一、前言 

　　隨著(zhù)光纜的長(cháng)期發(fā)展，光纜生產(chǎn)工藝已十分成熟，各種資料主要是在探討十分前沿的光通信系統的研究，在現階段對傳統光纜生產(chǎn)基礎工藝的文章較少。本文將討論常規光纜最重要的工藝參數——光纜余長(cháng)來(lái)。光纜余長(cháng)是光纜生產(chǎn)過(guò)程中最關(guān)鍵的工藝參數，也是影響因素最多的工藝參數，是確定光纜各種性能的重要工藝指標。本文的目的在于與大家一起進(jìn)一步研究光纜生產(chǎn)工藝，避免生產(chǎn)的過(guò)程中發(fā)生相同的問(wèn)題，也為初學(xué)者提供學(xué)習光纜關(guān)鍵工藝的機會(huì )。 

 

　　二、光纜余長(cháng)的形成 

　　光纜余長(cháng)形成主要來(lái)源于二次被覆和成纜工序，它們一起決定了光纜余長(cháng)的大小。而二次被覆工序是光纜余長(cháng)和余長(cháng)調節的最重要工序，它可以通過(guò)調節其他工藝參數來(lái)達到調節余長(cháng)的目的。圖1ROSENDAHL二次被覆機，用它來(lái)討論二次被覆中光纜余長(cháng)的形成過(guò)程。 

　　生產(chǎn)設備流程圖如圖1所示:設備組成為1放線(xiàn)單元、2油膏填充系統和塑料擠出系統、3熱水冷卻、4輪牽、5冷水冷卻、6履帶牽引、7儲線(xiàn)系統和收線(xiàn)系統 

　　光纖從放線(xiàn)架以一定放線(xiàn)張力下放出，通過(guò)油槍進(jìn)入主機擠出系統，再通過(guò)熱水槽冷卻進(jìn)入輪牽，在這個(gè)過(guò)程中光纖是以直線(xiàn)運動(dòng)。由于光纖油膏有觸變性在受到剪切力的情況下化學(xué)鍵斷裂，纖膏粘度降低，具有很好的流動(dòng)性，光纖在熱水槽段是被拉直，沒(méi)有形成余長(cháng)或是說(shuō)形成了負余長(cháng)。由于光纖在受力時(shí)有一定的拉伸量（一般＜1%），另一方面光纖在輪牽時(shí)光纖靠近束管的內側面，相對束管長(cháng)于光纖為負余長(cháng)。在冷水槽段是形成余長(cháng)的主要階段，由于束管在冷卻時(shí)有很大的收縮而形成余長(cháng)，抵消前面的負余長(cháng)而形成要求的余長(cháng)。 

　　層絞式光纜絞合也形成一定的余長(cháng)，束管相對光纜來(lái)說(shuō)長(cháng)。給光纖足夠拉伸窗口。其束管相對光纜長(cháng)度有下面公式計算可得： 

　　L=1000/cosα （1） 

　　其中L為每公里纜光纜束管的長(cháng)度m,α為光纜成纜的絞合角。 

　　tgα=π（φ1+φ2）/W （2） 

　　φ1為加強件直徑，φ2為束管直徑，W為成纜節距。 

　　從上面兩式可以看出，每公里光纜實(shí)際束管長(cháng)度比光纜長(cháng)度長(cháng)一些，長(cháng)的部分可以用來(lái)提供部分余長(cháng)，加上二套形成的余長(cháng)，兩者共同組成了光纜的所有余長(cháng)，為光纜提供了足夠的拉伸窗口。 

　　對于中心束管式光纜由于沒(méi)有成纜部分的余長(cháng)，在二次套塑時(shí)余長(cháng)要大一些。為光纜提供了足夠的拉伸窗口。因此對于不同用途的光纜設定相應的束管余長(cháng)。 

 

　　三、影響余長(cháng)的因素 

　　影響余長(cháng)的因素很多，他們之間是既獨立又相互聯(lián)系。在二套生產(chǎn)中各個(gè)環(huán)節都不同程度的影響著(zhù)余長(cháng)的大小，具體總結起來(lái)有如下幾個(gè)方面對余長(cháng)有影響。 

　　放線(xiàn)張力對余長(cháng)影響是張力越大，其光纖被拉伸的程度越大，相對在熱水槽段束管的負余長(cháng)越大，最終余長(cháng)就越小。因此在生產(chǎn)中由于放線(xiàn)架不穩或放線(xiàn)主力過(guò)大，都會(huì )時(shí)束管余長(cháng)不穩，形成束管中各個(gè)光纖長(cháng)度相差較大。有的設備為主動(dòng)放線(xiàn)有的為被動(dòng)放線(xiàn)，但張力不穩對光纖的余長(cháng)都有影響，被動(dòng)放線(xiàn)影響較大。 

　　余長(cháng)張力是我們日常生產(chǎn)中最常見(jiàn)調節余長(cháng)的工藝參數之一，他的調節對余長(cháng)變化比較敏感。余長(cháng)張力調大時(shí)束管余長(cháng)變小，相反張力調小時(shí)余長(cháng)變大。調節余長(cháng)張力是一種容易控制的調節方式，也有穩定的量度，容易調節，但他的調節范圍不是很大，只能將余長(cháng)在小范圍的調節。 

　　熱水槽溫度也是調節束管余長(cháng)的主要工藝參數，在其他參數穩定不變的情況下，一般溫度提高，余長(cháng)變大，反之則然。一般熱水的溫度都高于45℃，由于PBT的結晶溫度一般是高于45~50℃，如果熱水溫度過(guò)低，PBT結晶不好會(huì )影響其束管的性能，束管后期收縮會(huì )很大。而熱水和冷水的溫度差是最終決定束管的余長(cháng)，一般溫差越大，其束管收縮越大，余長(cháng)越大，反之則然。 

　　油膏的性能也是影響余長(cháng)穩定性的重要因素。我們平時(shí)生產(chǎn)中�？磾D出機頭和熱水槽間的油膏液面的穩定性來(lái)判斷束管余長(cháng)的穩定性。油膏的粘度是決定余長(cháng)大小的重要因素。 

　　纖膏的粘度和其加熱溫度成反比，當溫度提高時(shí)纖膏粘度降低，纖膏粘度對束管余長(cháng)影響的范圍很大。當纖膏粘度達到一定程度時(shí)，束管余長(cháng)就不可控，可能束管各根光纖的余長(cháng)相差很大。在生產(chǎn)的過(guò)程中，纖膏在受到剪切力時(shí)化學(xué)鍵斷裂，粘度大幅度降低，纖膏有良好的流動(dòng)性，滿(mǎn)足生產(chǎn)的要求。當剪切力撤消后，過(guò)一定時(shí)間，其化學(xué)鍵會(huì )恢復，達到纖膏不會(huì )從束管中流出的粘度，纖膏的這種性能叫觸變性。這樣能夠滿(mǎn)足束管生產(chǎn)時(shí)纖膏粘度較小，光纖能自由運動(dòng)，使光纖余長(cháng)容易控制。粘度過(guò)大使光纖運動(dòng)困難，光纖余長(cháng)就很難控制。市場(chǎng)上常見(jiàn)的纖膏有unigel.、DAE和漢膏等,他們都有不同的粘度和不同產(chǎn)品型號來(lái)滿(mǎn)足不同設備和不同類(lèi)型產(chǎn)品的要求。有的設備生產(chǎn)速度達400m/min,這時(shí)就應對纖膏粘度有特殊的要求。 

　　纖膏擠出的模具油針和導纖針對束管余長(cháng)也有一定的影響。油針或導纖針的大小，直接影響到纖膏的擠出穩定性。纖膏擠出穩定性決定了光纖運動(dòng)軌跡，所以一般纖膏擠出不穩定，則表現在各光纖的余長(cháng)相差很大。配置適合的模具也是決定束管余長(cháng)好壞的主要方面，模具配置不合理，二套時(shí)束管內就會(huì )包裹進(jìn)去大量的空氣，使束管表面上看有許多真空泡，束管放置一段時(shí)間氣泡也不消失，說(shuō)明是由于油膏液面不穩卷入了空氣。 

　　在成纜的過(guò)程中，余長(cháng)的形成主要來(lái)源于束管和光纜的相對長(cháng)度。由式1可以看出，光纜結構固定后，其余長(cháng)大小和成纜時(shí)束管與填芯的絞合角決定。一般絞合角越大其余長(cháng)越大。從式2中看出，決定絞合角的因素是成纜節距，節距越小，絞合角越大，余長(cháng)就越大。絞合也是余長(cháng)的重要來(lái)源。有的公司在二套生產(chǎn)時(shí)故意形成零余長(cháng)，目的是利用成纜形成余長(cháng)就足夠了。 

 

　　四、余長(cháng)在實(shí)際應用中的意義 

　　光纜在生產(chǎn)和使用過(guò)程中都需要有一定的拉伸窗口§，一般光纜§為0.5%，自承式光纜§為0.8-1.0%。拉伸窗口與余長(cháng)和成纜節距有如下關(guān)系，如式（3）。 

　　§=§0（1+4πRn2/Sn2）+2π2 (Rn2-Rmin2) /Sn2 （3） 

　　其中§為光纜的拉伸窗口，§0束管的余長(cháng)，Sn絞合節距，Rn為絞合半徑（Rn= Rc+ Rt）） Rt為束管半徑，Rc，為加強件外經(jīng)，Rmin= Rn-Ri+Rf，其中Ri束管內徑，Rf光纖束外經(jīng)，Rf=1.15*n1/2*0.25,n為束管中光纖數。 

　　光纜在生產(chǎn)、安裝和工作運行時(shí)，受到一定的拉力，纜將被拉伸一定的長(cháng)度，在光纜被拉伸時(shí)，光纖不能受力，這樣就要求光纜有一定的被拉伸窗口。拉伸窗口的大小直接決定光纜的抗拉試驗的好壞，所以拉伸試驗是光纜試驗中最重要試驗之一。 

　　在有些地區，一年四季的溫度變化比較大，在光纜工作溫度變化時(shí)，由于光纖和光纜的其他組成材料間熱膨脹系數不同，而光纖又不能受到外界拉力，所以光纜必須有足夠的拉伸窗口。我們生產(chǎn)光纜每年都做的型式實(shí)驗高低溫，其目的就是防止光纜工作溫度變化的情況下對光纜有無(wú)損壞。 

　　光纜的其他試驗如壓扁、彎曲和抗沖擊等都要求光纖在光纜中有足夠的余長(cháng)。當光纜受到外界作用時(shí)，光纖能夠得到足夠的應變空間，以至于光纖不會(huì )受到外力的作用損壞。 

 

　　五、結束語(yǔ) 

　　光纖余長(cháng)是光纜生產(chǎn)中最重要的控制參數，它的好壞直接決定光纜質(zhì)量的好壞和光纜使用的性能，有其重要的意義。影響余長(cháng)的因素很多，他們之間相互作用又相互關(guān)聯(lián)。因此在我們生產(chǎn)過(guò)程中必須理解了各個(gè)影響因素是如何影響光纜的余長(cháng)，才能夠很好的控制生產(chǎn)。光纜生產(chǎn)雖然十分成熟，但我們實(shí)際生產(chǎn)中還是存在問(wèn)題給光纜生產(chǎn)帶來(lái)許多的損失。光纜生產(chǎn)的各個(gè)工藝參數必須嚴格控制才能生產(chǎn)出一流的產(chǎn)品。