KR20010053571A - Fiber coating assembly having a cooled guide die and method of using the same - Google Patents

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존 에스. 3세 아보트
폴 에이. 크룬진스키
더글라스 지. 넬슨
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알프레드 엘. 미첼슨
코닝 인코포레이티드
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Abstract

광도파관 섬유 코팅 조립체는 가이드 다이 랜드 영역(48)을 가진 가이드 다이, 가압된 코팅물질(34)을 수용하기 위한 슬리브, 사이징 다이(38) 및 상기 가이드 다이를 냉각시키기 위해 당해 가이드 다이와 기능적으로 연결됨으로써, 가이드 다이 랜드 영역 부근의 영역에 있는 가압된 코팅물질의 온도를 저하시키는 냉각장치(40)를 포함한다. 상기 코팅물질을 비교적 낮은 온도로 유지함으로써 코팅 범람의 가능성을 저감시킨다.The optical waveguide fiber coating assembly is functionally connected to the guide die with the guide die land area 48, a sleeve for receiving the pressurized coating material 34, the sizing die 38 and the guide die to cool the guide die. Thereby including a cooling device 40 for lowering the temperature of the pressurized coating material in the region near the guide die land region. Keeping the coating material at a relatively low temperature reduces the likelihood of coating overflow.

Description

냉각된 가이드 다이를 가진 섬유 코팅 조립체 및 그 사용방법{FIBER COATING ASSEMBLY HAVING A COOLED GUIDE DIE AND METHOD OF USING THE SAME}FIBER COATING ASSEMBLY HAVING A COOLED GUIDE DIE AND METHOD OF USING THE SAME

광도파관 섬유는 보호 피복 또는 케이블에 결합될 때, 상기 케이블을 장착할 때 및 섬유로서 사용될 때 받게 되는 응력을 견디기 위해 높은 강도를 가져야 한다. 상기 섬유는 모재로부터 인발되기 때문에 통상적으로 강하지만, 그 강도는 섬유를 다루는 과정에서 발생하는 표면 결함으로 인해 급격하게 저하된다.Optical waveguide fibers must have a high strength to withstand the stresses that are encountered when bonded to the protective sheath or cable, when the cable is mounted and when used as a fiber. The fiber is typically strong because it is drawn from the base material, but its strength drops sharply due to surface defects that occur in the course of handling the fiber.

최초 인발된 섬유의 강도를 그대로 보존하기 위해, 섬유가 인발되는 즉시 1개 또는 2개의 보호 코팅층을 상기 섬유에 형성하여 표면이 마모되지 않도록 하는 것이 일반적이었다. 일반적으로, 상기 코팅층은 유기 또는 무기 코팅물질을 포함한다. 2층 실시예에서, 제 1 또는 주코팅이 섬유에 직접 형성되고, 제 2 또는 보조 코팅이 상기 주코팅 위에 형성된다. 통상적으로, 이러한 코팅 단계는 깨끗한 섬유 표면이 손상되기 전에 코팅물질이 도포되도록 하기 위해 섬유 제조공정의 일부로서 이루어진다.In order to preserve the strength of the originally drawn fibers, it was common to form one or two protective coating layers on the fibers as soon as they were drawn so that the surfaces would not wear out. Generally, the coating layer comprises an organic or inorganic coating material. In a two layer embodiment, a first or main coating is formed directly on the fiber and a second or auxiliary coating is formed on the main coating. Typically, this coating step is done as part of the fiber manufacturing process to ensure that the coating material is applied before the clean fiber surface is damaged.

유리 광도파관 섬유를 코팅하기 위한 조립체가 미국특허 제4,531,959호에 개시되어 있으며, 관련 부분이 도 1에 도시되어 있다. 상기 코팅 조립체(10)는 가이드 다이(12), 상기 가이드 다이(12) 아래에 배치된 유동 분배 슬리브(14) 및 상기 슬리브(14) 아래의 분립 다이(sizing die)(16)를 포함한다. 상기 코팅 조립체(10)는 지지구조(17)내에 장착된 것으로 보여진다.An assembly for coating glass optical waveguide fibers is disclosed in US Pat. No. 4,531,959, the relevant portion of which is shown in FIG. The coating assembly 10 includes a guide die 12, a flow distribution sleeve 14 disposed below the guide die 12, and a sizing die 16 below the sleeve 14. The coating assembly 10 is shown mounted in the support structure 17.

광도파관 섬유를 제조하기 위해, 인발된 섬유물질이 가이드 다이(12)를 통해 화살표(A) 방향으로 코팅 조립체(10)에 유입된다. 코팅물질은 슬리브(14)의 통공(22)을 통해 코팅 조립체(10)로 전달된다. 상기 코팅물질은 가압되어 도관을 통해 일정한 온도로 화살표(B) 방향으로 전달된다. 하기된 바와 같이, 일반적으로, 코팅물질의 상부 메니스커스(upper meniscus)가 가이드 다이 랜드 영역(land region)(18)내에서 섬유와 코팅물질 사이의 계면에 형성된다. 상기 섬유가 코팅 조립체(10)를 통과할 때, 코팅물질은 가속된다. 상기 코팅물질과 섬유가 사이징 다이(16)로 유입될 때, 코팅물질의 일부가 섬유와 함께 사이징 다이(16)로부터 인출되어, 섬유를 코팅하게 된다. 섬유와 함께 인출되지 않은 코팅물질은 코팅 조립체(10)내에서 재순환된다.To produce the optical waveguide fibers, the drawn fiber material is introduced into the coating assembly 10 in the direction of the arrow A through the guide die 12. The coating material is delivered to the coating assembly 10 through the aperture 22 of the sleeve 14. The coating material is pressurized and delivered in the direction of arrow B at a constant temperature through the conduit. As described below, generally, an upper meniscus of the coating material is formed at the interface between the fiber and the coating material in the guide die land region 18. As the fiber passes through the coating assembly 10, the coating material is accelerated. As the coating material and fibers enter the sizing die 16, a portion of the coating material is withdrawn from the sizing die 16 along with the fibers to coat the fibers. The coating material not drawn out with the fibers is recycled in the coating assembly 10.

각각의 코팅 조립체 구성요소는 코팅된 섬유를 제조하는데 있어서 역할이 있다. 상기 사이징 다이는 섬유에 도포될 코팅의 양을 설정한다. 사이징 다이의 출구를 테이퍼지게 형성함으로써, 상기 사이징 다이는 섬유의 중심을 맞춰 코팅이 집중되도록 하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 미국특허 제 4,246,299호를 참조하라. 코팅 직경을 제어하는 방법이 미국특허 제 5,366,527호에 개시되어 있다. 온도 제어식 사이징 다이(TCSD)에 관한 상기 방법은 사이징 다이 내부에서의 코팅 점도를 변화시키기 위해 사이징 다이의 국소 온도를 변화시키는 방법에 관한 것이다. 코팅 온도를 낮추면 코팅 점도는 커진다. 따라서, 다이의 온도가 낮으면 광섬유에 코팅이 적게 되고, 다이의 온도가 높으면 많이 코팅된다.Each coating assembly component plays a role in making the coated fibers. The sizing die sets the amount of coating to be applied to the fibers. By tapering the outlet of the sizing die, the sizing die functions to center the fiber and concentrate the coating. See, for example, US Pat. No. 4,246,299. A method of controlling the coating diameter is disclosed in US Pat. No. 5,366,527. The method for a temperature controlled sizing die (TCSD) relates to a method of changing the local temperature of the sizing die to change the coating viscosity inside the sizing die. Lowering the coating temperature increases the coating viscosity. Therefore, the lower the temperature of the die, the less the coating on the optical fiber, the higher the temperature of the die is coated a lot.

전술한 사이징 다이를 배치하면, 유동 분배 슬리브는 코팅물질을 사이징 다이와 가이드 다이 사이에서 가압되도록 유지하게 된다. 전술한 바와 같이, 상기 코팅은 일정한 온도로 가압되어 전달된다. 상기 코팅의 유체압력은 메니스커스가 슬리브의 하단이 아닌 가이드 다이 오리피스 부근, 즉 가이드 다이 랜드 영역을 따라 저부에서 형성될 수 있도록 충분히 높아야만 한다.By placing the aforementioned sizing die, the flow distribution sleeve keeps the coating material pressurized between the sizing die and the guide die. As mentioned above, the coating is delivered pressurized to a constant temperature. The fluid pressure of the coating must be high enough so that the meniscus can be formed at the bottom along the guide die land area, but not near the bottom of the sleeve.

상기 가이드 다이는 가압된 코팅 조립체에 대한 캡과 같은 기능을 하며, 코팅이 코팅 조립체의 상부로부터 유출되는 것을 방지한다. 코팅 조립체 내부의 저압 또는 과압으로 인해 가이드 다이의 기능이 상실되면, 소위 "코팅 범람"이 발생하며, 인발공정은 중단되어야 한다. 인발공정의 중단은 기계의 이용도를 낮추고 가용 섬유길이를 저감시키기 때문에 비용이 발생하게 된다.The guide die functions like a cap for the pressurized coating assembly and prevents the coating from leaking out of the top of the coating assembly. If the guide die loses function due to low or overpressure inside the coating assembly, a so-called "coating overflow" occurs and the drawing process must be stopped. Interruption of the drawing process is costly because it reduces the availability of the machine and reduces the available fiber length.

고속 인발에서, 코팅 범람 사고가 발생한다. 코팅 범람의 위험을 최소화하기 위한 종래의 방법은 인발속도를 높이기 위해 가이드 다이를 소형으로 제작하는 것이었다. 예를 들어, 약 20m/sec 또는 그 이상인 섬유 인발공정은 통상적으로 20 mils(508㎛) 또는 그보다 작은 내부 오리피스 직경을 가진 코팅 가이드 다이를 사용하며, 인발속도가 증가될 경우에는 상기 오리피스 직경은 더 작게 제조되어야 한다. 명백하게, 오리피스가 좁으면 좁을수록, 오리피스 벽체와 접촉하게 되는 섬유에 의한 마모 기회는 더 커진다. 따라서, 코팅 가이드 다이의 좁은 오리피스로 인해 발생하는 마모에 대한 섬유의 감수성을 증가시키지 않고는 인발속도를 20m/sec 이상으로 증대시키기는 어렵다. 이와 같은 종래의 방법은 실제에 있어서 꽤 양호하며, 가이드 다이에서의 유체역학의 이론적 이해와 일치한다. 즉, 더 작은 가이드 다이가 더 높은 과압한계를 갖는다.At high speeds, coating flooding accidents occur. Conventional methods for minimizing the risk of coating overflow have been to make the guide die compact in order to increase the drawing speed. For example, a fiber drawing process of about 20 m / sec or more typically uses a coating guide die having an internal orifice diameter of 20 mils (508 μm) or less, with the orifice diameter being greater when the drawing speed is increased. It must be made small. Obviously, the narrower the orifice, the greater the chance of abrasion by the fiber coming into contact with the orifice wall. Therefore, it is difficult to increase the drawing speed to more than 20 m / sec without increasing the susceptibility of the fiber to wear caused by the narrow orifice of the coating guide die. This conventional method is quite good in practice and is consistent with the theoretical understanding of hydrodynamics in the guide die. That is, smaller guide dies have higher overpressure limits.

그러나, 소형 가이드 다이의 사용에 따른 문제점은 섬유가 코팅전 마모에 대해 더 민감하다는 것이다. 가이드 다이 오리피스가 감소할수록 섬유와 가이드 다이사이의 간극은 감소한다. 섬유 진동 및 인발 오정렬은 제조조건하에서 피할 수 없다. 섬유 진동 또는 인발 오정렬에 의해 상기 섬유가 가이드 라인 중심선으로부터 섭동되면, 섬유는 직경이 작은 가이드 다이의 벽체에 대해 더 쉽게 마찰된다. 이러한 마찰은 코팅전 마모라 불리우며, 그 이유는 코팅이 형성되기 전에 발생하기 때문이다.However, a problem with the use of small guide dies is that the fibers are more sensitive to wear before coating. As the guide die orifice decreases, the gap between the fiber and the guide die decreases. Fiber vibration and pull misalignment are unavoidable under manufacturing conditions. If the fiber is perturbed from the guideline centerline by fiber vibration or drawing misalignment, the fiber is more easily rubbed against the walls of the small diameter guide die. This friction is called wear before coating, because it occurs before the coating is formed.

코팅전 마모는 섬유를 심하게 약화시키거나 및/또는 코팅 결함을 일으킬 수 있기 때문에 이롭지 못하다. 약화된 섬유는 인발시, 오프라인 보증시험시, 또는 사용시 더 쉽게 파손된다. 따라서, 더 작은 가이드 다이를 사용하면 고속에서 코팅 범람을 다소 해결할 수 있는 반면, 바람직하지 않은 코팅전 마모 가능성을 증대시킨다.Wear before coating is not beneficial because it can severely weaken the fibers and / or cause coating defects. Weakened fibers are more easily broken during drawing, off-line warranty, or use. Thus, the use of smaller guide dies can somewhat resolve coating overflow at high speeds, while increasing the likelihood of undesirable precoating wear.

전술한 어려움이 전부가 아니며, 종래의 섬유 코팅 조립체 및 섬유 코팅방법의 효과를 저감시키는 많은 어려움중의 일부이다. 또한, 다른 문제점도 존재할 수 있다. 그러나, 전술한 문제점은 종래의 장치 및 방법이 개선되어야 한다고 주장하기에 충분하다.The foregoing difficulties are not exhaustive and are some of the many difficulties that reduce the effectiveness of conventional fiber coating assemblies and fiber coating methods. In addition, other problems may exist. However, the foregoing problem is sufficient to claim that the conventional apparatus and method should be improved.

본 발명은 광도파관 섬유를 코팅하기 위한 신규한 코팅 조립체 및 코팅 범람을 억제하기 위한 그 사용방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 가이드 다이에서의 광도파관 코팅 범람(coating floods)을 억제하는 냉각장치를 포함하는 광섬유 코팅 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a novel coating assembly for coating optical waveguide fibers and a method of use for inhibiting coating flooding. In particular, the present invention relates to an optical fiber coating assembly comprising a chiller to suppress optical waveguide coating flooding in a guide die.

본 명세서의 일부를 구성하는 첨부도면은 전술한 일반적 설명과 하기된 상세한 설명과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.The accompanying drawings, which form a part of this specification, illustrate the preferred embodiments of the present invention together with the foregoing general description and the following detailed description, and serve to explain the principles of the present invention.

도 1은 광도파관 섬유를 코팅하기 위한 종래의 코팅 조립체의 단면도이고,1 is a cross-sectional view of a conventional coating assembly for coating an optical waveguide fiber,

도 2는 본 발명에 따라 광도파관 섬유를 코팅하기 위한 코팅 조립체의 단면도이며,2 is a cross sectional view of a coating assembly for coating an optical waveguide fiber in accordance with the present invention;

도 3a 내지 도 3c는 종래의 코팅 조립체의 가이드 다이 및 슬리브의 단면도로서, 가이드 다이의 가이드 다이 랜드 영역에서 가능한 메니스커스 형상을 나타낸 도면이고,3A-3C are cross-sectional views of the guide die and sleeve of a conventional coating assembly, showing possible meniscus shapes in the guide die land region of the guide die,

도 4는 본 발명에 따라 광도파관 섬유를 코팅하기 위한 코팅 조립체의 제 2 실시예의 단면도이며,4 is a cross-sectional view of a second embodiment of a coating assembly for coating optical waveguide fibers in accordance with the present invention;

도 5는 본 발명에 따라 광도파관 섬유를 코팅하기 위한 코팅 조립체의 제 3 실시예의 단면도이고,5 is a cross sectional view of a third embodiment of a coating assembly for coating optical waveguide fibers in accordance with the present invention;

도 6은 본 발명에 따라 광도파관 섬유를 코팅하기 위한 코팅 조립체의 제 4 실시예의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a fourth embodiment of a coating assembly for coating optical waveguide fibers in accordance with the present invention.

본 발명에 의해 많은 장점을 얻을 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 고속 인발에서 코팅 범람을 최소화하는 섬유 코팅 조립체를 제공한다. 본 발명의 다른 장점은 상기 섬유 코팅 조립체가 고속으로 작동하며 안정적이라는 것이다. 본 발명의 또 다른 장점은 상기 섬유 코팅 조립체가 비교적 큰 직경의 가이드 다이를 채용하여 코팅전 마모 현상을 최소화한다는 것이다.Many advantages can be obtained by the present invention. For example, the present invention provides a fiber coating assembly that minimizes coating overflow at high speed draw. Another advantage of the present invention is that the fiber coating assembly operates at high speed and is stable. Another advantage of the present invention is that the fiber coating assembly employs a relatively large diameter guide die to minimize pre-coating wear.

전술한 장점중 적어도 일부를 구현하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예는 다이 랜드 영역이 구비된 가이드 다이, 가압된 코팅물질을 수용하는 슬리브 및 사이징 다이를 가진 코팅 조립체를 포함한다. 상기 코팅 조립체는 가이드 다이 랜드 영역 부근의 소정 영역에서 가압된 코팅물질의 온도가 낮아지도록 가이드 다이를 냉각시키기 위해 가이드 다이와 기능적으로 연결된 냉각장치를 더 포함한다. 상기 냉각장치는 히트싱크(heat sink)로서 작용한다. 상기 장치는 가압된 코팅물질을 국소적으로 냉각시키며, 고속 인발에서 발생되는 점성열(viscous heating)을 저감시킨다. 그렇지 않고, 조절되지 않은 점성열은 코팅 점도를 낮추고, 코팅 범람의 가능성을 증대시킬 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 코팅 조립체는 가이드 다이 랜드 영역 부근에서 상기 가압된 코팅물질을 비교적 낮은 온도로 유지시키고, 따라서 가이드 다이에서의 코팅 범람의 가능성을 저감시킨다.Preferred embodiments of the present invention for implementing at least some of the aforementioned advantages include a coating die having a die land area, a sleeve for receiving a pressurized coating material, and a coating assembly having a sizing die. The coating assembly further includes a chiller operatively connected with the guide die to cool the guide die such that the temperature of the pressurized coating material is lowered in a predetermined region near the guide die land region. The chiller acts as a heat sink. The device locally cools the pressurized coating material and reduces viscous heating generated at high speed drawing. Otherwise, uncontrolled viscous heat will lower the coating viscosity and increase the likelihood of coating overflow. Thus, the coating assembly according to the present invention maintains the pressurized coating material at a relatively low temperature near the guide die land area, thus reducing the possibility of coating overflow in the guide die.

상기 냉각장치는 가이드 다이의 외벽에 장착될 수 있다. 상기 냉각장치는 상기 외벽의 적어도 일부를 완전히 감쌀 수 있거나, 선택적으로 상기 냉각장치는 가이드 다이를 부분적으로 냉각시키기 위해 상기 외벽을 간헐적으로 감쌀 수 있다. 상기 가이드 다이의 외벽의 하부 1/3이 냉각되는 것이 가장 중요하지만, 상기 냉각장치는 외벽의 전체 길이를 따라 연장될 수 있다.The cooling device may be mounted on an outer wall of the guide die. The chiller may completely wrap at least a portion of the outer wall, or optionally the chiller may intermittently wrap the outer wall to partially cool the guide die. Most importantly, the lower third of the outer wall of the guide die is cooled, but the cooling device can extend along the entire length of the outer wall.

상기 냉각장치는 가이드 다이의 둘레에 장착된 냉각재킷(cooling jacket)과, 상기 냉각재킷에 냉각유체(가스 또는 액체)를 전송하기 위한 유체 도관을 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 냉각장치는 가이드 다이와 열소통하는 열전기 칩(chip)을 포함할 수 있다. 상기 열전기 칩은 가이드 다이로부터 열을 흡수하는 열펌프로서 작용하여, 가이드 다이 부근 영역의 유체를 냉각시킨다.The cooling device includes a cooling jacket mounted around the guide die and a fluid conduit for transferring cooling fluid (gas or liquid) to the cooling jacket. In another embodiment, the cooling device may comprise a thermoelectric chip in thermal communication with the guide die. The thermoelectric chip acts as a heat pump to absorb heat from the guide die, thereby cooling the fluid in the region near the guide die.

본 발명에 따른 광도파관 코팅 조립체에서 코팅 범람을 억제하기 위한 방법은 광도파관 섬유를 가이드 다이 및 가압된 코팅물질을 수용하고 있는 코팅 슬리브로 통과시키는 단계와, 상기 가이드 다이를 90℃ 이하의 온도로 유지하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 가이드 다이는 코팅물질의 유입 온도보다 낮은 소정 온도로 유지될 수 있다. 즉, 코팅 조립체의 코팅 슬리브로 유입될 때의 코팅물질의 온도보다 낮은 소정 온도로 유지될 수 있다. 즉, 상기 가이드 다이는 냉각이 이루어지지 않을 때보다 낮은 온도로 유지된다. 상기 가이드 다이는 당해 가이드 다이에 냉각장치를 장착함으로써 비교적 낮은 온도로 유지될 수 있다. 예를 들면, 냉각재킷이 가이드 다이의 외벽에 장착될 수 있다.A method for suppressing coating overflow in an optical waveguide coating assembly according to the present invention comprises the steps of passing optical waveguide fiber through a coating die containing a guide die and a pressurized coating material, and the guide die at a temperature of 90 ° C. Maintaining. In addition, the guide die may be maintained at a predetermined temperature lower than the inlet temperature of the coating material. That is, it can be maintained at a predetermined temperature lower than the temperature of the coating material when entering the coating sleeve of the coating assembly. That is, the guide die is kept at a lower temperature than when no cooling is achieved. The guide die can be maintained at a relatively low temperature by mounting a cooling device on the guide die. For example, a cooling jacket can be mounted to the outer wall of the guide die.

본 발명의 다른 목적 및 장점이 하기 되어 있으며, 부분적으로 상세한 설명으로부터 또는 본 발명을 실시함으로써 명백해질 것이다. 본 발명의 목적 및 장점은 첨부된 청구범위에 적시된 장치 및 그들의 조합에 의해 실현될 수 있다.Other objects and advantages of the invention are set forth below, and in part will be apparent from the description or by practice of the invention. The objects and advantages of the invention may be realized by the devices and combinations thereof indicated in the appended claims.

이하, 유사한 부품은 유사한 도면번호로 표시한 첨부도면을 참조하면, 도 2에는 본 발명에 따라 광도파관 섬유를 코팅하기 위한 코팅 조립체(30)가 도시되어 있다. 상기 코팅 조립체(30)는 5m/sec 이상, 코팅 범람 현상이 발생할 경우, 예를 들어, 20m/sec 또는 그 이상, 더욱 바람직하게는 25m/sec 또는 그 이상, 가장 바람직하게는 30m/sec 또는 그 이상의 인발속도로 광도파관 섬유를 코팅하기에 특히 적당하다. 상기 코팅 조립체는 가이드 다이(32), 코팅물질(37)이 통과하는 통로인 통공(36)을 가진 유동 분배 슬리브(34) 및 사이징 다이(38)를 포함한다. 본 발명에 따른 코팅 조립체에는 자외선 경화성 물질, 열경화성 물질 및 열가소성 중합물질과 같은 다양한 코팅물질이 사용하기 적당하다. 상기 코팅물질은 일정한 온도, 즉 유입온도로 가압되어 통공(36)을 통해 전달된다. 코팅물질을 가압된 상태로 유지함으로써, 다이 조립체 내부의 코팅물질의 레벨이 전체 섬유 제조공정에 걸쳐서 대체로 동일한 수준으로 유지될 수 있도록 한다.Referring now to the accompanying drawings, in which like parts are represented by like reference numerals, FIG. 2 shows a coating assembly 30 for coating optical waveguide fibers in accordance with the present invention. The coating assembly 30 is 5 m / sec or more, when coating overflow occurs, for example, 20 m / sec or more, more preferably 25 m / sec or more, most preferably 30 m / sec or more It is particularly suitable for coating optical waveguide fibers at drawing rates above. The coating assembly includes a guide die 32, a flow distribution sleeve 34 with a through hole 36, which is a passage through which the coating material 37 passes, and a sizing die 38. The coating assembly according to the present invention is suitable for use with various coating materials such as UV curable materials, thermosets and thermoplastic polymers. The coating material is pressurized to a constant temperature, that is, the inlet temperature is delivered through the through hole (36). By keeping the coating material pressurized, the level of coating material inside the die assembly can be maintained at substantially the same level throughout the entire fiber manufacturing process.

또한, 상기 코팅 조립체(30)는 가이드 다이(32) 부근 영역에서 가압된 코팅물질(37)의 온도가 낮아지도록 가이드 다이(32), 특히 가이드 다이 랜드 영역(48)을 냉각시키기 위해 상기 가이드 다이(32)에 기능적으로 연결된 냉각장치(40)를 포함한다. 도 2에서, 상기 냉각장치(40)는 가이드 다이(32)의 외벽(42)에 장착되어 이를 감싼다. 상기 냉각장치(40)는 가이드 다이(32)를 냉각시키는 국소적 히트싱크 역할을 한다. 하기된 바와 같이, 가이드 다이(32)를 국소적으로 냉각시킴으로써, 고속 인발에서 코팅 범람을 억제할 수 있다.In addition, the coating assembly 30 is adapted to cool the guide die 32, in particular the guide die land region 48, to lower the temperature of the pressurized coating material 37 in the region near the guide die 32. And a chiller 40 functionally connected to 32. In FIG. 2, the cooling device 40 is mounted on and encloses the outer wall 42 of the guide die 32. The cooling device 40 serves as a local heat sink to cool the guide die 32. As described below, by locally cooling the guide die 32, coating overflow at high speed drawing can be suppressed.

미코팅 섬유(44)(또는 1차 코팅만 된 섬유)가 가이드 다이(32)를 통해 유입될 때, 코팅물질의 상부 메니스커스(46)가 섬유(44)와 코팅물질(37) 사이의 계면에 형성된다. 상기 상부 메니스커스(46)는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 가이드 다이 랜드 영역(48)에서 3가지 형태를 갖는 것으로 추정할 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 메니스커스(46a)는 가이드 다이 랜드 영역의 코너에서 오목한 형태가 될 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 메니스커스(46b)는 가이드 다이 랜드 영역 내부에서 부유하는 형태가 될 수 있다. 마지막으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 메니스커스(46c)는 가이드 다이 랜드 영역의 상부 근처 또는 심지어 그 이상 상승할 수 있다. 마지막 형태는 코팅 범람 현상을 나타내며, 가이드 다이를 내려다보는 관찰자는 상기 상부 메니스커스를 볼 수 있게 된다.When the uncoated fiber 44 (or primary coated only fiber) is introduced through the guide die 32, the upper meniscus 46 of the coating material is formed between the fiber 44 and the coating material 37. It is formed at the interface. The upper meniscus 46 may be assumed to have three shapes in the guide die land region 48 as shown in FIGS. 3A to 3C. As shown in FIG. 3A, the meniscus 46a may be concave at the corner of the guide die land region. As shown in FIG. 3B, the meniscus 46b may be floating within the guide die land region. Finally, as shown in FIG. 3C, the meniscus 46c may rise near or even above the top of the guide die land region. The last form represents the coating overflow phenomenon, and the viewer looking down the guide die can see the upper meniscus.

섬유인발속도를 증가시킴으로써, 광도파관 섬유는 더 경제적으로 제조될 수 있다. 그러나, 예를 들어, 20m/sec 또는 그 이상, 더욱 바람직하게는 25m/sec 또는 그 이상, 가장 바람직하게는 30m/sec 또는 그 이상의 고속 인발에서, 인발공정은 더욱 도전적이 되며, 코팅 범람의 가능성은 증가한다.By increasing the fiber drawing speed, optical waveguide fibers can be made more economically. However, for example at high speed drawing of 20 m / sec or more, more preferably 25 m / sec or more, most preferably 30 m / sec or more, the drawing process becomes more challenging and the possibility of coating overflow Increases.

코팅 조립체는 안정적인 작동을 위한 윈도우(window)를 갖는다. 상기 윈도우의 상한은 코팅 범람없이 주어진 속도에서 코팅 조립체가 지지할 수 있는 최대압력을 나타낸다. 그 한도는 때때로 "과압 한도"로 불리운다. 이 한도가 초과되면, 상기 상부 메니스커스는 증대되며, 즉, 코팅물질이 가이드 다이 랜드 영역에서 상승하며, 코팅물질은 가이드 다이를 통해 코팅 조립체의 상부로부터 누출될 수 있다. 이러한 현상이 도 3c에 도시되어 있다.The coating assembly has a window for stable operation. The upper limit of the window represents the maximum pressure the coating assembly can support at a given rate without coating overflow. That limit is sometimes called the "overpressure limit". If this limit is exceeded, the upper meniscus is augmented, ie the coating material rises in the guide die land area, and the coating material may leak from the top of the coating assembly through the guide die. This phenomenon is illustrated in Figure 3c.

실험 데이터는 5m/sec를 초과하는 인발속도, 예를 들면 20m/sec 또는 그 이상, 더욱 바람직하게는 25m/sec 또는 그 이상, 가장 바람직하게는 30m/sec 또는 그 이상의 고속 코팅에서 과압한도가 감소되는 것으로 나타난다. 이러한 고속 인발에 있어서, 실험 데이터와 과압한도를 예측하는데 사용된 모델 사이에 상관관계가 부족하다. 상기 모델은 고속 인발에서 발생하는 현상을 명확하게 고려하지 않았다. 이러한 차이를 설명하기 위한 가설은, 인발속도가 증가할수록, 가이드 다이 랜드 영역에서의 코팅의 점도는 코팅의 유입온도, 즉 약 50℃에 해당하는 정상치 이하로 감소한다는 것이다. 2가지 현상, 즉 층밀림 얇아지기(shear thinning)와 점성 가열이 코팅 점도의 국소적 감소를 쉽게 일으킨다.Experimental data show that the overpressure limit is reduced at high speed coatings in excess of 5 m / sec, for example 20 m / sec or more, more preferably 25 m / sec or more, most preferably 30 m / sec or more. Appears to be. For this high speed draw, there is a lack of correlation between the experimental data and the model used to predict the overpressure limit. The model did not explicitly take into account the phenomenon occurring at high speed draw. The hypothesis to explain this difference is that as the draw rate increases, the viscosity of the coating in the guide die land region decreases below the normal value corresponding to the inlet temperature of the coating, ie about 50 ° C. Two phenomena, shear thinning and viscous heating, readily cause a local decrease in coating viscosity.

층밀림 얇아지기는 중합체와 같은 비뉴턴 유체에서 흔히 나타나는 현상이다. 유체가 큰 전단속도를 받게 되면, 유체의 분자는 유체의 점도가 영점전단에서의 값 이하로 떨어지도록 정렬된다.Lamination thinning is a common phenomenon in non-Newtonian fluids such as polymers. When the fluid is subjected to a large shear rate, the molecules of the fluid are aligned such that the viscosity of the fluid falls below the value at zero shear.

점성 가열은 뉴턴유체 및 비뉴턴 유체에서 공히 나타나는 현상이다. 유체가 큰 전단속도를 받게 되면, 유체 분자간의 마찰은 열을 발생시킨다. 이러한 발열은 유체의 온도를 국소적으로 증가시킨다. 광도파관 섬유의 경우에서, 코팅물질을 통과하는 섬유의 속도로 인해 전단응력이 발생한다. 이러한 전단응력은 열을 발생시키고 코팅물질의 온도를 상승시킨다. 코팅물질의 온도증가는 그 점도를 감소시킨다. 상당량의 점성 가열이 가이드 다이 랜드에서 발생하며; 이 점성 가열은 코팅의 유입 온도보다 높은 국소 코팅 온도를 야기할 수 있다. 온도의 증가는 가이드 다이 랜드 영역에서의 코팅 점도를 크게 감소시킨다. 따라서, 본 출원의 발명자들은 점성 가열이 고속 인발에서 과압한도를 감소시키는 주요 현상이라고 판단하였다.Viscous heating is a phenomenon in both Newtonian and non-Newtonian fluids. When a fluid is subjected to a large shear rate, friction between the fluid molecules generates heat. This exotherm locally increases the temperature of the fluid. In the case of optical waveguide fibers, shear stresses occur due to the speed of the fibers passing through the coating material. This shear stress generates heat and raises the temperature of the coating material. Increasing the temperature of the coating material decreases its viscosity. A significant amount of viscous heating takes place in the guide die lands; This viscous heating can result in a local coating temperature higher than the inlet temperature of the coating. Increasing the temperature significantly reduces the coating viscosity in the guide die land region. Therefore, the inventors of the present application determined that viscous heating is the main phenomenon of reducing the overpressure limit at high speed drawing.

따라서, 상기 냉각장치(40)는 가이드 다이 벽체(42)를 통해 열을 전도시켜 제거함으로써, 가이드 다이 랜드 영역(48)의 온도를 관리하고 낮춘다. 다시 도 2를 참조하면, 가이드 다이 벽체(42)로부터의 열추출은 냉각재킷 형태의 냉각장치(40)를 통해 이루어진다. 가이드 다이 랜드 영역을 국소적으로 냉각시킴으로써, 점성 가열에 의해 발생된 코팅 온도 상승은 저감된다. 코팅 온도를 낮추면 코팅 점도는 커진다. 높은 코팅 점도는 코팅 조립체의 과압한도를 증대시켜, 코팅 조립체가 범람에 덜 민감하도록 만든다.Thus, the cooling device 40 manages and lowers the temperature of the guide die land region 48 by conducting heat away through the guide die wall 42. Referring again to FIG. 2, heat extraction from the guide die wall 42 is via a cooling device 40 in the form of a cooling jacket. By locally cooling the guide die land region, the increase in coating temperature caused by viscous heating is reduced. Lowering the coating temperature increases the coating viscosity. High coating viscosity increases the overpressure limit of the coating assembly, making the coating assembly less susceptible to flooding.

도 2에 도시된 냉각재킷(40)은 가이드 다이(32)의 외벽(42)을 주위에 배치되어 이를 완전히 감싼다. 상기 가이드 다이는 열을 발산시키기 때문에, 외벽(42)의 온도제어는 가이드 다이 랜드 영역(48)을 포함하여 내벽의 온도를 변화시키게 된다. 따라서, 상기 냉각재킷(40)은 외벽(42)의 온도를 낮춤으로써, 내벽의 온도를 낮출 수 있다.The cooling jacket 40 shown in FIG. 2 is disposed around and completely surrounds the outer wall 42 of the guide die 32. Since the guide die dissipates heat, the temperature control of the outer wall 42 changes the temperature of the inner wall, including the guide die land region 48. Therefore, the cooling jacket 40 can lower the temperature of the inner wall by lowering the temperature of the outer wall 42.

상기 냉각재킷(40)은 당해 냉각재킷에 부착된 유체 도관(50)을 포함하며, 이를 냉헬륨 또는 냉수와 같은 냉각유체(가스 또는 액체)가 통과함으로써 냉각재킷(40)의 온도를 최적의 냉각온도로 유지하게 된다. 유체는 입구 도관을 통해 냉각재킷(40)속으로 유입된 다음, 화살표(C) 방향으로 출구 도관을 빠져나간다. 상기 냉각유체의 최적온도는 냉각재킷(40)의 온도를 변화시키기 위해 변화될 수 있다. 일단 결정되면, 상기 냉각재킷(40)의 최적온도는 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 상기 최적온도는 실험 또는 수학적 모델링에 의해 결정된다.The cooling jacket 40 includes a fluid conduit 50 attached to the cooling jacket, through which a cooling fluid (gas or liquid) such as cold helium or cold water passes to optimally cool the temperature of the cooling jacket 40. Keep at temperature. Fluid enters the cooling jacket 40 through the inlet conduit and then exits the outlet conduit in the direction of arrow (C). The optimum temperature of the cooling fluid may be changed to change the temperature of the cooling jacket 40. Once determined, the optimum temperature of the cooling jacket 40 is preferably kept constant. The optimum temperature is determined by experimental or mathematical modeling.

상기 코팅 조립체(30)는 사이징 다이(38) 근처, 바람직하게는 사이징 다이(38)의 저부에 장착된 온도제어부재(49)를 더 포함할 수 있다. 미국특허 제 5,366,527호 에 개시된 바와 같이, 상기 온도제어부재(49)는 섬유가 사이징 다이를 통해 인발될 때 섬유의 코팅 직경을 제어한다.The coating assembly 30 may further comprise a temperature control member 49 mounted near the sizing die 38, preferably at the bottom of the sizing die 38. As disclosed in US Pat. No. 5,366,527, the temperature control member 49 controls the coating diameter of the fiber as it is drawn through the sizing die.

상기 냉각재킷(40)이 동일한 냉각효과를 얻을 수 있는 선택적인 방법으로 설계될 수 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 냉각재킷은 가이드 다이 외벽(42) 길이의 단지 일부만을 따라 연장되도록 설계될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 냉각재킷(40)은 가이드 다이 외벽(42)의 저부만을 따라 연장된다. 상기 냉각재킷은 예를 들어, 적어도 외벽의 하부 1/3에 해당하는 도 2의 길이만큼 길게 연장되는 것이 바람직하다. 이 길이는 랜드 영역(48)의 길이와 유사하며, 여기에서는 가이드 다이의 내경이 대체로 일정한 영역으로 한정된다. 이러한 실시예에서, 냉각은 가이드 다이의 가장 중요한 영역으로 국소화되며, 정상의 조건하에서, 코팅물질은 이 낮은 가이드 다이 랜드 영역내에 존재한다. 그러나, 가이드 다이 전체에서 열발산이 일어나기 때문에, 열은 가이드 다이의 상부를 포함하여 모든 영역으로부터 흡수될 것이다.It will be appreciated by those skilled in the art that the cooling jacket 40 can be designed in an alternative way to achieve the same cooling effect. For example, the cooling jacket may be designed to extend along only a portion of the guide die outer wall 42 length. In one embodiment, the cooling jacket 40 extends only along the bottom of the guide die outer wall 42. The cooling jacket preferably extends at least as long as the length of FIG. 2, which corresponds to at least the bottom third of the outer wall. This length is similar to the length of the land area 48, where the inner diameter of the guide die is limited to a generally constant area. In this embodiment, cooling is localized to the most important area of the guide die, and under normal conditions, the coating material is present in this low guide die land area. However, because heat dissipation occurs throughout the guide die, heat will be absorbed from all regions, including the top of the guide die.

다른 실시예에서, 상기 냉각장치는 가이드 다이의 외벽을 간헐적으로 감쌀 수 있다. 즉, 상기 냉각장치는 가이드 다이의 외벽을 "감싸지"않는 대신, 가이드 다이를 부분적으로 냉각시키기 위해 소정 지점에서 가이드 다이와 열소통한다. 가이드 다이 전체에서 열이 발산되기 때문에, 가이드 다이 외벽의 소정 지점만을 냉각시켜도 여러면에서 만족스러울 수 있다.In another embodiment, the cooling device may intermittently wrap the outer wall of the guide die. That is, the cooling device does not "wrap" the outer wall of the guide die, but instead heats the guide die at a given point to partially cool the guide die. Since heat is emitted from the entire guide die, cooling only a predetermined point of the guide die outer wall may be satisfactory in many respects.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에서, 상기 냉각재킷(40)은 가이드 다이에 장착된 센서(54)로부터 취합된 신호에 기초하여 최적온도를 결정하는 외부 제어시스템(52)에 의해 제어될 수 있다. 상기 센서(54)는 가이드 다이 랜드 영역(48)에서 점성 가열을 나타내는 정보를 점검한다. 예를 들어, 상기 센서(54)는 가이드 다이 랜드 영역에서 내벽의 가이드 다이 온도를 점검할 수 있거나, 가이드 다이 랜드 영역에서 상부 메니스커스의 높이를 점검할 수 있다. 상기 제어시스템(52)은 당해 제어시스템(52)으로부터 발생된 데이터에 응답하여 냉각유체(가스 또는 액체)의 온도를 제어하는 온도제어시스템(56)과 통신한다. 상기 냉각유체 온도는 최적의 작동상태를 유지하기 위해 가이드 다이 랜드 영역에서 감지된 조건에 따라 변화된다. 본 실시예는 실험에 의해 가이드 다이 내벽 온도 및 상부 메니스커스 높이와 같이 감지된 일련의 변수 데이터가 최적 온도에 해당하는 것으로 나타난 경우 사용될 수 있다.As shown in FIG. 4, in a second embodiment of the present invention, the cooling jacket 40 determines an optimum temperature based on a signal collected from a sensor 54 mounted on a guide die. Can be controlled by The sensor 54 checks the information indicative of viscous heating in the guide die land region 48. For example, the sensor 54 may check the guide die temperature of the inner wall in the guide die land area, or check the height of the upper meniscus in the guide die land area. The control system 52 communicates with a temperature control system 56 that controls the temperature of the cooling fluid (gas or liquid) in response to the data generated from the control system 52. The cooling fluid temperature is changed depending on the detected conditions in the guide die land area to maintain an optimal operating state. This embodiment can be used when the experiment shows that a set of variable data, such as guide die inner wall temperature and upper meniscus height, correspond to the optimum temperature.

본 발명의 제 3 실시예가 도 5에 도시되어 있다. 가이드 다이(60)가 유동 분배 슬리브(62) 위에 배치되며, 전술한 실시예에서와 같이, 코팅물질(64)이 코팅 조립체로 유입되는 입구 기능을 한다. 상기 유동 분배 슬리브(62) 아래에는 사이징 다이(66)가 배치된다. 본 실시예에서, 상기 가이드 다이(60)는 대체로 평평한 상면을 갖는다. 상기 가이드 다이(60)의 상면에는 열전기 칩(68)이 배치되며, 가이드 다이(60)와 열소통한다.A third embodiment of the invention is shown in FIG. A guide die 60 is disposed above the flow distribution sleeve 62 and functions as an inlet through which the coating material 64 enters the coating assembly, as in the embodiment described above. A sizing die 66 is disposed below the flow distribution sleeve 62. In this embodiment, the guide die 60 has a generally flat top surface. A thermoelectric chip 68 is disposed on the upper surface of the guide die 60, and is in thermal communication with the guide die 60.

상기 열전기 칩(68)은 가이드 다이(60)를 냉각시키기 위한 열펌프로서 작동하는 펠티어 효과(Peltier effect)를 취한다. 펠티어 효과에 대한 자세한 사항은, 예를 들어, 1992년 물리 화학 고체학, 제 53권, 제8호, 121 내지 129페이지의 카이라트 등의 "T.H.M.방법으로 성장된 (BixSb1-x)2Te2단결정 고용체의 열전기 특성"을 참조하라. 열펌프로서, 상기 열전기 칩(68)은 칩(68)의 상부로부터 열을 제거하기 위한 열저장소가 필요하다. 상기 저장소(미도시)는 칩(68)과 열소통하는 히트싱크로 이루어질 수 있다. 상기 히트싱크의 온도는 예를 들어, 재순환하는 수조(水曹) 또는 액체조(液體曹)에 의해 일정한 수준으로 유지된다. 상기 가이드 다이(60)를 냉각시키기 위해, 상기 히트싱크는 열전기 칩(60)의 상면으로부터 열을 제거한다. 또한, 상기 히트싱크는 가이드 다이(60)의 상면으로부터 열을 제거하여 가이드 다이 랜드 영역으로부터 열을 제거함으로써, 가이드 다이 랜드 영역내의 코팅물질의 온도를 저감시킨다. 코팅물질의 냉각에 의해 점성 가열이 저감되고, 코팅 점도가 증대되며, 과압한도가 증대됨에 따라, 코팅 범람의 가능성이 감소된다. 상기 가이드 다이(60)의 온도를 제어하기 위해, 상기 열전기 칩(68)에 대한 극성 및 전압수준은 조절될 수 있다.The thermoelectric chip 68 has a Peltier effect that acts as a heat pump to cool the guide die 60. Details on the Peltier effect are described, for example, in the Physical and Chemical Solidification of 1992, Vol. 53, No. 8, Kairat et al., Pages 121-129 (Bi x Sb 1-x ). Thermoelectric properties of 2 Te 2 single crystal solid solution ”. As a heat pump, the thermoelectric chip 68 needs a heat reservoir to remove heat from the top of the chip 68. The reservoir (not shown) may consist of a heat sink in thermal communication with the chip 68. The temperature of the heat sink is maintained at a constant level, for example, by a recirculating water bath or a liquid bath. To cool the guide die 60, the heat sink removes heat from the top surface of the thermoelectric chip 60. In addition, the heat sink removes heat from the upper surface of the guide die 60 to remove heat from the guide die land region, thereby reducing the temperature of the coating material in the guide die land region. As the coating material is cooled, the viscous heating is reduced, the coating viscosity is increased, and the overpressure limit is increased, thereby reducing the likelihood of coating overflow. In order to control the temperature of the guide die 60, the polarity and voltage levels for the thermoelectric chip 68 can be adjusted.

도 6은 본 발명의 제 4 실시예를 도시한 것이다. 도 5의 실시예와 유사하게, 가이드 다이(70)가 유동 분배 슬리브(72) 위에 배치되며, 코팅물질(74)이 코팅 조립체로 유입되는 입구 기능을 한다. 상기 유동 분배 슬리브(72) 아래에는 사이징 다이(76)가 배치된다. 제 4 실시예에서, 상기 가이드 다이(70)는 경사진 상면을 갖는다. 상기 가이드 다이(70)의 경사진 상면에는 열전기 칩(78)이 배치되며, 가이드 다이(70)와 열소통한다. 상기 열전기 칩(78)은 도 5의 열전기 칩(68)고 같은 방식으로 작동한다.6 shows a fourth embodiment of the present invention. Similar to the embodiment of FIG. 5, a guide die 70 is disposed above the flow distribution sleeve 72 and functions as an inlet through which coating material 74 enters the coating assembly. A sizing die 76 is disposed below the flow distribution sleeve 72. In the fourth embodiment, the guide die 70 has an inclined top surface. A thermoelectric chip 78 is disposed on the inclined top surface of the guide die 70, and is in thermal communication with the guide die 70. The thermoelectric chip 78 operates in the same manner as the thermoelectric chip 68 of FIG. 5.

또한, 도 6의 코팅 조립체는 가이드 다이 랜드 영역(82)에서 가이드 다이(70)의 내면에 배치된 열전쌍 장치(80)를 포함한다. 상기 열전쌍 장치(80)는 랜드 영역(82)의 온도를 측정한다. 측정된 온도는 가이드 다이(70)를 적절하게 냉각시키기 위해 열전기 칩(78)의 제어 기능에 이용된다.The coating assembly of FIG. 6 also includes a thermocouple device 80 disposed on the inner surface of the guide die 70 in the guide die land region 82. The thermocouple device 80 measures the temperature of the land region 82. The measured temperature is used to control the thermoelectric chip 78 to adequately cool the guide die 70.

상기 열전쌍 장치(80)는 가이드 다이(70)를 관통한 열전쌍 진입공(84)의 내부에 배치된다. 열전쌍 장치(80)의 2개의 리드(86a)(86b)는 상기 진입공(84)을 통해 가이드 다이(70) 외부로까지 연장됨으로써, 온도를 측정할 수 있다. 측정된 온도는 상기 열전기 칩(78)에 전기적으로 연결된 제어기(미도시)로 전송될 수 있다. 그 후, 상기 제어기는 열전기 칩(78)의 온도를 제어하기 위해 당해 칩에 제공되는 전압 또는 전류를 조절할 수 있다. 바람직하게, 상기 열전쌍 진입공(84)은 에폭시 물질로 충전된다.The thermocouple device 80 is disposed inside the thermocouple entry hole 84 passing through the guide die 70. The two leads 86a and 86b of the thermocouple device 80 extend out of the guide die 70 through the entry hole 84 to measure the temperature. The measured temperature may be transmitted to a controller (not shown) electrically connected to the thermoelectric chip 78. The controller can then adjust the voltage or current provided to the chip to control the temperature of the thermoelectric chip 78. Preferably, the thermocouple entry hole 84 is filled with an epoxy material.

상기 코팅 조립체는 나섬유(裸纖維) 또는, 복합 코팅이 형성되도록 이미 반코팅된 섬유에 코팅층을 더 제공하기 위해 사용될 수 있다.The coating assembly may be used to further provide a coating layer on bare fibers or on fibers that are already semi-coated such that a composite coating is formed.

본 발명에 따른 광도파관 코팅 조립체에서 코팅 범람을 억제하기 위한 방법은 가이드 다이 및 가압된 코팅물질이 수용되어 있는 코팅 슬리브에 광도파관 섬유를 통과시키는 단계; 및 상기 가이드 다이의 온도를 바람직하게는 90℃ 이하, 더욱 바람직하게는 75℃ 이하, 가장 바람직하게는 60℃ 이하로 유지하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 가이드 다이는 코팅물질의 유입온도 이하, 즉 50℃ 이하로 유지될 수 있다.A method for suppressing coating overflow in an optical waveguide coating assembly according to the present invention comprises the steps of passing optical waveguide fibers through a coating die containing a guide die and a pressurized coating material; And maintaining the temperature of the guide die preferably at 90 ° C. or lower, more preferably at 75 ° C. or lower, most preferably at 60 ° C. or lower. In addition, the guide die may be maintained below the inlet temperature of the coating material, that is, below 50 ℃.

본 발명의 모든 바람직한 특징을 열거하지 않고, 본 발명은 고속 인발에서 기능할 수 있으며, 가이드 다이의 오리피스를 줄이지 않고도 코팅 범람의 문제점을 해결한 코팅 조립체를 제공한다.Without enumerating all the desirable features of the present invention, the present invention provides a coating assembly that can function at high speed drawing and solves the problem of coating overflow without reducing the orifice of the guide die.

본 발명에 앞서, 작은 오리피스를 가진 가이드 다이가 고속 인발에 사용되었다. 섬유 제조업자들은 고속 인발에서 발생하는 유체 동역학 현상 때문에 소형 오리피스 가이드 다이에 의존했다. 인발속도가 증가할 때, 점성 가열이 발생한다. 상기 점성 가열은 가이드 다이 랜드 영역에서 코팅 점도를 저감시킨다. 낮은 코팅 점도는 과압 한도를 저하시키고, 따라서 코팅 범람을 야기할 수 있다. 오리피스가 더 작은 가이드 다이는 과압 한도를 증가시켜 코팅 범람을 치유한다.Prior to the present invention, a guide die with a small orifice was used for high speed drawing. Textile manufacturers have relied on small orifice guide dies because of the hydrodynamic phenomena that occur at high speed draws. When the drawing speed is increased, viscous heating occurs. The viscous heating reduces the coating viscosity in the guide die land region. Low coating viscosities lower the overpressure limit and thus can cause coating overflow. Guide dies with smaller orifices increase the overpressure limit to heal the coating overflow.

과거에는 최소 오리피스 직경이 약 20 mils(508㎛) 또는 그 이하인 가이드 다이가 약 20m/sec 또는 그 이상의 인발속도용으로 사용되었다. 일반적으로, 상기 오리피스 직경은 인발속도가 증가할수록 감소해야 한다. 예를 들면, 본 발명 이전에, 인발속도가 25m/sec 또는 그 이상인 공정에서, 섬유를 성공적으로 코팅하기 위해서는 내경이 13 mils(330.2㎛) 정도로 작은 가이드 다이가 사용되어야만 했다. 오리피스가 작은 가이드 다이의 부작용은 코팅전 마모의 위험 증가이다.In the past, guide dies with a minimum orifice diameter of about 20 mils (508 μm) or less have been used for drawing speeds of about 20 m / sec or more. In general, the orifice diameter should decrease as the drawing speed increases. For example, prior to the present invention, in processes with a draw rate of 25 m / sec or higher, a guide die with an internal diameter as small as 13 mils (330.2 μm) had to be used to successfully coat the fibers. A side effect of guide dies with small orifices is an increased risk of wear before coating.

그러나, 본 발명의 냉각된 가이드 다이 조립체를 이용함으로써, 15 mils(381㎛) 이상, 더욱 바람직하게는 20 mils(508㎛) 또는 그 이상의 최소 오리피스 직경을 가진 가이드 다이에서 25m/sec, 심지어는 30m/sec 이상의 속도를 얻을 수 있다. 본 발명의 코팅 조립체의 냉각장치는 코팅물질을 국소적으로 냉각시키고, 고속 인발에서 발생하는 점성 가열을 저감시킨다. 가이드 다이 랜드 영역 내부의 코팅물질의 온도를 저하시킴으로써, 과압한도를 증대시키고 코팅 범람의 가능성을 저하시킨다. 따라서, 본 발명은 고속 인발에서 비교적 큰 직경의 가이드 다이를 사용할 수 있도록 하고, 코팅전 마모의 위험을 제거한다.However, by using the cooled guide die assembly of the present invention, 25 m / sec, even 30 m in a guide die having a minimum orifice diameter of at least 15 mils (381 μm), more preferably 20 mils (508 μm) or more A speed of / sec or more can be obtained. The chiller of the coating assembly of the present invention locally cools the coating material and reduces the viscous heating occurring at high speed drawing. By lowering the temperature of the coating material within the guide die land region, the overpressure limit is increased and the possibility of coating overflow is reduced. Thus, the present invention enables the use of relatively large diameter guide dies at high speed draws and eliminates the risk of precoating wear.

추가적인 변경과 변형이 당업자에게는 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 본 출원서에서 개시한 바에 한정되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구범위에 한정된 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않는 다양한 변형이 이루어질 수 있다.Additional changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to what is disclosed in this application. Accordingly, various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims (20)

가이드 다이;Guide die; 가압된 코팅물질을 수용하기 위한 슬리브;A sleeve for receiving the pressurized coating material; 사이징 다이; 및Sizing dies; And 상기 가이드 다이를 냉각시키기 위해 가이드 다이와 기능적으로 연결된 냉각장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관 섬유 코팅 조립체.And a cooling device functionally connected with the guide die to cool the guide die. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드 다이는 외벽을 포함하고, 상기 냉각장치는 그 외벽에 장착되는 것을 특징으로 하는 광도파관 섬유 코팅 조립체.The optical waveguide fiber coating assembly of claim 1 wherein the guide die comprises an outer wall and the cooling device is mounted to the outer wall. 제 2 항에 있어서, 상기 냉각장치는 가이드 다이의 외벽의 적어도 일부를 완전히 감싸는 것을 특징으로 하는 광도파관 섬유 코팅 조립체.3. An optical waveguide fiber coating assembly according to claim 2, wherein the cooling device completely surrounds at least a portion of the outer wall of the guide die. 제 3 항에 있어서, 상기 냉각장치는 가이드 다이의 외벽의 전체 길이를 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 광도파관 섬유 코팅 조립체.4. The optical waveguide fiber coating assembly of claim 3 wherein the chiller extends along the entire length of the outer wall of the guide die. 제 2 항에 있어서, 상기 냉각장치는 가이드 다이를 점냉각시키기 위해 상기 외벽을 간헐적으로 감싸는 것을 특징으로 하는 광도파관 섬유 코팅 조립체.3. The optical waveguide fiber coating assembly of claim 2 wherein the chiller intermittently surrounds the outer wall to point cool the guide die. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각장치는 가이드 다이 주변에 장착된 냉각재킷과, 상기 냉각재킷에 냉각유체를 전송하는 유체 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관 섬유 코팅 조립체.The optical waveguide fiber coating assembly of claim 1 wherein the cooling device includes a cooling jacket mounted around a guide die and a fluid conduit for transferring cooling fluid to the cooling jacket. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각장치는 가이드 다이와 열소통하는 열전기 칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관 섬유 코팅 조립체.The optical waveguide fiber coating assembly of claim 1 wherein the cooling device comprises a thermoelectric chip in thermal communication with a guide die. 제 7 항에 있어서, 상기 조립체는 가이드 다이에 장착되어 가이드 다이 내부에서의 코팅물질 높이 및 가이드 다이 온도중 적어도 하나를 측정하기 위한 센서와, 상기 센서 및 열전기 칩과 전기적으로 소통하는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관 섬유 코팅 조립체.8. The assembly of claim 7, wherein the assembly further comprises a sensor mounted to the guide die to measure at least one of coating material height and guide die temperature within the guide die, and a controller in electrical communication with the sensor and the thermoelectric chip. An optical waveguide fiber coating assembly, characterized in that. 제 8 항에 있어서, 상기 센서는 열전쌍 장치인 것을 특징으로 하는 광도파관 섬유 코팅 조립체.The optical waveguide fiber coating assembly of claim 8 wherein the sensor is a thermocouple device. 가이드 다이 및 가압된 코팅물질이 수용되어 있는 코팅 슬리브에 광도파관 섬유를 통과시키는 단계; 및Passing the optical waveguide fibers through a coating sleeve containing a guide die and a pressurized coating material; And 상기 가이드 다이의 온도를 90℃ 이하로 유지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관 코팅 조립체에서 코팅 범람을 억제하기 위한 방법.Maintaining the temperature of the guide die below 90 ° C .; 제 10 항에 있어서, 상기 가이드 다이는 75℃ 이하로 유지되는 것을 특징으로 하는 광도파관 코팅 조립체에서 코팅 범람을 억제하기 위한 방법.The method of claim 10, wherein the guide die is maintained at or below 75 ° C. 12. 제 10 항에 있어서, 상기 가이드 다이는 60℃ 이하로 유지되는 것을 특징으로 하는 광도파관 코팅 조립체에서 코팅 범람을 억제하기 위한 방법.The method of claim 10, wherein the guide die is maintained at or below 60 ° C. 12. 제 10 항에 있어서, 상기 가이드 다이는 가압된 코팅물질의 유입 온도 이하로 유지되는 것을 특징으로 하는 광도파관 코팅 조립체에서 코팅 범람을 억제하기 위한 방법.11. The method of claim 10, wherein the guide die is maintained below the inlet temperature of the pressurized coating material. 제 13 항에 있어서, 상기 유입 온도는 약 50℃인 것을 특징으로 하는 광도파관 코팅 조립체에서 코팅 범람을 억제하기 위한 방법.The method of claim 13, wherein the inlet temperature is about 50 ° C. 15. 제 10 항에 있어서, 상기 유지단계는 가이드 다이를 냉각시키기 위해 냉각장치를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관 코팅 조립체에서 코팅 범람을 억제하기 위한 방법.11. The method of claim 10, wherein the maintaining step includes using a chiller to cool the guide die. 제 15 항에 있어서, 상기 이용단계에서의 냉각장치는 가이드 다이의 외벽에 장착된 냉각재킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관 코팅 조립체에서 코팅 범람을 억제하기 위한 방법.16. The method of claim 15, wherein the cooling device in said using step comprises a cooling jacket mounted to an outer wall of the guide die. 가압된 코팅물질이 수용되어 있는 가이드 다이에 광도파관 섬유를 25m/sec 또는 그 이상의 속도로 통과시키는 단계; 및Passing the optical waveguide fiber at a speed of 25 m / sec or more through a guide die containing a pressurized coating material; And 상기 통과단계시, 섬유가 완전히 코팅될 수 있도록 하는 온도로 상기 가이드 다이를 유지하는 단계;를 포함하되, 상기 가이드 다이는 15 mils 또는 그 이상의 최소 내경을 갖는 것을 특징으로 하는 광도파관 섬유 코팅방법.And maintaining the guide die at a temperature that allows the fiber to be completely coated during the passage step, wherein the guide die has a minimum inner diameter of 15 mils or more. 제 17 항에 있어서, 상기 통과단계는 가이드 다이로 섬유를 30m/sec 또는 그 이상의 속도로 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관 섬유 코팅방법.18. The method of claim 17, wherein the step of passing comprises passing the fiber through the guide die at a rate of 30 m / sec or more. 제 17 항에 있어서, 상기 가이드 다이는 20 mils 또는 그 이상의 최소 내경을 갖는 것을 특징으로 하는 광도파관 섬유 코팅방법.18. The method of claim 17, wherein the guide die has a minimum inner diameter of 20 mils or greater. 가이드 다이 및 가압된 코팅물질이 수용되어 있는 코팅 슬리브에 광도파관 섬유를 통과시키는 단계; 및Passing the optical waveguide fibers through a coating sleeve containing a guide die and a pressurized coating material; And 상기 가이드 다이의 온도를 어떠한 능동적 냉각도 없을 경우의 가이드 다이의 온도 이하로 유지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관 코팅 조립체에서 코팅 범람을 억제하기 위한 방법.And maintaining the temperature of the guide die below the temperature of the guide die in the absence of any active cooling.
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