專利名稱：使纖維預(yù)穿過(guò)拉伸工序的方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及制備光導(dǎo)纖維的方法，尤其涉及將纖維預(yù)穿過(guò)在纖維拉伸工序中用來(lái)拉伸該纖維的設(shè)備的方法。
發(fā)明的背景光導(dǎo)纖維通常由玻璃預(yù)成形品拉伸成數(shù)公里長(zhǎng)的細(xì)股纖維的制造工序制成。在這些工序中，如果不是全部，那么也是多數(shù)工序的起始是將纖維預(yù)成形品放入爐子，并加熱至足以使預(yù)成形品的下端落入?？诘臏囟取Ｓ捎陬A(yù)成形品下端的溫度增高，該模口的直徑不斷變小，直至足夠的細(xì)度，而且玻璃的粘度足夠的低，使得可從預(yù)成形品連續(xù)拉出纖維。
因此，該工序的起始通常包括使纖維的前端穿過(guò)在纖維拉伸工序中所使用的各種設(shè)備，例如將保護(hù)性涂層施加到纖維上的纖維涂覆系統(tǒng)、纖維冷卻系統(tǒng)(如果使用)和各種測(cè)量直徑的設(shè)備。接著，將纖維連接到使纖維連續(xù)穿過(guò)稱為牽引器的拉伸設(shè)備上，之后，將纖維卷繞到筒管上。
作為將纖維的前端穿過(guò)拉伸設(shè)備的一種方式，是操作者用手工將纖維拉細(xì)，接著手工向下穿過(guò)拉伸塔，并穿過(guò)纖維冷卻和涂覆系統(tǒng)等。在該工序中，纖維必須經(jīng)常多次折斷，以保持合適的直徑。加上，纖維經(jīng)常意外的斷裂，因此，穿纖維的工序相當(dāng)麻煩，而且費(fèi)時(shí)。此外，斷裂的散纖維經(jīng)常在冷卻和/或涂覆系統(tǒng)中立起來(lái)，在制造工序中成為磨損源。如果發(fā)生該現(xiàn)象，那么常常要等到全部纖維拉伸之后才能檢測(cè)得出來(lái)，在這種情形下，就不得不刮掉整個(gè)筒管上的纖維。由于這些設(shè)備常常位于制造車間的不同樓層，因此需要一個(gè)以上的操作者將纖維穿過(guò)設(shè)備，所以更增加了該工序的難度。由于對(duì)怎樣使玻璃變細(xì)和開(kāi)始穿線之前如何決定合適的纖維直徑方面，不同操作者之間不一致，也會(huì)增大難度。合理地判斷合適的纖維直徑對(duì)拉伸工序起始的成功穿線是一個(gè)關(guān)鍵。由于用手工將纖維穿過(guò)工序存在上述困難，該方法有時(shí)會(huì)費(fèi)時(shí)30分鐘或更長(zhǎng)。
由此，需要設(shè)計(jì)一種替代方法，將纖維前端喂過(guò)拉伸工序的各種設(shè)備。
發(fā)明的概述本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種在光導(dǎo)纖維拉伸工序中將纖維穿線的方法，其中將預(yù)穿線長(zhǎng)絲喂過(guò)纖維拉伸工序，纖維連接到預(yù)穿線長(zhǎng)絲上，并使用預(yù)穿線長(zhǎng)絲將纖維拉過(guò)工序。因此，該方法包括將長(zhǎng)絲預(yù)穿過(guò)纖維拉伸工序中的至少一個(gè)組件。
在一個(gè)實(shí)施方式中，預(yù)穿線長(zhǎng)絲的一端喂過(guò)組件，而預(yù)穿線長(zhǎng)絲的另一端喂入連接套筒。再用連接套筒的另一端捕獲由預(yù)成形品拉出的纖維的前端。只要將預(yù)穿線長(zhǎng)絲向后拉過(guò)系統(tǒng)，就能夠?qū)⒗w維前端喂過(guò)系統(tǒng)。
有很多種材料可以用作連接套筒。例如，可以使用常規(guī)的收縮管材料，象可以使用粘合劑或膠水一樣。如果預(yù)穿線材料是玻璃(例如玻璃纖維)，那么可以采用常規(guī)的玻璃對(duì)接技術(shù)(例如玻璃對(duì)頭對(duì)接技術(shù))?；蛘咭部梢圆捎帽”谛谓饘俟?，將金屬管的兩端分別卷捻住纖維前端和預(yù)穿線材料的末端。另外，也可以采用非收縮管(例如由聚酰亞胺或聚酯制成的管)，這時(shí)，纖維和預(yù)穿線的端頭插入非收縮管內(nèi)再用膠水連接起來(lái)。在所有這些實(shí)施方式中，連接套筒的外徑優(yōu)選足夠窄，使其可穿過(guò)纖維拉伸工序的各種組件，尤其是涂層設(shè)備。
有很多種材料可以用作長(zhǎng)絲。例如，使用金屬線、聚酯長(zhǎng)絲、玻璃纖維(例如光學(xué)纖維長(zhǎng)絲)、塑料、尼龍和其他材料。
由連接套筒將纖維與預(yù)穿線長(zhǎng)絲的連接可以由多種方法來(lái)實(shí)施，例如使連接套筒熔融或收縮、使套筒和長(zhǎng)絲都熔融、或僅熔融長(zhǎng)絲。如果需要，可以用膠水或粘合劑在連接套筒內(nèi)，將預(yù)穿線長(zhǎng)絲的端頭連接到纖維的端頭上。
采用本發(fā)明的方法，可以大大便利拉伸工序中纖維前端的穿線。一旦達(dá)到合適的纖維直徑時(shí)，將纖維前端穿線所需的時(shí)間由平時(shí)的1.5小時(shí)或更長(zhǎng)，縮短到數(shù)分鐘或更短。另外，由于不再產(chǎn)生會(huì)并且經(jīng)常立起來(lái)的會(huì)在原位刮纖維的斷裂纖維，所以也大大提高了成品纖維的質(zhì)量。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的纖維拉伸工序。
圖2為圖1所示的長(zhǎng)絲、纖維和連接套筒組合的放大剖面圖。
圖3為便于纖維與長(zhǎng)絲連接的對(duì)正器的透視圖。
發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明圖1為纖維拉伸工序，其中爐子10用來(lái)加熱光學(xué)預(yù)成形品，由此可拉出纖維12。在纖維拉伸工序開(kāi)始前，纖維12必須喂過(guò)各種設(shè)備，例如直徑測(cè)量器14、纖維冷卻管16和通常為兩個(gè)或多個(gè)涂覆系統(tǒng)18和19。然后，纖維最終被拉到牽引器20上，它將纖維拉過(guò)各種制造設(shè)備。被牽引器拉過(guò)之后，纖維就卷到筒管上(未示出)。
由于各種設(shè)備會(huì)被樓層結(jié)構(gòu)(例如結(jié)構(gòu)22所示)分離，所以這種預(yù)穿線操作就進(jìn)一步復(fù)雜化了。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，預(yù)穿線長(zhǎng)絲24比纖維12前端先喂過(guò)纖維拉伸設(shè)備。預(yù)穿線長(zhǎng)絲24優(yōu)選利用重力向下喂過(guò)設(shè)備。例如，如果喂入長(zhǎng)絲的特定設(shè)備的內(nèi)徑足夠?qū)挘敲淳涂蓪⒁欢ǖ呢?fù)荷連接到預(yù)穿線長(zhǎng)絲上以利于穿線。通常就是這樣穿過(guò)直徑測(cè)量器和纖維冷卻器的。然而，由于冷卻系統(tǒng)的內(nèi)徑窄，只能將裸纖維喂過(guò)這些設(shè)備。
因此，在一個(gè)實(shí)施方式中，由較高樓層的操作者將一定負(fù)荷連接到預(yù)穿線長(zhǎng)絲上，并喂過(guò)直徑測(cè)量器14和纖維冷卻器16。然后，位于樓層22下面的操作者從預(yù)穿線長(zhǎng)絲24上取下負(fù)荷，并分別將纖維穿過(guò)涂覆系統(tǒng)18和19。
可以在例如，當(dāng)新的纖維預(yù)成形品放入爐子時(shí)，或當(dāng)纖維預(yù)成形品預(yù)加熱到足以從其拉出纖維的溫度時(shí)進(jìn)行預(yù)穿線操作。這樣，一旦從爐子出來(lái)的纖維具有足夠細(xì)的直徑，就可連接到預(yù)穿線長(zhǎng)絲24上(該直徑一般約為80-200微米)，即將纖維12的前端連接到預(yù)穿線長(zhǎng)絲24的末端，如圖1所示。
可以采用如圖2詳細(xì)所示的連接套筒26進(jìn)行該步驟。優(yōu)選的纖維連接材料包括下面能夠購(gòu)買到的管狀材料聚酯收縮管、聚酰亞胺、不銹鋼、塑料和聚酯(非收縮)。連接套筒26優(yōu)選直徑足夠窄，以適應(yīng)穿過(guò)纖維拉伸工序中各種設(shè)備尤其纖維涂覆系統(tǒng)的所有內(nèi)徑。纖維穿線的一個(gè)特別困難的區(qū)域是涂覆系統(tǒng)。這些涂覆系統(tǒng)一般包括帶有孔內(nèi)徑為25毫米或更小的照射管(它將涂層輻照固化)和內(nèi)徑為38/m(約380微米)或更小的涂層模口。
聚酯可以用作收縮管材，加熱后熔化并圍繞住纖維前端和預(yù)穿線末端。不銹鋼可以用作薄壁形管，其端頭可以卷捻住纖維和預(yù)穿線的端頭。聚酰亞胺和聚酯管優(yōu)選用作接受器，將纖維與預(yù)穿線的端頭由膠水或粘合劑連接起來(lái)。
一種尤其優(yōu)選的套筒材料是熔點(diǎn)約為1100-1200°F的聚酰亞胺。一種尤其優(yōu)選的聚酰亞胺管材是180微米的ID管材，購(gòu)自美國(guó)佐治亞州亞特蘭大HVTechnologies。
預(yù)穿線長(zhǎng)絲24可由多種材料構(gòu)成。一種優(yōu)選材料是尼龍。另一種是熔點(diǎn)約為500°F的聚酯。
例如，約150微米的聚酯纖維與內(nèi)徑180微米的上述聚酰亞胺管材一同使用。纖維在喂入纖維連接套筒26之前，優(yōu)選向下拉至直徑約為150微米或更小。
使用有助于引導(dǎo)纖維端頭進(jìn)入連接套筒26內(nèi)的器件，可有利于纖維與長(zhǎng)絲的連接。這種器件如圖3所示。在該裝置中，下板40有一凹槽42，槽內(nèi)足夠深，可放置和排列長(zhǎng)絲、纖維和連接套筒。在一個(gè)實(shí)施方式中，聚酰亞胺套筒26置入凹槽42的中央，上板44放置在下板40的上面。然后，預(yù)穿線長(zhǎng)絲24塞入凹槽42的一端，纖維12的前端塞入凹槽42的另一端。接著將板44和40加熱到熔化連接套筒26或熔化預(yù)穿線長(zhǎng)絲24或二者都熔化。另外，如果要求，可以將套筒26和包括纖維12與預(yù)穿線長(zhǎng)絲24的預(yù)制件從對(duì)正器上取下，并在取下后合適地熔凝起來(lái)。因?yàn)榫埘啺返娜埸c(diǎn)比聚酯預(yù)穿線長(zhǎng)絲高，一種方法是加熱(例如通過(guò)從熱槍吹出的熱空氣加熱，或與一種器件例如焊鐵直接接觸)聚酯預(yù)穿線長(zhǎng)絲至其熔點(diǎn)(例如高于500°F)以上的溫度，熔融聚酯長(zhǎng)絲的加熱端，而且一旦固化就可將其自身同時(shí)連接到聚酰亞胺連接套筒26和光導(dǎo)纖維12的前端。
在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，對(duì)接步驟包括兩步。第一步包括將聚酯預(yù)穿線與聚酰亞胺管材連接。將聚酯塞入管內(nèi)，并加熱至500°F以上，這使聚酯長(zhǎng)絲與管材粘合。例如可以在爐子內(nèi)裝入玻璃光導(dǎo)纖維的預(yù)成形品期間或之前進(jìn)行該步驟，所以沒(méi)有時(shí)間限制。該步驟一般約需15秒。
玻璃充分細(xì)化之后，優(yōu)選細(xì)至能使它通過(guò)纖維拉伸工序中各組件的細(xì)度，再進(jìn)行第二步。在將纖維塞入連接套筒之前，通過(guò)將加熱器直接放到管材上，加熱放在管內(nèi)的聚酯長(zhǎng)絲。加熱器可由例如熱空氣槍組成，這時(shí)，溫度高至足以熔化或軟化連接套筒材料的熱空氣直接對(duì)著連接套筒。當(dāng)然，另外的器件例如焊鐵或相似的接觸加熱器都可用來(lái)加熱連接套筒。該預(yù)加熱步驟可以很快地進(jìn)行，因?yàn)榫埘ピ跀?shù)秒內(nèi)就熔化。然后，可在聚酯保持流動(dòng)狀態(tài)時(shí)的任何時(shí)刻塞入纖維。將纖維塞入連接套筒一般需2-4秒。一旦停止加熱連接套筒，聚酯就固化并粘合到纖維上。固化步驟的完成要計(jì)5秒。連接纖維前端與連接套筒(已與預(yù)穿線連接)的整個(gè)操作一般需10-15秒。
雖然為著說(shuō)明的目的而詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是要明白所述細(xì)節(jié)僅出于說(shuō)明目的，不脫離本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求所限定的范圍情形下，本行業(yè)內(nèi)的普通技術(shù)人員還能夠?qū)Ρ景l(fā)明進(jìn)行改變。
權(quán)利要求
1．一種在光導(dǎo)纖維拉伸工序中將纖維穿線的方法，其包括將預(yù)穿線長(zhǎng)絲喂過(guò)所述工序的至少一個(gè)組件；將所述預(yù)穿線長(zhǎng)絲連接到所述纖維上；和采用所述長(zhǎng)絲，將所述纖維拉過(guò)所述至少一個(gè)組件。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的喂料步驟在所述喂料步驟之后進(jìn)行。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的至少一個(gè)組件在拉出纖維的爐子的下方。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的連接步驟包括將纖維一端塞入連接套筒的一端，預(yù)穿線長(zhǎng)絲塞入所述連接套筒的另一端。
5．如權(quán)利要求4所述的方法，還包括熔化所述連接套筒。
6．如權(quán)利要求4所述的方法，還包括熔化所述長(zhǎng)絲。
7．如權(quán)利要求4所述的方法，還包括熔化所述套筒和所述長(zhǎng)絲。
8．如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的熔化的長(zhǎng)絲連接到所述套筒內(nèi)的所述纖維上。
9．如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的套筒包含選自聚酰亞胺、聚酯和塑料的材料。
10．如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的預(yù)穿線長(zhǎng)絲包含選自金屬、尼龍、聚酯、塑料和玻璃的材料。
11．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述喂料步驟中的所述至少一個(gè)組件包括至少一個(gè)涂覆器。
12．如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述的涂覆器包括一個(gè)位于其中的內(nèi)徑小于25毫米涂覆?？?，而且所述預(yù)穿線長(zhǎng)絲喂過(guò)所述內(nèi)徑。
13．如權(quán)利要求1所述的方法，還包括使所述纖維連接到將所述纖維拉過(guò)所述纖維拉伸設(shè)備的牽引器上。
全文摘要
本發(fā)明涉及將纖維前端穿過(guò)纖維拉伸工序的拉伸設(shè)備的方法。將預(yù)先穿線的長(zhǎng)絲(24)喂過(guò)拉伸工序的設(shè)備。將預(yù)先穿線的長(zhǎng)絲(24)的一端與纖維(12)的前端連接,并用來(lái)將纖維拉過(guò)拉伸工序的設(shè)備。
文檔編號(hào)C03B37/03GK1310693SQ99808855
公開(kāi)日2001年8月29日 申請(qǐng)日期1999年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月20日
發(fā)明者K·J·凱勒梅, D·E·姆塞萊亨 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司