专利名称：光纤母材的制造方法
技术领域：
本发明涉及在光纤的制造工序中从光纤母材进行抽线来制造光纤线的光纤母材的制造方法。本申请基于2008年12月19日在日本申请的特愿2008-3M366号申请而主张优先权，并将其内容援用至此。
背景技术：
图14是表示在一般的石英系光纤的制造中使用的光纤线的制造装置的概略结构图。以往的光纤线的制造使用该图14所示的光纤线的制造装置并通过下述那样的工序进行。(I)将成为光纤根基的由玻璃棒构成的光纤母材101插入到加热炉102中。然后， 通过加热器10 以2000°C左右的温度对光纤母材101的前端进行加热来使其熔融，并将该熔融部分引出到加热炉102的下方来作为光纤裸线103。(II)接下来，对引出的光纤裸线103进行冷却。在加热炉102的下方设有具备纵长的冷却筒的冷却装置104。在该冷却筒的内部，从冷却筒的侧部供给冷却气体(氦气(He) 等)。冷却气体在冷却筒内向上方以及下方流动。在图14的冷却装置104中，箭头所示的部分是该冷却气体的气流110。从加热炉102引出的光纤裸线103被冷却气体充分冷却到能够进行涂敷的温度。(III)接下来，在冷却后的光纤裸线103的周围，出于保护其表面的目的而通过涂敷装置106来涂布涂敷树脂。该涂敷树脂被固化装置108热固化，或者被紫外线固化，从而光纤裸线103成为光纤线107。该涂敷树脂一般由双层构造构成，分别在内侧涂敷有杨氏模量低的材料，在外侧涂敷有杨氏模量高的材料。(IV)接下来，对光纤线107进行缠绕。涂敷后的光纤线107经由转动滑轮109而被省略图示的缠绕机缠绕。在光纤线的制造方法中，伴随着光纤线生产率的提高，实现了光纤母材的大型化以及抽线速度(以下称为“线速”)的高速化。通常，伴随着线速的高速化，线速变动(中心线速为士X(m/min)的范围的变动) 量(以下称为“线速变动范围”)变大。因此，在该大的线速变动范围中，需要良好地以一定的涂涂敷层直径来实施保护覆盖(涂敷树脂)。在线速慢的情况下，例如在线速为300 (m/min)且线速变动范围为士30 (m/min)的情况下，在该线速以及线速变动范围中，不用特别地花费工夫就能够利用涂敷树脂良好地以一定的涂涂敷层直径覆盖光纤裸线。另一方面，在如上述那样线速快的情况下，例如线速为2000 (m/min)的情况下，如果使线速变动范围与线速慢的情况同样为线速的10% (士200 (m/min))，则线速范围成为 2000 (m/min) 士200 (m/min)。因此，需要能够在该线速范围内良好地利用涂敷树脂来以一定的涂涂敷层直径覆盖光纤裸线。但是，当将以与线速慢的情况同样的线速、即2000(m/min) 士30(m/min)的线速范围制造出光纤线作为合格产品时，若以2000 (m/min) 士200 (m/ min)的线速范围进行制造，则光纤线的不合格产品显著增加，成品率变差。并且，伴随着线速的高速化，从抽线开始时的低速状态(例如大约30 (m/min)前后)到作为最终线速的高速状态(例如大约2000 (m/min)以上)为止的速度的增加、速度的稳定所需的光纤的条长变长。结果，在制造出的光纤线中不合格产品增加，成品率变差。而且，存在着当保持线速为高速状态而结束抽线时，切断了的光纤线的终端会损伤涂敷装置的问题。并且，当光纤线的终端到达了光纤卷取线轴时，该光纤线的终端有时会磕到合格产品的光纤线而对其造成损伤。综上所述可知，在光纤线的制造方法中，当从光纤母材开始抽线时，需要尽量使线速为低速，使制造出的光纤线成为合格产品的状态，并保持合格产品的状态达到最终的线速。并且，在光纤母材的终端，需要在保持该合格状态地使线速缓缓降低后，停止从光纤母材抽线。而且，在该光纤线的制造方法中，要求涂涂敷层直径一定。作为涂涂敷层直径的变动因素，一般可举出覆盖涂敷树脂时的光纤裸线的温度变化、涂敷装置内的模口成型面处的覆盖材料的剪断速度变化等。在线速范围内从光纤母材引出的光纤裸线被冷却气体充分冷却到能够涂敷的温度时，覆盖时的光纤裸线的温度变化表现为冷却装置的冷却能力的变化。该冷却能力的变化对于涂涂敷层直径的变化影响大。因此，希望在宽大的线速范围适当调整光纤裸线的温度。涂敷装置内的模口成型面处的覆盖材料的剪断速度的变化主要取决于覆盖材料温度变化所引起的粘度变化、向涂敷装置内提供覆盖材料的压力变化。但是，线速范围对这些变化造成的影响小，也可认为几乎没有。因此，公开了一种如下所述的光纤线的制造方法。公开了一种将流入到冷却装置的两种气体的流量总量设为一定，并根据线速将这些气体的流量比反馈给所有的气体系统，使光纤裸线的温度或者涂涂敷层直径一定的方法 (例如参照专利文献1)。在该方法中，代替线速而根据表示光纤的温度的信号或者表示涂涂敷层直径的信号，来使气体的流量比变化。即，该方法基本上是从一个信号系统对所有的气体系统施加反馈，来使涂涂敷层直径一定的方法。在该专利文献1所记载的技术中，为了防止外部气体的混入，需要一定量以上的气体流量。并且，为了使光纤裸线的温度相对于线速(或者光纤裸线的温度、涂涂敷层直径)变动一定，在使气体流量的总量保持一定的状态下，使所使用的两种以上气体的混合比变化。这样，为了防止外部气体的混入，需要一定量以上的气体流量。因此，当在适应于宽大的线速范围的情况或者抽线速度增加了的情况应用时，气体的使用量的增加变得显著。因此，冷却装置内的雷诺数增加，结果导致气体的气流变成紊流。因此，会产生冷却装置内的光纤裸线振动(线振动)，导致涂敷不稳定的问题；在线振动大的情况下，光纤裸线与冷却装置的内壁接触而损伤该光纤裸线，导致制造出的光纤线的强度变低而产生断线这样的问题。另一方面，如果减少气体的使用量，则外部气体会混入到冷却装置内，使得冷却能力变得不稳定。结果，会产生光纤裸线的温度变得不一定这样的问题。因此，需要大量的气体，价格昂贵的氦气的使用量也增加，从而增加了光纤线的制造成本。另外，如果是使气体流量的总量一定的控制，则1种气体减少多大的量，以外的多种气体的流量就需要增加相应的量。该情况下，不容易求出光纤裸线的温度一定的气体流
量的总量。而且，为了使光纤裸线的温度一定，在由于冷却以外的问题(例如防止气泡混入到涂敷树脂内等)而不希望一方气体的流量为0的情况下，会产生能够利用的线速范围变狭这样的问题。并且，由于在使多种气体混合后将其导入到冷却装置内，所以在冷却装置内无法使气体浓度比在冷却装置的长度方向发生变化，难以对冷却能力进行微调。因此，应用于宽大的线速范围存在困难。公开了一种使两种以上气体流入到冷却装置，将这些气体分成固定流量的气体和可变流量的气体，并根据光纤线的涂涂敷层直径的信号来施加反馈，使可变流量的气体流量发生变化，从而使涂敷层直径一定的方法(例如参照专利文献2~)。该方法是从一个信号系统施加反馈，来使涂敷层直径一定的方法。在该方法中，为了防止外部气体的混入，也需要某种一定量的气体量。并且，在进行了 2000(m/min)以上的高速抽线的情况下，需要较多的固定流量的气体流量。因此，会产生使冷却装置内的光纤裸线发生线振动而导致涂敷不稳定的问题；在线振动大的情况下光纤裸线与冷却装置的内壁接触而损伤该光纤裸线，导致制造出的光纤线的强度变低、产生断线这样的问题。另外，如果减少气体的使用量，则会由于外部气体混入而导致冷却能力变得不稳定。结果，会产生光纤裸线的温度变得不一定的问题。因此，需要大量的气体，价格昂贵的氦气的使用量也增加，从而增加了光纤线的制造成本。而且，由于需要热传导率高的冷却气体为固定流量，所以为了在更宽大的线速范围使光纤线的涂敷层直径一定，尤其为了与线速低的情况相对应，需要增加热传导率低的气体的流量。因此，会产生冷却装置内的光纤裸线发生线振动而导致涂敷不稳定的问题；或者在线振动大的情况下光纤裸线与冷却装置的内壁接触而损伤该光纤裸线，导致制造出的光纤线的强度变低、产生断线这样的问题。另外，由于存在作为固定流量的氦气，所以还有即使作为可变流量的气体，进一步使热传导率低的气体流量增加，在线速低的情况下，光纤裸线的温度也变低，无法将涂敷层直径维持一定这样的问题。在线速为低速的状态和高速的状态下，伴随着线速的高速化，在冷却装置内热传导率低的一方气体的流量逐渐减少，热传导率高的一方气体的流量逐渐增加。而且，作为结果，当冷却装置内的热传导率低的一方气体的流量变成0时，是冷却装置的冷却能力成为最大的状态。因此，在线速为低速的状态时调整气体流量，然后在线速变成热传导率低的一方气体的流量成为0时以上的高速的情况下，冷却装置无法使光纤裸线充分冷却。结果，存在涂敷树脂的涂敷层直径细微地变化的情况；在最坏的情况下由于光纤裸线的发热而使液体的覆盖材料发生气化，导致涂敷不良的情况。在专利文献1 2所公开的技术中，冷却装置与外部气体接触的位置位于上下。因此，当冷却装置的气体流量、气体温度和抽线速度发生变化时，存在气体的流动变得不稳定 (上方流、下方流)的情况。即，由于在线速的低速区域和高速区域气体的流动发生变化，所以在该变化时冷却能力大幅变化。因此，在宽大的线速范围中，难以使冷却装置的冷却能力一定，将光纤裸线的温度、涂敷树脂的涂敷层直径维持一定存在困难。专利文献1 日本专利第观44741号公报专利文献2 日本专利第3098232号公报
发明内容
本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于，提供一种在从光纤母材抽线来制造光纤线时，能够减少冷却气体的使用量、响应性良好地调整冷却装置的冷却能力并可以抑制涂敷树脂的涂敷层直径发生变动的光纤线的制造方法。本发明为了解决上述课题来实现所述目的，采用了以下的方案。(1)本发明的光纤线的制造方法是具有使光纤母材熔融变形的工序；从所述光纤母材抽出所述熔融变形的部位作为光纤裸线的工序；通过冷却装置对所述光纤裸线进行强制冷却的工序；通过涂敷装置对冷却后的所述光纤裸线形成保护覆盖层的工序；以及使所述保护覆盖层固化的工序的光纤线的制造方法，其中，通过将所述冷却装置与所述涂敷装置之间气密连接，并利用所述涂敷装置内的树脂的弯液面来阻止在所述冷却装置内流动的冷却气体向所述涂敷装置侧的流动，由此使所述冷却装置内部的所述冷却气体的流动成为上方气流而从所述冷却装置的上端排出到外部，在所述强制冷却的工序中，向所述冷却装置的下部流入氦气作为所述冷却气体，从比流入所述氦气的位置靠下方侧，与所述氦气分离地流入二氧化碳作为所述冷却气体，分别独立地控制所述氦气的流量和所述二氧化碳气体的流量。(2)也可以根据所述光纤线的线速信号来控制所述氦气的流量，根据所述光纤线的涂敷层直径信号来反馈控制所述二氧化碳的流量。(3)也可以根据所述光纤线的线速信号来控制所述二氧化碳的流量，根据所述光纤线的涂敷层直径信号来反馈控制所述氦气的流量。(4)当将所述光纤线为最大线速Vmax (m/min)时所述氦气的流量设为\ (Standard Liter per Minute :SLM)，将所述光纤线为稳定抽线速度V。entCT (m/min)时所述氦气的流量设为\ (SLM)，将所述光纤线为最低线速Vmin(m/min)时所述氦气的流量设为\ (SLM)，将所述光纤线的线速设为V (m/min)，将所述氦气的流量设为X(SLM)时，所述Vmax、所述V。mtCT、所述Vmin、所述V、所述&、所述&、所述&以及所述X满足下述公式(1)或者O)。[数式1]
权利要求
1.一种光纤线的制造方法，具有使光纤母材熔融变形的工序；从所述光纤母材抽出所述熔融变形的部位作为光纤裸线的工序；通过冷却装置对所述光纤裸线进行强制冷却的工序；通过涂敷装置对冷却后的所述光纤裸线形成保护覆盖层的工序；以及使所述保护覆盖层固化的工序；所述光纤线的制造方法的特征在于，通过将所述冷却装置与所述涂敷装置之间气密连接，并利用所述涂敷装置内树脂的弯液面来阻挡在所述冷却装置内流动的冷却气体向所述涂敷装置侧的流动，来使所述冷却装置内部的所述冷却气体的气流成为上方气流而从所述冷却装置的上端排出到外部，在所述强制冷却的工序中，向所述冷却装置的下部流入氦气作为所述冷却气体，从比流入所述氦气的位置靠下方侧与所述氦气分离地流入二氧化碳作为所述冷却气体，分别独立地控制所述氦气的流量和所述二氧化碳的流量。
2.根据权利要求1所述的光纤线的制造方法，其特征在于，根据所述光纤线的线速信号来控制所述氦气的流量，根据所述光纤线的涂涂敷层直径信号来反馈控制所述二氧化碳的流量。
3.根据权利要求1所述的光纤线的制造方法，其特征在于，根据所述光纤线的线速信号来控制所述二氧化碳的流量，根据所述光纤线的涂涂敷层直径信号来反馈控制所述氦气的流量。
4.根据权利要求1所述的光纤线的制造方法，其特征在于，当将所述光纤线为最大线速Vmax时所述氦气的流量设为&，将所述光纤线为稳定抽线速度V。mtCTW所述氦气的流量设为X2，将所述光纤线为最低线速Vmin时所述氦气的流量设为 X3,将所述光纤线的线速设为V，将所述氦气的流量设为X时，所述Vmax、所述v。mtCT、所述vmin、 所述V、所述&、所述&、所述&以及所述X满足下述公式(1)或者0)，其中，所述&、所述 &、所述&、所述X的单位是SLM、即每分钟标准立升，所述Vmax、所述V。mtCT、所述Vmin、所述V 的单位是m/min，[数式1]F 一. jr .￥ ^F Jfχ ^ —,.. r + 嘱 I-^hsmiiL(v<v<v 、mr mBm ^mmi” mm. mmm.χr+.^sizifeL·. (,, <F<r ) mP
5.根据权利要求1所述的光纤线的制造方法，其特征在于，使氦气、二氧化碳或者氮气流入到所述冷却装置的上部，并分别独立地控制各气体的流量。
6.根据权利要求5所述的光纤线的制造方法，其特征在于，当所述光纤线的线速V的变化为Vmin2 < Vfflin < Vcenter < Vfflax < Vfflax2时，在Vmin2 < V < Vfflin的范围中，根据所述涂涂敷层直径信号来独立地反馈控制流入到所述冷却装置的上部的所述二氧化碳或者所述氮气，在Vmax < V < Vfflax2的范围中，根据所述线速信号来独立地控制流入到所述冷却装置的上部的所述氦气。
全文摘要
在本发明的光纤线的制造方法中，通过将冷却装置与涂敷装置之间气密连接，并利用所述涂敷装置内的树脂的弯液面来阻挡在所述冷却装置内流动的冷却气体向所述涂敷装置侧的流动，来使所述冷却装置内部的所述冷却气体的气流成为上方气流而从所述冷却装置的上端排出到外部，在对光纤裸线强制冷却的工序中，向所述冷却装置的下部流入氦气作为冷却气体，从比流入所述氦气的位置靠下方侧，与所述氦气分离地流入二氧化碳作为冷却气体，分别独立地控制所述氦气的流量和所述二氧化碳的流量。
文档编号G02B6/44GK102245522SQ20098015037
公开日2011年11月16日 申请日期2009年12月21日 优先权日2008年12月19日
发明者冈田健志 申请人:株式会社藤仓