(57)【要約】【課題】紫外線照射炉における不活性ガスの消費量の低減によって製造コストの低減を実現すると同時に、不活性ガス供給設備の縮小により、装置の小型化や装置コストの低減を実現することのできる線材の被覆硬化方法を提供すること。【解決手段】光ファイバ３の外周に塗布された着色用紫外線硬化型樹脂４を複数段の紫外線照射炉１１，１４，１６により硬化させる光ファイバの被覆硬化方法であって、着色用紫外線硬化型樹脂４を塗布した後の初段に位置する紫外線照射炉１１が、光ファイバ３の周囲を不活性ガスでパージした状態として、光ファイバ３に塗布された着色用紫外線硬化型樹脂４に紫外線照射を行い、且つ、着色用紫外線硬化型樹脂４を塗布した後の初段に位置する紫外線照射炉１１を含まない複数の紫外線照射炉１４，１６が、光ファイバ３の周囲を不活性ガスでパージせずに、光ファイバ３に塗布された着色用紫外線硬化型樹脂４に紫外線照射を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ素線の外周に塗布された着色用紫外線硬化型樹脂を複数段の紫外線照射炉により硬化させる光ファイバの被覆硬化方法であって、
複数段に装備された前記紫外線照射炉の内、前記着色用紫外線硬化型樹脂を塗布した後の初段に位置する紫外線照射炉を含む一つまたは複数の紫外線照射炉が、前記光ファイバ素線の周囲を不活性ガスでパージした状態として、前記光ファイバ素線に塗布された前記着色用紫外線硬化型樹脂に紫外線照射を行い、
且つ、前記着色用紫外線硬化型樹脂を塗布した後の初段に位置する紫外線照射炉を含まない一つまたは複数の紫外線照射炉の内の少なくとも一つが、前記光ファイバ素線の周囲を不活性ガスでパージせずに、前記光ファイバ素線に塗布された前記着色用紫外線硬化型樹脂に紫外線照射を行うことを特徴とする光ファイバの被覆硬化方法。
【請求項２】
前記複数段に装備された紫外線照射炉の内、前記着色用紫外線硬化型樹脂を塗布した後の初段に位置する紫外線照射炉のみが、光ファイバ素線の周囲を不活性ガスでパージした状態として、前記光ファイバ素線に塗布された前記着色用紫外線硬化型樹脂に紫外線照射を行い、
且つ、前記着色用紫外線硬化型樹脂を塗布した後の初段に位置する紫外線照射炉を含まない全ての紫外線照射炉が、前記光ファイバ素線の周囲を不活性ガスでパージせずに、前記光ファイバ素線に塗布された前記着色用紫外線硬化型樹脂に紫外線照射を行うことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの被覆硬化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ素線に塗布された紫外線硬化型樹脂を紫外線照射により硬化させて、外周が樹脂被覆で覆われた光ファイバを形成する光ファイバの被覆硬化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ素線の外周を着色する方法として、光ファイバ素線に塗布された所定色の紫外線硬化型樹脂を紫外線照射により硬化させて、外周が所定色に着色された光ファイバを得る方法が知られている。
【０００３】
このような着色方法は、具体的には、次のような手順により実施される。
まず、所定色の紫外線硬化型樹脂液（紫外線硬化型インク）を貯留した着色ダイス内に光ファイバ素線を挿通して、光ファイバ素線の外周に紫外線硬化型樹脂被覆を施す。
次いで、外周に紫外線硬化型樹脂被覆を施した光ファイバ素線を、複数段に配置された紫外線照射炉に順に通して、各紫外線照射炉における紫外線照射により、前記紫外線硬化型樹脂被覆を硬化させる。紫外線照射炉を複数段使用するのは、着色線速が高速化すると、一段の紫外線照射炉のみでは十分な紫外線照射量が得られないためである。
【０００４】
ところで、紫外線硬化型樹脂は、紫外線照射による硬化時に酸素があると、硬化重合反応が阻害されることにより硬化不良となる酸素阻害が発生し、被覆の剥がれ等の欠陥が生じやすくなる。
そこで、従来では、光ファイバ裸線等に塗布された紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射する一段または複数段の紫外線照射炉は、全て、内部（挿通する線材の周囲）をＮ２ガス等の不活性ガスでパージした状態で紫外線照射を行う構成にしていた（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２１３６３６号公報
【特許文献２】特開昭６２−１５８１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、一般に、光ファイバの着色処理装置等では、光ファイバに塗布した紫外線硬化型樹脂の硬化のために、例えば、紫外線照射炉を６段等の多段に装備する構成となっていて、それぞれの紫外線照射炉を、同様に不活性ガスでパージする構成では、不活性ガスの使用量が膨大になって、不活性ガスの消費量増大により、製造コストの増大を招くという問題が生じた。
また、それぞれの紫外線照射炉に不活性ガスを供給するガス供給設備を設けなければならず、装置の大型化や、装置コストの高額化を招くという問題が生じた。
【０００７】
本発明の目的は、光ファイバ素線の着色を行う場合に、全ての紫外線照射炉を不活性ガスでパージする場合と同等以上の品質の光ファイバを得るとともに、紫外線照射炉における不活性ガスの消費量の低減によって製造コストの低減を実現すると同時に、不活性ガス供給設備の縮小により、装置の小型化や装置コストの低減を実現することのできる光ファイバの被覆硬化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記した課題を解決するために、本発明に係る光ファイバの被覆硬化方法は、光ファイバ素線の外周に塗布された着色用紫外線硬化型樹脂を複数段の紫外線照射炉により硬化させる光ファイバの被覆硬化方法であって、
複数段に装備された前記紫外線照射炉の内、前記着色用紫外線硬化型樹脂を塗布した後の初段に位置する紫外線照射炉を含む一つまたは複数の紫外線照射炉が、前記光ファイバ素線の周囲を不活性ガスでパージした状態として、前記光ファイバ素線に塗布された前記着色用紫外線硬化型樹脂に紫外線照射を行い、
且つ、前記着色用紫外線硬化型樹脂を塗布した後の初段に位置する紫外線照射炉を含まない一つまたは複数の紫外線照射炉の内の少なくとも一つが、前記光ファイバ素線の周囲を不活性ガスでパージせずに、前記光ファイバ素線に塗布された前記着色用紫外線硬化型樹脂に紫外線照射を行うことを特徴とする。
【０００９】
（２）また、上記（１）に記載の光ファイバの被覆硬化方法は、前記複数段に装備された紫外線照射炉の内、前記着色用紫外線硬化型樹脂を塗布した後の初段に位置する紫外線照射炉のみが、光ファイバ素線の周囲を不活性ガスでパージした状態として、前記光ファイバ素線に塗布された前記着色用紫外線硬化型樹脂に紫外線照射を行い、
且つ、前記着色用紫外線硬化型樹脂を塗布した後の初段に位置する紫外線照射炉を含まない全ての紫外線照射炉が、前記光ファイバ素線の周囲を不活性ガスでパージせずに、前記光ファイバ素線に塗布された前記着色用紫外線硬化型樹脂に紫外線照射を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る光ファイバの被覆硬化方法では、紫外線硬化型樹脂の硬化時の酸素阻害による硬化不良の防止を目的とした紫外線照射炉内の不活性ガスによるパージは、全ての紫外線照射炉において実施されるわけではなく、着色用紫外線硬化型樹脂を塗布した後の初段に位置する紫外線照射炉を含まない複数の紫外線照射炉の内の一部または全てにおいて、実施されない。
従って、全ての紫外線照射炉について不活性ガスによるパージを実施していた従来方法と比較すると、不活性ガスの使用量を低減することができ、紫外線照射炉における不活性ガスの消費量の低減によって製造コストの低減を実現することができる。
【００１１】
また、不活性ガスによるパージを実施しない紫外線照射炉においては、不活性ガス供給設備を省略でき、全ての紫外線照射炉に不活性ガス供給設備を設けていた従来の装置と比較すると、不活性ガス供給設備の縮小により、装置の小型化や装置コストの低減を実現することもできる。
【００１２】
また、不活性ガスによるパージを実施しない紫外線照射炉での紫外線照射による硬化処理時は、既に、光ファイバ素線に塗布された紫外線硬化型樹脂の表面が初段に位置する紫外線照射炉における硬化処理により硬化済みであり、硬化済みの表面が紫外線硬化型樹脂の内部を外気から遮断する遮断壁として機能するため、初段以降の紫外線照射炉においては不活性ガスによるパージを実施せずとも、酸素阻害による硬化不良が発生することがなく、紫外線硬化型樹脂による良好な被覆形成を実現することができる。特に、薄い着色層を形成する場合には、初段に位置する紫外線照射炉により紫外線硬化型樹脂の内部も硬化反応は開始しており、初段以降の紫外線照射炉では不活性ガスによるパージを行わずに十分に硬化が進行する。したがって、全ての紫外線照射炉を不活性ガスでパージする場合と同等以上の品質の光ファイバを得ることが可能となる。
【００１３】
このように、本発明に係る光ファイバの被覆硬化方法は、光ファイバ素線に塗布された着色用紫外線硬化型樹脂を紫外線照射により硬化させるもので、所定色の着色用紫外線硬化型樹脂を塗布することで、光ファイバの着色に利用することができる。その他、本発明は金属又は非金属の各種線材への樹脂被覆の形成に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る光ファイバの被覆硬化方法の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る光ファイバの被覆硬化方法を実施する着色機の一実施の形態の概略構成図である。
【００１５】
図１に示した着色機１は、光ファイバ３の外周に所定色の着色を行うもので、光ファイバ３の外周に所定色の着色用紫外線硬化型樹脂４を塗布する着色ダイス５と、光ファイバ３に塗布された着色用紫外線硬化型樹脂４を紫外線照射により硬化させる複数段の紫外線照射炉１１，１４，１６とから構成されている。着色機１では、着色線速が高速化しても十分な紫外線照射量を得るために、複数段の紫外線照射炉を用いている。なお、光ファイバ３は、着色工程の前工程でガラスファイバの外周に紫外線硬化型樹脂の被覆層が設けられた光ファイバ素線である。
【００１６】
着色ダイス５は、光ファイバ３が挿通可能なダイス本体３１内に、所定色の紫外線硬化型樹脂液（紫外線硬化型インク）３２を貯留したもので、通過する光ファイバ３の外周に所定厚（例えば５〜１０μｍ）の比較的薄い着色用紫外線硬化型樹脂４が塗布されるようになっている。
【００１７】
着色用紫外線硬化型樹脂４を塗布した後の初段に位置する紫外線照射炉１１は、着色ダイス５の鉛直下方に配置されている。
この初段の紫外線照射炉１１は、光ファイバ３が挿通する炉ケース２１の内部に、通過する光ファイバ３に塗布された着色用紫外線硬化型樹脂４に紫外線２３の照射を行う紫外線照射手段（ランプ）２５を装備している。
【００１８】
２つの紫外線照射炉１４，１６は、初段の紫外線照射炉１１の鉛直下方に、順に配置されている。
各紫外線照射炉１４，１６は、基本的な構造は初段の紫外線照射炉１１と共通で、光ファイバ３が挿通する炉ケース２１の内部に、通過する光ファイバ３に塗布された着色用紫外線硬化型樹脂４に紫外線２３の照射を行う紫外線照射手段２５を備えている。
【００１９】
通常、着色用紫外線硬化型樹脂４に紫外線２３が照射されると、着色用紫外線硬化型樹脂４の表面側から内部に向けて順に硬化が始まるため、着色ダイス５の直下に位置する紫外線照射炉１１が主に表面硬化用として役割を果たし、その下方に配置された２つの紫外線照射炉１４，１６が主に内部硬化用として役割を果たす。
【００２０】
本実施の形態の場合、初段の紫外線照射炉１１には、通過する光ファイバ３の周囲を囲う石英管２２と、この石英管２２の内部にＮ２ガス等の不活性ガスを供給するガス供給設備４１と、石英管２２内を通った不活性ガスを排気・回収するガス回収設備４３とが接続されている。図中の矢印Ａ，Ｂが不活性ガスの流れ方向を示している。
内部硬化用として配備された２つの紫外線照射炉１４，１６には、これらのガス供給設備４１やガス回収設備４３は装備されていないが、メンテナンスの為に石英管２２はあっても良い。
【００２１】
以上の構成を成す着色機１では、着色ダイス５により着色用紫外線硬化型樹脂４が外周に塗布された光ファイバ３を、上下方向に複数段に並ぶ３つの紫外線照射炉１１，１４，１６に順に挿通させて、着色用紫外線硬化型樹脂４を硬化させることで、着色用紫外線硬化型樹脂４により外周が着色された光ファイバを得る。
その際、初段の紫外線照射炉１１では、光ファイバ３の周囲を不活性ガスでパージした状態で、光ファイバ３に塗布された着色用紫外線硬化型樹脂４に紫外線照射を行い、表面の硬化を終えた着色用紫外線硬化型樹脂４に対して紫外線照射を行う２つの紫外線照射炉１４，１６では、いずれも、光ファイバ３の周囲を不活性ガスでパージせずに、通常の空気雰囲気下で紫外線照射を行う。
【００２２】
以上の着色機１で実施される着色方法は、光ファイバ３に塗布された着色用紫外線硬化型樹脂４を紫外線照射により硬化させて、外周が樹脂被覆による着色層で覆われた光ファイバ３を形成するものであるが、着色用紫外線硬化型樹脂４の形成に使用する紫外線硬化型樹脂液３２の成分を用途に応じて適宜に選定することで、光ファイバ３に限らず、金属又は非金属の各種線材に対して樹脂被覆の形成を行う汎用的な線材の被覆硬化方法として利用することができる。また、光ファイバ等の線材の線引工程、テープ化工程にも適用可能である。
【００２３】
そして、紫外線硬化型樹脂の硬化時の酸素阻害による硬化不良の防止を目的とした紫外線照射炉内の不活性ガスによるパージは、初段の紫外線照射炉１１では実施するが、初段の紫外線照射炉１１を含まない２つの紫外線照射炉１４，１６では実施しない。
そのため、全ての紫外線照射炉について不活性ガスによるパージを実施していた従来方法と比較すると、不活性ガスの使用量を低減することができ、紫外線照射炉における不活性ガスの消費量の低減によって光ファイバを着色処理する際の製造コストの低減を実現することができる。
【００２４】
また、不活性ガスによるパージを実施しない紫外線照射炉１４，１６においては、光ファイバ３の周囲に不活性ガスを給排する石英管２２やガス供給設備４１やガス回収設備４３を省略でき、全ての紫外線照射炉に不活性ガスのガス供給設備やガス回収設備を設けていた従来の装置と比較すると、不活性ガス供給設備等の縮小により、装置の小型化や装置コストの低減を実現することもできる。
【００２５】
また、複数段の紫外線照射炉の内、初段の紫外線照射炉１１を含まない紫外線照射炉１４，１６での紫外線照射による硬化処理時は、既に、光ファイバ３に塗布された着色用紫外線硬化型樹脂４の表面が初段の紫外線照射炉１１における硬化処理により硬化済みであり、さらに着色用紫外線硬化型樹脂４の内部の硬化も開始されている。そのため、硬化済みの表面が着色用紫外線硬化型樹脂４の内部を外気から遮断する遮断壁として機能するため、紫外線照射炉１４，１６においては不活性ガスによるパージを実施せずとも、酸素阻害による硬化不良が発生することがなく、紫外線硬化型樹脂による良好な被覆形成を実現することができる。
【００２６】
なお、不活性ガスの消費量の低減による製造コストの低減や、不活性ガス供給設備等の縮小による装置の小型化や装置コストの低減等の効果は、少なくとも、不活性ガスによるパージを実施しない紫外線照射炉が一つでもあれば、相応に得られる。
従って、不活性ガスによるパージを実施しないで紫外線照射を行う紫外線照射炉は、初段の紫外線照射炉１１を含まない全ての紫外線照射炉１４，１６に徹底する必要はない。但し、複数の紫外線照射炉のうち、より多くの炉でパージを実施しない方が、より前記の効果を上げることができる。
【００２７】
例えば、初段の紫外線照射炉１１以外の複数個の紫外線照射炉が装備される装置構成において、紫外線硬化型樹脂液３２の成分によって表面の硬化が遅れる場合を考慮して、図２に示すように、初段の紫外線照射炉の次に配されるいくつかの紫外線照射炉は、石英管２２やガス供給設備４１やガス回収設備４３を装備して、光ファイバ３の周囲を不活性ガスでパージした状態で、紫外線照射を行う構成としても良い。
【００２８】
図２に示した着色機２は、図１に示した着色機１の一部を改良したもので、初段の紫外線照射炉１１以外の２つの紫外線照射炉１４，１６の内、初段の紫外線照射炉１１の次に配備される紫外線照射炉１４には、石英管２２やガス供給設備４１及びガス回収設備４３を装備して、光ファイバ３の周囲を不活性ガスでパージした状態で、紫外線照射を行う構成としている。
このような構成にすることで、着色用紫外線硬化型樹脂４の表面の硬化をより確実にして、着色用紫外線硬化型樹脂４の酸素阻害による硬化不良の発生をより確実に防止することができる。
【００２９】
また、図２に示した着色機２では、初段の紫外線照射炉１１以外に装備された紫外線照射炉が２つで、その内の初段の紫外線照射炉１４は光ファイバ３の周囲を不活性ガスでパージして紫外線照射し、終段となる紫外線照射炉１６は光ファイバ３の周囲を不活性ガスでパージせずに紫外線照射する構成であった。
しかし、初段の紫外線照射炉１１以外に装備された紫外線照射炉が３つ以上の紫外線照射炉で構成される場合に、光ファイバ３の周囲を不活性ガスでパージせずに紫外線照射する紫外線照射炉は、最終段の紫外線照射炉のみに規制して、酸素阻害の発生防止により慎重を期すようにしても良い。
【００３０】
本発明の発明者等は、本発明による作用・効果を確認するために、図１に示した着色機１による実施例１、及び図２に示した着色機２による実施例２と、図１に示した３つの紫外線照射炉の全てで光ファイバ３の周囲を不活性ガスでパージして紫外線照射を行うようにした比較例１、図１に示した３つの紫外線照射炉の全てにおいて光ファイバ３の周囲を不活性ガスでパージせずに紫外線照射を行うようにした比較例２とで、それぞれ１０ｋｍの光ファイバ３に対する着色処理を実施した。
【００３１】
なおここでは、不活性ガスの一例としてＮ２ガスを用いることとし、Ｎ２ガスを紫外線照射炉に供給するガス供給設備４１は、初段の紫外線照射炉として装備される紫外線照射炉１１にガス供給する第１段のＮ２ガス供給系と、初段の紫外線照射炉１１以外に装備される紫外線照射炉のうち初段の紫外線照射炉１４にガス供給する第２段のＮ２ガス供給系と、終段の紫外線照射炉１６にガス供給する第３段のＮ２ガス供給系とに個別化し、各系統毎に毎分８０リットルの流量で不活性ガスを供給する構成とした。
【００３２】
実施例１，２及び比較例１，２における各ガス供給系におけるＮ２ガスの供給量は、下記表１となる。
【００３３】
【表１】
2009274890.tif 000003
【００３４】
実施例１，２及び比較例１，２の内、比較例２以外は、光ファイバ３への着色は、良好に行えた。
比較例２の場合は、着色用紫外線硬化型樹脂４が塗布された光ファイバ３が、初段の紫外線照射炉１１を通過する時に、炉内に充満する空気中の酸素による酸素阻害により樹脂被覆が硬化せず、未硬化樹脂が設備に付着し、着色製造不可であった。
【００３５】
着色が良好であった比較例１、及び実施例１，２については、着色層である樹脂被覆について、ＦＴ−ＩＲ値測定、色剥がれ試験を実施して、被覆特性を調査した。
その結果は、下記の表２となる。
【００３６】
【表２】
2009274890.tif 000004
【００３７】
上記の表２において、ＦＴ−ＩＲ値測定は、紫外線硬化樹脂の硬化前後の吸光スペクトルを比較することにより、硬化度を確認する方法である。合格値は０．１８〜０．３４である。
また、上記の表２において、色剥がれ試験は、着色後光ファイバの周囲をテープ用樹脂で硬化させた後、光ファイバを引き剥がして着色層が光ファイバから剥離していないかを確認する試験である。剥離がなければ、合格である。
【００３８】
表２からも明らかなように、２つの紫外線照射炉１４，１６のうちの一部又は全部において、光ファイバ３の周囲を不活性ガスでパージせずに紫外線照射を行うようにした実施例１，２は、２つの紫外線照射炉１４，１６の全てにおいて光ファイバ３の周囲を不活性ガスでパージして紫外線照射を実施していた比較例１と比較して、ＦＴ−ＩＲ値、色剥がれ試験のいずれにおいても、遜色のない良好な結果が得られた。
しかも、表２の結果から、本発明によれば、全ての紫外線照射炉を不活性ガスでパージする場合と同等以上の品質（硬化度）の光ファイバを得ることができるとも言え、このことから、その後硬化が進みにくく、着色後の光ファイバの被覆の経時変化を抑制し、長期保管が可能となると言える。例えば、保管時に電灯などの光の照射によって更に硬化反応が進むことを抑制できる。硬化度が向上した理由としては、不活性ガスを流さないことにより炉内温度が上がり、硬化反応が促進されやすくなっているのではないかと考えられる。
即ち、上記の実施例１，２では、樹脂被覆の硬化不良を招くことなく、良好に樹脂被覆を形成することができ、且つ、不活性ガスの消費量の低減を実現できるという本発明の作用・効果を確認することができた。
不活性ガスの消費量の低減率は、実施例１で約６６％、実施例２で約３３％であり、不活性ガスの消費量の低減による製造コスト低減の効果は顕著である。
【００３９】
なお、本発明は、光ファイバへの着色処理に限らず、金属又は非金属の各種線材に対して樹脂被覆の形成を行う汎用的な線材の被覆硬化方法として利用できることは、既に説明したが、その際、表面硬化用の紫外線照射炉として装備する紫外線照射炉の段数（数量）や、内部硬化用紫外線照射炉として装備する紫外線照射炉の段数（数量）は、上記の実施の形態に示した数量に限らず、紫外線照射炉が複数灯ある場合には、同様に適用できる。
本発明の光ファイバの被覆硬化方法は、要は、初段の紫外線照射炉及びそれ以降の紫外線照射炉がそれぞれ個別に装備されている構成であれば、初段以外の紫外線照射炉の一部又は全部で不活性ガスによるパージをせずに紫外線照射処理を実施することで、実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る光ファイバの被覆硬化方法を実施する着色機の一実施の形態の概略構成図である。
【図２】本発明に係る光ファイバの被覆硬化方法を実施する着色機の他の実施の形態の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  着色機
２  着色機
３  光ファイバ（線材）
４  紫外線硬化型樹脂
５  着色ダイス
１１  初段の紫外線照射炉
１４，１６  初段以外の紫外線照射炉
２１  炉ケース
２３  紫外線
２５  紫外線照射手段
３１  ダイス本体
３２  紫外線硬化型樹脂液
４１  ガス供給設備
４３  ガス回収設備
【図１】
2009274890.tif 000005
【図２】
2009274890.tif 000006