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TW202120976A - 塑膠光纖之製造方法 - Google Patents

塑膠光纖之製造方法 Download PDF

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TW202120976A
TW202120976A TW109134279A TW109134279A TW202120976A TW 202120976 A TW202120976 A TW 202120976A TW 109134279 A TW109134279 A TW 109134279A TW 109134279 A TW109134279 A TW 109134279A TW 202120976 A TW202120976 A TW 202120976A
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TW
Taiwan
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curable composition
optical fiber
plastic optical
pigment
less
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TW109134279A
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English (en)
Inventor
岡田康彰
斉藤武士
Original Assignee
日商日東電工股份有限公司
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Publication date
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Abstract

塑膠光纖1之製造方法具備：於含有活性能量線硬化型樹脂及顏料之硬化性組合物中，使顏料分散之步驟；及將硬化性組合物塗佈於塑膠光纖本體2之周面，形成包含硬化性組合物之硬化物之著色材3之步驟。硬化性組合物於25℃下之黏度為2,000 mPa以上、3,000 mPa以下。於使顏料分散之步驟中，將硬化性組合物投入至具備具有軸線A1之圓筒形狀之密閉容器10，使密閉容器10以相對於鉛直線交叉之軸線A1為中心，以0.02 m/秒以上、0.2 m/秒以下之周速旋轉。

Description

塑膠光纖之製造方法
本發明係關於一種塑膠光纖之製造方法。
先前，以下方法為人所周知，即，於包含芯之纖維本體之周面塗佈含有顏料及紫外線硬化性樹脂之硬化性組合物之後，形成包含該硬化物之油墨層之方法。(例如，參照下述專利文獻1)。
專利文獻1中記載之光纖能夠根據油墨層之顏色或圖案等辨識。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特表2012-508395號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，顏料於硬化性組合物中易沈澱，亦即，硬化性組合物中顏料易不均勻地存在。若將該硬化性組合物塗佈於纖維本體之後成形，則有油墨層之辨識性不充分之不良情況。
另一方面，若為了使硬化性組合物充分地均勻而利用具有攪拌葉片之攪拌機對硬化性組合物進行攪拌，則於攪拌中，硬化性組合物中易形成氣泡，若將該硬化性組合物塗佈於纖維本體之後成形，則有如下不良情況，即，油墨層無法充分地發揮上述性能，尤其會產生由氣泡導致之缺陷。
本發明提供一種著色材之辨識性優異、且可抑制著色材之缺陷之塑膠光纖之製造方法。 [解決問題之技術手段]
本發明(1)包含塑膠光纖之製造方法，其具備：於含有活性能量線硬化型樹脂及顏料之硬化性組合物中，使上述顏料分散之步驟；及將上述硬化性組合物塗佈於塑膠光纖本體之周面，形成包含硬化性組合物之硬化物之著色材之步驟；且上述硬化性組合物於25℃下之黏度為2,000 mPa以上、3,000 mPa以下，於使上述顏料分散之步驟中，將上述硬化性組合物投入至具備具有軸線之圓筒形狀之密閉容器，使上述密閉容器以相對於鉛直線交叉之上述軸線為中心，以上述圓筒之內表面之周速成為0.02 m/秒以上、0.2 m/秒以下之方式旋轉。 [發明之效果]
本發明之塑膠光纖之製造方法中，將特定黏度之硬化性組合物投入至具備具有相對於鉛直線交叉之軸線之圓筒形狀之密閉容器，使密閉容器以軸線為中心，以圓筒之內表面之周速成為0.02 m/秒以上、0.2 m/秒以下之低速之方式旋轉。因此，可使顏料於硬化性組合物中均勻地存在，並且可抑制氣泡之混入。其結果，可製造著色材之辨識性優異、及可抑制著色材之缺陷之塑膠光纖。
(本發明之塑膠光纖之製造方法之一實施方式) 參照圖1B，說明藉由本發明之塑膠光纖之製造方法之一實施方式獲得之塑膠光纖。
塑膠光纖1係於長條方向(相當於圖1B之紙面深度方向)延伸之纖維。塑膠光纖1於沿著與長條方向正交之方向之剖面中具有大致圓形狀。塑膠光纖1具備塑膠光纖本體2、及著色材3。
塑膠光纖本體2係沿著長條方向傳輸光之光傳輸路。塑膠光纖本體2於與光之傳輸方向正交之剖面中具有大致圓形狀。
塑膠光纖本體2例如於剖視下，自中心朝外側依序具備芯部4、包層部5、及外包層部6。
芯部4具有剖視大致圓形狀。芯部4於剖視下，包含塑膠光纖本體2之中心。
包層部5配置於芯部4之外周面。包層部5被芯部4及外包層部6夾隔。包層部5具有剖視大致圓環形狀。包層部5之折射率低於芯部4之折射率。
外包層部6配置於包層部5之外周面。外包層部6形成塑膠光纖本體2之外周面。外包層部6具有剖視大致圓環形狀。
再者，根據塑膠光纖1之用途及目的，塑膠光纖本體2可具有雙包層構造。該情形時，如圖1之假想線所示，包層部5具備第1包層部51、及配置於第1包層部51之外周面之第2包層部52。亦即，包層部5具有第1包層部51與第2包層部52之2層構造。第1包層部51之折射率低於芯部4之折射率。第2包層部52之折射率低於第1包層部51之折射率。外包層部6之折射率低於第2包層部52之折射率。
塑膠光纖本體2之材料為塑膠。作為塑膠，並未特別限定，可列舉例如丙烯酸樹脂(包含氟化丙烯酸樹脂)、例如聚碳酸酯樹脂(包含聚酯改性聚碳酸酯樹脂等改性聚碳酸酯樹脂)、及例如聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、環烯烴樹脂等烯烴樹脂等熱塑性樹脂。該等可單獨使用或併用。塑膠光纖本體2之材料可根據芯部4、包層部5及外包層部6所需之折射率而適當選擇。
外包層部6尤其佳為可列舉聚碳酸酯樹脂、烯烴樹脂，自可靠性較高之觀點而言，特佳為可列舉改性聚碳酸酯樹脂、環烯烴樹脂。
塑膠光纖本體2為透明。塑膠光纖本體2之全光線透過率例如為85%以上，較佳為90%以上，更佳為90%以上，且例如為100%以下。
塑膠光纖本體2之直徑例如為10 μm以上、10 mm以下。
著色材3配置於塑膠光纖本體2之外周面。具體而言，著色材3與外包層部6之外周面接觸。著色材3形成塑膠光纖1之外周面。
著色材3為有色。又，著色材3之全光線透過率例如低於85%，較佳為80%以下，且例如為10%以上。
著色材3包含含有活性能量線硬化型丙烯酸酯及顏料之硬化性組合物之硬化物。硬化性組合物將於下文詳細敍述。
著色材3之厚度並未特別限定，例如為0.01 μm以上，較佳為0.1 μm以上，且例如為1000 μm以下，較佳為100 μm以下。又，著色材3之厚度相對於塑膠光纖本體2之直徑之比例如為0.0001以上，較佳為0.001以上，且例如為1以下，較佳為0.5以下。
其次，參照圖1A～圖2B說明塑膠光纖1之製造方法。
如圖1A所示，該方法中，首先準備塑膠光纖本體2。塑膠光纖本體2例如藉由熔融擠出法等製造。熔融擠出法中，將芯部4、包層部5及外包層部6同時形成。
繼而，準備硬化性組合物。硬化性組合物包含活性能量線硬化型樹脂、及顏料。
作為活性能量線硬化型樹脂，可列舉例如活性能量線硬化型多官能丙烯酸酯等。再者，硬化性組合物可包含活性能量線硬化型多官能丙烯酸酯、及活性能量線起始劑。
作為顏料，並未特別限定，可列舉例如白色顏料、黑色顏料、黃色顏料、綠色顏料、紅色顏料、及藍色顏料等。顏料之平均粒徑例如為1 nm以上、100 μm以下。
上述各原料之調配比例可根據塑膠光纖1之用途及目的而適當設定。硬化性組合物中之活性能量線硬化型樹脂之比例例如為50質量%以上，較佳為75質量%以上，且例如為99質量%以下。相對於活性能量線硬化型樹脂100質量份之顏料之質量份數，例如為1質量份以上，且例如為25質量份以下。
硬化性組合物可使用市售品，例如可使用光纖著色油墨系列(Phichem公司製造)等。
硬化性組合物於25℃下之黏度為2,000 mPa以上、3,000 mPa以下。又，硬化性組合物於25℃下之黏度較佳為2,200 mPa以上，且較佳為2,800 mPa以下。
若硬化性組合物於25℃下之黏度為2,000 mPa以上、3,000 mPa以下，則如下所述，可使顏料於硬化性組合物中均勻地分散。
硬化性組合物之黏度依照JIS K5600-2-3(2014)，藉由錐板黏度計求出。
該方法中，其次使顏料於硬化性組合物中分散。
為了使顏料於硬化性組合物中分散，如圖2A～圖2B所示，例如準備密閉容器10、及旋轉裝置20。
密閉容器10具有圓筒形狀。密閉容器10例如具有周壁11、及2個端壁12。周壁11為圓筒。周壁11於內部具有空腔，且軸線A1通過該空腔。2個端壁12分別配置於周壁11之軸線方向兩端部之各者，且封閉空腔之軸線方向兩端之各者。再者，雖未圖示，但密閉容器10亦可包含本體及蓋。
旋轉裝置20具備2個輥21、及軸承22。
2個輥21各自之軸線A2相對於鉛直線交叉，具體而言沿水平方向。2個輥21之軸線A2平行。2個輥21彼此對向配置。2個輥21之軸線方向兩端部連接於軸承22。輥21之表面層例如包含橡膠等彈性體。
軸承22可旋轉地支持2個輥21。再者，軸承22連接於能夠對一輥21賦予驅動力之馬達。另一方面，另一輥21經由密閉容器10而從動。
將硬化性組合物密閉於密閉容器10，其次，將密閉容器10設置於旋轉裝置20。具體而言，將硬化性組合物注入至本體，其次，利用蓋將本體封閉，將硬化性組合物密閉於密閉容器10內。繼而，使密閉容器10之周壁11與2個輥21之周面接觸。自2個輥21之上側配置密閉容器10。於剖視下，密閉容器10之周壁11相對於2個輥21之周面之各者點接觸。
藉此，密閉容器10之周壁11之軸線A1相對於鉛直線交叉。具體而言，密閉容器10之周壁11之軸線A1沿水平方向。
繼而，若驅動旋轉裝置20之馬達(未圖示)而使一輥21旋轉，則密閉容器10及另一輥21從動旋轉。
密閉容器10以周壁11之軸線A1為中心旋轉。
周壁11之內表面之周速CV為0.02 m/秒以上、0.2 m/秒以下，又，較佳為0.175 m/秒以下，更佳為0.15 m/秒以下，進而佳為0.1 m/秒以下，特佳為0.12 m/秒以下，再進而佳為0.1 m/秒以下，又進而佳為0.05 m/秒以下。
周壁11之內表面之周速CV根據輥21之外徑及轉數(rpm)、與周壁11之內徑及外徑而求出。具體而言，於輥21之直徑為42 mm、周壁11之內徑為90 mm、外徑為96 mm之情形時，輥21之轉數為10 rpm以上、100 rpm以下，又，較佳為85 rpm以下，更佳為70 rpm以下，進而佳為60 rpm以下，特佳為50 rpm以下，再進而佳為25 rpm以下，又進而佳為15 rpm以下。
若周壁11之內表面之周速CV超出0.2 m/秒，則氣泡會混入至硬化性組合物中。另一方面，若周壁11之內表面之周速CV低於0.02 m/秒，則顏料於硬化性組合物中變得不均勻。藉由密閉容器10之旋轉，於硬化性組合物中，位於周壁11之內表面附近之區域沿周壁11之移動方向流動。藉此，顏料於硬化性組合物整體中緩慢地分散，另一方面，可抑制氣泡之混入。
密閉容器10之旋轉時間、亦即硬化性組合物中之顏料之分散時間並未特別限定，例如為5分鐘以上，較佳為15分鐘以上，且例如為2小時以下，較佳為1小時以下。
旋轉裝置20可使用市售品，例如，可使用ASONE(亞速旺)公司製造之大轉子(Big Rotor)系列等。
再者，成為硬化性組合物之黏度之主要因素之活性能量線硬化型樹脂，作為硬化性組合物之主成分而以上述較高之調配比例(50質量%以上)含有，故顏料分散後之硬化性組合物之黏度與顏料分散前之硬化性組合物實質上並未變動。
該方法中，其後，將硬化性組合物塗佈於塑膠光纖本體2之外周面，其後，對硬化性組合物照射活性能量線。
於硬化性組合物之塗佈中，使用公知之塗佈裝置。
作為活性能量線，可列舉例如紫外線(包含UVA(長波長側紫外線)、UVB(短波長側紫外線)等)、α射線、β射線、γ射線、X射線等。較佳可列舉紫外線。
於活性能量線之照射中，可使用具備光源、及與光源對向配置之照射室之照射裝置。
該方法中，使外周面塗佈有硬化性組合物之塑膠光纖本體2通過照射裝置之照射室。
藉此，產生硬化性組合物硬化後之硬化物。藉此，於塑膠光纖本體2之外周面成形包含硬化物之著色材3。
(一實施方式之作用效果) 而且，該塑膠光纖1之製造方法中，將特定黏度之硬化性組合物投入至密閉容器10，且使密閉容器10以軸線A1為中心，以周壁11之內表面之周速成為0.02 m/秒以上、0.2 m/秒以下之低速之方式旋轉。因此，可使顏料於硬化性組合物中均勻地存在，並且可抑制氣泡之混入。其結果，可製造著色材3之辨識性優異、及可抑制著色材3之缺陷之塑膠光纖1。
(變化例) 於以下各變化例中，對於與上述一實施方式相同之構件及步驟，標註相同之參照符號，省略其詳細之說明。又，各變化例除特別記載之外，可發揮與一實施方式相同之作用效果。進而，可將一實施方式及其變化例適當組合。
使上述顏料分散之方法中，密閉容器10之周壁11之軸線A1沿水平方向，但只要相對於鉛直線交叉即可，例如圖3A中所示，亦可相對於水平線HL傾斜。該變化例中，輥21之軸線A2相對於鉛直線及水平線HL傾斜。周壁11之軸線A1、與水平線HL所成之傾斜角α例如為5度以下，較佳為3度以下。
又，如圖3A～圖3B所示，可以一面使密閉容器10旋轉一面使密閉容器10之周壁11之軸線A1擺動之方式，使一端壁12於上下方向反覆移動。一端壁12之移動速度設定為不會使氣泡混入至硬化性組合物之程度(超低速)，例如，一端壁12之上下方向之移動速度例如為0.01 m/秒以下，較佳為0.001 m/秒以下。
旋轉裝置20具備輥21，但例如圖4所示，亦可以能夠旋轉之方式具備固持周壁11之軸方向兩端部之2個固持部24。
周壁11只要具有圓筒形狀即可，雖未圖示，但亦可具有圓筒部、及與圓筒部之前端連續之錐形部。錐形部具有隨著朝頭側(軸線方向一側)而開口剖面積變小之形狀。
又，塑膠光纖1為剖視大致圓形狀，但其形狀並未特別限定，例如雖未圖示，但亦可為剖面大致矩形狀。
圖1中，塑膠光纖本體2具備芯部4、包層部5及外包層部6，例如雖未圖示，但亦可不具備外包層部6，而僅具備芯部4及包層部5。
又，該製造方法中，使塗佈前之硬化性組合物中之顏料以上述旋轉裝置20等可抑制氣泡混入之方法分散，但亦可例如以分散機等之攪拌葉片將上述硬化性組合物剪切混合，其後，例如靜置1小時以上，較佳為24小時以上，消泡後，利用旋轉裝置20將硬化性組合物之顏料再分散。 [實施例]
以下顯示實施例及比較例，更具體地說明本發明。再者，本發明並不限定於任何實施例及比較例。又，以下記載中使用之調配比例(比例)、物性值、參數等具體數值，可代替為上述「實施方式」中記載之與其等對應之調配比例(比例)、物性值、參數等相當記載之上限(定義為「以下」、「低於」之數值)或下限(定義為「以上」、「超過」之數值)。
實施例1 以熔融擠出法製造塑膠光纖本體2，該塑膠光纖本體2包含含有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(三菱化學公司製造)之芯部4、含有氟化PMMA(大金公司製造FM450)之包層部5、及含有XYLEXX7300CL(製品名，SABIC Innovative Plastics公司製造，聚酯改性聚碳酸酯樹脂)之外包層部6，且外徑為470 μm。
準備作為硬化性組合物之水藍光纖著色油墨(optical fiber coloring ink aqua)(含有活性能量線硬化型多官能丙烯酸酯及藍色顏料，Phichem(飛凱)公司製造)。
繼而，將所準備之硬化性組合物500 mL投入至容量1000 mL(內徑90 mm，外徑96 mm)之密閉容器10中，繼而，將密閉容器10設置於旋轉裝置20。旋轉裝置20為大轉子(型號BR-2，ASONE公司製造)。密閉容器10之周壁11之軸線A1、及輥21之軸線A2均沿水平方向。
繼而，以密閉容器10之周壁11之內周面之周速成為0.055 m/秒(輥21之轉數為27 rpm)之方式使一輥21旋轉。藉此，使顏料於硬化性組合物中分散30分鐘。
其後，將硬化性組合物自密閉容器10中取出，緊隨其後將硬化性組合物塗佈於塑膠光纖本體之外周面，繼而，將紫外線照射至硬化性組合物，使硬化性組合物硬化，成形厚度20 μm之著色材。
實施例2～10及比較例1 按照表1之記載變更硬化性組合物之種類、及周壁11之內表面之周速CV，除此以外，以與實施例1相同之方式進行處理，獲得塑膠光纖1。
比較例2 代替旋轉裝置20，利用具備直徑為0.07m之攪拌葉片之分散機(型號BL300，新東科學公司製造)攪拌硬化性組合物，除此以外，以與實施例2相同之方式進行處理，獲得塑膠光纖1。攪拌葉片之轉數為15 rpm，攪拌葉片之前端周速為0.055 m/秒。
實施例11 利用比較例2之分散機攪拌硬化性組合物，其後，靜置24小時消泡後，以與實施例1相同之方法使顏料於硬化性組合物中再分散，繼而，以與實施例1相同之方式進行處理，獲得塑膠光纖1。
比較例3 不攪拌硬化性組合物，於不均勻之狀態下將其塗佈於塑膠光纖本體之外周面，除此以外，以與實施例2相同之方式進行處理，獲得塑膠光纖1。
評估 對各實施例及各比較例評估以下事項。
(硬化組合物之黏度) 分散後，依照JIS K5600-2-3(2014)，藉由錐板黏度計求出塗佈前之硬化組合物於25℃下之黏度。錐板黏度計(E型黏度計)使用東機產業公司製造之型號「RE80」。
(著色材有無缺陷) 目測檢查50 m之塑膠光纖1之著色材3。基於下述基準而評估著色材3之缺陷。 ×：著色材3中，確認由氣泡導致之缺陷。 ○：著色材3中，未確認由氣泡導致之缺陷。
(著色材之辨識性) 藉由目測著色材3，基於下述基準來評估辨識性。 ×：確認到由顏料之不均勻引起之孔。 ○：未確認到上述孔。
[表1]
表1
實施例、比較例 硬化性組合物 攪拌條件 評估
種類 黏度 (mPa) 攪拌方法 攪拌葉片 周壁之內表面之周速CV (m/秒) 轉數(rpm) 著色材之缺陷 辨識性
實施例1 水藍*2 2550 大轉子 無 0.055 27 〇 〇
實施例2 藍*3 2600 大轉子 無 0.055 27 〇 〇
實施例3 橙*4 2800 大轉子 無 0.055 27 〇 〇
實施例4 粉紅* 5 3000 大轉子 無 0.055 27 〇 〇
實施例5 藍* 3 2600 大轉子 無 0.025 12 〇 〇
實施例6 藍*3 2600 大轉子 無 0.080 40 〇 〇
實施例7 藍*3 2600 大轉子 無 0.110 53 〇 〇
實施例8 藍*3 2600 大轉子 無 0.135 65 〇 〇
實施例9 藍*3 2600 大轉子 無 0.160 80 〇 〇
實施例10 藍* 3 2600 大轉子 無 0.190 93 〇 〇
實施例11 藍*3 2600 分散機 →大轉子* 1 有 →無 (0.055)→0.055 (15) →27 〇 〇
比較例1 藍* 3 2600 大轉子 無 0.210 107 × 〇
比較例2 藍* 3 2600 分散機 有 (0.055) (15) × 〇
比較例3 藍*3 2600 - 〇 ×
*1:利用分散機分散，靜置24小時後，利用大轉子分散 *2:水藍：水藍光纖著色劑(Phichem公司製造) *3:藍:藍光纖著色劑(Phichem公司製造) *4:橙：橙光纖著色劑(Phichem公司製造) *5:粉紅：粉紅光纖著色劑(Phichem公司製造)
再者，上述發明係作為本發明之例示實施方式而提供，但其僅為例示，並非限定性解釋。由該技術領域之業者知曉之本發明之變化例包含於下述申請專利範圍中。 [產業上之可利用性]
塑膠光纖可用於各種光學傳輸。
1:塑膠光纖 2:塑膠光纖本體 3:著色材 4:芯部 5:包層部 6:外包層部 10:密閉容器 11:周壁 12:端壁 20:旋轉裝置 21:輥 22:軸承 24:固持部 51:第1包層部 52:第2包層部 A1:軸線 A2:軸線 HL:水平線 α:傾斜角
圖1A～圖1B係本發明之塑膠光纖之製造方法之一實施方式之步驟圖，圖1A係準備塑膠光纖本體之步驟，圖1B表示形成著色材之步驟。 圖2A～圖2B係說明設置有密閉容器之旋轉裝置之圖，圖2A係側視圖，圖2B係沿圖2A之X-X線之正剖視圖。 圖3A～圖3B係旋轉裝置之變化例(周壁之軸線傾斜之變化例)之側視圖，圖3A表示密閉容器之一端壁位於相較另一端壁更靠上側之態樣，圖3B表示密閉容器之一端壁位於相較另一端壁更靠下側之態樣。 圖4係旋轉裝置之變化例(周壁之軸線擺動之變化例)之側視圖。
10:密閉容器
11:周壁
12:端壁
20:旋轉裝置
21:輥
22:軸承
A1:軸線
A2:軸線

Claims (1)

  1. 一種塑膠光纖之製造方法，其特徵在於具備： 於含有活性能量線硬化型樹脂及顏料之硬化性組合物中，使上述顏料分散之步驟；及 將上述硬化性組合物塗佈於塑膠光纖本體之周面，形成包含硬化性組合物之硬化物之著色材之步驟；且 上述硬化性組合物於25℃下之黏度為2,000 mPa以上、3,000 mPa以下， 於使上述顏料分散之步驟中，將上述硬化性組合物投入至具備具有軸線之圓筒形狀之密閉容器，使上述密閉容器以相對於鉛直線交叉之上述軸線為中心，以上述圓筒之內表面之周速成為0.02 m/秒以上、0.2 m/秒以下之方式旋轉。
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