KR100281225B1 - 플라스틱 포장된 광섬유 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

저굴절율(低屈折率)의 유리피착지역(glass cladding)(11)에 의해 둘러싸인 유리심부지역(glass core)(10)으로 이루어진 광섬유는 비교적 낮은 모듈러스를 지니는 물질로 이루어진 층(13)에 의해 일정 간격을 두고 떨어져있는 비교적 높은 모듈러스를 지니는 물질로 이루어진 내부 및 외부층들(12 및 14)을 갖추게 된다. 그 낮은 모듈러스를 지니는 물질로 이루어진 층은 수성 분산액으로 도포 되어진 다음, 건조(그렇지만 소결되지는 않도록)되어진다. 이것은 그 층(13)을 그 하부내플라스틱 층(underlying inner plastics layer)(12)에 거의 부착되지 않은 상태로 있게 해줌으로서, 그 외층(14)이 기계적 수단들에 의해 쉽게 가박되어질 수 있도록 해준다.

Description

플라스틱 포장된 광섬유 및 이의 제조방법

제1도는 포장된 섬유의 단면도의 도식적 표현이다.

제2도는 제1도의 섬유의 중간 및 외부 플라스틱 포장층의 제공에 사용된 장치의 도식적 표현이다.

본 발명은 플라스틱 포장된 유리광섬유에 관계된 것이다. 유리 광섬유들(전형적으로, 용융실리카로 만들어진 섬유들)은 보통 예비성형물로부터 연신된(drawn) 후, 곧 플라스틱 보호피막을 갖추게된다. 그같은 피막의 1차적인 주요한 기능은 새롭게 연신된 섬유가 그 피막 이외의 다른 어떤 고체표면과 접촉케됨으로써 초래될 수 있는 화학적 공격이나 기계적 상해로부터 새롭게 연신된 섬유의 표면을 보호해줌으로써 섬유의 초기강도를 가능한한 유지시키는데 있다. 전형적으로, 초기 플라스틱 보호피막의 도포에 뒤이어, 플라스틱 물질인 하나이상의 또다른 피막들의 도포가 이루어짐으로써 완전한 플라스틱 포장된 광섬유가 생산된다. 이들 또다른 피막들 모두가 예비성형물로부터의 섬유의 연신과 직결(on-line)되어 반드시 도포되는 것은 아니다. 완전한 플라스틱 포장을 이루는 개개층들의 층두께들, 모듈러스들(moduli) 및 팽창율들은 보통 섬유로부터의 기계적 완충 및 미소곡절(micro-bending)에 대한 보호를 제공하도록 선택된다. 전형적인 3층구조는 아크릴레이트 내층, 나일론 외층, 그리고 그 두개의 층사이에서 저모듈러스 물질(lower modulus material) 로서 이루어진 중간층을 포함한다. 비록 그 포장이 3층 포장으로서 기술되었지만, 아크릴레이트층은 연속으로 도포된 두 개 이상의 구성성분 하층들(sub-layers)로 이루어진 복합층이 될 수도 있고, 하층들은 각각이 서로 약간 상이한 아크릴레이트 조성을 지니고 있고, 따라서 약간 서로 상이한 모듈러스를 지닌다.

본 발명은 플라스틱 포장인 중간층에 의해 플라스틱 포장인 내층으로부터 이격된(spaced) 플라스틱 포장인 외층을 지니는 플라스틱 포장된 광섬유에 관한 것이며, 중간층이 내층에 강하게 부착되지 않는 특성을 갖는 구조를 제공하여 기계적 박리에 의해 내층으로부터 외층을 제거시키는 것을 촉진함으로써, 내층을 하부의(underlying) 유리 광섬유 상에 온전하게(intact)둔다. 이러한 종류의 박리성( strippability)은 여러분야에서 섬유 박층의 제조 및 종결을 용이하게 해주는 바람직한 특성으로 받아들여지고 있다.

본 발명에 따르면, 비소결된(unsintered) 분산액이 데포지트된, 플라스틱 물질로 된 중간층에 의해 플라스틱 포장인 내층으로부터 이격된 플라스틱 포장인 외층을 지니는 플라스틱 포장된 유리광섬유가 제공된다.

본 발명은 섬유를 플라스틱으로 피복하고 그 위에 또다른 플라스틱 피복물을 수성 분산액으로 도포하는 광섬유의 플라스틱 포장 방법을 제공하는데, 여기서 잔류하는 피복물질의 소결없이 상기 분산액을 건조시키고 상기 건조시킨 피복물 상에 또다른 피복물을 도포하여 건조된 피복물을 소결되지 않은 상태로 남아있게 한다.

바람직한 형태의 본 발명을 구체화하는, 플라스틱 포장된 유리 광섬유제조법에 대한 상세한 설명은 다음과 같다. 본 설명은 첨부된 도면을 참조하는데;

제1도는 포장된 섬유의 단면도의 도식적 표현이고,

제2도는 제1도의 섬유의 중간 및 외부 플라스틱 포장층의 제공에 사용된 장치의 도식적 표현이다.

제1도에서, 융합된 실리카 광섬유는 저굴절율 광피복 구역(optical cladding region)(11)에 의해 둘러싸인 광중심 구역(optical core region)(10)으로 이루어진다, 전형적으로 직경 125㎛인 이 섬유는 보다 더 큰 직경의 광섬유 예비성형물(미도시됨)로부터 연신되어진다. 새롭게 연신된 섬유는 예비성형물의 선단으로부터 연신된 직후 어떠한 고체표면과의 먼저 접촉하지 않고, 곧바로 하나 이상의 아크릴레이트 수지로 채워진 코팅 배쓰(미도시됨)를 통과하게되고, 도포된 수지는 섬유의 회수이전에, 예를들어, 드럼(미도시됨)상에서 경화된다. 아크릴레이트 피막(12)을 완비한 광섬유는 이제 250㎛의 전형적인 직경을 지니게 된다.

아크릴레이트 내부 피막(12)을 완비한 광섬유(10),(11)는 계속해서 제2도의 장치를 사용하여 중간피막(13) 및 외피막(14)을 갖추게 된다.

제2도에서, 아크릴레이트 피막을 완비한 섬유가 20에서 입구 다이(entrance die)(22)를 통해 도포장치(applicator)(21)로 막 도입되는 것이 묘사되어 있다. 도포장치는 저장소(23)에 함유된 분산액의 헤드에 의해 제공된 압력에서 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)의 수성분산액을 함유한다. 이제 PTFE의 수성 분산액의 박층(thin layer)으로 피복된 섬유는 출구 다이(exit die)(24)를 거쳐 도포장치(21)를 떠난다.

특정 실시예에서, 수성 분산액은 평균 입자크기가 0.3㎛인 55%짜리 PTFE 및 표면장력을 감소시켜 피막이 비드(bead)화하는 경향을 감소시키기 위한 습윤제를 함유한다. 이 분산액의 점도는 15 mPa.s 이었다.

저장소에 의해 제공된 압력 헤드는 약 10cm 이었다. 두개의 압출 다이들(22) 및(24) 은 직경이 300㎛인 오리피스(orifice)들을 지녔다.

선속도(line speed)는 분당 400m이었고, 결과적인 습윤 분산액 피막은 약 20㎛였다. 고 선속도에서, 분산액은 출구 다이 오리피스 근처에서 상당한 전단력을 받기쉽고, 따라서 텅스텐 카바이드와 같은 적합한 물질로 이루어진 고도로 연마된 다이(polished die)를 사용하여 전단력으로 인한 응고를 최소화하는 것이 바람직하다.

PTFE 분산액 피막된 섬유는, 출구 다이를 떠나 건조 오븐(25)에 들어 가기 전 통상 약 0.5 m의 짧은 거리를 지나가게 된다. 전형적으로, 이 건조 오븐은 길이가 약 1.5m이다. 건조 오븐 내부에서, 열 기류는 수성매질의 단계적 증발을 촉진시키토록 고안된 온도구배를 제공하여 약 10㎛ 두께의 PFTE의 저 모듈러스 입상막(13)(제1도) 만이 남도록 하여 내피막(12)과 이제 도포될 외피막(14)(제1도) 사이에 쿠션을 제공해준다. 열 기류는, 피막온도가 380℃에 이르러서 PTFE가 소결하지 않도록 주의하여 조절된다. 이는, 이와같은 소결이 자칫하면 하부 피막(12)에 훨씬 더 강하게 부착될 수 있는 고 모듈러스 물질을 생산할 수 있기 때문이다. 더구나, 완전히 부착하는 소결층을 생산키 위해서는 훨씬 더 많은 PTFE가 필요할 것이다.

건조 오븐(25)을 떠난 뒤, 이제 내부와 중간 플라스틱 피막들(12),(13)(제1도)을 완비한 섬유는, 플라스틱 포장인 외피막(14)용 나일론을 함유하는 용융압출기(melt-extruder)(26)에 들어가기 전에, 통상, 약 1.5m인 또다른 짧은 거리를 지나가게 된다. 용융압출기에서 나오자마자, 이제내부, 중간 및 외부 플라스틱 포장층들(12),(13),(14)을 완비한, 전형적으로 직경이 약 0.8 mm인 섬유는, 드럼(미도시됨)상에 놓이기 전에, 냉각조(27)로 들어가게 된다. 냉각조(27)에 의해 제공되는 냉각은 나일론 내서 요구되는 양의 결정 및 이에 따른 적절한 열팽창 특성들을 생성하여, 요구되는 온도 범위에 걸쳐 과도한 미소곡절 손실을 유발함이 없이 플라스틱 섬유에 요구되는 강도를 부여하도록 조절된다.

결과적인 광섬유 포장은 외층이 기계적 수단들에 의해 쉽게 박리될 수 있는 단단히 피복된 섬유이다.

바람직한 구조에서, 내부 아크릴레이트 피막(12)은 외부 하층보다 더 낮은 모듈러스의 내부하층을 둘러싸는 외부하층을 지니는 복합구조를 가지는데, 이 두 층들 사이의 경계는 제1도 에서 점선(15)으로 표시되어지고 있다. 본 발명은 본 발명의 출원에 있어서, 전술한 특정의 실시예에 예시되어진 특정의 플라스틱 물질에만 제한되지는 않는다는 것을 분명히 이해되어야만 한다. 따라서, FEP(fluorinated ethylene propylene)의 수성분산액은 PTFE의 수성 분산액 대신에 중간 피막을 만들기 위한 물질로서 사용되어질 수 있으며, 유사하게, 폴리에스테르 폴리에테르 또는 액정 중합체와 같은 고성능 열가소성재료도 외피막의 나일론 대신에 사용될 수 있다.

Claims (7)

1. 비소결된(unsintered) 분산액이 데포지트된, 플라스틱 물질로된 중간층에 의해 플라스틱 포장인 내층으로부터 이격된 플라스틱 포장인 외층을 지니는, 플라스틱 포장된 유리광섬유.
2. 제1항에 있어서, 중간층의 플라스틱 물질이 예를 들면 PTFE 또는 FEP와 같은 플루오르 중합체인 플라스틱 포장된 광섬유.
3. 제1항에 있어서, 외층의 플라스틱 물질이 나일론인 플라스틱 포장된 광섬유.
4. 제1항에 있어서, 내부 플라스틱층이 아크릴레이트층인 플라스틱 포장된 광섬유.
5. 제4항에 있어서, 내부 아크릴레이트 플라스틱층이 서로 상이한 모듈러스(modulus)의 하층들(sub-layers)을 지니는 복합재료층인 플라스틱 포장된 광섬유.
6. 섬유를 플라스틱으로 피복하고 그 위에 또다른 플라스틱 피복물을 수성 분산액으로 도포하는 광섬유의 플라스틱 포장 방법으로서, 잔류하는 피복물질의 소결없이 상기 분산액을 건조시키고 상기 건조시킨 피복물 상에 또 다른 피복물을 도포하여 건조된 피복물을 소결되지 않은 상태로 남아있게 하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 수성 분산액이 예를들어 수성 PTFE 또는 FEP분산액과 같은 수성 플루오르 중합체 분산액인 방법.