[发明专利]生产塑料光纤的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生产塑料光纤的方法和设备。更具体而言，本发明涉及一种用于通过防止聚合物降解来生产具有高效能以及高光学质量的塑料光纤的方法和设备。

背景技术

塑料光纤(POF)由纤芯和包层构成，纤芯的主要成分是矩阵中的有机复合物或聚合物，包层由具有与纤芯不同的折射率的有机物质组成。在各种类型的光纤中，由于塑料光纤具有高挠性、轻重量、高抗振性、以及易于处理和制造，因此其引起了广泛关注。光纤具有大直径和低生产成本，并且特别具有低传输损耗、高传输容量以及高传输速度的特征。

渐变折射率塑料光纤(GI-POF)是具有高性能的塑料光纤，并且在其纤芯中，根据合适的分布来决定折射率。折射率在从外围到其纤芯轴线的方向上连续地增加。因为折射率被连续地逐渐变化，因此就可以逐渐地将光折射为完全在纤芯内传输。此外，还利用了在介质中光速度与折射率的反比关系。随着光速根据到轴心的距离而变的更高，塑料光纤内倾斜传播的光从一端到达另一端的时间能够被设定为和直线传播的光在同样两端之间到达的时间相等。传输的波形可以被稳定。

存在多个用于生产GI或其他类型塑料光纤的方法的建议。根据美国专利No.6,254,808(与JP-A 2000-356716相对应)，在多个层中包含了用于调节折射率以便分布多个折射率值的掺杂剂或复合物。通过使得熔化树脂流进同轴模板中，来创建树脂的多层结构。扩散器加热并传送熔化树脂，以扩散掺杂剂，连续地生产塑料光纤。美国公开No.2002/0041042(与JP-A 2003-531394相对应)公开了一种混合挤压模具，在将树脂加热到等于或低于分层中最外面一层的玻璃态转变温度Tg的温度之前，对其进行挤压以形成多个层。在最外部层之内的多个内部层中所包含的掺杂剂被热扩散，以获取折射率的分布。

美国专利No.5,593,621(与JP-B 6-506106相对应)公开了一种塑料光纤(POF)的生产过程，其借助于同轴模板内具有可扩散性的聚合物的多道流动，以及在预定时间内扩散掺杂剂来进行。JP-A8-334635公开了一种塑料光纤的生产过程，其借助于使用两个或更多包含非聚合复合物的聚合物以及与聚合物的布置同轴的模具内的挤压来进行，这些聚合物在中心的粘性比在外围强。

对于借助于连续挤压的塑料光纤(POF)的生产，添加剂(例如掺杂剂)在熔化聚合物流动的同时被扩散。如果聚合物在高温下流动了很长时间，很有可能发生分解、降解或者聚合物中不想要的着色。光学质量可能会下降，例如关于传输中的衰减。在美国专利No.6,254,808(与JP-A 2000-356716相对应)中，用于扩散掺杂剂的扩散器的长度要求是33厘米或更长，并且扩大了整个设备的尺寸。这导致了安装困难或制造成本上升的问题。聚合物在扩散器内居留的时间相当长，足以使其降解。

美国公开No.2002/0041042(与JP-A 2003-531394相对应)描述了每次挤压了多个层中的一个层之后的条件温度，但是没有涉及扩散器的尺寸或其他细节。在美国专利No.5,593,621(与JP-B 6-506106相对应)或JP-A 8-334635中，没有对于扩散器的具体构造的建议，或者对于分布的条件或方法的建议。根据多次挤压来最优化塑料光纤(POF)的技术还没有被提出。

考虑到前述问题，本发明的一个目的是提供一种通过防止聚合物降解来生产具有高效能以及高光学质量的塑料光纤的方法和设备。

发明内容

为了实现本发明的上述的以及其他目标和优点，提供了一种生产塑料光纤的生产方法，其中，折射率在向着直径中心的方向上分布。在第一聚集/扩散步骤，使得第一和第二熔化树脂共同流动，以形成同心纤维形状的第一多层流体树脂，并且在第一多层流体树脂中的掺杂剂由第一扩散器扩散，第一和第二树脂包含浓度相互不同的掺杂剂。在至少一个第二聚集/扩散步骤中，使得第三熔化树脂与第一多层流体树脂一起流动，以形成同心纤维形状的第二多层流体树脂，并且在第二多层流体树脂中的掺杂剂由第二扩散器扩散，第二和第三树脂包含浓度相互不同的掺杂剂，由此，塑料光纤至少由第一、第二和第三树脂生产。

此外，存在挤压步骤，用于挤压第二多层流体树脂，以生产光纤预成型品。在拉制步骤中，对光纤预成型品进行热拉制，以形成塑料光纤。