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涂覆過(guò)程中,另一個(gè)影響光纖強(qiáng)度的因素是涂層中的氣泡。氣泡的產(chǎn)生主要是因?yàn)槔z中,光纖在模具中位置發(fā)生偏移,使得涂料形成的半月型液面發(fā)生傾斜,角度較小側(cè)受到壓力增加,氣體容易被光纖帶入涂層中;或者涂料溫度變化,涂覆壓力波動(dòng)等因素都會(huì)在涂層產(chǎn)生氣泡。涂層中的氣泡,降低了涂層和涂層之間以及涂層和裸光纖之間的結(jié)合力。并且氣泡的存在增加了涂層在受到拉力情況下,產(chǎn)生裂紋的可能性,較終導(dǎo)致光纖強(qiáng)度降低。
根據(jù)實(shí)際光纖生產(chǎn)方法,目前廣泛使用光聚作用的技術(shù)方法。利用UV輻射使得光引發(fā)劑激發(fā)成活性體(自由基或陽(yáng)離子)。該活性體與預(yù)聚物和單體中的C=C雙鍵反應(yīng),形成增長(zhǎng)鏈。該增長(zhǎng)鏈進(jìn)一步反應(yīng),形成更長(zhǎng)聚合物鏈。若有多管能度聚合物或單體存在,就會(huì)產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu),較后活性體的耦合與歧化使反應(yīng)終止。
隨著技術(shù)的提高,目前生產(chǎn)中拉絲速度已經(jīng)提高到20m/s~30m/s,光纖在固化爐的停留時(shí)間僅為0.1s~0.2s。為保證涂覆后光纖的固化效果,要求固化爐能夠提供足夠的紫外光能,滿足光引發(fā)劑激活成活性體所需要的能量。同時(shí),在固化爐內(nèi)通入一定比例的惰性氣體,防止氧氣對(duì)聚合物鏈增長(zhǎng)的舒緩,提高固化效果。
圖2和圖3是對(duì)不同固化度光纖和由于氧氣含量過(guò)高而引起表面發(fā)粘的光纖的強(qiáng)度進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)。從圖看出,當(dāng)光纖的固化度高于80%時(shí),光纖的強(qiáng)度沒有隨著光纖固化度的升高而升高,而是呈隨機(jī)性的分布。而圖中,固化爐中氧含量過(guò)高造成的表面發(fā)粘的光纖,與正常光纖相比,每1000KM的斷點(diǎn)數(shù)由12.1個(gè)升高到12.8個(gè),沒有出現(xiàn)非常大的升高。
爐子溫度影響光纖機(jī)械強(qiáng)度
高溫拉絲過(guò)程中發(fā)生點(diǎn)缺點(diǎn)將導(dǎo)致光纖機(jī)械強(qiáng)度劣化,已發(fā)現(xiàn)的較重要的點(diǎn)缺點(diǎn)之一E缺點(diǎn)是Si-O鏈斷裂產(chǎn)生的,Si-O鏈斷裂和重新鏈合是動(dòng)態(tài)變化的,E缺點(diǎn)的濃度取決于Si-O鏈斷裂和重新鏈合的平衡結(jié)果。E缺點(diǎn)的濃度隨拉絲爐加熱區(qū)長(zhǎng)度增加而增加,隨拉絲速度增加而降低,加熱區(qū)長(zhǎng)導(dǎo)致預(yù)制棒在高溫區(qū)時(shí)間加長(zhǎng),從而導(dǎo)致Si-O鏈斷裂產(chǎn)生的頻率更高。有研究表明,當(dāng)加熱爐溫度從2200K增加到3000K時(shí),剛從加熱爐出來(lái)的裸光纖的缺點(diǎn)濃度就會(huì)增加二個(gè)數(shù)量級(jí)。
同時(shí)由于高溫下,爐中的石墨件揮發(fā)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),生成了硬度較高的SiC微粒,在加熱爐內(nèi)若裸光纖被SiC微粒碰到,光纖表面會(huì)產(chǎn)生缺點(diǎn)和裂紋。而隨著加熱爐內(nèi)溫度越高,反應(yīng)生成的SiC微粒的數(shù)量就越多,所以裸光纖表面被碰傷的幾率就越高,光纖表面產(chǎn)生的缺點(diǎn)越多,光纖強(qiáng)度就越低。
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