JPH02184546A - 光ファイバの製造装置 - 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、光ファイバ表面に炭素被膜を形成する装置
に関し、原料化合物供給管と排気管とが接続されてなる
反応管を複数個直列に接続してＣＶＤ反応炉とすること
により、均一で緻密な炭素被膜を高い析出速度で得られ
るようにしたしのである。

［従来の技術］ 石英系光ファイバは、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し
、さらにドーパントとして含有されているＰ　ｔＯｓ、
Ｇ　ｅｏ　ｔ、Ｂｔｏ　３などが水素と反応し０１（ｉ
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った。

このような弊害に対処するため、水素吸収能を有する液
体の組成物を光ケーブル内に充填する方法（特願昭６１
−２５１８０８号）などが考えられているが、その効果
が不充分である上、構造が複雑となって経済的にも問題
がある。

上記問題を解決するため、最近ＣＶＤ法によって光ファ
イバ表面に炭素被膜を形成し、これによって光ファイバ
の耐水素性を向上させうろことが発表されている。この
製造方法は、紡糸炉から紡糸された光ファイバ裸線を、
主に炭化水素化合物からなる原料化合物と共に、熱ＣＶ
Ｄ反応炉内に供給し、加熱によって原料化合物を熱分解
させて光ファイバ裸線表面に炭素被膜を析出させるもの
である。

［発明が解決しようとする課題］ ところで炭素被膜の析出速度は、原料化合物が熱分解し
て発生させた炭素ラジカルと光ファイバ裸線との接触時
間に支配されている。このため析出速度を向上させるに
は、接触時間を長くするため、光ファイバの紡糸速度を
遅くするか、もしくはＣＶＤ反応炉長を長くすることが
必要となる。

一方、原料化合物が熱分解して発生した炭素ラジカルは
長時間加熱されると高分子化し易くなる。

よってＣＶＤ反応炉長を長くすると、炉内の炭素ラジカ
ルが低分子量のものから高分子量のものまで幅広く分布
するようになるため、均一な膜質の炭素被膜が得られな
い。さらに高分子化された炭素ラジカルが析出して形成
する炭素被膜は緻密ではないので、水素透過阻止作用が
低く、得られた光ファイバの水素特性も劣ることが知ら
れている。

よって従来は、緻密で均一な膜質の炭素被膜が表面に形
成された光ファイバを速い紡糸速度で得ることができな
かった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので
あって、炉長の短いＣＶＤ反応炉を多段に配置すること
により、炭素ラジカルの高分子化を防止し、ＣＶＤ反応
炉内を常に低分子量の炭素ラジカルで満たずことにより
、光ファイバ裸線表面に緻密かつ均一な膜質の炭素被膜
を高い析出速度で形成する装置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］ この発明の光ファイバの製造装置では、熱分解によって
炭素被膜を析出しうる原料化合物を供給する原料化合物
供給管と、排気管とがそれぞれ接続されてなる反応管を
複数個直列に接続したＣＶＤ反応炉を具備するものを用
いることを解決手段とした。

［作用］ 原料化合物供給管と排気管とがそれぞれ接続されてなる
反応管を複数個直列に接続してＣＶＤ反応炉としたので
、原料化合物が熱分解して発生した炭素ラジカルの各反
応管内での滞留時間が短くなるので、炭素ラジカルの高
分子化を防止することができる。

また複数個の反応管を直列に接続することにより、ＣＶ
Ｄ反応炉の炉長が長くなるので、炭素被膜を効率良く析
出させることができる。

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装置の一実施例を
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（図示せず
）を光ファイバ紡糸炉２内で加熱紡糸したもので、光フ
ァイバ裸線ｌは紡糸されると共に、光ファイ、バ紡糸炉
２の下段に設けられたＣＶＤ反応炉３内へ供給されるよ
うになっている。このＣＶＤ反応炉３は複数個の反応炉
４・・・を直列にかつ気密を保つように接続してなるし
のであって、それぞれの反応炉４・・・は、その内部に
てＣＶＤ反応を進行させて光ファイバ裸線１表面に炭素
被膜を形成する概略円筒状の反応管５・・・と、この反
応管５・・・を加熱する発熱体６・・・とから構成され
ている。各反応管５・・・の上部には、原料化合物を供
給する原料化合物供給管７・・・が、下部には未反応ガ
ス等を排気する排気管８・・・がそれぞれ取り付けられ
ている。反応管５・・・とそれを加熱する発熱体６・・
・とは、加熱温度等によって適宜選択することができ、
抵抗加熱炉、誘導加熱炉、赤外線加熱炉等を用いること
かできるほか、発熱体６・・・には高周波またはマイク
ロ波を用いてプラズマを発生させて原料化合物をイオン
分解させるようなものをも用いることができる。またこ
のＣＶＤ反応炉３の上部および下部には、それぞれシー
ルガス供給管９．９が取り付けられており、このシール
ガス供給管９．９よりヘリウム、窒素等の不活性ガスを
ＣＶＤ反応炉３内へ供給して内部の気密を保てるように
なっている。さらにこのＣＶＤ反応炉３の下段には、樹
脂液塗布装置ｌＯと硬化装置！１とが連続して設けられ
ており、上記ＣＶＤ反応炉３内で光ファイバ裸線１表面
に形成された炭素被膜上に保護被覆層が形成できるよう
になっている。

このような製造装置を用いて、光ファイバ裸線表面に炭
素被膜を形成するには、以下の工程による。

光ファイバ母材を光ファイバ紡糸炉２内で加熱紡糸する
と共に、光ファイバ紡糸炉２の下段に順次設けられたＣ
ＶＤ反応炉３の反応管５・・・、樹脂液塗布装置ｌＯ１
硬化装置１１内へ挿通し、これらの中心軸上を所定の線
速で走行するように供給する。ついで発熱体６・・・を
発熱させて各反応管５・・・内を所定温度に加熱すると
共に、シールガス供給管９．９からはＣＶＤ反応炉３内
へシールガスを、また原料化合物供給管７・・・からは
各反応管５内へ炭素被膜を形成する原料化合物を、それ
ぞれ供給する。原料化合物供給管７・・・より供給する
原料化合物としては、熱分解して炭素被膜を形成する炭
素化合物であれば特に限定されないが、形成される炭素
被膜の性状およびその析出速度の観点から、炭素数１５
以下の炭化水素またはハロゲン化炭化水素が好適である
。これら原料化合物はガス状態にして供給するほか、不
活性ガスによって希釈したもの等を用いることができ、
供給速度は原料化合物に種類および加熱温度等によって
適宜選択されるが、通常は０．２〜１．（Ｈ！／分程度
が好適である。また発熱体６・・・の加熱温度としては
上記原料化合物の種類によって適宜選択されるが５００
〜１２００℃が好適である。加熱温度を５００℃以下に
すると原料化合物の熱分解が進行せず、また１２００℃
以上にすると副生成物の煤が多量に発生ずると共に、光
ファイバ裸線１表面に形成される炭素被膜の構造が黒鉛
構造に近くなり、脆くなるので好ましくない。さらに副
生成物の煤の発生を防止する目的で、加熱温度は原料化
合物の熱分解温度よりもごく僅かに低温にしておくこと
が好ましい。このようにして炭素被膜が形成された光フ
ァイバ裸線ｌをＣＶＤ反応炉３の下段に設けられた樹脂
液塗布装置１０内へ導入し、ついで樹脂液を硬化させる
硬化装置１１内へ挿通する。樹脂液塗布装置ｌＯ内へ挿
通された光ファイバ裸線１は、保護被覆層を形成するた
めの紫外線硬化型樹脂あるいは熱硬化型樹脂等が塗布さ
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ｌｌ内で硬化されて保護被覆層が形成される。

このようにＣＶＤ反応炉３を、複数個の反応炉４・・・
を直列に接続して構成すると、各反応炉４・・・内での
炭素ラジカルと光ファイバ裸線ｌとの接触時間は短いが
、ＣＶＤ反応炉３としては接触時間が長くなるので、良
質の炭素被膜を効率良く析出させることができる。よっ
て従来よりも光ファイバの紡糸速度を速くすることがで
きる。

また各反応炉４・・・内で発生した炭素ラジカルのうち
、光ファイバ裸線１表面に析出しなかったものは、すぐ
にそれぞれの反応炉４・・・に取り付けられた排気管８
・・・より外部へ排出されるようになっているので、炭
素ラジカルが反応管５・・・内で高分子化することがな
い。よって、光ファイバ裸線１表面に析出する炭素被膜
は低分子の炭素ラジカルよりなるものとなり、均一で緻
密な構造のものとなり、水素透過阻止能力の高いものと
なる。

また上記装置では、最上段の反応炉４では光ファイバ裸
線１表面に直接炭素被膜を形成するものとなるが、それ
以降の段の反応炉４・・・では、いずれも上段で形成さ
れた炭素被膜上に新たに炭素被膜を形成するものとなる
ので、上段の反応炉４内で形成された炭素被膜にピンホ
ールが発生していても、そのピンホールの上に新たに炭
素被膜を析出させることとなり、ピンホールが成長する
ことがない。よって従来の一段で膜厚の大きな炭素被膜
を形成していた場合に比べてピンホールの発生の少ない
ものとなり、より高い水素透過阻止能力を得ることがで
きる。

なお、第１図に示した製造装置では、３個の反応炉４・
・・を接続したが、この発明の製造装置はこの例に限ら
れるものではなく、２以上の反応炉４・・・を直列に接
続すれば良く、反応炉４・・・の接続数は使用する原料
化合物および光ファイバの紡糸速度等によって適宜選択
することができる。

さらに第１図に示した装置では、紡糸炉ｌの下段にＣＶ
Ｄ反応炉３を別個に設けたが、紡糸炉１とＣＶＤ反応炉
３とを気密が保たれるように接続すると共に、樹脂液塗
布装置１０および硬化装置ｉｌとも気密が保たれるよう
に接続しても良いのは言うまでもない。

［実施例］ （実施例り 光ファイバ母材から光ファイバ裸線を紡糸する紡糸炉の
下段に、内径５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの赤外線加熱炉
を３個直列に接続して、第１図に示したと同様の光ファ
イバの製造装置とした。この光ファイバの製造装置の上
段に紡糸装置を設置して、ここにＧ　ｅ　Ｏｙがドープ
剤として含浸されたコア部を有する外径３０ｍｍの光フ
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２０ｍ／分
の紡糸速度で外径１２５μｍの単一モードファイバに紡
糸しつつ、この紡糸されたファイバを上記製造装置内に
挿通した。この時、ＣＶＤ反応炉内は１２００℃に加熱
し、約５ｖｏ１％にアルゴンガスで希釈した１、１．２
トリクロロエタンガスを原料化合物供給口よりそれぞれ
３ｆ２／分の流量で各反応管内へ供給し、各排気管を一
４ｍｍｌ−１ｔＯの排気圧で排気し、上記紡糸ファイバ
裸線表面に炭素被膜を形成した。さらにウレタンアクリ
レート樹脂液（ヤング率７０　ｋｇ／　ｍＩ”、伸び６
０％）が封入されたＵＶ樹脂コート用ダイスポット内に
、炭素被膜が形成された光ファイバを挿通して樹脂液を
塗布し、ＵＶランプによりこの樹脂液を硬化させて保護
被膜として外径が３００μｍの光ファイバとした。

（実施例２） 原料化合物をベンゼンとした以外は実施例１と全く同様
にして光ファイバを製造した。

（実施例３） 紡糸速度を４０ｍ／分とした以外は実施例１と全く同様
にして光ファイバを製造した。

（実施例４） ３個の反応管からなる実施例１で用いた光ファイバの製
造装置を４個の反応管からなる装置とし、紡糸速度を６
０ｍ／分とした以外は実施例１と全く同様にして光ファ
イバを製造した。

（比較例１） 実施例！で用いた光ファイバの製造装置の３個づつある
原料供給管と排気管とのそれぞれ２個を塞ぎ、原料供給
管と排気管とを１個づつとした以外は実施例１と全く同
様にして光ファイバを製造した。

（比較例２） 比較例１で用いた光ファイバの製造装置のＣ■Ｄ反応炉
の炉長を３００　ｍｍ（実施例１の製造装置の炉長の３
倍）とした以外は比較例１と全く同様にして光ファイバ
を製造した。

（試験例１） 実施例１ないし実施例４、比較例１および比較例２で得
られた各光ファイバの表面に形成された炭素被膜の膜厚
をそれぞれ測定したのち、これらを直径１５０＋ｎｍ、
長さｌｋｍの束状にし、水素分圧１　ｓｔｍ、温度８０
℃の加圧容器内に４８時間放置し、水素による吸収損失
の増加を波長１．２４μｍにおける伝送損失増加量とし
て測定した。この結果を第１表に示した。

第１表 第１表より、この発明の光ファイバの製造装置では、原
料化合物の種類に拘わらず、いずれも速い紡糸速度で、
十分な膜厚の炭素被膜が形成可能なことが確認できた。

さらに伝送損失増加量も少なく、形成された炭素被膜は
緻密なしのであることが確認できた。

（試験例２） 実施例１で用いた装置（３個の反応管を接続し炉長が１
００ｍｍのもの）、比較例１で用いた装置（炉長１００
ｎ＋ｍの実施例１の装置のそれぞれ３本の原料供給管と
排気管のうち２本づつを塞ぎ、原料供給管と排気管を１
本づつとしたもの）および比較例２で用いた装置（比較
例１で用いた装置の炉長を３００ｍｍにしたもの）のそ
れぞれに、原料化合物として１，１．１　トリクロロエ
タンを３１２／分で供給し、紡糸速度を２０ｍ／分、４
０ｍ／分、６０ｍ／分と変化させて、光ファイバ裸線表
面に形成される炭素被膜の膜厚をＳＥＭ写真撮影によっ
て確認した。この結果を第２図に示した。第２図中、実
線は実施例１の装置を用いた場合、点線は比較例１の装
置を用いた場合、−点鎖線は比較例２の装置を用いた場
合をそれぞれ表す。

第２図より、この発明の製造装置の一実施例である実施
例１の製造装置では、紡糸速度を大きくしても水素透過
阻止作用を示すに十分な膜厚の炭素被膜が形成できるこ
とが確認できた。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の光ファイバの製造装置
は、熱分解によって炭素被膜を析出しうる原料化合物を
供給する原料化合物供給管と、排気管とがそれぞれ接続
されてなる反応管が複数個直列に接続されたＣＶＤ反応
炉を具備するものであるので、原料化合物が熱分解して
発生した炭素ラジカルの各反応管内での滞留時間が短く
なるので、炭素ラジカルの高分子化を防止することがで
き、光ファイバ裸線表面に緻密で均一な炭素被膜を形成
することができる。

また反応管を複数個直列に設置したので、ＣＶＤ反応炉
の炉長を大きくすることができ、炭素ラジカルと光ファ
イバ裸線との接触時間を増大させて炭素被膜の析出速度
を向上させることができるので、高速で光ファイバを紡
糸することができる。

さらにＣＶＤ反応炉を構成する各反応管内では、−上段
の反応管内で形成された炭素被膜上に新ｊこに炭素被膜
を析出させるので、上段の反応管内で形成された炭素被
膜にピンホール等が発生していても、ピンホール上に新
たに炭素被膜が形成され、ピンホールがさらに成長する
ことがなくなり、得られた炭素被膜は水素透過阻止能の
高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光ファイバの製造装置の一実施例を
示した概略構成図、第２図はこの発明の光ファイバの製
造装置を用いた場合と従来の製造装置を用いた場合の光
ファイバの紡糸速度と形成される炭素被膜の膜厚の関係
を示したグラフである。 第２図 ■・・・光ファイバ裸線、 ３・・・ＣＶＤ反応炉、 ４・・・反応炉、 ５・・反応管、 ７・・・原料供給管、 ８・・・排気管。 緒余地／ｌ（ｍ／分］

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ファイバ表面に炭素被膜を形成する装置であって、熱
   分解によって炭素被膜を析出しうる原料化合物を供給す
   る原料化合物供給管と、排気管とがそれぞれ接続されて
   なる反応管が複数個直列に接続されたＣＶＤ反応炉を具
   備することを特徴とする光ファイバの製造装置