氣泡容易從涂覆裝置的拉?？纂S著液體樹(shù)脂的流 動(dòng)而與液體樹(shù)脂一起排出。其結(jié)果是，直到開(kāi)始穩(wěn)定覆蓋為止，能夠使殘留于涂覆裝置內(nèi)的 液體樹(shù)脂中的氣泡減少。因此，能夠減少在穩(wěn)定覆蓋狀態(tài)下氣泡混入樹(shù)脂覆蓋層中的擔(dān)憂。 另外，在該情況下，在開(kāi)始穩(wěn)定覆蓋前的高壓力期間，