近年来, 光纤通信技术有了飞速的发展,与其它通信方法相比,光纤通信具有通信容量大、传输距离远、抗电磁干扰、通话清晰等优点,因而得到了广泛的应用。对现有设备进行改造扩大生产量是各光纤厂家顺应市场,降低成本见效最快的方法。本文对设备改造中所用的几种改进光纤固化的方案进行了总结。通常光纤拉丝工艺如图1所示。

1.1上下紫外光固化炉输出功率的匹配

固化炉的输出功率决定了光纤在固化过程中所 能接收的最大能量值。 在拉丝速度一定 (> 600m/ m in ) 的情况下, 分别调节上下固化炉的输出功率, 使其在 80W/cm、120W/cm、160W /cm之间进行变化, 以期获得最佳匹配 (参见下表)。 从表中可以看 出, 当上下紫外光固化炉的输出功率都在 160W/cm时, 光纤涂层固化度在设备允许的范围内是最佳的。 但是当我们将拉丝速度提高 (>900m/m in) 时, 即使 上下固化炉的输出功率都在 160W/cm时, 固化度 仍 达不到光纤的最低要求 ( 光纤ƒ涂 层拔出力≥7. 1N )。

1. 2 紫外灯管的选用

波长为 200～ 400nm 的光波都称为紫外光。 在 光纤生产中用的紫外灯大多数是中压汞灯, 虽然在 激发下都能发出紫外光, 但由于紫外灯管内掺杂的 元素不同, 发出的紫外光的能量分布也不同, 即紫外 光在某个波长的能量较集中, 因此同是紫外灯也有 所不同。 在选用灯管时, 一定要注意其能量分布, 看 其能量集中的波长是否与涂料中光敏剂的敏感波长 相符。 通过不同掺杂灯管对光纤涂层固化度的影响 的试验得知, 与光敏剂的敏感波长不相符的灯管会导致固化失败。

1.  3 固化炉内温度的控制

温度能影响光固化速率乃至涂层的最终固化程 度, 一般用于光固化的高强度中压汞弧灯, 除了发出 紫外辐射光外, 还有红外辐射光, 这两者对光敏涂料 的固化都有影响。 在链反应过程中产生的聚合热及 光源中的红外辐照热都会被涂层吸收, 进而加速自 由基反应, 进一步增加温度效应, 最终加速了固化反 应, 提高了固化程度[ 4 ]。为了找出温度和固化度之间 在特定条件下的关系, 我们在恒定的拉丝速度和相 同的紫外光输出功率下, 通过调节固化炉的排风来 控制炉内的温度, 做了一系列的试验, 从多组试验中 取出 10 组有效数据绘于图 2 中。

图 2    温度与光纤ƒ涂层拔出力的关系

从图 2 中可以明显看出, 排风温度控制在 65～ 75 °C 时, 固化度 (用光纤ƒ涂层拔出力来衡量) 较大, 但是温度对固化度的影响小于 5%。 可知温度对光 纤固化度的优化影响不大。

1.  4紫外光固化炉中心管中气体组分的调节

紫外光固化炉中心管中气体组分对涂层固化度 的影响可有两种调节途径: 1)  通过调节涂料中光引发剂的浓度来适应中心管中气体组分; 2) 通过调节 中心管中的气体组分来适应含一定浓度光引发剂的 涂料。 一般来讲, 后一种途径在生产中较常用, 因为 调节气体成分比调节涂料的组分容易办到。通常中心管中通入的气体主要是惰性气体 (如 氮气) 以及极少量的氧气, 惰性气体能起降低固化所 需的能量和排除氧气的作用, 如有氧的存在将增加 介质与涂层表面间的链终反应, 即氧气在光纤涂料 的固化过程中起着阻聚作用, 因此除氧能提高涂层 表面的抗划伤性。 若光纤是在通空气的中心管中固 化, 由于空气中氧的含量很高(21% ) , 在氧的作用下 常会导致下层已固化, 表层仍未固化而发粘。从这个 角度来讲, 要尽量减少中心管内气体中氧的含量。然 而若在上下固化炉的中心管通入纯净的氮气, 则会 导致光纤表面固化程度太高, 影响拉丝后道着色工 艺。 这是因为, 光纤通过固化炉时, 涂料中会有挥发 性物质挥发出来, 凝结在中心管内壁而影响紫外光 的透射率。因此要适量增加氧的比例, 通过氧与挥发 性物质反应, 所产生的反应产物随排风排出, 从而保 持中心管的清洁。通过大量的试验得知, 将氧气含量 控 制 在 1%～ 1. 5% 时, 光 纤 涂 层 的 固 化 度 较 理 想[ 1～ 3 ]。

1. 5两个紫外光固化炉之间的间距调节

从国外光纤生产厂家的经验得知, 两个紫外光 固化炉之间的最优间距是 0. 7m 左右。 由于是对现 有设备进行改造, 故不可能达到该最优距离, 我们还 是尽量拉大两个紫外光固化炉之间的间距, 使其从 0. 2m 增加到 0. 35m 左右。经过一系列的试验, 结果 表明光纤涂层的固化度提高了 5% , 可见适当拉大 两紫外光固化炉之间的间距有助于提高固化度。

1. 6 增加新的紫外光固化炉

增加新的紫外光固化炉一方面可以增加光纤在 紫外光中曝露的时间, 另一方面通过选择高强度的 紫外光源来增加拉丝线上的紫外光输出强度, 进而 增加固化速度和固化深