共擠法拉制塑膠光纖生產裝置

《共擠法拉制塑膠光纖生產裝置》是南京春輝科技實業有限公司於2000年1月21日申請的專利，該專利的申請號為001120433，公布號為CN1260498，公布日為2000年7月19日，發明人是張耀明、張振遠、郝思俊、馬永紅、陳強、孔維彪、江源。

《共擠法拉制塑膠光纖生產裝置》主要由擠出機、共擠模頭、牽伸機構、收絲機構、張力控制機構組成。其中共擠模頭的後端是設有芯料和皮料進口的流道段，前端為由分流錐和成型模嘴構成的成型口模。流道段的芯料進口經外環流道與成型口模處成型模嘴的內孔相通，流道段的皮料進口經內部的圓柱形流道與成型口模處成型模嘴的外環孔相通。

2005年，《共擠法拉制塑膠光纖生產裝置》獲得第四屆江蘇省專利項目獎銀獎。

（概述圖為《共擠法拉制塑膠光纖生產裝置》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：共擠法拉制塑膠光纖生產裝置
• 公布號：CN1260498
• 公布日：2000年7月19日
• 申請號：001120433
• 申請日：2000年1月21日
• 申請人：南京春輝科技實業有限公司
• 地址：江蘇省南京市雨花西路安德里30號
• 發明人：張耀明、張振遠、郝思俊、馬永紅、陳強、孔維彪、江源
• 分類號：G02B6/18
• 代理機構：江蘇省專利事務所
• 類別：發明專利
• 代理人：何朝旭

專利背景

塑膠光纖又稱聚合物光纖，英文縮寫POF（以下簡寫為POF），是一種由芯、皮兩層聚合物材料組成的具有同心結構的塑膠纖維。其中芯層材料作為傳輸光的介質，皮層材料限制光從芯材的泄漏。在電子、醫學、汽車、國防、通訊等領域，POF都有著廣泛的套用。

2000年1月前POF的製作方法通常有棒管法、塗覆法和共擠法三種。在工業生產中由於共擠法具有生產效率高、製品性能優良、無環境污染等優點，因而成為POF製造業的發展方向。申請號為93109895.5、公開號為CN1087726A的中國專利《聚合物光纖及其製造方法》即公開了一種通過共擠出原理製造具有梯度折射率分布的POF坯棒的方法。2000年1月前已有該類生產裝置主要由擠出機、共擠模頭、絲徑檢測機構、張力控制機構、牽伸機構、收絲機構組成。擠出機向共擠模頭擠注熔體，牽伸機構牽拉共擠成型的POF，收絲機構將定型的POF卷繞以便包裝，絲徑檢測機構、張力控制機構均設定在共擠模頭與牽伸機構之間，分別用以檢測絲徑和控制張力。其中共擠模頭中的流道設計均為皮料流道在外、芯料流道在內，結果熔體在流道截面上溫度梯度不理想，POF成型穩定性差的問題較為突出，在多芯共擠成型時更是如此。同時，組成共擠模頭的流道段和成型口模連為一體，拆裝不夠方便，導致多品種生產的應變能力不足。此外，2000年1月前已有共擠法拉制POF生產裝置中的單頭收絲機構制約了生產效率的提高。因此在工業上一直希望研製一種解決上述問題的共擠法拉制塑膠光纖生產裝置。

發明內容

專利目的

《共擠法拉制塑膠光纖生產裝置》的首要目的在於：針對上述共擠法製作POF生產裝置存在的突出問題，提出一種供多芯共擠成型、具有良好穩定性的共擠法拉制塑膠光纖生產裝置，從而切實保證共擠法拉制POF的質量與產量。

該發明進一步的目的在於提出一種可以根據生產需要隨時拆卸更換模頭的共擠法拉制塑膠光纖生產裝置，從而適應多品種生產的需要。

該發明更進一步的目的在於：通過對收絲機構的改造，提出一種可以適應POF多種包裝形式要求、滿足大批量連續生產的共擠法拉制塑膠光纖生產裝置。

技術方案

為了達到《共擠法拉制塑膠光纖生產裝置》的首要目的，該發明的共擠法拉制塑膠光纖生產裝置包括向共擠模頭擠注熔體的擠出機、共擠模頭、牽拉共擠成型POF的牽伸機構、卷繞以便包裝定型POF的收絲機構，以及設定在共擠模頭與牽伸機構之間的張力控制機構。其中共擠模頭的後端是設有芯料和皮料進口的流道段，前端為由分流錐和成型模嘴構成的成型口模。所述流道段的芯料進口經外環流道與成型口模處成型模嘴的內孔相通，流道段的皮料進口經內部的圓柱形流道與成型口模處成型模嘴的外環孔相通。此外，成型模嘴與外環流道設計成同心圓排列。這種結構的共擠模頭在擠出成型時，構成POF主體的芯料經外層外環流道由分流錐合理分流，被擠至成型模嘴的內孔，皮料經芯料流道包繞的圓柱形流道經分流錐合理分流，擠至成型模嘴的外孔，再經成型模嘴內包覆實現預期設定的光波導管結構。由於物料在外環流道截面上具有良好的溫度梯度，因此明顯提高了POF擠出成型的穩定性。此外，由於芯料外環流道與成型模嘴同心圓排列設計形成了良好的匹配性，因此進一步保證了多芯擠出分流狀的穩定性，使得產品質量穩定可靠。

為了達到進一步的目的，該發明中的共擠模頭分為流道段和成型口模兩部分，所述成型口模部分包括分流錐和成型模嘴，流道段和成型口模之間通過螺釘等緊固件可拆連線。實踐中，成型口模部分包括從單排4孔到五排120孔等眾多規格形式的成型模嘴（所謂排數是指以共擠模頭中心軸為圓心的成型模嘴同心圓排列中同心圓的個數，所謂孔數是指共擠模頭中包括成型模嘴的總個數）。具有上述結構共擠模頭的共擠法拉制塑膠光纖生產裝置，一方面可根據所製作POF規格、材料伸縮比等指標的要求選擇最合理的成型口模，十分方便地更換；另一方面多排孔成型模嘴的使用有效避免了光纖芯、皮材料在高剪下速率下結構、性能的影響，在保證高生產效率的同時避免因高速牽引帶來的光纖磨損、冷卻以及拉伸取嚮導致光纖性能下降等不利影響，從而適應POF多品種生產的需求，給使用者帶來方便。

為了達到更進一步的目的，該發明共擠法拉制塑膠光纖生產裝置中的收絲機構包括至少兩個收絲機頭，其中一收絲機頭的轉軸空套在另一收絲機頭的轉軸上，由同一動力源帶動。在收絲操作時，收絲機頭即可同時轉動，又可單獨轉動，並且在收絲速度控制裝置的作用下，由同一動力源提供動力的多個收絲機頭的收絲線速度與牽引速度可以始終保持一致，從而滿足定長收絲、連續收絲等各種不同產品包裝形式的要求，適應大批量連續性生產，有利於提高生產效率。

附圖說明

圖1是《共擠法拉制塑膠光纖生產裝置》一個實施例的結構簡圖。

圖2是圖1實施例中共擠模頭的結構示意圖。

圖3是圖2共擠模頭中的阻力均衡塊結構示意圖。

圖4是圖2共擠模頭中的成型模嘴結構示意圖。

圖5是圖1實施例中收絲機構的傳動原理圖。

權利要求

1.《共擠法拉制塑膠光纖生產裝置》包括向共擠模頭擠注熔體的擠出機、共擠模頭、牽拉共擠成型塑膠光纖的牽伸機構、卷繞以便包裝定型塑膠光纖的收絲機構，以及設定在共擠模頭與牽伸機構之間的張力控制機構，所述共擠模頭的後端是設有芯料和皮料進口的流道段，前端為由分流錐和成型模嘴構成的成型口模，其特徵在於：所述流道段的芯料進口經外環流道與成型口模處成型模嘴的內孔相通，流道段的皮料進口經內部的圓柱形流道與成型口模處成型模嘴的外環孔相通，所述成型模嘴與外環流道成同心圓排列，所述流道段和成型口模之間通過緊固件可拆連線。

2.根據權利要求1所述的共擠法拉制塑膠光纖生產裝置，其特徵在於：所述收絲機構包括至少兩個收絲機頭，其中一收絲機頭的轉軸空套在另一收絲機頭的轉軸上，由同一動力源帶動。

3.根據權利要求1所述的共擠法拉制塑膠光纖生產裝置，其特徵在於：所述外環流道中沿皮料入口方位橫截面處90°、180°、270°位置上分別設定流線形阻力均衡塊。

實施方式

圖1所示的共擠法拉制塑膠光纖生產裝置主要由兩個分別熔融擠注皮料和芯料的擠出機1、共擠模頭2、絲徑檢測機構3、張力導輥5、牽伸機構4、收絲機構6、收絲速度控制裝置7以及調節輥8組成。其中共擠模頭2的詳細結構如圖2所示，後端是設有芯料進口A和皮料進口B的流道段9，前端為由分流錐12和成型模嘴11構成的成型口模10。流道段9和成型模口10是可以彼此分離的兩個部分，通過螺釘連線。流道段9的芯料進口A經外環流道13與成型口模10處的成型模嘴11內孔相通，流道段9的皮料進口B與芯料進口A成90°，經外環流道13包繞的內部的正圓柱形流道14與成型口模10處成型模嘴11的外環孔相通（參見圖4）。

工作時，兩擠出機1分別熔融構成光纖芯層的聚合物材料（如PS、PC等）和構成光纖皮層的聚合物材料（如PMMA等），並通過芯料進口A和皮料進口B擠入共擠模頭2。芯料由芯料進口A進入外環流道13，然後到達成型模嘴11的內孔；皮料由皮料進口B進入正圓柱形流道14，然後到達成型模嘴11的外環孔。在如圖4所示的內包覆式成型模嘴11中，光纖芯、皮材料完成包覆，並經正圓錐成型孔定型擠出。牽伸機構4牽拉共擠成型的POF，收絲機構6將定型的POF卷繞包裝。絲徑檢測機構3和控制張力的張力導輥5均設定在共擠模頭2與牽伸機構4之間，分別用以檢測絲徑和控制張力。

為了解決皮料進口B穿過芯料外環流道13進入皮料正圓柱形流道14導致的芯料流動阻力局部增高的問題，切實保證聚合物熔體流動的穩定性，該實施例共擠模頭2的外環流道13中沿皮料入口方位橫截面處90°、180°、270°位置上分別設定了圖3所示的流線形阻力均衡塊，藉以均衡芯料在外環流道13中的流動阻力。

此外，圖1中的收絲機構6具體傳動情況如圖5所示，包括機械傳動、制動裝置，收絲機構中的收絲部分含有兩個收絲機頭16，其中一收絲機頭的轉軸空套在另一收絲頭的轉軸上，由同一電機17通過皮帶傳動分別帶動，該電機17由收絲速度控制裝置7控制轉動速度。排絲部分由排線器18、排線電機19以及速度調節儀20等組成。在使用過程中，由同一動力源驅動的兩個收絲機頭16的轉速可以始終保持一致，而排線速度由速度調節儀20單獨控制。這樣，通過改變收絲機頭16的規格形式以及調節排線器18的使用技術參數，即可滿足POF多品種形式的包裝要求。

實驗證明，該實施例的共擠法拉制塑膠光纖生產裝置明顯提高了POF擠出成型的穩定性，可靠保證了產品質量，並且共擠模頭拆裝方便，收絲效率高，對於多品種的工業化POF生產具有理想的適應性。

榮譽表彰

2005年，《共擠法拉制塑膠光纖生產裝置》獲得第四屆江蘇省專利項目獎銀獎。