CN1260498A - 共挤法拉制塑料光纤生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共挤法拉制塑料光纤生产装置,主要由挤出机、共挤模头、牵伸机构、收丝机构、张力控制机构组成。其中共挤模头的后端是设有芯料和皮料进口的流道段,前端为由分流锥和成型模嘴构成的成型口模。流道段的芯料进口经外环流道与成型口模处成型模嘴的内孔相通,流道段的皮料进口经内部的圆柱形流道与成型口模处成型模嘴的外环孔相通。本发明明显提高了POF挤出成型的稳定性,可靠保证了产品质量,并且共挤模头拆装方便,收丝效率高,对于多品种的工业化POF生产具有理想的适应性。

Description

共挤法拉制塑料光纤生产装置

本发明涉及一种光纤生产装置，尤其是一种拉制具有阶跃折射率分布的塑料光纤的生产装置。

塑料光纤又称聚合物光纤，英文缩写POF(以下简写为POF)，是一种由芯、皮两层聚合物材料组成的具有同心结构的塑料纤维。其中芯层材料作为传输光的介质，皮层材料限制光从芯材的泄漏。在电子、医学、汽车、国防、通讯等领域，POF都有着广泛的应用。

目前POF的制作方法通常有棒管法、涂覆法和共挤法三种。在工业生产中由于共挤法具有生产效率高、制品性能优良、无环境污染等优点，因而成为POF制造业的发展方向。申请号为93109895.5、公开号为CN1087726A的中国专利《聚合物光纤及其制造方法》即公开了一种通过共挤出原理制造具有梯度折射率分布的POF坯棒的方法。现有该类生产装置主要由挤出机、共挤模头、丝径检测机构、张力控制机构、牵伸机构、收丝机构组成。挤出机向共挤模头挤注熔体，牵伸机构牵拉共挤成型的POF，收丝机构将定型的POF卷绕以便包装，丝径检测机构、张力控制机构均设置在共挤模头与牵伸机构之间，分别用以检测丝径和控制张力。其中共挤模头中的流道设计均为皮料流道在外、芯料流道在内，结果熔体在流道截面上温度梯度不理想，POF成型稳定性差的问题较为突出，在多芯共挤成型时更是如此。同时，组成共挤模头的流道段和成型口模连为一体，拆装不够方便，导致多品种生产的应变能力不足。此外，现有共挤法拉制POF生产装置中的单头收丝机构制约了生产效率的提高。因此在工业上一直希望研制一种解决上述问题的共挤法拉制塑料光纤生产装置。

本发明的首要目的在于：针对上述共挤法制作POF生产装置存在的突出问题，提出一种供多芯共挤成型、具有良好稳定性的共挤法拉制塑料光纤生产装置，从而切实保证共挤法拉制POF的质量与产量。

本发明进一步的目的在于提出一种可以根据生产需要随时拆卸更换模头的共挤法拉制塑料光纤生产装置，从而适应多品种生产的需要。

本发明更进一步的目的在于：通过对收丝机构的改造，提出一种可以适应POF多种包装形式要求、满足大批量连续生产的共挤法拉制塑料光纤生产装置。

为了达到本发明的首要目的，本发明的共挤法拉制塑料光纤生产装置包括向共挤模头挤注熔体的挤出机、共挤模头、牵拉共挤成型POF的牵伸机构、卷绕以便包装定型POF的收丝机构，以及设置在共挤模头与牵伸机构之间的张力控制机构。其中共挤模头的后端是设有芯料和皮料进口的流道段，前端为由分流锥和成型模嘴构成的成型口模。所述流道段的芯料进口经外环流道与成型口模处成型模嘴的内孔相通，流道段的皮料进口经内部的圆柱形流道与成型口模处成型模嘴的外环孔相通。此外，成型模嘴与外环流道设计成同心圆排列。这种结构的共挤模头在挤出成型时，构成POF主体的芯料经外层外环流道由分流锥合理分流，  被挤至成型模嘴的内孔，皮料经芯料流道包绕的圆柱形流道经分流锥合理分流，挤至成型模嘴的外孔，再经成型模嘴内包覆实现预期设定的光波导管结构。由于物料在外环流道截面上具有良好的温度梯度，因此明显提高了POF挤出成型的稳定性。此外，由于芯料外环流道与成型模嘴同心圆排列设计形成了良好的匹配性，因此进一步保证了多芯挤出分流状的稳定性，使得产品质量稳定可靠。

为了达到进一步的目的，本发明中的共挤模头分为流道段和成型口模两部分，所述成型口模部分包括分流锥和成型模嘴，流道段和成型口模之间通过螺钉等紧固件可拆连接。实践中，成型口模部分包括从单排4孔到五排120孔等众多规格形式的成型模嘴(所谓排数是指以共挤模头中心轴为圆心的成型模嘴同心圆排列中同心圆的个数，所谓孔数是指共挤模头中包括成型模嘴的总个数)。具有上述结构共挤模头的共挤法拉制塑料光纤生产装置，一方面可根据所制作POF规格、材料伸缩比等指标的要求选择最合理的成型口模，十分方便地更换；另一方面多排孔成型模嘴的使用有效避免了光纤芯、皮材料在高剪切速率下结构、性能的影响，在保证高生产效率的同时避免因高速牵引带来的光纤磨损、冷却以及拉伸取向导致光纤性能下降等不利影响，从而适应POF多品种生产的需求，给使用者带来方便。

为了达到更进一步的目的，本发明共挤法拉制塑料光纤生产装置中的收丝机构包括至少两个收丝机头，其中一收丝机头的转轴空套在另一收丝机头的转轴上，由同一动力源带动。在收丝操作时，收丝机头即可同时转动，又可单独转动，并且在收丝速度控制装置的作用下，由同一动力源提供动力的多个收丝机头的收丝线速度与牵引速度可以始终保持一致，从而满足定长收丝、连续收丝等各种不同产品包装形式的要求，适应大批量连续性生产，有利于提高生产效率。

下面结合附图对本发明的技术方案作详细说明。

图1是本发明一个实施例的结构简图。

图2是图1实施例中共挤模头的结构示意图。

图3是图2共挤模头中的阻力均衡块结构示意图。

图4是图2共挤模头中的成型模嘴结构示意图。

图5是图1实施例中收丝机构的传动原理图。

图1所示的共挤法拉制塑料光纤生产装置主要由两个分别熔融挤注皮料和芯料的挤出机1、共挤模头2、丝径检测机构3、张力导辊5、牵伸机构4、收丝机构6、收丝速度控制装置7以及调节辊8组成。其中共挤模头2的详细结构如图2所示，后端是设有芯料进口A和皮料进口B的流道段9，前端为由分流锥12和成型模嘴11构成的成型口模10。流道段9和成型模口10是可以彼此分离的两个部分，通过螺钉连接。流道段9的芯料进口A经外环流道13与成型口模10处的成型模嘴11内孔相通，流道段9的皮料进口B与芯料进口A成90°，经外环流道13包绕的内部的正圆柱形流道14与成型口模10处成型模嘴11的外环孔相通(参见图4)。

工作时，两挤出机1分别熔融构成光纤芯层的聚合物材料(如PS、PC等)和构成光纤皮层的聚合物材料(如PMMA等)，并通过芯料进口A和皮料进口B挤入共挤模头2。芯料由芯料进口A进入外环流道13，然后到达成型模嘴11的内孔；皮料由皮料进口B进入正圆柱形流道14，然后到达成型模嘴11的外环孔。在如图4所示的内包覆式成型模嘴11中，光纤芯、皮材料完成包覆，并经正圆锥成型孔定型挤出。牵伸机构4牵拉共挤成型的POF，收丝机构6将定型的POF卷绕包装。丝径检测机构3和控制张力的张力导辊5均设置在共挤模头2与牵伸机构4之间，分别用以检测丝径和控制张力。

为了解决皮料进口B穿过芯料外环流道13进入皮料正圆柱形流道14导致的芯料流动阻力局部增高的问题，切实保证聚合物熔体流动的稳定性，本实施例共挤模头2的外环流道13中沿皮料入口方位横截面处90°、180°、270°位置上分别设置了图3所示的流线形阻力均衡块，借以均衡芯料在外环流道13中的流动阻力。

此外，图1中的收丝机构6具体传动情况如图5所示，包括机械传动、制动装置，收丝机构中的收丝部分含有两个收丝机头16，其中一收丝机头的转轴空套在另一收丝头的转轴上，由同一电机17通过皮带传动分别带动，该电机17由收丝速度控制装置7控制转动速度。排丝部分由排线器18、排线电机19以及速度调节仪20等组成。在使用过程中，由同一动力源驱动的两个收丝机头16的转速可以始终保持一致，而排线速度由速度调节仪20单独控制。这样，通过改变收丝机头16的规格形式以及调节排线器18的使用技术参数，即可满足POF多品种形式的包装要求。

实验证明，本实施例的共挤法拉制塑料光纤生产装置明显提高了POF挤出成型的稳定性，可靠保证了产品质量，并且共挤模头拆装方便，收丝效率高，对于多品种的工业化POF生产具有理想的适应性。

除上述实施例外，本发明还可以有其它类似实施方式。凡等同替换作出的改型或变型均落在本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种共挤法拉制塑料光纤生产装置，包括向共挤模头挤注熔体的挤出机、共挤模头、牵拉共挤成型POF的牵伸机构、卷绕以便包装定型POF的收丝机构，以及设置在共挤模头与牵伸机构之间的张力控制机构，所述共挤模头的后端是设有芯料和皮料进口的流道段，前端为由分流锥和成型模嘴构成的成型口模，其特征在于：所述流道段的芯料进口经外环流道与成型口模处成型模嘴的内孔相通，流道段的皮料进口经内部的圆柱形流道与成型口模处成型模嘴的外环孔相通。

2.根据权利要求1所述的共挤法拉制塑料光纤生产装置，其特征在于：所述成型模嘴与外环流道成同心圆排列。

3.根据权利要求1所述的共挤法拉制塑料光纤生产装置，其特征在于：所述共挤模头分为流道段和成型口模两部分，所述成型口模部分包括分流锥和成型模嘴，流道段和成型口模之间通过紧固件可拆连接。

4.根据权利要求1所述的共挤法拉制塑料光纤生产装置，其特征在于：所述收丝机构包括至少两个收丝机头，其中一收丝机头的转轴空套在另一收丝机头的转轴上，由同一动力源带动。

5.根据权利要求1所述的共挤法拉制塑料光纤生产装置，其特征在于：所述外环流道中沿皮料入口方位横截面处90°、180°、270°位置上分别设置流线形阻力均衡块。

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