(57)【要約】押出機(１０３)がポリマー樹脂を加熱して溶融ポリマーを作り、一定圧で溶融ポリマーを供給する。この押出機(１０３)と流体を介してつながる歯車ポンプ(１０５)が溶融ポリマーを受け入れ、ポリマー流量を制御する。紡糸口金(１０７)が歯車ポンプと流体を介してつながり、溶融ポリマーを光ファイバへと紡糸する。ヒータ(１１２)は、紡糸口金を出た後の光ファイバの温度を制御する。光ファイバは溶融状態から雰囲気温度にまでゆっくりと冷却され、径方向の形態変化を排除する。巻き取りローラ(１１３)が紡糸口金を出た後の光ファイバに張力を与え、溶融ポリマーの結晶化を最大にする。
2004537738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー樹脂を加熱して溶融ポリマーを作り、この溶融ポリマーを一定圧にて供給する押出機と、
この押出機と流体を介してつながり、溶融ポリマーを受け入れてポリマー流量を制御する歯車ポンプと、
この歯車ポンプと流体を介してつながり、溶融ポリマーを光ファイバへと紡糸する紡糸口金と、
この紡糸口金を出た後の光ファイバの温度を制御する熱源と
を具え、
温度制御が溶融ポリマーの結晶化を最大にすることを特徴とする光ファイバ製造装置。
【請求項２】
前記熱源は、上下に配列する複数の温度領域を具え、各温度領域はその直上の温度領域よりも低い温度を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造装置。
【請求項３】
最下端の前記温度領域を出た光ファイバの温度がほぼ室温であることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ製造装置。
【請求項４】
前記紡糸口金を出た後の光ファイバに張力を与える巻き取りローラをさらに具えたことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造装置。
【請求項５】
張力が与えられかつ温度制御された後の光ファイバを延伸する少なくとも１つの延伸部をさらに具えたことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ製造装置。
【請求項６】
延伸後に光ファイバを焼鈍するアニール部をさらに具えたことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ製造装置。
【請求項７】
ポリマー樹脂を加熱して溶融ポリマーを作り、この溶融ポリマーを一定圧にて供給する押出機と、
この押出機と流体を介してつながり、溶融ポリマーを受け入れてポリマー流量を制御する歯車ポンプと、
この歯車ポンプと流体を介してつながり、溶融ポリマーを光ファイバへと紡糸する紡糸口金と、
この紡糸口金を出た後の光ファイバに張力を与える巻き取りローラと
を具え、光ファイバへの張力付与が溶融ポリマーの結晶化を最大にすることを特徴とする光ファイバ製造装置。
【請求項８】
前記紡糸口金を出た後の光ファイバの温度を制御するヒータをさらに具えたことを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ製造装置。
【請求項９】
張力が与えられると共に温度制御された後の光ファイバを延伸する少なくとも１つの延伸部をさらに具えたことを特徴とする請求項８に記載の光ファイバ製造装置。
【請求項１０】
延伸後に光ファイバを焼鈍するアニール部をさらに具えたことを特徴とする請求項９に記載の光ファイバ製造装置。
【請求項１１】
前記ヒータは、上下に配列する複数の温度領域を具え、各温度領域はその直上の温度領域によりも低い温度を有することを特徴とする請求項８に記載の光ファイバ製造装置。
【請求項１２】
最下端の前記温度領域を出る光ファイバの温度がほぼ室温であることを特徴とする請求項１１に記載の光ファイバ製造装置。
【請求項１３】
張力が与えられた後に光ファイバを延伸する少なくとも１つの延伸部を具えたことを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ製造装置。
【請求項１４】
延伸後に光ファイバを焼鈍するアニール部をさらに具えたことを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバ製造装置。
【請求項１５】
ポリマー樹脂を加熱して溶融ポリマーを作り、この溶融ポリマーを一定圧にて供給する押出機と、
この押出機と流体を介してつながり、溶融ポリマーを受け入れてポリマー流量を制御する歯車ポンプと、
この歯車ポンプと流体を介して連通し、溶融ポリマーを光ファイバへと紡糸する紡糸口金と、
この紡糸口金を出た後の光ファイバの温度を制御する熱源と、
紡糸口金を出た後の光ファイバに張力を与える巻き取りローラと
を具え、温度制御および光ファイバへの張力付与が溶融ポリマーの結晶化を最大にすることを特徴とする光ファイバ製造装置。
【請求項１６】
前記熱源は、上下に配列する複数の温度領域を具え、各温度領域はその直上の温度領域よりも低い温度を有することを特徴とする請求項１５に記載の光ファイバ製造装置。
【請求項１７】
最下端の前記温度領域を出る光ファイバの温度がほぼ室温であることを特徴とする請求項１６に記載の光ファイバ製造装置。
【請求項１８】
張力が与えられると共に温度制御された後の光ファイバを延伸する少なくとも１つの延伸部をさらに具えたことを特徴とする請求項１５に記載の光ファイバ製造装置。
【請求項１９】
延伸後に光ファイバを焼鈍するアニール部をさらに具えたことを特徴とする請求項１８に記載の光ファイバ製造装置。
【請求項２０】
ポリマー樹脂を加熱して溶融ポリマーをもたらすステップと、
この溶融ポリマーを紡糸口金にて光ファイバへと紡糸するステップと、
紡糸口金を出た後の光ファイバの温度を制御するステップと
を具え、温度を制御するステップが溶融ポリマーの結晶化を最大にすることを特徴とする光ファイバ製造方法。
【請求項２１】
紡糸前に溶融ポリマー流量を制御するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項２０に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項２２】
温度を制御するステップは、上下に配列して光ファイバが通過する複数の温度領域を制御するステップを具え、各温度領域はその直上の温度領域よりも低い温度を有することを特徴とする請求項２０に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項２３】
最下端の温度領域を出る光ファイバの温度がほぼ室温であることを特徴とする請求項２２に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項２４】
紡糸口金を出た後の光ファイバに張力を与えるステップをさらに具えたことを特徴とする請求項２０に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項２５】
光ファイバを延伸するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項２４に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項２６】
延伸した光ファイバを焼鈍するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項２５に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項２７】
ポリマー樹脂を加熱して溶融ポリマーをもたらすステップと、
この溶融ポリマーを紡糸口金にて光ファイバへと紡糸するステップと、
紡糸口金を出た後の光ファイバに張力を与えるステップと
を具え、張力を与えるステップが溶融ポリマーの結晶化を最大にすることを特徴とする光ファイバ製造方法。
【請求項２８】
紡糸前に溶融ポリマー流量を制御するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項２７に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項２９】
紡糸口金を出た後の光ファイバの温度を制御するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項２７に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項３０】
光ファイバを延伸するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項２９に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項３１】
延伸した光ファイバを焼鈍するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項３０に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項３２】
温度を制御するステップは、上下に配列して光ファイバが通過する複数の温度領域を制御するステップを具え、各温度領域はその直上の温度領域よりも低い温度を有することを特徴とする請求項２９に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項３３】
最下端の温度領域を出る光ファイバの温度がほぼ室温であることを特徴とする請求項３２に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項３４】
光ファイバを延伸するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項２７に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項３５】
延伸した光ファイバを焼鈍するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項３４に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項３６】
ポリマー樹脂を加熱して溶融ポリマーをもたらすステップと、
この溶融ポリマーを紡糸口金にて光ファイバへと紡糸するステップと、
紡糸口金を出た後の光ファイバの温度を制御するステップと、
紡糸口金を出た後の光ファイバに張力を与えるステップと
を具え、温度を制御するステップおよび張力を与えるステップが溶融ポリマーの結晶化を最大にすることを特徴とする光ファイバ製造方法。
【請求項３７】
紡糸前に溶融ポリマー流量を制御するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項３６に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項３８】
温度を制御するステップは、上下に配列して光ファイバが通過する複数の温度領域を制御するステップを具え、各温度領域はその直上の温度領域よりも低い温度を有することを特徴とする請求項３６に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項３９】
最下端の温度領域を出る光ファイバの温度がほぼ室温であることを特徴とする請求項３８に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項４０】
光ファイバを延伸するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項３６に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項４１】
延伸した光ファイバを焼鈍するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項４０に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項４２】
紡糸口金にて光ファイバへと紡糸される溶融ポリマーをもたらすために加熱されるポリマー樹脂を具え、
溶融ポリマーの結晶化が最大となるように、紡糸口金を出た後の光ファイバの温度が制御されていることを特徴とする光ファイバ。
【請求項４３】
溶融ポリマーが紡糸される前に溶融ポリマー流量が制御されていることを特徴とする請求項４２に記載の光ファイバ。
【請求項４４】
上下に配列して光ファイバが通過する複数の温度領域を用いて温度が制御され、各温度領域はその直上の温度領域よりも低い温度を有していることを特徴とする請求項４２に記載の光ファイバ。
【請求項４５】
最下端の温度領域を出る光ファイバの温度がほぼ室温であることを特徴とする請求項４４に記載の光ファイバ。
【請求項４６】
紡糸口金を出た後の光ファイバに張力が与えられていることを特徴とする請求項４２に記載の光ファイバは。
【請求項４７】
光ファイバは延伸部を用いて延伸されていることを特徴とする請求項４６に記載の光ファイバ。
【請求項４８】
延伸した光ファイバが焼鈍されていることを特徴とする請求項４７に記載の光ファイバ。
【請求項４９】
紡糸口金にて光ファイバへと紡糸される溶融ポリマーをもたらすために加熱されるポリマー樹脂を具え、
溶融ポリマーの結晶化が最大となるように、紡糸口金を出た後に張力が与えられていることを特徴とする光ファイバ。
【請求項５０】
溶融ポリマーの紡糸前に溶融ポリマー流量が制御されていることを特徴とする請求項４９に記載の光ファイバ。
【請求項５１】
紡糸口金を出た後の温度が制御されていることを特徴とする請求項４９に記載の光ファイバ。
【請求項５２】
延伸部を用いて延伸されていることを特徴とする請求項５１に記載の光ファイバ。
【請求項５３】
延伸後に焼鈍されていることを特徴とする請求項５２に記載の光ファイバ。
【請求項５４】
光ファイバが通過し、上下に配列する複数の温度領域を用いて温度が制御され、各温度領域はその直上の温度領域よりも低い温度を有していることを特徴とする請求項５１に記載の光ファイバ。
【請求項５５】
最下端の温度領域を出る光ファイバの温度がほぼ室温であることを特徴とする請求項５４に記載の光ファイバ。
【請求項５６】
延伸部を用いて延伸されていることを特徴とする請求項４９に記載の光ファイバ。
【請求項５７】
延伸後に焼鈍されていることを特徴とする請求項５６に記載の光ファイバ。
【請求項５８】
紡糸口金にて光ファイバへと紡糸される溶融ポリマーをもたらすために加熱されるポリマー樹脂を具え、
溶融ポリマーの結晶化を最大にするように、光ファイバの温度が制御されていると共に紡糸口金を出た後の光ファイバに張力が付与されていることを特徴とする光ファイバ。
【請求項５９】
溶融ポリマーの紡糸前に溶融ポリマー流量が制御されていることを特徴とする請求項５８に記載の光ファイバ。
【請求項６０】
光ファイバが通過し、上下に配列する複数の温度領域を用いて温度が制御され、各温度領域はその直上の温度領域よりも低い温度を有していることを特徴とする請求項５８に記載の光ファイバ。
【請求項６１】
最下端の温度領域を出る光ファイバの温度がほぼ室温であることを特徴とすることを特徴とする請求項６０に記載の光ファイバ。
【請求項６２】
延伸部を用いて延伸されていることを特徴とする請求項５８に記載の光ファイバ。
【請求項６３】
延伸後に焼鈍されていることを特徴とする請求項６２に記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２０００年９月１５日に提出された半結晶ポリマー製光ファイバ製造装置(Apparatus for Manufacturing Optical Fiber made of Semi-Crystalline Polymer)という名称の米国特許出願第０９/７２８４４７号の一部継続であり、２０００年１２月１５日に提出された半結晶ポリマー製光ファイバ製造装置という名称の米国特許出願第０９/６３３３０８号の一部継続である。
【背景技術】
【０００２】
半結晶ポリマーは、何年もの間、織物用途の繊維を形成するために使われてきた。繊維の物理的性質は、繊維の紡糸中に発現するポリマー分子の配向および構造的な形態に依存する。繊維の機械的性質は、分子配向と直接的な関係がある。同じ処理条件の下で処理した場合、より大きな分子量を有する樹脂は、より高強度の繊維をもたらす。配向性が高いほど、作り出される繊維の引張り強さがより高くなる。しかしながら、結晶度および結晶質構造体の度合いは、良好な寸法安定性を持った繊維の処理において極めて重要なロールを利用している。制限された分子量分布を持つ高分子量のポリオレフィンポリマーを選択することは、不純物を最小限に止める。これらのポリマーは、押し出して制御された形態を持つ極めて透明な繊維へと延伸することが容易である。高分子量は、強い繊維の形成を可能とし、極めて高強度の繊維を得ると共に極めて高い無定形配向および結晶性配向を共に得る。このようなポリマーを使うことによって得られる高い結晶度は、無定形ポリマーを用いては得ることができない寸法安定性をもたらす。
【０００３】
ポリオレフィンは低温で溶融するため、これらのポリマーの押し出しおよび処理は、他のすべてのポリマーと比較した場合に最小のエネルギーしか必要としない。例えば、ガラスは１２００℃で溶融し、他の無定形ポリマーはポリオレフィンと比較すると相当高い温度にて溶融する。このため、ポリオレフィン製半結晶繊維から光ファイバを製造することは、ガラスおよび他の無定形ポリマーからこれを製造するよりもはるかに安価である。これらの繊維は、その固有の低密度のために非常に軽量であり、取り扱いに対して優れた柔軟性を有している。ガラス繊維は余りにも重過ぎ、取り扱いに対して余りにも脆弱であり、これらは複雑な被覆と端末相互の装着装置とを必要とする。
【０００４】
ポリプロピレン，ナイロンおよびポリエステルを含む合成繊維の製造において、溶融ポリマーが小さな穴を通って押し出され、下方に延伸され、回転するロール上で固化してフィラメントを形成する。第２段階において、固化したフィラメントを低速ロールから高速ロールまで通し、これらを延伸して直径を数回縮小する。このフィラメント形成処理は、溶融紡糸として知られ、固相引き伸ばし処理は延伸として知られている。
【０００５】
ポリマー溶融を一軸配向フィラメントに転化させることは、溶融紡糸方法において完全に確立されている。溶融紡糸フィラメントの配向は、広角Ｘ線散乱（ＷＡＸＳ），複屈折およびＸ線小角散乱（ＷＡＸＳ）を使って種々の研究者らにより研究されている。一般に、分子配向は Hermans-Stein 配向係数に関して表され、ＷＡＸＳが結晶性配向に用いられ、複屈折が無定形配向を検出するために用いられている（非特許文献１，非特許文献２，非特許文献３，非特許文献４，非特許文献５，非特許文献６，非特許文献７，非特許文献８，非特許文献９，非特許文献１０）。この配向は、紡糸ラインの応力に関する特有の働きであることが判明している。ポリオレフィンの場合、ＷＡＸＳは高応力の紡糸ラインにおけるラメラ構造がファイバ軸線と直角に配向していることを概ね検出している（非特許文献４，非特許文献５，非特許文献６，非特許文献１１，非特許文献１２，非特許文献１３）。Keller および Machin（非特許文献１４），Dees および Spruiell（非特許文献４）および後者の研究者らの研究から、ＳＡＸＳおよびＷＡＸＳによって観察された構造が折りたたみ鎖状ラメラからなるという仮説が概ね立てられている。溶融紡糸が低応力の紡糸ラインにて行われた場合、これらのラメラは全体として球顆状の超格子を形成するように配されるが、より高い紡糸応力の場合、これらはフィラメント軸線と平行な線に沿って凝集し、径方向外側に成長していわゆる「列構造」すなわち円柱錫鉱構造を形成する。
【０００６】
【非特許文献１】
Kitao, T., Yamada, K., Yamazaki, T., Ohya S.: Sen-i-Gakkaishi, 28, p.61 (1972)
【非特許文献２】
Kitao, T., Ohya, S., Furukawa, J., Yamashita, S.: J. Polym. Sci. Polym. Phys. 11, p.1091 (1973)
【非特許文献３】
Abbott, L.E., White, J.L.: Appl. Polym. Symp. 20, p.247 (1973)
【非特許文献４】
Dees, J.R., Spruiell, J.E.: J. Appl. Polym. Sci. 18, p.1055 (1974)
【非特許文献５】
Spruiell, J.E., White, J.L.: Polym. Enj. Sci. 15, p.660 (1975)
【非特許文献６】
Nadella, H.P., Henson, H.M., Spruiell, J.E., White, J.L.: J. Appl. Polym. Sci. 21, p.3003 (1977)
【非特許文献７】
Bankar, V.G., Spruiell, J.E., White, J.L.: J. Appl. Polym. Sci. 21, p.2341 (1977)
【非特許文献８】
Shimizu, J., Toriumi, K., Imai, Y.: Sen-i-Gakkaishi 33, p.T-255 (1977)
【非特許文献９】
Danford, M.D., Spruiell, J.E., White, J.L.: J. Appl. Polym. Sci. 22, p.3351 (1978)
【非特許文献１０】
Heuvel, H.M., Huisman, R.: J. Appl. Polym. Sci. 22, p.2229 (1978)
【非特許文献１１】
Katayama, K., Amano, T., Nakamura, K.: Koll Z-Z Polym. 226, p.125 (1967)
【非特許文献１２】
Noether, H.D., Whitney, W.: Koll Z-Z Polym. 251, p.991 (1973)
【非特許文献１３】
Sprague, B.S., Macromol, J.: Sci. Phys. B8, p.157 (1973)
【非特許文献１４】
Keller, A., Machin, M.J.: J. Macromol. Sci. Phys. B1, p.41 (1967)
【非特許文献１５】
Fankuchen, I., Mark, H.: J. Appl. Phys. 15, p.364 (1944)
【非特許文献１６】
Wyckoff, H.W.: J. Polym. Sci. 62, p.83 (1962)
【非特許文献１７】
Kasai, N., Kakudo, M.: J. Polym. Sci., pt. A2, p.1955 (1961)
【非特許文献１８】
Samuels, R.J.: J. Polym. Sci. A-2 6, p.2021 (1968)
【非特許文献１９】
White, J.L., Dharod, K.C., Clark, E.S.: J. Appl. Polym. Sci. 18, p.2539 (1974)
【非特許文献２０】
Sze, G.M., Spruiell, J.E., White, J.L.: J. Appl. Polym. Sci. 20, p.1823 (1976)
【非特許文献２１】
Nadella, H.P., Spruiell, J.E., White, J.L.: J. Appl. Polym. Sci. 22, p.3121 (1978)
【非特許文献２２】
Kitao, T., Spruiell, J.E., White, J.L.: Polym. Eng.Sci. 19, p.761 (1979)
【非特許文献２３】
Statton, W.O.: J. Polym. Sci. 41, p.143; Sakaoku, K., Peterline, A: J. Polym. Sci. A-2 9, p.895 (1974)
【非特許文献２４】
Glenz, W., Morossoff, N., Peterlin, A.: Polymer Letters 9, p.211 (1971)
【非特許文献２５】
Muzzy, J.E., Hansen, D.: Textile Res. J. 41, p.436 (1971)
【非特許文献２６】
Vonk, C.G.: Colloid Polym. Sci. 257, p.1021 (1979)
【非特許文献２７】
Sakaoku, K., Peterline, A.: J. Polym. Sci. A-2 9, p.895 (1971)
【非特許文献２８】
Peterlin, A.: J. Polym. Sci. 9, p.61 (1965)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
延伸処理において、フィラメントはまず部分的なくびれを示すが、これらは最終的に固有の延伸率として知られた状態にて一様になる。くびれた領域および延伸されたフィラメントは、著しく増大したポリマー鎖状配向を示す（非特許文献１５，非特許文献１６，非特許文献１７，非特許文献１８，非特許文献１９，非特許文献２０，非特許文献２1 ，非特許文献２２）。延伸処理中に生ずる他の現象はフィブリル化の発現であり、初期の固体均質フィラメントを、延伸された空隙と多数の「フィブリル」とを共に含む非均質構造に変える（非特許文献１８，非特許文献１９，非特許文献２０，非特許文献２1 ，非特許文献２２，非特許文献２３，非特許文献２４，非特許文献２５，非特許文献２６）。この問題と溶融紡糸との相互作用が利害関係にある。一般に、フィブリル化に関する報告は、この現象の存在を全く記しておらず、しばしば仮説に基づく構造（非特許文献２７，非特許文献２８）に合致した定性的なものである。ＳＡＸＳおよび走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた研究（非特許文献２０，非特許文献２２）は、高密度のポリエチレンおよびポリプロピレンのフィブリル化が延伸率と共に増大し、かつ延伸温度の上昇に伴って減少する傾向があることを示している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、半結晶ポリマー製の光ファイバを製造するための装置である。この装置は、以下のものを有する。すなわち、押出機がポリマー樹脂を加熱して溶融ポリマーを作り、この溶融ポリマーを一定圧にて供給する。歯車ポンプがこの押出機と流体を介してつながり、溶融ポリマーを受け入れてポリマー流量を制御する。紡糸口金がこの歯車ポンプと流体を介してつながり、溶融ポリマーを光ファイバへと紡糸する。ヒータが紡糸口金を出た後の光ファイバの温度を制御する。この光ファイバは溶融状態から雰囲気温度へとゆっくりと冷却され、径方向の形態変化を排除する。巻き取りローラが紡糸口金を出た後の光ファイバに張力を与え、溶融ポリマーの結晶化を最大にする。
【０００９】
溶融紡糸ポリプロピレンフィラメントの延伸中のフィブリル化および空隙の発現も同様に示される。フィラメントの配向は、広角Ｘ線散乱と複屈折とによって特徴付けられる。結晶度は、ＤＳＣ技術により決定された。フィブリル化された超格子の発現がＳＥＭによって精察され、空隙構造がＳＡＸＳにより調査された。また、空隙率も密度および結晶度の測定を組み合わせて評価された。次の結論に到達した。すなわち、
１）通常の配向の変化が観察された。溶融紡糸中の配向およびポリマー分子量ならびに延伸率が巻き取り速度と共に増大した。配向が延伸温度の上昇と共に僅かに減少した。
２）延伸率および延伸温度の上昇に伴って結晶度が増大するが、調査した範囲では分子量による影響がほとんど見られなかった。
３）ＳＥＭ写真によるフィブリル化の度合いの定性的観察は、２５℃での延伸後のフィブリル化が極めて広範囲に亙っていることを示した。延伸温度の上昇に伴ってフィブリル化は減少するが、延伸率およびポリマー分子量の増大に伴ってこれは増大する。低い巻き取り速度にて紡糸されたフィラメント（および紡糸配向）は、これらをより高い巻き取り速度にて紡糸した場合よりもフィブリル化が比較的少ない。
４）微小空隙の体積率は、約０.０００４から０.０２８（０.０４から２.８％）までに入る。
５）ＳＡＸＳの技術から算出される微小空隙の体積率は、結晶度（ＤＳＣ技術）および密度の測定の組み合わせから推定されるが、微小空隙率と極めて良好な相関関係にあることが判明した。
６）微小空隙の体積率は、
ａ）延伸率の増大
ｂ）延伸温度の低下
ｃ）分子量の増大
ｄ）溶融紡糸中の巻き取り速度の上昇
に伴って増大する。
７）Guinier 分析は、空隙の平均寸法がファイバ軸線と平行に２５から４０nmかつファイバ軸線と直角に１５から３０nmの大きさを有することを示した。この空隙の平均寸法は、延伸温度の上昇および分子量の増大に伴って増加したが、延伸率または紡糸配向による大きな働きはなかった。
８）空隙数密度は、延伸温度の低下ならびに延伸率と分子量と紡糸配向との増大に伴って増大した。
９）繊維方向の機械的特性は、発現した配向性と相関傾向があり、フィブリル化の作用または空隙率の働きは本質的にほとんどない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
１．装置および材料
本発明は、原材料として無機ガラスや非晶質、または他の共重合体の代わりに半結晶ホモポリマー樹脂を用いる。これは、ガラスおよび他の現在使われている樹脂と比較して次の利点を与えよう。
【００１１】
最初に、非常に狭い分子量分布と最小の処理添加剤とを持った高分子量のポリマーを選択しているため、不純物の存在が非常に少ない。ポリエチレン樹脂は、６００PPM未満の極めて微量な酸化防止剤しか含んでいない。樹脂に対してほんのわずかな量の金属および他の不純物であっても回避されるべきであるが、酸化防止剤は処理中の熱劣化を防止するために用いられる。この樹脂に関するガス放出は１４ppm未満であり、４未満の多分散性である。このような狭い分子量分布は、ファイバの最終構造体の形成と同様に、押し出し品がダイを出る前のダイ壁での剪断の影響による径方向の形態変化を排除する最も重要な要因である。高密度の高分子量ポリオレフィン，５００００〜３０００００の範囲に亙る分子量を持った樹脂および＜３の多分散性が最も望ましい材料である。同様に、ポリプロピレン，アイソタクチックポリスチレン，ポリエチレンオキシド，ポリオキシメチレン，（例えばナイロン６０６６の如き）ナイロン類，フッ化ポリビニリデンの如き他の半結晶ホモポリマーもまた、このような光学用途のための先進ファイバを形成するために用いることができる。これらの樹脂の結晶度は、ポリエチレン樹脂のそれと同じように高くないので、我々は制御された構造の小さな結晶を形成すると共に形成されたファイバ内の望ましくない密度変化を排除するため、重合中に最大で５％の洗浄剤を混合しよう。「半結晶性」に関し、ここでの教示により製造される最終ファイバ製品は、約３０％から約９９％までの結晶度を有していることを意味している。
【００１２】
第二に、半結晶樹脂は処理が極めて容易であって、ガラスおよび無定形ポリマーと比較すると、相当に低い処理温度（製造中のより低いエネルギーコスト）にて不純物のないファイバを形成することができる。これらは、より低い密度を持っており、従ってガラスよりもずっと軽く、取り扱いがかなり容易である。
【００１３】
ファイバ紡糸は２つの異なった方法によって行われる。これらは旧来の紡糸および高速紡糸である。旧来の紡糸は２つの別個のステップにてなされる。最初に、ファイバが直ちに冷却または水槽にて急冷され、次いで紡糸ファイバとして集められる。その次に、これらのファイバはこの処理の第２のステップにて延伸される。高速紡糸方法においては、ファイバが単一のステップにて最初の樹脂から最終延伸ファイバへと作られる。
【００１４】
旧来の２つのステップの紡糸および延伸方法は、無定形および結晶配向の両方とも、より高いファイバを常に作り出すことがこの分野において周知である。これに対し、高速紡糸では機械的な延伸ステップを欠いているため、品質の劣るファイバが作り出される。しかしながら、その生産効率は、高速紡糸のために旧来のファイバ紡糸と比較すると相当に高い。高配向かつ非常に強いファイバがこのような方法によって作り出されるものの、ファイバ中の構造変化が排除されていない。これに対し、本願発明は制御された構造的形態を有し、結晶および無定形配向の両方共に最大であるように画策されたファイバをもたらす。
【００１５】
本発明は、ファイバの紡糸中に発現する形態的変形を正確に制御し、１つの有効な工程および連続的な方法で光ファイバを製造するファイバ紡糸ライン中に段階的延伸工程を組み込んでいる。この発明は、低い張力下での紡糸中に生ずる可能性がある不完全な晶出を排除し、球顆状形態をラメラ結晶に変えてファイバ内のすべての微小空隙および他の形態的欠陥を排除している。上記は、ファイバ形成処理中に温度および張力を両方とも正確に制御することにより、本発明において達成される。温度は、ファイバ製造中の押出機および紡糸口金の如き重要部品の周囲に加熱領域を設けることによって制御される。さらに、空気加熱器が暖かい空気を紡糸口金から溶融フィラメントの出口の部分に供給し、ファイバの冷却を溶融状態から雰囲気までゆっくりと制御できるようにするため、この領域は多孔質のスカートで囲まれていることが好ましい。
【００１６】
張力は、必要な処理部の間の巻かれていない状態にある冷却ファイバが通される複数の巻き取りローラとテンションロールとによって制御される。
【００１７】
本発明の装置の第１実施形態を図１に示す。上述した特定のポリマー樹脂が押出機１０３のホッパ１０１に投入される。押出機は、溶融ポリマーを一定圧、例えば約５０バールから約２５０バールの間、好ましくは約２００バールにて歯車ポンプ１０５へと供給する。一定流量のポリマーを紡糸口金１０７に供給するため、精密歯車ポンプ１０５が用いられる。
【００１８】
紡糸ポンプ１０５は、水圧スプリットを持った容積形４気筒蒸気歯車ポンプであり、紡糸口金１０７を介して一定流量、例えば約０.０１立方センチメートル(cm3)/回転から約３cm3/回転の間、好ましくは約１.２cm3/回転のポリマーを供給する。このポンプ１０５は極めて重要であり、フィラメントおよびこれに続くトウに沿った線密度をもたらすような流量変動を排除する。
【００１９】
フィラメント１０９が紡糸口金１０７から出ると、これらは（例えば約２００メートル(ｍ)/分と約６００ｍ/分との間、好ましくは５００ｍ/分に）加速されて出口から離れ、ポリマーがまだ溶融している間に引き伸ばしが起こることを可能にする。その次に、空気加熱器１１２により加熱され、かつスカート１１１、好ましくはフィラメント１０９が通り抜ける入口と出口とを有するチャンバと連通する横断空気流が、引き伸ばされた半溶融フィラメントをゆっくりと冷却する。より具体的には、空気加熱器１１２が暖めた空気をブロワによってスカート１１１へと通す。空気加熱器１１１からの空気は、溶融フィラメントの温度と雰囲気温度との間の温度、例えば約２０℃と約１２０℃との間、好ましくは約１００℃である。この空気は、例えば約５立方フィート(ft3)/分と約１００ft3/分の間、好ましくは約５０ft3/分の速度で空気加熱器１１２から吹き出される。空気加熱器１１２およびスカート１１１を１つだけ示しているが、本願発明は１つ以上の温度領域を形成する１つ以上の空気加熱器１１２およびスカート１１１を意図しており、各温度領域はフィラメント１０９がそれらの冷却を制御するために通過する先行温度領域よりも低い温度勾配を有している。空気加熱器１１２からの空気流の速度および温度が制御され、フィラメントに沿った均一性を保証するのに役立つ。これらフィラメント１０９は、紡糸口金の１から１０メートル下の巻き取りゴデット１１３に巻き取られずにこれを通過する。ゴデット１１３の一定速度は、フィラメントの速度および構造的均一性にとって重要である。ゴデット１１３の速度は糸ラインにおける張力を決定し、このゴデット１１３の速度は、例えば約１０パーセントの張力を得るため、例えば約２２０メートル/分と約６６０ｍ/分との間、好ましくは約５５０ｍ/分である。ファイバの延伸は引き伸ばし処理であり、ポリマー分子の配向をフィラメントの軸線と平行に増大させることによって、フィラメントの強度を増大させる。固相状態における延伸は、高速紡糸のような押出中の溶融状態で起こる引き伸ばしよりも分子配向を引き起こす点でずっと効果がある。
【００２０】
この段階で、フィラメント１０９のトウは２つの搬送ロールを介して第１領域の加熱延伸炉１１５へと移送される。この第１延伸処理において、フィラメントはガラス転移温度よりも高く、かつ溶融温度よりも低い温度にて引き伸ばされる。この第１の延伸処理における延伸率は、例えば約１と約３との間、好ましくは約２であり、同時に温度は、例えば約２５０℃と約１１０℃との間、好ましくは約１００℃である。延伸フィラメントは、高温の第２の延伸領域１１７を通ってさらに引き伸ばされ、部署１１９にて張力を受けつつ最終的に焼鈍され、最終ファイバ構造体を完成して固まる。この第２の延伸ステップにおける延伸率は、例えば約２と約２０との間、好ましくは約１２であり、同時に温度は、例えば約９０℃と約１５５℃との間、好ましくは約１５０℃である。ファイバは、約９０℃と１５５℃との間、好ましくは約１５０℃にて張力を受けつつ焼鈍される。次に、ファイバは自動的に巻き取られ、部署１２１にて出荷のために梱包される。
【００２１】
３つ以上の加熱領域１２３、好ましくは電気的に制御された加熱ユニットがあり、筺体内にブロワまたはファンが結合され、押出機１０３および紡糸ヘッド１０７の周囲を望ましい温度に保持する。従来の紡糸と異なり、溶融フィラメントがダイを出るので、暖めた空気をヒータ１１２によりファイバの周囲に同時に供給し、これらを均一に冷却して径方向の形態変化を排除する。それから、上述したように、これらのファイバは、高い紡糸応力下で結晶化を最大にするためにゴデットまたは巻き取りロール１１３によって慎重に固化され、望ましい巻き取り速度にて回転する搬送ロールに引き込まれる。この時点でフィラメントはより高い張力を受けつつテンションロール１１４から第１の加熱空気延伸部１１５を通って搬送され、最大で７倍の固有の延伸率が与えられる。これは、すべてのくびれを除いて球顆状結晶をラメラ形態へと転換しよう。次に、これらのファイバは高い張力を受けつつテンションロール１１６から第２の延伸部１１７に入り、これらは最大延伸率および相当に高い延伸温度にて連続的に延伸される。この段階にて得られるファイバは、非常に高いｃ軸配向のポリマー結晶（ファイバのコア部において完全な結晶質である拡大連鎖形態）を示し、無定形および結晶性配向が共に高く、二相形態の変質した結晶および無定形領域を持つ被覆により囲まれている。次に、これら完全に配向したファイバは、テンションロール１１８からの張力を受けつつ最終熱設定部１１９を通過し、これらの結晶化を確実にすると共に他の不純物をすべて除去する。これら不純物の一例は、大きさが１から数百オングストロームにまで亙る極めて微小な空隙であり、これら完全に配向したファイバの構造体中にまだ存在している可能性がある。本発明による紡糸および延伸中に不純物形成となるような不完全な結晶化が阻止される。最後に、ファイバは巻き取りボビン１２５を有する巻き取り部１２１にて巻き取られる。
【００２２】
この発明により、その融点に近い延伸温度にて延伸されるファイバは、コア部が極めて透明であって、極めて広範囲に亙る結晶構造を有しよう。このようなファイバは、高いＣ軸結晶配向を示し、より高い伝送率のみならず減衰損失の低減を広範囲に亙ってもたらす。加えて、このような高結晶化ファイバは、５〜１４ｇ/デニールに亙る極めて高い引張り強さを有しよう。ガラスファイバの引張り強さは、５〜８ｇ/デニールである。この発明の半結晶ファイバに関し、破断に至る伸び率パーセントは５％〜５００％に亙っている。ガラスファイバは、１％〜２５％の破断に至る伸び率パーセントを有する。この発明のファイバに関する高い結晶性は、これらのファイバ内でのあらゆる分子収縮を阻止する。結果として、異なった環境状態の下で使われた場合に優れた寸法安定性がこのようなファイバから期待される。これらの半結晶ファイバは優れた延性を持っているため、これらは取り扱いがより容易であり、破損させずに曲げることができる。これらは、その特有な曲率半径のためにほとんど際限なく製造することができ、長距離用途において大幅に少ない数の端末部しか必要としない。また、これらは光源または他のファイバに対して容易に接続することができる。
【００２３】
本発明の第２実施形態を図２に示す。図２の第２実施形態は、図１の第１実施形態と同じ部品を多量に共用しており、これら２つの実施形態における同じような部品は、図１に関して上述され、同じ部品番号を割り当てている。同様に、図１の圧力，速度，温度および延伸率の条件のすべてが図２に適用される。図２の実施形態は、図１の実施形態と異なり、第１のポリマーの外被と第２のポリマーの内側コア部とを有するファイバの製造を容易にする。あるいは、第２のポリマーを具える代わりに内側コア部を中空にすることが可能である。内側コア部が中空の場合、これは（固体ポリマーが内側コア部にあるよりも光を良く通す）空気，真空あるいは空気よりも良好な光の透過を容易にするガス（例えば窒素またはヘリウム）を有することができる。ファイバが中空の場合、ファイバのコストが中空でないファイバによりも低いことに注意されたい。さらに、本発明のファイバが第１のポリマーからなる外被を有する場合、クラッド部が不要である。
【００２４】
第１のポリマーからなる外被と第２のポリマーからなる内側コア部とを有するファイバを製造するため、２つのホッパ１０１Ａおよび１０１Ｂが各押出機１０３Ａおよび１０３Ｂにそれぞれ与えられている。歯車ポンプ１０５Ａおよび１０５Ｂが押出機１０３Ａおよび１０３Ｂにそれぞれ通じている。歯車ポンプ１０５Ａおよび１０５Ｂは、紡糸口金１０７と流体を介してつながっている。紡糸口金１０７は（図３Ａおよび図３Ｂに示した）独特な形状を有し、ホッパ１０１Ａ，押出機１０３Ａおよび歯車ポンプ１０５Ａからのポリマー（またはガス）がホッパ１０１Ｂ，押出機１０３Ａおよび歯車ポンプ１０５Ａからのポリマーによって囲繞されることを可能にする。より具体的には、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、紡糸口金１０７は第１のポリマーと第２のポリマーとが順次通過する単一のオリフィス３０１を有し、第１のポリマーの外被と第２のポリマーの内側コア部とを有するファイバを形成する。紡糸口金１０７は、
【００２５】
2004537738.tif 000003
【００２６】
にて製造された紡糸口金であってよく、１つ以上のオリフィスを有することができる。次に、形成されたフィラメントは、図１の巻き取りロール１１３にて始まり、全ての部署を通って図１の巻き取り部１２１まで続く図１の第１実施形態に記述されたような処理を経る。ファイバの内側コア部をポリマーに代えて空気またはガスで満たす場合、ホッパ１０１Ａ，押出機１０３Ａおよび歯車ポンプ１０５Ａが空気/ガス供給源１０９によって置き換えられる。従って、空気ガス供給源２０１が紡糸口金１０７と流体を介してつながる。
【００２７】
次に、本発明の第３実施形態について言及すると、この実施形態は、状況に応じて連続的あるいはもっと後で非連続的に、および/または部分的に用いられるか、あるいはまったく用いられない張力制御手順と共に、本発明の第１実施形態の温度制御手順を包含する。本発明の装置に関するこの第３実施形態に関し、再び図１に対する参照がなされ、図１の圧力，速度，温度および延伸率の条件がこの第３実施形態に適用される。上述した特定のポリマー樹脂が押出機１０３のホッパ１０１に投入される。押出機は溶融ポリマーを歯車ポンプ１０５に一定圧にて供給する。一定流量のポリマーを紡糸口金１０７に供給するために精密歯車ポンプ１０５が用いられる。
【００２８】
紡糸ポンプ１０５は容積形歯車ポンプであり、紡糸口金１０７に通す一定流量のポリマーを供給する。このポンプ１０５は非常に重要であり、フィラメントおよびこれに続くトウに沿った線密度をもたらすような流量変動を排除するようになっている。
【００２９】
紡糸口金１０７からフィラメント１０９が出ると、これらは出口から離れて加速され、ポリマーがまだ溶融している間に引き伸ばしが起こることを可能にする。次に、空気加熱器１１２により加熱され、かつスカート１１１、好ましくはフィラメント１０９が通過する入口と出口とを持ったチャンバに連通する横断空気流が引き伸ばされた半溶融フィラメントをゆっくりと冷却する。より具体的には、空気加熱器１１２が暖かい空気をブロワによってスカート１１１へと通す。空気加熱器１１１からの空気は、溶融フィラメントの温度と雰囲気温度との間の温度である。単一の空気加熱器１１２およびスカート１１１のみを示しているが、本願発明は１つ以上の温度領域を形成する１つ以上の空気予熱器１１２を意図しており、各温度領域は、フィラメントの冷却を制御するため、このフィラメント１０９が通過する先行温度領域よりも低い温度勾配を有している。また、この冷却を空気チャンバではなく１つ以上の加熱水槽で行うことも可能である。空気加熱器１１２からの空気流の速度および温度が制御され、フィラメントに沿った均一性を確実にするのに役立つ。
【００３０】
３つ以上の加熱領域１２３、好ましくは電気的に制御された加熱ユニットがあり、筺体内にブロワまたはファンが結合され、押出機１０３および紡糸ヘッド１０７の周囲を望ましい温度に維持する。従来の紡糸と異なり、溶融するフィラメントがダイを出るので、暖かい空気および/または暖かい水がヒータ１１２によってファイバの周囲に同時に供給され、径方向の形態変化を排除するためにこれらを均一に冷却する。次に、この本発明の第３実施形態においては、上述したように、第１実施形態にて述べたような制御された張力処理部にファイバを直ちにまたは時間の経過後に進めるか、あるいはそうしないことができる。
【００３１】
次に、張力制御手順を含み、その直後または時間の経過後に（すなわち連続的または非連続的に）本発明の第１実施形態の温度制御処理を伴うか、あるいは伴わない本発明の第４実施形態が記述される。再び、図１の圧力，速度，温度および延伸率の条件がこの第４実施形態に適用される。図１を参照すると、あらかじめ本発明の第１実施形態の制御温度手順を伴うか、または伴わずに処理されたフィラメントがもたらされ、巻き取りゴデット１１３に通される。ゴデット１１３の一定速度は、フィラメントの速度と構造的均一性に対して重要である。ゴデット１１３の速度は糸ラインにおける張力を決定する。ファイバの延伸は引き伸ばし処理であり、ポリマー分子の配向をフィラメント軸線と平行に増大することにより、フィラメントの強度を増大する。固相での延伸は、高速紡糸のような押出し中に溶融状態で起こる引き伸ばしよりも、引き起こされる分子配向に関して相当な効果がある。
【００３２】
この段階において、フィラメント１０９のトウは、２本の搬送ロールを介して第１領域の加熱延伸炉１１５に移送される。この第１延伸段階において、フィラメントはガラス転移温度よりも高く、かつ溶融温度未満の温度にて引き伸ばされる。延伸フィラメントは、高温の第２の延伸領域１１７を通ってさらに引き伸ばされ、最終的に部署１１９にて張力を受けつつ焼鈍され、最終のファイバ構造を完成して固まる。次に、ファイバは自動的に巻き取られ、出荷のために部署１２１にて梱包される。
【００３３】
上述のように、これらのファイバは結晶化を最大にするためにゴデットまたは巻き取りロール１１３によって高い紡糸応力の下で慎重に固化された後、望ましい巻き取り速度にて回転する搬送ロールに引き込まれる。この時点で、フィラメントは高張力下でテンションロール１１４から第１の加熱空気延伸部１１５を通って搬送され、７倍までの固有の延伸率が与えられる。これはすべてのくびれを除去し、球顆状結晶をラメラ形態に変容させよう。次に、これらのファイバは、高張力下でテンションロール１１６から第２の延伸部１１７に入り、これらは最大延伸率および相当に高い延伸温度にて連続的に延伸される。この段階にて得られるファイバは、ポリマー結晶の非常に高いｃ軸配向（ファイバのコア部において完全な結晶質である拡大連鎖形態）を示し、無定形および結晶性配向が共に高く、二相形態の変質した結晶質および無定形領域持つ被覆によって囲まれている。次に、これら完全に配向したファイバは、テンションロール１１８から張力を受けつつ最終熱設定部１１９を通過し、これらの結晶化を確実にするのみならず、他の不純物をすべて除去する。これら不純物の一例は、大きさが１から数百オングストロームにまで亙る極めて小さな空隙であり、これら完全に配向したファイバの構造体内にまだ存在している可能性がある。本発明による紡糸および延伸中に、不純物形成となるような不完全な結晶化が阻止される。最終的に、巻き取りボビン１２５を有する巻き取り部１２１にてファイバが巻き取られる。上述したように、この本発明の第４実施形態において、ファイバをすぐまたは時間の経過後に、本発明の第１実施形態に関する温度制御実施要綱に従ってまず処理してもよく、そうでなくてもよい。
【００３４】
押出し条件に関して限定的でない事例を以下の表１に示す。
【００３５】
【表１】
2004537738.tif 000004
【００３６】
図２の実施形態にて用いることができるポリマー樹脂に関して限定的でない事例を以下の表２に示す。
【００３７】
【表２】
2004537738.tif 000005
【００３８】
さらに表２を参照すると、この本願発明の半結晶ファイバを製造するのに用いられる樹脂は次の組成、すなわち、
・３〜７ppm（百万分率）、好ましくは５ppm未満のマグネシウムと、
・１〜５重量パーセント、好ましくは１重量パーセントのＴiＯ2またはポリテトラフルオロエチレンと、
・３０〜５０ppm、好ましくは４２ppm未満のアルミニウムと、
・２０〜５０ppm、好ましくは２４ppm未満の塩素と、
・６００ppm未満のステアリン酸カルシウムと、
・０.０２から１.００重量パーセント、好ましくは０.０３重量パーセント未満の Irganox 1010（Rhom Haas によって製造された酸化防止剤）と、
・４００から５００ppm、好ましくは I.C.I. により製造される４００ppmの Irgafos 168と、
・０.１から１０００、好ましくは１０未満のＭＦＩ（メルトフローインデックス）と、
・１から１０重量パーセント、好ましくは２重量パーセント未満の Xyllene と、
・１から１０まで、好ましくは２重量パーセント未満の可溶性 Decalin と、
・０.１から１０.０重量パーセント、好ましくは０.３重量パーセント未満のＣＨ Ｂ（Geigy Industrial Chemical Corp. により製造される変色防止剤）と、
・１から５重量パーセント、好ましくは２.５重量パーセントのＤＳＩ（Freeman Chemical Corp. により製造される帯電防止剤）と、
・１〜５０ppm、好ましくは１５ppm未満の脱ガスと
を有することができる。
【００３９】
図２のプロトコルを用いて表２の選択された樹脂の延伸条件を以下の表３に示す。
【００４０】
【表３】
2004537738.tif 000006
【００４１】
次に表４を参照すると、表３の３つのファイバ試料に対し、表３の延伸条件に関する引張り強さのデータが与えられている。表４に示すように、本発明のファイバは１４ｇ/デニールの非常に高い引張り強さと６パーセントの非常に低い伸び率とを示し、これらの値は従来技術のシステムにて製造されたポリマーおよびガラスファイバよりも相当良好である。
【００４２】
【表４】
2004537738.tif 000007
【００４３】
本発明の方法により製造されたファイバが次の実施要綱に基づく光透過率に関して評価された。７１０マイクロメートルの外径を有するほぼ５０cmの長さのファイバが用いられた。使用光源は、Ando AQ-4303B 型白色光源，Ando 型番 AQ-4139 の１３１０nmレーザー光源および Ando 型番 AQ-4147 の８５０nmレーザー光源であった。また、Ando 型番 AQ-6310B の光スペクトル分析器および Ando 型番 AQ-1125 のパワーメータが Ando 型番 AQ-1950 および AQ-1951 のヘッドと共に用いられた。
【００４４】
最初に、ファイバ端末処理を全くしていないファイバが分析された。まず基準グラフを得るために白色光源がスペクトル分析器に直接つながれた。そして本発明のファイバが装着されて測定された。得られたファイバのグラフから基準グラフの減算状態が図４に示されている。図４における垂直線は、８５０nmで９.６dＢ，１３１０nmで１９.５dＢの減衰値を示しており、共に重要な電気通信波長である。
【００４５】
次に、ファイバの端面が研磨され、上述のレーザー光源およびパワーメータがより正確な減衰測定のために用いられた。まず基準データを得るためにレーザー光源がガラスファイバを使ってパワーメータに直接つながれた。
【００４６】
次に、本発明のファイバがガラスファイバの代わりに装着された。得られたファイバのデータから基準データが減算された。８５０nmの波長に関し、ファイバの減衰は３.７dＢ（−３.８dＢm(基準)−−７.dＢm(ファイバ)）であった。１３１０nmの波長に関し、ファイバの減衰は１０.８８dＢ（−３.３dＢm(基準)−−１４.１８dＢm(ファイバ)）であった。
【００４７】
最終的に、研磨した端面を有する本発明のファイバを用いて最初の白色光分析が繰り返された。図５〜図７にその減衰結果を示す。図５は、８５０nmおよび１３１０nmの両方を垂直線で印を付けた減衰を示している。図６は、図５における８５０nmの減衰の拡大図である。図７は、図５における１３１０nmの減衰の拡大図である。
【００４８】
次に、本発明の方法によって製造されたファイバが光学的透過率に関して他のファイバと比較された。Netest, Inc. により製造された 2500 Optical Fiber Analysis System がすべての試験にて用いられた。６００nmから１６００nmまでの波長の光がファイバに通された。光透過率をもたらす 2500 Optical Fiber Analysis System は、dＢで評価する。表５〜表１５は、６００から１６００nmまでの波長に関し、ガラス製６２.５μm光ファイバ（表５）と、３９０mmの長さの Mitsubishi 製７５０μm光ファイバ（表６）と、2500 Optical Fiber Analysis System のオーバーフィルモードを用いた３９０mmの長さの Mitsubishi 製７５０μm光ファイバ（表７）と、３９０mmの長さの Mitsubishi 製１０００μm光ファイバ（表８）と、３９０mmの長さの本願発明の光ファイバ（表９）と、2500 Optical Fiber Analysis System の制限モードを用いた３９０mmの長さの本願発明の半結晶質光ファイバ（表１０）と、表１０の試料の再試験（表１１）と、2500 Optical Fiber Analysis System のオーバーフィルモードを用いた３９０mmの長さの本願発明の半結晶質光ファイバ（表１２）と、Stern, Inc.により製造された３９０mmの長さの０.４０mm半結晶ファイバ（表１３）と、South Bend, Inc. により製造された３９０ミリの長さの０.８７mm半結晶ファイバ（表１４）と、表１４の試料の再試験（表１５）との光透過率の値を（dＢで）それぞれ示す。
【００４９】
【表５】
2004537738.tif 000008
【００５０】
【表６】
2004537738.tif 000009
【００５１】
【表７】
2004537738.tif 000010
【００５２】
【表８】
2004537738.tif 000011
【００５３】
【表９】
2004537738.tif 000012
【００５４】
【表１０】
2004537738.tif 000013
【００５５】
【表１１】
2004537738.tif 000014
【００５６】
【表１２】
2004537738.tif 000015
【００５７】
【表１３】
2004537738.tif 000016
【００５８】
【表１４】
2004537738.tif 000017
【００５９】
【表１５】
2004537738.tif 000018
【００６０】
まず表５を参照すると、６２.５μmのガラス製光ファイバが基準として用いられ、６００から１６００nmの帯域に亙る光透過率を示している。表６，表７および表８を表９，表１０，表１１および表１２と比較すると、本発明の半結晶質光ファイバは、周知の非晶質光ファイバに匹敵する波長（８５０nmおよび１３１０nmの波長を含むが、これに限定されない）および量の光の透過を示している。８５０nmにおいて、周知の非晶質光ファイバが１１.８６８dＢ，１５.５０１dＢおよび１４.７７４dＢの値を有しているのに対し、本発明の半結晶質光ファイバは１２.６５７dＢ，１０.１４５dＢ，１０.１９８dＢおよび３.４４４dＢの値を有している。同様に、１３１０nmにおいて、周知の非晶質光ファイバが２６.５５７dＢ，２９.９０１dＢおよび２９.４４７dＢの値を有しているのに対し、本発明の半結晶質光ファイバは２６.６４６dＢ，２４.６６９dＢ，２４.６８９dＢおよび１２.４４２dＢの値を有している。
【００６１】
本発明の半結晶質光ファイバ（表９，表１０，表１１および表１２）を周知の半結晶ファイバ（表１３，表１４および表１５）と比較すると、周知の半結晶質ポリエチレンファイバはある波長、特に８５０nmおよび１３１０nmにて測定できるほどの量の光を本質的に通さないことを示している。８５０nmにおいて、周知の半結晶ファイバは１００.０００dＢ，５５.１９４dＢおよび５４.５９９dＢの値を有する一方、１３１０nmにおける値は７０.３９９dＢ，１００.００dＢおよび６０.０３８dＢである。表９，表１０および表１１に関する本発明の半結晶ファイバと異なり、表１３，表１４および１５に関する周知の半結晶質ポリエチレンファイバは、光導波路として実用にならない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の装置の第１実施形態に関する概念図である。
【図２】本発明の装置の第２実施形態に関する概念図である。
【図３Ａ】本発明の紡糸口金の断面図である。
【図３Ｂ】本発明の紡糸口金の端面図である。
【図４】本発明のファイバに関する第１減衰グラフである。
【図５】本発明のファイバに関する第２減衰グラフである。
【図６】図５における８５０nmの部分の拡大図である。
【図７】図５における１３１０nmの部分の拡大図である。
【図８】表５のファイバに関する減衰グラフである。
【図９】表６のファイバに関する減衰グラフである。
【図１０】表７のファイバに関する減衰グラフである。
【図１１】表８のファイバに関する減衰グラフである。
【図１２】表９のファイバに関する減衰グラフである。
【図１３】表１０のファイバに関する減衰グラフである。
【図１４】表１１のファイバに関する減衰グラフである。
【図１５】表１２のファイバに関する減衰グラフである。
【図１６】表１３のファイバに関する減衰グラフである。
【図１７】表１４のファイバに関する減衰グラフである。
【図１８】表１５のファイバに関する減衰グラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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