TW202142385A - 塑膠光纖之製造裝置及製造方法 - Google Patents
塑膠光纖之製造裝置及製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202142385A TW202142385A TW109139138A TW109139138A TW202142385A TW 202142385 A TW202142385 A TW 202142385A TW 109139138 A TW109139138 A TW 109139138A TW 109139138 A TW109139138 A TW 109139138A TW 202142385 A TW202142385 A TW 202142385A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- resin composition
- manufacturing
- plastic optical
- optical fiber
- gear
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/365—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using pumps, e.g. piston pumps
- B29C48/37—Gear pumps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/022—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the choice of material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G64/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
- C08G64/02—Aliphatic polycarbonates
- C08G64/0208—Aliphatic polycarbonates saturated
- C08G64/0225—Aliphatic polycarbonates saturated containing atoms other than carbon, hydrogen or oxygen
- C08G64/0233—Aliphatic polycarbonates saturated containing atoms other than carbon, hydrogen or oxygen containing halogens
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/05—Filamentary, e.g. strands
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/15—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. extrusion moulding around inserts
- B29C48/154—Coating solid articles, i.e. non-hollow articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/16—Articles comprising two or more components, e.g. co-extruded layers
- B29C48/18—Articles comprising two or more components, e.g. co-extruded layers the components being layers
- B29C48/21—Articles comprising two or more components, e.g. co-extruded layers the components being layers the layers being joined at their surfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/30—Extrusion nozzles or dies
- B29C48/32—Extrusion nozzles or dies with annular openings, e.g. for forming tubular articles
- B29C48/335—Multiple annular extrusion nozzles in coaxial arrangement, e.g. for making multi-layered tubular articles
- B29C48/336—Multiple annular extrusion nozzles in coaxial arrangement, e.g. for making multi-layered tubular articles the components merging one by one down streams in the die
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/375—Plasticisers, homogenisers or feeders comprising two or more stages
- B29C48/387—Plasticisers, homogenisers or feeders comprising two or more stages using a screw extruder and a gear pump
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2069/00—Use of PC, i.e. polycarbonates or derivatives thereof, as moulding material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
- B29K2995/0018—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular optical properties, e.g. fluorescent or phosphorescent
- B29K2995/0026—Transparent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
- B29L2011/0075—Light guides, optical cables
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
- G02B1/045—Light guides
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
本發明提供一種適合抑制引起塑膠光纖之傳輸損失增加之金屬混入,並且將塑膠光纖之粗細調整均勻之塑膠光纖之製造裝置。本發明之塑膠光纖之製造裝置具備擠出裝置及齒輪泵。擠出裝置具有收容樹脂組合物之收容部,藉由將氣體導入至收容部,而利用氣體將樹脂組合物自收容部擠出。齒輪泵調整自擠出裝置擠出之樹脂組合物之流量。
Description
本發明係關於一種塑膠光纖之製造裝置及製造方法。
塑膠光纖與石英玻璃製之光纖相比,製造成本較低,具有良好可撓性,且加工性優異。塑膠光纖主要用作短距離(例如100 m以下)用途之傳輸介質。
塑膠光纖通常與玻璃製光纖同樣地具備作為傳輸光之部分之中心部之纖芯、及覆蓋該纖芯之外周之包覆層。塑膠光纖之纖芯由具有高折射率之樹脂形成,包覆層由折射率較纖芯之樹脂低之樹脂形成。
塑膠光纖例如可藉由熔融紡絲法製造。熔融紡絲法係藉由將樹脂組合物自擠出裝置擠出,而將樹脂組合物成形為纖維狀。例如,於專利文獻1中,揭示有:使用具備螺桿之擠出裝置,將樹脂組合物自擠出裝置擠出。於專利文獻2中,揭示有:將氣體導入至擠出裝置,而利用該氣體擠壓樹脂組合物,從而將樹脂組合物自擠出裝置擠出。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本專利特開2000-356716號公報
專利文獻2:美國專利第6527986號說明書
[發明所欲解決之問題]
具備螺桿之擠出裝置於將樹脂組合物擠出時,螺桿與收容有樹脂組合物之收容部之壁面發生摩擦。由此,螺桿或收容部會略微被削刮,從而該等之例如金屬之材料會混入至樹脂組合物中。於金屬混入至樹脂組合物中之情形時,儘管其混入量較為微少,但於具有由該樹脂組合物形成之纖芯之塑膠光纖中,傳輸損失仍呈大幅增加之趨勢。
根據使用氣體之擠出裝置,可抑制金屬混入至樹脂組合物中。然而,於使用該擠出裝置將樹脂組合物成形為纖維狀之情形時,所得之成形體之粗細(直徑)呈不均勻之趨勢。
因此,本發明之目的在於提供一種適合抑制引起塑膠光纖之傳輸損失增加之金屬混入,並且將塑膠光纖之粗細調整均勻之塑膠光纖之製造裝置。
[解決問題之技術手段]
根據本發明人等之研究,可知:於使用氣體之擠出裝置中,即便維持所導入之氣體之壓力不變,但若樹脂組合物之黏度及溫度存在不均,則所擠出之樹脂組合物之流量亦會發生變動。又,可知:若於流路中存在滯留物,則壓力損失會發生變化,故而流量同樣會發生變動。本發明人等發現該流量之變動會引起纖維狀之成形體粗細不均,從而完成了本發明。
本發明提供一種塑膠光纖之製造裝置,其具備:
擠出裝置,其具有收容樹脂組合物之收容部,藉由將氣體導入至上述收容部,而利用上述氣體將上述樹脂組合物自上述收容部擠出;及
齒輪泵,其調整自上述擠出裝置擠出之上述樹脂組合物之流量。
[發明之效果]
根據本發明,可提供一種適合抑制引起塑膠光纖之傳輸損失增加之金屬混入,並且將塑膠光纖之粗細調整均勻之塑膠光纖之製造裝置。
就另一態樣而言,本發明提供一種塑膠光纖之製造方法,
其係使用上述製造裝置製造塑膠光纖之製造方法,且
該製造方法包括使自擠出裝置擠出之樹脂組合物通過齒輪泵之步驟,
齒輪泵具有內部供樹脂組合物通過之殼體、及收容於殼體且相互嚙合之一對以上之齒輪,
將於一對以上之齒輪中之一個齒輪之齒部與殼體之間產生於樹脂組合物之剪應力之最大值表示為τTC
(kPa),將於齒輪之側面與殼體之間產生於樹脂組合物之剪應力之最大值表示為τSC
(kPa)時,滿足以下關係式(I)。
τSC
≦-τTC
+1200 (I)
於本發明之一形態中,於上述製造方法中,選自由齒輪之齒部與殼體之間之距離、及齒輪之側面與殼體之間之距離所組成之群中之至少一者為5 μm以上。
於本發明之一形態中,於上述製造方法中,齒輪之側面之直徑為80 mm以下。
於本發明之一形態中,於上述製造方法中,齒輪之轉速為100 rpm以下。
於本發明之一形態中,於上述製造方法中,殼體之內部側表面包含對樹脂組合物具有耐蝕性之材料。
於本發明之一形態中,於上述製造方法中,一對以上之齒輪之表面包含對樹脂組合物具有耐蝕性之材料。
於本發明之一形態中,於上述製造方法中,對樹脂組合物具有耐蝕性之材料包含選自由赫史特合金及史泰勒合金所組成之群中之至少一者。
就另一態樣而言,本發明提供一種塑膠光纖之製造方法,
其係使用上述製造裝置製造塑膠光纖之製造方法,且
該製造方法包括將樹脂組合物自擠出裝置擠出之步驟,
自擠出裝置擠出之樹脂組合物之黏度為1~7000 Pa・s。
就另一態樣而言,本發明提供一種塑膠光纖之製造方法,
其係使用上述製造裝置製造塑膠光纖之製造方法,且
該製造方法包括將樹脂組合物自齒輪泵送出之步驟,
自齒輪泵送出之樹脂組合物之流量為20 L/min以下。
就另一態樣而言,本發明提供一種塑膠光纖之製造方法,
其係使用上述製造裝置製造塑膠光纖之製造方法,且
該製造方法包括使自擠出裝置擠出之樹脂組合物通過齒輪泵之步驟,
通過齒輪泵前後之樹脂組合物中之金屬之濃度之增加量為100質量ppm以下。
就另一態樣而言,本發明提供一種塑膠光纖之製造方法,
其係使用上述製造裝置製造塑膠光纖之製造方法,且
使用包含具有下述式(1)所表示之結構單元之聚合物之樹脂組合物,製造塑膠光纖。
[化1]
式(1)中,Rff 1
~Rff 4
分別獨立地表示氟原子、碳數1~7之全氟烷基或碳數1~7之全氟烷基醚基。Rff 1
及Rff 2
亦可連結而形成環。
就另一態樣而言,本發明提供一種塑膠光纖之製造方法,
其係使用上述製造裝置製造塑膠光纖之製造方法,且
該製造方法包括將自齒輪泵送出之樹脂組合物成形為纖維狀之步驟。
就另一態樣而言,本發明提供一種塑膠光纖之製造裝置,其具備:
擠出裝置,其具有收容樹脂組合物之收容部,藉由將氣體導入至收容部而將樹脂組合物自收容部擠出;及
齒輪泵,其調整自擠出裝置擠出之樹脂組合物之流量。
於本發明之一形態中,
於上述製造裝置中,齒輪泵具有內部供樹脂組合物通過之殼體、及收容於殼體且相互嚙合之一對以上之齒輪,
將於一對以上之齒輪中之一個齒輪之齒部與殼體之間產生於樹脂組合物之剪應力之最大值表示為τTC
(kPa),將於齒輪之側面與殼體之間產生於樹脂組合物之剪應力之最大值表示為τSC
(kPa)時,滿足以下關係式(I)。
τSC
≦-τTC
+1200 (I)
於本發明之一形態中,於上述製造裝置中,選自由齒輪之齒部與殼體之間之距離、及齒輪之側面與殼體之間之距離所組成之群中之至少一者為5 μm以上。
於本發明之一形態中,於上述製造裝置中,齒輪之側面之直徑為80 mm以下。
於本發明之一形態中,於上述製造裝置中,齒輪之轉速為100 rpm以下。
於本發明之一形態中,於上述製造裝置中,殼體之內部側表面包含對樹脂組合物具有耐蝕性之材料。
於本發明之一形態中,於上述製造裝置中,一對以上之齒輪之表面包含對樹脂組合物具有耐蝕性之材料。
於本發明之一形態中,於上述製造裝置中,對樹脂組合物具有耐蝕性之材料包含選自由赫史特合金及史泰勒合金所組成之群中之至少一者。
於本發明之一形態中,於上述製造裝置中,自擠出裝置擠出之樹脂組合物之黏度為1~7000 Pa・s。
於本發明之一形態中,於上述製造裝置中,自齒輪泵送出之樹脂組合物之流量為20 L/min以下。
於本發明之一形態中,於上述製造裝置中,通過齒輪泵前後之樹脂組合物中之金屬之濃度之增加量為100質量ppm以下。
於本發明之一形態中,於上述製造裝置中,樹脂組合物包含具有下述式(1)所表示之結構單元之聚合物。
[化2]
式(1)中,Rff 1
~Rff 4
分別獨立地表示氟原子、碳數1~7之全氟烷基或碳數1~7之全氟烷基醚基。Rff 1
及Rff 2
亦可連結而形成環。
於本發明之一形態中,上述製造裝置將自齒輪泵送出之樹脂組合物成形為纖維狀。
以下,對本發明之實施形態進行說明,但以下之說明並非旨在將本發明限制於特定實施形態。
(實施形態1)
如圖1所示,本實施形態1之塑膠光纖(POF)之製造裝置100具備擠出裝置1及齒輪泵2。擠出裝置1具有收容樹脂組合物5之收容部10,藉由將氣體導入至收容部10可將樹脂組合物5自收容部10擠出。齒輪泵2調整自擠出裝置1擠出之樹脂組合物5之流量。
擠出裝置1之收容部10係於上方之第1開口部14及下方之第2開口部15,其內部空間與外部連通之筒狀之構件。收容部10例如具有第1筒狀部11、第2筒狀部12、及將第1筒狀部11與第2筒狀部12連接之筒狀之縮徑部13。第1筒狀部11、第2筒狀部12及縮徑部13各自之形狀例如為圓筒狀。第1筒狀部11之內徑大於縮徑部13之內徑。縮徑部13之內徑大於第2筒狀部12之內徑。縮徑部13亦可具有直徑自第1筒狀部11朝向第2筒狀部12縮小之圓錐台之形狀。於收容部10中,第1開口部14形成於第1筒狀部11之端部,第2開口部15形成於第2筒狀部12之端部。收容部10之第2開口部15連接於下述齒輪泵2之入口25。
擠出裝置1進而具備蓋50。於收容部10收容有樹脂組合物5之狀態下,收容部10之第1開口部14由蓋50閉合。於蓋50連接有配管56。可通過配管56將氣體輸送至收容部10。輸送至收容部10之氣體較佳為氮氣等惰性氣體。配管56例如連接於高壓儲氣罐,可藉由操作減壓閥來調整氣壓。
擠出裝置1亦可進而具備對收容於收容部10之樹脂組合物5加熱之加熱器(未圖示)。加熱器之種類、設置部位等並無特別限定。作為一例,加熱器亦可設置於收容部10之縮徑部13附近。
於收容部10之第1筒狀部11中,例如通過第1開口部14插入桿狀之樹脂組合物5(預型體)。桿狀之樹脂組合物5例如藉由加熱軟化從而變得能夠流動。經軟化之樹脂組合物5例如利用第1開口部14與第2開口部15之間之壓力差,自收容部10擠出。具體而言,將氣體自第1開口部14導入至收容部10內來擠壓樹脂組合物5之上表面,藉此經軟化之樹脂組合物5移動至縮徑部13及第2筒狀部12,並自第2開口部15擠出。自第2開口部15擠出之樹脂組合物5通過齒輪泵2之入口25輸送至齒輪泵2。於圖1中,示出經軟化之樹脂組合物5自第2開口部15擠出之狀態。再者,樹脂組合物5之加熱溫度可根據樹脂組合物5之組成進行適當設定,例如為100℃~250℃。自擠出裝置1擠出之樹脂組合物5之黏度μ並無特別限定,例如為1~7000 Pa・s,較佳為500~7000 Pa・s,更佳為5000 Pa・s以下,進而較佳為3000 Pa・s以下。
齒輪泵2具有殼體20及一對以上之齒輪(例如一對齒輪21)。於圖1中,示出一對齒輪21中之一個齒輪之外周面。於殼體20之內部形成有供樹脂組合物5通過之流路24。一對齒輪21收容於殼體20內,詳細而言,配置於殼體20內之流路24中。換言之,於殼體20內設置有供配置一對齒輪21之空間。
齒輪泵2進而具有樹脂組合物5之入口25及出口26。入口25例如形成於殼體20之上方。出口26例如形成於殼體20之下方。上述流路24自殼體20之入口25延伸至出口26。自擠出裝置1擠出之樹脂組合物5通過齒輪泵2之入口25輸送至流路24。該樹脂組合物5由一對齒輪21調整流量後,通過出口26自齒輪泵2送出。於本實施形態中,自齒輪泵2送出之樹脂組合物5之流量並無特別限定,例如為20 L/min以下,較佳為10 mL/min以下,更佳為1.0 mL/min以下,進而較佳為0.5 mL/min以下,尤佳為0.1 mL/min以下。自齒輪泵2送出之樹脂組合物5之流量之下限值並無特別限定,例如為0.001 mL/min。再者,於具備螺桿之擠出裝置中,通常難以將所擠出之樹脂組合物之流量調節為較小之值。因此,即便利用齒輪泵,亦難以將自具備螺桿之擠出裝置擠出之樹脂組合物之流量調節至1.0 mL/min以下。
圖2示出一對齒輪21之側剖面。一對齒輪21例如包含驅動齒輪22及從動齒輪23,該等齒輪22及23相互嚙合。齒輪泵2進而具有連接於驅動齒輪22之驅動軸27、連接於從動齒輪23之從動軸28、及連接於驅動軸27之伺服馬達(未圖示)。藉由驅動伺服馬達,將動力自驅動軸27傳遞至驅動齒輪22。藉此,驅動齒輪22旋轉,從動齒輪23亦旋轉。藉由控制齒輪22及23之旋轉,調節樹脂組合物5之流量。驅動齒輪22(或從動齒輪23)之轉速N並無特別限定,例如為100 rpm以下,較佳為控制於30 rpm以下,更佳為控制於20 rpm以下,進而較佳為控制於15 rpm以下,尤佳為控制於10 rpm以下,特佳為控制於5 rpm以下。轉速N之下限值並無特別限定,例如為0.1 rpm。
驅動齒輪22之尺寸及形狀可與從動齒輪23相同,亦可不同。驅動齒輪22(或從動齒輪23)之側面之直徑D並無特別限定,例如為80 mm以下,較佳為30 mm以下,更佳為25 mm以下,進而較佳為20 mm以下,尤佳為15 mm以下。直徑D之下限值並無特別限定,例如為5 mm。於本說明書中,所謂「齒輪之側面之直徑」,意指能夠包圍齒輪之側面之外周緣的最小之圓之直徑。
驅動齒輪22(或從動齒輪23)所包含之齒部22a(或齒部23a)較佳為於驅動齒輪22(或從動齒輪23)旋轉時不與殼體20接觸。圖3係驅動齒輪22之齒部22a之前端附近之放大圖。驅動齒輪22之齒部22a(或從動齒輪23之齒部23a)與殼體20之間之距離(頂隙)TC並無特別限定,例如為5 μm以上,較佳為10 μm以上,更佳為30 μm以上,進而較佳為50 μm以上,尤佳為80 μm以上,特佳為100 μm以上。於本說明書中,頂隙TC可為齒輪之齒部與殼體之間之距離之設計值,亦可為該距離之最小值。頂隙TC越大,則於齒部22a(或齒部23a)與殼體20之間產生於樹脂組合物5之剪應力越呈降低之趨勢。若產生於樹脂組合物5之剪應力降低,則可抑制驅動齒輪22(或從動齒輪23)旋轉時齒部22a(或齒部23a)或殼體20被削刮。換言之,頂隙TC越大,則越可抑制齒輪22、23或殼體20之材料混入至樹脂組合物5中。要想充分維持齒輪泵2之效率,進而充分確保調節樹脂組合物5之流量之功能,頂隙TC之上限值較佳為200 μm。
圖4示出驅動齒輪22之側面22b及22c、以及從動齒輪23之側面23b及23c與殼體20之關係。驅動齒輪22之側面22b及22c相互對向。從動齒輪23之側面23b及23c亦相互對向。較佳為如圖4所示,驅動齒輪22之側面22b及22c(或從動齒輪23之側面23b及23c)不與殼體20接觸。
驅動齒輪22之側面22b(或從動齒輪23之側面23b)與殼體20(詳細而言為與側面22b對向之殼體20之內壁)之間之距離(側隙)SC1並無特別限定,例如為5 μm以上,較佳為10 μm以上,更佳為30 μm以上,進而較佳為50 μm以上,尤佳為80 μm以上,特佳為100 μm以上。側隙SC1越大,則於驅動齒輪22之側面22b(或從動齒輪23之側面23b)與殼體20之間產生於樹脂組合物5之剪應力越呈降低之趨勢。若產生於樹脂組合物5之剪應力降低,則可抑制驅動齒輪22(或從動齒輪23)旋轉時側面22b(或側面23b)或殼體20被削刮。換言之,側隙SC1越大,則越可抑制齒輪22、23或殼體20之材料混入至樹脂組合物5中。要想充分維持齒輪泵2之效率,進而充分確保調節樹脂組合物5之流量之功能,側隙SC1之上限值較佳為200 μm。
驅動齒輪22之側面22c(或從動齒輪23之側面23c)與殼體20(詳細而言為與側面22c對向之殼體20之內壁)之間之距離(側隙)SC2可與側隙SC1相同,亦可不同。側隙SC2例如為5 μm以上,較佳為10 μm以上,更佳為30 μm以上,進而較佳為50 μm以上,尤佳為80 μm以上,特佳為100 μm以上。側隙SC2之上限值較佳為200 μm。於本說明書中,側隙SC1及SC2可為齒輪之側面與殼體之間之距離之設計值,亦可為該距離之最小值。於本說明書中,有時將兩個側隙SC1及SC2中之最小之側隙簡稱為「側隙SC」。
於本實施形態中,關於一對齒輪21中之一個齒輪(齒輪22或23),選自由上述頂隙TC及側隙SC所組成之群中之至少一者較佳為5 μm以上,更佳為30 μm以上,進而較佳為50 μm以上。進而,關於齒輪22及23兩者,選自由上述頂隙TC及側隙SC所組成之群中之至少一者較佳為5 μm以上,尤佳為30 μm以上。就本發明人等所知,於將流體之流量調整為1.0 mL/min以下之齒輪泵中,至今尚未有頂隙TC及側隙SC中之任一者為30 μm以上之齒輪泵。此種齒輪泵尤其適合塑膠光纖之製造裝置。
於本實施形態中,將於一對齒輪21中之一個齒輪(齒輪22或23)之齒部(齒部22a或23a)與殼體20之間產生於樹脂組合物5之剪應力之最大值表示為τTC
(kPa)。詳細而言,將於一對齒輪21中之頂隙TC最小之齒輪之齒部與殼體20之間產生於樹脂組合物5之剪應力之最大值表示為τTC
(kPa)。進而,將於該齒輪之側面與殼體20之間產生於脂組合物5之剪應力之最大值表示為τSC
(kPa)。詳細而言,將於該齒輪之兩個側面中之側隙較小之側面與殼體20之間產生於樹脂組合物5之剪應力之最大值表示為τSC
(kPa)。關於τSC
及τTC
,較佳為滿足以下關係式(I)。
τSC
≦-τTC
+1200 (I)
剪應力之最大值τTC
(kPa)可利用以下式(i)算出。於式(i)中,μ係樹脂組合物5之黏度(Pa・s),D係齒輪之側面之直徑(mm),N係齒輪之轉速(rpm),π係圓周率,TC係頂隙(μm)。
[數1]
剪應力之最大值τTC
例如為1000 kPa以下,較佳為800 kPa以下,更佳為500 kPa以下,進而較佳為400 kPa以下,尤佳為100 kPa以下。
剪應力之最大值τSC
例如為1000 kPa以下,較佳為800 kPa以下,更佳為500 kPa以下,進而較佳為400 kPa以下,尤佳為100 kPa以下。
於τSC
及τTC
滿足上述關係式(I)之情形時,可充分抑制於一對齒輪21驅動時一對齒輪21或殼體20被削刮。因此,可充分抑制於一對齒輪21驅動時金屬等雜質混入至樹脂組合物5中。
即,就另一態樣而言,本發明提供一種塑膠光纖之製造裝置,其具備:
擠出裝置,其將樹脂組合物擠出;及
齒輪泵,其調整自擠出裝置擠出之樹脂組合物之流量;
齒輪泵具有內部供樹脂組合物通過之殼體、及收容於殼體且相互嚙合之一對以上之齒輪,
將於一對以上之齒輪中之一個齒輪之齒部與殼體之間產生於樹脂組合物之剪應力之最大值表示為τTC
(kPa),將於該齒輪之側面與殼體之間產生於樹脂組合物之剪應力之最大值表示為τSC
(kPa)時,滿足以下關係式(I)。
τSC
≦-τTC
+1200 (I)
進而,就另一態樣而言,本發明提供一種齒輪泵,
其具有內部供流體(例如樹脂組合物)通過之殼體、及收容於殼體且相互嚙合之一對以上之齒輪,
將於一對以上之齒輪中之一個齒輪之齒部與殼體之間產生於該流體之剪應力之最大值表示為τTC
(kPa),將於該齒輪之側面與殼體之間產生於該流體之剪應力之最大值表示為τSC
(kPa)時,滿足以下關係式(I)。此種齒輪泵可抑制雜質混入至流體中,並且可穩定地以目標流量噴出流體。
τSC
≦-τTC
+1200 (I)
關於上述τSC
及τTC
,更佳為滿足以下關係式(II)。於滿足以下關係式(II)之情形時,可進一步抑制於一對齒輪21驅動時金屬等雜質混入至樹脂組合物5中。
τSC
≦-τTC
+500 (II)
於滿足上述關係式(I)或(II)之情形時,呈可充分抑制通過齒輪泵2前後之樹脂組合物5中之金屬之濃度增加之趨勢。通過齒輪泵2前後之樹脂組合物5中之金屬之濃度之增加量例如為300質量ppm以下,較佳為250質量ppm以下,更佳為200質量ppm以下,進而較佳為100質量ppm以下,視情形亦可為5質量ppb以下,3質量ppb以下,1.5質量ppb以下,1質量ppb以下。
再者,藉由降低樹脂組合物5之黏度或齒輪之轉速,可將上述τSC
及τTC
調整為較小之值。然而,若使樹脂組合物5之黏度降得過低,則可能難以將自齒輪泵2送出之樹脂組合物5成形為纖維狀。若使齒輪之轉速降得過低,則自齒輪泵2送出之樹脂組合物5之流量可能會發生變動。對此,頂隙TC及側隙SC適合將上述τSC
及τTC
調整為較小之值。
如上所述,流量由一對齒輪21進行了調整之樹脂組合物5通過流路24,自齒輪泵2之出口26送出。通過了出口26之樹脂組合物5例如向鉛直方向下方移動,並成形為纖維狀。
由製造裝置100所製造之成形體典型而言係作為POF之纖芯之單層構造之纖維。纖維狀之成形體之直徑例如為300 μm以下,較佳為200 μm以下,更佳為150 μm以下。成形體之直徑之下限值例如為10 μm。成形體之直徑可藉由出口26之直徑、自齒輪泵2送出之樹脂組合物5之流量、成形體之卷取速度等進行調節。
製造裝置100除具備擠出裝置1及齒輪泵2以外,亦可進而具備控制器(未圖示)。控制器例如為包含A/D(analog/digital,類比/數位)轉換電路、輸入輸出電路、運算電路、記憶裝置等之DSP(Digital Signal Processor,數位信號處理器)。於控制器中儲存有用以使製造裝置100適當地運行之程式。詳細而言,控制器控制齒輪泵2之伺服馬達之驅動。控制器亦可對擠出裝置1所具備之加熱器進行控制。
於製造裝置100中,較佳為至少與樹脂組合物5接觸之部分包含對樹脂組合物5具有耐蝕性之材料。於本說明書中,所謂「耐蝕性」,意指與樹脂組合物5接觸時幾乎不腐蝕,例如意指材料於與樹脂組合物5接觸之狀態下以300℃加熱100小時之情形時,於每1 cm2
接觸部中該材料向樹脂組合物5之溶出量為1 μg/g以下。藉由與樹脂組合物5接觸之部分包含具有耐蝕性之材料,可進一步抑制金屬等雜質混入至樹脂組合物5中。對樹脂組合物5具有耐蝕性之材料例如包含選自由赫史特合金及史泰勒合金所組成之群中至少一者。再者,赫史特合金係含有鎳作為主成分,且進而含有鉬、鉻等之合金。史泰勒合金係含有鈷作為主成分,且進而含有鉻、鎢等之合金。所謂「主成分」,意指於所提及之合金中以質量比計含量最多之成分。
於製造裝置100中,作為與樹脂組合物5接觸之部分,例如可列舉擠出裝置1之收容部10之內部側表面、齒輪泵2之殼體20之內部側表面、及一對齒輪21之表面。尤其是於本實施形態中,較佳為齒輪泵2之殼體20之內部側表面及一對齒輪21之表面包含對樹脂組合物5具有耐蝕性之材料。該等表面例如由包含對樹脂組合物5具有耐蝕性之材料之塗層或薄層形成。
擠出裝置1之收容部10、齒輪泵2之殼體20及一對齒輪21亦可分別整體包含對樹脂組合物5具有耐蝕性之材料。收容部10中之赫史特合金或史泰勒合金之含有率例如為50質量%以上,較佳為80質量%以上,更佳為90質量%以上。收容部10亦可實質上包含赫史特合金或史泰勒合金。
同樣地,殼體20中之史特合金或史泰勒合金之含有率例如為50質量%以上,較佳為80質量%以上,更佳為90質量%以上。殼體20亦可實質上包含赫史特合金或史泰勒合金。一對齒輪21中之赫史特合金或史泰勒合金之含有率例如為50質量%以上,較佳為80質量%以上,更佳為90質量%以上。一對齒輪21亦可實質上包含赫史特合金或史泰勒合金。
於本實施形態中,樹脂組合物5較佳為適合POF之纖芯之組成。樹脂組合物5例如含有含氟聚合物(聚合物(P))。要想抑制因C-H鍵之伸縮能引起之光吸收,聚合物(P)較佳為實質上不含有氫原子,尤佳為鍵結於碳原子之所有氫原子均被氟原子取代。於本說明書中,所謂聚合物(P)實質上不含有氫原子,意指聚合物(P)中之氫原子之含有率為1莫耳%以下。
式(1)中,Rff 1
~Rff 4
分別獨立地表示氟原子、碳數1~7之全氟烷基或碳數1~7之全氟烷基醚基。Rff 1
及Rff 2
亦可連結而形成環。「全氟」意指鍵結於碳原子之所有氫原子均被氟原子取代。於式(1)中,全氟烷基之碳數較佳為1~5,更佳為1~3,進而較佳為1。全氟烷基可為直鏈狀,亦可為支鏈狀。作為全氟烷基,可列舉:三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基等。
於式(1)中,全氟烷基醚基之碳數較佳為1~5,更佳為1~3。全氟烷基醚基可為直鏈狀,亦可為支鏈狀。作為全氟烷基醚基,可列舉全氟甲氧基甲基等。
於Rff 1
及Rff 2
連結而形成環之情形時,該環可為5員環,亦可為6員環。作為該環,可列舉:全氟四氫呋喃環、全氟環戊烷環、全氟環己烷環等。
聚合物(P)亦可包含一種或兩種以上之結構單元(A)。於聚合物(P)中,結構單元(A)之含量相對於所有結構單元之合計,較佳為20莫耳%以上,更佳為40莫耳%以上。藉由包含20莫耳%以上之結構單元(A),聚合物(P)呈耐熱性更高之趨勢。於包含40莫耳%以上之結構單元(A)之情形時,聚合物(P)除耐熱性較高以外,亦呈透明性更高且機械強度更高之趨勢。於聚合物(P)中,結構單元(A)之含量相對於所有結構單元之合計,較佳為95莫耳%以下,更佳為70莫耳%以下。
結構單元(A)例如源自下述式(3)所表示之化合物。於式(3)中,Rff 1
~Rff 4
與式(1)相同。再者,式(3)所表示之化合物例如可藉由以日本專利特表2007-504125號公報所揭示之製造方法為代表之公知之製造方法獲得。
[化6]
聚合物(P)除包含結構單元(A)以外,亦可進而包含其他結構單元。作為其他結構單元,可列舉以下結構單元(B)~(D)。
式(4)中,R1
~R3
分別獨立地表示氟原子或碳數1~7之全氟烷基。R4
表示碳數1~7之全氟烷基。全氟烷基可具有環結構。一部分氟原子可由除氟原子以外之鹵素原子取代。全氟烷基中之一部分氟原子可由除氟原子以外之鹵素原子取代。
聚合物(P)可具有一種或兩種以上之結構單元(B)。於聚合物(P)中,結構單元(B)之含量相對於所有結構單元之合計,較佳為5~10莫耳%。結構單元(B)之含量可為9莫耳%以下,亦可為8莫耳%以下。
式(6)中,R5
~R8
分別獨立地表示氟原子或碳數1~7之全氟烷基。全氟烷基可具有環結構。一部分氟原子可由除氟原子以外之鹵素原子取代。全氟烷基中之一部分氟原子可由除氟原子以外之鹵素原子取代。
聚合物(P)可包含一種或兩種以上之結構單元(C)。於聚合物(P)中,結構單元(C)之含量相對於所有結構單元之合計,較佳為5~10莫耳%。結構單元(C)之含量可為9莫耳%以下,亦可為8莫耳%以下。
式(8)中,Z表示氧原子、單鍵或-OC(R19
R20
)O-,R9
~R20
分別獨立地表示氟原子、碳數1~5之全氟烷基或碳數1~5之全氟烷氧基。一部分氟原子可由除氟原子以外之鹵素原子取代。全氟烷基中之一部分氟原子可由除氟原子以外之鹵素原子取代。全氟烷氧基中之一部分氟原子可由除氟原子以外之鹵素原子取代。s及t分別獨立地表示0~5且s+t為1~6之整數(但是,於Z為-OC(R19
R20
)O-之情形時,s+t亦可為0)。
式(9)中,R141
、R142
、R151
及R152
分別獨立地表示氟原子、碳數1~5之全氟烷基或碳數1~5之全氟烷氧基。一部分氟原子可由除氟原子以外之鹵素原子取代。全氟烷基中之一部分氟原子可由除氟原子以外之鹵素原子取代。全氟烷氧基中之一部分氟原子可由除氟原子以外之鹵素原子取代。
聚合物(P)可包含一種或兩種以上之結構單元(D)。於聚合物(P)中,結構單元(D)之含量相對於所有結構單元之合計,較佳為30~67莫耳%。結構單元(D)之含量例如為35莫耳%以上,且可為60莫耳%以下,亦可為55莫耳%以下。
結構單元(D)例如源自下述式(10)所表示之化合物。於式(10)中,Z、R9
~R18
、s及t與式(8)相同。式(10)所表示之化合物係具有兩個以上之聚合性雙鍵且能夠進行環化聚合之含氟化合物。
[化14]
作為式(10)或式(11)所表示之化合物之具體例,可列舉下述化合物。
CF2
=CFOCF2
CF=CF2
CF2
=CFOCF(CF3
)CF=CF2
CF2
=CFOCF2
CF2
CF=CF2
CF2
=CFOCF2
CF(CF3
)CF=CF2
CF2
=CFOCF(CF3
)CF2
CF=CF2
CF2
=CFOCFClCF2
CF=CF2
CF2
=CFOCCl2
CF2
CF=CF2
CF2
=CFOCF2
OCF=CF2
CF2
=CFOC(CF3
)2
OCF=CF2
CF2
=CFOCF2
CF(OCF3
)CF=CF2
CF2
=CFCF2
CF=CF2
CF2
=CFCF2
CF2
CF=CF2
CF2
=CFCF2
OCF2
CF=CF2
CF2
=CFOCF2
CFClCF=CF2
CF2
=CFOCF2
CF2
CCl=CF2
CF2
=CFOCF2
CF2
CF=CFCl
CF2
=CFOCF2
CF(CF3
)CCl=CF2
CF2
=CFOCF2
OCF=CF2
CF2
=CFOCCl2
OCF=CF2
CF2
=CClOCF2
OCCl=CF2
聚合物(P)亦可進而包含除結構單元(A)~(D)以外之其他結構單元,但較佳為實質上不包含除結構單元(A)~(D)以外之其他結構單元。再者,所謂聚合物(P)實質上不包含除結構單元(A)~(D)以外之其他結構單元,意指結構單元(A)~(D)之合計相對於聚合物(P)中之所有結構單元之合計為95莫耳%以上,較佳為98莫耳%以上。
聚合物(P)之聚合方法並無特別限定,例如可利用自由基聚合等一般之聚合方法。用以聚合聚合物(P)之聚合起始劑可為全氟化之化合物。
聚合物(P)之玻璃轉移溫度(Tg)並無特別限定,例如為100℃~140℃,且可為105℃以上,亦可為120℃以上。於本說明書中,Tg意指依照JIS K7121:1987之規定所求得之中間點玻璃轉移溫度(Tmg
)。
樹脂組合物5可包含聚合物(P)作為主成分,較佳為僅實質上包含聚合物(P)。樹脂組合物5亦可進而包含折射率調整劑等添加劑。樹脂組合物5例如於常溫(25℃)下為固體。
於本實施形態中,於擠出裝置1中,樹脂組合物5由氣體擠出。因此,自擠出裝置1擠出之樹脂組合物5中不易混入金屬等雜質。通過製造裝置100前後之樹脂組合物5中之金屬之濃度之增加量例如為200質量ppm以下,較佳為100質量ppm以下,視情形亦可為100質量ppb以下,50質量ppb以下,10質量ppb以下,5質量ppb以下。如此,於本實施形態之製造裝置100中,可抑制引起塑膠光纖之傳輸損失增加之金屬混入。
於本實施形態中,利用齒輪泵2調節樹脂組合物5之流量。因此,即便於自擠出裝置1擠出之樹脂組合物5之流量發生變動之情形時,亦可利用齒輪泵2使樹脂組合物5之流量幾乎不變。由於可抑制樹脂組合物5之流量之變動,故而製造裝置100適合將纖維狀之成形體之粗細調整均勻。由製造裝置100所製造之纖維狀之成形體之外徑(直徑)之變動例如為5%以下,較佳為3%以下,更佳為1%以下。於本說明書中,成形體之外徑之變動意指外徑之標凖偏差之3倍值(3σ)相對於外徑之平均值(Ave.)之比率(3σ/Ave.)。成形體之外徑可使用市售之位移計進行測定。
(實施形態2)
實施形態1之製造裝置100亦可進而具備用以藉由其他樹脂組合物被覆纖維狀之成形體之側面的裝置,上述其他樹脂組合物與構成該成形體之樹脂組合物5不同。如圖5所示,本實施形態2之製造裝置110除具備實施形態1中於上文敍述之擠出裝置1(1a)及齒輪泵2(2a)以外,還具備複數個擠出裝置1b及3、以及複數個齒輪泵2b及2c。製造裝置110進而具備第1室40及第2室41。第1室40及第2室41向鉛直方向下方依序排列。自齒輪泵2a送出之成形為纖維狀之成形體(樹脂組合物5)依序分別供給至第1室40及第2室41。
擠出裝置1b例如具備收容樹脂組合物6之收容部10b,上述樹脂組合物6具有適合POF之包覆層之組成。作為擠出裝置1b,可使用上文關於實施形態1之擠出裝置1所述者。擠出裝置1b可藉由將氣體導入至收容部10b而將樹脂組合物6自收容部10b擠出。
自擠出裝置1b擠出之樹脂組合物6輸送至齒輪泵2b。作為齒輪泵2b,可使用上文關於實施形態1之齒輪泵2所述者。齒輪泵2b調整自擠出裝置1b擠出之樹脂組合物6之流量。
自齒輪泵2b送出之樹脂組合物6被供給至第1室40。於第1室40內,利用樹脂組合物6被覆纖維狀之成形體,藉此可形成被覆成形體之外周之包覆層。由包覆層被覆之成形體自第1室40移動至第2室41。
擠出裝置3例如具備:收容部30,其收容具有適合POF之被覆層(外包層)之組成之樹脂組合物7;螺桿31,其配置於收容部30內;及料斗32,其連接於收容部30。於擠出裝置3中,顆粒狀之樹脂組合物7通過料斗32供給至收容部30。供給至收容部30之顆粒狀之樹脂組合物7例如一面加熱一面由螺桿31進行混煉,藉此軟化從而變得能夠流動。經軟化之樹脂組合物7由螺桿31自收容部30擠出。
自擠出裝置3擠出之樹脂組合物7輸送至齒輪泵2c。作為齒輪泵2c,可使用上文中關於實施形態1之齒輪泵2所述者。齒輪泵2c調整自擠出裝置3擠出之樹脂組合物7之流量。
自齒輪泵2c送出之樹脂組合物7被供給至第2室41。於第2室41內,利用樹脂組合物7被覆包覆層,藉此可形成被覆包覆層之外周之被覆層。再者,樹脂組合物7由具備螺桿31之擠出裝置3擠出。因此,由樹脂組合物7形成之被覆層可能會含有來自擠出裝置3之金屬。但是,於POF中,來自纖芯之光幾乎不會到達被覆層。因此,即便被覆層包含金屬,POF之傳輸損失亦幾乎不會增加。
形成POF之包覆層之樹脂組合物6之折射率較佳為低於形成纖芯之樹脂組合物5之折射率。作為樹脂組合物6所包含之樹脂材料,例如可列舉:含氟樹脂、甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系樹脂、苯乙烯系樹脂、碳酸酯系樹脂等。作為形成POF之被覆層之樹脂組合物7所包含之樹脂材料,例如可列舉:聚碳酸酯、各種工程塑膠、環烯烴聚合物、PTFE(polytetrafluoroethylene,聚四氟乙烯)、改性PTFE、PFA(perfluoroalkoxy alkane,全氟烷氧基烷烴)等。
再者,製造裝置110製造具備纖芯、包覆層及被覆層之三層構造之成形體。但是,由製造裝置110所製造之成形體之構造並不限定於三層構造。成形體之構造亦可為包含纖芯及包覆層之雙層構造。
實施例
以下,藉由實施例及比較例對本發明進一步詳細地進行說明,但本發明並不限定於此。
(測定例1)
首先,準備具有殼體及一對齒輪之齒輪泵。一對齒輪之尺寸及形狀彼此相同。關於一對齒輪,齒輪之齒部與殼體之間之距離之最小值(頂隙)TC為100 μm。齒輪之側面與殼體之間之距離之最小值(側隙)SC為110 μm。齒輪之側面之直徑為12 mm。殼體及一對齒輪整體包含史泰勒合金。構成齒輪泵之史泰勒合金含有鈷作為主成分,且不含鐵。
使矽油流入該齒輪泵內,測定通過齒輪泵前後之矽油中之鈷之濃度之增加量。此時,將齒輪泵中之齒輪之轉速調節為10 rpm。矽油之黏度為1000 Pa・s。將於齒輪之齒部與殼體之間產生於矽油之剪應力之最大值τTC
(kPa)、於該齒輪之側面與殼體之間產生於矽油之剪應力之最大值τSC
(kPa)、及通過齒輪泵前後之矽油中之鈷之濃度之增加量示於表1。
(測定例2~18)
將齒輪泵中之頂隙TC、側隙SC、齒輪之側面之直徑D、齒輪之轉速N及矽油之黏度μ變更為表1中所表示之值,除此以外,藉由與測定例1相同之方法,測定通過齒輪泵前後之矽油中之鈷之濃度之增加量。
[表1]
測定例 | 頂隙TC[μm] | 側隙SC[μm] | 齒輪 | 黏度μ[Pa・s] | τTC [kPa] | τSC [kPa] | 鈷之濃度之增加量[質量ppb] | |
側面之直徑D[mm] | 轉速N[rpm] | |||||||
1 | 100 | 110 | 12 | 10 | 1000 | 63 | 29 | 0 |
2 | 16 | 10 | 12 | 1 | 1000 | 39 | 31 | 1 |
3 | 16 | 10 | 12 | 3 | 2000 | 236 | 188 | 1 |
4 | 16 | 10 | 12 | 2 | 2000 | 157 | 126 | 1 |
5 | 100 | 10 | 12 | 4 | 2000 | 50 | 251 | 1 |
6 | 16 | 110 | 12 | 3 | 2000 | 236 | 17 | 1 |
7 | 16 | 110 | 12 | 5 | 2000 | 393 | 29 | 1 |
8 | 16 | 10 | 12 | 10 | 1000 | 393 | 314 | 1.4 |
9 | 16 | 10 | 12 | 3 | 5000 | 589 | 471 | 4.2 |
10 | 50 | 10 | 20 | 9 | 1000 | 188 | 471 | 4 |
11 | 16 | 110 | 20 | 6 | 2000 | 785 | 57 | 4 |
12 | 50 | 10 | 20 | 2.5 | 5000 | 262 | 654 | 4.3 |
13 | 50 | 110 | 20 | 9 | 5000 | 942 | 214 | 5 |
14 | 16 | 10 | 20 | 6 | 2000 | 785 | 628 | 6 |
15 | 16 | 10 | 12 | 6 | 5000 | 1178 | 942 | 6.9 |
16 | 16 | 10 | 12 | 12 | 2000 | 942 | 754 | 6.2 |
17 | 50 | 10 | 20 | 3.5 | 5000 | 367 | 916 | 7 |
18 | 50 | 100 | 20 | 10 | 5000 | 1047 | 262 | 5.2 |
圖6係表示測定例1~18中之剪應力之最大值τTC
及τSC 之
關係之圖表。由表1及圖6可知,滿足關係式(I)(τSC
≦-τTC
+1200)之測定例1~13之齒輪泵與測定例14~18之齒輪泵相比,通過齒輪泵前後之矽油中之鈷之濃度之增加量得到抑制。尤其是,滿足關係式(II)(τSC
≦-τTC
+500)之測定例1~7之齒輪泵中,矽油中之鈷之濃度之增加量進一步得到抑制。再者,於圖6中,〇意指鈷之濃度之增加量為1 ppb以下之測定例。△意指鈷之濃度之增加量超過1 ppb且為5 ppb以下之測定例。×意指鈷之濃度之增加量超過5 ppb之測定例。
(實施例1)
準備製造裝置,該製造裝置具備使用氣體而可將樹脂組合物擠出之擠出裝置、及於測定例1中所使用之齒輪泵(參照圖1)。使用該擠出裝置而利用氣體將樹脂組合物擠出,進而利用齒輪泵調整所擠出之樹脂組合物之流量。樹脂組合物包含聚碳酸酯。樹脂組合物於自擠出裝置擠出之前被加熱至240℃。經加熱之樹脂組合物之黏度為2000 Pa・s。自齒輪泵送出之樹脂組合物之流量為5.9 mL/min。擠出裝置含有鐵。
繼而,對於自齒輪泵送出之樹脂組合物,一面進行冷卻一面進行卷取操作,將其成形為纖維狀。樹脂組合物之卷取速度為30 m/min。成形體之外徑被調整為0.5 mm。
關於纖維狀之成形體,於到達卷取用筒管之前,使用位移計(基恩士公司製造之LS-9006M)測定其外徑。外徑之測定時間為0.1秒,測定部位為50000處。基於所得之結果,算出外徑之變動(3σ/Ave.)。進而,測定通過製造裝置前後之樹脂組合物中之金屬之濃度之增加量。將結果示於表2。
(比較例1)
製造裝置不具備齒輪泵,且將自擠出裝置擠出之樹脂組合物成形為纖維狀,除此以外,藉由與實施例1相同之方法,獲得纖維狀之成形體。進而,藉由與實施例1相同之方法,特定出成形體之外徑之變動(3σ/Ave.)、及通過製造裝置前後之樹脂組合物中之金屬之濃度之增加量。
(比較例2)
使用具備螺桿之單軸擠出機作為擠出裝置,除此以外,藉由與實施例1相同之方法,獲得纖維狀之成形體。單軸擠出機包含鉻鉬鋼(SCM435)。SCM435含有鐵作為主成分,且不含鈷。進而,藉由與實施例1相同之方法,特定出成形體之外徑之變動(3σ/Ave.)、及通過製造裝置前後之樹脂組合物中之金屬之濃度之增加量。
[表2]
擠出 | 計量 | 噴出量[mL/min] | 卷取速度[m/min] | 成形體之外徑ϕ[mm] | 外徑變動3σ/Ave.[%] | Fe濃度增加量[質量ppb] | Co濃度增加量[質量ppb] | |
實施例1 | 氣體擠出 | 齒輪泵 | 5.9 | 30 | 0.5 | 1 | 0 | 1 |
比較例1 | 氣體擠出 | 無 | 5.9 | 30 | 0.5 | 10 | 0 | 0 |
比較例2 | 單軸擠出 | 齒輪泵 | 5.9 | 30 | 0.5 | 1 | 112 | 1.1 |
由表2可知,根據具備使用氣體而可將樹脂組合物擠出之擠出裝置及齒輪泵之實施例1之製造裝置,對於樹脂組合物,可抑制金屬之混入,並且將其成形為粗細均勻之纖維狀。
產業上之可利用性
本實施形態之製造裝置適合製造POF。
1:擠出裝置
1a:擠出裝置
1b:擠出裝置
2:齒輪泵
2a:齒輪泵
2b:齒輪泵
2c:齒輪泵
3:擠出裝置
5:樹脂組合物
6:樹脂組合物
7:樹脂組合物
10:收容部
10a:收容部
10b:收容部
11:第1筒狀部
12:第2筒狀部
13:縮徑部
14:第1開口部
15:第2開口部
20:殼體
21:一對齒輪
22:驅動齒輪
22a:齒部
22b:側面
22c:側面
23:從動齒輪
23a:齒部
23b:側面
23c:側面
24:流路
25:入口
26:出口
27:驅動軸
28:從動軸
30:收容部
31:螺桿
32:料斗
40:第1室
41:第2室
50:蓋
56:配管
100:POF之製造裝置
110:POF之製造裝置
SC1:側隙
SC2:側隙
TC:頂隙
圖1係表示塑膠光纖之製造裝置之一例之圖。
圖2係用以對齒輪泵所具有之一對齒輪進行說明之圖。
圖3係圖2所示之區域III之放大圖。
圖4係表示齒輪泵所具有之一對齒輪之外周面的齒輪泵之剖視圖。
圖5係表示塑膠光纖之製造裝置之另一例之圖。
圖6係表示測定例1~18中之剪應力之最大值τTC
及τSC
之關係的圖表。
1:擠出裝置
2:齒輪泵
5:樹脂組合物
10:收容部
11:第1筒狀部
12:第2筒狀部
13:縮徑部
14:第1開口部
15:第2開口部
20:殼體
21:一對齒輪
24:流路
25:入口
26:出口
50:蓋
56:配管
100:POF之製造裝置
Claims (13)
- 一種塑膠光纖之製造裝置,其具備: 擠出裝置,其具有收容樹脂組合物之收容部,藉由將氣體導入至上述收容部,而利用上述氣體將上述樹脂組合物自上述收容部擠出;及 齒輪泵,其調整自上述擠出裝置擠出之上述樹脂組合物之流量。
- 一種塑膠光纖之製造方法,其係使用如請求項1之製造裝置製造塑膠光纖之製造方法,且 上述製造方法包括使自上述擠出裝置擠出之上述樹脂組合物通過上述齒輪泵之步驟, 上述齒輪泵具有內部供上述樹脂組合物通過之殼體、及收容於上述殼體且相互嚙合之一對以上之齒輪, 將於上述一對以上之齒輪中之一個齒輪之齒部與上述殼體之間產生於上述樹脂組合物之剪應力之最大值表示為τTC (kPa),將於上述齒輪之側面與上述殼體之間產生於上述樹脂組合物之剪應力之最大值表示為τSC (kPa)時,滿足以下關係式(I): τSC ≦-τTC +1200 (I)。
- 如請求項2之塑膠光纖之製造方法,其中選自由上述齒輪之上述齒部與上述殼體之間之距離、及上述齒輪之上述側面與上述殼體之間之距離所組成之群中之至少一者為5 μm以上。
- 如請求項2或3之塑膠光纖之製造方法,其中上述齒輪之上述側面之直徑為80 mm以下。
- 如請求項2至4中任一項之塑膠光纖之製造方法,其中上述齒輪之轉速為100 rpm以下。
- 如請求項2至5中任一項之塑膠光纖之製造方法,其中上述殼體之內部側表面包含對上述樹脂組合物具有耐蝕性之材料。
- 如請求項2至6中任一項之塑膠光纖之製造方法,其中上述一對以上之齒輪之表面包含對上述樹脂組合物具有耐蝕性之材料。
- 如請求項6或7之塑膠光纖之製造方法,其中上述材料包含選自由赫史特合金及史泰勒合金所組成之群中至少一者。
- 一種塑膠光纖之製造方法,其係使用如請求項1之製造裝置製造塑膠光纖之製造方法,且 上述製造方法包括將上述樹脂組合物自上述擠出裝置擠出之步驟, 自上述擠出裝置擠出之上述樹脂組合物之黏度為1~7000 Pa・s。
- 一種塑膠光纖之製造方法,其係使用如請求項1之製造裝置製造塑膠光纖之製造方法,且 上述製造方法包括將上述樹脂組合物自上述齒輪泵送出之步驟, 自上述齒輪泵送出之上述樹脂組合物之流量為20 L/min以下。
- 一種塑膠光纖之製造方法,其係使用如請求項1之製造裝置製造塑膠光纖之製造方法,且 上述製造方法包括使自上述擠出裝置擠出之上述樹脂組合物通過上述齒輪泵之步驟, 通過上述齒輪泵前後之上述樹脂組合物中之金屬之濃度之增加量為100質量ppm以下。
- 一種塑膠光纖之製造方法,其係使用如請求項1之製造裝置製造塑膠光纖之製造方法,且 上述製造方法包括將自上述齒輪泵送出之上述樹脂組合物成形為纖維狀之步驟。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020-065245 | 2020-03-31 | ||
JP2020065245A JP6784862B1 (ja) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | プラスチック光ファイバーの製造装置及びギヤポンプ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202142385A true TW202142385A (zh) | 2021-11-16 |
TWI858182B TWI858182B (zh) | 2024-10-11 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115298011A (zh) | 2022-11-04 |
US20230137024A1 (en) | 2023-05-04 |
WO2021199478A1 (ja) | 2021-10-07 |
JP6784862B1 (ja) | 2020-11-11 |
JP2021162734A (ja) | 2021-10-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6784862B1 (ja) | プラスチック光ファイバーの製造装置及びギヤポンプ | |
US5406641A (en) | Flexible light pipe, cured composite and processes for preparation thereof | |
JP5514802B2 (ja) | 押出原料供給装置及びこれを用いた光伝送体の製造方法 | |
JP6859477B1 (ja) | 樹脂ファイバー形成用ノズル、樹脂ファイバーの製造装置、及び樹脂ファイバーの製造方法 | |
WO2023003031A1 (ja) | プラスチック光ファイバの製造方法及びプラスチック光ファイバの製造装置 | |
JP7104351B2 (ja) | 樹脂成形体の製造方法 | |
WO2023054140A1 (ja) | プラスチック光ファイバの製造方法及びプラスチック光ファイバの製造装置 | |
JP6895572B1 (ja) | ファイバーの製造方法 | |
EP4159396A1 (en) | Optics-use resin molded body production method, resin fiber production method, and resin fiber production apparatus | |
TW202100640A (zh) | 塑膠光纖 | |
CN116324057B (zh) | 纤维的制造方法 | |
JP2021162735A (ja) | 光学用樹脂成形体の製造方法、樹脂製ファイバーの製造方法、及び樹脂製ファイバーの製造装置 | |
JP2024110294A (ja) | 樹脂成形体の製造方法 | |
WO2022209921A1 (ja) | プラスチック光ファイバー及びその製造方法 | |
JP2024083095A (ja) | 樹脂材料の押出供給装置、樹脂材料の押出供給方法、樹脂成形体の製造方法、及びプログラム | |
TW202346069A (zh) | 塑膠光纖 | |
TW202332572A (zh) | 塑膠光纖及其製造方法 | |
TW202434435A (zh) | 樹脂成形體之製造方法 | |
JP2005321721A (ja) | プラスチック光ファイバの製造装置及び製造方法 | |
JP2006126702A (ja) | プラスチック光学部材連続押出装置及び連続製造方法 | |
JPS59177502A (ja) | プリフオ−ムロツドの製造法 |