光纤光缆制造工艺及设备(16)

5.7.2纵包工艺

纵包工艺的好坏直接影响到光缆的表面质量及光缆的机械性能，所以把好纵包的质量关是护套工艺的首要问题。纵包工艺包括阻水带纵包，钢（铝）塑复合带轧纹、预成型、搭

接、定型。为了保证在缆芯和皱纹钢（铝）塑复合带间空隙不渗水，采用阻水带纵包工艺，阻水带的厚度一般为0.25mm，宽度根据缆芯的外径进行设计，保证缆芯完成纵包后有3～5mm的重叠区。钢带/铝带轧纹纵包装置由轧纹机和纵包机组成。

由于钢带和铝带性能有很大差别，它们预成形所受力也有所区别。为改善光缆弯曲性能，对钢带需进行轧纹处理，轧纹深浅应根据具体的使用情况而定，一般情况下轧纹深度为0.6mm。

预成型一般是通过使用锥形成形模，又称喇叭模来实现，喇叭模尺寸应根据具体的缆芯外径和光缆外径来确定。在预成型之后必须搭接，这是护套工艺中极其重要一步，搭接好坏直接影响光缆拉伸和渗水性能，搭接不好时，最严重者会造成断缆质量事故发生。在这一工序中是关键的技术是搭接模加工的质量。定型是纵包工艺的最后一道工序，它的作用是保证光缆外径及几何形状、保证光缆渗水性能要求，此外，对于保证光缆的圆整度也是很重要的一步。

5.7.3挤塑工艺

光缆塑料护套质量的好坏，与塑料材料本身的质量、挤塑机性能、挤出温度、收放线张力、牵引速度、塑料挤出后的冷却方式、机头模具设计等诸多因素有关。

5.7.3.1.挤塑模具

光缆护套挤制生产中使用的模具，包括模芯和模套，主要有三种形式：挤压式，挤管式和半挤管式。三种模具的结构基本一样，区别仅仅在于模芯前端有无管状承径部分或管状承径部分与模套相对位置不同。

1.挤压式模具

挤压式模具模芯没有管状承径部分，模芯缩在模套承径后面。熔融塑料是靠压力通过模套实现最后定型，挤出塑胶层结构紧密，外表平整。模芯和模套夹角大小决定料流压力大小，影响着塑胶层质量和挤出光缆质量。缺点是出胶速度慢，并且偏心调节困难，厚度不易控制。

2.挤管式模具

挤管式又称套管式模具。模芯有管状承径部分，模芯口端伸出模套口端面或与模套口端面持平的挤出方式称为挤管式。挤管式挤出时由于模芯管状承径部分的存在，使塑料不是直接压在缆芯上，而是沿着管状承径部分向前移动，先形成管状，然后经拉伸再包覆在光缆缆芯上。

3.半挤管式模具

半挤管式模具模芯有5mm左右管状承径部分，介于挤压式和拉管式之间，模芯口端基本处于模套平直度（承径）中间。半挤管式挤出时，由于模芯是缩在模套承径后面，故熔融塑料是靠一定压力通过模套实现定型，而这个压力相对挤压式要小得多；由于在模套承径内，有一段模芯管状承径长度，因此又保留拉管式模具部分特性。熔融塑料沿管状拉出，然后再包覆在缆芯上。半挤管式模具综合挤压式和挤管式特点，性能介于两者之间。在ADSS光缆护套及某些特殊产品护套工艺上被广泛采纳。

一般护套挤出采用半挤压式或挤压式较多。在高密度聚乙烯护套挤出时，因高密度聚乙烯热熔较大，是低密度聚乙烯1.3倍，因而它需要挤塑机热功率较大，挤出模压力不宜太大，挤出压力太大时，挤出压力会产生波动而造成成型护套外径竹节形波动，因此易采用半挤管式方法，达到减小挤压力目的。采用平行钢丝加强中心管式光缆时，必须采用挤压式成型模。

5.7.3.2.挤塑机

挤塑机通常由挤塑机主机、辅机和控制系统三部分组成。如图5-7-1所示。

5-7-1挤塑机结构组成

1.挤塑机主机组成：挤压系统、传动系统、加热和冷却系统。

(1)挤压系统由加料斗、机筒、螺杆、端头多孔板组成。其功能是使塑料颗粒料填入机筒后，经搅拌、塑化，然后由机头挤出。

加料装置

一般为锥形漏斗，其大小以能容纳1h用料为宜。加料斗内有切断料流、标定料量和卸除余料等装置。好的加料斗都还装有定时、定量供料及干燥和预热等装置。对粉状树脂，最好采用真空减压加料装置。加料口形状有矩形和圆形两种。一般采用矩形，其长边平行于螺杆轴线，长为螺杆直径的1-1.5倍，进料斗侧面为7-15倾角。

螺杆

通常将螺杆分成加料段、塑化段（压缩段）和计量混炼段三段。也有分四段和五段，甚至更多段的。根据挤塑原理给予新的功能段。如图5-7-2所示，为排气式螺杆的结构图，全长分六段：第一输送段、第一压缩段、第一计量段、第二输送段、第二压缩段和第二计量段。

螺杆的基本参数

螺杆直径Ds：国产挤塑机的螺杆直径在30-250mm之间，增大直径，生产能力明显提高。一般，螺杆直径是根据制品要求、物料特性和生产能力综合选择；

长径比L/D：常为15-25，但有增大趋势，国产双螺杆挤塑机的长径比已达28-30； 螺槽深度h：取决于物料的稳定性、塑化效率及压缩比，其中均化计量段深度最重要，根据经验取h=(0.02-0.06)D，大螺杆直径取0.06，小螺杆直径取0.02；

螺距S:它决定螺旋角和螺槽容积，对挤出量有影响；

螺旋角Q：根据加工物料不同，粉料选30，方粒料取15，圆柱粒料取17；

螺棱宽度e：在保证强度前提下，螺棱宽度取小值为好，一般选e=0.1D；

螺杆头部结构：合理的螺杆头部形状，使料流尽可能平稳地流入机头，并避免产生滞流，防止局部物料分解。一般采用圆锥形和半圆形。

机筒

其是挤塑机主要部件，工作过程中压力可达30MPa-50MPa，温度达150-300，机筒材料必须强度高、耐腐蚀、耐磨损。目前多选用38CrMoAl材料和粉末状Xaloy合金粉。机筒外部分段设有加热和冷却装置，一般采用电阻加热和水冷却。

筒端多孔板

其作用是使物料由旋转流动变为直线流动，沿螺杆轴方向形成压力，增大塑化均匀性和支撑过滤网。过滤板为圆形，其厚度为机筒内径的1/5，整齐地排列着许多小孔，孔径为3-6mm。

（2）传动系统。它保证螺杆按需要的扭矩和转速均匀旋转。

（3）加热和冷却系统。它通过对机筒加热或冷却，保证物料在机筒各段内温度要求。

2.生产塑管挤塑机辅机组成：由机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、切割装置和堆放装置组成。挤塑成型辅机是挤塑成型设备中重要组成部分，其作用是将连续挤出的已获得初步形状和尺寸的某制品进行定型，达到一定表面质量，最终成为可供使用制品或半成品。

（1）机头

挤管机头可分为直型和弯型两种。而以直机头使用最广泛。如图5-7-3所示为直型挤管机头。熔融物料自分流器头挤出后，被分流器支架分成若干股，然后又重新江合，最后进入由芯棒与口模形成的环形通道而挤成连续管材。机头是光缆成型的主要部件，更换机头型孔，可制得不同断面形状的光缆，实际生产中，光缆形状以圆形居多。

（2）定型装置

它的作用是稳定地挤出光缆形状，对护套表面进行修正。一般采用冷却式压光方法实现。 从机头挤出的塑管温度很高，PVC管温度可高达200C左右，在这样高温度下，制品处于熔融状态，在重力作用下很容易产生变形，为使之达到设计要求的形状和尺寸，必须在离开机头后立即冷却定型，保证塑管离开定型装置后不会因牵引，自重，冷却水压力及其他条件影响而变形。定型装置分外径定型和内径定型两种。

3）冷却装置

作用是使从挤塑机定型装置挤出的光缆护套充分冷却、凝固并硬化。采用二级梯度热、冷水配合冷却方法实现。

塑管自定型装置出来后，并没有完全冷却，如不继续冷却，将引起塑管变形，因此，必须经过冷却装置，尽可能使之冷却到室温。

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