(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状体に紫外線硬化樹脂を塗布した後、該線状体を硬化装置内に配置した紫外線透過筒状体に通過させ、紫外線を該紫外線透過筒状体の外から該紫外線硬化樹脂に照射して該紫外線硬化樹脂を硬化させて、線状体に紫外線硬化樹脂を被覆する方法において、該紫外線透過筒状体には内面に二酸化チタンをコートしたものを使用し、さらに該紫外線透過筒状体内の酸素濃度を０．１％以上２％以下として紫外線照射を行うことを特徴とする線状体に紫外線硬化樹脂を被覆する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の線状体に紫外線硬化樹脂を被覆する方法において、紫外線透過筒状体内に不活性ガスと空気または酸素との混合気体をパージすることを特徴とする線状体に紫外線硬化樹脂を被覆する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、線状体に紫外線硬化樹脂を被覆する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバ心線、電線、鋼線、紐、綱等の線状体、これらをテープ状に配列したテープ状線状体（例えば、光ファイバテープ心線）、又は各種プラスチック、金属等のテープ（以下、これらを総称して線状体という）に紫外線硬化樹脂を被覆することは、所定の粘度に調製した紫外線硬化樹脂を塗布装置に充填し、線状体に該塗布装置を通過させることにより該線状体に紫外線硬化樹脂を塗布し、該紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して該紫外線硬化樹脂を硬化させる方法により行われている。
【０００３】
紫外線硬化樹脂を硬化させる方法は、例えば特公平６−８４０１５号公報に記載されている方法を挙げることができる。この方法を図５を参照して説明すると、硬化装置１内に紫外線を透過させる筒状体（以下、紫外線透過筒状体という）として石英管１８を配置し、紫外線硬化樹脂が塗布された線状体２１に該石英管１８の中を通過させ、石英管外の紫外線バルブ４から紫外線を線状体に塗布された紫外線硬化樹脂に照射して該紫外線硬化樹脂を硬化させることが行われていた。このとき、石英管１８内には、流量調節バルブ２０で流量を制御された不活性ガスがパージされ、同時に吸引ポンプ９により石英管１８内のガスは排気されていた。これにもかかわらず、紫外線硬化樹脂の一部が揮発して石英管１８に付着するので、作業が進むにつれて石英管１８の曇りが増し、石英管の紫外線透過率が低下していた。その結果、線状体に到達する紫外線量が減少するので、紫外線硬化樹脂の硬化度が低下し、やがては品質的な問題が生じるまでになる。
【０００４】
この問題を回避するため、石英管を透過する紫外線量を測定し、該紫外線量が紫外線硬化樹脂を十分に硬化させることができる基準値まで低下した時点で石英管を曇りのないものに交換することがなされていた。実際には、一本の線状体の紫外線硬化樹脂被覆が終わった時点で、石英管を透過する紫外線量を測定し、次の線状体の紫外線硬化樹脂被覆作業の途中で石英管を透過する紫外線量が不足することが予想される場合に、石英管を交換することが行われていた。
【０００５】
また、特開平１０−５９７４９号公報には、石英管に紫外線硬化樹脂が付着しにくくなるように石英管内表面に二酸化チタンをコートすることが示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者は、特開平１０−５９７４９号公報に示されるように石英管内表面に二酸化チタンをコートしたにも関わらず、石英管に紫外線硬化樹脂由来の曇り成分が付着し、依然として石英管の交換の頻度が減らないことを経験した。すなわち、単に石英管内表面に二酸化チタンをコートするだけでは不十分であることが分かった。
本発明は、線状体に紫外線硬化樹脂を塗布した後、硬化装置内に配置した紫外線透過筒状体を該線状体に通過させ、紫外線を該紫外線透過筒状体の外から該紫外線硬化樹脂に照射して該紫外線硬化樹脂を硬化させる場合に、石英管に付着する紫外線硬化樹脂由来の曇り成分の量を減少させることができる線状体に紫外線硬化樹脂を被覆する方法の提供を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、線状体に紫外線硬化樹脂を塗布した後、該線状体を硬化装置内に配置した紫外線透過筒状体に通過させ、紫外線を該紫外線透過筒状体の外から該紫外線硬化樹脂に照射して該紫外線硬化樹脂を硬化させて、線状体に紫外線硬化樹脂を被覆する方法において、該紫外線透過筒状体には内面に二酸化チタンをコートしたものを使用し、さらに該紫外線透過筒状体内の酸素濃度を０．１％以上２％以下として紫外線照射を行うことを特徴とする線状体に紫外線硬化樹脂を被覆する方法に関する。
【０００８】
前記の方法において、紫外線透過筒状体内に不活性ガスと空気または酸素との混合気体をパージすることにより、紫外線透過筒状体内の酸素濃度を０．１％以上大気中の酸素濃度未満とすることが好ましい。
【０００９】
また、石英管内の酸素濃度は０．５％以上であることがより好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明者は、二酸化チタンを紫外線透過筒状体にコートすること自体が、紫外線硬化樹脂の付着を防ぐのではなく、紫外線透過筒状体内面に二酸化チタンをコートしたうえに紫外線透過筒状体内の酸素濃度を０．１％以上とすることが必要であることを見出し本発明を完成した。
【００１１】
本発明において、紫外線透過筒状体内の酸素濃度を０．１％以上２％以下とすると、紫外線透過筒状体への曇り成分の付着を減少させることができる。０．５％以上とすると、紫外線透過筒状体への曇り成分の付着を著しく減少させることができる。
【００１２】
なお、紫外線硬化樹脂の種類や組成により、紫外線透過筒状体への曇り成分の付着の速度が異なるので、紫外線硬化樹脂の種類や組成に適当な酸素濃度を選択することが好ましい。
【００１３】
また、紫外線透過筒状体内の酸素濃度は、紫外線硬化樹脂の硬化度に影響をおよぼすので、線状体の用途により、要求される硬化度を満たすために適当な酸素濃度を選択することが好ましい。
【００１４】
光ファイバに紫外線硬化樹脂が被覆されたものである光ファイバ素線に着色用の紫外線硬化樹脂を硬化するときに、紫外線透過筒状体内を１％を越える酸素濃度とすると着色書の紫外線硬化樹脂表面が未硬化となり、後工程で光ファイバテープ心線とするときにテープ用の紫外線硬化樹脂と密着する強度が強くなりすぎてしまう。そのため、光ファイバテープ心線を単心に分離するときに光ファイバテープ心線用紫外線硬化樹脂だけでなく着色用の紫外線硬化樹脂層までが剥がれてしまい心線の色による識別ができなくなる問題が生じる。したがって、光ファイバ素線に着色用の紫外線硬化樹脂を被覆する場合は、酸素濃度が１％以下であることが好ましい。
【００１５】
光ファイバ素線を着色した線状体を光ファイバ心線という。光ファイバ心線を複数本並べて一括して被覆したものを光ファイバテープ心線という。光ファイバテープ心線用の紫外線硬化樹脂を硬化するときに５％を越える酸素濃度とすると該紫外線硬化樹脂表面が未硬化となり、ボビンに巻き取られた状態で光ファイバテープ心線同士がくっついてしまう。そして、該ボビンから光ファイバテープ心線が繰り出されるときに、くっついた部分が引っ張られ、テープ用の紫外線硬化樹脂とその内に密着している着色用の紫外線硬化樹脂とが剥離してしまう問題が生じる。したがって、光ファイバ心線を複数本一括して紫外線硬化樹脂を被覆する場合は、酸素濃度が５％以下であることが好ましい。
【００１６】
本発明において、二酸化チタンのコーティング方法は、二酸化チタンを有機溶媒に混合させて塗布した後に焼成する方法、二酸化チタンの溶射法、ハロゲン化チタンの火炎堆積法、有機チタン化合物の加水分解堆積焼結法がある。
【００１７】
二酸化チタンは、近紫外線を吸収する性質があり、具体的には４００ｎｍより短波長側の紫外線を吸収する。紫外線硬化樹脂硬化のために照射される紫外線も近紫外線であるので、二酸化チタンをあまりに厚くコートすると、紫外線透過筒状体を透過する紫外線量を減少させ紫外線硬化樹脂の硬化が不十分となる。したがって、二酸化チタンは十分な触媒作用が得られる範囲でできるだけ薄くコートすることが好ましい。具体的には、０．５μｍ以下の厚さでコートすることが好ましい。
【００１８】
本発明の、線状体に紫外線硬化樹脂を被覆する方法について、光ファイバ素線を製造する場合を例として、図２を参照して以下に説明する。
光ファイバ母材１１を線引炉１２により加熱して図示しないキャプスタン等によって引っ張って所定の外径まで細径化して光ファイバ１０とした後、冷却装置１３で該光ファイバ１０を冷却して、塗布装置１４により該光ファイバ１０に紫外線硬化樹脂を塗布して、さらに硬化装置１により該紫外線硬化樹脂を硬化させる。こうして紫外線硬化樹脂が被覆された光ファイバすなわち光ファイバ素線１５を製造して、該光ファイバ素線１５を巻取機１６で巻き取る。
【００１９】
紫外線透過筒状体内の酸素濃度の制御について、光ファイバに塗布された紫外線硬化樹脂を硬化する場合を例として、図３を参照して以下に説明する。
硬化装置１内には、紫外線透過筒状体２と紫外線バルブ４が配置されている。紫外線透過筒状体２はその中心軸を光ファイバ１０が通過する位置に配置される。また、紫外線透過筒状体２と紫外線バルブ４の周囲に、それらを取り囲むように反射鏡３が配置されている。紫外線透過筒状体２と紫外線バルブ４は反射鏡３の焦点に位置するように配置されているので、紫外線バルブ４から照射された紫外線は、反射鏡３で反射されて、効率よく紫外線透過筒状体２に照射される。
【００２０】
流量調節器８により、不活性ガスを、流量を調節して紫外線透過筒状体２内にパージする。紫外線透過筒状体２内は入口５または出口６を通じて空気と連通しているので、紫外線透過筒状体２内は不活性ガスがパージされることにより、空気と不活性ガスの混合気体雰囲気となる。不活性ガスの流量が増えると紫外線透過筒状体２内は、不活性ガス濃度が高くなり、酸素濃度が低くなる。不活性ガスは、費用の点からＮ2 が好ましい。
【００２１】
不活性ガスの流量と酸素濃度の関係をあららじめ求めておき、所望の酸素濃度となる不活性ガスをパージすればよい。また、紫外線透過筒状体内に酸素濃度センサーを配置し、該センサーの信号をフィードバック制御装置に送り、該フィードバック制御装置により不活性ガスのパージ量を調節して、紫外線透過筒状体内が所望の酸素濃度になるようにすることもできる。
【００２２】
また、硬化装置１の入口５または出口６にシャッター７を設け、その開度を調節することによっても紫外線透過筒状体２内の酸素濃度を制御することができる。シャッター７の開度を小さくすると紫外線透過筒状体内の酸素濃度は低くなる。
【００２３】
シャッターの開度と酸素濃度の関係をあららじめ求めておき、所望の酸素濃度となるようにシャッターの開度を調節すればよい。また、紫外線透過筒状体内に酸素濃度センサーを配置し、該センサーの信号をフィードバック制御装置に送り、該フィードバック制御装置によりシャッターの開度を調節して、紫外線透過筒状体内が所望の酸素濃度になるようにすることもできる。
【００２４】
また、排気系に吸引ポンプ９を設け、紫外線透過筒状体内の気体を能動的に排気することで紫外線透過筒状体内の酸素濃度を調節することができる。
【００２５】
なお、紫外線透過筒状体内の酸素濃度は光ファイバの線速に依存することがある。例えば、不活性ガスを紫外線透過筒状体２内にパージする流量が２０ｓｌｍであれば、線速が速くなるほど紫外線透過筒状体内の酸素濃度は高くなる。不活性ガスの流量が４０ｓｌｍ程度では、紫外線透過筒状体内の酸素濃度の線速への依存性はあまりない。
したがって、不活性ガスパージ量が比較的少ない場合は、線速上昇後の定常状態での紫外線透過筒状体内の酸素濃度が前記範囲の値となることが好ましい。
【００２６】
前記の各要因を総合的に調節することによって、紫外線透過筒状体内の酸素濃度を所望の値に制御するすることが可能である。
【００２７】
また、あらかじめ酸素と不活性ガスを混合して、目的とする酸素濃度に調整した混合気体を紫外線透過筒状体内にパージしてもよい。ただし、このとき線速の影響を受けて、紫外線透過筒状体内の酸素濃度がパージする酸素濃度の値とは異なる場合があることに注意すべきである。
【００２８】
【実施例】
以下に実施例を示して、更に詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
１．二酸化チタンのコーティング
粒径３０ｎｍ以下の二酸化チタン（ＴｉＯ2 ）の微粉末をポリシラザン（−（ＳｉＨ2 ＮＨ）−）に重量比１：１で混合し、キシレンにて希釈した。この混合液を石英管内面に流し込んで塗布した。
この石英管を４５０±５０℃で焼成して、石英管内面に厚さ０．５μｍのＴｉＯ2 コーティング層を形成した。コートする二酸化チタン層の厚さは、キシレンで希釈度を調整することにより行った。
【００２９】
２．光ファイバの被覆
図２に示した光ファイバ素線製造装置において、塗布装置１４により光ファイバ１０に紫外線硬化樹脂（ウレタンアクリレート系樹脂）を塗布して、さらに硬化装置１により該紫外線硬化樹脂を硬化させた。紫外線硬化樹脂は、４０℃（塗布時の温度）での粘度が１０００ないし２０００ｃｐのものを使用した。こうして紫外線硬化樹脂が被覆された光ファイバすなわち光ファイバ素線１５を製造して、該光ファイバ素線１５を巻取機１６で巻き取った。このときの巻き取り速度（線速）は８００ｍ／分とした。
【００３０】
このときの硬化装置の構成を図４に示す。前記のコーティング方法によりＴｉＯ2 層１７を内面にコートした石英管１８を紫外線透過筒状体として硬化装置１内に配置した。図４において、図３と共通する部分は同じ符号を付し、その説明を省略する。
不活性ガスには窒素を使用した。窒素と空気をそれぞれ流量調節器８ａおよび８ｂにて流量を調節して送出し、混合箇所１５にて混合して、流路を経由して紫外線硬化装置１内に送り、石英管１８内にパージした。
【００３１】
窒素の流量と空気の流量を表１に示したように調節して石英管１８内の酸素濃度が０．０１％（１００ｐｐｍ）、０．１０％、１．００％または２．００％となるようにした。いずれの場合も、硬化装置１の入口５および出口６にシャッター７を設け、それらの直径を６ｍｍとした。また、吸引ポンプ９により、４０ｓｌｍの排気を行った。これらの３つの場合において、光ファイバに紫外線硬化樹脂を被覆することを行った。
【００３２】
【表１】
0004406941.tif 000002
【００３３】
対照実験として、ＴｉＯ2 をコートしていない石英管を紫外線透過筒状体として使用して、前記と同様に光ファイバに紫外線硬化樹脂を被覆することを行った。
【００３４】
前記の各場合について、紫外線量測定器を用いて、紫外線透過筒状体を透過する紫外線量を測定した。紫外線透過筒状体を透過する紫外線量の経時的変化を図１に示す。図１において縦軸の数値は、１００ｋｍの光ファイバを被覆したときに石英管を透過する紫外線量を、当該被覆開始前の石英管に曇りがない時点で該石英管を透過する紫外線量を１として表した相対値である。
また、線引時間５００分の時点で、ＴｉＯ2 コートした石英管およびコートしていない石英管を透過する紫外線量を表２に示す。
【００３５】
【表２】
0004406941.tif 000003
【００３６】
図１および表２より石英管内の酸素濃度が０．０１％以下ではＴｉＯ2 の効果がほとんど現れないことが分かった。これに対して酸素濃度０．０１％以上ではＴｉＯ2 コーティングを施すことによって石英管への紫外線硬化樹脂由来の曇り成分の付着を減少させることができることが分かった。更に酸素濃度２％以上では、石英管への曇り成分の付着を完全に防ぐことができ、紫外線透過率の減衰は見られなかった。つまり、ＴｉＯ2 の触媒作用により発生した活性酸素により石英管内面に付着した紫外線硬化樹脂由来の曇り成分が効果的に除去されていることが分かった。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、硬化装置内の紫外線透過筒状体の内面に二酸化チタンをコートし、かつ該紫外線透過筒状体内を所定の酸素濃度にすることにより、該紫外線透過筒状体の曇りを防ぐことができるので、紫外線透過筒状体の交換の頻度を減少させることができる。また、一回の紫外線硬化樹脂被覆作業時間を長くすることができるので、当該被覆作業の結果、従来得ることができなかった長尺の線状体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】紫外線透過率の経時的変化を示す図である。
【図２】光ファイバ素線製造装置の構成を示す図である。
【図３】硬化装置の構成を示す図である。
【図４】硬化装置の構成を示す図である。
【図５】従来の硬化装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１：硬化装置
２：紫外線透過筒状体
３：反射鏡
４：紫外線バルブ
５：入口
６：出口
７：シャッター
８：流量調節器
８ａ：流量調節器
８ｂ：流量調節器
９：吸引ポンプ
１０：光ファイバ
１１：光ファイバ母材
１２：線引炉
１３：冷却装置
１４：塗布装置
１５：光ファイバ素線
１６：巻取器
１７：ＴｉＯ2 層
１８：石英管
１９：混合箇所
２０：流量調節バルブ
２１：線状体
【図１】
0004406941.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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