专利名称：低损耗通体发光光纤及其生产工艺、专用过滤沉淀装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低损耗、高透过率的塑料光纤及其生产工艺、相应装置，是对现有光纤的改进，属纤维光学技术领域。
现有的通体发光光纤一般是由甲基丙烯酸甲脂为基质加上丙烯酸低级烷基酯或甲基丙烯酸低级烷基酯及醇酸树脂为原料，通过挤塑设备与皮层共同挤出成型的。目前国内外一般都采用此种方法。这种由挤出而成型的光纤有着聚合工艺复杂、聚合过程中原料容易受污染，且其透过率由于不同材料之间的瑞利散射而降低。在需要长距离传光方面有着很多的缺陷，如随着长度的增加而侧面发光不均匀，在传光照明时由于透过率不高而不能长距离传送等等。
本发明的目的在于，以提纯的甲基丙烯酸丁脂为原料，经聚合加工成为一种可长距离通体传光的聚合物光纤，当光线从光纤端面进入后，光纤表面可长距离通体传光。
为实现上述发明目的，本发明所述的低损耗通体发光光纤，它由通光基质材料和反射皮层构成，其特点是，通光基质材料为甲基丙烯酸丁脂；并在该光纤的最外层披覆有透明或黑色软质塑料(PVC)保护层。
为实现本发明目的，本发明所述低损耗通体发光光纤的生产工艺主要分为两个步骤第一步采用多层沉淀过滤法对光纤原料进行提纯，即原料从罐体中经过顶层过滤器至顶层沉淀管中，而从顶层沉淀管中溢出的原料进入次顶层过滤器至次顶层沉淀管中，从次顶层沉淀管溢出的原料再逐层进入其以后的过滤器和沉淀管，直到最底层的过滤器和沉淀管，从最底层沉淀管溢出的原料进入罐体，从而完成原料提纯过程；第二步采用棒管法将经提纯的原料直接灌至皮层管中，并加以外部反应条件，使其聚合。
第三步通过挤出工艺，在初步成型后的光纤最外层披覆一层光纤的保护层，该保护层的原料采用透明或黑色软质塑料。
在本发明所述生产工艺中使用了一种多层过滤沉淀装置，其特点是，它由原料罐体，诸过滤器和诸沉淀管构成，加工前原料罐体通过管道与顶层过滤器相连通，该过滤器通过管道与顶层沉淀管进液管相连通，顶层沉淀管的出液管通过管道与次层过滤器相连通，该次层过滤器通过管道与次层沉淀管的进液管相连通，沉淀管的出液管又通过管道与其下一层的过滤器相连通，以此类推，最底层沉淀管的出液管与加工后原料罐体相连通。其中，沉淀管由进液管，出液管和贮液容器，进液管插入至贮液容器中，进液管的出口处于贮液管的底部，出液管则处于贮液管的上部。
本发明的特点是光纤芯料选用经过提纯的甲基丙烯酸丁脂为原料，再通过棒管法聚合而成。
本发明的优点是由于光纤采用纯甲基丙烯酸丁脂为原料，可以避免由不同组分合成光纤芯料而形成内部瑞利散射而降低光纤的透过率。由于采用单一的甲基丙烯酸丁脂为芯料，因此在聚合过程中可大大缩短光纤的聚合时间及聚合过程中工艺的复杂性。此外本光纤在提纯过程中采用多层沉淀过滤法，而目前国内外对光纤原料的提纯一般采用精馏法，其在精馏过程中如要达到很高的纯度则需要大型的精馏设备，且其在精馏过程中需在原料中加入阻聚剂，虽然在精馏后能除去大部分的阻聚剂，但仍会有少部分阻聚剂残留而影响原料的纯度。另外，本光纤采用棒管法将提纯的原料直接灌至皮层管中，这样就尽量最低限度的减少了对原料的污染，然后加以一定的外部反应条件，使其在一定的温度和压力下聚合。在加热装置上可以选择油域、沙域或空气域加热。当原料在管中聚合后急冷取出即可。再则，本光纤在初步成型后将其通过挤出工艺在其最外层披覆一层光纤的保护层，保护层的原料采用透明或黑色软质塑料，加强了对光纤的保护。因此，本光纤具有透过率高、有较好的柔软度、造型能力强、可在长距离内通体传光。由于其内部无电流无热，因此本光纤可大规模用于水中以及各种危险场合中，可在需要长距离传光装照明领域内广泛应用。
附
图1本发明所述的低损耗通体发光光纤结构截面图。
附图2本发明所述的过滤沉淀装置构成示意图。
以上附图中，A为透明或黑色塑料保护层、B为皮层、C为芯层。1是未加工原料罐体，2是过滤器，3是沉淀管，4是过滤器，5是沉淀管，6是过滤器，7是沉淀管，8是过滤器，9是沉淀管，10是已加工原料罐体。
下面结合附图介绍本发明的两个实施例。
实施例一将纯度为99.0％的无聚剂的甲基丙烯酸丁脂单体经过四层沉淀后即可得到高纯甲基丙烯酸丁脂，其纯度为99.4-99.7％，其中注强光后无肉眼能分辩的小固体杂质。其具体提纯过程如下，(参见附图2)，原料从罐体(1)中经过过滤器(2)至沉淀管(3)中，当原料不断的从罐体(1)中流入而从沉淀管(3)口中溢出后又经过滤器(4)至沉淀管(5)，如此直至最后原料至罐体(10)而得到本产品所需要的原料纯度，其中过滤介质可选用分子筛、活性炭、氧化铝等。过滤器管直接伸至沉淀管贮液容器的底部，当原料经过过滤介质缓慢的向下流入沉淀贮液容器后使沉淀管中的液位上升而溢出至下一层过滤器，这样可以通过过滤介质首先去除原料中的离子等其它杂质，并且由于随原料下来的微粒固体杂质因为比重大于原料的比重而不进入下一层，如此一层层的去除而得到所需要的纯度。用棒管法将经提纯的原料直接灌至皮层管中，并加以外部反应条件，使其聚合。其中反应温度为80℃-120℃，反应压力根据不同直径的光纤采用不同的压力。在直径范围为Φ2mm-Φ50mm中采用的压力范围为5-15kg/cm3。反应时间为6-15小时。再通过挤出工艺，在初步成型后的光纤最外层披覆一层光纤的保护层，该保护层的原料采用透明或黑色软质塑料。
本实施例的芯层为甲基丙烯酸丁脂，其折射率为1.49，皮层为泰氟隆，其折射率为1.338，外护层为透明PVC，折射率为1.53。芯层直径为Φ15，皮层直径为Φ16，外护层外径为Φ18，反应温度80℃-120℃，反应压力6-9kg/cm3，反应时间为6-12小时，其每米透过率为91.52％，可适用于50米通体传光照明。
实施例2原料提纯，聚合，包裹保护层方法步骤如实施例1.芯层为甲基丙烯酸丁脂，其折射率为1.49，皮层为泰氟隆，其折射率为1.338，外护层为透明PVC，折射率为1.53。芯层直径为Φ8，皮层直径为Φ9，外护层外径为Φ12，反应温度80℃-120℃，反应压力8-11kg/cm3，反应时间为8-14小时，其每米透过率为91.3％，可适用于50米通体传光照明。
权利要求
1.一种低损耗通体发光光纤，它由通光基质材料和反射皮层构成其特征在于通光基质材料为甲基丙烯酸丁脂。
2.根据权利要求1所述的低损耗通体发光光纤，其特征在于光纤的最外层披覆保护层。
3.根据权利要求2所述的低损耗通体发光光纤，其特征在于保护层采用透明或黑色软质塑料。
4.一种低损耗通体发光光纤的生产工艺，其特征在于该生产工艺主要分为两个步骤第一步采用多层沉淀过滤法对光纤原料进行提纯，即原料从罐体中经过顶层过滤器至顶层沉淀管中，而从顶层沉淀管中溢出的原料进入次顶层过滤器至次顶层沉淀管中，从次顶层沉淀管溢出的原料再逐层进入其以后的过滤器和沉淀管，直到最底层的过滤器和沉淀管，从最底层沉淀管溢出的原料进入罐体，从而完成原料提纯过程；第二步采用棒管法将经提纯的原料直接灌至皮层管中，并加以外部反应条件，使其聚合。第三步通过挤出工艺，在初步成型后的光纤最外层披覆一层光纤的保护层，该保护层的原料采用透明或黑色软质塑料。
5.一种多层过滤沉淀装置，其特征在于它由原料罐体，诸过滤器和诸沉淀管构成，加工前原料罐体通过管道与顶层过滤器相连通，该过滤器通过管道与顶层沉淀管进液管相连通，顶层沉淀管的出液管通过管道与次层过滤器相连通，该次层过滤器通过管道与次层沉淀管的进液管相连通，沉淀管的出液管又通过管道与其下一层的过滤器相连通，以此类推，最底层沉淀管的出液管与加工后原料罐体相连通。
6.根据权利要求5所述的多层过滤沉淀装置，其特征在于沉淀管由进液管，出液管和贮液容器，进液管插入至贮液容器中，进液管的出口处于贮液管的底部，出液管则处于贮液管的上部。
全文摘要
本发明涉及一种低损耗、高透过率的塑料光纤及其生产工艺、相应装置。该光纤以提纯的甲基丙烯酸丁酯为原料,经聚合加工成为一种可长距离通体传光的聚合物光纤;本发明给出了甲基丙烯酸丁酯的提纯工艺;以及该工艺所使用的过滤沉淀装置。本光纤具有透过率高、有较好的柔软度、造型能力强、可在长距离内通体传光。由于其内部无电流无热,因此本光纤可大规模用于水中以及各种危险场合中,可在需要长距离传光装照明领域内广泛应用。
文档编号B32B27/02GK1349111SQ00119020
公开日2002年5月15日 申请日期2000年10月16日 优先权日2000年10月16日
发明者冷培毅, 王春 申请人:冷培毅