CN1444062A - 涂覆光纤及其制造方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种制造涂覆光纤的方法和装置，所述涂覆光纤具有树脂涂层的优异表面光滑度并且可以以优异的涂覆性能涂覆彩色墨水。所述方法包括以下步骤：围绕裸光纤(3)形成外涂层，制成涂覆光纤(10)；以及用收线装置(14)通过滑轮缠绕此涂覆光纤，运行的涂覆光纤外层接触的每个固体的表面粗糙度等于或小于0.8μm。当外涂层温度为室温或外涂层的杨氏模量高于500MPa时，在拉制或反绕时涂覆光纤外层接触的每个固体的表面粗糙度等于或小于1.2μm。

Description

涂覆光纤及其制造方法和装置
技术领域
本发明涉及以高速制造优质涂覆光纤的制造方法和装置，并涉及其涂层具有优良的表面光滑度的涂覆光纤。
背景技术
通常，涂覆光纤用下述方法制造。第一步，将光纤预制料(即基料)在大约2000℃下熔化，以便拉制成裸光纤。然后使裸光纤通过冷却系统使其温度降到约100℃或更低。然后利用树脂涂覆系统在裸光纤上涂覆UV(紫外光)可固化树脂或热固化树脂，用树脂固化系统固化树脂，形成涂覆光纤。涂覆光纤经过滑轮缠绕到收线装置上。
最近采用高速拉制法已提高了生产率。但在400米/分或更高的拉制速度时，光纤的横向运动量(即垂直于光纤走向)增加。在这种情况下，(i)光纤可能会碰到树脂涂覆系统的喷嘴，而降低光纤的强度，或(ii)涂层的厚度不均匀，而降低相对于横向(或侧向)压力的特性。此处，(i)冷却裸光纤或涂覆光纤的气体以及(ii)树脂固化系统中清洗气体的流速增加是这种光纤运动增加的一个原因，因为光纤由于上述气体的流动而振动。可能还有各种其它的原因，但本发明的发明人发现，涂覆光纤首先接触的滑轮表面的光滑度也与光纤的这种横向运动有关。
为了解决上述问题，日本特许公报第2863071号公开了一种制造涂覆光纤的工艺，即，围绕裸光纤形成涂层，通过缠绕系统用诸如滑轮等固体缠绕此光纤，且涂覆光纤首先接触的该固体的表面粗糙度为0.6μm或更小。该发明的目的是要降低(i)光纤的横向运动，(ii)涂层的不均匀度，并且使用具有光滑表面的固体来抑制因固体表面不均匀而引起的光纤横向运动或振动。
但是，虽然上述传统的发明具有降低光纤横向运动和减少涂层厚度不均匀的目的，但所述发明却没有改进涂覆光纤表面光滑度的目的。此外，日本特许公报第2863071号只公开了涂覆光纤首先接触的固体的表面粗糙度，而没有提到光纤随后依次要接触的每个固体的表面粗糙度，以及除拉制过程外其他过程中要使用的固体(例如在反绕过程中光纤接触的固体)的表面粗糙度。
此外，在上述专利中也没有研究光纤的表面温度和杨氏模量。
在涂覆光纤的拉制过程中，涂覆光纤在通过UV灯(即UV辐射装置)后其涂层温度高于室温，这种高温涂覆光纤在被收线装置(即缠绕系统或机器)缠绕之前会接触到诸如卷筒(光纤加在上面)和浮动体(包括浮动滑轮)等固体。
通常，卷筒、浮动体、通路滑轮以及收线装置都是用金属制成的。例如，铁(Fe)的杨氏模量为60000Mpa(megapascal)，此值因材料质量不同会有变化。不锈钢和铝的杨氏模量在相同的数量级。也可使用诸如陶瓷等其他材料，但这些是硬材料，其杨氏模量为几万MPa。
另一方面，涂覆光纤外部涂层表面的杨氏模量大约为几百Mpa，如上所述，光纤接触的每个固体的杨氏模量为几万Mpa。很明显，当一个硬物体按压一个软些的材料(即涂覆光纤的涂层)时，较软的涂层就会变形。特别是如果涂覆光纤的外涂层温度较高，这种与固体的接触就会对涂层造成严重的影响。
因此，当涂覆光纤接触的固体的表面光滑度较差时，涂覆光纤的表面就会稍有不均匀。这种不均匀很容易被观察到而作为劣质产品，于是严重降低了其商业价值。
此外，当用涂覆光纤生产光缆、光软线、光纤带(即光带)时，涂覆光纤通常还要用一种彩色墨水涂覆以便相互区别。如果光纤表面有些微不均匀，彩色墨水涂层的性能也会降低。
发明内容
考虑到上述情况，本发明的一个目的就是要研究光纤外部涂层的温度和杨氏模量与拉制过程中光纤接触的固体的表面粗糙度的关系，并提出涂覆光纤的制造方法和装置，使涂覆光纤具有优异的树脂涂层表面光滑度并可用彩色墨水涂覆而具有高的上色性能，从而避免因树脂涂层表面的光滑度较差而造成涂覆光纤的劣质的外观和色彩。
因此，本发明提出一种制造涂覆光纤的方法，它包括以下步骤：
通过围绕裸光纤形成外涂层来制造涂覆光纤；以及
借助滑轮利用收线装置缠绕所述涂覆光纤，
其中，运行的涂覆光纤外层接触的每个固体的表面粗糙度等于或小于0.8μm。
根据上述方法，可以改进涂覆光纤外涂层的光滑度。因此，有可能制造具有优异的表面光滑度和利用彩色墨水的优异的上色性能的涂覆光纤。
一个典型的实例是，当外涂层的温度等于或高于35℃时，涂覆光纤外层接触的每个固体的表面粗糙度等于或小于0.8μm。
另一典型的实例是，当外涂层的杨氏模量等于或低于500MPa时，涂覆光纤外层接触的每个固体的表面粗糙度等于或小于0.8μm。
本发明还提出一种制造涂覆光纤的方法，它包括以下步骤：
通过围绕裸光纤形成外涂层来制造涂覆光纤；以及
借助滑轮利用收线装置缠绕所述涂覆光纤，
其中，当外涂层温度为室温和外涂层的杨氏模量高于500Mpa的这些条件中至少一个条件得到满足时，在拉制或反绕过程中涂覆光纤外层接触的每个固体的表面粗糙度等于或小于1.2μm。
这样，可改进涂覆光纤外涂层的光滑度和上色性能(使用彩色墨水)，同时降低制造成本。
本发明还提供利用上述方法制造的涂覆光纤，该涂覆光纤的平均表面粗糙度等于或小于0.2μm(等于或小于0.15μm更好)，以便降低光纤上色的缺陷百分比。
本发明还提供一种制造涂覆光纤的装置，它包括：
用于熔化光纤预制料并形成裸光纤的拉制炉；
用于冷却形成的裸光纤的冷却系统；
用于以作为涂覆光纤外涂层的树脂涂覆裸光纤的树脂涂覆系统；
固化所述树脂的固化系统；以及
设置在涂覆光纤沿其传送到收线装置的通路上的滑轮，
其中，运行的涂覆光纤外层接触的每个固体的表面粗糙度等于或小于0.8μm。
根据上述装置，可以改进涂覆光纤外涂层的光滑度。因此，有可能制造具有优异的表面光滑度和利用彩色墨水的优异的上色性能的涂覆光纤。
本发明还提供一种制造涂覆光纤的装置，它包括：
用于熔化光纤预制料并形成裸光纤的拉制炉；
用于冷却形成的裸光纤的冷却系统；
用于以作为涂覆光纤外涂层的树脂涂覆裸光纤的树脂涂覆系统；
固化树脂的固化系统；以及
设置在涂覆光纤沿其传送到收线装置的通路上的滑轮，
其中，当外涂层温度为室温和外涂层的杨氏模量高于500Mpa这些条件中至少一个条件得到满足时，涂覆光纤外层接触的每个固体(即所述通路的组成部分)的表面粗糙度等于或小于1.2μm。
这样，可以改进涂覆光纤外涂层的光滑度和上色性能(用彩色墨水)，同时降低制造成本。
本发明还提供用上述装置制造的涂覆光纤，该涂覆光纤的平均表面粗糙度等于或小于0.2μm(等于或小于0.15μm更好)，从而降低了光纤上色的缺陷百分比。
附图说明
图1是显示制造涂覆光纤的装置的结构的示意图，作为本发明一个实施例。
图2是显示卷筒滑轮的表面粗糙度与涂覆光纤的外观和上色的缺陷百分比之间关系的曲线图。
图3是显示卷筒皮带圈的表面粗糙度与涂覆光纤的外观和上色的缺陷百分比之间关系的曲线图。
图4是显示当拉制速度改变时，浮动滑轮的表面粗糙度与涂覆光纤的外观缺陷百分比之间关系的曲线图。
图5是显示当浮动滑轮的表面粗糙度改变时，拉制速度与涂覆光纤的外观缺陷百分比之间关系的曲线图。
图6是显示当浮动滑轮的表面粗糙度改变时，在浮动滑轮处测量的第二涂层温度与涂覆光纤的外观缺陷百分比之间关系的曲线图。
图7是显示当通路滑轮的表面粗糙度改变时，在通路滑轮处测量的第二涂层温度与涂覆光纤的外观缺陷百分比之间关系的曲线图。
图8是显示在通路滑轮处测量的二次树脂涂层的杨氏模量与涂覆光纤的外观缺陷百分比之间关系的曲线图。
图9是显示在反绕通路中通路滑轮的表面粗糙度与涂覆光纤的外观缺陷百分比之间关系的曲线图。
图10是显示利用激光显微镜测量涂覆光纤的表面粗糙度的结果的曲线图。
图11是显示涂覆光纤的表面粗糙度与涂覆光纤上色的缺陷百分比之间关系的曲线图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例加以说明。
图1中示出制造涂覆光纤的装置的实施例。
在图1中，标号1代表光纤预制料，该预制料1在拉制炉2中熔化，以便形成裸光纤3。用外径测量装置4测量裸光纤3的外径。然后，裸光纤3被输送到冷却系统5以便冷却，此后，光纤被输送到第一树脂涂覆系统6。
在第一树脂涂覆系统6中，在裸光纤3上涂覆一层树脂，以便形成围绕裸光纤的涂层。然后，光纤被输送到第一固化系统7，树脂在此固化，形成第一涂层。在第二树脂涂覆系统8中，在光纤的第一涂层上再涂覆树脂，该树脂在第二固化系统9中被固化、从而形成第二涂层(相当于本发明的外涂层)。按照上述过程，制成了涂覆光纤10。
涂覆光纤10的制造装置基本上沿着纵方向布置，但是，涂覆光纤10的方向在转动滑轮11处改变了90度，然后经过卷筒12和浮动滑轮13由收线装置14缠绕。
卷筒12一般以恒定速度运行，但是，随涂覆光纤10的外径的微小变化在(传送光纤的)速度上也会有少许变化。根据这种速度变化，利用浮动滑轮13来控制涂覆光纤10的残留长度，收线装置缠绕光纤的速度也跟随这种变化。
此外，卷筒12、浮动滑轮13和收线装置14中每一个都具有适当的光纤进入位置和角度，通路滑轮15用于形成优选的通路，借助所述优选的通路实现这种适当的进入位置和角度。
作为涂覆光纤10的涂覆材料，通常采用UV可固化树脂(即UV树脂)，虽然也可使用热固化树脂。而且，一般外径为125μm的裸光纤要涂覆两层UV树脂，以便形成外径为240到250μm的涂覆光纤。在此结构中，内层为杨氏模量大约为0.3到1.2MPa的软层，而外层为杨氏模量大约为600到950MPa的硬层。上述杨氏模量的值均为室温(23℃)下的值。
环氧丙烯酸盐，丁二烯丙烯酸盐，或酯丙烯酸盐树脂均可作为UV树脂使用；但最普遍使用的是尿烷丙烯酸盐树脂。UV树脂在UV辐射装置(即UV灯)中固化、使得流体(或液体)变为固体。
在大多数情况下，硬化反应是一种放热反应，且UV灯不仅发射UV光，也发射可见光和红外光。因此，UV树脂的温度在硬化过程中和刚结束硬化过程时都很高。此温度取决于树脂的类型和成分以及UV的辐射量，但在光纤拉制的通常硬化过程中，此温度大约为120到200℃。
根据预制料的大小、冷却容量、卷筒的性能、控制器的性能等来确定适当的拉制速度。UV灯的输出功率和灯的数量也应确定适当以获得所需的树脂硬度。
如图1所示，涂覆光纤10接触转动滑轮11、卷筒滑轮12a、卷筒皮带圈12b、浮动滑轮13a、通路滑轮15，这些滑轮等都是固体。涂覆光纤10的树脂温度(即树脂部分的温度)和杨氏模量随固体的每个接触位置而改变。
本发明优化了涂覆光纤10接触的固体的表面粗糙度，从而实现可制造出具有优异的树脂涂层表面光滑度且能用彩色墨水以高涂覆性能涂覆的涂覆光纤的方法和装置。最好涂覆光纤首先接触的固体的表面粗糙度等于或小于0.8μm。
根据对(i)涂敷光纤10的外树脂涂层的温度和杨氏模量与(ii)固体的表面粗糙度的关系的研究，当涂敷光纤外涂层的温度是35℃或更高或者当涂敷光纤外涂层的杨氏模量是500Mpa或更低时，最好涂覆光纤首先接触的固体的表面粗糙度等于或小于0.8μm。
此外，涂覆光纤10的外涂层在涂层处于室温时可接触固体。为了使光纤能在室温下或普通温度附近的温度下从转动滑轮运行到收线装置，就要确保在UV灯和转动滑轮之间有足够的距离，或者可以在UV灯和转动滑轮之间设置冷却管道。
当涂覆光纤10的第二树脂涂层具有室温或者当第二树脂涂层的杨氏模量大大高于500MPa时，最好涂覆光纤10接触的固体的表面粗糙度等于或小于1.2μm。
对表面粗糙度规定上述范围的原因在以下实例中加以说明。
本实施例中的表面光滑度在JIS-B0601(JIS-日本工业标准)中定义，并用光学或接触式表面粗糙度测量装置来测量。每个滑轮表面的不均匀度的测量值称为表示滑轮表面光滑度的指标。
制造滑轮的材料不限，但应有优异的耐久性、机械强度等，可以采用金属陶瓷、硬塑料、工程塑料等。
为使每个滑轮具有优异的光滑度，最好使滑轮经过硬涂覆处理，即在滑轮表面抛光后形成一层金属薄膜。薄膜形成方法可以采用电镀如镀铬，CVD(化学蒸汽淀积)，无电镀(化学镀)等来形成金属薄膜，但没有具体限制。至于涂覆材料，可以根据滑轮的大小和材料选择任何材料。此外，也可仅采用抛光或形成薄膜来使滑轮表面光滑。
以下示出具体实例。实例1
用外径为125μm、模场直径为9.2μm、截止波长为1.25μm的单模裸光纤制造涂覆光纤。用尿烷丙烯酸盐UV可固化树脂作为涂覆材料。第一涂层的外径为190μm，第二涂层的外径为245μm。
拉制速度为1500米/分。UV灯的距离为图1中的“R”。该位置R表示第二固化系统9处在最低位置时UV灯的基准位置。用IRCON股份有限公司生产的测量线性器件的高速温度测量系统(产品名“Non-tact II”)作为测量涂层温度的温度测量装置。
光纤通过第二固化系统9后接触的所有固体，即转动滑轮11、卷筒12、浮动滑轮13、通路滑轮5以及收线装置15，其表面粗糙度都等于或小于0.1μm，这是在各固体与涂覆光纤10接触的部分测量的。
这些固体的表面都经过在铁表面上镀硬铬处理。此外，卷筒12的皮带圈12b是用尿烷橡胶制成，表面粗糙度为0.3μm。实例2
拉制速度在200米/分到2000米/分的范围内变化。制造涂覆光纤的其他条件与实例1相同。实例3
第二固化系统9沿着纵方向(沿此方向布置有外经测量装置4到UV灯9)离开基准位置。制造涂覆光纤的其他条件与实例1相同。对比例1
卷筒12的圈筒滑轮12a经过喷沙处理，即，将硬沙粒喷到金属表面上使表面不均匀，并将表面适当抛光，得到不同的特定的表面粗糙度。制造涂覆光纤的其他条件与实例1相同。对比例2
改变皮带圈12b的表面粗糙度，但不改变材料。制造涂覆光纤的其他条件与实例1相同。对比例3
改变浮动滑轮13中浮动滑轮13a的接触部分(与涂覆光纤相接触的部分)的表面粗糙度。制造涂覆光纤的其他条件与实例1，2，3相同。对比例4
改变通路滑轮15的接触部分(与涂覆光纤相接触的部分)的表面粗糙度。制造涂覆光纤的其他条件与实例1，2，3相同。对比例5
通路滑轮15的接触部分(与涂覆光纤相接触的部分)的表面粗糙度为2μm，并且改变第二涂层的材料种类。制造涂覆光纤的其他条件与实例1相同。更具体地说，除了树脂A用作第二涂层的材料外，不同的树脂B，C，D和E分别用来制作第二涂层。测试1：就实例1到3中制造的涂覆光纤而言，测量每条运行光纤第二涂层的温度。
测试2：将25千米制造好的涂覆光纤缠绕在绕线盘上，每个绕线盘(绕25千米)的形状都相同，对光纤外观进行目视观察和研究。在此，对每种条件(由各实例定义)，研究100根涂覆光纤。
测试3：对1000千米每种制造好的涂覆光纤上色，调查上色缺陷(例如有不均匀或未上色的部分)的频度。用来上色的墨水是KansaiPaint Co.，Ltd.制造的KSU-455(产品号)。
测试4：对实例1中制造的每种涂覆光纤在室温下作反绕测试。在此测试中，改变反绕通路中通路滑轮15的表面粗糙度。在此条件下，观察并研究反绕涂覆光纤的外观。
以下说明上述测试的结果。
首先，说明测试1的结果。对实例1到3中制造的涂覆光纤测得的温度示于表1。
表1
  编号   条件  单位  实例1   实例2   实例3
  拉制速度  米/分  1500   200   500   1000   2000   1500   500   1500   1500   1500
  UV灯位置  米  基准   基准   基准   基准   基准   +1   +3   -1   -3   -5
  A   从UV灯出  ℃  135   125   129   132   143   136   135   135   136   135
  B   进转动滑轮  ℃  103   61   81   92   117   112   123   94   85   76
  C   从转动滑轮出  ℃  99   58   76   88   111   105   115   90   81   71
  D   进卷筒  ℃  76   41   50   62   93   83   96   65   58   48
  E   从卷筒出  ℃  62   34   41   52   77   70   80   51   44   38
  F   进浮动滑轮  ℃  51   32   35   42   62   59   64   42   40   34
  G   从浮动滑轮出  ℃  47   31   33   40   59   55   59   38   36   33
  H   进通路滑轮  ℃  41   30   32   37   48   42   48   35   33   30
  I   从通路滑轮出  ℃  39   29   31   35   46   40   46   34   32   29
  J   进收线装置  ℃  36   28   29   33   40   37   39   33   30   28
表1中，“编号”表示图1所示的每个测量位置(见参考符号A到J)。“基准”表示形成第二涂层的UV灯的最低位置在纵方向上的上述说明的基准位置，“+”方向表示UV灯的最低位置从基准位置向图1的下方移动(即朝向转动滑轮11一侧)，而“-”方向表示UV灯的最低位置从基准位置向图1的上方移动(即朝向第二树脂涂覆系统8一侧)。位移的单位是米，UV灯的灯数和输出功率不变。
下面说明测试2和3的结果。
首先，对实例1，2，3以及对比例1，2，3，4中制造的涂覆光纤所作测试2，3的结果示于图2到图7。
图2示出实例1和对比例1的结果。图2的曲线图中横轴表示卷筒滑轮12a的表面粗糙度(μm)，纵轴表示有关外观和上色的缺陷百分比。
在实例1中，卷筒滑轮12a的表面粗糙度等于或小于0.1μm(在图2的横轴上，标出对应于0.1μm的点)，外观和上色的缺陷百分比值均为零。但随着卷筒滑轮12a表面粗糙度的增加，具体地说，在表面粗糙度超过大约0.8μm时，外观和上色的缺陷百分比值都增加。
图3示出实例1和对比例2的结果。图3的曲线图中横轴表示卷筒皮带圈12b的表面粗糙度(μm)，纵轴表示有关外观和上色的缺陷百分比。
在实例1中，卷筒皮带圈12b的表面粗糙度为0.3μm，外观和上色的缺陷百分比值均为零。但随着卷筒皮带圈12b表面粗糙度的增加，具体地说，在表面粗糙度超过大约0.8μm时，外观和上色的缺陷百分比值都增加。
外观和上色的缺陷百分比值都表示涂覆光纤观察表面上的缺陷，因此这两个数值明显具有类似的倾向。此处确定缺陷外观的涂覆光纤的表面粗糙度是等于或大于0.8μm，确定上色缺陷的涂覆光纤的表面粗糙度是等于或大于1.0μm。但是，外观的缺陷百分比值实际上高于上色的缺陷百分比值，因此可以用缺陷外观来详细研究涂覆光纤。所以，在以下的实例中，用缺陷外观来代表。
图4示出对比例3的结果。
在图4的曲线图中，横轴表示浮动滑轮13b的表面粗糙度(μm)，纵轴表示外观的缺陷百分比。每条曲线对应于不同的拉制速度(米/分)。
当拉制速度高时，例如等于或高于1000米/分时，在浮动滑轮13b的表面粗糙度超过0.8μm后，外观的缺陷百分比值增加(即类似于图2，3的结果)
但当拉制速度低时，例如200或500米/分时，即使浮动滑轮13b的表面粗糙度很高也没有出现缺陷外观。与改变卷筒滑轮12a或卷筒皮带圈12b的表面粗糙度的情况相比，此结果是大有区别的。
图5是根据图4的同样结果作出的。在图5中，横轴表示拉制速度(米/分)，纵轴表示外观的缺陷百分比，每条曲线对应于浮动滑轮13b不同的表面粗糙度(μm)。
与图2，3所示结果类似，当浮动滑轮13b的表面粗糙度等于或小于0.8μm时，对每种拉制速度都不出现缺陷外观。但是，作为一种不同的结果，产生缺陷外观的拉制速度取决于浮动滑轮13a的表面粗糙度。
按照表1所示的结果，很明显拉制速度的改变引起经过通路的光纤的第二涂层的温度改变。因此，如果确定了第二涂层的温度和外观缺陷的相互关系，就可能建立这些参数之间的因果关系。
图6示出对比例3的结果。随着拉制速度或UV灯的位置变化，在浮动滑轮13a处的第二涂层的温度也改变(此处指在浮动滑轮的入口和出口处测量的第二涂层温度之间的平均值)。因此，在图6中，横轴表示第二涂层温度的这种平均温度(℃)，纵轴表示外观的缺陷百分比，每条曲线对应于浮动滑轮13b不同的表面粗糙度(μm)。在此，为简单起见，没有示出3μm，1.5μm，和1μm的表面粗糙度数据的结果。
与上述结果类似，当浮动滑轮13b的表面粗糙度等于或小于0.8μm时，对每种拉制速度都不发生缺陷外观。但是，在图6中，当第二涂层的温度在30℃到40℃之间时，缺陷外观开始产生。
当改变卷筒滑轮12a或卷筒皮带圈12b的表面粗糙度时，观察不到这种对第二涂层温度的依赖关系。这是因为第二涂层的温度在卷筒12处比在浮动滑轮13a处要高，这就不会造成对第二涂层温度的依赖关系。
图7示出对比例3的结果。在图7中，横轴表示在通路滑轮15处第二涂层的温度(此处指在通路滑轮15的入口和出口处测量的第二涂层温度之间的平均值)，纵轴表示外观的缺陷百分比，每条曲线对应于通路滑轮15不同的表面粗糙度(μm)。与图6类似，为简单起见，没有示出3μm，1.5μm，和1μm的表面粗糙度数据的结果。
与上述结果类似，当通路滑轮15的表面粗糙度等于或小于0.8μm时，对每种拉制速度都不出现缺陷外观。但是，在图7中，当第二涂层的温度超过35℃时，缺陷外观开始产生。
已知杨氏模量取决于温度。当第二涂层的温度升高时，杨氏模量降低。这样，如果软态的(涂覆光纤的)涂覆材料接触表面情况差的固体，涂覆光纤的表面光滑度就会受损。换句话说，当第二涂层的温度在普通温度附近时，涂层的杨氏模量高。在这种情况下，即使外涂层接触表面情况差的固体，涂覆光纤的表面光滑度也不会受损。
图8示出对比例5的结果。在图8中，横轴表示在通路滑轮15处第二涂层的杨氏模量(MPa)，纵轴表示外观的缺陷百分比，每条曲线对应于一种不同的树脂。此外，拉制速度为1500米/分，通路滑轮15有关部分(接触光纤的部分)的表面粗糙度为2μm，这是对比例5的共用条件。作为第二涂层，另外使用四种树脂，即B，C，D和E，以便制造和比较相应的涂覆光纤。
结果，当树脂的杨氏模量大约等于或小于500MPa时，外观缺陷百分比开始增加。因此，很明显当第二涂层的杨氏模量高于500MPa时，即使涂层接触表面差的固体，涂覆光纤的表面光滑度也不会受损。
以下说明测试4的结果。图9示出这些结果。在此测试中，反绕速度为1800米/分，改变在反绕通路中的反绕滑轮15的表面粗糙度。此测试在室温下(23℃)进行。第二涂层仅用树脂A制成。
结果，当通路滑轮15的表面粗糙度超过大约1.2μm时，外观缺陷百分比开始增加。
在室温23℃时第二涂层(用树脂A制成)的杨氏模量为750MPa。如上所述，最好涂覆光纤接触的每个固体的表面粗糙度总是等于或小于0.8μm。但一般来说，在通路中具有优质表面的滑轮或皮带圈等固体都比表面情况较差的要昂贵。因此，所有固体都具有优质表面的系统增加了制造成本。
所以，当第二涂层的温度为室温，或第二涂层的杨氏模量显著高于500MPa时，涂覆光纤10接触的每个固体的表面粗糙度可以超过0.8μm，但应等于或小于1.2μm。上述普通温度应在20℃到30℃之间。
可以用激光显微镜来观察如上述制造的涂覆光纤的表面光滑度。下面说明研究的结果。此处用的是KEYENCE公司生产的激光显微镜，产品号为VK-8510。
在以下的说明中，“Ra值”表示将光纤相对于轴向旋转90度时，在每个旋转角度测量的涂覆光纤的平均表面粗糙度值。图10中，纵轴表示Ra值，横轴表示每种旋转角度，示出无缺陷和有缺陷的涂覆光纤的测量结果。在所述曲线图中，线A表示外观有缺陷的缺陷涂覆光纤的测量结果，线B表示无缺陷涂覆光纤的第一次测量的结果，线C表示无缺陷涂覆光纤的第二次测量的结果。此处，无缺陷或有缺陷涂覆光纤根据对外观的目测观察确定。
(用于测量平均表面粗糙度的)测量间距为0.1μm，激光束的增益自动控制，并且在测量中采用4x光学放大(optical zoom)或简单的8x细磨(smoothing)。没有采用诸如暗切(dark-cut)或亮切(bright-cut)过程等亮度控制机制。对无缺陷涂覆光纤进行了两次测量测试。在两种情况下，Ra值都是0.1μm或更小。相比之下，有缺陷涂覆光纤的Ra值有时为大约0.3μm。
图11示出用于确定上色的缺陷百分比如何随Ra值(它表示上述测量的平均表面粗糙度)而变化的研究结果。图11中，横轴表示Ra值(μm)，纵轴表示上色的缺陷百分比，在此次研究中，研究了100根涂覆光纤，长度均为10km，但具有不同的平均表面粗糙度值。
如图11所示，当Ra值等于或小于0.15μm时，上色的缺陷百分比几乎为零，但当Ra值超过0.2μm时，上色的缺陷百分比急剧增加。因此为了减少上色的缺陷百分比，Ra值可以等于或小于0.2μm，更好的是等于或小于0.15μm。
按照上述制造涂覆光纤的方法和装置，对裸光纤3进行涂覆，制成涂覆光纤10，该涂覆光纤10通过固体滑轮由收线装置14缠绕。当涂覆光纤10接触的每个固体的表面粗糙度等于或小于0.8μm时，涂覆光纤10的外涂层的光滑度可得到改善。所以，就可能制造出具有优异的表面光滑度和利用彩色墨水的优异的上色性能的涂覆光纤10。
特别是，当涂覆光纤的外涂层的温度等于或高于35℃时，或当外涂层的杨氏模量等于或低于500MPa时，涂覆光纤10接触的每个固体的表面粗糙度最好等于或小0.8μm，从而改善涂覆光纤10的外涂层的光滑度和上色(用彩色墨水)性能。
当涂覆光纤10的外涂层温度为室温或外涂层的杨氏模量高于500Mpa时，在拉制或反绕时涂覆光纤10接触的每个固体的表面粗糙度最好等于或小于1.2μm，从而改善涂覆光纤10的外涂层的光滑度和上色(用彩色墨水)性能，同时降低制造成本。
当涂覆光纤10的平均表面粗糙度等于或小于0.2μm、最好等于或小于0.15μm时，上色的缺陷百分比就可降低。

Claims (11)

1.一种制造涂覆光纤的方法，它包括以下步骤：
围绕裸光纤(3)形成外涂层，制成涂覆光纤(10)；以及
借助滑轮利用收线装置(14)缠绕所述涂覆光纤，
其中，所述运行的涂覆光纤外层接触的每个固体的表面粗糙度等于或小于0.8μm。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：当所述外涂层的温度等于或高于35℃时，所述涂覆光纤的所述外层接触的每个固体的表面粗糙度等于或小于0.8μm。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：当所述外涂层的杨氏模量等于或低于500MPa时，所述涂覆光纤的所述外层接触的每个固体的表面粗糙度等于或小于0.8μm。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：当所述外涂层的杨氏模量等于或低于500MPa时，所述涂覆光纤的所述外层接触的每个固体的表面粗糙度等于或小于0.8μm。
5.一种制造涂覆光纤的方法，它包括以下步骤：
围绕裸光纤(3)形成外涂层，制成涂覆光纤(10)；以及
借助滑轮利用收线装置(14)缠绕所述涂覆光纤，
其中，当所述外涂层的温度为室温和所述外涂层的杨氏模量高于500Mpa这些条件中至少一个条件得到满足时，在拉制或反绕时所述涂覆光纤的所述外层接触的每个固体的表面粗糙度等于或小于1.2μm。
6.一种通过如权利要求1到5中任一个所述的方法制造的涂覆光纤，其中，所述涂覆光纤的平均表面粗糙度等于或小于0.2μm，以便降低所述光纤的上色缺陷百分比。
7.一种通过如权利要求1到5中任一个所述的方法制造的涂覆光纤，其中，所述涂覆光纤的平均表面粗糙度等于或小于0.15μm，以便降低所述光纤的上色缺陷百分比。
8.一种制造涂覆光纤(10)的装置，它包括：
用于熔化光纤预制料(1)并形成裸光纤(3)的拉制炉(2)；
用于冷却所述形成的裸光纤的冷却系统(5)；
树脂涂覆系统(8)，用于以作为所述涂覆光纤的外涂层的树脂涂覆所述裸光纤；
用于固化所述树脂的固化系统(9)；以及
设置在沿其把所述涂覆光纤传送到收线装置(14)的通路上的滑轮，
其中，所述运行的涂覆光纤的所述外层接触的每个固体的表面粗糙度等于或小于0.8μm。
9.一种制造涂覆光纤(10)的装置，它包括：
用于熔化光纤预制料(1)并形成裸光纤(3)的拉制炉(2)；
用于冷却所述形成的裸光纤的冷却系统(5)；
树脂涂覆系统(8)，用于以作为所述涂覆光纤的外涂层的树脂涂覆所述裸光纤；
用于固化所述树脂的固化系统(9)；以及
设置在沿其把所述涂覆光纤传送到收线装置(14)的通路上的滑轮，
其中，当所述外涂层的温度为室温和所述外涂层的杨氏模量高于500Mpa这些条件中至少一个条件得到满足时，所述涂覆光纤的所述外层接触的每个固体的表面粗糙度等于或小于1.2μm。
10.一种利用如权利要求8和9中任一个所述的装置制造的涂覆光纤，其中，所述涂覆光纤的平均表面粗糙度等于或小于0.2μm，以便降低所述光纤的上色缺陷百分比。
11.一种利用如权利要求8和9中任一个所述的装置制造的涂覆光纤，其中，所述涂覆光纤的平均表面粗糙度等于或小于0.15μm，以便降低所述光纤的上色缺陷百分比。
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