CN1070169A - 制造光纤用多孔性预制件的成型设备 - Google Patents

Abstract

由挤塑以二氧化硅粉末为主要组分之可塑材料 来形成用于制造光纤之多孔性预制件的设备，此设备 包括具有一个筒以及一个用来从此筒中挤塑可塑材 料的螺旋之挤塑主体，与上述筒通连并具有止转装置 的料道件，以及与上述料道件通连的模具头。

Description

本发明涉及由挤塑方法来成形用于制造光纤的多孔性预制件的设备。

一般情况如日本专利申请18421/91号中所公开的内容，例如在一种由挤塑法来形成用于制造光纤之多孔性预制件的方法中，是把一种主要含二氧化硅粉末的材料与粘合剂以及水混合，将这样获得的混合物揉和成可塑材料，加入到挤塑机内来形成多孔性预制件。

当一种可塑材料由挤塑机来挤塑时，它即在挤塑机一筒体内转动之螺旋的方向中转动。业已知道，要是这种可塑材料不能在其到达一模具头前停转时，就会在挤塑出的预制件中形成层状结构即所谓叠层的缺陷（Yoichi  Motoki：陶瓷制造工艺，Gihodo  Shapan出版，1987，p45）。

如图1所示，由挤塑法来成形制造光纤用之多孔性预制件的一种常规设备包括：由筒10与在其中转动来挤塑可塑材料之螺旋11两者构成的挤塑主体12;长约100mm且经一O形环13与筒10连接之筒体14;以及由O形环13连至筒体14之模具头15。由于筒体14位于挤塑主体12与模具头15之间。这样，可塑材料就能在到达模具头15之前停转。

与其它的模制元件不同，必须防止多孔性预制件有任何污染，才可使其最终产品即光纤的光学性质不会降低。为此，在用来制造光纤之多孔性预制件的成形设备中，此种挤塑设备的金属部分镀有硬铬。

要是此种筒体14镀有硬铬，则可塑材料就不能在其中充分地停转，这是因为硬铬与可塑材料间的摩擦力低，使得由此形成之制造光纤用的多孔性预制件含有叠层缺陷。结果是，当将这样制成之多孔性预制件经烧结并转变成透明玻璃体时，由于叠层缺陷而会在其中形成孔隙。

本发明的目的之一即在于提供这样一种成形用来制造光纤之多孔性预制件的设备，它能生产出无叠层缺陷的多孔性预制件。

上述目的是由下述设备来实现的，它通过挤塑一种以二氧化硅粉末为主要成分的可塑材料来成形多孔性预制件，此设备包括：具有一个筒与一个从此筒内来挤塑可塑材料之螺旋之挤塑主体;与此筒通连且具有一停转件之材料通道件，以及一与此材料通道件通连的模具头。

本发明之其它种种目的与优点将列述于随后的说明中，其中一部分此种目的与优点可据此说明获得理解或通过实施本发明取得认识。本发明的各个目的与优点可通过后附权利要求书中具体指出的种种装置及其组合得以实现。

综合于此并构成本说明书一部分的附图阐明了本发明当前的几个最佳实施例，它们结合上面的概述和以下对这些最佳实施例所作的详细描述，用来解释本发明的原理。在附图中：

图1示明传统的由挤塑法来形成制造光纤用多孔性预制件的设备;

图2示明根据本发明一实施例由挤塑法来形成制造光纤用多孔性预制件的设备;

图3A例示本发明之设备中的筒体;

图3B是沿图3A中的3B-3B线截取的剖面图;

图4A例示本发明之设备中另一筒体;

图4B是沿图4A中4B-4B线截取的剖面图;

图5A例示本发明之设备中又另一种筒体;

图5B是沿图5A中5B-5B线截取的剖面图;

图6是依据本发明另一实施例的由挤塑法来形成制造光纤用多孔性预制件的设备。

现在参考附图来描述本发明的实施例。

图2示明依据本发明一实施例的来形成制造光纤用之多孔性预制件的设备。挤塑主体2包括一筒20以及一用来从其中挤塑可塑材料之螺旋21。筒20之内径约80mm。

筒体22经O形环23与挤塑主体2通连。筒体22之内径与筒体20之内径基本相等。筒20与筒体22相互经螺栓24固定。

筒体22有一批止转件即一批止转螺栓25，它们拧入筒体22周边上的螺纹孔内，同时突入到筒体22的料道区26中。这样，通过调节止转螺栓25的拧进程度，就能控制止转螺栓25突入到料道区中的长度。止转螺栓25用作为阻止塑性材料沿周边转动的部件，停止住塑性材料的转动，从而能充分地防止叠层缺陷。

此类止转件可以是图3A与3B中所示的突起部27，连续地形成于筒体22内表面的周缘方向上。或者，也可以是图4A与4B所示的一批突起部29，它们以规则的间隔排定于此筒体内表面的周缘方向上，并沿纵向延伸。此筒体起到料道件作用，可以代之以横剖面不是圆形的例如椭圆、矩形或多边形的料道，使料道本身用作为止转件。在这种情形下，如图2至5所示的止转螺栓25或突起部27、28或29，可以形成于横剖面不是圆形的那种料道上。在图2中，挤塑主体2与筒体22是独立的部件。但挤塑主体2的筒20可以长得多，而得以将止转件形成到延伸出的区域上。

模具头30经O形环23连接筒体22，以与料道26沟通。

下面是借本发明之设备来形成用来制造光纤之多孔性预制件的几个例子。

例1

将平均直径为8μm的按重量计100份的二氧化硅粉末，混以按重量计3份的起粘合剂作用的甲基纤维数与用作溶剂的25份纯水。将此种混合物均匀揉合，形成可塑材料。

将上述可塑材料加到图2所示的挤塑机中作挤塑处理，结果获得一外径约30mm，长约500mm的多孔性预制件。筒体22的内径为80mm，长为100mm。在筒体22中沿其周缘方向按规则间隔插入10个止转螺栓25。

将所得的光纤用多孔性预制件于110℃温度下干燥，于500℃温度下在空气中经脱脂处理5小时。然后在含Cl₂的He气氛中于1200℃温度下净化，并于1600℃温度的He气氛中烧结。结果制成一外径25mm，长450mm的透明玻璃棒。此种玻璃棒不含因叠层缺陷造成的孔隙。

上述玻璃棒为一种芯棒，经包层料即一种丙烯酸树脂涂层，形成一种芯子直径为200mm，包层直径为230mm的塑料包层光纤（PCS光纤）预制件。此种光纤预制件的光学性质合于实用目的。

比较例1

将例1中所用的可塑材料加入一模具头与挤塑主体直接相连的挤塑机中，进行挤塑处理。这样制得的多孔性预制件含有叠层缺陷引致的裂纹，不合实际应用目的。

图6示明依据本发明另一实施例的形式制造光纤用多孔性预制件的设备。十字头6中设有第一供料口60与第二供料口61。此第一与第二供料口60与61分别同第一与第二料道62与63通连。第一与第二筒体64与65分别经O形环66同第一与第二供料口60与69相连通。在第一与第二筒体的每一个之中均嵌插有一批止转螺栓67。

在依上所述布置的设备中，经第一与第二料道62与63所供应的可塑材料一起置入于十字头6远端部处一会合部68处。在此设备中，也能使可塑材料充分停转，由此能如图2所示设备中那样，以相同的方式防止叠层缺陷。

例2

将按重量计含3.5%（重量）GeO₂的100份之经火焰水解复合成的平均直径为0.7μm的二氧化硅粉末，混合以36份按重量计10%的用作粘合剂的聚乙烯醇（PVA）水溶液。将此种混合物均匀揉和，形成用作芯子的可塑材料。

将100份按重量计平均直径8μm的二氧化硅粉末，混以3份按重量计的用作粘合剂之甲基纤维素与22份按重量计的用作溶剂的纯水。把这样的混合物揉和成供包层用的可塑材料。

将以上两种可塑材料供给图6所示挤塑机中作挤塑处理。用作芯子的可塑材料经第一加料口60加入，用作包层的可塑材料经第二加料口61加入。结果获得一外径约80mm，长约600mm的用于制造光纤的多孔性预制件。这里的第一与第二筒体64与65之内径为80mm而长度为100mm。在各筒体内沿周缘方向按规则间隔嵌插有10个止转螺栓67，它们自筒体的内表面突出20mm。

所制得的多孔性预制件于110℃温度下干燥，并于500℃温度的空气中脱脂处理5小时。然后在含Cl₂的He气氛中于1200℃温度下净化，并在1600℃温度下在He气氛中烧结。结果获得一不含因叠层缺陷引起之孔隙的用于制造光纤的透明玻璃棒。

将上述玻璃棒用常规方法拉制成外径为125μm的单模光纤，它的光学性质能符合实用目的。

比较例2

将例2中用作芯子与包层的可塑材料加入一挤塑机中，此挤塑机中的没有止转螺栓的筒体连至一十字头上，对所加入的可塑材料作挤塑处理。这样制得的多孔性预制件含有叠层缺陷引致的裂纹，裂纹的数量较比较例1中的少，但也不适合实际应用目的。

把这种多孔性预制件烧结成透明玻璃棒，沿着其叠层部分依螺旋式走向形成有孔隙。

如上所述，利用本发明的来形成制造光纤之多孔性预制件的设备时，由于可借助设于料道件中的止转装置使可塑材料充分地停止转动，就能在制得的多孔性预制件中抑制因叠层造成的裂纹一类缺陷。这样就能提高制造光纤所用之多孔性预制件的产率。

熟悉本项工艺的人是可以迅即认清本发明之其它种种优点及其变更形式的。因而从广义上说，本发明并不局限于上述具体细节，而是代表着这里所述的一类装置。于是，在不偏离后附权利要求书及其等价内容所确定之总的发明概念的精神或范围下，是可以作出种种变更形式的。

Claims (12)

1、由挤塑以二氧化硅粉末为主要组份之可塑材料来形成用于制造光纤之多孔性预制件的一种设备，此设备的特征在于其包括：

一挤塑主体，它有一个筒以及一个用来从此筒中挤塑可塑材料的螺旋；

一料道件，它与上述筒通连并具有止转装置；以及

一模具头，它与上述料道件通连。

2、如权利要求2所述的设备，特征在于：前述止转装置是在料道区中突出的一种突起件。

3、如权利要求2所述的设备，特征在于：上述突起件是在沿周缘方向上连续地形成于前述料道件之内表面上。

4、如权利要求2所述的设备，特征在于：所说的突起件乃是一批沿周缘方向依规则间隔布设于料道件内表面上的突起部。

5、如权利要求2所述的设备，特征在于：上述突起件乃是一批沿周缘方向依规则间隔布设于料道件内表面上的突起部，而每个这样的突起部都是在纵向中连续地形成。

6、如权利要求1所述的设备，特征在于：前述料道件之横剖面可以是椭圆形、矩形或多边形。

7、由挤压以二氧化硅粉末为主要组份之可塑材料来形成用于制造光纤之多孔性预制件的一种设备，此设备的特征在于其包括：

第一与第二挤塑主体，它们各有一个筒以及一个用来从此筒中挤塑可塑材料的螺旋;

第一与第二料道件，它们分别与前述第一与第二挤塑主体之筒通连并具有止转装置;以及

一模具头，它具有第一与第二加料口，而前述第一与第二料道件则分别与此第一与第二加料口通连，还具有一第一与第二料道件之会合部，而所说的第一与第二加料口则与第一与第二料道件通连。

8、如权利要求7所述的设备，特征在于：前述第一与第二料道件之各个止转装置乃是在料道区中突起的一种突起件。

9、如权利要求8所述的设备，特征在于：所述的突起件是于周缘方向中连续地形成于各第一与第二料道件之内表面上。

10、如权利要求8所述的设备，特征在于：所述的突起件乃是一批沿周缘方向依规则间隔布设于各第一与第二料道件内表面上的突起部。

11、如权利要求8所述的设备，特征在于：所述的突起件乃是一批沿周缘方向依规则间隔布设于各第一与第二料道件内表面上的突起部，且所说的各突起部是在纵向中连续地形成的。

12、如权利要求8所述的设备，特征在于：各第一与第二料道件的横剖面可呈椭圆形、矩形或多边形。

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