[发明专利]用于湿态到湿态涂敷的可紫外线固化的光纤敷层

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

光导纤维是直径很小的玻璃丝，它可以远距离高速地传送光学信号，而且传送信号的损失比标准的导线或电缆网络小，在现代技术中，光导纤维的应用已发展到很广泛的领域例如医学、航空、通讯等。因此，愈益需要快速而低成本地生产优质的光导纤维。

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。

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。