JP2023007731A - 光ファイバの製造方法および製造装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光ファイバの製造において、照射出力を低く設定したときでも、硬化性樹脂組成物の硬化効率を向上させることができる。【解決手段】コアおよびクラッドを含むガラスファイバの外周を被覆するように光重合開始剤を含む硬化性樹脂組成物を塗布する工程と、硬化性樹脂組成物に紫外線を照射して硬化性樹脂組成物を硬化させることにより被覆層を形成する工程と、を有し、被覆層を形成する工程では、非照射期間を2回以上設け、紫外線の照射を3回以上に分けて間欠的に行い、非照射期間の時間の合計が0.010秒以上とする、光ファイバの製造方法。【選択図】図2

Description

本開示は、光ファイバの製造方法および製造装置に関する。
ガラスファイバは、石英ガラスを主成分とするプリフォームを線引きして得られ、コアおよびクラッドから構成される。ガラスファイバの外周には、ガラスファイバの保護のために樹脂からなる被覆層が設けられ、光ファイバが作製される。被覆層は、例えば、プライマリ層とセカンダリ層とを積層させて構成される。被覆層の形成材料としては、光重合開始剤を含む硬化性樹脂組成物が用いられる。被覆層は、硬化性樹脂組成物に紫外線を照射して硬化させることにより形成される(例えば特許文献1を参照)。
特開2019-064853号公報
光ファイバの製造においてはコスト削減が求められている。この削減方法として、例えば、紫外線の照射出力を低下させて、消費電力を低減させることが考えられる。
しかし、照射出力を低下させると、硬化性樹脂組成物の硬化が不十分となり、被覆層において、ガラスファイバを保護するのに要求される特性を満たすことができないことがある。
本開示の目的は、光ファイバの製造において、照射出力を低く設定したときでも、硬化性樹脂組成物の硬化効率を向上させる技術を提供することである。
本開示の一態様によれば、
コアおよびクラッドを含むガラスファイバの外周を被覆するように光重合開始剤を含む硬化性樹脂組成物を塗布する工程と、
前記硬化性樹脂組成物に紫外線を照射して前記硬化性樹脂組成物を硬化させることにより被覆層を形成する工程と、を有し、
前記被覆層を形成する工程では、非照射期間を2回以上設け、前記紫外線の照射を3回以上に分けて間欠的に行い、前記非照射期間の時間の合計が0.010秒以上とする、
光ファイバの製造方法が提供される。
本開示の他の態様によれば、
コアおよびクラッドを含むガラスファイバの外周を被覆するように光重合開始剤を含む硬化性樹脂組成物を塗布する工程と、
前記硬化性樹脂組成物に紫外線を照射して前記硬化性樹脂組成物を硬化させることにより被覆層を形成する工程と、を有し、
前記被覆層を形成する工程では、非照射期間を1回設け、前記紫外線の照射を2回に分けて間欠的に行い、前記非照射期間の時間が0.080秒以上とする、
光ファイバの製造方法が提供される。
本開示の他の態様によれば、
コアおよびクラッドを含むガラスファイバの外周に被覆層が被覆される光ファイバの製造装置であって、
走行する前記ガラスファイバの外周に、光重合開始剤を含む硬化性樹脂組成物を塗布する塗布部と、
前記ガラスファイバの外周を被覆するように塗布された前記硬化性樹脂組成物に紫外線を照射し、前記硬化性樹脂組成物を硬化させて被覆層に形成するための複数の紫外線照射部と、を備え、
前記複数の紫外線照射部が、前記硬化性樹脂組成物を硬化させるまでの間に、前記紫外線を照射しない非照射期間を少なくとも2回以上有し、前記紫外線の照射を3回以上に分けて間欠的に行うように構成される、
光ファイバの製造装置が提供される。
本開示によれば、光ファイバの製造において、照射出力を低く設定したときでも、硬化性樹脂組成物の硬化効率を向上させることができる。
図1は、本開示の一実施形態に係る光ファイバの概略構成を示す断面図である。 図2は、本開示の一実施形態に係る光ファイバの製造装置の概略図である。 図3は、光重合開始剤の含有量とプライマリ層のヤング率との相関を説明するための図である。
[本開示の実施形態の説明]
<発明者等の得た知見>
まず、発明者等の得た知見について概略を説明する。
硬化性樹脂組成物の硬化は、紫外線の照射により光重合開始剤から生成するラジカル(開始ラジカル)が樹脂分子と反応し、ラジカル化された樹脂分子(ポリマラジカル)同士が反応して樹脂の分子鎖が伸長することにより進む。これまで、このラジカル反応を連続的に行うことから、紫外線を連続的に照射することが一般的であった。
しかし、紫外線を連続照射する場合、上記硬化反応が効率よく進まないことがあった。連続照射では、光重合開始剤から生成した開始ラジカルと、新たに生成する開始ラジカルとが再結合したり、生成したポリマラジカルと、新たに生成する開始ラジカルとが再結合したりすることで、ポリマラジカル同士の反応が進まず、硬化反応が停止してしまうと考えられる。
このことから、本発明者等は、紫外線を連続的に照射するのではなく、紫外線を照射したら、照射を一時的に停止した後に再度照射するといったような間欠照射がよいことを見出した。
本開示は、発明者等が見出した上述の知見に基づくものである。
なお、以下の説明では、開始ラジカルやポリマラジカルを単にラジカルとする。
<本開示の実施態様>
次に、本開示の実施態様を列記して説明する。
[1]本開示の一態様に係る光ファイバの製造方法は、
コアおよびクラッドを含むガラスファイバの外周を被覆するように光重合開始剤を含む硬化性樹脂組成物を塗布する工程と、
前記硬化性樹脂組成物に紫外線を照射して前記硬化性樹脂組成物を硬化させることにより被覆層を形成する工程と、を有し、
前記被覆層を形成する工程では、非照射期間を2回以上設け、前記紫外線の照射を3回以上に分けて間欠的に行い、前記非照射期間の時間の合計が0.010秒以上とする。
この構成によれば、非照射期間の回数を増やし、紫外線を分けて照射する回数を増やすことで、硬化性樹脂組成物を効率よく硬化させることができる。
[2]本開示の一態様に係る光ファイバの製造方法は、
コアおよびクラッドを含むガラスファイバの外周を被覆するように光重合開始剤を含む硬化性樹脂組成物を塗布する工程と、
前記硬化性樹脂組成物に紫外線を照射して前記硬化性樹脂組成物を硬化させることにより被覆層を形成する工程と、を有し、
前記被覆層を形成する工程では、非照射期間を1回設け、前記紫外線の照射を2回に分けて間欠的に行い、前記非照射期間の時間が0.080秒以上とする。
この構成によれば、非照射期間を1回とした場合でも、非照射期間を所定の時間とすることで、硬化性樹脂組成物を効率よく硬化させることができる。
[3]上記[1]または[2]に記載の光ファイバの製造方法において、
前記硬化性樹脂組成物を塗布する工程では、光重合開始剤を含む第1の硬化性樹脂組成物の上に、光重合開始剤を含む第2の硬化性樹脂組成物を積層するように塗布して、
前記被覆層を形成する工程では、前記被覆層を、プライマリ層上にセカンダリ層が積層させた2層構造で形成し、
前記第1の硬化性樹脂組成物は、前記光重合開始剤を0.5質量%以上3.5質量%以下含有する。
この構成によれば、プライマリ層において上記の範囲の光重合開始剤の含有量で、十分に硬化性樹脂組成物を硬化させることができる。
[4]上記[3]に記載の光ファイバの製造方法において、
前記プライマリ層の23℃でのヤング率が0.40MPa以上である。
この構成によれば、プライマリ層においてボイドの発生を抑制することができる。
[5]本開示の他の態様に係る光ファイバの製造装置は、
コアおよびクラッドを含むガラスファイバの外周に被覆層が被覆される光ファイバの製造装置であって、
走行する前記ガラスファイバの外周に、光重合開始剤を含む硬化性樹脂組成物を塗布する塗布部と、
前記ガラスファイバの外周を被覆するように塗布された前記硬化性樹脂組成物に紫外線を照射し、前記硬化性樹脂組成物を硬化させて被覆層に形成するための複数の紫外線照射部と、を備え、
前記複数の紫外線照射部が、前記硬化性樹脂組成物を硬化させるまでの間に、前記紫外線を照射しない非照射期間を少なくとも2回以上有し、前記紫外線の照射を3回以上に分けて間欠的に行うように構成される。
この構成によれば、硬化性樹脂組成物を十分に硬化させることができる。
[6]上記[5]に記載の光ファイバの製造装置において、
前記複数の紫外線照射部は、前記ガラスファイバの走行方向に沿って所定の距離をおいて配置されており、
隣接する前記紫外線照射部の間隔と、前記ガラスファイバの走行速度とが、前記硬化性樹脂組成物に前記紫外線を間欠的に照射できるように調整される。
この構成によれば、紫外線の非照射期間の回数やその合計時間を適宜変更することができる。
[7]上記[5]に記載の光ファイバの製造装置において、
前記複数の紫外線照射部のうちの少なくとも1つが、紫外線発光ダイオードであって、パルス変調点灯により前記紫外線を間欠的に照射できるように構成される。
この構成によれば、紫外線照射部の間隔が不要となり、製造装置の省スペース化が可能となる。
[本開示の実施形態の詳細]
次に、本開示の一実施形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
<本開示の一実施形態>
(光ファイバの概略構成)
まず、本実施形態で作製する光ファイバについて図1を用いて説明する。図1は、本開示の一実施形態に係る光ファイバの概略構成を示す断面図である。
図1に示すように、光ファイバ1は、コア11およびクラッド12を有するガラスファイバ13と、ガラスファイバ13の外周を被覆するように設けられ、プライマリ14a層の上にセカンダリ層14bが積層された被覆層14と、を備えて構成される。
(光ファイバの製造装置)
次に、光ファイバの製造装置について図2を用いて説明する。図2は、本開示の一実施形態に係る光ファイバの製造装置の概略図である。
図2に示すように、光ファイバの製造装置100は、少なくとも、加熱炉110、塗布部120、紫外線照射部130、ガイドローラ140およびドラム150を備えて構成される。
紫外線照射部130は、ガラスファイバ13の走行方向において塗布部120の下流側に配置され、ガラスファイバ13の表面を被覆する組成物に紫外線を照射するものである。紫外線の照射により組成物が硬化して被覆層14が形成され、光ファイバ1が得られる。本実施形態では、走行方向に沿って複数の紫外線照射部130が所定の距離をおいて配置される。後述するように、隣接する紫外線照射部130の間隔は、例えばガラスファイバ13の走行速度に応じて調整される。紫外線照射部130としては、例えば紫外線ランプや紫外線発光ダイオード(UVLED)などを用いることができる。消費電力を低減する観点からはUVLEDが好ましい。なお、図2では、紫外線照射部130の設置数が4の場合を示すが、その数は2以上であれば特に限定されない。
なお、加熱炉110、塗布部120、ガイドローラ140およびドラム150については従来公知の構成とするとよい。
(光ファイバの製造方法)
続いて、上述した製造装置100を用いて光ファイバ1を製造する方法について説明する。
まず、加熱炉110に光ファイバ母材20を配置し、加熱・溶融するとともに、線引きすることによりガラスファイバ13を形成する。線引きで形成されるガラスファイバ13は、コア11とコア11の周囲を被覆するクラッド12とを備えて構成される。
続いて、線引きされたガラスファイバ13を、必要に応じて冷却した後、デュアルダイ構造を有する塗布部120へ導入する。塗布部120には、プライマリ層14aを形成するための第1の硬化性樹脂組成物(第1の組成物)と、セカンダリ層14bを形成するための第2の硬化性樹脂組成物(第2の組成物)が収容されている。この塗布部120にガラスファイバ13を通過させることにより、ガラスファイバ13の外周に第1の組成物および第2の組成物をこの順に積層させて同時に塗布する。
第1および第2の組成物は、少なくとも樹脂成分および光重合開始剤を含む液状の組成物である。第1および第2の組成物は、プライマリ層14aおよびセカンダリ層14bのそれぞれに要求されるヤング率に応じて、樹脂成分や光重合開始剤の種類を適宜選択するとよい。
樹脂成分としては、従来公知のものを用いることができ、例えば、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーやモノマーを用いることができる。
ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、ポリオール、ポリイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させたものが挙げられる。ポリオールとしては、ポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ビスフェノールA・エチレンオキサイド付加ジオールなどが挙げられる。ポリイソシアネートとしては、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン4,4’-ジイソシアナートなどが挙げられる。水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシブチルアクリレート、1,6-ヘキサンジオールモノアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレートなどが挙げられる。
モノマーとしては、従来公知のものを用いることができ、重合性基を1つ有する単官能モノマー、重合性基を2つ以上有する多官能モノマーを用いることができる。モノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
光重合開始剤としては、公知のラジカル光重合開始剤の中から適宜選択して使用することができる。例えば、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(Irgacure 184、BASF社製)、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、2,4,4-トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、2,4,4-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィノキサイド、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノ-プロパン-1-オン(Irgacure 907、BASF 社製)、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド(Irgacure TPO、BASF社製)、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド(Irgacure819、BASF社製)等が挙げられる。光重合剤開始剤としては、これらのうち1種を単独で用いてよく、2種以上を併用してもよい。
光重合開始剤の含有量は、特に限定されないが、本実施形態では、ラジカルの再結合を抑制できるので、含有量を少なくした場合であっても被覆層14において十分なヤング率を得ることができる。例えば、プライマリ層14aまたはセカンダリ層14bを形成するための第1の組成物や第2の組成物では、光重合開始剤の含有量は0.5質量%以上3.5質量%以下であることが好ましい。詳細を後述するように、プライマリ層14aにおいて、23℃でのヤング率を0.40MPa以上とする観点からは、光重合開始剤の含有量は0.5質量%以上1.5質量%とすることがより好ましい。また、ヤング率をこのように、光重合開始剤の含有量を少なくしながらも、所望の高い硬化度を得ることができる。また、光重合開始剤の含有量を低減することにより、製造コストを低減することができる。
第1および第2の組成物は、必要に応じて、上述した成分以外の他の添加剤を含んでもよい。その他の添加剤としては、例えばシランカップリング剤、光酸発生剤、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤などを用いることができる。
第1の組成物および第2の組成物それぞれの塗布厚は、光ファイバ1におけるプライマリ層14aおよびセカンダリ層14bに要求される厚さに応じて適宜変更するとよい。
続いて、表面に組成物が塗布されたガラスファイバ13を走行させて、塗布部120から複数の紫外線照射部130に導入する。本実施形態では、ガラスファイバ13が、その走行方向に沿って所定の距離をおいて配置される複数の紫外線照射部130を通過することにより、ガラスファイバ13の表面に塗布される組成物に紫外線を照射し、組成物を硬化させる。これにより、光ファイバ1を得る。
本実施形態では、紫外線の照射に際し、紫外線により生成するラジカルの再結合を抑制するような、紫外線を照射しない非照射期間を1回以上設け、紫外線の照射を2回以上に分けて間欠的に行う。具体的には、ガラスファイバ13が複数の紫外線照射部130を通過するまでの間に、紫外線照射部130では照射を行う一方、隣接する紫外線照射部130の間では非照射として、紫外線の照射と非照射とを交互に繰り返し、組成物に紫外線が連続して照射されないようにする。図2では、4つの紫外線照射部130での照射の間に、3つの非照射期間を設けることになる。
このように、硬化性樹脂組成物を硬化させる際に、紫外線の非照射期間を設け、紫外線を間欠的に照射することにより、生成したラジカルと、新たに生成するラジカルとの再結合を抑制し、硬化性樹脂組成物での硬化反応を効率よく進めることができる。そのため、紫外線の照射出力(例えば光源を点灯するための消費電力)を低減した場合であっても、紫外線の照射と非照射とを交互に繰り返すことで、被覆層14において高い硬化度を実現することができる。
非照射期間の時間は、1つの紫外線照射部で照射されてから、隣接する紫外線照射部で照射されるまでの時間を示す。非照射期間が2回以上の場合、これらを合計した時間となる。非照射期間の時間は、隣り合う紫外線照射部130の間隔とガラスファイバ13の走行速度とを適宜変更することにより調整することができる。例えば、走行速度に応じて紫外線照射部130の間隔を広げたり、紫外線照射部130の間隔に応じて走行速度を低くしたりすることで、非照射期間の時間を調整することができる。
非照射期間の時間は、照射により生成したラジカルと、隣接する紫外線照射部130での照射により新たに生成するラジカルとの再結合を抑制できれば特に限定されない。例えば、組成物が硬化するまでの間に非照射期間を2回以上設け、紫外線照射を3回以上に分けて行う場合であれば、非照射期間の時間の合計を0.010秒以上とすることが好ましく、0.026秒以上とすることがより好ましい。上限は特に限定されないが、製造効率の観点からは、例えば3秒以下とすることが好ましい。また例えば、組成物が硬化するまでの間に非照射期間を1回設け、紫外線照射を2回に分けて行う場合であれば、非照射期間の時間を0.080秒以上とすることが好ましい。上限は特に限定されないが、製造効率の観点からは、例えば3秒以下とすることが好ましい。非照射期間を上記範囲とすることにより、紫外線の照射出力を低減した場合であっても、硬化性樹脂組成物を十分に硬化させることができる。また、非照射期間を設ける回数を増やすことにより、ラジカル再結合による反応阻害をより確実に抑制でき、硬化性樹脂組成物を十分に硬化させることができる。
複数の紫外線照射部130による照射時間の合計は、プライマリ層14aおよびセカンダリ層14bを高い硬化度で硬化できれば特に限定されない。例えば、照射時間の合計は0.015秒以上0.12秒以下であることが好ましい。また、ラジカルの再結合を抑制しつつ、製造効率を高く維持する観点からは、照射時間の合計と非照射期間の時間の合計との比率を1:8~8:1とすることが好ましい。
最後に、紫外線照射部130を通過し作製された光ファイバ1をガイドローラ140を介してドラム150に巻き取る。
得られる光ファイバ1において、プライマリ層14aおよびセカンダリ層14bは、紫外線の間欠照射により高い硬化度で形成されているので、高いヤング率を有する。具体的には、プライマリ層14aのヤング率は0.40MPa以上、セカンダリ層14bのヤング率は850MPa以上となることが好ましい。プライマリ層14aのヤング率を上記範囲とすることにより、光ファイバ1にヒートサイクルが加わった場合でもプライマリ層14aでのボイドを抑制できる。これにより、光ファイバ1において、ヒートサイクルによる伝送損失を抑制し、高い伝送特性を維持することができる。なお、ボイドとは、ヒートサイクルによってプライマリ層14aがガラスファイバ13から剥離して形成される空隙を示す。
<本開示の他の実施形態>
以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
上述した実施形態では、紫外線の非照射期間を設けるために、紫外線照射部130の間隔とガラスファイバ13の走行速度を調整する場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数の紫外線照射部130のうちの少なくとも1つをUVLEDとし、パルス変調点灯により間欠照射してもよい。パルス変調点灯によれば、紫外線照射部130に非照射のための間隔が不要となり設備スペースが小さい。
また、上述した実施形態では、被覆層14をプライマリ層14aとセカンダリ層14bの2層構造としたが、本発明はこれに限定されず、被覆層14を1層で構成してもよい。
次に、本開示に係る実施例を説明する。これらの実施例は本開示の一例であって、本開示はこれらの実施例により限定されない。
本実施例では、図1に示す被覆層がプライマリ層およびセカンダリ層の2層構造を有する光ファイバを非照射期間の回数やその合計時間を変更して製造した。
<光ファイバの作成>
まず、プライマリ層を形成するための第1の硬化性樹脂組成物およびセカンダリ層を形成するための第2の硬化性樹脂組成物は、ウレタンメタクリレートを主成分とし、光重合開始剤を1.0質量%含有するものを準備した。
続いて、光ファイバ母材を加熱炉にて加熱・溶融し、線引きすることにより、直径が125μmのガラスファイバを形成した。
このガラスファイバを走行させて、デュアルダイ構造を有する塗布部に導入し、ガラスファイバの表面に第1の硬化性樹脂組成物、第2の硬化性樹脂組成物の順に積層させて塗布した。
続いて、硬化性樹脂組成物が塗布されたガラスファイバを、その走行方向に沿って配置される複数の紫外線照射機(UVLED)に導入して通過させ、硬化性樹脂組成物に紫外線を照射した。この照射の際、サンプル1~10では、ガラスファイバの走行速度、UVLEDの設置数や隣接するUVLEDの間隔を適宜調整することにより、下記表1に示すように非照射期間の回数やその合計時間を変更した。そして、紫外線の照射により硬化性樹脂組成物を硬化させ、サンプル1~10の光ファイバを作製した。光ファイバにおいて、プライマリ層の厚さは20μm、セカンダリ層の厚さは12.5μm、これらから構成される被覆層の厚さは32.5μmであった。なお、各UVLEDにおいて、照射する紫外線の出力(エネルギー量)は90%とした。また、各サンプルでは、紫外線の照射時間の合計が0.03秒で同一となるように、非照射期間を設けた。
Figure 2023007731000002
<評価>
得られた光ファイバについて、プライマリ層およびセカンダリ層のヤング率と、ヒートサイクルを加えたときの耐性(ヒートサイクル特性)を評価した。以下、各評価方法について説明する。
(ヤング率)
プライマリ層およびセカンダリ層の各ヤング率は以下のように測定した。
プライマリ層については、23℃でのPullout Modulus試験によって測定した。具体的には、まず、光ファイバの被覆層にカミソリ等で切れ目を入れて被覆層を切り、被覆層(プライマリ層およびセカンダリ層)を固定してガラスファイバを引き抜いた。続いて、ガラスファイバが引き抜かれる前にプライマリ層が弾性変形する量とガラスファイバを引っ張った力からプライマリ層の応力とからプライマリ層の23℃でのヤング率を求めた。
セカンダリ層については、光ファイバをアセトン及びエタノールの混合溶剤に浸漬し、被覆層のみを筒状に抜き出した。続いて、真空乾燥により溶剤を除いた後、23℃の恒温室にて、引張試験(引張速度は1mm/min)を行った。そして、2.5%歪の割線式により被覆層のヤング率を求めた。なお、これにより求められるヤング率は、実質的にセカンダリ層のヤング率と考えることができる。
(ヒートサイクル特性)
作製した光ファイバを、-40℃から23℃の間(各温度で1時間保持、遷移時間は60分間)で50サイクル熱をかけ、23℃および-40℃のそれぞれの温度条件下で、波長1550nmの信号光の伝送特性を測定し、23℃と-40℃とでの伝送損失を求めた。-40℃での伝送損失から23℃での伝送損失を引いた伝送損失差が0dB/km未満(-40℃の方が伝送損失が小さい)のものをA、0dB/km以上0.01dB/km未満のものをB、0.01dB/km以上のものをCと評価した。本実施例では、評価がB以上であれば、伝送損失が少なく、ヒートサイクル耐性に優れるものと評価した。
<評価結果>
各評価の結果を表1に示す。
表1に示すように、サンプル1~6では、ラジカルの再結合を抑制できるような非照射期間を設けて間欠的に紫外線を照射したため、硬化性樹脂組成物を効率よく硬化させることができ、プライマリ層のヤング率を0.40MPa以上、セカンダリ層のヤング率を850MPa以上と高くできることが確認された。また、高いヤング率を得られたことから、ヒートサイクル試験においても伝送損失が少なく、ヒートサイクル耐性が高いことが確認された。
これに対して、サンプル7では、非照射期間を設けずに、硬化性樹脂組成物に紫外線を連続的に照射したため、プライマリ層およびセカンダリ層のヤング率がサンプル1~6よりも低く、またヒートサイクル耐性が低くなることが確認された。これは、照射中にラジカルの再結合が生じ、硬化反応が効率よく進まなかったためと推測される。
また、サンプル8~10では、非照射期間を設けたものの、ラジカルの再結合を抑制できるような十分な時間を確保しなかったため、サンプル7と同様にヤング率が低く、ヒートサイクル耐性も低くなることが確認された。
また、サンプル1、2、8を比較したときに、非照射期間を2回以上とする場合、硬化反応を効率よく進める観点からは、その合計時間を0.010秒以上とすることが好ましく、0.020秒以上とすることがより好ましいことが確認できた。一方、サンプル6、10を比較したときに、非照射期間を1回とする場合でも、その時間を0.080秒以上とすることで、硬化反応を効率よく進めることができ、高いヤング率を得られることが確認された。非照射期間の回数が2回以上の場合、1回の場合よりも非照射の時間を短縮できるのは、非照射期間の回数を増やすことで、ラジカルの再結合を抑制する回数を増やすことができ、硬化反応をより効率よくできるためと推測される。
また、サンプル2~4を比較したときに、非照射期間の合計時間が同一でも、非照射期間の回数を増やすことにより、硬化反応をより効率よくできることが確認された。
また、サンプル1~6によれば、プライマリ層において光重合開始剤の含有量を1質量%と少なくしながらも、プライマリ層のヤング率を0.4MPa以上にできることが確認された。
ここで、光重合開始剤の含有量とプライマリ層のヤング率との相関について、図3を用いて説明する。図3は、光重合開始剤の含有量とプライマリ層のヤング率との相関を説明するための図である。図3中、実線、一点鎖線および破線は、上記サンプル1において、以下の照射条件で、プライマリ層における光重合開始剤の含有量を変更したときの、プライマリ層のヤング率の変動を示す。実線は、非照射期間の回数を2回、非照射期間の合計時間を0.01秒、照射時間の合計を0.03秒としたときの相関を示す。一点鎖線は、非照射期間の回数を1回、非照射期間の時間を0.08秒、照射時間を0.03秒としたときの相関を示す。破線は、非照射期間を設けずに、照射時間0.03秒で連続照射したときの相関を示す。
図3に示すように、連続照射の場合、例えばプライマリ層のヤング率を0.4MPa以上とするには、光開始重合剤の含有量を4.0質量%以上とする必要がある。これに対して、非照射期間を設けた間欠照射の場合、光重合開始剤の含有量が0.5質量%以上3.5質量%以下としても、ヤング率を0.4MPa以上にできることが確認された。また、含有量が1.5質量%以上3.5質量%の場合に、ヤング率を0.45MPa以上とさらに高くできることが確認された。このことから、非照射期間を設けることにより、ラジカルの再結合を抑制し、硬化反応を効率よく進めることができるので、光重合開始剤の含有量を少なくした場合でも十分なヤング率を得られることが確認された。
以上のように、光ファイバの製造において、硬化性樹脂組成物に対して、紫外線を照射しない非照射期間を設け、間欠的に紫外線を照射することにより、ラジカルの再結合を抑制でき、紫外線の出力を低く設定した場合でも、被覆層において所望の高い硬化度を実現することができる。
1 光ファイバ
11 コア
12 クラッド
13 ガラスファイバ
14 被覆層
14a プライマリ層
14b セカンダリ層
20 光ファイバ母材
100 製造装置
110 加熱炉
120 塗布部
130 紫外線照射部
140 ガイドローラ
150 ドラム

Claims (7)

  1. コアおよびクラッドを含むガラスファイバの外周を被覆するように光重合開始剤を含む硬化性樹脂組成物を塗布する工程と、
    前記硬化性樹脂組成物に紫外線を照射して前記硬化性樹脂組成物を硬化させることにより被覆層を形成する工程と、を有し、
    前記被覆層を形成する工程では、非照射期間を2回以上設け、前記紫外線の照射を3回以上に分けて間欠的に行い、前記非照射期間の時間の合計が0.010秒以上とする、光ファイバの製造方法。
  2. コアおよびクラッドを含むガラスファイバの外周を被覆するように光重合開始剤を含む硬化性樹脂組成物を塗布する工程と、
    前記硬化性樹脂組成物に紫外線を照射して前記硬化性樹脂組成物を硬化させることにより被覆層を形成する工程と、を有し、
    前記被覆層を形成する工程では、非照射期間を1回設け、前記紫外線の照射を2回に分けて間欠的に行い、前記非照射期間の時間が0.080秒以上とする、光ファイバの製造方法。
  3. 前記硬化性樹脂組成物を塗布する工程では、光重合開始剤を含む第1の硬化性樹脂組成物の上に、光重合開始剤を含む第2の硬化性樹脂組成物を積層するように塗布して、
    前記被覆層を形成する工程では、前記被覆層を、プライマリ層上にセカンダリ層が積層させた2層構造で形成し、
    前記第1の硬化性樹脂組成物は、前記光重合開始剤を0.5質量%以上3.5質量%以下含有する、
    請求項1または請求項2に記載の光ファイバの製造方法。
  4. 前記プライマリ層の23℃でのヤング率が0.40MPa以上である、
    請求項3に記載の光ファイバの製造方法。
  5. コアおよびクラッドを含むガラスファイバの外周に被覆層が被覆される光ファイバの製造装置であって、
    走行する前記ガラスファイバの外周に、光重合開始剤を含む硬化性樹脂組成物を塗布する塗布部と、
    前記ガラスファイバの外周を被覆するように塗布された前記硬化性樹脂組成物に紫外線を照射し、前記硬化性樹脂組成物を硬化させて被覆層に形成するための複数の紫外線照射部と、を備え、
    前記複数の紫外線照射部が、前記硬化性樹脂組成物を硬化させるまでの間に、前記紫外線を照射しない非照射期間を少なくとも2回以上有し、前記紫外線の照射を3回以上に分けて間欠的に行うように構成される、
    光ファイバの製造装置。
  6. 前記複数の紫外線照射部は、前記ガラスファイバの走行方向に沿って所定の距離をおいて配置されており、
    隣接する前記紫外線照射部の間隔と、前記ガラスファイバの走行速度とが、前記硬化性樹脂組成物に前記紫外線を間欠的に照射できるように調整される、
    請求項5に記載の光ファイバの製造装置。
  7. 前記複数の紫外線照射部のうちの少なくとも1つが、紫外線発光ダイオードであって、パルス変調点灯により前記紫外線を間欠的に照射できるように構成される、
    請求項5に記載の光ファイバの製造装置。
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