專利名稱：光導(dǎo)纖維的涂敷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)光導(dǎo)纖維進(jìn)行涂敷的方法。
在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于光導(dǎo)纖維，尤其是玻璃纖維，為了保護(hù)其免于機(jī)械損傷和污染、改進(jìn)可使用性及需要時(shí)用彩色標(biāo)記區(qū)別，設(shè)置了一層表面涂層。在一個(gè)對(duì)此適用的方法方面，在文獻(xiàn)EP509487A2中描述了首先將纖維以公知方式在一個(gè)爐中從預(yù)制模拉出。在充足的冷卻后使它在縱向上通過(guò)一個(gè)涂敷單元，在其中它的表面上持續(xù)地涂以可固化的流體涂層材料。涂層材料的粘度在室溫(25℃)時(shí)為2000和6000mPa·s之間。商業(yè)上通用的涂層材料的處理通常用于保證在25至45℃的溫度下具有良好的可使用性，這時(shí)它的粘度約為2,500至5,000mPa·s。
在專利申請(qǐng)EP619275A2中所描述的一種涂敷單元中，涂層材料處于一個(gè)被施加壓力的容積中，纖維則通過(guò)導(dǎo)入口穿入到該容積中。纖維通過(guò)涂敷噴口從涂層材料中穿出，涂敷噴口的壁與纖維表面隔開。在此情況下，纖維從涂敷單元通過(guò)涂敷噴口拉出了由于表面粘性粘有的涂層材料，并以此方式敷上了一層流體膜。在隨后的固化單元中使材料進(jìn)行固化，最好通過(guò)紫外線來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此目的通常使用塑料，尤其是包含尿烷類(Urethangruppen)聚合物的可紫外線(UV)固化的樹脂。
玻璃纖維通常以此方式在相同類型的前后依次排列的涂敷單元及固化單元中涂敷兩層或多層涂層。最好具有一個(gè)相對(duì)軟的首層涂層及一個(gè)相對(duì)硬的用于機(jī)械保護(hù)的次層。為了實(shí)現(xiàn)用不同色彩作色標(biāo)識(shí)別，可在次層中包含顏料，或者在另一工序中涂上一層外部彩色涂層。纖維的著色隨著可紫外線固化材料增多而增加，因?yàn)榘軇┑念伭鲜菍?duì)環(huán)境不利的并在纖維的高運(yùn)行速度下需要經(jīng)過(guò)相對(duì)長(zhǎng)的行走區(qū)段才固化。
特別是在纖維速度為大于1000m/min(米/分鐘)的范圍中時(shí)，通常證實(shí)被涂上的涂層材料的質(zhì)量是不能滿足要求的。尤其是涂層材料相對(duì)纖維軸的分布是很不對(duì)稱的，也即纖維被偏心地裹在外圍材料中。這個(gè)問(wèn)題也存在于可紫外線固化顏料的工序中，與工序過(guò)程有關(guān)地它要求涂膜的最小厚度為若干微米。此外，在速度超過(guò)1,000m/min時(shí)流體涂層膜經(jīng)常從纖維表面被扯下，使得纖維不能被使用。
由于該技術(shù)背景，本發(fā)明的任務(wù)在于，開發(fā)一種涂敷方法，利用它在避免高成本更換涂層設(shè)備的情況下可使纖維同心地裹在涂層材料中并減少涂層材料從纖維表面扯下的危險(xiǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)將由權(quán)利要求1特征部分的特征來(lái)解決。
本發(fā)明的基本構(gòu)思在于，使用一種涂層材料，它的粘度在流體狀態(tài)時(shí)低。合乎目的地，其粘度為1,000和1500mPa·s之間。以此方式，一方面，涂層材料的流動(dòng)易于形成均勻厚度的膜，以便顯著地改善纖維的同心裹涂，另一方面，使涂敷噴口范圍中流體涂層材料內(nèi)的剪切刀減小。因此，涂層材料能足夠地粘附在纖維表面，以使得即使纖維的速度大于1000m/min時(shí)也可避免涂層膜被扯下。涂層材料可任意地在纖維上形成各涂層，尤其是首層涂層、次層涂層或標(biāo)記彩色層。
為了能使用商業(yè)上通用的涂層材料，建議涂層材料的粘度通過(guò)在涂敷單元容積中并尤其是涂敷噴口中的足夠溫度來(lái)調(diào)節(jié)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，該涂層材料的處理溫度最好提高約10℃。有利的是，對(duì)于首層涂層其溫度從45℃提高到55℃(相應(yīng)地粘度從2300mPa·s下降到1200mPa·s)及涂次層涂層的溫度從26℃(粘度為4,700mPa·s)變化到38℃(粘度為1200mPa·s)。纖維在持續(xù)運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行速度最好至少為1,000m/min。
為了盡管減小了粘度而達(dá)到不改變涂層厚度，需要使相應(yīng)的涂敷噴口的橫截面比現(xiàn)有技術(shù)中的加大。若首次涂敷噴口的直徑約從224μm增大3μm變?yōu)?27μm，在纖維直徑為125μm時(shí)得到了不變的、相應(yīng)于使用說(shuō)明書的首層涂層外徑約180-200μm。為了使次層涂層具有245±10μm的外徑，第二涂敷噴口的直徑需從325μm增大約5μm變?yōu)?30μm。此外，由于低粘度，在涂敷單元容積中可將對(duì)涂層材料施加的壓力調(diào)節(jié)得相對(duì)小些。相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)其壓力下降約30％至70％被證實(shí)是合乎要求的，以使得在粘度為1,200mPa·s的情況下無(wú)論是首層涂層還是次層涂層時(shí)施加的壓力為400-1000hPa，最好為600hPa。
在該方法的一個(gè)有利構(gòu)型中，涂層材料通過(guò)紫外射線來(lái)固化。以此方式可以使用無(wú)溶劑的涂層材料，尤其是無(wú)溶劑的標(biāo)記彩色層，以避免由溶劑造成的環(huán)境污染。此外，在纖維的高速度情況下涂層材料可以在相對(duì)短的行進(jìn)段上被固化。
最好，涂層材料的溫度至少近似地相當(dāng)于纖維的溫度，以產(chǎn)生高質(zhì)量的涂層。
在首層涂層的情況下，建議涂層材料的溫度近似為其處于化學(xué)穩(wěn)定的最高溫度。為了簡(jiǎn)化處理過(guò)程，對(duì)最高溫度差5℃的小范圍也是合乎要求的。因?yàn)樗褂玫耐繉硬牧显跍囟雀咧良s60℃時(shí)是化學(xué)穩(wěn)定的，因此提供的涂層溫度在自55℃的范圍中。提高了涂敷過(guò)程溫度的后果是，在涂敷單元前面纖維冷卻的成本得以下降。
此外可考慮，涂層材料和/或纖維的溫度通過(guò)調(diào)節(jié)回路來(lái)調(diào)節(jié)。其調(diào)節(jié)參數(shù)是涂層厚度，該涂層厚度借助于在纖維運(yùn)動(dòng)方向上設(shè)置于涂敷噴口或固化單元后方的傳感器來(lái)檢測(cè)。合乎目的地，該調(diào)節(jié)回路的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是一個(gè)加熱或冷卻單元，借助它可調(diào)節(jié)纖維和/或涂敷單元和/或涂層材料的溫度。該溫度的變化的后果為涂層材料粘度的改變，它又引起涂層厚度的改變。因此借助該調(diào)節(jié)回路可使涂層厚度調(diào)節(jié)到一個(gè)給定值上。
在下面的說(shuō)明部分中將借助于附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。其附圖為

圖1實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)；圖2涂敷噴口及穿行其中的纖維的橫截面圖。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，纖維1在一個(gè)拉絲爐2中被從一個(gè)預(yù)制模3拉出，并接著進(jìn)入到一個(gè)冷卻單元4及一個(gè)涂敷單元5，在該涂敷單元中被涂以流體的涂層材料6。在涂敷單元5的后方設(shè)有一個(gè)紫外光源7，借助它可使涂上的涂層材料6固化。測(cè)量單元8用于檢測(cè)涂層材料6的層厚度。一個(gè)調(diào)節(jié)裝置9根據(jù)其測(cè)量值調(diào)節(jié)涂敷單元5的工作參數(shù)及需要時(shí)調(diào)節(jié)冷卻單元4的工作參數(shù)。通常，纖維1在測(cè)量單元8后面還經(jīng)過(guò)另外的相同類型的涂敷單元，再涂上一層或多層附加層及一層可紫外線固化的標(biāo)記彩色層。
圖2表示設(shè)有涂敷噴口10的涂敷單元5的橫截面圖。纖維1通過(guò)涂敷噴口10的中心行進(jìn)，在其中它的運(yùn)行速度v最好為1,000m/min。在此情況下它從一個(gè)充有涂層材料6的容積11中經(jīng)由涂敷噴口10穿出，噴口的壁12與纖維1的表面隔開。因此在纖維1的表面形成了一個(gè)涂層材料6的膜13，膜的直徑d與涂敷噴口的直徑D及噴口通道的形狀有關(guān)。
此外，膜13的直徑取決于涂層材料6的粘度，后者又是其溫度的函數(shù)。在足夠大的涂敷噴口10的直徑D情況下，在較低的涂層材料6的粘度時(shí)也能保證在纖維1的表面構(gòu)成一個(gè)足夠厚度的膜13。而涂層材料6較小粘度的有利后果是，纖維1在涂層中的同心布置，也即構(gòu)成了一個(gè)膜13，它對(duì)于纖維1的縱軸是對(duì)稱的。同樣地，也減小了膜13被從纖維1上扯下的傾向，因?yàn)檩^小的粘度減小了涂敷噴口10中的剪切力。
權(quán)利要求
1．對(duì)光導(dǎo)纖維(1)涂敷的方法，光導(dǎo)纖維在縱向上從一個(gè)充有可固化的流體涂層材料(6)的容積(11)中通過(guò)涂敷噴口(10)穿出，其中纖維表面與涂敷噴口(10)的壁(12)隔開，其特征在于涂層材料(6)的粘度在室溫下大于2,500mPa·s，且涂層材料(6)的溫度調(diào)整到這樣地高，使其粘度小于2,000mPa·s。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于涂層材料的粘度為1,000至1,500mPa·s，最好為1,200mPa·s。
3．根據(jù)要求要求1或2的方法，其特征在于涂層材料(6)通過(guò)紫外射線固化。
4．根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于纖維(1)的涂層是一個(gè)首層或一個(gè)附加層或一個(gè)標(biāo)記彩色層。
5．根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于涂層材料(6)在容積(11)中被施加了壓力。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于在容積(11)中的壓力為400至1,000hPa，最好為600hPa。
7．根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于纖維(1)的運(yùn)行速度大于或等1,000m/min。
8．根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于涂層材料(6)的溫度相當(dāng)于纖維的溫度。
9．根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于在容積(11)中首層涂層材料(6)的溫度近似為涂層材料(6)處于化學(xué)穩(wěn)定的最高溫度。
10．根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于涂層材料(6)和/或纖維(1)的溫度可通過(guò)一個(gè)調(diào)節(jié)回路調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)量是涂層的厚度。
全文摘要
本發(fā)明提出一種光導(dǎo)纖維(1)的涂敷方法,纖維在縱向上從一個(gè)充有可固化的流體涂層材料(6)的容積(11)中通過(guò)涂層噴口(10)穿出,其中纖維表面與涂層噴口(10)的壁(12)隔開;涂層材料(6)的粘度在室溫下大于2,500mPa·s,及涂層材料(6)的溫度調(diào)整到這樣地高,即其粘度小于2,000mPa·s。
文檔編號(hào)C03C25/18GK1210277SQ9811884
公開日1999年3月10日 申請(qǐng)日期1998年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月4日
發(fā)明者漢斯－朱根·里森, 安娜·迪默噶德, 阿諾德·邁羅斯 申請(qǐng)人:阿爾卡塔爾-阿爾斯托姆通用電氣公司