光纤光缆行业
光纤光缆行业所用气体在光纤预制棒制造、光纤拉丝及固化等环节发挥关键作用,具体如下:
一、光纤预制棒制造:
1、氩气(Ar)和氮气(N₂):作为预制棒加热炉的工艺气体,主要用于对氧气、水分及颗粒含量进行严格控制,防止气体中的杂质氧和水氧化加热炉石墨件,颗粒则可能影响光纤的筛选强度。
2、高纯特气:在光纤预制棒制造过程中,特气系统通过特气管道、特气设备将高纯特气、高纯大宗气体提纯原料输送到光纤预制棒制造过程中的芯棒制造、芯棒表面处理、外包层制造等核心工艺环节,精确控制气体纯度,达到工艺精度要求并确保产品良率。例如,外部气相沉积法(OVD)中,特气系统将主要原料掺杂剂(如四氯化硅SiCl₄或四氯化锗GeCl₄等)以气态形式送入氢氧火焰喷灯,使之在氢氧焰中水解,生成石英(SiO₂)玻璃微粒粉尘,然后沉积于“母棒”外表面,经过多次沉积形成一定尺寸的多孔粉尘预制棒,再经脱水、烧结成透明的实心玻璃棒。
二、光纤拉丝:
1、氦气(He):由于氦气在气体中具有除氢气以外最大的热导率,光纤拉丝工艺中常用氦气作为冷却气体,以减小光纤边界气流的底层热阻,提高光纤冷却效果。此外,氦气还可用于预制棒沉积工艺中作载气,以及在预制棒脱水烧结工艺中清除多孔体中残留杂质。然而,氦气在自然界中是稀有气体,价格昂贵,是光纤制造成本中主要考虑因素之一。因此,光纤制造中会通过氦气的回收、再生系统的处理,重新投入使用,以提高氦气的利用率,降低光纤制造成本。
2、氮气(N₂):相对涂覆料的亨利系数较高,溶解度小,常被用作涂覆系统涂料罐内涂覆料的压送气体。同时,在光纤固化工艺中,氮气也常被用作控制固化炉内氧含量的工艺气体,通过与氧气混合后进入工艺气体罩,对光纤表面涂料进行固化处理。
三、光纤固化:
1氮气(N₂)和氧气(O₂):在光纤固化工艺中,由气体质量流量控制器(MFC)控制的外部氮气、氧气在混合后进入工艺气体罩,对光纤表面涂料进行固化处理。固化过程中,光纤表面涂料在固化炉内反应固化并挥发出一定杂质,杂质和石英中心管内氧气反应并和氮气、氧气混合,在抽废气装置处被抽走。可编程控制器(PLC)实时获取拉丝速度情况,根据速度与气体配方拟合方程,控制气体质量流量控制器(MFC)精准设定工艺气体流量,使固化炉内氧含量处于最佳水平,提升光纤质量。