專利名稱：用樹脂涂布塑料光纖的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用樹脂涂布塑料光纖的方法和裝置。
背景技術(shù)：
因?yàn)閭鬏敁p失大于玻璃光纖，塑料光纖不適合長(zhǎng)距離傳輸光學(xué)信號(hào)。盡管傳輸損失大于玻璃光纖，但是塑料光纖具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如由于大的直徑而有利于連接、有利于光纖的終端處理、不需要高精度地纖芯對(duì)準(zhǔn)、連接器的成本降低、刺入人體的危險(xiǎn)小、容易構(gòu)建、抗振性高和價(jià)格低。因此，計(jì)劃將塑料光纖不僅用作家用和汽車用途，而且作為短距離、高容量光纜，例如用于高速數(shù)據(jù)處理裝置的內(nèi)部引線和數(shù)字視頻接口(DVI)連接。
塑料光纖包括主要組分是聚合物基質(zhì)的有機(jī)化合物的纖芯部分和由與纖芯部分具有不同折射率的有機(jī)材料組成的包層部分。通過(guò)拉絲或者擠出預(yù)聚物形成同時(shí)包括纖芯部分和包層部分的纖維來(lái)制備塑料光纖。還可以通過(guò)形成光纖基材料(以下稱作“預(yù)制棒(preform)”)并且熔融拉絲該預(yù)制棒來(lái)制備塑料光纖。
在從預(yù)制棒制備塑料光纖(以下稱作“POF”)中，通過(guò)在180℃至260℃的溫度下熔拉預(yù)制棒來(lái)形成具有所需直徑的POF。在熔拉過(guò)程期間，在用電加熱器在圓柱形加熱爐中加熱預(yù)制棒的同時(shí)對(duì)預(yù)制棒的下端進(jìn)行拉絲以延長(zhǎng)預(yù)制棒。例如，在夾住預(yù)制棒后，將預(yù)制棒緩慢地向下移入加熱爐中，從而在加熱爐中熔化預(yù)制棒。當(dāng)預(yù)制棒足夠軟化而預(yù)制棒的熔融部分由于其重力而部分地向下移動(dòng)時(shí)，拉絲熔融預(yù)制棒的前端并且鉤在拉絲輥上，從而連續(xù)拉絲預(yù)制棒以形成POF(例如參見(jiàn)日本特開(kāi)(JP-A)第11-337781號(hào))。
盡管裸POF也用于一些有限的用途，但是為了將如此制備的POF用于許多用途，涂布POF的外表面以進(jìn)行保護(hù)(例如形成保護(hù)層)，或者將POF保持在內(nèi)徑足以插入POF的管內(nèi)。通過(guò)保護(hù)POF，可以在惡劣的環(huán)境中處理光纖或者使用光纖時(shí)防止缺陷、損傷、例如微彎曲的結(jié)構(gòu)不規(guī)則性、光學(xué)性質(zhì)降低等等。保護(hù)POF的材料的實(shí)例是熱塑性樹脂，例如聚氯乙烯、尼龍(商標(biāo))、聚丙烯、聚酯、聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)。還可以施加上述以外的其它熱塑性樹脂。傳統(tǒng)上，如在日本特開(kāi)(JP-A)第11-337781號(hào)中所述，通過(guò)使POF穿過(guò)包含熔融聚合物或者可聚合組合物的室中，并且通過(guò)在穿過(guò)所述室后固化POF上的聚合物或者可聚合組合物來(lái)在POF上形成保護(hù)層。
具有沖模和噴嘴的涂布裝置可以降低POF外徑的變化，并且即使連續(xù)地形成涂層也可以長(zhǎng)期防止POF的斷裂(例如參見(jiàn)JP-A第4-254441號(hào))。在JP-A第10-194793號(hào)中描述的涂布裝置可以防止熱塑性樹脂在涂布過(guò)程中溢出噴嘴，從而可以形成具有均勻厚度的保護(hù)層。另外，如在JP-A第2002-18926號(hào)中所述，可以防止圍繞POF的保護(hù)層中的厚度偏差。
但是，因?yàn)镻OF本身是塑料(例如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)，所以POF的性質(zhì)(例如傳輸損失)歸因于在150℃或更高的溫度下會(huì)熔化保護(hù)層樹脂(通常使用熱塑性樹脂)的熱能而趨向于變差。在JP-A第4-254441號(hào)中描述的涂布方法中，通過(guò)解決熱塑性樹脂溢出噴嘴的問(wèn)題，可以降低保護(hù)層直徑的波動(dòng)，因而獲得具有優(yōu)異外觀的塑料光纖束(光纖束)。但是，這種涂布方法沒(méi)有涉及由于在涂布過(guò)程期間由對(duì)POF的熱損傷引起的傳輸損失的惡化問(wèn)題。另外，在JP-A第10-194793和2002-18926號(hào)中描述的涂布方法和裝置沒(méi)有解決對(duì)POF的熱損傷問(wèn)題，盡管這些文獻(xiàn)中的技術(shù)可以改善涂層的尺寸精度和穩(wěn)定性。
在POF上涂布保護(hù)層中，在層中分布了應(yīng)力并因此使制造的POF中的折射率出現(xiàn)偏差。結(jié)果，因?yàn)橥ㄟ^(guò)POF的透射光被散射，傳輸損失將增加。另外，當(dāng)在POF上形成保護(hù)層中引入了外部空氣時(shí)，POF和保護(hù)層之間的界面變得不均勻，并因此傳輸損失將增加。
本發(fā)明的目的是提供能夠快速且穩(wěn)定的涂布而且不會(huì)引起熱損傷和歸因于應(yīng)力分布的機(jī)械損傷的用于涂布塑料光纖的方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上面的目的，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)最優(yōu)化塑料光纖的直徑和具有作為用于保護(hù)層的熱塑性樹脂通道的沖模(die)和噴嘴的模具形狀之間的關(guān)系，可以用保護(hù)層涂布塑料光纖并且防止傳輸損失的增加。
在用保護(hù)層涂布塑料光纖中，沖模的直徑TA(μm)、噴嘴的外徑TB1(μm)、噴嘴的內(nèi)徑TB2(μm)和塑料光纖的直徑D(μm)滿足下面的公式20(μm)≤(TA-TB1)≤1500(μm) ……(1)20(μm)≤(TB2-D)≤600(μm)……(2)400(μm)＜(TB1-TB2)≤1500(μm)……(3)當(dāng)塑料光纖的直徑D為200μm至1500μm時(shí)，熱塑性樹脂保護(hù)層的厚度Tc優(yōu)選為100μm至500μm。塑料光纖的直徑D優(yōu)選為200μm至800μm。
上面公式(1)中的值(TA-TB1)優(yōu)選為200μm至1200μm，并且更優(yōu)選為400μm至1000μm。上面公式(2)中的值(TB2-D)優(yōu)選為50μm至400μm，并且更優(yōu)選為70μm至150μm。上面公式(3)中的值(TB1-TB2)優(yōu)選等于或小于1000μm，并且更優(yōu)選等于或小于500μm。在一些例如管型和壓力型的涂布設(shè)備中，沖模和噴嘴的位置相對(duì)于塑料光纖的進(jìn)料方向是不同的，所以沖模的直徑TA(μm)、外徑TB1(μm)和內(nèi)徑TB2(μm)不總是在與塑料光纖進(jìn)料方向垂直的同一平面中。
在190℃的熔化溫度下熱塑性樹脂的熔體流動(dòng)速率優(yōu)選為5克/10分鐘至150克/10分鐘。
根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)槿缟纤鲎顑?yōu)化了沖模的直徑TA(μm)、噴嘴的外徑TB1(μm)、噴嘴的內(nèi)徑TB2(μm)和塑料光纖的直徑D(μm)，所以涂布過(guò)程中對(duì)塑料光纖的應(yīng)力降低，并因此可以防止傳輸損失的增加。另外，可以穩(wěn)定地形成涂層而不會(huì)增加塑料光纖的傳輸損失，所以塑料光纖的生產(chǎn)率增加。此外，因?yàn)橥坎歼^(guò)程期間塑料光纖被屏蔽而與外部空氣隔絕，所以可以防止由于塑料光纖和作為涂層的熱塑性樹脂之間界面的不均勻引起的傳輸損失的增加。另外，改善了塑料光纖的外觀。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的涂布生產(chǎn)線的示意圖；和圖2是根據(jù)本發(fā)明的涂布設(shè)備的主要部分的截面圖。
具體實(shí)施例方式
首先，解釋在本實(shí)施方式中優(yōu)選使用的原料聚合物、聚合引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、折射率控制劑(摻雜劑)。然后，作為塑料光纖(POF)的一個(gè)實(shí)施例，解釋制備漸變折射率(GI)型POF的預(yù)制棒和POF的方法。高透射比的GI型POF具有折射率從中心向纖芯部分表面逐漸改變的折射率分布。然后，解釋涂布POF的方法和設(shè)備。應(yīng)當(dāng)指出下面說(shuō)明的實(shí)施方式并不限制本發(fā)明的范圍。
作為纖芯部分的原料，優(yōu)選選擇容易本體聚合的可聚合的單體。具有高的光學(xué)透射比并且容易本體聚合的原料的實(shí)例是甲基丙烯酸酯[(a)無(wú)氟的(甲基)丙烯酸酯，(b)含氟的(甲基)丙烯酸酯]、(c)苯乙烯型化合物、(d)乙烯基酯、聚碳酸酯等。纖芯部分可以從由這些單體之一組成的均聚物、由至少兩種這些單體組成的共聚物，或者所述均聚物和/或所述共聚物的混合物形成。其中，可以使用(甲基)丙烯酸酯作為可聚合單體。
具體地說(shuō)，作為可聚合單體的(a)無(wú)氟的(甲基)丙烯酸酯的實(shí)例是甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸芐酯(BzMA)、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸二苯基甲酯、甲基丙烯酸三環(huán)[5·2·1·02·6]癸酯、甲基丙烯酸金剛烷(adamanthyl)酯、甲基丙烯酸異龍腦(isobonyl)酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸苯酯等。(b)含氟的(甲基)丙烯酸酯的實(shí)例是甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯、甲基丙烯酸2，2，3，3-四氟丙酯、甲基丙烯酸2，2，3，3，3-五氟丙酯、甲基丙烯酸1-三氟甲基-2，2，2-三氟甲酯、甲基丙烯酸2，2，3，3，4，4，5，5-八氟戊(penthyl)酯、甲基丙烯酸2，2，3，3，4，4，-六氟丁酯等等。此外，在(c)苯乙烯型化合物中，有苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯等。在(d)乙烯基酯中，有醋酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、醋酸乙烯苯酯、氯代醋酸乙烯酯等?？删酆蠁误w不局限于上述單體。優(yōu)選地，選擇單體的種類和組成，從而使纖芯部分中均聚物或共聚物的折射率與包層部分中的折射率相似或者更高。作為用于原料的聚合物，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(透明的樹脂)是更優(yōu)選的。
當(dāng)POF用于近紅外線時(shí)，光學(xué)部件中的C-H鍵引起吸收損失。通過(guò)使用其中用重氫(D)或氟(F)取代C-H鍵的氫原子(H)的聚合物，引起傳輸損失的波長(zhǎng)范圍移向更大的波長(zhǎng)區(qū)域。美國(guó)專利第5,541,247號(hào)(日本專利第3332922號(hào)的相應(yīng)申請(qǐng))教導(dǎo)了這種聚合物的實(shí)例，例如氘代聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA-d8)、聚甲基丙烯酸三氟乙酯(P3FMA)、聚六氟異丙基-2-氟代丙烯酸酯(HFIP2-FA)等等。因而，可以降低透射光的損失。應(yīng)當(dāng)指出在聚合前應(yīng)該充分地去除單體中會(huì)引起分散的雜質(zhì)和外來(lái)物質(zhì)，從而保持聚合后POF的透明度。
在聚合單體以形成作為纖芯部分和包層部分的聚合物中，可以添加聚合引發(fā)劑來(lái)引發(fā)單體的聚合。根據(jù)單體和聚合方法適當(dāng)?shù)剡x擇要添加的聚合引發(fā)劑。產(chǎn)生自由基的聚合引發(fā)劑的實(shí)例是過(guò)氧化物，例如過(guò)氧化苯甲酰(BPO)、叔丁基過(guò)氧-2-乙基己酸酯(PBO)、二叔丁基過(guò)氧化物(PBD)、叔丁基過(guò)氧異丙基碳酸酯(PBI)、正丁基-4，4-二(叔丁基過(guò)氧)戊酸酯(PHV)等。聚合引發(fā)劑的其它實(shí)例是偶氮化合物，例如2，2’-偶氮二異丁腈、2，2’-偶氮二(2-甲基丁腈)、1，1’-偶氮二(環(huán)己烷-1-碳硝酰)、2，2’-偶氮二(2-甲基丙烷)、2，2’-偶氮二(2-甲基丁烷)、2，2’-偶氮二(2-甲基戊烷)、2，2’-偶氮二(2，3-二甲基丁烷)、2，2’-偶氮二(2-二甲基己烷)、2，2’-偶氮二(2，4-二甲基戊烷)、2，2’-偶氮二(2，3，3-三甲基丁烷)、2，2’-偶氮二(2，4，4-三甲基戊烷)、3，3’-偶氮二(3-甲基戊烷)、3，3’-偶氮二(3-甲基己烷)、3，3’-偶氮二(3，4-二甲基戊烷)、3，3’-偶氮二(3-乙基戊烷)、二甲基-2，2’-偶氮二(2-甲基丙酸酯)、二乙基-2，2’-偶氮二(2-甲基丙酸酯)、二叔丁基-2，2’-偶氮二(2-甲基丙酸酯)等。注意聚合引發(fā)劑不局限于上述物質(zhì)?？梢越Y(jié)合多于一種的聚合引發(fā)劑。
為了在要制備的整個(gè)塑料光纖上保持物理性質(zhì)，例如機(jī)械性質(zhì)和熱性質(zhì)，優(yōu)選使用鏈轉(zhuǎn)移劑控制聚合度。根據(jù)可聚合單體的種類選擇鏈轉(zhuǎn)移劑的種類和用量。例如在“Polymer Handbook，第3版”，(J.BRANDRUP & E.H.IMMERGUT編著，JOHN WILEY & SON出版)中描述了相對(duì)于各種單體鏈轉(zhuǎn)移劑的鏈轉(zhuǎn)移系數(shù)。另外，可以通過(guò)在“Experiment Method of Polymers”(Takayuki Ohtsu和MasayoshiKinoshita編著，Kagakudojin出版，1972)中描述的方法中的實(shí)驗(yàn)來(lái)計(jì)算鏈轉(zhuǎn)移系數(shù)。
鏈轉(zhuǎn)移劑的優(yōu)選實(shí)例是烷基硫醇類[例如正丁硫醇、正戊硫醇、正辛硫醇、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇等]和苯硫酚類[例如苯硫酚、間溴苯硫酚、對(duì)溴苯硫酚、間甲苯硫酚、對(duì)甲苯硫酚等]。使用烷基硫醇類中的正辛硫醇、正十二烷基硫醇和叔十二烷基硫醇是尤其優(yōu)選的。此外，鏈轉(zhuǎn)移劑中C-H鍵上的氫原子可以由氟原子(F)或者氘原子(D)取代。注意鏈轉(zhuǎn)移劑不局限于上述物質(zhì)。可以結(jié)合多于一種的鏈轉(zhuǎn)移劑。
塑料光纖可以是其中纖芯部分在徑向上具有折射率分布的漸變折射率(GI)型塑料光纖。GI型POF由于其高的傳輸容量而能夠?qū)拵Ч鈱W(xué)傳輸，所以GI型POF優(yōu)選用于高性能通訊目的。為了在POF中提供折射率分布，在聚合物基質(zhì)中可以包含提供折射率分布的添加劑(以下稱作“摻雜劑”)。否則，可以使用多種具有不同折射率的聚合物或者這些聚合物的共聚物作為形成纖芯部分的聚合物。
摻雜劑是與要結(jié)合的可聚合單體具有不同折射率的化合物。摻雜劑和可聚合單體間的折射率差值優(yōu)選大于或等于0.005。與不包括摻雜劑的聚合物相比，摻雜劑具有增加聚合物折射率的特征。與從日本專利申請(qǐng)第3332922號(hào)和日本特開(kāi)第5-173026號(hào)中所述的單體制備的聚合物相比，摻雜劑具有的特征是溶液參數(shù)的差值小于或等于7(cal/cm3)1/2，并且折射率差值大于或等于0.01。如果該材料能與聚合物穩(wěn)定存在，并且該材料在如上所述的可聚合單體的聚合條件(例如溫度和壓力條件下)是穩(wěn)定的，可以使用任何具有這種特征的材料作為摻雜劑。
如果這種材料能改變折射率并且與聚合物穩(wěn)定存在，并且該材料在如上所述的可聚合單體的聚合條件(例如溫度和壓力條件下)是穩(wěn)定的，可以使用任何具有這種特征的材料作為摻雜劑。本實(shí)施方式顯示了通過(guò)界面凝膠聚合方法控制聚合方向，并且通過(guò)在從與摻雜劑混合的可聚合化合物形成纖芯的過(guò)程期間提供作為摻雜劑的折射率控制劑的密度梯度而在纖芯中形成折射率分布的方法。其它方法，例如在預(yù)制棒形成后擴(kuò)散折射率控制劑也可以在纖芯中提供折射率分布。下文中，將具有折射率分布的纖芯稱作“漸變折射率纖芯”。這種漸變折射率纖芯用于具有寬范圍的傳輸頻帶的漸變折射率型塑料光學(xué)部件。摻雜劑可以是可聚合的化合物，并且在此情況下，與沒(méi)有摻雜劑的聚合物相比，具有摻雜劑作為共聚合組分的共聚物增加了折射率是優(yōu)選的。這種共聚物的實(shí)例是MMA-BzMA共聚物。
摻雜劑的實(shí)例是苯甲酸芐酯(BEN)、苯硫醚(DPS)、磷酸三苯酯(TPP)、鄰苯二甲酸芐基正丁酯(BBP)、鄰苯二甲酸二苯酯(DPP)、聯(lián)苯(DB)、二苯甲烷(DPM)、磷酸三甲苯酯(TCP)、二苯亞砜(DPSO)。其中，BEN、DPS、TPP和DPSO是優(yōu)選的。在摻雜劑是可聚合化合物例如甲基丙烯酸三溴苯酯的情況中，盡管因?yàn)榭删酆蠁误w和可聚合摻雜劑的共聚合而難以控制許多性質(zhì)(尤其是光學(xué)性質(zhì))，但是在耐熱方面是有利的。通過(guò)控制待與纖芯混合的折射率控制劑的密度和分布可以控制POF的折射率。根據(jù)POF的用途、纖芯材料等適當(dāng)?shù)剡x擇折射率控制劑的量。
(其它添加劑)只要透射比性質(zhì)不會(huì)降低，纖芯部分和包層部分中可以包含其它添加劑。舉例來(lái)說(shuō)，添加劑可以用來(lái)增加抗氣候性和耐用性。此外，為了放大光學(xué)信號(hào)可以添加誘導(dǎo)發(fā)射的(induced emissive)功能化合物。當(dāng)向單體中添加這種化合物時(shí)，通過(guò)激發(fā)光放大衰減的信號(hào)光，從而傳輸距離增加。因此，可以使用具有這種添加劑的光學(xué)部件作為光傳輸連接中的光纖放大器。通過(guò)聚合所述添加劑和單體可以在纖芯部分和/或包層部分中包含這些添加劑。
可以從上述材料來(lái)形成塑料光纖(POF)。但是，應(yīng)當(dāng)指出任何公知的方法都適用于制備POF，因此本發(fā)明并不局限于在下面段落中描述的方法。例如，可以通過(guò)熔融擠出和熔融紡絲來(lái)直接制備POF。至于從預(yù)制棒形成POF的分批形成方法，包層部分可以層疊在纖芯部分上，或者在作為包層部分的中空管中形成纖芯部分。
如在PCT申請(qǐng)第WO 93/08488號(hào)和日本專利第3332922號(hào)中所述，通過(guò)形成中空樹脂管作為包層部分并且在該中空管中形成纖芯部分來(lái)制備GI型塑料光纖預(yù)制棒(GI型預(yù)制棒)。還已知的是通過(guò)在聚合后連續(xù)添加具有不同折射率的可聚合組合物來(lái)制備GI型預(yù)制棒的纖芯部分。根據(jù)本發(fā)明的GI型預(yù)制棒的制備方法不局限于界面凝膠聚合方法。至于樹脂組合物，具有單一折射率的樹脂組合物可以包含折射率控制劑。樹脂組合物可以是具有不同折射率的樹脂的混合物，或者共聚物。塑料光纖可以具有各種折射率分布，例如GI型、階躍折射率型和多階躍折射率型。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式的涂布方法對(duì)于形成由具有不同熱性質(zhì)的材料組成的GI型和多階躍折射率型光纖是有效的。另外，因?yàn)槔w芯部分和包層部分之間界面條件的變化，階躍折射率型光纖的性質(zhì)受涂布過(guò)程期間的熱量的影響。因此，根據(jù)本發(fā)明的涂布方法適用于任何類型的塑料光纖。
可以通過(guò)加熱并且拉絲預(yù)制棒來(lái)制備POF。在此情況下，根據(jù)預(yù)制棒的性質(zhì)(例如質(zhì)量)適當(dāng)?shù)剡x擇加熱預(yù)制棒的加熱溫度。通常，優(yōu)選的加熱溫度為180℃至250℃?？紤]所得預(yù)制棒的直徑、POF的理想直徑、所使用的材料等等來(lái)適當(dāng)?shù)剡x擇拉絲條件(例如拉絲溫度)。例如，如在日本特開(kāi)第07-234322號(hào)中所述，為了取向熔融的塑料，拉絲張力可以為0.1(N)或更高。另外，如在日本特開(kāi)第07-234324號(hào)中所述，為了在熔拉過(guò)程后沒(méi)有應(yīng)變，拉絲張力可以為1.0(N)或更小。如在日本特開(kāi)第08-106015號(hào)中所述，還可以在拉絲中進(jìn)行預(yù)加熱。如在日本特開(kāi)第07-244220號(hào)中所述，通過(guò)調(diào)節(jié)斷裂伸長(zhǎng)率及其硬度來(lái)改善通過(guò)上面方法制備的POF的抗彎性質(zhì)和側(cè)壓性質(zhì)。
通常，沒(méi)有按照原樣使用拉絲的POF。為了改善抗彎和天氣耐性、防止吸濕引起的性質(zhì)降低、改善拉絲強(qiáng)度、提供抗印性、提供耐火性、防止受化學(xué)試劑損害、防止來(lái)自外部光的噪聲、增加著色值等等，POF至少涂布一層保護(hù)層來(lái)形成光纖導(dǎo)線、塑料光纖帶和塑料光纖光纜。
選擇用于保護(hù)層的材料，以使形成保護(hù)層時(shí)不會(huì)對(duì)POF引起熱損傷(變形、變性、熱分解等)。因此，保護(hù)層材料應(yīng)該在介于(Tg-50)℃至用于POF的聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg(℃)之間的溫度下反應(yīng)硬化。為了降低制造成本，形成時(shí)間(硬化保護(hù)層材料的時(shí)間)優(yōu)選介于1秒至10分鐘之間，并且更優(yōu)選介于1秒至5分鐘之間。當(dāng)POF由多種聚合物組成時(shí)，Tg是這些聚合物中最小的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。當(dāng)用于POF的聚合物不具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，Tg是最小的相轉(zhuǎn)變溫度(例如熔點(diǎn))。
用于保護(hù)層的材料的實(shí)例通常是例如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的烯烴聚合物、例如氯乙烯和尼龍的通用聚合物。還可以應(yīng)用下面由于高彈性而在提供機(jī)械性質(zhì)(例如彎曲性質(zhì))方面有效的材料。這些材料的實(shí)例是作為聚合物實(shí)例的橡膠，例如異戊二烯橡膠類(例如天然橡膠和異戊二烯橡膠)、丁二烯橡膠類(例如苯乙烯-丁二烯共聚物橡膠和丁二烯橡膠)、二烯特種橡膠類(例如丁腈橡膠和氯丁橡膠)、烯烴橡膠類(例如乙烯-丙烯橡膠、丙烯酸橡膠、丁基橡膠和鹵化物丁基橡膠)、醚橡膠、聚硫橡膠和聚氨酯橡膠。
用于保護(hù)層的材料可以是在室溫下表現(xiàn)出流動(dòng)性并且通過(guò)加熱固化的液體橡膠。液體橡膠的實(shí)例是聚二烯橡膠類(基本結(jié)構(gòu)是聚異戊二烯、聚丁二烯、丁二烯-丙烯腈共聚物、聚氯丁二烯等等)、聚烯烴橡膠類(基本結(jié)構(gòu)是聚烯烴、聚異丁烯等等)、聚醚橡膠類(基本結(jié)構(gòu)是聚(氧丙烯)等等)、聚硫橡膠類(基本結(jié)構(gòu)是聚(氧亞烷基二硫化物)等等)以及聚硅氧烷橡膠類(基本結(jié)構(gòu)是聚(二甲基硅氧烷)等等)。
更優(yōu)選地，用于保護(hù)層的材料是例如乙烯、丙烯和α-烯烴的聚合物的熱塑性樹脂。這種聚合物的實(shí)例是乙烯均聚物、乙烯-α-烯烴共聚物、乙烯-丙烯共聚物等。還可以使用向這些熱塑性樹脂中添加了金屬氫化產(chǎn)物和易燃材料(例如磷和氮)的母料(master batch)。沒(méi)有限制熱塑性樹脂的分子量(例如數(shù)均分子量和重均分子量)及分子量分布。但是在用熱塑性樹脂涂布塑料光纖方面，熱塑性樹脂具有高流動(dòng)性是優(yōu)選的。至于樹脂的流動(dòng)性指數(shù)，可以使用在流動(dòng)試驗(yàn)(JIS K7210 1916)下的熔體流動(dòng)速率(MFR)。在190℃的熔化溫度下熱塑性樹脂優(yōu)選具有5克/10分鐘至150克/10分鐘的MFR。MFR在190℃的熔化溫度下為20克/10分鐘至90克/10分鐘是更優(yōu)選的。
至于用于保護(hù)層材料，還可以使用熱塑性彈性體。熱塑性彈性體在室溫下表現(xiàn)出橡膠彈性，并且在高溫下塑化，從而容易模制。熱塑性彈性體的實(shí)例是苯乙烯熱塑性彈性體、烯烴熱塑性彈性體、氯乙烯熱塑性彈性體、尿烷熱塑性彈性體、酯熱塑性彈性體、酰胺熱塑性彈性體等等。只要在等于或者低于POF聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg(℃)的溫度下形成涂層，可以使用除上述材料以外的其它材料。例如，可以使用上述材料或者其它材料的共聚物和混合聚合物。
優(yōu)選使用通過(guò)熱硬化聚合物前體和反應(yīng)試劑的混合液體而獲得的材料作為保護(hù)層材料。如在日本特開(kāi)第10-158353號(hào)所述，所述材料的實(shí)例是從NCO嵌段預(yù)聚物和涂布了粉末的胺制備的單包裝(one-pack)型熱固性尿烷組合物。另一個(gè)實(shí)例是由如在WO 95/26374中描述的具有NCO基團(tuán)的尿烷預(yù)聚物和粒徑小于或等于20微米的固體胺組成的單包裝熱固性尿烷組合物。為了改善初始保護(hù)層的性質(zhì)，可以向初始保護(hù)層中添加添加劑和填料。添加劑的實(shí)例是阻燃劑、抗氧化劑、自由基俘獲劑和潤(rùn)滑劑?？梢詮挠袡C(jī)和/或無(wú)機(jī)化合物來(lái)制備填料。
結(jié)合附圖解釋形成保護(hù)層的方法。涂布設(shè)備可以與拉絲設(shè)備連接，從而同時(shí)或者就在拉絲過(guò)程后進(jìn)行涂布過(guò)程。
闡述用來(lái)圍繞塑料光纖(POF)11形成保護(hù)層的涂布線10?？梢允褂糜脕?lái)涂布電纜和玻璃光纖的已知涂布線作為根據(jù)本實(shí)施方式的涂布線10。從進(jìn)料機(jī)12將POF 11送到冷卻機(jī)13中，使POF 11冷卻至5℃至35℃的溫度。對(duì)于降低涂布過(guò)程中的熱損傷，在形成保護(hù)層之前冷卻POF 11是優(yōu)選的，但是涂布線10可以不具有冷卻機(jī)13。然后，涂布裝置14圍繞POF 11涂布熱塑性樹脂(涂布材料)，制備出塑料光纖束(光纖束)15。后面將解釋涂布方法。將光纖束15送到水槽16中，用冷水冷卻，然后送到脫水機(jī)17中以除去光纖束15表面上的水?？梢允褂贸撍畽C(jī)17以外的機(jī)器來(lái)冷卻光纖束15。借助進(jìn)料輥18將光纖束15送到卷曲機(jī)19上。盡管圖1中的涂布線10是從進(jìn)料機(jī)12供應(yīng)POF 11，但是涂布線10不局限于圖1中所述的涂布線。例如，可以與涂布線集成用于形成POF的拉絲設(shè)備(未示出)。在此情況下，從拉絲設(shè)備連續(xù)供應(yīng)預(yù)制棒，然后用涂層涂布POF。
在圖2中，顯示了在涂布裝置14中提供的沖模30和噴嘴31。在涂布裝置14中，將噴嘴31安裝入沖模30中，使沖模30和噴嘴31之間的間隙形成用來(lái)通過(guò)作為涂布材料的熱塑性樹脂32的樹脂通道33，34。為了保持熱塑性樹脂32的流動(dòng)性，在沖模30和噴嘴31上安裝恒溫器35，36。為了降低傳遞到POF上的熱量，涂布過(guò)程中熱塑性樹脂32的溫度(涂布溫度)優(yōu)選盡可能地低。當(dāng)涂布材料例如是聚乙烯時(shí)，涂布溫度優(yōu)選小于或等于140℃，并且更優(yōu)選小于或等于130℃。涂布溫度的下限沒(méi)有限制，但是涂布溫度的下限必須是熱塑性樹脂32具有流動(dòng)性的溫度。當(dāng)熱塑性樹脂32例如是低密度聚乙烯時(shí)，涂布溫度的下限優(yōu)選是100℃至110℃。POF 11通過(guò)在噴嘴31中形成的纖維通道，并且借助纖維出口開(kāi)孔31a送到噴嘴31的外面。
POF 11由作為光通道的纖芯部分11a和圍繞纖芯部分11a形成的包層部分11b組成。POF 11的形狀沒(méi)有限制，但是直徑D(μm)優(yōu)選為200μm至1500μm，并且更優(yōu)選為200μm至800μm。盡管POF11的進(jìn)料速度沒(méi)有限制，但是進(jìn)料速度優(yōu)選為10米/分鐘至100米/分鐘。低于10米/分鐘的進(jìn)料速度使生產(chǎn)率變差，因此增加了制造成本。另外，因?yàn)橥ㄟ^(guò)加熱噴嘴31中的纖維通道的時(shí)間變長(zhǎng)，從噴嘴31釋放的熱量可能熱損傷POF 11。另一方面，快于100米/分鐘的進(jìn)料速度使作為涂布材料的熱塑性樹脂32喪失粘合性，因此引起例如熱塑性樹脂32脫離和由于樹脂結(jié)晶引起的機(jī)械性質(zhì)變化的問(wèn)題。
沖模30和噴嘴31間的間隙構(gòu)成樹脂通道33，34。在預(yù)定的溫度下加熱具有流動(dòng)性的熱塑性樹脂32，并且從樹脂入口37，38流向樹脂通道33，34。通過(guò)樹脂通道33，34的熔融熱塑性樹脂32借助在沖模邊緣和噴嘴邊緣之間形成的樹脂出口30a流出POF 11。在POF 11的外表面上涂布熱塑性樹脂32作為保護(hù)層39。然后，使具有圍繞POF11的保護(hù)層39的光纖束15在水槽16中經(jīng)受冷卻處理(參見(jiàn)圖1)。
為了在樹脂出口30a中提供足夠的間隙并且容易地用熱塑性樹脂32涂布POF 11，間隙(TA-TB1)滿足下面的公式(1)20(μm)≤(TA-TB1)≤1500(μm)……(1)其中，TA(μm)表示沖模30的開(kāi)口直徑，并且TB1(μm)表示噴嘴31的外徑。當(dāng)間隙小于20μm時(shí)，樹脂通道33，34中熱塑性樹脂32的壓力變高，所以當(dāng)熱塑性樹脂32接觸POF 11時(shí)，將向POF 11施加非常高的應(yīng)力。因而，可能POF 11的折射率改變并且POF的光學(xué)性質(zhì)(例如傳輸損失)變差。另一方面，當(dāng)間隙大于1500μm時(shí)，涂層39變得太厚，并且涂層39的外觀由于熔融熱塑性樹脂的滴下而變差。另外，厚的保護(hù)層39使均勻地冷卻熱塑性樹脂32變難，所以POF 11可能受到熱損傷并且光纖束15可能膨脹。
接下來(lái)，通過(guò)POF 11的噴嘴31的內(nèi)徑TB2(μm)和POF 11的直徑D(μm)之間的差值(TB2-D)滿足下面的公式(2)20(μm)≤(TB2-D)≤600(μm)……(2)如果差值(TB2-D)小于20μm，POF 11將受到加熱的噴嘴31的熱損傷，并且POF 11將與噴嘴31接觸以引起POF 11的物理?yè)p傷。另一方面，如果差值(TB2-D)大于600μm，POF 11與熱塑性樹脂32的粘合變差。
噴嘴31的外徑TB1(μm)和內(nèi)徑TB2(μm)之間的差值(TB1-TB2)滿足下面的公式(3)400(μm)＜(TB1-TB2)≤1500(μm)……(3)如果差值(TB1-TB2)大于1500μm，熱塑性樹脂32與POF 11接觸的位置33a，34a遠(yuǎn)離噴嘴端31b，所以位置33a，34a趨向于波動(dòng)。結(jié)果，光纖束15將膨脹。差值(TB1-TB2)的下限沒(méi)有限制，但是就制造成本、噴嘴的強(qiáng)調(diào)和耐用性而言大于400μm是優(yōu)選的。
使用由沖模30和噴嘴31組成的模具，可以用熱塑性樹脂32涂布POF 11而不會(huì)引起例如對(duì)POF 11熱損傷和不正確涂布的問(wèn)題。POF 11的直徑D優(yōu)選是200μm至1500μm，并且更優(yōu)選為200μm至800μm。在此情況下，具有厚度Tc(μm)為100μm至500μm的涂層39可以防止對(duì)POF 11的過(guò)度應(yīng)力。應(yīng)當(dāng)注意當(dāng)保護(hù)層39固化時(shí)一些涂布材料會(huì)導(dǎo)致收縮。
POF可以具有圍繞上述作為第一保護(hù)層的保護(hù)層的第二(或者更多)保護(hù)層。如果第一保護(hù)層的厚度足以降低對(duì)POF的熱損傷，那么對(duì)第二保護(hù)層硬化溫度的要求與第一保護(hù)層相比變得不太嚴(yán)格。第二保護(hù)層可以提供有添加劑，例如阻燃劑、抗氧化劑、自由基俘獲劑和潤(rùn)滑劑。阻燃劑是具有諸如溴的鹵素的樹脂、含磷的添加劑和材料。優(yōu)選使用金屬氫氧化物作為阻燃劑來(lái)降低有毒氣體的釋放。
可以用具有多功能的多個(gè)涂層涂布POF。這種涂層的實(shí)例是上述的阻燃劑層、防止吸濕的阻擋層、位于保護(hù)層之間或者保護(hù)層中的吸濕劑(例如吸濕帶或凝膠)、作為減震劑的減輕彎曲POF時(shí)應(yīng)力的柔性材料和苯乙烯形成層、增加剛性的增強(qiáng)層。作為涂層的熱塑性樹脂可以包含增加光纜強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)材料。結(jié)構(gòu)材料是具有高彈性的拉絲強(qiáng)度纖維和/或具有高剛性的金屬絲。拉絲強(qiáng)度纖維的實(shí)例是芳族聚酰胺纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維。金屬絲的實(shí)例是不銹鋼絲、鋅合金絲、銅絲。結(jié)構(gòu)材料不局限于那些上述的材料。還可以提供其它材料，例如用于保護(hù)的金屬管、保持光纜的承載線。還可以應(yīng)用增加線接光纜的工作效率的機(jī)構(gòu)。
根據(jù)使用方法，選擇性地將POF用作其中POF圓形排列的光纜組件、其中POF線性排列的帶繞芯線、其中通過(guò)使用帶或LAP鞘捆綁帶繞芯線的光纜組件等等。
優(yōu)選通過(guò)使用光連接器確保固定作為根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)部件的POF的端部。市場(chǎng)上可以廣泛獲得的光連接器是PN型、SMA型、SMI型、F05型、MU型、FC型、SC型等。
通過(guò)作為光學(xué)部件的POF、光纖線和光纜傳播光學(xué)信號(hào)的系統(tǒng)包括光學(xué)信號(hào)處理裝置，其包括光學(xué)組件，例如發(fā)光元件、光接收元件、光開(kāi)關(guān)、光隔離器、集成光路、光收發(fā)機(jī)組件等。這種系統(tǒng)可以與其它的POF組合。任何公知的技術(shù)都可以應(yīng)用于本發(fā)明。例如，在“‘Basicand Practice of Plastic Optical Fiber’(由NTS公司出版)”、“‘Opticalmembers can be Loaded on Printed Wiring Assembly，at Last’，NikkeiElectronics，第2001年12月卷，第110-127頁(yè)”等中描述了這些技術(shù)。通過(guò)結(jié)合根據(jù)這些文獻(xiàn)中的技術(shù)的光學(xué)部件，光學(xué)部件可以用于適合高速和大容量數(shù)據(jù)通訊和在不影響電磁波下用于控制的短距離光學(xué)傳輸系統(tǒng)。具體地說(shuō)，光學(xué)部件可以用于在設(shè)備(例如計(jì)算機(jī)和幾種數(shù)字設(shè)備)中布線、在火車和車輛中布線、在光學(xué)終端和數(shù)字設(shè)備之間以及數(shù)字設(shè)備之間光學(xué)連接、在住房、集體住房、工廠、辦公室、醫(yī)院、學(xué)校中的室內(nèi)光學(xué)LAN以及室外光學(xué)LAN。
此外，例如在“‘High-Uniformity Star Coupler Using Diffused LightTransmission’，IEICE TRANS.ELECTRON.，第E84-C卷，第3期，2001年3月，第339-344頁(yè)”、“‘Interconnection in Technique of OpticalSheet Bath’，Journal of Japan Institute of Electronics Packaging，第3卷，第6期，2000年，第476-480頁(yè)”中公開(kāi)了與光傳輸系統(tǒng)結(jié)合的其它技術(shù)。另外，有光學(xué)總線(在日本特開(kāi)第10-123350號(hào)、第2002-90571號(hào)、第2001-290055號(hào)等中公開(kāi))、光頻支/耦合裝置(在日本特開(kāi)第2001-74971號(hào)，第2000-329962號(hào)，第2001-74966號(hào)，第2001-74968號(hào)，第2001-318263號(hào)，第2001-311840號(hào)等中公開(kāi))、光學(xué)星形耦合器(在日本特開(kāi)第2000-241655號(hào)中公開(kāi))、光信號(hào)傳輸裝置和光學(xué)數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)(在日本特開(kāi)第2002-62457號(hào)、第2002-101044、第2001-305395號(hào)等中公開(kāi))、光學(xué)信號(hào)處理裝置(在日本特開(kāi)第2000-23011號(hào)等中公開(kāi))、光學(xué)信號(hào)交叉連接系統(tǒng)(在日本特開(kāi)第2001-86537號(hào)等中公開(kāi))、光傳輸系統(tǒng)(在日本特開(kāi)第2002-26815號(hào)等中公開(kāi))、多功能系統(tǒng)(在日本特開(kāi)第2001-339554號(hào)、第2001-339555號(hào)等中公開(kāi))、以及各種光學(xué)波導(dǎo)、光頻支、光耦合器、光多路復(fù)用器、光解多路復(fù)用器等等。當(dāng)將具有根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)部件的光學(xué)系統(tǒng)與這些技術(shù)結(jié)合時(shí)，可以構(gòu)建發(fā)送/接收多路光學(xué)信號(hào)的高級(jí)光傳輸系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)部件還可以適用于其它目的，例如發(fā)光、能量傳輸、照明和傳感器。
實(shí)施例將參考作為本發(fā)明實(shí)施方式的實(shí)施例(1)-(2)和作為對(duì)比的實(shí)施例(3)-(5)來(lái)詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。可以改變材料、含量、操作等，只要改變落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明的范圍不局限于下述的實(shí)施例。下面的說(shuō)明詳細(xì)地解釋了實(shí)施例(1)。至于實(shí)施例(2)-(5)，將解釋其與實(shí)施例(1)不同的部分。在下面的表1中列出了實(shí)施例的條件和結(jié)果。在表1中，最左列表示實(shí)施例的號(hào)。
在實(shí)施例(1)中，將預(yù)定量的單體(甲基丙烯酸甲酯(methacrylacid-methyl)(其中水被降低至1000ppm或以下))溶液倒入內(nèi)徑為22毫米且長(zhǎng)度為600毫米的圓柱形剛性聚合室中。聚合罐的內(nèi)徑相應(yīng)于待制備的預(yù)制棒的外徑。包含單體溶液0.5重量％的二甲基-2，2’-偶氮二(2-甲基丙酸酯(2-methylpropyonate))作為聚合引發(fā)劑。另外，包含單體溶液0.62重量％的正月桂基硫醇作為鏈轉(zhuǎn)移劑。當(dāng)在60℃水浴中振動(dòng)聚合室時(shí)，單體溶液經(jīng)受預(yù)聚合2小時(shí)。然后，在65℃下水平保持聚合室(圓柱形室的軸向保持水平)，然后在3000rpm的速度下旋轉(zhuǎn)圓柱形室下進(jìn)行熱聚合過(guò)程3個(gè)小時(shí)。然后，在90℃下進(jìn)行熱聚合過(guò)程24小時(shí)，從而制得由高聚物(PMMA)形成的圓柱形管。
接著，使作為纖芯材料的單體(甲基丙烯酸甲酯(其中水被降低至1000ppm或以下))與作為折射率控制組分的鄰苯二甲酸二丁酯混合。鄰苯二甲酸二丁酯的量為單體溶液的10重量％。在使單體混合物溶液過(guò)濾通過(guò)精度為0.2微米的由聚四氟乙烯制成的膜過(guò)濾器后，將濾液直接倒入圓柱形管的中空部分中。添加單體混合物溶液0.016重量％的二叔丁基過(guò)氧化物作為聚合引發(fā)劑。添加單體混合物溶液0.27重量％的正月桂基硫醇作為鏈轉(zhuǎn)移劑。在直徑比圓柱形管大9％的玻璃管中插入包含這種單體混合物溶液的圓柱形管，然后在壓力聚合室中垂直且靜止地保持玻璃管。然后，在氮?dú)鈿夥罩?，將壓力聚合室加壓?.1MPa(表壓)，并且使單體混合物溶液在90℃下經(jīng)受熱聚合48小時(shí)。然后，壓力聚合室中的壓力增加至0.4MPa(表壓)，然后使單體混合物溶液在120℃下經(jīng)受熱聚合24小時(shí)。在熱聚合后，進(jìn)行熱處理以獲得預(yù)制棒。預(yù)制棒的重均分子量為106,000，并且分子量分布((重均分子量)/(數(shù)均分子量))為2.1。預(yù)制棒的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在纖芯部分的中央為最小值90℃(＝Tg)。纖芯部分中的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨著折射率分布逐漸增加。纖芯部分最外區(qū)中的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為110℃。
當(dāng)聚合完成時(shí)，預(yù)制棒沒(méi)有任何由于體積收縮產(chǎn)生的氣泡。在230℃下加熱預(yù)制棒并且拉絲以獲得直徑為316微米的POF。在650納米下測(cè)量的POF的傳輸損失為160dB/km，并且在850納米下測(cè)量的POF的傳輸損失為1250dB/km。
使用與具有沖模30和噴嘴31的模具連接的擠出機(jī)(螺桿直徑φ40毫米)圍繞POF形成保護(hù)層。沖模30的直徑TA(μm)為2100μm。噴嘴31的外徑TB1(μm)和內(nèi)徑TB2(μm)分別為1100μm和500μm。在125℃和360克/分鐘的條件下從擠出機(jī)擠出作為涂布材料的低密度聚乙烯((LDPE；JPO生產(chǎn)的JMA07A；MFR＝50克/10分鐘)。當(dāng)以20米/分鐘的速度進(jìn)料塑料光纖(厚度D為316μm)時(shí)，涂布材料與塑料光纖接觸并且拉絲至具有預(yù)定的厚度。使具有涂布材料的光纖束15經(jīng)受冷卻處理，然后繞著卷軸纏繞。保護(hù)層的厚度Tc為220μm，并且光纖束的直徑(纜徑)為750μm。應(yīng)當(dāng)指出保護(hù)層的厚度Tc是樹脂干燥后測(cè)量的值。測(cè)量涂布的塑料光纖的傳輸損失，并且在形成保護(hù)層后傳輸損失的增加為2dB/km。
在實(shí)施例(2)中，使用與實(shí)施例(1)相同的擠出機(jī)。在130℃和390克/分鐘的條件下從擠出機(jī)擠出作為涂布材料的線性低密度聚乙烯(LLDPE；Tosoh Corp.生產(chǎn)的Nipolon-L；MFR＝20克/10分鐘)。當(dāng)以20米/分鐘的速度進(jìn)料塑料光纖(厚度D為316μm)時(shí)，涂布材料與塑料光纖接觸并且延展至具有預(yù)定的厚度。使具有涂布材料的光纖束15經(jīng)受冷卻處理，然后繞著卷軸纏繞。保護(hù)層的厚度Tc為245μm，并且光纖束的直徑(纜徑)為805μm。測(cè)量涂布的塑料光纖的傳輸損失，并且在形成保護(hù)層后傳輸損失的增加為7dB/km。
在作為對(duì)比實(shí)施例的實(shí)施例(3)中，使用與實(shí)施例(1)相同的擠出機(jī)。沖模30的直徑TA(μm)為3100μm。噴嘴31的外徑TB1(μm)和內(nèi)徑TB2(μm)分別為1100μm和500μm。在125℃的條件下從擠出機(jī)擠出作為涂布材料的低密度聚乙烯(LDPE；JPO生產(chǎn)的JMA07A；MFR＝50克/10分鐘)，并且用保護(hù)層涂布塑料光纖(厚度D為316μm)。保護(hù)層的厚度Tc為240μm，并且光纖束的直徑(纜徑)為800μm。測(cè)量涂布的塑料光纖的傳輸損失，并且在形成保護(hù)層后傳輸損失的增加為75dB/km。
在作為對(duì)比實(shí)施例的實(shí)施例(4)中，使用與實(shí)施例(1)相同的擠出機(jī)。沖模30的直徑TA(μm)為2100μm。噴嘴31的外徑TB1(μm)和內(nèi)徑TB2(μm)分別為1700μm和1000μm。在125℃的條件下從擠出機(jī)擠出作為涂布材料的低密度聚乙烯(LDPE；JPO生產(chǎn)的JMA07A；MFR＝50克/10分鐘)，并且用保護(hù)層涂布塑料光纖(厚度D為316μm)。保護(hù)層的厚度Tc為245μm，并且光纖束的直徑(纜徑)為805μm。測(cè)量涂布的塑料光纖的傳輸損失，并且在形成保護(hù)層后傳輸損失的增加為65dB/km。
在作為對(duì)比實(shí)施例的實(shí)施例(5)中，使用與實(shí)施例(1)相同的擠出機(jī)。沖模30的直徑TA(μm)為2500μm。噴嘴31的外徑TB1(μm)和內(nèi)徑TB2(μm)分別為2100μm和500μm。在125℃的條件下從擠出機(jī)中擠出作為涂布材料的低密度聚乙烯((LDPE；JPO生產(chǎn)的JMA07A；MFR＝50克/10分鐘)，并且用保護(hù)層涂布塑料光纖(厚度D為316μm)。保護(hù)層的厚度Tc為243μm，并且光纖束的直徑(纜徑)為800μm。測(cè)量涂布的塑料光纖的傳輸損失，并且在形成保護(hù)層后傳輸損失的增加為50dB/km。
表1

應(yīng)當(dāng)指出在表1中，公式(1)-(3)如下20(μm)≤(TA-TB1)≤1500(μm) ……(1)20(μm)≤(TB2-D)≤600(μm)……(2)400(μm)＜(TB1-TB2)≤1500(μm)……(3)其中，TA(μm)表示沖模的直徑、TB1(μm)表示噴嘴的外徑、TB2(μm)表示噴嘴的內(nèi)徑，并且D(μm)表示塑料光纖的直徑。另外，標(biāo)記“○”表示實(shí)驗(yàn)條件滿足公式，并且標(biāo)記“×”表示實(shí)驗(yàn)條件不滿足公式。
上面的表1表明當(dāng)用滿足公式(1)-(3)的具有沖模和噴嘴的模具時(shí)，在用LDPE或者LLDPE的涂布過(guò)程后傳輸損失的增加小于10dB/km。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明涉及用于涂布塑料光纖表面的方法和設(shè)備。
權(quán)利要求
1.通過(guò)利用噴嘴和沖模使用熱塑性樹脂涂布塑料光纖的涂布方法，所述噴嘴被裝配到形成于所述沖模中的開(kāi)孔中，通過(guò)使熱塑性樹脂流過(guò)形成于所述沖模和所述噴嘴之間的樹脂通道并且通過(guò)經(jīng)由所述樹脂通道圍繞塑料光纖涂布所述熱塑性樹脂來(lái)用熱塑性樹脂涂布所述塑料光纖，所述塑料光纖通過(guò)形成于所述噴嘴中的光纖通道；其中，所述沖模和所述噴嘴滿足如下條件20(μm)≤(TA-TB1)≤1500(μm)20(μm)≤(TB2-D)≤600(μm)400(μm)＜(TB1-TB2)≤1500(μm)其中，TA(μm)表示所述沖模的直徑、TB1(μm)表示所述噴嘴的外徑、TB2(μm)表示所述噴嘴的內(nèi)徑，并且D(μm)表示所述塑料光纖的直徑。
2.如權(quán)利要求1所述的涂布方法，其中所述塑料光纖的直徑為200μm至1500μm，并且圍繞所述塑料光纖涂布的熱塑性樹脂的厚度為100μm至500μm。
3.如權(quán)利要求1所述的涂布方法，其中在190℃的熔化溫度下所述熱塑性樹脂的熔體流動(dòng)速率為5克/10分鐘至150克/10分鐘。
4.用于使用熱塑性樹脂涂布塑料光纖的涂布設(shè)備，所述涂布設(shè)備包括噴嘴，在其中形成光纖通道；和沖模，在其中形成用來(lái)裝配所述噴嘴的開(kāi)孔，通過(guò)使所述熱塑性樹脂流過(guò)形成于所述沖模和所述噴嘴之間的樹脂通道，并且通過(guò)經(jīng)由所述樹脂通道圍繞塑料光纖涂布所述熱塑性樹脂來(lái)用熱塑性樹脂涂布所述塑料光纖，所述塑料光纖通過(guò)形成于所述噴嘴中的光纖通道；其中，所述沖模和所述噴嘴滿足如下條件20(μm)≤(TA-TB1)≤1500(μm)20(μm)≤(TB2-D)≤600(μm)400(μm)＜(TB1-TB2)≤1500(μm)其中，TA(μm)表示所述沖模的直徑、TB1(μm)表示所述噴嘴的外徑、TB2(μm)表示所述噴嘴的內(nèi)徑，并且D(μm)表示所述塑料光纖的直徑。
全文摘要
通過(guò)具有沖模(30)和噴嘴(31)的涂布設(shè)備使用由熱塑性樹脂(32)形成的保護(hù)層(39)涂布塑料光纖(11)。所述沖模的直徑T
文檔編號(hào)B29D11/00GK1942800SQ20058001207
公開(kāi)日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月8日
發(fā)明者宮坂憐, 氣賀澤忠宏, 竹田明彥 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社