光纤二次套塑工艺探讨
2013-02-23 19:05阅读：
光纤二次套塑工艺探讨
Study for optical fiber
secondary coating technology
张海军
（江苏通鼎光电股份有限公司 吴江 215233）
ZHANG Hai-jun
(Jiangsu Tong Ding
Optic-Electronic Stock Co., Ltd.，Wujiang 215233，China)
摘
要：本文介绍PBT束管的成型与余长形成机理，常规的光纤二次套塑工艺的情况和存在的问题，并提出一种改进的光纤二次套塑工艺制作方法与装置，它能够使作为光纤松套管材料的PBT得到充分结晶从而避免光纤
PBT束管的挤塑后收缩
,
保持束管中光纤余长的稳定。并能提高生产速度，从而提升生产效率。
Abstract：This paper has introduced PBT tube shaping
and EFL in theory, and the conditions about the common-used optical
fiber secondary coating technology as well as its existing
problems. A modified optical fiber secondary coating technology and
installation is presented, which can make PBT, the material of the
loose tube, crystallize fully, so that the post extrusion shrinkage
of the tube can be avoided, and the EFL of the fibers in the tube
will be stable. As a result, the speed of production is raised, so
does the productivity.
关键词：束管成型 余长 后收缩
结晶
内应力
Key
words：PBT tube shaping EFL post extrusion
shrinkage crystallization inner-
stress
一 、引言
随着我国光通信和信息产业的飞速发展，光纤光缆制造技术也得到了长足的发展，光缆工艺中最关键的控制点是在二次套塑工序，光纤的损耗、光缆的机械性能及温度特性等的好坏很大程度上取决于二次套塑的工艺控制，目前生产工艺已十分成熟。然而
PBT束管的挤塑后收缩仍是光缆制造中一项重要课题，一直没有得到根本的解决。本文介绍一种改进的光缆制造工艺，光纤二次套塑制作方法与装置，它能够使作为光纤松套管材料的PBT在工艺过程中得到充分结晶，从而避免光纤PBT束管的挤塑后收缩, 保持束管中光纤余长的稳定，并能提高生产速度，提升劳动生产率。
二 、PBT塑料的束管成型与余长形成机理
用于光纤松套管材料的PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）塑料是一种可以热成型的热塑性材料，属于半结晶性材料，具有高耐热性、韧性、疲劳性，在低温下可迅速结晶，结晶度可达40%。但PBT基料的平均分子量较低, 本征粘度约为0.8,
其机械性能还不能满足光纤松套管制作的要求，通常需对PBT基料进行扩链、增粘改性，以提高其平均分子量，使其本征粘度在1.2以上，从而得到有良好的力学性能，适合于光纤束管制作的PBT塑料。PBT塑料在温度的影响下具有二次收缩性，会对光纤的余长产生一定的影响，甚至造成光纤附加损耗的增加。所以PBT束管在生产过程中，如何获得高结晶度是生产工艺过程控制的关键。PBT塑料在不同温度下的力学聚集态如图1所示：
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图1：PBT塑料在不同温度下的力学聚集态
图中：Tx—脆化温度 Tg—玻璃化温度 Tm—熔化温度
Td—分介温度
PBT塑料在不同温度下的聚集态的束管成型可分为三个区域：（1）熔融挤出区，（2）束管成型区，（3）余长形成区。分别说明如下： (1)
PBT塑料的熔化温度为225℃左右, 挤塑机中PBT的熔融加工温度为250℃~ 270℃之间。因而，在挤塑机中聚合物处于粘流态，大分子链活动能力增加，链段同时或相继朝同一方向运动，在外力（螺杆推力）作用下，整个大分子链间互相滑动而产生形变，外力除去后不能恢复原状，此谓不可逆形变。（2）PBT塑料从出模口到进入冷水槽前,
即在经热水槽和余长牵引轮区间为束管成形区。在这一区间,
PBT塑料从熔融状态温度迅速下降, 进入热水槽, 到达余长牵引轮, 该区水温在40℃~55℃之间, 加上PBT塑料自身余热,
PBT塑料处于高于玻璃化温度(40℃~45℃之间)的高弹态。此时，聚合物的大分子链已不能运动，但链段尚有活动能力，在外力（牵引力）作用下能产生较大形变，此谓高弹形变，这是PBT束管成形中一个重要区域。这一区域形成了束管的拉伸比（Draw Down Rate），确定了PBT束管的外径和壁厚。这一区域的温度和PBT束管的经历时间也决定了PBT束管的结晶程度。（3）二次套塑的冷水槽温度通常设定在14℃~20℃之间, PBT束管进入冷水槽后,
塑料处于低于玻璃化温度,
呈玻璃态。聚合物的大分子链和链段均被冻结，在外力作用下，只是链段做瞬间形变，外力去除后，恢复原状，此即弹性形变。利用PBT束管的弹性形变是获得光纤在束管中余长的方法之一，PBT束管进入冷水槽后,
通过冷收缩, 形成光纤在束管中的余长也是在这一区间发生的。
光纤在PBT束管中的余长形成是通过热松弛原理来实现的，其原来如图2所示：
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图2：常规的光纤二次套塑生产线示意图
图中：1为挤塑机机头；2为余长牵引轮；3为主牵引(履带牵引轮)；4为主牵引张力控制器； 5为收线盘；6为PBT束管；7为从光纤放线架上放出的多根光纤；8为热水槽； 9为余长牵引轮热水箱,它有与热水槽8连通的热水循环系统；10为冷水槽。
当PBT料从机头挤出后进入热水槽时, 其熔融时的粘流态转变为高弹态, 经余长牵引轮2牵引拉伸达到所需的PBT束管的外径和壁厚。PBT束管的拉伸比可达8～12。PBT束管在热水槽区段被拉伸的过程中，其内部分子间形成晶格趋向，从而产生收缩内应力。在余长牵引轮水箱9中，绕在余长牵引轮2上的PBT束管在高于PBT的玻璃化温度(40~45℃) 的环境中,结晶收缩,内部分子间在拉伸过程中形成的晶格趋向得到补偿，从而消除收缩内应力。
光纤从放线盘以一定张力放出，通过挤塑机机头，挤上PBT塑料束管,并在束管中充以油膏, 经热水槽成型后, 由轮式余长牵引轮牵引, 束管在轮上绕若干圈
