KR950000628B1 - 광파이버용 수지도포장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

광파이버용 수지도포장치

제 1 도는 본 발명의 수지도포장치의 일실시예의 단면도.

제 2 도는 제 1 도의 니폴과 다이의 치수의 설명도.

제 3 도는 본 발명의 수지도포장치의 다른 실시예의 설명도.

제 4 도는 광파이버를 와이어드로우잉하고, 수지를 도포하는 전체장치의 일예의 개략구성도.

제 5 도는 종래의 수지도포장치의 일예의 단면도.

제 6 도, 제 7 도는 작용의 설명도.

제 8 도는 실험결과의 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 광파이버 2 : 니플

3 : 다이 4 : 수지

5 : 호울더 11 : 니플구멍

12 : 니플하부면 13 : 다이의 테이퍼부

14 : 다이의 출구구멍 15 : 다이상부면

16 : 니플의 테이퍼형상측면 17 : 메니스커스

본 발명은, 광파이버에 수지를 도포하는 장치. 특히 고선속으로 광파이버에 수지를 균일하게 도포하는 장치에 관한 것이다.

통신용 광파이버로서는, 통상 석영계유리를 사용한 것이 널리 사용되고 있다. 이 석영계유리로 이루어진 광파이버는 흠이 나면 매우 약하게 되기 때문에, 통상, 제 2 도에 표시한 바와 같은 장치를 사용해서, 와아어드로우잉 직후에 단단한 것에 접촉하기전에, 수지로 피복하는 방법에 의해 제조되어 있다. 이 수지피복에 의해서 피복되므로, 광파이버의 실용적인 강도가 유지되고 있다.

광파이버는, 외부로부터의 힘에 의행서 발생한 미소한 만곡(灣曲)에 의해서도, 전송손실이 증가하기 쉽고, 그 만곡은 크기에 따라서 마이크로벤딩이나 매크로벤딩이라고 호칭되고 있으나, 수지피복층은, 외부의 힘을 완화하고, 파이버에 미소한 만곡이 잘 발생하지 못하게하는 목적도 겸하고 있다.

최근, 광파이버의 수요의 급증에 대응해서, 대량생산기술의 진보가 현저하고, 와이어드로우잉속도는 해마다 고속화되고 있다. 광파이버 외주에의 수지의 피복은, 예를들면 미국특허 제 4,264,649 호 명세서에 표시된바와 같이, 제 5 도에 표시한 바와 같은 장치를 사용해서, 액체형상의 수지를 도포한 후, 자외선조사나 가열에 의해 수지를 경화시켜서 형성된다. 제 5 도에 있어서, (1)은 광파이버, (2)는 니플, (3)은 다이, (4)는 수지, (5)는 호울더, (11)은 니플구멍, (13)은 다이의 테이퍼부, (14)는 다이의 출구구멍, (16)은 니플의 테이퍼형상측면, (17)은 메니스커스이다. 광파이버(1)에 도포하는 수지(4)는, 니폴(2) 과 다이(3)의 틈사이로부터 가압공급되고, 코운형상의 니플의 측면(16)과 다이(3)의 테이퍼부(13)에 의해서 에워싸이는 틈사이를 통과해서, 소위 메니스커스(17)를 형성하고, 다이(3)의 출구구멍(14)을 향해서 흐른다. 한편, 니플(2)의 구멍(11)으로부터 들어간 광파이버는, 메니스커스(17)의 부분에서 수지(4)에 젖고, 다이(3)의 출구구멍(14)에서 수지가 짜여져서, 광파이버의 외주에 수지가 도포된다.

그러나, 이와 같은 장치에서는, 고선속(예를 들면 500m/분이상)에서는, 도포된 수지에 기포가 혼입되거나, 외주에 균일하게 수지가 부착되지 않는, 소위 편육(치우쳐서 두꺼워지는일)이 발생하거나, 긴쪽방향으로 외경이 변동하는등의 문제가 발생하여, 생산속도를 제한하는 원인이 되어 있었다. 이와 같은 도포의 불균일함은, 광파이버에 피복층의 밖으로부터 가령 균일한 힘이라 할지라도 힘이 가해지거나, 온도변화에 의해 피복층이 팽창,수축되거나 하면, 광파이버에 마이크로벤딩이 발생하여, 전송손실의 증가를 야기하는 원인으로 되어있다.

종래, 이와 같은 불균일 도포의 문제에 대하여, 몇가지의 시험이 있다. 예를들면, 미국특허 제 4,531,959 호 명세서에서 볼수 있는 바와 같이, 수지를 니플과 다이의 사이에서 다수의 구멍이 뚫린 원통형상체를 통해서 그 중심을 통과하는 광파이버에 공급하거나, 미국특허 제 4,644,898 호 명세서에서 볼수 있는 바와 같이, 메니스커스부가 플레온간스(fleon)에 의해서 퍼어즈되고, 또한 중심위치가 기계적으로 조정할 수 있게한 방법이 시험되고 있으나, 그들은 어느것이나 모두 도포장치의 구조가 복잡하게 되거나, 미조정(微調整)이 필요하는등, 용이하게 실현하는 것은 곤란하였다.

본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 고선속에서도 균일한 도포를 용이하게 실현할 수 있는 광파이버용 수지도포장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명은, 제 1 발명에 있어서는, 니플과 출구를 향해서 직경이 작아진 테이퍼형상의 구멍을 가진 다이를 구비하고, 니플의 구멍과 다이의 구멍과 다이의 구멍과의 사이에 수지를 둘레방향으로부터 가압공급하고, 다이의 테이퍼부에서 수지를 짜고, 여기를 통과하는 광파이버에 수지를 도포하도록한 광파이버용 수지도포장치에 있어서, 상기 니플과 상기 다이는, 광파이버가 통과하는 중심축에 수직이고 중심에 구멍을 가진 니플의 면과, 상기 중심축에 수직이고 중심에 구멍을 가진 다이의 입구의 면이, 틈사이를 가지도록 배치되고, 이 틈사이를 통과해서 수지가 다이의 테이퍼부에 공급되도록 이 틈사이에 수지공급구가 연결되고, 니플의 구멍직경이 다이의 입구의 구멍직경보다 작으며, 상기 니폴과 다이의 틈사이의 간격이, 다이의 입구구멍의 직경이 1/4이상 또는 4배이하이고, 다이의 테이퍼부의 테이퍼각도가 2∼8°인 것을 특징으로 하는 것이다.

제 2 발명에 있어서는, 제 1 발명에 있어서, 테이퍼부의 길이가 다이의 출구구멍직경의 5배이상인 것을 특징으로 하는 것이고, 제 3 발명에 있어서는, 제 1 발명 또는 제 2 발명에 있어서, 다이의 구멍의 출구부분이 출구의 구멍직경이상의 길이에 걸쳐서 일정한 것을 특징으로 하는 것이다.

니플과 다이의 틈사이의 간격의 하한치를, 보다 바람직하게는, 다이의 입구구멍직경의 1/2로 할 수 있으며, 또, 상한치를, 다이의 입구구멍직경의 2배이하로 할 수 있다.

또, 다이의 테이퍼부의 테이퍼각도는, 보다 바람직하게는, 2∼5°로 할 수 있으며, 더 바람직하게는 2∼4°로 할 수 있다.

본 발명의 작용을 제 6 도에 의해서 설명한다. 도면중, (1)은 광파이버, (2)는 니플, (3)은 다이, (4)는 수지, (17)은 메니스커스이다.

본 발명의 광파이버용 수지도포장치에 의하면, 니플(2)의 구멍직경은 작고, 수지가 흐르는 니플(2)과 다이(3)의 틈사이의 적당한 간격이기 때문에, 제 6 도(a)에 표시한 바와 같이, 메니스커스(17)은 크게되지 않으면, 기포의 혼입은 없다.

반대로, 제 6 도(b)에 표시한 바와 같이, 니플(2)의 구멍이 너무 큰 경우나, 동도(c)에 표시한 바와 같이, 니플(2)과 다이(3)의 간격이 너무 넓은 경우는, 메니스커스(17)가 커지고, 광파이버(1)가 수지(4)에 의해 최초로 젖는 점에 있어서, 형상이 불안정하게 되고, 기포가 혼입하기 쉽게 된다.

수지의 흐르는 방향을 따른 유로의 단면적은, 단조롭게 감소하는 것이 소용돌이를 발생시키지 않기 위해서는 바람직하다. 본 발명에서는, 다이의 입구근처에서, 니플과 다이의 틈사이를 통과하여, 다이의 중심방향으로 향하는 수지의 흐름이, 광파이버의 주행방향을 따르도록, 대략 직각으로 방향전환하는 점에 있어서, 유로단면적이,

πH²/4〈πHB

를 충족시키도록 하였다.

π(H²-d²)/4〈πH²/4

이므로,

π(H²-d²)/4〈πHB

를 충족시키게 된다. 단, d는 광파이버외경, H는 다이의 구멍의 입구의 직경, B는 니플과 다이의 틈사이다.

따라서, 수지의 흐름전환점에 있어서, 유로단면적이 단조롭게 감소하고, 소용돌이를 발생시키는 일은 없다.

또, 니플과 다이의 간격이 너무 넓지 않기 때문에, 그 틈사이를 통과하여 유입하는 수지가 역류해서 소용돌이를 발생하는 일도 없다. 소용돌이는 수지의 유속이 빠른(즉, 선속(線速)이 빠른)때에 발생하기 쉽고, 또한 큰 것이다.

테이퍼부에 있어서는, 중심을 주행하는 광파이버가, 항상 광파이버의 중심을 유지할려고 하는 소위, 셀프 센터링힘(Self Centetering Force)이 작용하는 것이 알려져 있다. 이 힘은 실험결과 약 2∼4°의 각도가 가장 크고 약 8°를 넘으면 매우 작아지는 것을 알았다. 2°이하의 각도는 가공이 대단히 곤란하고 현실적이 아니다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 셀프센터링힘이 크고, 또한, 그 주의에서 수지의 흐름이 소용돌이발생등이 없고 원활하기 때문에, 광파이버는, 항상 다이의 중심을 통과하고 치우쳐서 두꺼워지는 일은 발생하지 않는다.

테이퍼부의 길이는, 셀프센터링힘의 점에서는 큰편이 바람직하고, 또, 다이입구에서의 수지의 흐름을 조정하는 점에서도 어느정도의 길이가 필요하고, 실험결과, 다이의 출구구멍직경의 약 5배이상이 치우쳐서 두꺼워짐을 방지하는 점에서, 특히 유효하게 작용한다. 그러나, 너무 길게해서, 필요이상으로 셀프센터링힘을 크게 해도, 도포의 균일성이 향상되는 것도 아니다. 또, 이것을 길게 하면, 다이의 가공이 어렵게 되고, 비용도 들기 때문에, 테이퍼부의 길이는, 길어도 10mm정도가 현실적인 값이라고 할 수 있다.

또, 다이의 출구에, 일정직경의 부분이 형성되어 있으면, 수지의 흐름은 더 안정된다. 일정직경부분의 길이는, 다이의 출구구멍의 직경이상의 길이가 있으면 유효하고, 고선속에 있어서, 치우쳐서 두꺼워지는 일이 발생하기 어렵게 된다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

제 4 도는 광파이버를 와이어드로우잉하고, 수지를 도포하는 전체장치의 일예의 개략구성도이다. 도면중, (1)은 광파이버, (5)은 광파이버모재, (7)은 와이어드오우잉로, (8), (8')는 수지경화장치, (9)는 감는장치(10), (10')는 수지도포장치이다. 와이어드로우잉로(7)에서 모재(6)로부터 파이버화된 광파이버(1)은, 수지도포장치(10)와 수지경화장치(8)에 의해서 일시 피복이 행하여지고, 또, 수지도포장치(10')와 수지경화장치(8')에 의해서 두 번째층의 수지피복이 행하여져서, 감는장치(9)에 감겨진다.

제 1 도는, 본 발명의 수지도포장치의 일실시예의 단면도이다. 도면중, 제 5 도와 마찬가지인 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 또한, (12)는 니플하부면, (15)는 다이상부면이고, 이들 2개의 면은, 함께 광파이버(1)가 통과하는 중심축에 수직인 면으로서 형성된다.

제 5 도와 마찬가지로, 광파이버(1)는, 니플(2)의 구멍(11)으로부터 들어가고, 메니스커스(17)에서 수지(4)에 젖어, 다이(3)의 출구의 구멍(14)에서 수지(4)가 소정의 외경으로 마무리되므로서, 광파이버(1)에 수지(4)가 도포된다. 수지(4)는, 중심에 니플구멍(11)을 가진 니플하부면(12)과, 중심에 테이퍼부의 입구의 구멍을 가진 다이의 상부면(15)과의 틈사이를 통과해서, 다이(3)의 테이퍼부(13)에 공급된다. 상기 틈사이에는, 도시하지 않은 수지공급구가 연결되어 있다. 광파이버(1)가 수지(4)에 최초로 젖는 부분에는 메니스커스(17)가 형성된다. 수지(4)는, 다이(3)의 테이퍼부(13)내에서 광파이버(1)에 충분히 부착하고, 또, 다이구멍(14)을 통과하므로서 균일하게 도포된다.

니플(2)의 구멍의 직경(11)은, 다이(3)의 입구구멍의 직경보다 작고, 수지가 흐르는 니플하부면(12)과 다이상부면(15)과의 틈사이의 간격은, 다이의 입구구멍직경의 1/4이상 또한 4배 이하이다. 다이(3)의 테이퍼부(13)의 길이는, 다이(3)의 출구구멍(14)의 직경의 5배 이상이고, 다이의 테이퍼부의 테이퍼각도는, 2∼8°이다. 다이(3)의 구멍(14)의 출구부분은, 출구구멍 직경이상의 길이에 걸쳐서 일정하다.

본 발명의 조건을 제 2 도에 의해서 설명하면,

F〈H

H/4B4H

2°" α°8°

이고,

C5G

로 하고,

DG

로 하도록 해도 된다.

또, 보다 바람직하게는,

H/4B2H

H/2B4H

또

H/2fBf2H

로 할 수 있다.

H/2B

는, 보다 현실적인 가공정밀도로부터의 조건이다.

또, 테이퍼각도 α에 대해서는,

보다 바람직하게는

2°α5°

더 바람직하게는

2 °α4°

로 할 수 있다.

실험결과에 의거해서, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

직경 125㎛의 광파이버를, 제 4 도에서 설명한 바와 같은 제조장치를 사용하여, 300∼1200m/분의 선속으로, 첫 번째층용수로서 우레탄아크릴계수지를 피복하였다.

제 1 도에 의해서 설명한 구조의 도포장치를 사용하였을때의 균일도포성(치우쳐서 두꺼워진 정도, 피복층증의 기포혼입정도)을 평가하였다. 제 8 도는, 실험결과의 설명도이다. 제 8 도에 있어서, a∼h와 α와, 제 2 도에 도시한 값이다. 도포균일성의 평가난에 있어서의 ◎○△×는, 도포가능한 최고선속을 나타내는것으로서,

◎은 1000m/분이상

○은, 800∼1000m/분

△는, 500∼800m/분

×는, 500m/분이하

를 표시한 것이다.

No, 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2, 2-3, 3-2, 3-3, 3-4, 4-2, 4-3은,

FH

H/4B4H

2°α5°

를 충족시키는 것이며, 이것을 충족시킨 모든 도포장치는, 500m/분이상의 선속으로 균일도포 가능하였다.

그중에서도, 또

C5G

DG

2°α"f5°

을 충족시키는 No, 1-1, 1-2, 1-3, 2-3, 3-3, 3-4, 4-2, 4-3의 도포장치는, 800m/분이상의 선속에 있어서도 치우쳐서 두꺼워지는 일은 없고, 또, 기포의 혼입도 전혀 문제 없었다.

또

2°α4°

H/4B2H

을 충족시키는 Ni, 1-1, 4-2의 도포장치는, 1000m/분이상의 선속에 있어서도 치우쳐서 두꺼워지는 일은 없고, 또, 기포의 혼입도 전혀 문제 없었다.

비교예로서, 도포장치이외는 실시예와 동일한 조건으로 도포균일성의 평가를 행하였다. No, 1-5는, 종래구조의 제 5 도에 표시한 도포장치이고, No, 1-4, 1-5, 3-1, 4-1, 4-4는 제 1 도에 표시한 구조의 도포장치이다.

어느것의 구조의 도포장치를 사용한 것도, 500m/분이상의 선속에서는 크게 치우쳐서 두꺼워지는 일이 발생하거나, 혹은, 기포가 혼입하였다.

또한, 제 3 도에 표시한 바와같이, 다이(3)의 입구의 에지부분(18)을 경사면, 혹은 곡면으로 제거하면, 수지의 흐름을 원활하게 하는 점에서 유효하다.

이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 광파이버용 수지도포장치에 의하면 선속을 울려도, 수지가 원활하게 흘러, 큰 소용돌이를 발생시키지 않고, 또, 메니스커스가 다이속으로 크게 끌려들어가, 그 선단부로부터 기포가 수지속에 들어가는 일이 없기 때문에, 고선속에서 치우쳐서 두꺼워지는 일이 없고 기포 혼입이 없는 균일한 도포가 가능하게 되어, 고품질의 광파이버를 용이하게 대량생산할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 니플(2)과 출구를 향해서 직경이 작아진 테이퍼형상의 구멍을 가진 다이(3)를 구비하여, 니플(2)의 구멍과 다이(3)의 구멍과의 사이에 수지를 둘레방향으로부터 가압공급하고, 다이(3)의 테이퍼부에서 수지를 짜고, 이곳을 통과하는 광파이버에 수지를 도포하도록 한 광파이버용 수지도포장치에 있어서, 상기 니플(2)과 상기 다이(3)는, 광파이버가 통과하는 중심축에 수직이고 중심에 구멍을 가진 니플의 면과, 상기 중심축에 수직이고 중심에 구멍을 가진 다이의 입구의 면이, 틈사이(B)를 가지도록 배치되고, 이 틈사이(B)를 통과해서, 수지가 다이(3)의 테이퍼부에 공급되도록 이 틈사이에 수지 공급구가 연결되고, 니플(2) 구멍의 직경(F)의 다이(3)의 입구구멍의 직경(H)보다 작고, 상기 니플(2)과 다이(3)의 틈사이의 간격(B)이, 다이의 입구구멍의 직경(H)의 1/4이상 또한 4배이하이고, 다이(3)의 테이퍼부의 테이퍼각도(α)가 2∼8°이며, 테이퍼부의 길이(C)가 다이(3)의 출구구멍직경(G)의 5배이상이며, 다이(3)의 구멍출구부분(D)이, 출구의 구멍직경(G)이상의 길이에 걸쳐서 일정한 것을 특징으로 하는 광파이버용 수지도포장치.