KR20010043715A - Method of making a plastic optical fibre, and a plastic optical fibre - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라스틱 광섬유를 제조하는 방법에 관한 것이며, 그 방법에서 적절한 광학적 성질을 가진 플라스틱 재료는 굴절률이 내부면으로부터 조절된 방식으로 점차로 감소되는 다층 구조를 형성하기 위하여 압출장치로 공급된다. 본 발명은 또한 플라스틱 광섬유에 관한 것이다. 융통성 있고 연속적인 제조와 광대역의 섬유를 제공하기 위하여, 압출장치는 층들이 용접선 없이 형성되는 제품을 생산하는 하나 이상의 다층의 원뿔형 압출기 유니트(1)로 구성되며, 대칭이고 서로에 잘 부착한다. 층들의 수는 또한 높아도 좋다.The present invention relates to a method of manufacturing a plastic optical fiber, in which a plastic material having suitable optical properties is fed to an extrusion apparatus to form a multilayer structure in which the refractive index is gradually reduced in a controlled manner from the inner surface. The invention also relates to a plastic optical fiber. In order to provide flexible and continuous production and broadband fibers, the extrusion apparatus consists of one or more multi-layered conical extruder units 1 which produce a product in which the layers are formed without welding lines, and are symmetrical and adhere well to each other. The number of layers may also be high.
Description
현재, 광섬유는 여러 기술분야에서 잘 알려져 잇다. 광섬유는 예를 들면 개질화학증착법(MCVD)에 의해서 실리카 튜브로부터 예비적 성형품을 형성함으로써 보통 제조된다. 가스가 예비성형품으로 투입되고, 동시에 가열되어, 튜브의 내부면에서 실리카유리(SiO2) 및 혼합된 산화물(GeO2, P2O5, B2O3)을 형성하도록 고온(ca 2000℃)에서 반응한다. 공정은 예비결정된 방식으로 반복된다. 가스 조성물은 컴퓨터 제어에 의해 변하고, 예를 들면, 다른 굴절률을 가진 원하는 수의 층이 튜브의 내부면에서 적재되어 얻어질 수 있다. 다음 단계에서, 예비성형품은 튜브의 중심홀이 안보이도록 와해된다. 광섬유는 이후에 고온에서 인발에 의해서 별개의 작동단계에서 예비성형품으로부터 형성되고, 섬유는 적절한 방식, 예를 들면 자외선에서 경화되는 아크릴레이트로 코팅된다.Currently, optical fibers are well known in many technical fields. Optical fibers are usually manufactured by forming preforms from silica tubes, for example by modified chemical vapor deposition (MCVD). The gas is introduced into the preform and heated simultaneously to form silica glass (SiO 2 ) and mixed oxides (GeO 2 , P 2 O 5 , B 2 O 3 ) on the inner surface of the tube at a high temperature (ca 2000 ° C.) React on The process is repeated in a predetermined way. The gas composition is changed by computer control, for example, a desired number of layers with different refractive indices can be obtained loaded on the inner surface of the tube. In the next step, the preform is broken so that the center hole of the tube is invisible. The optical fiber is then formed from the preform in a separate operating step by drawing at high temperatures, and the fiber is coated with an acrylate which is cured in a suitable manner, for example in ultraviolet light.
상기에서 기술된 기본적인 원리의 문제는 복잡하고 섬유제조는 불연속적이라는 것이다. 섬유생산의 불연속은 단지 제한된 길이의 광섬유만이 예비성형품으로부터 형성될 수 있다는 것을 의미한다. 공정은 예비성형품이 말단까지 인발되고, 이후에 인발이 다른 예비성형품으로부터 출발되는 것이다. 이러한 단계 전에 새로운 예비성형품이 상술한 바와 같이 자연적으로 생산된다. 이러한 방식으로, 단지 제한된 섬유길이, 예컨대 50 내지 100 km를 달성할 수 있다. 공정은 각 단계에서 매우 고온의 사용에 의해서 특징지어진다. 결점은 섬유제조가 매우 고비용이고, 그 결과 제조공정이 민감하고 제어성이 열악하게 된다.The problem with the basic principle described above is that the fabrication is discontinuous. Discontinuities in fiber production mean that only a limited length of optical fiber can be formed from the preform. The process is where the preform is drawn to the end, after which the draw starts from another preform. Prior to this step new preforms are produced naturally as described above. In this way, only limited fiber lengths, such as 50 to 100 km, can be achieved. The process is characterized by the use of very high temperatures in each step. The drawback is that fiber manufacturing is very expensive, resulting in sensitive manufacturing processes and poor controllability.
상기 결점 때문에, 플라스틱 재료로부터 그레이디드인덱스(GI) 광섬유의 생산은 매우 최근에 개발되었다. 종래의 스텝인덱스(SI) 플라스틱 대신에 섬유 그레이디드인덱스 플라스틱 섬유가 유리섬유의 광학적 성질에 보다 밀접하게 된다. 플라스틱 광섬유는 일반적으로 유리섬유 이상으로 이하의 장점을 제공한다: 다른 것 중에서 보다 나은 장착성 및 스플라이싱(긴 직경, 스플라이스), 보다 나은 공정성, 보다 나은 결합성, 재활용성, 보다 쉬운 제조(비교적 낮은 온도, 연속적인 공정). 실리카 유리에서 보다 높은 제동 때문에, 플라스틱 섬유는 주로 짧은 간격응용에서 사용되며, 사무실 및 공장자동화, 소비자 전자학, 컴퓨터, 멀티미디어, 비행기 및 차량에서 전자 시스템 및 조명을 포함한다.Because of this drawback, the production of graded index (GI) optical fibers from plastic materials has been developed very recently. Instead of conventional step index (SI) plastics, fiber graded index plastic fibers become closer to the optical properties of glass fibers. Plastic optical fibers generally offer the following advantages over glass fibers: better mountability and splicing (longer diameter, splices), better processability, better bonding, recyclability, and easier manufacturing, among others. Relatively low temperature, continuous process). Because of the higher braking in silica glass, plastic fibers are mainly used in short gap applications and include electronic systems and lighting in office and factory automation, consumer electronics, computers, multimedia, airplanes and vehicles.
그레이디드인덱스 플라스틱 섬유의 제조는 유리섬유의 생산과 동일한 기술을 주로 활용했고, 여기서 로드같은 예비성형품은 제 1 단계에서 만들어지고, 별개의 단계에서 원하는 두께로 나중에 인발된다. 예비성형품의 형성에서, 메틸메타아크릴레이트와 적절한 굴절률을 가진 화합물(도핑제)의 혼합물은 원하는 굴절률 분포를 제공하기 위하여 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA)로 이루어진 튜브에서 중합된다.(High bandwidth, low loss polymer fibers by Y.Koike in Proc.ECOC'92, Vol 2, 1992, pp679-686). 제동을 감소하기 위하여, 수소원자의 대부분이 불소 또는 중수소로 치환되는 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 굴절률분포는 중합동안 도핑제의 확산에 기초한다. 그러나, 이 공정은 예를 들면 확산 및 굴절률 프로파일의 열악한 제어성, 다량의 잔류모노머(불순물), 및 고정의 불연속성의 여러 불편함을 가진다. 그러므로, 굴절률 프로파일은 섬유의 세로 방향으로 안정하지 않다. 더욱이, 공정의 열악한 제어성 때문에, 공정의 사용은 실험실 규모로 제한되고 그래서 대규모의 산업적인 공정에는 적절하지 않다.The production of graded index plastic fibers mainly utilizes the same technology as the production of glass fibers, where preforms such as rods are made in the first stage and later drawn to the desired thickness in a separate stage. In the formation of the preform, a mixture of methyl methacrylate and a compound (dope) having a suitable refractive index is polymerized in a tube made of polymethyl methacrylate (PMMA) to give the desired refractive index distribution. loss polymer fibers by Y. Koike in Proc. ECOC'92, Vol 2, 1992, pp679-686). In order to reduce braking, it is preferable to use monomers in which most of the hydrogen atoms are replaced with fluorine or deuterium. The refractive index distribution is based on the diffusion of the dopant during the polymerization. However, this process has several inconveniences, for example, poor controllability of diffusion and refractive index profiles, large amounts of residual monomers (impurities), and fixed discontinuities. Therefore, the refractive index profile is not stable in the longitudinal direction of the fiber. Moreover, because of the poor controllability of the process, the use of the process is limited to laboratory scale and thus not suitable for large industrial processes.
상술한 일반 기술에 부가하여, 그레이디드인덱스 플라스틱 광섬유는 또한 압출방법으로 제조될 수 있다. 선행기술의 구조의 예는 일본특허출원 7-291080(공개번호 9-133818)에 개시된 제조방법이다. 이 문헌은 단지 소량, 바람직하게는 최대한 6층을 포함하여 구성하는 광섬유 구조의 제조를 가능하게 하는 구조를 개시한다. 이 구조는 다른 층을 위해 의도된 용융 흐름은 복잡한 다층 크로스헤드 다이에서 결합된 종래의 공압출기술에 기초한다. 그러나, 이 구조는 유리한 방식으로, 층들이 매우 얇고 및/또는 복수층이 있는 다층구조를 제공할 수 없다. 상술한 구조의 다른 결점은 제조가 산업적인 규모로 발생된다면 요구되는 장치가 고비용인 것이다; 별개의 압출기는 각 층을 위해 필요하다. 그러나, 가장 큰 기술적인 불편함은 멜트 플로우의 분포 때문에 각 층에서 구조적으로 약한 용접선의 형성이다. 번갈아, 이는 층디멘젼의 불안정성을 유도하고, 또한 제품의 광학적 성질을 열화시킨다.In addition to the general techniques described above, graded index plastic optical fibers can also be produced by extrusion methods. An example of the structure of the prior art is the manufacturing method disclosed in Japanese Patent Application No. 7-291080 (Publication No. 9-133818). This document discloses a structure which enables the production of optical fiber structures comprising only small amounts, preferably up to six layers. This structure is based on conventional coextrusion techniques where the melt flow intended for the other layers is combined in a complex multilayer crosshead die. However, this structure does not provide a multilayer structure in which the layers are very thin and / or multi-layered in an advantageous manner. Another drawback of the structure described above is that the equipment required is expensive if manufacturing takes place on an industrial scale; A separate extruder is needed for each layer. However, the biggest technical inconvenience is the formation of structurally weak weld lines in each layer due to the distribution of melt flow. In turn, this leads to instability of the layer dimensions and also to degradation of the optical properties of the article.
본 발명은 플라스틱 광섬유의 제조방법에 관한 것이며, 적절한 광학적 성질을 가진 플라스틱 재료가 압출장치에 공급되고, 굴절률이 내부 표면으로부터 점차적으로 감소되는 다층구조를 형성한다. 본 발명은 또한 플라스틱 광섬유에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a plastic optical fiber, wherein a plastic material having appropriate optical properties is supplied to an extrusion apparatus, and forms a multilayer structure in which the refractive index is gradually reduced from the inner surface. The invention also relates to a plastic optical fiber.
도 1은 본 발명에 따른 방법에서 사용된 원뿔형 압출기 유니트의 일반적인 단면도이며,1 is a general cross-sectional view of a conical extruder unit used in the method according to the invention,
도 2는 본 발명에 따른 방법을 활용하는 구조의 일반적인 단면도이며, 또한2 is a general cross-sectional view of a structure utilizing the method according to the invention,
도 3은 본 발명에 따른 방법으로 만들어진 플라스틱 광섬유의 일반적인 단면도이다.3 is a general cross-sectional view of a plastic optical fiber made by the method according to the invention.
본 발명의 목적은 그레이디드인덱스 플라스틱 광섬유를 실제로 제조하는 방법 및 그레이디드인덱스 플라스틱 섬유를 제공하기 위한 것이며, 이 방법은 선행기술의 단점을 전혀 갖지 않는다. 방법은 또한 종래의 스텝인덱스 플라스틱 광섬유의 생산에 적합하다. 이는 본 발명에 따라서 방법 및 광섬유를 달성한다. 본 발명에 따른 방법은 굴절률이 내부표면으로부터 점차로 감소하는 다층구조를 형성하도록, 압출장치에서 적절한 광학적 성질을 가진 여러 다른 플라스틱 재료를 연속적으로 공급하고, 압출장치는 섬유가 정확한 직경에 가깝게 압출되는 적어도 하나의 다층 원뿔형의 압출기 유니트로 구성되고, 이후에 섬유는 다층 원뿔형 압출기 유니트 뒤에 즉시 최종 직경으로 인발되는 것을 특징으로 한다. 차례로, 본 발명에 따른 광섬유는 원뿔형 압출장치에 의해서 다른 굴절률을 가진 플라스틱 재료로부터 용접선없이 형성된 적재층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 섬유는 제어된 층두께 및 안전한 굴절률 분포에 의해 특징지어진다.It is an object of the present invention to provide a method for actually producing a graded index plastic optical fiber and a graded index plastic fiber, which method does not have any disadvantages of the prior art. The method is also suitable for the production of conventional step index plastic optical fibers. This achieves the method and the optical fiber according to the invention. The method according to the invention continuously feeds several different plastic materials with suitable optical properties in the extrusion apparatus, so as to form a multilayer structure in which the refractive index gradually decreases from the inner surface, the extrusion apparatus having at least the fibers being extruded close to the correct diameter. It consists of one multilayer conical extruder unit, after which the fibers are drawn to the final diameter immediately after the multilayer conical extruder unit. In turn, the optical fiber according to the invention is characterized in that it comprises a loading layer formed from a plastic material having a different refractive index without a welding line by a conical extrusion device, wherein the fiber is characterized by a controlled layer thickness and a safe refractive index distribution. .
층의 수는 또한 높을 수 있고(예를 들면 10 내지 50) 쉽게 개질될 수 있다.The number of layers can also be high (eg 10 to 50) and can be easily modified.
본 발명의 일차적인 장점은 유리한 방식으로 매우 다른 플라스틱 광섬유의 제조를 가능하게 한다는 것이다. 본 발명은 여러 원을 가진 다층구조, 용접선이 없는 대칭층을 제공하며, 제어된 굴절률 분포, 안정한 섬유구조 및 우수한 중심을 유도한다. 본 발명의 중요한 장점은 다른 층을 위해 의도된 재료의 매스 프로우 (mass flows)는 90도 회전되어서는 안되며, 기구가 종래의 기계의 경우처럼 층에서 형성된 결과 용접선은 없다는 것이다. 본 발명에 따른 제품이 용접선이 없이 형성된다는 사실은 각 개별층이 강하고 완전하며 그것이 얇은 경우조차 안전한 디멘젼을 가진다는 것을 의미하며, 고품질 그레이디드인덱스 플라스틱 섬유의 작동에 기초한다. 관련하여, 다층 제품이 종래의 압출기로 생산될 때, 다른 층은 크로스헤드에서 결합되어야만 한다는 것을 주목해야 한다. 이는 매스플로우가 회전되고 다른 층에서 질량분배기에 의해 안내되어야만 한다는 것을 의미하며, 이는 중심에서 에러와 층의 다른 부분에서 질량의 동질성에서 차이가 난다. 층이 구조 때문에 중심이 같은 다층 원뿔형 압출기에 의해 발생된 제품에서처럼 동등한 중심 및 질을 가진 제품을 얻기가 어렵고 질량분배에서 기인하는 이음매가 없는 것을 포함하여 구성된다. 크로스헤드에서, 매스는 코팅되어질 재료 주위나 미리 형성된 층 주위에 항상 분포되고, 이는 항상 구조에서 이음매가 있는 것을 의미한다. 핵심층만이 하나의 압출기가 라인 방향에 위치된다면 우수한 중심성으로 생산될 수 있다.The primary advantage of the present invention is that it enables the production of very different plastic optical fibers in an advantageous manner. The present invention provides a multi-layered structure with several circles, a symmetric layer free of weld lines, leading to controlled refractive index distribution, stable fiber structure and good center of gravity. An important advantage of the present invention is that the mass flows of the material intended for the other layer should not be rotated 90 degrees and there is no resulting weld line formed in the layer as in the case of a conventional machine. The fact that the product according to the invention is formed without welding seams means that each individual layer is strong and complete and has a safe dimension even when it is thin, based on the operation of high quality graded index plastic fibers. In this regard, it should be noted that when a multilayer article is produced with a conventional extruder, the other layers must be joined at the crosshead. This means that the massflow must be rotated and guided by a mass divider in the other layer, which differs in error at the center and homogeneity of the mass in other parts of the layer. The layers consist of a structure that is difficult to obtain a product with equal centers and qualities, such as a product produced by a multi-conical extruder with the same center, and seamless, resulting from mass distribution. In the crosshead, the mass is always distributed around the material to be coated or around the preformed layer, which means that there is always a seam in the structure. Only the core layer can be produced with good centrality if one extruder is located in the line direction.
넓은 대역폭을 제공하기 위하여, 굴절률분포는 정확한 형태이어야만 한다. 플라스틱 광섬유의 반경의 기능에서처럼 굴절률의 변화는 이하의 식으로 기술될 수 있다:In order to provide a wide bandwidth, the refractive index distribution must be accurate. As with the function of the radius of the plastic optical fiber, the change in the refractive index can be described by the following equation:
n(r)=n1(1-2△(r/a)g)1/2 (1)n (r) = nOne(1-2 △ (r / a)g)1/2 (One)
△=(n1 2-nk 2)/2n1 2 (2)△ = (nOne 2-nk 2) / 2nOne 2 (2)
여기서 n1는 중심의 굴절률이고, nk는 클래딩의 굴절률이고, r은 섬유반경이고, a는 섬유섹션 트랜스미션 라이트의 반경이고, g는 굴절률분포의 형성을 정의하는 지수를 나타낸다.Where n 1 is the refractive index of the center, n k is the refractive index of the cladding, r is the fiber radius, a is the radius of the fiber section transmission light, and g represents the index defining the formation of the refractive index distribution.
분배가 포물선모양인 후에, 보통 수치 g=2가 보통 사용된다. 최적의 대역폭은 또한 다른 수치 g를 가진 사용된 빛의 파장으로부터 얻어질 수 있다.After the distribution is parabolic, the usual value g = 2 is usually used. The optimum bandwidth can also be obtained from the wavelength of the used light with different values g.
그레이디드인덱스 플라스틱 광섬유의 성질에 대하여, 층의 수가 높고 인접한 층의 굴절률은 분포가 식 1의 연속적이고 무단계의 형태와 유사하도록 약간 다를 뿐인 것은 필수적이다. 이는 본 발명에 따른 방법으로 가장 바람직하게 달성되며, 이는 각 섬유구조를 가진 최적의 대역폭이 된다.With respect to the properties of graded index plastic optical fibers, it is essential that the number of layers is high and the refractive indices of adjacent layers differ only slightly so that the distribution is similar to the continuous and stepless form of Equation 1. This is most preferably achieved with the method according to the invention, which is the optimum bandwidth with each fiber structure.
본 발명의 다른 본질적인 특징은 전체 섬유 구조가 하나의 단계에서 제조되고, 이는 재료의 순도와 층 사이의 접착을 보장하는 것이다. 다른 층들의 적합성은 재료의 선택뿐만 아니라 온도 및 점도와 같은 공정 파라미터의 제어를 보장한다. 본 발명에 따른 방법은 고온에서 용융 플라스틱의 짧은 잔류시간 및 낮은 전단응력에 의해 특징지어 지며, 이는 특히 PMMA같은 열감광성 재료의 공정에서 유리하다. 상술한 장점 때문에, 본 발명에 따른 그레이디드 인덱스 플라스틱 광섬유는 안정성 및 섬유의 세로방향에서 굴절률 분포를 제공하며, 이는 종래의 기술로는 달성될 수 없다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 연속적인 것이 본질적이고, 그래서 방법에 의해 생산된 섬유의 길이는 이론상 제한되지는 않는다.Another essential feature of the present invention is that the entire fiber structure is made in one step, which ensures the purity of the material and the adhesion between the layers. The suitability of the other layers ensures the choice of materials as well as the control of process parameters such as temperature and viscosity. The process according to the invention is characterized by a short residence time and low shear stress of the molten plastic at high temperatures, which is particularly advantageous in the processing of thermosensitive materials such as PMMA. Because of the advantages described above, the graded index plastic optical fiber according to the present invention provides stability and refractive index distribution in the longitudinal direction of the fiber, which cannot be achieved with the prior art. In addition, the process according to the invention is essentially continuous, so the length of the fibers produced by the process is not theoretically limited.
본 발명에 따른 방법의 특징은 매우 다른 플라스틱 광섬유의 탄력적인 생산을 가능하게 한다는 것이다. 방법은 사용되어질 재료를 여하간 제한하지 않으며, 이는 상술한 선행기술의 방법과 비교하여 중대한 장점이고 아크릴레이트의 중합과 도펀트의 확산에 기초한다. 본 발명에 따른 방법에서 적절한 광학적 성질을 가진 압출가능한 플라스틱 재료를 사용하는 것을 가능하고, 이는 광, 열, 기계적 및 프라스틱섬유의 다른 성질을 적절하게 조절하기 위하여 거의 제한 없이 결합될 수 있다.A feature of the method according to the invention is that it enables the elastic production of very different plastic optical fibers. The method does not in any way limit the material to be used, which is a significant advantage over the prior art methods described above and is based on the polymerization of acrylates and the diffusion of dopants. In the process according to the invention it is possible to use extruded plastic materials with suitable optical properties, which can be combined with almost no limitation in order to appropriately control the light, heat, mechanical and other properties of the plastic fibers.
본 발명은 첨부된 도면에서 나타난 바람직한 실시예에 의하여 이하에서 보다 상세히 기술될 것이다.The invention will be described in more detail below with reference to the preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 방법에서 사용된 원뿔형 압출기 유니트의 기본적인 특징을 나타낸다. 원뿔형 압출기 유니트(1)는 중앙채널을 포함하여 구성되며, 이는 고정자 및 축차부품에 의해 둘러싸여진다. 축차부품은 적절한 파워소스(2)에 의해 회전된다. 플라스틱 재료는 예를 들면, 공급나사 및 압축공기에 의해 축차표면에 공급된다. 파워소스, 예를 들면 전자모터, 수력모터 또는 몇몇 다른 적절한 디바이스일 수 있다.1 shows the basic features of the conical extruder unit used in the process according to the invention. The conical extruder unit 1 comprises a central channel, which is surrounded by a stator and a rotor part. The accumulator part is rotated by a suitable power source 2. The plastic material is supplied to the sequential surface by, for example, a supply screw and compressed air. It may be a power source, for example an electric motor, a hydraulic motor or some other suitable device.
도 1에 보여진 원뿔형 압출기 유니트는 층들이 동축으로 적재된 세로층 구조를 형성한다.The conical extruder unit shown in FIG. 1 forms a longitudinal layer structure in which the layers are coaxially loaded.
상술한 사실은 원뿔형 압출기의 특징이며, 그래서 이하에서 보다 상세히 기술되지는 않는다. 참조는 WO 89/11961이고, 이는 상술한 원뿔형 압출기의 구조 및 작동을 기술한다.The above fact is a feature of the conical extruder, so it will not be described in more detail below. Reference is to WO 89/11961, which describes the construction and operation of the conical extruder described above.
본 발명의 기본적인 아이디어는 상술한 원뿔형 압출기가 바람직하게 그레이디드 인덱스 플라스틱 광섬유를 제조하도록 사용되는 것이다. 제조에서, 적절한 광학적 성질을 가진 플라스틱 재료가 압출장치에 공급되고, 이는 굴절률이 내부표면으로부터 점차적으로 감소하는 다층구조를 형성하도록 사용된다. 본 발명의 본질적인 특징은 압출 장치가 적어도 원뿔형 압출기 유니트(1)로 구성된다는 것이다. 섬유는 정확한 직경에 근접한 다층 원뿔형 압출기 유니트에서 압축되고 섬유는 적절한 온도에서 다층 원뿔형 압출기 유니트의 뒤에 즉시 최종 직경으로 인발된다. 상술한 단계 전부가 작동의 하나의 단계에서 수행된다.The basic idea of the present invention is that the above-mentioned conical extruder is preferably used to produce graded index plastic optical fibers. In manufacture, a plastic material with suitable optical properties is supplied to an extrusion apparatus, which is used to form a multilayer structure in which the refractive index gradually decreases from the inner surface. An essential feature of the present invention is that the extrusion device consists of at least a conical extruder unit 1. The fibers are compressed in a multilayer conical extruder unit close to the correct diameter and the fibers are drawn to the final diameter immediately behind the multilayer conical extruder unit at the appropriate temperature. All of the above-described steps are performed in one step of operation.
도 2는 순차적으로 위치된 두 개의 원뿔형 압출기 유니트를 활용하는 본 발명의 바람직한 실시예를 일반적으로 나타낸다. 제조되어질 제품(3)은 냉각 없이 또는 적절한 냉각 후에, 이전의 원뿔형 압출기 유니트(1) 로부터 다음 원뿔형 압출기 유니트(1) 까지 인발된다. 제품이 여러 압출유니트를 통하여 인발되고 호스 기구가 사용될 때, 다른 두께를 제어하기가 보다 어렵다. 호스 기구가 사용될 때, 제품은 각 새로운 층에서 가볍게 잡아늘려져야만 하고, 또한 내부층(들)에서 변하게 된다. 모든 층들은 제품이 때때로 냉각되지 않으면, 딱딱한 질량을 구성하는 것을 또한 주목해야 한다. 층두께는 또한 매우 적다. 그러므로 연속하는 원뿔형 압출기(1)는 또한 층 두께가 내부표면으로부터 정확한 비율로 감소되도록 함께 동기되어야만 한다. 기구가 손상을 입지 않기 위하여 내부층에 닿지 않도록 본 발명에서 층들이 형성되어야만 한다는 것을 주목해야 한다.Figure 2 generally shows a preferred embodiment of the present invention utilizing two conical extruder units located sequentially. The product 3 to be produced is drawn from the previous conical extruder unit 1 to the next conical extruder unit 1, with or without appropriate cooling. When the product is drawn through several extrusion units and a hose mechanism is used, it is more difficult to control different thicknesses. When a hose mechanism is used, the product must be lightly stretched in each new layer and also changed in the inner layer (s). It should also be noted that all layers constitute a stiff mass if the product is not cooled occasionally. The layer thickness is also very small. Therefore, the continuous conical extruder 1 must also be synchronized together so that the layer thickness is reduced at an exact rate from the inner surface. It should be noted that the layers must be formed in the present invention so that the mechanism does not touch the inner layer in order to avoid damage.
층들을 형성하기 위하여 사용된 플라스틱 재료는 원래 알려진 방식으로 원뿔형 압출기에 공급되어진다. 이들 사항은 당업자에게 종래의 기술을 구성하며, 그래서 이하에서 상세히 기술되지 않는다.The plastic material used to form the layers is fed to the conical extruder in a known manner. These matters constitute a prior art to those skilled in the art, and thus are not described in detail below.
도 2의 공정은 표준압력에서 깨끗한 공간에서 수행된다. 표준 조건은 예컨대 적절한 보호가스에 의해 제공될 수 있다. 보호가스는 예를 들면, 질소이다.The process of Figure 2 is carried out in a clean space at standard pressure. Standard conditions may for example be provided by suitable protective gases. The protective gas is for example nitrogen.
다른 층들의 다른 굴절률은 플라스틱 재료의 성질에 의해 달성된다. 다른 굴절률은 예컨대, 다른 플라스틱 성분과 함께 혼합함으로써 달성될 수 있다. 성분은 별개의 단계에서 또는 섬유제조의 부분으로서 혼합될 수 있다. 그러나, 혼합은 원뿔형 압출기 유니트(1), 즉 최종 제품을 형성하는 동일 장치에 의해서 수행되는 특히 유리한 것이 발견되었다. 층들의 다른 굴절률은 또한 자연적으로 다른 플라스틱 재료에 의해 달성될 수 있다.Different refractive indices of the different layers are achieved by the nature of the plastic material. Other refractive indices can be achieved, for example, by mixing with other plastic components. The components may be mixed in separate steps or as part of the fiber making. However, it has been found to be particularly advantageous that the mixing is carried out by the conical extruder unit 1, ie the same apparatus forming the final product. Other refractive indices of the layers can also be achieved naturally with other plastic materials.
도 2의 실시예에서, 12층은 각 원뿔형 압출기 유니트(1)에서 형성되고, 이는 실시예에서 최종제품(3)이 24층을 포함하여 구성되는 것을 의미한다. 층들은 축차의 내부 및 외부면에 대하여 선택된 플라스틱 재료를 공급함으로써 형성된다. 그러므로, 본 발명은 층의 보다 높은 수를 제공할 수 있다. 대체로, 최종제품은 층의 비제한된 층수를 포함하여 구성될 수 있다. 층의 수의 실제적인 예들은 10, 20 및 50을 포함하며, 상당한 대역폭을 제공한다. 도 3은 내부면으로부터 점차로 굴절률이 감소하는 24층을 포함하여 구성하는 본 발명에 따른 그레이디드 인덱스 플라스틱 광섬유를 일반적으로 나타낸다. 이 제품은 도 2에 나타낸 구조에 의해서 제조된다. 도 3은 내부면으로부터 굴절률이 어떻게 감소하는 지를 일반적으로 나타낸다.In the embodiment of FIG. 2, twelve layers are formed in each conical extruder unit 1, which means that in the embodiment the final product 3 comprises 24 layers. The layers are formed by supplying selected plastic materials to the inner and outer surfaces of the rotor. Therefore, the present invention can provide a higher number of layers. In general, the final product may comprise an unlimited number of layers of layers. Practical examples of the number of floors include 10, 20, and 50, providing significant bandwidth. Figure 3 generally shows a graded index plastic optical fiber in accordance with the present invention comprising 24 layers of decreasing refractive index from the inner surface. This product is manufactured by the structure shown in FIG. 3 generally shows how the refractive index decreases from the inner surface.
층들은 적절한 광학적 성질을 가진 어떤 플라스틱 재료로부터 형성될 수 있다. 그러한 재료의 예들은 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리스틸렌(PS), 폴리카르보네이트(PC), 사이클릭 올레핀 공중합체(COC), 폴리메틸펜텐(PMP), 실리콘 폴리머, 마이크로크리스탈린 폴리아미드(PA), 또는 그 유도체, 예컨대 불소첨가나 중수소 첨가된 적절한 모노머를 가진 폴리머 등을 포함한다. 다른 재료는 이하의 다른 중합제, 연화제(가소제) 또는 다른 적절한 첨가제를 혼합함으로써 적절하게 다른 층들을 위해 자연적으로 개질될 수 있다. 재료의 개질은 미리 별개의 단계에서 또는 원뿔형 압출기에 통합된 믹서나 압출기 자체에서 수행될 수 있다. 고품질 플라스틱 광섬유의 성질은 재료와 공정 양자의 순도를 매우 필요로 하고, 재료의 공정을 고려하여야만 한다. 본 발명에 따른 방법의 연속적인 성질과 작동의 하나의 단계에서 전체의 다층구조를 생산하는 기회는 제품의 순도요구를 위해 특히 유리한 방법을 만든다.The layers can be formed from any plastic material with suitable optical properties. Examples of such materials are polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS), polycarbonate (PC), cyclic olefin copolymer (COC), polymethylpentene (PMP), silicone polymers, microcrystalline poly Amides (PA), or derivatives thereof, such as polymers with suitable monomers, such as fluorinated or deuterium added, and the like. Other materials may be naturally modified for other layers as appropriate by mixing the following other polymerizers, softeners (plasticizers) or other suitable additives. The modification of the material can be carried out in a separate step in advance or in the mixer or the extruder itself integrated into the conical extruder. The nature of high quality plastic optical fibers requires very high purity of both the material and the process, and the process of the material must be taken into account. The continuous nature of the process according to the invention and the opportunity to produce a whole multilayer structure in one step of operation make the method particularly advantageous for the purity requirements of the product.
상기 개시된 실시예는 여하간 본 발명을 제한하는 것을 의도하지는 않지만, 본 발명은 특허청구의 범위 이내에서 자유롭게 변형될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 이행이나 그의 상세는 도면에서 보여진 바와 같이 정확하지는 않지만, 다른 종류의 구조도 또한 가능하다는 것은 명백하다. 도 2는 두 원뿔형 압출기 유니트를 가진 구조를 나타낸다. 그러나, 이는 단지 택일적이지는 않지만, 본 발명은 1, 3, 4 또는 다른 수의 원뿔형 압출기 유니트에 의해 자연적으로 적용될 수 있다. 본 발명은 또한 예컨대 2, 3, 4, 또는 몇몇 다른 수의 층들을 형성하는 원뿔형 압출기 유니트와 관련하여 적용될 수 있다.The above-described embodiments are not intended to limit the present invention in any way, but the present invention may be freely modified within the scope of the claims. Therefore, implementation or details thereof according to the present invention are not as accurate as shown in the drawings, but it is apparent that other kinds of structures are also possible. 2 shows a structure with two conical extruder units. However, this is not merely an option, but the present invention can be naturally applied by one, three, four or other number of conical extruder units. The invention can also be applied in connection with a conical extruder unit, for example forming two, three, four, or some other number of layers.
본 발명에서 별개의 단계에서 적절한 광학적 성질을 가진 동질성의 플라스틱 재료로부터 이루어진 섬유나 로드는 바람직한 플라스틱 광섬유나 그의 예비성형품을 제공하기 위하여 원뿔형 압출기에 의해 압출된 원하는 층 수에 의해 코팅된다.In the present invention, fibers or rods made from homogeneous plastic material having suitable optical properties in separate steps are coated by the desired number of layers extruded by a conical extruder to provide the desired plastic optical fiber or its preform.
게다가, 본 발명에 따라서 플라스틱 층 트랜스미팅 라이트는 기계적, 열적 및 화학적 보호를 제공하고 제조동안 이미 광섬유의 오염을 방지하기 위하여 적절한 플라스틱 재료로부터 동일한 단계에서 압출된 클래딩에 의해 코팅될 수 있다. 클래딩은 참조부호 4에의해 도 3에서 일반적으로 보여진다.Furthermore, according to the invention the plastic layer transmitting light can be coated by cladding extruded in the same step from a suitable plastic material in order to provide mechanical, thermal and chemical protection and to prevent contamination of the optical fiber already during manufacture. Cladding is generally shown in FIG. 3 by reference numeral 4.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| SUBM | Surrender of laid-open application requested |