CN205969859U - 塑料光纤的制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种塑料光纤的制备装置，其包括共挤模具、PMMA挤出机及氟树脂挤出机；共挤模具设置共挤模口及若干分支流道，分支流道包括PMMA纤芯分支流道、氟树脂包层分支流道及混合分支流道；PMMA挤出机分别连接各PMMA纤芯分支流道的输入端，氟树脂挤出机分别连接各氟树脂包层分支流道的输入端，每一混合分支流道的输入端分别对应连接至少一PMMA纤芯分支流道的输出端及至少一氟树脂包层分支流道的输出端。通过多个纤芯共挤方式生产塑料光纤，有助于解决光纤包层氟树脂原料的流动性不匹配以及空气定型的问题，能够提升光纤生产质量的稳定性，实现了包层厚度较为均匀、光纤韧性较好及光纤衰减较小等效果，具有很高的市场应用价值。

Description

塑料光纤的制备装置

技术领域

本实用新型涉及光纤领域，尤其涉及的是，一种塑料光纤的制备装置。

背景技术

光纤通信的发展史虽然只有二、三十年，但由于它无比的优越性能，一直随着光通信产业的迅速发展，成为了现代化通信网络中最为重要的传输媒介，构建起现代社会信息高速公路，并深入到生活和工作中的今天与明天。可以用最简单的一句话概括：没有光纤就没有网络，没有数据通信，也就没有今天的技术现代化。因此，现代生活已离不开网络与通信。

光纤是光导纤维的简写，光纤由纤芯和包层组成。根据光纤芯材料不同，可分为石英(玻璃)光纤和塑料光纤两种。石英光纤是一种利用光在玻璃制成的纤维中通过全反射原理而实现光传导的工具。光纤芯一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细；光纤外层称为包层，包层的作用就是起到全反射的作用，保证光波在光纤中不断地反射而传输下去，达到通信的目的。由于玻璃材料是制作光纤的主要材料，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地保护问题。光波在光纤中传输，不会发生信息传播中的信息泄露现象。由于石英光纤芯很细，连接要求比较严格，只有专业的人员才能连接；而且光纤芯是由玻璃制成，很脆弱，抗震动性能较差，应用行业及场景受到一定的限制。因此，塑料光纤会在这些受限制的行业与场景来替代石英光纤已是大势所趋。

光纤芯由塑料纤维制成的光纤，称之为塑料光纤。当前最常用的一种通信用塑料光纤为PMMA通信塑料光纤。它已成为一种新型的网络传输媒介。由于塑料光纤质轻、柔软、耐振动和易弯曲，且具有优异的拉伸强度、耐用性和光纤芯直径大(与玻璃光纤芯比较)的特点，使其光传导能力大，与器件、光源、探测器等的连接变得容易和低成本，非专业人士也能胜任这些操作。

PMMA通信塑料光纤是短距离通信一个重要研究与应用领域，我国在本世纪初即已对塑料光纤进行了多项研究工作，比如通信距离问题、通信网络的可靠性问题，通信网络安全问题、网络传输速率以及产业化生产等问题。PMMA塑料光纤主要由两部分组成：中心部分为光纤芯(Core)；外围部分为光纤包层(Clad)。

根据工信部《YD/T 1447-2013通信用塑料光纤》标准规定，直径1mm的塑料光纤，其芯径为975um±10um，包层的直径为1mm。

常用的直径1mm塑料光纤主要的参数如下：

芯材料	PMMA	PMMA折射率	1.492
				包层材料	氟树脂	氟树脂折射率	1.406/1.411/1.46
数值孔径NA	0.50/0.485/0.3	最小弯曲半径	≤30mm

PMMA通信塑料光纤的衰减值一般希望≤200dB/km。数据传输速率可达到100Mb/s×100m以上。

PMMA塑料光纤在传输过程中，光是通过芯材料并在芯材料与包层材料的界面，不断反射前进而到达接收端。由光源发出的光线通过光纤端面进入塑料光纤的纤芯部分，并在纤芯与包层交界处进行全反射，直至光纤另一端。由于芯材料的透光率一般只有92％～93％，材料对光有损耗，因此PMMA塑料光纤的传输距离一般不超过100m。

这种塑料光纤既有石英光纤的光传输特点，又具有轻而柔软、抗挠曲、抗冲击强度高、价格便宜、抗辐照、易加工、并能制成大直径等一系列优点，所以备受青睐。其中，大直径通常为1～3毫米，以增大受光角度，扩大使用范围，此外，塑料光纤芯直径约为1毫米，比石英光纤芯大100倍左右，光纤之间的连接及与个人终端装置的连接都十分容易。因此塑料光纤安装费用很低，安装时采用十分简单的对准连接插头即可，十分方便。塑料光纤可广泛应用于通信、控制、网络、照明以及对防干扰、防静电、防磁、防火、防雷电等特定场所的需求。

由于塑料光纤具有重量轻、韧性好、接口容易、综合成本低及光源便宜等优点，受到业界的广泛重视，使其有望成为宽带接入网中的应用技术之一。

塑料光纤作为短距离通信网络的理想传输介质，在未来家庭智能化、办公自动化、工控网络化。车载机载通信网、军事通信网以及多媒体设备中的数据传输中具有重要的地位。

通过塑料光纤，可实现智能家居的联网，达到家庭自动化和远程控制管理，提高生活质量；例如，智能家居包括家用PC、HDTV、电话、数字成象设备、家庭安全设备、空调、冰箱、音响系统、厨用电器等；通过塑料光纤，可实现办公设备的联网，办公设备之间数据即可高速传输，又可起到信息保密的作用。

在局域网速率小于100M时，100米范围内的传输用PMMA塑料光纤即可实现；150M50米范围内的传输可用小数值孔径的PMMA塑料光纤实现。

国内外塑料光纤行业的标准，对通信塑料光纤的衰减划分为两个等级参数值，分别是≤180dB/km及≤300dB/km。行业内默契形成一个共识，即只有衰减量小于200dB/km的塑料光纤，才能是用于通信领域的产品。目前，国外只有日本可产业化生产衰减值≤180dB/km的通信塑料光纤。国内已有几个专业化的塑料光纤生产厂家，具备了产业化生产能力，也可生产衰减小于200dB/km的通信塑料光纤，但质量尚不稳定；衰减值≤180dB/km的通信塑料光纤尚不能生产，满足不了国内对通信性能具有高端要求的客户需求。

现有技术是使用单芯挤出模具的塑料光纤的生产线进行试产。这种生产方式是每条生产线只生产出一条塑料光纤。其特点是简单易行，对设备动力要求较小，生产过程控制相对容易，生产用模具比较容易制造。通过反复试验后，虽然可生产出塑料光纤，但很难达到高性能的要求。生产衰减小于200dB/km的塑料光纤还比较困难，质量不稳定。其采用的拉丝定型工艺，是通过采用室内环境温度定型。这种生产方式和工艺方法生产的产品，很难达到高端客户的通信应用要求。这种方式可称为单芯共挤方式。另外，塑料光纤的另一项性能指标——数值孔径(NA)值，在标准中有具体的要求。这个参数是光纤的包层材料折射率与纤芯材料折射率的共同函数。为保证生产的塑料光纤达到光纤标准要求，在选择芯原料及包层原料时，特别需要注意了两种原材料的折射率搭配，以保障生产的塑料光纤NA值达到标准的要求。

单芯共挤方式就是采用单芯共挤技术加空气定型技术的生产方式。经过反复试生产发现，单芯生产方式会出现一些问题，必须加以解决。

由于PMMA塑料光纤结构外侧是由很薄的氟塑料组成包层，厚度一般只有10um～15um，其作用是将光纤芯中传播的光，不断的全反射回光纤芯中，防止光泄露出去，尤其是氟塑料与PMMA之间的包芯层交接面的质量状态，直接影响光纤衰减的性能。交接面质量状态受生产时共挤出工艺影响，共挤工艺的时间、温度、比例、速度及材料特性等多项参数直接影响交接面状态。

不同的单芯塑料光纤生产线，其生产能力取决于PMMA挤出螺杆的加工能力。该加工能力受挤出机对螺杆的区域加热、螺杆的转数、螺杆的物理尺寸、挤出材料的特性等因素的影响而会不同。所以，一条挤出生产线在经过反复调整与试验后，可以找出一个最佳挤出状态并能确定最佳挤出速度，最终决定了这个生产线的日生产能力。例如，采用的单芯共挤的生产方式，PMMA及氟原料通过生产直径1mm的塑料光纤模具口挤出，生产速度为每秒1米时，为最佳挤出速度。

但是，这种生产方式存在如下问题：

由于氟树脂的流动性不如PMMA，在塑料光纤单芯1m/s的挤出速度下，氟树脂材料受其模具口挤出空间狭小及相对PMMA的流动性较差限制，满足不了1m/s的稳定生产速度，造成光纤包层厚度不均、过薄、漏光及界面质量不佳，影响光纤的衰减性能。即使加大挤出力度，但因流动性及一个模具口空间的限制，仍然不能解决这个问题。

由于上述原因，氟树脂厚度不够或不均，致使塑料光纤韧性不好，不适应应用现场的要求，光纤很容易出现折断或裂纹而影响通信的质量。

虽然可以考虑降低PMMA挤出速度来解决因氟材料的流动性不配而导致的上述问题，但是由于挤出量下降，PMMA材料必然在螺膛中停留时间加长，加温过度，材料温度会偏离了有效的控制范围，使材料热反应时间过长，光纤质量反而下降。

理论上，可以将原料挤出机生产能力减小来解决材料流动性配套问题。

方法一是使PMMA及氟材料挤出设备按比例减小，单位时间内挤出速度按比例同时下降，而模具不变。这时，模具氟挤出口空间相对挤出量下降而等于变相提高，这样就可解决氟流动性不好的问题。这种方法会出现新问题，即氟挤出速度要相应减小的话，氟挤出螺杆尺寸就要改小，若氟树脂原料采用晶粒料，晶体形状多是2×3mm大小，现有的氟挤出螺杆再改小，氟材料很难送入螺杆的螺旋空间中；若采用粉状材料，经试验发现，材料在螺杆运行中连续性不好。这就都直接影响进料工艺，限制了螺杆物理尺寸的减小，导致氟树脂挤出速度很难再下降。因此，这种方法很难解决这个问题。

方法二是减小PMMA挤出设备尺寸，降低挤出速度的同时，采用降低氟树脂挤出机的转速而不减小尺寸，达到同时降低氟树脂挤出速度的目的。由于包层材料的挤出量只有0.09～0.1g/s，已经很小，氟挤出机的转速已经很低，转速已不能再下降。

所以，方法一及方法二都不适宜规模生产，且影响产品质量。

另外，单芯生产方式采用了塑料光纤在模口挤出后，直接在室内空间中完成定型过程。由于光纤从模口挤出时，其温度较高，大多在一百多度以上，对于不同的氟材料与不同的PMMA材料组合，温度不同；而室内空气温度一般在40度以下，与挤出瞬间的光纤温度相差很大，致使靠近模口的光纤温度比较高，而离开模口后受环境温度影响，光纤温度逐渐下降，造成沿出纤方向，塑料光纤各点温度有较大差异，光纤凝结状态不同，但却受到定型工艺的同一拉伸力作用，对光纤材质的材料形态影响较大，使光纤拉伸定型的结果很容易出现不同，生产的光纤出现一致性较差的情况。同时，挤出后立刻在环境空气中进行拉伸定型，空气中的净化度、湿度、流动性等因素，都对定型过程产生影响。这种定型方式，不适宜生产出高性能、高质量的产业化塑料光纤产品。

也就是说，单芯挤出式生产方式很难解决光纤包层氟树脂材料的流动性不匹配以及空气定型的问题，导致光纤生产质量不稳定，包层厚度不均匀、光纤韧性不好或光纤衰减较大而不能达到产品标准的要求。这些问题既不能通过放慢生产速度来解决，又不能通过减小挤出量来解决，同时还要解决改变空气定型引起的相应问题。

因此，现有技术需要改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新的塑料光纤的制备装置。

本实用新型的技术方案如下：一种塑料光纤的制备装置，其包括共挤模具、PMMA挤出机及氟树脂挤出机；所述PMMA挤出机与所述氟树脂挤出机分别连接所述共挤模具；所述共挤模具设置共挤模口及若干分支流道，其中，所述分支流道包括PMMA纤芯分支流道、氟树脂包层分支流道及混合分支流道；所述PMMA挤出机分别连接各所述PMMA纤芯分支流道的输入端，所述氟树脂挤出机分别连接各所述氟树脂包层分支流道的输入端，每一所述混合分支流道的输入端分别对应连接至少一所述PMMA纤芯分支流道的输出端及至少一所述氟树脂包层分支流道的输出端；各所述混合分支流道的输出端设置于所述共挤模口。

优选的，每一所述混合分支流道的输入端分别一一对应连接一所述PMMA纤芯分支流道的输出端及一所述氟树脂包层分支流道的输出端。

例如，所述共挤模具设置若干分支流道组，每一所述分支流道组包括一PMMA纤芯分支流道、一氟树脂包层分支流道及一混合分支流道；每一所述分支流道组中，所述PMMA纤芯分支流道的输入端连接所述PMMA挤出机，所述氟树脂包层分支流道的输入端连接所述氟树脂挤出机，所述PMMA纤芯分支流道的输出端及所述氟树脂包层分支流道的输出端分别连接所述混合分支流道的输入端，通过所述混合分支流道的输出端匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料以形成光纤。

优选的，每个分支流道都具有独立温控加热系统。

优选的，所述混合分支流道还设置传感器，用于感应温度信息。

优选的，所述混合分支流道的所述传感器连接对应的所述分支流道组中的各分支流道的独立温控加热系统，用于由所述传感器所输出的温度信息独立控制对应的所述分支流道组中的各分支流道的温控加热系统。

优选的，所述传感器为压力式温度传感器。

优选的，所述传感器为热敏式温度传感器。

优选的，所述制备装置还包括分区定型油箱，用于在恒温油介质中进行拉伸定型。

优选的，所述分区定型油箱设置有全封闭恒温分区。

优选的，所述制备装置还包括流道独立温控系统，用于分别获取所述共挤模具的各流道中流体材料的温度相应参数，并分别进行温度控制以改变或保持各流道中流体材料的温度。

优选的，所述分区定型油箱设置有多个全封闭恒温分区；所述制备装置还包括分区独立温控系统，用于分别获取各所述全封闭恒温分区中油介质的温度相应参数，并分别进行温度控制以恒定各所述全封闭恒温分区中油介质的温度。

采用上述方案，本实用新型通过多个纤芯共挤方式生产塑料光纤，有助于解决光纤包层氟树脂原料的流动性不匹配以及空气定型的问题，能够提升光纤生产质量的稳定性，实现了包层厚度较为均匀、光纤韧性较好及光纤衰减较小等效果，具有很高的市场应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例的生产流程示意图；

图2为本实用新型的又一个实施例的结构示意图；

图3为本实用新型的又一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

塑料光纤可替代铜网络线，达到节省铜资源、节能环保的效果和目的。塑料光纤在许多领域中都具有拓展应用范围。如通信网络、局域办公网络、智能物联网络等大数据云技术中，还能在控制、电力、智能汽车、高速动车、医疗及国防工业中得到广泛的推广及应用。由于塑料光纤即不怕电磁干扰，又不怕震动，其特性与优点突出，所以在军事、国防事业中大有用武之地。但是，目前衰减小于180dB/km的的通信塑料光纤，国外只有日本可产业化生产，其它国家及国内尚未能产业化。塑料光纤的产业规模及市场容量巨大，对国家的多种行业需求及环境的影响不可忽视。尤其是高性能的通信塑料光纤，是数据传输与通信应用中光导纤维的新产品，有着巨大的市场前景和发展的空间。

军工行业寄希望于高性能的通信塑料光纤尽快国产化，并早日应用于我国的国防建设中。通过上述实用新型的生产方式及生产工艺，可确保生产出高质量的通信塑料光纤，并且可产业化生产这种高性能的通信塑料光纤，打破日本企业在这个行业中的垄断地位。

本实用新型的目的，是为了克服以单芯挤出方式生产PMMA塑料光纤时，包层材料与芯材料因流动性不同而引起的不匹配问题，以创新的多芯挤出方式，达到调整包层流动性与芯材料流动性相吻合。同时解决了在环境空间中直接拉伸定型的诸多问题，从而能够生产出高性能的PMMA通信塑料光纤。

本实用新型一实施例如下：一种塑料光纤的制备装置，其包括共挤模具、PMMA挤出机及氟树脂挤出机；所述PMMA挤出机与所述氟树脂挤出机分别连接所述共挤模具，用于通过所述共挤模具协调氟树脂原料的流动性与PMMA原料的流动性；所述共挤模具设置共挤模口，用于共同匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料。例如，所述共挤模具设置共挤模口，用于共同匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料以形成光纤，或者，所述共挤模具设置共挤模口，用于共同匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料以通过后续处理工序形成光纤。

例如，所述共挤模具设置共挤模口及若干分支流道，其中，所述分支流道包括PMMA纤芯分支流道、氟树脂包层分支流道及混合分支流道。又如，所述若干分支流道包括若干PMMA纤芯分支流道、若干氟树脂包层分支流道及若干混合分支流道。为了一次挤出多根光纤，优选的，共挤模口开设有多个共挤子模口，每一共挤子模口用于共同匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料，以形成一根光纤，例如通过后续处理工序形成一根光纤；或者，所述共挤模具设置多个所述共挤模口，每一所述共挤模口用于共同匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料，以形成一根光纤，例如通过后续处理工序形成一根光纤。依此类推。

为便于理解，本实用新型还给出一种塑料光纤的制备方法，其包括以下步骤：协调氟树脂原料的流动性与PMMA原料的流动性；多个混合分支流道的每一混合分支流道共同匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料。其中，PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)原料为芯材料，氟树脂原料为包层材料。其中，所述多个混合分支流道的每一混合分支流道共同匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料，包括以下步骤：将PMMA原料输出为纤芯，同时将氟树脂原料输出为包层，共同匹配挤出，从而形成一根光纤。又如，共同匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料时，还对共挤模具进行反馈控制，例如，对共挤模具进行温度反馈控制；又如，对共挤模具的各流道进行温度反馈控制；优选的，对共挤模具的各混合分支流道进行温度反馈控制。

协调氟树脂原料的流动性与PMMA原料的流动性，用于使得PMMA的挤出与氟树脂原料的挤出相协调，这是后面匹配挤出的基础。又如，协调氟树脂原料的流动性与PMMA原料的流动性之后，多个混合分支流道的每一混合分支流道共同匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料之前，还包括步骤：分别将氟树脂原料与PMMA原料输入对应的多个流道，例如，将氟树脂原料输入多个氟树脂原料流道，并将PMMA原料输入多个PMMA原料流道；优选的，分别将氟树脂原料与PMMA原料输入对应的多个流道时，继续协调氟树脂原料的流动性与PMMA原料的流动性；即一边将氟树脂原料与PMMA原料输入对应的多个流道，一边协调各流道中的氟树脂原料的流动性与PMMA原料的流动性；优选的，分别将氟树脂原料与PMMA原料输入对应的多个流道时，还进行流道温控。例如，对每一所述流道分别进行温度控制。为了提升效率、降低体积和设备数量，又如，采用预设数量的若干流道为一个流道分区，或采用位于预设位置的若干流道为一个流道分区，分别进行流道分区的温度控制，这样，可以同时对一个流道分区中的若干流道同时进行温度控制。

为了更好地实现光纤输出，优选的，多个混合分支流道的每一混合分支流道共同匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料之后，还执行以下步骤：在恒温油介质中进行拉伸定型。例如，在恒温油介质中分别进行多根光纤拉伸定型。优选的，在恒温油介质中进行拉伸定型之后，还执行以下步骤：光纤拉丝。例如，多组光纤拉丝。又如，在光纤拉丝之后，还执行以下步骤：收纤；例如，多机组共同收纤。例如，采用拉丝机组实现多组光纤拉丝。

优选的，多个混合分支流道的每一混合分支流道共同匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料时，还进行流道温控。优选的，所述流道温控，包括分别获取各流道中流体材料的温度相应参数，并分别进行温度控制以改变或保持或恒定各流道中流体材料的温度。其中，所述恒定各流道中流体材料的温度，或者所述保持各流道中流体材料的温度，是一个相对稳定的温度的概念，或者可理解为一个相对稳定的温度区域，以便于实现相对稳定的温度环境，例如，温度区域为50～60摄氏度；又如，温度区域为90～95摄氏度，以此类推，根据生产的实际需求设置或调整，下同。例如，多个混合分支流道的每一混合分支流道共同匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料时，还设置若干分区，每一分区包括若干流道，在所述分区进行流道温控；例如，多个混合分支流道的每一混合分支流道共同匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料时和/或多个混合分支流道的每一混合分支流道共同匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料之后，还进行流道温控；这样，可以同时对一个分区中的若干流道同时进行温度控制，简化了操作，也有利于节约成本。

本实用新型又一实施例如下：一种塑料光纤，其采用任一实施例所述制备方法制得；或者，采用任一实施例所述制备装置制得。

例如，一种塑料光纤的制备装置，其包括共挤模具、PMMA挤出机及氟树脂挤出机；所述PMMA挤出机与所述氟树脂挤出机分别连接所述共挤模具；所述共挤模具设置共挤模口及若干分支流道，其中，所述分支流道包括PMMA纤芯分支流道、氟树脂包层分支流道及混合分支流道；所述PMMA挤出机分别连接各所述PMMA纤芯分支流道的输入端，所述氟树脂挤出机分别连接各所述氟树脂包层分支流道的输入端，每一所述混合分支流道的输入端分别对应连接至少一所述PMMA纤芯分支流道的输出端及至少一所述氟树脂包层分支流道的输出端；各所述混合分支流道的输出端设置于所述共挤模口。优选的，每一所述混合分支流道的输入端分别一一对应连接一所述PMMA纤芯分支流道的输出端及一所述氟树脂包层分支流道的输出端。

例如，如图2所示，所述制备装置包括共挤模具、PMMA挤出机及氟树脂挤出机；所述PMMA挤出机与所述氟树脂挤出机分别连接所述共挤模具；所述共挤模具设置共挤模口及若干分支流道组；图2所示为三组分支流道组；每一所述分支流道组包括一PMMA纤芯分支流道、一氟树脂包层分支流道及一混合分支流道；每一所述分支流道组中，所述PMMA纤芯分支流道的输入端连接所述PMMA挤出机，所述氟树脂包层分支流道的输入端连接所述氟树脂挤出机，所述PMMA纤芯分支流道的输出端及所述氟树脂包层分支流道的输出端分别连接所述混合分支流道的输入端，通过所述混合分支流道的输出端连接所述共挤模口以输出光纤，即混合分支流道的输出端在所述共挤模口输出PMMA纤芯及氟树脂包层，通过所述共挤模口输出待后续处理的塑料光纤，即待后续步骤或工序或装置处理的塑料光纤；或者，通过所述混合分支流道的输出端穿过所述共挤模口输出光纤，即混合分支流道的输出端穿过所述共挤模口输出PMMA纤芯及氟树脂包层以形成待后续处理的塑料光纤，以此类推。

优选的，所述制备装置还包括分区定型油箱，用于在恒温油介质中进行拉伸定型。优选的，所述分区定型油箱设置有全封闭恒温分区，用于实现拉伸定型的恒定温度环境；优选的，所述分区定型油箱设置有多个全封闭恒温分区；所述制备装置还包括分区独立温控系统，用于分别获取各所述全封闭恒温分区中的油介质的温度相应参数，并分别进行温度控制以恒定各所述全封闭恒温分区中的油介质的温度。例如，所述分区定型油箱设置有多个全封闭恒温分区，每一全封闭恒温分区分别对应设置分区独立温控系统，每一所述分区独立温控系统用于获取其所对应的所述全封闭恒温分区中的油介质的温度相应参数，并进行温度控制以恒定其所对应的所述全封闭恒温分区中的油介质的温度。或者，全封闭恒温分区中设置有多个分区油箱，所述制备装置还包括分区独立温控系统，用于分别获取各所述分区油箱中的油介质的温度相应参数，并分别进行温度控制以恒定各所述分区油箱中的油介质的温度。例如，沿出纤方向设置多级温区，例如，所述温区包括分区定型油箱、全封闭恒温分区或分区油箱；例如，所述制备装置沿出纤方向设置多级分区定型油箱或多级全封闭恒温分区或多级分区油箱；又如，所述制备装置沿出纤方向顺序设置多级分区定型油箱或多级全封闭恒温分区或多级分区油箱；又如，多级温区中的温度顺序递减，首个温区的温度为共挤模口的挤出温度的1/2～2/3，其他顺序递减，直至末尾温区的温度为环境温度；例如，沿出纤方向，各分区定型油箱或各全封闭恒温分区或各分区油箱并排设置，即每一被拉伸定型的塑料光纤顺序穿过各分区定型油箱或各全封闭恒温分区或各分区油箱。又如，例如，所述分区定型油箱为全封闭分区定型油箱。例如，所述全封闭分区定型油箱设置若干相对独立的分区，分区即所述全封闭恒温分区；每个所述分区分别设置分区独立温控系统；又如，所述全封闭分区定型油箱设置若干相对独立的分区油箱，每个所述分区油箱分别设置分区独立温控系统；其中，每个分区油箱都是独立的，温控也是独立的。例如，在分区油箱内不再分流道，多芯光纤挤出后，共同通过每个分区油箱。

优选的，所述制备装置还包括油箱恒温系统，用于控制所述分区定型油箱的温度。优选的，所述制备装置沿出纤方向，每个所述全封闭恒温分区中的温度相对递减，首个全封闭恒温分区的温度定温为1/2～2/3的模口挤出温度值，其他顺序递减，直至最后全封闭恒温分区的温度定温为环境温度。

优选的，所述制备装置还包括流道独立温控系统，用于分别获取所述共挤模具的各流道中流体材料的温度相应参数，并分别进行温度控制以改变或保持或恒定各流道中流体材料的温度。优选的，每个分支流道都具有独立温控加热系统。

优选的，所述混合分支流道和/或分区独立温控系统还设置传感器，用于感应温度信息，得到温度，即温度相应参数，亦称温度数据，或者可以理解为混合分支流道和/或分区的温度数据；又如，将所述温度相应参数对应地传输给模具温控系统或分区温控系统(即分区恒温油箱控制组)。优选的，所述传感器为压力式温度传感器，或者，所述传感器为热敏式温度传感器。例如，所述混合分支流道还设置若干传感器，所述若干传感器包括若干压力式温度传感器和/或若干热敏式温度传感器。

优选的，所述混合分支流道的所述传感器连接对应的所述分支流道组中的各分支流道的独立温控加热系统，用于由所述传感器所输出的温度信息独立控制对应的所述分支流道组中的各分支流道的温控加热系统。

例如，一种塑料光纤的制备装置如图3所示，其包括共挤模具300、PMMA挤出机120及氟树脂挤出机220；又如，所述制备装置还包括用于输入PMMA原料的PMMA原料输入器110及用于输入氟树脂原料的氟树脂原料输入器210，所述PMMA挤出机120与所述氟树脂挤出机220分别连接所述共挤模具300，用于通过所述共挤模具协调氟树脂原料的流动性与PMMA原料的流动性；所述共挤模具300设置共挤模口310，用于共同匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料。这样，一方面在PMMA挤出机及氟树脂挤出机的输出中协调氟树脂原料的流动性与PMMA原料的流动性，另一方面在共挤模具中协调氟树脂原料的流动性与PMMA原料的流动性，使得在共挤模口挤出氟树脂原料与PMMA原料时，氟树脂原料的流动性与PMMA原料的流动性相匹配，从而能够得到高质量的塑料光纤。

PMMA原料通过PMMA原料输入器110输入到PMMA挤出机120，例如PMMA挤出机中设置有第一螺杆，例如采用螺旋挤出方式挤出PMMA原料，例如，PMMA原料进入PMMA挤出机后称为PMMA材料；例如，PMMA挤出机挤出PMMA原料到PMMA纤芯总流道；氟树脂原料通过氟树脂原料输入器210输入到氟树脂挤出机220，例如氟树脂挤出机中设置有第二螺杆，例如采用螺旋挤出方式挤出氟树脂原料，例如，氟树脂原料进入氟树脂挤出机后称为氟树脂材料；例如，氟树脂挤出机挤出氟树脂原料到氟树脂包层总流道；优选的，根据氟树脂原料的流动性与PMMA原料的流动性的需求，设置第一螺杆与第二螺杆的大小、螺距及转速，从而使得输出氟树脂原料与PMMA原料保持一定的比例，以便于后续共同匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料。

其中，共挤模具300具有共挤模口310，共挤模具300内还设置若干氟树脂包层分支流道301、PMMA纤芯分支流道302、混合分支流道303、流道传感器304、传感器组信息传输线路305，流道传感器304的传感数据例如温度、温度信息或温度相关信息等通过传感器组信息传输线路305输出至模具温控系统；其中，每一混合分支流道303的输入端分别一一对应连接一所述PMMA纤芯分支流道302的输出端及一所述氟树脂包层分支流道301的输出端。例如，所述PMMA挤出机通过所述PMMA纤芯总流道分别连接各所述PMMA纤芯分支流道302的输入端，所述氟树脂挤出机通过所述氟树脂包层总流道分别连接各所述氟树脂包层分支流道301的输入端。

例如，所述共挤模具300设置若干分支流道组，每一所述分支流道组包括一PMMA纤芯分支流道302、一氟树脂包层分支流道301及一混合分支流道303；每一所述分支流道组中，所述PMMA纤芯分支流道302的输入端连接所述PMMA挤出机120，例如通过所述PMMA纤芯总流道连接所述PMMA挤出机；所述氟树脂包层分支流道301的输入端连接所述氟树脂挤出机220，例如通过所述氟树脂包层总流道连接所述氟树脂挤出机；所述PMMA纤芯分支流道302的输出端及所述氟树脂包层分支流道301的输出端分别连接所述混合分支流道303的输入端，通过所述混合分支流道的输出端匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料以形成光纤，其中，所述光纤即塑料光纤，所述塑料光纤的纤芯为PMMA，所述塑料光纤的包层为氟树脂，可以理解，PMMA与氟树脂可采用如背景技术所述的现有单芯挤出模具的塑料光纤的材料，本实用新型及其各实施例的重点不在于PMMA与氟树脂的材料改进。

例如，所述制备装置还设置分区定型油箱，用于实现光纤的温控定型；优选的，如图3所示，所述共挤模具300连接分区定型油箱400，例如，所述共挤模具300通过共挤模口310连接分区定型油箱400，分区定型油箱中设有定型循环油，通过定型循环油口410实现定型循环油的交换与循环使用；例如，所述分区定型油箱用于通过定型循环油实现光纤的温控定型，例如，所述分区定型油箱用于提供恒温油介质并在恒温油介质中对各光纤进行拉伸定型；又如，所述分区定型油箱设置若干分区。例如，所述分区定型油箱400设置至少一分区加热器420，所述分区加热器对应一个所述分区，用于对所述分区定型油箱中的所述分区进行加热，以使恒温油介质即定型循环油保持预设的恒定温度，其中，所述预设的恒定温度根据塑料光纤的生产要求设置，根据实际生产情况调整即可。

例如，所述制备装置还设置拉丝机组，用于在恒温油介质中进行拉伸定型之后，进行光纤拉丝。例如，所述拉丝机组用于一次拉出若干根光纤。例如，如图3所示，分区定型油箱400连接拉丝机组500，用于一次拉出若干根光纤600。例如，通过共挤模具及其共挤模口、分区定型油箱与拉丝机组的配合，实现一次挤出多根光纤，即实现了多芯共挤的生产方式。

本实用新型的又一个实施例是，其生产流程如图1所示，PMMA原料输入到PMMA挤出机，PMMA挤出机即PMMA材料挤出机，PMMA挤出机挤出PMMA原料(即PMMA材料)到共挤模具；氟树脂原料输入到氟树脂挤出机，氟树脂挤出机即氟树脂材料挤出机，氟树脂挤出机挤出氟树脂原料(即氟树脂材料)到共挤模具；共挤模具在多个挤出口匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料，通过分区恒温油拉伸定型，例如通过分区定型油箱，在分区定型油箱中的恒温油介质中进行拉伸定型，然后进入光纤拉丝机组，拉丝后收纤包装。例如，在共挤模具中进行温度感应得到感应数据，即温度相关信息；例如，对共挤模具内部的各流道中流体材料的温度进行温度感应得到感应数据，又如，对共挤模具内部的各混合分支流道中流体材料的温度进行温度感应得到感应数据，将感应数据传输给流道温控单元组(即模具温控系统)，流道温控单元组根据感应数据对共挤模具进行流道温控，即，对共挤模具中的全部流道或全部混合分支流道进行温度控制，这对后续定型与拉丝等工序非常重要，能够确保光纤质量达标。又如，在恒温油介质中进行拉伸定型时，还进行定型温度反馈控制；例如，还对分区定型油箱和/或分区定型油箱中的所述全封闭恒温分区进行定型温度反馈控制；例如，共挤模具在多个挤出口匹配挤出氟树脂原料与PMMA原料，通过分区恒温油拉伸定型时，发送分区温度信息到分区恒温油箱控制组(即分区独立温控系统)，分区恒温油箱控制组根据分区温度信息对分区定型油箱或全封闭恒温分区或分区定型油箱或分区油箱进行温度控制。

相对于现有的单芯输出技术，本实用新型及其各实施例提供了塑料光纤的制备方法及制备装置，如上各实施例所述，这种生产方式可以理解为多芯共挤出拉丝生产方式，简称多芯共挤方式，在多芯共挤方式中，PMMA挤出机及氟树脂挤出机与单芯共挤方式相同，而共挤模具由单芯模具结构改为多芯模具结构。例如，多芯模具结构中增加了PMMA纤芯分支流道、氟树脂包层分支流道及包层与纤芯汇合后的混合分支流道。又如，每个分支流道都具有独立温控加热系统，混合分支流道还装有传感器，由传感器的输出信息独立控制各分支流道加热系统。

其中，在不改变PMMA挤出机及氟树脂挤出机的情况下，共挤模具输出口由单个变为N个，光纤生产模式由单根变为多根。这样，既不改变两个挤出机，又能保证原材料在挤出过程中，仍保持最佳挤出工艺，确保进入共挤模具流道中的原材料，其温度、压力都处于生产中的最佳状态。由于两个挤出机没变，可以降低改制成本，且采用多芯共挤模具后，系统的供料挤出状态没有变，单位时间内提供的挤出材料体积没变，易于根据经验灵活调整。并且，改为多芯模具后，原材料从每个芯的模口挤出速度就变为原来的1/N，同时氟树脂的模具出口也由单芯一个变为多芯N个，即由单个挤出口空间容积增大到N倍，这将极大改善氟材料的挤出状态，使氟树脂原料的流动性与PMMA原料的流动性更融洽，使得挤出状态更匹配，光纤包层与芯层交接面达到较理想状态。这种多芯生产方式，对原材料的折射率要求也容易实现，PMMA为1.492，氟树脂原料1.40～1.42即可，都是常用原材料，从而无需额外调配，降低了产品成本。

例如，分支流道温控加热系统中的传感器，可采用压力式，也可采用其他类型传感器，目的只是通过传感器的信息能控制流道中流体材料的温度，通过改变流体温度，达到控制其流速的目的，使多芯挤出过程中，各分支流道中的流体流出平衡均匀，生产出的光纤物理性能稳定且一致性好。

塑料光纤挤出后，采用在全封闭恒温分区油箱中定型方式定型，拉伸定型全过程在恒温油介质中进行。全封闭恒温分区定型油箱内，分为多个相对独立分区。每个分区都具有独立的温控系统，系统中的温度传感器控制每个独立分区加热器，使不同分区的温度，恒定在不同的温度值上。优选的，沿出纤方向，每个恒温分区中的温度相对递减，首个分区温度可定温在1/2～2/3的模口挤出温度或温度值上，其他递减，直至最后分区出来后，进入环境温度即可。这种工艺，可保证在同一分区内，塑料光纤各点温度相同，受拉伸力的结果也相同，同时确保不受空气中的净化度、湿度、流动性等因素对定型过程产生任何的影响。同时，这种方法也解决了塑料光纤从挤出口高温状态挤出后，立即进入到环境空间的空气中冷却，在较大的温度突变下，塑料光纤各点都会产生应力的影响。

本实用新型及其各实施例具有生产效率高和产品质量好的优点，下面给出具体的生产试验作出说明，在该试验过程中，保持以PMMA挤出机24小时连续挤出量100kg，平均每秒挤出量约为1.16g，氟树脂挤出机每24小时挤出8kg，平均每秒挤出量约为0.093g，以六芯共挤模具进行直径为1mm的塑料光纤挤出生产，每模口挤出速度为20cm/s，生产线日产能力约为10～12万米。试制多次，生产的塑料光纤的平均衰减值约为每公里167dB～179dB之间，符合高质量通信塑料光纤的要求。

进一步地，本实用新型的实施例还包括，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的塑料光纤及其制备方法与制备装置，解决了单芯挤出式生产方式所存在的光纤包层氟树脂原料的流动性不匹配以及空气定型的问题，提升了光纤生产质量的稳定性，实现了包层厚度较为均匀、光纤韧性较好及光纤衰减较小等效果。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种塑料光纤的制备装置，其特征在于，包括共挤模具、PMMA挤出机及氟树脂挤出机；

所述PMMA挤出机与所述氟树脂挤出机分别连接所述共挤模具；

所述共挤模具设置共挤模口及若干分支流道，其中，所述分支流道包括PMMA纤芯分支流道、氟树脂包层分支流道及混合分支流道；所述PMMA挤出机分别连接各所述PMMA纤芯分支流道的输入端，所述氟树脂挤出机分别连接各所述氟树脂包层分支流道的输入端，每一所述混合分支流道的输入端分别对应连接至少一所述PMMA纤芯分支流道的输出端及至少一所述氟树脂包层分支流道的输出端；各所述混合分支流道的输出端设置于所述共挤模口。

2.根据权利要求1所述制备装置，其特征在于，每一所述混合分支流道的输入端分别一一对应连接一所述PMMA纤芯分支流道的输出端及一所述氟树脂包层分支流道的输出端。

3.根据权利要求2所述制备装置，其特征在于，每个分支流道都具有独立温控加热系统。

4.根据权利要求3所述制备装置，其特征在于，所述混合分支流道还设置传感器，用于感应温度信息。

5.根据权利要求4所述制备装置，其特征在于，所述混合分支流道的所述传感器连接对应的所述分支流道组中的各分支流道的独立温控加热系统。

6.根据权利要求4所述制备装置，其特征在于，所述传感器为压力式温度传感器。

7.根据权利要求4所述制备装置，其特征在于，所述传感器为热敏式温度传感器。

8.根据权利要求1至7中任一项所述制备装置，其特征在于，所述制备装置还包括分区定型油箱，用于在恒温油介质中进行拉伸定型。

9.根据权利要求8所述制备装置，其特征在于，所述分区定型油箱设置有全封闭恒温分区。

10.根据权利要求9所述制备装置，其特征在于，所述分区定型油箱设置有多个全封闭恒温分区；所述制备装置还包括分区独立温控系统，用于分别获取各所述全封闭恒温分区中油介质的温度相应参数，并分别进行温度控制以恒定各所述全封闭恒温分区中油介质的温度。