全干式圓形引入雙芯光纜工藝控制難點

>> 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

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引言

隨著“寬帶中國”戰略的實施進一步加快光纖入戶發展步伐，對室內光纜的要求也越來越高；而原有蝶形光纜在建筑敷設中常常會出現凹槽積水致使光纜護套開裂、敷設彎曲時加強件易折斷以及復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存在不足，而且還能提高引入纜的實用性和可靠性；以此來提升FTTH入戶通信穩定性。

一 工藝控制目標

為保證室內全干式圓形引入光纜有良好的抗滲水能力，該類型光纜推薦采用全干式阻水結構，即光纜為全截面阻水結構，水在光纜內不能縱向滲流，其阻水結構（見圖1）所示，且要完全滿足機械、環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護套等材料成型光纜的統稱，而該規格產品作為非金屬配線室內圓形引入光纜，具有很好機械性能、抗彎曲、易布線易施工；再加上具有良好的光學傳輸性能；常作為管道敷設復雜及狹小空間布線首選，能很好滿足惡劣環境（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

為能很好滿足YD/T1259-2009室內光纜標準，在原材料選擇、結構設計以及工藝加工基礎上，制定了全干式GJPFJH型光纜生產工藝控制目標，如表1所示：

表1 GJPFJH光纜的生產工藝控制目標

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

三 工藝控制要點

為了確保生產的低煙無鹵緊包光纖的性能優良，必須嚴格控制外購的G.657 A1著色光纖的質量。在G.657 A1光纖進廠時，應嚴格按照表2中相關性能指標進行檢驗，檢驗合格后才能投入生產。

表2 G.657 A1光纖的主要性能要求

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

3.1 緊套難點：

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

a.原材料干燥處理。PVC流動性差，吸水小，為防止緊包過程中材料表面出現微小氣泡，其材料干燥溫度宜設定為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定為105～110℃；為更好發揮LSZH的阻燃及電氣性能，改善材料內Al(OH)3、Mg(OH)2、ATH的自身吸熱脫水及共聚物的力學性能，其材料干燥溫度宜設定為65～70℃。

b.擠出溫度設置。雖然PA12、LSZH、PVC三種緊包材料在擠出過程中擠出溫度的設置都是遵循從擠塑機機身到機頭溫度逐級提高，以免料筒因加溫過快而導致塑化不均的原則，但因PA12、LSZH、PVC自身熔點不同，故三者擠出溫度設置也有所異同。通過長期生產摸索發現，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緊包層無氣泡以及PA12熔融態較高的黏稠度，在抽真空壓強設定時應比PVC、LSZH的高出近似一倍；為確保擠出的PA12緊包光纖穩定成型，熱水槽與模套出口間距宜為5cm，比擠出LSZH緊包光纖時熱水槽與模套出口間距小很多。

c.螺桿轉速設置。由于相較與PVC，PA12、LSZH的黏度大、流動性差，其熔體裹覆光纖的速度較緩慢，如在緊包光纖生產過程中PA12、LSZH擠出時的螺桿轉速設置與PVC擠出時的螺桿轉速設置相同，則將因螺桿不斷旋轉供料，導致PA12、LSZH熔體在擠出模具出料口處積壓，巨大的壓強將對擠出模具產生不良作用，使擠出緊包光纖出現嚴重質量問題。通過長期工藝摸索發現，PVC擠出時螺桿轉速宜設定為200r/min，而PA12、LSZH擠出時螺桿轉速宜設定為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下的拉伸比、黏度以及熔體的強度各有不同，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，以及消除機頭內含有空氣附著進入緊包空間，擠出時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 放護難點：

由于全干式圓形引入光纜在LSZH擠塑成品護套（其技術指標見表3）時，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，常會導致其纜芯彎曲打扭嚴重會導致光學傳輸衰減不合格，故而確保結構完整成為放護套關鍵。

通過批量試驗發現：

1）在該產品放護過程中，其放線張力通常設定為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套；設定擠塑速度為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，子纜無彎曲、無打扭現象出現。若采用絞籠螺旋絞方式，設定絞合節距為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，對于螺旋絞方式而言，其彎曲程度相比較（1）中現象略有下降；但是微彎還是并未消除。同時，在該基礎上增加牽引壓力將氣壓壓強0.05MPa調節至0.08MPa，會使得護套內壁與子纜之間摩擦力呈消逝狀態，此時成品護套圓整性受到很大影響。

3）原有成品一半呈懸空狀態浸入水位中，其護套成型后的間斷性有微彎情況出現;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絲與護套內壁粘附力消除，使得子纜呈舒展狀態。

4）由于在批量生產時，沒有充分把握烘料時間會導致低煙無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套外表毛糙、氣孔大。為此，把握溫控時間及溫度至關重要，以免因生產時高溫而引發阻燃劑提前分解，最終造成阻燃特性的失效。

表3 低煙無鹵聚烯烴主要技術參數指標

綜上所述出現情況，客觀進行詳細分析與試制，有效改善放護彎曲方法如下所示：

1）應力平衡控制：加大光纖的放線張力，將其張力從原有0.5N調節增大至1.5-2N，減少玻璃紗張力為1N左右?？梢源_保緊套光纖在生產時獲得一定拉伸伸長應變，當成品下盤出廠敷設時，其應力可得到釋放，可將光纖負應變與護套回縮應力得以抵消；直至兩者達到一致時，彼此不受影響，光纖可處于舒展狀態。但是，在此過程中，可采取長距離水槽、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套回縮得以恢復和護套圓整性。

2）盤式牽引：為避免纜芯和護套間的打滑，消除牽引引起打滑；可采用盤式牽引收線。因為纜芯打滑后，在某個單元段內，護套比纜芯長，當護套收縮時很容易引起纜芯的彎曲。

3）消除滑蹬：在生產線上成品符合要求后，需盡快上盤復繞，且穿孔時務必要將纜芯與護套兩者等長打結，其原因在于消除緊套光纖與護套內壁之間一蹬一蹬打滑現象出現；當然，通常將牽引張力調節至0.08MPa-0.1MPa；可明顯降低打滑情況發生，減少護套應力拉伸。

4）材料屬性：因為剛出?？谌廴跔顟B下護套料遇冷收縮，第一，可依據生產作業環境溫度變化適當控制擠出溫度以及選用收縮率較小的原材料。第二，來料在運輸過程或者倉儲放置一段時間，空氣潮濕或多或少會影響護套料；擠塑加工前需對其烘料除濕處理。

5）護套內徑大?。荷a時確保護套內徑稍微偏大些；其目的在于減少護套回縮引起內壁與纜芯之間摩擦力；可使得纜芯在其中處于自由舒展狀態，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，使纜芯和護套都不至引起較大的伸長。

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

8）阻水玻璃紗數量：其數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，而且此時牽引張力的也減小。這將對減少緊套光纖彎曲頗有益處。

9）放線裝置潔凈度：由于阻水玻璃紗長期暴露空氣中，吸收水分會導致整個紗團膨脹，致使放紗不順利，故而需要對其烘烤處理方可使用，且對放線空、放線支架孔需進行吹氣處理，其目的在于剔除粘附的阻水顆粒，進而減少放護鼓包、凹凸等現象的出現。

四 小結

筆者通過對圓形引入光纜生產中存在問題進行長期工藝摸索，重點在緊套生產和放護工藝上（張力調制、模具匹配、循環溫度、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象出現，這將對室內光纜生產提供一定指導作用。