СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЖИДКОГО ПОКРЫТИЯ НА ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО Российский патент 2022 года по МПК C03C25/105 C03C25/12 C03C25/50 

Настоящая заявка испрашивает приоритет заявки на патент Нидерландов № 2019098 от 20 июня 2017, которая, в свою очередь, испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США US 62/489123 от 24 апреля 2017, полное содержание которых взято за основу и включено в настоящий документ ссылкой.

Область техники

Настоящее описание относится к способу покрытия оптического волокна. Более конкретно, настоящее описание относится к способу нанесения жидкого покрытия на оптическое волокно.

Уровень техники

Пропускание света через оптическое волокно сильно зависит от свойств покрытий, нанесенных на волокно. Эти покрытия типично включают первичное покрытие и вторичное покрытие, причем вторичное покрытие окружает первичное покрытие, а первичное покрытие контактирует со стеклянной волноводной (ядро+оболочка) частью волокна. Вторичное покрытие является более твердым материалом (более высокий модуль Юнга), чем первичное покрытие, и предназначено для защиты стеклянного волновода от повреждений, вызванных истиранием или внешними силами, которые возникают при обработке и манипуляциях с волокном. Первичное покрытие является более мягким материалом (низкий модуль Юнга) и предназначено для демпфирования или диссипации напряжений, создаваемых силами, приложенными к внешней поверхности вторичного покрытия. Диссипация напряжений в первичном слое ослабляет напряжение и минимизирует напряжение, которое достигает стеклянного волновода. Первичное покрытие особенно важно для диссипации напряжений, возникающих при изгибании волокна. Изгибающие напряжения на волокне, передаваемые на стеклянный волновод, необходимо минимизировать, так как изгибающие напряжения создают локальные возмущения профиля показателя преломления стеклянного волновода. Локальные возмущения показателя преломления ведут к снижению интенсивности света, прошедшего через волновод. В результате диссипации напряжений первичное покрытие минимизирует вызванное изгибом снижение интенсивности.

Жидкость для покрытия, обычно использующаяся в производстве оптических волокон, представляет собой композицию на акрилатной основе, отверждаемую под действием тепла или ультрафиолетового (УФ) излучения. Жидкость для покрытия наносят на поверхность волокна в жидком состоянии и затем подвергают действию тепла или УФ–излучения для отверждения. Жидкое покрытие можно наносить в один или более слоев, при этом предпочтительным вариантом часто является двухслойная кроющая система (первичное+вторичное покрытие). Первичное покрытие наносят непосредственно на поверхность волокна, а вторичное покрытие наносят поверх первичного покрытия.

В типичном процессе образования оптического волокна волокно непрерывно вытягивают из стеклянной заготовки при определенной скорости вытяжки. Стеклянная заготовка содержит центральную область, имеющую состав, желательный для ядра вытянутого волокна, и одну или более окружающих кольцевых областей с составом, желательным для одной или более оболочечных областей вытянутого оптического волокна. Заготовку помещают в протяжную печь и нагревают в достаточной степени, чтобы размягчить стекло. Действие силы тяжести или тяговое усилие, создаваемое тяговым устройством, ведет к вытягиванию стекла из размягченной части заготовки. Когда стекло вытягивается, оно утоньшается и образует волокно. Диаметр волокна контролируется, волокно охлаждается, а затем направляется в установку нанесения покрытий для нанесения одного или более жидких покрытий. Жидкие покрытия отверждаются с образованием твердых покрытий, и покрытые волокна снимают и наматывают на катушку. Путь, который проходит волокно от протяжной печи до катушки, называется технологическим маршрутом.

Существует постоянная потребность в снижении стоимости производства оптического волокна за счет повышения скорости вытяжки. Однако при повышении скорости вытяжки нанесение и отверждение жидкого покрытия становится более сложным. В частности, становится все трудней получать покрытия с однородной толщиной по длине и периметру волокна. Однородность толщины покрытия необходима для облегчения сращивания и соединения покрытых волокон и для присоединения разъемов к концам покрытых волокон. В настоящее время существует потребность в способах нанесения покрытий, которые позволяют сформировать покрытия однородной толщины на стекловолокнах в непрерывных высокоскоростных процессах вытяжки.

Сущность изобретения

Описывается способ нанесения жидкого покрытия на оптическое волокно. Оптическое волокно вытягивается через направляющую головку в камеру покрытия и через камеру покрытия в калибровочную головку. Камера покрытия содержит жидкость для покрытия. Способ включает проведение жидкости для покрытия в направлении, поперечном технологическому маршруту оптического волокна в камере покрытия. Поперечное течение жидкости для покрытия противодействует негативным эффектам, связанным с вихревыми движениями, возникающими в камере покрытия в процессе вытяжки. Преимущества поперечного течения включают устранение пузырей, снижение температуры вихря, улучшение смачивания, гомогенизацию свойств жидкости для покрытия в камере покрытия и стабилизацию мениска.

Настоящее изобретение относится к способу обработки оптического волокна, включающему этапы:

– вытяжка оптического волокна в направлении вытяжки вдоль технологического маршрута через камеру покрытия, причем камера покрытия содержит жидкость для покрытия, предназначенную для нанесения на оптическое волокно, и

– направление отдельного потока жидкости для покрытия через камеру покрытия в направлении, поперечном направлению вытяжки, причем отдельный поток жидкости для покрытия течет поперек, через и/или вокруг технологического маршрута в направлении вытяжки, чтобы смешиваться, разбавлять или иным образом взаимодействовать термически или механически с жидкостью для покрытия, содержащейся в камере покрытия.

Настоящее изобретение относится к способу обработки оптического волокна, включающему:

– вытяжку оптического волокна через направляющую головку в находящуюся под давлением камеру покрытия с некоторой скоростью вытяжки, причем указанная находящаяся под давлением камера покрытия содержит первую жидкость для покрытия;

– образование мениска указанной первой жидкости для покрытия на указанном оптическом волокне в указанной находящейся под давлением камере покрытия;

– образование пограничного слоя на указанном оптическом волокне в указанной находящейся под давлением камере покрытия, причем указанный пограничный слой содержит указанную первую жидкость для покрытия и начинается от указанного мениска, причем указанный пограничный слой имеет толщину, которая увеличивается с увеличением расстояния от указанной направляющей головки;

– вытягивание указанного оптического волокна через указанную находящуюся под давлением камеру покрытия с указанной скоростью вытяжки к калибровочной головке, причем указанная калибровочная головка вызывает сжатие указанного пограничного слоя, и указанное сжатие приводит к выбросу указанной первой жидкости для покрытия из указанного пограничного слоя в указанную, находящуюся под давлением, камеру покрытия и образование вихря в указанной находящейся под давлением камере покрытия, причем указанный вихрь содержит указанную первую жидкость для покрытия;

– вытягивание указанного оптического волокна через указанную калибровочную головку с указанной скоростью вытяжки, причем указанное оптическое волокно выходит из указанной калибровочной головки с поверхностным слоем указанной первой жидкости для покрытия; и

– течение указанной первой жидкости для покрытия в указанной камера покрытия в поперечном направлении через канал, находящийся между указанной направляющей головкой и указанной калибровочной головкой.

Настоящее изобретение относится к способу обработки оптического волокна, включающему этапы:

– вытягивание оптического волокна в направлении вытяжки вдоль технологического маршрута через камеру покрытия, содержащую жидкость для покрытия, чтобы нанести покрытие на оптическое волокно, и

– направление отдельного потока или течения жидкости для покрытия через камеру покрытия в направлении, поперечном направлению вытяжки оптического волокна через камеру покрытия, причем указанный поперечный поток жидкости для покрытия движется поперек, через и/или вокруг технологического маршрута в направлении вытяжки, чтобы смешиваться, разбавлять или иным образом взаимодействовать термически или механически с жидкостью для покрытия, содержащейся в камере покрытия.

Настоящее описание относится к системе для обработки оптического волокна, содержащей:

– одну или более камер покрытия для вмещения жидкости для покрытия, предназначенной для покрытия оптического волокна, причем камера покрытия содержит вход для волокна и выход для волокна,

– впуск для подачи потока или течения жидкости для покрытия в камеру покрытия, и

– выпуск для удаления жидкости для покрытия из камеры покрытия, причем впуск и выпуск отличаются от входа и выхода волокна, причем впуск предназначен для подачи потока или течения жидкости для покрытия в направлении, поперечном направлению вытяжки оптического волокна через камеру покрытия.

Другие признаки и преимущества будут изложены в подробном описании, следующем ниже, и отчасти станут очевидными специалистам в данной области из описания или выявятся при реализации на практике вариантов осуществления, раскрытых в письменном описании и формуле изобретении, а также на прилагаемых чертежей.

Следует понимать, что как предшествующее общее описание, так и следующее подробное описание являются только иллюстративными, их целью является дать общий обзор или основу для понимания природы и характера притязаний.

Прилагаемые чертежи включены в настоящее описание для обеспечения дополнительного понимания и составляют часть этого описания. Чертежи иллюстрируют выбранные аспекты настоящего изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципов и действия способов, продуктов и композиций, охватываемых настоящим описанием. Признаки, показанные на чертеже, иллюстрируют выбранные варианты осуществления настоящего изобретения и не обязательно изображены в масштабе.

Краткое описание чертежей

Хотя описание завершается формулой изобретения, конкретно указывающей и четко заявляющей предмет письменного раскрытия сущности изобретения, можно полагать, что описание станет более понятным из следующего письменного описания в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:

– фигура 1 показывает расчетный пограничный слой жидкости для покрытия на оптическом волокне,

– фигура 2 показывает обычную конструкцию калибровочной головки,

– фигура 3 показывает только коническую конструкцию калибровочной головки,

– фигура 4 показывает расчетный профиль температур вихря, образуемого калибровочной головкой обычной конструкции,

– фигура 5 показывает расчетный профиль температур вихря, образуемого калибровочной головкой, имеющей только коническую конструкцию,

– фигура 6 показывает поперечный поток жидкости для покрытия в камере покрытия, функционально связанной с калибровочной головкой, имеющей обычную конструкцию,

– фигура 7 показывает поперечный поток жидкости для покрытия в камере покрытия, функционально связанной с калибровочной головкой, имеющей только коническую конструкцию,

– фигура 8 показывает поперечное течение жидкости для покрытия через канал в находящейся под давлением камере покрытия, расположенный между направляющей головкой и калибровочной головкой,

– фигура 9 показывает установку для нанесения покрытия с находящимися под давлением камерами покрытия для нанесения первичного жидкого покрытия и вторичного жидкого покрытия на оптическое волокно,

– фигура 10 показывает установку для нанесения покрытия с находящимися под давлением камерами покрытия для нанесения первичного жидкого покрытия и вторичного жидкого покрытия на оптическое волокно.

Варианты осуществления, показанные на чертежах, носят иллюстративный характер и не предназначены для ограничения объема подробного описания или формулы изобретения. По возможности, одинаковые позиции будут использоваться на всех чертежах для обозначения одинаковых или аналогичных признаков.

Подробное описание

Настоящее раскрытие предоставлено как достаточные для воспроизведения идеи и станет более понятным при обращении к следующему описанию, чертежам, примерам и формулы изобретения. В этой связи, специалисты в соответствующей области должны понимать и принимать во внимание, что в различные описанные здесь аспекты вариантов осуществления можно внести множество изменений, получая, тем не менее, выгодные результаты. Кроме того, очевидно, что некоторых желаемых преимуществ вариантов осуществления настоящего изобретения можно достичь путем выбора некоторых признаков без использования других признаков. Соответственно, специалисты в данной области должны понимать, что возможны, а в некоторых условиях могут быть даже желательными многие модификации и адаптации, которые являются частью настоящего изобретения. Таким образом, следует понимать, что если явно не указано иное, настоящее изобретение не ограничено конкретно описанными композициями, изделиями, устройствами и способами. Следует также понимать, что используемая здесь терминология предназначается только для целей описания конкретных аспектов и не является ограничительной.

Настоящее описание относится к способам и процессам образования оптических волокон. В непрерывном процессе производства оптических волокон оптическое волокно вытягивается из нагретой заготовки в протяжной печь и проходит через ряд технологических стадий. Технологические стадии типично включают измерительные блоки (например, контроль диаметра волокна) для оценки качества и других характеристик оптоволокна, стадии нагрева, стадии охлаждения, стадию первичного покрытия, стадию вторичного покрытия, стадию нанесения красочного слой, одну или более стадий отверждения для отверждения жидких покрытий или жидкого красочного слоя, нанесенных на волокно, и стадию намотки на катушку или другую стадию намотки для приема и хранения оптического волокна с покрытием. Траектория, проходимая оптическим волокном при его движении от протяжной печи через одну или более технологических установок до стадии намотки, называется в настоящем документе технологическим маршрутом оптического волокна. Технологический маршрут может быть прямолинейным или может включать повороты.

Относительное положение одной технологической установки относительно другой технологической установки на технологическом маршруте описывается здесь как выше или ниже по потоку. Находящееся выше по потоку направление вдоль технологического маршрута означает направление к заготовке, а направление ниже по потоку на технологическом маршруте означает направление к стадии намотки. Положения или технологические установки, находящиеся выше по потоку от опорных положения или технологической установки, находятся на технологическом маршруте ближе к заготовке, чем опорные положение или технологическая установка. Технологическая установка, находящаяся в положении ближе к протяжной печи по технологическому маршруту, считается находящейся выше по потоку от технологической установки, находящейся в положении дальше от протяжной печи по технологическому маршруту. Протяжная печь находится выше по потоку от всех других технологических установок, а приемная катушка (или стадия намотки, или другая конечная установка) находится ниже по потоку от всех других технологических установок. Например, технологический маршрут оптического волокна в иллюстративном способе вытяжки проходит от протяжной печи до установка охлаждения, от установки охлаждения до установки нанесения покрытия, от установки нанесения покрытия до установки отверждения покрытия и от установки отверждения покрытия до приемной катушки. В контексте терминологии, используемой в настоящем документе, протяжная печь находится выше по потоку от установки охлаждения, которая находится выше по потоку от установки нанесения покрытия, которая находится выше по потоку от установки отверждения покрытия, которая находится выше по потоку от приемной катушки. Аналогично, приемная катушка находится ниже по потоку от установки отверждения покрытия, которая находится ниже по потоку от установки нанесения покрытия, которая находится ниже по потоку от установка охлаждении, которая находится ниже по потоку от протяжной печи.

Настоящее изобретение предлагает способ нанесения жидкого покрытия на оптическое волокно. Способ применяется для нанесения жидкости для покрытия на стекловолокно, жидкости для покрытия на другую жидкость для покрытия, или жидкости для покрытия на отвержденное покрытие. Способ включает направление оптического волокна вдоль технологического маршрута, который включает проведение оптического волокна через установку нанесения покрытия. Установка нанесения покрытия содержит направляющую головку, находящуюся под давлением камеру покрытия и калибровочную головку. Находящаяся под давлением камера покрытия содержит жидкость для покрытия, используемую для покрытия оптического волокна. Направляющая головка находится выше по потоку от находящейся под давлением камеры покрытия, которая находится выше по потоку от калибровочной головки. Оптическое волокно проходит через направляющую головку в находящуюся под давлением камеру покрытия, через находящуюся под давлением камеру покрытия к калибровочной головке и через калибровочную головку к находящимся ниже по потоку установкам процесса вытяжки волокна.

Способ по изобретению делает возможными высокие скорости процессов вытяжки в производстве оптических волокон. В настоящее время скорость вытяжки лимитируется двумя проблемами: (1) сложность смачивания оптического волокна жидкостью для покрытия, когда оно выходит из направляющей головки и входит в камеру покрытия; и (2) усиленная выраженность эффектов, связанных с вихревыми движениями, образующимися в камере покрытия вблизи калибровочной головки, когда оптическое волокно выходит из камеры покрытия. Способ по изобретению решает обе эти проблемы и позволяет повышенную скорость вытяжки при минимизации дефектов покрытия. Скорости вытяжки, допустимые способом по изобретению, составляют по меньшей мере 30 м/с, или по меньшей мере 40 м/с, или по меньшей мере 50 м/с, или по меньшей мере 60 м/с, или по меньшей мере 70 м/с, или лежат в интервале 30–90 м/с, или в интервале 40–80 м/с.

Когда волокно выходит из направляющей головки и входит в камеру покрытия, оно контактирует с жидкостью для покрытия. При смачивании волокна на волокне вблизи выхода из направляющей головки образуется мениск жидкости для покрытия. Жидкость для покрытия увлекается волокном при его движении по технологическому маршруту к калибровочной головке. Волокно выходит из калибровочной головки с приставшим к нему слоем жидкости для покрытия и направляется вдоль технологического маршрута на технологическую установку, находящуюся ниже по потоку (например, другая установка для нанесения покрытия или установка отверждения). Толщина слоя жидкости для покрытия, нанесенной на волокно, определяется геометрией калибровочной головки, вязкостью жидкости для покрытия, температурой волокна и скоростью вытяжки. Диаметр выхода калибровочной головки является особенно важным для установления толщины жидкого покрытия, нанесенного на волокно.

Успешность покрытия и однородность толщины покрытия требует эффективного смачивания волокна жидкостью для покрытия, когда волокно входит в камеру покрытия. Среда, окружающая волокно, когда оно проходит через направляющую головку, является газовой (например, воздух, CO₂, He). Из–за движения волокна через окружающий газ на поверхности волокна, когда оно проходит через направляющую головку, образуется пограничный слой газа. Этот пограничный газовый слой остается на волокне, когда оно выходит из направляющей головки и входит в камеру покрытия.

Смачивание относится к процессу вытеснения пограничного газового слоя жидкостью для покрытия, когда волокно проходит через жидкость для покрытия и контактирует с ней. Когда волокно должным образом смочено жидкостью для покрытия, на границе раздела между поверхностью волокна и жидкостью для покрытия вблизи выхода направляющей головки образуется мениск жидкости для покрытия, и когда оптическое волокно проводится к выходу калибровочной головки, на волокне образуется пограничный слой жидкости для покрытия, начинающийся от вершины мениска.

Если жидкость для покрытия не способна смачивать волокно, на нем остается пограничный газовый слой. Это приводит к увлечению газа в камеру покрытия и введения газа в жидкость для покрытия. Присутствие газа в жидкости для покрытия приводит к образованию пузырей в жидкости для покрытия и к включению пузырей в жидкое покрытие, наносимое на волокно. Пузыри дестабилизируют мениск и ведут к неоднородному покрытию поверхности волокна жидкостью для покрытия. Пузыри, захваченные в жидкости для покрытия, приставшей к волокну, остаются в покрытии, когда жидкость для покрытия отверждается ниже по потоку от калибровочной головки. Пузыри в отвержденном покрытии представляют собой дефекты, которые ухудшают характеристики волокна и облегчают отслаивание отвержденного покрытия. Присутствие пузырей в камере покрытия затрудняет также центрирование и стабилизацию положения волокна при его прохождении через установку нанесения покрытия, что дополнительно способствует неоднородности толщины покрытия.

С повышением скорости вытяжки увеличивается сила, необходимая для вытеснения пограничного газового слоя. В способе согласно настоящему изобретению усилие, достаточное для вытеснения пограничного слоя газа, чтобы позволить смачивание волокна при высоких скоростях вытяжки, достигается с помощью находящейся под давлением камеры. При повышении давления жидкости для покрытия в камере покрытия для нанесения жидкости для покрытия на волокно доступны более высокие силы, и соответствующее смачивание волокна поддерживается при скоростях вытяжки, описываемых в настоящем документе. Повышение давления в камере покрытия можно осуществить, если оснастить камеру покрытия преобразователем давления и использовать преобразователь давления для регулирования давления в камере покрытия. В одном варианте осуществления поток жидкости для покрытия, доставляемой в камеру покрытия, подается из источника, находящегося под давлением. При повышении давления в камере покрытия возрастает давление жидкости для покрытия в камере покрытия, и становится возможным преодолеть давление, связанное с газофазным пограничным слоем, чтобы обеспечить смачивание при повышенных скоростях вытяжки.

Под находящейся под давлением камерой в настоящем документе имеется в виду камера покрытия, имеющая избыточное давление больше 0. В различных вариантах осуществления избыточное давление в находящейся под давлением камера составляет по меньшей мере 0,10 psig (0,007 бар), или по меньшей мере 0,5 psig (0,0345 бар), или по меньшей мере 1,0 psig (0,07 бар), или по меньшей мере 5,0 psig (0,345 бар), или по меньшей мере 10 psig (0,69 бар), или по меньшей мере 25 psig (1,72 бар), или по меньшей мере 50 psig (3,45 бар), или по меньшей мере 100 psig (6,89 бар), или по меньшей мере 200 psig (13,8 бар), или лежит в в интервале 0,10–300 psig (0,007–20,7 бар), или в интервале 0,25–275 psig (0,017–19 бар), или в интервале 0,50–250 psig (0,0345–17,2 бар), или в интервале 1,0–225 psig (0,069–15,5 бар), или в интервале 5,0–200 psig (0,345–13,8 бар), или в интервале 10–175 psig (0,69–12,1 бар), или в интервале 25–150 psig (1,72–10,3 бар), или в интервале 50–100 psig (3,45–6,89 бар), где psig означает избыточное давление в единицах psi (фунты на квадратный дюйм).

Повышенное давление жидкости для покрытия в находящейся под давлением камере ведет к более высокому давлению мениска. Соответственно, более высокие скорости вытяжки достигаются благодаря стабилизации мениска жидкости для покрытия, имеющего высокое давление. Избыточное давление мениска жидкости для покрытия, обеспечиваемое способом по настоящему изобретению, больше 0, или составляет по меньшей мере 0,10 psig (0,007 бар), или по меньшей мере 0,50 psig (0,0345 бар), или по меньшей мере 1,0 psig (0,07 бар), или по меньшей мере 5,0 psig (0,345 бар), или по меньшей мере 10 psig (0,69 бар), или по меньшей мере 25 psig (1,72 бар), или по меньшей мере 50 psig (3,44 бар), или по меньшей мере 100 psig (6,89 бар), или по меньшей мере 200 psig (13,8 бар), или лежит в интервале 0,1–500 psig (0,007–34,5 бар), или в интервале 1,0–400 psig (0,07–27,6 бар), или в интервале 5,0–300 psig (0,345–20,7 бар), или в интервале 10–200 psig (0,69–13,8 бар).

Измерения для определения повышения давления в мениске осложняются эффектами, имеющими место вблизи калибровочной головки, когда оптическое волокно выходит из камеры покрытия. Как отмечалось выше, когда смоченное волокно движется от направляющей головки в калибровочную головку, на волокне образуется мениск жидкости для покрытия, и на конце мениска создается пограничный слой жидкости для покрытия. Пограничный слой продвигается с волокном по мере его прохождения через жидкость для покрытия. Фигура 1 показывает рассчитанный методом конечных элементов пограничный слой жидкости для покрытия на оптическом волокне, когда оно проходит через камеру покрытия. Оптическое волокно 10 входит в камеру покрытия 20 через выход 30 направляющей головки, проходит через камеру покрытия 20 до калибровочной головки 40 и выходит через выход 50 калибровочной головки. Камера покрытия 20 содержит жидкость для покрытия, и оптическое волокно 10 смачивается жидкостью для покрытия, когда оно входит в камеру покрытия 20 через выход 30 направляющей головки. При расчетах принималось, что смачивание оптического волокна 10 подразумевает полное вытеснение пограничного газового слоя, связанного с оптическим волокном 10, в направляющей головке жидкостью для покрытия, и смачивание происходит без образования пузырей в камере покрытия 20.

Когда оптическое волокно 10 проходит через камеру покрытия 20, образуется пограничный слой 60 жидкости для покрытия. Толщина пограничного слоя 60 увеличивается по мере движения оптического волокна 10 к калибровочной головке 40. В приближении первого порядка толщина пограничного слоя пропорциональна (νX/V_f), где ν означает кинематическую вязкость жидкости для покрытия, X есть расстояние вдоль траектории волокна положения в пограничном слое, отсчитываемое от точки начала пограничного слоя у вершины мениска вблизи выхода направляющей головки, и V_f есть скорость вытяжки волокна.

Калибровочная головка 40 содержит коническую поверхность 70, которая сужает пространство, доступное для жидкости для покрытия. При сужении часть 80 жидкости для покрытия из пограничного слоя 60 выталкивается от калибровочной головки 40 обратно в камеру покрытия 20. Вытолкнутая жидкость для покрытия образует вихри в камере покрытия 20 рядом с калибровочной головкой 40. Вихрь представляет собой петлеобразный локализованный профиль жидкости для покрытия с почти замкнутыми линиями тока. Так как жидкость для покрытия рециркулирует в вихре в процессе вытяжки, напряжения сдвига, связанные с течением, ведут к повышению температуры жидкости для покрытия в вихре.

Форма вихря и распределение температур в вихре зависят от конструкции калибровочной головки. Размер и интенсивность вихрей зависят, например, от степени сужения пространства, доступного для жидкости для покрытия. Для более тонких покрытий волокна требуются более узкие калибровочные головки, и происходит большее сужение. Большее сужение ведет к выталкиванию большего количества жидкости для покрытия из пограничного слоя, когда волокно входит в сужающуюся секцию калибровочной головки, и к образованию более выраженного вихревого движения.

Форма калибровочной головки также влияет на положение, форму и распределение температуры в вихре. Фигура 2 показывает традиционную конструкцию калибровочной головки. Традиционная конструкция содержит колоколообразную секцию, сужающуюся секцию и поясочную секцию. Фигура 3 показывает только коническую конструкцию калибровочной головки. В только конической конструкции отсутствует колоколообразная секция, она включает коническую секцию и поясочную секцию. Дополнительную информацию о только конической конструкции можно найти в опубликованной заявке на патент США US2015/0147467A1, описание которой включено в настоящий документ ссылкой.

На фигуре 4 показаны расчетные форма и профиль температуры вихря, образованного рядом с калибровочной головкой, имеющей обычную конструкцию, показанную на фигуре 2. Оптическое волокно 110 входит в секцию 120 камеры покрытия через выход 130 направляющей головки и проходит через выход 150 обычной калибровочной головки 140. Скорость вытяжки оптического волокна 110 равна 50 м/с. Вокруг оптического волокна 110 образуется вихрь, имеющий наружную границу 160. Затемнение в вихре указывает профиль температуры, который развивается в вихре в стационарном состоянии. Более темный оттенок соответствует более высокой температуре жидкости для покрытия, находящейся в вихре. Температурная шкала, показанная слева, указывает температуры в единицах °C. Температура жидкости для покрытия выше всего вблизи оптического волокна 110 и снижается при удалении от оптического волокна 110. Вихрь окружен жидкостью для покрытия. Граница 160 вихря соответствует положению, в котором имеет место выравнивание температуры жидкости для покрытия в вихре и температуры окружающей жидкости для покрытия. Для расчета была взята температура жидкости для покрытия, окружающей вихрь, равная 60°C. Из фиг. 4 следует, что вихрь, образуемый обычной головкой, является вытянутым вдоль технологического маршрута волокна, и что пространственная протяженность вихря ограничена областью вблизи волокна. Фиг. 4 указывает также, что наивысшие температуры в вихре примерно на 100°C выше, чем температура жидкости для покрытия на удалении от вихря.

На фигуре 5 показаны расчетные форма и профиль температуры вихря, образованного вблизи калибровочной головки, имеющей только коническую конструкцию, показанную на фигуре 3. Оптическое волокно 210 входит в секцию 220 камеры покрытия через выход 230 направляющей головки и проходит через выход 250 только конической калибровочной головки 240. Вокруг оптического волокна 210 образуется вихрь, имеющий наружную границу 260. Затемнение в вихре указывает профиль температуры, который развивается в вихре в стационарном состоянии. Температурная шкала, показанная слева, указывает температуры в единицах °C. Более темный оттенок соответствует более высокой температуре жидкости для покрытия, находящейся в вихре. Температура жидкости для покрытия обычно выше около оптического волокна 210 и снижается при удалении от оптического волокна 210 вплоть до выравнивания с температурой окружающей жидкости для покрытия, происходящего на внешней границе 260 вихря. Для расчетов температура жидкости для покрытия, окружающей вихрь, была принята равной 60°C. Из фиг. 5 следует, что вихрь, образованный в случае только конической головки, является вытянутым в направлении, поперечном технологическому маршруту волокна. По сравнению с обычной головкой, вихрь, образующийся в только конической головке, менее сильно ограничен пространством вблизи волокна. Вихрь распространяется на значительные расстояния в боковых направлениях от технологического маршрута. Фиг. 5 указывает также, что наивысшие температуры в вихре примерно на 80°C выше, чем температура жидкости для покрытия на удалении от вихря. Степень нагрева жидкости для покрытия в вихре меньше для только конической калибровочной головки, чем для обычной калибровочной головки, показанной на фигуре 4.

Нагрев жидкости для покрытия, который происходит в вихре, вреден для стабильности мениска и ведет к затоплению направляющей головки. Затопление является технологическим сбоем, когда жидкость для покрытия вынуждена течь через выход направляющей головки в направляющую головку под действием давления жидкости для покрытия в камере покрытия. Затопление обычно ведет к разрыву волокна, что требует остановки процесса. Присутствие вихрей повышает вероятность затопления, так как жидкость для покрытия нагревается в вихре, ее вязкость снижается. Степень нагрева и снижения вязкости становится более выраженной при повышении скорости вытяжки, поскольку более высокая скорость вытяжки повышает скорость циркуляционного течения в вихре, что ведет к большим эффектам сдвига и большему нагреву из–за вязкой диссипации. Для скоростей вытяжки, типичных в современных производственных процессах, повышение температуры, связанное с вихревым движением (~70°C и выше), является достаточным, чтобы снизить вязкость жидкости для покрытия на порядок величины или больше. При повышении скорости вытяжки выше принятых в настоящее время значений, нагрев и термические эффекты, связанные с вихрями, становятся более выраженными.

Нагревание и уменьшение вязкости жидкости для покрытия повышает вероятность затопления, так как это (1) делает жидкость для покрытия более плавучей, чем окружающая жидкость для покрытия, и (2) уменьшает давление, необходимое для создания обратного потока жидкости для покрытия в направляющую головку. Как результат, если более теплая, менее вязкая жидкость для покрытия выходит из вихря и входит в окружающую жидкость для покрытия, она стремится течь вверх по течению в камере покрытия к направляющей головке. Если более теплая, менее вязкая жидкость для покрытия достигает мениска, она дестабилизирует мениск и приводит к снижению смачиваемости волокна. При уменьшении смачиваемости волокна тяговое усилие, связанное с жидким пограничным слоем, необходимое для сопротивления обратному потоку жидкости для покрытия в направляющую головку, теряется, и давление, необходимое, чтобы заставить жидкость для покрытия двигаться через выход направляющей головки в направляющую головку, уменьшается. Соответственно, происходит затопление.

Пузыри в жидкости для покрытия также способствуют затоплению. Наличие пузырей ведет к случайному хаотическому движению жидкости для покрытия внутри и вокруг вихря. Случайное хаотическое движение облегчает уход более теплой вязкой жидкости для покрытия из вихря и облегчает миграцию более теплой вязкой жидкости для покрытия к мениску.

Чтобы поддерживать стабильный мениск и бесперебойное непрерывное смачивание волокна, необходимо ограничить эффекты вихрей на процесс покрытия. Способ по настоящему изобретению ослабляет негативные эффекты вихрей благодаря подаче поперечного потока жидкости для покрытия в пространство между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки. Поперечный поток означает поток жидкости для покрытия в направлении, поперечном технологическому маршруту волокна при его прохождении через камеру покрытия. Поперечное направление относится к любому направлению, которое не является параллельным технологическому маршруту волокна. Поперечный поток жидкости для покрытия смешивается или взаимодействует с жидкостью для покрытия в вихре. В одном варианте осуществления поперечный поток жидкости для покрытия входит в вихрь, смешивается с жидкостью для покрытия в вихре, течет через вихрь, покидает вихрь и удаляет или иным образом вытесняет часть жидкости для покрытия из вихря. В другом варианте осуществления поперечный поток жидкости для покрытия направлен вокруг вихрь без вхождения в вихрь. В одном варианте осуществления создание поперечного потока включает добавление жидкости для покрытия из внешнего источника в имеющуюся жидкость для покрытия в камере покрытия и удаление жидкости для покрытия из камеры покрытия. Удаленная жидкость для покрытия является жидкостью для покрытия, изначально присутствующей в камере покрытия, жидкостью для покрытия, добавленной в камеру покрытия, или их комбинацией. В одном варианте осуществления поперечный поток жидкости для покрытия подается в находящуюся под давлением камеру.

Поперечный поток жидкости для покрытия ослабляет эффект вихря в нескольких отношениях. Во–первых, температуру жидкости для покрытия в поперечном потоке в его точке входа в камеру покрытия можно контролировать и поддерживать на уровне ниже максимальной, средней или минимальной температуры жидкости для покрытия, находящейся в вихре. Когда более холодная жидкость для покрытия из поперечного потока взаимодействует с более теплой жидкостью для покрытия из вихря, вихрь охлаждается. По мере охлаждения вихря жидкость для покрытия в вихре становится менее плавучей и более вязкой. Это снижает вероятность ухода жидкости для покрытия из вихря. В той мере, в какой жидкость для покрытия уходит из вихря, сниженная плавучесть, более низкая температура и более высокая вязкость снижают вероятность, что жидкость для покрытия из вихря достигнет мениска. Если же жидкость для покрытия из вихря все же достигает мениска, более низкая температура и более высокая вязкость означают, что необходимо более высокое давление, чтобы заставить ее попасть в направляющую головку. Соответственно снижается вероятность затопления. За счет поддержания непрерывного поперечного потока жидкости для покрытия и непрерывного удаления жидкости для покрытия можно управлять температурой жидкости для покрытия в вихре.

Во–вторых, охлаждение жидкости для покрытия, обеспечиваемое поперечным потоком, снижает также градиенты температуры в вихре и разницу между средней температурой вихря и окружающей жидкости для покрытия. Лучшее выравнивание температуры приводит к более однородной жидкости для покрытия с более стабильными и единообразными свойствами (например, структура вихревого течения, плотность, вязкость). Лучшая гомогенность улучшает однородность и концентричность покрытия.

В–третьих, вытеснение и удаление жидкости для покрытия из камеры покрытия, будь то в вихре или вокруг вихря, снижает концентрацию пузырей в камере покрытия. Жидкость для покрытия в поперечном потоке не подвергалась действию газов, увлеченных в камере покрытия, и входит в камеру покрытия по существу без пузырей. Таким образом, поперечный поток жидкости для покрытия снижает концентрацию пузырей в камере покрытия. Удаление из камеры покрытия жидкости для покрытия, содержащей пузыри, ведет к снижению концентрации пузырей. Пониженная концентрация пузырей уменьшает вероятность снижения смачиваемости и затопления. Пониженная концентрация пузырей устраняет также случайные, хаотические движения в вихре, что приводит к лучшей концентричности за счет более единообразного стабилизированного режима течения в вихре и сниженной тенденции жидкости для покрытия выходить из вихря.

В–четвертых, подпитка жидкости для покрытия в камере покрытия снижает концентрацию растворенных газов в жидкости для покрытия. Как отмечалось выше, газ может войти в камеру покрытия в результате увлечения волокном, выходящим из направляющей головки. Увлечение может привести к снижению смачиваемости, и поэтому нежелательно. Однако газ может попасть в камеру покрытия, даже если волокно надлежащим образом смочено. Смачивание волокна приводит к образованию мениска жидкости для покрытия на волокне, когда волокно входит в жидкость для покрытия. При образовании мениска пограничный слой газа на волокне вытесняется. Однако мениск подвергается воздействию газа из вытесненного пограничного слоя. Обычные технологические газы, присутствующие в направляющей головке (например, воздух, CO₂, He), растворимы в жидкостях для покрытия, типично использующихся для покрытия волокон. При продолжении процесса вытяжки концентрация газа, растворенного в жидкости для покрытия, повышается и, наконец, достигает уровня насыщения.

Когда жидкость для покрытия насыщается газом, возникает два негативных эффекта. Во–первых, растворение газа в жидкости для покрытия является одним из этапов, связанных с процессом смачивания. Скорость смачивания связана с возможностью проникновения газа из пограничного газового слоя на волокне в жидкость для покрытия (смотри, например, Jacqmin, D.; Journal of Fluid Mechanics, 455, 347–358 (2002)). Газопроницаемость пропорциональна растворимости и скорости диффузии газа в жидкости для покрытия. Если жидкость для покрытия насыщена газом, газ больше не способен растворяться в жидкости для покрытия, и газ из пограничного газового слоя на волокне не может войти в жидкость для покрытия. В результате может снизиться смачиваемость. Во–вторых, неспособность газа растворяться в жидкости для покрытия повышает вероятность образования пузырей в жидкости для покрытия. Растворение газа в жидкости для покрытия устраняет газ, который в ином случае мог бы образовать пузыри в жидкости для покрытия. Благодаря растворению предотвращается образование пузырей. Однако, если жидкость для покрытия насыщена газом, дальнейшее растворение невозможно, и введение газа в форме пузырей в жидкость для покрытия становится превалирующим. Подпитка насыщенной жидкости для покрытия свежей жидкостью для покрытия облегчает смачивание и подавляет образование пузырей, не допуская насыщения и поддерживая надлежащее растворение газа в жидкости для покрытия.

В–пятых, снижение температуры жидкости для покрытия в камере покрытия повышает растворимость всех технологических газов в жидкости для покрытия. Более высокая растворимость ведет к большему растворению газов в жидкости для покрытия и большему времени, необходимому для насыщения. Это обеспечивает большее рабочее время, прежде чем возникнут проблемы, связанные с потерей способности смачиваться и с захватом пузырей, обусловленным насыщением жидкости для покрытия.

Создание поперечного потока жидкости для покрытия включает направление потока жидкости для покрытия в пространство между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки. Это пространство ограничивает канал, через который течет жидкость для покрытия в поперечном направлении. Технологический маршрут совпадает с оптическим волокном и простирается от выхода направляющей головки к входу калибровочной головки. Поперечный поток течет поперек, через и/или вокруг технологического маршрута, чтобы смешиваться, разбавлять, удалять или иным образом взаимодействовать (термически или механически) с жидкостью для покрытия, присутствующей в камере покрытия. Скорость поперечного потока подбирают так, чтобы противодействовать негативным эффектам вихрей. При повышении скорости вытяжки предпочтительны более высокие скорости поперечного потока. В различных вариантах осуществления скорость поперечного потока составляет более 0,1 см³/с, или более 0,2 см³/с, или более 0,3 см³/с, или более 0,4 см³/с, или более 0,5 см³/с, или более 0,75 см³/с, или более 1,0 см³/с, более 2,5 см³/с, или более 5,0 см³/с, или лежит в интервале 0,1–20 см³/с, или в интервале 0,1–10 см³/с, или в интервале 0,1–5,0 см³/с, или в интервале 0,2–20 см³/с, или в интервале 0,2–10 см³/с, или в интервале 0,2–5,0 см³/с, или в интервале 0,5–20 см³/с, или в интервале 0,5–10 см³/с, или в интервале 0,5–5,0 см³/с.

На фигуре 6 изображена модификация конфигурации, показанной на фигуре 4, которая включает поперечный поток жидкости для покрытия в канале между выходом 130 направляющей головки и калибровочной головкой 140. Поперечный поток включает введение 170 жидкости для покрытия и удаление 180 жидкости для покрытия из вихря и/или камеры покрытия. Аналогично, на фигуре 7 изображена модификация конфигурации, показанной на фигуре 5, которая включает поперечный поток жидкости для покрытия в канале между выходом 230 направляющей головки и калибровочной головкой 240. Поперечный поток включает введение 270 жидкости для покрытия и удаление 280 жидкости для покрытия из вихря и/или камеры покрытия. В одном варианте осуществления скорость поперечного потока соответствует скорости введения жидкости для покрытия через впуск в камеру покрытия. В другом варианте осуществления скорость поперечного потока соответствует скорости удаления жидкости для покрытия из камеры покрытия. В следующем варианте осуществления скорость поперечного потока измеряют, помещая датчик или расходомер внутри камеры покрытия вблизи вихря.

В различных вариантах осуществления скорость введения жидкости для покрытия, использующейся для создания поперечного потока, составляет более 0,1 см³/с, или более 0,2 см³/с, или более 0,3 см³/с, или более 0,4 см³/с, или более 0,5 см³/с, или более 0,75 см³/с, или более 1,0 см³/с, более 2,5 см³/с, или более 5,0 см³/с, или лежит в интервале 0,1–20 см³/с, или в интервале 0,1–10 см³/с, или в интервале 0,1–5,0 см³/с, или в интервале 0,2–20 см³/с, или в интервале 0,2–10 см³/с, или в интервале 0,2–5,0 см³/с, или в интервале 0,5–20 см³/с, или в интервале 0,5–10 см³/с, или в интервале 0,5–5,0 см³/с.

В различных вариантах осуществления скорость удаления жидкости для покрытия из камеры покрытия составляет более 0,1 см³/с, или более 0,2 см³/с, или более 0.3 см³/с, или более 0.4 см³/с, или более 0,5 см³/с, или более 0.75 см³/с, или более 1,0 см³/с, более 2,5 см³/с, или более 5,0 см³/с, или лежит в интервале 0,1–20 см³/с, или в интервале 0,1–10 см³/с, или в интервале 0,1–5,0 см³/с, или в интервале 0,2–20 см³/с, или в интервале 0,2–10 см³/с, или в интервале 0,2–5,0 см³/с, или в интервале 0,5–20 см³/с, или в интервале 0,5–10 см³/с, или в интервале 0,5–5,0 см³/с.

Чтобы устроить поперечное течение жидкости для покрытия, в одном варианте осуществления камера покрытия адаптирована так, чтобы иметь впуск для подачи поперечного потока жидкости для покрытия и выпуск для удаления поперечного потока жидкости для покрытия. Впуск и выпуск отличаются от точек входа и выхода волокна в/из камеры покрытия. На фигуре 8 показан вариант осуществления камеры покрытия, которая содержит впуск для подачи жидкости для покрытия в камеру покрытия из внешнего источника и выпуск для удаления жидкости для покрытия из камеры покрытия. Поток жидкости для покрытия изображен серыми стрелками на фигуре 8. Жидкость для покрытия течет от впуска в камеру покрытия в поперечном направлении в канале между направляющей головкой и калибровочной головкой мимо оптического волокна. Жидкость для покрытия в поперечном потоке покидает канал и удаляется из камеры покрытия через выпуск. Впуск для подачи жидкости для покрытия из внешнего источника отличается от входа оптического волокна в камеру покрытия (выход направляющей головки). Выпуск для удаления жидкости для покрытия из камеры покрытия, отличается от точек входа и выхода оптического волокна из калибровочной головки. В стационарном состоянии количество жидкости для покрытия, удаляемой через выпуск, приблизительно равно количеству жидкости для покрытия, подаваемой через впуск. Точного баланса между количеством жидкости для покрытия у впуска и выпуска не имеется из–за удаления жидкости для покрытия в форме тонкого слоя на оптическом волокне у калибровочной головки и, если имеется, утечки жидкости для покрытия в направляющую головку.

В вариантах осуществления с фиг. 4 и 5 вихрь занимает значительную часть расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия.

Следовательно, как показано на фигуре 8, чтобы облегчить смягчение вихревых эффектов на смачивание волокна, предпочтительно, чтобы жидкость для покрытия в поперечном потоке взаимодействовала со значительной частью вихря. На фиг. 8 вход для волокна в камеру покрытия соответствует выходу направляющей головки, а выход для волокна из камеры покрытия соответствует входу калибровочной головки. В одном варианте осуществления взаимодействие поперечного потока с вихрем определяется перекрыванием поперечного сечения поперечного потока вихрем. Поперечный поток характеризуется поперечным сечением в плоскости, нормальной направлению поперечного потока. Поперечное сечение представляет собой двумерную область, задаваемую периметром, имеющим форму и размер. На форму и размер периметра влияют различные факторы, в том числе форма и размер впуска, через который поперечный поток подается в камеру покрытия, и размеры канала между направляющей головкой и калибровочной головкой, через который течет поперечный поток. В различных вариантах осуществления форма периметра является круглой, эллиптической, квадратной, прямоугольной или неправильной. Размер периметра характеризуется размером поперечного сечения. Размер поперечного сечения ответствует самому длинному отрезку прямой, соединяющей две точки периметра поперечного сечения. Например, когда форма периметра является круглой, размер поперечного сечения представляет собой диаметр. При квадратной или прямоугольной форме периметра за размер поперечного сечения принимается длина диагонали. При эллиптической форме периметра за размер поперечного сечения принимается длина большой оси эллипса.

Для усиления взаимодействия поперечного потока жидкости для покрытия с вихрем размер поперечного сечения поперечного потока жидкости для покрытия составляет более 30% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки, или более 40% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки, или более 50% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки, или более 70% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки, или более 90% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки, или лежит в интервале 30%–100% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки, или в интервале 50%–100% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки, или в интервале 70%–100% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки, или в интервале 30%–90% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки.

В других вариантах осуществления размер поперечного сечения поперечного потока жидкости для покрытия составляет более 30% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия, или более 40% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия, или более 50% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия, или более 70% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия, или более 90% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия, или лежит в интервале 30%–100% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия, или в интервале 50%–100% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия, или в интервале 70%–100% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия, или в интервале 30%–90% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия.

В одном варианте осуществления размер поперечного сечения поперечного потока жидкости для покрытия контролируется размерами впуска, через который поперечный поток жидкости для покрытия подается в камеру покрытия. Впуск содержит отверстие на границе с камерой покрытия, через которое подается поперечный поток жидкости для покрытия. Впуск имеет площадь поперечного сечения, определяемую размером и формой отверстия и характеризуемую размером поперечного сечения. Размер поперечного сечения впуска соответствует самому длинному отрезку прямой, соединяющей две точки на периметре отверстия.

В различных вариантах осуществления размер поперечного сечения впуска составляет более 30% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия, или более 40% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия, или более 50% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия, или более 70% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия, или более 90% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия, или лежит в интервале 30%–100% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия, или в интервале 50%–100% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия, или в интервале 70%–100% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия, или в интервале 30%–90% расстояния между входом для волокна в камеру покрытия и выходом для волокна из камеры покрытия.

В разных вариантах осуществления размер поперечного сечения впуска составляет более 30% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки, или более 40% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки, или более 50% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки, или более 70% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки, или более 90% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки, или лежит в интервале 30%–100% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки, или в интервале 50%–100% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки, или в интервале 70%–100% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки, или в интервале 30%–90% расстояния между выходом направляющей головки и входом калибровочной головки.

Температура и/или скорость течения жидкости для покрытия, подаваемой на впуск, можно контролировать для управления термической средой, окружающей жидкость для покрытия, в камере покрытия или в вихре. Температура жидкости для покрытия, подаваемой на впуск, меньше максимальной температуры жидкости для покрытия в вихре, или меньше средней температуры жидкости для покрытия в вихре, или меньше минимальной температуры жидкости для покрытия в вихре, или меньше средней температуры находящейся снаружи вихря жидкости для покрытия в камере покрытия.

Управление термической средой, окружающей жидкость для покрытия, включает минимизацию разницы температуры жидкости для покрытия в вихре. В результате введения поперечного течения жидкости для покрытия в канале между направляющей головкой и калибровочной головкой разность между максимальной температурой жидкости для покрытия в вихре и минимальной температурой жидкости для покрытия в вихре составляет менее 80°C, или менее 60°C, или менее 50°C, или менее 40°C, или менее 30°C.

В разных вариантах осуществления температура жидкости для покрытия, подаваемой на впуск камеры покрытия, меньше средней температуры жидкости для покрытия в вихре по меньшей мере на 5°C, по меньшей мере на 10°C, или по меньшей мере на 20°C, или по меньшей мере на 30°C, или на величину, составляющую 5°C–40°C или 10°C–30°C.

Управление термической средой, окружающей жидкость для покрытия, включает минимизацию разницы температур жидкости для покрытия в вихре и жидкости для покрытия, окружающей вихрь. Благодаря введению поперечного течения жидкости для покрытия в канале между направляющей головкой и калибровочной головкой разница между максимальной температурой жидкости для покрытия в вихре и температурой жидкости для покрытия, окружающей вихрь, составляет менее 80°C, или менее 60°C, или менее 50°C, или менее 40°C, или менее 30°C.

Блок покрытия, характеризующийся поперечным потоком жидкости для покрытия в соответствии с настоящим изобретением, используется при нанесении одного или более покрытий на оптическое волокно. Типичное оптическое волокно содержит низкомодульное первичное покрытие на стекловолокне и высокомодульное вторичное покрытие на первичном покрытии. Часто на вторичном покрытии создают также красочный слой. Преимущества, связанные с поперечным потоком жидкости для покрытия, распространяются на любое покрытие, образованное на оптическом волокне. При нанесении на волокно нескольких покрытий жидкую композицию для первичного покрытия наносят на волокно в точке, находящейся вдоль технологического маршрута выше по потоку от точки, в которой на волокно наносят жидкую композицию для вторичного покрытия. В одном варианте осуществления жидкую композицию для первичного покрытия отверждают перед нанесением жидкой композиции для вторичного покрытия (способ мокрый–по–сухому). В другом варианте осуществления жидкую композицию для первичного покрытия не отверждают перед нанесением жидкой композиции для вторичного покрытия (способ мокрый–по–мокрому). Если применяется жидкая композиция для красочного слоя, ее наносят в позиции, находящейся вдоль технологического маршрута ниже по потоку от точки нанесения жидкой композиции для вторичного покрытия. В одном варианте осуществления жидкую композицию для вторичного покрытия отверждают перед нанесением жидкой композиции для красочного слоя (способ мокрый–по–сухому). В другом варианте осуществления жидкую композицию для вторичного покрытия не отверждают до нанесения жидкой композиции для красочного слоя (способ мокрый–по–мокрому).

На фигуре 9 показан вариант осуществления, в котором жидкости для первичного и вторичного покрытия наносят на оптическое волокно способом мокрый–по–мокрому. Установка 300 для нанесения покрытия используется для нанесения жидкой композиции для первичного покрытия на оптическое волокно 305. Оптическое волокно 305 вытягивается в указанном направлении при заданной скорости вытяжки. Оптическое волокно 305 тянется через направляющую головку 310 в камеру покрытия 315, тянется через камеру покрытия 315 в калибровочную головку 320 и тянется через калибровочную головку 320 на находящуюся ниже по потоку установку 326 для нанесения покрытия. Жидкость для первичного покрытия наносится на оптическое волокно 305 в камере покрытия 315. Жидкость для первичного покрытия подается в камеру покрытия 315 через впуск 330 и выводится из камеры покрытия 315 через выпуск 335. Жидкость для первичного покрытия течет в камере покрытия 315 в поперечных направлениях 340 и 345. Оптическое волокно 305 входит в камеру покрытия 325 через направляющую головку 350, тянется через направляющую головку 350 к камере покрытия 355, тянется через камеру покрытия 355 к калибровочной головке 360 и тянется через калибровочную головку 360 к находящимся ниже по потоку технологическим установкам (не показаны). Жидкость для вторичного покрытия наносится на оптическое волокно 305 в камере покрытия 355. Жидкость для вторичного покрытия подается в камеру покрытия 355 через впуск 365 и выводится из камеры покрытия 365 через выпуск 370. Жидкость для вторичного покрытия течет в поперечных направлениях 375 и 380 в камере покрытия 355. Хотя поперечное течение жидкости для покрытия показано в камерах покрытия 315 и 355 как происходящее в одном и том же или близких поперечных направления, понятно, что поперечное течение жидкости для покрытия в камерах покрытия 315 и 355 может происходить в разных направлениях.

На фигуре 10 показан другой вариант осуществления, в котором жидкости для первичного и вторичного покрытия наносятся на оптическое волокно способом мокрый–по–мокрому. Установка 400 для нанесения покрытия используется для нанесения жидких композиций для первичного и вторичного покрытия на оптическое волокно 405. Оптическое волокно 405 вытягивается в указанном направлении при заданной скорости вытяжки. Оптическое волокно 405 тянется через направляющую головку 410 в камеру покрытия 415, тянется через камеру покрытия 415 к гибридной головке 420, тянется через гибридную головку 420 к камере покрытия 425, тянется через камеру покрытия 425 к калибровочной головке 430 и тянется через калибровочную головку 430 к находящимся ниже по потоку технологическим установкам (не показаны). Гибридная головка 420 действует как калибровочная головка для оптического волокна 405, когда оно покидает камеру покрытия 415, и как направляющая головка для оптического волокна 405, когда оно входит в камеру покрытия 425. Жидкость для первичного покрытия наносится на оптическое волокно 405 в камере покрытия 415. Жидкость для первичного покрытия подается в камеру покрытия 415 через впуск 435 и выводится из камеры покрытия 415 через выпуск 440. Жидкость для первичного покрытия течет в поперечных направлениях 445 и 450 в камере покрытия 415. Оптическое волокно 405 входит в камеру покрытия 425 через гибридную головку в позиции 420. Жидкость для вторичного покрытия наносится на оптическое волокно 405 в камере покрытия 425. Жидкость для вторичного покрытия подается в камеру покрытия 425 через впуск 455 и выводится из камеры покрытия 425 через выпуск 460. Жидкость для вторичного покрытия течет в поперечных направлениях 465 и 470 в камере покрытия 425. Хотя поперечное течение жидкости для покрытия показано в камерах покрытия 415 и 425 как происходящее в одном и том же или близких поперечных направления, понятно, что поперечное течение жидкости для покрытия в камерах покрытия 415 и 425 может происходить в разных направлениях.

В другом варианте осуществления жидкость для покрытия, удаленную из камеры покрытия, возвращают в камеру покрытия. Жидкость для покрытия, удаленную из камеры покрытия, направляют в обратный контур, доставляющий удаленную жидкость для покрытия непосредственно к камере покрытия или к внешнему источнику жидкости для покрытия, функционально связанному с впуском камеры покрытия.

В одном предпочтительном варианте осуществления направляющая головка не содержит жидкости для покрытия. В другом предпочтительном варианте осуществления не происходит затопления направляющей головки. В следующем предпочтительном варианте осуществления жидкость для покрытия, связанная с поперченным потоком, не входит в направляющую головку.

Предпочтительные жидкости для покрытия представляют собой отверждаемые жидкости для покрытия. Отверждаемые жидкости для покрытия содержат один или более отверждаемых компонентов. Как используется здесь, термин "отверждаемый" означает, что компонент содержит одну или более отверждающихся функциональных групп, которые под воздействием подходящего источника энергии отверждения способны образовывать ковалентные связи, которые участвуют в сшивке (связывании) компонента с самим собой или с другими компонентами с образованием полимерного материала покрытия. Отвержденный продукт, полученный в результате отверждения отверждаемой композиции для покрытия, представляет собой покрытие. Процесс отверждения индуцируется любым из нескольких видов энергии. Эти формы энергии включают лучистую энергию или тепловую энергию. Радиационно–отверждаемый компонент представляет собой компонент, который вступает в реакцию отверждения при воздействии излучения подходящей длины волны при подходящей интенсивности в течение достаточного периода времени. Реакция радиационного отверждения предпочтительно протекает в присутствии фотоинициатора. Радиационно–отверждаемый компонент факультативно является также термоотверждаемым. Аналогично, термоотверждаемый компонент представляет собой компонент, который вступает в реакцию отверждения при воздействии тепловой энергии достаточной интенсивности в течение достаточного периода времени. Термоотверждаемый компонент факультативно является также радиационно–отверждаемым. Отверждаемые компоненты включают мономеры, олигомеры и полимеры.

Отверждаемый компонент содержит одну или более отверждающихся функциональных групп. Отверждаемый компонент с единственной отверждающейся функциональной группой называется монофункциональным отверждаемым компонентом. Отверждаемый компонент, содержащий две или более отверждающихся функциональных групп, называется мультифункциональным отверждаемым компонентом. Мультифункциональный отверждаемый компонент содержит две или более функциональные группы, способные образовывать ковалентные связи в процессе отверждения и способные вводить сшивки в полимерную сетку, образующуюся в процессе отверждения. Мультифункциональные отверждаемые компоненты называются также "сшивающими агентами" или "отверждающимися сшивающими агентами". Примеры функциональных групп, участвующих в образовании ковалентной связи в процессе отверждения, указаны ниже.

Композиции для покрытия содержат единственный мономер или комбинацию мономеров. Мономеры включают этиленово–ненасыщенные соединения, этоксилированные акрилаты, этоксилированные алкилфенолмоноакрилаты, пропиленоксидакрилаты, н–пропиленоксид акрилаты, изопропиленоксидакрилаты, монофункциональные акрилаты, монофункциональные алифатические эпоксиакрилаты, мультифункциональные акрилаты, мультифункциональные алифатические эпоксиакрилаты и их комбинации.

В одном варианте осуществления мономерный компонент отверждаемой жидкости для покрытия включает этиленово–ненасыщенные мономеры. Эти мономеры содержат функциональные группы, являющиеся полимеризующимися группами, и/или группы, которые облегчают или позволяют сшивку. Мономеры являются монофункциональными мономерами или полифункциональными мономерами. В комбинациях двух или более мономеров мономерные компоненты представляют собой монофункциональные мономеры, полифункциональные мономеры или комбинацию монофункциональных мономеров и полифункциональных мономеров. Подходящие функциональные группы для этиленово–ненасыщенных мономеров включают в себя, без ограничений, (мет)акрилаты, акриламиды, N–виниламиды, стиролы, простые виниловые эфиры, сложные виниловые эфиры, сложные эфиры кислот и их комбинации.

Примеры монофункциональных этиленово–ненасыщенных мономеров для отверждаемых жидкостей для покрытия включают, без ограничений, гидроксиалкилакрилаты, такие как 2–гидроксиэтил–акрилат, 2–гидроксипропилакрилат и 2–гидроксибутилакрилат; длинно– и короткоцепочечные алкилакрилаты, такие как метилакрилат, этилакрилат, пропилакрилат, изопропилакрилат, бутилакрилат, амилакрилат, изобутилакрилат, трет–бутилакрилат, пентилакрилат, изоамилакрилат, гексилакрилат, гептилакрилат, октилакрилат, изооктилакрилат, 2–этилгексилакрилат, нонилакрилат, децилакрилат, изодецилакрилат, ундецилакрилат, додецилакрилат, лаурилакрилат, октадецилакрилат и стеарилакрилат; аминоалкилакрилаты, такие как диметиламиноэтилакрилат, диэтиламиноэтилакрилат и 7–амино–3,7–диметилоктилакрилат; алкоксиалкилакрилаты, такие как бутоксиэтилакрилат, феноксиэтилакрилат (например, SR339, Sartomer Company, Inc.) и этоксиэтоксиэтилакрилат; одно– и мнгокольцевые циклические ароматические или неароматические акрилаты, такие как циклогексилакрилат, бензилакрилат, дициклопентадиенакрилат, дициклопентанилакрилат, трициклодеканилакрилат, борнилакрилат, изоборнилакрилат (например, SR423, Sartomer Company, Inc.), тетрагидрофурфурилакрилат (например, SR285, Sartomer Company, Inc.), капролактонакрилат (например, SR495, Sartomer Company, Inc.) и акрилоилморфолин; акрилаты на основе спирта, такие как моноакрилат полиэтиленгликоля, моноакрилат полипропиленгликоля, акрилат метоксиэтиленгликоля, акрилат метоксиполипропиленгликоля, акрилат метоксиполиэтиленгликоля, акрилат этоксидиэтилегликоля, и различные алкоксилированные алкилфенолакрилаты, такие как этоксилированный(4) нонилфенолакрилат (например, Photomer 4066, IGM Resins); акриламиды, такие как диацетонакриламид, изобутоксиметилакриламид, N, N'–диметиламинопропил акриламид, N, N–диметилакриламид, N, N–диэтилакриламид, и трет–октил акриламид; винильные соединения, такие как N–винилпирролидон и N–винилкапролактам; а также сложные эфиры кислоты, такие как эфир малеиновой кислоты и эфир фумаровой кислоты. Что касается перечисленных выше коротко– и длинноцепочечных алкилакрилатов, короткоцепочечный алкилакрилат представляет собой алкильную группу с 6 или менее атомами углерода, а длинноцепочечный алкилакрилат представляет собой алкильную группу с 7 или более атомами углерода.

Репрезентативные радиационно–отверждаемые этиленово–ненасыщенное мономеры включают алкоксилированные мономеры с одной или более акрилатными или метакрилатными группами. Алкоксилировнным мономером называется мономер, содержащий одну или более алкокси–групп, где алкокси–группа имеет вид –O–R–, и R означает линейный или разветвленный углеводород. Примеры алкоксильных групп включают группы этокси (–O–CH₂–CH₂–), н–пропокси (–O–CH₂–CH₂–CH₂–), изопропокси (–O–CH₂–CH(CH₃)–) и т.д. Как используется здесь, степень алкоксилирования относится к числу алкокси–групп в мономере. В одном варианте осуществления алкокси–группы соединены в мономере последовательно.

Репрезентативные полифункциональные этиленово–ненасыщенные мономеры для отверждаемых жидкостей для покрытия включают, без ограничений, алкоксилированные диакрилаты бисфенола–A, такие как этоксилированные диакрилаты бисфенола A со степенью алкоксилирования 2 или выше. Мономерный компонент вторичной композиции может включать этоксилированный диакрилат бисфенола A со степенью этоксилирования от 2 до примерно 30 (например, SR349 и SR601 от Sartomer Company, Inc. West Chester, Pa. и Photomer 4025 и Photomer 4028 от IGM Resins), или пропоксилированный диакрилат бисфенола A со степенью пропоксилирования 2 или выше, например, в интервале от 2 до примерно 30; метилолпропан полиакрилаты с и без алкоксилирования, такие как этоксилированный триметилолпропантриакрилат со степенью этоксилирования 3 или выше, например, в интервале от 3 до примерно 30 (например, Photomer 4149, IGM Resins, и SR499, Sartomer Company, Inc.); пропоксилированный триметилолпропан триакрилат со степенью пропоксилирования 3 или выше, например, в интервале от 3 до 30 (например, Photomer 4072, IGM Resins, и SR492, Sartomer); дитриметилолпропан тетракрилат (например, Photomer 4355, IGM Resins); алкоксилированные глицерил триакрилаты, такие как пропоксилированный глицерилтриакрилат со степенью пропоксилирования 3 или выше (например, Photomer 4096, IGM Resins, и SR9020, Sartomer); эритритполиакрилаты с и без алкоксилирования, такие как пентаэритриттетраакрилат (например, SR295, от Sartomer Company, Inc. (West Chester, Pa.)), этоксилированный пентаэритриттетраакрилат (например, SR494, Sartomer Company, Inc.) и дипентаэритритпентаакрилат (например, Photomer 4399, IGM Resins, и SR399, Sartomer Company, Inc.); изоциануратполиакрилаты, образованные по реакции подходящего функционального изоцианурата с акриловой кислотой или акрилоилхлоридом, такие как трис–(2–гидроксиэтил)изоцианурат триакрилат (например, SR368, Sartomer Company, Inc.) и трис–(2–гидроксиэтил)изоцианурат диакрилат; полиакрилаты спиртов с и без алкоксилирования, такие как трициклодекандиметанол диакрилат (например, CD406, Sartomer Company, Inc.) и этоксилированный диакрилат полиэтиленгликоля со степенью этоксилирования 2 или больше, например, в интервале примерно 2–30; эпоксиакрилаты, образующиеся при добавлении акрилата к простому дицлицидиловому эфиру бисфенола А, и т.п. (например, Photomer 3016, IGM Resins); а также одно– многокольцевые циклические ароматические или неароматические полиакрилаты, такие как дициклопентадиен диакрилат и дициклопентан диакрилат.

В вариантах осуществления мономерный компонент жидкости для покрытия содержит соединения общей формулы R₂–R₁–O–(CH₂CH₃CH–O)_q–COCH=CH₂, где R₁ и R₂ означают алифатический, ароматический радикал или их смесь, и q=1–10, или R₁–O–(CH₂CH₃CH–O)_q–COCH=CH₂, где R₁ означает алифатический или ароматический радикал, и q=1–10. Репрезентативные примеры включают этиленово–ненасыщенные мономеры, такие как лаурилакрилат (например, SR335 от Sartomer Company, Inc., AGEFLEX FA12 от BASF и PHOTOMER 4812 от IGM Resins), этоксилированный нонилфенолакрилат (например, SR504 от Sartomer Company, Inc. и PHOTOMER 4066 от IGM Resins), капролактонакрилат (например, SR495 от Sartomer Company, Inc., и TONE M–100 от Dow Chemical), феноксиэтилакрилат (например, SR339 от Sartomer Company, Inc., AGEFLEX PEA от BASF и PHOTOMER 4035 от IGM Resins), изооктилакрилат (например, SR440 от Sartomer Company, Inc. и AGEFLEX FA8 от BASF), тридецилакрилат (например, SR489 от Sartomer Company, Inc.), изоборнилакрилат (например, SR506 от Sartomer Company, Inc. и AGEFLEX IBOA от CPS Chemical Co.), тетрагидрофурфурилакрилат (например, SR285 от Sartomer Company, Inc.), стеарилакрилат (например, SR257 от Sartomer Company, Inc.), изодецилакрилат (например, SR395 от Sartomer Company, Inc. и AGEFLEX FA10 от BASF), 2–(2–этоксиэтокси)–этилакрилат (например, SR256 от Sartomer Company, Inc.), эпоксиакрилат (например, CN120 от Sartomer Company и EBECRYL 3201 и 3604 от Cytec Industries Inc.), лаурилоксиглицидил акрилат (например, CN130 от Sartomer Company) и феноксиглицидилакрилат (например, CN131 от Sartomer Company), а также их комбинации.

В некоторых вариантах осуществления мономерный компонент жидкости для покрытия содержит мультифункциональный (мет)акрилат. Использующееся здесь выражение "(мет)акрилат" означает акрилат или метакрилат. Мультифункциональными (мет)акрилатами называются (мет)акрилаты, содержащие два или более полимеризующихся (мет)акрилатных фрагментов на молекулу, или три или более полимеризующихся (мет)акрилатных фрагментов на молекулу. Примеры мультифункциональных (мет)акрилатов включают дипентаэритритмоногидрокси пентаакрилат (например, PHOTOMER 4399 от IGM Resins); метилoлпропанполиакрилаты с и без алкоксилирования, такие как триметилолпропантриакрилат, дитриметилолпропантетраакрилат (например, PHOTOMER 4355, IGM Resins); алкоксилированные триглицерилтриакрилаты, такие как пропоксилированный глицерилтриакрилат со степенью пропоксилирования 3 или выше (например, PHOTOMER 4096, IGM Resins); и эритритполиакрилаты с и без алкоксилирования, такие как пентаэритрит тетраакрилат (например, SR295 от Sartomer Company, Inc. (Westchester, Pa.)), этоксилированный пентаэритрит тетраакрилат (например, SR494, Sartomer Company, Inc.), дипентаэритритпентаакрилат (например, PHOTOMER 4399, IGM Resins и SR399, Sartomer Company, Inc.), трипропиленгликоля ди(мет)акрилат, пропоксилированный гександиол ди(мет)акрилат, тетрапропиленгликоля ди(мет)акрилат, пентапропиленгликоля ди(мет)акрилат.

В одном варианте осуществления мономерный компонент жидкости для покрытия включает N–виниламид, такой как N–виниллактам, или N–винилпирролидон, или N–винилкапролактам.

Отверждаемое жидкое покрытие факультативно содержит один или более олигомеров. Одним классом факультативных олигомеров являются этиленово–ненасыщенные олигомеры. Подходящие факультативные олигомеры включают монофункциональные олигомеры, полифункциональные олигомеры или комбинацию монофункционального олигомера и полифункционального олигомера. В некоторых вариантах осуществления факультативный олигомер включает алифатические и ароматические уретан(мет)акрилатные олигомеры, мочевино(мет)акрилатные олигомеры, сложные и простые полиэфирные (мет)акрилатные олигомеры, акрилатные акриловые олигомеры, полибутадиен(мет)акрилатные олигомеры, поликарбонат(мет)акрилатные олигомеры и меламин(мет)акрилатные олигомеры или их комбинации. Отверждаемая жидкость для покрытия может не содержать уретановых групп, групп, которые образуют уретановые группы в результате реакции уретанакрилатных соединений, уретановых олигомеров или уретанакрилатных олигомеров.

Инициатор полимеризации облегчает инициирование процесса полимеризации, связанного с отверждением композиции для покрытия, чтобы образовать покрытие. Инициаторы полимеризации включают термоинициаторы, химические инициаторов, электронно–лучевые инициаторы и фотоинициаторы. Фотоинициаторы содержат кетонные фотоинициирующие добавки и/или фосфиноксидные добавки. При использовании в фотоформировании покрытия по настоящему изобретению фотоинициатор присутствует в достаточном количестве, чтобы позволить быстрое радиационное отверждение. Длина волны радиационного отверждение лежит в инфракрасном, видимом или ультрафиолетовом диапазоне.

Репрезентативные фотоинициаторы включают 1–гидроксициклогексилфенилкетон (например, IRGACURE 184 от BASF)); бис(2,6–диметоксибензоил)–2,4,4–триметилпентилфосфиноксид (например, коммерческие смеси IRGACURE 1800, 1850 и 1700 от BASF); 2,2–диметокси–2–фенилацетофенон (например, IRGACURE 651 от BASF); бис(2,4,6–триметилбензоил)–фенилфосфиноксид (IRGACURE 819); (2,4,6–триметилбензоил)дифенилфосфиноксид (LUCIRIN TPO от BASF (Мюнхен, Германия)); этокси(2,4,6–триметилбензоил)–фенилфосфиноксид (LUCIRIN TPO–L от BASF); (2,4,6–триэтилбензоил)дифенилфосфиноксид (например, в коммерческой смеси Darocur 4265, BASF); 2–гидрокси–2–метил–1–фенилпропан–1–он (например, в коммерческой смеси Darocur 4265, BASF) и их комбинации.

Помимо мономеров, олигомеров и/или олигомерных материалов и инициаторов полимеризации, композиция для покрытия факультативно включает в себя одну или более добавок. Добавки включают промоторы адгезии, добавки для повышения прочности, антиоксиданты, катализаторы, стабилизаторы, оптические осветлители, добавки для улучшения свойств, аминовые синергисты, воски, смазки и/или антифрикционные добавки.

Варианты осуществления способа по изобретению включают отверждение жидкости для покрытия на оптическом волокне. В одном варианте осуществления отверждаемая жидкость для покрытия отверждается светодиодным или лазерным источником. В одном варианте осуществления светодиодный источник является ультрафиолетовым светодиодным источником. Длина волны пиковой интенсивности светодиодного или лазерного источника меньше 410 нм, или меньше 405 нм, или меньше 400 нм, или меньше 395 нм, или лежит в интервале 340–410 нм, или в интервале 350–405 нм, или в интервале 360–405 нм, или в интервале 365–400 нм, или в интервале 370–395 нм, или в интервале 375–390 нм, или в интервале 375– нм, или в интервале 380–400 нм.

Репрезентативные радиационно–отверждаемые мономеры с этиленовой ненасыщенностью включают алкоксилированные мономеры с одной или более акрилатными или метакрилатными группами. Алкоксилированный мономер представляет собой мономер, содержащий одну или более алкоксильных групп, причем алкоксильная группа имеет вид –O–R–, где R есть линейный или разветвленный углеводород. Примеры алкоксильных групп включают группы этокси (–O–CH₂–CH₂–), н–пропокси (–O–CH₂–CH₂–CH₂–), изопропокси (–O–CH₂–CH(CH₃)–) и т.д. Как используется здесь, степень алкоксилирования относится к числу алкоксильных групп в мономере. В одном варианте осуществления алкоксильные группы последовательно связаны в мономере (смотри ID27449 для описания вторичного покрытия).

Если явно не указано иное, никоим образом не предполагается, что любой способ, описанный в настоящем документе, требует выполнения его стадий в определенном порядке. Соответственно, если в пункте формулы, относящемуся к способу, реально не перечисляется порядок следования его стадий, или если в формуле или описании конкретно не оговорено иным образом, что стадии ограничены определенным порядком, предполагается, что никакого конкретного порядка не подразумевается.

Специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что могут быть внесены различные модификации и вариации без отступления от сущности или объема показанных вариантов осуществления. Так как специалистам могут прийти в голову модификации, комбинации, субкомбинации и вариации описанных вариантов осуществления, которые включают дух и сущность представленных вариантов осуществления, описание должно рассматриваться как включающее в себя все, охватываемое объемом прилагаемой формулы и ее эквивалентами.

Описан способ нанесения жидкого покрытия на оптическое волокно. Оптическое волокно вытягивают через направляющую головку в находящуюся под давлением камеру покрытия и через находящуюся под давлением камеру покрытия в калибровочную головку. Находящаяся под давлением камера покрытия содержит жидкость для покрытия. Способ включает в себя проведение жидкости для покрытия в направлении, поперечном технологическому маршруту оптического волокна в находящейся под давлением камере покрытия. Отдельный поток жидкости для покрытия вводится в камеру покрытия со скоростью больше 0,1 см³/с. Поперечное течение жидкости для покрытия противодействует негативным эффектам, связанным с вихревыми движениями, создающимися в находящейся под давлением камере покрытия в процессе вытяжки. Преимущества поперечного течения включают устранение пузырей, снижение температуры вихря, улучшение смачивания, гомогенизацию свойств жидкости для покрытия в находящейся под давлением камере покрытия и стабилизацию мениска. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ нанесения жидкости для покрытия на оптическое волокно, включающий этапы:

- вытяжка оптического волокна в направлении вытяжки по технологическому маршруту через камеру покрытия, причем камера покрытия содержит жидкость для покрытия, предназначенную для покрытия оптического волокна, и

- направление отдельного потока жидкости для покрытия через камеру покрытия в направлении, поперечном направлению вытяжки, причем отдельный поток жидкости для покрытия течет поперек, через и/или вокруг технологического маршрута в направлении вытяжки, чтобы смешиваться и разбавлять жидкость для покрытия, содержащуюся в камере покрытия, причем отдельный поток жидкости для покрытия вводится в камеру покрытия со скоростью больше 0,1 см³/с.

2. Способ по п. 1, в котором камера покрытия находится под давлением.

3. Способ по п. 2, в котором в камере покрытия создают избыточное давление до уровня по меньшей мере 0,10 psig.

4. Способ по п. 1, в котором оптическое волокно входит в камеру покрытия через направляющую головку.

5. Способ по п. 4, в котором направляющая головка содержит колоколообразную секцию, сужающуюся секцию и поясочную секцию, или причем направляющая головка является только конической головкой, и только коническая головка содержит коническую секцию и поясочную секцию, т.е. только коническая головка не имеет колоколообразной секции.

6. Способ по п. 4, в котором оптическое волокно вытягивается через камеру покрытия к калибровочной головке.

7. Способ по п. 6, в котором отдельный поток жидкости для покрытия направляют через поперечный направляющий канал, находящийся в камере покрытия между направляющей головкой и калибровочной головкой.

8. Способ по п. 6, в котором калибровочная головка содержит только коническую головку, и только коническая головка содержит коническую секцию и поясочную секцию, т.е. только коническая головка не содержит колоколообразной секции.

9. Способ по п. 8, в котором отдельный поток жидкости для покрытия вводят в камеру покрытия через предусмотренный для этого впуск.

10. Способ по п. 9, в котором жидкость для покрытия удаляют из камеры покрытия через предусмотренный для этого выпуск, причем выпуск находится на расстоянии от направляющей головки и калибровочной головки.

11. Способ по п. 10, в котором количество жидкости для покрытия, удаляемое через выпуск, приблизительно равно количеству, подаваемому на впуск.

12. Способ по п. 10, дополнительно включающий возврат жидкости для покрытия, удаленной через выпуск, в камеру покрытия.

13. Способ по п. 6, дополнительно включающий отверждение жидкости для покрытия после выхода оптического волокна из калибровочной головки.

14. Способ по п. 1, в котором оптическое волокно вытягивается со скоростью вытяжки по меньшей мере 40 м/с.

15. Способ по п. 1, в котором жидкость для покрытия содержит одно или более соединений, выбранных из группы, состоящей из:

- радиационно-отверждаемого соединения,

- этиленово-ненасыщенного соединения и

- акрилатного или метакрилатного соединения.

16. Способ по п. 1, в котором отдельный поток жидкости для покрытия направляется против вихря, содержащего жидкость для покрытия, находящуюся в камере покрытия, причем вихрь образуется в камере покрытия вокруг оптического волокна.

17. Способ по п. 16, в котором разность между максимальной температурой жидкости для покрытия в вихре и минимальной температурой жидкости для покрытия в вихре составляет менее 80°С.

18. Способ по п. 16, в котором отдельный поток жидкости для покрытия смешивается с жидкостью для покрытия в вихре.

19. Способ по п. 16, в котором отдельный поток жидкости для покрытия подается в камеру покрытия при температуре по меньшей мере на 5°С ниже средней температуры жидкости для покрытия в вихре.

20. Способ по п. 1, дополнительно включающий вытягивание оптического волокна через вторую камеру покрытия, причем вторая камера покрытия содержит вторую жидкость для покрытия.

21. Система для нанесения жидкости для покрытия на оптическое волокно, содержащая:

- одну или более камер покрытия для вмещения жидкости для покрытия, предназначенной для покрытия оптического волокна, причем камера покрытия содержит вход для волокна и выход для волокна, и указанные вход для волокна и выход для волокна задают направление вытяжки оптического волокна через камеру покрытия;

- впуск для подачи потока жидкости для покрытия со скоростью больше 0,1 см³/с в камеру покрытия, причем впуск выполнен с возможностью подачи потока жидкости для покрытия в направлении, поперечном направлению вытяжки; и

- выпуск для удаления жидкости для покрытия из камеры покрытия,

причем впуск и выпуск отличаются от входа для волокна и выхода для волокна, причем размер поперечного сечения впуска превышает 30% расстояния между входом для волокна и выходом для волокна.

22. Система по п. 21, в которой выпуск выполнен с возможностью удаления потока жидкости для покрытия из камеры покрытия.

23. Система по п. 21, в которой вход для волокна содержит направляющую головку для направления оптического волокна в камеру покрытия, а выход для волокна содержит калибровочную головку для выпуска оптического волокна из камеры покрытия.

24. Система по п. 21, дополнительно содержащая вторую камеру покрытия.

25. Система по п. 24, в которой выход для волокна является входом во вторую камеру покрытия.

26. Система по п. 21, в которой размер поперечного сечения впуска превышает 70% расстояния между входом для волокна и выходом для волокна.

27. Способ нанесения жидкости для покрытия на оптическое волокно, включающий:

- вытяжку оптического волокна через направляющую головку в находящуюся под давлением камеру покрытия со скоростью вытяжки, причем указанная находящаяся под давлением камера покрытия содержит первую жидкость для покрытия;

- образование мениска указанной первой жидкости для покрытия на указанном оптическом волокне в указанной находящейся под давлением камере покрытия;

- образование пограничного слоя на указанном оптическом волокне в указанной находящейся под давлением камере покрытия, причем указанный пограничный слой содержит указанную первую жидкость для покрытия и начинается от указанного мениска, причем указанный пограничный слой имеет толщину, которая увеличивается с увеличением расстояния от указанной направляющей головки;

- вытягивание указанного оптического волокна через указанную находящуюся под давлением камеру покрытия с указанной скоростью вытяжки к калибровочной головке, причем указанная калибровочная головка вызывает сужение указанного пограничного слоя, и указанное сужение приводит к выбросу указанной первой жидкости для покрытия из указанного пограничного слоя в указанную находящуюся под давлением камеру покрытия и к образованию вихря в указанной находящейся под давлением камере покрытия, причем указанный вихрь содержит указанную первую жидкость для покрытия, причем первая жидкость для покрытия вводится в камеру покрытия со скоростью больше 0,1 см³/с;

- вытягивание указанного оптического волокна через указанную калибровочную головку с указанной скоростью вытяжки, причем указанное оптическое волокно выходит из указанной калибровочной головки с поверхностным слоем указанной первой жидкости для покрытия; и

- обеспечение протекания указанной первой жидкости для покрытия в указанной камере покрытия в поперечном направлении через канал, находящийся между указанной направляющей головкой и указанной калибровочной головкой.