光缆生产工艺二套控制的探讨

analyzed one by one. The main process control for PBT loose2tube extrusion is discussed. Furthermore the post2extrusion shrinkage of PBT loose2tube is analyzed , and some improvement measures are proposed based on the production experience.
规格及模具配置进行调整 。当挤塑机中的 PBT 料 处于黏流态时 ,大分子链活动能力增加 ,链段同时或 相继朝同一方向运动 ,在外力作用下 (螺杆转动) ,整 个大分子链间互相滑动而产生形变 。塑料的挤压性
主要取决于熔体的流变性 ,亦即熔体黏度的特性 。 通常 ,熔体黏度随着剪切速率的增加以及温度的增 高而降低 。对于 PBT 挤出而言 ,希望熔体黏度高一 点 ,有利于挤出成型的稳定性 ,如熔体黏度太低 ,虽 然流动性好 ,但保持形状的能力较差 ,容易造成挤出 的不稳定 。因此 ,在保证一定的生产效率和良好流 动性的前提下 , PBT 的挤出温度应控制在其熔融温 度的中下限值 。
放线张力直接影响光纤余长的形成 。在光纤高 速放出时 ,光纤放线架的放线张力应稳定 、可调 ,光 纤不抖动 ,各光纤导轮应光滑 、清洁 ,无毛刺 。在同 等情况下 ,放线张力越大 ,光纤被拉伸的程度越大 , 余长越小 ;相反 ,放线张力越小 ,则余长越大 。放线 张力不能过小 ,否则易引起放线张力不稳定 、抖动 , 严重时在光纤高速进入模具及填充纤膏时 ,瞬间产 生抖动 ,带入气泡 ,造成光纤余长不均匀 ;放线张力 也不宜过大 ,否则将会影响光纤的传输性能和寿命 。
丁敏慧 ,等 :光缆生产工艺控制的探讨
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高 ,则材料的尺寸稳定性好 ,后收缩小 ,机械强度 、耐 腐蚀性和硬度均会提高 。PBT 材料的结晶度取决于 材料的加工条件 ,在光缆生产过程中 ,只有在合理的 工艺条件下 ,PBT 才具有良好的尺寸稳定性 ,才能保 证光缆中的光纤具有良好的余长控制 。
图 1 余长产生的机理
1. 4 充油针和导纤针的孔径 充油针与导纤针的配置会影响纤膏填充的稳定
性 ,进而影响光纤运动的轨迹及其余长 。充油针孔 径过大 ,则不能保持稳定的纤膏填充 ,各光纤的余长 相差会很大 ,套管的外径也不稳定 ; 充油针孔径过 小 ,在高速填充时产生的高压会使光纤跳跃 ,油截面 不稳定 ,且会带入大量的空气 ,从套管表面看在套管 内靠近光纤处有许多附着的真空泡 ,即使套管放置 一段时间后也不消失 。导纤针孔径过大 ,纤膏会从 前嘴回流 ;导纤针孔径过小 ,当生产线轻微抖动时可 能会导致光纤与针管内壁碰触而损伤光纤 。因此 , 在生产时应合理选择充油针和导纤针的孔径 。 1. 5 在牵引轮上套管缠绕的圈数
根据图 1 可分析光纤余长产生的机理 :在第一 节热水槽区光纤尚有一定的张力 ,且光纤在这段几 乎是直线运动的 ,套管在主牵引轮上绕若干圈后 ,套 管内的光纤会靠近牵引轮的一侧 ,由于光纤的缠绕 直径小于套管的缠绕直径 ,因此光纤在主牵引轮区 产生了负余长 ;而当套管进入第二节冷水槽时 ,PBT 套管迅速冷却收缩 ,光纤就产生了正余长[1] ,这样既 补偿了光纤在主牵引轮处产生的负余长 ,而且得到 了所需的正余长 。可见 ,调节第一节热水槽和第二 节冷水槽的温度是控制光纤余长最主要的因素 。水 温差越大 ,正余长越大 ,反之亦然 。
由光纤余长产生机理可知 ,套管在主牵引轮上
缠绕的圈数越多 ,负余长越大 (最后得到的正余长也 就越小) ;当其它条件不变 ,且套管在牵引轮上缠绕 的圈数相同时 ,则大直径套管比小直径套管所产生 的光纤负余长大 。如图 2 所示 ,由于光纤有一定的 张力 ,因此套管中的光纤会靠向主牵引轮一侧 ,光纤 缠绕直径 Φf 必然小于套管缠绕直径 Φt 。不同直径 的套管 (假设套管内光纤相同) ,外径大的套管其 Φt 也大 ,所以缠绕在主牵引轮上的套管圈数是调节光 纤余长的有效工艺参数之一 。我们可以根据套管直 径 ,调节套管在牵引轮上的缠绕圈数 ,达到光纤余长 的微调 。
PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯) 套管挤出后进入 水槽 ,为了使 PBT 套管的收缩满足光纤余长的设计 要求 ,且具有良好的物理机械性能 ,一般要求第一节 热水槽和主牵引轮区的水温控制在 45～65 ℃之间 , 使 PBT 形成较稳定的结晶 ,水槽温度的波动应尽量 小 ,控制在 ±2 ℃以内 。第二节冷水槽的温度控制 在 13～20 ℃之间 ,套管的冷收缩使光纤产生余长 。
Discussion on the Process Control of Fiber
Optic Cable Production
DING Min2hui , WAN Jia2hua
( Cable Branch , Jiangxi Lianchuang Optoelectronic Science & Technology Co. , Ltd. , Ji’an 343000 , Jiangxi , China) Abstract : The forming mechanism of fiber excess length (FEL) is described. Various factors of affecting the control of FEL are
光纤与电缆及其应用技术 Optical Fiber & Electric Cable
2007 年第 5 期 No. 5 2007
生产工艺
光缆生产工艺控制的探讨
丁敏慧 , 万家华
( 江西联创光电科技股份有限公司 线缆分公司 ,江西 吉安 343000)
[ 摘 要 ] 阐述了光纤余长形成的机理 ,逐个分析影响光纤余长控制的各种因素 ,对 PBT 松套管挤出的主要工 艺控制进行了探讨 ,以及对 PBT 套管后收缩的现象进行了剖析 ,并根据生产经验提出了一些改进措施 。 [ 关键词 ] 光纤余长 ;PBT 套管 ;后收缩 [ 中图分类号 ] TN818 [ 文献标识码 ] B [ 文章编号 ] 100621908 (2007) 0520043204
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光纤与电缆及其应用技术
2007 年第 5 期
我们可以通过观察出模口空气冷却处套管内纤பைடு நூலகம்液 面是否稳定 ,来判断套管内光纤余长的稳定性 。通 常纤膏的油截面略垂直于光纤牵引方向为稳定填 充 ;如果油截面在套管内前后不停的抖动且与光纤 牵引方向成较大角度时为不稳定填充 。 1. 3 冷 、热水槽的温差
由于光纤束在进入套管后呈螺旋绞合状 ,其总 的绞入率大于单根光纤的螺旋绞合率 ,因此套管内 光纤数越多 ,光纤余长也越大 。
以上八个方面是影响光纤余长的因素 ,一般层 绞式光缆光纤余长较小 ,有时甚至为零余长 ,而中心 管式光缆光纤余长较大 ,但一般不超过 0. 16 % ,合 理控制上述因素可以得到较稳定的光纤余长 。
2. 1 PBT 挤出温度的控制及配模 影响 PBT 挤出质量的因素有 : 材料的黏度 、熔
融指数 、干燥性 、热稳定性 ,以及挤出螺杆 、挤出模 具 、挤出工艺 。为充分去除 PBT 料中的潮气 ,一般 情况下在 PBT 进入挤塑机前要在约 100 ℃下干燥 3 h 以上 。PBT 的熔点温度约为 225～235 ℃,因此挤 塑机中的加热温度一般为 240～270 ℃,当然还要根 据不同生产厂家的材料特性以及生产线速度 、套管
[ 收稿日期 ] 2007204206 [ 作者简介 ] 丁敏慧 (1972 - ) ,女 ,江西人 ,江西联创光电科
技股份有限公司线缆分公司助理工程师. [ 作者地址 ] 江西省吉安市跃进路 11 号 ,343000
光纤放线过程实际上也是张力筛选的过程 。为 尽量减少放线过程对光纤的损伤 ,一般认为放线张 力应是筛选张力的 10 %左右 ( ITU2T 将光纤筛选应 力规定为 0. 69 GPa) 。应根据不同的设备和光纤余 长的要求 ,设定不同的放线张力 ,一般控制在 0. 6～ 1. 2 N 。可以在光纤放线前进行张力的调试 ,张力调 试时 ,将符合放线张力重量的砝码绑扎在细线的一 头 ,一手拿住细线的另一头并固定在放纤盘的轴上 , 将细线沿着光纤放线的方向绕在张力轮上 ,调节放 线架的配重旋钮 ,直至砝码在任何一垂直线上保持 平稳不动 ,则砝码的重量为该放线架的放线张力 。 1. 2 纤膏的黏度
在 PBT 套管挤出时 , 还应关注挤出模具的配
置 。一般采用挤管式模具挤出 PBT ,其配模的工艺
参数有两个 ,即拉伸比 (Draw Down Ratio ,DDR) 和拉
伸平衡比 (Draw Ratio Balance ,DRB) 。根据我们多年
的实践经验 ,中心束管式光缆用套管拉伸比控制在
9～12 ,层绞式光缆用套管的拉伸比控制在 12～15
纤膏的性能也是影响光纤余长稳定性的重要因 素 。为了防止水和潮气侵袭光纤 ,需要在松套管内 填充纤膏 ,纤膏可以对光纤起缓冲作用 ,更好地保证 光纤的使用寿命 。纤膏应具有较好的相容性 ,相容 性差的纤膏会使着色光纤的颜色不能区分 ,给光缆 线路敷设与维护带来不便 ,严重时会使光纤衰减增 加 ,影响通信质量 。纤膏具有良好的触变性 ,当纤膏 受外力剪切时 ,其黏度会降低 ,当外力撤除后 ,其黏 度又能恢复 。在一定的剪切力下 ,纤膏的黏度越大 , 光纤的余长也越大 ;纤膏的黏度越小 ,光纤的余长也 越小 。光纤余长随纤膏温度升高而减小 。在生产中
Key words : fiber excess length ; PBT loose2tube ; post2extrusion shrinkage
1 二次套塑中光纤余长的控制
经过长期的生产实践 ,光缆的生产工艺已比较 成熟 。在光纤松套管的挤出工序中 ,套塑不但为光 纤提供了保护 ,而且还制造了光纤余长 。在套管内 壁与光纤之间填充触变性的纤膏 ,当有侧压力作用 时 ,套管产生的形变不会直接作用于光纤 ,这就为光 纤提供了有效的保护 ;光纤余长的产生使得光缆具 有良好的物理机械性能 。 1. 1 放线张力
图 2 套管内光纤在主牵引轮上的位置示意图
1. 6 生产线的速度 生产线的高速运转 ,必然会加快纤膏的填充速
度和螺杆的转速 。在其它条件不变的情况下 ,纤膏 的填充速度越快 ,光纤在充纤膏后进入套管时产生 的瞬间阻力越大 ,光纤进入套管的振幅也越大 。因 此 ,生产线的速度越快 ,光纤的余长也就越大 。 1. 7 收线张力
为宜 ;拉伸平衡比可控制在 1. 0～1. 2 。拉伸比和拉
伸平衡比的计算方法如下 :
RDDR = ( D2大 - D2小 ) Π( d2大 - d2小 )
2 光缆 PBT 套管工艺的控制
PBT 因优越的机械物理性能和良好的加工稳定 性等特点而用作光纤松套管材料 。但 PBT 材料为 半结晶性材料 ,结晶度对其性能影响较大 。结晶度
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收线张力是施加在主牵引与履带牵引之间的光 纤套管上 ,这一段的套管正处于冷水槽中受冷收缩 , 因而收线张力对套管的弹性拉伸可抵制套管的收 缩 。收线张力越大 ,对正在冷收缩的套管的拉伸也 越大 ,所得到的光纤正余长就越小 ;反之 ,套管冷收 缩的自由度就越大 ,所得到的光纤正余长也就越大 。 1. 8 套管内的光纤数