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(yè)的發(fā)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(yīng)急光纜、綜合布線、室內(nèi)光纜等大量應(yīng)用也發(fā)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(jù)市場發(fā)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(guān)經(jīng)驗，我們在很短的時間內(nèi)便成功研制開發(fā)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(jīng)驗作一些介紹。
2 緊套光纖的試制
2.1緊套光纖擠制對設(shè)備的要求
如果擠塑機機頭出料壓力分布不均，就有可能導(dǎo)致緊套光纖外徑不均，不圓度大，這種壓力不均是由設(shè)備本身設(shè)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(shè)備，這條生產(chǎn)線性能穩(wěn)定，適用多種材料的擠制，單位時間內(nèi)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(dǎo)致緊套光纖外徑不均及不圓度大，為了達到優(yōu)良的物理性能，同時保證PVC在加工過程中產(chǎn)生的應(yīng)力盡可能的小，塑料擠時應(yīng)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(xiàn)在一般使用的是模芯帶有成型區(qū)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(nèi)加工這種模具能做到同心度一致的幾乎沒有。根據(jù)我們的經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，同一套模具采用不同的裝配和調(diào)整，可以使產(chǎn)品有不同的模具采用不同的裝配和調(diào)整，可以使產(chǎn)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(chǎn)出的產(chǎn)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(jù)模芯、模套同心度誤差人為調(diào)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(xùn)，可取得較好的實際效果。另一種模具是模芯不帶有成型區(qū)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(qū)類似于擠壓式模具，但設(shè)計的模具其擠制壓力的錐度比擠壓式小，壓力形成區(qū)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(shè)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(shè)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(chǎn)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(jīng)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(yīng)力較小，使用之前對所用PVC的低溫性能應(yīng)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(chǎn)，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(chǎn)的材料各有優(yōu)缺點，國內(nèi)暫時還沒有這種專用的PVC料。
2.4生產(chǎn)過程中工藝參數(shù)的設(shè)定與控制
有了合適的設(shè)備、模具和材料，為了減少材料冷卻收縮時造成的應(yīng)力，冷卻應(yīng)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(chǎn)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(yīng)在光纖的彈性形變范圍內(nèi)，這樣可以保證光纖在生產(chǎn)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(tài)，此時，PVC也基本收縮至正常狀態(tài)。材料收縮、放纖配重、收線張力應(yīng)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(nèi)不受力，不彎曲，有良好的溫度性能。另外，對擠塑機溫度的設(shè)定，也應(yīng)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(xiàn)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(shè)定有差別。在試制過程中發(fā)現(xiàn)在高速生產(chǎn)時，如果存放的光纖過潮，預(yù)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(chǎn)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(yīng)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(xiàn)象，影響到緊套光纖的質(zhì)量，使產(chǎn)品性能不穩(wěn)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(nèi)光纜、跳線，經(jīng)檢測各項技術(shù)指標均優(yōu)于相關(guān)的標準。
3 結(jié)束
綜上所述，生產(chǎn)緊套光纖，要綜合考慮設(shè)備、模具、材料和工藝參數(shù)等各方面因素，也要根據(jù)自己生產(chǎn)廠的特點、優(yōu)勢，生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，以滿足光通信事業(yè)的發(fā)展和用戶的需要。
