[发明专利]涂覆纤维的方法及装置

说明书

本发明涉及用液体有机材料涂覆在纤维上，然后使该有机材料固化，在纤维上形成固体保护性有机涂层，具体地是涉及玻璃光波导纤维的涂覆。

为了保护纤维不受机械损伤，为了绝缘，为了识别以及为了其它目的，常常对纤维进行涂覆。例如，一根光纤从如熔炉或预制品的源中拉制出来，然后依次通过冷却管、一个或多个涂覆装置、拉制装置(例如牵引器)；然后绕在卷轴上。直径测量装置安置在源和冷却管之间；或可在涂覆装置的后面安置另一个直径测量装置。拉制出的光纤应在与其它任何表面(例如牵引器)接触之前先进行保护性涂覆。

光纤的涂覆是以如下步骤进行的：使光纤通过装有液体涂覆材料的容器，然后通过精整模，从纤维上去除过量的涂覆液体。当纤维被拉伸向下移动通过涂覆材料液面时，将该液面向下拉，形成了弯液面。随着拉伸速度的增加，该弯液面更深地穿入液体涂覆材料。当超过一定的拉伸速度，涂覆材料的液面与纤维表面在它们的接触点上基本上是相切的，因此最初出现了空气夹杂的现象。若低于一定的拉伸速度，夹杂进入涂覆层中的最初空气会溶解在涂覆层中，不会显示出来。随着拉伸速度的增加，夹杂的空气越来越多，直至达到一个极限，在纤维涂覆中就会见到明显的气泡。夹杂空气中的氧对涂覆的固化起抑制作用。并且，过量的气泡被认为是可见的缺陷，当这些缺陷为数相当多或尺寸较大时，会引起光纤中的微弯曲损失。

美国专利No.4,704,307(Jochem等)和C.M.G.Jochem等人在“High-Speed Bubble-Free Coating of Optical Fibers on aShort Drawing Tower”一文(Proc.IOOC-ECOC’85，Venice，I-taly，Oct.1-4，1985，PP.515-518)中提到一种为光纤提供无气泡涂覆层的方法和装置，所述光纤在液体涂覆材料中的拉伸速度比通常当空气围绕光纤进入该种液体涂覆材料点处的情况下拉伸的速度更大。C.M.G.Jochem等人提到，当纤维与涂覆材料液体相遇的区域被动粘滞度较低(较空气的低)的清洗空气包围时，就减小了形成气泡的危险，即该种气体不太容易被作拉伸运动的纤维所裹带夹杂成气泡缺陷。据称氩、氙和CCl₂F₂是适用的清洗气体。

美国专利4,792,347(Deneka等)(在此是参考引用了的)提到一种通过施涂可固化的液体涂覆材料，然后使该液体涂覆层固化形成保护性塑料层，从而将保护性涂覆层施涂于光纤的方法。在施涂液体涂覆材料之前，先用清洗气体取代纤维表面附近的空气，从而使空气被清洗即从纤维表面移开，该种清洗气体在液体涂覆材料中的溶解度应较高，并且生成液体涂覆层时能抑制在其中生成气泡。Dene-ka等人的专利中指出，适用的清洗气体为氮气、二氧化碳和第VIII族的即那些所谓的惰性气体，例如氙、氖、氩等等，也可考虑使用化学惰性的卤化烃气体或蒸气(例如氯仿、氟利昂(Freon^)卤化烃类、或者其它的氯或氟取代的烃类)。美国专利No.4,704,307中提到的所有清洗气体能取代存在于空气中的氧，故而能降低其对固化的有害作用。例如，虽然氮气是一种安全的廉价的气体，能从涂覆材料中取代氧，但氮气不能减少空气中的气泡。氩气的作用也类似。

在美国专利No.4,792,347中，没有提到氦可以用作一种适用于抑制施涂覆层中的气泡的惰性气体。氦之所以未被认为可用作一种良好的清洗气体，是因为美国专利No.4,704,307和前面提到的C.M.G.Jochem等人的文献中提到，清洗气体的动粘滞度应该足够低(即较空气的还要低)，在C.M.G.Jochem等人的文献的表2(第516页)中列出氦的动粘滞度为110.0×10^-6，是空气的7.43倍。并且，表2和C.M.G.Jochem等人的文献使人相信，对氦进行了实验尝试，实际结果(与理论解释无关)是未能减少气泡。

本发明的一个目的是提供一种用于避免在光纤涂覆层中形成气泡的方法和装置，该装置使用一种容易进入光纤拉制装置的气体。另一个目的是提供一种用于冷却新拉制的光纤并同时避免在施涂于光纤的涂覆层中生成气泡的方法和装置。