JPH0442841A - 光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、その表面に炭素被膜が形成された光ファイ
バの製造方法に関し、光ファイバ裸線表面に炭素被膜を
形成する際に、光ファイバ裸線表面と反応管壁とを所定
温度に調整することによって、より優れた耐水素特性を
有する光ファイバを高い線引き速度で得られるようにし
たものである。

［従来技術およびその課題］ 石英系ファイバは、水素と接触するとファイバ内に拡散
した水素分子の分子振動に起因する吸収損失が増大する
。さらにドーパントとして含有されているＰ２Ｏ５、Ｑ
ｅ０２、Ｂ、０３なとが水素と反応しＯＨ基としてファ
イバガラス中に取り込まれるため、ＯＨ基の吸収による
伝送損失も増大してしまう問題がある。

このような弊害に対処するにめ、水素吸収能を有する液
状の組成物を光ケーブル内に充填すること（特願昭６１
−２５１８０８号）か考えられているか、その効果が不
十分であるうえ、構造が複雑となって経済的にも問題が
ある。

このような問題を解決するため、化学気相成長法によっ
て先ファイバ表面に炭素被膜を形成し、これによって光
ファイバの耐水素特性を向上させうろことが発表されて
いる。

ところが上記製造方法では、光ファイバ裸線表面に形成
される炭素被膜の析出速度が小さく、またその膜質も緻
密でないので、十分な耐水素特性を得るには、光ファイ
バの１００ｍ／分以下の線引き速度に保たなければなら
なく、その生産性において問題があっ１こ。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、耐水素特
性に優れた光ファイバを高速で線引き可能な製造方法を
提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、表面に炭素被膜が形成された光ファイバ
の耐水素特性および紡糸速度の向上について鋭意研究を
重ねた結果、加熱された光ファイバ裸線に原料ガスを反
応管内にて接触させて炭素被膜を形成するにあたって、
光ファイバ裸線の表面温度と反応管の壁温度とを調整す
ることにより、光ファイバの耐水素特性および線引き速
度を格段に向上できることを見出した。

すなわちこの発明の製造方法は、表面温度が７００℃以
上１１００℃未満に加熱された光ファイバ裸線と原料ガ
スとを反応管内において、反応管の壁温度を４００℃以
下として接触させ、原料ガスを熱分解して光ファイバ裸
線表面に炭素被膜を形成することを解決手段とした。

以下、この発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の光ファイバの製造方法に好適に用い
られる光ファイバ製造装置の一例を示したものである。

第１図中、符号１は光ファイバ裸線である。光ファイバ
裸線１は、光ファイバ母材２を光ファイバ紡糸炉３内で
加熱紡糸したものである。この光ファイバ裸線ｌは、紡
糸炉直下に設けられたＣＶＤ反応炉４へ冷却されること
なく導かれるようになっている。

このＣＶＤ反応炉４は、加熱された光ファイバ裸線ｌと
原料ガスとを接触させて、先ファイバ裸線１の表面温度
により原料ガスを熱分解させて、光ファイバ裸線１表面
に炭素被膜を形成するためのものである。このＣＶＤ反
応炉４は概略円筒状の反応管５と、この反応管５の壁温
度を調整する調温装置６とから概略構成される。

調温装置６は、反応管５の壁温度を４００℃以下に保つ
ためのものであって、たとえば水や不活性ガス等の冷媒
を流動せしめた冷却管を巻回したもの等からなり、コン
トロール部７を介して反応管５と接続されている。この
コントロール部７は、さらに反応管５の壁温度を測定す
る非接触温度計等からなる測温部（図示せず）と接続さ
れており、その測定結果に上り調温装置６の冷媒供給量
等を調整できるようになっている。

光ファイバ裸線１の表面温度の調整には、紡糸予熱を利
用することかできる。すなわち紡糸された光ファイバ裸
線ｌの表面温度が７００℃以上１１００℃未満となる位
置にＣＶＤ反応炉４を設置する。これは光ファイバ裸線
ｌの紡糸速度等によって適宜選択されるものであるが、
たとえば光ファイバ裸線ｌを３００ｍ／分の速度で紡糸
する場合には、光ファイバ母材２のネックダウン部から
約３０ｍｍ程度の位置とする。

また反応管５の上部には、原料ガスを供給するための原
料ガス供給管８が、下部には未反応ガスや余剰の炭素微
粒子等を排気する排気管９が、それぞれ取り付けられて
いる。さらに反応管５の上段と下段には、反応管５内を
７−ルするためのガスシール機構１０が連設されている
。

さらにこのＣＶＤ反応炉４の下段には、樹脂液塗布装置
１１と硬化装置１２とか設けられており、炭素被膜上に
樹脂製の保護被膜を形成できるようになっている。

上記製造装置を用いて、この発明の製造方法に沿って光
ファイバを製造するには、以下の工程による。

光ファイバ母材２を光ファイバ紡糸炉３内で加熱紡糸す
ると共に、光ファイバ紡糸炉３の下段に設けられたＣ　
Ｖ　Ｄ反応炉４、樹脂液塗布装置１１、硬化装置１２内
へ順次挿通し、これらの中心軸上を走行するように供給
する。なおこの際に、光ファイバ裸線ｌの表面温度が反
応管５内において７００℃以上１１００℃未満となるよ
うにＣＶＤ反応炉４の位置を設定すると共に、光ファイ
バ裸線ｌの紡糸速度、すなわち線引き速度を設定する。

光ファイバ裸線ｌの表面温度は高温である方が原料ガス
の熱分解を促進するので好ましいが、ｌ１００℃以上と
なると石英の軟化点に近くなり、光ファイバ裸線ｌの断
線が発生するので好ましくない。また光ファイバ裸線１
の表面温度が７００℃未満であると、原料ガスを十分に
熱分解できなく、炭素被膜の膜厚が薄くなり、耐水素特
性が低下する。

ついで原料ガス供給管８より原料ガスを反応管５内へ供
給する。この原料ガスは、熱分解によって炭素被膜を形
成可能な炭素化合物であれば特に限定されるものではな
く、少なくとも原料化合物と、それを希釈し移送するキ
ャリアガスとが混合されてなるものである。原料化合物
の具体例としては、メタン、エタン、プロパン、ベンゼ
ン、トルエン等のほか、これら化合物の水素原子を塩素
原子に置換したクロロメタン、クロロベンゼンなどを挙
げることができる。またキャリアガスとしてはヘリウム
ガス、アルゴンガス、水素ガス、窒素ガスなど公知の種
々のものを利用できる。

そしてこの際に、反応管５の壁温度を４００℃以下に保
つように、８温装置６を駆動する。反応管５の壁温度が
低温である程、耐水素特性と紡糸速度の向上を図れるの
で、５０℃以下が特に好ましく、４００℃を上限とする
。反応管５の壁温度が４００℃を越えると、原料ガスが
熱分解して発生した炭素微粒子が反応管５内に付着して
、光ファイバ裸線１表面への炭素被膜の析出速度が低下
するためである。また気相領域で成長した炭素の粗大粒
子が光ファイバ裸線１表面に付着しやすくなり、得られ
る光ファイバの耐水素特性を低下させるためである。

このようにして炭素被膜が形成された先ファイバ裸線ｌ
を、下段に設けられた樹脂液塗布装置ｌｌ内へ導入する
。樹脂液塗布装置１１内へ挿通された光ファイバ裸線ｌ
は、保護被膜を形成するための紫外線硬化型樹脂液また
は熱硬化型樹脂液が塗布され、ついで塗布された樹脂液
に好適な硬化条件を有する硬化装置１２内で硬化されて
保護被膜が形成されて光ファイバとされる。

このように、加熱された光ファイバ裸線と原料ガスとを
反応管内で接触させて、光ファイバ裸線表面に炭素被膜
を形成する際に、光ファイバ裸線の表面温度を７００℃
以上１１００℃未満とし、反応管の壁温度を４００℃以
下、特に好ましくは５０℃以下とすることにより、炭素
粒子を微細化すると共に、この炭素微粒子の光ファイバ
裸線表面への析出効率を向上できるので、線引き速度を
大きくしても十分な膜厚の炭素被膜を形成することかで
きる。さらに炭素微粒子は、発生後直ちに光ファイバ裸
線表面に析出するので、形成される炭素被膜は緻密なも
のとなり、耐水素特性に非常に優れたものとなる。

［実施例］ （実施例） 光ファイバ紡糸炉の下段に反応管を設置すると共に、こ
の反応管の周囲に水を冷媒とする冷却管を巻回して第１
図に示したと同様の装置とした。

なお、反応管は光ファイバ母材のネックダウン位置から
３０ｍｍのところに設置した。

光ファイバ紡糸炉内にＧｅ０ｚがドープ剤として含浸さ
れたコア部を有する外径３０＋ａｍの単一モード光ファ
イバ母材を設置した。この光ファイバ母材を２０００℃
に加熱して３００ｍ／分の紡糸速度で外径１２５μｍの
単一モードファイバに紡糸した。

ついでこの光ファイバ裸線を反応管内に挿通すると共に
ベンゼンを原料化合物とし、窒素ガスをキャリアガスと
した原料ガスを供給し、この原料ガスを先ファイバ裸線
と接触させることにより熱分解させて、炭素被膜を光フ
ァイバ裸線表面に形成した。なお原料ガスの流星はベン
ゼンガス０２Ｑ／分、窒素ガス０８Ｑ／分とした。排気
管からは一４ｍｍＨｔＯの排気圧で反応管内を排気した
。

そして反応管内に挿通された光ファイバ裸線の表面温度
を、原料ガス供給口と排気管付近の二点で非接触温度計
を用いて測定したところ、９００’Ｃと７５０℃であっ
た。また反応管の壁温度は３゜０℃であった。

このようにして炭素被膜が形成された光ファイバをウレ
タンアクレート樹脂液（ヤング率７０ｋｇ／ｍｍ’、伸
び６０％）が封入された樹脂コート用ダイスポットに挿
入し、ついで紫外線照射ランプを備えた硬化装置により
塗布された樹脂を硬化させて保護被膜を形成し、外径２
５０μｍの光ファイバとした。

（実施例２〜４および比較例１〜４） 原料ガスの種類、光ファイバ裸線の紡糸速度、反応管の
壁温度をそれぞれ第１表に示したように変化させた以外
は上記実施例１と全く同様にして光ファイバを製造した
。

（試験例１） 上記実施例１〜４および比較例１〜４で得られた各光フ
ァイバをそれぞれｌｋｍずつ採取し、波長１．２４μｍ
における伝送損失を測定した。この後、これらを直径１
５０ｍ＋ｎに巻いて束状とし、温度８０℃、水素分圧１
　ａｔｍの水素評価加圧容器内に９６時間放置した。こ
の後、再度波長１．２４μ印における伝送損失を測定し
て、水素による吸収損失の増加を調べた。この結果を第
１表に併せて示した。

（試験例２） 上記実施例１〜４および比較例１〜４で得られた各光フ
ァイバのウレタンアクリレート樹脂被覆層を溶剤で除去
し、光ファイバ裸線表面に形成された炭素被膜の電気抵
抗値をデジタルマルチメータにて測定した。この電気抵
抗値をもって炭素被膜の付着度合を測る方法とした。こ
の結果を第１表に併せて示した。

（以下、余白） ［発明の効果］ 上記説明したように、この発明の製造方法は、光ファイ
バ裸線の表面温度と反応管の壁温度とを適宜温度に調整
するものであるので、原料ガスが熱分解して発生する炭
素粒子を微細化すると共に、この炭素微粒子の光ファイ
バ裸線表面への析出効率およびその速度を格段に向上で
きる。

よって光ファイバの線引き速度を大きくしても、緻密な
炭素被膜を十分な膜厚で析出させることができるので、
耐水素特性に優れた光ファイバを高速で得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の製造方法に好適に用いられる光ファ
イバの製造装置の一例を示した概略構成図である。 ｌ・・・光ファイバ裸線、　　５・・・反応管、６・・
・調温装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面温度が７００℃以上１１００℃未満に加熱さ
   れた光ファイバ裸線と原料ガスとを反応管内において、
   反応管の壁温度を４００℃以下として接触させ、原料ガ
   スを熱分解して光ファイバ裸線表面に炭素被膜を形成す
   ることを特徴とする光ファイバの製造方法
2. （２）反応管の壁温度を５０℃以下とすることを特徴と
   する請求項１記載の光ファイバの製造方法