生产分级折光指数塑料光导纤维的方法和装置制造方法及图纸

基体聚合物与具有较高折光指数的非聚合化合物混合形成纤维材料。该材料在纤维制备单元（１）中连续地转变成纤维（５）。纤维浸泡在含单体（９）的弥散容器（Ｔ１～Ｔｎ）中为的是使单体弥散在纤维中并在加热器（１５）中固化以使单体（９）聚合。通过交替重复这一工艺过程，单体（９）和非聚合化合物就弥散在纤维（５）中形成分级的折光指数。然后，对纤维进行拉伸，涂覆一包层，卷取。该方法能够实现较高的运行比以及当增加产量时使设备按比例所需要的扩大量减至最小并很容易使纤维具有所希望的分级指数。而且该方法可连续地制造所需长度并且质量稳定的分级指数型塑料光导纤维（３）。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造分级指数型塑料光导纤维的方法及其装置。现已披露了几种方法用以制造这种类型的塑料光导纤维，例如在日本专利申请公开号中的Hei5-507610和Hei7-27928。在申请Hei5-507610所述的方法中，包层是由一个具有心部中空的柱形管形成的并且充满着由单体和具有高折光指数的化合物组成的液体混合物。然后加热或用带有能量的射线照射该液体混合物，于是优先地在预定的位置上产生并进一步扩展了聚合反应。因此具有高折光指数的材料形成密度梯度并被用作基体材料。通过对基体材料进行加热熔融和拉伸为的是沿着径向方向连续改变它的折光指数。该基体材料构成塑料光导纤维的芯部。在申请号为Hei7-27928所描述的方法中，聚合的纤维材料是通过加热熔融然后拉长的方式形成纤维的。这样得到的纤维浸渍到含有比最初的聚合物的折光指数低的非聚合化合物的溶液中，其中，该非聚合化合物渗透并弥散在纤维中。用这种方式，形成具有分级指数的塑料光导纤维。可是，在申请Hei5-507610所述的方法中，纤维是由加热，熔融和拉伸基体材料形成的。因此由一种基体材料拉伸可形成的纤维的长度就受到了限制，例如，纤维的长度取决于基体材料的尺寸大小。为了制造较长的纤维，基体材料必须具有较粗的直径或较长的尺寸。当基体材料变厚时，由于加热和熔融的不充分，随后的拉伸加工就变得很困难。当基体材料变长时，材料本应在纵向方向上具有均匀的分级指数和不变的透射损失，可是，这样一种材料的制造就要满足严格的条件用以控制反应和聚合。当制造长度超过1,000m，直径为1mm的塑料光导纤维时，就需要一个直径超过30m的一米长的基体材料。此外，它是一种间歇的方法，在该方法中首先制备，拉伸基体材料，然后转变成光导纤维。因此该方法的运行比率不好，当产量增加时，制造设备就必须按比例大大增加。在申请Hei7-27928所描述的方法中，纤维是连续制造的，因此能够制成所希望的长度。可是，纤维制成后，必须能使非聚合的化合物从纤维的表面弥散到纤维的内部。但是，大分子尺寸，低折光指数的化合物弥散到此纤维中是很困难的，以致于折光指数的分级是很差的。为了把大分子尺寸，低折光指数的化合物弥散到纤维中，化合物和纤维必须加热到较高温度。可是，强热会使纤维趋于熔断，纤维的制造就变得不协调。鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种制造分级指数型塑料光导纤维的新颖方法及其装置。这种方法能获得一个良好的加工运行比率并当产量增加时使所需设备按比例扩大的量减至最小。此外，塑料光导纤维能很容易地得到所希望的分级指数。而且，能够连续不变地制造出质量稳定的满足长度要求的分级指数纤维。为此，提供一种制造分级折光指数型塑料光导纤维的方法，其包括如下步骤a)制备基体聚合物，含有比聚合物的折光指数高的非聚合化合物的纤维材料以及含单体的溶液；b)对基体聚合物和纤维材料进行加热和熔融得到一熔体；c)将该熔体连续拔丝形成纤维；d)把纤维浸泡在含单体的溶液中使溶液渗透到纤维中，以使每一单体和非聚合化合物能够弥散在纤维之中；e)使单体固化并硬化。该方法还可进一步包括如下步骤f)交替地重复步骤d)和e)。该方法最好进一步包括如下的步骤f)拉伸纤维使它产生取向；以及g)在纤维的外表面上形成一包层。还提供了一个制造分级折光指数型塑料光导纤维的设备，它包括a)制备纤维的装置包括一个用于混合基体聚合物和含有比基体聚合物的折光指数高的非聚合化合物的纤维材料从而得到一混合物的单元；一个对混合物进行加热和熔融以得到一熔融体的单元；以及对熔融体进行连续纺丝形成纤维的单元；b)许多单体弥散装置，每个装置包括一个含有单体溶液的单元，一个把纤维浸泡在所述单体溶液中从而使单体弥散在纤维中的单元，以及从浸泡纤维的单元中把纤维分离出来的单元；c)固化装置选自由加热弥散单体的装置和用诸如紫外线的电磁波照射弥散单体的装置组成的组；以及d)把从制备纤维的装置中出来的纤维交替地穿过弥散装置和固化装置的第一处理装置。根据本专利技术的另一个实施例，该设备可以包括a)一个制备纤维的装置包括一个用于混合基体聚合物和含有比基体聚合物的折光指数高的非聚合化合物的纤维材料从而得到一混合物的单元；一个对混合物进行加热和熔融用以得到一熔融体的单元；以及对熔融体连续进行纺丝形成纤维的单元；b)一个弥散单体的装置，包括一个含有单体溶液的单元，至少一个浸泡纤维在含单体的溶液以使单体弥散在纤维中的单元和至少一个用于从所述浸泡纤维的单元中收回纤维的单元；c)一个固化装置，选自由加热弥散的单体的装置和用诸如紫外线的电磁波照射弥散的单体的装置组成的组；以及d)一个或多个第二处理装置用于使从单体弥散装置中出来的纤维穿过固化装置并把纤维送回单体弥散装置中。该设备可进一步包括e)热拉伸装置用于拉伸从固化装置中出来的纤维；以及f)用于在纤维的外表面上形成包层的包覆装置。本专利技术的基体聚合物包括一种非结晶的高分子尺寸材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯，聚苯乙烯，聚碳酸酯等。由于在所用光源波长范围内的分散和吸收，这种基体聚合物优选要仅有很小的透射损失。为了得到这样一种聚合物，可以使用属于诸如下面一组的单体(甲基)丙烯酸酯，基于苯乙烯的化合物，氟代丙烯酸酯，氟代甲基丙烯酸酯等。每个单体组的举例说明如下(a)甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸异丙酯，甲基丙烯酸叔丁酯，甲基丙烯酸苄酯，甲基丙烯酸苯酯，甲基丙烯酸环己酯，甲基丙烯酸二苯甲基酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸甲酯，丙烯酸正丁酯等；(b)基于苯乙烯的化合物苯乙烯，α-甲基苯乙烯，氯苯乙烯，溴苯乙烯，二氯苯乙烯，二溴苯乙烯等；(c)氟代丙烯酸酯2，2，2-三氟乙基丙烯酸酯等；(d)氟代甲基丙烯酸酯1，1，2-三氟乙基甲基丙烯酸酯等。为了制备本专利技术的纤维材料，上述提及的任何一个单体都可以被用来形成聚合物，而该聚合物接下来用于此目的。也可以使用多个单体形成共聚物以达到同样的目的。该纤维材料还可含有非聚合的化合物。这种化合物优选要有比上述聚合物高至少0.02的折光指数，与聚合物和它的单体良好的相容性以及超过200℃高沸点。非聚合化合物的例子包括乙酸己酯，苯甲酸苄酯，双(2-甲基己基)邻苯二甲酸酯，诸如癸二酸二丁酯的癸二酸酯，诸如己二酸二己酯的己二酸酯，邻苯二甲酸二甲基酯，苯硫醚等。根据基体聚合物的折光指数，优选一个或多个化合物结合使用。在弥散容器中使用的溶液优选是聚合单体，更优选的是构成用于纤维的聚合物的单体。附图说明图1是根据本专利技术的第一实施例说明制造分级指数塑料光导纤维加工过程的流程图；图2显示的是为实现图1所示的加工方法的制造设备的结构；图3显示的是图2制造设备的一种变形；图4显示的是依据第一实施例制造的塑料光导纤维的指数分级图；图5显示的是依据第二实施例制造的塑料光导纤维的指数分级图。图1是根据第一实施例制造分级指数塑料光导纤维方法的流程图，图2显示了用于实施该方法的制造设备的结构。在制造步骤1(S1)中，纤维被制备。为了制备这种材料，单体或多个单体的混合物与具有比由前述单体生产的聚合物的折光指数高的非聚合化合物混合。这种混合物在搅拌下加热从而产生固化的聚合物。后者进行粉碎造片。控制聚合反应为的是得到100,000～200,000优选130,0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造分级折光指数型塑料光导纤维（３）的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：ａ）制备基体聚合物，含有比所述聚合物的折光指数高的非聚合化合物的纤维材料以及含单体的溶液；ｂ）加热和熔融所述基体聚合物和所述纤维材料得到一熔融体；ｃ ）连续抽丝所述熔融体形成纤维（５）；ｄ）把所述纤维（５）浸泡在所述含单体的溶液中使其渗透在所述纤维（５）中以使所述单体（９）和所述非聚合化合物均弥散在所述纤维（５）中；ｅ）固化和硬化所述单体（９）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中村哲也，
申请(专利权)人：住友电装株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]