CN1807307A - 用于酸溶法柔性光纤传像束的酸溶玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种酸溶玻璃的组成，该玻璃可以用于酸溶法制造柔性光纤传像束。本发明酸溶玻璃具有以下显著的特点：(1)具有良好的酸溶特性，根据酸溶法制造柔性光纤传像束的工艺要求可以在酸溶液中溶解；(2)保留在两端的酸溶玻璃在空气中具有良好的化学稳定性，不受腐蚀；(3)良好的抗析晶性能，在三坩埚制造单丝时，该玻璃和芯料玻璃和皮料玻璃形成工艺上良好的匹配，制成三层同轴纤维；(4)不会与皮料玻璃产生浸渗现象。

Description

用于酸溶法柔性光纤传像束的酸溶玻璃
技术领域
本发明涉及一种用于酸溶法柔性光纤传像束的酸溶玻璃组成，属于柔性光纤传像束制造领域。
背景技术
柔性光纤传像束一般有两种生产工艺。一是排丝法，即将双层同轴单丝有序缠绕，然后用有机胶粘剂粘合后切断成束。二是酸溶法，该方法首先制造三层同轴单丝，然后排列成束，热熔拉制成复丝，最后浸入酸液中去除酸溶玻璃以形成柔性光纤束。酸溶法中三层同轴单丝的制造也有两种方法：其一是管棒法，将酸溶玻璃、皮料和芯料分别制成管和棒，然后套合在一起，热熔成纤。该方法成本高、效率低。其二是坩埚法，就是将酸溶玻璃、皮料和芯料玻璃制成棒，在一个特制的三套坩埚内直接制造三层同轴光纤，优点是分辨率高、产品性能好、生产效率高。
酸溶法柔性光纤传像束的单丝是由芯料玻璃、皮料玻璃和酸溶玻璃复合而成的同轴纤维，它们在传像束中起到了不同的作用。
由于工艺上的特殊性，市场上没有商用酸溶玻璃可供。USP 4460696制造柔性光纤传像束的酸溶玻璃公布了一种酸溶玻璃的组成(mol％)：SiO220～48，B2O3 25～50，BaO 5～6，R2O(Li2O+Na2O+K2O)7～18，SiO2+B2O3+BaO71～80，ZnO 7.4～12，Al2O3 1.8～7。USP 4461841制造柔性光纤传像束的酸溶玻璃公布了另一种酸溶玻璃的组成(mol％)：SiO2 15～41，B2O3 29～54，BaO 6～23，R2O(Li2O+Na2O+K2O)5～19，SiO2+B2O3+BaO 71～80，ZnO＜12，Al2O3＜7，MgO+CaO+SrO＜5。这些玻璃虽然呈现了良好的酸溶特性，但同时存在着一些不足：(1)酸溶玻璃的化学稳定性差，在空气中长期使用易受腐蚀；(2)抗析晶性能差，单丝制造中容易产生析晶；(3)在三坩埚制造单丝时，与芯料玻璃和皮料玻璃不能形成工艺上良好的匹配，制成三层同轴纤维。CN1103325酸溶法光纤传象束单纤维酸溶玻璃附着方法提出了另一个问题，即三坩埚法制成单丝存在着的三层玻璃间浸渗现象，一旦产生这种现象，传像束的性能就会大幅度地下降，甚至于根本无法工作。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明公开一种用于酸溶法柔性光纤传像束的酸溶玻璃。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的酸溶玻璃的组成包括：(以重量份数计)
  组成   份数
  SiO2   100
  B2O3   80～120
  BaO   80～120
  Al2O3   15～30
  CaO   20～40
  Na2O   20～40
  K2O   10～30
  Na2O+K2O   30～60
在以上组成中添加如下组成，可以使该酸溶玻璃的性能更加优化：
 ZrO2  5～10
 TiO2  5～10
在以上的组成范围内，进一步优选的组成范围是：
  组成  份数
  SiO2  100
  B2O3  80～100
  BaO  80～100
  Al2O3  18～25
  CaO  25～35
  Na2O  25～35
  K2O  10～20
  Na2O+K2O  35～50
  ZrO2  5～10
  TiO2  5～10
SiO2是玻璃形成体，形成了玻璃的网络结构，它是保证传像束化学稳定性等最基本的要素，这里把它作为组成的基准。B2O3也是玻璃形成体，用B2O3取代SiO2不仅可以降低玻璃的拉丝温度，还可以产生酸溶特性。当B2O3＜80，玻璃的酸溶特性差；当B2O3＞120，玻璃很容易受到空气的侵蚀。BaO的作用是提供足够的酸溶特性，与其它碱土金属离子相比，它具有比较好的抗析晶性能。当BaO＜80时，玻璃的酸溶特性差；BaO＞120，玻璃容易受到空气的侵蚀，且容易分相和析晶。Al2O3是玻璃中间体，在玻璃中主要起着提高化学稳定性和抑制玻璃析晶的作用。当Al2O3＜15，玻璃很容易产生析晶；当Al2O3＞30，玻璃的拉丝温度过高。CaO是网络调整体，用它们取代Na2O和K2O等碱金属氧化物，可以提高玻璃的化学稳定性。当CaO＜20，玻璃的化学稳定性不好；当CaO＞40，拉丝温度过高。Na2O是网络调整体，是降低玻璃拉丝温度最有效的的组成，但过量将导致玻璃的化学稳定性差。当Na2O＜20，玻璃的拉丝温度过高；当Na2O＞40，玻璃的化学稳定性差。K2O也可以降低玻璃拉丝温度，但作用不如Na2O。用K2O取代部分Na2O可以产生混合碱效应，提高玻璃的化学稳定性。当K2O＜10，混合碱效应太弱，当K2O＞30，因Na2O被过量取代而使玻璃的拉丝温度过高。通常也把Na2O和K2O的含量综合起来考虑，当Na2O+K2O＜30，玻璃的拉丝温度过高；当Na2O+K2O＞60玻璃的化学稳定性不好。TiO2和ZrO2在酸溶玻璃中的作用都是为了提高玻璃在空气中的化学稳定性。当TiO2和ZrO2分别＜5时，这种作用很弱；当TiO2＞10时，玻璃容易产生分相和析晶，当ZrO2＞10时，玻璃不但容易产生析晶，而且拉丝温度也比较高。
有益效果
本发明的酸溶玻璃具有优异的性能，可以解决以下的技术问题：
(1)具有良好的酸溶特性，根据酸溶法制造柔性光纤传像束的工艺要求可以在酸溶液中溶解；
(2)保留在两端的酸溶玻璃具有良好的化学稳定性，在空气中不受腐蚀；
(3)良好的抗析晶性能，在三坩埚制造单丝时，该玻璃和芯料玻璃和皮料玻璃形成工艺上良好的匹配，制成三层同轴纤维；
(4)不会与皮料玻璃产生浸渗现象。
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
采用市售分析纯化学试剂，按表1中的组成配料：
表1
  组成   份数
  SiO2   100
  B2O3   90
  BaO   80
  Al2O3   20
  CaO   20
  Na2O   30
  K2O   10
  ZrO2   5
  TiO2   5
精确计算和称量原料，搅拌均匀后制成配合料待用。将电炉加热到1300℃，分数次加入配合料。完成加料后，电炉温度升至1400℃，然后启动搅拌器，玻璃澄清约8小时之后，缓慢降温至1300℃，出料铸成玻璃棒材，该棒材用于酸溶法柔性光纤传像束的制造呈现出优异的性能。
实施例2
采用市售分析纯化学试剂，按表2中的组成配料：
表2
  组成   份数
  SiO2   100
  B2O3   90
  BaO   90
  Al2O3   20
  CaO   25
  Na2O   25
  K2O   10
  ZrO2   5
  TiO2   7
精确计算和称量原料，搅拌均匀后制成配合料待用。将电炉加热到1300℃，分数次加入配合料。完成加料后，电炉温度升至1400℃，然后启动搅拌器，玻璃澄清约8小时之后，缓慢降温至1300℃，出料铸成玻璃棒材，该棒材用于酸溶法柔性光纤传像束的制造呈现出特别优异的性能。

Claims (3)

1、一种用于酸溶法柔性光纤传像束的酸溶玻璃，其特征在于，所述的酸溶玻璃的组成包括：
组成                                    份数
SiO2                                  100
B2O3                                 80～120
BaO                                     80～120
Al2O3                                15～30
CaO                                     20～40
Na2O                                  20～40
K2O                                   10～30
Na2O+K2O                             30～60。
2、如权利要求1所述的用于酸溶法柔性光纤传像束的酸溶玻璃，其特征在于，所述的酸溶玻璃的组成增加如下组份：
组成                                    份数
ZrO2                                  5～10
TiO2                                  5～10。
3、如权利要求2所述的用于酸溶法柔性光纤传像束的酸溶玻璃，其特征在于，所述的酸溶玻璃的组成包括：
组成                                    份数
SiO2                                  100
B2O3                                 80～100
BaO                                     80～100
Al2O3                                318～25
CaO                                     25～35
Na2O                                  25～35
K2O                                   10～20
Na2O+K2O                             35～50
ZrO2                                  5～10
TiO2                                  5～10。
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