全干式圓形引入雙芯光纜工藝控制難點(diǎn)

>> 珠海漢勝科技股份有限公司 曾輝 楊喬云 張卓

全干式圓形引入雙芯光纜工藝控制難點(diǎn)

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引言

隨著“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略的實(shí)施進(jìn)一步加快光纖入戶發(fā)展步伐，對(duì)室內(nèi)光纜的要求也越來越高；而原有蝶形光纜在建筑敷設(shè)中常常會(huì)出現(xiàn)凹槽積水致使光纜護(hù)套開裂、敷設(shè)彎曲時(shí)加強(qiáng)件易折斷以及復(fù)雜拐彎布線不便等諸多問題；相比較而言，圓形光纜不但可以完善蝶形纜敷設(shè)存在不足，而且還能提高引入纜的實(shí)用性和可靠性；以此來提升FTTH入戶通信穩(wěn)定性。

一 工藝控制目標(biāo)

為保證室內(nèi)全干式圓形引入光纜有良好的抗?jié)B水能力，該類型光纜推薦采用全干式阻水結(jié)構(gòu)，即光纜為全截面阻水結(jié)構(gòu)，水在光纜內(nèi)不能縱向滲流，其阻水結(jié)構(gòu)（見圖1）所示，且要完全滿足機(jī)械、環(huán)境和傳輸性能要求以及阻燃性能。GJPFJH型光纜采用緊套光纖、阻水玻璃紗以及LSZH護(hù)套等材料成型光纜的統(tǒng)稱，而該規(guī)格產(chǎn)品作為非金屬配線室內(nèi)圓形引入光纜，具有很好機(jī)械性能、抗彎曲、易布線易施工；再加上具有良好的光學(xué)傳輸性能；常作為管道敷設(shè)復(fù)雜及狹小空間布線首選，能很好滿足惡劣環(huán)境（積水較多、潮濕地方）使用。

圖1 雙芯緊套圓形引入光纜

二 工藝控制目標(biāo)

為能很好滿足YD/T1259-2009室內(nèi)光纜標(biāo)準(zhǔn)，在原材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及工藝加工基礎(chǔ)上，制定了全干式GJPFJH型光纜生產(chǎn)工藝控制目標(biāo)，如表1所示：

表1 GJPFJH光纜的生產(chǎn)工藝控制目標(biāo)

反復(fù)彎曲/次 500耐彎曲/dB 1圈，20mm，1550nm波長(zhǎng)下光纖附加衰減變化≤0.1 dB；10圈，30mm，1550nm波長(zhǎng)下光纖附加衰減變化≤0.1 dB光纜環(huán)境性能：工作溫度/℃ –20～70滲水試驗(yàn) 試樣長(zhǎng)度3m，1m高水柱，24h，光纜不滲水溫度循環(huán)試驗(yàn) –20～70℃，2次循環(huán)，各溫度點(diǎn)恒溫8h，1550nm波長(zhǎng)下光纖衰減系數(shù)變化≤0.1dB/km阻燃試驗(yàn) 垂直阻燃

三 工藝控制要點(diǎn)

為了確保生產(chǎn)的低煙無(wú)鹵緊包光纖的性能優(yōu)良，必須嚴(yán)格控制外購(gòu)的G.657 A1著色光纖的質(zhì)量。在G.657 A1光纖進(jìn)廠時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照表2中相關(guān)性能指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后才能投入生產(chǎn)。

表2 G.657 A1光纖的主要性能要求

在緊套G.657光纖之前需要對(duì)其纖源做光學(xué)傳輸性能檢測(cè)（衰減、模場(chǎng)直徑、偏振模色散等），然后按客戶要求色譜進(jìn)行著色，方可進(jìn)行緊包生產(chǎn)；然后再進(jìn)行放護(hù)成品。本文重點(diǎn)就緊套和放護(hù)存在難點(diǎn)進(jìn)行深入闡述：

3.1 緊套難點(diǎn)：

由于LSZH材料本身特點(diǎn)，因此在緊包光纖生產(chǎn)工藝中相比較PA12、PVC而言，主要表現(xiàn)在以下方面：

a.原材料干燥處理。PVC流動(dòng)性差，吸水小，為防止緊包過程中材料表面出現(xiàn)微小氣泡，其材料干燥溫度宜設(shè)定為70～75℃；PA12吸水易受潮，且具有高溫易氧化等特性，其材料干燥溫度宜設(shè)定為105～110℃；為更好發(fā)揮LSZH的阻燃及電氣性能，改善材料內(nèi)Al(OH)3、Mg(OH)2、ATH的自身吸熱脫水及共聚物的力學(xué)性能，其材料干燥溫度宜設(shè)定為65～70℃。

b.擠出溫度設(shè)置。雖然PA12、LSZH、PVC三種緊包材料在擠出過程中擠出溫度的設(shè)置都是遵循從擠塑機(jī)機(jī)身到機(jī)頭溫度逐級(jí)提高，以免料筒因加溫過快而導(dǎo)致塑化不均的原則，但因PA12、LSZH、PVC自身熔點(diǎn)不同，故三者擠出溫度設(shè)置也有所異同。通過長(zhǎng)期生產(chǎn)摸索發(fā)現(xiàn)，PA12在擠出過程中的熔融溫度和出?？跓崴蹨囟染萀SZH、PVC的略高；為確保PA12緊包層無(wú)氣泡以及PA12熔融態(tài)較高的黏稠度，在抽真空壓強(qiáng)設(shè)定時(shí)應(yīng)比PVC、LSZH的高出近似一倍；為確保擠出的PA12緊包光纖穩(wěn)定成型，熱水槽與模套出口間距宜為5cm，比擠出LSZH緊包光纖時(shí)熱水槽與模套出口間距小很多。

c.螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)置。由于相較與PVC，PA12、LSZH的黏度大、流動(dòng)性差，其熔體裹覆光纖的速度較緩慢，如在緊包光纖生產(chǎn)過程中PA12、LSZH擠出時(shí)的螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)置與PVC擠出時(shí)的螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)置相同，則將因螺桿不斷旋轉(zhuǎn)供料，導(dǎo)致PA12、LSZH熔體在擠出模具出料口處積壓，巨大的壓強(qiáng)將對(duì)擠出模具產(chǎn)生不良作用，使擠出緊包光纖出現(xiàn)嚴(yán)重質(zhì)量問題。通過長(zhǎng)期工藝摸索發(fā)現(xiàn)，PVC擠出時(shí)螺桿轉(zhuǎn)速宜設(shè)定為200r/min，而PA12、LSZH擠出時(shí)螺桿轉(zhuǎn)速宜設(shè)定為110 r/min、30r/min。

d.擠出模具選擇。由于PA12、LSZH、PVC三種緊包材料在高溫熔融狀態(tài)下的拉伸比、黏度以及熔體的強(qiáng)度各有不同，因此選擇的擠出模具也有所不同。為確保緊包表面同心度、光滑度，以及消除機(jī)頭內(nèi)含有空氣附著進(jìn)入緊包空間，擠出時(shí)PVC、LSZH通常采用半擠壓式擠出模具，并需將模芯工作面往放線方向后推2mm左右，而PA12通常選用擠管式擠出模具，并需將模芯工作面伸出模套約0.5mm。

3.2 放護(hù)難點(diǎn)：

由于全干式圓形引入光纜在LSZH擠塑成品護(hù)套（其技術(shù)指標(biāo)見表3）時(shí)，其雙芯緊包光纖與阻水玻璃紗之間存在摩擦，其工藝控制不佳，常會(huì)導(dǎo)致其纜芯彎曲打扭嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致光學(xué)傳輸衰減不合格，故而確保結(jié)構(gòu)完整成為放護(hù)套關(guān)鍵。

通過批量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：

1）在該產(chǎn)品放護(hù)過程中，其放線張力通常設(shè)定為0.5N；采用5*12000tex阻水玻璃紗紗與LSZH緊套光纖縱拖方式擠塑外護(hù)套；設(shè)定擠塑速度為60m/min；牽引速度為為100m/min;其緊套光纖表面玻璃紗裹覆均勻情況下，子纜無(wú)彎曲、無(wú)打扭現(xiàn)象出現(xiàn)。若采用絞籠螺旋絞方式，設(shè)定絞合節(jié)距為30±5mm，保持玻璃紗在子纜外面分布均勻，其緊套光纖存在波浪式微彎。

2）若將張力增加至1N時(shí)，對(duì)于螺旋絞方式而言，其彎曲程度相比較（1）中現(xiàn)象略有下降；但是微彎還是并未消除。同時(shí)，在該基礎(chǔ)上增加牽引壓力將氣壓壓強(qiáng)0.05MPa調(diào)節(jié)至0.08MPa，會(huì)使得護(hù)套內(nèi)壁與子纜之間摩擦力呈消逝狀態(tài)，此時(shí)成品護(hù)套圓整性受到很大影響。

3）原有成品一半呈懸空狀態(tài)浸入水位中，其護(hù)套成型后的間斷性有微彎情況出現(xiàn);為此，在過線槽中增加水位，將其成品全部淹沒至水中，其冷卻效果得到明顯改善，且有LSZH緊套光纖不彎曲，究其原因在于玻璃紗細(xì)絲與護(hù)套內(nèi)壁粘附力消除，使得子纜呈舒展?fàn)顟B(tài)。

4）由于在批量生產(chǎn)時(shí)，沒有充分把握烘料時(shí)間會(huì)導(dǎo)致低煙無(wú)鹵聚烯烴材料水合氧化物、金屬氧化物受熱過度，在高溫下分解以至于護(hù)套外表毛糙、氣孔大。為此，把握溫控時(shí)間及溫度至關(guān)重要，以免因生產(chǎn)時(shí)高溫而引發(fā)阻燃劑提前分解，最終造成阻燃特性的失效。

表3 低煙無(wú)鹵聚烯烴主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)

綜上所述出現(xiàn)情況，客觀進(jìn)行詳細(xì)分析與試制，有效改善放護(hù)彎曲方法如下所示：

1）應(yīng)力平衡控制：加大光纖的放線張力，將其張力從原有0.5N調(diào)節(jié)增大至1.5-2N，減少玻璃紗張力為1N左右。可以確保緊套光纖在生產(chǎn)時(shí)獲得一定拉伸伸長(zhǎng)應(yīng)變，當(dāng)成品下盤出廠敷設(shè)時(shí)，其應(yīng)力可得到釋放，可將光纖負(fù)應(yīng)變與護(hù)套回縮應(yīng)力得以抵消；直至兩者達(dá)到一致時(shí)，彼此不受影響，光纖可處于舒展?fàn)顟B(tài)。但是，在此過程中，可采取長(zhǎng)距離水槽、降低熱水槽水溫、選用拉伸比較小模具以及牽引力減少方法來確保護(hù)套回縮得以恢復(fù)和護(hù)套圓整性。

2）盤式牽引：為避免纜芯和護(hù)套間的打滑，消除牽引引起打滑；可采用盤式牽引收線。因?yàn)槔|芯打滑后，在某個(gè)單元段內(nèi)，護(hù)套比纜芯長(zhǎng)，當(dāng)護(hù)套收縮時(shí)很容易引起纜芯的彎曲。

3）消除滑蹬：在生產(chǎn)線上成品符合要求后，需盡快上盤復(fù)繞，且穿孔時(shí)務(wù)必要將纜芯與護(hù)套兩者等長(zhǎng)打結(jié)，其原因在于消除緊套光纖與護(hù)套內(nèi)壁之間一蹬一蹬打滑現(xiàn)象出現(xiàn)；當(dāng)然，通常將牽引張力調(diào)節(jié)至0.08MPa-0.1MPa；可明顯降低打滑情況發(fā)生，減少護(hù)套應(yīng)力拉伸。

4）材料屬性：因?yàn)閯偝瞿？谌廴跔顟B(tài)下護(hù)套料遇冷收縮，第一，可依據(jù)生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境溫度變化適當(dāng)控制擠出溫度以及選用收縮率較小的原材料。第二，來料在運(yùn)輸過程或者倉(cāng)儲(chǔ)放置一段時(shí)間，空氣潮濕或多或少會(huì)影響護(hù)套料；擠塑加工前需對(duì)其烘料除濕處理。

5）護(hù)套內(nèi)徑大?。荷a(chǎn)時(shí)確保護(hù)套內(nèi)徑稍微偏大些；其目的在于減少護(hù)套回縮引起內(nèi)壁與纜芯之間摩擦力；可使得纜芯在其中處于自由舒展?fàn)顟B(tài)，不容易引起纜芯的彎曲。

6）阻水玻璃紗張力：減小阻水玻璃紗的放線張力，這既有利于減小阻水玻璃紗的伸長(zhǎng)形變，不至于有較大的回縮，也有利于降低牽引力，使纜芯和護(hù)套都不至引起較大的伸長(zhǎng)。

7）模具拉伸比：加工模具易采用拉伸比較小的模具，這樣對(duì)材料的拉伸不嚴(yán)重，對(duì)以后材料的收縮有利。特別是模具成線內(nèi)孔稍大一些，更有利于對(duì)光纖的側(cè)壓力減小從而減小光纖形成的彎曲。

8）阻水玻璃紗數(shù)量：其數(shù)目減少不僅能使纜芯變小從而減小了玻璃紗與緊套外壁之間摩擦力，而且此時(shí)牽引張力的也減小。這將對(duì)減少緊套光纖彎曲頗有益處。

9）放線裝置潔凈度：由于阻水玻璃紗長(zhǎng)期暴露空氣中，吸收水分會(huì)導(dǎo)致整個(gè)紗團(tuán)膨脹，致使放紗不順利，故而需要對(duì)其烘烤處理方可使用，且對(duì)放線空、放線支架孔需進(jìn)行吹氣處理，其目的在于剔除粘附的阻水顆粒，進(jìn)而減少放護(hù)鼓包、凹凸等現(xiàn)象的出現(xiàn)。

四 小結(jié)

筆者通過對(duì)圓形引入光纜生產(chǎn)中存在問題進(jìn)行長(zhǎng)期工藝摸索，重點(diǎn)在緊套生產(chǎn)和放護(hù)工藝上（張力調(diào)制、模具匹配、循環(huán)溫度、空氣間隙、成品置放）等多方面改善，能顯著減少引入光纜纜芯彎曲和打扭現(xiàn)象出現(xiàn)，這將對(duì)室內(nèi)光纜生產(chǎn)提供一定指導(dǎo)作用。