專利名稱：生產(chǎn)塑料光纖的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塑料光纖。具體地，本發(fā)明涉及連續(xù)生產(chǎn)具有均勻纖芯截面的塑料光纖的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
塑料光纖(POF)作為短距離高速網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)提供了許多潛在優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的銅線比較，POF可處理更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，而且不容易受到電磁干擾的影響。與玻璃光學(xué)纖維比較，POF容易安裝，連接和維護(hù)，因?yàn)镻OF更柔軟，具有更大的纖芯尺寸。此外，POF可能是這些網(wǎng)絡(luò)的最便宜的傳輸介質(zhì)。
已經(jīng)作出了相當(dāng)大的努力試圖開發(fā)低成本的方法和系統(tǒng)，來(lái)制造低傳輸損耗的POF。例如，美國(guó)專利5,827,611公開了一種制造POF的工藝，其包括(a)從預(yù)成型坯擠出中空管(即施加力通過(guò)開口來(lái)成型)；(b)用芯部混合物填充中空管；和(c)同步加熱和拉拔(即拉伸)填充好的管到適當(dāng)尺寸。
美國(guó)專利5,827,611所介紹工藝的缺點(diǎn)是，該工藝是批量生產(chǎn)工藝。美國(guó)專利5,827,611的工藝的特征是“連續(xù)的”，但這是誤稱，因?yàn)榛陬A(yù)成型坯的工藝原本就是批量生產(chǎn)工藝。當(dāng)預(yù)成型坯用完，加工須停止，安裝新的預(yù)成型坯。目前為止所開發(fā)的大部分POF工藝都具有這個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)檫@些工藝是基于預(yù)成型坯的。為了降低成本和增加POF的均勻性，希望能開發(fā)出真正連續(xù)的工藝，來(lái)制造POF。(當(dāng)然，即使是連續(xù)工藝也會(huì)偶然停止，如進(jìn)行清理和維修)。
許多現(xiàn)有技術(shù)的專利，包括美國(guó)專利5,827,611，公開了試圖減少POF傳輸損失的工藝方法和系統(tǒng)。這些損失可由內(nèi)部和外部因素造成。內(nèi)部因素包括C-H振動(dòng)和瑞利散射的吸收。外部因素包括過(guò)渡金屬元素和有機(jī)污染物的吸收，以及灰塵和微孔的散射，纖芯截面直徑的波動(dòng)、取向雙折射、和纖芯-涂復(fù)層邊界缺陷。需要開發(fā)出能夠減少一個(gè)或多個(gè)上述不同損耗因素的方法和系統(tǒng)。
現(xiàn)有技術(shù)中尚未被認(rèn)識(shí)或控制的一個(gè)關(guān)鍵工藝變量是POF纖芯的擠出方向。根據(jù)已掌握的知識(shí)，所有從前的POF加工方法擠出POF纖芯的方向是垂直向下(即隨著重力方向)或是水平的。令人驚奇的是，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，垂直向上擠出POF(即相對(duì)重力)可使產(chǎn)生的POF的纖芯直徑的波動(dòng)小很多。
考慮美國(guó)專利4,399,084，其使用“向上紡絲”產(chǎn)生紡織上的纖維狀集合體，POF的纖芯直徑均勻性的改進(jìn)更加令人驚奇，該專利在欄16的20到24行，介紹了使用垂直向上擠出形成非均勻不規(guī)則的織物纖維，“本發(fā)明的另一特征是纖維絲具有非圓形截面，沿縱向以不定間隔無(wú)規(guī)律的尺寸變化，伴隨而來(lái)是截面形狀也變化”。
因此，從前使用垂直向上擠出制造不規(guī)則的織物纖維未提示或建議使用垂直向上擠出來(lái)制造均勻的POF纖芯。
此外，通過(guò)將垂直向上擠出結(jié)合到連續(xù)加工方法，如螺旋擠出法，使得通過(guò)本發(fā)明可連續(xù)生產(chǎn)具有均勻纖芯截面的POF。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種連續(xù)制造具有均勻纖芯截面的塑料光纖的方法和系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和限制。
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種方法，其中原始材料在連續(xù)螺旋擠壓機(jī)中熔融，然后垂直向上(即相對(duì)重力)擠出，形成具有均勻截面的POF纖芯。
本發(fā)明的另一方面涉及一種系統(tǒng)，其包括一個(gè)或多個(gè)螺旋擠壓機(jī)，和一個(gè)或多個(gè)擠壓塊。一個(gè)或多個(gè)擠壓機(jī)用于連續(xù)熔融原始材料。一個(gè)或多個(gè)擠壓塊用于沿垂直向上的方向擠出熔融的原始材料，形成具有均勻截面的POF纖芯。
盡管連續(xù)擠出法和垂直向上擠出都是紡織纖維生產(chǎn)領(lǐng)域已有的。但從紡織纖維現(xiàn)有技術(shù)不能知道或其未建議將這兩種方式結(jié)合，來(lái)形成具有均勻纖芯截面的POF。確實(shí)地，從紡織纖維現(xiàn)有技術(shù)不能知道本發(fā)明所使用的垂直向上擠出。
如背景技術(shù)部分所討論的，現(xiàn)有紡織纖維技術(shù)使用“向上紡絲”來(lái)生產(chǎn)纖維絲，“纖維絲具有非圓形的截面，沿縱向以不定間隔無(wú)規(guī)律的尺寸變化”，但未提示本發(fā)明。這些紡織纖維領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明正好相對(duì)，本發(fā)明提出如何使用垂直向上擠出來(lái)形成具有均勻纖芯截面的POF。均勻的纖芯截面一般是圓形截面，但也可以采用其他形狀(即，橢圓形，三角形，矩形或六角形截面)。
通過(guò)閱讀下面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明以及所附權(quán)利要求和附圖，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將更加清楚了解本發(fā)明的上述和其它的實(shí)施例及其他各個(gè)方面。


圖1是連續(xù)生產(chǎn)均勻纖芯截面的POF的示例性系統(tǒng)的示意圖；圖2是具有額外部件的圖1所示系統(tǒng)的示意圖，這些部件用于施加POF涂復(fù)層，測(cè)量POF的均勻性；和纏繞POF于線軸；圖3是連續(xù)生產(chǎn)具有纖芯和涂復(fù)層的POF的可選系統(tǒng)的示意圖；圖4是更詳細(xì)地顯示噴絲頭組件950的示意圖；圖5是更詳細(xì)地顯示多用途塊350和半個(gè)傳輸/加熱塊400的示意圖；圖6是示例性工藝的流程圖，該工藝通過(guò)垂直向上擠出可連續(xù)生產(chǎn)具有均勻纖芯截面的POF。
具體實(shí)施例方式
下面介紹可連續(xù)生產(chǎn)具有均勻纖芯截面的POF的方法和系統(tǒng)。在下面的介紹中，公開了許多特定的細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本發(fā)明的充分了解。但是，應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú)須介紹這些具體細(xì)節(jié)。
圖1顯示了連續(xù)生產(chǎn)均勻纖芯截面的POF的示例性系統(tǒng)。示例性系統(tǒng)包括擠壓機(jī)驅(qū)動(dòng)組件100，進(jìn)料斗/干燥系統(tǒng)200，螺桿/筒體組件300，多用途塊350，傳輸/加熱塊400，泵/驅(qū)動(dòng)組件500，行星齒輪泵600，噴絲頭面板700，噴絲頭尖端(或銷)800，噴絲頭尖端加熱器900，1級(jí)冷卻裝置1000，2級(jí)冷卻裝置1100，第一驅(qū)動(dòng)輥1200。
圖2示出了帶有更多部件的圖1系統(tǒng)，這些部件用于施加POF涂復(fù)層、測(cè)量POF均勻性、將POF卷繞到線軸上。額外的部件包括帶槽輥1400、十字頭擠壓機(jī)1500、冷卻單元1700、轉(zhuǎn)向輥1800、激光測(cè)微儀1900、以及卷繞單元2000。卷繞單元2000包括電驅(qū)動(dòng)輥2100、張力臂2200、橫向往復(fù)機(jī)構(gòu)2300、和POF的線軸2400。
圖3顯示了連續(xù)生產(chǎn)具有纖芯和涂復(fù)層的POF的可選系統(tǒng)，代替使用POF纖芯擠壓機(jī)和單獨(dú)的POF涂復(fù)層擠壓機(jī)1500，可將兩個(gè)擠壓機(jī)通過(guò)多節(jié)塊3200更緊密地集成到多層的擠出系統(tǒng)。第一擠壓機(jī)3000提供用作POF纖芯的樹脂。第二擠壓機(jī)3100提供用作涂復(fù)層的樹脂。各擠壓機(jī)可單獨(dú)控制POF材料的壓力和溫度。因此，POF涂復(fù)材料的溫度和壓力可單獨(dú)保持在不同于POF纖芯材料的溫度和壓力，直到涂復(fù)材料施加到多節(jié)塊3200中的纖芯。該系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)擠出塊連續(xù)在線生產(chǎn)POF纖芯和POF涂復(fù)層。
為了簡(jiǎn)化，圖3顯示了多節(jié)塊3200，其帶有用于POF纖芯的擠壓機(jī)和另一用于POF涂復(fù)層的擠壓機(jī)。但是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，多節(jié)塊還可連接到另外的擠壓機(jī)，生產(chǎn)多層的POF纖芯和/或多層的POF涂復(fù)層。例如為了生產(chǎn)分級(jí)指標(biāo)的POF，多節(jié)塊3200可連接到另外的擠壓機(jī)，以便生產(chǎn)具有不同輻射性能(如折射率)的多層的POF纖芯。
圖4更詳細(xì)地顯示了噴絲頭組件950。噴絲頭組件950包括多用途塊350、傳輸/加熱塊400，噴絲頭面板700，加熱帶750，噴絲頭尖端(或銷)800，和噴絲頭尖端加熱器900。
圖5更詳細(xì)地顯示了多用途塊350和半個(gè)傳輸/加熱塊400。多用途塊350包括安全插頭351(壓力安全閥)，溫度探測(cè)頭352，和壓力傳感器353。塊350和400的設(shè)計(jì)減小了對(duì)聚合物流動(dòng)的阻力，并提供了對(duì)工藝參數(shù)(溫度和壓力)的反饋。如圖5所示，塊400可分成兩半，便于清理。傳輸塊400還包括破碎(breaker)板(未在圖5中顯示)，以改進(jìn)熔融聚合物的混合。
本文介紹的方法可應(yīng)用于幾乎所有POF纖芯和涂復(fù)材料。
一種示例性的POF纖芯材料是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。ATOFINA化學(xué)品公司(900 First Avenue，Kind of Prussia，PA 19406)生產(chǎn)牌號(hào)為“V825NA”的PMMA樹脂，這種樹脂是一種優(yōu)選的纖芯原始材料，因?yàn)榫哂懈哒凵渎?1.49)，而且在可見(jiàn)光區(qū)域顯示出很小的傳輸損耗。還可以使用具有較高熔融流動(dòng)速率的樹脂，如ATOFINA樹脂VLD-100。
其它的示例性POF纖芯材料包括聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯纖維和聚碳酸酯的共聚物、以及其它非晶態(tài)聚合物。此外，可以使用半晶狀的聚烯烴，如高分子量的聚丙烯和高密度高分子量的聚乙烯。
示例性的POF涂復(fù)層材料包括氟化聚合物，如聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、六氟代丙烯偏二氟乙烯、以及其它基于氟烷基丙烯酸甲酯單體的樹脂。涂復(fù)層材料必須具有比纖芯聚合物更低的折射率。Dyneon LLC公司(6744 33ndStreet north，Oakdale，MN 55128)生產(chǎn)的氟化熱塑塑料THV220G、THV220A和ATOFINA KYNARSuperflex 2500的折射率在1.35至1.41之間，低于ATOFINA樹脂V825NA的折射率。
圖6是流程圖，示出了用于連續(xù)生產(chǎn)具有均勻纖芯截面的塑料光纖的示例性過(guò)程。
在步驟10，干凈和純化的POF纖芯聚合物樹脂顆粒(聚合物原始材料，一般由樹脂生產(chǎn)商供應(yīng))送入進(jìn)料斗/干燥機(jī)系統(tǒng)200。干燥機(jī)系統(tǒng)200利用壓縮空氣連續(xù)地干燥纖芯聚合物樹脂。干燥機(jī)系統(tǒng)200所用的溫度一般在80至100℃之間，優(yōu)選的是90℃。通過(guò)使干燥機(jī)系統(tǒng)200工作在-40℃的露點(diǎn)下將水分從樹脂中除去。干燥機(jī)系統(tǒng)200還具有兩個(gè)串聯(lián)的凝聚過(guò)濾器用以除去小到0.01微米的液態(tài)水和油滴微粒。示例性的干燥機(jī)系統(tǒng)200是NovatecTM壓縮空氣干燥機(jī)(Novatec公司，222E，Thomas Ave.，Baltimore Md.21225，www.novatec.com)。
在步驟20，擠壓機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置100將干燥的聚合物輸送到擠壓機(jī)螺桿/筒體組件300，使干燥的聚合物熔融。擠壓機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置100是專用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能夠保持每分鐘工作轉(zhuǎn)數(shù)恒定，在連續(xù)擠出過(guò)程保持穩(wěn)定的壓力。
擠壓機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置100的皮帶輪的齒輪比可以改變，使驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的90-100％的優(yōu)選速率下。穩(wěn)定的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生穩(wěn)定的螺桿速度，從而產(chǎn)生恒定的擠出壓力。在不同工作壓力下使用時(shí)測(cè)得的壓力波動(dòng)小于2％。因此，擠壓機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置100的精確驅(qū)動(dòng)能夠得到更好的擠壓機(jī)控制并輸送均勻的擠出物。
擠壓機(jī)螺桿/筒體組件300可進(jìn)行通風(fēng)，以除去熔融樹脂中的揮發(fā)性物質(zhì)。
在步驟30，擠壓機(jī)螺桿/筒體組件300的進(jìn)料螺桿以連續(xù)均勻的方式使熔融的聚合物通過(guò)多用途塊350和傳輸/加熱塊400，進(jìn)入行星齒輪泵600。行星齒輪泵600由專用的驅(qū)動(dòng)裝置500驅(qū)動(dòng)。泵600是具有多個(gè)出口的單入口泵。
在步驟40，熔融的聚合物以連續(xù)均勻的方式回到傳輸/加熱塊400。泵600在熔融聚合物分開時(shí)加壓，并將聚合物流體分配到傳輸塊400的獨(dú)立分配通道。為了清楚起見(jiàn)，圖4只是示出了位于傳輸/加熱塊400的一個(gè)獨(dú)立通道(即通道450)。
塊400的通道450可得到低約束的高聚合物流動(dòng)速率，從而減少了聚合物熔體中的剪切生熱(以及并發(fā)的溫度不均勻性)。噴絲頭組件950中聚合物流體的方向可以以90°的增量改變。因此，通過(guò)噴絲頭組件950的擠出可以垂直向上、垂直向下或沿水平方向。加熱帶750使經(jīng)過(guò)噴絲頭組件950的熔融聚合物的溫度控制(從而粘度控制)更方便。
在步驟50，帶壓的熔融聚合物流體進(jìn)入噴絲頭面板700，噴絲頭面板700裝有一組帶螺紋的噴絲頭銷800。噴絲頭銷800帶有螺紋很容易取下，能夠快速改變噴絲孔直徑、以及銷長(zhǎng)度-直徑比。噴絲頭尖端加熱器900控制噴絲頭銷800上擠出物的溫度。這樣控制可提高擠出物離開噴絲頭銷800形成POF纖芯1300時(shí)的表面均勻性。噴絲頭銷800的溫度最好在225至300℃之間。在可選實(shí)施例中，噴絲頭面板700可包括固定的噴絲頭銷，而不是帶螺紋的噴絲頭銷800。
在步驟60，熔融聚合物通過(guò)噴絲頭銷800沿基本垂直向上的方向擠出。迫使熔融聚合物通過(guò)噴絲頭800的圓孔形成具有均勻圓形截面的POF纖芯1300。變化噴絲頭銷800的孔的形狀可形成具有其他類型均勻截面的POF。例如，迫使熔融聚合物通過(guò)噴絲頭銷800的橢圓孔可形成具有均勻橢圓截面的POF纖芯1300。為了增加POF纖芯截面的均勻性，在步驟60的擠出最好沿完全垂直的方向，直接相對(duì)重力進(jìn)行。
在垂直向上擠出過(guò)程開始時(shí)，金屬桿或其它惰性表面與離開噴絲頭銷800的POF纖芯1300接觸，向上推POF纖芯1300進(jìn)入第一卷繞輥1200的槽中。POF纖芯1300然后以與水平或垂直向下擠出工藝通常采用的同一方式通過(guò)系統(tǒng)的其余部分。
在步驟70，POF纖芯1300以受控方式冷卻。在一實(shí)施例中，POF纖芯1300在雙冷卻區(qū)系統(tǒng)中冷卻。
1級(jí)淬冷單元1000平行于噴絲頭銷800設(shè)置，且一般與離開噴絲頭銷800的POF纖芯1300相距0.1到2英寸。1級(jí)淬冷單元1000一般通過(guò)將空氣吹到纖維上來(lái)逐漸冷卻POF纖芯1300。1級(jí)淬冷單元1000一般工作在0至130℃之間，優(yōu)選的是100℃。1級(jí)淬冷單元1000的風(fēng)扇一般工作在0至1750轉(zhuǎn)/分鐘之間(0.058PSI)，優(yōu)選的轉(zhuǎn)速是1200轉(zhuǎn)/分鐘(0.027PSI)。2級(jí)淬冷單元1100也能工作在0至130℃之間，但通常工作在比1級(jí)淬冷單元1000更低的溫度，其工作溫度在0至30℃之間，優(yōu)選的工作溫度是0到20°C之間。2級(jí)淬冷單元1100的風(fēng)扇一般工作在0至1750轉(zhuǎn)/分鐘之間，優(yōu)選的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速是1000轉(zhuǎn)/分鐘(0.018PSI)。
在步驟80，施加涂復(fù)層到POF纖芯1300。圖2顯示了施加POF涂復(fù)層的示例性的部件。擠壓機(jī)螺桿和筒體組件(未在圖2中顯示)連接到十字頭擠壓機(jī)1500。進(jìn)行涂復(fù)的擠壓機(jī)螺桿和筒體組件可使用與擠壓機(jī)螺桿/筒體組件300相同的設(shè)計(jì)，優(yōu)選的涂復(fù)材料是含氟聚合物，由Dyneon LLC公司提供，規(guī)格為THV-220G。
表一給出了使用圖2所示的部件涂復(fù)擠出POF纖芯1300的示例性工藝參數(shù)，表一中，區(qū)1到4是指沿?cái)D壓機(jī)筒體縱向長(zhǎng)度的4個(gè)單獨(dú)加熱區(qū)。這4個(gè)區(qū)逐步加熱涂復(fù)聚合物顆粒，在十字頭擠壓機(jī)1500中形成均勻分布的涂復(fù)擠出物。
表一 涂復(fù)擠出條件和結(jié)果


十字頭擠壓機(jī)1500包括可調(diào)節(jié)的噴嘴系統(tǒng)，其帶有流量控制，可以連續(xù)方式在第二在線步驟施加涂復(fù)層到POF纖芯1300。用于這個(gè)工藝的噴嘴系統(tǒng)是內(nèi)部制造的，但是從許多商業(yè)途徑也可得到十字頭。典型的從商業(yè)途徑得到的擠壓十字頭的示例可由Florida州的Clearwater鎮(zhèn)的Genca公司提供(www.genca.com)。
施加涂復(fù)層后，利用淬冷單元1700，涂復(fù)POF1600通過(guò)初次冷卻(如在2.7℃)而快速冷卻。初次冷卻使涂復(fù)材料的熱量快速發(fā)散，減少了POF纖芯1300的受熱，因此減少了POF纖芯-涂復(fù)層界面光學(xué)性質(zhì)的改變。淬冷單元1700然后進(jìn)行二次冷卻(如在23.5℃)。
在步驟90，測(cè)量POF截面的均勻性。在一實(shí)施例中，使用了激光測(cè)微儀1900進(jìn)行測(cè)量。示例性的激光測(cè)微儀1900是Beta LaserMikediameter gauge(Beta LaserMike公司產(chǎn)品，公司位于8001 TechnologyBlvd.，Dayton，Ohio 45424，www.betalasermike.com)。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道的，為了提高POF截面的均勻性，激光測(cè)微儀1900可選擇作為在線自動(dòng)反饋控制系統(tǒng)的一部分。
如圖2所示，在步驟95，涂復(fù)POF1600通過(guò)轉(zhuǎn)向輥1800輸送到纏繞單元2000的S纏繞系統(tǒng)，纏繞到POF線軸2400上。
除了上面介紹的步驟外，垂直向上擠出后，POF可通過(guò)各種不同的方法拉拔，包括但不限于(1)紡絲拉伸及涂復(fù)法；(2)紡絲拉伸及固態(tài)拉拔法；(3)纖芯和涂復(fù)層共同擠出及紡絲拉伸法；(4)紡絲拉伸共同擠出的POF及固態(tài)拉拔法；(5)纖芯和涂復(fù)層一步共同擠出及連續(xù)增量拉拔法。
在紡絲拉伸及涂復(fù)法中，POF纖芯1300在從噴絲頭銷800擠出后馬上進(jìn)行拉拔，當(dāng)POF纖芯1300固化時(shí)施加兼容的涂復(fù)層。這種拉拔方法一般可提供POF纖芯1300和涂復(fù)材料之間的優(yōu)良界面粘接，涂復(fù)材料和POF纖芯1300之間沒(méi)有相位差。這種拉拔法通常還形成POF的低分子取向，適度的纖維強(qiáng)度和適度的涂復(fù)均勻性。
在紡絲拉伸及固態(tài)拉拔法中，POF纖芯1300在從噴絲頭銷800擠出和纏繞到線軸上后馬上進(jìn)行拉拔。POF纖芯1300然后在二次工藝過(guò)程從線軸上去繞，并以很大的拉伸比在固態(tài)進(jìn)行拉拔。在固態(tài)拉拔后施加涂復(fù)材料。這種拉拔法通常使得POF纖芯1300具有非常高的分子取向，POF纖芯1300和涂復(fù)材料之間具優(yōu)良的界面粘接，涂復(fù)材料和POF纖芯1300之間沒(méi)有相分離。這種多步驟的拉拔工藝一般可產(chǎn)生適度的涂復(fù)均勻性。
在纖芯和涂復(fù)材料共擠出及紡絲拉伸法中，POF纖芯1300與涂復(fù)材料共擠出，在共擠出和纏繞在線軸上后馬上進(jìn)行拉拔。這種拉拔方法通?？商峁﹥?yōu)良的涂復(fù)均勻性，涂復(fù)材料和POF纖芯1300之間沒(méi)有相分離。該拉拔法一般可形成具有低分子取向和適度強(qiáng)度的POF。
在紡絲拉伸共擠出POF及固態(tài)拉拔的方法中，POF纖芯1300與涂復(fù)材料共擠出，然后在共擠出和纏繞到線軸上后馬上進(jìn)行拉拔。然后在二次工藝過(guò)程POF從線軸進(jìn)行去繞，以較大的拉伸比進(jìn)行固態(tài)拉拔。這種拉拔法一般可產(chǎn)生具高度取向的POF，并具有高強(qiáng)度和優(yōu)良的涂復(fù)均勻性。但是，固態(tài)拉拔期間纖芯和涂復(fù)材料之間產(chǎn)生的相分離可能在POF中造成缺陷。
在一步共擠出纖芯和涂復(fù)層及連續(xù)增量拉伸法中，共擠出的POF通過(guò)增加POF經(jīng)過(guò)的各輥的線速度連續(xù)拉拔。例如，輥2100的線速度將大于輥1800的線速度，從而拉伸輥2100和輥1800之間的POF。增量拉伸法可在另外的輥之間和在不同的拉拔溫度下重復(fù)進(jìn)行。拉拔過(guò)程不需要單獨(dú)的固態(tài)拉拔步驟，就可導(dǎo)致較大的拉伸比和高分子取向。該拉拔法一般可產(chǎn)生高強(qiáng)度的POF，具有優(yōu)良的物理和環(huán)境穩(wěn)定性，優(yōu)良的截面均勻性，涂層和POF纖芯1300之間不發(fā)生相分離。
均勻的圓形POF纖芯通過(guò)垂直向上擠出產(chǎn)生，可具有較大范圍的目標(biāo)直徑(如，250，500，750，1000，1500和2000微米)。各POF纖芯1300可不涂復(fù)連續(xù)地?cái)D出，可根據(jù)上面介紹的方法(省略了步驟80)，使用ATOFINA樹脂V825NA。
表二顯示了各目標(biāo)直徑的纖芯直徑和圓度數(shù)據(jù)。圓度是指激光測(cè)微儀1900在給定的POF纖芯截面沿兩個(gè)正交方向測(cè)出的纖芯直徑的差。表二還顯示了使用垂直向下擠出產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)樣品的纖芯直徑和圓度數(shù)據(jù)。如表二所示，與對(duì)應(yīng)的垂直向下擠出制成的樣品相比，垂直向上擠出制成的樣品其纖芯直徑具有小得多變化(即纖芯直徑的標(biāo)準(zhǔn)差較小)，并具有更好的圓度值(即更小的平均圓度)。
對(duì)于垂直向上擠出生產(chǎn)的樣品，纖芯直徑的標(biāo)準(zhǔn)差小于平均纖芯直徑的1％(除了250微米直徑的樣品，其是1.4％)。另一方面，對(duì)于相應(yīng)的垂直向下擠出制成的樣品，纖芯直徑的標(biāo)準(zhǔn)差在平均纖芯直徑的2.4％和10.4％之間。
表二 垂直向上擠出垂直向下擠出


上述各實(shí)施例應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為只是用于說(shuō)明本發(fā)明。不能認(rèn)為其是毫無(wú)遺漏的，或用來(lái)將本發(fā)明限定于所公開的具體形式。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，在不脫離上述本發(fā)明總體精神的情況下，可以實(shí)施其它修改和變化。因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明是由所附權(quán)利要求限定的。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)生產(chǎn)具有均勻截面的塑料光纖纖芯的方法，包括干燥聚合物原始材料；熔融連續(xù)螺旋擠壓機(jī)中的所述聚合物原始材料；穩(wěn)定所述擠壓機(jī)的螺桿速度；使熔融的聚合物原始材料通過(guò)高流動(dòng)性低約束的通道；沿基本垂直向上的方向擠出熔融的聚合物原始材料，形成具有均勻截面的塑料光纖纖芯；在擠出期間控制熔融的聚合物原始材料的溫度；和以可控方式冷卻塑料光纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述均勻截面是圓形截面。
3.一種連續(xù)生產(chǎn)具有均勻截面的塑料光纖纖芯的方法，包括熔融連續(xù)螺旋擠壓機(jī)中的聚合物原始材料；和沿基本垂直向上的方向擠出熔融的聚合物原始材料，形成具有均勻截面的塑料光纖纖芯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述均勻截面是圓形截面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述塑料光纖纖芯直徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于塑料光纖纖芯平均直徑的百分之2。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括干燥所述聚合物原始材料的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括對(duì)所述螺旋擠壓機(jī)通風(fēng)的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括穩(wěn)定所述擠壓機(jī)的螺桿速度的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括穩(wěn)定所述擠壓機(jī)中所述熔融聚合物原始材料的壓力的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括在擠出期間控制所述熔融聚合物材料的溫度的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括使熔融的聚合物原始材料通過(guò)高流動(dòng)性低約束的通道的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以可控方式冷卻塑料光纖纖芯的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括拉拔塑料光纖纖芯的步驟。
14.一種連續(xù)生產(chǎn)具有均勻纖芯截面的塑料光纖的方法，包括熔融連續(xù)螺旋擠壓機(jī)中的聚合物原始材料；沿基本垂直向上的方向擠出熔融的聚合物原始材料，形成具有均勻截面的塑料光纖纖芯；施加涂復(fù)層到所述塑料光纖纖芯。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述施加步驟與所述擠出步驟同時(shí)進(jìn)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述施加步驟在所述擠出步驟后進(jìn)行。
17.一種連續(xù)生產(chǎn)具有均勻截面的塑料光纖纖芯的系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)螺旋擠壓機(jī)；和一個(gè)或多個(gè)擠壓塊；其中，所述一個(gè)或多個(gè)螺旋擠壓機(jī)可連續(xù)熔融聚合物原始材料；和所述一個(gè)或多個(gè)擠壓塊以基本垂直向上的方向擠出熔融的聚合物原始材料，形成具有均勻截面的塑料光纖纖芯。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述均勻截面是圓形截面。
全文摘要
介紹了一種連續(xù)生產(chǎn)塑料光纖的方法和系統(tǒng)。該方法涉及熔融連續(xù)螺旋擠壓機(jī)中的聚合物原始材料，然后垂直向上(即相對(duì)重力)擠出熔融的聚合物，形成具有均勻纖芯截面的塑料光纖。
文檔編號(hào)B29D11/00GK1832849SQ200480022594
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月13日
發(fā)明者P·卡佩利尼, H·博達(dá)希, J·F·彼得森二世 申請(qǐng)人:第一優(yōu)質(zhì)光纖有限責(zé)任公司