(57)【要約】【課題】  透明管の曇りを抑制しつつ長時間連続して被覆線条体を製造することができる方法、及び、その製造に用いられる紫外線照射装置を提供することである。【解決手段】  線条体４０に樹脂を塗布し、紫外線照射装置６０内に設けられ紫外線に対して透光性を有する透明管６１内に樹脂が塗布された線条体を通過させると共に、紫外線照射装置内の紫外線光源６２から紫外線を樹脂に照射して樹脂を硬化させることによって被覆線条体１０を製造する。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させる際に、透明管の温度を２００℃以上にする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線条体に樹脂を塗布し、紫外線照射装置内に設けられ紫外線に対して透光性を有する透明管内に前記樹脂が塗布された前記線条体を通過させると共に、前記紫外線照射装置内の紫外線光源から紫外線を前記樹脂に照射して前記樹脂を硬化させることによって被覆線条体を製造する方法であって、
前記透明管の温度を２００℃以上にすることを特徴とする被覆線条体の製造方法。
【請求項２】
前記透明管の温度を４００℃以上にすることを特徴とする請求項１に記載の被覆線条体の製造方法。
【請求項３】
前記透明管内の酸素濃度を５％以下とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の被覆線条体の製造方法。
【請求項４】
紫外線に対して透光性を有しており樹脂が塗布された線条体を通過させるための透明管と、
前記透明管を通過する前記線条体に塗布されている前記樹脂に照射する紫外線を出力する紫外線光源と、
前記透明管を２００℃以上に加熱する加熱手段と
を備えることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項５】
前記加熱手段が、前記透明管を４００℃以上に加熱することを特徴とする請求項４に記載の紫外線照射装置。
【請求項６】
前記透明管内の酸素濃度を調節する酸素濃度調節手段を備えることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線条体に樹脂が被覆された被覆線条体の製造方法、及び、その製造方法に用いられる紫外線照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、光ファイバ母材を線引きして線条体とした後に、その線条体の表面を樹脂で被覆して製造される。これは、線条体の表面にキズがついて破断することを防止するためである。線条体の被覆は次のようにして実施される。
【０００３】
まず、線条体の表面に紫外線硬化型樹脂を塗布し、紫外線照射装置内に配置された透明管を通過させる。樹脂が塗布された線条体が透明管を通過している間に、樹脂に紫外線を照射することによって樹脂を硬化させて被覆線条体を形成する。
【０００４】
線条体に塗布された樹脂を硬化する工程において、樹脂の一部の成分は、樹脂が硬化する際に発生する反応熱や照射される光エネルギーの吸収による発熱により揮発し、透明管の内面に付着する。透明管の内面に付着した樹脂成分は紫外線照射により変質して透明管が曇る。これにより、樹脂への紫外線の照射量が減少する。紫外線の照射量が減少すると、樹脂が十分硬化しない場合が生じる。
【０００５】
この曇りによる樹脂の未硬化を防止するため、例えば、特許文献１には次のような手法が開示されている。
【０００６】
特許文献１に記載の光照射装置では、石英管を多重にしている。ここでは、石英管が２重に設けられた場合を例に説明する。
【０００７】
第１の石英管の内側に第２の石英管が配置されている。そして、樹脂が塗布された線条体は、第２の石英管内を通過する。石英管が２重になっているため、樹脂が硬化する際に発生する反応熱が第２の石英管から外に放射されにくい。したがって、第２の石英管の温度が高くなる。
【０００８】
この温度の上昇によって、第２の石英管の温度が第１の石英管の温度よりも高くなっている。また、樹脂を硬化させる工程においては、第２の石英管内に、不活性ガスが流されている。そのため、揮発成分は第２の石英管の内部から外に排出されやすく、曇りが生じにくくなっている。
【特許文献１】特開平４−２２４１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、樹脂が塗布された線条体の走行速度が速くなり単位時間あたりに透明管を通過する樹脂の量が多くなると、樹脂から揮発する成分の量も増える。この場合、特許文献１に記載の技術では、樹脂から揮発した樹脂の一部の成分を、第２の石英管内から排出しきれず、曇りが生じやすくなる。そのため、長時間連続して被覆線条体を製造しにくい。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、透明管の曇りを抑制しつつ長時間連続して被覆線条体を製造することができる方法、及び、その製造に用いられる紫外線照射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
通常、有機物は加熱すると沸点で気化する。ただし、光ファイバを被覆する樹脂のような高分子は沸点をもたず、気化する前に化学分解する。そして、高分子は、空気中において高温下では酸化、燃焼という化学分解過程を経て水と二酸化炭素とに分解される。
【００１２】
ところで、空気が存在しない不活性ガス（例えば、窒素等）中においても、高分子は、高温下では熱エネルギーにより分子結合の弱い部分が切断され、低分子成分に分解される。
【００１３】
これらは分子量に応じて様々な沸点を有する成分の混合物となっているが、元の有機物よりも沸点が低く、液状化（タール化）する。更に、一部の成分はガス化し、揮散する。十分に高温の条件においては、一度液状になった成分も更に分解が進み、全ての成分は、逐次分子切断が生じて低分子化していき、ガスとして揮散する。
【００１４】
本発明者らは、透明管に曇りを生じせしめている透明管内面の付着物が、黒色液状であることに着目した。そして、付着物は、樹脂からの揮発成分が比較的温度の低い透明管内面に付着し凝固・固化した後にタール化したものであることを、本発明者らは見出した。更に、本発明者らは、透明管を十分に加熱することにより、付着物をガス化させ透明管内面から揮散させて除去できることを見出した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明に係る被覆線条体の製造方法は、線条体に樹脂を塗布し、紫外線照射装置内に設けられ紫外線に対して透光性を有する透明管内に樹脂が塗布された線条体を通過させると共に、紫外線照射装置内の紫外線光源から紫外線を樹脂に照射して樹脂を硬化させることによって被覆線条体を製造する方法であって、透明管の温度を２００℃以上にすることを特徴とする。
【００１６】
この場合、被覆線条体の製造方法において、透明管の温度が２００℃以上になる。これにより、透明管に曇りが生じることを抑制できると共に、発生した曇りを解消させながら被覆線条体を製造することが可能である。
【００１７】
また、本発明に係る被覆線条体の製造方法においては、透明管の温度を４００℃以上にすることが好ましい。この場合、透明管の温度が４００℃以上になるため、更に透明管の内面に曇りが生じにくく、発生した曇りが解消しやすい。
【００１８】
更に、本発明に係る被覆線条体の製造方法においては、透明管内の酸素濃度を５％以下とすることが望ましい。酸素濃度が５％より高いと樹脂の硬化が阻害される。酸素濃度が５％以下であることにより、曇り成分の分解を促進しつつ、樹脂を十分硬化させることができる。
【００１９】
また、本発明に係る紫外線照射装置は、紫外線に対して透光性を有しており樹脂が塗布された線条体を通過させるための透明管と、透明管を通過する線条体に塗布されている樹脂に照射する紫外線を出力する紫外線光源と、透明管を２００℃以上に加熱する加熱手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
この場合、樹脂が塗布された線条体が透明管内を通過している際に、紫外線光源から紫外線が出力される。そして、紫外線光源から出力された紫外線により樹脂が硬化される。これにより、硬化された樹脂によって被覆された線条体である被覆線条体が形成される。また、透明管は、加熱手段により２００℃以上に加熱されるため、透明管内に曇りが生じにくく、発生した曇りを解消することも可能である。
【００２１】
更に、本発明に係る紫外線照射装置においては、上記加熱手段が透明管を４００℃以上に加熱することが好ましい。この場合、加熱手段により透明管が４００℃以上に加熱されるため、透明管の曇りの発生が更に抑制される。
【００２２】
また、本発明に係る紫外線照射装置においては、透明管内の酸素濃度を調節する酸素濃度調節手段を備えることが望ましい。この場合、酸素濃度調節手段によって透明管内の酸素濃度が調節されるため、曇り成分の分解を促進しつつ、樹脂を十分硬化させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
透明管の曇りを抑制しつつ長時間連続して被覆線条体を製造する方法、及び、その製造に用いられる紫外線照射装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、図面と共に本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２５】
図１は、本実施形態に係る被覆線条体の製造方法を説明する図である。
【００２６】
被覆線条体１０は、次のようにして製造される。まず、石英ガラスを主成分とする光ファイバ母材２０が線引炉３０にセットされる。光ファイバ母材２０の一方の端部が、線引炉３０が有するヒータ３１により加熱・溶融され、光ファイバ母材２０は線引きされる。
【００２７】
光ファイバ母材２０が線引きされて形成された線条体４０は、線条体４０の走行方向（図１中の矢印Ａの方向）において線引炉３０の下流に設けられた塗布器５０を通過する。塗布器５０には、液状であって紫外線硬化型の樹脂が溜められている。そのため、線条体４０が塗布器５０を通過することにより、線条体４０の外周に紫外線硬化型の樹脂が塗布される。なお、通常、樹脂は２層塗布される。
【００２８】
樹脂が塗布された線条体４０は、線条体４０の走行方向において塗布器５０の下流に設けられている紫外線照射装置６０を通過する。紫外線照射装置６０は、線条体４０の表面に塗布された樹脂に紫外線を照射して樹脂を硬化させ、被覆線条体１０を形成する。
【００２９】
紫外線照射装置６０を通過することによって形成された被覆線条体１０は、ガイドローラ７０及び引取り手段７１を経て巻取りドラム７２に巻き取られる。引取り手段７１は、ベルト７１ａとローラ７１ｂとから構成されており、ベルト７１ａの回転とローラ７１ｂの回転とにより被覆線条体１０を巻取りドラム７２に送りだす。引取り手段７１のベルト７１ａ及びローラ７１ｂ、並びに、巻取りドラム７２は、制御装置８０に電気的に接続されており、制御装置８０により回転数が制御される。これにより、線条体４０の走行速度である線速が制御される。
【００３０】
紫外線を照射して樹脂を硬化させる紫外線照射装置６０について説明する。紫外線照射装置６０は、樹脂が塗布された線条体４０を通過させるための透明管６１と、紫外線光源６２と、反射鏡６３と、加熱手段６４とを含んで構成される。
【００３１】
反射鏡６３は、透明管６１及び紫外線光源６２の周囲に設けられている。線条体４０の走行方向に直交する平面で紫外線照射装置６０を切断した場合、反射鏡６３の形状は楕円である。そして、その楕円の２つ焦点の位置に夫々線条体４０及び紫外線光源６２が配置されるようになっている。
【００３２】
透明管６１は、紫外線に対して透光性を有していれば特に限定されないが、例えば、石英管である。紫外線光源６２は、透明管６１を通過する線条体４０に塗布された樹脂に照射する紫外線を出力する。紫外線光源６２は、例えば、メタルハライドランプである。
【００３３】
加熱手段６４は、透明管６１を２００℃以上、好ましくは４００℃以上に加熱する。加熱手段６４としては、例えば、テープヒータである。加熱手段６４は、図１に示すように、透明管６１における線条体４０の入口側の端部及び出口側の端部に設けられていることが好ましい。加熱手段６４による樹脂への紫外線照射量の減少を抑制することが図られるからである。なお、加熱手段６４がテープヒータの場合は、透明管６１の上記両端部に夫々巻きつけておけばよい。
【００３４】
上記紫外線照射装置６０において、樹脂が塗布された線条体４０は透明管６１内を通過する。そして、線条体４０が透明管６１内を通過する際に、紫外線光源６２から紫外線が出力される。紫外線光源６２から出力された紫外線は、直接に、又は反射鏡６３により反射された後に、透明管６１を透過して、透明管６１内を通過する線条体４０に塗布された樹脂に照射される。これにより、樹脂が硬化されて被覆線条体１０が得られる。
【００３５】
本実施形態の被覆線条体の製造方法では、樹脂を硬化させる際に、加熱手段６４により透明管６１を加熱して、透明管６１の温度を２００℃以上、好ましくは４００℃以上にする。加熱手段６４の温度を上記範囲にすることにより透明管６１の温度も上記範囲になる。透明管６１の温度は、例えば、放射温度計６５で測定する。そして、その測定結果に応じて加熱手段６４を制御して透明管６１の温度を上記範囲にすればよい。
【００３６】
ところで、線条体４０に塗布された樹脂を硬化する工程において、樹脂の一部の成分は、樹脂が硬化する際に発生する反応熱や照射される光エネルギーの吸収による発熱により揮発する。そして、揮発した樹脂の一部の成分は、透明管６１の内面に付着する。透明管６１の内面に付着した樹脂成分は紫外線照射により変質する。これにより、透明管６１が曇り、樹脂への紫外線の照射量が減少する。紫外線の照射量が減少すると、樹脂が十分硬化しない場合が生じる。
【００３７】
これに対して、本発明者らは、透明管６１に付着した付着物が上記温度範囲で分解されることを確認した。図２は、透明管６１に付着した付着物のガスクロマトグラフ質量分析装置による分析結果を示すグラフである。
【００３８】
ガスクロマトグラフ質量分析装置で分析した試料は、被覆線条体１０を製造する際に使用した透明管６１の内面の付着物を、エタノールを含ませた石英ウールでふき取ったものとした。なお、透明管６１としては石英管を使用した。そして、その試料を、パイロライザー（フロンティアラボ製ダブルショットパイロライザーＰＹ−２０２０Ｄ）にて酸素の存在しない雰囲気中で５０℃から８００℃まで昇温させた。昇温速度は３０℃／分とした。そして、試料から発生した成分をガスクロマトグラフ質量分析装置に導入して測定した。
【００３９】
ガスクロマトグラフ質量分析の条件は、表１のとおりである。
【表１】
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図２において、横軸は昇温開始からの経過時間（分）を示しており、縦軸は発生成分量を示している。なお、昇温速度が一定であるため、横軸は試料の温度にも相当する。
【００４０】
２００℃以下で発生しているガスは、石英管内面から試料をふき取るための石英ウールに染み込んでいたエタノールに起因するものである。図２より、試料が２００℃まで加熱されると、試料からガスが発生し始めていることがわかる。そして、２３０℃近傍を境に一度ガスの発生が減少するが、４００℃近傍から再度ガスが発生し始める。そして、７１０℃付近で２００℃での発生成分量よりも減少した。すなわち、７１０℃で試料がほぼ熱分解されたことがわかる。
【００４１】
なお、試料をセットしていない場合のガスクロマトグラフ質量分析装置において、同様の条件で取得したトータルイオンクロマトグラムは、室温から７１０℃付近までは、発生成分量は２００００以下であった。したがって、図２に示す付着物のトータルイオンクロマトグラムは、試料に起因するものである。
【００４２】
上述したように、試料は、透明管６１の内面に付着している付着物、すなわち、曇りを生じせしめている曇り成分である。したがって、図２の測定結果より、透明管６１を２００℃以上に加熱することによって、透明管６１内面に付着している付着物の一部の成分は透明管６１内面からガスとして分離する。そして、温度を上げていくにつれて付着物が熱分解される。
【００４３】
そのため、透明管６１の温度を２００℃以上にする本実施形態の被覆線条体の製造においては、樹脂から揮発した樹脂の一部の成分は透明管６１内に付着しにくく曇りの発生が抑制されていると共に、曇りを解消することも可能である。
【００４４】
また、上述したように図２において、試料の温度が４００℃近傍から再度ガス発生量が増えている。これは、試料、すなわち、透明管６１内面に付着している付着物には、４００℃より高温でガス化しはじめる成分が含まれていることを示している。そのため、曇り成分を分解するという観点からは、透明管６１を４００℃以上にすることが望ましい。
【００４５】
更に、曇り成分を分解するという観点からは温度は高い方がよいが、透明管６１の温度が高くなると、例えば、紫外線光源６２など他の機器の寿命が短くなる傾向にある。一方、図２から理解されるように、透明管６１の温度を７００℃まで加熱すれば、曇り成分をガス化させ、揮散させることが可能である。そのため、透明管６１の温度は、２００℃以上７００℃以下が好適である。これにより、曇りの発生を抑制すると共に曇りを解消しつつ、他の機器へのダメージを抑えながら被覆線条体１０を製造することができる。
【００４６】
また、透明管６１の温度は上述したように４００℃以上が好ましいため、４００℃以上７００℃以下が更に好適である。
【００４７】
ところで、透明管６１内の付着物をガス化させ揮発させる観点からは、酸素濃度が高い方がよい。しかしながら、酸素濃度が高いと樹脂の硬化が阻害される。酸素濃度が５％以下であれば、曇り成分の分解を促進しつつ、樹脂を十分硬化させることができる。そのため、透明管６１内の酸素濃度は、５％以下が好ましい。また、酸素濃度が２％以下であると、光ファイバの被覆に使用される紫外線硬化樹脂の硬化阻害を抑制できるため好ましい。
【００４８】
酸素濃度の調節は、種々の方法があるが、例えば、次のようにすれば良い。図１に示す透明管６１にガス導入管９０を接続する。ガス導入管９０の透明管６１と反対側の端部には、酸素及び不活性ガス（例えば、窒素）を含む混合ガスを供給するためのガス供給手段９１を接続しておく。ガス導入管９０には、流量調節器９２を設けておく。流量調節器９２は、ガス供給手段９１からガス導入管９０を通って透明管６１に供給される混合ガスの流量を調節する。流量調節器９２としては、例えば、調整弁やマスフローコントローラなどである。
【００４９】
また、透明管６１において、ガス導入管９０が接続されている部分と異なる部分にガス排出管９３を接続しておく。ガス排出管９３における透明管６１と反対側の端部には、透明管６１内のガスを排出するためのガス排出手段９４を接続しておく。ガス排出管９３には、流量調節器９２と同様の流量調節器９５を設けておく。流量調節器９５は、ガス排出手段９４によりガス排出管９３を通して排出される透明管６１内のガスの流量を調節する。
【００５０】
流量調節器９５の下流側、すなわち、流量調節器９５とガス排出手段９４との間のガス排出管９３には、一方の端部が酸素濃度計９６に繋がっている配管９７を接続しておく。なお、酸素濃度計９６は、流量調節器９５の上流側にあってもよい。更に、ガス排出管９３における流量調節器９５の上流側には、フィルタ９８を設けておく。透明管６１内の樹脂から揮発した樹脂の一部の成分等を除去し、流量調節器９５及び酸素濃度計９６へのダメージを防ぐためである。
【００５１】
そして、ガス排出管９３を通して排出される透明管６１内のガスの酸素濃度を、酸素濃度計９６で計測する。その計測結果に応じて、透明管６１内の酸素濃度が５％以下になるように、ガス導入管９０を通して透明管６１に供給する上記混合ガスの流量を流量調節器９２で調節する。その際、透明管６１内から排出されるガスの量も流量調節器９５で調節する。これにより、透明管６１内の酸素濃度が上記範囲に調節される。
【００５２】
上記説明から理解できるように、ガス導入管９０、ガス供給手段９１、流量調節器９２、ガス排出管９３、ガス排出手段９４、流量調節器９５及び酸素濃度計９６は、透明管６１内の酸素濃度を調節する酸素濃度調節手段として機能している。
【００５３】
上述したように、本実施形態の被覆線条体の製造方法においては、透明管６１の温度が２００℃以上であるため、透明管６１内面における曇りの発生が抑制される。また、曇りが発生したとしても透明管６１の温度を上記範囲内で上昇させることで曇りを解消させることもできる。これにより、長尺の被覆線条体１０を製造する場合に、線条体４０の走行速度を上げた場合においても、透明管６１の曇りにより樹脂の硬化が不十分になることが抑制される。そのため、効率よく長尺の被覆線条体１０を製造することができる。
【００５４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、加熱手段６４は、透明管を２００℃以上に加熱できればよく、赤外線ヒータで加熱することも可能である。また、加熱手段６４の位置は、加熱手段６４による樹脂への紫外線照射量の減少が抑えられており透明管６１を加熱可能であれば特に限定されない。
【００５５】
また、上記実施形態では、線条体４０を光ファイバ母材から線引きして形成し、被覆線条体１０である光ファイバ素線を製造しているが、光ファイバ素線を線条体としてもよい。この場合には、光ファイバ心線が製造される。また、紫外線照射装置６０が反射鏡６３を備えているが、必ずしも反射鏡は備えていなくとてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】被覆線条体の製造方法を説明する図である。
【図２】透明管に付着した付着物のガスクロマトグラフ質量分析装置による分析結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１０…被覆線条体、４０…線条体、６０…紫外線照射装置、６１…透明管、６２…紫外線光源、６４…加熱手段、９０…ガス導入管、９１…ガス供給手段、９２…流量調節器、９３…ガス排出管、９４…ガス排出手段、９５…流量調節器、９６…酸素濃度計。
【図１】
2005189510.tif 000004
【図２】
2005189510.tif 000005