光纖UV固化涂層需要注意的幾個因素！
近年來, 光纖通信技術有了飛速的發展,與其它通信方法相比,光纖通信具有通信容量大、傳輸距離遠、抗電磁干擾、通話清晰等優點,因而得到了廣泛的應用。對現有設備進行改造擴大生產量是各光纖廠家順應市場,降低成本見效最快的方法。本文對設備改造中所用的幾種改進光纖固化的方案進行了總結。通常光纖拉絲工藝如圖1所示。
1.1上下紫外光固化爐輸出功率的匹配
固化爐的輸出功率決定了光纖在固化過程中所 能接收的最大能量值。 在拉絲速度一定 (> 600m/ m in ) 的情況下, 分別調節上下固化爐的輸出功率, 使其在 80W/cm、120W/cm、160W /cm之間進行變化, 以期獲得最佳匹配 (參見下表)。 從表中可以看 出, 當上下紫外光固化爐的輸出功率都在 160W/cm時, 光纖涂層固化度在設備允許的范圍內是最佳的。 但是當我們將拉絲速度提高 (>900m/m in) 時, 即使 上下固化爐的輸出功率都在 160W/cm時, 固化度 仍 達不到光纖的最低要求 ( 光纖?涂 層拔出力≥7. 1N )。
1. 2 紫外燈管的選用
波長為 200～ 400nm 的光波都稱為紫外光。 在 光纖生產中用的紫外燈大多數是中壓汞燈, 雖然在 激發下都能發出紫外光, 但由于紫外燈管內摻雜的 元素不同, 發出的紫外光的能量分布也不同, 即紫外 光在某個波長的能量較集中, 因此同是紫外燈也有 所不同。 在選用燈管時, 一定要注意其能量分布, 看 其能量集中的波長是否與涂料中光敏劑的敏感波長 相符。 通過不同摻雜燈管對光纖涂層固化度的影響 的試驗得知, 與光敏劑的敏感波長不相符的燈管會導致固化失敗。
1. 3 固化爐內溫度的控制
溫度能影響光固化速率乃至涂層的最終固化程 度, 一般用于光固化的高強度中壓汞弧燈, 除了發出 紫外輻射光外, 還有紅外輻射光, 這兩者對光敏涂料 的固化都有影響。 在鏈反應過程中產生的聚合熱及 光源中的紅外輻照熱都會被涂層吸收, 進而加速自 由基反應, 進一步增加溫度效應, 最終加速了固化反 應, 提高了固化程度[ 4 ]。為了找出溫度和固化度之間 在特定條件下的關系, 我們在恒定的拉絲速度和相 同的紫外光輸出功率下, 通過調節固化爐的排風來 控制爐內的溫度, 做了一系列的試驗, 從多組試驗中 取出 10 組有效數據繪于圖 2 中。
圖 2 溫度與光纖?涂層拔出力的關系
從圖 2 中可以明顯看出, 排風溫度控制在 65～ 75 °C 時, 固化度 (用光纖?涂層拔出力來衡量) 較大, 但是溫度對固化度的影響小于 5%。 可知溫度對光 纖固化度的優化影響不大。
1. 4紫外光固化爐中心管中氣體組分的調節
紫外光固化爐中心管中氣體組分對涂層固化度 的影響可有兩種調節途徑: 1) 通過調節涂料中光引發劑的濃度來適應中心管中氣體組分; 2) 通過調節 中心管中的氣體組分來適應含一定濃度光引發劑的 涂料。 一般來講, 后一種途徑在生產中較常用, 因為 調節氣體成分比調節涂料的組分容易辦到。通常中心管中通入的氣體主要是惰性氣體 (如 氮氣) 以及極少量的氧氣, 惰性氣體能起降低固化所 需的能量和排除氧氣的作用, 如有氧的存在將增加 介質與涂層表面間的鏈終反應, 即氧氣在光纖涂料 的固化過程中起著阻聚作用, 因此除氧能提高涂層 表面的抗劃傷性。 若光纖是在通空氣的中心管中固 化, 由于空氣中氧的含量很高(21% ) , 在氧的作用下 常會導致下層已固化, 表層仍未固化而發粘。從這個 角度來講, 要盡量減少中心管內氣體中氧的含量。然 而若在上下固化爐的中心管通入純凈的氮氣, 則會 導致光纖表面固化程度太高, 影響拉絲后道著色工 藝。 這是因為, 光纖通過固化爐時, 涂料中會有揮發 性物質揮發出來, 凝結在中心管內壁而影響紫外光 的透射率。因此要適量增加氧的比例, 通過氧與揮發 性物質反應, 所產生的反應產物隨排風排出, 從而保 持中心管的清潔。通過大量的試驗得知, 將氧氣含量 控 制 在 1%～ 1. 5% 時, 光 纖 涂 層 的 固 化 度 較 理 想[ 1～ 3 ]。
1. 5兩個紫外光固化爐之間的間距調節
從國外光纖生產廠家的經驗得知, 兩個紫外光 固化爐之間的最優間距是 0. 7m 左右。 由于是對現 有設備進行改造, 故不可能達到該最優距離, 我們還 是盡量拉大兩個紫外光固化爐之間的間距, 使其從 0. 2m 增加到 0. 35m 左右。經過一系列的試驗, 結果 表明光纖涂層的固化度提高了 5% , 可見適當拉大 兩紫外光固化爐之間的間距有助于提高固化度。
1. 6 增加新的紫外光固化爐
增加新的紫外光固化爐一方面可以增加光纖在 紫外光中曝露的時間, 另一方面通過選擇高強度的 紫外光源來增加拉絲線上的紫外光輸出強度, 進而 增加固化速度和固化深
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