光纜二次套速流程
分類： 生產(chǎn)流程 發(fā)布時間：22-03-21 瀏覽量：5707
二次套速流程
一、 ?二次套速定義
光纖二次套塑工藝就是選用合適的高分子材料（PBT），采用擠塑工藝，在合理的工藝條件下，給光纖套上一個合適的與光纖長度相當?shù)乃商坠堋Ｍ瑫r在套管與光纖之間充滿一種化學和物理性能長期穩(wěn)定、粘度合適、防水性能優(yōu)良、對光纖具有長期良好保護性能，且與套管材料完全兼容的混合物。光纖在管內(nèi)有自由移動空間，因此二次套塑后光纖的抗拉、抗側(cè)壓能力較好。此工藝最重要的控制參數(shù)是光纖余長。
注：也有采用高密度聚乙烯和改性聚丙烯作為束管材料，但因為他們的楊氏模量較低， 只適用于制作大尺寸的束管。
二、 ?原材料介紹及余長形成
2.1 ?PBT材料
2.1.1? ?PBT材料簡介
套塑材料一般為聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）是光纜中最重要的材料之一，其具有良好的耐溶劑、耐油、耐化學腐蝕等特性，與纖膏和纜膏有很好的相容性。 PBT：是由對苯二甲酸和丁二醇單體脫水縮聚而成。分子式如下:
PBT熔化溫度在230℃左右；通常用高效均勻又不產(chǎn)生過度剪切效應的螺桿為宜。擠出機螺桿的長徑比從 24:1 到 30:1。長徑比太大，在高溫下的PBT料滯留時間太長，會產(chǎn)生分子鏈斷裂的降解現(xiàn)象，嚴重的可能導致擠出的束管變成脆性物體。
2.2.2 ?聚合物力學三態(tài)
聚合物力學三態(tài)的分子運動特點：
（1）玻璃態(tài)：溫度低，鏈段的運動處于凍結(jié)，只有側(cè)基、鏈節(jié)、鏈長、等局部運動，形變??；
（2）高彈態(tài)：鏈段運動充分發(fā)展，形變大，可恢復；
（3）粘流態(tài)：鏈段運動劇烈，導致分子鏈發(fā)生相對位移，形變不可逆。
PBT塑料從擠出機經(jīng)模具進入熱水槽，溫度急劇下降到達余長牽引輪，在此過程中，PBT處于高彈態(tài)，即在外力的作用下能產(chǎn)生較大形變，這是PBT束管形成過程的一個重要區(qū)域。PBT是一種半結(jié)晶材料，通常在束管制成時，還不能充分結(jié)晶而達到其結(jié)晶平衡度，因而在束管形成后一段時間內(nèi)，PBT束管還會繼續(xù)緩慢地結(jié)晶，這就造成PBT束管的擠塑后收縮，從而使束管在長度方向進一步縮短，光纖在束管中的余長增加。PBT塑料的結(jié)晶主要發(fā)生在高于玻璃化溫度的熱水槽區(qū)域，因而適當提高熱水槽的溫度的溫度可以加速結(jié)晶，而適當增加熱水槽長度，在牽引速度不變時可以增加結(jié)晶。
2.2.3? PBT色母料
PBT松套管在二次套塑工藝中需加入色母料染色。PBT色母料添加的重量比約 1%左右。在使用PBT色母料時，需注意兩個問題：
（1）不同 PBT 色母料生產(chǎn)廠家提供的色母料，其基料不盡相同，因此在選料時，應采用與 使用的PBT料相同或相似基料生產(chǎn)的PBT色母料。否則擠塑熔體不均勻會造成束管的外徑 波動。
（2）由于PBT色母料容易吸潮，且在二次套塑生產(chǎn)線上，PBT色母料添加器上沒有專門的 干燥裝置。當色母料水分含量超過0.05%時，會造成PBT管無法正常成型的嚴重后果。所以，必須將PBT色母料在專用的干燥機中進行加熱干燥后備用。
2.3 ?觸變光性纖油油膏
光性纖油油膏膏在二次套塑工藝中的性狀以及其成纜后對束管中光纖的機械保護作用在很 大程度上與其觸變性有關。光纖油膏的觸變性是通過加入觸變增稠劑來實現(xiàn)的。在光纖運 動時油膏粘度變低，使光纖能運動自如。其對束管內(nèi)的光纖有兩方面的作用：一是防止空氣中的潮氣侵蝕光纖；二是對光纖起襯墊作用，緩沖光纖受振動、沖擊、彎曲等機械性力的影響。
光纖油膏在靜止狀態(tài)下，是一種穩(wěn)定的，非流動性的粘稠膠體。當油膏受到擾動時，如在二次套塑工藝中，將光纖油膏泵入擠塑機機頭，注入光纖束管過程中，在剪切力的作用下，油膏從粘稠體變成流體，從而能將油膏均勻地充入束管內(nèi)。當加在油膏上的擾動力消除后，光纖油膏又回到粘稠狀膠態(tài)，從而防止束管中油膏的滴流產(chǎn)生。
光纖油膏的粘度還隨著溫度的升高而下降。因而在二次套塑工藝中通常對光纖油膏加熱降低其粘度，更有利于油膏的充填。纖膏具有良好的物理、化學穩(wěn)定性和良好的溫度特性（溫度升高時不滴流，低溫時不變硬變脆）不吸收水、不析氫、分油量極小，含氣泡很少，無雜質(zhì)，與光纖和PBT相容性極好，并且對人無毒無害。
另外，擠塑機機頭中充膏模具的設計和選用，必須保證油膏通路爽暢，充膏均勻平穩(wěn)，充膏壓力不能太大。如果充膏壓力過大，加上采用的油膏粘度也較大時，在出口模，油膏會對進入束管的光纖產(chǎn)生牽引作用，使余長產(chǎn)生變化。
2.4、 ?余長的定義及形成過程
通俗地講，余長的作用是給光纖一定的富余長度，這樣在光纜或松套管伸長時，光纖可以不受拉伸應力。余長的大小必須合適。如果太小，則在光纜受拉伸或高溫下光纜伸長時，光纖就不能得到保護。余長的大小必須合適。如果太大，光纖在松套管中會受到過度彎曲而增加彎曲應力。尤其是光纜在低溫下收縮，性能會大大劣化。
2.4.1 ?余長的定義： 束管中光纖比束管
ξ =（Lf-Lt）/Lt2100%）
式中：Lf為光纖的長度
Lt為束管長度
2.4.2 ?余長的形成過程
光纖從放線架以一定放線張力下放出，通過油槍進入主機擠出系統(tǒng)，再通過熱水槽冷卻進入牽引輪，在這個過程中光纖是以直線運動。由于光纖油膏有觸變性在受到剪切力的情況下化學鍵斷裂，纖膏粘度降低，具有很好的流動性，光纖在熱水槽段是被拉直，沒有形成余長或是說形成了負余長。由于光纖在受力時有一定的拉伸量（一般＜1%），另一方面光纖在 輪牽時光纖靠近束管的內(nèi)側(cè)面，相對束管長于光纖為負余長。在冷水槽段是形成余長的主要階段，由于束管在冷卻時有很大的收縮而形成余長，抵消前面的負余長而形成要求的余長。
2.4.3? 影響余長的主要因素
在二次套塑工藝中，影響余長的因素較多，其中有些因素可用作調(diào)節(jié)余長的工藝，有些因素雖能影響余長值，但不宜作為余長的調(diào)節(jié)手段。
2.4.3.1 ?光纖放線張力對余長的影響
光纖放線張力F愈大，光纖拉得愈緊，則光纖在管內(nèi)靠向內(nèi)側(cè)愈甚，負余長愈大，反之亦然。因此，光纖放線張力愈大，束管成品的正余長愈小，張力愈小，正余長愈大。由此可見，光纖的放線張力是調(diào)節(jié)余長的有效工藝參數(shù)之一。
2.4.3.2 ?冷熱水溫差對余長的影響
從相關研究數(shù)據(jù)結(jié)果表明，冷熱水溫的調(diào)節(jié)是余長控制的最主要因素。水溫差愈大，正余長愈大，反之亦然。
2.4.3.3 ?主牽引張力對余長的影響
主牽引張力是施加在從余長牽引到主牽引之間的光纖束管上，這一段正是束管處于冷水槽經(jīng)受冷收縮的區(qū)間。因而牽引張力對束管的彈性拉伸作用是對束管的冷收縮起抵制作用， 在標準的二次套塑生產(chǎn)線中，正余長主要是由束管的冷收縮程度來決定的，因而，主牽引張力對光纖余長起到局部的調(diào)節(jié)作用，牽引張力愈大，對冷收縮的牽制愈甚，正余長愈小；牽引張力愈小，冷收縮愈自由，正余長就愈大。
2.4.3.4 ?套管在盤式牽引輪上的圈數(shù)對余長的影響
套管在盤式牽引輪上圈數(shù)越多，套管冷卻越充分，其在牽引輪后的冷卻水槽中收縮相對減小，余長減??；反之圈數(shù)越少，余長越大。
2.4.3.5 ?線速度對余長的影響
線速度越快，松套管在前段溫水槽中越不容易冷卻，導致松套管在牽引輪后的冷卻水中收縮增大，余長增加；反之松套速度減慢，套管在溫水槽中冷卻充分，余長減小。
2.4.3.6 ?纖膏的粘度對余長的影響
粘度越大，注射一定量水凝膠的壓力越大，光纖在工藝過程中運行的阻力增大，余長增大，反之余長減小。
注：光纖余長一般是在二次套塑線控制的，但對于層絞式光纜，光纜中光纖的最終余長與成纜機的套管放線張力及絞合節(jié)距等設置有關。
三、 ?氣泡問題
光纖纖膏在生產(chǎn)運輸及束管填充過程中經(jīng)常會產(chǎn)生少量的氣泡，這給光纖束管質(zhì)量造成很大的影響。在物理外觀上，束管外徑不均勻，肉眼可見束管內(nèi)有很多小氣泡，或外徑起包，以致不能正常通過成纜線和護套線的模具孔，造成斷纜事故的發(fā)生。需特別關注的是一些特大的氣泡，當這些壓縮氣泡從機頭出來時，由于壓力驟減，造成氣泡突然膨脹，使熔融PBT的管材脹裂而使束管報廢，給生產(chǎn)廠家造成巨大的經(jīng)濟損失。在化學性能上，由于空氣內(nèi)有水蒸氣存在，這些氣態(tài)的水分子在一定條件下發(fā)生“析氫”現(xiàn)象，產(chǎn)生的氫氧基影響了光纖的傳輸性能，造成光纜傳輸損耗增加。
四、 ?典型的二套設備
（1）放線系統(tǒng)其作用是：穩(wěn)定可靠地將光纖在合適的張力條件下放出。
（2）靜電除塵裝置，此裝置承擔著去除光纖表面的靜電和灰塵的作用。
（3）油膏注射系統(tǒng)，此系統(tǒng)將纖膏以穩(wěn)定合適的速度隨光纖同時注入套管。
（4）擠塑機是二次套塑的主機，它主要由傳動系統(tǒng)、機膛、加料系統(tǒng)、螺桿和機頭組成。 （5）二套生產(chǎn)線通常都有熱水和冷水槽，以供選擇合適的冷卻工藝，保證松套管質(zhì)量。
（6）主牽引，在單牽引系統(tǒng)中以主牽引為界，在前后冷卻水槽之間設定合適的水溫差， 即可有效的控制松套管中光纖的余長。
（7）輔助牽引，能方便的調(diào)整輔牽張力，以控制松套管在冷水槽中冷收縮程度，有效控 制松套管中光纖的余長。
（8）收線系統(tǒng)要求能以恒定的張力并能方便地選定排線節(jié)距進行自動收排線。
（9）冷卻水槽除了給擠塑成形的套管冷卻定型之外，一個重要作用就是以盤式牽引輪為 界設定一個適當?shù)乃疁夭?，以便于調(diào)節(jié)光纖在套管中的余長。
（10）冷熱水溫的調(diào)節(jié)是余長控制的最主要因素。
（11）套管經(jīng)過牽引輪，光纖和套管在牽引輪上得到鎖定。套管進入冷水槽后由于冷、熱水溫差，PBT 套管會產(chǎn)生冷收縮，套管在長度方向上收縮從而形成正余長（由于PBT熱膨脹系數(shù)1.4 X 10-4/℃比光纖熱膨脹系數(shù) 3.4 X 10-7/℃大3個數(shù)量級，所以光纖冷收縮在此忽略不計）。水溫差越大，正余長越大，反之亦然。
（12）PBT常用的直徑1.9（每管6纖）和2.4mm（每管12纖）的套管，套管中光纖余長控制在0.0‰ ~ +0.6‰；每管中光纖余長最大值與最小值之差不大于0.3‰。
五、 ?擠塑模具
擠塑模具是決定松套管幾何形狀的關鍵，松套管的擠塑模具一般選用拉管式模具。
5.1 ?根據(jù)材料的性能，設定合適的拉伸比。
拉伸比 DDR=擠塑模具出口處料流的截面積/產(chǎn)品的橫截面積。
(DDR值由材料商提供。一般生產(chǎn)線速度越高，拉伸比相應取大一點。）
公式中：D=模蓋內(nèi)徑 d=模芯外徑 D1=套管外徑 d1=套管內(nèi)徑
5.2 ?拉伸平衡約為 1。
（但對線速度較高的套塑生產(chǎn)線來說，DRB會稍大些）
公式中：D=模蓋內(nèi)徑 d=模芯外徑 D1=套管外徑 d1=套管內(nèi)徑
5.3 ?油針
5.3.1 ?油針的選用
彎曲的針頭會使纖膏液面嚴重傾斜，增加光纖粘附于管壁的可能性；而且在纖膏注入過程中改變纖膏注入的正常方向，引起光纖抖動，造成套管直徑的不穩(wěn)定并影響光纖余長的一致性及光纖運行中的穩(wěn)定，甚至造成斷纖。
5.3.2 ?油針的調(diào)整：
（1）油針針頭一定要與模芯同心；
（2）針頭端頭伸出模芯端面約 1～2 毫米；
（3）調(diào)整時要注意針頭與模芯內(nèi)孔有無相接觸。
六、 ?注意事項
（1）PBT要求有防潮包裝，PBT加工前的要干燥。PBT料干燥溫度控制在 80℃～100℃。
（2）PBT料如果干燥不充分，水分子會在高溫汽化，從而影響料流波動，使擠出不穩(wěn)定， 導致套管不圓整、壁厚不均勻、管壁變薄等缺陷。
（3）在清洗機膛或更換模具、換結(jié)構(gòu)、換材料、改變工藝條件、更換輔助牽引皮帶、有異常變化、停機較長時間后重新升溫開機等情況下都必須先做套管測余長，測試合格后方可進行生產(chǎn)，測試結(jié)果要求做好記錄。
七、 ?二次套速過程各種現(xiàn)象原因分析
7.1 ?松套管中光纖衰減曲線不好或“臺階”、衰減超標可能的原因是：
（1）套管余長不合格（余長過大或過?。?/p>
（2）光纖運行路徑不對，不在導輪中。
7.2 ?松套管生產(chǎn)中和生產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)光纖斷裂可能的原因是：
（1）光纖放線導輪不干凈、運轉(zhuǎn)不良；
（2）光纖導纖針、油針不干凈，配比不正確，或與模芯不同心，針頭彎曲；
（3）著色光纖排線不好；
（4）光纖放線張力不正常；
（5）光纖強度不夠。
7.3 ?套管直徑粗細不均勻可能的原因是：
（1）擠塑機溫度設定不正確；
（2）機頭不水平，模芯/模蓋選用與裝配不合適；
（3）PBT 材料或色母料受潮，烘料系統(tǒng)工作不正常，烘料溫度設定不正確。
7.4 ?套管有包或漏纖可能的原因是：
（1）原材料受到污染，有雜質(zhì)；
（2）油針與模芯不同心或油針彎曲；
（3）纖膏中有大量氣泡或真空泵運轉(zhuǎn)不正常；
（4）機鏜和機頭長時間未清洗；
（5）擠塑模具（模芯、模蓋、分流錐）有損傷；
（6）水濺到從機頭到第一節(jié)水槽的高溫套管上。
7.5 ?套管顏色不均勻可能的原因是：
（1）加色機工作不正常；
（2）換色母料時操作不當，換色過早或過遲；
（3）色母料受潮或與 PBT 相容性差。
廠家客服微信-1.jpg)