[發明專利]光纖拉制爐的聲波清潔

在審

• 申請號: 201910717420.4
• 申請日: 2019-08-05
• 公開（公告）號: CN112317461A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 陳曉明;李云剛;劉志鳴
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: B08B7/02
• 分類號: B08B7/02;C03B37/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張璐;項丹

提供了光纖拉制爐的聲波清潔。用于從光纖拉制爐的套筒內部清潔微粒物的方法包括：使聲波以約75Hz至約5000Hz的頻率和約110dB至約160dB的強度傳播通過套筒內部。

技術領域

公開了對用于光纖生產的拉制爐的內表面進行清潔的方法和布置，更具體地，公開了從拉制爐的內表面移除微米顆粒和/或納米顆粒的方法和布置，以防止生產期間玻璃光纖受到污染。最具體地，本公開涉及在光纖生產期間去除拉制爐的石墨表面上積聚的碳化硅顆粒。顆粒的去除使得在拉制期間從拉制爐的壁釋放的顆粒數減少，并且最大程度地減少了玻璃光纖的微粒污染。避免污染減少了玻璃光纖中缺陷的發生，并最大程度地減少了因拉制過程中玻璃光纖斷裂而導致的漫長及昂貴的生產中斷。

背景技術

用于光學信號傳輸的玻璃光纖通常以兩步法制造。首先，制備玻璃預制件。這通常涉及利用外汽相沉積(OVD)過程將二氧化硅和摻雜劑(例如鍺和氟)沉積到旋轉棒上來產生多孔玻璃主體，該多孔玻璃主體隨后燒結及固結成固體預制件，或者使用改進的化學氣相沉積(MCVD)過程將二氧化硅和摻雜劑沉積在旋轉的中空二氧化硅管的內表面上，以在管內產生玻璃煙炱層，該玻璃煙炱層經加熱、軟化和坍縮成為固體預制件。另一種常規技術被稱為軸向氣相沉積(VAD)，其類似于OVD過程，不同之處在于可在軸向方向上連續制造預制件，并且在軸向方向上按順序布置沉積和固結步驟。

無論預制件是如何制備的，在制造玻璃光纖中，第二步基本步驟是在拉制爐中加熱預制件并從經過加熱的預制件連續拉制出玻璃光纖。隨著玻璃光纖被拉制出，其冷卻并且其直徑的尺寸被調整(減小)以符合產品規格(通常是125微米)。經過冷卻和尺寸調整的玻璃光纖連續涂覆有一種或多種聚合材料，這些聚合材料經固化形成護套，以保護膜不受外部損壞并保持玻璃光纖的強度。將經過涂覆的光纖收集在卷軸上。

拉制爐是管狀包殼的加熱部分，所述管狀包殼限定了包圍至少一部分預制件的拉制室，包括對纖維進行拉制的頸縮區域。該管狀包殼一般被稱為襯托器或套筒，其通常是圓柱形并且通常由石墨或氧化鋯制成。在石墨套筒中拉制光纖期間，在拉制爐中，通過在高溫下(通常約1900℃或更高)二氧化硅(SiO₂)與碳(來自套筒的石墨壁)反應產生碳化硅和二氧化碳(SiO₂+3C→SiC+2CO(g))而連續產生碳化硅(SiC)顆粒。在拉制爐中可產生的其他顆粒包括碳(C)、二氧化硅(SiO₂)、一氧化硅(SiO)和氮化硅(Si₃N₄)。拉制爐的加工環境中存在這些顆粒(尤其是SiC)可導致玻璃光纖在拉制過程期間斷裂。這樣的斷裂是極其不期望的，其導致漫長的生產暫停期以及大量的產品被報廢。套筒中的顆粒還可被包藏在玻璃光纖的表面處，從而形成缺陷(稱為“點缺陷”)，其可導致不可接受的信號損失和產品報廢。

已經確定的是，通過大約每個月清潔套筒的內表面可以使產品品質的玻璃光纖最大化，各次清潔之間的較長時間導致在拉制期間具有不可接受的高頻率斷裂和/或由微粒物造成的不可接受的高頻率的點缺陷，而各次清潔之間的較短時間通常導致不可接受的長時間停產，因為常規的清潔過程需要約5小時。具體地，常規過程需要使拉制爐冷卻到室溫以利于手動清潔(約1.5小時)，需要約1小時來手動清潔拉制爐，約1小時來用惰性氣體(通常是氬氣)來吹掃拉制爐，以及另外約1.5小時來將拉制爐加熱回操作溫度。因此，每個拉制生產線的年度生產停工時間是約60小時，這表示大量的生產時間損失和人力資源的使用。

發明內容

本公開提供了一種通過使聲波傳播通過拉制爐而從光纖拉制爐的內表面清潔微粒物的改進方法。所述聲波的頻率可以是約75Hz至約5000Hz，并且強度可以是約110dB至約160dB。該聲波清潔方法大大地縮短了清潔拉制爐所需的時間，顯著地減少了拉制期間由顆粒污染引起的玻璃光纖斷裂所造成的生產中斷，以及提供了與勞動力減少和產量增加有關的實質性利益。