CN100592118C - 塑料连接器 - Google Patents
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Abstract
用于光学连接系统的塑料连接器(1)，其中光学纤维(6)的光波导管(3)穿过支撑体(2)，同时为了在部分区域(4)中在硬化的填料(5)上形成传力的粘接连接，光波导管(3)在该部分区域(4)上被表面处理。
Description
技术领域
本发明涉及到一种用于光学连接系统的塑料连接器。
背景技术
现代数据传输系统现在越来越多的使用带有光波导管的光学系统。与此同时对于连接位置在几何精度和热稳定性方面提出了高的要求，它借助于所谓的连接器应该得到保障。这种连接器装入/集成在光学连接系统中，并且尤其是用于光波导管的径向对中和轴向定位及支撑。用于通讯传送的光波导管的光学连接的布置(例如端面的几何精度和平整度)和物理参数(例如在弹性变形区域的压紧力)通过标准、如IEC61754-x或者IEC61755-x标准被标准化了。
对于这样的连接器传统的制造方式是使用硬金属或者合适的金属合金，如在US2003/0002817中所描述的。这样的材料加工要求复杂的和多级的机械的和昂贵的手工工序。
但是这样的连接器由陶瓷材料来制造，这也是众所周知的。US-6,358,874就公开了带有特别的硬度和抗磨强度的含锆陶瓷材料的应用。虽然这种材料微小的摩擦力允许波导管容易地插入连接器，但是对于波导管在连接器中的固定需要一个粘合工序。
在US-6,533,469中描述了一种连接器，它具有一个陶瓷的尖端和塑料的连接器本体，其中在这个连接器中波导管也要用合适的胶粘剂固定。此外由于陶瓷材料具有的物理特性，使得加工以不符合理想的方式变得困难和昂贵。
为了能使连接器和波导管以简单和可靠的方式相互连接，例如在EP-1’180’248中提出，合成材料光波导管借助于激光焊接固定在光学透明的连接器上。可惜这一方法也不能证明是合适的，尤其是因为长期的扩散现象影响到光波导管的传输特性。
发明内容
因此本发明的任务是提供一种连接器，它不具有前面提到的连接器的缺点，尤其是制造简单，并且可保证长期的、不受限制的功能作用。
根据本发明该任务通过一种用于光学连接系统的塑料连接器得到解决，在该连接器中，光波导管采用无粘结材料固定。根据本发明，该塑料连接器具有支撑体，光波导管至少在部分区域上做表面处理，即设置增附剂，其中通过硅烷化对该光波导管进行表面处理，这样光波导管至少在该部分区域中力传递地粘接在冷态下能硬化的填料上，所述填料是能冷灌封的材料，并且不应是必须在热压下浇注的材料，其中用包裹着光波导管和支撑体的填料形成光波导管的传力粘合。
用于产生力传递的连接的表面处理，例如来自手册
“Werks toffe，Fuellung s-und Verblendkunststoffe(材料，填料和涂层合成材料)”，尤其是来自马尔堡大学Bjoern Richter所著的材料学牙医专业一章对增附剂和硅烷化的叙述，对于专家们来说已十分熟悉。对此在这里也要指出Walter G.McDonough et al.出版的著作“Interfacialshear strengths of dental resin-glass fibers by the microbond test”，National Institut of Standards and Technology，Polymer division，Gaither sburg，MD 20899，USA，online available since September19.2001。表面改性技术概论在蒂宾根埃贝哈德卡尔大学化学和药学系Jacob Piehler 1997年的博士论文“Modifizierung von Oberflaechenfuer die thermodynamische und kinetische Charakterisierungbiomolekularer Erkennung mit optischen Transducem”中可以找到。这种增附剂通常形成一层极薄的、小于0.1微米的分子涂层。
作为根据本发明的连接器的填料优选的是使用可冷灌封的材料，并且不应使用必须在热压下浇注的材料，如自增强部分结晶的聚合物，尤其是LCP(液态结晶体聚合物)。更确切地说应该使用，如在牙科技术中对于假牙的制作、牙充填或者修复固定所使用的材料。对此在合成浇铸树脂基础上或者在丙烯酸盐基础上有浇注能力的材料尤其适用，特别是甲基丙烯酸盐或者甲基丙烯酸甲酯(适用的单体、稳定剂、防蚀剂和填料对于专家来说已十分熟悉，并且它们不是本发明的主题)。对于本发明优选的是使用可光硬化的聚合材料。这是不言而喻的，也可以使用有浇注能力的材料，它的完全硬化可以用超声波，或者其它的尤其是没有热量输入的能量形式来加强。那么在工程塑料领域光聚合和制模塑料也是大家所熟悉的，它可以根据它的应用借助于不同的起始剂完全硬化。为了优化所需要的物理特性的添加物对于在这个领域的专家来说已经十分熟悉，并且可以以希望的方式拌合。此外也可以使用耐磨蚀的复合物。这样的复合物在保守的牙医疗学中除了现代复合材料之外使用的越来越多，并且对于专家们来说已足够熟悉。该复合物通过除了聚合作用以外进行的相应的单体和填料部分的酸碱反应有别于传统的复合材料。在乙烯磷酸基上的复合物作为耐磨蚀材料尤其证明是合适的。
尤其显而易见的是，填料可配有硬化添加物，并且填料要这样选择，以使其长期不改变光波导管的折射率。与此同时根据本发明的表面处理、即涂上增附剂、尤其硅烷化，在填料和光波导管之间形成了鲜明的防扩散现象。
对于根据本发明的连接器的实施例的制造，使用了来自在牙医疗学中众所周知的填充材料家族的填料，或者更确切地说是合成修复固定材料。这种在聚合基础上组成的材料可以简单的方式灌封，并且不必在压力下完全硬化。这种材料符合国际标准ISO 4049的规范。一种来自于这一家族，对于根据本发明的连接器合适的填料具有如下特性：
泊松比：ν＝0.3-0.035
弹性模量：η＝70-200GPa，优选的是η＞150GPa，
硬度：HV＝350-450N/mm2，优选的是6.5Mohs
抗压强度：σ＝200-300N/mm2，
水溶性：L＜1μg/mm3，
吸水量：A＜25μg/mm3，
并且尤其是：
比热容：Cp＝500J/kgK，
导热性：λ＞3W/mK，
线性膨胀系数：α＜8×10-6/K，
粒度：κ＜0.1μm，
一种优选的树脂基填料具有如下特性：
抗弯强度：σ＝120N/mm2，
抗弯模量：B＝6000N/mm2，
吸水量：A＝22.0μg/mm3，
水溶性：L＜1.0μg/mm3，
X射线遮光度：O＝160％Al
淬透深度：h＞6mm
抗压强度：σ＝270N/mm2，
透明度：T＝15-23％(视遮光度而定)
上面所提到的材料可以承受直到100kN的压力和剪力，抗酸和耐温度变化。形状稳定性和耐用性通过它的抗吸水性得到保证。
与由光波导管传输的若干个100kW/cm2的高功率密度有关，所提到的比热容值、导热性值和线性膨胀系数值表明是重要的。粒度值、弹性模量值和泊松比对于保证受到预先确定的压紧力的波导管端面力学稳定的和无缝隙的接触是必需的。
附图说明
在下面将借助于附图对本发明进一步说明。如图所示：
图1所示是通过根据本发明的连接器的纵向剖面示意图；
图2所示是通过支撑体的纵向剖面示意图。
具体实施方式
由图1可以清楚的看到根据本发明的连接器1的优选结构形式的构造。与此同时支撑体2允许光波导管3第一次定位，它至少在部分区域4做表面处理，即设置增附剂。该处理用包裹着光波导管3和支撑体2的填料5形成光波导管3的传力粘合。在表面处理部分区域4增附剂具有小于1微米的层厚，并且尤其是形成一个单层涂层。在优选的结构形式中光波导管3的表面处理部分区域4被硅烷化。
图2表示的是根据本发明的塑料连接器1优选的结构形式的支撑体2的几何结构。此时支撑体2的内部空间被划分成不同的区域，第一区域7，待固定的纤维6位于该区域中。第二区域8适合于容纳去掉外皮的纤维6，而在第三区域9中引导被去调内皮的光波导管3。支撑体2与表面处理过的光波导管3共同夹入灌封模具，这样使得光波导管3对中，并且填料5可以围绕着对中的光波导管3和精确定位的支撑体2浇注。与此同时填料5与光波导管3的表面处理部分区域获得稳定的粘合连接。
本发明的优点对于专家来说立刻就可以看出来。尤其是通过这样的连接器结构的使用，连接器的制造费用被显著降低。此外可以制造公差位于微米范围或者以下的连接器，它的光波导管在制造公差之内对中。原材料可以简单的方法加工，即可以例如被冷灌封。硬化后的材料化学稳定，即没有材料向外放出(升华、排出气体)，它还吸收来自于大气的异物(湿气)。以传统方法加工的连接器通常需要昂贵的精整加工过程，在使用根据本发明的填料时可以放弃精整加工过程。光波导管的表面处理证明是本发明的重要步骤，为了把光波导管固定在连接器上，通过这种处理，在使用上面所述的填料时不需要附加的胶粘剂
在根据本发明制造装有光波导管的连接器时，在使用增附剂的情况下，其简单性对于专家来说立刻就可以看出来。与此同时由于增附剂保证了长期不损害根据本发明固定的光波导管的功能作用，尤其是因为它有效的防止了连接器塑料到光波导管的扩散。不言而喻填料的使用也仅限于连接器的部份区域。
Claims (12)
1.用于光学连接系统的塑料连接器(1)，在该连接器(1)中，光波导管(3)采用无粘结材料固定，其特征在于，该塑料连接器具有支撑体(2)，光波导管(3)至少在部分区域(4)上做表面处理，即设置增附剂，其中通过硅烷化对该光波导管进行表面处理，这样光波导管(3)至少在该部分区域(4)中力传递地粘接在冷态下能硬化的填料(5)上，所述填料是能冷灌封的材料，并且不应是必须在热压下浇注的材料，其中用包裹着光波导管(3)和支撑体(2)的填料(5)形成光波导管(3)的传力粘合。
2.根据权利要求1所述的塑料连接器(1)，其特征在于，增附剂在表面处理的部分区域(4)具有小于1μm的层厚。
3.根据权利要求1或2所述的塑料连接器(1)，其特征在于，表面处理的部分区域(4)被硅烷化。
4.根据权利要求1或2所述的塑料连接器(1)，其特征在于，所述支撑体用填料(5)浇注。
5.根据权利要求1或2所述的塑料连接器(1)，其特征在于，填料(5)是可光聚合的填料(5)。
6.根据权利要求1或2所述的塑料连接器(1)，其特征在于，填料(5)是一种基于丙烯酸盐的合成材料。
7.根据权利要求1或2所述的塑料连接器(1)，其特征在于，填料(5)是一种基于甲基丙烯酸盐的合成材料。
8.根据权利要求1或2所述的塑料连接器(1)，其特征在于，填料(5)是一种基于甲基丙烯酸甲酯的合成材料。
9.根据权利要求1或2所述的塑料连接器(1)，其特征在于，填料(5)是一种基于可硬化的浇注树脂的材料。
10.根据权利要求2所述的塑料连接器(1)，其特征在于，所述层厚是100nm。
11.根据权利要求2所述的塑料连接器(1)，其特征在于，所述层厚是10nm。
12.根据权利要求9所述的塑料连接器(1)，其特征在于，所述浇注树脂是环氧树脂。
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