KR19990029487A - 광섬유 피복 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광섬유(1) 피복 방법을 제안하고자 한다. 광섬유(1)는 액상의 경화 가능한 피복 재료(6)가 충전된 볼륨부(11)로부터 피복 노즐(10)을 통해 종방향으로 방출된다. 광섬유의 표면은 피복 노즐(10)의 벽(12)으로부터 이격된다. 상온에서의 피복 재료(6)의 점도는 2500 m㎩·s를 초과하고 피복 재료(6)의 온도는 2000 m㎩·s 미만의 점도를 가질 정도로 충분히 높도록 조정된다.
Description
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 방법에 관한 것이다.
광섬유 특히 유리 섬유에는 기계적인 손상 및 오염으로부터 섬유를 보호하도록, 취급성을 개선하도록, 그리고 필요하다면 섬유를 색상에 의해 구별시키도록 종래부터 표면 피복이 제공된다. 유럽 특허 출원 공개 공보 제509,487호에 기재된 방법에서, 섬유는 당업계의 공지된 방법으로 초기에 노의 예비 성형체(preform)로부터 제조(drawing)된다. 섬유가 충분히 냉각된 후에, 섬유는 액상의 경화 가능한 피복 재료가 섬유 표면에 연속적으로 도포되는 피복 유닛을 통해 종방향으로 통과된다. 상온(25℃)에서의 피복 재료의 점도는 2000 내지 6000 m㎩·s이다. 상용 피복 재료는 대략 2500 내지 5000 m㎩·s의 점도를 가지고 용이한 취급성을 위해 전형적으로 25 내지 45℃의 온도에서 가공된다.
유럽 특허 출원 공개 공보 제619,275호에 도시된 피복 유닛에서, 피복 재료는 안내 노즐을 통해 섬유가 진입되는 볼륨부 내부에서 가압된다. 섬유는 피복 노즐을 통해 피복 재료로부터 방출되며, 피복 노즐의 벽은 섬유의 표면으로부터 이격된다. 피복 유닛으로부터 피복 노즐을 통해 표면 부착력으로 인해 섬유에 부착되는 피복 재료를 섬유가 끌어당겨, 섬유가 액상 피막으로 피복된다. 재료는 다음 공정의 경화 유닛에서, 양호하게는 자외선 방사에 의해 경화된다. 플라스틱 재료 특히 우레탄 계열을 함유하는 폴리머를 갖는 UV-경화 가능한 수지가 보통 사용된다.
상기된 공정에 의해, 대개 동일한 연속 피복 및 경화 유닛으로 두 개 이상의 층을 갖는 피복이 유리 섬유에 도포된다. 기계적인 보호를 위해서는 비교적 연질의 1차 피복 및 보다 경질의 2차 피복이 양호하다. 색상에 의해 다른 섬유와 구별시키기 위해, 2차 피복은 도료(pigments)를 포함할 수도 있다. 대안으로, 추가적인 공정 단계로 외부 색상 피복이 도포될 수도 있다. 용매를 함유한 잉크는 환경에 대해 위험스럽고 섬유의 운반 속도가 높은 경우에 건조시키기 위한 비교적 긴 운반 경로가 필요하므로, 섬유를 착색하기 위해 UV-경화 가능한 재료를 사용하는 빈도가 점점 증가되고 있다.
도포된 피복의 막질은 1000 m/min을 초과하는 범위의 섬유 속도에서 특히 불충분한 경우가 있다. 특히, 피복 재료가 섬유축에 대해 비대칭적으로 분포되는 즉 섬유가 둘레의 재료에 대해 이심적으로 위치되는 경우가 빈번하다. 피막은 적어도 수 ㎛의 최소 두께를 요구하기 때문에, UV-경화 가능한 잉크의 경우에도 동일한 문제가 존재한다. 또한, 액상 피막은 약 1000 m/min을 초과하는 속도에서 섬유의 표면으로부터 파열되는 경우도 빈번하여 섬유를 무용하게 만든다.
상기 내용에 따라, 본 발명의 목적은 피복 재료의 중심에 섬유를 배치하여 피복 기계의 값비싼 변환을 요하지 않고 피복 재료가 섬유의 표면으로부터 파열될 가능성을 감소시킨 피복 방법을 개발하는 것이다.
상기 목적은 본 발명의 청구항 1에 따른 특징부에 의해 해결된다.
본 발명의 기본 개념은 낮은 점성의 액상 피복 재료를 사용하는 것이다. 점도는 1000 내지 1500 m㎩·s인 것이 양호하다. 이는 균일한 두께의 피막을 형성하기 위한 피복 재료의 점성을 개선시키므로, 섬유는 중심에 보다 근접하게 배치된다. 동시에, 피복 노즐 구역의 액상의 피복 재료 내의 전단력(shear forces)도 감소된다. 그러면, 섬유 표면에 대한 피복 재료의 부착력은 섬유 속도가 1000 m/min을 초과하는 경우에도 피막이 파열되는 것이 방지될 정도로 충분하다. 피복 재료는 섬유에 소정의 피복 특히 1차 피복, 2차 피복 또는 색상 표시 피복을 형성할 수 있다.
피복 유닛 볼륨부를 가열하여 즉 상용 피복 재료를 사용할 수 있도록 충분히 높은 온도로 피복 노즐을 가열하여 피복 재료의 점도를 조정하는 것도 제안된다. 피복 재료의 가공 온도는 기존 기술에 비해 약 10℃ 정도 초과하도록 증가되는 것이 양호하다. 1차 피복에 대한 온도는 45℃로부터 55℃로 증가되는 것이 유리하므로 점성은 2300 m㎩·s로부터 1200 m㎩·s로 감소되며, 2차 피복에 적용되는 온도는 26℃(점도는 4700 m㎩·s)로부터 38℃(1200 m㎩·s)로 증가된다. 연속 작업의 운반 속도는 적어도 1000 m/min이 양호하다.
보다 낮은 점도임에도 불구하고 동일한 피복 두께를 성취하기 위해, 각각의 피복 노즐의 단면은 종래 기술에 의한 공정에 사용되는 것을 초과하여 증가되어야 한다. 1차 피복 노즐의 직경이 224 ㎛로부터 227 ㎛로 약 3 ㎛ 정도 확대되면, 1차 피복의 외경은 125 ㎛의 섬유 직경에 대해 180 내지 200 ㎛로 변하지 않고 대개 사용되는 표준과 일치된다. 245 ± 10 ㎛의 외경을 갖는 2차 피복을 얻기 위해, 2차 피복 노즐의 직경은 325 ㎛로부터 대략 330 ㎛로 약 5 ㎛ 정도 증가되어야 한다. 또한, 낮은 점도의 결과 피복 유닛 내부의 피복 재료에는 비교적 낮은 압력이 인가된다. 압력은 400 내지 1000 h㎩ 양호하게는 600 h㎩로 종래 기술에 의한 공정에 비해 약 30 내지 70 %로 감소되는 것이 유리하다. 그러면, 점도는 1차 피복 및 2차 피복에 대해 1200 m㎩·s이다.
본 방법의 유리한 실시예에서, 피복 재료는 자외선 방사에 의해 경화된다. 이는 용매없는 피복 재료 특히 용매없는 표시 잉크의 사용을 가능케 하므로, 용매와 관련된 환경적인 위험성이 제거된다. 그러면, 피복 재료는 섬유가 고속으로 운동하는 경우에도 비교적 짧은 운반 경로를 따라 경화될 수도 있다.
피복 재료의 온도는 고품질의 피복을 생산하기 위해 섬유 온도와 적어도 대략 동일한 것이 양호하다.
섬유에 1차 피복을 도포하는 경우에 피복 재료의 온도는 피복 재료가 화학적으로 안정한 최대 온도와 대략 동일해야 한다. 그러나, 온도는 공정 제어를 단순화하기 위해 최대 온도보다 대략 5℃ 낮게 설정되는 것이 양호하다. 종래 기술에 의한 피복 재료는 대략 60℃까지 안정하므로, 적절한 피복 온도 범위는 55℃의 범위에 있다. 보다 높은 공정 온도는 피복 유닛 전방의 섬유에 대한 냉각 요구 조건을 감소시킨다.
피복 재료 및/또는 섬유의 온도는 제어기에 의해 조정될 수 있는 것이 유리하다. 본 발명의 공정 제어 변수는 섬유의 운반 방향으로 피복 노즐 또는 경화 가능한 유닛의 전방의 센서에 의해 측정될 수 있는 피복 두께이다. 제어기의 제어 요소는 섬유 및/또는 피복 유닛 및/또는 피복 재료의 온도를 제어하도록 된 가열 또는 냉각 유닛인 것이 유리하다. 온도 변화에 의해 피복 재료의 점성 변화가 발생되며, 이로 인해 차례로 피복 두께가 변화된다. 따라서, 제어 회로는 소정값으로 피복 두께를 조정하도록 사용될 수 있다.
이하에는 개략 도시된 도면에 대해 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치의 구성도.
도2는 섬유가 통과되는 피복 노즐의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 광섬유
2 : 드로잉 노
3 : 예비 성형체
4 : 냉각 유닛
5 : 피복 유닛
6 : 피복 재료
7 : 자외선 광원
8 : 센서 유닛
9 : 제어기
본 발명의 방법에 의해, 섬유(1)가 예비 성형체(3)로부터 드로잉 노(2, drawing furnace)에서 드로잉된 다음에 냉각 유닛(4)과 액상 피복 재료(6)가 도포되는 피복 유닛(5)을 통과한다. 피복 유닛(5)의 다음에는 도포된 피복 재료(6)를 경화시키기 위한 자외선 광원(7)이 배열된다. 센서 유닛(8)이 피복 재료(6)의 층 두께를 측정한다. 측정된 층 두께에 따라, 제어기(9)가 피복 유닛(5)과 가능하면 냉각 유닛(4)의 작업 변수를 조절한다. 전형적으로, 섬유(1)는 하나 또는 여러 번의 2차 피복 및 자외선 경화 가능한 표시 잉크가 도포되는 유사한 추가 피복 유닛을 통과한 다음에 센서 유닛(8)을 통과한다.
도2는 피복 노즐(10)을 구비한 피복 유닛(5)의 부분 단면도이다. 섬유(1)는 양호하게는 대략 1000 m/min의 운반 속도(v)로 피복 노즐(10)의 중심을 통과한다. 다음에, 섬유(1)는 피복 재료(6)가 충전된 볼륨부(11)로부터 피복 노즐(10)을 통해 방출되며, 노즐(10)의 벽은 섬유(1)의 표면으로부터 이격된다. 결국, 섬유(1)의 표면에는 피복 재료(6)의 피막(13)이 형성되며, 피막(13)의 직경(d)은 피복 노즐의 직경(D) 및 노즐 채널의 형상에 따라 좌우된다.
피막(13)의 직경(d)은 온도의 함수인 피복 재료(6)의 점도에 의해서도 결정된다. 피복 노즐(10)의 직경(D)이 충분히 크면, 피복 재료(6)의 점도가 낮은 경우에도 섬유(1)의 표면에는 충분한 두께를 갖는 피막(13)이 형성된다. 피복 재료(6)의 낮은 점성으로 인해, 섬유(1)는 도포된 피복의 중심에 위치되는 것이 유리하며, 이는 생성된 피막(13)은 섬유(1)의 종방향 축에 대해 대칭이기 때문이다. 피막(13)이 섬유(1)로부터 파열되려는 경향도 감소되며, 이는 보다 낮은 점도도 피복 노즐(10)의 전단력을 감소시키기 때문이다.
본 발명에 따라 낮은 점성의 액상 피복 재료를 사용하면, 균일한 두께의 피막을 형성하기 위한 피복 재료의 점성을 개선시키므로, 섬유는 중심에 보다 근접되게 위치된다. 동시에, 피복 노즐의 구역의 액상 피복 재료 내의 전단력도 감소된다. 그러면, 섬유 표면에 대한 피복 재료의 부착력은 섬유 속도가 1000 m/min을 초과하는 경우에도 피막이 파열되는 것이 방지될 정도로 충분하다.
Claims (10)
- 광섬유(1)의 표면이 피복 노즐(10)의 벽(12)으로부터 이격되어 액상의 경화 가능한 피복 재료(6)가 충전된 볼륨부(11)로부터 피복 노즐(10)을 통해 종방향으로 방출되는 광섬유(1) 피복 방법에 있어서, 상온에서의 피복 재료(6)의 점도는 2500 m㎩·s를 초과하고 피복 재료(6)의 온도는 피복 재료(6)의 점도가 2000 m㎩·s 미만이 되도록 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 피복 재료의 점도는 1000 내지 1500 m㎩·s이고 양호하게는 1200 m㎩·s인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피복 재료(6)는 자외선 방사에 의해 경화될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
- 상기 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유(1)의 피복은 1차 피복 또는 2차 피복 또는 색상 표시 피복인 것을 특징으로 하는 방법.
- 상기 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 볼륨부(11)에 배치된 상기 피복 재료(6)는 가압되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 볼륨부(11)의 압력은 400 내지 1000 h㎩이고 양호하게는 600 h㎩인 것을 특징으로 하는 방법.
- 상기 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유(1)의 운반 속도는 1000 m/min 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
- 상기 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피복 재료(6)의 온도는 섬유의 온도와 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
- 상기 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼륨부(11)의 1차 피복 재료(6)의 온도는 피복 재료(6)가 화학적으로 안정한 최대 온도와 대략 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
- 상기 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피복 재료(6) 및/또는 섬유(1)의 온도는 제어 회로에 의해 조정될 수 있으며, 상기 제어 회로의 제어 변수가 피복 두께인 것을 특징으로 하는 방법.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |