一種聚酰亞胺涂覆光纖的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及光纖制造【技術領域】，具體涉及一種聚酰亞胺涂覆光纖。其包括直徑為80-660um的裸光纖和涂覆在裸光纖外的涂層，所述的裸光纖由石英芯層及環(huán)繞在石英芯層外的石英包層組成，所述的石英包層外涂覆單邊厚度為10-25um的聚酰亞胺涂層。本實用新型將聚酰亞胺材料涂覆在裸光纖表面，與常規(guī)的涂層光纖相比，具有耐高溫、耐老化、耐輻射、穩(wěn)定耐用等特點，使光纖可以在高溫惡劣的環(huán)境下長期使用。本實用新型可以精確控制涂層直徑，直徑偏差為±3μm，涂覆層與光纖包層的同心度≤5。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及光纖制造【技術領域】，具體涉及一種聚酰亞胺涂覆光纖。 一種聚酰亞胺涂覆光纖

【背景技術】
[0002] 隨著光纖技術的發(fā)展，光纖的應用延伸到了激光能量傳輸、傳感技術等領域，應用 范圍也延伸到了各種高溫惡劣環(huán)境。光纖作為信息傳遞材料，其芯層與包層主要由石英組 成，包層外被覆一層涂覆層起到保護光纖的作用。普通光纖采用紫外固化丙烯酸樹脂作為 涂層，其使用溫度為-60°c -85°c。如果長時間在高于85°C的環(huán)境下工作，普通紫外固化涂 層會發(fā)生熱老化，特別是在有02存在的環(huán)境下會發(fā)生熱氧老化，加速涂層高分子鏈的斷裂 過程，從而使涂層使其保護光纖的作用，無法阻止水分子侵入光纖，加速光纖的疲勞過程， 使光纖表面微裂紋擴張，導致光纖失效。 實用新型內容
[0003] 針對現有技術上存在的不足，本實用新型提供一種耐高溫、耐老化、耐輻射、穩(wěn)定 耐用、可以在高溫惡劣的環(huán)境下長期使用的聚酰亞胺涂覆光纖。
[0004] 為了實現上述目的，本實用新型是通過如下的技術方案來實現：
[0005] -種聚酰亞胺涂覆光纖，包括直徑為80-660um的裸光纖和涂覆在裸光纖外的涂 層，其所述的裸光纖由石英芯層及環(huán)繞在石英芯層外的石英包層組成，所述的石英包層外 涂覆單邊厚度為l〇-25um的聚酰亞胺涂層。
[0006] 上述的一種聚酰亞胺涂覆光纖，其所述的裸光纖石英包層直徑為80-300um時，聚 酰亞胺涂層的單邊厚度為l〇_15um。
[0007] 上述的一種聚酰亞胺涂覆光纖，其所述的裸光纖石英包層直徑為300-660um時， 聚酰亞胺涂層的單邊厚度為15-25um。
[0008] 上述的一種聚酰亞胺涂覆光纖，其所述的裸光纖芯包比為1 :1. 1，且石英包層直 徑為220-660um時，聚酰亞胺涂層的單邊厚度為15-25um。
[0009] 上述的一種聚酰亞胺涂覆光纖，其所述的聚酰亞胺涂層的密度為1.38-1. 43g/ cm3。
[0010] 上述的一種聚酰亞胺涂覆光纖，其所述的聚酰亞胺涂層的玻璃態(tài)轉變溫度等于或 高于350°C。 toon] 上述的一種聚酰亞胺涂覆光纖，其所述的聚酰亞胺涂層的拉伸強度等于或大于 150MPa。
[0012] 有益效果：
[0013] 本實用新型將聚酰亞胺材料涂覆在裸光纖表面，與常規(guī)的涂層光纖相比，具有耐 高溫、耐老化、耐輻射、穩(wěn)定耐用等特點，使光纖可以在高溫惡劣的環(huán)境下長期使用。本實用 新型可以精確控制涂層直徑，直徑偏差為±3μπι，涂覆層與光纖包層的同心度< 5。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 下面結合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本實用新型；
[0015] 圖1為本實用新型的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0016] 為使本實用新型實現的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面 結合【具體實施方式】，進一步闡述本實用新型。
[0017] 參照圖1，本實用新型包括直徑為80-660um的裸光纖和涂覆在裸光纖外的涂層， 所述的裸光纖由石英芯層1及環(huán)繞在石英芯層外的石英包層2組成，石英包層2外涂覆單 邊厚度為l〇-25um的聚酰亞胺涂層3,該聚酰亞胺涂層3的材料為分子主鏈含有酰亞胺環(huán) 的均苯或聯(lián)苯型高分子化合物，聚酰亞胺涂層3通過在石英包層2外涂覆聚酰亞胺溶液并 經過熱固化而成。聚酰亞胺涂層3的密度為1. 38-1. 43g/cm3,玻璃態(tài)轉變溫度等于或高于 350°C，拉伸強度等于或大于150MPa。
[0018] 本實用新型為通信用耐高溫單模光纖，若裸光纖的包層直徑為125 μ m，聚酰亞胺 涂層單邊厚度為10_15以111，該光纖在131011111窗口衰減系數彡0.6(^/1〇11，在155011111窗口衰 減系數彡0. 5dB/km，在850nm窗口衰減系數彡3. 4dB/km，在1300窗口衰減系數彡1. 5dB/ km。若包層直徑為80 μ m，聚酰亞胺涂層單邊厚度為10 μ m，該光纖工作窗口為1310nm，衰減 系數< 8dB/km。
[0019] 若芯包比為1:1. 1，外包層直徑為220-660 μ m，相對應的聚酰亞胺涂層單邊厚度 為15-25 μ m，該光纖在850nm窗口衰減系數彡10dB/km，在1064nm窗口的衰減系數彡10dB/ km,在1300nm窗口的衰減系數< 8dB/km。
[0020] 本實用新型加工工藝步驟如下：
[0021] 使用純水清潔光纖預制棒之后，并使用高純氣體使其干燥。將光纖預制棒在拉絲 設備上進行拉絲。光纖預制棒前端在高溫石墨爐中熔融，并在重力及牽引設備的牽引下形 成一個錐形。錐體前端經過牽引設備的牽引，穿過裸光纖直徑檢測儀器，在一定的抽絲速度 下，得到直徑均勻的裸光纖。抽絲速度為5m/min-15m/min，典型值為10m/min。
[0022] 裸光纖直徑檢測儀器下方安裝有線上涂覆單元，用于將聚酰亞胺溶液涂覆在光纖 外表面。線上涂覆單元包括：定徑?？?、涂覆碗和水浴底座。其中在涂覆碗上方有一個進氣 口，用于將純凈的高壓氣體通入涂覆碗中，使聚酰亞胺溶液具有一定壓力。水浴底座中通有 一定溫度的純凈水，涂覆碗通過安放在水浴底座的方式固定，并將熱量傳遞給涂覆碗中的 聚酰亞胺溶液。在該溫度下聚酰亞胺溶液的粘度范圍為3000MPa. s-9000MPa. s，典型粘度為 4000MPa. s-6000MPa. s。光纖進入涂覆碗后經過定徑?？?，在其外表面均勻的涂上一層聚酰 亞胺溶液。涂覆的聚酰亞胺溶液的厚度由定徑?？椎闹睆郊斑M入涂料碗前光纖的外徑所決 定。
[0023] 光纖經過定徑?？缀?，外表面涂覆上一層未固化的聚酰亞胺溶液。在所述的線上 涂覆單元下方，安裝有線上固化裝置。線上固化裝置包括：內壁為圓柱型的電阻加熱爐、石 英管、送風系統(tǒng)和抽風系統(tǒng)。其中石英管可以與電阻加熱爐內壁進行匹配，在加熱爐上方安 裝有抽風系統(tǒng)，在加熱爐下方安裝有進氣系統(tǒng)，使石英管內形成一個相對獨立氣體氛圍。送 風系統(tǒng)的作用是將非氧氣體引入石英管內，典型氣體為N2,送風量為40-60L/min，使石英 管內形成非氧氛圍，提高聚酰亞胺的涂層的固化速度和固化效果，防止涂層在固化過程中 出現鼓包和下凹等缺陷。抽風系統(tǒng)的作用是將聚酰亞胺涂層固化時產生的揮發(fā)性溶劑分子 及時抽出，可以有效的促進涂層固化速度，并防止產生的廢氣對加熱爐周圍氣氛造成污染， 抽風量為60-80L/min。電阻加熱爐溫度范圍為150°C -400°C。
[0024] 線上涂覆單元與固化裝置共兩套，交替串聯(lián)安裝。線上涂覆-固化工藝進行兩次， 完成初步涂覆，其單邊厚度小于最終厚度的50%，涂層的玻璃態(tài)轉變溫度高于350°C。
[0025] 線上固化裝置下方，安裝有外徑檢測儀器，用于測量初步涂覆后光纖的外徑，并顯 示。可根據測量值與目標值的偏差，調整線上涂覆單元的進氣流量和水浴溫度，來精確控制 涂覆外徑。
[0026] 外徑檢測儀器下方，安裝有光纖牽引裝置及收線裝置，用于將初步涂覆的光纖收 繞在收線盤上，待進行線下涂覆固化工藝。
[0027] 初步涂覆光纖收繞在收線盤后，放置在一個具有自動放纖功能的裝置上，初步涂 覆的光纖在線下牽引裝置的作用下，經過線下數個涂覆單元，并在高溫烘箱內固化，使其最 終涂覆外徑達到目標直徑，并通過外徑檢測儀器測量最終涂覆外徑。之后收繞在另一個收 線盤上，完成整個涂覆工藝。其中放線速度與牽引速度以及收線速度，通過電腦精確調節(jié)， 使三個速度得到匹配。優(yōu)選的，牽引速度為4-10m/min。
[0028] 線下涂覆單元位于高溫固化烘箱上方，其結構與線上涂覆裝置類似，用于將聚酰 亞胺溶液涂覆在光纖外表面。高溫固化烘箱上方開有小孔，光纖經過涂覆單元后，外表面涂 覆了一層聚酰亞胺溶液，垂直進入高溫烘箱。高溫烘箱內部安裝有導輪組，垂直位于涂覆單 元下方，其斜上方安裝有另一導輪組。涂覆有聚酰亞胺溶液的光纖在兩個導輪組上進行繞 線，典型繞線長度為6-15m，通過長距離繞線來延長光纖在高溫烘箱內的持續(xù)時間，使涂層 的固化程度更高。固化后的光纖通過高溫烘箱內的轉向輪，被引出高溫烘箱，再經過一個 轉向輪，被引入到下一個涂覆單元內進行涂覆，與該涂覆單元對應，烘箱內部安有類似導輪 組，用于涂覆后光纖在烘箱內繞線固化。經過多次涂覆-固化工藝，優(yōu)選的，為2-4次，光纖 的涂層厚度達到目標值，即可收繞到收線盤上完成整個涂覆工藝。
[0029] 高溫烘箱水平兩端安裝有送風系統(tǒng)和抽風系統(tǒng)，用于在高溫烘箱內形成非氧氛 圍，并將聚酰亞胺溶液固化時產生的溶劑分子抽走，提高固化質量。送風量為100-150L/ min，抽風量為 100-200L/min。
[0030] 線下涂覆固化工藝結束后，光纖通過一個與之垂直放置的外徑檢測儀器，外徑檢 測的儀器對光纖外徑進行測量，并將數值反饋至操作界面。通過測量值與目標值的差距，來 控制涂覆單元內高純氣體的壓力和水浴溫度，以達到微調涂覆外徑的作用。
[0031] 實施例1 :
[0032] 參照圖1，本實用新型包括裸光纖的石英芯層直徑為9μπι，石英包層直徑為 125 μ m，聚酰亞胺涂覆層直徑為155 μ m，是一種通信用耐高溫光纖。
[0033] 生產步驟：將直徑為60mm的光纖預制棒在1950°C的高溫石墨感應爐中熔融，通過 牽引抽絲拉成光纖。抽絲速度為8m/min，裸光纖的包層直徑為125μπι。裸光纖經過兩次線 上涂覆-固化循環(huán)，初步涂覆后聚酰亞胺涂層外徑為137 μ m,單邊厚度為6 μ m。其中每次 線上涂覆固化工藝涂覆單邊厚度為3 μ m。將初步涂覆的光纖收繞在盤上，待進行線下工藝。 線上涂覆的工藝參數見下表1-1 :
[0034] 表 1-1
[0035]

【權利要求】
1. 一種聚酰亞胺涂覆光纖，包括直徑為80-660um的裸光纖和涂覆在裸光纖外的涂層， 其特征在于，所述的裸光纖由石英芯層及環(huán)繞在石英芯層外的石英包層組成，所述的石英 包層外涂覆單邊厚度為l〇_25um的聚酰亞胺涂層。
2. 根據權利要求1所述的一種聚酰亞胺涂覆光纖，其特征在于，所述的裸光纖石英包 層直徑為80-300um時，聚酰亞胺涂層的單邊厚度為10-15um。
3. 根據權利要求1所述的一種聚酰亞胺涂覆光纖，其特征在于，所述的裸光纖石英包 層直徑為300-660um時，聚酰亞胺涂層的單邊厚度為15-25um。
4. 根據權利要求1所述的一種聚酰亞胺涂覆光纖，其特征在于，所述的裸光纖芯包比 為1 :1. 1，且石英包層直徑為220-660um時，聚酰亞胺涂層的單邊厚度為15-25um。
5. 根據權利要求1所述的一種聚酰亞胺涂覆光纖，其特征在于，所述的聚酰亞胺涂層 的密度為 1. 38-1. 43g/cm3。
6. 根據權利要求1所述的一種聚酰亞胺涂覆光纖，其特征在于，所述的聚酰亞胺涂層 的玻璃態(tài)轉變溫度等于或高于350°C。
7. 根據權利要求1所述的一種聚酰亞胺涂覆光纖，其特征在于，所述的聚酰亞胺涂層 的拉伸強度等于或大于150MPa。
【文檔編號】G02B6/02GK203849452SQ201420230078
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權日:2014年5月7日
【發(fā)明者】俞亮, 郭浩林, 焦猛, 曹少波, 郭潔, 沈文華, 張良, 李建明, 袁健 申請人:江蘇亨通光纖科技有限公司