CZ27689U1 - Plošný a prostorově tvarovaný útvar obsahující optická vlákna - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká plošného útvaru, který obsahuje optická vlákna.

Technické řešení se dále týká také prostorově tvarovaného útvaru, který obsahuje optická vlákna.

Dosavadní stav techniky

Nevýhodou v současné době známých optických vláken (skleněných i plastových) je především jejich vysoká křehkost. Díky ní nelze tato vlákna zpracovávat běžnými textilními technologiemi, jako např. pletením, tkaním apod., neboť při nich dochází k nadměrnému namáhání těchto vláken na tah a/nebo ohyb, které má za následek jejich mechanické poškození a v důsledku toho ztrátu nebo alespoň podstatné omezení jejich schopnosti vedení světla, resp. světelného signálu. V praxi se tak optická vlákna používají samostatně nebo ve svazku, přičemž se ukládají do/na vhodnou vlákennou nebo nevlákennou matrici - viz např. CZ UV 24997, podle kterého se optická vlákna ukládají do textilního potahu, apod. Toto jejich uložení však nejen zvyšuje konečnou cenu hotových výrobků a jejich technologickou náročnost, ale principielně také brání tomu, aby optická vlákna v plné míře využila svoje specifické vlastnosti, aby bylo možné je uspořádat vedle sebe do plošného nebo prostorově tvarovaného útvaru umožňujícího např. plošné nasvícení, a aby bylo možné případně poškozené optické vlákno snadno vyměnit.

Cílem technického řešení je tak navrhnout plošný a prostorově tvarovaný útvar, který by obsahoval optická vlákna, která by byla volně přístupná na jeho povrchu.

Podstata technického řešení

Cíle technického řešení se dosáhne plošným útvarem obsahujícím optická vlákna, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje plošnou osnovu, která obsahuje optická vlákna, a která je na své rubové straně zafixovaná alespoň jedním lineárním útvarem a/nebo sítí plošných útvarů pojivá.

Alespoň některá optická vlákna jsou přitom v osnově uspořádána dle potřeby vzájemně rovnoběžně a to ve stejných roztečích a/nebo v různých roztečích a/nebo v pravidelně se opakujících roztečích a/nebo v nepravidelně se opakujících roztečích, případně různoběžně, případně tvoří pravidelnou nebo nepravidelnou mřížku. Alespoň dvě z nich přitom mohou být uspořádána těsně vedle sebe, případně ve vzájemném kontaktu.

Kromě toho je v osnově s výhodou zařazeno alespoň jedno pomocné vlákno a/nebo pomocný lineární a/nebo plošný útvar, který jí poskytuje např. dostatečnou tuhost, čímž chrání optická vlákna před jejich nadměrnou deformací a mechanickým poškozením, a/nebo jí poskytuje jiné specifické vlastnosti.

Lineární útvary pojivá uspořádané na rubové straně osnovy mohou být uspořádány vzájemně rovnoběžně, v pravidelných a/nebo nepravidelných a/nebo pravidelně a/nebo nepravidelně se opakujících roztečích, a/nebo vzájemně různoběžně, přičemž alespoň jeden z nich je s výhodou alespoň po části své délky vyztužen tvarovatelným prvkem.

Plošné útvary pojivá uspořádané na rubové straně osnovy pak mohou být uspořádány v pravidelných a/nebo nepravidelných a/nebo pravidelně a/nebo nepravidelně se opakujících roztečích.

V případě potřeby je možné na plošnou osnovu pro dosažení požadovaných vlastností příčně uložit další optická vlákna, a alespoň na jednom povrchu plošné osnovy je s ní spojit alespoň jedním lineárním útvarem pojivá a/nebo sítí plošných útvarů pojivá.

Pro dosažení požadovaných vlastností obsahuje plošný útvar podle technického řešení alespoň dvě na sobě uspořádané plošné osnovy obsahující optická vlákna, které jsou spojeny alespoň

-1 CZ 27689 Ul jedním lineárním útvarem pojivá a/nebo sítí plošných útvarů pojivá. Alespoň dvě plošné osnovy jsou přitom uspořádány vzájemně rovnoběžně nebo vzájemně různoběžně.

Kromě toho se cíle technického řešení dále dosáhne také prostorově tvarovaným útvarem obsahujícím optická vlákna, vytvořeným prostorovým tvarováním plošného útvaru obsahujícího optická vlákna podle technického řešení.

Objasnění výkresu

Na přiloženém výkresu je na obr. la schematicky znázorněna varianta plošného útvaru podle technického řešení s rovnoběžně uspořádanými optickými vlákny, na obr. lb jiná varianta plošného útvaru podle technického řešení s rovnoběžně uspořádanými optickými vlákny, na obr. lc varianta plošného útvaru podle technického řešení s různoběžně uspořádanými optickými vlákny, a na obr. Id varianta plošného útvaru podle technického řešení s optickými vlákny uspořádanými do pravidelné mřížky.

Příklady uskutečnění technického řešení

Plošný útvar podle technického řešení (viz obr. la až ld) obsahuje plošnou osnovu I, která obsahuje optická vlákna 2 (jednoho nebo více typů a/nebo průměrů), která jsou zafixovaná v předem zvolených roztečích a v předem zvoleném vzájemném uspořádání alespoň jedním lineárním útvarem 3 pojivá naneseným na rubové straně této plošné osnovy i a/nebo sítí plošných útvarů 4 pojivá nanesených na rubové straně této plošné osnovy I. Dle uvažované aplikace a např. dle požadovaného světelného efektu jsou přitom alespoň některá optická vlákna 2 v plošné osnově 1 uspořádána vzájemně rovnoběžně ve stejných roztečích (viz např. obr. la, obr. lb a obr. ld), vzájemně rovnoběžně v různých roztečích (případně v pravidelně nebo nepravidelně se opakujících roztečích - viz např. obr. lb a obr. ld), vzájemně různoběžně (viz např. obr. lc), případně jinak. Alespoň dvě optická vlákna 2 přitom mohou s výhodou být uspořádána těsně vedle sebe, případně ve vzájemném kontaktu. Ve specifické variantě provedení jsou další optická vlákna 2 uložena příčně na plošné osnově i a alespoň na jednom jejím povrchu jsou s ní spojena alespoň jedním lineárním útvarem 3 pojivá a/nebo sítí plošných útvarů 4 pojivá (viz např. obr. ld).

Lineární útvary 3 pojivá přitom mohou být na rubové straně plošné osnovy 1 uspořádány vzájemně rovnoběžně, v pravidelných a/nebo nepravidelných a/nebo pravidelně a/nebo nepravidelně se opakujících roztečích (viz např. obr. la, lb a ld) a/nebo vzájemně různoběžně (viz např. obr. lc). Plošné útvary 4 pojivá pak mohou být uspořádány v pravidelných (viz např. obr. ld) a/nebo nepravidelných a/nebo pravidelně a/nebo nepravidelně se opakujících roztečích.

Prostorově tvarovaný útvar podle technického řešení pak obsahuje analogickou prostorově tvarovanou osnovu 1 zafixovanou alespoň jedním lineárním útvarem 3 pojivá a/nebo prostorově tvarovaným útvarem pojivá a/nebo sítí plošných útvarů 4 pojivá. Prostorový tvar této prostorově tvarované osnovy I je přitom zajištěn tuhostí tohoto lineárního prostorového útvaru 3 a/nebo prostorově tvarovaného útvaru pojivá a/nebo sítě plošných útvarů 4 pojivá, a/nebo např. spojením alespoň jednoho lineárního útvaru 3 pojivá a/nebo prostorově tvarovaného útvaru a/nebo části sítě plošných útvarů 4 pojivá s jiným lineárním útvarem 3 pojivá a/nebo prostorově tvarovaným útvarem pojivá a/nebo s jinou částí stejného prostorově tvarovaného útvaru 3 a/nebo s jinou částí sítě plošných útvarů 4 pojivá.

V případě potřeby může být v plošné i prostorově tvarované osnově I zařazeno alespoň jedno neznázoměné pomocné vlákno a/nebo pomocný lineární útvar a/nebo pomocný plošný útvar (textilní nebo netextilní povahy), které/ý výslednému útvaru poskytuje např. dostatečnou tuhost, čímž chrání jeho optická vlákna 2 před jejich nadměrnou deformací a mechanickým poškozením, a/nebo mu poskytuje jiné specifické vlastnosti, např. vzhledové (když např. doplňuje světelné vyzařování optických vláken 2 odrazem a/nebo zesílením a/nebo tlumením jejich světelného vyzařování, apod.) a/nebo tvoří součást plošného nebo prostorově tvarovaného útvaru určenou pro jeho připojení k jinému útvaru, povrchu, apod.

-2CZ 27689 Ul

Vhodným pojivém pro vytvoření útvarů 3, 4 pojívaje např. tavné pojivo na bázi amorfního polyolefinu, kopolymeru etylen vinyl acetátu (EVA), apod.

Součástí plošného nebo prostorově tvarovaného útvaru může být i alespoň jeden neznázoměný bodový nebo plošný zdroj světla.

Pro dosažení požadovaných vlastností obsahuje plošný útvar podle technického řešení alespoň dvě na sobě uspořádané plošné osnovy I obsahující optická vlákna 2, které jsou spojeny alespoň jedním lineárním útvarem 3 pojivá a/nebo sítí plošných útvarů 4 pojivá. Alespoň dvě plošné osnovy I přitom mohou být uspořádány vzájemně rovnoběžně nebo vzájemně různoběžně pod libovolným úhlem. Skládáním dvou nebo více plošných osnov 1 pak lze vytvořit v podstatě libovolný prostorový útvar obsahující optická vlákna 2.

Plošný útvar obsahující optická vlákna 2 podle technického řešení se připraví tak, že se nejprve manuálně nebo strojně vytvoří osnova I, která obsahuje požadovaným způsobem uspořádaná optická vlákna 2 (jednoho nebo více typů a/nebo průměrů) a v případě potřeby i pomocná vlákna a/nebo pomocné lineární a/nebo plošné útvary, a na ni se z její rubové strany neznázoměným nanášecím zařízením s nanášecí tryskou/tryskami a/nebo štěrbinou/štěrbinami nanese alespoň jeden lineární útvar 3 a/nebo plošný útvar 4 tvořený předem daným množstvím roztaveného pojivá. Tento útvar 3, 4 přitom překryje předem zvolený počet sousedních optických vláken 2 (a případně i pomocných vláken a/nebo alespoň část alespoň jednoho pomocného lineárního a/nebo plošného útvaru) a volných prostorů 5 mezi nimi, resp. předem zvolenou část alespoň jednoho rozměru osnovy I, přičemž se s výhodou nanáší tak, že vytvářený lineární útvar 3 je kolmý nebo téměř kolmý k podélné ose většiny optických vláken 2. Obecně se však může nanášet pod v podstatě libovolným úhlem vůči nim. Ve výhodné variantě provedení se alespoň jeden lineární útvar pojivá nanese přes celý rozměr dané osnovy I (viz např. homí část obr. la), avšak dostatečného propojení všech optických vláken 2 (a případně i pomocných vláken a/nebo pomocných lineárních a/nebo plošných útvarů) lze dosáhnout i skupinou lineárních útvarů 3 pojivá, z nichž každý je uložený jen na části jejího rozměru (viz např. spodní část obr. la) a/nebo sítí plošných útvarů pojivá. Různé útvary 3, 4 pojívaje přitom možné kombinovat dle konkrétní potřeby (viz např. obr. la a obr. Id). Po svém zatuhnutí pak tyto útvary 3, 4 pojivá fixují optická vlákna 2 (a případně i pomocná vlákna a/nebo pomocné lineární a/nebo plošné útvary) v nastaveném uspořádání, resp. v předem nastavených roztečích.

Pro kontinuální nebo téměř kontinuální výrobu plošného útvaru podle technického řešení je výhodné, pokud jsou jednotlivá optická vlákna 2 (a případně i pomocná vlákna a/nebo pomocné lineární a/nebo plošné útvary) navinutá na neznázoměných osnovních válech, cívkách, nebo uloženy v zásobníku, odkud se dle potřeby odebírají, a svým vedením se uvedou do požadované vzájemné polohy, případně pokud jsou všechna nebo alespoň některá optická vlákna 2 a/nebo pomocná vlákna a/nebo pomocné lineární a/nebo plošné útvary navinuty na jednom společném válu. Během nanášení roztaveného pojivá je pak osnova i (která případně obsahuje i pomocná vlákna a/nebo pomocné lineární a/nebo plošné útvary) s výhodou uložena na podkladu z materiálu, ke kterému má nanášené pojivo co nejnižší přilnavost, jako např. polytetrafluorethylenu (teflonu), silikonového papíru, nebo z jiného materiálu s takovým nebo podobným povrchem. Tento podklad je přitom bud statický a osnova i se vůči němu pohybuje, nebo se např. ve formě válu nebo nekonečného pásu pohybuje společně s ní, případně ji přímo nese. Nanášecí zařízení roztaveného pojivá (jedno nebo více) je přitom buď statické, nebo pohyblivé alespoň v jednom směru osnovy 1. Nanášení pojivá pak probíhá buď během pohybu osnovy I a/nebo při jeho přerušení.

V jiné variantě se optická vlákna 2 (a případně i pomocná vlákna a/nebo pomocné lineární a/nebo plošné útvary) uloží do osnovy 1 tvořené pravidelnou, nepravidelnou nebo částečně pravidelnou mřížkou (viz např. obr. Id) nebo se uloží příčně na osnovu i, a fixují se nanesením útvaru/útvarů 3, 4 roztaveného tavného pojivá. Tyto útvary 4 přitom mohou být plošné, přičemž překrývají pouze místa křížení nebo kontaktu dvou či více optických vláken 2 (a/nebo pomocných vláken a/nebo pomocných lineárních a/nebo plošných útvarů), takže tvoří bodovou mřížku

-3CZ 27689 Ul (viz homí a spodní část na obr. Id), a/nebo mohou být alespoň některé z nich lineární, kdy jsou vedeny alespoň po části jednoho rozměru osnovy i (viz např. obr. la až obr. Id). Optická vlákna 2 mohou být v neznázoměné variantě provedení uspořádána jen vjednom směru mřížky.

Pro dosažení požadovaných mechanických vlastností vytvořeného plošného útvaru lze v kterékoliv variantě alespoň na jeho rubovém povrchu kombinovat lineární útvary 3 a/nebo plošné útvary 4 jednoho pojivá nebo více pojiv s různými vlastnostmi (např. odlišnou teplotou tání, rychlostí tuhnutí, apod.), případně lze na jeho rubovou stranu prostřednictvím tohoto pojivá uložit vrstvu materiálu textilního nebo netextilních charakteru.

Ve všech výše popsaných variantách probíhá tuhnutí naneseného tavného pojiva/pojiv bud samovolně, nebo je řízeno, např. urychleno chlazením v chladicí komoře a/nebo chladicím médiem, např. proudem chladicího plynu (vzduchu), apod.

Pro rychlejší a/nebo hlubší průnik roztaveného pojivá mezi vedle sebe uspořádaná optická vlákna 2 a/nebo do vnitřní struktury pomocných lineárních a/nebo plošných útvarů, se na útvary 3, 4 tohoto pojivá při jejich nanášení a/nebo po jejich nanesení může působit zvýšeným tlakem.

Výše popsaný plošný útvar obsahující optická vlákna 2 lze dále v kterékoliv jeho variantě prostorově tvarovat, např. jeho alespoň jedním přeložením a/nebo jeho složením do požadovaného tvaru a/nebo jeho svinutím, nebo jinak, tak, aby nedošlo k nežádoucímu poškození jeho optických vláken 2, čímž se vytvoří prostorově tvarovaný útvar obsahující optická vlákna 2. Prostorový tvar tohoto útvaru se přitom zajistí bud pouze tuhostí lineárního útvaru 3 a/nebo sítě plošných útvarů 4 pojivá, a/nebo např. spojením alespoň jednoho lineárního útvaru 3 a/nebo části sítě plošných útvarů 4 pojivá s jiným lineárním útvarem 3 a/nebo s jinou částí stejného lineárního útvaru 3 a/nebo s jinou částí sítě plošných útvarů 4 pojivá.

V jiné variantě pro výrobu prostorově tvarovaného útvaru obsahujícího optická vlákna 2 podle technického řešení se tento útvar připraví fixováním předem prostorově tvarované osnovy 1, která obsahuje alespoň dvě optická vlákna 2 (a případně i výztužná vlákna a/nebo výztužné lineární a/nebo plošné útvary) uložená v k tomu určené formě nebo přípravku, alespoň jedním lineárním útvarem 3 pojivá, který se podle ní prostorově vytvaruje, a/nebo sítí plošných útvarů 4 pojivá.

V kterékoliv variantě může být alespoň jeden z prostorově tvarovaných útvarů pojivá nebo alespoň jeden z lineárních útvarů 3 pojivá alespoň po části své délky vyztužen ohebným, resp. tvarovatelným prvkem, např. kovovým drátem, apod., který je uložen v jeho struktuře, a který napomáhá případnému prostorovému tvarování.

Níže jsou uvedeny dva konkrétní příklady plošného útvaru obsahujícího optická vlákna 2 podle technického řešení vé. způsobu jeho přípravy. Jak je však odborníkovi v oboru zřejmé, jedná se pouze o ilustrační příklady, přičemž u libovolných jiných kombinací vláken a/nebo materiálů ve smyslu výše uvedeného, probíhá celý proces přípravy analogicky, pouze s případnou odlišností v uspořádání optických vláken 2 (a případně i výztužných vláken a/nebo výztužných lineárních a/nebo plošných útvarů), typu, množství a teplotě nanášeného pojiva/pojiv, a vzhledu výsledného výrobku.

Příklad 1

Rovnoběžným uspořádáním optických vláken 2 o průměru 0,5 mm (monofilové vlákno) v pravidelných roztečích 1 mm se vytvořila osnova 1 o celkové šíři 500 mm. Na její rubovou stranu se kolmo k optickým vláknům 2 přes celu její šířku v roztečích 12 mm nanesly lineární útvary 3 roztaveného pojivá na bázi kopolymerů etylen vinyl acetátu (EVA) o teplotě 110 °C, každý o měrné hmotnosti 1,5 g/m.

Po samovolném zchlazení roztaveného pojivá na teplotu okolí došlo k jeho zatuhnutí a v důsledku toho k fixaci osnovy 1 v nastaveném uspořádání, resp. k vytvoření požadovaného plošného útvaru.

-4CZ 27689 Ul

Příklad 2

Rovnoběžným, střídavým uspořádáním optických vláken 2 o průměru 0,5 mm a 1 mm (monofilové vlákno) v pravidelných roztečích 0,75 mm se vytvořila osnova o celkové šíři 500 mm. Na její rubovou stranu se kolmo k optickým vláknům 2 přes celou její šířku v roztečích 6 mm nanesly lineární útvary 3 roztaveného pojivá na bázi kopolymeru etylen vinyl acetátu (EVA) o teplotě 110 °C, každý o měrné hmotnosti 0,8 g/m.

Po samovolném zchlazení roztaveného pojivá na teplotu okolí došlo k jeho zatuhnutí a v důsledku toho k fixaci osnovy 1 v nastaveném uspořádání, resp. k vytvoření požadovaného plošného útvaru.

Plošný a prostorově tvarovaný útvar obsahující optická vlákna 2 podle technického řešení má využití například jako vrstva pro přenos světla v kompozitních sendvičových materiálech určených pro strojírenství, interiérové aplikace, automobilový průmysl, bytové a reklamní aplikace (kdy může být případně kombinován s uměleckým motivem na textilii), modelářství, apod. Dalším jejich využitím jsou pak např. oděvní a technické textilie, ve kterých může sloužit například jako jejich aktivní bezpečnostní vrstva/prvek, apod.

Claims (11)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Plošný útvar obsahující optická vlákna (2), vyznačující se tím, že obsahuje plošnou osnovu (1), která obsahuje alespoň dvě optická vlákna (2), která je na své rubové straně zafixovaná alespoň jedním lineárním útvarem (3) a/nebo sítí plošných útvarů (4) pojivá.
2. 2. Plošný útvar podle nároku 1, vyznačující se tím, že optická vlákna (2) jsou uložena příčně na plošné osnově (1) a alespoň na jednom povrchu plošné osnovy (1) jsou s ní spojena alespoň jedním lineárním útvarem (3) pojivá a/nebo sítí plošných útvarů (4) pojivá.
3. 3. Plošný útvar podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že alespoň část plošné osnovy (1) je tvořena pravidelnou nebo nepravidelnou mřížkou.
4. 4. Plošný útvar podle libovolného z nároků 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že v plošné osnově (1) je zařazeno alespoň jedno pomocné vlákno a/nebo alespoň jeden pomocný lineární a/nebo plošný útvar.
5. 5. Plošný útvar podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že alespoň jeden lineární útvar (3) pojívaje alespoň po části své délky vyztužen tvarovatelným prvkem.
6. 6. Plošný útvar podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že alespoň dvě optická vlákna (2) jsou uspořádána těsně vedle sebe.
7. 7. Plošný útvar podle nároku 6, vyznačující se tím, že alespoň dvě optická vlákna (2) jsou uspořádána ve vzájemném kontaktu.
8. 8. Plošný útvar podle libovolného z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň dvě na sobě uspořádané plošné osnovy (1) obsahující optická vlákna (2), které jsou spojeny alespoň jedním lineárním útvarem (3) pojivá a/nebo sítí plošných útvarů (4) pojivá.
9. 9. Plošný útvar podle nároku 8, vyznačující se tím, že alespoň dvě plošné osnovy (1) jsou uspořádány vzájemně rovnoběžně.

   -5CZ 27689 Ul
10. 10. Plošný útvar podle nároku 8 nebo 9, vyznačující se tím, že alespoň dvě plošné osnovy (1) jsou uspořádány vzájemně různoběžné.
11. 11. Prostorově tvarovaný útvar obsahující optická vlákna (2), vyznačující se tím, že obsahuje prostorově tvarovanou osnovu (1), která obsahuje alespoň dvě optická vlákna (2),

    5 která je na své rubové straně zafixovaná alespoň jedním prostorově tvarovaným útvarem a/nebo sítí plošných útvarů (4) pojivá.