【關鍵詞】光纖、拉絲、涂覆、固化 一、引言 光纖拉絲過程是制造光纖的基本步驟之一。光纖預制棒被饋送系統送進高于2000~C高溫的熔爐中加熱，預制棒軟化后以細絲的形式從爐子下部出口拉出，經過監控裸光纖直徑的測徑儀并作適當冷卻后，在裸光纖玻璃表面的微裂紋尚未因外界環境影響而開始擴散前，在清潔的光纖表面迅速涂上兩層紫外光固化丙烯酸樹脂加以保護。在涂層固化之后，光纖被卷繞在收線盤上，為隨后工序作好準備。在光纖上涂覆涂層的目的是保護裸光纖不同外界塵埃粒子接觸，這些粒子能明顯地降低光纖的強度，涂層還能防止外界的水分浸蝕光纖，避免損耗增大。涂層除了能提供強度保護外，它還能在各種環境中對光纖提供微彎保護，防止應力集中及光纖中產生氣泡。
對于普通的光纖，一般采用兩層涂層對光纖加以保護，內涂層為低彈性模量(柔軟)的材料，保護光纖的表面不受外界損傷，同時作為光纖與外界應力的緩沖帶；外涂層為高彈性模量(較堅硬)的材料，為光纖提供耐磨性，同時也有一定的強度。光纖涂層能同時經過一個涂覆器或者分別被二個涂覆器涂覆。前者叫做濕對濕涂覆(wet一。n—wet)，后者叫做濕對干涂覆(wet—on—dry)。
作為拉絲生產的一個重要環節，光纖涂覆材料和涂覆過程對成品光纖質量的影響不可輕視：高質量的光纖要求有高精度且比較穩定的外徑，要有高的機械強度，好的衰減，還要盡量少的缺陷，這些都與光纖涂覆有著直接或間接的關系。當增加拉絲速度的時候，拉絲過程中成功的涂覆工藝是得到高品質光纖的一個極為重要因素，同時這又是一個主要的研究區域。 二、影響光纖涂覆質量的因素及其控制方法
一般來說，影響涂覆質量的因素主要有以下這幾方面： 奪涂料的性能及涂層固化 ◇模具 ◇光纖的冷卻
1．涂料性能對光纖涂覆質量的影響 涂料本身性能會影響光纖涂覆的穩定性、生產速度、光纖表面光潔度，光纖外觀(顏色及其穩定性)。涂料的粘度會影響拉絲生產時在涂覆模具中的流動性，與涂覆質量密切相關，因此應選用一種高品質的涂料，在適當的溫度的速度下進行生產，以保證生產過程中 不會出現因涂料本身的原因而產生的涂覆不均勻，甚至斷流的現象。光纖的外觀對其質量也有較大的影響，光纖表面的光潔度也是和涂料的流動性有很大關系的，光纖表面光潔度的提高有助于減小光纖在收線時產生的附加衰減；而光纖的顏色則是和涂料的成份有很大的關系，涂料中光引發劑量的多少直接影響到光纖顏色的穩定性，過量的光引發劑在涂層的固化過程中不能完全消耗，受光和熱的作用下會進行分解，而光引發劑不足則會引起涂層固化不完全，同樣會使光纖發粘變黃。當然，光纖涂層的固化過程也對其顏色有影響，過固化就會使其顏色變黃。CDSEI使用適合光纖高速拉絲的專用涂料，能在高速下得到完好的涂覆質量。CDSEI的專用涂料，有較好的抗靜電性能。使用CDSEI的專用涂料制造的光纖適合于制造帶纖。涂層的固化度：如固化度不足，則會影響光纖的衰減、外觀及后續工序的使用；如固化過度，則可能會引起光纖涂層降解。現在光纖工業中常用的UV固化涂料是通過UV光纖的輻照，使涂料中光引發劑分解產生自由基，從而引發丙烯酸樹脂的鏈式反應，整個反 應在不到lms的時間內完成。涂層固化好壞與涂料本身很大的關系，它決定了此種類型的涂料是否適合高速拉絲生產。另外還有涂料以外的影響固化的因素：①固化區域內UV光強度是影響到自由基產生的數量②氧氣的阻聚作用。光纖涂層的表面固化度可以通過FTIR 來測定，根據固化度的測量結果來對生產工藝進行調整。使用專用涂料可在高速生產時使涂層得到很好的固化。在生產中，可以對UV燈光強度的測量結果與涂層的固化度進行對照分析，由此判斷UV光強度充足與否。另外UV燈的定期維護；UV燈石英管中氮氣里氧氣含量的測定，UV燈進氣方式的優化也是影響固化度的重要因素。CDSEI在實際生產中對UV光強度和UV燈石英管中氮氣里氧氣含量都進行了測定和控制，從而保證了涂層的固化度滿足要求。
2．模具 光纖的涂層是通過涂覆模具施加的，因此它對涂覆的影響也是非常大的。 涂覆方式：光纖涂層的涂覆方式一般分為單涂覆(wet on wet)與雙涂覆(wet on dry)，但它們本質上沒有區別。單涂覆可以節約較大的空間，使拉絲塔總體高度下降，同時，如果模具調節好的話，生產出來的光纖同心度會很好，但是模具使用前的調節非常重要，需要比較高的技能和技巧。雙涂覆則不需要對模具進行精確調節，使用前的準備工作相對簡單，但是因為是分開進行涂覆，這種情況下占用了較多的拉絲塔空間，拉絲塔相對要高一些。不管是哪一種涂覆方式，只要工藝參數得當，操作正確，都可以得到高涂覆質量的光纖。 孔徑：出口模的孔徑直接影響到光纖涂覆后的直徑，因此選取適當孔徑的涂覆模具非常重要。我們通過調整模具尺寸及工藝參數，使CDSEI光纖外徑中心值保持在245±2 u m范圍內。CDSEI光纖外徑數據見．表]。
表l：光纖外徑分布
出口模形狀：出口模的形狀會影響光纖涂覆直徑在拉絲，尤其是高速拉絲時的穩定性。在CDSEI原來的實際生產中，當拉絲速度達到某一固定值時，即使進入涂覆模的光纖溫度處于理想狀態，光纖涂覆質量還是會急速下降，涂覆直徑無法穩定，涂層同心度變差。在更改涂覆模出口模形狀并對生產工藝進行優化之后，我們使光纖涂覆在高生產速度下(1200m／min)達到了一個穩定的狀態，同時光纖涂層同心度性能方面也有很大程度的提高。 CDSEI光纖同心度數據見．表2。
表2：光纖外徑對包層同心度誤差分布
模具的清潔：拉絲生產中，涂覆模具的清潔也非常重要。如果涂覆模具出口不清潔，會影響出口模的形狀，不圓的出口模會使涂覆不穩定，生產出的光纖涂層不圓度增大，同心度變差，或是涂層表面不光滑。對于內涂覆模來說，出口模或導模的不清潔還增加了裸光纖與異物接觸的機會，有可能會大幅度影響光纖的強度。
模具上的異物主要是上次拉絲生產后未清潔的涂料，或是涂料固化過程中的揮發物形成的致密殼狀物，生產過程中還有可能有其它的外界物質進入到模具之中。因此，每次生產之前，涂覆模具必須進行全面的清洗。模具清洗過程中，超聲波清洗機和顯微鏡均是必不可少的。
涂覆平臺：好的涂覆平臺可以讓操作者比較容易調節涂覆模具的水平位置(x、Y位置)和傾斜角度，從而得到好的涂覆同心度。CDsEI采用專用涂覆平臺，可以輕易對涂覆模的水平位置和傾斜角度進行精確調節，從而對涂覆模的水平位置和傾斜角度進行精確定位。
3．光纖進入涂覆模具時的溫度 在涂覆模中，只有把光纖表面溫度和涂覆系統配套考慮，才能維持比較穩定的涂覆狀
光纖表面溫度的測量很重要，只有掌握手詳細的資料才能對涂覆狀況作出初步的判斷。我們使用專用的溫度測量裝置對光纖表面溫度進行在線測量，了解光纖冷卻狀態。光纖冷卻方式與效率對光纖表面溫度的影響很大，在高速拉絲時更是如此，它總是和光纖涂覆聯系在一起的。其一，冷卻管的形式，采用開合式冷卻管，可方便操作，但需要解決密封問題以提高冷卻效率；其二，氣體流量，氣體流量大對光纖的冷卻更有利；其三，氣體進氣方式，氣體的進氣方式的優化可以在很大程度上提高冷卻效率。三、常見光纖涂覆缺陷
涂層中的氣泡：如果光纖涂層中含有氣泡，會大大增加光纖的溫度敏感性能，因此生產中要避免氣泡進入涂層之中。涂層中的氣泡，可分為內涂層與裸光纖界面上、內外涂層界面上、內涂層中及外涂層中。在光纖涂層中有少量氣泡時，一般外觀上沒有特別之處；但在顯微鏡下可以明顯觀察到。若有大量氣泡，則會有發白的現象，見圖1。
圖l：涂層中的氣泡 圖2：涂層中的異物
涂層中的異物：光纖涂層中的異物主要是纖維或是固化后的涂料(主要發生在二次涂覆)及結晶的涂料，也有可能是其它的物質。見圖2。當涂層中有異物時，一般都有會伴隨有不正常涂覆現象，因此可以比較容易進行取樣分析
。 涂層直徑突變：即通常說的coating flaw或lump，它會對光纖后續生產工序，尤其是著色造成比較大的影響，見圖3、4。涂層直徑突變可分為直徑變大和變小兩種，涂層直徑變小時通常不會對后續工藝產生大的影響，但是涂層直徑變大時，可能會在光纖著色過程中造成涂層被著色模具損傷，使光纖強度等方面受到影響，或是引起光纖著不上色的現象。
圖3：涂層直徑突變(直徑變小) 圖4：涂層直徑突變(直徑變大)
內外涂層相混：發生這種情況時，光纖外徑無大的變化，但是在顯微鏡下可以觀察到光纖涂層內外層的界面不清晰，有時有多層界面出現的情況，見圖5、6。
圖5：內外涂層相混 圖6：內外涂層相混(截面)
涂層剝離：此現象發生在裸光纖與內涂層之間，見圖7。
圖7：涂層剝離
對于涂層中的氣泡、異物、直徑突變、內外層相混、涂層剝離等涂覆缺陷，CDSEI進行了認真詳實的分析，針對產生的原因進行持續的工藝調整和設備改進，從而得到了良好而可靠的涂覆質量。 四、結論
良好的涂覆是得到高品質光纖的一個必不可少的重要環節。因此在拉絲生產中必須對可能影響光纖涂覆質量的因素進行監控，不斷對出現的問題進行分析，以期由此得到穩定的光纖涂覆質量
