专利名称：用于光导纤维的树脂涂覆装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于给拉制的光导纤维施加保护包层的光导纤维树脂涂覆装置。
光导纤维10穿过喷嘴孔5和模具孔6，用在压力作用下通过树脂供给通道4从树脂储存室7向涂覆模具孔6提供的树脂9涂覆光导纤维10。然后，在下一步中通过包层硬化装置(未示出)制成光导纤维芯11。此时，作为树脂9与光导纤维10之间的分界面的弯月形面12形成在喷嘴孔5的出口处，并在涂覆模具2的锥形孔部分6a内形成树脂9的循环流13。
这种类型的光导纤维树脂涂覆装置通常设置在光导纤维拉丝装置的下行侧，以便给拉制的光导纤维进行涂覆，而且光导纤维的拉丝和涂覆操作连续地完成。
在这样构成的光导纤维树脂涂覆装置中，当光导纤维10的拉丝速度高时，包层不能均匀地涂覆在光导纤维上。也就是说，产生所谓的厚度偏差，光导纤维芯11的外径变化。因此，拉丝速度的提高受到限制。
根据本发明一个方面的光导纤维树脂涂覆装置，包括喷嘴，带有光导纤维通过的喷嘴孔；中间模具，具有光导纤维通过的中间模具孔；以及涂覆模具，具有光导纤维通过的涂覆模具孔，喷嘴、中间模具和涂覆模具从上到下按顺序连续重叠设置，使喷嘴孔、中间模具孔和涂覆模具孔彼此同心，而且所述涂覆模具孔包括锥形孔部分和合模面孔部分，所述锥形孔部分的直径从所述涂覆模具孔的入口端沿着光导纤维的行进方向变小，角度为θ；所述合模面孔部分与锥形孔部分的末端连通，并延伸到所述涂覆模具孔的出口，其中中间模具孔的内径小于涂覆模具孔的锥形孔部分的入口的内径，当中间模具孔的内径用d1表示，涂覆模具孔的合模面孔部分的内径表示为dn(out)，涂覆模具的锥形孔部分的角度θ满足θ≤8°，涂覆模具的锥形孔部分的长度Ln1满足12mm≤Ln1时，满足下列不等式1.5 dn(out)≤d1≤4 dn(out)。
然而，在日本专利申请(专利号7-91092)中所公开的光导纤维树脂涂覆装置中，即使当规定了结构参数时，虽然当拉丝速度小于等于大约1000米/分钟时能够获得良好的效果，但是当拉丝速度是高于1200米/分钟的较高速度时，仍然会产生厚度偏差和外径变化。
这是因为当拉丝速度是较高的速度时，在涂覆模具2中形成的树脂9的循环流13更容易被搅乱。因此，会使光导纤维10产生振动，或者形成在喷嘴控5出口的弯月形面12不稳定。因此，仅仅通过如上所述的优化结构参数，不能大幅度改变在涂覆模具2中形成的树脂9的流动状态，因此不能消除导致厚度偏差和外径变化的因素。
而且，如上所述的循环流13的紊乱可能引起树脂泄露到喷嘴孔5的入口端。如果最坏的情况发生，泄露的树脂固化，结果它可能损坏插入到喷嘴孔5内的光导纤维10，这样导致光导纤维10断裂。
因此，为了避免这样的问题发生，由与本申请相同的受让人(THE FURUKAWAELECTRIC CO.，LTD.)提出的日本专利申请(专利申请公开号为平11-60288)中公开了一种如图3所示的用于光导纤维的树脂涂覆装置。该装置具有带涂覆模具孔6N的涂覆模具2N、带喷嘴孔5的喷嘴1和中间模具2A，所述中间模具2A带有仅由合模面孔部分6Ab构成的中间模具孔。涂覆模具孔6N具有锥形孔部分6Na和合模面孔部分6Nb。中间模具2A设置在涂覆模具2N和喷嘴1之间。
在图3所示的树脂涂覆装置中，从树脂供给口8提供的树脂9通过树脂供给通道4A从树脂储存室7传输到中间模具2A的合模面孔部分6Ab，然后导入涂覆模具2N的锥形孔部分6Na。
涂覆模具2N的锥形孔部分6Na的入口端处的一部分树脂通过形成在涂覆模具2N和中间模具2A之间的树脂通道4N和通路孔14A泄露到树脂储存室7，从而能够降低在锥形孔部分6Na中产生的树脂循环流13的速度。因此，能够减少循环流13产生的速度能量，即使当拉丝速度较高时，在循环流13中也几乎不产生紊乱，所以能够防止光导纤维芯11的树脂包层产生厚度偏差和外径变化。
在锥形孔部分6Na中产生的树脂9的循环流13几乎不影响形成在喷嘴孔5的出口附近的弯月形面12近旁的树脂9的流动，而且能够抑制循环流13对弯月形面12的影响。因此，树脂9能够稳定地涂覆在光导纤维10上。
然而，即使如上所述当中间模具2A设置在涂覆模具2N和喷嘴1之间时，当拉丝速度是超过1500米/分钟的较高速度时，也存在发生厚度偏差和外径变化的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种光导纤维树脂涂覆装置，能够在超过1500米/分钟的高拉丝速度下在光导纤维上均匀涂覆树脂包层，从而防止发生厚度偏差、外径变化和断裂。
已经通过认真试验完成了本发明，而且它规定了具有涂覆模具、喷嘴和中间模具的涂覆装置中的中间模具和涂覆模具的结构参数。通过规定结构参数，即使在拉丝速度超过1500米/分钟时也几乎不会搅乱涂覆模具锥形孔部分的树脂循环流。因此能够防止产生光导纤维芯的树脂包层的厚度偏差和外径变化和诸如光导纤维断裂等的有害影响。
涂覆模具锥形孔部分产生的树脂循环流近乎不影响形成在喷嘴孔出口附近的弯月形面近旁的树脂流动，并且能够消除循环流对弯月形面的影响。因此，能够把树脂稳定地涂覆在光导纤维上。
在本发明中，插在喷嘴和涂覆模具之间的中间位置的中间模具的数目不限于一个，而是可以设置多个中间模具。
图1示出根据本发明实施例的光导纤维树脂涂覆装置的细节部分的结构。
该实施例的光导纤维树脂涂覆装置是通过规定图3所示的光导纤维树脂涂覆装置的主要部分的形状实现的。
在根据本发明的实施例的光导纤维树脂涂覆装置中，具有中间模具孔6A的中间模具2A叠放在具有涂覆模具孔6N的涂覆模具2N和具有喷嘴孔5的喷嘴1之间，使涂覆模具孔6N、中间模具孔6A和喷嘴孔5彼此同心，如图3所示。这里，中间模具2A的中间模具孔6A只有一个合模面孔部分6Ab。涂覆模具孔6N包括锥形孔部分6Na和合模面孔部分6Ab。组件3由喷嘴1、中间模具2A和涂覆模具2N构成。
树脂供给通道4A形成在喷嘴1和中间模具2A的重叠面之间中心侧的间隙内。
而且，在涂覆模具2N和中间模具2A的重叠面之间中心侧设置有树脂通道4N，作为泄放通道，用于从具有锥形孔部分6Aa的涂覆模具2N和设置在涂覆模具2N上方的中间模具2A之间的间隙泄放锥形孔部分6Na入口侧的部分树脂9。
而且，在对应于树脂储存室7的位置醋的周缘方向上分散地形成有多个连通孔14A(见图3)，树脂通道4N通过这些连通孔与树脂储存室7连通。
该实施例的特征在于构成中间模具2A的中间模具孔6A的合模面孔部分6Ab的孔直径d1小于涂覆模具2N的锥形孔部分6Na的入口的孔直径dn(in)，如图1所示。而且，中间模具2A的合模面孔部分6Ab的内径d1和涂覆模具2N的合模面孔6Nb的内径dn(out)满足如下关系1.5 dn(in)≤d1≤4 dn(out)。
涂覆模具2N的锥形孔部分6Na的角度最好小于等于8度(≤8°)，涂覆模具2N的锥形孔部分6Na的长度Ln1设置成大于等于12mm(12mm≤Ln1)。
涂覆模具2N的锥形孔部分6Na的长度Ln1最好大于12mm，然而，如果长度Ln1增大到大于要求的长度，由于树脂9和涂覆模具2N的锥形孔部分6Na之间的摩擦等，可能产生诸如光导纤维芯11的包层的厚度偏差、外径变化、断裂等有害影响。因此，对于Ln1，试验确定优化数值在满足如下条件的范围内12mm≤Ln1。
在该实施例中，涂覆模具2A的中间模具孔6A只有合模面孔部分6Ab。然而，中间模具孔6A也可以具有锥形部分或者可以只有锥形部分。
下面，通过比较该实施例与对比例和现有技术，根据光导纤维实际涂覆的处理结果描述本发明的实施例。该实施例的光导纤维树脂涂覆装置的整体结构基本上与图3所示相同。然而，图1所示主要部分的结构参数规定为该实施例的结构参数。对比例具有如图3所示结构，然而，它所使用的结构参数与本发明如图1所示主要部分的结构参数不同。现有技术具有如图2所示的结构。将各个光导纤维树脂涂覆装置用于实施例和对比例的样品。使用每个光导纤维树脂涂覆装置，在光导纤维10上涂覆上两层氨基丙烯酸酯树脂9(初始涂覆的外径为大约160至190μm)，光导纤维10的直径大约为125μm，拉丝速度为1000至2000米/分钟，以便制造外径为大约245μm的光导纤维芯11。在这种情况下，树脂的黏度小于等于2000Cp，树脂供给压力等于大约0.4Mpa。通过在光导纤维经过的路径上串联设置两个光导纤维树脂涂覆装置，用前方装置在前方完成初始涂覆操作，而用后方装置在后方完成二次涂覆操作，实现两层涂覆。
具有如图2所示结构的光导纤维树脂涂覆装置被用作现有技术样品，并以与实施例和对比例相同的方式制造光导纤维芯11。树脂供给压力等于大约0.7Mpa，比本实施例的树脂供给压力高。该涂覆装置具有高耐压力性能。
表1示出形成二次膜层时所使用的光导纤维树脂涂覆装置中每个部件的尺寸和角度(控制因子)。表1中使用的字符表示图1所示每个部件的尺寸和角度，相应的数值表示各个部件的数值。L1表示中间模具2A的高度方向的尺寸，dm表示喷嘴孔5的合模面孔部分5b的内径，C1表示树脂供给通道4A的高度方向尺寸，Cn表示树脂通道4N的高度方向尺寸，Ln2表示涂覆模具孔6N的合模面孔部分6Nb的长度。长度的单位为“mm”，角度的单位为“度”。表1
表2示出在二次涂覆形成后涂覆形状“好”或“坏”。在表2中，对于厚度偏差，偏心量小于等于5μm填“○”；对于外径变化，如果偏离设计值的变化在1μm范围内填“○”； 对于断裂，没有断裂时填“○”。“对于其他情况填“×”。表2
由表2可知，在实施例1至实施例3的涂覆装置情况下，中间模具2A的中间模具孔6A的合模面孔部分6Ab的内径d1小于涂覆模具2N的锥形孔部分6Na的入口的内径dn(in)，而大于等于1.5倍并小于等于4倍涂覆模具2N的合模面孔部分6Nb的内径dn(out)，涂覆模具2N的锥形孔部分6Na的角度θ小于等于8度，涂覆模具2N的锥形孔部分6Na的长度Ln1大于等于12mm，当拉丝速度小于等于2000米/分钟时，所有装置都能够实现良好涂覆。
另一方面，在满足对比例1、2的设置条件的涂覆装置中(即不满足上述实施例的所有设置条件)，当拉丝速度大于等于1600米/分钟时，厚度偏差和外径变化大。在拉丝速度大于等于2000米/分钟时，树脂泄露到喷嘴孔5的入口侧并固化，而且固化的树脂损坏插入到喷嘴孔5的光导纤维，以致经常发生断裂。
在现有技术的涂覆装置中，在拉丝速度大于等于2000米/分钟时，厚度偏差和外径变化大，在拉丝速度大于等于1400米/分钟时，经常发生断裂。
对于形成外径为大约160至190μm的初始包层的涂覆装置也观察到上述倾向。
在实施例中，树脂供给压力相对较低(大约为0.4Mpa)。另一方面，在现有技术中，树脂供给压力较高(大约为0.7Mpa)，而且现有技术的涂覆装置需要耐压结构和高的设备成本。
如上所述，根据本发明的实施例，在具有至少三层结构的光导纤维树脂涂覆装置中，中间模具与涂覆模具之间的位置关系和各个部件的参数诸如尺寸等被优化。这种优化防止搅乱循环流，因此能够防止发生光导纤维芯的树脂包层厚度偏差和外径变化以及诸如光导纤维断裂等有害影响。
权利要求
1.一种用于光导纤维的树脂涂覆装置，包括喷嘴，带有光导纤维穿过的喷嘴孔；中间模具，具有光导纤维穿过的中间模具孔；以及涂覆模具，具有光导纤维穿过的涂覆模具孔，喷嘴、中间模具和涂覆模具从上到下按顺序连续重叠设置，使喷嘴孔、中间模具孔和涂覆模具孔彼此同心，而且所述涂覆模具孔包括锥形孔部分和合模面孔部分，所述锥形孔部分的直径从所述涂覆模具孔的入口端沿着光导纤维的行进方向变小，角度为θ；所述合模面孔部分与锥形孔部分的末端连通，并延伸到所述涂覆模具孔的出口，其中中间模具孔的内径小于涂覆模具孔的锥形孔部分的入口的内径，当中间模具孔的内径用d1表示，涂覆模具孔的合模面孔部分的内径表示为dn(out)，涂覆模具的锥形孔部分的角度θ满足θ≤8°，涂覆模具的锥形孔部分的长度Ln1满足12mm≤≤Ln1时，满足下列不等式1.5 dn(out)≤d1≤4 dn(out)。
全文摘要
一种用于光导纤维的树脂涂覆装置,能够在高拉丝速度下在光导纤维上均匀地涂覆树脂包层,同时防止发生厚度偏差、外径变化和光导纤维断裂。光导纤维树脂涂覆装置包括:具有涂覆模具孔的涂覆模具,所述涂覆模具孔至少具有锥形孔部分和合模面孔部分;具有喷嘴孔的喷嘴:和设置在涂覆模具和喷嘴之间并具有中间模具孔的至少一个中间模具。中间模具的中间模具孔的内径小于涂覆模具的锥形孔部分的入口的内径,并大于等于涂覆模具的合模面孔部分内径的1.5倍,小于等于涂覆模具的合模面孔部分的内径的4倍,涂覆模具的锥形孔部分的角度小于等于8度,涂覆模具的锥形孔部分的长度大于等于12mm。
文档编号C03C25/18GK1375473SQ0210698
公开日2002年10月23日 申请日期2002年3月12日 优先权日2001年3月14日
发明者仲恭宏, 东藤慎平, 折田伸昭 申请人:古河电气工业株式会社