CN1210277A - 光导纤维的涂敷方法 - Google Patents

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安娜·迪默噶德
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Abstract

本发明提出一种光导纤维(1)的涂敷方法,纤维在纵向上从一个充有可固化的流体涂层材料(6)的容积(11)中通过涂层喷口(10)穿出,其中纤维表面与涂层喷口(10)的壁(12)隔开;涂层材料(6)的粘度在室温下大于2,500mPa·s,及涂层材料(6)的温度调整到这样地高,即其粘度小于2,000mPa·s。

Description

光导纤维的涂敷方法
本发明涉及一种对光导纤维进行涂敷的方法。
在现有技术中，对于光导纤维，尤其是玻璃纤维，为了保护其免于机械损伤和污染、改进可使用性及需要时用彩色标记区别，设置了一层表面涂层。在一个对此适用的方法方面，在文献EP509487A2中描述了：首先将纤维以公知方式在一个炉中从预制模拉出。在充足的冷却后使它在纵向上通过一个涂敷单元，在其中它的表面上持续地涂以可固化的流体涂层材料。涂层材料的粘度在室温(25℃)时为2000和6000mPa·s之间。商业上通用的涂层材料的处理通常用于保证在25至45℃的温度下具有良好的可使用性，这时它的粘度约为2,500至5,000mPa·s。
在专利申请EP619275A2中所描述的一种涂敷单元中，涂层材料处于一个被施加压力的容积中，纤维则通过导入口穿入到该容积中。纤维通过涂敷喷口从涂层材料中穿出，涂敷喷口的壁与纤维表面隔开。在此情况下，纤维从涂敷单元通过涂敷喷口拉出了由于表面粘性粘有的涂层材料，并以此方式敷上了一层流体膜。在随后的固化单元中使材料进行固化，最好通过紫外线来实现。为此目的通常使用塑料，尤其是包含尿烷类(Urethangruppen)聚合物的可紫外线(UV)固化的树脂。
玻璃纤维通常以此方式在相同类型的前后依次排列的涂敷单元及固化单元中涂敷两层或多层涂层。最好具有一个相对软的首层涂层及一个相对硬的用于机械保护的次层。为了实现用不同色彩作色标识别，可在次层中包含颜料，或者在另一工序中涂上一层外部彩色涂层。纤维的着色随着可紫外线固化材料增多而增加，因为包含溶剂的颜料是对环境不利的并在纤维的高运行速度下需要经过相对长的行走区段才固化。
特别是在纤维速度为大于1000m/min(米/分钟)的范围中时，通常证实被涂上的涂层材料的质量是不能满足要求的。尤其是涂层材料相对纤维轴的分布是很不对称的，也即纤维被偏心地裹在外围材料中。这个问题也存在于可紫外线固化颜料的工序中，与工序过程有关地它要求涂膜的最小厚度为若干微米。此外，在速度超过1,000m/min时流体涂层膜经常从纤维表面被扯下，使得纤维不能被使用。
由于该技术背景，本发明的任务在于，开发一种涂敷方法，利用它在避免高成本更换涂层设备的情况下可使纤维同心地裹在涂层材料中并减少涂层材料从纤维表面扯下的危险。
根据本发明，该任务将由权利要求1特征部分的特征来解决。
本发明的基本构思在于，使用一种涂层材料，它的粘度在流体状态时低。合乎目的地，其粘度为1,000和1500mPa·s之间。以此方式，一方面，涂层材料的流动易于形成均匀厚度的膜，以便显著地改善纤维的同心裹涂，另一方面，使涂敷喷口范围中流体涂层材料内的剪切刀减小。因此，涂层材料能足够地粘附在纤维表面，以使得即使纤维的速度大于1000m/min时也可避免涂层膜被扯下。涂层材料可任意地在纤维上形成各涂层，尤其是首层涂层、次层涂层或标记彩色层。
为了能使用商业上通用的涂层材料，建议涂层材料的粘度通过在涂敷单元容积中并尤其是涂敷喷口中的足够温度来调节。相对于现有技术而言，该涂层材料的处理温度最好提高约10℃。有利的是，对于首层涂层其温度从45℃提高到55℃(相应地粘度从2300mPa·s下降到1200mPa·s)及涂次层涂层的温度从26℃(粘度为4,700mPa·s)变化到38℃(粘度为1200mPa·s)。纤维在持续运行时的运行速度最好至少为1,000m/min。
为了尽管减小了粘度而达到不改变涂层厚度，需要使相应的涂敷喷口的横截面比现有技术中的加大。若首次涂敷喷口的直径约从224μm增大3μm变为227μm，在纤维直径为125μm时得到了不变的、相应于使用说明书的首层涂层外径约180-200μm。为了使次层涂层具有245±10μm的外径，第二涂敷喷口的直径需从325μm增大约5μm变为330μm。此外，由于低粘度，在涂敷单元容积中可将对涂层材料施加的压力调节得相对小些。相对现有技术其压力下降约30％至70％被证实是合乎要求的，以使得在粘度为1,200mPa·s的情况下无论是首层涂层还是次层涂层时施加的压力为400-1000hPa，最好为600hPa。
在该方法的一个有利构型中，涂层材料通过紫外射线来固化。以此方式可以使用无溶剂的涂层材料，尤其是无溶剂的标记彩色层，以避免由溶剂造成的环境污染。此外，在纤维的高速度情况下涂层材料可以在相对短的行进段上被固化。
最好，涂层材料的温度至少近似地相当于纤维的温度，以产生高质量的涂层。
在首层涂层的情况下，建议涂层材料的温度近似为其处于化学稳定的最高温度。为了简化处理过程，对最高温度差5℃的小范围也是合乎要求的。因为所使用的涂层材料在温度高至约60℃时是化学稳定的，因此提供的涂层温度在自55℃的范围中。提高了涂敷过程温度的后果是，在涂敷单元前面纤维冷却的成本得以下降。
此外可考虑，涂层材料和/或纤维的温度通过调节回路来调节。其调节参数是涂层厚度，该涂层厚度借助于在纤维运动方向上设置于涂敷喷口或固化单元后方的传感器来检测。合乎目的地，该调节回路的调节机构是一个加热或冷却单元，借助它可调节纤维和/或涂敷单元和/或涂层材料的温度。该温度的变化的后果为涂层材料粘度的改变，它又引起涂层厚度的改变。因此借助该调节回路可使涂层厚度调节到一个给定值上。
在下面的说明部分中将借助于附图来详细说明本发明的一个实施例。其附图为：
图1：实施根据本发明的方法的一个装置的结构；
图2：涂敷喷口及穿行其中的纤维的横截面图。
在根据本发明的方法中，纤维1在一个拉丝炉2中被从一个预制模3拉出，并接着进入到一个冷却单元4及一个涂敷单元5，在该涂敷单元中被涂以流体的涂层材料6。在涂敷单元5的后方设有一个紫外光源7，借助它可使涂上的涂层材料6固化。测量单元8用于检测涂层材料6的层厚度。一个调节装置9根据其测量值调节涂敷单元5的工作参数及需要时调节冷却单元4的工作参数。通常，纤维1在测量单元8后面还经过另外的相同类型的涂敷单元，再涂上一层或多层附加层及一层可紫外线固化的标记彩色层。
图2表示设有涂敷喷口10的涂敷单元5的横截面图。纤维1通过涂敷喷口10的中心行进，在其中它的运行速度v最好为1,000m/min。在此情况下它从一个充有涂层材料6的容积11中经由涂敷喷口10穿出，喷口的壁12与纤维1的表面隔开。因此在纤维1的表面形成了一个涂层材料6的膜13，膜的直径d与涂敷喷口的直径D及喷口通道的形状有关。
此外，膜13的直径取决于涂层材料6的粘度，后者又是其温度的函数。在足够大的涂敷喷口10的直径D情况下，在较低的涂层材料6的粘度时也能保证：在纤维1的表面构成一个足够厚度的膜13。而涂层材料6较小粘度的有利后果是，纤维1在涂层中的同心布置，也即构成了一个膜13，它对于纤维1的纵轴是对称的。同样地，也减小了膜13被从纤维1上扯下的倾向，因为较小的粘度减小了涂敷喷口10中的剪切力。

Claims (10)

1．对光导纤维(1)涂敷的方法，光导纤维在纵向上从一个充有可固化的流体涂层材料(6)的容积(11)中通过涂敷喷口(10)穿出，其中纤维表面与涂敷喷口(10)的壁(12)隔开，其特征在于：涂层材料(6)的粘度在室温下大于2,500mPa·s，且涂层材料(6)的温度调整到这样地高，使其粘度小于2,000mPa·s。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于：涂层材料的粘度为1,000至1,500mPa·s，最好为1,200mPa·s。
3．根据要求要求1或2的方法，其特征在于：涂层材料(6)通过紫外射线固化。
4．根据以上权利要求中任一项的方法，其特征在于：纤维(1)的涂层是一个首层或一个附加层或一个标记彩色层。
5．根据以上权利要求中任一项的方法，其特征在于：涂层材料(6)在容积(11)中被施加了压力。
6．根据权利要求5的方法，其特征在于：在容积(11)中的压力为400至1,000hPa，最好为600hPa。
7．根据以上权利要求中任一项的方法，其特征在于：纤维(1)的运行速度大于或等1,000m/min。
8．根据以上权利要求中任一项的方法，其特征在于：涂层材料(6)的温度相当于纤维的温度。
9．根据以上权利要求中任一项的方法，其特征在于：在容积(11)中首层涂层材料(6)的温度近似为涂层材料(6)处于化学稳定的最高温度。
10．根据以上权利要求中任一项的方法，其特征在于：涂层材料(6)和/或纤维(1)的温度可通过一个调节回路调节，其调节量是涂层的厚度。
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