光纤光缆制作的工艺与设备之二

《光纤光缆制作的工艺与设备之二》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光纤光缆制作的工艺与设备之二（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、内部资料 注意保密 光纤光缆制作的工艺与设备之二光纤光缆制作的工艺与设备之二光纤光缆制作的工艺与设备之二 1.4 光纤张力筛选与着色工艺 141 张力筛选 经涂覆固化后光纤可直接与机械表面接触。为确保光纤具有一个最低强度，满足套塑、 成缆、敷设、运输和使用时机械性能要求，在成缆前，必须对一次涂覆光纤进行 100%张力 筛选。张力筛选方式有两种：在线筛选和非在线筛选。所谓在线张力筛选是指在光纤拉丝与 一涂覆生产线上同步完成张力的筛选， 这种筛选方式由于光纤涂层固化时间短， 测得的光纤 强度会受到一定影响， 独立式光纤张力筛选是在专用张力筛选设备上完成， 一般情况下均采 用独立式光纤张力筛选方式进

2、行光纤张力筛选。 1.4.2 光纤着色工艺 1 定义:光纤着色是指在本色光纤表面涂覆某种颜色的油墨并经过固化使之保持较强附 着力的一个工艺操作过程。 2.原因:光缆结构中的光纤根数已从每单元内放置一根光纤,发展到放置 2、 4、 8、 12、 24、 48、144、200、260、140、600、1000、1100、2000、2004 等多根光纤,由于这一结构上的变 化,给光纤的接续和维护、查检带来了许多不便,为便于光纤的标记和识别,必须对光纤采取某 种标识方法，以便于人们对其进行区分，这一方法就是着色处理。 着色方法， 过去一般紧套光纤在一次涂覆后着色或在二次涂覆材料中加入颜料， 同步着 色

3、，而带纤在成带前着色，松套光纤在一次涂覆后着色。现在无论何种光纤，通常都采取在 一次涂覆后着色工艺。 3.要求:对着色工艺要求是着色光纤颜色应鲜明易区分， 颜色层不易脱落， 且与光纤阻水 油膏相容性要好，且着色层均匀，避免断纤。 4.方式:常采用的着色方法有两种： 在线着色和独立着色。 在线着色是指在拉丝和一次覆 过程中， 同步完成着色的一种方法； 而独立着色是利用专门的着色设备在已涂覆的光纤上独 立着色处理的方法，目前采用后一种方法进行着色处理更多些。 1.4.2.1光纤着色生产线及设备。 光纤着色工艺的完成主要采用着色机实现。 着色机是一种在本色光纤表面涂覆不同颜色 涂料并能够使其快速固化

4、的设备。 奥地利 MEDEK-SCHORNER 公司生产的 GFP-UV-G1 型着色机：该机主要由五部分组成：光 纤放线装置，颜料涂覆系统，牵引装置，收排线装置，主控柜和辅助设备，该机的生产速度 可以达到 1100min光固化单元采用二台固化炉，随后的冷却处理采用风冷方式完 成。所有的驱动均采用交流伺服调速电机系统，整机控制由 PLC 完成，人机界面是一台工业 PC 机。 光纤放线装置：主要包括有光纤放线盘、放线排线架、放线张力测量轮、放线张力调 节轮等元件。 它的作用是按照合理的放线张力将光纤自放线盘中放出， 保证光纤不受到张力 的作用且不松驰、扭曲、松紧适度、使被光纤盘緾绕有一定弯曲曲率

5、的光纤平直，并不受任 何的机械损伤。 颜料涂覆系统：主要有去静电装置、涂覆模具、颜料供应容器、冷却风机、固化炉、 光纤外径测量仪等设备。 它是着色机的核心部分。 着色的工艺质量与着色层的厚度、 不圆度、 同心度均由其的操作决定。是着色机最关键部位。 颜料:兰桔绿棕灰白红黑黄紫粉红青绿 光纤光缆制作的工艺与设备之二 内部资料 注意保密 牵引装置：采用轮式牵引机，牵引光纤在设备上的移动，通常，牵引速度即为生产线 的线速度。 收排线装置：主要由收线排线传感器、光纤收线盘、收线张力测量仪、牵引张力测量 轮、收线张力调节轮等设备组成。基本的功能是对已经着色光纤收卷成盘，为下一道工序做 准备。要求收线张力

6、和排线节距合理科学，排线节距为 0.290.02mm。 长飞室内光缆，室外光缆，FTTH 光缆 主控柜和辅助设备的设计可参阅 1-3-1 中控制系统相关内容。 1.4.2.2.着色工艺生产中主要控制参数 评价一台着色机的性能的最关键的指标是： 在保证不损害光纤的各种性能和一定颜料固 化度的前提下的最高生产速度 1）.放线、收线张力控制和排线质量 要严格控制收放线张力值， 在选择张力值时应考虑两个因素： 一方面应保证光纤在移动 传输过程中平稳不抖动、不松驰、不拉紧，另一方面应保证光纤在收线盘具上排线质量。 通常光纤放线张力控制在 10-601g，收线张力控制在 60-701g。排线节距为 0.2

7、9 0.02mm。 2）.着色速度的要求 光纤在着色时，其着色生产线线速度的控制与时间之间应遵循这样的关系： 以缓慢速率（上升速率应为均速）将着色机线速自 0 升到 V0初始速度，所需时间为 t0； 当着色机线速升至V0时， 以3010m/min的慢速升到正常的生产速度Vt=10002100m/min。 在此期间， 当速度升到 Vi=100m/min 时， 向着色涂覆器和紫外固化炉内充入氮气 （N2） ， Vi对 应的时间为 ti，而到达生产速度的时间是 tt； 以正常生产速度 Vt运行设备，着色操作进入正常的程序； 着色工艺结束时，应将生产线速度以均匀的速率降低，而最终速度应控制在适当范围内

8、， 否则如生产线的速度过快，光纤将受到拉伤，促使裂纹增大甚至使光纤断裂。 在着色光纤运行结束时，最终速度最佳控制在 0m/min。但在实际生产中，为了不浪费 光纤，使光纤全部被绕到收线盘上，一般最终速度保持在 100m/min 以下即可。 3）.模座温度和着色模尺寸规定： 模座温度主要根据油墨粘度特性、生产速度等因素调节。模座温度过高，使油墨粘度过 低，产生回流现象严重，且会出现过早固化现象，而模具孔也会有残留硬物出现，此时， 光 纤在穿过模具时，表面会受到刮伤；温度过低，油墨流动性变差，在高速着色操作时，影响 油墨供给，会出现间歇着色现象，光纤表面着色不均。因此，针对不同型号及不同颜色的油

9、墨必须找出与生产线速度 V 匹配的的最佳温度点。一般情况下，当生产线速度 为 1000-2100m/min 时，着色模座温度在 30-61. 随着光纤拉丝工艺的成熟与发展， 光纤外径的均匀性也得到很大的改善。 着色模直径尺 寸由原来较粗大（271 um）向着更精确发展，对于普通通信用的多模和单模光纤的着色 层而言，现已控制在218um，甚至精确到212um。着色模直径尺寸大小与光纤外径有着 密切的关系，着色模直径过大，会使光纤着色层偏厚，一方面浪费油墨，另一方面会因膜层 过厚出现固化不良现象；而直径过小，一次涂覆光纤在模具中受阻严重，会导致光纤断裂。 因此，着色模直径尺寸一定要根据光纤的外径要

10、求进行正确的选择。 4）.着色油墨（着色剂） 传统光纤着色剂有两类，表印油墨和丙烯酸基油墨。经多年研究，目前推荐使用的着色 剂是后一种，即丙烯酸基油墨，为了保证油墨的质量，油墨必须储存在 30以下，干燥无 日光照射环境下。 为保证着色层色泽均匀， 使用前应搅拌油墨。 若未进行搅拌或搅拌不均匀， 会出现颜料与基料分离或有沉淀物产生，导致着色时，光纤着色层颜色不鲜明或无颜色。 内部资料 注意保密 严格控制油墨的压力，2.4bar 或 2.1bar,可根据生产线的速度和油墨的粘度进行调 节，压力过高时，会使回流严重，造成油墨浪费，过低，在高速情况下，油墨供给不足， 着 色量过少，产生间歇染色现象严重

11、。油墨加热温度应控制在 4061。 5）.烘干速度： 着色剂固化烘干由 UV 紫外灯固化完成，烘干速度由 UV 紫外灯光功率大小决定。而 UV 灯光功率的大小则由生产线的运行速度决定。一般烘干速度应与生产线速度同步。 6） 环境条件： 着色工序对环境有着较高的要求，环境温度应控制在，同时，光纤高速运 动下带有静电，会吸附空气中的尘埃，经过着色板时会堵塞着色模口，导致光纤受力甚至光 纤断裂。因此，要保证工作环境的干燥,清洁，并定期对光纤导轮、导孔、模具、瓷钩、过 滤网、石英管等部位进行清洗并且保持清洁。 1.1 光纤二次涂覆或套塑工艺 光纤二次涂覆工艺， 有时又称之为套塑工艺， 它是对经过一次涂

12、覆着色后光纤进行的第 二层保护操作。经一次涂覆后的光纤，其机械强度仍较低，如不经进一步的增强仍是无法使 用的。 众所周知， 光纤在实际使用中不可避免的要受到外部张应力或压应力或剪切力的作用， 外力作用不仅会影响光纤传输性能，对其机械特性的影响会更大，同时，当外部环境温度发 生变化时，由于一次涂覆光纤的温度特性差，也会影响光纤的传输特性。为此，为滿足光纤 在成缆、 挤护套等后序各工序以及运输、 ？设、 实际使用时对其传输特性和机械特性的要求， 必须对一次涂覆着色后光纤进行进一步保护， 使光纤具有足够的机械强度和更好的温度传输 特性。套塑操作的目的就是要保护光纤的一次涂覆层，增加光纤的机械强度，改

13、善光纤的传 输特性与温度特性。套塑工艺操作可分为松套、紧套、成带三种工艺方式。松套工艺是在一 次涂覆光纤的外表面，再挤包上有一定直径一定厚度的松套缓冲塑料管，简称松套管，一次 涂覆光纤在松套缓冲塑料管中可以自由移动， 松套管内充有阻水石油膏， 根据套松管内光纤 结构的形态可以分为二种：普遍松套光纤套塑，此时，管内光纤可以是一根，也可以是一束 多根；光纤带松套套塑，松套管内光纤为光纤带；紧套光纤，顾名思义就是将经过一次涂覆 的光纤外层再紧紧的挤包一层同心丙烯酸酯、 尼龙或聚乙烯等高分子聚合物层， 二次涂层紧 贴在一次涂覆层上，光纤在二次涂层不能自由移动；所谓光纤成带就是将若干根，如：2X2、 4

14、X4、6X6、8X8、12X12、16X16、24X24，着色光纤按照一定的规律，有顺序的平行排列在一 起，并且用聚乙烯等高分子材料粘结成带状光纤后再叠带的工艺操作过程，而排列、粘结的 工艺过程称之为成带，又称并带。下面分别进行论述。 1.1.1 光纤紧套工艺 为了保护光纤不受外部影响而在光纤涂覆层外直接挤上一层合适的塑料紧包缓冲层的 过程，称之为光纤套紧工艺。目前生产紧套光纤常用的方法有两种：一种适用外径为 210 m 的一次涂覆光纤， 将其直接套塑至 900m； 另一种是采用二层涂层完成 ， 先将外径为 210 m 的一次涂覆着色光纤涂覆一层缓冲层，缓冲层直径在310400m，然后再紧套至

15、 900m，缓冲层材料一般采用硅酮树脂， 。两种方法各有利弊。第一种方法工艺简单，但是 由于涂层过厚，610m，给涂料的固化带来不便并且在固化过程中，由于温度变化和 残留应力作用，使光纤传输性能受到影响；第二种方法可以缓解第一种方法的不足，并且由 于缓冲层使用硅酮树脂，可以更好地改善光纤温度特性，但是其工艺相对复杂，设备投资增 加，工序增多。 1.1.1.1.紧套光纤生产线及设备 内部资料 注意保密 紧套光纤生产线主要由光纤放线装置、光纤预热器、吸真空装置、挤塑机、冷却水槽、 牵引轮及牵引装置、激光测径仪及同心度测试仪、测包仪、张力控制架、收线装置及控制系 统组成，如图 1-1-1 所示。生产

16、线的基本运行过程是这样的： 图 1-1-1 紧套光纤生产线及设备 首先将一次涂覆着色光纤从光纤放线架上放出， 利用放线传感器和放线张力测量轮得到 放线张力的大小， 由张力调节轮完成对放线张力的调整。 经光纤预热器将光纤加热到某一温 度，这一温度不能过高，否则将引起光纤微弯的增加，将一次涂覆光纤送入挤塑机中，光纤 自挤塑机内与模具同向的导向管中穿出，利用牵引装置提供一个恒定的牵引速度，同时， 将 高分子料自挤塑机的进料口填充入挤塑机的加料区并经预热区加热，形成熔融态粘稠状物 料， 通过挤塑机内模具拉成管状， 并通过吸真空装置使二次熔融态粘稠状紧套涂层材料紧密 的粘附结合在一次涂覆光纤上且表面光洁， 将从挤塑机出来已涂覆的光纤进行水冷， 利用冷 却水槽对涂覆后的光纤进行梯度水冷却，首先是温水冷却（41-30） ，然后采用冷水冷却 （20-14）使涂覆层迅速固化并利用吹风机吹干，最后利用激光测径仪测量二次涂覆光纤 的直径大小及同心度和的变化、 有无包块产生， 并反馈回挤塑机控制涂层的尺寸和同心度状