光纜二次套速流程
分類(lèi)： 生產(chǎn)流程 發(fā)布時(shí)間：22-03-21 瀏覽量：6071
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(gè)合適的與光纖長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)乃商坠堋Ｍ瑫r(shí)在套管與光纖之間充滿一種化學(xué)和物理性能長(zhǎng)期穩(wěn)定、粘度合適、防水性能優(yōu)良、對(duì)光纖具有長(zhǎng)期良好保護(hù)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(dòng)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(zhǎng)。
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?yàn)樗麄兊臈钍夏Ａ枯^低， 只適用于制作大尺寸的束管。
二、 ?原材料介紹及余長(zhǎng)形成
2.1 ?PBT材料
2.1.1? ?PBT材料簡(jiǎn)介
套塑材料一般為聚對(duì)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(xué)腐蝕等特性，與纖膏和纜膏有很好的相容性。 PBT：是由對(duì)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(guò)度剪切效應(yīng)的螺桿為宜。擠出機(jī)螺桿的長(zhǎng)徑比從 24:1 到 30:1。長(zhǎng)徑比太大，在高溫下的PBT料滯留時(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生分子鏈斷裂的降解現(xiàn)象，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致擠出的束管變成脆性物體。
2.2.2 ?聚合物力學(xué)三態(tài)
聚合物力學(xué)三態(tài)的分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：
（1）玻璃態(tài)：溫度低，鏈段的運(yùn)動(dòng)處于凍結(jié)，只有側(cè)基、鏈節(jié)、鏈長(zhǎng)、等局部運(yùn)動(dòng)，形變??；
（2）高彈態(tài)：鏈段運(yùn)動(dòng)充分發(fā)展，形變大，可恢復(fù)；
（3）粘流態(tài)：鏈段運(yùn)動(dòng)劇烈，導(dǎo)致分子鏈發(fā)生相對(duì)位移，形變不可逆。
PBT塑料從擠出機(jī)經(jīng)模具進(jìn)入熱水槽，溫度急劇下降到達(dá)余長(zhǎng)牽引輪，在此過(guò)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(guò)程的一個(gè)重要區(qū)域。PBT是一種半結(jié)晶材料，通常在束管制成時(shí)，還不能充分結(jié)晶而達(dá)到其結(jié)晶平衡度，因而在束管形成后一段時(shí)間內(nèi)，PBT束管還會(huì)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(zhǎng)度方向進(jìn)一步縮短，光纖在束管中的余長(zhǎng)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(dāng)提高熱水槽的溫度的溫度可以加速結(jié)晶，而適當(dāng)增加熱水槽長(zhǎng)度，在牽引速度不變時(shí)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(shí)，需注意兩個(gè)問(wèn)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(shí)，應(yīng)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(huì)造成束管的外徑 波動(dòng)。
（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(méi)有專(zhuān)門(mén)的 干燥裝置。當(dāng)色母料水分含量超過(guò)0.05%時(shí)，會(huì)造成PBT管無(wú)法正常成型的嚴(yán)重后果。所以，必須將PBT色母料在專(zhuān)用的干燥機(jī)中進(jìn)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(duì)束管中光纖的機(jī)械保護(hù)作用在很 大程度上與其觸變性有關(guān)。光纖油膏的觸變性是通過(guò)加入觸變?cè)龀韯﹣?lái)實(shí)現(xiàn)的。在光纖運(yùn) 動(dòng)時(shí)油膏粘度變低，使光纖能運(yùn)動(dòng)自如。其對(duì)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(duì)光纖起襯墊作用，緩沖光纖受振動(dòng)、沖擊、彎曲等機(jī)械性力的影響。
光纖油膏在靜止?fàn)顟B(tài)下，是一種穩(wěn)定的，非流動(dòng)性的粘稠膠體。當(dāng)油膏受到擾動(dòng)時(shí)，如在二次套塑工藝中，將光纖油膏泵入擠塑機(jī)機(jī)頭，注入光纖束管過(guò)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(dāng)加在油膏上的擾動(dòng)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(duì)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(xué)穩(wěn)定性和良好的溫度特性（溫度升高時(shí)不滴流，低溫時(shí)不變硬變脆）不吸收水、不析氫、分油量極小，含氣泡很少，無(wú)雜質(zhì)，與光纖和PBT相容性極好，并且對(duì)人無(wú)毒無(wú)害。
另外，擠塑機(jī)機(jī)頭中充膏模具的設(shè)計(jì)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(guò)大，加上采用的油膏粘度也較大時(shí)，在出口模，油膏會(huì)對(duì)進(jìn)入束管的光纖產(chǎn)生牽引作用，使余長(zhǎng)產(chǎn)生變化。
2.4、 ?余長(zhǎng)的定義及形成過(guò)程
通俗地講，余長(zhǎng)的作用是給光纖一定的富余長(zhǎng)度，這樣在光纜或松套管伸長(zhǎng)時(shí)，光纖可以不受拉伸應(yīng)力。余長(zhǎng)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(zhǎng)時(shí)，光纖就不能得到保護(hù)。余長(zhǎng)的大小必須合適。如果太大，光纖在松套管中會(huì)受到過(guò)度彎曲而增加彎曲應(yīng)力。尤其是光纜在低溫下收縮，性能會(huì)大大劣化。
2.4.1 ?余長(zhǎng)的定義： 束管中光纖比束管
ξ =（Lf-Lt）/Lt2100%）
式中：Lf為光纖的長(zhǎng)度
Lt為束管長(zhǎng)度
2.4.2 ?余長(zhǎng)的形成過(guò)程
光纖從放線架以一定放線張力下放出，通過(guò)油槍進(jìn)入主機(jī)擠出系統(tǒng)，再通過(guò)熱水槽冷卻進(jìn)入牽引輪，在這個(gè)過(guò)程中光纖是以直線運(yùn)動(dòng)。由于光纖油膏有觸變性在受到剪切力的情況下化學(xué)鍵斷裂，纖膏粘度降低，具有很好的流動(dòng)性，光纖在熱水槽段是被拉直，沒(méi)有形成余長(zhǎng)或是說(shuō)形成了負(fù)余長(zhǎng)。由于光纖在受力時(shí)有一定的拉伸量（一般＜1%），另一方面光纖在 輪牽時(shí)光纖靠近束管的內(nèi)側(cè)面，相對(duì)束管長(zhǎng)于光纖為負(fù)余長(zhǎng)。在冷水槽段是形成余長(zhǎng)的主要階段，由于束管在冷卻時(shí)有很大的收縮而形成余長(zhǎng)，抵消前面的負(fù)余長(zhǎng)而形成要求的余長(zhǎng)。
2.4.3? 影響余長(zhǎng)的主要因素
在二次套塑工藝中，影響余長(zhǎng)的因素較多，其中有些因素可用作調(diào)節(jié)余長(zhǎng)的工藝，有些因素雖能影響余長(zhǎng)值，但不宜作為余長(zhǎng)的調(diào)節(jié)手段。
2.4.3.1 ?光纖放線張力對(duì)余長(zhǎng)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(fù)余長(zhǎng)愈大，反之亦然。因此，光纖放線張力愈大，束管成品的正余長(zhǎng)愈小，張力愈小，正余長(zhǎng)愈大。由此可見(jiàn)，光纖的放線張力是調(diào)節(jié)余長(zhǎng)的有效工藝參數(shù)之一。
2.4.3.2 ?冷熱水溫差對(duì)余長(zhǎng)的影響
從相關(guān)研究數(shù)據(jù)結(jié)果表明，冷熱水溫的調(diào)節(jié)是余長(zhǎng)控制的最主要因素。水溫差愈大，正余長(zhǎng)愈大，反之亦然。
2.4.3.3 ?主牽引張力對(duì)余長(zhǎng)的影響
主牽引張力是施加在從余長(zhǎng)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(duì)束管的彈性拉伸作用是對(duì)束管的冷收縮起抵制作用， 在標(biāo)準(zhǔn)的二次套塑生產(chǎn)線中，正余長(zhǎng)主要是由束管的冷收縮程度來(lái)決定的，因而，主牽引張力對(duì)光纖余長(zhǎng)起到局部的調(diào)節(jié)作用，牽引張力愈大，對(duì)冷收縮的牽制愈甚，正余長(zhǎng)愈??；牽引張力愈小，冷收縮愈自由，正余長(zhǎng)就愈大。
2.4.3.4 ?套管在盤(pán)式牽引輪上的圈數(shù)對(duì)余長(zhǎng)的影響
套管在盤(pán)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(duì)減小，余長(zhǎng)減?。环粗?shù)越少，余長(zhǎng)越大。
2.4.3.5 ?線速度對(duì)余長(zhǎng)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(dǎo)致松套管在牽引輪后的冷卻水中收縮增大，余長(zhǎng)增加；反之松套速度減慢，套管在溫水槽中冷卻充分，余長(zhǎng)減小。
2.4.3.6 ?纖膏的粘度對(duì)余長(zhǎng)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(guò)程中運(yùn)行的阻力增大，余長(zhǎng)增大，反之余長(zhǎng)減小。
注：光纖余長(zhǎng)一般是在二次套塑線控制的，但對(duì)于層絞式光纜，光纜中光纖的最終余長(zhǎng)與成纜機(jī)的套管放線張力及絞合節(jié)距等設(shè)置有關(guān)。
三、 ?氣泡問(wèn)題
光纖纖膏在生產(chǎn)運(yùn)輸及束管填充過(guò)程中經(jīng)常會(huì)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(jiàn)束管內(nèi)有很多小氣泡，或外徑起包，以致不能正常通過(guò)成纜線和護(hù)套線的模具孔，造成斷纜事故的發(fā)生。需特別關(guān)注的是一些特大的氣泡，當(dāng)這些壓縮氣泡從機(jī)頭出來(lái)時(shí)，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(bào)廢，給生產(chǎn)廠家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在化學(xué)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(shè)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(dān)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(shí)注入套管。
（4）擠塑機(jī)是二次套塑的主機(jī)，它主要由傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)膛、加料系統(tǒng)、螺桿和機(jī)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(shè)定合適的水溫差， 即可有效的控制松套管中光纖的余長(zhǎng)。
（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(zhǎng)。
（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(jìn)行自動(dòng)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(gè)重要作用就是以盤(pán)式牽引輪為 界設(shè)定一個(gè)適當(dāng)?shù)乃疁夭?，以便于調(diào)節(jié)光纖在套管中的余長(zhǎng)。
（10）冷熱水溫的調(diào)節(jié)是余長(zhǎng)控制的最主要因素。
（11）套管經(jīng)過(guò)牽引輪，光纖和套管在牽引輪上得到鎖定。套管進(jìn)入冷水槽后由于冷、熱水溫差，PBT 套管會(huì)產(chǎn)生冷收縮，套管在長(zhǎng)度方向上收縮從而形成正余長(zhǎng)（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(gè)數(shù)量級(jí)，所以光纖冷收縮在此忽略不計(jì)）。水溫差越大，正余長(zhǎng)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(zhǎng)控制在0.0‰ ~ +0.6‰；每管中光纖余長(zhǎng)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(guān)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(shè)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(yīng)取大一點(diǎn)。）
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(duì)線速度較高的套塑生產(chǎn)線來(lái)說(shuō)，DRB會(huì)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(huì)使纖膏液面嚴(yán)重傾斜，增加光纖粘附于管壁的可能性；而且在纖膏注入過(guò)程中改變纖膏注入的正常方向，引起光纖抖動(dòng)，造成套管直徑的不穩(wěn)定并影響光纖余長(zhǎng)的一致性及光纖運(yùn)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(shí)要注意針頭與模芯內(nèi)孔有無(wú)相接觸。
六、 ?注意事項(xiàng)
（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(huì)在高溫汽化，從而影響料流波動(dòng)，使擠出不穩(wěn)定， 導(dǎo)致套管不圓整、壁厚不均勻、管壁變薄等缺陷。
（3）在清洗機(jī)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(jī)較長(zhǎng)時(shí)間后重新升溫開(kāi)機(jī)等情況下都必須先做套管測(cè)余長(zhǎng)，測(cè)試合格后方可進(jìn)行生產(chǎn)，測(cè)試結(jié)果要求做好記錄。
七、 ?二次套速過(guò)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(tái)階”、衰減超標(biāo)可能的原因是：
（1）套管余長(zhǎng)不合格（余長(zhǎng)過(guò)大或過(guò)?。?；
（2）光纖運(yùn)行路徑不對(duì)，不在導(dǎo)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(dǎo)輪不干凈、運(yùn)轉(zhuǎn)不良；
（2）光纖導(dǎo)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(qiáng)度不夠。
7.3 ?套管直徑粗細(xì)不均勻可能的原因是：
（1）擠塑機(jī)溫度設(shè)定不正確；
（2）機(jī)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(shè)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(yùn)轉(zhuǎn)不正常；
（4）機(jī)鏜和機(jī)頭長(zhǎng)時(shí)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(jī)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(jī)工作不正常；
（2）換色母料時(shí)操作不當(dāng)，換色過(guò)早或過(guò)遲；
（3）色母料受潮或與 PBT 相容性差。
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