KR920006590B1 - Apparatus for preparation of a sheet-shaped photoconductor - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 본 발명에 따르는 시트-형 광전도체를 형성하기 위한 장치의 한 실시예를 도시하는 개략적인 정면도.1 is a schematic front view showing one embodiment of an apparatus for forming a sheet-like photoconductor according to the present invention.
제2도는 제1도의 스핀 노즐을 도시하는 하부도.2 is a bottom view showing the spin nozzle of FIG.
제3도는 제1도의 화살표 R방향으로 도시된 장치의 주요부의 사시도.3 is a perspective view of the main part of the apparatus shown in the direction of arrow R in FIG.
제4도는 제1도 및 제2도에 도시되는 홈(grooved) 회전 가이드의 부분 확대도.4 is a partially enlarged view of the grooved rotation guide shown in FIGS. 1 and 2;
제5a, 제5b, 제5c도는 본 발명에서 사용된 융착 가이드의 예시를 도시한 정면도.5a, 5b, and 5c are front views showing examples of the fusion guide used in the present invention.
제6도는 융착 가이드의 다른 예시를 도시한 정면도.6 is a front view showing another example of the fusion guide.
제7a, 제7b도는 본 발명에 따라 얻어진 시트형 광전도체의 부분 단면도.7A and 7B are partial cross-sectional views of sheet-like photoconductors obtained in accordance with the present invention.
제8도 내지 제10도는 본 발명의 형성 장치의 다른 실시예의 정면도.8 to 10 are front views of another embodiment of the forming apparatus of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 스핀 노즐 2 : 홈회전 가이드1: spin nozzle 2: groove rotation guide
3 : 보조 가이드 4 : 융착 가이드3: auxiliary guide 4: fusion guide
5, 6 : 닙롤러 7 : 가열 장치5, 6: nip roller 7: heating device
8 : 릴와인더 9 : 절단기8: reelwinder 9: cutter
10 : 콘테이너 케이스 11 : 오리피스10 container case 11: orifice
본 발명의 여러 이미지 가이드(image guide) 또는 광전도체 재료로 사용될 수 있는 시트-형 광전도체(sheetshaped photoconductor)의 형성 장치 및 방법에 관한 것이다.An apparatus and method for forming sheet-shaped photoconductors that can be used as various image guides or photoconductor materials of the present invention.
광 섬유를 포함하는 시트-형 광전도체는 여러 디스플레이(display) 장치용의 이미지 가이드 또는 광전도체의 소자로서 사용된다. 이러한 시트-형 광전도체를 연속적으로 형성하는 방법으로써, 다수의 광섬유가 콤브(comb)-형 가이드와 피아노현에 의해 시트의 형태로 배열되며 이때 결합 및 고정되는 방법이 일본국 공개특허 번호 제 52-38419호에 공지되어 있다. 그러나 만일, 광섬유가 가이드를 통하여 강하게 통과하면, 광섬유의 외부 표면은 손상을 입게되고, 광특성도 저하된다. 또한, 상기 방법에는 결합 단계가 필요하기 때문에, 상기 동작은 복잡해지고 제조 단가도 증가하게 된다.Sheet-like photoconductors comprising optical fibers are used as image guides or devices of photoconductors for various display devices. As a method of continuously forming such a sheet-shaped photoconductor, a method in which a plurality of optical fibers are arranged in the form of a sheet by a comb-type guide and a piano string, whereby the method of being combined and fixed is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 52 Known from -38419. However, if the optical fiber passes strongly through the guide, the outer surface of the optical fiber is damaged and the optical properties are also degraded. In addition, since the method requires a joining step, the operation becomes complicated and the manufacturing cost increases.
이러한 문제를 극복하는 수단으로서, 일본국 특허공보 제 50-8540호에는, 다수의 광섬유가 용융 스핀되고, 스핀된 광섬유가 상호 평행하게 융착(fusion-bond)되는 반면에 유리 전이 온도보다 높은 온도로 유지되어 테이프-형태의 광전도체를 형성하는 기술이 공지되어 있다. 이러한 방법으로서, 뒤의 결합 처리가 불필요하게 되지만, 상기 섬유가 스핀 노즐의 하류에 배열된 막대형의 폭조절 가이드에 의해 시트형태로 배열되므로서, 동심 원통적으로 스핀된 광섬유는 즉시 서로 평행하게 선형 배열된다. 또한, 이러한 폭-조절 가이드가 막대 형태이기 때문에, 스핀 노즐의 주변부로부터 스핀된 광섬유의 실(yarn) 장력과 스핀 노즐의 중심부로부터 스핀된 광섬유의 실 장력의 차가 크며, 따라서 광섬유를 안정하게 가이드 하는 것이 매우 어렵다. 그러므로 실이 고르지 못하거나 광섬유의 겹침이 광섬유의 시트-형 배열내에 국부적으로 발생되고, 그 결과 균일 폭을 가지는 시트를 얻기가 힘들고 균일한 광 전도성이 없는 광섬유 시트가 빈번히 형성된다.As a means of overcoming this problem, Japanese Patent Publication No. 50-8540 discloses that a plurality of optical fibers are melt-spinned and the spinned optical fibers are fusion-bonded in parallel to each other while at a temperature higher than the glass transition temperature. Techniques for retaining to form tape-shaped photoconductors are known. In this way, the back joining process becomes unnecessary, but the fibers are arranged in a sheet form by a rod-shaped width adjustment guide arranged downstream of the spin nozzle, so that the concentric cylindrically spun optical fibers are immediately parallel to each other. Are arranged linearly. In addition, since the width-adjusting guide is in the form of a rod, the difference between the yarn tension of the optical fiber spun from the periphery of the spin nozzle and the yarn tension of the optical fiber spun from the center of the spin nozzle is large, thus stably guiding the optical fiber stably. It is very difficult. Therefore, uneven yarns or overlaps of optical fibers occur locally in the sheet-like arrangement of the optical fibers, and as a result, it is difficult to obtain a sheet having a uniform width, and frequently an optical fiber sheet is formed that is not uniform in light conductivity.
이러한 배경하에서, 본 발명의 주요한 목적은 우수한 광전도성, 폭의 균일성 및 겹치지 않는 부분을 갖춘 시트-형 광전도체가 높은 효율로 형성되는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.Under this background, the main object of the present invention is to provide a method and apparatus for forming a sheet-like photoconductor having high photoconductivity, uniformity of width and non-overlapping portions with high efficiency.
본 발명의 일면에 따르면, 내부의 광 섬유가 평행하게 배열되는 시트-형 광전도체를 형성하기 위하여 스핀 도프(dope)를 다수의 광섬유내로 용융-스핀시키는 단계와, 광섬유가 냉각되기 전에 광섬유 전체 길이를 따라 상호 결합시키는 단계로 구성되는데, 상기 광섬유는 환형 배열된 다수의 오리피스를 갖춘 스핀노즐로부터 용융 스핀되고, 상기 스핀된 광섬유는 상호 평행하게 선형 배열되지만 상호 비접촉됨과 동시에 상호접착되어 융착하고, 이에 따라 형성된 시트-형 광전도체가 권취되는 것을 특징으로 하는 시트-형 광전도체 형성 방법이 제공된다.According to one aspect of the invention, spin-doped into a plurality of optical fibers to form a sheet-like photoconductor in which the optical fibers therein are arranged in parallel, the optical fiber full length before the optical fiber is cooled Wherein the optical fibers are melt-spinned from a spin nozzle having a plurality of orifices arranged in an annular arrangement, wherein the spun optical fibers are linearly arranged in parallel but mutually contactless and bonded to each other at the same time. A sheet-type photoconductor forming method is provided, characterized in that the sheet-shaped photoconductor thus formed is wound.
본 발명의 또다른 일면에 따르면, 광섬유용 스핀 도프를 용융 압출을 하기 위한 다수의 원형 배열된 오리피스를 갖춘 노즐과, 홈 회전 가이드의 주위 방향으로 연장하는 다수의 홈을 구비하고 용융-스핀 노즐의 스핀축에 대해 수직 방향으로 연장하는 축으로 배열된 홈 회전 가이드와, 중심부가 오목하게 굽어진 면을 구비하고 홈 회전 가이드의 축에 대체로 평행한 축으로 배열된 융착 가이드와, 형성된 시트-형 광전도체를 권취하는 권취 롤러로 구성되는 시트-형 광전도체 형성 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a melt-spin nozzle comprising: a nozzle having a plurality of circularly arranged orifices for melt extrusion of a spin dope for an optical fiber; and a plurality of grooves extending in a circumferential direction of the groove rotation guide. A groove-rotating guide arranged in an axis extending in a direction perpendicular to the spin axis, a fusion guide having a centrally concave curved surface and arranged in an axis generally parallel to the axis of the groove-rotating guide, and formed sheet-shaped light A sheet-type photoconductor forming apparatus composed of a winding roller for winding a conductor is provided.
본 발명은 첨부도면에 도시된 실시예를 참조하여 하기에 상세히 기술될 것이다. 제1도는 본 발명의 장치의 개략적인 정면도이다. 제1도에서, 광섬유(F1)는 제2도에 도시된 원형 배열의 다수 오리피스를 구비한 방사 노즐로부터 용융-스핀(melt-spin)된다. 홈 회전 가이드(2)는 스핀 노즐의 축에 대해 수직 방향으로 연장하는 축으로 배열되고, 오리피스의 수와 동일하거나 더 많게 형성되는 홈 수로 구성된다. 상기 홈은 홈회전 가이드의 원주 방향으로 연장된다. 보다 우수하게 일을 하는 시트-형 광전도체에서는, 오리피스 배열의 원주 방향에 따른 원의 직경(S, 제2도에 도시됨)이 제3도에 도시됨 홈 회전 가이드(2)의 홈의 너비합(T, 제3도에 도시됨)과 대략적으로 동일하다. 광섬유(F1)간의 접촉이 방지되는 경우에는, 홈 회전 가이드(2)의 각각의 홈 형태는 그다지 중요하지 않다.The invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings. 1 is a schematic front view of the apparatus of the present invention. In FIG. 1, the optical fiber F 1 is melt-spind from a spinning nozzle with multiple orifices in the circular arrangement shown in FIG. 2. The
예를들어, V-형 홈 및 U-형 홈이 사용 가능하다. 바람직하게, 보조 가이드(3)는 제1도 및 제3도에 도시된 바와 같이 일정 간격으로 떨어진 홈 회전 가이드(2)의 축과 평행한 축으로 배열되지만, 광섬유(F2)사이의 양호한 평행 배열을 얻을 수 있고, 또한 보조 가이드(3)는 홈 회전 가이드(2)로부터 이송되는 광섬유(F2)가 약간 이탈되어 일정한 장력이 광섬유(F2)상에 부과되는 위치에 놓이게 된다. 융착 가이드(4)는 상호 평행하게 광섬유(F3)를 배열하고 평행 상태로 융착하게 하기 위하여 가이드 중심 부근에 형성된 오목하게 굽어진 면을 구비한다. 융착된 광섬유(F4)는 제1닙롤러(5)(nip roller, 제1도에 도시)에 의해 시트-형 광전도체 형태로 권취된다.For example, V-shaped grooves and U-shaped grooves are available. Preferably, the
준비 단계는 제1도에서 제10도 까지의 도면을 참조하여 설명된다. 도면에 도시되어 있지 않은 용융 장치에 의해 용해된 코아 및 외장(sheath) 구성 성분은 예정된 흐름 통로를 통해 통과되고, 공액 스핀 노즐(1)로부터 스핀된다. 이러한 스핀 노즐(1)에서, 오리피스(11)는 코아-외장 구조체를 갖춘 광섬유(F)를 압출하기 위하여 원형적으로 배열된다. 오리피스(11)에서 바로 압출된 스핀 섬유(F1)는 배열된 오리피스(11)의 원주 방향을 따라 원의 직경(S, 제2도에 도시됨)과 거의 동일한 직경을 갖는 원통 형태이지만, 각각의 섬유(F,)가 홈 회전 가이드(2)의 홈으로 안내되면 광섬유(F1)는 상호 접촉하지 않고 (제4도 참조) 상호 평행하게 선형 배열 가능하다. 광섬유(Fl)가 홈내에서 완만하고 그리고 대략적인 선형으로 유동하므로서, 변형이 광섬유(F1)상에 부과하지 않는다. 이때 장력이 광섬유의 이동을 안정하게 하는, 하류에 위치된 보조가이드(3)에 의해 광섬유(F2)에 적용되므로 광섬유의 이동을 안정하게 한다. 이러한 점에서, 광섬유(F2)는 상호 융착되지 않고, 융착 가이드(4)에 독자적으로 도달된다. 융착 가이드(4)가 중심부에 오목하게 굽어진 면으로 구성되므로서, 광섬유(F3)는 제3도의 도시처럼 상호 융착 및 집중된다.The preparation step is described with reference to the drawings of FIGS. 1 to 10. The core and sheath components dissolved by the melting apparatus, not shown in the figure, are passed through predetermined flow passages and spun from the conjugate spin nozzle 1. In this spin nozzle 1, the
제5A에서 제5C까지의 도면에 도시된 바와 같은 상기 구조체는 융착 가이드(4)용으로 적합하다. 보다 더 상세히 기술하면, 제5A는 도시된 곡률(R1)을 가진 구조체, 제5B도에 도신된 좌우 양측에 곡률(R2)을 가진 구조체, 제5C도에 도시된 홈 중심에서의 곡률(R3)과 V-형 홈을 갖는 구조체가 적합하다. 상기 결합된 광섬유(F4)는 대체로 상호 융착되고 선형 배열되며, 권취 롤러로서 작동하는 닙롤러(5)에 의해 상기와 같은 상태로 권취된다. 광섬유의 시트-형 광전도체는 상술된 방식으로 형성된다. 본 발명에서, 노즐(1)로부터 스핀된 광섬유가 광섬유의 흐름을 안정하게 안내하는 홈 회전 가이드(2)에 의해 안내되므로, 대체로 동일한 장력이 각각의 광섬유 상에 부과되고, 국부적으로도 겹침이 없는 매우 균일한 시트-형 광전도체를 얻을 수 있다.The structure as shown in the figures 5A to 5C is suitable for the
제6도의 다수의 시트-형 광전도체가 한개의 스핀 노즐로 형성될 수 있도록 설계되는 융착 가이드외에 제1도 및 제3도에 도시된 가이드(4)와 동일한 융착 가이드의 실시예가 제6도에 도시되어 있다. 보다 상세히 기술하면, 제6도 도시된 구조체를 구비한 융착 가이드가 본 발명의 장치에서 제1도에 도시된 융착가이드(4) 대신에 배열된다. 따라서, 스핀된 광섬유는 다수의 그룹으로 분할되어 융착 가이드에 의해서 선형으로 공급되며, 다수의 오목하게 굽어진 면에 배열되고, 광섬유의 각각의 그룹은 서로 다르거나 동일한폭을 갖춘 다수의 시트-형 광전도체를 얻기 위하여 상기와 같은 상태로 상호 융착된다.An embodiment of the same fusion guide as the
제7A 및 제7B도는 본 발명에서 준비되는 시트-형 광전도체의 부분 단면이며, 제7A도는 코아(Fa)와 외장(Fb)을 포함하는 2-층의 구조체를 구비하는 광섬유 구성의 실시예를 도시하고, 제7B도는 코아(Fa), 외장(Fb) 및 보호층(Fc)을 포함하는 3-층의 구조체를 구비하는 광섬유 구성의 실시예를 도시한다.7A and 7B are partial cross-sections of sheet-like photoconductors prepared in the present invention, and FIG. 7A shows an embodiment of an optical fiber configuration having a two-layer structure including cores Fa and sheaths Fb. FIG. 7B shows an embodiment of an optical fiber configuration having a three-layer structure including core Fa, sheath Fb, and protective layer Fc.
제8도는 본 발명의 장치를 사용하여 시트-형 광전도체 형성 방법의 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 제2권취 롤러(닙롤러,6)는 제1권취 롤러(닙롤러,5)의 하류에 배열되고, 가열 장치(7)는 2개의 닙롤러(5,6)사이에 배치된다. 이러한 실시예에서, 시트-형 광전도체는 제1및 제2닙롤러(5,6)사이에서 열간 인발을 받을 수 있어 매우 높은 강성을 광섬유에 줄 수 있다.8 shows another embodiment of a sheet-type photoconductor forming method using the apparatus of the present invention. In this embodiment, the second winding roller (nip roller, 6) is arranged downstream of the first winding roller (nip roller, 5), and the
제9도는 제8도에 도시된 제2닙롤러(6) 후방에 릴 와인더(8)를 배열한 또다른 실시예를 설명한다. 이러한 실시예에서는, 시트-형 광전도체는 릴 와인더(8)상에 감겨져 다수의 층으로 겹쳐지고, 적층물은 고정되어 릴 와인더(8)의 한면에 대응하는 길이를 가진 광섬유 밴드로 각각의 모퉁이에서 절단된다.FIG. 9 illustrates another embodiment in which the reel winder 8 is arranged behind the
제10도는 일정한 길이를 갖춘 시트-형 광전도체(F5)를 얻는 실시예를 설명한다. 이러한 실시예에서, 예정 길이로 시트-형 광전도체를 절단하는 절단기(9)는 제2닙롤러(6)뒤에 배열되고, 절단된 광전도체는 콘테이너 케이스(10)내에 쌓여진다. 용융 스핀이 가능하므로 본 발명에서 사용되는 광섬유의 종류는 그다지 중요하지 않지만 아크릴성 중합체와 같은 열가소성 수지, 가교 결합 실리콘 중합체와 같은 가교 결합 경화중합체 또는 폴리 알릴레이트 또는 폴리카보나이트, 가교 결합 아크릴레이트 중합체, 또는 이온-가교 결합중합체로 구성된 코아와; 불소함유 중합체 또는 아크릴성 중합체와 같은 코아 중합체보다 작은 굴절률을 갖는 중합체로 구성된 외장을 구비하는 가소성 광섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 적절한 보호층은 사용의도에 따라 선택 가능하다.10 illustrates an embodiment of obtaining a sheet-like photoconductor F 5 having a constant length. In this embodiment, the cutter 9 for cutting the sheet-like photoconductor to a predetermined length is arranged behind the
[실시예 1]Example 1
시트-형 광전도체는 제1도에 도시된 형성 장치로 형성된다. 원형 배열된 100 오리피스(11)를 갖춘 공액 스핀 노즐(1)이 사용되고, 폴리메틀 메타크리레이트가 오리피스당 1.07g/분의 비율로 구성된 코아로서 공급되고, 불소 함유 메타크리레이트 중합체가 오리피스당 0.08g/분의 비율로 구성된 외장으로서 공급된다. 공액 용융 스핀은 255℃의 스핀 온도에서 실행되고, 이때 스핀된 섬유는 홈 회전 가이드(2), 보조 가이드(3), 융착 가이드(4)를 통하여 통과하고, 형성된 시트-형 광전도체는 닙 롤러(5)에 의해 120m/분의 권취속도에서 권취된다. 스핀 노즐(1)과 홈 회전 가이드(2) 사이의 거리(l1)는 300mm로 조정되고, 홈 회전가이드(2)와 보조 가이드(3) 사이의 거리(l2)는 500mm로 조정되고, 보조 가이드(3)와 융착 가이드(4) 사이의 거리(l3)는 50mm로 조정된다. 홈 회전 가이드(2), 보조 가이드(3), 융착 가이드(4)가 강하게 냉각되므로서, 가이드의 표면 온도가 동일 수준에서 유지된다. 생성된 시트-형 광전도체에서 100μm의 직경을갖는 광섬유는 상호 평행하게 선형적으로 균일 배열되고, 시트-형 광전도체의 폭은 10mm로 된다. 상기100 광섬유에서 만일 섬유 직경은 100μm±1μm내이고, 광 전사(light transmission)성능은 285dB/km/±30dB/km 만큼 높게 된다.The sheet-like photoconductor is formed by the forming apparatus shown in FIG. Conjugated spin nozzle 1 with 100
[실시예 2]Example 2
실시예1에 사용된 것과 동일한 장치에서 제6도에 도시된 구조체를 갖춘 융착 가이드 배열에 의하여 시트-형 광전도체가 형성된다. 폴리메틀 메타크리레이트는 오리피스당 2.45g/분의 비율로 구성된 코아로서 공급되고, 불소 함유 메타크리레이트 중합체는 오리피스당 0.15g/분의 비율로 구성된 외장으로서 공급되고, 폴리메틀 메타크리레이트는 오리피스당 0.13g/분의 비율로 구성된 보호층으로서 공급된다. 공급 스핀은 250℃의 스핀 온도에서 실행되고, 스핀된 섬유는 융착 가이드에 의해 각각 25 섬유로 구성되는 4그룹으로 분할되며, 시트-형 광전도체는 제8도에 도시된 가열 장치(내부온도는 200℃로 조절됨)를 사용하여 준비된다. 제2닙롤러(6)의 권취 속도는 1.05의 배출 비율로 광전도체를 배출하는 51m/분으로 조절된다.In the same apparatus as used in Example 1, a sheet-like photoconductor is formed by the fusion guide arrangement with the structure shown in FIG. The polymetal methacrylate is supplied as a core composed of a rate of 2.45 g / min per orifice, the fluorine-containing methacrylate polymer is supplied as a sheath configured at a rate of 0.15 g / min per orifice, and the polymetal methacrylate is supplied as an orifice It is supplied as a protective layer configured at a rate of 0.13 g / min per sugar. The supply spin is carried out at a spin temperature of 250 ° C., and the spun fibers are divided into four groups each consisting of 25 fibers by fusion guides, and the sheet-type photoconductor is provided with the heating apparatus shown in FIG. Prepared at 200 ° C.). The winding speed of the
생성된 시트-형 광전도체의 각각에서, 단일 섬유 직경은 250μm이고, 시트 폭은 6.25mm이고, 100 섬유에서 만일 섬유 직경은 250μm±2μm이고, 광전사 성능은 230dB/km±20dB/km내이다. 시트-형 광전도체는 굽을 굽을한 변형은 갖지 않지만 매우 유연하다. 본 발명에 따르면, 양호한 광전사 성능을 구비하고, 국부적으로 겹치거나 굽을 굽을한 변형이 없는 균일성을 갖춘 시트-형 광전도체가 매우 높은 효율로 형성될수 있다.In each of the resulting sheet-like photoconductors, the single fiber diameter is 250 μm, the sheet width is 6.25 mm, and in 100 fibers the fiber diameter is 250 μm ± 2 μm, and the photoelectric performance is within 230 dB / km ± 20 dB / km. Sheet-like photoconductors do not have bent deformation but are very flexible. According to the present invention, a sheet-like photoconductor having good photoelectric performance and having uniformity without local overlapping or bending can be formed with very high efficiency.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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G160 | Decision to publish patent application | ||
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |