将预制棒（１５）从杆（７２）悬挂在加热炉（７４）中。加热炉（７４）具有五个加热器单元（９０－９４）。供气装置（７７）向加热炉（７４）供应氮气。通过孔板（９５－１００）将加热炉（７４）分成五个段，并且由在每段中提供的加热器单元（９０－９４）控制每个分隔段中的温度。连接到加热炉（７４）顶侧的密封部件（１０６）将加热炉（７４）从外部空气中隔开，所以可以防止加热炉（７４）的分隔段中的紊乱。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造塑料光纤的方法和设备。
技术介绍
最近在通讯工业中的发展已经增加了对具有低传输损失和低制造成本的光纤的需求。与具有相同结构的玻璃光学部件相比，塑料光学部件具有设计方便和制造成本低的优点。尤其是，因为与玻璃光纤相比，塑料光纤在优异的柔韧性、轻重量和高的可加工性方面具有优点，所以全部由塑料材料构成的塑料光纤(称为“POF”)适于以低成本制造大直径的光纤。因此，计划使用塑料光纤作为传输损失小的短距离光传输介质(例如参见日本特开(JP-A)第61-130904号)。POF由塑料制成的纤芯部分和折射率低于纤芯部分的折射率的塑料制成的外壳(称作“包层”或“包层部分”)组成。举例来说，通过熔体-挤出形成管状包层部分(称作“套管”)，并且通过在套管中形成纤芯部分来制造POF。纤芯部分中的折射率从纤芯部分的中央至表面逐渐降低的渐变折射率(GI)型POF具有高的传输频带和高的传输能力。公开了许多GI型POF的制造方法。例如，美国专利第5,541,247号(相应于日本专利第3332922号)描述了通过使用界面凝胶聚合形成光纤基体(以下称作“预制棒”)，然后在加热炉中熔拉该预制棒来制备GI型POF的方法。在制造玻璃光纤时，如在JP-A第2003-171139号中所述，以气密的方式密封保持加热炉并且用惰性气体清洗，所以外部空气不会流入加热炉中。因而，可以防止加热炉的氧化和玻璃光纤由于氧化而劣化。用于形成POF、尤其是渐变折射率型和多阶梯型POF的预制棒包括具有不同熔体粘度的多层树脂层，所以如果加热炉中的温度在熔拉预制棒时波动，就会扰乱预制棒的熔化条件。结果，要拉丝的POF的直径也会波动，因而例如光传输损失的光学性质变差。另外，在POF周围形成保护层的涂敷过程中，如果POF的直径波动，涂敷涂敷设备中的喷嘴或冲模将会碰到POF。喷嘴或冲模碰到POF引起制备过程和所制造的POF质量的问题。分隔加热炉以降低加热炉中的温度紊乱不足以控制POF的外径。JP-A第2003-171139号中描述的方法可以将加热炉从外部空气中隔开，但是不能处理加热炉中温度分布波动的问题。JP-A第2003-171139号中描述的方法叙述了玻璃光纤，所以在熔拉过程中需要高的加热温度(大约2000℃)。因为加热炉中的高温，所以加热炉中小的温度变化不会引起光纤直径的波动。为了防止在熔拉预制棒来制造POF时由于冷却了的树脂的收缩所引起的空隙(气泡)和变形，公知形成具有中空圆柱形状的预制棒。建议不合C-H键的含氟无定形聚合物作为预制棒的材料。为了在从中空圆柱形预制棒制造的POF中防止空隙，研究实现了中空部分中的减压程度、中空预制棒外径和内径之比、外径等的最优设计(例如参见JP-A第8-334366号和PCT公开WO/40768)。在JP-A第8-334366号中描述的方法叙述了为了能够在宽的波长范围中传输而旋转形成的不含C-H键的含氟无定形聚合物预制棒。根据制造成本预制棒的纤芯部分从丙烯酸树脂制成，但是JP-A第8-334366号中描述的方法不能用于制造丙烯酸树脂POF。在PCT公开WO/40768中，预制棒的材料局限于无C-H键的含氟无定形聚合物，所以在制造丙烯酸POF时难以使用预制棒的中空部分中的减压条件、直径比和外径的规则。因此，当为了降低制造成本从中空圆柱形预制棒形成丙烯酸POF时，残留在POF中的例如气泡的空隙引起光学透射率的劣化。本专利技术的目的是提供能够控制塑料光纤的外径波动的制造塑料光纤的方法和设备。本专利技术的另一个目的是提供通过降低塑料光纤中的气泡而从中空圆柱形预制棒制造出光学性质优异的塑料光纤的方法。
技术实现思路
通过以气密的方式密封加热炉并且控制加热炉中的温度波动实现了上面的目的。在优选的实施方案中，加热炉具有两个以上独立控制的加热器单元。在加热器单元之间提供孔板以分开加热器单元，并且在底侧和/或顶侧至少之一上提供密封部件来保持加热炉与外部空气隔开。在连接到加热炉顶侧的密封部件中形成基本上圆形的开口。顶侧的密封部件的开口的直径D3(毫米)足够大，可以通过直径为D1(毫米)的塑料光纤基体材料。直径D1和D3优选满足下面的条件D1＜D3≤1.5×D1作为替代，当用一部分密封部件涂敷了塑料光纤基体材料的外表面时，直径D1和D3满足下面的条件0.75×D1≤D3≤D1在连接到加热炉底侧的密封部件中形成穿过塑料光纤的开口。塑料光纤的直径D5(毫米)和底侧的密封部件的开口的直径D6(毫米)满足下面的条件1.2×D5≤D6≤10×D5加热炉的分隔区域中的温度距设定温度的波动优选为±0.5℃，更优选±0.3℃，并且最优选±0.2℃。优选提供供气装置以向加热炉中供应氦气、氩气和氮气中之一。上面的目的还可以通过将纤芯部分的中空部分在从(-10kPa至大气压)至(-0.4kPa至大气压)的压力进行减压下，熔拉具有中空圆柱形纤芯部分和绕着该纤芯部分的包层部分的塑料光纤基体材料来实现。优选将用来加热并熔拉塑料光纤基体材料的加热炉分成多个能够独立控制温度的段。在从入口侧至基体材料的中空部分消失的段的每个段中，优选温度变化相对设定值为±0.5℃。在另一个优选的实施方案中，减压压力相对设定压力P的变化为0.001×P至0.05×P。减压压力的变化优选等于或小于0.5kPa。塑料光纤基体材料的外径D1(毫米)优选为10毫米至100毫米。塑料光纤基体材料中空部分的直径D2(毫米)优选为0.05×D1(毫米)至0.4×D1(毫米)，更优选为0.05×D1(毫米)至0.35×D1(毫米)，并且最优选为0.05×D1(毫米)至0.3×D1(毫米)。纤芯部分的主要组分优选是可以本体聚合的单体的聚合物。该聚合物优选是丙烯酸树脂，并且更优选是聚甲基丙烯酸甲酯。纤芯部分具有折射率从中央至与包层部分的界面降低的折射率分布。通过将包括可聚合单体和折射率控制剂的反应溶液倒入至少形成了包层部分的中空圆柱形管中、使中空管水平并且在旋转中空圆柱形管的同时聚合反应溶液来形成这种纤芯部分。可聚合单体优选是甲基丙烯酸甲酯。根据本专利技术，通过使用孔板和密封部件控制加热炉中的温度变化相对设定温度在±0.5℃之内，可以降低所制造的塑料光纤的外径的波动。另外，因为塑料光纤基体材料的中空部分中的压力为从(-10kPa至大气压)至(-0.4kPa至大气压)，所制造的塑料光纤中的气泡的量降低。因而，可以防止塑料光纤的传输损失的劣化。附图说明图1是塑料光纤的制造方法的流程图；图2是制造塑料光纤包层部分的设备的必要部分的剖视图； 图3是包层部分的生产线的示意图；图4是图3的生产线的必要部分的剖视图；图5A是用于塑料光纤的预制棒的剖视图；图5B是表示在预制棒径向方向的折射率分布的曲线图；图6是塑料光纤的制造设备的示意图；图7是图6设备的必要部分的剖视图；图8是图6的制造设备配备的密封部件的必要部分的平面图；图9是制造设备的变体的必要部分的示意图；图10是图9的制造设备配备的密封部件的必要部分的平面图；图11至13是制造设备的变体的必要部分的示意图；图14是根据第二实施方案制造预制棒的反应器的部分透视图；图15是用于塑料光纤的预制棒的剖视图；图16是根据第二实施方案的塑料光纤制造设备的示意图；且图17是图16设备本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种塑料光纤的制造设备，其通过将塑料光纤基体材料通过在加热炉顶侧形成的顶部开口插入到该加热炉中，并且通过在所述加热炉中熔拉所述塑料光纤基体材料，从而通过在所述加热炉底侧形成的底部开口对所述塑料光纤拉丝来制备所述塑料光纤，所述设备包括： 至少三个沿着对塑料光纤拉丝的方向布置的加热器单元，所述加热器单元能够独立控制所述加热炉中的温度； 多个分隔部件，用来将所述加热炉分成多个段，每段中具备所述加热器单元；及 密封部件，提供在所述加热炉的顶侧和底侧至少之一上，用来将所述加热炉与外部空气隔开。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤隆则，中田周二，气贺泽忠宏，白仓幸夫，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。