聚氯乙烯紧套层的紧套光纤的试制
时间:2005-06-16
1 引言
随着光通信事业的发展，光缆使用范围越来越广，光缆的品种也越来越多，尤其是应急光缆、综合布线、室内光缆等大量应用也发展，使得紧套光纤的需求越来越大。紧套光纤的制造有好几种方式，我公司在1995年和1998年曾先后两次试制了紧套光纤，当时试制的紧套光纤是在裸光纤外涂覆盖缓冲层，再挤制尼龙12，取得了成功。2002年初根据市场发展的需要，公司研制了在裸光纤外面直接挤包PVC的紧套光纤，因为有了前两次相关经验，我们在很短的时间内便成功研制开发了PVC紧套光纤，本文对这次PVC直接挤包在裸光纤上的紧套光纤试制经验作一些介绍。
2 紧套光纤的试制
2.1紧套光纤挤制对设备的要求
如果挤塑机机头出料压力分布不均，就有可能导致紧套光纤外径不均，不圆度大，这种压力不均是由设备本身设计缺陷或长期加工磨损造成的，除非更换机头（有时甚至要更换螺杆），才能克服这种缺陷。我公司使用的SWISSCAB公司的LCE110设备，这条生产线性能稳定，适用多种材料的挤制，单位时间内出料量大且均匀。
2.2紧套光纤挤制对模具的要求
模具的同心度误差也能导致紧套光纤外径不均及不圆度大，为了达到优良的物理性能，同时保证PVC在加工过程中产生的应力尽可能的小，塑料挤时应有一个合适的拉伸比，这就使得模具中的模芯与模套之间隙尺寸较小。现在一般使用的是模芯带有成型区的挤管式自定心模具，这样可以通过抽真空来控制PVC层挤出的松紧度，但这种模具同心度要求很高，加工困难，国内加工这种模具能做到同心度一致的几乎没有。根据我们的经验发现，同一套模具采用不同的装配和调整，可以使产品有不同的模具采用不同的装配和调整，可以使产品有不同的几何特性。例如，同一套自定心模具，随手装配一下，生产出的产品外径最大值与最小值之差为0.1mm，x-Y方向不圆度最大为7.7％；而根据模芯、模套同心度误差人为调整一下，则可以使外径最大偏差降为0.05mm，X-Y方向的不圆度最大为2.2％。因此对操作人员进行这方面的技能培训，可取得较好的实际效果。另一种模具是模芯不带有成型区的半挤管式半挤压式自定心模具，模芯没有成形嘴，装配时模芯滞后于模套，成型区类似于挤压式模具，但设计的模具其挤制压力的锥度比挤压式小，压力形成区类似于挤管式。这种模具比较容易加工，对同心度要求相对挤管式模具低，它是通过模具设计的压力直接把PVC紧包在光纤上。这种模具的特点是：挤制出的紧套光纤外径均匀，不圆度小；但PVC的剥离强度不易控制，也有可能因挤制压力过大而损伤光纤。除了设备、模具对紧套光纤外径有影响外，使用挤管式模具，如果裸光纤本身的不圆度偏大，也会使紧套光纤外径不合格，因为通常光纤直径较小，我们不太注意每根光纤本身的不圆度。目前，我公司生产的紧套光纤外径最大与最小值差为0.04mm，X-Y方向的不圆度最大为2.2％，已达到国际先进水平。
2.3PVC材料的选用
为确保紧套光纤有一定的强度和柔软性，用作紧套层的PVC是经过改性的紧套光纤专用的PVC，要求这种材料既柔韧又有一定强度，而且要求这种PVC挤出后的收缩应力较小，使用之前对所用PVC的低温性能应充分了解，如果紧套光纤使用在-15℃以下，就不宜使用PVC作为紧套层，因为PVC在-20摄氏度时就会完全脆化，甚至成粉末。目前这种专用的PVC料国外有许多厂家生产，这些材料有的进入中国市场已有二三年，有的刚刚进入中国，各厂生产的材料各有优缺点，国内暂时还没有这种专用的PVC料。
2.4生产过程中工艺参数的设定与控制
有了合适的设备、模具和材料，为了减少材料冷却收缩时造成的应力，冷却应有冷水、热水分段冷却，热水温度不宜低于60℃，同时放纤张力（配重）和收线张力也是重要的影响因素。生产过程中PVC冷却形成收缩比，可以通过这收缩比基本确定光纤放线张力，但是放线张力应在光纤的弹性形变范围内，这样可以保证光纤在生产过程中不受损伤，在PVC冷却后光纤基本保持不受力的正常状态，此时，PVC也基本收缩至正常状态。材料收缩、放纤配重、收线张力应力求平衡，这可以通过上面提出的观点计算和试验找到平衡点，使得光纤在紧套层内不受力，不弯曲，有良好的温度性能。另外，对挤塑机温度的设定，也应合适，尤其对有颜色的紧套层，因为色母粒往往与PVC不是同一种材料，熔化温度与PVC有差别，温度不合适就会造成熔化不好，引起糊料、脱料和线径不均等现象。不同的颜色母粒，因为颜色基料不一样，熔化温度也不一样，所以可能会使挤塑机温度设定有差别。在试制过程中发现在高速生产时，如果存放的光纤过潮，预热装置不足以赶尽所有潮气，在这种情况下，真空压力再大，紧套层都包不紧，这时必须要对光纤采取烘干措施。烘干的温度和时间要合适，否则会影响光纤的性能，也有可能会影响紧套层的挤制。另外，生产紧套光纤用的挤塑机，最好能专用，因为PVC料挤制温度较低，适应的挤制温度范围较窄，如果挤塑机中混入其它的料粒，很可能造成脱料、破皮、紧套层松紧度难以控制和表面毛糙等多种现象，影响到紧套光纤的质量，使产品性能不稳定，严重时甚至会损伤挤塑机。使用我公司的紧套光纤制造的各种室内光缆、跳线，经检测各项技术指标均优于相关的标准。
3 结束
综上所述，生产紧套光纤，要综合考虑设备、模具、材料和工艺参数等各方面因素，也要根据自己生产厂的特点、优势，生产出高质量的产品，以满足光通信事业的发展和用户的需要。
