[其他]具有防护涂层的光学纤维的制造方法和设备

说明书

本发明描述了一种具有防护涂层的光学纤维制造方法，该方法中利用一个在预制任拉制纤维后进行冷却的设备。该冷却设备包括一个强制冷却的双壁管。在使纤维通过，并从中冷却的由内管封闭的空间中，通有一种热传送特性好的气体，例如，氦。热通过扩散，经由氦到强制冷却管壁，使纤维冷却。

本发明是关于具有合成树脂类防护涂层的光学纤维的制造方法，其中的纤维，是在拉制温度下，由加热的预制件的末端拉制，将纤维纵向引入，通过充满气体的冷却设备进行冷却，并使冷却的纤维穿过一个涂敷涂层材料的设备。

本发明也是关于为实现本发明方法的设备。

实现这种方法的设备是已知的，例如，见国际申请公报（PCT）WO83/02268。该申请中所描述的设备，主要是使纤维通过一个多孔的管子，氮气通过管子的孔壁引入，进入由管子封闭的空间。借助于流动的气体把热能带走，只有在这种情况的氮气，仅仅利用了气体的吸热能力。由于为了这个目的需要相当大量的气体，因此为了防止纤维的起始振动，必须测定流动气体的影响。为了该目的用了多孔管。

从欧洲专利申请0079186中也知道，实现这类方法的设备，这些设备中，借助于沿着纤维通入的冷氦气来完成纤维的冷却。纤维的强制冷却，会产生纤维的拉制速度高于自然冷却的拉制速度。当从预制件拉制纤维后，不进行强制冷却，并且预制件和涂敷合成树脂的设备之间的距离不够长，因此可能存在，以高速度拉制时纤维得不到足够时间，靠自然冷却到涂敷防护层所允许的温度。这时当纤维与防护涂层材料接触时温度过高，纤维不能被涂层材料充分润湿，会发生涂层材料的热分解。这就导致防护涂层的质量低劣。

根据欧洲专利申请号0079186中的设备，含有一个管子，将纤维拉制后立刻引入该管子。以这样一种方式，向管子内通入冷却干燥氦气，其流动方向有一个在纤维上的经向分量和与纤维的移动方向相反的分量，该管子具有一个隔热的外壳，尽可能地防止冷却氦从外界空气中吸热。这样将减少热吸收，由此也减少了冷却能力。根护特殊的实施（看美国专利说明说4，437，870）。通过围绕纤维的具有多孔管的管供应氦气。在这个装置中的多孔管位于内径大于多孔管外径的双壁管内。向多孔管和双壁管的内壁之间的空间吹冷却的氦气。吹进的氦气，通过多孔管扩散进入纤维所通过的多孔管内空间。由于氦气从纤维方向的各个方面流动，因此就没有纤维起始振动的危险，在双壁管的壁之间充有液态氮，以防止冷却氦从周围空间中吸收热量。该液态氮仅仅起了绝热器的作用。在这样的设备中，热纤维产生的热能，没有被液态氮所吸收。仅仅利用了冷却介质的吸热能力（热能力）。纤维扩散的热能被具有氮气的设备所消耗。所说的专利申请中指出，以拉制速度为5米/秒，并为达到足够低的温度时，通过具有内径为12.7毫米内管的设备的氦气流速为39.9升/分;很显然，以这样高的气速，必须采取措施防止在冷却设备中纤维的起始振动，因此增加了纤维的断裂可能性和非对称性合成树脂皮。根据EP0079186，从设备所需要的高速气体，毫无疑问可以推断，通过气体到设备的壁以及通过该壁到大气的热传导。

本发明的目的是为了提供一个方法和设备，实现公开段落中所描述的方法，该方法减少了气体的消耗量，因由此减少了纤维振动的可能性。

本发明的目的是借助于如下方法达到的，该方法，通过热传导到一个强制冷却壁冷却纤维，用气体作为热传送介质。根据本发明的方法，纤维发散的热能，主要经由冷却壁扩散到冷却剂里。为了此目的，最好使用热传送能力的液体冷却剂。根据本发明方法，气流可以很少。然而，该气流至少足以防止外界空气经由设备的纤维进出的小孔的渗透，以及补偿通过该小孔的气体损失。最好是使气体相对于纤维的移动方向，逆向流过该设备。根据本发明的方法，使用氮气和/或氢气作为热传送气体最为有效，这是因为它们的热传送性能与其他气体相比特别高。氦气最为安全。也可以用具有一定量氢的氦-氢混合气体，当这些气体与周围的空气相接触的时候，不会产生易爆炸或易燃气体的混合物。以拉制速度为6米/秒，氦的流速为6升/分钟的时候，利用本发明的方法，以水冷却冷却壁，使纤维温度降至60℃。纤维进入冷却设备时的温度，大约为800℃。氦气不被冷却，当进入中空管时，温度大约为20℃。施加充分的安全防护的情况下，也可以使用纯氢。