CN102722012B - 光寻用高强度光缆的制备方法 - Google Patents
光寻用高强度光缆的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102722012B CN102722012B CN2012102366808A CN201210236680A CN102722012B CN 102722012 B CN102722012 B CN 102722012B CN 2012102366808 A CN2012102366808 A CN 2012102366808A CN 201210236680 A CN201210236680 A CN 201210236680A CN 102722012 B CN102722012 B CN 102722012B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liquid crystal
- crystal polymer
- optical cable
- sought
- fiber optic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Abstract
本发明提供一种挤出涂覆液晶聚合物制备光寻用高强度光缆的方法，能够解决现有技术中高强度光缆横向结合差、热膨胀系数低的问题，其采用商品化的液晶聚合物树脂，控制液晶聚合物经挤出系统出口流率和石英光纤牵引速度满足如下关系：
采用管膜涂覆或模外涂覆工艺制备出具有低热膨胀系数和较好的横向粘结强度的高强度光缆。
Description
技术领域
本发明属于聚合物加工领域，具体涉及原位成纤聚合物成型加工和线缆包覆领域。
背景技术
光纤通讯是以激光为载体，光纤作为传输媒介的通讯方式，由于其传输频带宽，传输衰减小，信号串扰弱，抗电磁干扰能力强，恶劣环境适用性强等优点。尽管作为传输介质的石英光纤，以其低损耗、高抗电磁干扰性的特点在远距离信息传送中显示了无比的优越性，但在一些承受较大拉力的应用场合，石英光纤强度不够高，这种外径为100～150μm的玻璃丝容易被拉断，不能正常使用。如何提高光纤的强度，是高性能光纤特别是光纤寻用光缆制备的关键技术。
US7010201公开了一种液晶聚合物原位增强聚酯（PBT）光缆的制备方法，提高了光缆的拉伸强度和模量，但热膨胀系数偏高。US5098177介绍了关于液晶护套涂覆光缆的制备方法，但由于液晶聚合物的各向异性，制备的光缆横向强度不符合使用要求，性能较差。US7175779介绍了关于降低各向异性液晶聚合物的制备方法，采用引入一种邻位取代的单体，能够有效降低液晶聚合物的各向异性，可是这种类型的液晶聚合物目前并无工业化产品，难以大批量的应用。US6067392公开了一种液晶聚合物护套涂覆光缆的制备方法，采用分步挤出涂覆的手段，首先在石英光纤表面涂覆一层光固化的丙烯酸酯树脂，然后再挤出涂覆液晶聚合物来成型液晶护套，制备了具有复合涂层的液晶涂覆光缆，该种具有复合涂层的液晶涂覆光缆解决了上面所提到的专利中各种类型液晶光缆的缺陷，可是光固化后的丙烯酸酯涂层具有较高的热膨胀系数，故所制备液晶涂覆光缆在横向上的热膨胀系数仍无法满足低膨胀的使用要求。
本发明提供一种挤出涂覆液晶聚合物制备光寻用高强度光缆的方法，利用该方法采用商品化的液晶聚合物树脂，通过特殊设计的涂覆机头和特定的涂覆工艺可制备具有低热膨胀系数和较好的横向粘结强度的高强度光缆，特别是液晶聚合物被覆皮层的内表面（与光纤接触）具有高度取向结构，以保证强度要求，而外表面的取向控制在一定程度，以保证微纤之间的结合力及皮层的柔韧性。即最终被覆光纤具有内层取向程度较高，而外层取向程度相对较低的梯度结构。
发明内容
本发明针对现有技术中制备液晶涂覆光缆中光缆的横向结合差或热膨胀系数较大等上述问题而提供一种光寻用高强度光缆的方法，利用该方法可以得到高横向结合好和低热膨胀系数的高强度光缆，所采用的技术方案是：
一种光寻用高强度光缆制备方法，其特征在于按下列步骤实现：
将液晶聚合物在100℃干燥不小于4小时；
将干燥好的液晶聚合物加入挤出系统中；
将石英光纤通过引导芯棒从涂覆机头穿过；
当机头压力达到3MPa以上时，启动牵引装置，牵引石英光纤穿过涂覆机头；
调整液晶聚合物经挤出系统出口流率和石英光纤牵引速度，使其满足：
ν：石英光纤牵引速度（m/s）
D: 石英光纤直径（m）
h: 液晶涂层厚度（m）
Q: 液晶聚合物熔体的体积流率（m3/s）。
进一步，所述挤出系统为单螺杆挤出机或单螺杆挤出机串联熔体泵系统。
进一步，所述的涂覆机头包括光纤导引芯棒和定型模，光纤导引芯棒的光纤出口端面与定型模套口端面齐平或伸出定型模套口端面。
进一步，所述的涂覆方式为管膜涂覆。
进一步，所述的涂覆方式为模外涂覆。
本发明技术方案采用商业化的液晶材料，通过调控牵引速度与液晶聚合物熔体的体积流率控制液晶聚合物熔体在光纤表面的速率分布，调控液晶取向程度沿光纤截面方向呈梯度分布，从而得到高强度纵向强度和横向结合好的液晶涂覆光缆。该技术方案，具有包覆层厚度和同心度容易控制，光纤不容易断裂，生产效率高，操作简单等优点。
附图说明：
图1为管膜式涂覆机头剖面图
图中：1-定型模 2- 锁紧螺母 3-导引芯棒 4-流道体 5-机头体 6-安装螺母 7- 聚合物熔体
图2为管膜涂覆机头局部放大剖面图
图中：1-定型模 2- 锁紧螺母 3-导引芯棒 4-流道体
图3为模外涂覆机头局部放大剖面图
图中： 1-定型模 2- 锁紧螺母 3-导引芯棒 4-流道体
图4为模内涂覆机头局部放大剖面图
图中： 1-定型模 2- 锁紧螺母 3-导引芯棒 4-流道体。
具体实施方式
本发明中的液晶聚合物为热致液晶聚合物，主要为芳香族聚酯，特别是全芳环的热致液晶聚合物，如Ticona公司的Vectran系列产品。挤出设备通常采用单螺杆挤出机，将液晶聚合物熔融并稳定地向机头输送熔体，为塑料加工工业常用设备，但为了稳定压力和流量，可以在单螺杆挤出机后串联熔体泵。
结合附图1，涂覆机头主要包括：定型模1、锁紧螺母2、导引芯棒3、流道体4、机头体5、安装螺母6。机头体5、导引芯棒3、定型模1组成液晶聚合物熔体在机头中的流动空间，定型模1与导引芯棒3的相对位置可以通过锁紧螺母2调节。石英光纤通过导引芯棒3引入涂覆机头，在其出口处与液晶聚合物熔体结合，液晶聚合物包覆在石英光纤上形成光缆。本发明中光纤导引芯棒3的出口端面与定型模1的端面平齐或伸出定型模1的端面。为了提高液晶聚合物的强度、模量，降低线膨胀系数，需要对从机头出来的光缆施加牵引力，使液晶聚合物包覆层取向。取向的程度将影响最终光缆的强度和线膨胀系数，而牵引速度决定液晶的取向程度。通过调控光纤导引芯棒3与定型模1的位置，能够形成不同的光纤包覆形式。当导引芯棒3的出口端面与定型模1的端面平齐时，为管膜涂覆；当导引芯棒3的出口端面位于定型模1的端面之外时，为模外涂覆。通过调控牵引速度与液晶聚合物熔体的体积流率控制液晶聚合物熔体在光纤表面的速率分布，调控液晶取向程度沿光纤截面方向呈梯度分布，靠近光纤表面的流速较大，取向程度高，从而形成的光缆具有内层取向程度较高，而外层取向程度相对较低的梯度结构，得到强度高，具有一定横向结合，表面质量高的液晶包覆高强度光缆。
包覆过程中，光缆的牵引速度决定了液晶聚合物的取向程度，牵引速度越快，液晶聚合物原位取向程度越高，材料的拉伸强度提高，但微纤之间的横向结合力差。因此，为了得到综合性能优异的液晶包覆光缆，牵引速度与液晶聚合物熔体的体积流率之间需要满足如下关系：
式中：
ν：包覆光缆牵引速度（m/s）
D: 光纤直径（m）
h: 液晶涂层厚度（m）
Q: 液晶聚合物熔体的体积流率（m3/s）
大量实验工作表明:当光纤牵引速度低于
时，液晶聚合物取向度较低，原位成纤纤维直径粗且纤维之间平行排列度低，得到光缆强度不能满足光寻用光缆强度要求。当光纤牵引速度高于
时，液晶聚合物包覆层沿拉伸方向取向度高，但微纤之间结合力差，光缆表面质量差，抗磨损性能差，且如果牵引速度过大，可造成牵引不稳定，漏纤等现象。当牵引速度满足式（1）的关系时，并且采用管模式或管膜内涂覆方式，可得到强度高，表面质量好的光寻用光缆。
实施例1-3：
实验原料：全芳型液晶聚合物A950，Ticona公司，
石英光纤：直径0.16mm，
实验设备：单螺杆挤出机，螺杆直径25mm,长径比：25：1，单螺杆出口串联熔体泵，Maag公司Extrex28-4型，通过改变熔体泵的转速，调节控制液晶聚合物熔体的体积流率。
涂覆口模为管模法涂覆，如附图1所示。
实验过程：
1）将液晶聚合物在烘箱中100℃，干燥4小时。挤出机各段温度分别为：220℃、250℃、280℃、295℃，熔体泵温度290℃；
2）将干燥好的液晶聚合物加入单螺杆挤出机中；
3） 将石英光纤通过引导芯棒从涂覆机头穿过；
4） 当机头压力达到3MPa以上时，启动牵引装置，牵引石英光纤穿过涂覆机头；
5） 调整液晶聚合物经挤出系统出口流率和石英光纤牵引速度。
通过调节熔体泵出口转速、导引芯棒与定型模之间的环形间歇调节液晶聚合物的出口流率，采用不加纤时，实际测量单位时内挤出物重量的方法测试液晶聚合物熔体的出口流率。
通过调节牵引辊转速调节光缆的牵引速率，工艺条件如表1所示，依据GB/T1040-2006，测试包覆光缆的拉伸强度和线膨胀系数，根据目测样品表面质量并进行分级，评价微纤之间的结合强度，结果如表2所示。
实施例4-5：
原料和实验设备同实施例1，不同的涂覆口模采用模外涂覆，如附图3所示。
实验工艺条件如表1所示，测试结果如表2所示。
对比例1：
实验原料和挤出设备同实施例1-5，不同的是牵引工艺条件，如表1所示，样品测试结果如表2所示。
对比例2：
实验原料和挤出设备同实施例1-5，不同的是采用模内涂覆机头，如附图4，牵引工艺条件如表1所示，样品测试结果如表2所示。
表1
| 涂覆机头结构 | 光缆牵引速度（*10-2m/s） | 液晶聚合物体积流率（*10-6m3/s） | 液晶涂覆层厚度（*10-2m） | 光纤直径（*10-2m） |  |
|
| 实施例1 | 管膜 | 25.6 | 0.20 | 0.16 | 0.16 | 2.48 |
| 实施例2 | 管膜 | 16.0 | 0.20 | 0.20 | 0.16 | 1.99 |
| 实施例3 | 管膜 | 30.0 | 0.20 | 0.18 | 0.16 | 2.21 |
| 实施例4 | 模外 | 37.2 | 0.20 | 0.16 | 0.16 | 2.48 |
| 实施例5 | 模外 | 24.0 | 0.20 | 0.20 | 0.16 | 1.99 |
| 对比例1 | 管膜 | 10.0 | 0.20 | 0.25 | 0.16 | 1.59 |
| 对比例2 | 模内 | 16.0 | 0.20 | 0.20 | 0.16 | 1.99 |
表2
| 拉伸强度（GPa） | 断裂伸长率（%） | 表面质量 | |
| 实施例1 | 1.25 | 1.75 | 光滑 |
| 实施例2 | 0.85 | 2.65 | 光滑 |
| 实施例3 | 1.24 | 1.68 | 光滑 |
| 实施例4 | 1.28 | 1.53 | 光滑 |
| 实施例5 | 1.02 | 2.84 | 光滑 |
| 对比例1 | 0.65 | 3.02 | 光滑 |
| 对比例2 | 0.83 | 2.85 | 微纤 |
Claims (5)
1.一种光寻用高强度光缆制备方法，其特征在于按下列步骤实现：
将液晶聚合物在100℃干燥不小于4小时；
将干燥好的液晶聚合物加入挤出系统中；
将石英光纤通过引导芯棒从涂覆机头穿过；
当机头压力达到3MPa以上时，启动牵引装置，牵引石英光纤穿过涂覆机头；
调整液晶聚合物经挤出系统出口流率和石英光纤牵引速度，使其满足：
ν：石英光纤牵引速度（m/s）
D: 石英光纤直径（m）
h: 液晶涂层厚度（m）
Q: 液晶聚合物熔体的体积流率（m3/s）。
2.根据权利要求1所述的光寻用高强度光缆制备方法，其特征在于，所述挤出系统为单螺杆挤出机或单螺杆挤出机串联熔体泵系统。
3.根据权利要求1所述的光寻用高强度光缆制备方法，其特征在于，所述的涂覆机头包括光纤导引芯棒和定型模，光纤导引芯棒的光纤出口端面与定型模套口端面齐平或伸出定型模套口端面。
4.根据权利要求1所述的光寻用高强度光缆制备方法，其特征在于，所述涂覆的方式为管膜涂覆。
5.根据权利要求1所述的光寻用高强度光缆制备方法，其特征在于，所述涂覆的方式为模外涂覆。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012102366808A CN102722012B (zh) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | 光寻用高强度光缆的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012102366808A CN102722012B (zh) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | 光寻用高强度光缆的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102722012A CN102722012A (zh) | 2012-10-10 |
| CN102722012B true CN102722012B (zh) | 2013-11-20 |
Family
ID=46947825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2012102366808A Expired - Fee Related CN102722012B (zh) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | 光寻用高强度光缆的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102722012B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106094140A (zh) * | 2016-08-22 | 2016-11-09 | 中国电子科技集团公司第八研究所 | 一种新型液晶紧包光纤的制作方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4673438A (en) * | 1984-02-13 | 1987-06-16 | Warner-Lambert Company | Polymer composition for injection molding |
| CN1536382A (zh) * | 2003-04-03 | 2004-10-13 | ס�ѵ�����ҵ��ʽ���� | 制造光缆的方法 |
| CN101120277A (zh) * | 2005-01-18 | 2008-02-06 | Adc电信公司 | 低收缩电信光缆及其制造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7838765B2 (en) * | 2007-04-25 | 2010-11-23 | Linden Photonics, Inc. | Electrical conducting wire having liquid crystal polymer insulation |
| AU2009260538B2 (en) * | 2008-05-28 | 2015-01-15 | Adc Telecommunications, Inc. | Fiber optic cable |
-
2012
- 2012-07-09 CN CN2012102366808A patent/CN102722012B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4673438A (en) * | 1984-02-13 | 1987-06-16 | Warner-Lambert Company | Polymer composition for injection molding |
| CN1536382A (zh) * | 2003-04-03 | 2004-10-13 | ס�ѵ�����ҵ��ʽ���� | 制造光缆的方法 |
| CN101120277A (zh) * | 2005-01-18 | 2008-02-06 | Adc电信公司 | 低收缩电信光缆及其制造方法 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| 单螺杆挤出机-熔体泵串联挤出系统的性能与应用;李庆春 等;《中国塑料》;20030630;第17卷(第6期);第91-95页 * |
| 塑料光纤成型技术及应用前景展望;李庆春 等;《上海塑料》;20050331(第129期);第4-9页 * |
| 孙静 等.挤出法制备聚合物光纤过程中光纤直径的在线监测.《塑料》.2005,第34卷(第4期), |
| 挤出法制备聚合物光纤过程中光纤直径的在线监测;孙静 等;《塑料》;20051231;第34卷(第4期);第97-100页 * |
| 李庆春 等.单螺杆挤出机-熔体泵串联挤出系统的性能与应用.《中国塑料》.2003,第17卷(第6期), |
| 李庆春 等.塑料光纤成型技术及应用前景展望.《上海塑料》.2005,(第129期), |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102722012A (zh) | 2012-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3034267B1 (en) | Process with a die assembly having a cooled die land | |
| WO2018045972A1 (zh) | 塑料光纤及其制备方法与制备装置 | |
| WO2013189262A1 (zh) | 一种光纤涂料温度自动控制方法及装置 | |
| CN104844017B (zh) | 一种自动控制光纤涂覆直径的方法、系统及光纤拉丝装置 | |
| CN105500672A (zh) | 一种光纤二次塑套设备 | |
| CN105173901A (zh) | 用于处理光纤的装置 | |
| WO2020107960A1 (zh) | 一种护套嵌入式掏接光缆及生产方法 | |
| CN102722012B (zh) | 光寻用高强度光缆的制备方法 | |
| CN206796484U (zh) | 用于电线电缆的芯线包覆结构 | |
| CN208841790U (zh) | 一种掣动总成拉索用涂塑绳生产装置 | |
| CN108257733B (zh) | 一种复合芯生产线的上胶系统 | |
| CN104626618B (zh) | 一种玻璃纤维增强聚醚醚酮棒材的制备方法 | |
| CN103412388A (zh) | 一种光缆增强件的生产装置 | |
| CN107225746A (zh) | 一种电缆挤出设备用模具 | |
| CN203689166U (zh) | 一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制装置 | |
| CN209521250U (zh) | 一种硅烷交联料挤管模具 | |
| CN106054335B (zh) | 超微型辅助式气吹光缆以及气吹敷缆工艺 | |
| CN108312675B (zh) | 一种复合功能膜片及其制备方法 | |
| CN207549398U (zh) | 一种挤出机自定心模具 | |
| CN207586487U (zh) | 加强微型气吹光纤单元 | |
| CN108202486B (zh) | 一种复合芯生产线及其生产工艺 | |
| CN111057254A (zh) | 一种聚丙烯纤维增强3d打印复合材料的制备方法 | |
| CN111118658A (zh) | 挤出型超柔性侧发光光纤及其制备方法 | |
| CN206367170U (zh) | 一种塑料光纤生产拉丝机 | |
| CN102116895A (zh) | 一步完成突变型有机聚合物光导纤维的制备方法及装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131120 Termination date: 20160709 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |