光纤光缆制造工艺及设备(13)

主牵引的线速度低于余长牵引轮的线速度，其速度差的调整和确定既决定了所的余长值，这样得到的具有光纤正余长的束管在离开主牵引到收线盘时，基本上没有内应力，从而得到一个稳定地光纤束管和设计的光纤正余长值。

图5-5-9热松弛过程 图5-5-10弹性拉伸法

弹性拉伸法：图5-5-10所示，其实质是利用外界的作用力，阻止因冷却水温与材料玻璃化温度的差异使PBT材料收缩，得到光纤的正余长的一种方法。光纤或带纤经挤塑机头，挤上PBT束管并充以油膏，束管经热水槽成型后，通过覆带式余长牵引轮进入冷水槽，在双轮式主牵引论上，光纤和束管锁定，主牵引的牵引张力足够大，使PBT束管在冷却槽中不仅不能产生冷收缩，反而受到拉伸而伸长，其为PBT材料玻璃化温度以下的弹性变形。这时，在束管中积聚更长的光纤，因为在覆带式余长牵引上，束管中的光纤未锁定，光纤可在束管中滑行（单牵引式），当PBT束管离开主牵引轮后，高张力消失，PBT束管弹性恢复，长度缩短，从而使管内的光纤或带纤得到所需的余长。此时，收线盘的张力应适当选定，并保持稳定，使束管在收线盘上不致残留较大的内应力。从而得到稳定的束管和设计光纤余长值。

综上分析，当采用以热松弛为主要机理形成光纤余长时，二次套塑生产线的最佳配置为:轮式余长牵引与覆带式主牵引的组合；而当用弹性拉伸为主要机理来形成余长，二次套塑生产线的最佳配置为：覆带式余长牵引与双轮主牵引的组合，而后者的余长值可做的比前者大。

影响光纤余长形成的主要因素及可调因素的选定

在光纤松套套塑工艺中影响光纤余长的因素有很多，其中有些因素可作为调节光纤余长的工艺手段，而有些因素虽然影响光纤余长的值，但却不宜作为光纤余长的调节手段。影响松套管中光纤余长的主要因素有七：

①放纤张力；②前后段冷却水槽水温温差；③阻水油膏充入工艺的影响；④生产线

速度及速度差的影响；⑤牵引轮直径与緾绕圈数；（6）绞合节距的影响；（7）松套管材料和油膏材料的影响。

在上述各影响因素中，可作为生产时调节光纤余长的因素有只有温度差、速度差、和牵引张力大小，在实际生产中，只调节其中之一即可。

①放纤张力影响

62光纤自放线盘上以一定的张力放出，设放线张力为FC，光纤的杨氏模量为E=7×10g/mm，

光纤束或光纤带的等效半径df＝1.16n× d ，若n＝12 ，d＝252μm，那么在放线张力的作用下，光纤将产生拉伸应变：

根据虎克定律得：Fc S E c S 光纤伸长量：ΔεC=FC/ESζ （5-5-4） 光纤余长：εC={(Lf-LT)/LT}X1000%0={ΔεC/LT}X1000%0

由于光纤有一定的张应力作用，因此在牵引轮上，松套管中的光纤必须靠向轮的内侧，因此光纤的缠绕直径Φf必然小于松套管的缠绕值ΦT，二者之差即为牵引轮产生的负余长：

T (Lf LT)/LT 100% ( f T)/ T 100% 0 （5-5-5） 分析可知，显然ΦT为常数，它等于牵引轮直径和束管外径的和，而Φf的大小，则取决于光纤放线张力以及填充在管内的光纤油膏的粘度。光纤放线张力越大，光纤被拉的越紧，光纤在松套内靠向内侧愈甚，产生的负余长愈大。因此，光纤放线张力愈大，松套管成型后的正余长愈小，张力愈小，正余长愈大，由此可见，通过调整光纤放线张力的大小可以调节光纤余长，这是最有效的调节工艺参数之一。

②冷却水温差对光纤余长的影响

松套管在热水槽和光纤余长牵引轮区的温度为45～75ºC之间，进入冷却水槽后，水温在14～20ºC之间，由于温差作用，使光纤松套塑料管遇冷收缩，从而产生正余长。设冷热水温差为ΔT。光纤的热膨胀系数为αf， PBT管材料的热膨胀系数为αT,则产生的光纤正余长为：

Lf LT LTX100% （5-5-6） T f T

(Tw Tc) T TC TW f T/(Tw Tc) T T f(t)0 100% 0T

（5-5-7）

式中：Tw—热水槽温度； Tc—冷水槽温度。

通常情况下，光纤的热膨系数可认为是一个常数的，而PBT材料的热胀系数随温度的变而改变，如图5-5-11所示。由两种典型的PBT材料热胀系数与温度的关系曲线可知，在几十摄氏度的冷热水温差变化范围（14～75ºC）中，PBT塑料的热胀系数变化是非线性的，因此，冷热水温的调节可作为正余长控制的最主要的手段。

图5-5-11两种典型PBT材料热胀系数与温度关系曲线

③双牵引生产线速度的影响

在双牵引式生产方式中，由于光纤、松套管同时被覆带牵引，而主牵引轮只牵引松套管，

此时影响光纤余长的最主要因素是覆带牵引和牵引轮两者间的速度差。如图5-5-12 所示。一般情况下，盘式牵引轮速度V2较覆带牵引速度V1要快，同时，由于覆带牵引皮带只能压住松管套，而没有控制住光纤，因此，当盘式牵引轮的线速度V2大于覆带牵引速度V1时，位于覆带和盘式牵引轮之间的松套管被拉长（应保持在弹性变形内），松套管经盘式牵引轮放出后，回缩原形，从而产生光纤正余长。

例5-5-1现有一PBT套塑光纤，在制造过程中，受到拉伸应力的作用使其伸长，拉力为T=1N时，松套管直径θ＝2.5mm，PBT材料的弹性模量约为2600Mpa，求在此拉伸力的作用下，光纤余长的大小。

解：松套管的截面积s＝ 2 ＝2.36mm2 4

F 松套管在此力作用下的伸长量ε ＝0.16％0 .36 2600ES

当失去拉伸力时，松套管恢复原长，则光纤的余长为+0.16％0。

④单牵引生产线速度的影响

设盘式牵引轮直径为D，松套管直径为dT，松套管壁厚为δ，松套管内光纤纤数为n，光纤外径为d f，松套管在牵引轮上绕的圈数为N，盘式牵轮上产生的余长：

松套管的长度： LT N (D dT)

PBT管内光纤长度：Lf N (D 2 1.16ndf)

(Lf LT)/LT 100% （2 1.16ndf dT)/(D dT) 100% （5-5-8） dT 2 1.16ndf 0

所以在牵引轮上产生的光纤余长为负。由式（5-5-6）可知，牵引轮直径D 越大，余长的绝对值越小，松套管直径DT越大，余长的绝对值就越大。

例5-5-2若D＝800mm,dT=2.5mm,δ＝0.5mm,df=252μm=0.252mm.

则: (2 0.5 1.16X 0.252 2.5)/(800 2.5) 100%=-6%0

⑤阻水油膏粘度的影响

光纤用阻水油膏都具有一定的粘度，由此产生一定的剪应力η并作用在光纤上，在水平方向抵消部分放纤张力FC,的作用，使产生的负余长减少，即正余长的形成更加容易，所以阻水油膏的粘度越大，越容易形成正余长。而垂直分力的作用则使光纤沿径向变化。

Cl (FC l) 1.ndf 1000%0

CT l S

l cos (5-5-9) T sin

在实际生产中，光纤余长应直接控制在这样一个范围：层绞式松套管内光纤余长：0.3－0.75 ，不能又负余长产生；中心管式光缆大松套管中光纤余长：1.5～2.5 。具体生产中一般采取保持各种影响因素稳定不变，仅通过调节冷却水的温差来控制得到所需光纤余长值，这样做既简单又可行。

光纤余长的测量。

因为光纤余长控制对于套塑和整个光缆的加工是非常重要，那么如何精确地测取光纤余长就成为关键所在，光纤在束管中余长的测量通常有三种方法：手工截取测量、在线测量或光缆拉伸试验法。

手工截取测量法：

将新鲜已采用松套管套塑的光纤在20℃的室温下放 …… 此处隐藏：3131字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……