CN115636600B - 一种用于大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具 - Google Patents
一种用于大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具，包括模具本体，所述模具本体由内而外依次包括内部和外部；所述模具内部由上而下依次包括上入口模面、内孔涂料导流上圆边、内孔涂料导流下圆边、内模孔、内模孔出口下平面、下口让位台阶、下底边；所述模具外部由上而下依次包括上入口外圆斜边过渡台、外圆定位模边、外圆外台面圆口、外放置台面、外圆内模边。本发明所述的大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具，使用过程灵活，装配简便，装配稳定性一致性强，大大提高了生产效率，降低了光纤拉丝工艺的成本，更加有效的保证了光纤达到最佳的性能。
Description
技术领域
本发明属于光纤制造技术领域，具体涉及一种用于大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具。
背景技术
光纤拉丝工艺是指将前道工序制备好的预制棒通过高温炉将加热软化后拉制成直径复合要求的光导纤维，并保证光纤的芯/包直径比和折射率分布形式不变的工艺操作过程。
拉丝模具是光纤拉丝工艺中需要用到的模具，光纤生产过程中的涂覆过程，一般是将加热后的涂料经过光纤模具先后分两次涂覆到光纤上形成光纤的内涂层与外涂层，光纤模具作为光纤涂覆的核心装置，对光纤涂覆起着决定性作用。
现有的光纤涂覆装置由于内部结构比较复杂，经过加热后呈流体状态的涂料在中央供料系统增压泵的作用下泵入光纤模具的开始阶段容易形成气泡。光纤涂覆层中存在气泡将影响光纤的强度、高低温下的光纤传输性能及光纤的使用寿命，严重影响光纤质量，由此光纤涂覆中气泡的消除是光纤生产质量控制中的重要环节。对于气泡的消除，在现有生产过程中，一般是通过预先排涂料的模式解决，但在实际操作过程中如果排涂料时间短会造成光纤涂覆质量缺陷，排涂料时间长又会造成较多涂料的浪费。
而且，随着大尺寸传能光纤及掺稀土类光纤发展迅速，石英玻璃包层直径已经突破了1mm，用户对于涂覆直径的配比存在着各式各样的要求，这就需要大量不同模具完成不同涂覆尺寸的拉丝任务，目前全部靠进口国外拉丝涂覆模具，国外拉丝涂覆模具价格十分昂贵，购买周期长，误工误时，成本高，同时当前的拉丝模具设计主要针对普通单模光纤125微米包层直径、高速拉丝进行的设计，无法满足大芯径光纤低速低张力薄涂层拉丝工艺要求。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具，使用过程灵活，装配简便，装配稳定性一致性强，大大提高了生产效率，降低了光纤拉丝工艺的成本，更加有效的保证了光纤达到最佳的性能。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种用于大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具，包括模具本体，所述模具本体由内而外依次包括内部和外部；
所述模具内部由上而下依次包括上入口模面、内孔涂料导流上圆边、内孔涂料导流下圆边、内模孔、内模孔出口下平面、下口让位台阶、下底边；所述模具外部由上而下依次包括上入口外圆斜边过渡台、外圆定位模边、外圆外台面圆口、外放置台面、外圆内模边。
作为本实施例的优选，所述上入口模面采用水平平面设计，所述上入口模面的深度为1-5mm。
作为本实施例的优选，所所述内孔涂料导流上圆边采用凸圆弧面设计，凸圆弧半径为3-30mm，圆弧边角度为5-35°。
作为本实施例的优选，所所述内孔涂料导流下圆边采用凹圆弧面设计，凹圆弧半径为5-80mm，圆弧边角度为8-60°。
作为本实施例的优选，所所述内模孔采用垂直平面设计，所述内模孔与所述内孔涂料导流下圆边的衔接过渡区域采用圆角设计，内模孔的直径为200-2000μm。
作为本实施例的优选，所所述内模孔出口下平面采用水平平面设计，所述内模孔出口下平面的深度为0.5-3mm；所述下口让位台阶采用垂直平面设计，所述下口让位台阶的高度为1-5mm；所述模具下底边采用水平平面设计，所述下底边的深度为1-10mm。
作为本实施例的优选，所所述上入口外圆斜边过渡台采用圆角与斜边过度设计方式，圆角半径为0.2-2.0mm，斜边角度为3-15°。
作为本实施例的优选，所所述外圆定位模边采用垂直平面设计，所述外圆定位模边高度为1-5mm，且所述模具内部中心多层结构均与所述外圆定位模边同心对中。
作为本实施例的优选，所所述外圆外台面圆口的圆角半径为0.1-2.0mm；所述外放置台面采用水平平面设计，所述外放置台面的深度为1-4mm。
作为本实施例的优选，所所述外圆内模边采用垂直平面设计，所述外圆内模边与所述外圆定位模边平行同心，外圆内模边深度为1-15mm。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明所述的用于大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具，通过模具内孔涂料导流上圆边的凸圆弧面设计，增强模具对涂料导流作用，通过模具上平面流通的二氧化碳气流，将涂料内部的残余气泡快速压挤去除，减少甚至消除涂层内部气泡残留，同时内孔涂料导流上圆边的凸圆弧面设计，还能有效提升涂料涂敷凸球浸润面的光纤石英玻璃浸润效果，减少涂料的损耗。
(2)本发明所述的用于大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具，通过模具内孔涂料导流下圆边的凹圆弧面设计，增强模具对涂料在光纤石英玻璃表面的涂敷压力作用，使得涂料的包裹均匀对称，同时增大的压力嫩巩固加强光纤的对中效果，提升涂层同心度性能，同时采用金刚石镀层强化，增加表面的光滑程度和耐磨蚀性能，减少内孔涂料导流下圆边在大流量涂层大芯径光纤涂敷过程中的磨损和表面缺陷，提升涂层质量。
(3)本发明所述的用于大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具，通过模具下口的让位台阶设计，能够减少涂料在内模孔下口出模过程中的涂料溢出污染模台，使得在长时间拉丝涂敷过程中的模具和模台的装配稳定，提升模具的装配精度和涂层的同心度性能。
(4)本发明所述的用于大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具，使用过程灵活，装配简便，装配稳定性一致性强，大大提高了生产效率，降低了光纤拉丝工艺的成本，更加有效的保证了光纤达到最佳的性能。
附图说明
图1为本发明的侧面剖面结构示意图；
图2为本发明的上入模口截面结构示意图；
图3为本发明的下出模口截面结构示意图。
图中所示：101、上入口模面，102、内孔涂料导流上圆边，103、内孔涂料导流下圆边，104、内模孔，105、内模孔出口下平面，106、下口让位台阶，107、下底边，201、上入口外圆斜边过渡台，202、最外层为外圆定位模边，203、外圆外台面圆口，204、外放置台面，205、外圆内模边。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3所示，本发明实施例提供一种用于大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具，包括模具本体，在本实施例中，模具本体采用中心对称结构设计，材料为不锈钢，模具本体由内而外依次包括内部和外部，模具内部由上而下依次包括上入口模面101、内孔涂料导流上圆边102、内孔涂料导流下圆边103、内模孔104、内模孔出口下平面105、下口让位台阶106、下底边107，所述模具外部由上而下依次包括上入口外圆斜边过渡台201、外圆定位模边202、外圆外台面圆口203、外放置台面204、外圆内模边205。下面我们对模具本体作进一步的详细介绍。
请参阅图1-3所示，上入口模面101采用水平平面设计，上入口模面101的深度为1-5mm(在本实施例中，上入口模面101的深度优选为为2mm)，上入口模面101对涂敷涂料实施导入的功能，与涂敷器模具(图中未标示)压紧盖装配固定模具。
请参阅图1-3所示，内孔涂料导流上圆边102采用凸圆弧面设计，内孔涂料导流上圆边102的凸圆弧面设计用来均衡涂料在模具中的压力配置。在本实施例中，凸圆弧半径为3-30mm，圆弧边角度为5-35°(在本实施例中，凸圆弧半径为5mm，圆弧边角度为20°)。内孔涂料导流上圆边102的凸圆弧面设计，可以增强模具对涂料导流作用，通过模具上平面流通的二氧化碳气流，将涂料内部的残余气泡快速压挤去除，减少甚至消除涂层内部气泡残留，同时内孔涂料导流上圆边102的凸圆弧面设计，还能有效提升涂料涂敷凸球浸润面的光纤石英玻璃浸润效果，减少涂料的损耗。
在本实施例中，内孔涂料导流下圆边103采用凹圆弧面设计，使得涂料压力以圆弧圆心为中心对称作用，增强涂层压力对中效果。凹圆弧半径为5-80mm，圆弧边角度为8-60°(在本实施例中，凸圆弧半径为40mm，圆弧边角度为30°)。模具内孔涂料导流下圆边103采用凹圆弧面设计，内孔涂料导流下圆边103起着涂料压力涂敷作用，涂料压力通过内孔涂料导流下圆边103作用在其所包裹的涂料上，从而使涂料紧包光纤，将此压力传导至光纤外圆，产生压力对中的效果，在低张力拉丝情况下，加强涂层材料对光纤的对中压力作用，使涂层与光纤包层同心度改善增强。进一步优化本实施例，内孔涂料导流下圆边103表面进行抛光处理，并进行金刚石镀层强化，其中，抛光精度为PP103≤0.5μm，金刚石镀层厚度为0.5-18μm(在本实施例中，抛光精度为0.3μm，金刚石镀层厚度为3.5μm)。内孔涂料导流下圆边103采用金刚石镀层强化，增加表面的光滑程度和耐磨蚀性能，减少内孔涂料导流下圆边在大流量涂层大芯径光纤涂敷过程中的磨损和表面缺陷，提升涂层质量。
请参阅图1-3所示，内模孔104采用垂直平面设计，内模孔104与内孔涂料导流下圆边103的衔接过渡区域采用圆角设计，内模孔的直径为200-2000μm(在本实施例中，内模孔104的直径为600μm)。内模孔104表面进行抛光处理，并进行金刚石镀层强化，抛光精度不大于0.3μm，金刚石镀层厚度为5-50μm(在本实施例中，抛光精度为0.2μm，金刚石镀层厚度为3.5μm)。在本实施例中，内模孔104起着涂敷定径作用，通过内模孔104的孔径大小的设置对光纤涂层的外径进行调整。在本实施例中，通过内模孔104的垂直平面设计及其与内孔涂料导流下圆边103的衔接过渡区域采用圆角设计，表面精抛光及金刚石镀层强化，进一步强化内模孔在大芯径光纤拉丝涂敷过程中的表面耐剪切力能力，防止涂层在模孔出口处的拉伤，提升涂层质量。
请参阅图1-3所示，内模孔出口下平面105采用水平平面设计，内模孔出口下平面的深度为0.5-3mm(在本实施例中，内模孔出口下平面105的深度为1mm)。下口让位台阶106采用垂直平面设计，下口让位台阶的高度为1-5mm(在本实施例中，下口让位台阶106的高度为3mm)。模具下底边107采用水平平面设计，下底边107的深度为1-10mm(在本实施例中，下底边107的深度为5mm)。在本实施例中，通过下口让位台阶106设计，能够减少涂料在内模孔下口出模过程中的涂料溢出污染模台，使得在长时间拉丝涂敷过程中的模具和模台的装配稳定，提升模具的装配精度和涂层的同心度性能。
请参阅图1-3所示，外圆定位模边202为模具最外层，由外圆定位模边202的外径尺寸与拉丝涂敷装置(图中未标示)的安装孔匹配装配，达到模具的定心安装，模具内部中心多层结构均与外圆定位模边同心对中。在本实施例中，外圆定位模边202采用垂直平面设计，外圆定位模边高度为1-5mm(在本实施例中，外圆定位模边202高度为3mm)。上入口模面101与外圆定位模边202中间过渡区域为上入口外圆斜边过渡台201，上入口外圆斜边过渡台201采用圆角与斜边过度设计方式，斜边过渡台圆角半径为0.2-2.0mm，上入口外圆斜边过渡台201的斜边角度为3-15°(在本实施例中，圆角半径为0.4mm，斜边角度为6°)。上入口模面101与外圆定位模边202中间过渡区域为上入口外圆斜边过渡台201，能够有效减少模具在与模台装配过程中的边缘磕碰损伤，减少其对模具装配精度的影响，提升模具装配的一致性。
请参阅图1-3所示，外放置台面204为水平平面设计，模具通过外放置台面204搁置在涂敷器装配平面(图中未标示)上，外放置台面204为模具的水平基准面，外放置台面的深度为1-4mm，外放置台面204与涂敷器装配平面贴合。在本实施例中，外放置台面204对水平平整度和水平直线度要求高，外放置台面204的水平平整度P204≤0.01mm，外放置台面的水平直线度S204≤0.1μm/1000mm(在本实施例中，外放置台面204的深度为2mm，且外放置台面204的水平平整度为0.006mm，水平直线度为0.06μm/1000mm)。外圆定位模边202与外放置台面204衔接区域采用外圆外台面圆口203设计，外圆外台面圆口203的圆角半径为0.1-2.0mm(在本实施例中，外圆外台面圆口203的圆角半径为0.7mm)。通过外圆定位模边202与外放置台面204衔接区域的圆口设计，能够有效减少模具在与模台装配过程中的边缘磕碰损伤，减少其对模具装配精度的影响，提升模具装配的一致性。
请参阅图1-3所示，外圆内模边205采用垂直平面设计，外圆内模边205与外圆定位模边202平行同心。外圆内模边205的深度为1-15mm(在本实施例中，外圆内模边205深度为3mm)。
在本发明在使用时，匹配拉制大芯径光纤的拉丝参数为：光纤石英玻璃包层直径为600±2μm；拉丝炉热区温度为2050℃；拉丝炉热区长度为100mm；拉丝速度为18±2m/min；拉丝张力为46±3g；涂覆层厚度为20±2μm。最终得到的大芯径光纤的光纤涂敷参数为：排涂料量20g；涂层无气泡无缺陷；涂层厚度20±1μm；涂层与包层同心度误差0.2μm；涂层表面光滑；涂层剥离无残留。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种用于大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具，包括模具本体，其特征在于：所述模具本体由内而外依次包括内部和外部；
所述模具内部由上而下依次包括上入口模面(101)、内孔涂料导流上圆边(102)、内孔涂料导流下圆边(103)、内模孔(104)、内模孔出口下平面(105)、下口让位台阶(106)、下底边(107)；
所述模具外部由上而下依次包括上入口外圆斜边过渡台(201)、外圆定位模边(202)、外圆外台面圆口(203)、外放置台面(204)、外圆内模边(205)；
所述内孔涂料导流上圆边(102)采用凸圆弧面设计，凸圆弧半径为3-30mm，圆弧边角度为5-35°；
所述内孔涂料导流下圆边(103)采用凹圆弧面设计，凹圆弧半径为5-80mm，圆弧边角度为8-60°；
所述内模孔(104)采用垂直平面设计，所述内模孔(104)与所述内孔涂料导流下圆边(103)的衔接过渡区域采用圆角设计，内模孔(104)的直径为200-2000μm；
所述内模孔出口下平面(105)采用水平平面设计，所述内模孔出口下平面(105)的深度为0.5-3mm；所述下口让位台阶(106)采用垂直平面设计，所述下口让位台阶(106)的高度为1-5mm；所述模具下底边(107)采用水平平面设计，所述下底边(107)的深度为1-10mm。
2.根据权利要求1所述的用于大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具，其特征在于：所述上入口模面(101)采用水平平面设计，所述上入口模面(101)的深度为1-5mm。
3.根据权利要求1所述的用于大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具，其特征在于：所述上入口外圆斜边过渡台(201)采用圆角与斜边过度设计方式，圆角半径为0.2-2.0mm，斜边角度为3-15°。
4.根据权利要求1所述的用于大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具，其特征在于：所述外圆定位模边(202)采用垂直平面设计，所述外圆定位模边(202)高度为1-5mm，且所述模具内部中心多层结构均与所述外圆定位模边(202)同心对中。
5.根据权利要求1所述的用于大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具，其特征在于：所述外圆外台面圆口(203)的圆角半径为0.1-2.0mm；所述外放置台面(204)采用水平平面设计，所述外放置台面(204)的深度为1-4mm。
6.根据权利要求1所述的用于大芯径光纤低速低张力拉丝的涂敷模具，其特征在于：所述外圆内模边(205)采用垂直平面设计，所述外圆内模边(205)与所述外圆定位模边(202)平行同心，外圆内模边深度为1-15mm。
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