光纤行业 · CarboniteX® 半导体级硬毡

光纤制造分两个高温阶段。第一步是预制棒烧结:通过 MCVD、OVD 或 VAD 工艺沉积形成疏松多孔的二氧化硅预制棒坯体后,需要在 1500–1700°C 的脱水烧结炉内致密化为透明玻璃棒。第二步是光纤拉丝:直径 150–230mm 的预制棒在 1900–2200°C 的拉丝炉内软化,被拉成 125µm 单模光纤,单根预制棒可拉出数千公里光纤。两个阶段都使用石墨马弗管或石墨发热体,工作于氩气(Ar)或 He/Cl₂ 气氛中,对炉膛保温层的纯度、尺寸稳定性和抗气流冲蚀提出极高要求。

奥亿达 CarboniteX® 半导体级硬毡进入光纤行业,凭借的是同一套服务于 SiC 与 12 英寸硅长晶炉的高纯工艺平台。灰分 < 20 ppm 的纯度水平由 GDMS 逐批验证,密度精度控制在 ±0.005 g/cm³,避免热场内出现局部过热点。表面经石墨涂层、石墨纸或碳布处理后,可在长时间高速 Ar 气流冲刷下保持完整,降低碳粉脱落污染腔体的风险。我们提供从 ø1700×1500H×200T 大型圆筒件到定制结构件的多规格覆盖,每一件都带激光蚀刻 UID,关联从前驱体批次到石墨化曲线、纯化报告的完整数字档案。

工艺流程

光纤生产的两个高温环节,CarboniteX® 都参与其中。

从沉积形成的疏松多孔坯体到 125µm 单模光纤,光纤制造经过 6 个主要工序。其中烧结炉与拉丝炉是热场关键工序,CarboniteX® 硬毡作为炉膛保温层,承担纯度防护与温度均匀性两个核心任务。

01 预制棒沉积 MCVD/OVD/VAD 1600–1800°C 火焰 02 ★ 脱水 / 烧结 Consolidation 1500–1700°C · He+Cl₂ 03 ★ 光纤拉丝 Drawing 1900–2200°C · Ar 04 涂层固化 UV Curing 双层保护涂层 05 收线 / 卷取 Take-up 张力控制 06 测试 / 出厂 Attenuation 0.18 dB/km 出厂检验 AYD CarboniteX® 介入位置 两个高温炉膛的保温层 · 高纯防污染 · 大尺寸件
红色 = AYD CarboniteX® 应用工序
灰色 = 光纤生产线其他工序
奥亿达 CarboniteX® 半导体级硬毡
关键指标
CarboniteX®
< 20 ppm
灰分 · GDMS 验证 · 防光纤断点
± 0.005 g/cm³
密度精度 · 热场温度均匀
ø 1700 mm
大单件外径 · 适配大型拉丝炉
4+ 表面处理
表面处理可选 · 抗高速 Ar 气流

表面处理可选石墨涂层、石墨纸、碳布、碳/碳复合等· GDMS 测试金属杂质典型 TMI < 10 ppm · 每件激光蚀刻 UID,关联前驱体批次、石墨化曲线、纯化报告。

应用
01 — 应用
01.
预制棒脱水烧结
Consolidation · 1500–1700°C · He / Cl₂ 气氛

预制棒脱水烧结炉

将多孔沉积体致密化为透明玻璃棒
工艺背景

OVD 或 VAD 沉积出的预制棒坯体呈疏松多孔状态,密度仅为玻璃理论密度的 30–50%,含有羟基、孔隙和水分。在专用的脱水烧结炉内,预制棒先通过 He + Cl₂ 气氛在 1100–1300°C 脱羟基,再升温至 1500–1700°C 烧结致密化为透明玻璃棒。烧结炉的核心是石墨马弗管(muffle tube)加石墨电阻或感应发热体,外围是保温层。

挑战

烧结过程对纯度要求极高。任何金属杂质从保温层迁移进入腔体,沉积到预制棒表面或孔隙中,都会在后续拉丝时形成光纤断点。同时,He/Cl₂ 气氛对石墨件具有缓慢的氧化作用,要求保温件密度均匀、孔隙率受控,避免局部腐蚀加速。大型烧结炉的预制棒长度可达 2 米以上,要求保温件具有良好的尺寸稳定性,长时间使用不变形。

材料的角色

CarboniteX® 半导体级硬毡灰分控制在 < 20 ppm,金属杂质典型 TMI < 10 ppm,从源头上消除杂质迁移风险。我们提供圆筒件覆盖马弗管外圈、平板件用于上下封头。表面处理可选石墨纸或碳布,进一步抑制氯气环境下的表面氧化与起毛掉粉。

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02.
光纤拉丝炉
Drawing · 1900–2200°C · Ar · 感应或电阻

光纤拉丝塔

从预制棒到 125µm 光纤的关键热场
工艺背景

拉丝塔通常高 7 至 45 米,核心是顶部的拉丝炉。预制棒(直径 150–230mm,长度 1–2m)从顶部缓慢送入,炉膛内的石墨发热体把预制棒底端加热到 1900–2200°C 软化,玻璃在自重和下方牵引装置作用下被拉成 125µm 直径的光纤。整个过程在高纯氩气(Ar)气氛中进行,防止石墨发热体氧化,同时通过气流稳定光纤直径。一根预制棒可连续拉出数千公里光纤。

挑战

拉丝炉是光纤生产线上要求最高的热场之一。温度高、气流速度大、连续运行时间长(可达数百小时不停机),保温层必须同时满足:高纯防污染(避免金属杂质沉积到光纤表面成为机械断点)、抗 Ar 气流冲蚀(不掉碳粉污染光纤)、感应加热稳定性(材料与炉体电磁场耦合需保持可控)、大尺寸件支持(NIF 230 类大型拉丝炉单件保温筒外径可达 1.7m)。

材料的角色

CarboniteX® 半导体级硬毡是拉丝炉热场的主力保温材料。高纯度(< 20 ppm 灰分)降低金属杂质引发光纤断点的风险;密度精度 ±0.005 g/cm³ 让整圈保温层热阻均匀,避免局部冷点导致光纤直径波动;表面经石墨纸或碳/碳复合处理后,长时间高速 Ar 气流下不起毛、不掉粉。我们的湿法一体成型工艺可生产 ø1700×1500H 的大型圆筒件,覆盖目前主流大尺寸拉丝炉的保温需求。

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沥青基短纤维 + 湿法一体成型工艺,灰分 < 20 ppm,密度精度 ±0.005 g/cm³。适用于光纤预制棒烧结炉与拉丝炉热场,提供圆筒、平板、定制结构件。表面处理可选石墨涂层、石墨纸、碳布或碳/碳复合。

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黏胶基长纤维针刺毡,纯化处理,灰分 ≤ 20 ppm。适用于拉丝炉内层柔性贴合保温、马弗管外圈缠绕,以及大型炉膛形状不规则部位。厚度 5 或 10mm,宽度 1100–1400mm,长卷形态供应。

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为光纤热场定制保温方案。

欢迎提供炉型(烧结或拉丝)、加热方式(感应或电阻)、预制棒尺寸与运行温度。我们的工程团队将协助确认硬毡 / 软毡组合、表面处理方案与几何尺寸,提供从样品验证到批量供应的全流程支持。

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