CN101955326A - 一种彩色光纤制造方法及所制得的彩色光纤 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种彩色光纤制造方法及制得的彩色光纤。预制棒拉成光纤经涂覆杯涂覆后再经光固化形成第一涂层，在进行第二层涂覆时，本色涂料和彩色涂料置于第二涂覆装置中，上述涂覆有第一涂层的光纤经复合涂覆杯进行第二次涂覆，形成内侧为本色涂料外侧为彩色涂料的复合涂层，再经二次光固化形成第二涂层，得到所述彩色光纤。该光纤包层、第一涂层、第二涂层，第二涂层由本色涂层和彩色涂层组成。本发明对应设备及工艺要求宽松，调试容易，生产中的风险少，因而制造成本低，生产效率高，生产的彩色光兼具锁色光纤与着色光纤的优点，彩色涂层部分相对锁色光纤的第二涂层薄得多，透光性好，色泽明亮，光纤的第二涂层的颜色更持久、外径变化小且均匀。

Description

一种彩色光纤制造方法及所制得的彩色光纤 

技术领域

本发明涉及光缆制造技术领域，尤其涉及一种彩色光纤的制造方法。 

背景技术

光缆是当今信息社会各种信息网的主要传输工具，其中光纤是光缆的核心组件。为识别光缆或光纤带中的光纤，以便在光缆的安装、接续、维护时能迅速正确找到所需要光纤，目前业内所普遍采用的方法是以颜色加以标识，以不同的颜色来区别不同的光纤。使光纤带上不同颜色的方法目前主要有着色和锁色两种，所生产的光纤分别称为着色光纤和锁色光纤。 

通常光纤的涂覆层有两层，分别采用两种不同涂料：第一层是一种软的缓冲涂层，模量在10Mpa以内，其功能是保护光纤并隔绝能够引起微变损耗的外应力，提高光纤的抗拉强度、使减少微弯损耗；第二层是一种坚韧的的涂层，模量在几百Mpa，其功能是提高光纤抗压能力和耐磨损能力，给光纤足够的保护使其具有一定的机械强度。 

本色光纤涂覆涂料中的化学成分主要为丙烯酸树脂链状预聚物和丙烯酸单体以及助剂和光引发剂。其中丙烯酸树脂预聚物和单体是配方成份中的骨干结构，它们决定了涂料的基本物理特性，对涂层的硬度、柔韧性等物理机械性能有明显的影响。光引发剂在UV光下可产生自由基，而这些自由基撞击涂料中的双键使丙烯酸树脂预聚物和单体发生聚合反应，继而形成交叉链结构的固态聚合物，这也就是涂料固化的过程。最终光纤强度主要取决于交叉链的交联程 度即固化度。 

着色是目前大多数光纤光缆生产厂家使用的使光纤带上颜色的方法，其光纤结构如图4，其中心含有一包层，包层外周侧设有第一本色涂层及第二本色涂层，在第二本色涂层的外周侧设有彩色油墨层。着色通常是在已经拉丝完成经过张力筛选后的本色光纤表面，再次涂覆上薄薄的一层有颜色的着色油墨，经过UV固化后，光纤所有表面就被薄而牢固的聚合物层所覆盖，着色层厚度一般为5μm左右。因着色层比较薄，易于固化，所以着色油墨中颜料比例相对较大，着色光纤颜色鲜艳。因着色是用已经收到盘上的光纤再次放线、涂覆着色油墨、UV固化后再收在绕线盘上，本色纤的直径不易控制，导致着色后的光纤外径分布较宽，此外，着色模具的清洁程度、流程线的中心是否对中、收放线张力的控制、着色固化中气体的控制、着色油墨的清洁与均匀程度、UV灯的工作状态，甚至待着色的本色光纤与周围工作环境的洁净情况，都是着色过程中能够对光纤品质产生不良影响的隐患，一旦任何一个细节出问题，都会导致光纤出现表面脱色、着色光纤涂层中有气泡、着色层同心度不良，严重的会导致光纤衰减增加或PMD劣化。检验合格的着色光纤出厂后，也经常会有套塑生产中发现着色层掉色，甚至在光缆施工现场光纤着色层脱落、断纤的事故也时有发生。综上所述，尽管着色光纤色泽明快，但着色本身也为光纤带来“潜在威胁”。 

另一种使光纤带上颜色的方法是锁色，即按照国际标准制定的十二种颜色涂料，将颜色直接加到光纤的第二次涂覆层中，其光纤结构如图5，其中心含有一包层，包层外周侧设有第一本色涂层，在第一本色涂层的外周侧设有第二彩色涂层，从拉丝塔上直接拉出有色光纤，之后不需再着色可直接用于套塑生产。因锁色光纤为拉丝生产直接得到的产品，故与着色光纤相比，外径控制较好， 有着着色光纤无法比拟的均匀性和均一性，另外也可避免着色过程不当对光纤造成的不良影响。因第二彩色涂层的厚度约为25μm，比着色光纤的着色层(5μm)厚很多，所以可以完全避免脱色、掉色、褪色的现象。 

锁色光纤所用的涂料，第一层与本色光纤涂料相似，第二层为彩色涂料，即在涂料中加入适当的颜料，颜料的作用是给涂料染色，使光纤在第二层涂覆后就带上颜色，但同时也会遮挡部分紫外光，如果选择不恰当，则会对涂料的固化造成负面的影响。因锁色光纤第二层涂覆厚度几乎在25μm，比着色光纤着色层的5μm的厚度要多很多，所以，要求锁色光纤用的彩色涂料中的颜料的粒度、分散度以及透光度，既要使涂料带上颜色，又不能吸收及遮住过多的紫外光，导致锁色光纤用的彩色涂料相对着色光纤的着色油墨来说，其中颜料比例较小，因遮光原因无法添加某些高亮的材料，大多颜色不够明亮，这对经常需在光线较阴暗环境下的光缆施工，尤其是管道施工来说，不能不说是种缺憾。此外，锁色光纤因为第二层彩色层比较厚的原因对光纤的第二层固化要求比较高，对生产工艺以及设备的要求也比较高，如固化炉以及UV灯的功率、固化炉石英管内的氧浓度控制、  UV灯的光照强度的实时监测等等，此外，拉丝速度的变化、一层涂覆外径的波动、甚至供电电压的稳定程度等等，都会影响到第二彩色层涂料的固化，一旦二层固化不足，二层和一层的界面的就会出现结合不牢固现象，继而发生一、二层界面分离，降低对光纤的保护作用，降低光纤机械强度，并且在温度变化较大的情况下收缩不同步从而引起衰减指标的异常，严重的会导致断纤。这种设备和工艺控制的苛刻要求主要体现在与固化相关的方面，也局限了锁色光纤技术的推广。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种对二层固化条件要求宽松并具有锁色特点，同 时光纤色泽明快易于辨认的一种彩色光纤的制造方法。它通过下述技术方案来实现： 

所述方法是，预制棒拉成光纤经涂覆杯涂覆后再经光固化形成第一涂层，进行第二层涂覆时，本色涂料和彩色涂料置于第二涂覆装置中，上述涂覆有第一涂层的光纤经复合涂覆杯进行第二次涂覆，形成内侧为本色涂料外侧为彩色涂料的复合涂层，再经二次光固化形成第二涂层，得到所述彩色光纤。 

所述方法的进一步设计是，经固化形成第一涂层的光纤外径优选为：195±3μm，则第二涂层内侧的本色涂料厚度优选为17～19μm，外侧的彩色部分厚度优选为6～8μm，所对应的本色涂料的涂覆压力优选为2.8～4.4kg/cm³，彩色涂料的涂覆压力优选为2.0～3.5kg。 

所述方法的进一步设计是，所述二次光固化的UV灯光照强度为140～180mW/cm²。 

所述方法的进一步设计是，所述复合涂覆杯由本色涂料模具和彩色涂料模具组合而成，按所述光纤在制造中的运动方向彩色涂料模具紧贴于本色涂模具的前端，两所述涂料杯中的光纤孔同轴线，所述光纤沿光纤孔向前运动，先经本色涂料杯中的涂料涂覆，形成第二涂层中内侧的本色层，再经彩色涂料模具中的涂料涂覆，形成第二涂层中外侧的彩色层。 

上述方法制得的彩色光纤，包括设置于中心的包层和设置在包层外周侧的第一涂层及设置在第一涂层外周侧的第二涂层，其特征在于所述第二涂层由处于内周侧的本色涂层和紧贴于该本色涂层外周侧的彩色涂层组成。 

所述彩色光纤进一步设计是，所述本色涂层厚度为17～19μm，彩色部涂层厚度为6～8μm。 

本发明因为含有颜料粒子的彩色部分相对锁色光纤的第二涂层薄得多，仅 为全部第二涂层的1/4～1/3厚度，所以这种光纤的第二涂层的透光性能要较锁色光纤好很多，这样，即使在设备及工艺要求不那么苛刻的条件下，第二涂层也可以得到充分的固化，实现较高的固化度。而且也正因为彩色部分的厚度较薄，彩色涂料中颜料比例可适当调整，也可适当添加某些高亮的材料，实现光纤整体色泽的明亮。 

由于第二涂层采用二色涂覆法，两涂料幅模具装配于同一涂覆杯中，所以第二涂层中的彩色层和本色层的同心度明显高于本色光纤再着色的情况。直径控制与本色纤相同，所以彩色光纤的外径指标也将优于着色光纤，与普通本色光纤相近。 

本发明将给光纤上色部分提前到光纤的第二涂层部分进行，不仅得到兼具锁色光纤与着色光纤的优点，避开了其不足之处，且提高了生产效率，减少了生产中的风险，降低生产成本，使所得彩色光纤成为颜色更持久、色泽更光亮的、外径变化更小更均匀的产品。 

附图说明

图1是本发明方法的示意框图。 

图2是复合杯的结构示意图。 

图3是本发明的光纤结构示意图。 

图4是着色光纤结构示意图。 

图5是锁色光纤结构示意图。 

图中，1加热炉中预制棒，2冷却筒，3裸光纤直径测量仪，4一层涂覆装置，5一层涂料供料系统，6一层UV灯箱，7一层直径测量仪，8二层涂覆装置，9二层本色涂料供料系统，10二层彩色涂料供料系统，11二层UV灯箱，12二层直径测量仪，13光纤收线盘，14预制棒加热炉控制系统，15一层涂料 温度和压力控制系统，16一层涂覆直径控制系统，17二层本色涂料温度和压力控制系统，18二层彩色涂料温度和压力控制系统，19二层涂覆直径控制系统，20计算机主控制系统，31包层，32第一涂层，33a本色涂层，33b彩色涂层，41包层，42第一本色涂层，43第二本色涂层，44着色层，51包层，52第一本色涂层，53第二彩色涂层，810本色涂料模具，811光纤孔，813本色涂料涂覆仓，820彩色涂料模具，821光纤孔，823彩色涂料涂覆仓。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。 

对照图1，加热炉中预制棒1经2000℃的高温加热拉制成光纤，通过冷却筒2冷却后，在裸光纤直径测量仪3测量裸光纤直径，之后由一层涂覆杯4进行第一次涂覆，涂覆杯4由一层涂料供料系统5提供一定温度和压力的涂料，该系统5受计算机主控制系统20控制。一层涂覆后通过一层UV灯箱6固化，形成第一本色涂层。固化之后的光纤在一层直径测量仪7进行一层涂覆直径的测量，要求直径在195±3μm。再进行第二层的涂覆，第二层涂覆所用的复合涂覆杯8如图2所示，它由本色涂料模具810和彩色涂料模具820组合而成，按光纤在制造中的运动方向彩色涂料模具820紧贴于本色涂模具810的前端，两涂料杯中的光纤孔811、821同轴线。本色涂料和彩色涂料通过本色涂料管道812和彩色涂料管道822进入对应的本色涂料涂覆仓813和彩色涂料涂覆仓823，光纤沿光纤孔811、821向前运动，先经本色涂料杯中涂覆仓813的涂覆，形成第二涂层中内侧的本色层，再经彩色涂料杯中涂覆仓823的涂覆，形成第二涂层中外侧的彩色层。涂覆时本色与彩色涂料的涂覆分别由二层本色涂料供料系统9以及二层彩色涂料供料系统10分别提供涂料。二层涂覆完成后，光纤进入二层UV灯箱11进行固化，紫外固化用UV灯光照强度为140～180mW/cm²，之后再由二层直径测量仪12进行光纤外径 的测量，第二层涂层的厚度为25μm，是含有本色和彩色层的复合层，其中内侧的本色部分厚度约17～19μm，外侧的彩色部分厚度约6～8μm，所含彩色的部分仅占第二涂层的一小部分。对应的本色涂料的涂覆压力在2.8～4.4kg/cm³，优选3.5kg/cm³；彩色涂料的涂覆压力在2.0～3.5kg，优选2.9kg/cm³。最后形成如图3所示的光纤，该光纤包括设置于中心的包层3 1和设置在包层外周侧的第一涂层32及设置在第一涂层外周侧的第二涂层，第二涂层3由处于内周侧的本色涂层33a和紧贴于该本色涂层外周侧的彩色涂层33b组成。制成的光纤最后卷绕在收线盘13上。 

上述第二涂层中本色部分和彩色部分的厚度主要由模具尺寸决定，但在特殊情况下如速度变化时，光纤外径有可能随之变化，但可通过系统调节使光纤外径达到规定范围。如光纤外径的合格范围245±5μm，而光纤外径的目标设定值的范围(245±3μm)较合格范围窄，这样，当直径测量仪12检测到超出目标值的光纤外径并将检测值传至二层涂覆直径控制系统19，由二层涂覆直径控制系统19进行检测值与目标值(245±3μm)的比较判断，将判断结果传输至计算机主控制系统20，则计算机主控制系统20发出指令，再由二层本色涂料温度和压力控制系统17、18调节二层本色涂料供料系统9的涂覆压力以使二层直径回复到目标值范围内。 

Claims (6)

1.一种彩色光纤的制造方法，预制棒拉成光纤经涂覆杯涂覆后再经光固化形成第一涂层，其特征在于进行第二层涂覆时，本色涂料和彩色涂料置于第二涂覆装置中，上述涂覆有第一涂层的光纤经复合涂覆杯进行第二次涂覆，形成内侧为本色涂料外侧为彩色涂料的复合涂层，再经二次光固化形成第二涂层，得到所述彩色光纤。

2.根据权利要求1所述的一种彩色光纤的制造方法，其特征在于经光固化形成第一涂层时光纤外径控制在195±3μm，优选直径195μm，进行第二层涂覆时，本色涂料的涂覆压力保持在在2.8～4.4kg/cm³，优选3.5kg/cm³，彩色涂料的涂覆压力在2.0～3.5kg/cm³，优选2.9kg/cm³。

3.根据权利要求1所述一种彩色光纤的制造方法，其特征在于所述二次光固化的UV灯光照强度为140～180mW/cm²。

4.根据权利要求1所述的一种彩色光纤的制造方法，其特征在于所述复合涂覆杯由本色涂料模具和彩色涂料模具组合而成，按所述光纤在制造中的运动方向彩色涂料模具紧贴于本色涂模具的前端，两所述涂料杯中的光纤孔同轴线，所述光纤沿光纤孔向前运动，先经本色涂料杯中的涂料涂覆，形成第二涂层中内侧的本色层，再经彩色涂料模具中的涂料涂覆，形成第二涂层中外侧的彩色层。

5.如权利要求1所述制造方法制得的彩色光纤，包括设置于中心的包层和设置在包层外周侧的第一涂层及设置在第一涂层外周侧的第二涂层，其特征在于所述第二涂层由处于内周侧的本色涂层和紧贴于该本色涂层外周侧的彩色涂层组成。

6.根据权利要求5所述的彩色光纤，其特征在于所述本色涂层厚度为17～19μm，彩色部涂层厚度为6～8μm。

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