聚氯乙烯緊套層的緊套光纖的試制
時間:2005-06-16
1 引言
隨著光通信事業的發展，光纜使用范圍越來越廣，光纜的品種也越來越多，尤其是應急光纜、綜合布線、室內光纜等大量應用也發展，使得緊套光纖的需求越來越大。緊套光纖的制造有好幾種方式，我公司在1995年和1998年曾先后兩次試制了緊套光纖，當時試制的緊套光纖是在裸光纖外涂覆蓋緩沖層，再擠制尼龍12，取得了成功。2002年初根據市場發展的需要，公司研制了在裸光纖外面直接擠包PVC的緊套光纖，因為有了前兩次相關經驗，我們在很短的時間內便成功研制開發了PVC緊套光纖，本文對這次PVC直接擠包在裸光纖上的緊套光纖試制經驗作一些介紹。
2 緊套光纖的試制
2.1緊套光纖擠制對設備的要求
如果擠塑機機頭出料壓力分布不均，就有可能導致緊套光纖外徑不均，不圓度大，這種壓力不均是由設備本身設計缺陷或長期加工磨損造成的，除非更換機頭（有時甚至要更換螺桿），才能克服這種缺陷。我公司使用的SWISSCAB公司的LCE110設備，這條生產線性能穩定，適用多種材料的擠制，單位時間內出料量大且均勻。
2.2緊套光纖擠制對模具的要求
模具的同心度誤差也能導致緊套光纖外徑不均及不圓度大，為了達到優良的物理性能，同時保證PVC在加工過程中產生的應力盡可能的小，塑料擠時應有一個合適的拉伸比，這就使得模具中的模芯與模套之間隙尺寸較小。現在一般使用的是模芯帶有成型區的擠管式自定心模具，這樣可以通過抽真空來控制PVC層擠出的松緊度，但這種模具同心度要求很高，加工困難，國內加工這種模具能做到同心度一致的幾乎沒有。根據我們的經驗發現，同一套模具采用不同的裝配和調整，可以使產品有不同的模具采用不同的裝配和調整，可以使產品有不同的幾何特性。例如，同一套自定心模具，隨手裝配一下，生產出的產品外徑最大值與最小值之差為0.1mm，x-Y方向不圓度最大為7.7％；而根據模芯、模套同心度誤差人為調整一下，則可以使外徑最大偏差降為0.05mm，X-Y方向的不圓度最大為2.2％。因此對操作人員進行這方面的技能培訓，可取得較好的實際效果。另一種模具是模芯不帶有成型區的半擠管式半擠壓式自定心模具，模芯沒有成形嘴，裝配時模芯滯后于模套，成型區類似于擠壓式模具，但設計的模具其擠制壓力的錐度比擠壓式小，壓力形成區類似于擠管式。這種模具比較容易加工，對同心度要求相對擠管式模具低，它是通過模具設計的壓力直接把PVC緊包在光纖上。這種模具的特點是：擠制出的緊套光纖外徑均勻，不圓度小；但PVC的剝離強度不易控制，也有可能因擠制壓力過大而損傷光纖。除了設備、模具對緊套光纖外徑有影響外，使用擠管式模具，如果裸光纖本身的不圓度偏大，也會使緊套光纖外徑不合格，因為通常光纖直徑較小，我們不太注意每根光纖本身的不圓度。目前，我公司生產的緊套光纖外徑最大與最小值差為0.04mm，X-Y方向的不圓度最大為2.2％，已達到國際先進水平。
2.3PVC材料的選用
為確保緊套光纖有一定的強度和柔軟性，用作緊套層的PVC是經過改性的緊套光纖專用的PVC，要求這種材料既柔韌又有一定強度，而且要求這種PVC擠出后的收縮應力較小，使用之前對所用PVC的低溫性能應充分了解，如果緊套光纖使用在-15℃以下，就不宜使用PVC作為緊套層，因為PVC在-20攝氏度時就會完全脆化，甚至成粉末。目前這種專用的PVC料國外有許多廠家生產，這些材料有的進入中國市場已有二三年，有的剛剛進入中國，各廠生產的材料各有優缺點，國內暫時還沒有這種專用的PVC料。
2.4生產過程中工藝參數的設定與控制
有了合適的設備、模具和材料，為了減少材料冷卻收縮時造成的應力，冷卻應有冷水、熱水分段冷卻，熱水溫度不宜低于60℃，同時放纖張力（配重）和收線張力也是重要的影響因素。生產過程中PVC冷卻形成收縮比，可以通過這收縮比基本確定光纖放線張力，但是放線張力應在光纖的彈性形變范圍內，這樣可以保證光纖在生產過程中不受損傷，在PVC冷卻后光纖基本保持不受力的正常狀態，此時，PVC也基本收縮至正常狀態。材料收縮、放纖配重、收線張力應力求平衡，這可以通過上面提出的觀點計算和試驗找到平衡點，使得光纖在緊套層內不受力，不彎曲，有良好的溫度性能。另外，對擠塑機溫度的設定，也應合適，尤其對有顏色的緊套層，因為色母粒往往與PVC不是同一種材料，熔化溫度與PVC有差別，溫度不合適就會造成熔化不好，引起糊料、脫料和線徑不均等現象。不同的顏色母粒，因為顏色基料不一樣，熔化溫度也不一樣，所以可能會使擠塑機溫度設定有差別。在試制過程中發現在高速生產時，如果存放的光纖過潮，預熱裝置不足以趕盡所有潮氣，在這種情況下，真空壓力再大，緊套層都包不緊，這時必須要對光纖采取烘干措施。烘干的溫度和時間要合適，否則會影響光纖的性能，也有可能會影響緊套層的擠制。另外，生產緊套光纖用的擠塑機，最好能專用，因為PVC料擠制溫度較低，適應的擠制溫度范圍較窄，如果擠塑機中混入其它的料粒，很可能造成脫料、破皮、緊套層松緊度難以控制和表面毛糙等多種現象，影響到緊套光纖的質量，使產品性能不穩定，嚴重時甚至會損傷擠塑機。使用我公司的緊套光纖制造的各種室內光纜、跳線，經檢測各項技術指標均優于相關的標準。
3 結束
綜上所述，生產緊套光纖，要綜合考慮設備、模具、材料和工藝參數等各方面因素，也要根據自己生產廠的特點、優勢，生產出高質量的產品，以滿足光通信事業的發展和用戶的需要。
