减少光纤面板纤维破损工艺研究

摘 要：文章分析了暗点成因，研究皮层厚度、操作对纤维破损的影响。对细化工艺操作提出了要求，从减少光纤面板纤维破损方面，减少暗点，对改善光纤面板产品品相起到一定的借鉴作用。

关键词：光纤面板；纤维破损；暗点；品相

1 暗点与纤维破损的关系

1.1 暗点定义

暗点：任何小于面板平均漫射透过率70%的区域。对于单纤维直径为5.5±0.5μm和3.0±0.3μm的面板，透过率低于70%的区域，相连接的纤维宽度大于24μm作暗点计。现在对于暗点的要求越来越严格，文章把超过3根单纤维组成的点计做暗点。如图1，中心区域发暗纤维约5-7根，互为相邻，暗点产生在复丝界面。

1.2 暗点成因

暗点多产生于光纤面板复丝界面，光纤面板原材料、环境湿度、拉丝温度在传统的拉丝工艺下，已经得到较好控制，但由于人员操作的差异化，控制起来没那么容易，是可以深入挖掘的因素。下文将对纤维皮层厚度、人员操作具体分析。

2 皮层厚度与纤维破损的关系

2.1 光纤传光原理

光纤面板是由芯料、皮料和光吸收玻璃三种材料经过单纤拉制、复合棒排列、复合光纤拉制、热熔压、冷加工等主要工序形成的光学纤维透镜，其中芯料的主要作用是传递能量和图像信息，皮料的主要作用是保证图像信息在光纤中以全反射的方式进行传递，如图2。光线在光纤芯皮界面全反射时，光波将透入皮层一定深度，并沿平行界面的方向传播一段距离，再返回芯料，透入皮层的这个波叫倏逝波。倏逝波在皮层传播的距离一般为一个波长，进入深度则取决于光波波长和入射角度。当光纤皮层厚度小于光波透入深度时，光波将从皮层逃逸，影响光纤的透过率和成像质量。如果某根纤维皮层在拉丝排屏过程中受到碰撞、摩擦，导致最终的皮层厚度减小，可能造成漏光，影响纤维透过率，产生暗点。

2.2 增加皮层厚度工艺摸索

根据上述分析，文章进行了工艺试验。试验2是在试验1的基础上增加单丝及一次复丝丝径，分别是试验1的1.4倍和1.3倍。实现了皮层厚度分别为1.4倍和1.3倍。两个试验的其他工艺保持相同。图3、图4为试验1和试验2的产品内部暗点对比图。试验2增加了皮层厚度后，从而增加了纤维耐磨性。在同等工艺前提下，可以弥补由操作带来的纤维破损，从而减少暗点。

3 人员操作与纤维破损的关系

3.1 光纤拉制、排列工艺简述

传统光纤面板一般经过两次复合光纤拉制、排列，熔压后制成。在光纤拉制、排列过程中包含二十几道小工序，其中管棒组合、捡丝、摆丝、挑丝等都是人工操作。目前，国内生产光纤面板还未能实现自动化替代人工，因为机械始终替代不了人工的精细。但随着产量增加，人员增加，人工操作的劣势也逐渐显现。所有员工的操作不能够做到整齐划一，操作过程对光纤的摩擦会带来光纤表面的破损。一次复丝和二次复丝表面的破损很容易形成暗点。

3.2 操作细节要求

经过长时间的摸索，文章对拉丝排屏操作进行了更加细化的研究，对操作细节提出更高的要求，进一步减少纤维破损。文章设计了金属模具，金属模具具有精度高，耐磨损的特点，同时对模具进行了工艺处理，使光纤与模具接触并不会损害丝。使用文章模具，可以实现光纤一层一层顺序排列（图5）。

工艺操作细化要求如下：（1）管棒组合：轻拿轻放，减少芯、皮表面磨损；（2）复合光纤拉制：控制捡丝频率，减少复丝磨损；（3）光纤摆放：摆放过程尽量避免丝与丝碰撞或摩擦；（4）光纤清洁：丝与丝分散开，不堆积；（5）复合光纤排列：一层一层顺序排列，避免丝与丝之间摩擦，做好人的皮肤和屏段的隔离等。

4 取得的成果

通过上述试验研究，使产品内部暗点明显减少。图6、图7是提高操作要求和改良拉丝排屏模具工艺摸索前后的产品内部质量对比情况。

图6中，颜色发暗的纤维明显多于图7。图7是工艺摸索后产品品相，看上去很舒服。在光纤面板生产过程中，追求的是精细化操作，一根纤维发暗，它与周围光纤相互作用，就会形成暗点，严重者导致产品报废，引起产品合格率的波动。文章进行研究的意义就是将暗点控制在萌芽中，遏制其进一步影响产品质量。

5 结论

（1）增加单丝及一次复丝皮层厚度可以增加纤维耐磨性，弥补不良操作带来的纤维破损；（2）从工艺操作上提高要求，可以减少光纤拉制、排列过程中带来的纤维碰撞和摩擦，减少纤维破损；（3）合适的模具可以辅助光纤拉制、排列。减少纤维的磨损丝的碰撞，减少纤维破损；（4）以上研究内容可以有效减少光纤面板纤维破损，从而减少暗点，提升产品品相。

参考文献

[1]西北轻工学院.玻璃工艺学[M].轻工业出版社，1982.

作者简介：任晓娇（1987-），女，吉林白城人，硕士研究生，从事技术工作，研究方向：材料物理与化学。