用于湿态到湿态涂敷的可紫外线固化的光纤敷层制造技术

本发明专利技术是制造光导纤维的方法，该纤维的初敷层和二次敷层可通过紫外线照射而同时固化。该方法包含如下步骤：在玻璃纤维（光导纤维）上涂敷初敷层，后者含有可使之由第一波长范围的紫外光照射而固化的第一光引发剂；在初敷层上涂敷二次敷层，后者含有一种紫外线反应光谱与初敷层中的第一光引发剂明显不同并可使二次敷层由第二波长范围的紫外光照射而固化的第二光引发剂；将具有上述初敷层和二次敷层的光导纤维暴露在波长在第一和第二光引发剂波长范围内的紫外光源下而使它们同时固化。本发明专利技术的目的在于解决现有方法中存在的无法控制的敷层二次硬化的问题，同时在不影响光导纤维敷层的质量和耐久性的情况下降低抽拉塔的高度并提高抽拉速度而缩短制造光导纤维的工时并降低成本。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及光导纤维领域，具体地说，涉及用紫外线照射法使光导纤维的初敷层和二次敷层同时固化的方法，上述的二次敷层是在“湿态(wet)”下涂敷到未固化的“湿态”初敷层上的。许多使用光导纤维的领域(例如通讯)要求光导纤维能防止各种破坏性因素例如恶劣的天气、湿气、冲击损伤等的影响，对于单根纤维的这种保护来自纤维的敷层，如今绝大多数的光导纤维敷有两层敷层(通常称之为初敷层和二次敷层)。初敷层涂在光导纤维的表面上，二次敷层则涂在该初敷层的外表面上。初敷层的主要作用是形成玻璃纤维的“缓冲垫”，使之不受冲击损伤。涂敷二次敷层的主要目的是形成一种半刚性的保护壳，使初敷层和玻璃纤维都免遭不利环境因素的侵害以及物理损伤。当今制造光导纤维的最普遍的方法之一是采用通常称之为“抽拉法(draw)”的工艺，在这种工艺中，先制成大的玻璃预型件。该预型件是制造玻璃纤维(光导纤维)的实际材料。预型件由两层即内层(或者说芯部)和外层(或者说包层)组成。芯部由很纯的二氧化硅玻璃制成。包层由纯度比芯部低的二氧化硅玻璃制成。二者纯度的差异使芯部和包层具有两种不同的折射率，这种差异可在光通过光导纤维芯部时使在芯部传播的光波从包层的表面反射回来。制成预型件后，下一步就是将预型件“抽拉”成具有所需直径的玻璃纤维(光导纤维)，进行这项作业的最普通的装置是采用“抽拉塔(drawtower)”，该“抽拉塔”是一种包含制造光导纤维所需的全部主要步骤(从玻璃预型件至玻璃纤维成品)的生产装置。在此工艺过程中，通常将玻璃预型件悬挂在上述装置的上方，并将预型件的最下端置入一个炉子内。炉子均匀地熔化预型件，当它从炉子出来后便成为直径很细的光导玻璃纤维。该玻璃纤维的横截面仍保持着芯部和包层两层。预型件移入炉子内的速度可以控制，以便可保持光导纤维的恒定直径。玻璃纤维离开炉子后通常要冷却。这种冷却可以是主动的或被动的冷却，主动冷却就是采用一种方法有效地冷却纤维，被动冷却就是只利用周围的空气和室温使纤维冷却。在纤维冷却至预定温度后，通常要对纤维涂上初敷层，这项作业通常在涂模(coating die)内进行。涂敷的初敷层要完全包住纤维，然后使该初敷层固化或者说硬化。当初敷层固化或者说硬化后，再涂敷二次敷层，将初敷层完全包住。然后使二次敷层固化，使之硬化并固定在初敷层上。正如通常所知和理解的那样，完成上述工艺过程后的纤维通常便认为是一种光导纤维了。最后通过绞盘将此光导纤维缠绕在绕线筒或者说卷筒上。附图说明图1是上述的现有技术工艺过程的示意图，从图中可看出，在现有技术中，玻璃预型件1悬挂在炉子2的上方。炉子2对预型件1的玻璃均匀地加热。使得从炉子2出来的玻璃纤维4具有光导纤维所要求的直径。玻璃纤维4从炉子2出来后进入一种直径测量器3内，该测量器3测量纤维4离开炉子2时的直径。该测量器3可与一种可增大或减小预型件1进入炉子2内的速度的控制系统(未示出)相连接，以便改变炉子2出口处的纤维4的直径。玻璃纤维4通过测量装置3后便穿过第一涂模5，该涂模5对纤维涂敷初敷层，该初敷层被涂敷成完全包围并封闭玻璃纤维4。初敷层是呈液态(也称为“湿态”)涂到纤维上的。从第一涂模5出来的玻璃纤维6仅带有呈“湿态”的初敷层。然后，该仅带有湿态初敷层的纤维6通过同心度测量仪7以检查初敷层的同心度。通过同心度测量仪7后，纤维通过第一固化室8，该固化室8通常是紫外线(UV)固化室，初敷层在该固化室内受紫外光的照射，而使初敷层内的光引发剂促进初敷层固化。纤维通过固化室8的速度以及光的强度是该工艺阶段要控制的主要因素。纤维的抽拉速度越快，保证敷层正确固化所需的光强度必须越大。如果抽拉速度慢，光强度可以弱些，因为，纤维6上任何给定点在固化室8内的时间较长则其暴露在紫外线中的时间便较长。当初敷层充分固化后，纤维便离开第一固化室8并进入测量初敷层直径的测量器9，以保证敷层的直径符合规定的范围。测量器9通常与控制第一涂模5内的参数的控制系统(未示出)相连接，以保证初敷层保持合适的直径。通过测量器9之后，纤维进入第二涂模10，在已固化的初敷层上涂敷液态的二次敷层。第二涂模10按照与第一涂模(初敷层涂模)5相似的方式工作，但通常涂敷不同的敷层材料。纤维离开第二涂模10时，便是一种带有初敷层和二次敷层的纤维11。此时，纤维通常要通过第二同心度测量仪12，该测量仪12履行与前面的测量仪7相同的功能。然后使纤维进入第二固化室13。与第一固化室8一样，第二固化室13通常也利用紫外线照射使二次敷层固化，而且，纤维的移动速度和光强度也是决定固化程度的因素。这就是现有技术出现许多问题之所在。第二固化过程产生的热以及附加的紫外线照射会使已经固化的初敷层发生过度固化，或者说遭受固化后的硬化，这对于光导纤维敷层是很不希望有的。纤维通过第二固化室13后，再通过控制涂在纤维上的二次敷层的直径的直径测量和控制器14，到此阶段，制造光导纤维的过程基本完成，光导纤维11已完全固化，最后使纤维11通过绞盘15并缠绕在卷筒或者说绕线筒16上。如早先所述，光导纤维的敷层主要用于对玻璃纤维芯部和包层提供化学的、机械的和环境的保护。为了达到上述目的，通常采用不同的材料形成两个敷层。一般说来，初敷层比二次敷层软(具有较低的弹性模量，约为1～2Mpa)，用作玻璃纤维的缓冲垫或者说提供冲击保护。二次敷层较硬(具有较高的弹性模量，约为30～60Mpa)，对纤维和初敷层提供半刚性的保护壳。所用的最普通的敷层种类是可用紫外线照射固化的敷层。这类敷层在其成分中含有可使该敷层通过紫外线照射而加速固化的光引发剂组分。上述的光引发剂通过吸收紫外光源(或有时是可见光源)辐射的能量而起作用。这种能量吸收可促使涂在纤维上的液态敷层发生聚合反应，并加速敷层的硬化。这种加速硬化可显著缩减生产光导纤维的工时，从而使生产更有效益。但是，这种固化光导纤维敷层的方法不是没有问题的。其中，固化过程会在纤维的敷层中产生大量的热，这种热通常来自固化时紫外光灯/可见光灯的热对流或者紫外光灯或可见光灯的红外辐射，以及敷层本身放热的聚合反应(即固化)。这种热可用于敷层固化。但也可造成严重的问题，最重要的问题或需要考虑的问题之一是不可控制的“二次硬化”。这就是在固化工序结束后敷层继续进行超过所需固化程度的固化。这是十分不希望有的。因为这种固化后的硬化可给纤维敷层或纤维本身带来问题，因此，希望在光导纤维工业中极力限制或完全消除与二次硬化有关的问题。这里必须注意的是，由于射线照射敷层的工序结束时并不能立即终止敷层材料中发生的聚合反应，故总是会发生某种程度的二次硬化。即使在已经停止照射后，照射时所形成的大分子基团也会继续反应，但是最好是能较好地控制二次硬化的数量和程度。本专利技术的目标是要控制上述的二次硬化，并降低用于由纤维预型件制造光导纤维的抽拉塔的高度以及总的成本。如早先所述，初敷层应当软一些，以防止玻璃纤维受到微弯曲。但是，当初敷层遭受二次硬化时，其硬化程度就会比所需程度大得多。这种附加的硬度可使玻璃纤维对微弯曲更为敏感。微弯曲是在玻璃纤维内形成的显微弯曲，它会由于减小传输光能的量(即衰减现象)而降低纤维的效率。导致过度固化(二次硬化)的主要因素是上面所述的两步固化工艺。在这种工艺中，先涂敷初本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使光导纤维的初敷层和二次敷层同时固化的方法，包含如下步骤：在光导纤维上涂敷一个初敷层，该初敷层含有可使该初敷层在具有第一波长范围的紫外线照射下发生固化的第一光引发剂；在上述初敷层上涂敷一个二次敷层，该二次敷层含有一种其紫外线反应 光谱与上述第一光引发剂明显不同的第二光引发剂，从而使上述二次敷层可在具有第二波长范围的紫外线照射下发生固化；和将带有上述初敷层和上述二次敷层的上述光导纤维暴露在波长位于上述第一与上述第二波长范围内的紫外光源下，以使上述的第一光引发剂和第 二光引发剂同时固化上述的初敷层和二次敷层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：彼得斯图帕克，伊戈尔胡佳科夫，
申请(专利权)人：阿尔卡塔尔公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]