專利名稱:涂復(fù)纖維的方法及其裝置的制作方法
本發(fā)明涉及的是涂復(fù)纖維的方法，其中所要涂復(fù)的纖維穿過一個(gè)帶有限定入口的入口管道，被導(dǎo)入一個(gè)充滿液體涂復(fù)材料的壓力室，然后，從噴咀的出口拉出，涂復(fù)材料在壓力作用下送入壓力室。
本發(fā)明還涉及完成上述方法的裝置。
纖維通常都采用涂層來防止機(jī)械損傷，并進(jìn)行絕緣、編號及其它應(yīng)用等。例如用于光學(xué)通信的玻璃纖維必須在從坩堝內(nèi)拉出并成型之后或預(yù)成型之后，立即涂上保護(hù)層。由于玻璃是一種脆性材料，因此纖維的強(qiáng)度及機(jī)械可靠性很大一部分取決于纖維的表面質(zhì)量，這樣在纖維表面是不允許存在擦傷、毛細(xì)裂縫和塵粒的。為了獲得表面無缺陷的纖維，應(yīng)仔細(xì)地選定爐內(nèi)或坩堝內(nèi)的溫度及氣體條件。而為了保留這一旦獲得的無瑕的纖維表面，纖維應(yīng)在發(fā)生某種形式的接觸或與某物體接觸之前涂上保護(hù)層。在纖維涂復(fù)之前，保持無塵條件是非常重要的。涂復(fù)材料多是合成聚合材料，使用時(shí)是液態(tài)，然后受熱或在紫外線照射下固化。涂層可以由單層合成材料或雙層保護(hù)層組成。在雙層涂層的情況中，可以使用兩層合成材料，第一層為較軟的材料如硅橡膠或熱熔臘，第二層為合成材料。通常都是在常用的125μm直徑的標(biāo)準(zhǔn)玻璃纖維上，涂以厚度為25～60μm的涂層。
一般，給玻璃纖維涂復(fù)是將纖維穿過一個(gè)裝滿液體涂復(fù)材料的容器，然后再將纖維從噴咀的出口拉出。但是，隨著拉出的速度增加，就會出現(xiàn)滑動(dòng)的危險(xiǎn)，也就是說纖維離開出口時(shí)，沒有涂上涂層。當(dāng)界面(即涂復(fù)材料與纖維之間的接觸面)的剪切力超過臨界值時(shí)，就會出現(xiàn)這種滑動(dòng)現(xiàn)象。
實(shí)踐證明制作沒有氣泡的涂層是非常困難的，特別是在高的拉出速度下。當(dāng)拉出速度高達(dá)1.6m/S時(shí)，氣泡的數(shù)量達(dá)到了不可允許的濃度。例如，使用開口涂復(fù)器就會形成這些氣泡，當(dāng)纖維進(jìn)入開口容器中的液體涂復(fù)材料時(shí)，纖維拉出一個(gè)深深的漏斗形或圓錐形洞，大量的空氣由于纖維的高速運(yùn)動(dòng)被帶入涂復(fù)材料中，由于環(huán)流或振動(dòng)等作用，氣體被吸留在涂復(fù)材料中。一部分吸留氣體被封閉在涂層中形成氣泡?！袄鏊俣取边@個(gè)詞，可被理解為纖維拉出并通過涂復(fù)器時(shí)的速度。大部分吸留空氣則聚集在涂復(fù)材料的表面，形成一層濃厚的泡沫層。
在光學(xué)纖維的涂復(fù)中，出現(xiàn)氣泡是非常不受歡迎的。它將造成許多不利影響，首先，使纖維在噴咀的出口中偏置，與出口的中線不重合，進(jìn)而造成在涂復(fù)中纖維與涂層不同軸;氣泡還將引起涂層的直徑及厚度的變化。較大的氣泡實(shí)質(zhì)上能延伸到整個(gè)涂層厚度，以致使纖維的局部沒有涂層。通常涂層上的氣泡還對纖維的機(jī)械及光學(xué)性能產(chǎn)生不利的影響。
給纖維涂復(fù)的另一個(gè)例子是銅繞組線。通常實(shí)際使用中的繞組線，其直徑為20μm到1250μm，這種線需使用由漆層組成的電絕緣涂層，其厚度從4μm(直徑為20μm時(shí))到60μm(直徑為1250μm時(shí))。由于涂層厚度是如此地小，一個(gè)無氣泡的涂層對于這種纖維來說是絕對需要的。
前面描述的那種方法由美國專利4409263是已知的了，在這個(gè)已知的涂復(fù)光學(xué)纖維的方法中，氣泡先由纖維帶入，然后又回到容器中，并聚集在容器內(nèi)的涂復(fù)材料的表面，然后破裂或由溢流排出，根據(jù)上述專利所述在這個(gè)已知的開口涂復(fù)器中，大量的涂層中的氣泡可以極大地減少，纖維實(shí)質(zhì)上能夠涂上無氣泡的涂層。但是，在所描述的實(shí)驗(yàn)中，只有直徑25μm或更大的氣泡被涉及，至于拉出速度也僅僅涉及了一個(gè)常用值1m/S。
本發(fā)明的目的是提供一種方法，可使其中吸收入涂復(fù)材料中的空氣及在涂層中形成并吸留的氣泡可以極大地減少，甚至直接從開始就完全防止，由此，就可以得到只有很少、甚至絕對沒有氣泡的涂復(fù)纖維，例如在放大200倍的情況下，也沒有可見的氣泡微球，并且可以在甚至迄今從未使用過的高拉出速度下完成。
根據(jù)本發(fā)明，為了達(dá)到上述目的，涂復(fù)材料須在一定的壓力下提供，提供的量應(yīng)使入口管內(nèi)的液面升高，并達(dá)到形成凸液面的水平。
通過選擇合適的壓力和單位時(shí)間內(nèi)提供的涂復(fù)材料量，可使涂復(fù)材料在入口管入口處，獲得一個(gè)沒有流動(dòng)、沒有湍流的穩(wěn)定狀態(tài)，靠著這個(gè)壓力和速率，涂復(fù)材料可以提供到壓力室中，并在入口管或其入口處形成一個(gè)穩(wěn)定的凸液面，此時(shí)，我們可以發(fā)現(xiàn)用肉眼在涂復(fù)材料上將看不到有纖維拉出的漏斗形洞。由此，也就完全避免了空氣的帶入和氣泡的吸留，而根據(jù)本發(fā)明就不再需要原來的繁重的、難以控制的去除所帶入的氣泡的方法了。
美國專利4374161公開的涂復(fù)纖維的方法也應(yīng)引起我們的注意。在這篇專利中，涂復(fù)材料也是在較高的壓力下，提供到管道中的，并且在管道的入口處堆積起來，但是在纖維涂復(fù)的過程中，移動(dòng)的纖維仍會在涂復(fù)材料上拉出一個(gè)漏斗形洞。根據(jù)這篇專利所述由吸留在涂復(fù)材料中的氣泡產(chǎn)生的泡沫在操作過程中發(fā)散了。
本發(fā)明方法的一個(gè)較好的方案為纖維從一個(gè)限定入口導(dǎo)入，通過導(dǎo)管到壓力室，由于這一措施，在從限定入口到壓力室的方向上沿著纖維將建立一壓力梯度，而進(jìn)一步地阻礙了氣泡的滲入。
前述的美國專利4409263的方法與本發(fā)明的方法對比，其被限定入口被結(jié)合在出口邊，并直接伸到壓力室中，且與進(jìn)口邊的供應(yīng)管相鄰。實(shí)質(zhì)上突然建立的壓力只是在限定入口處，因此不能防止氣泡從供應(yīng)管進(jìn)入。
本發(fā)明的另一個(gè)較好的方案為，通過調(diào)整壓力室內(nèi)的涂復(fù)材料的溫度，來獲得所希望的涂層厚度。涂層厚度首先取決于噴咀出口的尺寸，其次受壓力室內(nèi)涂復(fù)材料的粘度的影響。當(dāng)與所希望的涂層厚度出現(xiàn)偏差時(shí)，根據(jù)本發(fā)明，可調(diào)整壓力室內(nèi)涂復(fù)材料的溫度，進(jìn)而改變粘度，以得到所希望的厚度。
實(shí)驗(yàn)表明，以本發(fā)明的方法在接近2.5m/S的拉出速度下，纖維仍能夠涂上絕對無氣泡的涂層，氣體被留在入口的外邊。但是當(dāng)速度為3m/S時(shí)，這一過程不能長時(shí)間的保持，氣泡將再次形成，盡管這一現(xiàn)象限于氣泡的直徑(在任何速率下)都小于25μm，例如最大15μm，并且氣泡的數(shù)量也減少。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在保證以可重復(fù)的方式絕對無氣泡地涂復(fù)長纖維的條件下，拉出速度還可進(jìn)一步增加。為此，本發(fā)明的方法，一個(gè)較佳的方案為在入口的上面產(chǎn)生并保留一種氣體，此氣體的運(yùn)動(dòng)粘度低于空氣的運(yùn)動(dòng)粘度?？諝獾倪\(yùn)動(dòng)粘度在20℃的溫度下為14.8×10-6m2/S。我們知道運(yùn)動(dòng)粘度為ν＝η/ρ，其中η＝運(yùn)動(dòng)粘度(Pa·S)
ρ＝比重(Kg/m3)當(dāng)纖維與涂復(fù)材料會合處都由一種較低運(yùn)動(dòng)粘度(低于空氣的14.8·10-6m2/S)的氣體包圍時(shí)，氣泡形成的危險(xiǎn)就會減少，因?yàn)檫@種氣體不容易被纖維帶動(dòng)。
實(shí)驗(yàn)表明可使用氙氣作為這種氣體，因?yàn)槠溥\(yùn)動(dòng)粘度為3.8·10-6m2/S，其因數(shù)接近4，低于空氣的因數(shù)。因此纖維能以3m/S的拉出速度絕對無氣泡地涂復(fù)，并且是以可重復(fù)的方式進(jìn)行長纖維涂復(fù)，例如超過數(shù)千米，而所需氣體的量是非常少的，例如用量為±15cm3/S左右。
我們更為驚奇地發(fā)現(xiàn)，在纖維仍能以絕對無氣泡地涂復(fù)的條件下，拉出速度在因數(shù)大約為4時(shí)還能進(jìn)一步地增加，直到至今還被認(rèn)為不可能的值。為此，在本發(fā)明方法的一個(gè)較佳實(shí)例中，使用了二氯二氟甲烷作為這種氣體，使用這種氣體，無氣泡涂復(fù)纖維的拉出速度甚至可以達(dá)到12m/S。這種所說的氣體的運(yùn)動(dòng)粘度為2.3·10-6m2/S，其因數(shù)接近于6.4，低于空氣的因數(shù)。二氯二氟甲烷是相當(dāng)容易得到，并且便宜，在任何供氣速率下都比氙氣便宜。也許拉出速度甚至還可進(jìn)一步提高，但是在實(shí)驗(yàn)中，拉出速度被限制在最大12m/S。因?yàn)椋糜趯?shí)驗(yàn)的、能夠容易得到的拉出設(shè)備不能容許更高的速度了。
根據(jù)本發(fā)明的方法，涂復(fù)纖維是絕對沒有氣泡的，這也就是說，涂層不會含有任何可見的微泡。在任何速率下操作都不會含有超過1至2μm的氣泡。
如前面所說的，無氣泡涂層對于光學(xué)纖維和銅繞組線是非常重要的。但是，本發(fā)明用于其它種類的涂復(fù)纖維，當(dāng)然也具有同樣的效果，例如用于合成材料纖維、碳纖維、一般的金屬纖維等。
本發(fā)明更進(jìn)一步地還涉及一個(gè)完成上述方法的裝置，它包括一個(gè)帶有壓力室的殼體;一個(gè)帶有出口并連接在壓力室上的噴咀;一個(gè)帶有入口管的封閉件，入口管上有一個(gè)限定入口，所說的封閉件蓋在壓力室的上面;一個(gè)開在殼體壁上的，用于提供液體涂復(fù)材料的供應(yīng)口和一個(gè)開在殼體側(cè)壁上的溢流口，根據(jù)本發(fā)明，此裝置其特征在于開在殼體側(cè)壁上的溢流口設(shè)置在低于限定入口的高度上。由于這一措施，就可以使通入纖維的限定入口從未被涂復(fù)材料淹沒。并且使入口管處或其入口處的涂復(fù)材料總能形成一個(gè)凸液面，由此避免了空氣被纖維帶入。這樣本發(fā)明的裝置就形成了一個(gè)帶有壓力下提供涂復(fù)材料的封閉涂復(fù)器。
限定的入口可以直接形成在封閉件的壁上，但是，如果入口管有一個(gè)用于導(dǎo)引所要涂復(fù)纖維的導(dǎo)管的話，在本發(fā)明裝置的一個(gè)較佳方案中，此導(dǎo)管將作為限定入口及壓力室之間的一個(gè)聯(lián)接部分，換句話說，限定入口將設(shè)置在導(dǎo)管的遠(yuǎn)離壓力室的一端。
本發(fā)明裝置的一個(gè)較佳方案為管件包括帶有限定入口的入口管和導(dǎo)引管，可拆換地固定在封閉件上。這個(gè)裝置可以適應(yīng)不同直徑的涂復(fù)纖維的需要，能以簡便的方式進(jìn)行改變，即通過調(diào)換噴咀，和替換有不同尺寸的限定入口的入口管和/或?qū)Ч艿姆绞?，來對不同直徑的纖維進(jìn)行涂復(fù)。
本發(fā)明裝置的另一個(gè)較佳方案為管件都是以聚四氟乙烯制造的，大多數(shù)液體其中也有涂復(fù)材料都不能濕潤所說的這種材料，由此在入口管或其限定的入口處，涂復(fù)材料更易形成凸出的液面。
如前面所述的，在纖維涂復(fù)中沒有氣泡形成的前提下，通過在入口周圍充滿運(yùn)動(dòng)粘度低于空氣的氣體，拉出速度仍可大幅度地提高。為此，本發(fā)明裝置的一個(gè)方案為殼體被一個(gè)蓋子蓋住，蓋子上有一中心通孔和一提供氣體到殼體內(nèi)蓋子與封閉件之間的空間的供應(yīng)口。由此，用這一簡單的措施則可使氣體被導(dǎo)向并環(huán)繞入口處。
在本發(fā)明裝置的另一個(gè)較佳方案中，殼體上有一環(huán)形室，環(huán)繞著壓力室的面向出口的部分，通過調(diào)整在其間流動(dòng)的水的溫度，可使在壓力室中的涂復(fù)材料的溫度及粘度受到直接的并且稍微滯后的影響，以使涂層的厚度仍然是一個(gè)常數(shù)。
本發(fā)明將由所附的圖來更加完整地說明圖1顯示了一套拉制光學(xué)纖維的裝置。
圖2是本發(fā)明涂復(fù)纖維裝置的縱截面示意圖。
圖3所示為此裝置在圖2線Ⅲ-Ⅲ處的橫截面。
圖4顯示了用于提供氣體及涂復(fù)材料的調(diào)整裝置。
圖5和圖6所示為采用本發(fā)明方法涂復(fù)的光學(xué)纖維的80∶1比例的放大照片。
圖7所示為上述裝置的一個(gè)部分的放大圖。
圖8顯示了涂復(fù)纖維的直徑與涂復(fù)材料的粘度之間的函數(shù)關(guān)系。
下面將用涂復(fù)光導(dǎo)纖維的參考實(shí)施方案，說明本發(fā)明。為了達(dá)到這個(gè)目的，使用圖1所示的已知設(shè)備1，該設(shè)備包括為夾持預(yù)制件P的夾具3，拉伸爐5，為測量纖維直徑的測量裝置7，冷卻裝置9，為涂復(fù)涂料的涂復(fù)裝置11，為控制纖維和涂層的中心定位線的控制裝置13，固化裝置15，為測量涂復(fù)纖維直徑的測量裝置17，為測量拉力的張力儀19，和由實(shí)施方案中展示出的卷繞軸21構(gòu)成的拉伸裝置。用紫外線控制的固化裝置、該裝置常常用于使用紫外線固化涂層材料。
拉伸爐5，測量裝置7和17，冷卻裝置9，控制裝置13，和固化裝置15，都是已知的結(jié)構(gòu)，但是不限于本發(fā)明的范圍。
該設(shè)備1，按如下已知方法使用。通過拉伸爐5的加熱作用，由預(yù)制件P，拉制成纖維F，借助于直徑測量裝置7，調(diào)節(jié)拉伸速度，盡可能保持纖維F的直徑，為一常數(shù)。在冷卻裝置9中，纖維F被冷卻到某一溫度即合成材料涂層，可以被應(yīng)用的溫度下。在涂復(fù)裝置11中，纖維被涂復(fù)。當(dāng)被涂復(fù)的纖維，在控制裝置13中，被控制到纖維和涂層的適當(dāng)中心定位線上之后，使纖維F，通過固化裝置15，使涂層固化。在直徑測量裝置17中，測量涂層纖維的直徑，同時(shí)用張力儀19，測量拉力。經(jīng)整理后的纖維，被卷取到卷繞軸21上，該卷繞軸21可以保證纖維F，通過設(shè)備1而被輸送。
按本發(fā)明實(shí)施方案的涂復(fù)裝置11，示于圖2和圖3中。裝置11，是所說的強(qiáng)制進(jìn)料涂復(fù)器，該涂復(fù)器附有，在加壓下的涂復(fù)材料供給管，為了這個(gè)目的，還包括一個(gè)殼體31，該殼體31，附有環(huán)形室33，還裝備有底盤35，和封閉件37。用螺絲連接39，將噴頭40，以可更換的方式，安裝到底盤35上，該噴頭上，裝備有出口41，它與排出管43鄰接。接頭45和47，用來使溫水，經(jīng)過環(huán)形室33，進(jìn)行循環(huán)。封閉件37，包括圓筒壁區(qū)段49和橫向延伸的壁區(qū)段51，它們圍成空間50，所說的封閉件，是用螺絲連接53，固定在殼體31上。管件55，是可更換的，對準(zhǔn)中心地固定在壁區(qū)段51上，該管件有一個(gè)帶限定入口57，和導(dǎo)引管59的入口導(dǎo)管56，該管件還有一個(gè)修平的端面60。橫向壁51，靠進(jìn)壓力室61。接頭63，用于加壓下，將涂復(fù)材料C供給到壓力室61。排出口65，起溢流作用，并且用于排放任何溢流的涂復(fù)材料。另一個(gè)供料口67，裝在壁區(qū)49上，是為了供給氣體。蓋子69，帶有一個(gè)裝備有中心通孔73的封閉壁71，還帶有接頭75，接頭75的作用，是使用沒有表示出的虹吸系統(tǒng)，強(qiáng)制地排放氣體。除了管件55，和封閉件71之外，所有的部件，均由不銹鋼制作。與涂復(fù)材料接觸的各個(gè)部件，都要磨光，并且其構(gòu)造，都應(yīng)是沒有銳利邊緣和死角的。管件55，是可塑變形的，并且最好是由聚四氟乙烯制做。在入口57的高度上，把調(diào)節(jié)塊77，固定在管件55上。在圓筒壁49中，安裝兩個(gè)，互成直角，并帶有盤子或輪子81的調(diào)節(jié)螺絲79，與調(diào)節(jié)塊77中直線導(dǎo)溝83，互相咬合。封閉壁71，是由玻璃制做的，目的是為了能用肉眼，觀察入口57的四周。
除了裝置11之外，為提供涂復(fù)材料和氣體以及為了，使水在環(huán)形室33中循環(huán)所需要的裝置，示于圖4。參考數(shù)碼85，標(biāo)示的是供料罐，在供料罐85中，涂復(fù)材料是在壓力下，和給定的溫度下，按給定的量貯存著。壓力調(diào)節(jié)裝置，是用參考數(shù)碼87標(biāo)示出的。用溫水加熱方式將涂復(fù)材料，加熱到給定的溫度，這些供料裝置，是用恒溫水浴89加以調(diào)節(jié)。在涂復(fù)材料加熱過程中，同時(shí)進(jìn)行脫氣以便除掉氣泡。參考數(shù)碼91，標(biāo)示出另一個(gè)恒溫浴，它調(diào)節(jié)供給環(huán)形室33的溫水。在加壓下，將低運(yùn)動(dòng)粘度的氣體，貯存在貯氣罐93中。用流量計(jì)95，測量并調(diào)節(jié)氣體的流速。圖中示出的其他元件，在前面已經(jīng)說過。
為了起動(dòng)上述設(shè)備，涂復(fù)直徑為125μm的光導(dǎo)纖維F，首先，在比較低的拉伸速度下，由預(yù)制件P，開始拉伸，使纖維的直徑逐漸減小，一直到纖維的直徑，減小到125μm左右時(shí)為止。然后切斷纖維F，和不通過涂復(fù)裝置11和固化裝置15，固定到卷繞軸21上。接著繼續(xù)進(jìn)行拉伸加工;運(yùn)轉(zhuǎn)固化裝置15，涂復(fù)材料C即紫外線可固化的丙烯酸酯，從供料罐85，經(jīng)過接頭63，被壓到壓力室61，在供料罐85中，保持供料罐中涂復(fù)材料的溫度為65～70℃。用加熱循環(huán)的方式，使環(huán)形室33內(nèi)的溫度，維持在45～50℃，并在這一溫度下，涂復(fù)材料的動(dòng)態(tài)粘度為1.3Pa·S。一部分涂復(fù)材料C，從壓力室61，經(jīng)過導(dǎo)出管43，被壓到噴頭40上的導(dǎo)出口41;沿著這條路徑，涂復(fù)材料被纖維F接納。另一部分涂復(fù)材料，從壓力室61，經(jīng)過導(dǎo)管59，被壓送并上升，一直升到入口57。開始，當(dāng)涂復(fù)材料，被提供到涂復(fù)裝置11時(shí)，在涂復(fù)材料中形成許多氣泡。在拉伸速度逐漸增加到最后所要求的速度時(shí)，過量提供的涂復(fù)材料，經(jīng)過導(dǎo)引管59，導(dǎo)入口57、空間50，最后經(jīng)過溢流口65，被排放掉。其結(jié)果，涂復(fù)裝置11，被充滿，并且除掉開始在系統(tǒng)中所形成的氣泡。隨著拉伸速度的增加，涂復(fù)材料上的壓力也增加。當(dāng)達(dá)到要求的拉伸速度時(shí)，供料罐85中的涂復(fù)材料上的壓力值，被調(diào)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，并使涂復(fù)材料在導(dǎo)入管56中的入口57處，形成一個(gè)像圖示那樣的凸起半月面D。在不易被涂復(fù)材料濕潤的，由聚四氟乙烯制作的管件中，更加助長了該半月面的形成。在進(jìn)一步加工中，這種狀態(tài)能保持穩(wěn)定和平穩(wěn)。在限定入口57處，和導(dǎo)引管59的鄰接部分，不產(chǎn)生涂復(fù)的循環(huán)，也不形成氣泡。由于這些測量已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在拉伸速度一直到2.5m/S左右時(shí)，均可在沒有氣泡的條件下，將涂料涂復(fù)到纖維上。在3m/S左右的較高拉伸速度下，氣泡被包含在涂料中，這是千真萬確的，但是，當(dāng)濃度比已知的方法都低得多時(shí)，情況就不盡言了。
圖7示出的部件，是管件55，它包括帶限定入口57的入口導(dǎo)管56，和導(dǎo)引管59。入口57的直徑為d1，長度為L。導(dǎo)引管59的直徑為d2。在該圖中清楚地說明了在限定入口57中凸起的半月面D。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，限定入口的直徑d1＝0.9～1.1mm，長度L＝2mm時(shí)，適用于拉伸速度可達(dá)3m/S。導(dǎo)引管59的長度為30mm，直徑d2為2mm。在供料罐中，壓力維持在300KPa。對于涂復(fù)原始直徑為125μm到涂復(fù)成直徑為250μm的纖維所含有的涂料量，應(yīng)使用出口41的直徑為350μm，長度為3mm的噴頭40提供涂料。
圖5，是用透視光式記錄的，纖維F的攝影放大(80倍)圖，該纖維的直徑為125μm，并按本發(fā)明的方法，在3m/S的拉伸速度下，供給涂料。使該纖維被涂復(fù)一層厚度為60μm的涂層C;氣泡濃度很低;所能觀察到的氣泡大小比8～10μm還小。在2.5m/S的拉伸速度下，涂復(fù)過的各個(gè)纖維，都是絕對無氣泡的。
涂復(fù)厚度，不僅受涂復(fù)材料的溫度影響，進(jìn)而也受涂復(fù)材料的動(dòng)態(tài)粘度影響。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)涂復(fù)材料層的厚度，可被簡單而有效的方法來控制，該控制方法是，使用精確而快速的涂復(fù)材料的溫度和粘度的感應(yīng)調(diào)節(jié)器，也要借助于環(huán)形室33中溫水的調(diào)節(jié)作用。
涂層纖維的直徑D，與涂復(fù)材料的溫度T和動(dòng)態(tài)粘度η之間的函數(shù)關(guān)系，示于圖8之中。未涂層纖維的直徑為125μm，噴頭40中的出口41的直徑為260μm。所用的涂復(fù)材料，是市售的，并且是可用紫外線固化的丙烯酸酯。涂層纖維的直徑d，隨溫度T的上升而增加，但是，涂層纖維的直徑d，卻是隨涂復(fù)材料的粘度下降而增加，并與出口41的直徑保持一樣。
按照本發(fā)明進(jìn)一步測量，在3m/S的拉伸速度下，也可以加工絕對無氣泡的涂層，也就是說，通過維持入口57和凸起半月面D上的周圍氣氛的氣體運(yùn)動(dòng)粘度，比空氣的運(yùn)動(dòng)粘度低的條件下，也可能在3m/S或更高的拉伸速度下，給纖維提供絕對無氣泡的涂層。該氣體是經(jīng)過供氣管67被供給，流進(jìn)空間50，沖洗導(dǎo)入口57，和涂復(fù)材料的半月面D，然后經(jīng)過蓋子69中的中心通孔73，離開空間50。通過氣體排泄口75，將該氣體排泄掉。
在下表中指出了幾種適用的氣體
(XCCl2F2是二氯二氟甲烷)ν＝在20℃下的運(yùn)動(dòng)粘度，單位為10-6m2/SR= (氣體運(yùn)動(dòng)粘度)/(空氣運(yùn)動(dòng)粘度) = (v氣)/(v空) 的比值如果用上述圖5所描述的纖維涂層中，使用氙氣作為沖洗氣體，那么在3米/秒的拉伸速度和其他參數(shù)保持不變的條件下，將會得到絕對無氣泡的涂層。
由于使用運(yùn)動(dòng)粘度僅是空氣運(yùn)動(dòng)粘度的15%的一些氣體即二氯二氟甲烷時(shí)，可在無氣泡形成的條件下涂復(fù)纖維的拉伸速度，可按因數(shù)4而進(jìn)一步被增加。
圖6示出的是同樣放大80倍的如圖5所示的纖維放大圖，提供給該纖維的涂層厚度為50μm，并且是在12米/秒的拉伸速度下和使用二氯二氟甲烷作為沖洗氣體。即使放大觀察，也看不見一個(gè)氣泡。供氣速度為13Cm3/S。在供給罐85中，維持壓力為600KPa。入口57和導(dǎo)管59的尺寸與第一個(gè)實(shí)施方案的一樣大。得到的結(jié)果已證明，可在很大距離上即幾千米的長度上重現(xiàn)。最大的拉伸速度已達(dá)到12米/秒，這樣的速度允許使用市售的實(shí)驗(yàn)拉伸設(shè)備。鑒于這些特殊的結(jié)果和意外的效果，也可以看到，要達(dá)到更高的速度也是可能的。
拉伸設(shè)備1的所有部件，都是沿公共中心線H-H，精確的成一直線的進(jìn)行安裝，并且要與纖維F的中心線相吻合。目的是為了通過加熱、冷卻和固化的作用，以影響纖維的徑向?qū)ΨQ。涂層對于纖維來說，也應(yīng)當(dāng)是同軸或同心的排布，換句話說，沿纖維的四周進(jìn)行觀察時(shí)，涂層的厚度應(yīng)是一個(gè)常數(shù)。纖維具有不同心涂層的現(xiàn)象，是由于在冷卻或加熱過程中，遭到不同心的非對稱力的作用造成的。而這些非對稱力是由于纖維材料和涂復(fù)材料的不相等的擴(kuò)張系數(shù)造成的，這樣也可能產(chǎn)生不希望有的纖維的各種光學(xué)性質(zhì)上的改變。
纖維和涂層的同心定位線，是用控制裝置13，連續(xù)地被測量。在同心度方面的誤差，按安裝說明中的簡單方法，就可以被校正或被消除，即用調(diào)節(jié)螺絲79，通過對四氟乙烯制作的彈性可變管件55，進(jìn)行簡單地調(diào)節(jié)即可。其結(jié)果是，限定入口57可被對準(zhǔn)中心，或被調(diào)節(jié)成使涂層沿纖維四周重新被同心地定位。不需要再進(jìn)行調(diào)節(jié)和校正。噴頭40與出口位置不變，即對準(zhǔn)設(shè)備的中心線H-H，在同一軸和同一直線上。
權(quán)利要求
1.一種涂復(fù)纖維的方法，其中，使待涂復(fù)的纖維，通過帶限定入口的入口導(dǎo)管，被引導(dǎo)通過填充液體涂復(fù)材料的壓力室，通過噴頭出口拉出，所提供的涂復(fù)材料，在壓力下到達(dá)壓力室，其特征在于，在使涂復(fù)材料在入口導(dǎo)管中上升到確定高度，并形成凸起半月面時(shí)的壓力和涂料量的條件下，提供涂復(fù)材料。
2.按照權(quán)項(xiàng)1的方法，其特征在于，纖維是從限定入口，經(jīng)導(dǎo)引管，被導(dǎo)入到壓力室。
3.按照權(quán)項(xiàng)1或2的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)壓力室中涂復(fù)材料的溫度，以便獲得所要求厚度的涂層。
4.按照權(quán)項(xiàng)1、2或3的方法，其特征在于，在入口上方產(chǎn)生一種氣體氣氛，并且維持這種氣氛，該氣氛由運(yùn)動(dòng)粘度比空氣運(yùn)動(dòng)粘度低的氣體所組成。
5.按照權(quán)項(xiàng)4的方法，其特征在于，所用的氣體是氙氣。
6.按照權(quán)項(xiàng)4的方法，其特征在于，所用的氣體是二氯二氟甲烷。
7.使用權(quán)項(xiàng)1-6的任何一種方法，提供涂層纖維。
8.使用權(quán)項(xiàng)1-6的任何一種方法，提供合成材料涂層的光導(dǎo)纖維。
9.使用權(quán)項(xiàng)1-6的任何一種方法，提供合成材料涂層的銅纖維。
10.一種為實(shí)行權(quán)項(xiàng)1-6的任何一種方法的設(shè)備，該設(shè)備包括帶壓力室的殼體，帶出口的噴頭，并且出口與壓力室連通，備有入口導(dǎo)管的封閉件，而入口導(dǎo)管帶有一個(gè)限定入口，所說的封閉件，密合在壓力室的上側(cè)，殼體壁上，供液體涂復(fù)材料的供料口，和殼體側(cè)壁上的溢流口，其特征在于，在殼體側(cè)壁上設(shè)置的溢流口高度，比限定口低。
11.按權(quán)項(xiàng)10的設(shè)備，其中，入口導(dǎo)管，有一個(gè)導(dǎo)引管，為導(dǎo)引要涂復(fù)的纖維，其特征在于，導(dǎo)引管形成限定入口與壓力室之間的連接。
12.按權(quán)項(xiàng)11的設(shè)備，其特征在于，管件包括，帶限定口的入口導(dǎo)管和導(dǎo)引管、以及按可更換方式固定在封閉件上。
13.按權(quán)項(xiàng)10、11或12的設(shè)備，其特征在于，管件是由聚四氟乙烯制做的。
14.按照權(quán)項(xiàng)10～13的任何一種設(shè)備，其特征在于，殼體由帶中心通孔的蓋子密合，并且備有供氣管，供給氣體進(jìn)入蓋子和封閉件之間圍成的殼體空間。
15.按照權(quán)項(xiàng)10～14的任何一種設(shè)備，其特征在于，殼體有一個(gè)環(huán)形室，圍繞在室面出口部分。
專利摘要
對纖維，特別是對光導(dǎo)纖維，提供無氣泡涂層的方法及裝置。要涂復(fù)的纖維，進(jìn)給入壓力室(61)，經(jīng)過帶限定入口(57)的入口導(dǎo)管(56)，再離開壓力室(61)，通過噴頭(40)的出口(41)。液體涂復(fù)材料，被提供到壓力室(61)，這時(shí)的壓力是，使涂復(fù)材料在入口導(dǎo)管(56)中上升，一直到形成凸起半月面(D)的確定高度。用運(yùn)動(dòng)粘度比空氣運(yùn)動(dòng)粘度低的氣體充滿入口管(57)的四周，在無氣泡情況下提供涂層的拉伸速度，可以顯著增加。
文檔編號D06B3/00GK86103285SQ86103285
公開日1987年4月22日 申請日期1986年4月16日
發(fā)明者科尼利厄斯·馬里納斯·格里特·喬切姆, 雅各布斯·威廉穆斯·科尼利厄斯·范德利格特 申請人:菲利浦光燈制造公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan