[发明专利]用于增加高速UV固化处理的UV剂量和产量的方法和装置

说明书

本发明涉及利用相当薄的紫外线可固化油墨涂层对颜色编码的光波导进行染色以及其它的UV固化处理。

光纤波导的使用，或者作为工业光纤，或者作为用于传输数据的带形的许多这种光纤的阵列，已经成为信号传输的优选形式。和金属电导体相比，光纤具有极高的信息传输能力。

光纤的直径非常小并且极其易碎，因而使得单个的光纤难于处理和操作。因此，通常把大量的光纤组合而成为光缆，或者组成光纤带，其中包括多个相互平行延伸的并被封装在基体材料中的多个光纤。在这种组合中存在的大量的实际上相同的光纤使得如果没有一些光纤识别方法便几乎不可能进行连接和拼接。被广泛使用的一种方法是按照标准码对各个光纤进行颜色编码，例如用于金属导体的类似方法。这种颜色编码虽然是有效的，但是难于实现，尤其是在最需要高的速度或者高的生产能力的生产环境中。

例如，已经表明，使用常规的基于着色剂例如颜料的溶剂、标记流体、油墨等进行玻璃光学波导的高速颜色编码是不满意的，因为这种基于着色剂的溶剂膜通过溶剂的蒸发和干燥被形成，这是一种相当慢的处理。此外，基于溶剂的油墨系统对于溶剂、油和在光缆安装环境中碰到的凝胶体没有所需的长期耐受力。基于着色剂的溶剂容易通过一般在形成光缆的过程中遇到的磨损而被磨掉。此外，这种材料通常含有对环境不利的溶剂，并且难于以足够的精度围绕光纤的圆周形成真正均匀的涂层。至于使用油墨作溶剂，常规的油墨涂敷装置和技术不适用于在10m/sec数量级的高速下处理光纤。

如上所述，玻璃光纤非常易碎，易于受到破坏。因此，一般地说，它们被包覆一或几层保护性塑料涂层，如美国专利4,125,644和4,344,669中所述。在光纤一被形成时，就施加这些保护性涂层，以便保护光纤防止在收存和处理期间被磨损。在美国专利4,125,644中提及，如果需要，含有颜料的几种添加剂可用于这些保护塑料涂层。因而，由光纤制造者可以通过保护涂层的着色实现某种程度的光纤外部的着色，借以帮助识别特定的产品。不过，如美国专利4,125,644所述，被添加到缓冲覆层中的物质的类型和数量必须仔细选择，以便避免干扰涂层的所需的质量。此外，对缓冲涂层加入颜料添加剂能够降低光纤的拉伸和固化速度，因而降低总的光纤生产速度。此外，在光缆的生产中，重要的是在光缆中的光学波导的物理和光学特性应当仔细地匹配，通常需要所有的光学波导都出自同一批产品。因而，即使已经知道可以在缓冲涂层中加入着色剂，如上所述，光纤制造者也不容易想到对光纤进行颜色编码，从而利用这种方法进行光纤的识别。

已经发现，包括其上具有保护性涂层的光纤的光纤波导可以被成功地进行颜色编码，其中对光纤提供染色的紫外线(UV)固化的油墨的附加涂层，其作为例如厚度为5-12微米的非常薄的膜被涂敷。这种涂层通过使光纤在相当高的速度下通过涂敷装置，接着，通过UV辐射固化装置或炉子，被涂敷和固定，然后，把光纤绕在收存卷轴上，或者使其进入其它的生产阶段，经过这些阶段，最终将光纤缠绕在收存卷轴上。

当光纤要被排列在一个带状结构中时，每根光纤被封装在覆层材料的内外层中，并被提供以颜色识别标记。内层包括可UV固化的粘结材料，具有大约为1MPa范围内的模数。作为机械保护，外层是具有大约在1Gpa范围内的模数的可UV固化的粘结材料。当光纤被设置在平行的阵列中时，在光纤之间以及在光纤和封皮之间产生裂缝，在最接近的位置，封皮和每根光纤被分开大约25微米。一种具有小于光纤上外涂层的模数而大于内涂层的模数的UV可固化基体粘结材料填充此裂缝，其延伸到限定封皮的外围线，并和光纤粘合在一起。该基体材料的模数和基体材料与光纤上的颜色识别标记的是这样的，其使得中间光纤和中间带能够运动。此外，在由工人施加剥离力时，不用复杂的工具并且不弄乱颜色识别标记便可接近各个光纤。