Оптическое стекло-волокно — SU 689106 (original) (raw)
ОПИСАНИЕ ИЗОВРЕТЕНИЯ пп 689106 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 23,06.78 (21) 2636186/29-3с присоединением заявки Хе(088.8) убликовано 23,06.82, Бюллетен Ъ 23 по делам изобретений ткрытии Дата опубликования описанияА. Иванов, В. Б М. Морозова, В езвов ния Н. В. Бецкая, А. А. О. Б, Малина, Ю, С,Дяченко, ГМилявский,и В. В,ого Красного Знаэлектроники Акад Кравченко,В. Стороже 1) Заявитель Ордена Труд отехники и ени институт р ии наук СССР ВОЛОКНО(54) ОПТИЧЕСКОЕ СТ 1Изобретение относится к области волоконной оптики, в частности, к технологии получения оптического стекловолокна.Известно стекловолокно с первичным защитно-упрочняющим покрытием (ПЗУП) из термопластичных полимеров: полиамида, полиэфира, сополимеров этилена с винилацетатом, этилена с акриловой кислотой и др. 1.Указанное волокно используется в ряде случае для изготовления оптических модулей путем нанесения армирующей полимерной оболочки (АПО) методом экструзии. Однако температура размягчения перечисленных полимеров (100 - 220 С) недостаточна для использования их в качестве ПЗУП в случае последующего нанесения АПО методом экструзии. Например, у перфторпропиленэтилена (Тефлон-ФЕП) те атура экструзии 310 в 3 С.айшим по технической сущности к ретению является стекловолокно с П из полиамида 21,мперБлижизобЗУП т перечисн с ПЗУП полимеров.ого волокрастворера (наприно име волоко чных подоб ожност полимеИзвестное стекловолок ленные выше недостатки на основе термопл асти Кроме того, недостатком на является также возм ния ПЗУП в расплаве мер найлона, капрона), наносимого методом экструзии для создания АПО.Целью изобретения является сохранениемеханической прочности волокна при тем пературах до 400 С.Для достижения поставленной цели уоптического стекловолокна, снабженного первичным защитно-упрочняющпм покрытием из полимера, первичное защитно- О упрочняющее покрытие выполнено пз циклогетероцеппого полимера. В качестве циклогетероцепного полимера выбран полиампдимпд, имеющий равное количество амидных и имидных групп, расположенных 5 поочередно, и концевые изоцианатныегруппы с содержанием последних не более 10 о/о от веса полимера.Оптимальным является использованиеполпампдимидного лака марки АД, О содержащего в своем составе полиампдимпд, имеющий равное количество амидных и имидных групп, расположенных поочередно, и концевые изоцианатные группы, с содержанием последних не более 10/о от 5 веса полимера. Нали ше в молекулах полимера большого числа группировок с высокой плотностью заряда на донорных атомах повышает адгезию ПЗУП к стекловолокну, Система сопряженных связей, обра зуемая гетероцикламп, оосспсчивает длп.1 О 11 омер образна Свойства образца 15,5 ) 175 59 з:5 865 1,50,51 о.ь 5 тельную высокую рабочую температуру с ПЗУГ 1 из указанного полимера (20000 ч при 200 С или 700 в 10 ч при 300 С). В процессе термообработки волокна с нанесенным на него лаком происходит образование структурированного полимера, неплавкого и нерастворимого, в результатс чего возможно использование полученного волокна с ПЗУП для последующего нанесения на него экструзией полимеров с высокой температурой плавления (размяг 1 епия), например, вышеупомянутого тефлона ФЕП. Стекловолокно с ПЗУП из полиамндимида инертно к действию воды и обладает высокой радиационной стойкостьо, что повышает его эксплуатационные характеристики. Прочность стекловолокна с ПЗУП из полиамидимида на 20 - 50% превышает величины, полученные с применением известных решений.Для изготовления волокна раствор полиамидимида (лак) наносится на волокно любым известным способом. Затем волокно, покрытое лаком, проходит термообработку для удаления растворителя и отверждения полимера, Толщина ПЗУП пз полиамидимида может колебаться в пределах 1 - 10 мкм, оптимальной является величина 3 - 5 мкм, обеспечивающая достаточную прочность волокна с ПЗУП на разрыв и минимальный радиус изгиба, определяемый по методу узелка. В этой области толщин ПЗУП прочность волокна незначительно возрастает с толщиной ПЗУП. При меньших значениях прочность почти линейно зависит от толщины ПЗУП, при больших - прирост прочности составляет 10% на каждые 100% прироста толщины ПЗУП. Однако в последнем случае заметно возрастают технологические трудности получения качественного гладкого покрытия.Высокая прочность, сохраняемая волокном с ПЗУП из полиамидимпда после выдержки при температурах выше 200"С, не является простым следствием термостойкости полимера. Сравнительное исследование влияния температуры на механическую прочность волокон, покрытых термостойкпПрочность на разрыв, кг/ммМинимальный радиус изгиба, мм Образец 1 - кварцевое волокно градан диаметром 150 мкм, Образец 2 - аналогичен 1, покрыт фтор.лоном Ф. Толщина покрытия 5 мкм,ми полимерами (фторлон, полппмпд и др.), проведенное прп температурах прсвыгцающих пх справо 1 пу 1 О тсрмостойкость, показывает, что тОлькО в случае полиамидимида прочность волокна на разрыв и минимальный радиус изг. оа сохраняются на уровне более 80,о, от первоначального. Во всех д 1)угпх сл)чаях падение прочности составляет от б 0 до 90% от поминала. В то же время, согласно общсизвест 1 гым данным, при нагревании стекловолокна до температур, превыша:ощих 100 С, его прочность р зко падаетТаким образом, сохранение механической прочности волокна с ПЗУГ 1 из полиампдимида после выдержки его прн высоких (350 - 400 С) температурах является свойством волокна с покрытием как едшого целого, а не простой суммой свойств стекловолокна и покрытия. П р и м е р, Нанесение ПЗУП проводят на совмещенной с устройством для вытяжки волокна установке, вклочающсй в себя разъемный фильерный узел и печь для сушки покрытия. Включают печь для сушки и устанавливают в фильерный узел фторопластовую фильеру требуемого диаметра илп фетровый затвор. При достижении печью для сушки ПЗУП температуры 320.+10 С начинают процесс вытяжки волокна. По установлении стацпонарности процесса вытяжки захлопывают фильерный узел и заливают лак в тигель. По мере расходования лака в тигле его доливают до метки. В течение всего процесса вытяжки-защиты волокна необходимо контролировать уровень лака в фпльерном тигле и температуру печи сушки. Волокно с ПЗУП проходит через тянущие вальцы и наматывается на приемный барабан. Прочность полученного волокна с ПЗУП в зависимости от типа стекловолокна-сердечника достигает 80 - 100 кг/мм-, минимальный радиус узелка 1 - 2 мм. Эти параметры практически пс меняются послс выдержки волокна при 350 - 400 С в течение более 2 ч.Результаты испытаний представлены в таблице. Образец 3 - аналогичен 1, покрыт полиамидом П, Толщина 6 мкм.Образец 4 - аналогичен 1, покрыт АД. Толщина 5 мкм.689106 Формула изобретения Составитель Н. Ильиных Техред А. Камышникова Корректор О. Тюрина Редактор П, Горькова Заказ 764/4 Изд.153 Тираж 507 Подписное1-1 ПО Поггск Государственного комитета СССР го делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 Образец 5 - аналогичен 2. Выдержан 2,5 ч при 400 С.Образец 6 - аналогичен 3. Выдержан 2,5 ч при 400 С.Образец 7 - аналогичен 4. Выдержан 2,5 ч при 400 С.Как видно из результатов испытаний, волокно, выполненное согласно изобретению, сохраняет высокую остаточггую прочность на разрыв после обработки при 400 С: более 1 кг на единичное волокно при диаметре волокна 150 мкм. Это в 3 - 4 раза выше остаточной прочности волокна с известггыми покрытим 1 из фторлона и полиамнда, а также в 2 - 2,5 раза превышает нагрузки, испытываемые волокном при дальнейшей переработке. 1. Оптическое стекловолокно, снабженноепервичным защитно-упрочняющим покрытием из полимера, отличающееся тем, что, с целью сохранения механической прочности волокна при температурах до 400 С, первичное защитно-упрочняющее 5 покрытие выполнено из циклогетероцепногополимера.2. Стекловолокно по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что в качестве циклогетероцепного полимера выбран полнамндимид, имею щий равное количество амидных и имндныхгрупп, расположенных поочередно, и концевые изоцнанатные группы с содержанием последних не более 10% от веса полимера. 15 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент Великобритании Мв 1475997,оо кл, В 2 Е, опубл. 1973. 2. Патент Франции М 2233637, кл, 6 02 В, 5/14, опубл, 1967.