JP6859477B1 - 樹脂ファイバー形成用ノズル、樹脂ファイバーの製造装置、及び樹脂ファイバーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
溶融した樹脂材料をファイバー状に吐出するノズルであって、
内部流路と、
前記内部流路に前記樹脂材料を流入させる流入口と、
前記内部流路から前記ノズルの外に前記樹脂材料を吐出する吐出口と、
を備え、
前記内部流路は、前記吐出口から前記内部流路の上流側5mmの位置Aから、前記吐出口の位置Bまでの領域において、前記位置Aから前記位置Bに向かって前記内部流路の直径が連続的に減少する形状を有する。
前記樹脂ファイバーの原料となる樹脂材料を収容する収容部と、溶融した前記樹脂材料を前記収容部から押し出す押出部とを有する押出装置と、
前記押出装置から押し出された溶融した前記樹脂材料を、ファイバー状に吐出するノズルと、
を備え、
前記ノズルが、上記第1の態様に係る樹脂ファイバー形成用ノズルである。
溶融した樹脂材料を、上記第1の態様に係る樹脂ファイバー形成用ノズルの前記流入口から前記内部流路に流入させて、前記吐出口から前記樹脂材料をファイバー状に吐出させること、
を含む。
上記第2の態様に係る樹脂ファイバーの製造装置の前記押出装置から、前記樹脂ファイバーの原料となる樹脂材料を押し出すことと、
前記押出装置から押し出された前記樹脂材料を前記製造装置の前記ノズルの前記流入口から前記内部流路に流入させて、前記吐出口から前記樹脂材料をファイバー状に吐出させることと、
を含む。
樹脂ファイバーの原料となる樹脂材料を収容する収容部と、溶融した樹脂材料を収容部から押し出す押出部とを有する押出装置と、
押出装置から押し出された溶融した樹脂材料を、ファイバー状に吐出するノズルと、
を備える。
4≦tanθ1≦100 …(I)
を満たすことがより好ましい。tanθ1は、8以上であることがさらに好ましく、10以上であることが特に好ましい。tanθ1は、90以下であることがさらに好ましく、80以下であることが特に好ましい。
なお、位置Bにおける内部流路21の直径DB1は、吐出口23の直径に相当する。位置Aから位置Bまでの距離C1は、5mmである。
4≦tanθ2≦100 …(III)
を満たすことがより好ましい。tanθ1は、8以上であることがさらに好ましく、10以上であることが特に好ましい。tanθ1は、90以下であることがさらに好ましく、80以下であることが特に好ましい。
CF2=CFOCF2CF=CF2
CF2=CFOCF(CF3)CF=CF2
CF2=CFOCF2CF2CF=CF2
CF2=CFOCF2CF(CF3)CF=CF2
CF2=CFOCF(CF3)CF2CF=CF2
CF2=CFOCFClCF2CF=CF2
CF2=CFOCCl2CF2CF=CF2
CF2=CFOCF2OCF=CF2
CF2=CFOC(CF3)2OCF=CF2
CF2=CFOCF2CF(OCF3)CF=CF2
CF2=CFCF2CF=CF2
CF2=CFCF2CF2CF=CF2
CF2=CFCF2OCF2CF=CF2
CF2=CFOCF2CFClCF=CF2
CF2=CFOCF2CF2CCl=CF2
CF2=CFOCF2CF2CF=CFCl
CF2=CFOCF2CF(CF3)CCl=CF2
CF2=CFOCF2OCF=CF2
CF2=CFOCCl2OCF=CF2
CF2=CClOCF2OCCl=CF2
溶融した樹脂材料を、ノズル20のような本実施形態の樹脂ファイバー形成用ノズルの流入口から内部流路に流入させて、吐出口から樹脂材料をファイバー状に吐出させること、
を含む。
製造装置100及び200のような本実施形態の樹脂ファイバーの製造装置の押出装置から、樹脂ファイバーの原料となる樹脂材料を押し出すことと、
押出装置から押し出された樹脂材料をノズルの流入口から内部流路に流入させて、吐出口から樹脂材料をファイバー状に吐出させることと、
を含む。
POFの製造装置200のような本実施形態の樹脂ファイバーの製造装置の第1押出装置の第1収容部に収容されている第1樹脂材料を、コアを形成するように第1押出部によって前記第1収容部から押し出すことと、
樹脂ファイバーの製造装置の第2押出装置の第2収容部に収容されている第2樹脂材料を、第1押出装置から押し出された第1樹脂材料によって形成されたコアの外周を被覆するように第2押出部によって第2収容部から押し出して、クラッドを形成することと、
第2押出装置から押し出されたコア及びクラッドを含む積層体を、ノズルの流入口から内部流路に流入させて、吐出口からファイバー状に吐出させることと、
を含む。
ノズルの吐出口からファイバー状に吐出された樹脂材料を、冷却管に通過させて冷却すること、
をさらに含む方法が挙げられる。
実施例1では、図4に示されたPOFの製造装置200を用いて、POFが製造された。樹脂ファイバー形成用ノズルとして、図2に示されたノズル20が用いられた。すなわち、流入口から吐出口に向かってテーパー形状を有する内部流路が設けられたノズルが、樹脂ファイバー形成用ノズルとして用いられた。実施例1のノズルは、テーパー角度θ2(θ1)が84.6°、流入口の直径DA2が12.5mm、吐出口の直径DB2が3mm、流入口から吐出口までの距離C2が50mm、tanθ2(tanθ1)が10.53、であった。実施例1のノズルはハステロイで形成されていた。
第1樹脂材料(コア):温度250℃、流量3.6×10-9m3/s
第2樹脂材料(クラッド):温度260℃、流量3.5×10-9m3/s
第3樹脂材料(オーバークラッド):温度250℃、流量9.0×10-8m3/s
比較例1では、樹脂ファイバー形成用ノズルとして、図6に示されているようなノズル90が用いられた。ノズル90は、内部流路91と、内部流路91に樹脂材料を流入させる流入口92と、内部流路91からノズル90の外に樹脂材料をファイバー状に吐出する吐出口93と、を備えていた。内部流路91には、吐出口93近傍に、吐出方向に直線状に延びるランド94が設けられたていた。内部流路91のランド94以外の領域は、実施例1で用いられたノズルと同様に、全体がテーパー形状を有していた。比較例1のノズルは、流入口の直径DA2が12.5mm、吐出口の直径DB2が3mm、流入口から吐出口(すなわち、流入口からランドの先端)までの距離C2が60mm、ランド長Lが10mm、であった。テーパー形状部分のテーパー角度は、実施例1のノズルと同様、84.6°であった。比較例1のノズルは、実施例1のノズルと同様の材料で形成されていた。
比較例2では、ランド長Lと距離C2が異なる点を除き、比較例1と同様の形状を有するノズル90が用いられた。比較例2のノズル90では、流入口から吐出口(すなわち、流入口からランドの先端)までの距離C2が53mm、ランド長Lが3mmであった。
比較例3では、実施例1、比較例1、及び比較例2で用いられたPOFの製造装置から冷却管を除いた装置が用いられた。すなわち、比較例3では、ノズルの吐出口から吐出されたファイバー状の積層体を冷却管に流入させずに冷却し、その後、得られたファイバーを巻き取りロールで巻き取ってPOFを得た。比較例3では、冷却管が設けられていない装置を用いた点以外は、比較例2と同様の方法でPOFを作製した。すなわち、用いられたノズルは比較例2で用いられたノズル90と同じであり、流入口から吐出口(すなわち、流入口からランドの先端)までの距離C2が53mm、ノズル90のランド長Lが3mmであった。
実施例2〜8では、図2に示されたノズル20が用いられた。各実施例で用いられたノズルについて、流入口の直径DA2、吐出口の直径DB2、流入口から吐出口までの距離C2、tanθ2(tanθ1)、及びテーパー角度θ2(θ1)、が、表1に示されている。実施例2〜8のノズルも、実施例1のノズルと同様の材料で形成されていた。実施例2〜8のノズルを用いた点以外は、実施例1と同様の方法で、POFを作製した。
1a 第1樹脂材料
1b 第2樹脂材料
2 コア
3 クラッド
4 オーバークラッド
5 積層体
6 POF
10 押出装置
10a 第1押出装置
10b 第2押出装置
20 樹脂ファイバー形成用ノズル
21 内部流路
22 流入口
23 吐出口
30 冷却管
31 内部空間
32 第1開口部
33 第2開口部
34 外壁
35 内壁
100 樹脂ファイバーの製造装置
200 POFの製造装置
Claims (16)
- 溶融した樹脂材料をファイバー状に吐出するノズルであって、
内部流路と、
前記内部流路に前記樹脂材料を流入させる流入口と、
前記内部流路から前記ノズルの外に前記樹脂材料を吐出する吐出口と、
を備え、
前記内部流路は、前記吐出口から前記内部流路の上流側5mmの位置Aから、前記吐出口の位置Bまでの領域において、前記位置Aから前記位置Bに向かって前記内部流路の直径が連続的に減少する形状を有する、
樹脂ファイバー形成用ノズル。 - 前記内部流路は、前記位置Aから前記位置Bに向かってテーパー形状を有する、
請求項1に記載のノズル。 - 前記内部流路は、前記位置Aから前記位置Bまでの前記領域において、以下の式(I):
4≦tanθ1≦100 …(I)
を満たす、請求項2に記載のノズル。
ここで、前記式(I)において、θ1はテーパー角度を示し、tanθ1は以下の式(II)によって求められる。
tanθ1=(位置Aから位置Bまでの距離C1)/0.5(位置Aにおける内部流路の直径DA1−位置Bにおける内部流路の直径DB1) …(II) - 前記内部流路は、前記流入口から前記吐出口に向かってテーパー形状を有する、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のノズル。 - 前記内部流路は、前記流入口から前記吐出口までの領域において、以下の式(III):
4≦tanθ2≦100 …(III)
を満たす、請求項4に記載のノズル。
ここで、前記式(III)において、θ2はテーパー角度を示し、tanθ2は以下の式(IV)によって求められる。
tanθ2=(流入口から吐出口までの距離C2)/0.5(流入口の直径DA2−吐出口の直径DB2) …(IV) - 前記吐出口は、0.3〜30mmの直径を有する、
請求項1〜5のいずれか1項に記載のノズル。 - 樹脂ファイバーの製造装置であって、
前記樹脂ファイバーの原料となる樹脂材料を収容する収容部と、溶融した前記樹脂材料を前記収容部から押し出す押出部とを有する押出装置と、
前記押出装置から押し出された溶融した前記樹脂材料を、ファイバー状に吐出するノズルと、
を備え、
前記ノズルが、請求項1〜6のいずれか1項に記載のノズルである、
樹脂ファイバーの製造装置。 - 前記押出装置は、前記収容部内の前記樹脂材料を加熱して溶融させる加熱部をさらに有する、
請求項7に記載の樹脂ファイバーの製造装置。 - 前記樹脂ファイバーが、コアおよび前記コアの外周に配置されたクラッドを含むプラスチック光ファイバーであり、
前記押出装置は、第1押出装置及び第2押出装置を含み、
前記第1押出装置は、前記コアを形成するための第1樹脂材料を収容する第1収容部と、溶融した前記第1樹脂材料を、前記コアを形成するように前記第1収容部から押し出す第1押出部とを有し、
前記第2押出装置は、前記クラッドを形成するための第2樹脂材料を収容する第2収容部と、溶融した前記第2樹脂材料を、前記第1押出装置から押し出された前記第1樹脂材料によって形成された前記コアの外周を被覆するように押し出す第2押出部とを有し、
前記ノズルは、前記第2押出装置から押し出された前記コア及び前記クラッドを含む積層体を、ファイバー状に吐出する、
請求項7又は8に記載の樹脂ファイバーの製造装置。 - 前記押出装置と前記ノズルとの間に設けられた拡散管をさらに備え、
前記拡散管は、当該拡散管の内部を通過する前記積層体に含まれるドーパントを、前記積層体において拡散させる、
請求項9に記載の樹脂ファイバーの製造装置。 - 前記ノズルからファイバー状に吐出された前記樹脂材料を通過させる内部空間を有する冷却管をさらに備える、
請求項7〜10のいずれか一項に記載の樹脂ファイバーの製造装置。 - 前記冷却管は前記ノズルと接続されている、
請求項11に記載の樹脂ファイバーの製造装置。 - 溶融した樹脂材料を、請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂ファイバー形成用ノズルの前記流入口から前記内部流路に流入させて、前記吐出口から前記樹脂材料をファイバー状に吐出させること、
を含む、
樹脂ファイバーの製造方法。 - 請求項7〜12のいずれか1項に記載の樹脂ファイバーの製造装置の前記押出装置から、前記樹脂ファイバーの原料となる樹脂材料を押し出すことと、
前記押出装置から押し出された前記樹脂材料を前記製造装置の前記ノズルの前記流入口から前記内部流路に流入させて、前記吐出口から前記樹脂材料をファイバー状に吐出させることと、
を含む、
樹脂ファイバーの製造方法。 - 前記製造装置が、請求項9又は10に記載の製造装置であり、
前記製造装置の前記第1押出装置の前記第1収容部に収容されている前記第1樹脂材料を、前記コアを形成するように前記第1押出部によって前記第1収容部から押し出すことと、
前記製造装置の前記第2押出装置の前記第2収容部に収容されている前記第2樹脂材料を、前記第1押出装置から押し出された前記第1樹脂材料によって形成された前記コアの外周を被覆するように前記第2押出部によって前記第2収容部から押し出して、クラッドを形成することと、
前記第2押出装置から押し出された前記コア及び前記クラッドを含む積層体を、前記ノズルの前記流入口から前記内部流路に流入させて、前記吐出口からファイバー状に吐出させることと、
を含む、
請求項14に記載の樹脂ファイバーの製造方法。 - 前記ノズルの前記吐出口からファイバー状に吐出された前記樹脂材料を、冷却管に通過させて冷却すること、
をさらに含む、
請求項13〜15のいずれか1項に記載の樹脂ファイバーの製造方法。
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