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涂覆過(guò)程中,另一個(gè)影響光纖強度的因素是涂層中的氣泡。氣泡的產(chǎn)生主要是因為拉絲中,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,較終導致光纖強度降低。
根據實(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)。該活性體與預聚物和單體中的C=C雙鍵反應,形成增長(cháng)鏈。該增長(cháng)鏈進(jìn)一步反應,形成更長(cháng)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)結構,較后活性體的耦合與歧化使反應終止。
隨著(zhù)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(mǎn)足光引發(fā)劑激活成活性體所需要的能量。同時(shí),在固化爐內通入一定比例的惰性氣體,防止氧氣對聚合物鏈增長(cháng)的舒緩,提高固化效果。
圖2和圖3是對不同固化度光纖和由于氧氣含量過(guò)高而引起表面發(fā)粘的光纖的強度進(jìn)行的統計。從圖看出,當光纖的固化度高于80%時(shí),光纖的強度沒(méi)有隨著(zhù)光纖固化度的升高而升高,而是呈隨機性的分布。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)數由12.1個(gè)升高到12.8個(gè),沒(méi)有出現非常大的升高。
爐子溫度影響光纖機械強度
高溫拉絲過(guò)程中發(fā)生點(diǎn)缺點(diǎn)將導致光纖機械強度劣化,已發(fā)現的較重要的點(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果。E缺點(diǎn)的濃度隨拉絲爐加熱區長(cháng)度增加而增加,隨拉絲速度增加而降低,加熱區長(cháng)導致預制棒在高溫區時(shí)間加長(cháng),從而導致Si-O鏈斷裂產(chǎn)生的頻率更高。有研究表明,當加熱爐溫度從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)數量級。
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,生成了硬度較高的SiC微粒,在加熱爐內若裸光纖被SiC微粒碰到,光纖表面會(huì )產(chǎn)生缺點(diǎn)和裂紋。而隨著(zhù)加熱爐內溫度越高,反應生成的SiC微粒的數量就越多,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,光纖強度就越低。
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