>> 珠海漢勝科技股份有限公司 曾輝 楊喬云 張卓

環(huán)保型全干式套管光纖余長(zhǎng)控制方法

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引言

光纜在日常使用中常受到外界環(huán)境（拉伸、溫度、濕度）等諸多因素影響，具體表現(xiàn)為光纜在短期拉伸作用下其纖應(yīng)變應(yīng)小于或者等于纜應(yīng)變的33.33%；而在長(zhǎng)期拉力下纖應(yīng)變應(yīng)小于纜應(yīng)變的20%。故而對(duì)于套管內(nèi)的光纖余長(zhǎng)控制顯得愈加重要；這將關(guān)系到下一道工序成纜絞合乃至成品高低溫循環(huán)光纖傳輸性能的合格率。因此，本文著重結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)工藝特點(diǎn)在設(shè)備改進(jìn)、氣壓調(diào)整、水溫處理以及干式緊壓裝置等方面不斷改善，期光纖光學(xué)傳輸、環(huán)境性能、機(jī)械性能均通過符合YD/T 901-2001和IEC60794-1標(biāo)準(zhǔn)。

一 存在問題

在全干式套塑工序中，其束管色譜和結(jié)構(gòu)按照客戶要求，采用干式PBT+色母粒形式生產(chǎn)，外加縱拖1根阻水紗ZSS-10.0，在全干式光纜中光纖余長(zhǎng)控制關(guān)系到成品的光學(xué)性能衰減不合格，其現(xiàn)象通常表現(xiàn)為：

a.光纖容易粘連到松套管內(nèi)壁而造成光纖微彎。在傳統(tǒng)的油膏填充式光纜光纖松套管生產(chǎn)中，填充的纖膏不但起到阻水作用，還起到一定的潤(rùn)滑和懸浮光纖的作用，使光纖不與松套管內(nèi)壁粘連，防止光纖余長(zhǎng)過大，從而防止了光纖衰減性能變差。在全干式光纜光纖松套管生產(chǎn)時(shí)，松套管在通過擠塑機(jī)高溫?cái)D出時(shí)未完全冷卻，松套管內(nèi)壁柔軟且有一定黏性，但此時(shí)取代傳統(tǒng)的纖膏的非潤(rùn)滑阻水紗無(wú)法對(duì)光纖起到一定的潤(rùn)滑和懸浮作用，使光纖極易粘連到松套管內(nèi)壁上，導(dǎo)致光纖余長(zhǎng)過大，并且冷卻后粘在松套管內(nèi)壁上的光纖也不易自如地與松套管內(nèi)壁分離，從而造成光纖微彎，衰減增大、超標(biāo)。

圖1 全干式套管結(jié)構(gòu)截面圖

b.松套管的直徑及圓整度欠佳而造成光纖余長(zhǎng)控制欠佳。在傳統(tǒng)的油膏填充式光纜光纖松套管生產(chǎn)中，填充的纖膏起到支撐松套管的作用，通過調(diào)節(jié)生產(chǎn)線的螺桿轉(zhuǎn)速和油膏填充泵轉(zhuǎn)速可以方便的控制松套管的壁厚，以及松套管的圓整度。在全干式光纜光纖松套管生產(chǎn)中，阻水紗起不到支撐作用，擠出后的松套管會(huì)立刻變形，無(wú)法保證工藝所要求的松套管直徑均勻性和圓整度，造成光纖余長(zhǎng)控制欠佳，衰減增大、超標(biāo)。

c.阻水紗與松套管內(nèi)壁較大的摩擦因數(shù)而造成光纖余長(zhǎng)變大。在全干式光纜光纖松套管生產(chǎn)中，阻水紗與松套管內(nèi)壁之間的摩擦因數(shù)較大，使擠出的松套管未能自由收縮，待之后的冷卻時(shí)松套管會(huì)加速收縮，導(dǎo)致光纖余長(zhǎng)變大，衰減增大、超標(biāo)。

二 余長(zhǎng)機(jī)理

在光纖分布套管路徑光纖是以類似彎曲形式分布，其余長(zhǎng)自此獲得，設(shè)定套管距離為L(zhǎng)1，纖長(zhǎng)為L(zhǎng)2；光纖余長(zhǎng)為ε：其具體表達(dá)式如下：

因?yàn)楣饫w在松套管內(nèi)是以彎曲形式存在），可將路徑大致以螺旋形式排布（詳見圖2），在一定定長(zhǎng)OM的松套管內(nèi)部纖長(zhǎng)終點(diǎn)為O，當(dāng)將其余長(zhǎng)被拉長(zhǎng)時(shí)可移至N；故而可將余長(zhǎng)ε′表示為：

其中，r=R1-R2，R1為松套管內(nèi)徑，R2為光纖束的等效直徑，故而將螺旋分布與光纖拉直可得如圖2所示的比對(duì)；當(dāng)然，對(duì)于光纖束的等效直徑可通過確保圓整性地正六邊形定則，設(shè)定光纖直徑為，對(duì)于光纖束而言，X根光纖可以等效包裹在該光纖周圍，放置Y圈之后，則兩者之間關(guān)系可表示如下：

圖2 光纖在套管內(nèi)分布模擬圖

圖3 余長(zhǎng)螺旋分布與光纖拉長(zhǎng)對(duì)比

三 控制方法

通過以上理論數(shù)學(xué)幾何模型構(gòu)建，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況；在二次套塑工序中產(chǎn)出圓整度較好、余長(zhǎng)控制適宜地全干式松套管對(duì)于后期成纜、放護(hù)至關(guān)重要，直接關(guān)系到成品的拉伸試驗(yàn)、高低溫循環(huán)測(cè)試；因此，在對(duì)干式套管生產(chǎn)中工藝控制是必不可少的重要環(huán)節(jié)。一般從以下幾個(gè)方面需要注意：

（1）在對(duì)其穿纖之前需對(duì)光纖放線架導(dǎo)輪、擺桿進(jìn)行清潔處理，防止光纖高速放線粘附灰塵進(jìn)入套管，影響后期附加衰減；必要時(shí)對(duì)擋纖桿仔細(xì)清洗。

（2）光纖與阻水紗在穿絞合頭時(shí)候，盡可能保持阻水紗位于光纖束上面，同時(shí)，對(duì)過阻水紗的瓷眼進(jìn)行吹風(fēng)處理，防止受潮阻水紗上面粘附顆粒、粉塵；引起套管出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象。

（3）采用吹氣裝置來(lái)替代充纖膏，充氣裝置各部分連接之間不得漏氣、氣壓不穩(wěn)等現(xiàn)象出現(xiàn)；其主要是為了保證套管的圓整性。

（4）對(duì)于氣壓壓強(qiáng)設(shè)置，要根據(jù)套管實(shí)際大小的需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)，直至套管圓整為止。

（5）采用干式PBT-（Q02）材料，相比普通PBT料其結(jié)晶溫度稍微偏高點(diǎn)，且結(jié)晶時(shí)間更加平緩，收縮變化不顯著。

（6）在干式松套管生產(chǎn)時(shí)，增加了緊壓式牽引裝置，緊壓式牽引輪的速度高于主牽引輪的速度；這樣，可使擠出機(jī)機(jī)頭與緊壓式牽引裝置之間的松套管被拉伸，緊壓式牽引裝置與光纖余長(zhǎng)主牽引裝置之間的松套管被壓縮，很好地補(bǔ)償了松套管材料內(nèi)部的晶格取向，保證在松套管成型和冷卻后幾乎不存在后收縮現(xiàn)象。通常松套管的后收縮現(xiàn)象與生產(chǎn)速度成正比，多次生產(chǎn)試驗(yàn)表明，在采用緊壓式牽引裝置后，以任何生產(chǎn)速度生產(chǎn)的松套管的后收縮幾乎為零。

（7）一般在可將纖針略伸出?？?.5-1mm；其主要目的在于確保管內(nèi)纖不受機(jī)頭高溫影響，在一定程度上對(duì)生產(chǎn)出合格全干式套管是有益的。

（8）若緊壓式輪與主牽引輪速度差過大，則光纖余長(zhǎng)偏小，且主牽引輪出現(xiàn)壓線、垮線現(xiàn)象；反之，速度差過小，則會(huì)出現(xiàn)光纖余長(zhǎng)偏大現(xiàn)象；在此過程中控制緊壓式裝置的電位器直至出現(xiàn)束管成“輕微游擺”。

（9）對(duì)于溫水槽禁止放水，熱水槽和冷水槽跟油膏式套管溫度一樣；其主要作用在于防止剛過熱水槽的干式套管在進(jìn)入緊壓輪出現(xiàn)打滑現(xiàn)象；從而對(duì)后期束管余長(zhǎng)控制帶來(lái)很大不利。

（10）在放阻水紗時(shí)，常將其放在固定滾動(dòng)架上進(jìn)行被動(dòng)進(jìn)管，且要保證阻水紗跟其它光纖平行縱拖；防止阻水紗出現(xiàn)跳線、拉斷情況出現(xiàn)。

綜合上述，在全干式套管生產(chǎn)中，依據(jù)1-10所示方法去注意生產(chǎn)工藝細(xì)節(jié)；對(duì)生產(chǎn)出質(zhì)量合格、性能兼優(yōu)的干式套管有一定指導(dǎo)意義。

四 小結(jié)

隨著通信行業(yè)日新月異發(fā)展，對(duì)光纜在施工便利、綠色環(huán)保上提出更高要求；本文引用余長(zhǎng)控制機(jī)理，由淺入深對(duì)其形成過程采用幾何數(shù)學(xué)方式模擬分析，進(jìn)而針對(duì)實(shí)際工藝生產(chǎn)提出一些個(gè)人經(jīng)驗(yàn)；對(duì)生產(chǎn)出套管圓整性較好、余長(zhǎng)纖差控制在0.05%及以下的全干式套管具有一定借鑒指導(dǎo)價(jià)值。