CN114502361A - 塑料光纤的制造方法 - Google Patents

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Abstract

塑料光纤(1)的制造方法具备如下的工序：在含有活性能量射线固化型树脂及颜料的固化性组合物中，使颜料分散的工序；和将固化性组合物涂布于塑料光纤主体(2)的周面，形成由固化性组合物的固化物形成的着色材料(3)的工序。固化性组合物的25℃下的粘度为2000mPa以上且3000mPa以下。在使颜料分散的工序中，在具备具有轴线(A1)的圆筒形状的密闭容器(10)中投入固化性组合物，使密闭容器(10)以与铅直线交叉的轴线(A1)为中心、以0.02m/秒以上且0.2m/秒以下的圆周速度旋转。

Description

塑料光纤的制造方法
技术领域
本发明涉及塑料光纤的制造方法。
背景技术
以往，已知有在包含芯的纤维主体的周面涂布含有颜料及紫外线固化性树脂的固化性组合物后，形成由其固化物形成的墨层的方法(例如，参照下述专利文献1。)。
专利文献1中记载的光纤可以通过墨层的颜色、花纹等来识别。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2012-508395号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，颜料在固化性组合物中容易沉降，即，颜料在固化性组合物中容易不均匀地存在。如果将该固化性组合物涂布于纤维主体后进行成形，则有墨层的识别性不充分的不良情况。
另一方面，如果为了使固化性组合物充分均匀而用具有搅拌叶片的搅拌机对固化性组合物进行搅拌，则在搅拌中在固化性组合物中容易形成气泡，若将该固化性组合物涂布于纤维主体后进行成形，则有墨层无法充分发挥上述性能、特别是产生由气泡引起的缺损的不良情况。
本发明提供着色材料的识别性优异、能够抑制着色材料的缺损的塑料光纤的制造方法。
用于解决问题的方案
本发明(1)包含一种塑料光纤的制造方法，其具备如下的工序：在含有活性能量射线固化型树脂及颜料的固化性组合物中，使前述颜料分散的工序；以及，将前述固化性组合物涂布于塑料光纤主体的周面，形成由固化性组合物的固化物形成的着色材料的工序，前述固化性组合物的25℃下的粘度为2000mPa以上且3000mPa以下，在使前述颜料分散的工序中，在具备具有轴线的圆筒形状的密闭容器中投入前述固化性组合物，使前述密闭容器以与铅直线交叉的前述轴线为中心、以使前述圆筒的内表面的圆周速度成为0.02m/秒以上且0.2m/秒以下的方式旋转。
发明的效果
本发明的塑料光纤的制造方法中，将特定粘度的固化性组合物投入到具备具有与铅直线交叉的轴线的圆筒形状的密闭容器中，使密闭容器以轴线为中心，以使圆筒的内表面的圆周速度成为0.02m/秒以上且0.2m/秒以下的低速的方式旋转。因此，能够使颜料在固化性组合物中均匀地存在，并且抑制气泡的混入。其结果，能够制造着色材料的识别性优异、且能够抑制着色材料的缺损的塑料光纤。
附图说明
图1的A～图1的B为本发明的塑料光纤的制造方法的一个实施方式的工序图，图1的A示出准备塑料光纤主体的工序，图1的B示出形成着色材料的工序。
图2的A～图2的B为对安装有密闭容器的旋转装置进行说明的图，图2的A为侧视图，图2的B为沿着图2的A的X-X线的正截面图。
图3的A～图3的B为旋转装置的变形例(周壁的轴线倾斜的变形例)的侧视图，图3的A示出密闭容器的一个端壁比另一端壁更位于上侧的方式，图3的B示出密闭容器的一个端壁比另一端壁更位于下侧的方式。
图4为旋转装置的变形例(周壁的轴线摆动的变形例)的侧视图。
具体实施方式
(本发明的塑料光纤的制造方法的一个实施方式)
参照图1的B对通过本发明的塑料光纤的制造方法的一个实施方式得到的塑料光纤进行说明。
塑料光纤1为沿纵长方向(相当于图1的B中的纸面深度方向)延长的纤维。塑料光纤1在沿着与纵长方向正交的方向的截面中具有大致圆形状。塑料光纤1具备塑料光纤主体2和着色材料3。
塑料光纤主体2为沿纵长方向传输光的光传输路径。塑料光纤主体2在与光的传输方向正交的截面中具有大致圆形状。
塑料光纤主体2在剖视图中从中心向外侧依次具备例如芯部4、包层部5、和上包层部6。
芯部4在剖视图中具有大致圆形状。芯部4在剖视图中包含塑料光纤主体2的中心。
包层部5配置于芯部4的外周面。包层部5被芯部4及上包层部6夹持。包层部5在剖视图中具有大致圆环形状。
包层部5的折射率比芯部4的折射率低。
上包层部6配置于包层部5的外周面。上包层部6形成塑料光纤主体2的外周面。上包层部6在剖视图中具有大致圆环形状。
需要说明的是，塑料光纤主体2根据塑料光纤1的用途及目的可以具有双包层结构。该情况下，如图1的虚拟线所示，包层部5具备第1包层部51和配置于第1包层部51的外周面的第2包层部52。即，包层部5具有第1包层部51和第2包层部52这样的2层结构。第1包层部51的折射率比芯部4的折射率低。第2包层部52的折射率比第1包层部51的折射率低。上包层部6的折射率比第2包层部52的折射率低。
塑料光纤主体2的材料为塑料。作为塑料，没有特别限定，可举出例如丙烯酸类树脂(包括氟代丙烯酸类树脂)、例如聚碳酸酯树脂(包括聚酯改性聚碳酸酯树脂等改性聚碳酸酯树脂)、例如聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、环烯烃树脂等烯烃树脂等热塑性树脂。这些可以单独使用或组合使用。塑料光纤主体2的材料根据芯部4、包层部5及上包层部6所需的折射率来适宜选择。
尤其是，上包层部6优选可举出聚碳酸酯树脂、烯烃树脂，从高可靠性的观点出发，尤其优选可举出改性聚碳酸酯树脂、环烯烃树脂。
塑料光纤主体2是透明的。塑料光纤主体2的总透光率例如为85％以上，优选为90％以上、更优选为90％以上，另外，例如为100％以下。
塑料光纤主体2的直径例如为10μm以上且10mm以下。
着色材料3配置于塑料光纤主体2的外周面。具体而言，着色材料3与上包层部6的外周面接触。着色材料3形成塑料光纤1的外周面。
着色材料3是有色的。另外，着色材料3的总透光率例如不足85％，优选为80％以下，另外，例如为10％以上。
着色材料3由固化性组合物的固化物形成，所述固化性组合物含有活性能量射线固化型丙烯酸酯及颜料。固化性组合物在后面详细叙述。
着色材料3的厚度没有特别限定，例如为0.01μm以上，优选为0.1μm以上，另外，例如为1000μm以下，优选为100μm以下。另外，着色材料3的厚度相对于塑料光纤主体2的直径之比如为0.0001以上，优选为0.001以上，另外，例如为1以下，优选为0.5以下。
接着，参照图1的A～图2的B对塑料光纤1的制造方法进行说明。
如图1的A所示，该方法中，首先，准备塑料光纤主体2。塑料光纤主体2例如通过熔融挤出法等进行制造。熔融挤出法中，芯部4、包层部5及上包层部6是同时形成的。
接着，准备固化性组合物。固化性组合物包含活性能量射线固化型树脂和颜料。
作为活性能量射线固化型树脂，例如，可举出活性能量射线固化型多官能丙烯酸酯等。需要说明的是，固化性组合物可以包含活性能量射线固化型多官能丙烯酸酯和活性能量射线引发剂。
作为颜料，没有特别限定，例如，可举出白色颜料、黑色颜料、黄色颜料、绿色颜料、红色颜料、蓝色颜料等。颜料的平均粒径例如为1nm以上且100μm以下。
上述各原料的配混比例根据塑料光纤1的用途及目的来适宜设定。固化性组合物中的活性能量射线固化型树脂的比例例如为50质量％以上，优选为75质量％以上，另外，例如为99质量％以下。颜料相对于活性能量射线固化型树脂100质量份的质量份数例如为1质量份以上、例如为25质量份以下。
固化性组合物可以使用市售品，例如可以使用光纤着色墨系列(Phichem公司制)等。
固化性组合物的25℃下的粘度为2000mPa以上且3000mPa以下。另外，固化性组合物的25℃下的粘度优选为2200mPa以上、优选为2800mPa以下。
固化性组合物的25℃下的粘度为2000mPa以上且3000mPa以下时，如后述，能够使颜料在固化性组合物中均匀地分散。
固化性组合物的粘度依据JIS K5600-2-3(2014)、利用锥板粘度计来求出。
该方法中，接着，使颜料在固化性组合物中分散。
为了使颜料在固化性组合物中分散，如图2的A～图2的B所示，例如，准备密闭容器10和旋转装置20。
密闭容器10具有圆筒形状。密闭容器10例如具有周壁11和2个端壁12。周壁11为圆筒。周壁11在内部具有空洞，轴线A1通过该空洞。2个端壁12分别配置于周壁11的轴线方向两端部，将空洞的轴线方向两端分别塞住。需要说明的是，对于密闭容器10，虽然未图示，但也可以由主体及盖构成。
旋转装置20具备2个辊21和轴承22。
2个辊21的各自的轴线A2与铅直线交叉，具体而言，沿着水平方向。2个辊21的轴线A2是平行的。2个辊21彼此相对配置。2个辊21的轴线方向两端部与轴承22连接。辊21的表面层例如由橡胶等弹性体形成。
轴承22以可旋转的方式支撑2个辊21。需要说明的是，轴承22与能够对一个辊21赋予驱动力的电动机连接。另一方面，另一辊21借助密闭容器10而从动。
将固化性组合物密闭于密闭容器10，接着，将密闭容器10安装于旋转装置20。具体而言，向主体中注入固化性组合物，接着，用盖将主体塞住，将固化性组合物密闭于密闭容器10内。接着，使密闭容器10的周壁11与2个辊21的周面接触。从2个辊21的上侧配置密闭容器10。密闭容器10的周壁11在剖视图中对2个辊21的周面分别进行点接触。
由此，密闭容器10的周壁11的轴线A1与铅直线交叉。具体而言，密闭容器10的周壁11的轴线A1沿着水平方向。
接着，驱动旋转装置20的电动机(未图示)，使一个辊21旋转。于是，密闭容器10及另一辊21进行从动而旋转。
密闭容器10以周壁11的轴线A1为中心进行旋转。
周壁11的内表面的圆周速度CV为0.02m/秒以上且0.2m/秒以下，另外，优选为0.175m/秒以下、更优选为0.15m/秒以下、进一步优选为0.1m/秒以下、尤其优选为0.12m/秒以下，进而为0.1m/秒以下、进而为0.05m/秒以下是适当的。
周壁11的内表面的圆周速度CV根据辊21的外径及转速(rpm)和周壁11的内径及外径来求出。具体而言，辊21的直径为42mm、周壁11的内径为90mm、外径为96mm的情况下，辊21的转速为10rpm以上且100rpm以下，另外，优选为85rpm以下、更优选为70rpm以下、进一步优选为60rpm以下、尤其优选为50rpm以下、进而为25rpm以下、进而为15rpm以下是适当的。
周壁11的内表面的圆周速度CV超过0.2m/秒时，在固化性组合物中会混入气泡。另一方面，周壁11的内表面的圆周速度CV不足0.02m/秒时，颜料在固化性组合物中变得不均匀。通过密闭容器10的旋转，对于固化性组合物而言，位于周壁11的内表面的附近的区域沿周壁11的移动方向流动。由此，颜料在固化性组合物整体中缓慢分散，另一方面，能够抑制气泡的混入。
密闭容器10的旋转时间、即固化性组合物中的颜料的分散时间没有特别限定，例如为5分钟以上，优选为15分钟以上，另外，例如为2小时以下，优选为1小时以下。
旋转装置20可以使用市售品，例如，可以使用AS ONE Corporation.制的BigRotor系列等。
需要说明的是，以上述的高配混比例(50质量％以上)包含成为固化性组合物的粘度的主因子的活性能量射线固化型树脂作为固化性组合物的主成分，因此颜料分散后的固化性组合物的粘度相对于颜料分散前的固化性组合物实质上未变动。
该方法中，其后，将固化性组合物涂布于塑料光纤主体2的外周面，其后，对固化性组合物照射活性能量射线。
固化性组合物的涂布中使用公知的涂布装置。
作为活性能量射线，例如，可举出紫外线(包含UVA(长波长侧紫外线)、UVB(短波长侧紫外线)等)、α射线、β射线、γ射线、X射线等。优选可举出紫外线。
活性能量射线的照射中，使用具有光源和与光源相对配置的照射室的照射装置。
该方法中，使外周面涂布有固化性组合物的塑料光纤主体2通过照射装置的照射室。
由此，生成由固化性组合物发生固化而得到的固化物。由此，由固化物形成的着色材料3成形于塑料光纤主体2的外周面。
(一个实施方式的作用效果)
然后，在该塑料光纤1的制造方法中，将特定粘度的固化性组合物投入至密闭容器10，使密闭容器10以轴线A1为中心、以使周壁11的内表面的圆周速度成为0.02m/秒以上且0.2m/秒以下这样的低速的方式旋转。因此，能够使颜料在固化性组合物中均匀存在、并且抑制气泡的混入。其结果，能够制造着色材料3的识别性优异、且能够抑制着色材料3的缺损的塑料光纤1。
(变形例)
以下的各变形例中，对与上述一个实施方式同样的构件及工序标记同一参照标记并省略其详细的说明。另外，各变形例除了特殊说明以外，可以发挥与一个实施方式同样的作用效果。进而，可以将一个实施方式及其变形例适宜组合。
上述使颜料分散的方法中，密闭容器10的周壁11的轴线A1沿着水平方向，但只要与铅直线交叉即可，例如也可以如图3的A所示那样相对于水平线HL倾斜。该变形例中，辊21的轴线A2相对于铅直线及水平线HL倾斜。周壁11的轴线A1与水平线HL所成的倾斜角α例如为5度以下，优选为3度以下。
另外，如图3的A～图3的B所示，可以边进行密闭容器10的旋转边使一个端壁12在上下方向上反复移动，以使得密闭容器10的周壁11的轴线A1摆动。一个端壁12的移动速度设定为气泡不会混入至固化性组合物的程度(超低速)，例如，一个端壁12的上下方向的移动速度例如为0.01m/秒以下，优选为0.001m/秒以下。
旋转装置20具备辊21，但例如也可以如图4所示，以可旋转的方式具备把持周壁11的轴方向两端部的2个把持部24。
周壁11具有圆筒形状即可，虽然未图示，但也可以具有圆筒部和连接于圆筒部的前端的锥部。锥部具有开口截面积随着朝向前侧(轴线方向一侧)而变小的形状。
另外，塑料光纤1在剖视图中为大致圆形状，但其形状没有特别限定，例如，虽然未图示，但截面也可以为大致矩形状。
图1中，塑料光纤主体2具备芯部4、包层部5及上包层部6，但例如，虽然未图示，也可以仅具备芯部4及包层部5，而不具备上包层部6。
另外，该制造方法中，通过上述旋转装置20等抑制气泡混入的方法使涂布前的固化性组合物中的颜料分散，但例如也可以利用分散器等的搅拌叶片对上述的固化性组合物进行剪切混合，然后静置例如1小时以上、优选24小时以上，进行脱泡后，利用旋转装置20将固化性组合物的颜料再分散。
实施例
以下示出实施例及比较例，更具体地对本发明进行说明。需要说明的是，本发明不受实施例及比较例任何限定。另外，以下的记载中使用的配混比例(比率)、物性值、参数等具体的数值可以替换为上述的“具体实施方式”中记载的、与它们对应的配混比例(比率)、物性值、参数等该记载的上限(被定义为“以下”、“不足”的数值)或下限(被定义为“以上”、“超过”的数值)。
实施例1
通过熔融挤出法制造包含由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(三菱化学株式会社制)形成的芯部4、由氟代PMMA(DAIKIN INDUSTRIES,Ltd.制FM450)形成的包层部5、和由XYLEXX7300CL(制品名、SABIC Innovative Plastics公司制、聚酯改性聚碳酸酯树脂)形成的上包层部6、且外径为470μm的塑料光纤主体2。
准备作为固化性组合物的光纤着色墨淡蓝(含有活性能量射线固化型多官能丙烯酸酯及蓝色颜料、Phichem公司制)。
接着，将准备的固化性组合物500mL投入至容量1000mL(内径90mm、外径96mm)的密闭容器10，接着，将密闭容器10安装于旋转装置20。旋转装置20为Big Rotor(型号BR-2、ASONE Corporation.制)。密闭容器10的周壁11的轴线A1、及辊21的轴线A2均沿水平方向。
接着，以使密闭容器10的周壁11的内周面的圆周速度成为0.055m/秒(辊21的转速27rpm)的方式使一个辊21旋转。由此，使颜料在固化性组合物中分散30分钟。
其后，将固化性组合物从密闭容器10取出，其后立即将固化性组合物涂布于塑料光纤主体的外周面，接着，对固化性组合物照射紫外线，使固化性组合物固化，将厚度20μm的着色材料成形。
实施例2～10及比较例1
按照表1的记载，变更固化性组合物的种类、周壁11的内表面的圆周速度CV，除此以外，与实施例1同样地处理，得到塑料光纤1。
比较例2
代替旋转装置20，使用具备直径为0.07m的搅拌叶片的分散器(型号BL300、新东科学株式会社制)对固化性组合物进行搅拌，除此以外，与实施例1同样地处理，得到塑料光纤1。搅拌叶片的转速为15rpm，搅拌叶片的前端圆周速度为0.055m/秒。
实施例11
用比较例2的分散器对固化性组合物进行搅拌，其后，静置24小时进行脱泡后，通过与实施例1同样的方法使颜料在固化性组合物中再分散，接着，与实施例1同样地处理，得到塑料光纤1。
比较例3
不对固化性组合物进行搅拌，在不均匀的状态下涂布于塑料光纤主体的外周面，除此以外，与实施例1同样地处理，得到塑料光纤1。
评价
对各实施例及各比较例评价以下的事项。
(固化组合物的粘度)
分散后，依据JIS K5600-2-3(2014)，利用锥板粘度计求出涂布前的固化组合物的25℃下的粘度。锥板粘度计(E型粘度计)使用东机产业株式会社制的型号“RE80”。
(着色材料有无缺损)
通过目视对50m的塑料光纤1的着色材料3进行检查。基于下述的基准对着色材料3的缺损进行评价。
×：着色材料3中确认到由气泡导致的缺损。
○：着色材料3中未确认到由气泡导致的缺损。
(着色材料的识别性)
通过目视着色材料3，基于下述的基准评价识别性。
×：能够确认到由颜料的不均匀带来的孔。
○：不能确认到上述的孔。
[表1]
表1
Figure BDA0003572235640000121
*1：用分散器分散并静置24小时后，用Big Rotor分散
*2：淡蓝：光纤着色墨淡蓝(Phichem公司制)
*3：蓝：光纤着色墨蓝(Phichem公司制)
*4：橙：光纤着色墨橙(Phichem公司制)
*5：粉：光纤着色墨粉(Phichem公司制)
需要说明的是，上述发明作为本发明的例示的实施方式而提供，但这仅仅是例示，并不做限定性解释。对于该技术领域的技术人员而言显而易见的本发明的变形例也包含在前述权利要求书中。
产业上的可利用性
塑料光纤可用于各种光学传输。
附图标记说明
1 塑料光纤
2 塑料光纤主体
3 着色材料。

Claims (1)

1.一种塑料光纤的制造方法，其特征在于，具备如下的工序：
在含有活性能量射线固化型树脂及颜料的固化性组合物中，使所述颜料分散的工序；和
将所述固化性组合物涂布于塑料光纤主体的周面，形成由固化性组合物的固化物形成的着色材料的工序，
所述固化性组合物的25℃下的粘度为2000mPa以上且3000mPa以下，
在使所述颜料分散的工序中，在具备具有轴线的圆筒形状的密闭容器中投入所述固化性组合物，使所述密闭容器以与铅直线交叉的所述轴线为中心、以使所述圆筒的内表面的圆周速度成为0.02m/秒以上且0.2m/秒以下的方式旋转。
CN202080068817.6A 2019-09-30 2020-09-30 塑料光纤的制造方法 Withdrawn CN114502361A (zh)

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